한빛사
>
한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2014-08-19
- 조회6,438
Adv. Funct. Mater., Article first published online: 17 JUL 2014 | DOI: 10.1002/adfm.201400961
Highly Biocompatible Carbon Nanodots for Simultaneous Bioimaging and Targeted Photodynamic Therapy In Vitro and In Vivo
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
대부분의 무기 양자점이 카드뮴(Cd)이나 납(Pb)등의 중금속으로 이루어져 있어, 우수한 광학특성에도 불구하고 생물학적 응용 분야에서 사용되기는 힘든 치명적인 단점이 존재합니다. 더불어서 그 전구체의 불안정성으로 인하여 특수한 합성 설비를 필요로 하며, 그 표면을 적절하게 다양한 유기물로 기능화를 시키는데 아직 많은 한계점이 있습니다. 이를 해결하기 위해 다양한 작용기를 가지며 10 nm 이하의 탄소로 이루어진 탄소나노입자 (carbon dot, CD)가 대체 물질로 각광받고 있습니다. 무기 양자점과 비슷하게 그 크기에 따른 형광 현상을 보이며 합성의 용이성, 우수한 안정성, 생체 친화성과 같은 우수한 특성을 지니는 것으로 알려져 있으며 이를 이용한 생물학적 레이블로서의 연구가 최근에 보고가 되고 있습니다. 더불어 우수한 광학적 성질과 생체 친화성을 바탕으로 생체 이미징 (bioimaging) 및 약물전달 지지체 등의 생물학적 응용이 주를 이루고 있으며, 낮은 독성, 생체적합성, 높은 안정성으로 인해 살아있는 동물 내에서도 탄소나노입자 고유의 특성이 소멸되지 않아 바이오 연구 분야에 광범위하게 응용되고 있습니다.
이번 연구에서는 탄소나노입자의 위와 같은 특성을 이용하여 산 처리를 통해 합성된 α-cyclodextrin 기반의 탄소나노입자 (CD)에 생체 친화적인 Poly (ethylene glycol) (PEG)과 targeting agent인 Folic acid를 붙인 물질을 개발하여 암세포를 표적화하며 높은 형광을 지니는 생체 친화적 물질 (CD-PEG-FA)을 개발하였습니다. 더불어 photosensitizer인 zinc phthalocyanine을 - stacking으로 결합하여 (CD-PEG-FA/ZnPc) in vivo와 in vitro에서 가능한 photodynamic therapy를 구현하였습니다. CD-PEG-FA/ZnPc가 ZnPc의 단점인 물에 잘 분산이 안된다는 점을 해결하는 것과 동시에 암세포에 선택적으로 표적화되는 결과를 확인하며, in vivo와 in vitro에서 동시에 bioimaging과 photodynamic therapy에 활용될 수 있음을 보고했습니다. 이를 통해 탄소나노입자가 photosensitizer의 표적화된 전달체로써 향후 유용하게 사용되리라 기대합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
이번 연구는 울산과학기술대학교 (UNIST) 화학과의 김병수 교수님과 서울대학교 민달희 교수님 실험실에서 공동으로 수행되었습니다. 저는 김병수 교수님 지도 아래 9명의 석박통합과정 학생과 2명의 석사과정학생과 함께 'Soft and Hybrid Nanomaterials Laboratory'에서 연구를 진행하고 있습니다. 저희 연구실은 크게 그래핀 혹은 탄소나노입자와 같은 탄소나노물질 및 고분자 재료의 새로운 합성법을 개발 하여 바이오 센서, 약물 전달을 포함하는 바이오 응용 분야와 에너지 변환 촉매, 소자와 같은 에너지 분야에 활용하는 연구를 활발하게 수행하고 있습니다. 자세한 연구 주제 관련 내용은 아래 홈페이지에 나와있습니다.
연구실 홈페이지: http://bskim19.unist.ac.kr
저와 같이 실험을 진행한 공동 1저자인 김성찬 학생은 민달희 교수님 지도 아래 'Biofunctional nanomaterials Laboratory"에서 연구를 진행하고 있습니다. 자세한 연구 주제는 아래 홈페이지에 나와있습니다.
연구실 홈페이지: https://sites.google.com/site/dhmingroup/
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이 연구는 제가 석사 때부터 탄소나노입자를 합성하면서 이 물질의 응용 분야에 대한 고민이 많았습니다. 탄소나노입자의 특성을 살리면서 bioimaging에만 국한되고 있는 응용 분야를 확장하기 위해 민달희 교수님 실험실과 공동 연구를 진행하였고, 비슷하면서도 서로 다른 두 실험실의 강점을 모으니 연구의 내용이 탄탄해지고 진행이 수월해졌습니다. 공동 연구라는 한 울타리 속에서 서로 부족한 점을 보완해나가며 서로에게 감사의 마음을 느끼는 자세를 가지며 연구라는 것이 나 혼자하는 것이 아니라는 것을 배운 소중한 연구 결과였습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
자신이 어느 분야에 관심과 흥미가 있는지를 신중히 고려하여 선택하는 것이 중요하다고 생각합니다. 본인이 무엇을 좋아하는지도 모르고 여기면 괜찮겠지 라고 찾아오는 친구들이 많지만 금새 지쳐서 실험실을 나가버립니다. 실험실이라는 공간에 있으면서 성공도 하지만 실패와 좌절은 끊임없이 찾아오기 때문에 본인의 연구에 애정이 없다면 이를 이겨내기 못합니다. 자신의 관심사와 교집합을 가진 분야를 잘 선택하셔서 성취감을 꼭 느껴보셨으면 좋겠습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
탄소나노입자가 다양한 작용기를 가지고 있고 생체 친화적이여서 bioimaging이나 drug delivery와 같은 분야에 활용되고 있지만 푸른 빛의 형광을 주로 가지기 때문에 응용에 한계를 가지고 있고 이에 대한 연구는 아직 미미합니다. 탄소나노입자의 응용 분야를 확대하기 위해 무기 양자점과 같이 형광 색의 범위를 더 다양하게 하며, 또한 입자의 사이즈를 균일하게 조절하는 연구를 계획하고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
좋은 연구자가 되도록 끊임없는 지도와 가르침을 주신 김병수 교수님께 감사를 드립니다. 더불어서 좋은 결과를 얻게 도와주신 서울대 민달희 교수님과 공동연구자로 수고하여주신 김성찬 학생에게 감사의 인사를 드립니다. 그리고 우리 연구실 식구들도 너무 고맙습니다. 저에게 언제나 늘 힘이 되는 부모님과 동생, 그리고 오빠에게 감사드립니다.
대부분의 무기 양자점이 카드뮴(Cd)이나 납(Pb)등의 중금속으로 이루어져 있어, 우수한 광학특성에도 불구하고 생물학적 응용 분야에서 사용되기는 힘든 치명적인 단점이 존재합니다. 더불어서 그 전구체의 불안정성으로 인하여 특수한 합성 설비를 필요로 하며, 그 표면을 적절하게 다양한 유기물로 기능화를 시키는데 아직 많은 한계점이 있습니다. 이를 해결하기 위해 다양한 작용기를 가지며 10 nm 이하의 탄소로 이루어진 탄소나노입자 (carbon dot, CD)가 대체 물질로 각광받고 있습니다. 무기 양자점과 비슷하게 그 크기에 따른 형광 현상을 보이며 합성의 용이성, 우수한 안정성, 생체 친화성과 같은 우수한 특성을 지니는 것으로 알려져 있으며 이를 이용한 생물학적 레이블로서의 연구가 최근에 보고가 되고 있습니다. 더불어 우수한 광학적 성질과 생체 친화성을 바탕으로 생체 이미징 (bioimaging) 및 약물전달 지지체 등의 생물학적 응용이 주를 이루고 있으며, 낮은 독성, 생체적합성, 높은 안정성으로 인해 살아있는 동물 내에서도 탄소나노입자 고유의 특성이 소멸되지 않아 바이오 연구 분야에 광범위하게 응용되고 있습니다.
이번 연구에서는 탄소나노입자의 위와 같은 특성을 이용하여 산 처리를 통해 합성된 α-cyclodextrin 기반의 탄소나노입자 (CD)에 생체 친화적인 Poly (ethylene glycol) (PEG)과 targeting agent인 Folic acid를 붙인 물질을 개발하여 암세포를 표적화하며 높은 형광을 지니는 생체 친화적 물질 (CD-PEG-FA)을 개발하였습니다. 더불어 photosensitizer인 zinc phthalocyanine을 - stacking으로 결합하여 (CD-PEG-FA/ZnPc) in vivo와 in vitro에서 가능한 photodynamic therapy를 구현하였습니다. CD-PEG-FA/ZnPc가 ZnPc의 단점인 물에 잘 분산이 안된다는 점을 해결하는 것과 동시에 암세포에 선택적으로 표적화되는 결과를 확인하며, in vivo와 in vitro에서 동시에 bioimaging과 photodynamic therapy에 활용될 수 있음을 보고했습니다. 이를 통해 탄소나노입자가 photosensitizer의 표적화된 전달체로써 향후 유용하게 사용되리라 기대합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
이번 연구는 울산과학기술대학교 (UNIST) 화학과의 김병수 교수님과 서울대학교 민달희 교수님 실험실에서 공동으로 수행되었습니다. 저는 김병수 교수님 지도 아래 9명의 석박통합과정 학생과 2명의 석사과정학생과 함께 'Soft and Hybrid Nanomaterials Laboratory'에서 연구를 진행하고 있습니다. 저희 연구실은 크게 그래핀 혹은 탄소나노입자와 같은 탄소나노물질 및 고분자 재료의 새로운 합성법을 개발 하여 바이오 센서, 약물 전달을 포함하는 바이오 응용 분야와 에너지 변환 촉매, 소자와 같은 에너지 분야에 활용하는 연구를 활발하게 수행하고 있습니다. 자세한 연구 주제 관련 내용은 아래 홈페이지에 나와있습니다.
연구실 홈페이지: http://bskim19.unist.ac.kr
저와 같이 실험을 진행한 공동 1저자인 김성찬 학생은 민달희 교수님 지도 아래 'Biofunctional nanomaterials Laboratory"에서 연구를 진행하고 있습니다. 자세한 연구 주제는 아래 홈페이지에 나와있습니다.
연구실 홈페이지: https://sites.google.com/site/dhmingroup/
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이 연구는 제가 석사 때부터 탄소나노입자를 합성하면서 이 물질의 응용 분야에 대한 고민이 많았습니다. 탄소나노입자의 특성을 살리면서 bioimaging에만 국한되고 있는 응용 분야를 확장하기 위해 민달희 교수님 실험실과 공동 연구를 진행하였고, 비슷하면서도 서로 다른 두 실험실의 강점을 모으니 연구의 내용이 탄탄해지고 진행이 수월해졌습니다. 공동 연구라는 한 울타리 속에서 서로 부족한 점을 보완해나가며 서로에게 감사의 마음을 느끼는 자세를 가지며 연구라는 것이 나 혼자하는 것이 아니라는 것을 배운 소중한 연구 결과였습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
자신이 어느 분야에 관심과 흥미가 있는지를 신중히 고려하여 선택하는 것이 중요하다고 생각합니다. 본인이 무엇을 좋아하는지도 모르고 여기면 괜찮겠지 라고 찾아오는 친구들이 많지만 금새 지쳐서 실험실을 나가버립니다. 실험실이라는 공간에 있으면서 성공도 하지만 실패와 좌절은 끊임없이 찾아오기 때문에 본인의 연구에 애정이 없다면 이를 이겨내기 못합니다. 자신의 관심사와 교집합을 가진 분야를 잘 선택하셔서 성취감을 꼭 느껴보셨으면 좋겠습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
탄소나노입자가 다양한 작용기를 가지고 있고 생체 친화적이여서 bioimaging이나 drug delivery와 같은 분야에 활용되고 있지만 푸른 빛의 형광을 주로 가지기 때문에 응용에 한계를 가지고 있고 이에 대한 연구는 아직 미미합니다. 탄소나노입자의 응용 분야를 확대하기 위해 무기 양자점과 같이 형광 색의 범위를 더 다양하게 하며, 또한 입자의 사이즈를 균일하게 조절하는 연구를 계획하고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
좋은 연구자가 되도록 끊임없는 지도와 가르침을 주신 김병수 교수님께 감사를 드립니다. 더불어서 좋은 결과를 얻게 도와주신 서울대 민달희 교수님과 공동연구자로 수고하여주신 김성찬 학생에게 감사의 인사를 드립니다. 그리고 우리 연구실 식구들도 너무 고맙습니다. 저에게 언제나 늘 힘이 되는 부모님과 동생, 그리고 오빠에게 감사드립니다.
댓글 작성 로그인
팝업 닫기관련 링크
연구자 키워드
연구자 ID
관련분야 연구자보기
관련분야 논문보기
