초록 ▼

□ 연구개요
세포막에서 형성되는 lipid raft, 세포 간 커뮤니케이션을 위해 생기는 cluster 등의 구조는 나노미터 크기를 가지는 경우가 대부분이다. 따라서, 이러한 나노스케일 기반의 접근은 세포의 기능과 작용 기작 연구를 위한 세포 제어 기술이 더욱 발전하기 위하여 필수적이다. 본 연구에서는 세포의 여러 가지 성분들이 가지는 구조와 기능을 세포 특성에 맞게 디자인하여 정밀하게 합성한 나노구조체와 융합하여 바이오기술과 융합된 나노기술의 새로운 활용과 돌파구를 마련하였다. 또한 기존에 존재하는 나노프로브 기술에 안주하지

□ 연구개요
세포막에서 형성되는 lipid raft, 세포 간 커뮤니케이션을 위해 생기는 cluster 등의 구조는 나노미터 크기를 가지는 경우가 대부분이다. 따라서, 이러한 나노스케일 기반의 접근은 세포의 기능과 작용 기작 연구를 위한 세포 제어 기술이 더욱 발전하기 위하여 필수적이다. 본 연구에서는 세포의 여러 가지 성분들이 가지는 구조와 기능을 세포 특성에 맞게 디자인하여 정밀하게 합성한 나노구조체와 융합하여 바이오기술과 융합된 나노기술의 새로운 활용과 돌파구를 마련하였다. 또한 기존에 존재하는 나노프로브 기술에 안주하지 않고 다음 세대의 나노프로브를 개발하려는 새로운 전략과 방법을 제시하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는, 세포배양 환경에 안정적으로 적용할 수 있는 나노다공성 3D 세포-나노인터페이스 플랫폼으로 실제적인 signaling 변화 유도를 관측하고 hMSC의 분화와 전이성 지표물질의 발현을 정량분석하여 세포와 나노인터페이스 간의 상호작용으로 인한 신호 변화와 뼈를 통해 이루어지는 암전이 현상을 분석하였다. 또한 생체모방형 인공세포막을 나노입자와 결합하여 초저농도 DNA 정량분석기술과 짧은 miRNA의 다중검지 기술을 개발하였다. 특히 miRNA 타겟은 기존에 가장 많이 사용되는 PCR방법으로도 정확한 정량과 재현성 있는 결과 창출이 어렵기 때문에 큰 의미를 가진다고 할 수 있다. 또한, 탄수화물이 개질된 나노프로브를 합성하여 인공세포막과 결합시킨 후 탄수화물과 결합하는 lectin검지에 활용하였다. 나노프로브를 세포 안에 넣어 진단과 치료에 응용하기도 하였는데, ROS를 검지 및 이미징 할 수 있 는 내부 갭 나노구조체를 이용해 미토콘드리아를 표적하여 진단하고 금 입자 표면의다수의 branch와 넓은 표면을 활용하여 낮은 레이저 파워와 낮는 프로브 농도로 광열/광역학 암 치료 가능성을 보였다. 또한 기존 나노기술에 안주하지 않고 다음 세대의 나노프로브를 개발하려는 새로운 전략과 방법을 제시하였다. 새로운 형태의 금 cube-in-cube 나노구조를 합성하여 기존 광깜빡임이나 광퇴색 현상이 없고 지속적인 광 안정성을 가지는 차세대 바이오 이미징 광발광 프로브의 가능성을 보였다. 더하여 귀금속 중심으로 연구되던 기존 고가의 플라즈모닉 재료에서 탈피하여 산업적으로 큰 의미를 가지는 저가 비귀금속 플라즈모닉 구리 소재를 연구하였다. 구리다면체, 금-구리-은 헤테로 나노구조체 등 다양한 구조를 합성하였으며 합성된 구조체의 우수한 플라즈모닉 성질을 이용하여 고감도 간편 바이오 검지를 수행하고 실용화에 대한 포텐셜을 보였다. 목표한 모든 연구결과를 달성하였다고 할 수 있다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서 제안한 바이오나노인터페이스 및 세포 모방형 나노플랫폼을 활용하면 실제 세포에서 발현되는 생체 물질, 세포 간 상호작용 및 세포 내 시그널링에 관여하는 다양한 생체분자 연구에 적용할 수 있다. 또한, 이는 고신뢰도를 가지면서 보다 검지능이 뛰어나고 여러 타겟을 다중 검지할 수 있는 새로운 검지/이미징/치료 시스템 구현에도 다양하게 활용이 가능하다. 다성분을 가진 나노구조체 코어와 쉘이 커플링 된 신규 구조체의 광학 특성 규명과 고수율 합성법 등은 나노소재와 플라즈모닉 분야에 새로운 방향을 제시하는 결과라고 할 수 있다. 특히, 금속 나노입자-폴리머 복합체, DNA 등으로 조절 가능한 플라즈모닉 나노복합 구조체를 활용한 이미징-광치료 방법은 앞으로 임상실험을 거쳐 실시간/조기 질병 진단은 물론 암 치료에 새로운 장(예: 약물내성이 생긴 경우, 비침습 치료)을 마련할 수 있을 것이다. 나노입자 소재/구조의 다양화와 복합화, 플라즈모닉 나노구조의 정밀화, 합성의 용이화, 응용 가능한 플라즈모닉 소재의 저가화/범용화를 이루었고 적용 가능한 생체 분자의 범위를 확장하였으며 새로운 개념의 세포신호전달 시각화용 나노프로브를 개발하였다. 이는 과학기술 전반에 걸쳐 새로운 패러다임을 제시함은 물론, 산업적 의의도 아주 크다고 할 수 있겠다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 1. 세포 모방형 나노플랫폼, 나노프로브의 응용 및 활용 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 40
• 끝페이지 ... 55