초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 이러한 광열특성을 지닌 나노입자를 생물체(대장균, E. coli) 기반으로 제조하고 외부 광조사(Near-IR) 흡수에 보다 적합하도록 구조적 제어를 통해 막대형의 다층 코어-쉘 나노플라즈모닉 광열 입자를 제조하였다. 제조한 광열 입자는 지방세포 용해, 암세포 분해 등과 같은 광열치료 (photothermal therapy), 나노 약물체의 표적진단을 위한 광열이미징(photothermal imaging), 국지적 승온에 의한 화학반응 촉진을 위한 광열화학(photothermal chemistry),

□ 연구개요
본 연구에서는 이러한 광열특성을 지닌 나노입자를 생물체(대장균, E. coli) 기반으로 제조하고 외부 광조사(Near-IR) 흡수에 보다 적합하도록 구조적 제어를 통해 막대형의 다층 코어-쉘 나노플라즈모닉 광열 입자를 제조하였다. 제조한 광열 입자는 지방세포 용해, 암세포 분해 등과 같은 광열치료 (photothermal therapy), 나노 약물체의 표적진단을 위한 광열이미징(photothermal imaging), 국지적 승온에 의한 화학반응 촉진을 위한 광열화학(photothermal chemistry), 의류소재의 보온기능 강화를 위한 광열히텍(photothermal heattech) 등에 활용하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
Topic 1. 대장균을 이용한 코어-쉘 나노플라즈몬 입자 제조 : 1) DDSCAT을 이용한 이론적 해석을 통해 NIR-window 조건에 적합한 나노구조체를 설계, 2) 700~900 nm의 파장에서 SPR 흡광을 보이는 금속나노입자(NIR-window)의 제조, 3) 대장균 템플레이트 이용한 코어-쉘 구조, 길이방향으로 긴 구조체 제조, 4) 자장에 의한 입자제어를 위한 철나노입자 및 발생된 열의 보존을 위한 고열용량의 물질 충진, 5) LSPR 밴드의 점진적인 조절을 위해 금나노입자의 적층 횟수, 입자의 종류, 모양 등의 변인 조절
Topic 2. 광열 특성 최적화를 위한 광조사 특성 평가 : 1) Hot-electron에 관한 분광학적/전자현미경학적 해석 및 열전달/열전도 계수에 관한 이론적 해석, 2) Optical pumping에 의한 열 방출과 cooling rate 측정을 통해 광열확산의 resolution을 평가, 3) 코어 물질을 수반한 입자의 자기적, 전기적, 분광학적, 열적 특성 분석, 4) 국지적 광열히팅을 통한 화학반응 적용을 위한 최대 승온 조건 탐색, 5) 다양한 매질(물, 배양액, 등장액, 세포주 등)에 노출된 광열입자에 대한 광열 특성 평가, 6) 고정된 나노입자의 이탈락률 평가 및 입자의 세포내 흡착(adsorption)/침투(uptake) 성향 평가
Topic 3. 공학 분야(광열화학, 광열히텍) 광열 입자 응용 : 1) 액상 촉매화학반응 : 4-NP 전환, 유해 화학물질 광열 분해(IR-photocatalyst) 반응 평가, 2) 광열 고분자 반응, 액상 촉매반응, 광열 분해 반응 등과 같은 광열화학(SPR-enhanced catalytic reaction) 분야 적용 및 기존 화학촉매 반응과 성능 비교, 3) 광열입자내 보온성 코어를 삽입하여 발생된 방출열을 지연 시켜 광열히텍에 적용, 4) 의류소재나 종이, 고분자 소재와 혼합하여 2차원 면의 발열 특성 평가
Topic 4. 의료 분야(광열치료, 광열이미징) 광열 입자 응용 : 1) 생물배지내(DMEM, PBS, FBS 등) 광열조사에 따른 승온 특성 및 대상 세포주내 세포용해 평가, 2) 생분해성 고분자(biocompatible PEGylate 등)와의 고정화를 통해 약리 효과 제공 가능성 평가, 3) 다양한 세포주(cancer, fat, lung cell 등)에 대한 in vitro cell-viability, cell-ablation 평가, 4) 종양모델(BALB/c 등)을 이용한 in vivo 광열치료 실험 : 의대, 약대 연구진과 협력 진행, 5) 광열이미징 기법을 통해 생물체내 광열입자의 거동 분석

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 NIR 흡수밴드를 자유롭게 조절 가능한 AuNP 고정형 광열입자를 제조하되, core-shell 구조를 지녀서 내부에 자성에 의한 외부 제어나 약물체, 열 보존성 물질 등을 충진할 수 있는 기능성을 부여하고자 하였다. 즉, 단순 광흡수를 통한 광열 방출이 아닌 외부 조작이 가능하도록 입자의 형태를 설계하였다. 광열화학반응을 통한 국소영역의 고분자 반응이나 반응 촉진은 hot electron이 화학반응에 어떻게 기여하는지를 상세히 이해할 수 있는 기작연구에도 활용될 수 있다. 또한 약물전달체, 종양파괴, 지방층분해 등과 같은 의료용으로 사용된다면 외과적 수술 없이 광열만으로도 원하는 질환을 치료할 수 있는 분야로도 적용되리라 본다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• ▶ 본 연구의 궁극적인 목표 ... 4
• ▶ 연구내용 및 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• ▶ 연구목표별 주요 연구내용 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 14
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 29