단국대학교(총장 안순철)는 고분자시스템공학부 김세영 교수 연구팀이 물의 표면장력에 의해 수면 위 나노입자가 변형되는 현상을 세계 최초로 실험적으로 규명했다고 21일 밝혔다. 연구팀은 실험에서 나노입자 강성과 표면장력에 따른 구조 변화를 실시간으로 측정해 두 요소가 나노입자를 최대 75%까지 변형시킨다는 사실을 밝혀냈다. 물과 기름처럼 서로 섞이지 않는 경계면의 표면장력을 낮추는 ‘계면활성 나노입자’는 기존 계면활성제를 대체할 차세대 소재로 꼽힌다. 화장품·의약품·친환경 코팅공정 등에서 경계면을 안정화하는 유화 효과가 뛰어나 핵심 성분을 보호할 수 있기 때문이다. 나노입자의 모양은 경계면의 안정화와 유화 성능에 영향을 미치는 중요한 요소다. 그러나 나노입자는 크기가 매우 작아 수면 위에서 일어나는 변형을 직접 관찰하고 정량적으로 측정하기 어려웠다. 학계에서는 나노 크기에서는 물의 표면장력이 입자를 변형시킬 만큼 강하게 작용할 것으로 예상해 왔지만, 실제 변형 과정을 실시간으로 측정해 이를 입증한 사례는 없었다. 연구팀은 강성을 조절할 수 있는 구형 고분자 나노입자를 활용해 수면 위 입자 구조 변화를 실시간·비파괴적으로 측정하는 중성자반사율(neutron reflectivity) 실험을 진행했다. 표면장력을 조절할 수 있는 랭뮤어 수조(Langmuir trough)를 활용해 변형률을 측정한 결과, 표면장력과 나노입자의 강성 정도에 따라 변형률이 최대 75%에 이르는 현상을 확인했다. 이를 통해 탄성체가 표면장력에 의해 변형되는 ‘탄성모세관(elastocapillary) 현상’을 실험적으로 입증했다. 김세영 교수는 “향후 고계면적 화공소재와 생체계면 조절 약물 등 차세대 계면활성 나노입자를 설계하는 기반 기술로 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 연구는 미국 퍼듀대학교(Purdue University), 일본 J-PARC 연구소와의 국제공동연구로 수행됐으며, 한국연구재단 지원을 받았다. 김상윤 석사와 진신저 석사(이상 고분자공학과)가 공동 제1저자로 참여했다. 연구 성과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 나노과학 분야 국제 저명학술지 ‘Nano Letters’(IF 9.1)에 게재됐다. 논문명은 ‘Elastocapillary Deformation of “Glassy” Polymer Micelles at an Air–Water Interface’이다.

연세대학교는 본교 신소재공학과 이홍경 교수 연구팀이 UNIST(울산과학기술원) 이현욱 교수 연구팀과 함께 수행한 차세대 리튬금속전지 국제공동연구 성과가 국제학술지 ‘ACS 나노’(ACS Nano)에 게재됐다고 16일 밝혔다. 해당 논문은 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원한 이차전지 국제공동연구 사업의 성과로, 게재와 함께 ‘ACS Editors′ Choice’에도 선정됐다. 이번 논문은 미국 UT 오스틴, UCLA를 비롯한 한미 배터리 연구진 50여명이 참여한 공동연구의 결과물로, 연구팀은 차세대 리튬금속전지의 최대 난제로 꼽히는 리튬 손실과 계면 불안정성 문제를 해결하기 위해 ‘리튬 인벤토리(Lithium Inventory) 관리’라는 새로운 개념을 제시했다. 리튬금속전지는 기존 흑연 음극 대신 리튬금속을 사용해 에너지 밀도를 크게 높일 수 있어 전기차와 도심항공모빌리티(UAM), 항공우주 분야의 핵심 기술로 주목받는다. 하지만 충·방전 과정에서 발생하는 리튬 손실이 전지 수명을 단축시키는 것이 상용화의 걸림돌로 지적돼 왔다. 연구팀은 리튬을 균일하게 쌓는 기술을 넘어 전착·탈착·회수·보상을 아우르는 전주기 관리 체계를 제안했으며, 손실된 리튬을 전지 내부에서 스스로 회수·보상하는 ‘자기회복형 무음극 리튬금속전지’ 개념도 제시했다. 이는 차세대 초고에너지밀도 배터리 개발의 새로운 방향을 제시한 것으로 평가된다. 이현욱 UNIST 교수는 “리튬금속전지 실용화의 핵심 과제를 새로운 관점에서 재정의한 연구”라고 밝혔으며, 이홍경 연세대 교수는 “한미 공동연구를 통해 차세대 이차전지 분야에서 국내 연구 경쟁력을 더욱 높이는 계기가 되길 기대한다”고 말했다.

국민대학교 화학과 김영훈·김형민 교수팀과 DGIST 최종민 교수팀이 차세대 태양전지 핵심 소재인 ‘페로브스카이트 양자점’을 균일하게 대량 합성하는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구로 고효율 태양전지의 상용화 가능성이 한층 높아졌다. 페로브스카이트 양자점은 뛰어난 전기적 특성으로 주목받지만 대량 생산 시 입자 품질이 불균일해지는 것이 고질적인 문제였다. 연구팀은 전구체의 확산 속도를 정밀하게 제어해 핵생성과 결정 성장 단계를 분리하는 새로운 합성법을 고안했다. 이를 통해 대량 합성한 소재를 태양전지에 적용한 결과 15%가 넘는 광전변환효율을 기록했다. 제조 규모를 키워도 고품질을 유지할 수 있음을 입증한 것이다. 이번 연구에는 국민대 김재혁 석사과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 김 씨는 지난해 SCI급 학술지 ‘Nano Research’에 논문을 게재한 데 이어 이번 연구 성과를 에너지 분야 저명 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’(피인용지수 17.5)에 발표하며 연구 역량을 입증했다. 연구팀 관계자는 “이번 기술은 차세대 태양전지의 산업적 대량 생산을 앞당기는 핵심 토대가 될 것”이라고 밝혔다.

효과적으로 전달하는 나노약물 개발삼중음성유방암 치료 극복 가능성 제시 단국대학교는 제약공학과 강래형 교수가 미국 위스콘신대학교(매디슨 캠퍼스) 글렌 S. 권 교수 연구팀과 함께 난치성 유방암인 삼중음성유방암 치료 효과를 높일 수 있는 나노 약물을 개발했다고 11일 밝혔다. 삼중음성유방암은 일반적인 유방암에서 나타나는 에스트로겐 수용체(ER), 프로게스테론 수용체(PR), HER2(사람 표피 성장인자 수용체) 등 세 가지 단백질이 모두 음성인 유방암 유형이다. 다른 유방암에 비해 전이와 재발 위험이 높아 정밀 표적 치료가 어렵고 항암제 반응성도 낮아 치료가 매우 어려운 암으로 알려져 있다. 삼중음성유방암 치료에는 세포독성 항암제가 사용되지만, 정상 세포까지 손상하는 부작용이 높아 두 가지 항암제를 함께 투여하는 병용요법을 주로 사용하고 있다. 그러나 병용요법은 약물이 체내에서 서로 다른 속도로 분해·흡수되면서 치료 효과가 약해지고 부작용이 커지는 구조적 문제가 있었다. 연구팀이 개발한 나노 약물 ‘라팍산(Rapaxane)’은 두 가지 항암제를 최적 비율로 하나의 나노입자에 담아 몸속에 들어가기 전에는 약효가 거의 없거나 약한 프로드러그(prodrug) 형태로 설계한 것이 특징이다. 세포 실험에서 ‘라팍산’은 단일 성분 항암제(파클리탁셀)에 비해 2배 이상 치료 효과를 보였다. 강 교수는 “이번 연구를 통해 삼중음성유방암의 약물 치료 효과를 극대화하고 약물 용량을 줄여 부작용을 낮출 수 있는 가능성을 확인했다”며 “약물 간 최적 비율을 유지해 전달할 수 있는 플랫폼을 실현했다는 점에서 의미가 크다”고 설명했다. 연구 논문은 나노의학 분야 최상위 국제학술지 ‘ACS Nano’(IF: 16.1, JCR 상위 6%) 2025년 12월호에 게재됐다. 논문명은 ‘Precise Ratiometric Drug Delivery for the Treatment of Triple-Negative Breast Cancer’(삼중음성유방암 치료를 위한 정밀 비율 조절 약물 전달 기술)이다.

미국 국제학술지 ‘ACS 케미컬 뉴로사이언스’ 3월 표지논문 선정 경기도경제과학진흥원(경과원)과 한국과학기술연구원(KIST) 공동 연구팀이 천연물과 금 나노 기술을 결합해 알츠하이머 치매 질환에 개선효과가 있는 후보물질을 발견했다. 경과원 바이오연구개발팀은 천연물과 금 나노 기술을 결합해 퇴행성 질환중 하나인 알츠하이머병 치료 효과를 입증하는 연구결과가 국제 학술지 ‘ACS 케미컬 뉴로사이언스(ACS Chemical Neuroscience)’ 3월호 표지논문에 실렸다고 18일 밝혔다. ACS 케미컬 뉴로사이언스는 미국화학회(American Chemical Society)에서 발행하는 월간 동료 심사 학술지로, 신경과학과 화학의 교차 분야를 다루는 학술지다. 관련 내용은 ‘금 나노입자로 처리한 아프젤린의 알츠하이머병 인지능 개선효과(Enhanced Cognitive and Memory Functions via Gold Nanoparticle Mediated Delivery of Afzelin through Synaptic Modulation Pathways in Alzheimer’s Disease Mouse Models)’라는 논문이다. 이번 연구에는 경과원 최춘환 박사(바이오 연구개발팀)와 한국과학기술연구원(KIST) 공동 연구팀이 참여했다. 공동 연구팀은 금 나노입자(AuNP)가 약물을 효과적으로 전달해 기존에 생산성이 낮았던 천연 화합물의 한계를 극복할 수 있음을 주목하고 금 나노입자(AuNP)의 특별한 성질은 한약재인 칠해목(Ribes fasciculatum)에서 얻은 천연 성분 아프젤린(afzelin)을 결합해 알츠하이머 치료 효과를 높였다. 칠해목(까마귀밥나무)은 낙엽 활엽 관목으로 이뇨제, 해열제 등의 약재로 활용된다. 이 칠해목에서 추출한 아프젤린(afzelin)은 식물유래 천연물로 다양한 생리활성을 나타내는 화합물이다. 연구팀은 금 나노입자가 아프젤린의 효능을 극대화해 신경 보호 효과를 증가시키는 약물 운반체 역할을 수행함을 확인했다. 또한, 금 나노 기술이 해마의 콜린성 시스템을 회복시키고 신경전달물질의 활성을 증가시켜 인지능을 개선한다는 점을 밝혀냈다. 한편 경과원은 지난해 헬스케어 소재 개발을 포함해 15건의 연구개발 및 임상시험 5개 사 지원을 완료했다. 그 외에 천연물 소재 구축 183건, 소재 유효성 평가 86건, 기술이전 4건 등의 성과를 거뒀다. 김현곤 경과원장은 “바이오산업본부는 지속적인 연구개발(R&D)을 통해 바이오소재를 개발하고 산업화를 추진해왔다”며 “앞으로도 고령화 사회에 따른 노인성 질환 및 다양한 질환의 개선과 치료를 위한 소재 개발에 최선을 다하겠다”라고 밝혔다.

국내 연구진이 몇 방울의 혈액만으로 폐암을 조기에 발견할 수 있는 진단기술을 개발했다. 13일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 조윤경 바이오메디컬공학과 교수팀과 오인재 전남대병원 교수팀, 김미현 부산대병원 교수팀, 류정선 인하대병원 교수팀이 전처리하지 않은 극미량의 혈장으로 암 돌연변이를 진단할 수 있는 기술 ‘EV-CLIP’을 공동 개발했다. 이번 연구 결과는 나노분야 저명학술지인 에이씨에스 나노(ACS Nano)의 표지논문으로 선정돼 지난 11일 출판됐다. ‘EV-CLIP’ 진단 기술은 혈액 속 나노소포체(EV)와 분자비콘을 담은 인공 리포좀(CLIP)을 머리카락보다 가는 관 안에서 융합시키는 방식이다. 암세포에서 흘러나온 나노소포체에는 mRNA, miRNA와 같은 유전 변이 정보 물질이 담겨 있는데, 분자비콘이 이 정보물질과 만나면 형광 신호를 내는 원리다. 이 방식은 핏방울 약 4~5개의 양인 20마이크로리터(㎕)의 혈장만으로 암을 진단해 낼 수 있다. 연구팀은 리포좀 표면을 전하를 띄게 설계해 검출 민감도를 높였다. 감도가 높아 특정 암 돌연변이 유무 확인뿐 아니라 초기암 진단, 치료 후 잔류 암세포(미세잔여질환) 모니터링 등에도 활용 가능하다. 또 기존 진단법과 달리 혈장을 전처리해 나노 소포체만 따로 추출하거나 유전자를 증폭하는 복잡한 전처리 과정이 불필요해 시료 오염 등 손실 우려도 없다. 연구팀은 기술로 83명의 환자 혈액을 분석하는 임상실험 결과, 개발된 진단 기술은 폐암 항암제 선택에 중요한 EGFR(암세포의 또 다른 수용체) 유전자 돌연변이를 100%의 정확도로 찾아냈다. 특히 기존 NGS(차세대염기서열분석) 액체생검으로 발견하기 어려웠던 폐암 1, 2기 환자의 돌연변이도 정확하게 찾아냈다. 이 기술은 바이오벤처 기업 ‘랩스피너’에 이전돼 병원에서 간편하게 사용할 수 있는 진단 키트 형태로 개발될 예정이다. 조 교수는 “혈액 몇 방울로 암을 조기에 발견하고 치료 효과까지 확인할 길이 열렸다”며 “환자들의 고통과 부담을 크게 줄이면서도 정확한 진단을 가능케 할 것”이라고 말했다. 이번 연구는 기초과학연구원과 한국연구재단의 지원으로 진행됐다.

숙명여자대학교는 신소재물리전공 주민규 교수 연구팀이 텔루륨(Te) 박막 기반 트랜지스터의 저주파 전류 잡음 특성 평가를 통해 양극성 전하 산란 메커니즘을 규명하고 고집적 전자 회로에 적용할 가능성을 보고했다고 19일 밝혔다. 이번 연구는 주 교수팀과 인하대 함명관·이문상 교수팀, 동국대 김언정 교수팀이 공동으로 수행했다. 연구 결과는 지난달 24일 SCIE 저널인 ACS 어플라이드 엔지니어링 머티리얼스(Applied Electronic Materials, IF: 4.4, 전자공학 분야: Q1)에 게재됐다. (논문명: Understanding Coulomb Scattering Mechanism in Ambipolar Tellurium Nanosheet Transistors). 기존 실리콘 기반 반도체가 반도체 공정의 고도화로 물리적 한계에 도달함에 따라 이를 극복하기 위한 대안으로 2차원 반도체 소재가 주목받고 있다. 이에 따라 연구팀은 높은 전계효과 이동도를 보이는 텔루륨(Te)에 주목했다. 연구팀은 “이번 연구는 원자층 증착(ALD) 기술을 활용해 알루미나를 증착함으로써 전자 이동성을 개선하고 텔루륨 결함의 영향을 최소화했다”며 “단일 채널에서 전자와 정공의 산란 메커니즘을 동시에 분석하고, CMOS 응용 기술에 적용할 수 있는 반전기(NOT 게이트)를 성공적으로 구현했다”고 설명했다. 이 연구는 주 교수팀 소속 ICT융합공학부 응용물리전공 21학번 정민 학부연구생이 제1저자로 참여했다. 주 교수는 “이 연구는 텔루륨을 포함한 양극성 전하 거동을 보이는 반도체 소재의 전하 산란 메커니즘에 대한 중요한 통찰을 제공했다”면서 “향후 신경모사 반도체와 인메모리 센서 분야에서의 응용 가능성이 기대된다”고 밝혔다.

단국대학교는 김민규(화학공학과) 교수가 미국 조지아텍 Vladimir V. Tsukruk 교수와 공동으로 자기장을 이용해 빛의 방향을 자유롭게 조절하는 친환경 카이랄성 셀룰로스 소재를 발견했다고 30일 밝혔다. ‘카이랄성(chirality)’은 물질 분자식은 같지만 구조가 다른 특성을 말한다. 주로 자연계에 존재하는 단백질 아미노산, 단당류 등이 카이랄성을 띠고 있다. 이 가운데 셀룰로스 나노결정(Cellulose Nanocrystals)은 친환경적이고 유연성과 강도가 뛰어나 재료 및 생채 공학에서 차세대 카이랄성 소재로 주목받고 있다. 셀룰로스 나노결정은 빛의 왼쪽으로 회전하는 성질을 가졌다. 기존 연구에서는 이를 반대로 조절하거나 자유롭게 조절하는 것은 불가능했다. 연구팀은 자성 나노입자를 셀룰로스 나노 결정 표면에 부착한 결과 원래 성질과는 달리 오른쪽으로 회전한다는 사실을 밝혔다. 즉 자기장을 이용해 친환경 카이랄성 소재의 빛 회전 방향을 자유자재로 조절할 수 있게 된 것이다. 최근 과학계는 카이랄성 분자의 빛 회전 방향을 이용해 고성능 공학 컴퓨터, 차세대 바이오센서, 초전도체 등 첨단 전자·전기소자 개발로 관심이 높다. 김 교수는 “친환경적이고 지속가능한 △미래 광통신 △고성능 광학 컴퓨터 △카이랄 비선형 포토닉스 △유도된 카이랄 발광 등 광학 신소재 개발에 중요 밑거름이 될 것”이라고 밝혔다. 연구논문은 재료과학 및 다학제 연구분야 상위 5.5% (JCR, 2023년 기준)인 국제 저명 학술지 ‘ACS Nano(2023년 IF=15.8’ 2024년 9월에 온라인 게재됐다. 이번 연구는 미 공군 연구소 및 미 공군 과학 연구실 사업 지원을 받아 진행됐다.

한국전기연구원 연구팀이 3D 프린팅 정밀 기술로 빛의 경로를 제어해 공작새의 깃털색처럼 아름다운 구조색을 구현하는 기술을 개발했다.한국전기연구원(KERI)은 스마트 3D프린팅 연구팀 표재연 박사팀이 ‘나노 3D프린팅 기술’을 활용해 빛의 경로를 제어할 수 있는 3차원 회절격자 구현 기술개발에 성공했다고 7일 밝혔다. 카멜레온의 변화무쌍한 피부색이나 공작새의 아름다운 깃털 색과 같은 물리현상을 나노 3D프린팅으로 구현해 투명 디스플레이나 증강현실(AR) 장치 등에 활용할 수 있는 새로운 기술이다. 회절(Diffraction)은 빛이 장애물을 만나면 휘어져 돌아나가거나 구멍 또는 틈을 통과해 넓게 퍼져나가는 현상을 말한다. 빛은 파장 수준의 작은 미세구조(머리카락 두께의 100분의 1~1000분의 1)를 만나면 회절해 경로가 바뀐다. 미세 구조에 규칙성이 있다면 회절에 의해 특정 파장의 빛만 반사해 색상을 낼 수 있다. 이것이 ‘구조색’(structural color)이다. 자연에서 관찰되는 구조색 예로는 카멜레온의 피부색이 있다. 카멜레온 피부색은 여러 색소에 의한 것이 아니라 피부 미세구조를 변화시켜 구조색이 변화하는 것이다. 또 공작새 깃털도 내부 미세 구조의 특징적인 배열에 따라 아름다운 구조색이 나타나는 것이다. 한국전기연구원이 개발한 기술은 구조색을 정교하게 제어할 수 있는 ‘회절격자(diffraction grating)’를 나노 3D프린팅 기술로 구현한 것이다. 회절격자는 빛의 회절을 제어하기 위해 평행선 등의 미세 구조를 규칙적으로 배열시킨 장치다. 이 장치에 빛을 비추면 파장에 따라 빛이 다른 경로로 반사돼 구조색이나 스펙트럼이 발생된다. 3D프린팅 기술을 활용해 빛을 제어함으로써 염료를 사용하지 않고 자연의 아름다운 구조색을 정밀하게 구현하는 기술이다. 파장이 머리카락 두께의 1000분의 1 수준에 지나지 않는 빛의 회절을 제어하기 위해서는 아주 미세한 회절격자가 필요하다. 한국전기연구원은 세계최고 수준 나노 3D프린팅 기술을 바탕으로 ‘수평 인쇄(Lateral printing)’라는 새로운 방법으로 고밀도의 나노선 회절격자를 인쇄하는 데 성공했다고 설명했다. 3D프린팅 노즐을 바느질하듯이 움직여 다리 모양(﹇)의 회절격자로 여러 줄 인쇄하는 방식이다.한국전기연구원의 회절격자 기술은 자연에서 관찰되는 구조색 원리를 첨단 디스플레이 분야에 활용할 수 있는 신기술로 활용처가 많을 것으로 기대된다. 한국전기연구원은 스마트 창문이나 거울, 자동차 헤드업 디스플레이 등 미래형 투명 디스플레이 분야에 활용될 수 있을 것으로 내다봤다. 이미 회절격자를 활용하고 있는 증강현실(AR) 장치에도 다양하게 적용될 수 있다. 회절격자는 변형에 따라 다른 색상이 나타나도록 설계할 수 있어 변형 감지가 필요한 기계공학이나 생의학 분야에도 이용할 수 있다. 이밖에 다양한 광 물리 연구에도 활용할 수 있다. 표재연 박사는 “이번에 개발한 기술은 기판 소재나 형태의 제약 없이 원하는 위치에 원하는 구조색을 정확히 구현하는 세계최고 수준 3D프린팅 기술이다”며 “디스플레이 장치의 정형화된 ‘외형’(폼팩터) 한계를 극복하고 형태의 다변화를 가져올 수 있을 것”이라고 말했다. 한국전기연구원의 이 기술연구 결과는 미국 화학회(American Chemical Society)가 발행하는 재료과학 분야 SCI 학술지인 ‘ACS Nano’에 표지논문으로 게재됐다. 한국전기연구원은 원천기술 특허 출원을 완료한데 이어 앞으로 디스플레이 관련 기업에 기술이전을 할 계획이다.

영남대 의생명공학과 진준오 교수 연구팀이 대장균을 모방한 새로운 형태의 암 치료제를 개발했다. 특히 암의 전이와 재발까지 차단할 수 있는 새로운 개념의 치료 방법을 제시했다.. 영남대 연구팀은 광열치료에 사용되는 금 나노막대에 면역 활성 능력을 가진 대장균의 부착 단백질인 ‘FimH’를 코팅하여 ‘대장균 유사 금 나노막대’를 제조했다. 연구팀은 ‘ECA’를 종양 부위에 투여하고 레이저로 조사해주는 방법으로 종양 세포만을 선택적으로 사멸시켰다. 이때 암세포의 사멸 과정에서 방출된 암 항원과 ECA에서 방출된 면역 활성제인 FimH에 의해 암 항원 특이적 면역 활성을 유도하였고, 그 효과로 전이와 재발 암의 성장을 완벽하게 차단하는 것을 확인했다. 진 교수는 “이번 연구에서 대장균 모방 금 나노막대로 광열 치료를 위한 광열제와 체내 면역 세포를 활성 할 수 있는 면역 활성제를 동시에 포함하고 있는 광열면역치료제를 개발했다. 이 광열면역치료제는 흑색종이나 유방암과 같이 광열치료가 가능한 암에 적용하여 원발성 암 치료를 통해 암의 전이나 재발을 완벽히 차단할 수 있을 것”이라고 기대하며 “여러 암종에 다방면으로 사용할 수 있는 암 항원 함유 광열면역치료제를 개발하여 원발성 암의 치료와 동시에 전이 암 및 재발 암을 예방할 수 있는 나노 물질을 개발해 나갈 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 영남대 대학원 의생명공학과 황주영(박사수료) 연구원이 제1저자, 진준오 교수가 교신저자로 참여하였으며 한국연구재단 우수신진연구자사업 지원으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 나노과학 분야의 세계적 학술지 (ACS Nano, 영향력지수(IF) 15.880)’ 온라인판에 지난 4월 25일 게재됐다.

서울시립대학교는 화학공학과 문홍철 교수 연구팀이 다공성 이온젤 전해질 소재를 개발하고, 이를 피부형 압력 감지 웨어러블 센서로 응용하는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 이 연구 결과는 ‘Porous Ion Gel: A Versatile Ionotronic Sensory Platform for High-Performance, Wearable Ionoskins with Electrical and Optical Dual Output’이란 제목으로 미국 화학회에서 발간하는 재료·화학 분야 국제학술지인 ACS Nano(Impact factor: 15.881) 최신 호(2021년 9호)에 표지 논문(Supplementary cover)으로 게재됐다. 이온성 액체 및 고분자에 기반한 이온젤 전해질 소재 개발에 대해 원천 기술과 핵심 노하우를 갖춘 문홍철 교수 연구팀은 외부 압력에 따른 물성 변화를 극대화하기 위해 해당 소재를 다공성으로 제작하였고, 이를 전자 피부 형태의 웨어러블 압력 센서인 ‘아이오닉 스킨’으로 구현하는 데 성공하였다. 높은 민감성과 넓은 압력 감지 범위 등의 고성능 외에도 전기적 신호를 통해 감지 압력을 출력하는 기존 소자 방식에서 더 나아가 소자에서 나오는 빛의 밝기 변화로 직관적 압력 변화 인식이 가능하도록 발광(light emission) 기술까지 결합한 고기능성 플랫폼을 구축하였다. 문홍철 교수는 “본 연구에서 개발한 아이오닉 스킨은 특별한 봉지(encapsulation) 작업이 없이도 마르지 않고 안정적으로 구동이 가능”하다며 “최근 주목받고 있는 웨어러블 센서 소재 및 소자 기술 국산화에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 전했다. 해당 연구는 한국연구재단 우수 신진 연구 및 소재 융합 혁신 기술개발 사업의 지원으로 수행되었다.

생선비늘이 휘거나 접을 수 있는 디스플레이를 만드는 데 필요한 부품인 플라스틱을 대체할 친환경 소재가 될지도 모르겠다. 영국 과학전문 뉴사이언티스트 18일자 보도에 따르면, 중국 난징공대 연구진은 매년 전 세계적으로 생상되는 어획량 7억5000만t의 3%를 차지하는 생선비늘을 위와 같은 플렉시블 디스플레이로 만드는 데 활용하는 기술을 개발했다. 연구에 참여한 유하이동 교수는 이 매체에 “유연성은 웨어러블 전자기기에 필요한 휘거나 접고 비틀기 쉬운 디스플레이를 제조하는 데 중요한 특성”이라면서 “플라스틱은 이런 유연성을 갖게 하는 데 중요한 재료였지만 환경에 미치는 해로운 영향 탓에 지속 가능하고 저렴한 대안이 많이 모색돼 왔다”고 설명했다. 생선비늘과 같은 부산물은 일반적으로 먹지 않고 버려지지만 이들 연구자는 이를 활용해 플렉시블 디스플레이 제조할 잠재력을 확인했다.유 교수와 동료 연구자들은 생선비늘에서 젤라틴을 추출한 뒤 이를 다시 극도로 얇은 필름막으로 만들었다. 그 후 이 필름막에 황화아연과 구리로 만든 발광물질을 비롯해 전극 역할로 미세한 은나노 와이어를 집어넣어 플렉시블 디스플레이로 만들어낸 것이다. 이들 연구자가 만든 천연 디스플레이는 유연성을 지닌 데다가 폐기 시 2주 안에 완전히 생분해되는 것으로 확인됐다. 이는 기존 플라스틱 디스플레이가 분해되는 데 몇백 년이 걸린다는 점을 고려하면 획기적인 발견이 아닐 수 없다. 이에 대해 유 교수는 “이는 생선비늘 필름막이 1회용 웨어러블 전자장치를 제작하는 데도 유용할 수 있음을 의미한다”면서 “우리는 일상의 패러다임을 바꿀 수 있는 친환경적이고 유연성을 가진 전자제품 개발을 촉진하는데 기대에 부풀었다”고 말했다. 그는 또 생선비늘 필름막에는 생분해성이라는 특성 외에도 높은 투영도와 낮은 표면 거칠기 그리고 저비용이라는 이점이 있다고 설명했다. 게다가 이 천연 디스플레이는 60℃로 약간 뜨거운 물에 녹여 재활용할 수도 있다는 것이 연구진의 설명이다. 연구에 참여하지 않았지만 이 연구를 검토한 인도 나노과학기술연구소의 디판카 만달 박사는 “가까운 미래에 이런 생체전자공학(bio-electronic) 기술을 더 많이 볼 수 있을 것”이라고 말했다. 한편 난징공대 연구진은 생선비늘 외에도 목화섬유(면사)와 비단실단백질 등 다른 생물학적 물질에 대해서도 비슷한 목적으로 연구를 진행하고 있으며, 이번 연구 결과는 미국화학회(ACS)가 발간하는 나노과학 학술지 ACS 나노(ACS Nano) 최신호(18일자)에 실렸다. 사진=난징공대/ACS Nano 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 산화 그래핀 용액을 쉽게 다루는 기술을 개발했다. 3일 UNIST에 따르면 김소연 에너지 및 화학공학부 교수팀은 꿀처럼 끈적끈적한 고분자를 첨가해 산화 그래핀 용액을 잘 흐를 수 있게 만들었다. 이는 ‘고농도 산화 그래핀 용액은 흐르지 못한다’는 난제를 푼 연구로 주목받고 있다. 산화 그래핀은 그래핀이 산화한 물질로, 그래핀만큼 좋은 물성을 가질 수 있는 잠재력 있는 재료다. 그래핀을 합성하는 기술은 까다롭지만, 산화 그래핀은 액정 상을 형성하고 물에 분산된 용액 상태로 공정을 진행할 수 있어 손쉽게 대량생산이 가능하다. 그러나 물속에 분산된 산화 그래핀 농도가 계속 증가하면 점도가 급격히 커지면서 유동성을 잃고 진흙같이 변하는데, 이는 공정 효율을 떨어뜨리는 단점으로 꼽혔다. 고농도 산화 그래핀 용액이 유동성을 잃는 이유는 입자들 사이에 나타나는 강한 정전기적 반발력 때문이다. 연구진은 꿀처럼 점도가 큰 고분자를 첨가한 결과 고분자가 만드는 고갈인력(산화 그래핀 입자들을 끌어당기는 힘)이 정전기적 반발력을 낮추고 유효부피를 줄인다는 점을 발견했다. 김 교수는 “물속에서 산화 그래핀이 분산되는 현상을 체계적으로 이해하고, 분산 특성을 제어할 가능성을 제기한 데 연구 의의가 있다”며 “고분자를 얼마만큼 첨가해야 용액 고정에 유리한지를 밝혀내 소재 활용범위도 크게 넓혔다”고 설명했다. 이번 연구는 미국화학회(ACS)에서 발행하는 학술지 ‘ACS 나노(Nano)’ 11월 27일 자에 게재됐다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

영남대 기계공학부 변정훈(39) 교수와 약학부 김종오(43), 용철순(62) 교수가 기계공학과 약학 분야 융합 연구를 통해 암 치료에 적용 가능한 기반 기술을 개발했다. 이번 연구는 영남대 공동 연구를 통해 진행됐다. 연구팀은 지난해 학문간 융합 연구를 통해 약물 제조 신기술을 개발해 학계로부터 크게 주목받은 바 있다. 이번에 게재된 논문은 그 후속 연구 성과다. 영남대 연구팀은 이번에 세계 최초로 에어로졸 연속공정(Aerosol Continuous Process, 기체 공정을 통한 흑린의 연속적 나노화)을 통해 흑린(Black Phosphorus) 나노화(Nanorization, 나노미터 크기로 미립화)를 구현했다. 암 치료에 최적화된 흑린 제조 기술 개발에 성공한 것이다. 변정훈 교수는 “이번 연구에서 기존의 복잡하고, 유해한 나노화 공정을 대체함과 동시에 균일한 형태로 연속제조가 가능한 플랫폼을 제안했다”면서 “나노화된 흑린을 화학-온열면역치료용 나노물질의 기반소재로 적용해 직장암 치료의 효율성을 높일 수 있다”고 연구 성과를 밝혔다. 최근 20년간 다중적 암치료(화학, 면역 등의 기능이 동시에 적용된 복합적 치료 기법)를 위한 자극반응형(Stimuli-Responsive) 생기능성 나노물질의 연구개발이 활발히 이루어져 왔다. 하지만 이러한 나노물질은 체외 배출 및 분해, 부작용, 독성 등의 문제점을 갖고 있다. 흑린은 체내 생분해가 가능하고, 독성이 낮아 다중적 암치료를 위한 기반물질로 주목받고 있다. 김종오 교수는 “이번 연구를 통해 개발한 기술이 인체의 구성요소 중 하나인 ‘인’을 기반으로, 안전하고 효과적인 암치료용 나노물질을 제조할 수 있는 플랫폼으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다”면서 “인체 친화적인 암치료 물질을 설계하고 적용할 수 있는 ‘에어로졸 기반의 가변형 나노의약 제조’에 대한 후속 연구를 진행해 나노의약의 실용화에 기여하고 싶다”고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업과 선도연구센터(MRC) 지원으로 이뤄졌으며, ‘플러그-앤-플레이 에어로졸 나노화 기법으로 제조된 흑린을 이용한 직장암의 다중적 치료 적용(Plug-and-Play Nanorization of Coarse Black Phosphorus for Targeted Chemo-photoimmunotherapy of Colorectal Cancer)’이라는 제목의 논문으로 미국화학회가 발행하는 세계적인 학술지 ‘ACS Nano’(영향력지수(IF) 13.709) 최신호에 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

기존 탈모 치료법보다 효과적인 레이저 치료 기술을 한국의 과학자들이 개발하고 있는 것으로 전해졌다. 17일(현지시간) 영국 일간 데일리메일 등 외신에 따르면, 한국과학기술원(KAIST) 이건재 신소재공학과 교수가 이끄는 국제 연구팀이 자체 개발한 마이크로 발광다이오드(LED) 패치를 사용해 탈모 쥐들의 발모 자극에 성공했다. 연구팀은 탈모가 있는 쥐들을 세 그룹으로 분류하고 첫 번째 그룹의 등에 이른바 ‘광자극기’(photostimulator)로 불리는 마이크로 LED 패치를 부착했다. 이 패치는 한 칩당 900개의 적색 마이크로 LED로 구성돼 있으며 소재가 유연해 수직으로도 빛을 비출 수 있다. 적색 LED를 채택한 이유는 적색 빛이 피부 침투에 효과적이기 때문이다. 마이크로 LED 패치를 부착한 첫 번째 그룹은 총 20일의 실험 동안 하루 15분씩 레이저 치료를 받았다. 두 번째 그룹은 처방전 없이도 구매할 수 있는 미녹시딜로 치료를 받았다. 이 약물은 더 많은 산소와 영양분을 모낭에 도달하게 해 혈관을 넓히는 것으로 알려졌다. 나머지 그룹은 치료 없이 방치됐다. 그 결과, 레이저 치료를 받은 쥐들은 아무런 치료도 받지 못한 쥐들은 물론 미녹시딜 치료를 받은 쥐들보다도 더 빠르고 더 길고 더 넓은 부위에서 털이 자란 것으로 나타났다. 기존 연구에서도 레이저 치료는 모낭을 자극하는 것으로 나타났지만, 과도한 전력 소모 탓에 기기 자체의 비용이 비싸고 발열 현상이 있어 화상 우려도 있었다. 하지만 이번에 연구팀이 개발한 장치는 면적당 거의 1000분의 1 정도로 전력 소모가 작고 발열도 적어 열 손상을 입을 가능성도 없다. 이 패치는 내구성 면에서도 합격점을 받았다. 1만 회까지 패치를 구부렸다가 폈지만 손상은 전혀 없는 것으로 나타났다. 연구팀은 이 패치가 상용화되면 25세 이전에 탈모가 시작된 남성 환자들 중 25%에게서 효과가 있으리라 추정한다. 그리고 조만간 임상시험을 진행할 계획이다. 또한 이 패치는 상처 치유 촉진과 여드름 완화에도 효과가 있을 것으로 생각돼 관련 연구도 진행될 예정이다. 이번 연구 결과는 미국화학회(ACS)가 발간하는 나노과학 학술지 ACS 나노(ACS Nano) 최신호에 실렸다. 사진=ACS Nano 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

　경희대는 이 학교 치의학전문대학원 악안면생체공학교실 이상천 교수팀이 한국과학기술연구원 권익찬 박사팀과 함께 암을 진단과 동시에 치료할 수 있는 나노입자 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 　연구팀이 개발한 나노입자는 암 조직 근처에서 기체 거품을 만들어내는 동시에 항암제를 방출하는 탄산칼슘 성분으로 구성돼 있다. 기체 거품은 초음파 조영제 역할을 해 진단을 가능하게 하고, 항암제는 암 조직을 제거하는 약물이다. 　현재 상용화된 기체 거품은 크기가 커 암 조직 속으로 침투하기가 어려웠는데, 이 연구 결과를 적용하면 초음파 조영이 필요한 다양한 암 진단과 치료에 적용할 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다. 　이상천 교수는 “다양한 암과 염증 질환의 진단 및 치료 효율을 높일 수 있는 중요한 기초 기술”이라고 연구의 의의를 밝혔다. 이 연구 결과는 미국화학회가 발간하는 나노 분야 국제 학술지(ACS Nano) 1월 온라인판에 실렸다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

지금까지 알려지지 않았던 우유의 ‘새로운 공식’이 밝혀져 학계의 관심이 쏠리고 있다. 우유의 높은 영양적 가치는 이미 익히 알려져 있지만, 우주의 정확한 성분 구조나 우유 속 지방이 소화 과정에서 어떤 상호작용을 일으키는지에 대한 연구는 미미했다. 호주의 모나쉬대학 연구팀은 우유와 화학적 소화액을 혼합한 뒤 이후 반응과 생성된 물질을 정밀 분석했다. 그 결과 우유가 지방의 유화액(한 액체에 다른 액체가 혼합돼 있는 것)과 영양소, 물 등이 우유만의 특별한 ‘구조 공식’이며, 이것이 소화를 돕는데 영향을 준다고 설명했다. 연구를 이끈 스테판 살렌티니그 박사는 “우유의 정확한 구조는 풀리지 않은 미스터리였다. 하지만 이번 연구를 통해 우유의 구조를 알게 됐으며, 이것은 마치 스펀지와 비슷해서 몸이 우유의 건강한 지방을 흡수하는데 도움을 주는 것으로 밝혀졌다”고 말했다. 연구결과에 따르면 소화 과정에서 리파아제(지방분해효소)라 부르는 효소가 지방 분자를 잘게 부수면 이후 고차구조의 합성물이 만들어진다. 이 작고 복합적인 합성물은 지방과 비타민, 액체 형태의 용해성이 있는 약 등을 각 세포막으로 전달하고 순환하는데 큰 역할을 한다. 연구팀은 이 같은 소화 과정 및 특유의 구조 공식을 이용해 조산아의 뇌 발달을 위한 영양소나 소화를 느리게 해 오래 포만감을 느끼게 해주고 가용성 비타민이 풍부한 새로운 우유를 만들 수 있을 것으로 기대했다. 뿐만 아니라 약의 흡수성분을 높이는 연구에도 도움을 줄 것으로 보고 있다. 이번 연구는 나노분야 국제학술지 ACS 나노(ACS Nano)지 최신호에 실렸다. 사진=포토리아 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr