한빛사 인터뷰
- 등록2023-09-08
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
DNA 또는 RNA와 같은 합성 올리고뉴클레오티드는 multiscale 물질을 만드는 생체친화적 재료물질로서 널리 사용되어왔습니다. 특히 DNA 또는 RNA에 합성고분자물질 POEOMA, PNIPAM 등 과 같은 합성고분자를 결합한 nucleic acid-polymer hybrids (NAPHs) 는 올리고뉴클레오티드에서 유래한 성질 (e.g., programmable self-assembly) 과 합성 고분자 부분의 성질 (e.g., stimuli-responsiveness) 을 모두 가지고 있는 전도유망한 신개념 재료로서 각광받고 있습니다.
기존의 NAPH는 미리 합성된 고분자체인을 올리고뉴클레오티드의 말단에 다양한 click chemistry를 통해 접합시키는 “grafting to” 방법을 통해 주로 합성되어왔습니다. 이 방법은 DNA- 또는 RNA dI-block copolymer를 쉽고 안전하게 합성할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 최근 di-block copolymer를 넘어선 다른 architecture (branched DNA-conjugates 또는 nucleic acid multi-block copolymer) 들이 향상된 therapeutic efficacy 와 독특한 self-assembly behavior 를 보인다는 연구결과들이 발표됨에 따라 이러한 architecture를 가진 NAPH를 쉽고 정확하게 합성할 수 있는 새로운 방법이 요구되고 있습니다.
이를 위해 본 연구에서는 polymerization initiator 가 달린 phosphoramidite (SBiB) 을 개발하였습니다. SBiB는 solid-phase에서 올리고뉴클레오티드를 합성할 때, DNA 또는 RNA 시퀀스 내에 원하는 위치에 원하는 갯수만큼 삽입될 수 있습니다. (sequence-controlled incorporation). SBiB가 삽입된 올리고뉴클레오티드는 이후 시행되는 polymerization step 에서의 initiator 로 사용되게 됩니다. 결과적으로 올리고뉴클레오티드의 원하는 부분에서 합성고분자를 성장시킬 수 있으며 이는 좀 더 복잡한 architecture (e.g., multi-block copolymer, miktoarm stars, bottlebrush, etc.) 를 가진 NAPH의 합성을 가능케합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
저는 펜실베이니아주 피츠버그에 위치한 Carnegie Mellon University 에서 Subha R. Das 교수님과 Krzysztof Matyjaszewski 교수님의 지도 하에 연구를 수행하고 있습니다. 저희 연구실에서는 올리고뉴클레오티드와 합성 고분자를 연구하시는 두 교수님들의 활발한 소통과 협업을 통해서 수준 높은연구를 진행하고 있으며 DNA나 RNA 이외에도 protein, exosome, cell 등 multi-scale biomaterial-polymer 하이브리드 물질의 합성과 응용에 관한 프로젝트들을 진행하고 있습니다. 특히 Krzysztof Matyjaszewski 교수님은 Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) 을 개발하신 저명한 연구자로써 교내,외의 다양한 collaborator들과의 교류, 협력을 통해 세계적인 수준의 합성고분자 연구를 이끌고 계십니다 (연구실 홈페이지: https://www.cmu.edu/maty/).
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
DNA나 RNA와 같은 생체고분자물질과 합성고분자물질을 함께 다루는 본 연구의 특성상, 이 필드의 연구자는 재료의 분석과 응용을 위한 다양한 이론과 테크닉들에 자연스럽게 익숙해지게 됩니다. 여기서 얻은 지식과 경험을 바탕으로 연구실 동료들의 아이디어를 발전시킬 제안을 하거나 새로운 문제 해결방법을 발견해냈을 때 보람을 느끼곤 합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
Interdisciplinary 한 연구주제의 특성상 다양한 분야의 지식과 테크닉을 가지고 있는 것이 도움이 된다고 생각합니다. 저의 경우 종종 생소한 분야의 논문을 읽거나 세미나에 참여하는 것이 시야를 넓히는 데에 도움이 되었습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
다양한 NAPH를 합성하고 이 물질의 biomedical application을 좀 더 연구할 계획입니다. 또한 NAPH의 합성에 사용된 화학적 기술을 다른 생체고분자-합성고분자 하이브리드 물질의 제작에도 응용하고자 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
저의 아이디어를 항상 믿고 응원해주시는 두 지도교수님께 감사드립니다. 제 연구에 대해 조언과 도움을 아끼지 않는 Dr. Grzegorz Szczepaniak, Dr. Hironobu Murata, Xiaolei Hu 그리고 모든 Das Lab, Maty Lab 식구들에게도 감사를 전합니다. 다소 늦게 시작한 학위과정이지만 항상 따뜻한 응원을 보내주시는 부모님과 인생의 든든한 버팀목이자 멘토가 되어준 아내 김혜진 박사에게도 깊은 감사의 말씀을 전합니다.
#DNA
# RNA
# Polymer
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