- 전기자동차 고출력 시 전극 소재 성능 저하 메커니즘 분석 플랫폼 구축 - 전기자동차용 차세대 배터리 소재 설계를 위한 발판 마련 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 에너지저장연구단 장원영 박사, 전북분원 탄소융합소재연구센터 김승민 박사 공동연구팀은 전기자동차용 리튬이온배터리의 급속한 배터리 사용 시에 전극 소재의 변형과 전기화학 성능 저하 정도를 규명할 수 있는 플랫폼을 구축했다고 밝혔다. 최근 전기자동차가 주목받으면서 동력원인 리튬이온전지의 우수한 성능 및 수명을 유지할 수 있게 하는 것에 관심이 쏠리고 있다. 즉, 전지의 성능(에너지밀도) 저하가 없는 고출력 장수명의 전지를 개발하는 것이 핵심이다. 전기자동차용 리튬이온전지는 기존의 소형 리튬이온전지와는 다르게 급가속 등 고출력이 필요한 상황에서도 문제없이 사용 가능해야 한다. 고출력으로 리튬이온전지를 사용하게 되면 전지가 급속도로 방전되게 된다. 이렇게 급속하게 충·방전되는 조건에서는 완속 충·방전 시에 얻을 수 있는 전지의 용량보다 훨씬 줄어들게 되는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 고출력의 충·방전의 반복은 결국 리튬전지의 수명을 크게 감소시켜 전기자동차 시장 확대를 어렵게 하는 원인이었다. KIST 장원영 박사 연구팀은 이전 연구에서 3원계(Ni, Co, Mn) 양극(+) 물질 소재를 분석하여 리튬이온전지를 급속으로 충전할 때 일어나는 전지의 성능 저하를 분석할 수 있는 플랫폼을 구축한 바 있다.(※J. Phys. Chem. Lett. 2017, 8, 23, 5758-5763) 이번에는 다른 양극 물질인 ‘하이-니켈계 소재(NCA)’를 분석하여 배터리의 과도한 사용으로 인해 빠르게 방전될 때 일어나는 성능 저하를 규명하였다. KIST 연구진은 리튬이온전지의 급속 충·방전 등 전기차의 다양한 주행환경에서 작동 오류 및 안전사고를 초래할 수 있는 전극 소재의 변형을 분석했다. 연구진은 다양한 투과전자현미경 분석기법(고분해능 이미징 기법, 전자에너지 분광분석법, 전자회절 분석법 등)을 활용하여 각각 마이크로·나노 스케일에서 전극 구조를 관찰·분석하였다. 이를 통해 급가속 등의 빠른 속도의 방전 현상은 양극으로 전달되는 리튬이온의 양을 제한하며, 이 결과로 불완전하게 회복된 전극 물질의 내부 변형이 결국 전지 용량 감소와 수명 단축의 요인임을 밝혔다. 특히 고용량 사용을 위하여 고전압으로 충·방전을 하게 되면 이러한 전극 구조의 불안정성은 더욱 높아짐을 확인하였다. KIST 연구진은 성능 저하로 이어지는 전극 내부구조에서 일어나는 미세한 초기변화를 다양한 범위에서 한눈에 확인할 수 있는 전지 소재의 성능 저하 분석 플랫폼을 확립하였고, 전지 소재의 성능 저하 메커니즘을 규명하였다. KIST 장원영 박사는 “본 연구를 통해 전기자동차의 급가속 시 불규칙한 전지 소재 내부 변형으로 인한 배터리 성능 저하 메커니즘을 밝혀냈다.”라고 말하며, “이를 바탕으로 향후에는 급가속 시에도 배터리의 성능에 문제가 없는 안정한 배터리 소재 개발을 위해 매진할 계획이다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업으로 수행되었으며, 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘Angewandte Chemi’ (IF:12.257, JCR 분야 상위 9.59%) 최신호에 표지 논문으로 게재될 예정이다. * (논문명) In-depth TEM Investigation on Structural Inhomogeneity within a Primary LixNi0.835Co0.15Al0.015O2 Particle: Origin of Capacity Decay during High-rate Discharge - (제 1저자) KIST 이혜수 연구원(現 삼성SDI 연구원) - (제 1저자) KIST 조은미 연구원(박사과정) - (교신저자) KIST 에너지저장연구단 장원영 박사(책임연구원) - (교신저자) KIST 전북분원 탄소융합소재연구센터 김승민 박사(책임연구원) <그림설명> [그림 1] 전기자동차 전극소재인 니켈계 양극재(NCA)의 고율 방전 시 전압 조건에 따른 전지 용량 감소 변화 및 표면 및 벌크 내부구조 변화와의 상관관계 도식도 [그림 2] <표지 논문 이미지> 전기자동차가 급가속 등 고출력으로 주행할 때, 전지의 성능이 감소하는 현상 이미지

- 신개념 효소 표적 형광물질로 몸속의 염증 변화 실시간 추적 - 염증 관련 효소 영상화 기술 및 염증성 질환 치료제 연구에 응용 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 테라그노시스연구단 권익찬 박사팀은 서울대학교 의과대학 조남혁, 김혜선 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 암, 치매, 패혈증 등 만병의 원인인 염증을 영상으로 관찰하고 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 체내 염증 효소의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있어 다양한 염증성 질병의 조기진단이 가능하다. 염증성 질환은 가장 광범위한 질환으로 사망률 1위인 암, 퇴행성 질환인 알츠하이머병, 세균 감염으로 인한 패혈증까지 다양한 질병들이 해당된다. 이들은 모두 염증 반응의 조절이 제대로 이뤄지지 않아 생기는 질병이다. 따라서 염증에 관한 심층 연구는 다양한 질환을 진단하거나 치료하는 데 도움을 줄 수 있다. 관절염, 통풍, 알츠하이머병 등과 같은 염증성 질환들은 공통적으로 특정한 단백질(인플라마좀)이 활성화된다는 사실이 알려지면서 이를 추적하기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 그러나 기존의 기술은 체내에서 인플라마좀의 활성화를 시공간적으로만 분석한다는 한계를 가졌다. 몇몇 연구의 경우 유전자 조작을 하여 실시간 관찰을 유도하였으나 유전자 조작이 필요하기 때문에 연구 목적으로만 사용 가능했다. KIST 연구진은 염증성 효소인 캐스페이즈-1을 관찰하기 위해 이 효소에 의해 절단되는 물질을 활용했다. 이 물질에 빛을 발하는 형광물질과 빛을 억제하는 소광물질을 결합하였다. 이를 통해 형광 신호의 노이즈를 줄이고 민감도를 극대화하여 영상화에 활용할 수 있는 형광물질을 만들어 냈다. KIST 연구진은 개발한 형광물질을 알츠하이머병, 대장염, 암 등의 다양한 동물실험에 투여하여 실시간 캐스페이즈-1의 변화 영상을 얻을 수 있었다. 이 기술은 염증 초기에 관여하는 효소를 빠르고 직접적으로 관찰할 수 있으므로 염증성 질환을 조기 진단할 수 있다. 또한, 이 형광물질은 독성이 없고 체내에서 빠르게 분해되어 생체적합성이 높다. KIST 권익찬 박사는 “이 기술을 활용하면 실시간으로 염증 물질을 모니터링하고, 염증성 질환의 조기 진단과 치료제 개발 및 효능을 평가하는데 활용할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업 및 분당서울대학교병원의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 생체재료 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:10.273, JCR 분야 상위 1.56%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Non-invasive in vivo imaging of caspase-1 activation enables rapid and spatiotemporal detection of acute and chronic inflammatory disorders - (제 1저자) 한국과학기술연구원 고영지 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 이재원 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 양은정 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 권익찬 책임연구원 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 조남혁 교수 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 김혜선 교수 <그림설명> [그림 1] 펩타이드 기반 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도 간편하고 민감도 높은 캐스페이즈-1 효소 검출을 위한 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도. 캐스페이즈-1 효소에 반응하여 형광을 낼 수 있는 기술로 체내에서 실시간 형광 영상화가 가능한 기술. [그림 2] 다양한 염증성 질환 모델에서 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상화 기술을 통한 조기 진단 영상 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상 기술을 이용해 다양한 염증성 질환 (알츠하이머병, 대장염, 암) 모델에서 조기 진단 영상화. 각기 병변이 나타나기 전 캐스페이즈-1 효소 검출에 따른 조기 진단이 가능함을 확인할 수 있었음.

- 신개념 효소 표적 형광물질로 몸속의 염증 변화 실시간 추적 - 염증 관련 효소 영상화 기술 및 염증성 질환 치료제 연구에 응용 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 테라그노시스연구단 권익찬 박사팀은 서울대학교 의과대학 조남혁, 김혜선 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 암, 치매, 패혈증 등 만병의 원인인 염증을 영상으로 관찰하고 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 체내 염증 효소의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있어 다양한 염증성 질병의 조기진단이 가능하다. 염증성 질환은 가장 광범위한 질환으로 사망률 1위인 암, 퇴행성 질환인 알츠하이머병, 세균 감염으로 인한 패혈증까지 다양한 질병들이 해당된다. 이들은 모두 염증 반응의 조절이 제대로 이뤄지지 않아 생기는 질병이다. 따라서 염증에 관한 심층 연구는 다양한 질환을 진단하거나 치료하는 데 도움을 줄 수 있다. 관절염, 통풍, 알츠하이머병 등과 같은 염증성 질환들은 공통적으로 특정한 단백질(인플라마좀)이 활성화된다는 사실이 알려지면서 이를 추적하기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 그러나 기존의 기술은 체내에서 인플라마좀의 활성화를 시공간적으로만 분석한다는 한계를 가졌다. 몇몇 연구의 경우 유전자 조작을 하여 실시간 관찰을 유도하였으나 유전자 조작이 필요하기 때문에 연구 목적으로만 사용 가능했다. KIST 연구진은 염증성 효소인 캐스페이즈-1을 관찰하기 위해 이 효소에 의해 절단되는 물질을 활용했다. 이 물질에 빛을 발하는 형광물질과 빛을 억제하는 소광물질을 결합하였다. 이를 통해 형광 신호의 노이즈를 줄이고 민감도를 극대화하여 영상화에 활용할 수 있는 형광물질을 만들어 냈다. KIST 연구진은 개발한 형광물질을 알츠하이머병, 대장염, 암 등의 다양한 동물실험에 투여하여 실시간 캐스페이즈-1의 변화 영상을 얻을 수 있었다. 이 기술은 염증 초기에 관여하는 효소를 빠르고 직접적으로 관찰할 수 있으므로 염증성 질환을 조기 진단할 수 있다. 또한, 이 형광물질은 독성이 없고 체내에서 빠르게 분해되어 생체적합성이 높다. KIST 권익찬 박사는 “이 기술을 활용하면 실시간으로 염증 물질을 모니터링하고, 염증성 질환의 조기 진단과 치료제 개발 및 효능을 평가하는데 활용할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업 및 분당서울대학교병원의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 생체재료 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:10.273, JCR 분야 상위 1.56%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Non-invasive in vivo imaging of caspase-1 activation enables rapid and spatiotemporal detection of acute and chronic inflammatory disorders - (제 1저자) 한국과학기술연구원 고영지 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 이재원 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 양은정 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 권익찬 책임연구원 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 조남혁 교수 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 김혜선 교수 <그림설명> [그림 1] 펩타이드 기반 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도 간편하고 민감도 높은 캐스페이즈-1 효소 검출을 위한 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도. 캐스페이즈-1 효소에 반응하여 형광을 낼 수 있는 기술로 체내에서 실시간 형광 영상화가 가능한 기술. [그림 2] 다양한 염증성 질환 모델에서 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상화 기술을 통한 조기 진단 영상 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상 기술을 이용해 다양한 염증성 질환 (알츠하이머병, 대장염, 암) 모델에서 조기 진단 영상화. 각기 병변이 나타나기 전 캐스페이즈-1 효소 검출에 따른 조기 진단이 가능함을 확인할 수 있었음.

- 신개념 효소 표적 형광물질로 몸속의 염증 변화 실시간 추적 - 염증 관련 효소 영상화 기술 및 염증성 질환 치료제 연구에 응용 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 테라그노시스연구단 권익찬 박사팀은 서울대학교 의과대학 조남혁, 김혜선 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 암, 치매, 패혈증 등 만병의 원인인 염증을 영상으로 관찰하고 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 체내 염증 효소의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있어 다양한 염증성 질병의 조기진단이 가능하다. 염증성 질환은 가장 광범위한 질환으로 사망률 1위인 암, 퇴행성 질환인 알츠하이머병, 세균 감염으로 인한 패혈증까지 다양한 질병들이 해당된다. 이들은 모두 염증 반응의 조절이 제대로 이뤄지지 않아 생기는 질병이다. 따라서 염증에 관한 심층 연구는 다양한 질환을 진단하거나 치료하는 데 도움을 줄 수 있다. 관절염, 통풍, 알츠하이머병 등과 같은 염증성 질환들은 공통적으로 특정한 단백질(인플라마좀)이 활성화된다는 사실이 알려지면서 이를 추적하기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 그러나 기존의 기술은 체내에서 인플라마좀의 활성화를 시공간적으로만 분석한다는 한계를 가졌다. 몇몇 연구의 경우 유전자 조작을 하여 실시간 관찰을 유도하였으나 유전자 조작이 필요하기 때문에 연구 목적으로만 사용 가능했다. KIST 연구진은 염증성 효소인 캐스페이즈-1을 관찰하기 위해 이 효소에 의해 절단되는 물질을 활용했다. 이 물질에 빛을 발하는 형광물질과 빛을 억제하는 소광물질을 결합하였다. 이를 통해 형광 신호의 노이즈를 줄이고 민감도를 극대화하여 영상화에 활용할 수 있는 형광물질을 만들어 냈다. KIST 연구진은 개발한 형광물질을 알츠하이머병, 대장염, 암 등의 다양한 동물실험에 투여하여 실시간 캐스페이즈-1의 변화 영상을 얻을 수 있었다. 이 기술은 염증 초기에 관여하는 효소를 빠르고 직접적으로 관찰할 수 있으므로 염증성 질환을 조기 진단할 수 있다. 또한, 이 형광물질은 독성이 없고 체내에서 빠르게 분해되어 생체적합성이 높다. KIST 권익찬 박사는 “이 기술을 활용하면 실시간으로 염증 물질을 모니터링하고, 염증성 질환의 조기 진단과 치료제 개발 및 효능을 평가하는데 활용할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업 및 분당서울대학교병원의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 생체재료 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:10.273, JCR 분야 상위 1.56%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Non-invasive in vivo imaging of caspase-1 activation enables rapid and spatiotemporal detection of acute and chronic inflammatory disorders - (제 1저자) 한국과학기술연구원 고영지 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 이재원 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 양은정 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 권익찬 책임연구원 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 조남혁 교수 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 김혜선 교수 <그림설명> [그림 1] 펩타이드 기반 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도 간편하고 민감도 높은 캐스페이즈-1 효소 검출을 위한 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도. 캐스페이즈-1 효소에 반응하여 형광을 낼 수 있는 기술로 체내에서 실시간 형광 영상화가 가능한 기술. [그림 2] 다양한 염증성 질환 모델에서 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상화 기술을 통한 조기 진단 영상 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상 기술을 이용해 다양한 염증성 질환 (알츠하이머병, 대장염, 암) 모델에서 조기 진단 영상화. 각기 병변이 나타나기 전 캐스페이즈-1 효소 검출에 따른 조기 진단이 가능함을 확인할 수 있었음.

- 신개념 효소 표적 형광물질로 몸속의 염증 변화 실시간 추적 - 염증 관련 효소 영상화 기술 및 염증성 질환 치료제 연구에 응용 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 테라그노시스연구단 권익찬 박사팀은 서울대학교 의과대학 조남혁, 김혜선 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 암, 치매, 패혈증 등 만병의 원인인 염증을 영상으로 관찰하고 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 체내 염증 효소의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있어 다양한 염증성 질병의 조기진단이 가능하다. 염증성 질환은 가장 광범위한 질환으로 사망률 1위인 암, 퇴행성 질환인 알츠하이머병, 세균 감염으로 인한 패혈증까지 다양한 질병들이 해당된다. 이들은 모두 염증 반응의 조절이 제대로 이뤄지지 않아 생기는 질병이다. 따라서 염증에 관한 심층 연구는 다양한 질환을 진단하거나 치료하는 데 도움을 줄 수 있다. 관절염, 통풍, 알츠하이머병 등과 같은 염증성 질환들은 공통적으로 특정한 단백질(인플라마좀)이 활성화된다는 사실이 알려지면서 이를 추적하기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 그러나 기존의 기술은 체내에서 인플라마좀의 활성화를 시공간적으로만 분석한다는 한계를 가졌다. 몇몇 연구의 경우 유전자 조작을 하여 실시간 관찰을 유도하였으나 유전자 조작이 필요하기 때문에 연구 목적으로만 사용 가능했다. KIST 연구진은 염증성 효소인 캐스페이즈-1을 관찰하기 위해 이 효소에 의해 절단되는 물질을 활용했다. 이 물질에 빛을 발하는 형광물질과 빛을 억제하는 소광물질을 결합하였다. 이를 통해 형광 신호의 노이즈를 줄이고 민감도를 극대화하여 영상화에 활용할 수 있는 형광물질을 만들어 냈다. KIST 연구진은 개발한 형광물질을 알츠하이머병, 대장염, 암 등의 다양한 동물실험에 투여하여 실시간 캐스페이즈-1의 변화 영상을 얻을 수 있었다. 이 기술은 염증 초기에 관여하는 효소를 빠르고 직접적으로 관찰할 수 있으므로 염증성 질환을 조기 진단할 수 있다. 또한, 이 형광물질은 독성이 없고 체내에서 빠르게 분해되어 생체적합성이 높다. KIST 권익찬 박사는 “이 기술을 활용하면 실시간으로 염증 물질을 모니터링하고, 염증성 질환의 조기 진단과 치료제 개발 및 효능을 평가하는데 활용할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업 및 분당서울대학교병원의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 생체재료 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:10.273, JCR 분야 상위 1.56%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Non-invasive in vivo imaging of caspase-1 activation enables rapid and spatiotemporal detection of acute and chronic inflammatory disorders - (제 1저자) 한국과학기술연구원 고영지 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 이재원 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 양은정 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 권익찬 책임연구원 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 조남혁 교수 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 김혜선 교수 <그림설명> [그림 1] 펩타이드 기반 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도 간편하고 민감도 높은 캐스페이즈-1 효소 검출을 위한 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도. 캐스페이즈-1 효소에 반응하여 형광을 낼 수 있는 기술로 체내에서 실시간 형광 영상화가 가능한 기술. [그림 2] 다양한 염증성 질환 모델에서 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상화 기술을 통한 조기 진단 영상 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상 기술을 이용해 다양한 염증성 질환 (알츠하이머병, 대장염, 암) 모델에서 조기 진단 영상화. 각기 병변이 나타나기 전 캐스페이즈-1 효소 검출에 따른 조기 진단이 가능함을 확인할 수 있었음.

- 신개념 효소 표적 형광물질로 몸속의 염증 변화 실시간 추적 - 염증 관련 효소 영상화 기술 및 염증성 질환 치료제 연구에 응용 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 테라그노시스연구단 권익찬 박사팀은 서울대학교 의과대학 조남혁, 김혜선 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 암, 치매, 패혈증 등 만병의 원인인 염증을 영상으로 관찰하고 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 체내 염증 효소의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있어 다양한 염증성 질병의 조기진단이 가능하다. 염증성 질환은 가장 광범위한 질환으로 사망률 1위인 암, 퇴행성 질환인 알츠하이머병, 세균 감염으로 인한 패혈증까지 다양한 질병들이 해당된다. 이들은 모두 염증 반응의 조절이 제대로 이뤄지지 않아 생기는 질병이다. 따라서 염증에 관한 심층 연구는 다양한 질환을 진단하거나 치료하는 데 도움을 줄 수 있다. 관절염, 통풍, 알츠하이머병 등과 같은 염증성 질환들은 공통적으로 특정한 단백질(인플라마좀)이 활성화된다는 사실이 알려지면서 이를 추적하기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 그러나 기존의 기술은 체내에서 인플라마좀의 활성화를 시공간적으로만 분석한다는 한계를 가졌다. 몇몇 연구의 경우 유전자 조작을 하여 실시간 관찰을 유도하였으나 유전자 조작이 필요하기 때문에 연구 목적으로만 사용 가능했다. KIST 연구진은 염증성 효소인 캐스페이즈-1을 관찰하기 위해 이 효소에 의해 절단되는 물질을 활용했다. 이 물질에 빛을 발하는 형광물질과 빛을 억제하는 소광물질을 결합하였다. 이를 통해 형광 신호의 노이즈를 줄이고 민감도를 극대화하여 영상화에 활용할 수 있는 형광물질을 만들어 냈다. KIST 연구진은 개발한 형광물질을 알츠하이머병, 대장염, 암 등의 다양한 동물실험에 투여하여 실시간 캐스페이즈-1의 변화 영상을 얻을 수 있었다. 이 기술은 염증 초기에 관여하는 효소를 빠르고 직접적으로 관찰할 수 있으므로 염증성 질환을 조기 진단할 수 있다. 또한, 이 형광물질은 독성이 없고 체내에서 빠르게 분해되어 생체적합성이 높다. KIST 권익찬 박사는 “이 기술을 활용하면 실시간으로 염증 물질을 모니터링하고, 염증성 질환의 조기 진단과 치료제 개발 및 효능을 평가하는데 활용할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업 및 분당서울대학교병원의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 생체재료 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:10.273, JCR 분야 상위 1.56%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Non-invasive in vivo imaging of caspase-1 activation enables rapid and spatiotemporal detection of acute and chronic inflammatory disorders - (제 1저자) 한국과학기술연구원 고영지 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 이재원 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 양은정 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 권익찬 책임연구원 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 조남혁 교수 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 김혜선 교수 <그림설명> [그림 1] 펩타이드 기반 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도 간편하고 민감도 높은 캐스페이즈-1 효소 검출을 위한 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도. 캐스페이즈-1 효소에 반응하여 형광을 낼 수 있는 기술로 체내에서 실시간 형광 영상화가 가능한 기술. [그림 2] 다양한 염증성 질환 모델에서 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상화 기술을 통한 조기 진단 영상 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상 기술을 이용해 다양한 염증성 질환 (알츠하이머병, 대장염, 암) 모델에서 조기 진단 영상화. 각기 병변이 나타나기 전 캐스페이즈-1 효소 검출에 따른 조기 진단이 가능함을 확인할 수 있었음.

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- 신개념 효소 표적 형광물질로 몸속의 염증 변화 실시간 추적 - 염증 관련 효소 영상화 기술 및 염증성 질환 치료제 연구에 응용 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 테라그노시스연구단 권익찬 박사팀은 서울대학교 의과대학 조남혁, 김혜선 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 암, 치매, 패혈증 등 만병의 원인인 염증을 영상으로 관찰하고 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 체내 염증 효소의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있어 다양한 염증성 질병의 조기진단이 가능하다. 염증성 질환은 가장 광범위한 질환으로 사망률 1위인 암, 퇴행성 질환인 알츠하이머병, 세균 감염으로 인한 패혈증까지 다양한 질병들이 해당된다. 이들은 모두 염증 반응의 조절이 제대로 이뤄지지 않아 생기는 질병이다. 따라서 염증에 관한 심층 연구는 다양한 질환을 진단하거나 치료하는 데 도움을 줄 수 있다. 관절염, 통풍, 알츠하이머병 등과 같은 염증성 질환들은 공통적으로 특정한 단백질(인플라마좀)이 활성화된다는 사실이 알려지면서 이를 추적하기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 그러나 기존의 기술은 체내에서 인플라마좀의 활성화를 시공간적으로만 분석한다는 한계를 가졌다. 몇몇 연구의 경우 유전자 조작을 하여 실시간 관찰을 유도하였으나 유전자 조작이 필요하기 때문에 연구 목적으로만 사용 가능했다. KIST 연구진은 염증성 효소인 캐스페이즈-1을 관찰하기 위해 이 효소에 의해 절단되는 물질을 활용했다. 이 물질에 빛을 발하는 형광물질과 빛을 억제하는 소광물질을 결합하였다. 이를 통해 형광 신호의 노이즈를 줄이고 민감도를 극대화하여 영상화에 활용할 수 있는 형광물질을 만들어 냈다. KIST 연구진은 개발한 형광물질을 알츠하이머병, 대장염, 암 등의 다양한 동물실험에 투여하여 실시간 캐스페이즈-1의 변화 영상을 얻을 수 있었다. 이 기술은 염증 초기에 관여하는 효소를 빠르고 직접적으로 관찰할 수 있으므로 염증성 질환을 조기 진단할 수 있다. 또한, 이 형광물질은 독성이 없고 체내에서 빠르게 분해되어 생체적합성이 높다. KIST 권익찬 박사는 “이 기술을 활용하면 실시간으로 염증 물질을 모니터링하고, 염증성 질환의 조기 진단과 치료제 개발 및 효능을 평가하는데 활용할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업 및 분당서울대학교병원의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 생체재료 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:10.273, JCR 분야 상위 1.56%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Non-invasive in vivo imaging of caspase-1 activation enables rapid and spatiotemporal detection of acute and chronic inflammatory disorders - (제 1저자) 한국과학기술연구원 고영지 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 이재원 박사 과정 - (제 1저자) 서울대학교 의과대학 양은정 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 권익찬 책임연구원 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 조남혁 교수 - (교신저자) 서울대학교 의과대학 김혜선 교수 <그림설명> [그림 1] 펩타이드 기반 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도 간편하고 민감도 높은 캐스페이즈-1 효소 검출을 위한 캐스페이즈-1 효소 표적 형광체의 모식도. 캐스페이즈-1 효소에 반응하여 형광을 낼 수 있는 기술로 체내에서 실시간 형광 영상화가 가능한 기술. [그림 2] 다양한 염증성 질환 모델에서 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상화 기술을 통한 조기 진단 영상 캐스페이즈-1 효소 표적 형광 영상 기술을 이용해 다양한 염증성 질환 (알츠하이머병, 대장염, 암) 모델에서 조기 진단 영상화. 각기 병변이 나타나기 전 캐스페이즈-1 효소 검출에 따른 조기 진단이 가능함을 확인할 수 있었음.

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