성균관대학교

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  • 이진용 교수 연구

    헤테로구조 인터페이스에서 초고속 핫 캐리어 추출 및 확산

    화학과 이진용 교수 연구팀(공동 제1저자 김현동 박사과정)은 김지희(부산대학교) 교수가 이끄는 연구팀과 공동연구를 통해 몰리브데넘 이황화물(MoS2)과 금 이종구조의 접합 패턴에 따른 photocarrier dynamics를 규명했다. 해당 연구는 “Ultrafast Hot Carrier Extraction and Diffusion in MoS2/Au van der Waals Electrode Interface” 라는 제목으로 2025년 1월 1일 Science Advances (IF: 11.7)에 게재되었다. 금속 전극은 발광다이오드, 광감지기, 태양전지 등 특정한 전기적 특성을 요구하는 분야에 활용된다. 이 전기적 특성을 조절하는 유용한 방법 중 하나는 반도체 물질과 접합시켜 혼성화시키는 것인데, 이는 접합면의 midgap 상태 또는 반도체 물질의 결함을 유발시키고 photocarrier 수명을 단축시킬 위험이 있다. 이 연구에서는 접합면의 패턴을 각기 다르게 하여 금 단일층이 유도하는 photocarrier 재결합, 이동 및 확산과 같은 dyanmics를 탐구하였다. 이 연구에서는 1. 정상 접합(deposited), 2. 거친 표면 접합(rugged), 3. 평탄면 접합(flat)의 세 가지 경우에 대해 pump-probe 분광법을 활용하여 photocarrier dynamics를 속도론적으로 분석했다. 그 결과 photocarrier의 수명은 평탄면 접합의 경우 가장 길고 정상 접합의 경우 가장 짧은 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 각 경우의 photocarrier dynamics를 예상하였다. 이진용 교수팀은 이들 표면구조에 대해 밀도범함수이론(DFT) 계산을 기반으로 전자 띠 구조 계산 및 전이 쌍극자 모멘트 계산 등을 통해 각 구조의 띠 틈(band gap)을 정량적으로 계산하고 전기적 특성을 규명하였다. 정상 접합 구조에서 높은 전이 쌍극자 모멘트로 인한 전자-정공 재결합 촉진으로 인해 photocarrier 수명이 짧아지는 이론적 근거를 제시하였다. 본 연구에서 확인한 바와 같이 금속 전극 위의 각기 다른 반도체 증착 방법이 실제 산업 현장에서도 띠 틈 조절 용도로 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. *논문명:Ultrafast Hot Carrier Extraction and Diffusion in MoS2/Au van der Waals Electrode Interface

    • No. 306
    • 2025-02-07
    • 756
  • 허진희 교수

    가벼운 음주도 위험하다: 성균관대-하버드대 공동연구로 대장암 발생과의 연관성 규명

    식품생명공학과 허진희 교수 연구팀은 하버드대학교 보건대학원과의 공동 연구를 통해, 가벼운 또는 적당한 음주*도 대장암 발생 위험을 높일 수 있음을 밝혔다. 특히, 매일 가벼운 음주를 즐기는 사람의 경우, 대장암 발생 위험을 낮추기 위해 최소 14년 이상의 장기간 금주가 필요하다고 설명했다. * 알코올 섭취량 15 g/일 미만 (여성), 30 g/일 미만 (남성) 이번 연구는 미국의 간호사건강연구와 보건의료인추적연구 참여자 약 14만명을 최대 38년간 추적관찰한 대규모 역학연구로, 음주량뿐 아니라 음주 패턴, 주종, 잠복기 및 금주·절주가 대장암 발생에 미치는 영향을 다각도로 면밀히 분석하였다. 기존 연구들은 가벼운 또는 적당한 음주와 대장암 발생 간의 연관성을 명확히 규명하지 못했으며, 개인의 장기적인 음주량 및 음주 패턴을 충분히 반영하지 못하는 한계를 지니고 있었다. 이러한 이유로, 소량 음주가 건강, 특히 대장암 발생에 미치는 영향에 대해서는 학계에서 오랫동안 논란이 이어져 왔다. 이번 연구는 음주량, 음주 패턴, 주종, 잠복기, 그리고 금주 및 절주 등의 측면을 종합적으로 분석한 결과를 제시함으로써 해당 주제에 대한 새로운 통찰을 제공했다는 점에서 높은 평가를 받고 있다. 성균관대 허진희 교수는 “과도한 음주가 대장암 발생의 주요 위험 요인이라는 점은 잘 알려져 있지만, 이번 연구는 가벼운 음주조차도 안전하지 않을 수 있음을 과학적으로 증명했다는 점에서 큰 의의를 갖는 역학 연구”라고 밝혔다. 이어 “음주가 장기간 건강에 미치는 위험과 더불어 금주 또는 절주를 통한 개선 효과를 보기까지도 오랜 기간 걸리는 점을 명확히 확인함으로써, 금주와 절주를 장기간 유지하는 것이 대장암 예방 및 건강증진에 필수적임을 시사한다”고 설명했다. 이번 연구는 미국 국립보건원과 한국연구재단의 지원을 통해 이루어졌으며, 암 연구 분야 저명 학술지인 ‘Journal of the National Cancer Institute’에 2024년 12월 온라인 게재되었다. - 논문명: Drinking pattern and time lag of alcohol consumption with colorectal cancer risk in US men and women - 저널명: Journal of the National Cancer Institute (IF: 10.0, top 8.5% in oncology) - DOI: https://doi.org/10.1093/jnci/djae330

    • No. 305
    • 2025-02-03
    • 8190
  • 권오석 교수

    N-헤테로사이클릭 카벤 화합물을 활용한 환경 초안정적 그래핀 바이오 나노트랜지스터 개발

    본 연구는 병원체 검출을 위한 고감도, 고안정성 바이오센서를 개발하고자 진행되었다. 기존의 전기적 기반 현장진단(Point-of-Care Tests, PoCT) 장치들이 특정 바이오마커 검출 시 민감도와 특이도가 낮은 문제를 해결하기 위해, 그래핀 기반 나노트랜지스터를 활용한 바이오센서를 제안하였다. 그래핀 미세패턴 전계효과 트랜지스터에서 그래핀 채널상에 카벤화합물 (N-heterocylic carbene; NHC) 자기조립 단일층 (SAM) 형성시키는, 그래핀의 표면 개질, 기술을 개발하여 화학적 안정성과 바이오리셉터 부착 효율성을 높였다. 이는 밀도범함수이론(DFT) 시뮬레이션을 통해 다양한 파생화합물들을 발굴하고, 다양한 카벤화합물의 결합을 이론적, 실험적 검증을 통해 가장 안정적이고, 이상적인 화합물을 선정하여 적용함으로써, 표면에 안정적으로 결합하는 구조를 증명했다. 특히나, 카벤 화합물의 구조에서 친수성/소수성 층을 가짐으로써 안정성을 향상시키고, 비타겟 물질로 인한 간섭을 줄이는 효과를 얻었다. 카벤화합물로 개질화된 그래핀 나노트랜지스터 상에 항체나 단백질 수용체를 결합시켜 O. tsutsugamushi (쯔쯔가무시증균), E. coli (식중독균)및 SARS-CoV-2 (COVID-19) 바이러스를 100 cfu/mL 및 10 pg/mL의 미량 검출을 고성능으로 검출했으며, 임상시료를 활용해서 상용화 진단 키트 대비 약 100배 이상의 민감도를 보여주며, 높은 재현성과 성능을 입증하였다. 이를 통해, 향후 팬데믹을 포함한 고전파 감염시대에서 신속한 진단 기술로 활용 가능성을 보여주었다. 카벤화합물을 활용한 그래핀 나노트랜지스터 개발 모식도 DFT 시뮬레이션을 통한 카벤화합물 라이브러리 상: 쯔쯔가무시증균 및 식중독 균 검출 결과 하: COVID-19 배양 및 임상시료 검출 결과 휴대용 기기를 활용한 병원 현장 실증 상: 음압병실현장, 휴대용 기기, 일회용 키트) 하: 신속진단키트LFA와의 성능비교 결과

    • No. 304
    • 2025-01-31
    • 2187
  • 방석호 교수

    광생물조절 나노베지클 기반 피부 재생 기술 개발

    성균관대학교 화학공학부 방석호 교수 연구팀은 특수 조건이 적용된 적색광을 조사한 인간 지방 유래 줄기세포에서 추출한 나노베지클 (R-NV)을 활용하여 노화된 피부 섬유아세포의 기능을 젊은 세포의 수준으로 반전시키는 기술을 개발했다. 이 연구는 피부 노화 방지와 상처 치유 분야에서 기존 치료법의 한계를 극복하고, 치료의 유효성을 향상시킬 수 있어, 재생 의학 및 바이오 기술 산업에 새로운 가능성을 제시하였다. 이번 연구는 특수 조건의 적색광 조사가 기존 나노베지클 생산법에 용이하게 접목될 수 있음을 보임과 동시에 나노베지클이 피부 재생 및 치료의 유효성을 세포 역노화에 기초하여 향상시킬 수 있음을 입증했다. 연구 결과는 약학 분야의 저명 학술지인 Journal of Controlled Release (IF: 10.5, JCR: 3.2%)에 2024년 3월 온라인 게재되었다. 피부 섬유아세포는 피부의 탄력과 치료능력을 유지하는데 중요한 역할을 하지만, 세포 노화가 진행됨에 따라, 섬유아세포의 이동, 증식, 상처 치유능력이 감소한다. 이러한 현상은 만성 상처와 같은 난치성 피부 질환의 주요 원인으로도 일컬어지다. 이를 극복하기 위해 방석호 교수 연구팀은 줄기세포 유래 나노베지클을 이용한 새로운 접근법을 제안했다. 연구결과, 연구팀은 특수 조건의 적색광(630nm) 조사가 줄기세포 내 스템니스(stemness) 인자, 혈관생성 관련 mRNA/단백질, 그리고 역노화(Rejuvenation) 관련 miRNA를 증가시킨다는 사실을 확인했다. 적색광 조사를 통해 생성된 나노베지클(R-NV)는 기존 나노베지클보다 월등히 높은 치료 효과를 발휘하였으며, R-NV가 처리된 노화 섬유아세포의 이동성과 증식성이 젊은 세포 수준으로 회복됨이 확인되었다. 이는 적색광 조사 기반 광생물학 기법이 나노베지클의 치료능을 향상시키는 것에 기여할 수 있음을 보임과 동시에, 노화된 세포를 재활용하여 재생 치료제의 효율을 높인다는 의미를 가진다. 동물 실험 결과를 통해, R-NV가 처리한 섬유아세포는 기존 나노베지클을 처리한 세포나 젊은 섬유아세포에 비해 빠르고 효율적인 상처 치유 효과를 보였다. 광생물 조절기법을 통해 치료능이 향상된 나노베지클은 인간 지방에서 쉽게 추출 가능한 줄기세포를 이용해 경제적이며, 외부 물질이나 화학 약품의 개입 없이도 특수 조건의 적색광을 이용해 간편하고 효과적인 치료효율가 가능하다. 또한 적색광 조사는 기존 세포 배양 시스템 및 나노베지클 생산단계에 손쉽게 적용될 수 있어 치료제 생산에 대한 새로운 플랫폼을 제시했다. 방석호 교수 연구팀은 향후 R-NV가 조직 재생, 노화 방지, 상처 치유라는 장점을 통해 다양한 방식으로 바이오 의약품 및 화장품 산업에 접목되어 새로운 혁신을 가져올 것으로 예상하였다. 또한 현재 임상에서 사용되는 섬유아세포 기반 치료법이 환자 본인의 세포를 사용하는 자가치료 방식에 제한되어 있음에도 불구하고, 자연 노화로 인해 섬유아세포의 치료 효능 자체가 감소하는 등의 문제가 존재하는데, 연구팀이 개발한 R-NV 기술이 노화된 섬유아세포의 기능 회복을 촉진하여 치료 효율을 크게 높임으로써 해당 문제 해결에 기여할 수 있을 것으로 예상된다. 논문명: Fibroblast function recovery through rejuvenation effect of nanovesicles extracted from human adipose-derived stem cells irradiated with red light 주저자: 현지유 박사(1저자), 방석호 교수(교신저자)

    • No. 303
    • 2025-01-23
    • 3723
  • 이재성 교수

    저산소증과 나노플라스틱의 동시 노출이 담수 물벼룩의 산화 스트레스 매개 시스템에 나타내는 네가티브 시너지 효과

    생명과학과 이재성 교수 연구팀 (이요섭 [공동 제1저자; 석박통합과정], 김덕현 [공동 제1저자; 박사])은 해양 탈산소화 (ocean deoxygenation)와 나노플라스틱 (nanoplastics) 동시 노출이 동물성 플랑크톤 물벼룩 (Daphnia magna)의 산화스트레스 (oxidative stress)와 항산화 효소 (antioxidant enzyme)량을 증가시키는 데 있어서 시너지 효과를 나타낸다는 사실을 규명하였다. 연구팀은 물벼룩을 모델 생물로 활용하여 저산소증 (hypoxia)과 나노플라스틱 노출 시 생리적 반응과 산화 스트레스의 메커니즘을 분석하였다. 실험을 통해 저산소증과 나노플라스틱이 단독으로 작용할 때보다 동시 노출 시 활성 산소종 (reactive oxygen species)과 항산화 효소 활성도가 더 크게 증가했음을 보여줌으로써 훨씬 높은 수준의 산화 스트레스가 나타났음을 규명하였다. 또한 이러한 스트레스가 물벼룩의 생식과 성장에 심각한 영향을 미치며, 단일 요인에 노출되었을 때보다 더 높은 생식 능력 저하와 성장 장애를 유발하였음을 관찰하였다. 분자 수준 분석 결과, 동시 노출 조건에서 HIF-1α (Hypoxia-Inducible Factor 1-α), NF-κB (Nuclear Factor Kappa B), 및 MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinase) 경로가 복합적으로 활성화되었으며, 이는 저산소증 및 나노플라스틱의 동시 노출이 복잡한 분자적 관계를 통해 생리적 영향을 증폭시키는 과정을 보여준다는 점을 확인하였다. 이러한 분자 경로를 통해 물벼룩의 생리학적 기능 손상 및 산화 스트레스 조절 메커니즘을 포함하여 전반적인 생체 기능이 더욱 악화되었다는 결론을 도출하였다. 환경 스트레스 요인은 단독으로도 생태계에 큰 영향을 미치지만, 여러 요인이 동시에 작용할 때 복합적인 영향이 더욱 심각하게 나타날 수 있다. 본 연구는 산소가 부족한 환경 (예, hypoxia)에서 나노플라스틱 오염으로 인해 산화스트레스 등 수중 생태계에 미치는 부정적인 영향이 증폭될 수 있음을 시사한다. 이재성 교수는 “민물 생태계에서 핵심 역할을 하는 물벼룩의 생식 능력과 성장 저하가 이어지는 문제는 생태계 안정성에 심각한 위협이 된다”며 “저산소증과 나노플라스틱 노출이라는 환경 요인의 동시 작용이 생물학적 시스템에 어떻게 중대한 영향을 미치는지에 대한 통찰을 제공하며, 이러한 복합적 요인을 종합적으로 고려하여야 한다”고 강조했다. 본 연구는 이재성 교수의 한국연구재단 중견연구과제와 김덕현 박사의 기초연구과제로부터 지원받아 수행되었으며, 연구 결과는 환경과학 분야의 학술지 Marine Pollution Bulletin (담수 및 해양생물학 분야 JCR 상위 4.20%, 5/119)에 4월 3일(수)에 온라인 게재되었다. * 논문명: Combined exposure to hypoxia and nanoplastics leads to negative synergistic oxidative stress-mediated effects in the water flea Daphnia magna * DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2024.116306 [그림 1] 물벼룩 Daphnia magna와 동시 노출에 의한 분자적인 영향에 대한 모식도 [그림 2] 동시 노출에 따른 in vivo 결과 및 산화스트레스의 형광 발현도 [그림 3] 동시 노출에 따른 시그널링 및 유전자 네트워크 변화 및 모식도

    • No. 302
    • 2025-01-15
    • 2991
  • 오정수 교수 연구

    난모세포의 유전체 안정성 유지 기전 규명

    융합생명공학과 오정수 교수 연구팀은 난모세포의 유전체 안정성을 유지하는 새로운 기전을 규명했다고 밝혔다. 연구팀은 상동재조합 복구기전(Homologous Recombination; HR)에 의해 조절되는 BRCA1-PLK1-CIP2A 연결고리를 발견함으로써, 난모세포에서 손상된 염색체가 끊어지지 않고 효율적으로 복구될 수 있는 메커니즘을 밝혀냈다. 이 기전은 난자의 유전체를 보호하고, 난자의 질을 높이는 데 중요한 역할을 하는 것으로 평가된다. 오정수 교수는 “이번 연구는 난자의 유전체 안정성을 유지하는 새로운 경로를 제시함으로써, 향후 난임 치료나 생식 세포 연구에 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 연구팀은 이 발견이 난자의 건강과 관련된 다양한 질병 연구에도 중요한 단서를 제공할 것이라고 덧붙였다. 이번 연구는 생명과학 분야에서 난자의 유전체 안정성 유지 메커니즘을 이해하는 데 중요한 기여를 하였으며, 향후 생식의학 및 유전학 분야에서의 응용 가능성을 제시하고 있다. 이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 대학중점연구소 사업의 지원을 받아 수행되었으며 연구결과는 핵산 연구분야의 저명한 국제학술지인 ‘Nucleic Acids Research’에 12월 9일자로 온라인 공개됐다. ※ 저널명: Nucleic Acids Research (IF 16.6, JCR 생화학 및 분자생물학 분야 상위 2%) ※ 논문명: Novel BRCA1-PLK1-CIP2A axis orchestrates homologous recombination-mediated DNA repair to maintain chromosome integrity during oocyte meiosis ※ DOI: 10.1093/nar/gkae1207 ※ 저자: Crystal Lee (제1저자), Jeong Su Oh (교신저자)

    • No. 301
    • 2025-01-09
    • 5312
  • 이진용 교수 연구

    광역학 항암치료 광촉매 개발

    화학과 이진용 교수 연구팀(공동 제1저자 임종현 박사)는 Mingle Li (선전 대학교), Joseph Fox (델라웨어 대학교), Marc Vendrell (에든버러 대학교), 김종승(고려대학교) 교수가 이끄는 연구팀과 공동연구를 통해 조절 가능한 생체 광촉매 작용(bioorthogonally activatable photoredox catalysis)을 기반으로 암세포 내에서 정밀하게 작용할 수 있는 새로운 광촉매 시스템 PC-Tz를 개발했다. 해당 연구는 “Bioorthogonal Activation of Deep Red Photoredox Catalysis Inducing Pyroptosis”라는 제목으로 2024년 12월 1일에 Journal of the American Chemical Society (IF: 14.4)에 온라인 게재되었다. 전통적인 광역학 치료는 암 치료에 있어 중요한 기술로 자리 잡았지만, 저산소증 환경에서의 낮은 활성화 효율과 생체 적합성의 한계로 인해 치료 효과가 제한적이었다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 새롭고 정교한 생체 광촉매 기술을 제시했다. PC-Tz 시스템은 1,2,4,5-테트라진(tetrazine) 구조를 통해 광촉매 활성화를 억제하다가, 세포 내 trans-cyclooctene (TCO)와의 선택적 반응을 통해 촉매 활성을 복구하는 독창적인 접근 방식을 채택했다. 이 연구에서 개발된 PC-Tz 시스템은 선택적으로 활성화되는 메커니즘에 따라 암세포의 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드(NADH) 산화 반응을 촉진하여 저산소증 환경에서도 미토콘드리아 전자전달계(ETC)를 효과적으로 조작할 수 있었다. 이진용 교수팀은 이러한 PC-Tz 시스템에 대해 범밀도함수이론(DFT) 계산과 시간 의존 범밀도함수이론(TD-DFT) 계산을 활용하여 PC-Tz 와 TCO의 결합이 광촉매 활성화에 미치는 영향을 규명하였다. 또한 극성연속모델(CPCM)을 이용하여 TCO 결합 전후 PC-Tz의 구조적 변화를 최적화하여, 광조사로 인한 에너지 상태 변화와 반응 메커니즘을 규명하였다. 본 연구에서 개발된 새로운 광촉매 시스템을 통해 정밀한 생체 광촉매 설계의 새로운 방향성을 제시하여 암 치료를 위한 광제어 치료법 발전에 기여할 것으로 기대된다. *논문명:Bioorthogonal Activation of Deep Red Photoredox Catalysis Inducing Pyroptosis.

    • No. 300
    • 2025-01-03
    • 3071
  • 박진홍 교수 연구

    파운드리 10옹스트롬 이하 기술인 단결정 2D 반도체 채널 3D C-FET 기술 개발

    박진홍 교수 연구팀은 MIT의 김지환 교수팀, 삼성종합기술원(SAIT) 김상원 박사팀과 함께 10옹스트롬(1나노미터) 이하 기술 노드에 고려되고 있는 단결정 2D 반도체* 채널 기반 3D C-FET** 반도체 소자 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 지난해 네이처(Nature) 저널에 ‘비에피택셜(non-epitaxial) 방법을 이용하여 2D 단일결정 물질을 성장시키는 새로운 기술’을 발표한 데 이어, 이번에는 ‘저온 집적 공정을 통해 기존 2D 평면 반도체의 집적도 한계를 극복한 3D C-FET 반도체 소자 기술’을 선보였다. 이 기술들은 모두 차세대 2D 반도체를 기반으로 하며, 파운드리 반도체 집적 기술의 혁신적인 도약을 이뤘다는 평가를 받고 있다. * 2D 반도체: 두께가 원자 단위 수준으로 매우 얇은 2차원 형태의 반도체 물질. 뛰어난 전기적 특성과 초박형 구조로 인해 1나노미터 이하의 고성능 및 고밀도 집적 소자 구현에 유리한 특징을 가짐. ** 3D C-FET: 3차원으로 적층된 n-FET과 p-FET을 전기적으로 연결한 구조의 트랜지스터. 기존 2D 평면 소자보다 집적도를 크게 높이고 전력 효율을 개선할 수 있는 기술. 2031년 10옹스트롬 기술 노드에 도입될 핵심 기술로 예상됨. 기존의 3D 반도체 기술은 실리콘 웨이퍼를 관통하는 TSV(Through-Silicon Via)를 이용한 방식이 주류를 이루었으나 TSV 방식은 웨이퍼 간 정렬 오류, 높은 공정 비용, 그리고 TSV가 차지하는 칩 면적 손실 등 여러 가지 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 웨이퍼 간 물리적 연결 없이 단결정 전이금속 디칼코제나이드(TMD) 채널을 직접 성장시키는 ‘모노리식(Monolithic) 3D 집적 방식’으로 접근하였다. 이 방식은 소자의 성능을 극대화하면서 물리적 연결을 최소화해 공정 효율성과 집적도를 동시에 개선할 수 있다. 특히 이번 연구에서는 상부 단결정 2D 반도체 소자 제작에 있어 기존의 700℃ 이상의 고온 공정 대신 385℃ 이하의 저온 공정을 적용하였다. 이러한 저온 공정은 이미 제작된 소자나 배선의 손상을 방지하면서도 상부 소자를 3D 모노리식 방식으로 제작할 수 있는 환경을 제공했다. 연구팀은 이를 통해 단결정 n-FET 소자를 이미 제작된 단결정 p-FET 위에 직접 집적하는 데 성공하였다. 개발된 수직 CMOS 소자는 기존 2D 평면 CMOS 소자에 비해 집적 밀도를 2배 이상 향상시켰으며, TSV 기술을 대체할 수 있는 새로운 접근 방식을 제시하였다. 박진홍 교수는 “이번 연구는 기존 TSV 기술을 넘어서는 혁신적인 기술적 진전을 이뤄낸 사례”라며, “모노리식 3D 집적 방식으로 저온 공정에서 단결정 소자를 직접 성장시켜 3D C-FET 반도체 집적 기술을 실현한 것은 반도체 산업에서 중요한 기술적 도약”이라고 밝혔다. 또한 그는 “이 기술은 차세대 반도체 소자의 집적도 향상뿐만 아니라, 에너지 효율을 극대화하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다”며 “향후 인공지능, 데이터 센터, IoT 등 다양한 첨단 기술 분야에서 이 기술이 중요한 역할을 할 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구 결과는 지난 18일 네이처(Nature)에 게재되었으며, 해당 기술은 반도체 소자의 집적도 향상과 제조 공정 혁신을 통해 무어의 법칙(Moore's Law)의 한계를 극복할 수 있는 중요한 열쇠가 될 전망이다. 이번 연구결과 (2024년 12월) ※ 논문명: Growth-based monolithic 3D integration of single-crystal 2D semiconductors ※ 저널: Nature (IF: 50.5) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08236-9 지난 연구결과 (2023년 2월) ※ 논문명: Non-epitaxial single-crystal 2D material growth by geometric confinement ※ 저널: Nature (IF: 50.5) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05524-0 ▲ 기존 3D 반도체 집적 기술 및 본 연구팀이 개발한 3D 반도체 집적 기술의 비교 ▲ 단결정 2D TMD 저온 성장 기술 모식도 및 단결정 3D C-FET 반도체 소자

    • No. 299
    • 2024-12-27
    • 6788
  • 임용택 교수 연구

    병원균 행동 모방 차세대 항암면역치료제 개발

    성균나노과학기술원(SAINT) 임용택 교수 연구팀은 감염 후 체내에서 유도되는 항바이러스 면역반응에서 아이디어를 얻어, 병원균의 동력학적 행동을 모방한 차세대 항암 면역치료제를 개발했다. 이 연구는 병원균이 면역세포를 자극할 때 나타나는 톨-유사수용체 자극 신호의 순차적 전달에 의한 시너지 효과(synergistic effect)와 병원균의 자가증식(self-replication)을 통한 지속적 면역반응을 모방함으로써 기존 면역치료제의 효능을 혁신적으로 향상시켰다. 이 연구 성과는 나노바이오 공학 및 소재 분야의 세계적인 학술지 'Advanced Materials (IF=27.4, 2024년 10월 9일)'와 'Advanced Functional Materials (IF=18.5, 2024년 11월 3일)'에 각각 온라인 게재되었다. 바이러스는 체내 감염 후 자가증식을 통해 7-14일 동안 항원과 감염신호를 전달하는데, 이 과정은 감염된 환자에게 병원균에 대한 면역력을 형성시키며, 이후 재감염을 방지한다. 그러나 기존 항암면역치료제는 이러한 바이러스의 동력학적 특성을 모방하지 못해, 투여 후 1-2일 내 체내에서 대부분 소멸하면서 충분한 면역반응을 유도하지 못하고, 그 결과 암의 전이나 재발을 효과적으로 억제하지 못하는 한계를 보였다. 연구팀은 기존의 톨 유사수용체-7/8 아고니스트 (Toll-like receptor 7/8 agonist) 기반 항암 면역치료제의 한계를 극복하기 위해, 생체부착성 타닌산을 활용하여 림프절 부착 및 침투가 가능한 신규 항암 면역치료제 ’생체부착형 면역 도메인 (Bioadhesive Immune Niche Domain; BIND)’을 개발했다. 이 항암 면역치료제는 바이러스의 자가증식의 동력학적 행태를 모방하여 7-14일 동안 림프절 내에서 백신 전달이 점진적으로 증가하도록 설계되었다. 또한, 바이러스의 림프절 침투 메커니즘을 재현해 콜라겐과의 접촉을 통해 림프절 내부로 용이하게 침투함으로써 항원 특이적 T 세포의 효과적 생성을 유도했다. 연구 결과, 흑색종 피부암 모델에서 이 항암 면역치료제는 기존 mRNA 항암 치료제 대비 월등히 높은 항암 효능을 보였다. 임용택 교수 연구팀은 또한 소아결핵 및 방광암 치료에 쓰이는 생병원균 기반의 BCG 백신의 부작용에 주목하였는데, BCG 백신 널리 사용되고 있긴 하지만 염증과 2차 감염 등의 부작용이 자주 일어나며 지속적인 치료효과가 부족하다는 점을 발견했다. 이를 극복하기 위하여 Microbacterium 균으로부터 톨 유사수용체-2를 자극할 수 있는 세포벽 골격(Cell-Wall Skeleton)을 추출하였으며, 이를 시간차를 두고 톨 유사수용체-7/8을 자극하는 t-TLR-7/8a와 제형화하여 '재조합된 합성 나노병원균 (Reconstituted Synthetic Nanopathogen; RSnP)'를 제조했다. RSnP는 단독으로도 방광암 모델의 치료에 있어서 뛰어난 효과를 보였으며, Treg 고갈 항체인 anti-CCR8과 병용치료 시 기존에 치료가 어려웠던 큰 크기의 종양에서도 대부분 완전관해를 발생시키는 탁월한 효과를 보였다. 뿐만 아니라, 전신 독성 분석 결과 대조군과 유사한 정도로 낮은 독성을 보여 (Virulence-Free) 높은 임상적용 가능성을 가지고 있음을 시사했다. 논문명: Transformable Gel-to-Nanovaccine Enhances Cancer Immunotherapy via Metronomic-Like Immunomodulation and Collagen-Mediated Paracortex Delivery (Advacned Materials; IF=27.4, Oct 09, 2024) 저자: 진승모 (제 1 저자, 박사 후 연구원), 조주희 (공저자, 연구원), 곽예진 (공저자, 석박사통합과정), 박세현 (공저자, 박사과정), 최진호 (공저자, 박사과정), 신홍식 (공저자, 박사과정), 임용택 (교신저자, 성균관대 교수) 논문명: Virulence-Free Reconstituted Synthetic Nanopathogen Empowered by Timely-Activating TLR Agonist Promotes Heterologous Cancer Immunotherapy with Depletion of Tumor-Specific Treg Cells (Advanced Functional Materials; IF=18.5, Nov 03, 2024) 저자: 이상남 (제 1 저자, 박사 후 연구원), 박세현 (공저자, 박사과정), 최진호 (공저자, 박사과정), 허장훈 (공저자, 석박사통합과정), 임용택 (교신저자, 성균관대 교수)

    • No. 298
    • 2024-12-23
    • 3187
  • 박철영 교수 연구

    지방간에 제2형 당뇨병까지 있다면, 심혈관 질환 위험 4배 이상 높아져

    비알콜성 지방간이 심할수록 심혈관 질환 발생 위험이 증가하고, 특히 제2형 당뇨병 환자의 경우 그 위험도가 더욱 높아진다는 연구 결과가 발표되어 주의를 기울여야 할 것으로 보인다. 그동안 많은 연구에서 지방간과 당뇨병 사이의 연관성을 밝혀냈지만, 비알콜성 지방간과 당뇨병을 모두 보유한 환자의 심혈관 질환 위험에 대한 대규모 추적 관찰 연구는 구체적으로 보고된 바 없었다. 이에 성균관의대 강북삼성병원(원장 신현철) 내분비내과 박철영 교수 연구팀은 2009년 건강보험 공단 자료를 이용하여 약 7만 7천 명의 성인을 대상으로 당뇨병과 지방간 지수(fatty liver index)에 따른 심혈관 질환 발생 위험을 분석했다. 연구팀은 ▲당뇨병 없는 지방간 없는 그룹 ▲당뇨병 없는 1단계 지방간 그룹 ▲당뇨병 없는 2단계 지방간 그룹 ▲당뇨병 있는 지방간 없는 그룹 ▲당뇨병 있는 1단계 지방간 그룹 ▲당뇨병 있는 2단계 지방간 그룹으로 나누고 심혈관 질환 발생 위험을 5년간 추적 관찰했다. 그 결과, 당뇨병과 지방간 둘 다 없는 그룹 대비 ▲당뇨병 없는 1단계 지방간 그룹에서는 1.19배 ▲당뇨병 없는 2단계 지방간 그룹에서는 1.38배 ▲당뇨병 있는 지방간 없는 그룹에서는 3.2배 ▲당뇨병 있는 1단계 지방간 그룹 3.8배 ▲당뇨병 있는 2단계 지방간 그룹에서는 4.5배 위험도가 증가했다. 강북삼성병원 내분비내과 박철영 교수는 “심혈관 질환 발병률 및 사망률은 지방간의 심각성에 따라 증가했는데, 이는 지방간이 간 질환뿐 아니라 여러 질환 발병에 영향을 끼친다는 것을 보여주는 연구 결과”라고 밝혔다. 이어 “지방간 수준이 낮더라도 당뇨병이 있기만 해도 사망률이 높게 증가했다”며 “당뇨병 환자의 심혈관 질환 및 사망 위험을 줄이기 위해서는 지방간 선별 및 예방이 필요한 것을 시사한다”고 말했다. 한편 이번 연구는 세계적인 의학 학술지인 국제영국의학저널(BMJ) 최신 호에 게재됐다. * BMJ - JCR IF 기준 MEDICINE , GENERAL & INTERNAL 분야 169 개 저널 중 4 위 * IF(상위 107.7 (2.4%)

    • No. 297
    • 2024-12-19
    • 3782
  • 서종환 교수 연구

    코르크 활용을 통한 생분해성 플라스틱 시대의 도약

    기계공학부 서종환 교수 연구팀이 와인 Stopper로 사용되는 코르크에서 추출한 수베린 유도체를 활용하여 생분해성 플라스틱(PLA)의 한계를 극복하는 혁신적 접근법을 제시하며, 지속 가능한 친환경 플라스틱 연구에 새로운 길을 열었다. 대표적인 친환경 고분자 소재로 잘 알려진 PLA는 옥수수, 사탕수수, 감자 등과 같은 농작물에서 추출한 포도당을 발효과정을 거쳐 만든 플라스틱으로, 필름, 섬유, 포장재, 3D 프린팅 등 다양한 형태로 가공, 활용되며 오일기반의 기존 플라스틱을 대체할 후보로 고려되고 있다. 그러나 특유의 취성(brittleness)로 인해 충격에 약하고, 높은 점도(shear viscosity)와 낮은 유리전이온도(Tg)로 인하여 가공 공정에서 균일한 성형과 고품질 제품 생산이 어렵다. 본 연구에서는 코르크에서 추출한 탈중합 수베린 유도체(DSD)를 재중합하여 가소제(pDSD)로 사용, PLA의 고분자 사슬 간 상호작용을 완화하여 유연성을 높이고, 인장 인성을 10배이상 증가시키는데 성공하였다. pDSD를 첨가한 PLA는 점도가 낮아지고, 용융 유동 지수(MFI)가 기존보다 약 3배 이상 증가되어 사출 성형, 필름 제조 및 적층 제조(3D printing) 등 다양한 가공 공정에서 효율성과 품질을 대폭 향상시키는 효과를 기대할 수 있다. 또한 결정화 속도와 균일성이 개선되어 다양한 구조용 부품에 응용할 수 있는 가능성을 열었다. 해당 연구는 기존 PLA의 기계적 물성의 증가 뿐 아니라 생분해 속도 또한 더 빨라서 환경 친화적 특성을 보존하는 소재의 개발이라는 것에 그 의미가 더해진다. 본 연구는 태국 치앙마이대학교와의 공동 연구를 통해 확대되고 있으며, 친환경 생분해성 플라스틱 소재의 산업적 상용화를 목표로 하고 있다. 특히, 친환경 일회용품, 의료용 소재 및 화장품 용기와 같이 우리 실생활 다양한 곳에서 활용될 잠재력을 인정받고 있다. 서종환 교수는 “지속 가능한 미래를 위한 혁신적이고 실용적인 솔루션 개발에 전념하고 있으며, 세계적인 연구 협력을 통해 기술적 한계를 뛰어넘는 성과를 지속적으로 창출해 나갈 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔다. 관련논문: Yoon, Hyejung, et al. "Plasticizing effect of depolymerized suberin derivatives from natural cork and potato periderm in poly (lactic acid)(PLA) for improved toughness and processability." Industrial Crops and Products 209 (2024): 117990. Fig.1 (a) Suberin composition from exodermis of the cork tree, (b) suberin domain between primary cell wall and cell membrane, and (c) schematic illustrations of the DSDs polycondensation Fig. 2 (a) stress-train curves determined from tensile tests for the neat PLA and pDSDs/PLA blends, (b) melt flow index for the neat PLA and pDSDs/PLA blends, and (c) degree of disintegration for the neat PLA and 5 wt% pDSDs/PLA blends determined from biodisintegration test over a span of 14 weeks inset photographs of the specimen taken at intervals of 0, 4, 8, and 12 weeks.

    • No. 296
    • 2024-12-13
    • 5037
  • 류두진 교수

    딥러닝 기반 ESG 연구

    경제학과 류두진 교수가 방정석 금융연구원 조사역 및 유진영 시안교통-리버풀大 교수와 공저한 논문은 사회과학 연구주제(ESG와 금융시장)에 이공학방법론(기계학습/딥러닝)을 융합한 연구로, 환경(Environmental), 사회(Social), 지배구조(Governance)와 관련된 기업의 논란(Controversies)이 다양한 투자자의 거래 행동에 어떤 영향을 미치는지 빅데이터를 통해 분석한다. 심층학습(deep-learning) 기반 자연어 처리(natural language processing) 기법을 활용해 수많은 뉴스 기사를 체계적으로 수집하고 분석하여 ESG의 각 세부 논란 유형별로 정교하게 분류한 뒤, 투자자별로 매도/매수 경향성 및 비정상 거래 활동의 행태를 조사하였다. 분석결과 ESG 논란은 E/S/G 세부 유형에 상관없이 전반적으로 투자자들의 거래 활동을 증가시키는 것으로 나타났다. 그러나 투자자의 논란 기사에 대한 반응의 강도와 방향은 ESG의 각 요소에 따라 달랐고, 특히, 외국인이나 개인투자자와는 달리, 국내 기관 투자자는 논란이 있는 주식을 적극적으로 매도하는 경향이 있음을 보였다. 본 ESG에 관한 융복합 연구는 경제학과 방정석 학석사연계과정 졸업생이 류두진 교수가 센터장인 SKKU Global Finance Research Center(GFRC)의 학부연구생 때 시작한 연구로, 당시 유진영 교수가 본교에서 학/석/박사과정을 마친 직후 GFRC에서 연구원으로 재직하는 동안 공동작업으로 작성되었다. 국내시장을 분석한 연구로는 드물게, Business/Finance 분야 2023년 상위 1% SSCI 학술지인 Finance Research Letters에 게재되었다. 게재 정보는 다음과 같다. Bang, J., Ryu, D., Yu, J. (2023). ESG controversies and investor trading behavior in the Korean market. Finance Research Letters, 54 (Jun.), 103750.

    • No. 295
    • 2024-12-09
    • 4392
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