한빛사 인터뷰
- 등록2021-06-03
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
25-hydroxy vitamin D3는 탁월한 항노화 물질이며, 최근 사회적 이슈인 코로나19 예방 및 코로나19 환자의 중증도에 큰 영향이 있다는 연구 결과가 있었습니다. 이러한 중요성 때문에, 본 연구진에서는 민감하고 선택도 높은 25-hydroxy vitamin D3 검출 센서를 개발했습니다.
센서는 인체의 소장 융털이 영양분 흡수에 탁월한 구조라는 점에서 영감을 받아 제작되었습니다. 생체 모방 구조인 ‘은 나노 융털 구조체’를 제작하여 센서의 표면적을 넓히고 SERS 신호를 증폭시켰으며, 이를 초민감도 센서 개발에 활용했습니다. 또한, 센서 표면에 압타머를 기능화하여 센서의 민감도와 선택도를 더욱 향상시켰습니다.
센서에 적용된 기술인 SERS는 나노 구조로 증폭된 검출 물질의 라만 신호를 분석하는 방식입니다. 비타민 D3의 경우 매우 약한 라만 신호를 가지고 있어 현재까지 개발된 SERS 기술로도 검출이 어려운 한계가 있었습니다. 이에 본 연구팀은 비타민 D3와 특이적으로 반응하는 라만 지시자인 PTAD-MB를 새롭게 합성하였습니다. 이어, PTAD-MB와 압타머 간의 샌드위치형 결합 기술을 사용하여 고민감도, 고선택도 측정이 가능한 은 나노 융털 기반 샌드위치형 비타민 D3 압타센서를 개발했습니다.
개발된 센서는 결핍 농도 (20 ng/mL)와 과잉 농도 (>100 ng/mL)에 이르는 넓은 범위에서의 비타민 D3를 감지할 수 있었으며 1 pg/mL의 극미량 비타민 D3도 검출했습니다. 또한, 유사한 구조를 가진 비타민 D군 뿐만 아니라 기타 비타민들(A, C, E)과 비교하였을 때, 비타민 D3만 선택적으로 검출할 수 있었습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
이번 연구를 진행한 고려대학교 세종캠퍼스 전자·기계융합공학과 박진성 교수님 연구실의 이름은 Nano Bio Sensing System Laboratory (NABIOS)입니다. NABIOS에서는 최근 사회적으로 관심이 높은 나노 기술(NT), 바이오 기술(BT), 그리고 환경 기술(ET)을 기계, 전자 기반 센서 기술로 접목시키는 연구를 진행하고 있습니다. 이번 비타민 D3를 검출한 SERS 기술 외에도 전기화학, LSPR 등을 기반으로 환경 독성 물질부터 생체 내 호르몬과 비타민 등 다양한 타겟에 대한 검출 시스템을 개발하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
좋은 연구는 저의 깜냥 외에 선배, 동료 연구자님들과의 협력이 매우 중요하다는 것을 느꼈습니다. 제가 속해 있는 연구실은 실원들 간 친밀함과 끈끈한 유대감이 남다르다고 자부할 수 있습니다. 선배 연구자들은 권위적이지 않으며 후배 연구자를 배려하고, 후배 연구자는 선배 연구자를 존중하며 따릅니다. 이러한 수평적인 분위기 덕분에 평소에도 자연스럽게 연구에 대한 의견을 주고받을 수 있었고, 저의 부족한 역량을 채울 수 있었던 것 같습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
훌륭하신 연구자님들께 제가 감히 말씀드리자면 자신만의 페이스를 유지하는 것이 중요한 것 같습니다. 저도 첫 논문이 주변 대학원생들보다 늦게 나온 편이라 그 과정동안 불안함과 초조함을 달고 있었습니다. 대학원 생활 중간에 전체적인 연구 방향이 바뀌기도 했고, 오래 연구했던 주제를 마무리하지 못할 뻔도 했지만, 결국은 하나, 둘 정리하여 의미 있는 결과를 얻을 수 있었습니다. 모든 꽃이 봄에 피는 것은 아닙니다. 본인의 노력이 결실을 맺는 계절이 분명히 올 것입니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
비타민뿐만 아니라 다양한 질병 관련 바이오마커 검출 센서를 개발하고 더 나아가, 이 센서가 헬스케어를 위한 스마트센서 등에 활용될 수 있도록 상용화 연구를 진행할 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
함께 고생해 주신 교수님들과 동료 연구자님들께 감사 인사 올리고 싶습니다. 참된 연구자의 자세를 가르쳐 주시고, 역량을 키울 수 있도록 지도해 주시며, 힘들 때는 위로와 격려를 아끼지 않아 주신 박진성 교수님, 원천 기술과 실험 측정 및 데이터를 제공해 주신 방도연 교수님, 실험을 포함한 연구실 생활 전반에서 저의 부족한 부분을 채워 주시고 용기를 북돋아 주신 이원석 교수님, 핵심 기술을 개발하고 함께 고생하며 실험해 준 주형이 형, 센서 제작을 함께 하고 중요한 파트 중 하나인 시뮬레이션 결과를 맡아준 웅이 형, 좋은 결과를 위해 함께 고민하고 토의해 준 성재 형, 민우, 치현이, 현준이, 모두 감사합니다.
왼쪽부터 김치현 박사과정, 김우창 박사과정, 박현준 박사과정, 박진성 교수, 김민우 박사과정, 김웅 박사과정, 박주형 박사과정
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