[한국강사신문 한상형 기자] 숙명여자대학교 화공생명공학부 최경민 교수팀은 상용화된 흡착제와 기존 금속유기구조체로 다루기 어려웠던 영역에 최적화되어 사용될 수 있는 다변량 금속유기구조체의 작용원리를 규명하고 적용 가능성을 높이는 데 성공했다.   왼쪽부터 최경민 화공생명공학부 교수, 고소연 연구원, 류언진 연구원 [사진출처=숙명여대]   이번 연구는 다변량 금속유기구조체 내에서 일어나는 작용원리를 규명함으로써 향후 다변량 금속유기구조체의 최적화 디자인을 통해 기존흡착제로 대응할 수 없었던 다양한 분야(특수가스 생산 또는 이송, 미량의 공기 중 유해화합물 정화, 약물의 이송 및 전달)에 적용될 수 있는 기반을 마련했다. 연구팀에 따르면 금속유기구조체(metal-organic frameworks, MOFs)는 분자로 만들어진 건축물과 같은 물질로써 내부에 나노 공간을 포함하고 있다. 현재 이러한 금속유기구조체가 타깃으로 하는 물질의 출입 거동을 조절하기 위해 다양한 기능기를 가진 금속유기구조체를 만들고 그 내부를 정교하게 조절하는 기술이 개발되고 있다. 기존 연구에서는 정교한 내부 공간을 디자인하는 다변량 내부구조 조절 기술개발과 실제 타깃으로 하는 물질에 대한 금속유기구조체 내부 거동 패턴과 어떠한 변수들의 조합이 이에 영향을 미치는지 명확하게 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 다변량 시스템을 가진 금속유기구조체(multivariate-MOF, MTV-MOF)를 구현하여 기능기의 양과 관계없이 일정한 이산화탄소와 물의 흡착 거동을 보인다는 것을 확인하였으며 시스템이 가지는 특이적 흡착 거동의 작용원리를 규명하였다. 최 교수 연구팀은 다변량 금속유기구조체 내 타깃 물질이 들어올 때 입자 외부에 위치한 기능기에 의해 그 물질의 거동 패턴이 결정된다는 것을 밝혀냈다. 이것은 마치 여러 가지 다양한 내부 설계로 이루어져 있는 아파트에 입주자가 들어오더라도 가장 외부에서 입주자가 먼저 접하는 인테리어 및 시설이 입주자의 거동에 가장 큰 영향을 미치는 것과 같은 현상이라고 할 수 있다. 연구팀은 또한 전자현미경을 통해 다변량 금속유기구조체 외부에 위치한 기능기의 상호작용이 전체 샘플의 흡착 거동에 주요하게 영향을 준다는 것을 증명하였다. 이번 연구는 향후 해당 물질이 사용될 수 있는 적용 분야에 대한 최적화 설계와 현실화 가능성을 높이는 데 크게 기여했다는 평가를 받았다. 한편 이번 연구 결과는 세계적 권위의 학술지인 ‘미국화학회지(Journal of American Chemical Soecity, JACS)’ 온라인판 2023년 2월 1일에 게재되었다. (논문명: Effect of Spatial Heterogeneity on the Unusual Uptake Behavior of Multivariate-MOF) 본 연구의 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견 연구지원사업(2022R1A2B5B01001826)과 기초의과학연구센터(MRC, 2022R1A5A2021216)의 지원으로 수행되었다. 최경민 교수는 “이 연구는 복잡계의 성격을 가진 다변량 금속유기구조체의 내부에서 나타나는 타깃 물질에 대한 상호적용 원리를 규명한 것이다”라며 “상용화된 흡착제와 기존 금속유기구조체로 적용하기 어려웠던 특수가스 생산 또는 이송, 미량의 공기 중 유해화합물의 정화, 약물의 이송 및 전달 등의 영역에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔다.   출처 : 한국강사신문(https://www.lecturernews.com)

지난달 20일(수) 본교 최경민 화공생명공학부 교수 연구팀의 줄기세포 자동 분화 플랫폼 연구를 담은 논문이 ‘사이언스 어드밴스(Science Advances)’에 게재됐다. 줄기세포는 기능과 형태가 정해지지 않고 우리 몸을 구성하는 다양한 종류의 세포로 분화 가능한 만능세포다. 줄기세포의 분화 시스템에 관해 최 교수 및 김태형 중앙대 교수의 공동 연구팀은 줄기세포 배양의 새로운 방식을 제시하는 연구를 진행했다. 정지연(화공생명공학 22) 학우는 “줄기세포 자동 분화 플랫폼이 질병 치료의 범위를 넓힐 수 있는 발판이 되길 바란다”고 말했다. ▲ 줄기세포가 자동 분화 플랫폼에서 배양되는 과정의 그래픽이다. <사진제공=지서현(화공생명공학 박사과정) 학우>   공동 연구팀은 나노 홀 패턴(Nano Hole Pattern)과 ‘금속-유기 골격체 나노입자’를 사용한 줄기세포 자동 배양 플랫폼을 개발했다. 줄기세포를 배양하기 위해선 비타민A와 같은 영양분의 지속적인 주입이 필요하다. 반면 줄기세포 자동 배양 플랫폼은 배양액 교체가 필요 없어 줄기세포 분화 효율이 극대화됐다. 연구에 참여한 지서현(화공생명공학 박사과정) 학우는 “나노미터 단위의 홀 안에 금속-유기 골격체를 주입해 세포가 안정적으로 영양분을 공급 받을 수 있는 환경을 조성하는 데 성공했다”고 설명했다. 나노 홀 안에 있는 나노 입자는 줄기세포의 직접적인 접촉 없이 안정적으로 영양분을 받을 수 있는 구조를 만든다. 최 교수 연구팀은 금속-유기 골격체 나노입자에 대한 연구를 지속할 계획이다. 해당 나노입자는 크기 조절을 통해 영양분의 방출 속도 및 양을 제어한다. 지 학우는 “금속-유기 골격체 나노입자를 사용해 비타민A를 비롯한 약물의 방출을 조절하는 실험을 하고 있다”며 “신경줄기세포 외에도 골분화세포와 지방세포에 대한 연구도 함께 진행 중이다”고 말했다. 출처 : 숙대신보(http://news.sookmyung.ac.kr)

[스마트경제=복현명 기자] 최경민 숙명여자대학교 화공생명공학부 교수(랩인큐브(주) 대표 겸직)팀이 희귀질환 치료제 개발에 사용되는 신경줄기세포를 외부 분화인자 처리없이 고효율로 취득하는 새로운 줄기세포 분화 플랫폼을 개발하는데 성공했다. 본 기술이 상용화되면 줄기세포 기반의 다양한 치료제 생산에 획기적인 전기를 마련할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 김태형 중앙대 교수팀과 공동으로 수행했으며 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 Science 자매지인 Secience Advances(IF: 14.136)에 4월 20일자로 게재됐다. 줄기세포는 ‘분화’라는 과정을 통해 인체를 구성하는 다양한 세포로 전환이 가능한 세포로서, 퇴행성, 희귀질환 치료를 위한 세포치료제 개발 연구에 중요하게 쓰인다. 실제 생체 내의 줄기세포는 복잡한 생체 정보 뿐만 아니라 분화, 성장에 필요한 영양소를 끊임없이 공급받으며 다양한 거동이 조절된다. 따라서 줄기세포 치료제의 분화 효율과 안정성을 향상시키기 위해선 실제 생체 내 환경의 특성을 모사한 실험실 배양 환경 조성이 핵심적이다. 현재 다양한 나노구조, 물질을 이용한 연구가 진행되고 있지만 원하는 세포를 얻기 위한 핵심 분화기술은 여전히 다양한 분화 및 성장인자를 세포 배양액에 첨가하고 이를 주기적으로 교체하는 불연속적 공급 방식에 의존하고 있어 줄기세포 분화 효율, 세포 취득률이 크게 변동한다는 한계가 있다. 최 교수 공동 연구팀은 기존의 실험실 환경에서 신경줄기세포의 신경분화를 자동적으로 유도함으로써 실제 생체 내 환경 특성을 모사하고 줄기세포의 분화 효율을 극대화할 수 있는 새로운 줄기세포 분화플랫폼을 개발했다. 본 플랫폼은 신경줄기세포의 신경분화에 유리한 나노 홀 패턴과 장기간 일정하게 신경분화에 필수적인 인자를 방출할 수 있는 금속-유기 골격체 나노입자로 구성된다. 플랫폼은 분화 유도 인자를 담지한 금속-유기 골격체 나노입자가 단일 나노 홀 내부에 하나씩 위치하도록 구성한 세계 최초의 세포 배양 플랫폼이다. 최경민 숙명여대 화공생명공학부 교수는 “이번에 개발한 플랫폼은 줄기세포 분화를 자동 유도함으로써 매우 간단하고 효율적으로 줄기세포 분화가 가능하고 나아가 신경줄기세포 뿐만 아니라 간엽줄기세포, 유도만능줄기세포, 배아줄기세포 등을 포함해 다른 종류의 줄기세포 분화에도 활용할 수 있어 퇴행성, 희귀질환 치료를 위한 줄기세포 기반의 세포 치료제 생산에 새로운 플랫폼으로 사용할 수 있기를 기대한다”고 말했다.   복현명 기자 hmbok@dailysmart.co.kr   출처 : 스마트경제(http://www.dailysmart.co.kr)