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'Biomedical Optics' 에 대한 통합검색결과 20건입니다.

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이상화

서울아산병원

방광암은 전 세계적으로 흔한 유형의 암이며, 전 세계적으로 암 진단 환자의 3%를 차지합니다. 미국에서는 암이 전이성인 경우, 방광암으로 인한 5년 사망률이 23%에서 95%로 증가했습니다. 특히 높은 등급의 종양에 대한 적절한 치료가 조기에 이행되지 않을 경우, 높은 사망률 및 이환(罹患)률을 보입니다. 따라서 방광암은 조기 진단 및 종양 평가가 중요한 질환입니다.
- Biosens. Bioelectron.
- 2023.12.15
이상화

서울아산병원

관상동맥 질환, 허혈성 뇌졸중 및 말초 동맥 질환을 주요 특징으로 하는 죽상경화성 심혈관 질환(ASCVD)는 사망원인에 높은 비율을 차지하고 있습니다. 국내에서도 생활양식의 서구화와 평균수명 연장에 따른 허혈성 심질환의 증가로 관련 의료비 지출이 증가되는 추세입니다. 동맥경화반 파열은 심근경색 및 급사의 주 기전으로 알려져 있으나, 사전에 이를 예측하고 진단하여 심혈관계 위험도를 계층화하여 대응하는 기준법은 아직까지 알려진 바가 없습니다.
- Bioeng. Transl. Med.
- 2023.05.11
- 임원준(University of California, San Diego)
3D-Bioprinted Phantom with Human Skin Phototypes for Biomedical Optics
- Adv. Mater. 2022 Oct 28;e2206385 | doi: 10.1002/adma.20220638
- 2022.10
- 바이오·의료융합
Recent advances in optical imaging through deep tissue: imaging probes and techniques
- Biomater. Res. 2022 Oct 22;26(1):57 | doi: 10.1186/s40824-022-00303-4
- 2022.10
- 바이오·의료융합
조영주

KAIST, 토모큐브, Stanford University

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 본 연구에서는 여러 현미경의 장점을 결합한 인공지능(AI) 기반 3차원 현미경을 개발하였습니다. 대부분의 현대 생명과학 연구에서는 형광(fluorescence) 현미경 또는 관련 기술이 사용됩니다. 형광은 다양한 분자생물학 기법들을 통해 세포 내 특정 구조를 표지함으로써 높은 생화학적 특이성(biochemical specificity)을 갖는 점이 가장 큰 장점이라고 할 수 있습니다. 하지만 살아있는 세포를 이미징할 경우 photobleaching 및 phototoxicity 때문에 초고속 또는 장기간 촬영이 어렵고, spectral overlap 때문에 다수의 구조를 동시에 보는 것이 힘들며, 형광 표지 자체가 세포의 상태에 영향을 줄 가능성 등 여러 단점이 있습니다. 상대적으로 덜 알려져 있지만, 형광과는 반대의 특성을 갖는 비표지(label-free) 방식의 현미경들도 꾸준히 발전해왔습니다. 예를 들어 본 연구에서 사용한 3D 홀로그래픽 현미경은 물질과 빛의 상호작용을 결정하는 근본적인 특성인 굴절률(refractive index)을 빛의 간섭을 이용해 정량적으로 측정함으로써 아무런 염색 없이 3차원 이미징이 가능합니다. 이 경우 앞서 언급한 형광의 문제들을 모두 피할 수 있지만, 굴절률과 세포 내 구조들의 관계가 명확히 알려지지 않아서 생화학적 특이성이 떨어진다는 단점이 있었습니다. 본 연구에서는 AI를 이용하여 굴절률 공간 분포를 해독하였고, 이를 통해 홀로그래픽 현미경 영상으로부터 형광 현미경 영상을 직접 예측할 수 있게 되었습니다 (그림 참고). 즉, 형광 표지의 문제를 피할 수 있는 홀로그래픽 현미경으로 실제 측정이 이루어지지만 AI를 통해 형광 현미경의 특이적인 영상을 얻을 수 있습니다. 따라서 자연 상태의 세포에서 다수의 세포 내 구조를 동시에 3차원으로 볼 수 있으며, 초고속 또는 장기간 측정이 가능합니다. 놀랍게도, 학습된 AI는 기존 데이터셋에 포함되지 않은 cell type들에서도 상당히 잘 작동합니다. 이는 3차원 굴절률이 아닌 stacked bright-field, phase contrast 등을 이용한 관련 연구에서는 볼 수 없던 특성으로, 굴절률을 직접 측정하는 것이 생화학적 특이성을 위해 중요하다는 점을 시사합니다. 이러한 범용성 덕분에 이번에 개발된 AI 현미경 기술은 다양한 생물학 및 의학 연구에 빠르게 응용이 가능할 것으로 기대
- Nat. Cell Biol.
- 2021.12.24
- 이상혁(Rutgers University, Piscataway)
Three-Dimensional Single-Molecule Localization Microscopy in Whole-Cell and Tissue Specimens
- Annu. Rev. Biomed. Eng. Jun 04 2020, 22 | https://doi.org/10.1146/annurev-bioeng-060418-052203
- 2020.06
- 생명과학
김규현

KAIST

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 본 논문에서 제안한 기술은 빛으로 세포와 같은 복잡한 형상의 물체를 포획하고 자유자재로 움직일 수 있는 기술입니다. 기존에 빛을 이용하여 물체를 포획하는 기술은 "광 집게 (optical tweezers)"라 불리며 많은 분야에 응용되어 왔습니다. 이 기술은 레이저로 광 초점을 만들어 그 초점에 구형 물체를 포획하는 방식입니다. 또한 초점의 위치를 옮기거나 힘을 가하는 방식으로 포획된 구형 물체의 3차원 위치를 조절할 수 있습니다. 하지만 물체의 모양이 복잡해지는 경우에는 물체를 안정적으로 포획하기 어려웠습니다. 제어할 수 있는 물체의 방향이 제한적이기 때문에 생명 세포처럼 복잡한 3차원 모양을 가진 미세 물체를 빛으로 제어하는 데는 한계가 있었죠. 본 논문에서는 물체의 3차원 모양 정보를 바탕으로 빛의 모양을 능동적으로 조절하면 복잡한 물체도 안정적으로 포획하고 모양과 방향을 제어할 수 있음을 보였습니다. 이 기술은 우선 3차원 홀로그래픽 현미경을 이용해 물체의 3차원 정보를 실시간 측정한 뒤 그 정보를 바탕으로 물체를 효과적으로 제어할 수 있는 광학 패턴을 정밀히 계산해 입사하는 방식입니다. 빛과 물체의 모양이 같아질 때 물체가 갖는 에너지가 최소화돼 물체의 형상이 복잡하더라도 안정적으로 포획할 수 있음을 확인했습니다. 이를 이용하여 물체가 다양한 위치, 방향, 모양을 갖게 제어해 물체의 3차원 운동을 자유자재로 제어하고 원하는 모양으로 만들 수 있었습니다. 저희는 이 기술을 통해 적혈구 세포를 안정적으로 집어 원하는 각도로의 회전, 기역자 모양으로 변형, 두 개의 적혈구를 조립해 새로운 구조물 제작 등을 구현하는 데 성공했습니다. 또한 복잡한 구조인 대장암 세포 (HT-29)를 안정적으로 포획하고 원하는 각도로 회전시킬 수 있었습니다. 이 기술로 세포를 원하는 모양으로 안정적으로 변형시킬 수 있어 세포의 역학적 반응을 정량 분석할 수 있습니다. 또한 복잡한 형상을 갖는 세포들을 포획하고 조립하는, 세포 단계의 수술 작업을 광 제어하고 실시간 촬영하여 세포의 반응, 수술 예후 등을 모니터링 할 수 있을 것으로 생각합니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 저는 현재 KAIST 물리학과 의생명 광학 연구실 (PI: 박용근 교수님) 에서 박사후 연구원으로
- Nat. Commun.
- 2017.06.05
A Chemical Controller of SNARE-Driven Membrane Fusion That Primes Vesicles for Ca2+-Triggered Millisecond Exocytosis
- J. Am. Chem. Soc. Publication Date (Web): March 17, 2016 | DOI: 10.1021/jacs.5b13449
- 2016.03
- 생명과학
김혜민

POSTECH

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 최근 약물의 투여 편의성을 증가시키기 위하여 다양한 비침습적 약물 전달 방법이 주목 받고 있습니다. 대부분의 약물을 주사로 투여하던 예전 방식과는 달리 코로 흡입하는 제형, 안약 제형, 바르는 제형 등을 이용하여 높은 효율로 약물을 전달하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 연구를 통해 환자 스스로 편리하게 약물을 투여하고 주사로 인한 감염을 미연에 방지할 수 있습니다. 본 연구에서는 히알루론산을 이용한 백신 경피 전달 시스템을 개발하는 연구를 수행하였습니다. 경피 전달 연구는 다양한 방법을 통해 이루어져 왔는데 그 중 대표적인 것에는 초음파나 전기를 이용하여 피부를 물리적으로 자극하는 방법 (iontophoresis, electroporation), 분사주사 (jet injection), 마이크로니들 (microneedle) 등이 있습니다. 본 연구내용에서는 피부에 효과적으로 전달되는 특징을 가진 히알루론산에 백신을 접합함으로써 별도의 장비나 피부의 물리적 손상 없이 약물을 효과적으로 경피 전달하고자 하였습니다. 또한 히알루론산의 면역 증강 효과에 주목하여 면역보조물질을 첨가하지 않고 유의미한 면역반응을 유도하는데 성공하였으며, 레이저 처리를 통해 이를 극대화 하는데 성공하였습니다. 이러한 경피 전달 백신은 특히 백신을 자주 접종해야 하는 어린 아이들에게 유용할 것으로 생각됩니다. 또한 히알루론산 접합체를 이용한 경피 전달 시스템은 하나의 플랫폼 시스템으로 다양한 약물에 쉽게 적용이 가능하기 때문에 기능성 화장품이나 다양한 피부질환에 효과적으로 접목할 수 있어 활용 분야가 무궁무진할 것으로 기대됩니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 이번 연구는 포항공과대학교 (POSTECH) 한세광 교수님 연구실 (의료용 나노소재 연구실)과 하버드 의과대학 윤석현 교수님 연구실 (The Bio-Optics Lab), POSTECH 융합생명공학부 이승우 교수님 연구실의 공동연구를 통해 수행되었습니다. 저희 연구실 (Biomedical Nanomaterials Lab, POSTECH)은 현재 한세광 교수님 지도 하에 연구교수님 1분과 석·박사 과정 학생 13명, 학부 연구 참여학생과 연구원 1명이 함께 연구를 수행하고 있습니다. 바이오 센서, 바이오 이미징, 약물 전달, 조직 공학 등 나노의약 (nanomedicine) 분야의 연구를 진
- Adv. Funct. Mater.
- 2016.02.11
- 윤석현(Harvard Medical School and Massachusetts General Hospital, Massachusetts Institute of Technology)
Photonic hydrogel sensors
- Biotechnol. Adv. Available online 17 October 2015 | 10.1016/j.biotechadv.2015.10.005
- 2015.10
- 바이오·의료융합
- 정재웅(University of Illinois at Urbana-Champaign)
Wireless Optofluidic Systems for Programmable In Vivo Pharmacology and Optogenetics
- Cell Available online 16 July 2015 | DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.06.058
- 2015.07
- 정재웅(University of Illinois at Urbana-Champaign)
Wireless Optofluidic Systems for Programmable In Vivo Pharmacology and Optogenetics
- Cell Available online 16 July 2015 | DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.06.058
- 2015.07
김지성

University of Toronto

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 Infectious disease is one of the leading causes of global morbidity and mortality despite the fact that many of these diseases are treatable if addressed with proper therapy or medication at the early stage of infection. The prevalence of infectious disease is reported to be more significant in resource-poor settings where there is limited access to centralized laboratory and clinical facilities. For example, in the low-income countries, infectious diseases account for 68% of years of life lost compared to only 8% in high-income countries. However, current disease diagnostic approaches are either unavailable/unaffordable in many developing countries (i.e. PCR or ELISA), or have very low analytical sensitivity and provide only qualitative data (i.e. Lateral flow test). Consequently, there is an increasing demand for cost-effective and portable point-of-care diagnostic system for effective on-site monitoring of infectious viral loads and early detection of diseases. Our study aimed to address this issue by combining recent advances in quantum dot (QD) barcode technology with smartphones and isothermal nucleic acid amplification technique to engineer a simple and low-cost multiplex diagnostic device. QDs are advantageous over organic fluorophores for generating optical barcodes because they have better photo-stability, size-tunable emission wavelength, narrower fluorescence spectra, and wider excitation spectra permitting excitation of multiple colors with a single-wavelength laser source. In a typical QD barcode assay, recognition molecules are conjugated to the surface of QD-encoded microbeads, and target biomarkers bind to these recognition molecules and fluorescently labeled detection probes. There are two optical signals generated from this complex: the first signal is emitted from QDs embedded inside microbeads, which distinguishes the identity of biomarker present in the samples, and the se
- ACS Nano
- 2015.03.03
- 황석원(고려대학교, University of Illinois at Urbana-Champaign)
  Interview
Silk-based resorbable electronic devices for remotely controlled therapy and in vivo infection abatement
- Proc. Natl. Acad. Sci. USA November 24, 2014, doi: 10.1073/pnas.1407743111
- 2014.11
- 바이오·의료융합
- 오보람(University of Michigan)
Integrated Nanoplasmonic Sensing for Cellular Functional Immunoanalysis Using Human Blood
- ACS Nano February 19, 2014 | DOI: 10.1021/nn406370u
- 2014.02
- 김태일(성균관대학교)
- 신건철(University of Illinois at Urbana-Champaign)
Fabrication and application of flexible, multimodal light-emitting devices for wireless optogenetics
- Nat. Protoc. 8, 2413-2428, 2013 | doi:10.1038/nprot.2013.158
- 2013.11
- 김태일(성균관대학교)
- 신건철(University of Illinois at Urbana-Champaign)
Fabrication and application of flexible, multimodal light-emitting devices for wireless optogenetics
- Nat. Protoc. 8, 2413-2428, 2013 | doi:10.1038/nprot.2013.158
- 2013.11
박용근

Massachusetts Institute of Technology

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 적혈구는 세포의 구조와 그 기능이 단순함에도 불구하고, 아직도 많은 부분들이 완벽히 알려져 있지 않습니다. 특히, 적혈구의 직경보다도 작은 모세혈관을 쉽게 통과할 수 있을 정도로 뛰어난 deformability는 쉽게 설명이 되지 않아, 세포 생물학 에서 뿐만 아니라, 재료공학, 이론물리학에서도 많은 연구가 있었습니다. 본 논문에서는 quantitative phase microscopy라는 - 물질의 굴절률에 따라 빛의 속도가 다른 점을 이용하여 세포의 두께를 nm 정밀도로 고속 촬영할 수 있는 - 광학 장비를 사용하여 적혈구 표면의 미세한 진동을 측정하였습니다. 뛰어난 deformability 때문에 적혈구 세포막이 작은 진동 (~50 nm)을 한다는 것은 이미 알려져 있었습니다. 하지만, 이러한 진동이 외부 열에너지만으로 발생하는지?, 아니면 ATP hydrolysis에 의한 metabolic energy도 기여를 하는지?에 대해서는 최근까지도 확실한 결론이 나지 않고 논란이 있었습니다. 본 논문에서는 적혈구 세포막에서의 진동 중 약 20%가 ATP hydrolysis에 의해서 일어나고, 이러한 추가 진동은 세포막 전체에서 일어나는 것이 아니라, 적혈구 중심에서 벗어난 도넛 형상에서만 발생함을 정량적으로 보였습니다. 또한, 이 추가 진동이 강하게 일어나는 간격이 spectrin network mesh 사이와 비슷하게 나타나는 걸 측정하였습니다. 이런 결과로 부터, 적혈구 lipid bilayer와 spectrin network가 국부적으로 붙었다 떨어졌다를 반복하면서 이러한 추가 진동을 일으킨다는 결론을 제시하였습니다. 이번 연구를 통해, 적혈구 deformability를 이해하는데에 metabolism의 영향도 중요함을 보이는 새로운 근거를 제공했다고 생각합니다. 이러한 영향이 실제 인체 순환 과정에서 어떻게 작용을 하는지, 그리고 다양한 적혈구 관련 질병과 어떤 상용작용을 하는지에 대해서는 앞으로 많은 연구가 이루어지는데 도움을 줄 것이고, 이러한 연구들이 적혈구의 deformability를 더 잘 이해하는데 기여할 것이라 생각합니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 제가 박사과정을 하고 있는 Harvard-MIT Health Science & Technology (HST)는 MIT Engineering과 Harvard Medical School의 과정을 결합한 협동 program입니다. 다양하고 intensive한 course work 뿐만 아니라
- Proc. Natl. Acad. Sci. USA
- 2010.01.13
- Sangiliyandi Gurunathan(광주과학기술원, Kalasalingam University)
Biosynthesis, purification and characterization of silver nanoparticles using Escherichia coli
- Colloid Surf. B-Biointerfaces Volume 74, Issue 1, 1 November 2009, Pages 328-335 | doi:10.1016/j.colsurfb.2009.07.048
- 2009.11
- 조민행(고려대학교)
Two-dimensional spectroscopy of electronic couplings in photosynthesis
- Nature 434, 625-628 (31 March 2005) | doi:10.1038/nature03429
- 2005.03

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