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  • 의학과 최희준(삼성창원병원 유방외과) 교수, 국내 로봇 유방 보존절제술 활성화 연구 주도
    의학과 최희준(삼성창원병원 유방외과) 교수, 국내 로봇 유방 보존절제술 활성화 연구 주도

    의학과 최희준(삼성창원병원 유방외과) 교수, 국내 로봇 유방 보존절제술 활성화 연구 주도 - 국내 최초 미국 로봇수술기 제조사 인튜이티브와 로봇 유방 보존절제술 연구 공동 추진 의학과 최희준 교수는 미국 로봇 수술기 제조사 인튜이티브 서지컬社와 협력하여 로봇 유방 보존절제술에 대한 연구를 진행한다. 이는 국내에서 첫 번째로 인튜이티브와 공동으로 진행하는 로봇 유방 보존절제술 연구다. 인튜이티브는 수술 집도의 경험, 과거 연구 이력, 연구계획의 적정성 및 시의성 등 엄격한 내부 심사기준을 통해 우수한 역량과 경험을 갖춘 의료진을 선정하여 의료진의 연구 활동을 지원한다. 이번 연구는 다기관연구로 의학과 최희준(삼성창원병원 유방외과) 교수가 주도한다. 최희준 교수는 2019년 국내 최초로 로봇 유방 보존절제술에 성공했으며, 지난해에는 일본 의료진을 대상으로 단일공 로봇 유방암 수술 참관 및 교육을 진행하는 등 국내외적으로 높은 평가를 받고 있다. 유방암 수술은 크게 유방 전체를 제거하는 전절제술과 유방을 보존하는 수술 두 가지로 나뉜다. 유방 전체를 제거할 경우 유두, 유륜, 피부 등을 함께 제거하게 되는 경우가 있어, 우리나라 유방암 환자의 약 70%가 유방 보존절제술을 받는 것으로 알려져 있다. 그러나 그동안 유방암 로봇수술 연구는 주로 전절제술에 집중됐으며, 로봇 유방 보존절제술에 대한 연구는 상대적으로 부족한 상황이다. 이에 최 교수는 이달부터 내년 6월까지 로봇 유방 보존절제술과 기존 유방 보존절제술 간의 결과와 예후를 분석할 예정이다. 이는 유방암 환자에게 최적의 치료 방법을 제공하기 위한 중요한 자료로 활용될 전망이다. 최희준 교수는 “유방은 미용적인 부분은 물론 환자의 심리적인 만족도까지 고려해야 한다. 최근 국내 환자 150명을 대상으로 발표한 연구에 따르면 유방암 로봇수술을 받은 환자 중 재발률은 0.7%에 불과했으며, 수술 중 개복으로 전환된 사례도 없었다. 이번 연구를 통해 로봇 유방 보존절제술이 유방암 환자의 삶의 질 향상에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.”라고 말했다.

    2024-07-25

  • 양우석 교수, 황화물 소재 내 양이온 무질서도 제어하는 신기술 개발
    화학공학/고분자공학부 양우석 교수, 황화물 소재 내 양이온 무질서도 제어하는 신기술 개발

    화학공학/고분자공학부 양우석 교수, 황화물 소재 내 양이온 무질서도 제어하는 신기술 개발 - 재료 물성 제어 기술의 새로운 패러다임 제시 - 재료 분야 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈 게재 ▲ 화학공학/고분자공학부 양우석 교수(왼쪽)와 하늘 석박통합과정생(오른쪽) 화학공학/고분자공학부 양우석 교수 연구팀(제1저자 하늘 석박통합과정생)은 용액 화학을 기반으로 한 양이온 무질서도를 제어하는 기술 개발에 성공했다고 24일 밝혔다. * 양이온 무질서(Cation disorder): 다중 양이온 시스템에서 양이온이 무작위로 분포하는 현상 최근 다양한 재료의 물성을 개선하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히, 재료 내 양이온의 배열을 제어해 재료 물성을 변화시키는 양이온 무질서도 제어(Cation disorder engineering) 기술은 배터리와 태양전지 등을 비롯한 여러 응용 분야에서 재료의 물성을 향상하는 새로운 기술로 주목받고 있다. 양우석 교수는 열처리 온도에 의존하던 기존 기술에서 벗어나 용액 내 구성 원소 간 화학적 상호작용 변화를 통해 다성분계 황화물 소재 내 양이온 무질서도를 제어할 수 있는 완전히 새로운 기술을 학계에 보고했다. ▲ 성균관대 양우석 교수 연구팀이 제시한 용액 화학 기반 양이온 무질서도 제어 매커니즘 양 교수 연구팀은 다이싸이오카바메이트(Dithiocarbamate, DTC) 작용기를 가진 착화제와 금속 양이온 사이의 배위 정도에 따른 양이온 무질서도의 상관관계를 분석하고 규명하였다. 해당 제어 기술을 통해 제작된 실버비스무트설파이드(AgBiS2) 박막의 광학적 특성을 크게 개선하였으며(광흡수계수 5x105cm-1 이상) 광반응기 소자의 성능 평가 결과 약 4배 이상의 광전기적 성능 향상을 확인하였다. ▲ 용액 화학 기반 양이온 무질서도 제어 기술 및 광전기적 성능 평가 양우석 교수는 “완전히 새로운 이번 양이온 무질서도 제어 기술의 개발은 기존 소재의 물성을 획기적으로 개선하는 재료과학의 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대된다”며 “이와 같은 소재 기술은 앞으로 초고효율 태양전지, 초고에너지밀도 배터리 등 다양한 응용 분야에 적용할 수 있을 것으로 전망된다”고 설명했다. 연구팀의 이번 연구는 그 성과를 인정받아 재료 분야 최고 권위 국제학술지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials, IF:27.8)에 지난 7월 8일자 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Dithiocarbamate-Based Solution Processing for Cation Disorder Engineering in AgBiS2 Solar Absorber Thin Films ※ 저널: Advanced Energy Materials(IF: 27.8) ※ 저자명: Wooseok Yang(교신저자), Neul Ha(제1저자), GwangHee Lee, Jaemin Park, Joo-Hong Lee, Jisu Jung, Sunil V. Barma, Jugyoung Kim, Ji Hoon Kim, Jung Kyu Kim, Seok Joon Kwon, Sang Uck Lee, Sohee Jeong, Sae Byeok Jo, Jin-Wook Lee(공동저자) ※ DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202402099

    2024-07-24

  • 화학공학/고분자공학부 방창현 교수 공동연구팀, 전자피부 센서용 3D 마이크로 구조 기반의 자가치유 접착 패치 개발
    화학공학/고분자공학부 방창현 교수 공동연구팀, 전자피부 센서용 3D 마이크로 구조 기반의 자가치유 접착 패치 개발

    화학공학/고분자공학부 방창현 교수 공동연구팀, 전자피부 센서용 3D 마이크로 구조 기반의 자가치유 접착 패치 개발 - 문어의 빨판 구조와 치유 능력 본뜬 자가치유 소재 개발- 자가치유 소재의 구조화 문제 해소 ▲ (왼쪽부터) 성균관대 방창현 교수(교신저자), 경희대 오진영 교수(교신저자), 한국교통대 김다완 교수(교신저자), 임도현 박사과정생(제1저자), 정민우 박사과정생(제1저자) 화학공학부/고분자공학부 방창현 교수 연구팀은 경희대 오진영 교수, 한국교통대 김다완 교수와의 공동연구를 통해 절단되어도 스스로 회복하는 자가치유(self-healing)* 기능을 가지는 전자 점착 패치 소자를 개발하였다. * 자가치유: 물체가 물리적인 손상을 입었을 때, 물체를 구성하는 분자 간 상호작용을 통해 스스로 손상 부위를 회복하는 특성 연구팀은 문어의 흡반을 본떠 피부 고밀착 미세구조를 갖는 이 전자 점착 패치 소자를 기반으로 습하고 굴곡진 피부와 외부자극에서도 안정하게 생체신호를 수집하고 개발한 소자의 자가치유 특성을 이용해 외부의 손상에도 일정 시간 이후 스스로 원래 성능으로 회복하여 경제적, 산업적으로 효과적인 심전도 진단 패치를 보고하였다. ▲ 문어의 빨판구조와 치유 성능을 모사한 패치 자가치유 소재는 소재 특유의 유동성 및 분자 간 다이나믹 결합(예, 수소 결합, 정전기적 상호작용 혹은 금속 배위 결합 등)을 통해 스스로 손상 부위를 회복하는 특성을 가진다. 이러한 소재를 적용하면 외부 요인에 의한 손상이 발생할 수 있는 모든 기계 및 전자 장치의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다. 그러나 소재 특유의 유동성은 자가치유 복원력과 기계적 물성 간의 상충 효과를 일으켜 다기능적 미세구조를 갖는 자가치유 전자소자 구현의 어려움으로 인해 응용 범위를 제한하는 등 여러 문제에 직면해 있다. 방창현 교수 공동연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 자가치유 소재를 이용한 생체모사 심전도 패치를 다층 구조로 설계하여 각 층마다 요구되는 조건에 맞는 물성을 재료 및 화학공학적 접근으로 구현함으로써 구조적 안정성, 자가치유 복원력, 그리고 피부와의 등각 접촉 특성 등을 성공적으로 달성하였다. 이는 현재 자가치유 소재가 직면한 가장 큰 과제를 효과적으로 극복한 사례로, 향후 여러 소재 및 분야에 응용 가능성을 크게 향상시킨 것으로 볼 수 있다. ▲ 생체모사 자가치유 점착 패치의 심전도 신호 수집 응용 연구팀은 구체적으로 소재 유동성과 자가치유 복원력의 상충 효과를 해결하기 위해 자가치유고분자의 분자 간 다이나믹 결합 비율을 조절하여 각각 역할이 다른 다층을 도입하였다. 연구팀이 개발한 생체모사 심전도 패치는 피부 굴곡 순응층, 탄성적인 구조 유지층과 자가치유 촉진층을 단계적으로 배치하였다. 이를 통해 구조 기반 강한 점착력과 복원력을 부여하며 자가치유 성능이 우수한 패치를 구현하였다. 연구팀은 굴곡지고 마찰을 받는 피부에 효과적으로 적용하기 위해 구조 유지층에 피부 고밀착 미세구조를 제작하였다. 이러한 미세구조는 방창현 교수가 지난 2017년 네이처 지에 보고한 돌기를 갖는 인공문어 빨판 구조에서 소재와 물성을 개선하여 격한 움직임과 거칠고 습한 피부에서 안정적인 점착이 가능하고 외부의 손상에 대해서 기능을 스스로 회복할 수 있는 효과적인 신체부착형 전자소자를 개발한 것이다. 또한, 연구팀이 개발한 자가치유 패치는 기존에 말랑말랑한 껌과 같은 물성을 가지는 자가치유 소재와 달리 미세구조를 잘 형성하고 유지할 수 있었으며, 전원장치나 부가적인 장비 없이도 높은 자가치유 성능을 달성하여 기존에 우수한 자가치유 성능을 보이는 자가치유 소재들에 비해 경제성과 사용성이 크게 향상되었다. 본 연구는 산업통상자원부가 추진하는 시장선도형 K-sensor 기술개발사업, 국가과학기술연구회가 추진하는 융합연구단사업, 과학기술정보통신부가 추진하는 한국연구재단 우수신진연구자지원사업, 대학중점연구소지원사업 및 개인기초연구사업 세종펠로우쉽의 지원으로 수행되었다. 또한 연구팀의 이번 연구성과는 국제학술지 InfoMat 7월 16일 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Autonomous Self-healing 3D Micro-suction Adhesives for Multi-Layered Amphibious Soft Skin Electronics ※ 저널: InfoMat(IF: 22.7, 재료분야 JCR 상위 5%) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/inf2.12603 ※ 저자명: 방창현 (교신저자), 오진영 (교신저자), 김다완 (교신저자), 임도현 (제1저자), 정민우 (제1저자)

    2024-07-19

  • 에너지과학과 김기강 교수 연구팀, 단결정 원자톱니 금속 표면 형성의 이유 밝히다
    에너지과학과 김기강 교수 연구팀, 단결정 원자톱니 금속 표면 형성의 이유 밝히다

    김기강 교수 연구팀, 단결정 원자톱니 금속 표면 형성의 이유 밝히다 - 2차원 소재 단결정 기판 플랫폼 개발 에너지과학과 김기강 교수 연구팀은 단결정 2차원 소재 대면적 성장 기술의 핵심인 단결정 성장 기판 플랫폼 개발과 그 메커니즘을 규명하였다. 2차원 소재는 원자층 두께로 세상에서 가장 얇은 물질이다. 2차원 소재는 구성된 원소에 따라 금속, 반도체, 부도체와 같이 다양한 특성을 구현할 수 있다. 이러한 특성 덕분에 2차원 소재는 차세대 실리콘 기반 반도체 산업을 대체할 신소재로 주목받고 있으며, 마이크로 규모에서 그 유망함이 입증되어 왔다. 그러나 해당 소재가 산업에 사용되기 위해서는 단결정 2차원 소재의 대면적 박막 합성이 필수적이다. 최근 많은 단결정 단층 2차원 소재 박막이 단결정 기판 위에서 성장되었으나 단결정 기판 제작을 위해서는 장시간의 열처리 공정이 요구된다. 연구진은 단결정 기판 제작 방법 중 간단하고 효율적인 방법으로 다결정 촉매 금속 포일을 다결정 텅스텐 지지 기판 위에 녹인 후 냉각시키는 방법을 제안했다. 연구팀은 이 과정에서 촉매 금속의 결정 방향이 한 방향으로 정렬되어 단결정 금속 기판 표면이 형성되는 것을 발견하였으며 그 형성 원리를 규명하기 위해 추가 연구를 진행하였다. ▲ 용해-응고를 통한 단결정 원자톱니 표면 형성 모식도 및 실제 실험 결과 연구팀은 촉매 금속의 두께가 두꺼울수록 텅스텐 면의 높은 에너지를 갖는 입자에서 낮은 에너지 방향으로 확장되어 응고됨으로써 단결정 원자톱니 금속 표면이 형성되는 것을 분자동역학* 시뮬레이션 기반의 이론 계산 연구와 실험적으로 증명하였다. ※ 분자동역학: Newton의 운동방정식을 원자, 유사 분자 모델 수준에서 수치적으로 푸는 방법 ▲ 분자동역학 시뮬레이션 기반 융해-응고 공정 후, 다결정 또는 단결정 원자톱니 금속 표면 형성 이론 계산 모델 및 그 결과 연구진은 나아가 단결정 원자톱니 구리 표면 위에 육방정계 질화붕소 박막을 성장시켰을 때 박막이 한 방향으로 정렬되어 단결정 박막이 성장되는 것을 확인하였으며 이렇게 성장한 박막의 우수한 산화 방지막 특성을 함께 보고하였다. ▲ 구리 두께에 따라 융해-응고 공정을 통해 형성된 원자톱니 구리 기판 표면의 전자후방산란회절 맵핑 이미지 김기강 교수는 “이번 융해-응고 공정과 그 기반 단결정 원자톱니 기판에 대한 메커니즘 규명은 단결정 박막 소재 성장을 위한 핵심 연구가 될 것”이라며 “2차원 소재 기반 차세대 전자소자 분야에 응용할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 연구진은 다양한 단결정 2차원 소재의 대면적 성장과 그 기반 적층 구조에서 발현되는 새로운 현상 및 차세대 소자 응용을 기대하며, 후속 연구를 진행할 계획이다. 연구팀의 이번 연구결과는 한국연구재단과 기초과학연구원, 선진신진기술연구원, 중국국가자연과학기금위원회의 지원으로 수행되었으며, 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 7월 12일 게재되었다. ※ 논문명: Atomic sawtooth-like metal films for vdW-layered single-crystal growth ※ 저자명: 김기강, 이영희, 김수민, Feng Ding(교신저자), 고하영, 최수호, 박윤재(제1저자), 이승진, 오창석, 김성엽(공동저자) ※ 논문링크: https://www.nature.com/articles/s41467-024-50184-5

    2024-07-19

  • 성균관대–고려대 공동연구팀, 광대역 전자파 차폐 가능한 소재 개발
    성균관대–고려대 공동연구팀, 광대역 전자파 차폐 가능한 소재 개발

    성균관대–고려대 공동연구팀, 광대역 전자파 차폐 가능한 소재 개발 - 국제 저명학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈에 논문 게재 ▲ (왼쪽부터) 구종민 교수(교신저자, 성균관대), 김명기 교수(교신저자, 고려대), Aamir Iqbal 박사(제1저자, 성균관대), 권지성(제1저자, 고려대) 우리 대학 신소재공학부 구종민 교수와 고려대 김명기 교수 공동연구팀은 한국과학기술연구원 전자파솔루션융합연구단(단장 박종혁), (주)이노맥신(대표 오정민)과 공동으로 차세대 전자기 간섭(EMI) 차폐를 위한 혁신적인 고결정성 맥신(MXene) 소재를 개발했다. 이 새로운 재료는 최대 110GHz의 밀리미터파에 이르기까지 광범위한 주파수 대역에서 탁월한 차폐 성능을 보여주며, 첨단 전자 및 통신 장치의 전자기 간섭(EMI) 문제를 해결할 수 있는 가능성을 제시한다. 고결정성 맥신, 특히 Ti3C2Tx의 합성과 응용에 중점을 두고 진행한 이번 연구에서 공동연구팀은 높은 전도도(18,000 S cm-1)와 환경 안정성을 자랑하는 소재를 개발하였다. 기존의 구리와 알루미늄 같은 차폐 재료는 무겁고 부식되기 쉬운 반면, 맥신은 가볍고 가공이 용이하며 얇은 층에서도 차폐 효과를 유지한다. 고결정성 Ti3C2Tx 맥신은 현대 통신 및 레이더 시스템에서 사용되는 모든 주요 주파수 대역을 포함하여 100kHz에서 110GHz까지의 전자기파를 효과적으로 차폐한다. 이 물질은 시험된 맥신 및 합성 재료 중 가장 높은 전도도를 자랑하며 환경에 노출된 후 1년 후에도 초기 전도도의 95% 이상을 유지한다. 10μm 두께의 Ti3C2Tx 맥신 필름은 최대 106dB의 EMI 차폐 효과를 발휘하며 유사한 두께의 다른 재료보다 우수한 성능을 보인다. 이 혁신은 휴대용 전자 기기, 자율 주행 차량, 차세대 레이더 시스템 등 다양한 산업 분야에 걸쳐 EMI 차폐 솔루션을 제공하여 전자 기기의 호환성과 안정성을 보장할 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 신소재공학부 구종민 교수는 “맥신은 소재의 독특한 이차원 소재 특성 덕분에 전자파 차폐 재료의 새로운 가능성을 열어가고 있다. 저희가 개발한 소재는 광범위한 주파수 대역에서 탁월한 차폐 성능을 제공할 뿐만 아니라, 산화 안정성 면에서도 뛰어난 결과를 보여준다”고 말했다. 고려대 김명기 교수는 “고전도성 다층 나노구조를 갖는 맥신은 다양한 응용 분야에서 우수한 성능을 발휘할 것”이라고 덧붙였다. 박종혁 한국과학기술연구원 전자파솔루션융합연구단장도 “고결정성 맥신 소재 적용을 통해 미래 모빌리티의 전자파솔루션을 확보할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 나노및소재사업, 출연연융합연구사업과 현대모비스의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 성과는 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF: 18.5) 7월 10일자로 게재되었다. ※ 논문명: Environmentally Stable and Highly Crystalline MXenes for Multispectral Electromagnetic Shielding up to Millimeter Waves ※ 저널: Advanced Functional Materials(IF: 18.5) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/adfm.202409346 ※ 저자정보: 구종민 교수(교신저자, 성균관대), 김명기 교수(교신저자, 고려대), Aamir Iqbal 박사(제1저자, 성균관대), 권지성(제1저자, 고려대) ▲ 다양한 주파수 대역에서의 전자기 스펙트럼과 이를 활용한 응용 분야 ▲ 제작된 맥신 소재의 고결정성을 보여주는 X선 회절패턴과 전자 주사 현미경 및 고해상도 투과 전자 현미경 이미지

    2024-07-18

  • SAINT 배완기 교수 연구팀, 비대칭 변형된 코어-쉘 양자점 개발
    SAINT 배완기 교수 연구팀, 비대칭 변형된 코어-쉘 양자점 개발

    SAINT 배완기 교수 연구팀, 비대칭 변형된 코어-쉘 양자점 개발 - 양자점의 광물리적 특성을 변화시킬 수 있는 추가적인 방법 제시 ▲ (왼쪽부터) 배완기 교수, 정동주 석박통합과정생, 박정우 석박통합과정생 성균나노과학기술원(SAINT) 배완기 교수 연구팀은 양자점*의 광물리적 특성을 변화시킬 수 있는 비대칭 변형된 코어-쉘 양자점 기술을 개발했다고 밝혔다. * 양자점: 나노미터 크기의 반도체 나노 입자로 빼어난 색순도와 높은 효율을 지니는 미래형 디스플레이 핵심 소재 양자점은 차세대 디스플레이 기술의 핵심 소재로 주목받고 있다. 이 작은 반도체 입자는 뛰어난 색 표현력과 높은 효율성을 자랑하며, 액체 상태로 처리할 수 있어 가상현실(VR)이나 증강현실(AR) 디스플레이와 같은 미래 기술에 적합하다. 연구진은 양자점의 구조적 변형을 통해 광학적 특성을 제어할 수 있는 새로운 방법을 개발하였다. 이 방법은 양자점의 표면 성장을 제어하여 3차원적으로 구조적 스트레스를 가할 수 있게 한다. 이에 연구진은 특별한 성장 기술을 통해 조성이 급격히 변하는 코어-쉘 구조를 가진 양자점을 합성하였다. 이렇게 만들어진 양자점은 내부에 압축력이 가해져 빛을 내는 성질이 변하게 된다. 이렇게 변형된 양자점은 빛을 더 빠르게 방출하고 더 선명한 색상을 나타내며, 높은 발광 효율을 보여준다. 또한, 연구팀은 이 방법을 확장하여 빨강, 초록, 파랑 등 모든 색상의 빛을 내는 양자점을 만들 수 있음을 보였다. 이번 연구는 양자점의 종류에 상관없이 그 특성을 개선할 수 있는 방법을 제시했다는 점에서 의의가 있으며 이는 다양한 광학 기기의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 가능성을 열어주었다. 배완기 교수는 “이번에 개발한 기술로 만든 양자점은 더 선명하고 안정적인 빛을 낼 수 있다. 이는 양자점을 이용한 디스플레이나 기타 광학 기기의 성능을 한 단계 높일 수 있다는 것을 의미한다”며 “앞으로 다양한 분야에서 양자점의 실용적 활용이 더욱 늘어날 것으로 기대된다”고 설명하였다. 연구팀의 이번 연구는 한국연구재단, ,산업통상자원부, 한국산업기술진흥원, 삼성디스플레이의 지원으로 이루어졌으며, 종합 과학 분야 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 7월 2일(현지시각 기준) 온라인 게재되었다. ▲ SAINT 배완기 교수 연구팀이 제시한 비대칭 변형된 코어-쉘 양자점 기술 ※ 논문명: Strain-graded quantum dots with spectrally pure, stable and polarized emission ※ 저널: Nature Communications(IF: 14.7) ※ 저자명: 배완기 교수(교신저자, 성균관대), 박영신 박사(교신저자, Los Alamos National Laboratory), 박지상 교수(교신저자, 성균관대), Xavier Bulliard 박사(교신저자, Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique), 정동주(제1저자, 성균관대학교 석박통합과정), 박정우(제1저자, 성균관대학교 석박통합과정), 황의헌 교수(공동저자, 성균관대) ※ 논문링크: https://www.nature.com/articles/s41467-024-49791-z

    2024-07-05

  • 화학과 이원화 교수 연구팀, 호흡기 중증감염의 진단/치료 타겟 단백질 발굴
    화학과 이원화 교수 연구팀, 호흡기 중증감염의 진단/치료 타겟 단백질 발굴

    화학과 이원화 교수 연구팀, 호흡기 중증감염의 진단/치료 타겟 단백질 발굴 - 중증 코로나19 환자의 호흡 기능 악화 기전 규명 ▲ (윗줄 왼쪽부터) 성균관대 화학과 이원화 교수, 한국과학기술연구원 김홍남 박사, 한양대학교 생명공학과 박희호 교수 (아랫줄 왼쪽부터) 한국과학기술연구원 김혜림 박사과정, 영남대병원 호흡기내과 안준홍 교수, 서울시립대 생명과학과 김완태 교수 화학과 이원화 교수 연구팀은 한국과학기술연구원, 한양대, 영남대병원, 서울시립대와의 공동연구로 호흡기 중증감염을 악화시키는 TOX* 단백질의 기전을 규명했다. * TOX: Thymocyte selection–associated high-mobility group box, RAGE: Receptor for advanced glycation end-products, ARDS: Acute respiratory distress syndrome 화학과 이원화 교수 연구팀은 코로나 바이러스 감염 이후 중증 질환으로 진행될 때, TOX–RAGE 신호전달 기전이 심각한 혈관 염증과 호흡기 손상을 일으킨다는 것을 동물모델과 3D 혈관 바이오칩을 이용해 밝혔다. 이는 TOX 단백질의 새로운 역할을 규명한 것으로 TOX 단백질은 만성 면역 반응 동안 T 세포 소진에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있었지만, 세포 밖으로의 방출과 리간드로서 기능은 지금까지 보고된 바가 없었다. 연구팀은 SARS-CoV-2 감염으로 방출된 TOX가 세포 표면의 수용체(RAGE)와 결합하여 중증 혈관 염증 반응을 일으키고 광범위한 폐 손상과 호흡 기능 저하를 일으키는 폐 섬유화증과 급성호흡부전 증후군(ARDS)을 유도함을 확인했다. ▲ 호흡기 손상, 폐 섬유화증을 유도하는 TOX-RAGE 신호전달 기전 아울러 연구팀은 혈중 TOX 단백질의 농도가 중증 코로나19 환자의 호흡기 손상 정도와 통계적으로 연관성이 있다고 밝혔다. 이에 감염 잠복기 후 급격하게 중증으로 진행되는 고위험군의 예후 모니터링을 위한 바이오마커로서 가능성을 제시하였고, 연구팀은 후속연구를 통해 중증 감염 질환에 선제 대응할 수 있는 골든타임을 확인할 수 있는 조기 진단 기술로 개발할 계획이다. 또한, 중증 COVID-19의 유망한 치료 타겟으로서 가능성을 검증했다. 중화 항체를 사용하거나 RAGE를 유전적으로 제거한 마우스에서 TOX가 매개하는 염증 반응과 호흡기 손상이 크게 개선되었다. 연구팀은 TOX-RAGE 신호전달 억제를 통한 중증 COVID-19 및 포스트 팬데믹 고위험군 환자들의 중증 악화 예방 및 치료 전략을 제시했다. 이원화 교수는 “고위험군인 고령층, 기저질환 환자들이 바이러스 감염에 의한 중증질환으로 진행되는 면역 저하와 호흡기 손상을 일으키는 새로운 기전을 규명한 것이며, 이는 호흡기 중증 감염을 예방/치료하기 위한 새로운 치료 전략이 될 수 있다.”고 설명했다. ※ 논문제목: The TOX–RAGE axis mediates inflammatory activation and lung injury in severe pulmonary infectious diseases ※ 저널: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) (IF: 11.1) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1073/pnas.2319322121

    2024-07-04

  • 약학과 윤유석 교수 연구팀, 삼중음성유방암의 새로운 치료법 제시
    약학과 윤유석 교수 연구팀, 삼중음성유방암의 새로운 치료법 제시

    약학과 윤유석 교수 연구팀, 삼중음성유방암의 새로운 치료법 제시 - Peroxidase 생체모방 업컨버전 나노입자 기반 Chemodynamic 치료법 개발 ▲ (왼쪽부터) 약학과 윤유석 교수, Thien 박사과정생(제1저자), Nguyen 박사과정생(공저자), 이우탁 박사과정생(공저자) 약학과 윤유석 교수 연구팀(제1저자 Thien 박사과정생)은 'Peroxidase 생체모방 업컨버전(upconversion) 나노입자 기반 Chemodynamic 치료법'을 개발해 삼중음성유방암(TNBC) 치료의 새로운 가능성을 제시했다. 삼중음성유방암은 유방암 중 가장 공격적인 형태로 화학 저항성을 나타내 환자의 사망률을 증가시킨다. 현재 암 치료의 잠재적 접근법으로는 Fenton reaction-driven Chemodynamic Therapy가 주목받고 있다. 이 치료법은 종양 미세환경(TME)의 약산성 조건과 고농도의 H2O2를 활용해 암세포를 선택적으로 박멸한다. 이를 위해 종양 부위에서 반응성이 높은 하이드록실 라디칼을 대량으로 생성해야 하지만, 전신 독성을 유발할 수 있는 높은 농도의 Fe2+ 혹은 Fe3+가 필요하다. 또한, TME에서 pH의 수준이 2~4가 되어야 하므로 현실적으로 달성하기 어렵다. 연구팀은 정상 세포에 대한 피해를 최소화하면서 근적외선 조사에 반응해 종양 부위에서 선택적으로 과도한 양의 -OH를 생성할 수 있는 과산화효소 모방 단일 원자 촉매를 개발했다. 본 연구에서는 Fe 원자를 UV 반응 촉매인 g-C3N4(graphitic carbon nitride) 네트워크에 균일하게 분산시켜 UV 반응성 촉매를 제조한 후 다공성 업컨버전 구조(UmFe)에 도핑하고 혈소판 세포막으로 코팅해 UmFe-OA@hPM를 제조하는 방법을 제시했다. 혈소판 세포막 코팅으로 나노제형에 고효율 종양 표적성을 부여했으며, UmFe-OA@hPM은 생체 내 존재하는 철이온과 과산화수소 사이의 Fenton 반응을 통해 효과적인 화학역동(chemodynamic) 치료를 가능하게 했다. 이렇게 유도된 Fenton 반응은 808nm 근적외선 조사를 통한 자외선 방출로 가속화될 수 있다. 또한 UmFe 기공에서 방출된 올레아놀산(OA)은 세포 내 고도 불포화지방산 합성과 세포막으로의 통합에 필수적인 효소인 ACSL4(Acyl-CoA synthetase long-chain family member 4)의 상향 조절을 유도해 민감한 암세포에 대한 Fenton 반응의 효과를 강화했다. UmFe-OA@hPM 나노 플랫폼은 근적외선 레이저 조사와 연동돼 유의미한 ferroptosis를 나타내고, 삼중 음성 유방암 마우스 모델에서 우수한 항종양 효능과 전이 억제 효과를 보였다. 또한, 부작용을 최소화하고 면역 체크포인트 차단 등의 시너지 효과를 유도해 Chemodynamic /Immunotherapy 병용요법을 개발했다. 이는 삼중음성유방암 치료의 새로운 요법으로 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 윤유석 교수의 이번 연구 성과는 한국연구재단의 중견연구자지원사업 및 선도연구센터지원사업(MRC) 지원으로 수행됐으며, 나노 및 소재 분야의 세계적 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF: 19.0, JCR ranking 4.4%) 2024년 5월호에 게재됐다. ※ 논문명: Peroxidase-Mimicking Iron-Based Single-Atom Upconversion Photocatalyst for Enhancing Chemodynamic Therapy ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/adfm.202401893

    2024-07-03

  • 삼성융합의과학원 조주희-강단비 교수 연구팀, “냉각모자가 항암 치료 이후 지속되는 탈모 방지에 효과적”
    의학과 안진석, 삼성융합의과학원 조주희, 강단비 교수, “냉각모자가 항암 치료 이후 지속되는 탈모 방지에 효과적”

    의학과 안진석, 삼성융합의과학원 조주희-강단비 교수, “냉각모자가 항암 치료 이후 지속되는 탈모 방지에 효과적” ▲ (왼쪽부터) 의학과 안진석 교수, 삼성융합의과학원 조주희 교수, 삼성융합의과학원 강단비 교수 인간에게 있어 아름다움이란 건강한 삶을 살아가는 기본적인 부분이라 할 수 있다. 이러한 기본적인 인간의 욕구가 아프다고 해서 줄어들지는 않는다. 예전에는 죽음을 앞둔 암환자에게 외적인 부분은 관심의 대상이 아니었다. 하지만 의학기술의 발전으로 암 환자 생존율이 높아지면서 질병 치료는 물론 환자들이 겪는 심리 사회적 문제해결도 중요해지고 있다. 암 환자는 치료 과정에서 극심한 정신적 스트레스를 경험하지만, 이를 잘 대처하고 극복하는 경우는 많지 않은 실정이다. 특히 대부분의 유방암 환자들은 수술 후 재발 방지를 위해 받는 항암 화학요법으로 인해 탈모, 피부 건조, 피부색의 변화 등을 겪게 되고 장기 생존자들도 비슷한 문제를 호소하고 있다. 또한 환자 자신의 외모를 다른 사람들이 부정적으로 받아들일 것이라고 믿고 외모를 기준시하는 사회적 상황에 대해 정신적으로 불안 및 우울하기 때문에 이러한 문제들이 더 크게 작용하여 환자의 삶의 질에 영향을 미치게 된다. 의학과 안진석 교수 그리고 삼성융합의과학원 조주희, 강단비 교수 연구팀은 암 치료로 인한 암 환자들의 심적 고통과 우울증을 극복하고 삶에 대한 긍정적인 태도를 가질 수 있도록 하는 다양한 연구들을 진행해 왔고 유방암 환자들의 항암 치료로 인한 피부 및 탈모 문제가 그들의 일상 복귀 및 삶의 질에 중요한 요인이라는 사실을 질적, 양적 연구를 통해 밝혀왔다. 연구팀은 항암치료로 인한 탈모 스트레스를 측정하는 도구를 세계최초로 개발하기도 하였고, 이를 이용하여 항암치료로 인한 탈모스트레스가 우울에 미치는 영향도 규명하기도 하였다. 또한 이를 양적으로도 규명하기 위하여, 아모레퍼시픽 社와 공동 연구를 통해 유방암 환자들을 대상으로 항암 치료 전, 항암 치료 중, 항암 치료 종료 후 장기적으로 피부 및 모발 변화를 정량적 측정, 전향적 코호트 연구를 수행해왔으며, 이 결과를 바탕으로 다양한 중재 프로그램 및 제품을 개발하여 효과를 평가하여 환자들의 미충족요구의 측정과, 중재를 위한 여러 연구들을 지속해오고 있다. 연구팀은 관찰연구를 통해 도출된 근거를 바탕으로 아모레퍼시픽과 공동으로 항암 치료 중 항암 치료 맞춤형 보습제를 발굴하였고, 이 효과를 검증하기 위하여 환자들을 무작위로 맞춤형 보습제 사용군(59명), 일반 보습제 사용군(61명), 본인 제품 유지군(56명)으로 나눈 뒤 하루에 2번씩 보습제를 바르도록 했다. 그후 항암 치료 종료 1개월 후, 환자자기평가결과(Patient-Reported Outcome: PRO)에 따라 건조감으로 인한 불편감과 삶의 질을 측정하는 방식으로 환자의 피부 상태 변화를 측정했더니, 기존 보습제 사용군 중 27.9%가 심한 건조감을 호소한 반면 맞춤형 보습제군에서는 심한 거조감을 호소한 비율이 5.8%로 현저히 낮아졌다. 뺨 부위 유분량 유지에 대한 효과 여부를 확인한 결과에서도 맞춤형 보습제를 사용한 군에서 다른 두 군 대비 항암 치료 중 유분량이 높게 측정됐다. 해당 연구결과는 ‘미국피부과학회지(Journal of the American Academy of Dermatology, IF 11.527)’ 게재됐다. 이에 더하여 탈모에 대해서도 근거기반의 접근을 하였다. 항암 치료 중 냉각 모자를 지연탈모의 예방에 적용을 해본 것이다. 이 모자를 쓰면 혈관이 수축돼 두피로 가는 혈액순환이 느려진다. 이로 인해 모낭세포에 직접적으로 미치는 항암제의 영향이 감소해 항암 치료로 인한 탈모를 어느 정도 막을 수 있다는 것이 알려져 왔다. 하지만 이는 항암치료 중의 탈모를 50% 환자에서 줄여준다는 연구만 보고되어있었고 지연탈모에 대한 효과는 밝혀진바 없었다. 이에 170명의 유방암 환자를 무작위로 2:1 의 비율로 냉각모자군 또는 대조군에 배정하고, 두피냉각을 제외한 동일한 조건을 적용해 지속탈모 및 모발 양/굵기, 스트레스를 비교하였다. 이때 지속탈모는 항암치료 전 모발에 비해 양 또는 굵기가 항암치료 6개월 이후시점에도 회복이 되지 않는 것으로 정의하였다. 항암치료 종료 6개월 뒤 지속탈모 비율은 대조군의 52%가 지속탈모를 경험한 반면, 냉각모자군은 13.5%만이 이를 경험했으며, 지속탈모를 가리기 위한 가발 착용 비율도 대조군 32% 대비 절반(-52%p) 수준인 17%였다. 또한 실제 환자들이 보고한 항암치료로 인한 탈모 스트레스도 6개월 시점에 중재군에서 유의미하게 더 낮았다. 본 연구는 미국 종양내과학회지 (Journal of Clinical Oncology, IF: 45.3) 최근호에 게재되었다 . 연구팀은 이 밖에도 암환자의 외모에 대한 자신감과 삶의 질이 몸과 마음의 외모관리 교육을 통해 대조군에 비해 유의미하게 향상되었음도 밝혀 지지완화 분야의 세계적인 학술지인 supportive care in cancer에 게재하였으며, 암 진단시 디스트레스가 높은 암환자에게 암에 대한 이해와 대처방법에 대한 교육을 제공해주는 것이 무려 생존율에 향상에 도움을 준다는 사실도 밝혀내 국제 정서 장애 학회 공식 저널인 Journal of Affective Disorders에 최근 게재하였다. 조주희 교수는 “우리나라의 부인암이나 유방암의 경우 약 50세 전후로 진단받는 비율이 높다. 최근 의료기술 개선으로 완치 환자가 늘어나면서 기대 수명까지 살 경우 항암치료에서 부작용이 발생된다면 50세에서 90세까지 약 40년간 그 문제를 갖고 살아가게 된다. 이렇듯 치료는 빠르게 발전하고 있지만, 치료로 인해 환자가 겪어야 하는 탈모 등 삶의 질 관련 부작용에 대해서는 아직 그 지원이 미미하다. 환자들은 항암치료 종료 후 다양한 방법들을 찾아보곤 하는데, 현재 탈모치료제나 개선제는 호르몬 등 암 재발에 기여할 우려가 있는 성분을 많이 포함하고 있다. 성장 인자들이 섞여 있는 화장품이나 스프레이 등이 의사 처방 없이 팔리고 환자에게 사용되고 있다”며 “실제로 환자에 대한 삶의 질 향상에 대한 교육,중재들도 근거에 기반해서 이루어지는 것이 매우 중요하다고 말하였다.” 이에 더하여 윤엽 삼성융합의과학원장은 “삶의 질이라는 추상적 개념에는 더욱 정교한 근거 기반의 과학이 필요하다”며, “삼성융합의과학원은 실제 환자들이 진단받고 치료받으며 삶을 살아가는 실제 현장에서 연구 주제를 발굴하고 해결하는 과학을 하고 있다” 고 밝히며, 조주희, 강단비 연구팀이 해온 연구들이 이러한 따뜻한 마음과 이성적인 과학이 만난 좋은 사례라고 소개하였다.

    2024-07-02

  • 기계공학부 박성수 교수 연구팀, 식물유래 나노바디 항체의 유방암 항암제 저항성 규명
    기계공학부 박성수 교수 연구팀, 식물유래 나노바디 항체의 유방암 항암제 저항성 규명

    기계공학부 박성수 교수 연구팀, 식물유래 나노바디 항체의 유방암 항암제 저항성 규명 - HER2+형 유방암 항암제 저항성 문제 해결 가능성 확인 - 국제학술지 ACS Nano 표지 논문으로 선정 ▲ (왼쪽부터) 기계공학부 박성수 교수, 오스트리아 린츠대학교 오유진 박사, 중앙대학교 고기성 교수, 성균관대학교 박찬용 박사 기계공학부 박성수 교수 연구팀은 오스트리아 린츠대학교 오유진 박사, 중앙대학교 고기성 교수와 공동으로 식물 유래 나노바디 항체가 HER2+형 유방암의 항암제 저항성을 극복하는 데 효과적이라고 밝혔다. 유방암은 여성암 중 발병이 가장 흔한 암으로 매년 발병건수가 지속적으로 증가하고 있다. 특히 HER2+형 유방암은 전체 유방암 환자의 약 20%를 차지하며, 다른 유방암에 비해 재발률과 전이율이 높고 예후도 나쁜 것으로 알려져 있다. HER2+형 유방암을 치료하기 위해 표적항암제라고 불리는 Trastuzumab 항체 항암제가 널리 사용되지만, HER2의 돌연변이로 인한 저항성 문제로 치료에 어려움을 겪고 있다. 기존에는 세포와 항체 간의 상호작용을 매크로 수준에서 분석하기 때문에 저항성 세포 수용체와 항체 간의 미세한 상호작용에 대한 분석이 어려워 저항성 메커니즘을 밝히기 어렵다는 한계가 있었다. 박성수 교수 공동연구팀은 이를 해결하고자 원자힘 현미경 기반 단일분자 힘 분광학 기술을 사용하여 매크로 수준이 아닌 단일 분자 수준에서 접근했다. 원자힘 현미경 팁에 항체를 연결하여 살아있는 세포 위에서 낚시하듯 결합과 해리를 반복함으로써 단일 분자 수준에서 HER2와 항체 항암제 간의 친화성과 특이성을 확인했다. 또한 크기가 작은 식물유래 나노바디 항체는 Trastuzumab 항체 항암제에 비해 높은 결합력과 특이성을 가지며, 저항성을 가진 세포에서도 효과적으로 작동하였다. 이 연구 결과는 면역결핍 쥐를 대상으로 한 실험에서도 식물유래 나노바디 항체가 Trastuzumab보다 우수한 항종양 활성을 보여 식물유래 나노바디 항체가 Trastuzumab 내성 유방암 환자에게 잠재적인 면역 치료 옵션으로 사용될 수 있음을 보여주였다. 또한 식물유래 나노바디 항체는 안정적이며 저렴한 형질전환 식물을 기반으로 제작되므로 대규모 제조가 가능하여 항암제 제조 비용도 낮출 수 있을 것으로 기대된다. 연구에 참여한 박찬용 박사는 “유방암 치료에서 항암제 저항성을 극복하는 것은 큰 도전 중 하나”라며 “이번 연구는 원자힘 현미경기반 단일분자 힘 분광법을 통해 단일 분자 수준에서 세포와 항암제 간의 상호작용을 분석해 항암제 저항성 문제를 해결할 수 있는 중요한 발전”이라고 전했다. 연구팀의 이번 연구 결과는 오스트리아 과학재단 FWF 프로젝트, 국가과학기술연구회 사업, 한국연구재단의 기본연구, 과학기술정보통신부와 오스트리아 교육과학연구부의 과학기술협력 한-오스트리아 인력교류 사업, 국가과학기술연구회 UnTACT융합연구단의 지원으로 수행되었으며, JCR 상위 5.8% 국제학술지 ACS Nano (IF: 15.8)에 6월 25일자 표지 논문으로 게재되었다. ▲ 표지논문 이미지 ※ 논문명: Plant-Derived Anti-Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 Antibody Suppresses Trastuzumab-Resistant Breast Cancer with Enhanced Nanoscale Binding ※ 저자명: 박성수 (공동교신저자), 오유진 (공동교신저자), 고기성 (공동교신저자), 박찬용 (제1저자) ※ DOI: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c00360

    2024-07-01