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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2017-09-28
- 조회6,381
ACS Nano, 2017, 11 (10), pp 9979-9988 | DOI: 10.1021/acsnano.7b04153
Upconversion Nanoparticles/Hyaluronate–Rose Bengal Conjugate Complex for Noninvasive Photochemical Tissue Bonding
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
저희 연구에서 집중한 상향변환 나노입자(upconversion nanoparticle; UCNP)는 눈에 보이지 않는 장파장의 근적외선 빛을 흡수하여 단파장의 가시광선을 방출하는 나노소재이며 이는 일반적인 형광 소재들이 고에너지의 단파장 빛을 흡수하여 저에너지의 장파장 빛을 방출하는 것과 대비되는 특수한 성질입니다. 근적외선은 저에너지의 장파장 빛으로써 피부 투과율이 좋고 조직 안정성이 높아 인체에 효과적으로 적용할 수 있는 최적의 빛으로 알려져 있습니다.
이와 같은 특별한 광학적 특성을 기반으로 저희는 녹색 파장의 빛을 흡수하여 콜라겐 접합을 유도하는 로즈 벵갈(rose bengal; RB) 물질에 피부투과 특성이 우수한 생체고분자 히알루론산을 접합한 뒤 상향변환 나노입자와 복합체를 형성하여 상처 부위에 효과적으로 전달하였습니다. 이후 깊은 조직까지 침투가 가능한 근적외선에 의해 상향변환 나노입자가 녹색 빛을 방출하고 이에 활성화된 로즈 벵갈이 콜라겐 접합을 유도하여 상처를 빠르고 효과적으로 치료할 수 있다는 것을 동물실험을 통해 확인하였습니다.
일반적으로 사용되는 봉합사, 스테이플링을 이용하여 상처 부위를 고정하는 치료법 및 접착제를 사용하여 상처를 봉합한 후 자연 치유를 기다리는 치료방법과 비교하였을 때 근적외선을 쬐어 피부 깊은 조직에서 콜라겐 접합을 유발함으로써 피부접합이 빠르게 진행되어 흉터의 형성이 덜하며 효과적으로 상처 회복이 유도되는 것으로 확인되었습니다.
대학원에 입학하여 저는 나노 단위의 초소형 물질이 각각의 광학적 특성을 가지고 있으며 조성 및 성분비 등을 조금만 조절해도 큰 변화가 생긴다는 것에 매력을 느끼고 나노입자에 관하여 공부 및 연구하기 시작하였습니다. 작은 크기에도 각각의 뚜렷한 형광 특성으로 인해 광의약 및 바이오 분야에 응용하는 연구가 활발히 진행되고 있고 이번 연구를 통해 확인된 상향변환 나노입자의 효과적인 체내 광전달 특성을 이후 다양한 광의약 기술에 접목할 수 있을 것이라고 기대됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저희 연구실은 포스텍 신소재공학과 한세광 교수님의 의료용 바이오소재 연구실로 재료 분야와 바이오 분야의 융합 기술을 바탕으로 고분자, 나노소재 등 다양한 의료용 소재를 개발하여 바이오센서, 약물전달, 조직공학 및 광의약에 적용하는 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 현재, 한세광 교수님 지도하에 석·박사 통합 과정 학생 13명, 연구참여 학부 학생 3명이 함께 연구를 수행하고 있습니다.
이번 연구와 더불어 하버드 의과대학의 윤석현 교수님 연구실과의 공동연구를 통해 빛을 이용한 광의약 연구 결과를 Nature Photonics 및 Nature Communications에 게재하기도 하였습니다. 저희 연구실에서는 나노의약,재료 개발과 관련, 최근 5년간 총 50여편의 논문을 Nature Photonics, ACS Nano, Advanced Functional Materials 등 저명한 국제 저널에 활발히 게재하고 있으며, 국내외 40여건의 특허 출원 및 등록을 완료하였습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
대학원 생활을 통한 연구 활동을 수행하면서 항상 잊지 않으려 노력하는 점은 '내가 잘나서 할 수 있었던 일이 아니다' 입니다. 통합 4년 차에 접어들고 있는 저는 연구, 실험과 더불어 생활 전반에까지 오롯이 혼자서만 하고 있는 것은 없다는 것을 매일 느끼고 있습니다. 실험을 시작하기 전 하고 싶은 연구 주제의 rationale 및 실현 가능성에 관하여 연구실 동료들과 토론을 합니다. 실험 역시 누구의 도움없이 처음부터 할 수 있는 것은 별로 없습니다. 실험에 실패하거나 생각대로 결과가 나오지 않을 때 연구실 동료들과 원인을 찾으려 노력하고 부모님, 친구들과 대화하며 우울한 기분을 날려 버리면 포기하고 싶은 마음을 버리고 한번 더 노력해볼 수 있습니다. 어느 순간 이렇게 크고 작은 도움을 받고 있다는 것을 잊고 내가 잘나서 라고 자만하는 순간, 생각이 닫히고 다른 이들의 의견을 수용하는 폭이 좁아진다고 생각합니다. 하여 저는 매일 위의 생각을 되새기고 제 주변의 도움에 감사합니다. 이렇게 실험 및 생활 전반을 포함하는 저의 연구활동은 다른 이들과 '함께' 라는 것을 느끼고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학 준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
대학원에서 연구 생활을 수행하는데 있어 개개인에게 가장 중요한 것은 무던한 끈기라고 생각합니다. 학부시절 주어진 지식을 습득하고 배우던 것과는 다르게 대학원을 진학한 이후에는 알려져 있는 지식을 바탕으로 새로운 것을 탐구하고 증명해나가야 합니다. 이 과정에서 처음 세운 가정의 오류, 실험을 진행하는 방법의 잘못 등 다양한 이유로 실패를 겪을 수 있으며 실험을 실패한 이유조차 찾지 못하는 경우도 많았습니다. 때문에 이 과정에서 느끼는 좌절을 무던히 넘기며 다양한 방향으로 원인을 찾고 해결해 나가는 끈기가 대학원 생활을 하는데 있어 가장 필요한 소양 중 하나일 것이라고 말씀드리고 싶습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
상향변환 나노입자에 양자점 (quantum dot) 및 여러 나노입자들을 core-shell 구조로 접목시켜 다양한 방법으로 형광 효율을 개선시키는 연구를 수행할 예정입니다. 또한 이를 이용하여 바이오 센서 등의 나노-바이오 소재 분야와 광전지 등의 광학 분야를 포함한 폭넓은 분야에서 응용 연구를 수행하고자 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
우선 많은 훌륭한 분들과 함께 이렇게 한빛사의 인터뷰를 하게 되어 굉장히 영광스럽게 생각합니다. 항상 성실히 저희를 지도해주시는 한세광 교수님께 먼저 감사의 인사를 드립니다. 이번 논문을 게재하는데 도움을 주신 김기수 교수님, 대학원 초년생 시절 연구 기초를 쌓는데 많은 조언을 해주신 졸업한 선배 언니, 오빠들과 현재 함께하고 있는 연구실 선후배, 동기들께 감사드립니다. 마지막으로 언제나 저를 생각해주시고 응원해주시는 부모님과 가족들한테 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 많은 사람들의 격려와 도움 속에서 수학하고 있는 만큼 이후 더욱 좋은 연구를 위해 열심히 노력하겠습니다.
저희 연구에서 집중한 상향변환 나노입자(upconversion nanoparticle; UCNP)는 눈에 보이지 않는 장파장의 근적외선 빛을 흡수하여 단파장의 가시광선을 방출하는 나노소재이며 이는 일반적인 형광 소재들이 고에너지의 단파장 빛을 흡수하여 저에너지의 장파장 빛을 방출하는 것과 대비되는 특수한 성질입니다. 근적외선은 저에너지의 장파장 빛으로써 피부 투과율이 좋고 조직 안정성이 높아 인체에 효과적으로 적용할 수 있는 최적의 빛으로 알려져 있습니다.
이와 같은 특별한 광학적 특성을 기반으로 저희는 녹색 파장의 빛을 흡수하여 콜라겐 접합을 유도하는 로즈 벵갈(rose bengal; RB) 물질에 피부투과 특성이 우수한 생체고분자 히알루론산을 접합한 뒤 상향변환 나노입자와 복합체를 형성하여 상처 부위에 효과적으로 전달하였습니다. 이후 깊은 조직까지 침투가 가능한 근적외선에 의해 상향변환 나노입자가 녹색 빛을 방출하고 이에 활성화된 로즈 벵갈이 콜라겐 접합을 유도하여 상처를 빠르고 효과적으로 치료할 수 있다는 것을 동물실험을 통해 확인하였습니다.
일반적으로 사용되는 봉합사, 스테이플링을 이용하여 상처 부위를 고정하는 치료법 및 접착제를 사용하여 상처를 봉합한 후 자연 치유를 기다리는 치료방법과 비교하였을 때 근적외선을 쬐어 피부 깊은 조직에서 콜라겐 접합을 유발함으로써 피부접합이 빠르게 진행되어 흉터의 형성이 덜하며 효과적으로 상처 회복이 유도되는 것으로 확인되었습니다.
대학원에 입학하여 저는 나노 단위의 초소형 물질이 각각의 광학적 특성을 가지고 있으며 조성 및 성분비 등을 조금만 조절해도 큰 변화가 생긴다는 것에 매력을 느끼고 나노입자에 관하여 공부 및 연구하기 시작하였습니다. 작은 크기에도 각각의 뚜렷한 형광 특성으로 인해 광의약 및 바이오 분야에 응용하는 연구가 활발히 진행되고 있고 이번 연구를 통해 확인된 상향변환 나노입자의 효과적인 체내 광전달 특성을 이후 다양한 광의약 기술에 접목할 수 있을 것이라고 기대됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저희 연구실은 포스텍 신소재공학과 한세광 교수님의 의료용 바이오소재 연구실로 재료 분야와 바이오 분야의 융합 기술을 바탕으로 고분자, 나노소재 등 다양한 의료용 소재를 개발하여 바이오센서, 약물전달, 조직공학 및 광의약에 적용하는 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 현재, 한세광 교수님 지도하에 석·박사 통합 과정 학생 13명, 연구참여 학부 학생 3명이 함께 연구를 수행하고 있습니다.
이번 연구와 더불어 하버드 의과대학의 윤석현 교수님 연구실과의 공동연구를 통해 빛을 이용한 광의약 연구 결과를 Nature Photonics 및 Nature Communications에 게재하기도 하였습니다. 저희 연구실에서는 나노의약,재료 개발과 관련, 최근 5년간 총 50여편의 논문을 Nature Photonics, ACS Nano, Advanced Functional Materials 등 저명한 국제 저널에 활발히 게재하고 있으며, 국내외 40여건의 특허 출원 및 등록을 완료하였습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
대학원 생활을 통한 연구 활동을 수행하면서 항상 잊지 않으려 노력하는 점은 '내가 잘나서 할 수 있었던 일이 아니다' 입니다. 통합 4년 차에 접어들고 있는 저는 연구, 실험과 더불어 생활 전반에까지 오롯이 혼자서만 하고 있는 것은 없다는 것을 매일 느끼고 있습니다. 실험을 시작하기 전 하고 싶은 연구 주제의 rationale 및 실현 가능성에 관하여 연구실 동료들과 토론을 합니다. 실험 역시 누구의 도움없이 처음부터 할 수 있는 것은 별로 없습니다. 실험에 실패하거나 생각대로 결과가 나오지 않을 때 연구실 동료들과 원인을 찾으려 노력하고 부모님, 친구들과 대화하며 우울한 기분을 날려 버리면 포기하고 싶은 마음을 버리고 한번 더 노력해볼 수 있습니다. 어느 순간 이렇게 크고 작은 도움을 받고 있다는 것을 잊고 내가 잘나서 라고 자만하는 순간, 생각이 닫히고 다른 이들의 의견을 수용하는 폭이 좁아진다고 생각합니다. 하여 저는 매일 위의 생각을 되새기고 제 주변의 도움에 감사합니다. 이렇게 실험 및 생활 전반을 포함하는 저의 연구활동은 다른 이들과 '함께' 라는 것을 느끼고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학 준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
대학원에서 연구 생활을 수행하는데 있어 개개인에게 가장 중요한 것은 무던한 끈기라고 생각합니다. 학부시절 주어진 지식을 습득하고 배우던 것과는 다르게 대학원을 진학한 이후에는 알려져 있는 지식을 바탕으로 새로운 것을 탐구하고 증명해나가야 합니다. 이 과정에서 처음 세운 가정의 오류, 실험을 진행하는 방법의 잘못 등 다양한 이유로 실패를 겪을 수 있으며 실험을 실패한 이유조차 찾지 못하는 경우도 많았습니다. 때문에 이 과정에서 느끼는 좌절을 무던히 넘기며 다양한 방향으로 원인을 찾고 해결해 나가는 끈기가 대학원 생활을 하는데 있어 가장 필요한 소양 중 하나일 것이라고 말씀드리고 싶습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
상향변환 나노입자에 양자점 (quantum dot) 및 여러 나노입자들을 core-shell 구조로 접목시켜 다양한 방법으로 형광 효율을 개선시키는 연구를 수행할 예정입니다. 또한 이를 이용하여 바이오 센서 등의 나노-바이오 소재 분야와 광전지 등의 광학 분야를 포함한 폭넓은 분야에서 응용 연구를 수행하고자 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
우선 많은 훌륭한 분들과 함께 이렇게 한빛사의 인터뷰를 하게 되어 굉장히 영광스럽게 생각합니다. 항상 성실히 저희를 지도해주시는 한세광 교수님께 먼저 감사의 인사를 드립니다. 이번 논문을 게재하는데 도움을 주신 김기수 교수님, 대학원 초년생 시절 연구 기초를 쌓는데 많은 조언을 해주신 졸업한 선배 언니, 오빠들과 현재 함께하고 있는 연구실 선후배, 동기들께 감사드립니다. 마지막으로 언제나 저를 생각해주시고 응원해주시는 부모님과 가족들한테 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 많은 사람들의 격려와 도움 속에서 수학하고 있는 만큼 이후 더욱 좋은 연구를 위해 열심히 노력하겠습니다.
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