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조성재
조성재(Seongjae Jo) 저자 이메일 보기
고려대학교 전자기계융합공학과, 현 한국생명공학연구원
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76 KB
  CV updated 2021-03-24 20:15
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조회 373  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
Wide-range direct detection of 25-hydroxyvitamin D3 using polyethylene-glycol-free gold nanorod based on LSPR aptasensor

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

본 연구는 폴리에틸렌글리콜 (polyethylene glycol, PEG)을 사용하지 않은 금 나노 막대 기반의 압타센서를 제작하고 국소 표면 플라즈몬 공명을 이용하여 25-hydroxyvitamin D3를 검출한 연구입니다. 국소 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하기 위해서는 금속 나노 입자 혹은 금속 나노 구조체로부터 국소화된 플라즈몬을 얻어야 합니다. 일반적으로 나노 입자의 모양이 각지고 뾰족할수록 민감도와 관련된 굴절단위의 민감도가 증가하게 됩니다. 각지고 뾰족한 나노 입자를 얻기 위해서는 나노 입자의 방향성 및 안정성 등을 위해 합성 단계에서 계면활성제가 필수적으로 들어가게 됩니다. 그러나 나노 입자를 센서로 사용하기 위해 기판에 고정시키는 단계에서, 나노 입자에 들어있는 계면활성제는 구조안정(steric stabilization)을 일으키기 때문에 고정화를 막는 방해 요소가 됩니다. 많은 연구팀들은 계면활성제로 인한 문제점을 해결하고자 계면활성제로 안정화된 나노 입자의 표면을 PEG를 사용하여 개질 시킵니다. PEG로 표면개질 된 나노 입자는 기판에 고정시킬 수 있으나, PEG 역시 구조적으로 안정화 되어있기 때문에 기판화에 한계가 있습니다.

계면활성제를 사용하지 않고 시트르산(citrate) 만으로 합성하는 금 나노 구체는 만들기 간편하다는 장점 뿐 아니라 정전기적안정(electrostatic stabilization)이 되어있어 기판화에 용이합니다. 이에 착안하여 금 나노 구체보다 센싱 효율은 좋지만 구조안정 되어있어 기판화가 어려운 금 나노 막대의 표면을 정전기적안정 상태로 변경시킨 후 센서에 적용하였습니다. 정전기적으로 안정화된 금 나노 막대는 구조적으로 안정화된 금 나노 막대보다 높은 효율로 기판에 고정되었습니다. 이 금 나노 막대 기판에 압타머를 기능화하여 압타센서를 제작하였으며, 압타센서를 이용하여 25-hydroxyvitamin D3를 검출하였습니다. 본 압타센서는 비타민D의 결핍, 정상, 과잉의 모든 범위를 광범위하게 측정하는데 성공하였으며, 구조가 유사한 물질 및 다른 비타민들에 대해서도 높은 선택성을 가졌습니다. 본 압타센서는 PEG에 한계를 극복한 센서로, 본 연구가 응용되면 PEG로 제한을 받고 있는 다양한 플라즈모닉스 분야에 도움이 되리라 생각합니다.

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

저는 현재 2021년 3월부로 한국생명공학연구원에 post-doc으로 있지만, 제가 연구를 진행했던 때는 고려대학교 전자기계융합공학과 박진성교수님 연구실에서 박사과정으로 지내던 시절이었습니다.

저희 연구실 이름은 ‘나노 바이오 센싱 시스템 연구실’(NaBios연구실)입니다. 주로 하는 연구는 나노 또는 마이크로 물질들을 이용하여 센서를 제작하고 다양한 검출기법으로 검출합니다. 연구실의 목표는 ‘작은 것(바이오, 환경 분야)은 무엇이든 검출 가능한 나노 센서 개발’ 입니다. 검출하는 물질은 주로 바이오 물질과 환경 독성 물질 등을 목표로 하며 검출하는 기법으로는 LSPR 뿐 아니라 전기화학 센서, Surface Enhanced Raman spectroscopy(SERS) 센서 등을 주로 사용하고 있습니다.

교수님의 가르침 하에 연구실원 들은 각자의 위치에서 좋은 연구 결과들을 내어 논문, 특허, 학회 등 많은 연구업적을 쌓고 있습니다.

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(가운데 회색옷: 박진성 교수님, 학위수여자: 조성재 박사, 오른쪽 회색옷: 이원석 교수님)

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구 기간이 길어지다 보면, 처음에 목표로 했던 만큼 연구가 진행되지 않을 수도 있고, 하고 싶었던 연구와 실제 하고 있는 연구가 달라질 수도 있고, 당장 눈에 보이는 업적이 쌓이지 않아 마음이 어려울 수도 있습니다. 그러나 겪어온 모든 경험들에서 배울 수 있는 점을 남길 수 있다면, 나중에 뒤돌아봤을 때 모두 값진 가르침으로 남아있게 되는 것 같습니다. 그렇기에 당장에 어려움이 있을 때 너무 낙심하지 않았으면 좋겠습니다.

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

연구자가 된다면 단지 실험하고 논문만 쓰는 사람이 되어서는 안된다고 생각합니다. 지도교수님께서는 연구자는 스스로 연구과제를 수주하고, 실험하고, 업적을 내서 연구를 이어갈 수 있어야 한다고 말씀하셨고 저도 이것이 맞다고 생각합니다. 아이디어 도출, 실험역량 강화, 논문작성 및 투고, 특허작성, 연구과제 작성 및 수행 등 다양한 것을 경험하고 배울 수 있는 곳으로 학위를 이어가는 것이, 당장은 할 일이 많아 어려울 수도 있지만 결과적으로는 가장 좋은 길이 된다는 것을 생각해보셨으면 좋겠습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

저는 현재 한국생명공학연구원에 있습니다. 대학원에 있을 때는 하고 싶어도 하기 어려웠던 실험들, 예를 들면 생물안전등급이 필요한 코로나바이러스를 탐지하는 실험 등을 해보려 합니다. 또한 대학원 시절에도 시도하기는 했지만 연구한 센서들을 상용화할 수 있도록 모듈화 및 소형화를 진행해볼 계획입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

본 연구는 고려대학교 박진성교수님 연구실에서 교수님의 가르침 및 연구실원들의 도움으로 수행되었고, 그 결과 좋은 논문으로 출판될 수 있었습니다. 이 연구를 가능하게 하셨던 지도교수님과 연구실원들에게 감사드립니다. 더불어, 제가 연구자로서 성장할 수 있도록 많은 격려와 조언을 주셨던 교수님들, 박사님들, 동료 연구자들, 선/후배님들에게도 감사드립니다. 마지막으로, 저를 언제나 믿고 응원해주는 사랑하는 가족에게 감사하다는 말을 전하고 싶습니다.

#플라즈모닉 센서 #나노바이오 센서 #센서 플랫폼 제작
Category: Nanobio, Biochemistry, Biotechnology
등록일 2021-04-01
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