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'나노입자'통합검색 결과 입니다. (5건)

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KAIST, 아픈 부위만 치료하는 나노신약 개발

인간의 특정 장기에만 약물을 전달, 치료하는 맞춤형 나노신약이 개발됐다. KAIST(총장 이광형)는 생명과학과 전상용 교수와 화학과 이희승 교수 연구팀이 공동으로 체내에서 여러 생물학적 상호작용에 관여하는 당질 층을 모방한 인공 탄수화물 나노입자 수십종을 합성한뒤 이를 특정 장기로 보내 치료하는 나노신약을 개발하는데 성공했다고 3일 밝혔다. 연구팀은 현재 간이나 신장, 비장에 대해 동물 실험을 진행, 치료 약물이 효과적으로 전달되는 것을 확인했다. 향후에는 약물전달이 어려운 뇌나 심장 실험도 진행할 계획이다. 전상용 교수는 "나노입자에 저분자 화학약물을 붙여 아픈 부위로 보내 치료하는 새로운 맞춤형 치료법을 개발했다"고 설명했다. 연구팀은 다섯 가지 단당류 단위체를 기반으로 '인공 탄수화물 나노입자 (GlyNP)' 라이브러리 수십 종을 합성했다. 이를 간, 신장, 비장, 폐, 심장, 뇌에 대해 선택적으로 작용하는 인공 탄수화물 나노입자 후보군을 가려냈다. 간과 신장, 비장에 대해서는 동물실험까지 완료했다. 나노입자 전달이 어려운 뇌나 심장은 나노입자만 찾아놨다. 향후 동물실험을 진행할 계획이다. 전상용 교수는 "이 약물전달시스템을 이용하면 독성을 낮추고 효능을 크게 올릴 수 있을 것"이라며 "기존에 가능하지 않았던 장기별 질병 치료에 한 걸음 더 나아갈 수 있을 것으로 기대한다"고 덧붙였다. 이 연구는 KAIST 생명과학과 김도현 석박사통합과정 연구원 및 황창희 박사가 공동 제1 저자로 참여했다. 연구결과는 재료공학 분야 국제 학술지인 `어드밴스드 머티리얼즈' 온라인판(3월 15일자) 뒷표지 논문과 화제의 논문으로 각각 게재됐다. 또 제30회 삼성휴먼테크논문대상 생명공학 & 생명과학(Bio engineering & Life Science) 분야에서 장기별 맞춤형 치료의 새로운 전략을 제시한 성과로 은상을 수상했다. 예산은 지난 2018년부터 한국연구재단 리더연구사업(종양/염증 미세환경 표적 및 감응형 정밀 바이오-나노메디신 연구단)에서 매년 8억 원, 선도연구센터사업(멀티스케일 카이랄 구조체 연구센터, CMCA)에서 매년 15억 원을 받았다.

2024.05.03 09:22박희범

홍합 방식으로 나노입자 10초 내 조립…대량생산 가능

홍합은 물속에서 '족사'라는 털처럼 생긴 단백질을 방출해 바위에 단단하게 붙는다. 이 족사가 접착제 역할을 한다. 광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 정현호 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀이 홍합의 수산기 분리 메카니즘에서 아이디어를 얻어 새로운 방식의 나노입자 조립 기술을 고안했다고 30일 밝혔다. 기존의 나노입자 조립 기술은 전처리 및 시간 단위의 긴 공정이 필요했다. 이 때문에 산업적인 대량 생산이나 상용화에 요구되는 속도(1~20m/분)를 달성하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 양성자 보조 정전기적 방법으로 나노입자 부착 속도를 크게 향상시켰다. 기존 대비 최대 1000배 속도로 몇 초 내 조립이 가능하다는 설명이다. 연구팀은 또 이 방법으로 전체 웨이퍼에 걸쳐 선택적으로 나노입자를 조립하는데 성공했다. 균일성과 일정한 정전기적 성능을 유지할 수 있기 때문에 공정상 발생하는 부분 결함은 재코팅으로 해결했다. 또 원하는 공간에 입자를 가져다 놓아 특정 패턴 제작이 가능한 '픽 앤 플레이스' 등의 다양한 광학 효과도 구현한다. 정현호 교수는 “빠르고 쉬운 나노입자 조립을 통해 고성능 나노소자의 산업 생산 간 격차를 줄이는 효율적인 솔루션이 될 것"으로 기대하며 "광학 의료 진단기기, AR/VR 기술, 광통신 시스템과 같은 첨단 장치 및 기술이 실제 삶에 적용될 수 있는 새로운 돌파구가 될 것"이라고 말했다. 이 연구는 김도은 박사과정 연구원이 제1저자로 등록됐다. 재료 분야 국제학술지 '어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials)' 4월 18일자 권두삽화 (Frontispiece)로 선정됐다. 예산은 한국연구재단(NRF) 나노 및 소재기술개발사업 및 박사과정생연구장려금지원사업, GIST-MIT 공동연구사업, 과학기술원공동사무국의 공동연구 프로젝트의 지원을 받았다.

2024.04.30 14:28박희범

퀀텀캣, '금 나노촉매' 혁신기술로 지구 지속가능성 높인다

'금 나노촉매' 상용화 스타트업 퀀텀캣(대표 강신현)은 한국전력이 주관하는 DIPS+(친환경 에너지)에 선정됐다고 28일 밝혔다. 촉매는 반응 과정에서 소모되지 않으면서 반응 속도를 변화시키는 물질이다. 농사에 필요한 비료는 니켈(Ni) 촉매가 암모니아 합성을 촉진해 만든 것이고 자동차 배출가스 저감장치도 촉매가 있어서 발명됐다. 세계적으로 가장 널리 사용하는 촉매는 백금·로듐·팔라듐 등 백금족 촉매다. 자동차 배기가스나 공장 굴뚝 등에서 배출되는 유해물질 가운데 하나인 일산화탄소를 자연 상태에서 산화 제거하려면 600도 넘는 온도가 필요하다. 백금족 촉매를 사용하면 250도에서 산화제거할 수 있다. 퀀텀캣은 세계 최초로 금 나노촉매 상용화 기술을 개발, 사업화 하기 위해 2019년 8월에 설립된 스타트업이다. '금 나노촉매'는 백금족 촉매보다 더 획기적이다. 백금족 촉매는 250도가 돼야 일산화탄소와 같은 유해물질을 산화제거할 수 있는 촉매 활성화가 나타나는 반면에, '금 나노촉매'를 사용하면 상온(약 25도)에서도 일산화탄소를 산화제거할 수 있다는 게 퀀텀캣의 설명이다. 250도로 온도를 높이는데 투입하는 에너지의 양을 대폭 줄이고 탄소 배출도 줄일 수 있어 경제적이면서 친환경적이다. 강신현 퀀텀캣 대표는 “DIPS1000+ 프로젝트는 TIPS, 스케일업TIPS, 소부장 스타트업100 등의 프로그램의 장점만을 모아놓은 프로그램이라고 판단해 한국전력과 함께 한 번 더 성장할 수 있는 좋은 기회라고 생각해 주저 없이 지원하게 됐다”며 “좋은 평가를 받아 DIPS 1000+ 기업으로 이름을 올릴 수 있게 됐다”고 밝혔다. 퀀텀캣을 설립하기 전 한국과학기술원(KAIST) 박사 과정 중에 있던 강신현 대표는 나노 소재의 3차원적 구조를 연구하던 중에 '금 나노촉매' 상용화 기술을 개발했다. 금이 나노 크기 입자가 됐을 때 우수한 촉매 특성을 갖는다는 것은 1980년대 후반에 처음 밝혀졌으나 촉매반응 중 입자가 서로 뭉치는 현상 때문에 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 강 대표가 금 나노입자를 물리적으로 가두는 '나노 케이지' 합성법을 개발, 나노입자가 뭉치지 못하도록 케이지 안에 가둬 안정성을 확보하는데 성공했다. 퀀텀캣은 현재 '금 나노촉매'를 주요 대기업과 중견기업 공정이나 배출가스저감 등에 적용하기 위해 5가지 주요 기능검증(PoC·Proof of Concept) 프로젝트와 공동연구개발 프로젝트를 진행 중이다. 첫 번째 대량납품 계약은 새해 초 체결될 것으로 예상하고 있다. 퀀텀캣은 설립 이후 현재까지 누적 150억원 규모 투자를 유치했다. 투자전 기업가치 500억원 규모로 진행한 시리즈B 라운드도 마무리 돼 가고 있다. 강 대표는 “기존에 국내외 촉매 사업자가 전혀 촉매 시장이라고 생각하지 않았던 상온·저온에서 촉매 활성화가 필요한 시장을 우선 타깃으로 해서 레퍼런스를 확보하고 이를 바탕으로 백금족 촉매의 성능한계 시장에 진출해 궁극적으로 백금족 촉매로 대체하는 전략을 수행하고 있다”고 말했다. 퀀텀캣 측은 지금까지 진행한 기능검증과 공동연구개발 프로젝트는 모두 상온·저온에서 촉매활성화가 필요한 시장이며 새해에는 기술·제품검증을 완료하고 본격적으로 납품해 산업적용 레퍼런스를 확보하는데 주력하고 있다고 전했다. 강 대표는 “금 나노촉매의 생산성을 높이기 위해 대규모 양산을 위한 프로세스를 구축했고, 품질 고도화를 위한 노력도 계속하고 있다”면서 “양산 기술까지 갖춘 금 나노촉매는 글로벌 시장에서 강력한 경쟁력을 가지게 될 것”이라고 자신감을 나타냈다. 퀀텀캣은 기후 변화에 대응하는 혁신 기술로 지구의 지속 가능성을 지켜나가는 동시에 국내 원천기술로 세계적인 촉매기업에 견줄 수 있는 글로벌 소재기업으로 성장한다는 목표다. 한편, 퀀텀캣의 기술력과 잠재적 성장성은 중소벤처기업부 소재·부품·장비 스타트업100 선정(2022), 과학기술정보통신부 첨단기술기업 지정(2022), 삼성전자 C-Lab Outside 5기 선정(2022), 대한민국 혁신창업상수상(2022), 과학기술정보통신부 장관표창(2023) 등을 통해 검증됐다.

2023.12.28 13:42주문정

신경망과 연결해 신호 전달하는 마이크로로봇 개발

뇌 신경 조직과 연결해 신경망을 형성하는 마이크로봇이 개발됐다. DGIST(총장 국양)는 몸 밖에 꺼내 둔 쥐의 뇌 해마 조직 절편과 연결해 신경망을 형성할 수 있는 마이크로로봇을 개발했다고 2일 밝혔다. 뇌질환 환자의 신경 신호를 분석하거나 보다 정밀한 세포 치료제 개발에 활용될 수 있으리란 기대다. 질환 등으로 손상된 세포나 신경망을 재건해 기능을 복원하는 것은 신경질환 치료나 표적 세포치료제 개발, 재상의학의 주요 과제이다. 최홍수 로봇및기계전자공학과 교수와 라종철 한국뇌연구원 책임연구원 공동연구팀은 쥐의 뇌 조직 속 해마 일차 신경세포에 초상자성 산화철 나노입자를 부착해 3차원 공 모양의 자성 신경 마이크로로봇(Mag-Neurobot)을 제작했다. 로봇 내부에는 자성 나노입자가 들어 있어 외부 자기장에 반응해 원하는 위치로 이동할 수 있게 했다. 자기장을 제어해 이 마이크로로봇을 쥐 해마 조직 절편에 이동시키자, 마이크로로봇에 포함된 세포들과 해마 조직 절편 속 세포들이 서로 구조적으로 신경돌기들을 뻗으며 연결됨을 관측했다. 마이크로로봇이 전달한 신경세포를 미세 전극 칩으로 자극하자 해마 조직 절편 내 신경세포를 통해 전기 신호가 정상 전파됐다. 마이크로로봇이 전달한 신경세포가 정상적인 전기생리적 특성을 가짐을 확인한 것이다. 마이크로로봇으로 신경세포를 전달해 정상적으로 인공 신경망을 형성하고 신경세포 전달체로 사용할 수 있음을 확인한 것이라고 연구진은 설명했다. 신경 재생 과정에서 일어나는 신경 활동을 분석할 수 있어 신경질환 및 세포치료제 관련 기초연구에 활용이 기대된다. 최홍수 교수는 "전기 생리학적 분석법으로 마이크로로봇과 쥐 뇌 신경 조직을 기능적으로 연결할 수 있음을 검증했다"라며 "향후 신경질환 및 세포치료제 분야에서 표적 정밀 치료의 검증을 위한 도구로 다양하게 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다. 이번 연구는 과학난제도전협력지원단, 한국연구재단 및 과학기술정보통신부의 지원으로 수행됐으며, 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 최근 게재됐다.

2023.03.02 16:18한세희

암세포 죽이는 신비의 나노물질 개발

한국원자력연구원(원장 주한규)은 방사성동위원소 지르코늄-89(Zr-89)에서 발생하는 체렌코프 효과를 이용해 암세포를 죽이는 나노물질을 개발했다고 18일 밝혔다. 체렌코프 효과는 전기적 성질을 가진 입자가 물 속을 빛보다 빠른 속도로 운동할 때 빛이나 X선을 방출하며 푸른 빛을 내는 현상이다. 빛이 액체 같은 매질을 통과할 때엔 속도가 떨어지기 때문에 다른 입자가 빛보다 빠르게 움직일 수 있다. 원자로 수조가 푸른 빛을 내는 이유도 체렌코프 효과 때문이다. 러시아 과학자 파벨 체렌코프는 이 효과를 발견한 공로로 1958년 노벨 물리학상을 받았다. 원자력연 첨단방사선연구소 가속기동위원소연구실 박정훈 박사 연구팀은 약 100㎚ 크기로 만든 산화티타늄 나노입자 내부에 진단용 동위원소 지르코늄-89를 넣었다. 이 나노입자 표면을 생체단백질인 트랜스페린으로 코팅하고, 트랜스페린 외부에 산화망간을 첨가해 암세포 근처에서 활성산소를 발생시키는 나노물질을 개발했다. 산화티타늄과 산화망간에서 발생한 활성산소는 암세포의 DNA를 손상시켜 암세포를 죽인다. 연구진은 나노물질의 내부는 산화티타늄, 외부는 산화망간으로 만들어 활성산소를 이중으로 방출하는 나노물질을 구현했다. 나노물질 내부 지르코늄-89에서 나오는 입자는 영상 진단에 사용될 뿐만 아니라, 체렌코프 효과도 유발한다. 여기서 발생한 자외선에 의해 산화티타늄에서 활성산소가 발생한다. 또 산화망간은 암세포 주변의 약한 산성 조건과 체렌코프 효과에 의해 분해돼 활성산소를 방출한다. 나노입자를 둘러싼 생체단백질 트랜스페린은 나노물질이 서로 붙지 않게 막아 100㎚ 크기를 유지하고, 나노물질과 암세포가 잘 붙게 해 활성산소가 암세포에 효과적으로 전달되게 한다. 정병엽 첨단방사선연구소장은 "방사선과 나노 기술을 융합한 이번 연구로 지르코늄-89에서 방출하는 감마선을 자외선으로 변환하는 방사선 변환 기술을 증명했다"라며 "기초연구 분야 활용과 향후 연구 분야 확대를 기대한다"라고 밝혔다. 연구진은 향후 대장암 세포주 외 폐암, 간암 등 다양한 세포주를 이용해 전임상시험을 추진할 계획이다. 이 연구는 과학기술정보통신부 원자력연구개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 18일 'ACS 어플라이드 머티리얼즈 앤드 인터페이스(ACS Applied Materials and Interface)' 표지 논문으로 게재됐다. ※ 논문명: Theranostics through Utilizing Cherenkov Radiation of Radioisotope Zr-89 with Nanocomposite Combination of TiO2 and MnO2 (방사성동위원소 지르코늄-89의 체렌코프 효과를 이용한 티타늄-망간 나노 복합체의 테라노스틱스 활용)

2023.01.18 11:07한세희