한빛사 인터뷰
- 등록2023-09-12
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
광 반응성 생체분자를 이용해 빛으로 전기 에너지를 생산하는 바이오 태양전지 관련 연구는 활발히 진행되고 있습니다. 특히 에너지 관점에서 바이오 태양전지의 효율 향상을 위한 많은 연구들이 진행되었지만, 이를 바이오메디컬 분야에 적용하기 위한 연구는 시도된 적이 거의 없습니다. 본 연구에서는 빛에 의해 생성된 전기 에너지를 세포로 전달함으로써 세포의 전기생리학적 신호의 발생 빈도와 크기의 제어가 가능한 바이오 태양전지를 개발하였습니다. 이를 위해 최대 흡수 파장 영역이 다른 두 가지 종류의 광수용체 생체분자 (bacteriorhodopsin, chlorophyllin) 및 광촉매 나노입자 (Ni/TiO2)를 도입하여 에너지 변환 효율이 향상된 바이오 태양전지를 제작하였습니다. 제작된 바이오 태양전지 상에 운동 신경세포와 근육세포가 연결된 신경근접합부를 형성한 후 빛을 가했을 때 바이오 태양전지에서 생성된 전기 에너지가 운동 신경세포를 거쳐 근육세포로 전달됨으로써 근육세포의 전기생리학적 신호가 정교하게 제어됨을 증명하였습니다. 이러한 결과는 바이오 태양전지가 서로 다른 세포 간 신호전달을 제어하기 위한 에너지원으로 활용될 수 있음을 보여주었습니다. 저는 본 연구를 통해 개발된 바이오 태양전지가 웨어러블, 이식형 바이오 디바이스 등과 같은 형태로 바이오 메디컬 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 제가 소속된 서강대학교 화공생명공학과 최정우 교수님 연구실에서 진행되었습니다. 저희 연구실에서는 다양한 종류의 기능성 나노물질을 합성하고, 이를 스페로이드, 오가노이드, 근육 번들과 같은 3D 생체모델에 도입함으로써 생체모델의 기능을 향상시키는 연구를 진행하고 있습니다. 또한 생체모델의 전기생리학적, 전기화학적 신호를 측정하기 위한 나노패턴 기반 전극 개발 연구도 진행하고 있습니다. 궁극적으로 이들 기술을 결합하여 외부 자극에 의해 정교하게 구동하는 바이오하이브리드 로봇을 제작하는 것이 연구 목표입니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
해당 논문이 출판되기까지 예상보다 오랜 시간이 걸렸습니다. 연구 중간에 실험 결과가 예상한대로 나오지 않아서 실험 구성을 일부 수정해야 하는 경우도 있었고, 기존에 연구실에서 수행하던 실험이 아닌 새로운 종류의 분석 방법을 적용해야 하는 경우도 있었습니다. 그래도 연구에 참여하는 동료들과 함께 최선을 다해 노력했고, 많은 분들의 도움을 받아 좋은 결과를 얻을 수 있었습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
현재에도 연구가 활발히 진행되고 있는 나노바이오 분야는 학술적으로도, 산업적으로도 아주 유망한 분야라고 생각합니다. 특히 최근에는 인간 질병의 진단과 치료에 직접적으로 사용될 수 있는 기술들도 많이 개발되고 있기에 이 분야에서 연구하면 과학자로서 사회에 기여할 수 있다는 자부심도 느낄 수 있습니다. 서로 다른 기술분야의 동료 연구자들과 협업으로 시너지 효과를 내어 더 좋은 결과를 얻기도 수월한 분야이기 때문에 관심이 있는 분들이라면 나노바이오 분야에 진학하는 것을 추천드리고 싶습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저는 본 연구에서 이용한 광 반응성 생체분자에서 나아가 사람의 눈과 같이 세포가 직접 빛을 받아 다른 생체조직으로 신호를 생성할 수 있는 3D 생체조직 개발에 대한 연구를 진행하려고 합니다. 이를 이용하면 서로 다른 생체 조직 간 신호 전달을 제어함에 있어서 세포간 네트워크를 통하기 때문에 더 효율적일 것으로 기대됩니다. 이를 통해 질병으로 인한 생체조직의 기능 저하 또는 근육의 운동의 회복 등과 같이 바이오메디컬 분야에 응용 가능한 연구를 진행할 예정입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
제 지난 석사과정과 현재의 박사과정까지 올바른 가르침과 조언으로 지도해주신 최정우 교수님께 감사 인사를 드립니다. 그리고 본 연구 과정에서 끊임없는 실험 피드백과 격려의 말씀을 해주신 윤진호 교수님께도 감사드립니다. 또한 연구를 하고 논문을 완성하는데 있어 많은 도움을 준 연구실 동료들에게도 감사 인사를 드리고 싶습니다. 마지막으로 저를 항상 믿어주고 지원해주신 제 가족에게도 고맙다는 말을 전합니다.
#Nanobiohybrid
#Bio-solar cell
#Biomedical application
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