초록 ▼

다양한 응용 분야를 가진 그래핀 나노의 지속 가능한 활용을 위해서는 그래핀 나노물질의 독성 위해성 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 그래핀 나노의 독성 메커니즘 규명과 이를 활용한 그래핀 나노의 안전 디자인 및 활용 분야 맞춤형 독성 평가 연구를 수행했다.
1차 년도 : 탄소나노튜브와 그래핀 나노 비교 독성 평가
그래핀과 물리화학적 성질이 비슷하면서 연구가 더 많이 진행되었던 탄소나노튜브의 독성 정보를 문헌 조사한 뒤, 그래핀 나노와 탄소나노튜브의 독성 비교 연구를 수행하기 위해 그래핀 나노 독성 스크리닝을 진행하였다.

다양한 응용 분야를 가진 그래핀 나노의 지속 가능한 활용을 위해서는 그래핀 나노물질의 독성 위해성 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 그래핀 나노의 독성 메커니즘 규명과 이를 활용한 그래핀 나노의 안전 디자인 및 활용 분야 맞춤형 독성 평가 연구를 수행했다.
1차 년도 : 탄소나노튜브와 그래핀 나노 비교 독성 평가
그래핀과 물리화학적 성질이 비슷하면서 연구가 더 많이 진행되었던 탄소나노튜브의 독성 정보를 문헌 조사한 뒤, 그래핀 나노와 탄소나노튜브의 독성 비교 연구를 수행하기 위해 그래핀 나노 독성 스크리닝을 진행하였다. 이를 바탕으로 1) 탄소나노튜브와 그래핀 나노의 물리화학적 특성 측정 분석을 수행하였으며 2)세포 독성 및 in vivo 독성 잠재력 비교 연구를 수행하였다. 그 결과 그래핀 나노 물질은 세포 내에서 ROS를 유도하여 독성을 유발 시키는 것으로 나타났다.
2차 년도 : 시스템 독성학을 이용한 그래핀 나노의 in vitro-in vivo 독성 메커니즘 연구
1차 년도에서 수행한 탄소나노튜브와의 비교 독성 연구 결과를 바탕으로 시스템 독성학을 이용하여 invitro-in vivo 모델에서의 그래핀 독성 메커니즘 심층 분석 연구를 수행하였다. 1) 그래핀 나노 uptake 경로 및 나노-바이오 인터페이스 작용 현상을 규명하며, 2) 그래핀 나노 독성 메커니즘 관련 유전자 및 pathway 발굴 후 기능분석을 수행하였다. 특히, 그래핀의 층별(단층그래핀옥사이드, SLGO, 다층그래핀옥사이드, FLGO), 기능기별(pristine, COOH, NH2-GNP) 독성을 Beas2B 세포와 C.elegans에서 수행하였다. 또한 그래핀의 후생유전독성 연구를 in vitro 시스템에서 연구하였다. 그 결과 각 기능기별로 독성의 차이가 있는 것으로 나타났으며 전사체학 분석 결과 Graphene oxide는 발달 과정과 관련이 있는 생체 내 wnt signaling과 관계가 있는 것으로 드러났다.
3차 년도 : 안전한 그래핀 활용을 위한 그래핀 독성 메커니즘 규명
3차 년도에서는 1) 다중 오믹스 기법을 활용하여 그래핀 독성 메커니즘을 여러 측면에서 살펴봤다. 또한 궁극적으로 안전한 그래핀 나노 물질의 활용을 위해 1,2 차년도 결과를 중심으로 2) AOP(Adverse Outcome Pathway) 개발 및 기능기에 따른 독성의 차이를 바탕으로 한 그래핀 나노물질 제조 디자인 연구를 진행하였다
(출처: 연구결과 요약문 4p)

Abstract ▼

1st year : Compare toxicity assessment of carbon nanotubes and graphene
After examining the literature for toxicity information of the carbon nanotubes, Toxicity screening conducted for the identificaiton of garphne toxicity. First, we analyzed physio-chemical properties of carbon nanotubes and g

1st year : Compare toxicity assessment of carbon nanotubes and graphene
After examining the literature for toxicity information of the carbon nanotubes, Toxicity screening conducted for the identificaiton of garphne toxicity. First, we analyzed physio-chemical properties of carbon nanotubes and graphene. Second, cytotoxicity and in vivo toxic potential comapre study were performed.

2nd year: in vitro-in vivo graphene toxicic mechanism study using systems toxicology approach
In the second year studies conducted in-depth analysis of the mechanism of toxicity of graphene from in vitro-in vivo models. We identified graphene uptake and nano-bio interface phenomenon using in vitro-in vivo models. In order to identify specific graphene toxic mechanism, we conducted Microarray analysis. This results showed that graphene oxide affect reproduction via wnt-signaling

3rd year : Graphene toxic mechanism investigation for the safety application
In the 3rd year, we investigated graphene-specific toxic pathway using Multi-OMICs(Metabolomics, lipidomics). Multi-OMICs approach revealed FOXO pathway related with graphene.This can be used to ensure the safety of nanomaterials through AOP(Adverse Outcome Pathway) development.
(출처: Summary 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 48 5. 연구결과의 활용계획 ... 49 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 50 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 50 8. 참고문헌 ... 50 9. 연구성과 ... 51 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 62 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 62 12. 기타사항 ... 63별첨1 ... 64별첨2 ... 79끝페이지 ... 97