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- 김영수 교수팀, 서울대 공대 공동연구팀과 알츠하이머병 치료용 나노백신 개발
- 김영수 교수팀, 서울대 공대 공동연구팀과 알츠하이머병 치료용 나노백신 개발 나노 분야 최고 권위 학술지 ‘Advanced Materials (IF 32)’ 게재 [사진. 서울대 김병수 교수, 우리 대학교 김영수 교수, 서울대 정문교 박사과정생, 우리 대학교이송민 박사과정생] 약학대학 약학과 김영수 교수와 서울대 공과대학 김병수 교수 공동연구팀은 최근 알츠하이머병을 치료하는 새로운 치료백신을 개발했다. 이 백신은 항체를 생성해 아밀로이드 베타 응집체를 제거할 뿐만 아니라, 아밀로이드 베타 특이적인 조절 T세포(regulatory T cell) 유도를 통해 뇌신경 염증을 억제해, 알츠하이머병의 두 가지 발병 원인을 함께 제거한다는 것이 동물실험을 통해 입증됐다. 알츠하이머병은 5대 사망원인 질환으로, 고령화 가속화로 인해 환자 수는 앞으로 계속 증가할 것으로 예상된다. 그러나 현재 처방되는 알츠하이머병 약들은 병의 근본 원인을 해결하지 못하고 일시적으로 증상만을 관리하는 한계를 가지고 있다. 따라서 미충족 의료 수요가 높은 알츠하이머병에 대한 치료제 개발은 매우 중요하다. 현재 알츠하이머병의 발병 원인은 확실하게 밝혀지지 않았지만, 아밀로이드 베타 단백질 응집체, 타우 단백질 과인산화, 뇌신경 염증이 대표적인 발병 원인에 대한 가설로 제시되고 있다. 2021년 미국 바이오젠이 개발한 아밀로이드 베타 단백질 응집체에 대한 항체치료제 아두카누맙은 미국 FDA의 허가를 받아 최초의 알츠하이머병 신약이 됐다. 그러나 치료 효능과 부작용에 대한 많은 논란이 있는 상황이다. 또한, 항체치료제는 매년 수천만 원 이상의 치료비가 드는 단점이 있다. 이에 비해 치료백신은 치료 비용이 훨씬 낮다는 장점이 있다. 수년 전 아밀로이드 베타 단백질 응집체에 대한 항체를 생성하는 치료백신의 임상시험이 이뤄졌으나, 뇌 염증 부작용이 발견돼 개발이 중단되기도 했다. 공동연구팀은 아밀로이드 베타 펩타이드와 면역관용 약물인 라파마이신이 함께 지질 나노입자에 탑재된 백신을 알츠하이머병 동물의 피부에 주사했다. 이 백신은 아밀로이드 베타에 대한 항체를 생산하는 동시에 아밀로이드 베타 특이적 조절 T세포를 유도했다. 그 결과, 뇌에서 아밀로이드 베타 응집체가 제거됐고 뇌신경 염증이 완화됐으며 인지학습 기능이 향상됐다. 따라서 이 백신은 아밀로이드 베타 응집체 제거에만 초점을 둔 기존 항체치료제와 기존 백신에 비해 인지 기능 향상과 뇌 염증 부작용 방지에 장점이 있는 것으로 기대된다. [그림. 개발한 치료백신(LNP-R/Aβ)의 알츠하이머병 치료 기작] 환자의 면역 시스템을 정밀하게 조절하는 이 치료백신은 기존 항체치료제에 비해 안전성, 치료 효과, 치료 비용 측면에서 장점이 있을 것으로 기대된다. 알츠하이머병을 근본적으로 치료할 수 있는 치료제가 거의 없는 상황에서 이 치료백신은 효과적인 치료법을 제시해 알츠하이머병에 의한 사회적 비용을 크게 절감하고 알츠하이머병 환자 삶의 질을 크게 향상시키는 효과가 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 바이오의료기술개발사업과 중견연구자지원사업 지원으로 수행됐으며, 연구결과는 나노 분야 최고 권위 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials, IF 32)’에 11월 17일 게재됐다. 논문정보 ● 논문제목: A therapeutic nanovaccine that generates anti-amyloid antibodies and amyloid-specific regulatory T cells for Alzheimer’s disease ● 논문주소: https://doi.org/10.1002/adma.202207719
- 일반대학원 2022.11.30
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- 고등과학원 '나노 자기유전학' 연구성과, 2022 국가연구개발 우수성과 100선 선정
- 고등과학원 ‘나노 자기유전학’ 연구성과, 2022 국가연구개발 우수성과 100선 선정 자기장으로 뇌기능 원격·정밀 제어하는 자기유전학 기술 [사진. (왼쪽부터) 천진우 고등과학원장, 이정욱 박사, 이재현 교수] 우리 대학교 천진우 고등과학원장이 이끄는 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단 연구팀의 ‘나노 자기유전학(Magnetogenetics)’ 연구성과가 융합기술 분야 우수성과로서 ‘2022 국가연구개발 우수성과 100선’으로 선정됐다. 과학기술정보통신부와 한국과학기술기획평가원(KISTEP)은 이달 7일 2022년 국가연구개발(R&D) 우수성과 100선을 선정해 최종 발표했다. 올해 우수성과는 정부 지원을 받아 수행한 약 7만 5,000여 연구개발 과제 중 각 부·처·청이 선별 및 추천한 총 852건 후보 성과를 대상으로 평가가 이뤄졌다. 산·학·연 전문가 100명으로 구성된 선정 평가위원회에서 기술 완성도 등 질적 우수성을 평가한 후, 대국민 공개 검증을 거쳐 최종 100건의 우수성과를 선정했다. 우수성과에는 국민이 바라는 대한민국 미래 실현에 기여할 수 있는 다양한 성과가 포함됐다. 천진우 교수팀이 개발한 나노 자기유전학 기술은 자기장을 이용해 뇌의 운동신경을 무선(wireless) 및 원격(remote)으로 정밀 제어하는 기술로, 자기장으로 뇌 신경을 자극해 생체신호를 조절하고 최소한의 수술로 뇌 질환 치료까지 가능한 기술이다. 연구진은 자기장에 감응해 토크 힘(5pN (피코 뉴턴))을 발생하는 ‘나노나침반’을 개발했다. 나노나침반의 토크 힘은 뇌세포의 피에조-1(Piezo-1) 이온 채널을 개방해, 뇌신경 신호 전달이 가능하다. 살아있는 동물(쥐)의 경우 나노나침반을 우뇌의 운동신경 부위에 주입한 후 자기장을 가했을 때, 칼슘 이온이 세포 내로 유입돼 원하는 부위의 운동능력을 촉진했다. 이에 따라 쥐의 왼발 운동신경이 활성화돼 반시계 방향으로 운동했으며, 운동능력이 약 5배 향상했다. 즉, 나노나침반이 자기수용체(magneto-receptor, 磁氣受容體)로 작용해, 뇌세포의 활성 제어가 가능함이 살아 움직이는 동물에서 증명된 것이다. 연구진이 개발한 자기유전학 장치는 MRI 장비와 같은 크기(중심 지름 70cm)에서도 구동이 가능하며 사람의 뇌나 전신에 25mT(밀리 테슬라)의 자기장을 전달할 수 있다. 자기장은 침투력이 높기 때문에 파킨슨병, 암과 같은 난치병 치료에 활용될 것으로 기대되며, 해당 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’에 2021년 게재됐다. 한편, 과학기술정보통신부는 국가 발전을 견인해 온 과학기술의 역할에 대해 국민들의 이해와 관심을 제고하고, 과학기술인의 자긍심을 고취하고자 2006년부터 매년 국가연구개발 우수성과 100선을 선정하고 있다. 고등과학원 IBS 나노의학연구단은 2018년에 이어 두 번째로 명단에 이름을 올리며, 국가연구개발에 기여하고 있다. 고등과학원은 세계 최고 수준의 기초과학 연구와 교육을 목표로 나노의학 융합연구를 수행하며 100년을 바라보는 세계 초일류 수준의 대학 내 기초과학연구소를 지향한다. 고등과학원은 융합 분야의 퍼스트 무버(First Mover) 및 빅 사이언스(Big Science) 창출을 목표로 한다.
- 일반대학원 2022.11.18
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- THE 세계대학평가 학문분야별 순위에서 국내 1위 최대 성과
- THE 학문분야별 순위에서 최다 분야 국내 1위 경영·경제, 사회과학, 의학, 심리학 분야 평가에서 국내 대학 1위 THE 세계대학순위 ‘아시아 사립대 1위, 세계 78위’ 성과에 이은 쾌거 우리 대학교는 영국의 글로벌 대학평가기관 THE(The Times Higher Education)가 10월 26일 발표한 THE 학문분야별 세계대학순위(THE World University Rankings by Subjects)에서 최다 분야 국내 대학 1위를 차지했다. THE 학문분야별 세계대학순위는 매년 인문학(Arts & Humanities), 경영·경제(Business & economics), 교육(Education), 법(Law), 사회과학(Social sciences), 컴퓨터과학(Computer science), 공학(Engineering), 의학(Clinical & health), 생명과학(Life sciences), 자연과학(Physical sciences), 심리학(Psychology)의 11개 분야에서 대학별 순위를 매긴다. 평가 항목은 ▲교육여건(30%), ▲연구실적(30%), ▲논문 피인용(30%), ▲국제화(7.5%), ▲산학협력(2.5%)의 5가지로 구성된다. 우리 대학교는 ▲경영·경제(세계 44위), ▲사회과학(세계 101-125위), ▲의학(세계 32위), ▲심리학(세계 126-150위)의 4개 분야에서 국내 대학 1위를 달성하며 최다 분야 국내 1위를 차지하는 영광을 안았다. 서울대(3개 분야)와 KAIST(3개 분야)가 우리 대학교의 뒤를 이었다. 우리 대학교는 지난 6월 QS(Quacquarelli Symonds) 세계대학평가에서 73위, 10월 THE 세계대학평가에서 78위를 기록하며 가장 공신력 높은 대학평가기관으로 알려진 THE와 QS 세계대학평가에서 모두 세계 70위권에 진입했다. 최근 발표된 대학평가에서 계속해서 역대 최고 성적을 경신하며 상승세를 이어가고 있는 우리 대학교는 이번 THE 학문분야별 순위에서도 4개 분야 국내 대학 1위를 차지하며 국내 종합사립대학 1위 자리를 확고히 했다. 우리 대학교는 앞으로도 우수 연구자 발굴⸱유치 및 미래 유망 분야 지원 등 연구 경쟁력 강화를 통해 상승세를 이어가며, 연세의 교육과 연구 성과를 ‘공존과 헌신’의 가치 아래 지속적으로 사회에 환원할 계획이다.
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 황성주 교수팀, 2차원 촉매 소재 합성법 개발 및 활성 메커니즘 규명
- 황성주 교수팀, 2차원 촉매 소재 합성법 개발 및 활성 메커니즘 규명 전기화학촉매 소재 개발에 새로운 방법론 제시 나노 분야 세계적인 학술지 ‘ACS Nano’ 게재 [사진. (왼쪽부터) 황성주 교수, 김효연 박사(제1저자)] 공과대학 신소재공학과 황성주 교수 연구팀은 1㎚ 이하의 두께와 1㎛ 이상의 폭(lateral size)을 갖는 구멍 뚫린(holey) 2차원 루테늄 인화물(Ru2P) 나노시트 촉매의 합성법을 세계 최초로 보고했다. 합성한 Ru2P 나노시트는 다양한 pH를 갖는 전해질 용액에서 상용화된 백금 촉매 소재보다 훨씬 우수한 수소 발생 전기화학촉매 성능을 가지는 것을 확인했다. 나날이 심화되고 있는 기후온난화로 세계 각국은 화석연료 사용을 저감하기 위한 신재생에너지 산업에 집중 투자하고 있다. 그중 수소 분야는 향후 에너지 시장에 중요한 위치를 차지할 것이 확실시되는 주력·신성장 산업 분야의 하나이다. 현 단계에는 대부분의 수소 생산은 우수한 경제성을 갖고 있는 그레이 수소 생산법이 주를 이루고 있다. 하지만 이들 처리 과정에서 필연적으로 이산화탄소가 배출되기 때문에 이러한 온실가스를 줄이기 위해서는 수전해를 이용한 그린 수소의 개발이 필수적이다. 현재 우수한 수소 발생 전기화학촉매로 사용되고 있는 소재는 이리듐/백금과 같은 귀금속계 물질이다. 하지만 이리듐/백금은 가격이 높고 촉매 안정성이 낮다는 단점이 있다. 따라서 이러한 귀금속 촉매를 대체하기 위해 우수한 촉매 활성 및 안정성을 가지는 효율적인 새로운 촉매 소재 개발이 시급하다. 황성주 교수 연구팀은 이리듐/백금계 촉매를 대체하고자 새로운 수소 발생 촉매 소재를 개발하기 위해 구멍 뚫린 2차원 루테늄 인화물 나노시트 소재를 개발했다. 개발된 2차원 루테늄 인화물 나노시트는 1㎚ 이하의 매우 얇은 두께로 인해 모든 구성 원소가 사실상 표면에 노출돼 있어서 표면 반응을 위주로 하는 촉매 반응에서 반응 면적을 극대화해 반응물과 생성물의 흡탈착을 촉진시켰으며, 표면에 생성된 구멍은 전해질의 이동을 촉진시켜 궁극적으로 수소 발생 촉매 성능을 현저히 향상시켰다. 개발된 2차원 루테늄 인화물 나노시트는 현재 상용화되고 있는 백금촉매보다 같은 전류밀도에서 최대 44% 정도 낮은 과전압과 높은 수소 발생 촉매 성능을 갖는 것을 확인했다. 또한 연구팀은 in situ 분광분석법을 통해 우수한 촉매 성능을 갖는 2차원 루테늄 인화물 소재의 촉매 활성 향상의 메커니즘을 밝혀냈으며, 소재합성법과 더불어 촉매 활성 메커니즘 규명을 통해 새로운 소재 개발에 대한 기술적 기반을 확립하고 방법론을 제시했다. 황성주 교수 연구팀은 “본 연구를 통해 개발된 2차원 촉매 소재 합성법은 새로운 2차원 소재 개발에 방법론을 제시할 수 있으며, 본 연구에서 개발된 수소 발생 촉매 소재는 향후 탄소중립 달성을 위해 이산화탄소 발생이 수반되지 않는 그린 수소 기술 개발에 적용할 수 있어 에너지 시장에서 중요한 위치를 차지할 것이 확실시되는 주력·신성장 산업 분야 중 하나인 수소 경제 활성화에 이바지할 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 주관 중견연구자지원사업, 혼성계면화학구조연구센터 등의 지원으로 포항가속기연구소의 김민규 박사 연구팀과의 공동연구로 수행됐으며, 미국화학회(American Chemical Society)에서 발행하는 나노분야 세계적인 학술지인 ‘ACS Nano’에 9월 26일 온라인 게재됐다. 논문정보 ● 논문제목: Atomically thin holey two-dimensional Ru2P nanosheets for enhanced hydrogen evolution electrocatalysis ● 논문주소: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c05691
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 세종학당재단과 업무협약 체결
- 세종학당재단과 업무협약 체결 우수 외국인 학생 유치 및 한국어 교육 상호 협력 [사진 1. 서승환 총장(오른쪽)과 세종학당재단 이해영 이사장] 대학원은 9월 29일 언더우드관 총장실 및 소회의실에서 세종학당재단과 한국어 교육 및 한국 문화 확산을 위한 업무협약을 체결했다. 우리 대학교는 4단계 BK21 사업 등을 통해 학사 제도 및 교육·연구 환경 개선 등을 추진하고 있는 가운데, 외국인 대학원생들의 한국 사회 조기 정착을 지원하고 외국인 대학원생들이 한국어 및 한국 문화에 쉽게 적응할 수 있도록 세종학당재단의 온라인 한국어 및 한국 문화 교육 프로그램을 도입하기로 했다. 주요 협약 내용은 ▲우리 대학교 온라인 세종학당 수업 개설 ▲우리 대학교 외국인 유학생 선발에 외국인 대상 한국어 의사소통 능력 시험인 세종한국어평가(SKA) 적극 활용 ▲한국어 교육 콘텐츠에 대한 우리 대학교 온라인 교육 플랫폼 LearnUs(런어스) 활용이다. [사진 2. (왼쪽부터) 세종학당재단 박충식 본부장, 세종학당재단 박혜영 과장, 세종학당재단 배종민 사무총장, 세종학당재단 이해영 이사장, 서승환 총장, 박승한 연구부총장, 송현주 대학원 교학부원장, 김갑성 기획실장, 김동훈 국제처장] 양 기관은 ▲세종학당 우수 학습자 장학 프로그램 운영 등을 통한 우수 외국인 인재 유치를 위한 지원과 ▲한국어, 한국 문화 확산을 위한 협업을 지속할 계획이다. 박승한 연구부총장 겸 대학원장은 “BK21 대학원혁신사업의 외국인 대학원생 권익증진 및 한국어 학습지원을 위해 최선을 다하고 있는 가운데, 세종학당이 16개국 언어로 제공하는 온라인 맞춤형 수업을 통해 보다 많은 외국인 학생들이 쉽게 한국어 교육을 받을 수 있도록 대학원생에 대한 지원을 아끼지 않을 것”이라고 밝혔다.
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- THE 세계대학평가 '글로벌 78위, 아시아 사립대 1위' 쾌거
- THE 세계대학평가 ‘글로벌 78위, 아시아 사립대 1위’ 쾌거 전년 대비 73계단 수직 상승 ... 78위로 역대 최고 성적 경신 교육여건, 연구실적, 논문 피인용에서 순위 오르며 종합순위 상승 견인 우리 대학교는 영국 글로벌 대학평가기관인 THE(The Times Higher Education)가 10월 12일 발표한 THE 세계대학순위(THE World University Rankings 2023)에서 작년보다 무려 73계단 상승한 세계 78위에 올랐다. 지난해 개교 이래 최고 순위를 기록한 바 있는 우리 대학교는 올해 발표에서 역대 최고 성적을 퀀텀점프로 다시 한번 경신하며 ‘아시아 사립대 1위’를 차지하는 쾌거를 달성했다. 2015년 이후 7년째 상승세를 이어가고 있는 우리 대학교는 국내 주요 대학의 순위가 답보 내지 하락한 가운데 독보적으로 순위가 상승하며 국내 순위 역시 2계단 상승한 2위에 올랐다. 우리 대학교의 이번 성과는 지난 6월 QS(Quacquarelli Symonds) 세계대학평가에서 73위를 기록한 데 이은 낭보이다. QS는 THE와 더불어 가장 공신력 높은 세계대학평가기관으로 알려져 있다. 이로써 우리 대학교는 양대 세계대학평가로 알려진 THE와 QS 세계대학평가에서 모두 70위권에 진입했을 뿐 아니라, 작년 중앙일보 대학평가에서도 2위를 차지하며, 국내외 주요 대학평가에서 모두 국내 종합사립대학 1위 자리를 확고히 했다. THE는 ▲교육여건(30%), ▲연구실적(30%), ▲논문 피인용(30%), ▲국제화(7.5%), ▲산학협력(2.5%)의 5개 평가항목을 토대로 전 세계 대학들을 평가해 매년 세계대학순위를 발표하며, 올해는 전 세계 1,799개 대학의 순위가 매겨졌다. 우리 대학교는 교육여건에서 44계단, 연구실적에서 33계단, 논문 피인용에서 67계단씩 가파르게 순위가 상승하면서 종합순위가 껑충 뛰었다. 산학협력에서는 지난해보다 1계단 상승했으나 40위권 대의 세계 최고 수준을 유지하고 있다. 특히 학문 분야를 고려한 피인용 지표인 FWCI(Field Weighted Citation Index)가 매년 상승하는 등 그동안 연구의 질적 제고를 위해 땀 흘려 노력한 결실을 맺고 있다는 점에서 더욱 의미가 크다. ● 미래사회 변화를 선도하는 교육과정 강화 우리 대학교는 4차 산업혁명 시대가 요구하는 하이브리드형 인재 양성을 위해 자유 토론과 지식 공유 중심의 수업을 적극 지원하고 있다. 마이크로 전공 제도를 통해 다양한 전공의 핵심 지식을 배우는 융합교육을 실시하고 있으며, 2022학번부터 ‘정보와 기술’ 영역 수강을 필수화하고 인공지능(AI) 및 가상현실(VR), 증강현실(AR) 등을 이용한 디지털 인문학, 빅데이터 등 최첨단 분야 융합교육을 지원하고 있다. 실감미디어, 메타버스, 콘텐츠 라이팅(Content Writing) 비교과 프로그램을 운영하고 전교생 대상 데이터분석, 코딩, 미디어제작 교육과정 개설을 추진해 디지털 리터러시 확보에 많은 노력을 기울이고 있다. 한편 2019년 인공지능대학원을 설립해 매년 50명의 석박사를 배출하고 있는 우리 대학교는 AI 고급인재를 양성하고 AI 융합 교육 및 연구를 통해 인간 중심 인공지능 시대를 이끌어가기 위해 ‘인공지능융합대학’을 올해 새로이 설립하고 2022학년도부터 인공지능학과 학부생을 선발하고 있다. 이로써 수요자 중심의 AI 융합인력 양성을 위한 초석을 다지고, 단순한 인공지능을 위한 코딩 기술자가 아닌 공학, 인문학, 사회과학, 법학, 경영학, 의학 등 다양하고 풍부한 AI 응용 연구를 융합하는 첨단 교육을 실시하며, 전교생을 대상으로 하는 AI 융합 과목 개설 또한 확대해 나갈 계획이다. ● 세계적 수준의 연구성과 창출을 위한 다양한 지원 우리 대학교는 세계 수준의 연구인력 양성 및 글로벌 지식 네트워크 구축, 연구 지원 체계 선진화를 통해 연구 수월성 제고에 노력하고 있다. 2021년부터 ‘연세시그니처연구클러스터’ 사업을 신설해 세계적 수준의 교내 연구자를 적극 지원함으로써 우리 대학교의 대표 연구 분야를 육성하는 데 힘쓰고 있다. 연구 경쟁력 강화를 위해 연구자 전주기 맞춤형 연구자별 특별지원사업을 운영하며 연구 몰입도 제고를 도모하고 있다. 세계적 수준의 연구업적 질적 제고와 국제협력연구 활성화를 위해 ‘프론티어연구원(Yonsei Frontier Lab)’을 설립해 해외 우수 연구자와의 국제공동연구를 체계적으로 지원하고 있다. 신규 연구자 및 기존 초청 연구자 중 공동연구 우수자를 재지원하도록 해 장기적인 연구협력을 추진하며, 세계 유수의 연구중심대학과 공동연구팀을 구성하기 위해 전략적 파트너십을 체결하고, 협력 국가 다각화를 통해 신규 공동연구팀을 발굴하고 있다. 한편 우리 대학교는 국제캠퍼스 내에 대학이 중심이 된 ‘학(學)-연(硏)-산(産)-병(病)’의 성공적인 협력 모델을 제시하는 혁신 생태계를 조성하고 있다. ▲2020년 5월 중소벤처기업부 주관 ‘메이커스페이스 구축⸱운영 사업’, ▲2020년 6월 교육부 주관 ‘대학 내 산학연협력단지 조성사업’, ▲2020년 10월 산업통상자원부-보건복지부 공동주관 ‘한국형 NIBRT 프로그램 운영-바이오 공정 인력양성센터 구축사업’ ▲2021년 7월에는 국가 역점 사업인 바이오 중심지를 조성하는 ‘K-바이오 랩허브 구축사업’을 잇달아 수주하는 쾌거를 올렸다. 우리 대학교는 앞으로도 우수 연구자 발굴⸱유치 및 미래 유망 분야 지원 등 연구 경쟁력 강화를 통해 상승세를 이어가며, 연세의 교육과 연구 성과를 ‘공존과 헌신’의 가치 아래 지속적으로 사회에 환원할 계획이다.
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 노영훈 교수팀, 나노버블과 광촉매 가수분해를 이용한 저분자 히알루론산 제조법 개발
- 노영훈 교수팀, 나노버블과 광촉매 가수분해를 이용한 저분자 히알루론산 제조법 개발 나노버블이 도입된 광 가수분해 장치를 이용 생체친화적 저분자 히알루론산 제조 방법 개발에 성공 고분자 분야 세계적인 학술지 ‘Carbohydrate Polymers’ 게재 [사진. (왼쪽부터) 조성연 공동 제1저자, 이석재 공동 제1저자, ㈜뉴트렉스테크놀러지 박지용 연구소장, 노영훈 교수] 생명시스템대학 생명공학과 노영훈 교수 연구팀이 국내 기능성 원료 개발 중소기업인 ㈜뉴트렉스테크놀러지(Nutrex, 대표 김성한, 연구소장 박지용)와 공동연구를 통해 나노버블이 도입된 광 가수분해를 이용한 저분자 히알루론산 제조 방법을 최초로 개발했다. 이번 연구로 생체 내 부작용을 최소화하면서 추가 공정이 필요 없는 저분자 제조의 산업 활용 가능성이 학문적으로 제시됐다. 우리 몸의 구성 성분인 히알루론산은 보습효과, 윤활효과, 세균에 대한 보호효과 등 다양한 효능과 우수한 물성을 가지고 있어서, 화장품 첨가제, 관절염 치료제, 안과용 수술보조제 등 화장품, 의약품 및 의료기기의 소재, 식품 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 최근 고령화 인구 증가, 미용 시술에 관한 관심 증대, 미적 의식 증가로 인해 히알루론산 소재는 점차 시장성이 확대되고 있다. 높은 분자량의 히알루론산은 체내 흡수 및 피부 내로의 흡수가 용이하지 않아 그 효과를 충분히 발휘하지 못하는 단점이 제기되고 있어, 피부 조직 투과도가 높고 사용이 용이한 저분자 히알루론산에 대한 관심이 증대되고 있다. 고분자량 히알루론산의 저분자량화 방법으로는 산에 의한 가수분해 방법, 히알루로니다아제 효소를 사용하는 방법 등이 대표적으로 많이 사용되고 있다. 그러나 산성 조건에서의 가수분해는 단당이 많이 생성돼 분자량 분포가 넓고, 변환 효율이 낮으며, 중화 과정에서 수반되는 염 생성으로 인해 투석 또는 한외여과 등 탈염 공정이 추가로 필요하고 더욱이 당의 고리열림 반응이 진행돼 부산물이 생성된다고 보고돼 안전성에 문제가 있을 수 있다. 또한 효소 가수분해를 이용하면 사용되는 효소 활성 및 반응시간을 선택함으로써 분자량 분포가 좁은 저분자 히알루론산을 얻을 수 있다는 장점이 있으나, 엔도톡신에 의한 오염, 높은 비용과 효소 반응이 장시간 소요되는 단점이 있다. 따라서 고분자 히알루론산의 분자량을 낮추거나 고분자 히알루론산으로부터 저분자 히알루론산을 생산하는 효율적인 방법의 개발이 필요한 실정이다. 연구팀은 이런 한계점을 극복하기 위해 나노버블이 도입된 광촉매 방법을 사용했다. 먼저 대기 및 수질 정화, 의료기기 살균 등에 사용되고 있는 TiO2 광촉매는 TiO2 입자 표면에 자외선(UV)을 조사하면 TiO2 촉매 역할에 의한 연속 반응으로 수산화 라디칼(hydroxyl radical, ·OH)이 생성된다. 이 수산화 라디칼은 염소나 산 처리 공정 시 추가되는 탈염공정이 필요하지 않기 때문에 히알루론산의 점도 조절 및 물성 개량에 적합했다. 또한 수산화 라디칼의 반응을 촉진시키기 위해 나노버블을 도입했다. 사용된 나노버블(~130㎚)은 표면적 증대를 통해 라디칼 반응성을 향상하는 방법으로 광촉매 처리 효율을 높여 반응시간을 획기적으로 줄이면서 엔도톡신이 거의 없고 높은 항산화능을 보유한 저분자량의 히알루론산을 제조할 수 있었다. 선행연구를 통해 나노버블보다 상대적으로 손쉽게 만들 수 있는 마이크로버블(~30㎛)을 광촉매 장치의 반응을 이용해 나노버블화시킬 수 있는 결과를 얻어 설비 비용을 절감할 수 있는 장점도 있었다. [그림. 나노버블-광촉매에 의한 히알루론산 가수분해 메커니즘 및 공정 모식도] 이 기법은 히알루론산을 고농도로 함유하면서도 분자량과 점도가 낮은 초저분자 히알루론산 화장품 원료나 피부 외용제를 만드는 데 활용될 수 있으며, 식품 및 화장품 소재로 이용 가능한 자원을 광분해 기술을 이용해 친환경적으로 대량생산할 수 있는 기술적 기반을 확립했다. 또한 기능성 물질을 함유한 식품 및 화장품 원료에 첨단 나노공학 기술을 접목시켜 고부가가치 제품을 창출할 수 있는 소재 개발이 가능하므로, 원료의 활용도를 끌어올리고 해외 기술 의존도를 낮추는 데 기여할 것으로 보인다. 노영훈 교수와 ㈜뉴트렉스테크놀러지 박지용 연구소장은 “추가 공정 없이 간편하고 엔도톡신이 저감화된 저분자 히알루론산을 제조할 수 있도록 한 연구”라며, “본 기법은 경제성 및 안전성이 매우 높기 때문에 다양한 식품 및 화장품 소재를 친환경적으로 대량생산하는 데 산업적으로 적용 가능할 것으로 기대된다.”고 연구의 의의를 밝혔다. 본 연구는 그 우수성과 독창성을 인정받아 고분자 분야의 국제 학술 권위지 ‘Carbohydrate Polymers (IF 10.7)’ 온라인판에 10월 1일 게재됐다. 우리 대학교 조성연 연구원, 이석재 연구원이 제1저자로, 양경직 연구원, 김영민 연구원, 김정운 박사, 중앙대 이동언 교수, 경북대 최덕영 교수가 공동저자로 참여했다. 논문정보 ● 논문제목: Hyaluronic acid hydrolysis using vacuum ultraviolet TiO2 photocatalysis combined with an oxygen nanobubble system ● 논문주소: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.120178
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 정윤석 교수팀, 알루미늄 기반 저가 소듐 고체전해질 소재 개발
- 정윤석 교수팀, 알루미늄 기반 저가 소듐 고체전해질 소재 개발 고체전해질 저가화를 통해 ESS용 소듐 전고체전지 핵심 소재기술 개발 국제 학술 권위지 ‘ACS Energy letters’ 게재 [사진. (왼쪽부터) 박주현 제1저자, 손준표 제1저자, 정윤석 교수] 공과대학 화공생명공학과 정윤석 교수 연구팀은 소듐 전고체전지의 가격을 낮추고 입자 간 계면 저항 증가를 근본적으로 해결하기 위해 알루미늄 기반 소듐 전고체전지용 신규 고체전해질을 개발했다. 현재 널리 상용화된 리튬이온전지는 유기계 액체전해질을 사용한다. 하지만 이는 단 한 번의 스파크로도 쉽게 불이 붙을 수 있고, 일단 불길이 시작되면 걷잡을 수 없기 때문에 안전성에 심각한 문제가 있다. 실제로 리튬이온전지를 적용한 ESS는 잦은 발화 사고가 발생하고 있다. 이에 더해 급격히 증가하는 배터리 수요에 따라 리튬 가격이 최근 10년간 10배 가까이 상승하면서, 소듐을 이용한 소듐이온전지에 대한 관심이 커지고 있다. 소듐 고체전해질은 발화성이 없는 무기계 물질이면서 주 성분인 소듐은 지표면에 6번째로 많이 존재하는 원소로 매장량에 대한 우려도 없다. 따라서, 이를 적용한 소듐 전고체전지는 기존 리튬이온전지에 비해 저렴한 가격으로 안전하게 에너지를 저장할 수 있는 차세대 전지로서 ESS에 적용될 수 있다. 그러나 지금까지 개발된 소듐 전고체전지는 고체전해질의 가격이 비싸다는 문제가 있다. 또한 높은 에너지밀도를 구현하기 위해서는 3~4V 이상의 높은 전압 구동이 필수적인데, 대부분 고전압에서 심각한 분해 반응을 보여 성능 구현에 어려움이 있었다. 최근 고전압에서도 안정적인 할라이드계 고체전해질 소재가 연구되고 있지만, 대부분 비싼 희토류 금속 원소를 사용하기 때문에 상용화가 어렵다는 문제가 있다. 이러한 기존 연구의 한계를 극복하기 위해, 정윤석 교수 연구팀은 저렴한 금속원소를 이용한 고전압 소듐 전고체전지용 고체전해질을 고안했다. 지구 표면에 3번째로 많이 존재하는 원소인 알루미늄을 이용한 고체전해질 소재를 개발함으로써, 3V급 전고체전지를 수백 회 사이클 동안 안정적으로 구현하는 데 성공했다. 정윤석 교수 연구팀이 개발한 신규 소듐 고체전해질인 NaAlCl4는 기존에 고온 환경에서 구동되는 ZEBRA 타입 전지에서 용융염 전해질로 사용되던 물질인데, 본 연구를 통해 상온에서 전고체전지 구동을 최초로 구현한 데 그 의의가 있다. 전해질 내 소듐 이온 전도 메커니즘 또한 X선 회절 분석과 결합원자가모델 계산을 통해 규명됐다. 해당 물질 안에서 소듐은 염소 원자와 NaCl6 삼각기둥을 형성하며, 1차원 또는 2차원 경로를 통해 이온이 이동하는 것으로 밝혀졌다. [그림. 논문 대표 이미지] 정윤석 교수는 “이번 연구는 안전한 저가 ESS용 전지 기술에 중요한 전환점이 될 것으로 기대한다.”고 본 연구의 의의를 밝혔다. 이 연구는 한국연구재단 탄소중립기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 정윤석 교수 연구팀의 박주현 연구원(공동 제1저자), 손준표 연구원(공동 제1저자), 성균관대 김종순 교수 연구팀, UNIST 서동화 교수 연구팀 및 한국원자력연구원 김형섭 박사가 함께 진행했으며, 에너지 분야 국제 학술 권위지인 ‘미국화학회 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’에 9월 7일 온라인 게재됐다. 논문정보 ● 논문제목: NaAlCl4: New Halide Solid Electrolyte for 3 V Stable Cost-Effective All-Solid-State Na-Ion Batteries ● 논문주소: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c01514
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 박장웅 교수팀, 돌연사의 주범인 부정맥을 실시간 진단-치료하는 심장 부착형 전자패치 개발
- 박장웅 교수팀, 돌연사의 주범인 부정맥을 실시간 진단·치료하는 심장 부착형 전자패치 개발 심장 질환 진단 및 치료 장치에 활용 기대 [사진. (왼쪽부터) 박장웅 교수, 조승우 교수, 이삭 교수, 김무현 제1저자] 몸속 심장 표면에 부착해 돌연사의 주범인 부정맥을 실시간으로 진단하고, 동시에 부정맥을 치료할 수 있는 새로운 개념의 심장 부착형 전자패치가 개발됐다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 9월 15일 온라인 게재됐다. 공과대학 신소재공학과 박장웅 교수(고등과학원 IBS 연구위원) 연구팀은 부정맥 환자의 심장 기능을 실시간 감지하면서, 동시에 부정맥이 발생하면 심장에 미세 전기 자극을 줘 심장 박동의 이상을 정상화시키는 심장 부착형 전자패치 기술을 개발했다. 이 연구에는 생명공학과 조승우 교수, 세브란스병원 심장혈관외과 이삭 교수 연구팀이 공동으로 참여했다. 부정맥 유발 요인은 심장의 선천적 이상이나 질환, 흡연·음주 같은 생활습관 등 다양하지만 돌연사의 주범이라고 일컬어질 만큼 생명을 위협하는 심각한 심혈관 질환이다. 따라서 돌연사 위험이 높은 심장질환 환자의 경우, 몸속에 이식형 제세동기를 삽입해 부정맥 발생 시 자동으로 심장에 전기 충격을 가해 사망 위험을 감소시키기도 한다. 하지만 기존의 이식형 전자장치는 크기가 커 이식 시 가슴 피부를 절개하는 부담이 있고, 정맥을 통해 전극을 심장에 넣는 방식으로 작동하기 때문에 감염이나 정맥 천공, 허혈성 염증 등 합병증의 위험이 있다. 또한, 이식형 전자장치는 심장의 전기 활동을 감지하고 부정맥을 감지하면 전기 충격을 주는 방식이기 때문에 외부 전기 자극에 민감할 수 있어 시술받은 환자의 외부 활동에 각별한 주의가 요구된다. 연구팀은 대표적인 심장 진단 방식인 심전도가 아닌, 심장이 수축과 이완하는 물리적 운동을 직접 감지할 수 있는 반도체 기반의 압력센서를 개발했다. 이 센서는 심장 표면에 부착될 정도의 얇은 패치 형태로, 고해상도의 압력센서가 분포돼 있어 심장 표면의 압력 분포를 실시간 감지할 수 있다. 또한, 부정맥을 감지하면 심장에 효과적으로 전기 자극을 가하기 위해 표면적이 넓은 나노구조의 전극이 결합돼 있다. 즉, 하나의 패치 장치로 심장의 압력 감지와 미세 전기 자극을 동시 수행 가능하게 한 것이다. 특히 반도체 기반의 압력센서는 몸속 내부 또는 외부에서 가해지는 전기적 신호에 간섭을 받지 않아, 압력 감지 기능과 전기 자극 기능을 동시에 수행할 수 있다. 연구팀은 부정맥을 유발한 실험 토끼의 심장 표면에 전자패치를 부착해 측정한 압력 분포 데이터로 부정맥 발현으로 심장의 수축과 이완이 불규칙해진 것을 확인했다. 동시에 심장에 자동으로 미세 전기 자극을 가해 심장 박동을 정상화하는 데 성공해 전자패치의 임상 효과를 증명했다. 또한 전자패치를 심장 표면에 장기간 안정적으로 고정하기 위해 홍합의 접착 능력을 모방해 생체 접합성이 우수한 하이드로젤 접착제를 개발했다. 연구팀은 접착제가 코팅된 전자패치가 실험 토끼의 심장 표면에 부착 후 10주가 지나도 안정적으로 유지되며 토끼의 정상적인 활동이 가능함을 확인했다. 박장웅 교수는 “이번 연구로 개발된 심장 부착형 전자패치 기술은 기존 이식형 제세동기 기술의 한계를 극복하고 새로운 심장 질환 진단 및 치료 전자장치에 활용될 수 있을 것”이라며, “향후 임상실험을 통해 상용화해 실제 부정맥 환자들에게 적용할 것을 기대한다.”고 밝혔다. 고등과학원은 세계 최고 수준의 기초과학 연구와 교육을 목표로 나노의학 융합연구를 수행하며 100년을 바라보는 세계 초일류 수준의 대학 내 기초과학연구소를 지향한다. 고등과학원은 융합 분야의 퍼스트 무버(First Mover) 및 빅 사이언스(Big Science) 창출을 목표로 하며, 나노과학과 의학을 융합한 나노바이오메디컬엔지니어링 전공을 통해 미래과학을 선점하는 데 기여하고 있다. 논문정보 ● 논문제목: In-situ diagnosis and simultaneous treatment of cardiac diseases using a single device platform ● 논문주소: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq0897
- 앤드와이즈 2022.11.10
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- 외국인 유학생 지원을 위한 Global Service Desk 오픈
- 외국인 유학생 지원을 위한 Global Service Desk 오픈 9월 15일 외국인 유학생 안내 창구 서비스 개시 우리 대학교는 외국인 유학생을 위한 원스톱 서비스 창구 ‘글로벌 서비스 데스크(Global Service Desk)’를 교내 백양누리 글로벌라운지 내에 신설하고 9월 15일 서비스를 개시했다. 우리 대학교는 우수한 외국인 인재를 유치하고 이들의 안정적인 초기 정착 및 생활 지원을 강화해 미래 인재로 양성하기 위해 다양한 프로그램을 진행하고 있다. 이번 글로벌 서비스 데스크 신설은 대학혁신지원사업의 일환으로 추진됐다. 글로벌 서비스 데스크는 외국인 유학생을 위한 원스톱 헬프 데스크로, 교내 접근성이 뛰어난 백양누리 글로벌라운지 내에 설치됐다. 외국인 유학생들은 글로벌 서비스 데스크를 통해 영어 및 중국어 대면 상담 서비스를 제공받을 수 있으며, 이를 통해 필요로 하는 교내/외 각종 정보에 더 쉽고 간편하게 접근할 수 있다. 이와 더불어 전용 홈페이지(https://gosc.yonsei.ac.kr)와 SNS를 신규 개설하는 등 온라인·비대면 채널을 통한 정보 서비스도 강화해, 외국인 유학생들이 정보를 얻을 수 있는 보다 다양한 채널을 갖추게 됐다. 김동훈 국제처장은 “글로벌 서비스 데스크 오픈을 계기로 외국인 유학생 서비스를 강화하고 향후 다양한 프로그램을 통해 외국인 유학생이 우수한 미래 인재로 성장할 수 있도록 적극적으로 지원할 계획”이라고 전했다.
- 앤드와이즈 2022.11.10
