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이규의
이규의(Kyueui Lee) 저자 이메일 보기
University of California at Berkeley
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Laser-induced graphitization of polydopamine leads to enhanced mechanical performance while preserving multifunctionality

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

폴리페놀기반 (polyphenol) 기능성 재료 분야는 2007년 저희 현 지도교수님인 Phillip B. Messersmith과 전 지도교수님이신 KAIST 이해신 교수님께서 폴리도파민 (polydopamine)이라는 표면 기능화 코팅 소재를 Science에 발표하면서 시작되었습니다 (Science 2007, 318, 426). 폴리도파민은 객체 재료의 표면 성질과 무관하게 코팅이 가능하다는 점과 자체적인 기능성으로 인해 이차 표면 개질이 가능하다는 장점 때문에 생체재료를 포함한 다양한 응용분야에서 활용되었습니다.

본 연구를 예로 들면, 방오 (biofouling) 고분자를 폴리도파민으로 기능화된 재료의 표면에 부착시켜 박테리아의 부착력을 크게 감소시켰습니다. 다만, 폴리도파민의 기계적인 강도가 약하다는 약점 때문에 실용화에는 크게 제한적이었습니다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 대표적인 방법으로 퍼니스 (furnace)를 활용한 흑연화 (graphitization) 공정 기술이 제시된 바 있지만, 이 경우 자체적인 기능성이 소실 되기 때문에 사실상 폴리도파민이 이점이 불분명하게 됩니다. 비유를 들자면, 고기를 맛있게 먹고자 구웠는데, 까맣게 굳어서 나온 셈입니다. 저희는 빛-재료 상호작용을 통해 폴리도파민의 흑연화 정도를 정밀하게 조절하여 기능성과 기계적 물성 간의 균형을 맞추고자 하였습니다. 실제 아이디어도 열전달 전문가인 박민옥 박사과정 학생과 고기를 구워 먹던 중에 함께 생각해냈고, 지도교수님들을 설득시키는 과정에서 더 발전되었습니다. 해당 논문에서 소개한 강화 폴리도파민 소재는 기존 폴리도파민을 활용한 응용 소재의 상용화를 가속할 뿐만 아니라, 해당 분야 연구를 크게 확장할 것으로 기대합니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

저희 연구실 (Messersmith Lab at UC Berkeley)은 자연계에서 발생하는 기능성 폴리페놀을 모사한 고분자 소재를 개발과 관련된 연구를 수행하고 있습니다. 자연계 기능성 폴리페놀의 대표적인 예로서 홍합의 족사를 자주 이야기합니다. 홍합은 파도와 같은 거친 환경에서도 자신의 몸을 돌에 강하게 부착하여 생존할 수 있는데, 그 비밀은 바로 홍합 족사의 수중 접착력에 기인합니다. 족사의 단백질 서열을 분석해보면, 카테콜아민 (catechol-amine)이 과량 발현되어 있는데, 이들의 특이적인 화학 반응성 때문에 수중 접착이 가능하게 됩니다. 앞서 말씀드린 폴리도파민이 이를 모사한 대표적인 기능성 코팅 재료이고, 그 외에도 저희 연구실에선 접착성 의료용 소재나 조직 재생을 위한 약물전달 소재 등의 생체재료 개발과 관련된 다양한 연구가 진행되고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구하시는 분들 대부분이 느끼시겠지만, 연구자로서 가장 행복할 때는 좋은 연구 결과를 얻었을 때인 것 같습니다. 이번 연구도 처음에는 다소 난항을 겪다가, 꾸준한 시도 끝에, 맞는 조건을 찾은 이후로 급물살을 타게 되었습니다. 될 것 같다는 직감이 들 때, 도파민이 분비되는 것이 느껴집니다. 이것이 마치 마약과도 같아서, 계속해서 연구하는 것 같습니다. 물론 소소한 재미는 덤입니다. 모든 연구는 심도 있게 파고들어야 되기에, 굉장히 세세히 나누어져 있습니다. 저는 이것이 연구자들의 특권이라고 생각합니다. 왜냐하면, 꾸준히 연구하다 보면 자연스럽게 해당 분야의 전문가가 될 수밖에 없다는 말과 같기 때문입니다. 자신의 분야에서만큼은 ‘내가 최고다’라고 생각할 수 있게 되는 계기가 되는 것입니다. 물론, 제 위로 훌륭한 연구자분들이 너무나도 많기 때문에 아직 가야 할 길이 멀다고 생각합니다. 다만, 제 분야에서의 지식이 축적될수록 자부심도 더욱 커질 것으로 생각합니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

저는 대학원에 입학할 당시, 저희 분야가 제일 흥미로워 보여서 이 분야에 몸을 담게 되었지만, 연구자로서 성공하기 위해 사실 분야 자체는 크게 중요한 것 같지 않습니다. 제가 생각했을 때, 본인이 연구 자체에 흥미를 느끼고 어느 정도의 열정과 끈기를 갖춘 분이라면, 어느 분야의 길을 걷든 저명한 연구자로서 성장할 가능성이 높다고 생각합니다. 잘 모르시겠다면, 이른 시기에 연구 활동을 시도해보시길 권장 드리고 싶습니다. 인턴, 학부 연구생, 석사 등 어느 형태이든 좋습니다. 연구가 자신과의 적성이 맞는지 판단하실 좋은 기회가 될 것이라 생각합니다.

포스닥 (미국)과 관련되어 한 가지 조언 드릴 게 있다면 학회 발표나 비지팅 기간 중 해외 석학과의 학문적 교류에 적극적이시면 기회가 찾아오는 것 같습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

우선, 앞서 소개해 드린 강화 폴리도파민 연구를 응용한 새로운 분야를 개척하고자 합니다. 특히, 구조생물학 분야와 재생의학 분야에서 새로운 가능성을 보고, 해당 소재를 응용할 계획을 하고 있습니다. 궁극적으로는 의료 소재 전문가로서 성장하고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

이번 연구는 박민옥 학생과의 협업이 없었다면 세상에 빛을 보지 못했을 것입니다. 때문에, 공동 저자인 박민옥 학생에게 먼저 깊은 감사를 표명하고 싶습니다. 또한, 다소 부족하게 보일 수 있었던 저희 연구를 적극적으로 지지해주시고, 발전 시켜주신 두 지도교수님 (Prof. Grigoropoulos, Prof. Messersmith)께 깊은 감사의 말씀을 전합니다. 더불어, 저희 연구에 크게 기여한 실험실 구성원들, 그리고 제 곁에서 힘이 되어주는 아내 백채원에게 감사의 인사를 드리면서 인터뷰 글을 마무리하고자 합니다.

 등록일 2020-10-05
Category: Nanobio
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