한빛사 인터뷰
- 등록2021-10-22
- 조회1,818
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
이차원 반도체 물질을 나노바이오 분야에 응용하는 연구들은 최근 10년여간 활발하게 진행되고 있습니다. 하지만 상변화(Phase transition) 반도체 물질인 GeTe(Germanium Telluride)는 주로 전기적 특성을 이용한 소자로 응용되고 있습니다. 이차원 반도체 물질은 벌크(Bulk) 상태의 물질보다는 밴드갭의 조절이 용이하여 빛의 흡수를 조절할 수 있는 장점이 있습니다. 벌크 상태에서 이차원 구조로 박리(Exfoliation)한 나노시트로 만드려면 적당한 에너지가 필요하며, 만약 박리가 되었다고 해도 적은 수의 층(few layer)으로 물질이 유지가 되어야합니다. 이러한 필요조건들을 GeTe 물질도 충족하였기 때문에, 이에 착안하여 본 연구를 시작하게 되었습니다. GeTe 물질이 층 구조인 나노시트로 박리가 되면 이때의 밴드갭이 1.84 eV가 되어 벌크 상태(~0.6 eV) 보다 빛 흡수 파장대가 가시광~적외선 영역으로 변화하게 됩니다. 이러한 GeTe 나노시트의 흡광 특성을 이용하여 바이오 이미징 조영제로 응용하는 것을 구현하였습니다. 특히, 물질이 빛을 흡수하여 열을 낼 때 발생하는 진동 신호를 이미징하는 광음향 이미징(Photoacoustic imaging)과 형광 이미징(Fluorescence imaging)을 이용하여 동물의 장기를 이미징 할 수 있는 다중 이미징 조영제로 응용하였습니다.
또한 물질을 정맥 투여(Intravenous injection)를 하지 않고 경구 투여(Oral administration)하는 방식으로 물질을 동물에게 투여하였으며, 급성 대장염 모델 마우스에 적용하여 실제 대장염 치료 효과도 확인하였습니다.
학계 최초로 GeTe 물질을 나노바이오 분야에 응용한 성과로서 본 연구의 의의가 크다고 생각합니다. 또한 물질의 투여 방식도 고통을 최소화하는 경구 투여 방식으로도 목표로 하는 염증 부위의 치료가 가능한 것이 본 연구의 큰 성과라고 생각합니다. 본 연구 결과를 토대로 GeTe 물질이 바이오 분야 응용 연구에 지속적으로 관심을 받았으면 하는 마음입니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
본 연구는 연세대학교 물리학과의 나노소자 나노바이오 연구실에서 유경화 교수님의 지도하에 수행되었습니다. 그리고 연세대학교 의과대학 류마티스내과의 박용범 교수님 연구팀과 함께 협업하였습니다. 유경화 교수님은 나노소자 연구와 나노바이오 연구를 활발하게 하고 계시며, 특히 나노바이오 분야에서 나노입자와 바이오센서 연구를 중점적으로 수행하고 계십니다. 특히, 물리학과의 연구실이다 보니 바이오 관련 연구를 하려면 협업이 필수적이기 때문에, 의과대학의 연구실과 협업하는 연구들이 많습니다. 본 연구에서 협업했던 류마티스내과 뿐만 아니라 미생물학과, 진단의학과 등과 협업했던 경험도 있습니다. 이러한 환경에서 제가 연구를 하면서 물리학뿐만 아니라 바이오 분야에도 깊게 공부하고, 연구할 수 있었습니다. 저는 학위 과정동안 본 연구의 나노입자 연구뿐만 아니라 바이오센서 연구도 함께 수행하면서 학위 과정동안 폭넓은 연구를 할 수 있었던 것이 저에게는 큰 자산이 되었습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
6년 6개월 동안 학위 및 박사후 과정에서 연구를 하면서 성실한 태도를 확실하게 확립할 수 있었습니다. 바이오 연구라는 것이 실험 계획을 수립하고, 계획대로 규칙적으로 실험을 수행하는 것이 중요하기 때문에 꾸준하게 연구하는 태도를 기를 수 있었습니다. 특히, 본 연구에서 물질 투여 후 동물의 장기 이미징 실험을 하는 과정에서 어려운 경험이 있었습니다. 제작한 물질이 시간이 지나면서 손상이 되는 점을 간과하여 제작 후 오랜 시간이 지난 물질을 사용하여 예상했던 결과를 얻지 못했습니다. 이 과정에서 물질의 손상을 최소화하기 위해 동물 실험 일정에 맞추어 물질 제작을 하도록 실험 스케줄을 설계하고, 주기적으로 물질을 제작하면서 특성을 최적화할 수 있었습니다. 이러한 경험을 통해 귀찮은 것 때문에 요행을 부리는 것이 아닌 목표하는 결과를 얻기 위해서 성실한 태도가 중요한 것을 확실하게 경험했습니다. 이렇게 연구하면서 확립된 저의 태도는 앞으로도 제가 연구하는데 많은 도움이 될 것이라고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
나노바이오 분야는 누구나 도전이 가능한 분야라고 생각합니다. 꼭 바이오 전공자가 아니더라도 저처럼 물리학을 전공한 사람, 화학, 전기전자, 기계, 신소재 등 다양한 분야의 연구자들이 나노바이오를 연구하고 있습니다. 저도 처음에 대학원 진학 시 바이오 관련 경험이 전무했기 때문에 나노바이오 연구를 할 수 있을까 두려웠습니다. 하지만 직접 어려움에 부딪히고, 그 어려움을 하나씩 해결해 나가면서 이렇게 연구 성과를 내고, 학위를 받을 수 있었습니다. 비단 나노바이오 분야가 아니더라도 대학원 진학을 생각하시는 분들이라면 두려워하지 마시고 도전하시는 것을 추천드립니다. 결국 직접 경험하면서 발전하는 과정에서 많은 보람을 느끼고 능력도 향상되고 사람으로서도 성장할 수 있을 것이라고 생각합니다.
5. 다른 하시고 싶은 이야기들....
지금은 나노바이오 분야가 아닌 다른 분야로 진출하여 저의 커리어를 진행하고 있습니다. 새로운 분야에서 연구를 하면서 어려움도 있지만, 제가 학위과정동안 함양했던 것들이 제가 적응하는데 많은 도움을 주고 있습니다. 결국 연구라는 것이 내용의 디테일은 달라도 정해진 목표를 달성하는 관점에서 전체적인 뼈대는 같다고 생각합니다. 목표를 설정하고, 제가 터득했던 방법으로 문제를 해결하는 방식은 어느 분야에서도 동일하기 적용 가능하기 때문에 현재 힘들지만 재미있게 연구를 하고 있습니다. 더불어, 유경화 교수님께 6년 반 동안 지도를 받으면서 문제를 해결하는 능력을 확실하게 성장시켰고, 인격적인 부분도 향상시킬 수 있었습니다. 또한 본 연구를 함께 했던 의과대학의 박용범 교수님, 문진희 박사님, 윤태준 선생님, 그리고 물리학과의 이선미 박사님께 감사드립니다. 또한 저의 연구실 동료들께도 감사드립니다. 지난 6년여 간의 경험들을 토대로 항상 발전하고, 최선을 다해 최고가 되도록 노력하겠습니다.
#GeTe nanosheets
#Multimodal imaging
#Theranostic
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