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- 유전자 치료-면역 치료 융합한 차세대 듀얼(dual) 항암치료제 개발
- 유전자 치료-면역 치료 융합한 차세대 듀얼(dual) 항암치료제 개발 - 암세포 사멸 유도 유전자와 종양 억제 효능 높이는 융합형 듀얼 항암 나노입자 - 난치성 암 정복 위한 신개념 치료제 개발의 새로운 길 열려 ▲(왼쪽부터) 박우람 교수(융합생명공학과), 박천권 교수(글로벌바이오메디컬공학과), 신하은 박사(융합생명공학과) 융합생명공학과 박우람 교수와 글로벌바이오메디컬공학과 박천권 교수 연구팀이 새로운 방식의 암 치료제를 개발했다. 연구팀은 기존 암 유전자 치료의 낮은 치료 효능을 극복하기 위해 두 가지 기능을 가진 융합형 나노입자를 설계하였다. 이 듀얼(dual) 기능성 나노입자는 세포 종류에 따라 각각 다르게 작용한다. 암세포에는 세포 사멸 유전자를 전달하여 직접적인 암세포 사멸을 유도하고 면역세포에는 암세포에 대한 공격 능력을 강화하는 작용을 한다. 이러한 새로운 접근 방식을 통해 연구팀은 기존 암 유전자 치료의 한계를 극복하고 종양 억제 효과를 크게 향상시킬 수 있었다고 전했다. 암세포와 달리 면역세포는 유전자 전달이 쉽지 않은데 특히 자연살해세포와 T세포 같은 효과세포에 유전자를 전달하기 위해 바이러스를 이용한 방법이 주로 사용되었다. 그러나 최근 바이러스를 이용한 유전자 전달 과정에서 면역시스템 과활성화로 인한 부작용이 보고되면서 안전한 생체 적합성 전달체 개발의 중요성이 대두되었다. 한편, 코로나19 백신 플랫폼으로 활용된 지질나노입자(Lipid Nanoparticle, LNP)*는 지질과 유전자로만 이루어진 생체 적합성 전달체로 알려져 있다. 지질나노입자는 매우 안전하고 효과적인 유전자 전달 방식으로 주목받고 있지만 면역세포에 대한 유전자 전달 효율이 낮다는 한계점이 있었다. * 지질나노입자: 지질로 구성된 나노 크기의 입자로, 유전물질이나 약물을 세포 내로 전달하는 데 사용되는 운반체. 생체 적합성이 높고 안정성이 우수하여 유전자 및 약물 전달에 널리 활용됨 박우람, 박천권 교수 연구팀은 지질나노입자에 세포사멸 유전자를 탑재하고 표면에 염증성 대식세포막을 코팅한 새로운 유전자 전달 나노 플랫폼을 개발하였다. 이 플랫폼은 면역세포에 대한 유전자 전달 효율을 높이면서도 암세포 사멸을 유도할 수 있도록 설계되었다. 특히, 세포사멸 유전자의 선택적 전달과 대식세포막의 종양 내 잔류시간 연장 및 사이토카인 함유로 인한 면역환경 활성화 효과를 확인하였다. 이 나노 플랫폼은 유전자치료와 면역치료의 이중 기능을 발휘하는 혁신적인 항암치료제로 검증되었다. 두 교수는 공동 연구팀을 꾸려 난치성 질환 치료제 개발을 위해 생체재료를 활용한 혁신적인 융합 연구를 진행하고 있다. 특히 항암면역치료에 주목하여 종양미세환경의 면역억제 상태를 면역활성 상태로 전환시키는 차세대 치료법 개발에 매진하고 있다. 연구팀은 자연살해세포, 호중구, 대식세포, T세포 등 다양한 면역세포를 조율하는 연구를 통해 면역체계의 항암 활성을 효과적으로 높이고 난치성 암을 극복할 수 있는 새로운 치료 전략을 지속적으로 개발할 계획이다. 이번 연구결과는 약학 분야의 권위 있는 학술지 ‘액타 파마슈티카 시니카 B’(IF: 14.5, JCR 상위 1.62%)에 3월 7일 온라인 게재되었으며 향후 난치성 질환 치료제 개발 분야에서 중요한 이정표가 될 것으로 기대된다. ※ 논문제목: M1-polarized Macrophage-derived Cellular Nanovesicle-coated Lipid Nanoparticles for Enhanced Cancer Treatment through Hybridization of Gene Therapy and Cancer Immunotherapy ※ 저널: Acta Pharmaceutica Sinica B ※ 저자정보: 제1저자: 신하은 박사(융합생명공학과), 교신저자: 박우람 교수(융합생명공학과), 박천권 교수(글로벌바이오메디컬공학과)
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- 작성일 2024-04-17
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- 생명물리학과 연구팀, 신경퇴행성 질환의 인체 유사 모델링 논문 총망라한 리뷰 논문 발표
- 생명물리학과 연구팀, 신경퇴행성 질환의 인체 유사 모델링 논문들을 총망라한 리뷰 논문 발표 생명물리학과 허채정 박사 연구팀은 신경퇴행성 질환의 생체 유사 환경을 제공하는 고급 체외 모델의 최근 발전상을 자세히 살펴볼 수 있는 리뷰 논문을 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 발표했다. 전 세계적으로 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 근위축성 측삭경화증 등 신경퇴행성 질환의 유병률이 증가하며 개개인의 노후를 위협하고 있다. 질병 메커니즘과 과학 기술이 상당히 발전했음에도 불구하고 신경퇴행성 질환들은 장기간에 걸쳐 서서히 진행되고 여러 요인이 복합적으로 작용해 발병한다는 특성 때문에 조기 진단과 효과적인 치료법의 개발은 여전히 어려운 실정이다. 이 문제를 해결하기 위해 환자와 같은 병리학적 환경을 적용한 고도화된 체외 모델 시스템이 기존 동물 기반 모델을 뛰어넘는 중요한 대안으로 부상하고 있다. 미세유체칩 또는 오가노이드-온-칩은 신경퇴행성 질환과 관련된 별개의 뇌 영역의 중요한 요소들를 실험적으로 재현함으로써 동물시험대체법에 대응할 기회를 제공하고 있다. 이러한 소형화된 생체 병리 시스템은 질병 병인 연구, 신약 독성 및 유효성 스크리닝 및 치료법 개발 목적에 사용될 수 있다. 본 논문은 다양한 배경을 가진 학생, 연구자, 일반 독자들을 위한 퇴행성 신경병리학 및 미세유체학의 실용적인 응용에 대한 균형 잡힌 정보들이 총망라된 훌륭한 자료가 될 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 또한 본 리뷰 논문을 통해 제약 산업에서 미세유체 칩 및 오가노이드 온 칩의 적용에 대한 현재의 진행 및 과제에 대한 논의를 파악할 수 있다. 생명물리학과 허채정 수석연구원은 “인간의 복잡한 퇴행성 뇌질환을 연구하는 연구자들에게 신경병리적 환경을 인체 유사 모델링 방식으로 흥미롭게 구현한 다양한 고급 체외 모델을 사용할 수 있도록 영감을 줄 수 있다.”고 말했다. 본 논문은 네이쳐 커뮤니케이션즈 저널에서는 국내 연구자 중 2번째로 출간이 된 리뷰논문으로 신약 개발 및 동물대체시험법에 대응하는 최신 체외모델링의 중요성을 이야기했다고 평가받고 있다. 최근까지 보고된 퇴행성 뇌질환의 병리학적 기전과 최신 체외모델 칩에 대한 논문들을 총망라한 본 리뷰 논문은 미세유체칩 분야 석학인 양자생명물리과학원장인 Luke P. Lee 교수(하버드 의대)가 공동 교신저자로, 충남의대 신경과 오응석 교수 및 을지의대 우란숙 교수, 우리 대학 의학과 김경규 교수등이 참여하였다. 연구팀의 이번 연구결과는 HK Lee Foundation와 Institute for Basic Science of Korea(IBS-R011-D1) 재단의 지원으로 수행되었으며 국제학술지 네이처커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 3월 12일에 게재되었다. ※ 논문명: Neuropathogenesis-on-chips for neurodegenerative diseases ※ 저자명: 허채정, Luke P.Lee(교신저자), Sarnai Amartumur(제1저자), Huong Nguyen, Thuy Huynh, Testaverde S. Kim, Ran-Sook Woo, Eungseok Oh, Kyeong Kyu Kim(공동저자)
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- 작성일 2024-04-12
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- 글로벌바이오메디컬공학과 우충완 교수 연구팀, 뇌 영상으로생각의 정서 예측하는 모델 개발
- 글로벌바이오메디컬공학과 우충완 교수 연구팀, 뇌 영상으로생각의 정서 예측하는 모델 개발 - fMRI 기반 머신러닝으로 자유롭게 흘러가는 생각에 담긴 감정 디코딩 ▲ 김홍지 박사과정생(왼쪽)과 우충완 교수(오른쪽) 우리의 뇌는 한순간도 쉬지 않고 활동하며 이러한 뇌의 활동은 우리에게 “생각”으로 경험된다. 우리의 생각은 과거에서 미래로, 한 가지 개념에서 또 다른 개념으로 계속해서 이동한다. 자연스러운 생각의 흐름은 무작위적인 생각의 편린처럼 느껴질지 몰라도, 사실 대부분 감정이 담겨있고 자기 자신과 관련되어 있거나, 내적 욕구와 목표 등을 반영할 때가 많다. 그래서 생각의 흐름에 담긴 내용과 감정 상태는 개인의 성격 및 인지 특성, 정신 건강 등을 알려주는 중요한 지표가 될 수 있다. 하지만 생각의 흐름은 의식의 제약 없이 자발적으로 발생하기 때문에 사람들에게 지금 무슨 생각을 하는지 물어보는 것만으로도 생각의 내용을 바꿀 수 있어 연구하는 데 어려움이 있다. 글로벌바이오메디컬공학과/IBS 뇌과학이미징연구단 우충완 교수 연구팀은 미국 다트머스대학 에밀리 핀 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 뇌 활동 패턴에서 직접 생각의 내용과 감정을 읽어내는 모델을 개발했다. 이 예측 모델은 fMRI 데이터와 기계학습 알고리즘을 이용하여 개발되었으며, 생각의 두 가지 주요 축인 ‘자기관련도’와 ‘긍·부정 정서’를 예측한다. 연구팀은 참가자들과의 일대일 인터뷰를 통해 다양한 내용과 감정이 담긴 개인 맞춤형 이야기 자극을 만들었다. 이후 참가자들이 MRI 기기 안에서 자신의 이야기를 읽는 동안의 뇌 활동 패턴을 바탕으로 매 순간의 자기 관련도와 긍·부정 정서를 예측할 수 있는 모델을 만들었다. 이 예측 모델은 이야기를 읽는 동안 참가자들의 생각을 이 두 가지 축 상에서 성공적으로 디코딩했을 뿐만 아니라, 추가로 테스트한 199명의 자연스러운 생각의 흐름도 성공적으로 예측했다. ▲ 자기관련도와 긍·부정 정서를 예측하는 모델에서 중요한 영역과 네트워크들 이번 연구를 이끈 성균관대 우충완 교수는 “많은 연구진이 뇌에서 생각을 디코딩하기 위해 시도하고 있지만 그 안에 담긴 내밀한 감정을 읽어내려는 연구를 진행한 그룹은 거의 없었다”며 “인간의 감정을 오랫동안 연구해온 우리 연구팀은 자발적인 생각의 흐름 속에 담긴 감정을 읽어냄으로써 정신 건강에 도움이 되는 정보를 얻고자 한다.”고 말했다. 제1저자인 글로벌바이오메디컬공학과 김홍지 박사과정생은 “본 예측 모델은 이야기를 읽는 동안의 데이터로 개발되었음에도 불구하고 아무 과제 없이 자유롭게 생각할 때의 정서 상태도 해독 가능하다는 점에서 중요한 의미를 가진다”며 “생각과 감정의 개인차를 이해하고 정신 건강을 평가하는 데에 도움이 될 것으로 기대한다.”고 하였다. 연구팀의 이번 연구는 기초과학연구원(IBS-R015-D1), 한국연구재단이 지원하는 초융합 AI원천기술개발사업(2021M3E5D2A0102251515)의 지원을 받아 수행되었다. 이번 연구는 세계적인 학술지인 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, IF 11.1)에 3월 28일 게재됐다. ※ 논문제목: Brain decoding of spontaneous thought: Predictive modeling of self-relevance and valence using personal narratives ※ DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2401959121; published: 28 March 2024
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- 작성일 2024-04-09
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- 미래정책연구원, 제22대 국회의원 선거 정책공약평가 토론회 공동개최
- 미래정책연구원, 제22대 국회의원 선거 정책공약평가 토론회 공동개최 - 미래정책연구원, 한국정책학회-SBS와 공동으로 정책공약평가 토론회 미래정책연구원(원장 성재호)은 한국정책학회 및 SBS와 공동으로 제22대 국회의원선거 정책공약평가 토론회를 4월 1일(월) 13시 30분, 서울 중구 한국프레스센터 기자회견장에서 개최한다고 밝혔다. 본 토론회에서는 우리 대학 미래정책연구원과 한국정책학회가 선임한 공약평가단 전문가 위원들이 주요 정당의 정책공약에 대한 의견을 발표할 예정이다. 한국정책학회가 정통성 있게 진행해 온 선거공약평가는 정책 공약의 실효성과 전문성 검토를 통해 올바른 사회를 구현하는 데 의미를 두고 있다. 본 토론회는 크게 4부로 나뉘어 진행될 예정이다. 제1부에서는 윤지웅 한국정책학회장(경희대 행정학과 교수), 박형준 한국정책학회 공약평가단장(성균관대 행정학과 미래정책대학원 교수), 성재호 성균관대 미래정책연구원장의 개회사, 환영사, 축사가 있을 예정이며, 이어서 홍순만 연세대 교수가 양대 정당이 제시한 10대 공약의 설문 평가 결과를 발표할 예정이다. 이어지는 제2부에서는 윤지웅 한국정책학회장의 사회로 각 분야 전문가 위원들이 저출생, 거버넌스, 사회복지 분야의 공약을, 제3부에서는 박형준 공약평가단장의 진행으로 교육, 과학기술, 산업통상, 문화관광, 농수축산 분야의 공약을 평가한 결과를 발표하고 토론할 예정이다. 마지막 제4부에서는 홍순만 연세대 교수의 진행으로 경제, 고용, 건설교통, 환경에너지, 재난안전 분야의 전문가 위원들이 각 당이 발표한 공약에 대한 의견을 교환할 예정이다. 본 행사는 4월 1일(월) 13시 30분부터 SBS 유튜브 채널에서 생중계된다. * https://youtube.com/live/nu8B5EFvZrU?feature=share ○ 2024 총선 공약평가단 - 단장: 박형준 (성균관대 행정학과, 미래정책대학원 교수, 차기 한국정책학회장) - 간사: 홍순만 (연세대학교 행정학과 교수) - 공약평가위원(가나다 순) 권남호(숭실대), 김창완(중앙대), 문병걸(연세대), 양준석(성균관대), 엄석진(서울대), 우윤석(숭실대), 이동규(동아대), 이유현(아주대), 이정욱(연세대), 이황희(성균관대), 조민효(성균관대), 정일환(성균관대), 정해일(고려대)
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- 작성일 2024-04-01
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- 박천권, 박우람 교수, 나노 하이드로젤 복합체로 유방암 수술 후 재발 및 전이 억제기술 개발
- 박천권, 박우람 교수, 나노 하이드로젤 복합체로 유방암 수술 후 재발 및 전이 억제기술 개발 - 기업과 공동연구 통해 상용화 도전 ▲ (왼쪽부터) 글로벌바이오메디컬공학과 박천권 교수, 융합생명공학과 박우람 교수, (주)메디아크 김세나 대표, 서희승 박사과정생, 한준혁 박사 글로벌바이오메디컬공학과 박천권 교수와 융합생명공학과 박우람 교수 연구팀은 (주)메디아크(대표 김세나) 연구팀과 다기능성 글라이콜 키토산 하이드로젤과 DNA에 항암제인 독소루비신(doxorubicin)을 결합한 DNA/독소루비신 나노 복합체를 이용하여 유방암의 치료 및 재발 억제가 가능한 신규 면역항암 치료법을 개발하는데 성공했다고 29일 밝혔다. 암 수술 후에는 수술로 인한 몸의 면역 체계 교란, 수술 부위의 염증 반응, 그리고 종양 미세환경의 변화 등으로 인해 우리 몸의 면역 기능이 약해질 수 있다. 이렇게 약해진 면역 기능은 수술 후 남아있는 암세포의 성장과 전이를 촉진할 수 있고, 암의 재발 위험을 높일 수 있다. 따라서 암의 재발을 예방하고 치료 효과를 높이기 위해서는 암 수술 후에는 수술 부위 주변의 면역 기능을 강화하는 것이 중요하다. 글라이콜 키토산은 게, 새우, 및 곤충 등의 외골격에서 추출한 키틴을 가공하여 얻은 키토산을 에틸렌옥사이드와 반응시켜 만들어지는 물질로 약물전달, 조직재생, 및 상처치유 등 다양한 의공학 분야에 활용되고 있다. 본 연구에서는 글라이콜 키토산은 항원제시세포, 특히 수지상세포의 성숙을 유도하여 T세포를 활성화시킬 수 있음을 밝히고 신규 면역 항암 치료제로 개발하였다. ▲ DNA/독소루비신 복합체가 탑재된 글라이콜 키토산 하이드로젤을 활용한 종양 면역 치료 모식도 연구팀은 생쥐 유방암 모델에서 종양을 외과적 수술로 제거한 후, 기능성 나노 하이드로젤 복합체를 종양 부위에 이식하였을 때 나타나는 항암 효과를 평가하였다. 그 결과, 하이드로젤 복합체가 종양의 재발과 성장을 억제하고 생존 기간을 연장시키는 우수한 효능을 보여주었다. 이는 하이드로젤이 국소적이고 장기적으로 면역 반응을 활성화시켜 암세포의 재발과 전이를 효과적으로 억제할 수 있음을 시사하며, 향후 유방암 환자의 수술 후 보조 요법으로 활용될 수 있는 가능성을 제시한다. 이 연구에서 개발된 새로운 다기능성 글라이콜 키토산 하이드로젤을 활용한 면역항암 치료 기술은 암 치료뿐만 아니라 수술 후 암의 재발을 억제하여 환자의 예후를 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. 이는 암 환자에게 더 나은 치료 옵션을 제공할 수 있는 가능성을 보여준다. ▲ 생쥐 유방암 모델에서 종양을 외과적으로 절제 후 DNA/독소루비신 복합체를 탑재한 글라이콜 키토산 하이드로젤 이식에 의한 종양 재발 및 전이 억제능 평가 박천권 교수는 “효과적인 면역치료를 위하여 생체재료, 면역학 및 약물전달학같은 다학제적 접근을 통해 우수한 면역항암 병용 치료법을 개발할 수 있었다”라고 전하며 “암 환자에게 도움이 될 수 있는 다양한 의료기술 개발을 목표로 신규 다기능성 약물전달시스템 연구에 매진하고 싶다”라며 후속 연구계획을 설명했다. ㈜메디아크 김세나 대표는 “산학협력으로 좋은 연구 결과를 얻게 되어 기쁘며, 추후 암 환자에게 도움이 될 수 있는 다양한 의료기술로의 상용화에도 도전하겠다”라며 후속 연구계획을 설명했다. 한국연구재단 및 한국과학기술연구원(KIST)-성균관대학교(SKKU) 융합연구단이 추진하는 연구사업으로 수행된 이번 연구 결과는 생체재료 분야 바이오머티리얼즈 리서치(Biomaterials Research, IF: 11.3, JCR 상위 4.69%)에 3월 23일 온라인 게재되었다. ※ 논문제목: Enhanced Post-Surgical Cancer Treatment Using Methacrylated Glycol Chitosan Hydrogel for Sustained DNA/Doxorubicin Delivery and Immunotherapy ※ 저널: Biomaterials Research(Impact Factor: 11.3) ※ 논문링크: https://spj.science.org/doi/10.34133/bmr.0008
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- 작성일 2024-04-01
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- 양자생명물리과학원 조한상 교수, 반복적인 보톡스 투여의 뇌 면역체계 교란 및 뇌 신경손상 유발 규명
- 양자생명물리과학원 조한상 교수, 반복적인 보톡스 투여의 뇌 면역체계 교란 및 뇌 신경손상 유발 규명 - 약물중독에 의한 뇌질환 기전 연구 및 치료제 개발 초석이 될 연구 - Advanced Science 2월호 게재 ▲ 양자생명물리과학원 조한상 교수(왼쪽, 교신저자)와 Ghuncha Ambrin(오른쪽, 제1저자) 양자생명물리과학원(IQB) 생명물리학과 조한상 교수 연구팀은 매사추세츠주립대(Massachusetts Dartmus) Bal Ram Singh 교수, 노스캐롤라이나주립대(North Carolina Charlotte) Charles Y. Lee 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 반복적으로 투여된 보톡스가 말초신경을 거슬러서 뇌로 침투하여 뇌 면역체계를 교란시키고 뇌 신경세포 손상을 유발한다는 사실을 세계 최초로 규명하였다. 보툴리눔 톡신(Botulinum Neurotoxin)은 식중독균인 클로스트리디움 보툴리눔(Clostidiumbotulinum)이 생산하는 신경독소(neurotoxin)로서 적절한 치료를 하지 않으면 호흡이 마비되어 사망할 수 있으며 사망률이 5~10%에 이르며 이는 다른 식중독에 비해 높은 편이다. 하지만 이 보툴리눔 톡신을 극소량으로 한정적인 부위에 선택적으로 사용하면 근육 및 신경질환 등의 증상을 치료하거나 미용 성형 분야에서 주름제거 효과가 있어 저농도의 보툴리눔 톡신 A는 보톡스(Botox)라는 이름으로 전 세계적으로 널리 사용되고 있다. 조한상 교수 연구팀은 3차원 미세유체요소 기반의 플랫폼에 인간 신경 줄기세포와 면역세포를 3차원 배양한 인간 미니뇌 모델을 개발하고, 이를 활용하여 보톡스에 의해 유도되는 뇌 신경염증 활동 및 뇌 신경세포 손상을 구현하고 그에 관한 세부 기전을 명시했다. 반복적으로 투여된 보톡스는 신경세포 분비 전달물질인 아세틴콜린의 양을 줄이고 이에 따라 미세아교세포가 활성화하고 전환성장인자에 의해 신경세포의 보완단백질(C3, C5)이 생성된다. 연구팀에 따르면 미세아교 세포의 염증 활동이 신경세포 시냅스를 감소시키고 치매유도물질로 알려진 타우(tau) 단백질을 축적하며 신경세포 사멸을 유도한다는 것이다. ▲ 인간 미니뇌에서 보톡스 처리 전(좌)에 비해 처리 후(우)에 줄어든 신경세포 조한상 교수는 “이번 연구결과는 보톡스의 반복적인 투여가 퇴행성 뇌질환을 일으킬 수 있음을 밝힘으로써 보톡스 투여에 대한 경각심을 높일 수 있을 것이다”라고 설명했다. 이번 연구결과는 다학제 분야 세계적 학술지인 어드밴스드 사이언스(Advanced Science, IF: 15.1) 2월호에 게재되었다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업, 과학기술정보통신부 및 보건복지부 치매극복연구개발사업(Korea Dementia Research Center, KDRC)의 지원으로 수행되었다. ※ 논문제목: Botulinum Neurotoxin Induces Neurotoxic Microglia Mediated by Exogenous Inflammatory Responses ※ 저널: Advanced Science ※ DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202305326
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- 작성일 2024-03-29
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- 에너지과학과 이원태 박사, 경북대학교 화학교육과 조교수 임용
- 에너지과학과 이원태 박사, 경북대학교 화학교육과 조교수 임용 에너지과학과 졸업생 이원태 박사(에너지과학과 석박사통합과정 13학번, 지도교수 윤원섭)가 경북대학교 화학교육과 조교수로 2024년 3월 임용되었다. 에너지과학과에서 박사학위를 취득 후 2020년 8월부터 신재생에너지 통합시스템 혁신인재양성교육연구단(에너지과학과BK) 박사후연구원, 신개념융복합에너지과학연구소 연구교수로 재직했으며 Chemical Reviews, Nature Energy, Energy & Environmental Science 등을 포함해 35편 이상의 SCI 논문(주저자 및 교신저자 18편) 및 3편의 해외저서, 특허 및 기술이전 3건, BK21 우수 참여인력 부총리 표창, 삼성휴먼테크논문대상 3년 연속 수상 등의 다수의 연구 성과를 보유하고 있다. 이원태 박사는 에너지 저장 및 변환 분야에서 다양한 전극 소재의 반응 및 열화 메커니즘 연구를 통해 기존 에너지 저장 소재들의 성능 개선 인자들을 도출하여 차세대 고에너지 저장 소재 개발 및 발전에 기여했다. 또한 다양한 국내 이차전지 기업들과 기술협력을 통해 K-배터리 산업 최전선의 소재 개발을 진행하고 있다. 이원태 박사는 “성균관대학교 화학과 학부 졸업 후 에너지과학과에서 국가 첨단 전략산업 중 하나인 이차전지 분야 박사학위를 취득하는 동안 스스로 부족한 부분들을 채워나갔다”며 “앞으로 경북대학교 화학교육과에서 후학들과 삶을 공유할 수 있게 되어 성균관대학교에서의 시간이 더욱 값지게 느껴진다.” 라고 소감을 전했다.
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- 작성일 2024-03-22
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- 손동희-신미경 공동연구팀, 바느질 없이 신경봉합술 가능한 피부 모사 접착 패치 개발
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손동희-신미경 공동연구팀, 바느질 없이 신경봉합술 가능한 피부 모사 접착 패치 개발 -절단된 신경 ‘밴드로 감아서’ 1분 만에 치료 ▲ (왼쪽부터) 손동희 교수(성균관대), 신미경 교수(성균관대), 박종웅 교수(고려대), 성두환(성균관대, 제1저자), 최연선(성균관대, 제1저자), 최인철 교수(고려대, 제1저자) 뜻하지 않은 사고로 인체 일부가 절단됐을 때 바느질로 꿰맬 필요 없이, 절단된 신경을 1분 내로 연결할 수 있는 신경 봉합 패치가 개발됐다. 밴드처럼 감아주기만 하면 돼 봉합술 성공률이 높아질 것으로 기대된다. 전자전기공학부 손동희 교수, 글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수는 고려대 박종웅 교수팀과의 공동연구를 통해 실제 피부 구조를 모사한 강력한 조직 접착력을 보유한 패치형 신소재를 개발했다고 밝혔다. ▲ 신경 봉합 패치의 개념도 및 적용과정 교통사고나 산업 현장, 일상생활에서 손가락 등 인체 일부가 절단되는 외상성 절단 사고는 지속 발생하고 있다. 절단된 신경을 연결하기 위해 의료진은 머리카락보다 얇은 의료용 봉합사로 신경 외피를 바느질한다. 이런 신경봉합술은 숙련된 의사도 신경 1가닥을 연결하는 데 10분이 걸릴 정도로 정교한 작업이다. 피부 괴사를 막고 봉합 성공률을 높이기 위해서는 최대한 빠른 봉합술이 필요하지만 응급환자의 수술시간을 늘리는 원인이 된다. 최근 개발된 조직 접착제는 인체 신경조직에 사용하기에는 접착력이 낮아 신경봉합술은 여전히 1900년대 방식에 머물러 있다. 공동연구팀은 여러 층으로 이루어진 피부 구조에서 영감을 얻어, 외부는 질기지만 내부로 갈수록 부드러운 조직으로 구성된 패치를 개발했다. 패치의 주요 소재로는 외력을 분산시킬 수 있는 자가치유고분자*와 우수한 조직 접착력을 가지고 있는 하이드로젤을 사용했다. 연구팀은 자가치유고분자의 물성을 조절해 탄성 고분자와 점탄성 고분자, 접착 하이드로젤을 단계적으로 배치, 점탄성 고분자가 응력을 흡수하고 탄성 고분자가 복원력을 부여하는 방식으로 강한 접착력을 구현했다. * 자가치유고분자: 물리적 손상을 입은 고분자가 스스로 결함을 감지해 구조를 복구하는 지능형 재료 ▲ 신경 봉합 패치의 접착력과 신경 봉합 과정 및 성능 이렇게 개발된 패치는 밴드처럼 간단히 신경을 감아주는 방법으로 적용한다. 공동연구팀은 인체와 유사한 실험 모델을 통해 의사가 아닌 비전문가도 1분이면 신경 봉합이 가능함을 입증해냈다. 특히 영장류 모델 검증에서 손목 정중 신경을 절단 후 패치를 이용해 성공적으로 봉합했고, 엄지손가락의 움직임이 정상에 가까운 수준으로 회복되었음을 1년에 걸쳐 확인했다. 더불어 해당 패치에 신경 재생을 촉진하는 단백질 분자를 추가하면 기존 바느질 봉합술보다 조직재생을 빠르게 유도할 수 있음을 설치류 모델에서 검증했다. ▲ 신경 봉합 패치를 이용한 영장류의 신경 봉합 결과 손동희 교수는 “패치의 성능 검증 결과 신경조직 재생과 근육의 기능성 회복 정도가 봉합사를 이용한 방법과 차이가 없음을 확인했다”며 “신경봉합술은 신경 염증이나 종양의 절제, 장기 이식 등과 같은 수술에도 필요하므로 의료 현장에서 수술 성공률을 획기적으로 높일 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행되었으며 연구성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 지난 1월 26일 온라인 개재되었다. ○ 관련 언론보도 - 절단된 신경 1분 만에 치료하는 밴드 나왔다 <조선비즈, 2024.03.11.> - 절단 신경 밴드로 1분 내 봉합…신경봉합술 대비 빠른 조직 재생 <전자신문, 2024.03.11.> - 절단된 신경 1분 만에 연결하는 신경 봉합 패치 개발
- 절단 신경 꿰맬 필요없이 밴드로 1분 만에 봉합 <매일경제, 2024.03.11.> - 바느질 없이 1분이면 절단 신경 봉합하는 패치 개발 <동아사이언스, 2024.03.11.> - “절단된 손가락, 수술없이 1분내 봉합 끝”…신기한 패치, 정체 뭐길래 <헤럴드경제, 2024.03.11.> - 절단된 신경을 밴드로 감아 연결했다 <파이낸셜뉴스, 2024.03.11.> - “절단된 손가락 신경 1분만에 봉합”…신기한 이 패치의 정체는 <머니투데이, 2024.03.11.> - 밴드로 감싸자 1분 만에 끊어진 신경 봉합…신경 외상 치료 대혁신 예고 - 절단된 신경 '피부 모사 접착패치'로 감아 1분만에 치료 <뉴스1, 2024.03.11.> - 절단된 신경 '꿰맬 필요 없이 밴드로 감아서' 1분 안에 치료 - 절단된 신경도 1분 내 연결···바느질 없이 상처 봉합한다 <이데일리, 2024.03.11.> - 절단된 신경 ‘밴드로 감아서’ 1분 만에 치료한다 <메디컬투데이, 2024.03.11.> -
- 작성일 2024-03-18
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- 이영희 교수, “효율한계를 극복할 차세대 태양전지 세상 도래할 것”
- 이영희 교수, “효율한계를 극복할 차세대 태양전지 세상 도래할 것” - 이영희 성균관대 HCR석좌교수, 사이언스(Science) 지 논평 게재 - 그래핀/반데르발스 반도체 접합을 이용한 차세대 핫캐리어 태양전지 제시 그동안 실리콘, 유기물, 고분자, 페로브스카이트 등 다양한 태양전지 재료를 사용해 왔지만, 과연 단일물질에서 열역학적 한계인 태양전지효율 34%를 넘어설 수 있을까? 물리학과 이영희 HCR 석좌교수(나노구조물리연구단장)는 3월 2일 국제학술지 사이언스(Science, IF 56.9)의 전문가의 목소리(Expert Voices) 코너를 통해 태양전지 효율 개선에 관한 현주소와 나아가야 할 길을 짚어보는 논평을 게재했다. 전문가의 목소리는 세계 과학계에 반향을 일으키고 있는 분야를 선정해 이 분야를 선도하고 있는 연구자의 의견을 듣는 코너이다. 태양은 가시광선 이외에도 적외선, 자외선 등 다양한 빛에너지를 방출하며, 이중 지구 표면에 단위면적당 평균 0.1 와트(~0.1 W/cm2)가 도착한다. 지속 가능한 빛에너지를 전기로 전환하면 푸른 지구 환경을 개선하는 데 쓸 수 있다. 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 태양전지는 실리콘, 유기물, 고분자, 페로브스카이트 등 반도체 재료를 사용한다. 예를 들면, 실리콘을 이용한 p-n 접합 소자에 빛에너지를 조사시키면 전자를 여기시켜 전자-홀쌍을 만들고, p-n 접합에 이미 형성된 전압 때문에 전자와 홀을 분리시켜 광전류(전기에너지)를 만든다. 태양광이 입사하면 열손실 (30%), 투과도 (25%) 등으로 인해 에너지 손실이 발생한다. 밴드갭이 1.3 eV인 경우, 이론적으로 쇼클리-퀘이저 한계인 최대 34% 태양전지효율을 구현할 수 있지만, 지금까지 실험적으로 단일물질에서 30% 이상의 태양전지효율을 보인 적은 없다. 태양전지 흡수체의 열손실을 회복시켜 과연 쇼클리-퀘이저 열역학적인 한계를 극복할 수 있을까? 여기에는 캐리어 증폭과 핫캐리어 추출의 두 가지 전략을 생각할 수 있다. 2배 이상의 밴드갭을 가진 빛에너지로 여기시킬 때, 흡수체 내에서 전자-전자 산란이 크거나 전자-포논 결합이 약하면 열손실없이 에너지보존법칙에 의해 전자-홀쌍을 추가적으로 발생하여 광전류를 증폭시켜, 결과적으로 태양전지효율을 이론적으로 44%를 구현할 수 있다. 더 나아가, 높은 빛에너지로 여기시킬 때 열손실이 발생하기 전에 높은 에너지를 가진 전자를 전극으로 추출하면 태양전지의 작동전압을 증가시켜 태양전지효율을 이론적으로 67%까지 올릴 수 있다. 보통 기존 물질에서는 캐리어-캐리어 산란이 너무 약하고 엑시톤 결합에너지가 낮아 캐리어 증폭과 핫캐리어 현상을 볼 수 없다. 그동안 PbSe, CdSe, Si 등의 양자점에서, 양자구속효과를 이용하여 캐리어-캐리어 산란을 증가시켜 캐리어 증폭을 만들 수 있었다. 하지만, 양자점을 필름으로 만들 경우, 광흡수도가 선택적이고 전극저항이 커서 태양전지효율을 개선하는 데는 한계가 있었다. 차세대 태양전지 물질로 MoTe2, WSe2 등과 같은 이차원 반데르발스 반도체물질이 최근 각광을 받고 있다. 특히 2배 이상의 밴드갭을 갖는 빛에너지를 조사하면 광효율을 200% 이상으로 증폭시켜 이상적인 태양전지물질이라는 것이 증명되었다. 반데르발스물질은 필름으로 존재하고 전도도가 높은 장점이 있지만 쇼트키장벽이 높아 여전히 효율 개선에 제한이 있다. 그럼에도 불구하고 반데르발스물질은 효율한계를 극복하여 차세대 태양전지를 구현할 가능성이 높다. 또한 그래핀은 반데르발스물질이면서 핫캐리어물질로 잘 알려져 있다. 그렇지만 흡수도가 ~3%로 낮고 금속이어서 직접 태양전지 흡수체로 쓰기는 어려웠다. 이영희 교수는 그래핀과 반데르발스 반도체 물질을 이종접합하면 차세대 태양전지를 구현할 수 있을 것이라고 예측했다. 이종접합은 그래핀의 핫캐리어와 반데르발스 반도체의 높은 광효율을 쓰는 이득 이외에도, 이종접합시 결함을 최소화하여 캐리어 재결합 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다. 더 나아가 그래핀 핫캐리어를 효율적으로 전극으로 추출하기 위해서 산화물과 같은 터널링 층을 도입하는 것을 제안하고 있다. 일반적으로 산화물은 트랩과 같은 장벽으로 작용하지만 두께가 나노미터로 얇으면 터널링 층의 역할을 한다. 예를 들어, 티타늄산화물의 경우 3가 및 4가 산화상태가 존재하고 그 관련 에너지 상태가 넓은 영역에 존재하여 광범위한 에너지 영역에서 핫캐리어를 추출할 수 있는 강점이 있어, 태양전지에서 높은 작동전압을 구현할 수 있다고 예측했다. 핫캐리어 태양전지의 이상적인 밴드갭은 0.7 – 0.9 eV이다. 좋은 소식은 이제까지 다양한 밴드갭을 가진 반데르발스 반도체 물질들이 존재한다는 것이다. 또 다양한 밴드갭을 가진 물질을 층상으로 텐덤구조를 만들면 이상적인 태양전지 흡수체를 만들 수 있다. 이 외에도 수직 결합구조를 사용하면 캐리어 확산길이가 짧아 트랩 유무에 관계없이 태양전지 효율을 획기적으로 개선할 수 있는 장점이 있다. 이영희 교수는 “그래핀/반데르발스 반도체 이종접합과 터널링층을 사용하고 더 나아가 탠덤구조를 만들면 가장 이상적인 차세대 태양전지를 구현할 수 있을 것으로 예견된다”며 “그래핀 및 반데르발스 반도체물질을 웨이퍼 크기의 필름으로 합성할 경우, 조만간 세상을 바꿀 태양전지가 나올 것”이라고 말했다. ※ Expert Voices 제목: Beyond Schockley-Quisser Limit: Exploring New Frontiers in Solar Energy Harvest ※ 저자: 이영희
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- 작성일 2024-03-05
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- 미래정책연구원, “블록체인 투표와 선거 신뢰성·투명성”을 주제로 라운드테이블 개최
- 미래정책연구원, “블록체인 투표와 선거 신뢰성·투명성”을 주제로 라운드테이블 개최 미래정책연구원(원장 성재호)은 지난 2월 29일(목) 오후 1시 30분부터 인문사회과학캠퍼스 법학관에서 ‘블록체인 투표와 선거 신뢰성·투명성’을 주제로 라운드테이블을 개최하였다. 유지범 총장과 정우택 국회 부의장, 미래정책연구원 설립자인 (주)나자인 이규용 회장의 축사 이후 성재호 원장의 기조연설이 이어졌다. 성재호 원장은 “선거 관리의 초점이 과거 유권자의 행태적 측면에서 점차 투표의 투명성과 신뢰성 제고로 변화하고 있다”며 “선거의 투명성과 신뢰성을 향상시키기 위해 우리나라에서도 블록체인 기술을 활용한 투표 시스템의 본격적 도입을 검토할 때”라고 주장하며 본 라운드테이블 개최의 의의를 강조하였다. 강원택 교수(서울대)를 좌장으로 하여 총 3개의 발제와 지정토론이 이어졌다. 양준석 교수(성균관대), 권예소라 교수(성균관대)는 공동연구 과제인 ‘블록체인 투표의 도입: 선거의 투명성과 공정성을 위한 전망’을, 오현옥 교수(한양대), 김지혜 교수(국민대)는 ‘영지식 증명 기반 강압 저항 및 종단간 검증을 지원하는 블록체인 투표 시스템’을 발표하였고, 해외학자인 에스토니아 타르투 대학교 미히켈 솔박(Mihkel Solvak) 교수는 '에스토니아의 전자투표'라는 주제로 발제하여 눈길을 끌었다. 발표 종료 후 지정 토론자로 나선 매일경제의 신헌철 부장과 하상응 교수(서강대), 황성재 교수(성균관대)는 블록체인 기술의 선거제도 적용에 따른 현실적 문제와 사회적 공감대 형성, 기술적 문제 등에 대한 심도 있는 토론을 진행하였고 제도적 안착 가능성에 대한 여러 방안에 대해 논의하였다. 이번 성균관대 미래정책연구원의 라운드테이블은 매일경제와 공동주관으로 개최되었다.
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- 작성일 2024-03-04
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