한빛사 인터뷰
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
항생제의 빈번한 사용으로 인하여 항생제에 대한 내성을 가진 박테리아들의 출현이 증가되고 있습니다. 이러한 항생제 내성균들은 병원 내 환자들에게 다양한 합병증을 유발시키며 최악의 경우에는 사망에 이르게 합니다. 미국질병통제 예방 센터(CDC)에 따르면 미국내 항생제 내성균 감염 사례가 매년 수십만 건에 달하며, 항생제 내성균 감염방지 및 치료를 위해 매년 수십억 달러의 비용이 소요 된다고 합니다. 병원내 표면 오염은 내성균 감염 확산의 주된 원인으로 확인되고 있으며, 이러한 표면 오염을 방지하기위해 광촉매 살균기술이 하나의 대안으로 고려 되고 있습니다. 광촉매 항균기술은 빛에 반응한 광촉매 물질이 박테리아에 유해한 활성산소 (Reactive oxygen species) 발생을 유도하는 기술이며, TiO2, ZnO, inorganic photosensitizers (crystal violet, methylene blue, toluidine blue O) 등이 많이 알려지 있습니다. 기존 광촉매 물질들은 자외선이나 강한 가시광선 레이저에 노출되었을 때만 효과적인 항균 효율을 나타내기 때문에 실제로 병원이나 다중이용시설에 적용하기는 어렵습니다. 이러한 단점을 보안하기위해 금, 은 나노입자, 산화그래핀 또는 질소 도핑을 하여 광촉매 반응을 강화 시키려는 연구가 활발히 진행 되고 있지만 현재까지 1000 lux 미만의 빛의 세기에서 효과적으로 반응하는 광촉매 항균기술은 보고되지 않았습니다. 병원 및 사무실 등 다중이용시설의 대부분의 조명은 300~1000 lux 정도의 밝기를 가지고 있기 때문에 실내환경에 적용하기위해서는 1000 lux 미만에서 반응하는 광촉매기술 개발이 요구 됩니다.
저희 연구진은 1000 lux 미만의 빛의 세기에서 효과적으로 반응하는 광촉매 항균기술 개발하기위해 금 나노 클러스터를 ([Au25(Cys)18]) 합성하였습니다. 금 나노 클러스터는 수집개의 금원자로 구성된 분자 크기의 입자로서 2 nm 미만의 사이즈를 가지며 일반적으로 알려진 나노입자 와는 다른 물리 화학적 특성을 가지고 있습니다. 본연구에서 200~429 lux 빛의 세기에서 금나노 클러스터가 효과적으로 광촉매의 항균 기술을 강화한다는 것을 확인 하였으며 금나노 클러스터 입자가 광촉매와 반응하여 hydrogen peroxide발생을 촉진 시킨다는 것을 확인 했습니다.
본연구를 통해 낮은 조도에서 금나노 클러스터가 광촉매의 광 반응을 효과적으로 강화 한다는 것을 확인하였으며, 실내 환경에서도 효과적으로 적용가능한 광 촉매 항균기술을 개발했다는 점에서 큰 의의가 있다고 생각합니다.
[에피소드]
본 연구 결과는 처음 Research Letter로 개제할 생각으로 Nature에 투고 하였습니다. 비록 Nature의 결정은 Rejection 이었지만, 장문의 코멘트와 함께 “Transfer to Nature Communication”과 “Highlight in Nature after publication”의 옵션을 제시 받았습니다. Nature Comm으로의 논문 Transfer 이후 고난이 찾아왔습니다. 첫번째 1ST Review뒤 6개월 간의 추가 실험 그리고 2 번의 추가적인 리뷰 등을 포함해 Accept을 받기 까지 1년에 가까운 시간이 소요되었습니다. 결과적으로 Nature communication에 게재되기도 하고 Research Highlight로써 Nature에 소개 되었지만, 그 과정은 매우 힘들었으며, 제 생에서 가장 어렵게 게재한 논문 중 하나로 기억 될 것 같습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
제가 근무 하고있는 University College London (UCL)은 1826년에 London University라는 이름으로 설립 되었습니다. UCL은 영국에서 처음 설립된 일반대학이자 종교적 성적 차별을 타파한 영국 최초의 대학 입니다. 현재까지 29명의 노벨 수장자를 배출하였으며, 마하트마 간디, 알렉산더 그레햄 벨, 오토 한, 프란시스 크릭, 크리스토퍼 놀란 감독 등이 UCL를 거쳐 갔습니다. 제가 근무하고 있는 곳은 UCL 화학과 무기화학물질 연구소는 주로 광촉매, 소수성 코팅, 베터리, 화학센서 등을 연구 하는 곳 입니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
처음 연구 활동을 시작한 것은 대학교 4학년 이수 과목으로 참여한 입자발생 장치 개발 프로젝트 였습니다. 그 전에는 교과서에 있는 내용만 배우고 답습하였지만 프로젝트를 참여 함에 따라 교과서에서 알 수 없는 다양한 기술에 대한 경험뿐 만 아니라 세상 어느 누구도 만들지 않은 새로운 장치를 만든 다는 것이 저에겐 매우 흥미로웠습니다. 그때 이후로 학계에 남아서 연구를 해야겠다는 다짐을 했고 현재 까지도 변함없이 연구활동을 하고 있습니다. 연구 활동을 하면서 여러 힘든 사항들도 있었지만 세상에 없는 새로운 것을 개발한다는 것에 큰 보람을 느낍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
연구에 뜻이 있어 국내 및 해외에서 박사를 시작하시는 분들께 조언을 드리자면 초심을 버리지 말고 본인 나아가고자 하는 것을 끈기 있게 지켜 가시기를 바랍니다.
연구를 시작하시게 되면 예상치 못한 난관 들이 많이 있을 겁니다. 본인이 생각한 이론이나 실험이 빈번이 실패하기도 하고 해외 유학을 나가신 분들은 문화, 교육, 언어의 차이 그리고 가족과 떨어져 홀로 지내야 하는 외로움으로 어려움을 겪을 겁니다. 따라서 이러한 고난들이 있을 때마다 초심을 생각하시고 잘 해쳐 나가기를 조언 드립니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
2019년도 Ramsay Memorial Research Fellowship에 뽑혀 Society of Chemical Industry(SCI)와 UCL Chemistry Department의 재정적 지원 하에 개인 프로젝트를 올해 1월부터 시작하였습니다. 앞으로 2년동안의 Fellowship 기간동안 프로젝트를 성공적으로 끝내는 것이 저의 앞으로의 목표 입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
본 연구를 진행하는데 많은 도움을 주신 Imperial College London 화학과 Andreas kafiza 교수님, UCL 화학공학과 Asterios Gavriilidis 교수님, UCL 화학과 Ivan P. Parkin 교수님, UCL 미생물 감염과 Elaine Allan 교수님 그리고 Royal Free Hospital의 Alexander J. MacRobert 교수님께 감사 드립니다.
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