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Research Highlights
- 신소재 이준민 교수팀, 무릎 통증을 위한 월동준비 “연골모방조직” 구현
- [이준민 교수팀, 줄기세포 둘러싼 PCM-ECM 연골세포로의 분화 조절]
기온이 뚝 떨어지면서 무릎 통증을 호소하는 사람들이 늘어나고 있다. 계단을 오르내리거나 앉았다 일어설 때 무릎이 시큰거리거나 뼈마디가 시리다고 느끼는 사람들에게는 월동준비가 시급하다.
최근 POSTECH 연구팀이 무릎 연골의 미세구조를 그대로 재현한 연골모방조직을 구현하는데 성공함으로써 무릎 통증을 호소하는 사람들에게 반가운 월동 채비가 될 것으로 기대된다.
신소재공학과 이준민 교수팀과 美 일리노이대학교 테라사키 연구소 연구팀과 공동연구를 통해 무릎 연골의 줄기세포를 둘러싸는 PCM-ECM*1 미세역학적 구조를 구현해냈다. 이 연구는 재료과학 분야 국제학술지 '매터'(Matter)에 게재됐다.
무릎 연골의 연골세포는 얇고 부드러운 세포 주위 매트릭스로 둘러싸여 있으며, 이는 다시 매우 단단한 세포 외 기질로 둘러싸인 미세구조를 갖고 있다. 하지만 지금까지 연구들은 이러한 실제 무릎 연골에 존재하는 미세구조를 구현하지 못한 체 부드럽거나 혹은 단단한 단일의 매트릭스로 구성된 연골모방조직을 개발하는 데 그쳤다.
한편, 손상된 연골은 혈액 공급의 제한과 관절 내의 연골 세포 수의 제한으로 스스로 치유하기가 어렵다. 현재 사용되는 치료방법에는 환자의 온전한 연골을 손상된 관절로 이식하는 모자이크 성형술*2이나, 손상된 연골 아래 뼈에 작은 구멍을 만들어 손상된 관절로의 혈류 증가하는 미세골절 방식 또는 환자 자신의 연골 세포 자가이식이 포함된다. 이러한 치료방법은 비용이 많이 들고 손상된 관절의 기능을 적절하게 복원하지 못한다는 한계를 갖고 있다.
하지만, 연골 복구를 위한 더 나은 선택은 연골 세포를 포함하여 다양한 유형의 세포로 재생 및 분화할 수 있는 성체줄기세포를 사용하는 방법이다. 환자의 성체줄기세포를 사용하면 보다 효과적인 연골 재생을 위해 이식을 가능하게 할 수 있다.
이번 연구에서는 생체모방기술에 근거하여 성체줄기세포를 이용해 무릎연골의 미세...
2023-02-07
- 화공 정대성 교수팀, 플렉서블 패널 성능 높이는 박막트랜지스터 전략
- [“고순도 소재 박막 양면 이용 가능…반도체 성능 획기적 향상”]
디스플레이 기술이 발달하면서 접었다 펼 수 있는 플렉서블 패널을 이용한 전자제품 개발이 활발해지고 있다. 이 플랙서블 패널에는 얇은 막으로 형성된 박막트랜지스터가 내장돼 있다. 박막트랜지스터는 빛을 켜고 끄는 스위치 같은 역할을 하는데, 얼마나 전하의 이동이 빠른지? 작동이 안정적인지? 생산비용을 줄일 수 있는지?가 차세대 디스플레이 발전의 중요 관심거리이다.
최근 POSTECH 연구팀은 조밀하고 결함이 없는 박막 형태의 유-무기 하이브리드 유전층에 대한 고효율 가교 전략을 제안했다. 이 연구는 세계적인 권위지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 게재됐다.
IoT 기술의 세계적인 발전으로 대기전력이 낮은 금속산화물반도체 기반 회로, 특히 저가의 용액공정이 가능한 박막트랜지스터(TFT) 소재에 대한 관심이 급증하고 있다. 용액 처리가 가능한 여러 반도체 중에서 금속 산화물은 높은 전하 캐리어 이동도와 작동 안정성 때문에 주로 TFT용으로 가장 성공적인 재료 플랫폼으로 여겨지고 있다.
화학공학과 정대성 교수 연구팀은 무기 입자를 고분자에 공유결합으로 연결해 유기-무기 하이브리드 유전층의 고효율 가교 방법을 제안했다. 연구팀은 아자이드 작용기를 가진 아세틸아세토네이트를 사용해 조밀하고 결함이 없는 박막 형태의 유-무기 하이브리드 트랜지스터를 개발했다고 밝혔다.
연구팀이 개발한 방법에 따르면, 누설 전류를 감소시켜 저전력으로도 구동이 가능해졌다. 또한, 우수한 물성의 유전체를 손쉬운 공정 방법인 용액공정을 통해 제조할 수 있어 박막트랜지스터의 제조 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 저온 열처리가 가능하므로 유연성이 있는 기판 위에서 제조도 가능하게 됐다.
연구를 주도한 정대성 교수는 “효율적이고 안정적인 박막트랜지스터의 개발로 플렉시블, 웨어러블 디바이스와 같은 차세대 플렉시블 전자소자의 구현이 가능해졌다”며 “신규 산화물 반도체 소...
2023-02-06
- 신소재 한세광 교수팀, 상처엔 “후~”대신 “빛”으로 치료해요!
- [POSTECH 연구팀, 조절 가능한 잔광 발광 입자를 통한 광화학 피부 접합법 개발]
영화 ‘아바타’에서는 상처가 난 나비족을 영혼의 나무가 빛을 전달해 치료하는 장면이 묘사된다. 이처럼 빛으로 상처를 치료하는 일이 영화 속 나비족에게만 가능한 일은 아닌 듯하다. 고대 이집트에서는 태양광선을 이용해 백반증을 치료했다고 전해지고, 1903년에는 빛으로 결핵성 피부병을 치료한 방법이 노벨상을 받았다. 현대에는 피부병 치료에서 암 치료에 이르기까지 빛 치료(Light Therapy)가 이용되고 있다.
상처엔 “후~”라는 말이 입에 밸 정도로 ‘상처 치료에는 연고’를 바르는 것이 당연해졌다. 그런데 최근 POSTECH 연구팀에서 바르는 연고 대신 빛으로 상처를 치료하는 획기적인 방법을 내놓았다. 신소재공학과 한세광 교수팀에서 개발한 이 연구는 광학 분야의 세계적 권위지인 ‘빛, 과학과 응용(Light:Science and Applications)’에 게재됐다.
흔히 사용되고 있는 바르는 연고와 같은 생체접착제는 실제 낮은 결합 강도로 인해 그 사용이 여전히 제한적이다. 최근 광화학 조직 결합(PTB)*1은 상처 봉합을 위한 새로운 기술로 부상했다. PTB는 2차 염증이나 바늘 천공과 같은 봉합사의 여러 문제를 극복할 수 있는 장점으로 봉합사에 필적하는 상처 치유 효율을 가지고 있다.
이 기술은 빛과 감광제를 사용하여 콜라겐 가교를 촉진하고 염증과 흉터를 줄이는 방법이다. 로즈 벵갈 염료(RB)*2는 가장 일반적인 감광제 중 하나로 녹색광에서 에너지를 흡수하고 콜라겐과 상호 작용하여 콜라겐 자유 라디칼을 생성한다. 이러한 라디칼 종은 콜라겐 분자 사이의 공유 결합 형성을 시작한다. 하지만 절개가 닫히면 조직 침투 깊이에 따라 녹색광이 감쇠하기 때문에 광 투과 효율이 감소한다. 심부 조직에서 RB를 효과적으로 활성화하고, 효율적인 PTB에 대한 콜라겐 가교를 유도하기 위해서는 새로운 재료가 필요하다.
이를 위해 피부 투과성이 높은 근적외선 ...
2023-02-05
- 생명 박상기 교수팀, ‘조현병’ 태아 신경발달 과정에서 발생한다
- [POSTECH-한국뇌연구원-KAIST 공동 연구팀, 조현병 원인인자 MAD1에 의한 대뇌피질 발생 중 신경세포 이동성 조절]
조현병은 망상, 환청, 와해된 언어와 행동 등의 증상이 주로 나타나고, 사회적 기능에 장애를 일으킬 수도 있는 질환으로 관심이 필요한 병이다. 여기서 조현(調絃)이란 사전적인 의미로 ‘현악기의 줄을 고르다.’ 라는 뜻으로, 조현병 환자의 모습이 마치 현악기가 정상적으로 조율되지 못했을 때의 모습처럼 혼란스러운 상태를 보이는 것과 같다는 데서 비롯됐다. 아직까지 조현병의 명확한 원인이 밝혀지지는 않았으나, 일반적으로 조현병은 뇌에 이상이 생겨서 발생하는 생물학적 질환이라고 알려져 있다.
최근 POSTECH 연구팀이 한국뇌연구원, KAIST(한국과학기술원) 연구팀과 공동연구를 통해 조현병의 원인인자인 MAD1(Mitotic Arrest Deficient-1)단백질이 신경세포 내 골지체의 기능성을 조절할 수 있다는 결과를 내놓았다. 이 연구는 최근 정신질환과 치료를 생물학적으로 접근한 연구를 게재하는 국제 학술지 ‘분자정신의학(Molecular Psychiatry)’에 게재됐다.
조현병은 천문학적인 사회적, 의료적 비용을 일으키는 주요 정신질환 중 하나로, 생물학적 원인을 이해하고 근본적인 치료접근을 위한 전 세계적 노력으로 수년전 대규모 조현병 전체유전체 상관분석연구(GWAS)*1가 완성됐다. 이로부터 100개가 넘는 조현병 연관 유전자들이 새롭게 발굴되었으나, 이들 각각의 유전자가 어떻게 조현병의 발병과 위험에 관련될 수 있는지는 더 많은 연구가 필요하다.
MAD1L1(Mitotic Arrest Deficient-1 Like 1)유전자는 GWAS 및 인간 조현병 환자군을 대상으로 한 여러 연구에서 수차례 조현병과의 높은 관련성이 대두되었음에도, 신경계에서 수행하는 기능이 직접적으로 알려진 바는 없었다. 공동연구팀은 쥐와 인간 오르가노이드 모델을 활용하여 주요 신경 발달 과정에서 MAD1L1유전자의 산물인 MAD1단...
2023-02-02
- 환경 조강우 교수팀, 수소 생산을 위한 “싸고 빠른” 촉매 개발
- [POSTECH-GIST 공동 연구팀, 니켈-철 스피넬 산화물의 이리듐 도핑을 통한 산소발생 활성과 안정성 향상]
세계 곳곳에서는 나타나고 있는 이상기온 현상이나 가속화되는 지구온난화를 막을 방법은 없다. 그 속도를 늦추는 것이 인류의 과제라 해도 과언이 아니다. 그만큼 온실가스의 주성분인 이산화탄소를 배출하는 화석연료 대신 수소를 에너지원으로 사용하는 기술이 요구되고 있다. 그중에서도 물 분자(H₂O)에 전류를 흘려 수소(H₂)와 산소(O₂)로 분해해 수소를 생산하는 ‘수전해 기술’은 청정에너지 기술로 주목받고 있다.
최근 POSTECH-GIST 공동연구팀에서 수전해 기술을 통해 효율적으로 수소를 얻을 수 있는 안정적이고 대량생산 가능한 촉매를 내놓았다. 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 성과는 재료 분야 국제 학술지 ‘Advanced Functional Materials’에 2023년 1월 뒷표지(back cover) 논문으로 게재됐다.
수전해 과정에서는 물을 전기분해하면 산소발생반응과 수소발생반응이 동시에 일어나는데 전체 반응이 속도가 비교적 느린 산소발생반응에 맞춰 진행된다. 산소발생반응이 느려질수록 수소 생산 속도도 느려지기 때문에 산소반응발생의 속도를 올려주는 촉매를 사용하는 것이 필수적이다. 일반적으로 백금이나 이리듐 등 귀금속 촉매를 사용하는데 가격이 비싸 상용화를 제한한다는 단점이 있다. 저가 금속 기반의 촉매들이 개발됐지만 귀금속 촉매보다 반응이 느리다는 한계가 있었다.
환경공학부 조강우 교수 연구팀은 GIST 지구·환경공학부 이재영 교수 연구팀과 함께 니켈-철 스피넬 산화물에 소량의 이리듐 도핑을 통해 이리듐 산화물보다 높은 활성과 기존 니켈-철 산화물보다 우수한 안정성을 가진 산소발생반응용 촉매 개발에 성공했다.
연구팀이 이번에 개발한 촉매는 대량생산이 가능한 졸겔법(sol-gel)을 사용했다. 높은 전류 밀도 조건에서 이리듐 산화물보다 과전압이 40mV 이상 낮고, 130일 이상 구...
2023-02-01
