체내에서 녹는 뼈고정용 의료기기 임상시험 승인 - KIST, 유앤아이(주) 등이 참여한 산학연 컨소시엄은 서울시 산학연협력사업 과제를 통해 체내에서 용해되는 정형/성형외과용 의료기기의 임상시험 승인 - 개발 제품은 손상 골조직의 복원 후 의료기기를 제거할 필요 없는 새로운 개념의 뼈고정용 의료기기로서 의료기술의 새로운 개념 제시 - 막대한 규모의 미래 의료기기 시장을 선도할 신기술로서 미래 고부가가치 먹거리 개발 기대 - 연구결과는 세계적 유명 학술지 Nature 자매지 Scientific Report 8월호 게재 서울시의 대표적인 중소기업 R&D지원 프로그램인 서울전략산업 지원사업의 집중적 지원에 힘입은 한국과학기술연구원(KIST) 컨소시엄은 체내 이식 후 분해되는 새로운 금속소재를 개발하고, 이를 이용하여 정형/성형외과용 뼈 고정 장치를 개발한 후 한국식약청으로부터 임상시험 승인을 받았다. 유앤아이(주), 서울아산병원, 서울대학교 등이 공동으로 참여하는 한국과학기술연구원 컨소시엄(컨소시엄 총괄책임자; KIST 의공학연구소 석현광 박사)은 2010년도에 서울시 서울전략산업 지원사업에 선정되어 현재 3차년도 개발 진행 중이다. 생분해성 금속은 체내 이식 후 일정 기간(6개월-2년)이 경과하면 분해되어 체내에서 소멸되는 소재로서, 이러한 소재를 이용하여 의료기기를 제조하면 손상된 인체조직이 복원된 후 이식된 의료기기를 제거하는 2차 시술을 생략할 수 있기 때문에 특히 골절치료 분야의 새로운 장을 열 것으로 기대된다. KIST 컨소시엄은 인체 무해한 원소로만 구성된 저분해속도/고강도 생분해성 금속을 개발하였다. 또한 정형/성형외과용 생체분해성 의료기기를 제조하여 환자를 대상으로 하는 임상시험 승인을 획득하고, 현재 아주대학교 병원에서 임상시험을 수행하고 있다. 본 연구개발의 핵심은 금속의 기지조직과 기지조직에 분포되어 있는 제 2 상 사이의 화학적 포텐셜을 일치시키는 방법을 통해 생분해성 금속소재가 갖는 치명적 한계인 과도한 분해속도 문제를 해결한 것이며, 이 원리를 적용하여 제 2, 3의 원소가 첨가된 합금(Alloy)이지만 순(pure)금속과 동일한 전기화학적인 특성을 갖는 새로운 개념의 신소재를 개발할 수 있었다. 컴퓨터 시뮬레이션 기술과의 접목을 통해 이룬 이번 쾌거는 국민대 전산모사팀(책임자 차필령 교수)의 참여로 이루어졌다. 이는 학문적인 관점에서도 매우 획기적인 발견으로 평가 되며, 연구 결과는 Nature 자매지인 Scientific Report 2013년 8월호에 게재되었다. 생체분해성 금속으로 제조된 생분해성 정형/성형외과용 뼈고정장치는 천문학적인 규모의 미래형 의료기기 시장을 형성할 수 있는 원천기술이다. 본 연구성과는 18,000개의 진공관으로 구성된 최초의 전자식 컴퓨터인 ENIAC(애니악)이 컴퓨터 역사에서 차지하는 의미와 비교할 수 있다. 즉, 생분해성 금속을 환자에게 적용가능하다는 것을 증명한 중요한 사건인 동시에 향후의 생분해성 금속의료기기에 대한 본격적 연구를 가능하게 하는 계기가 될 것이다. 서울전략산업 지원사업은 서울시의 대표적인 R&D 지원사업으로 서울의 전략산업인 IT융합과 Bio메디컬 분야의 산학연컨소시엄 과제를 최대 4년간 지원하며, 지금까지 학술논문, 특허출원, 인력양성, 해외진출 등의 성과를 이루었다. 서울전략산업 지원사업은 서울시가 전략적 과제를 지정한 후 기업들을 모집하는 방식으로 추진되었으며, IT나 BT 분야의 융복합 과제에 대해 4년간 과제당 40억원을 집중 지원하여, 2010년부터 현재까지 10개 과제를 통해 SCI논문 18건, 특허출원 55건, 특허등록 6건, 인력양성 395명, MOU체결을 통한 해외진출 등의 성과를 이루었다. ○ 연구진 <석현광 박사> ○ 그림설명 <그림1> 동물 뼈조직에 시술 한 후 시간이 경과하면서 체내에서 녹아 점차 소멸되고 있는 생체분해성 금속의 실제 단층촬영 이미지 <그림2> 동물 뼈 조직 내 시술 6개월 후 주변 뼈조직과 결합되어 있는 생체분해성 의료기기 실제 단층 촬영 이미지 <그림3> 개발된 생체분해성 뼈고정용 의료기기 예 <그림 4> 개발된 생체분해성 의료기기를 사용하여 골절된 손가락 뼈를 고정하는 시술 개념도 <그림5> 세계적 학술지인 Nature 자매지 Scientific Report지 게재 논문

체내에서 녹는 뼈고정용 의료기기 임상시험 승인 - KIST, 유앤아이(주) 등이 참여한 산학연 컨소시엄은 서울시 산학연협력사업 과제를 통해 체내에서 용해되는 정형/성형외과용 의료기기의 임상시험 승인 - 개발 제품은 손상 골조직의 복원 후 의료기기를 제거할 필요 없는 새로운 개념의 뼈고정용 의료기기로서 의료기술의 새로운 개념 제시 - 막대한 규모의 미래 의료기기 시장을 선도할 신기술로서 미래 고부가가치 먹거리 개발 기대 - 연구결과는 세계적 유명 학술지 Nature 자매지 Scientific Report 8월호 게재 서울시의 대표적인 중소기업 R&D지원 프로그램인 서울전략산업 지원사업의 집중적 지원에 힘입은 한국과학기술연구원(KIST) 컨소시엄은 체내 이식 후 분해되는 새로운 금속소재를 개발하고, 이를 이용하여 정형/성형외과용 뼈 고정 장치를 개발한 후 한국식약청으로부터 임상시험 승인을 받았다. 유앤아이(주), 서울아산병원, 서울대학교 등이 공동으로 참여하는 한국과학기술연구원 컨소시엄(컨소시엄 총괄책임자; KIST 의공학연구소 석현광 박사)은 2010년도에 서울시 서울전략산업 지원사업에 선정되어 현재 3차년도 개발 진행 중이다. 생분해성 금속은 체내 이식 후 일정 기간(6개월-2년)이 경과하면 분해되어 체내에서 소멸되는 소재로서, 이러한 소재를 이용하여 의료기기를 제조하면 손상된 인체조직이 복원된 후 이식된 의료기기를 제거하는 2차 시술을 생략할 수 있기 때문에 특히 골절치료 분야의 새로운 장을 열 것으로 기대된다. KIST 컨소시엄은 인체 무해한 원소로만 구성된 저분해속도/고강도 생분해성 금속을 개발하였다. 또한 정형/성형외과용 생체분해성 의료기기를 제조하여 환자를 대상으로 하는 임상시험 승인을 획득하고, 현재 아주대학교 병원에서 임상시험을 수행하고 있다. 본 연구개발의 핵심은 금속의 기지조직과 기지조직에 분포되어 있는 제 2 상 사이의 화학적 포텐셜을 일치시키는 방법을 통해 생분해성 금속소재가 갖는 치명적 한계인 과도한 분해속도 문제를 해결한 것이며, 이 원리를 적용하여 제 2, 3의 원소가 첨가된 합금(Alloy)이지만 순(pure)금속과 동일한 전기화학적인 특성을 갖는 새로운 개념의 신소재를 개발할 수 있었다. 컴퓨터 시뮬레이션 기술과의 접목을 통해 이룬 이번 쾌거는 국민대 전산모사팀(책임자 차필령 교수)의 참여로 이루어졌다. 이는 학문적인 관점에서도 매우 획기적인 발견으로 평가 되며, 연구 결과는 Nature 자매지인 Scientific Report 2013년 8월호에 게재되었다. 생체분해성 금속으로 제조된 생분해성 정형/성형외과용 뼈고정장치는 천문학적인 규모의 미래형 의료기기 시장을 형성할 수 있는 원천기술이다. 본 연구성과는 18,000개의 진공관으로 구성된 최초의 전자식 컴퓨터인 ENIAC(애니악)이 컴퓨터 역사에서 차지하는 의미와 비교할 수 있다. 즉, 생분해성 금속을 환자에게 적용가능하다는 것을 증명한 중요한 사건인 동시에 향후의 생분해성 금속의료기기에 대한 본격적 연구를 가능하게 하는 계기가 될 것이다. 서울전략산업 지원사업은 서울시의 대표적인 R&D 지원사업으로 서울의 전략산업인 IT융합과 Bio메디컬 분야의 산학연컨소시엄 과제를 최대 4년간 지원하며, 지금까지 학술논문, 특허출원, 인력양성, 해외진출 등의 성과를 이루었다. 서울전략산업 지원사업은 서울시가 전략적 과제를 지정한 후 기업들을 모집하는 방식으로 추진되었으며, IT나 BT 분야의 융복합 과제에 대해 4년간 과제당 40억원을 집중 지원하여, 2010년부터 현재까지 10개 과제를 통해 SCI논문 18건, 특허출원 55건, 특허등록 6건, 인력양성 395명, MOU체결을 통한 해외진출 등의 성과를 이루었다. ○ 연구진 <석현광 박사> ○ 그림설명 <그림1> 동물 뼈조직에 시술 한 후 시간이 경과하면서 체내에서 녹아 점차 소멸되고 있는 생체분해성 금속의 실제 단층촬영 이미지 <그림2> 동물 뼈 조직 내 시술 6개월 후 주변 뼈조직과 결합되어 있는 생체분해성 의료기기 실제 단층 촬영 이미지 <그림3> 개발된 생체분해성 뼈고정용 의료기기 예 <그림 4> 개발된 생체분해성 의료기기를 사용하여 골절된 손가락 뼈를 고정하는 시술 개념도 <그림5> 세계적 학술지인 Nature 자매지 Scientific Report지 게재 논문

- 고감도 정량검출이 가능한 바이오센서로 신경전달물질의 불균형을 측정 - 조현병, 우울증, 치매 등 다양한 정신 질환의 정확한 진단법으로 활용기대 과도한 스트레스와 평균수명의 증가로 현대인은 과거와 비교해 현저히 높은 비율로 조현병, 우울증, 불면증, 공황장애, 치매 등 다양한 형태의 정신질환을 앓고 있다. 그런데, 정신질환은 다른 질병과 달리 환자 행동과 판단에 기반해 의료진이 진단을 내리는 간접적인 진단법만을 활용하고 있어서 환자의 행동이상이 나타날 정도로 병이 진행된 상황에서만 진단이 가능했다. 또한 정밀한 진단을 위해 시행하는 MRI, CT, PET 검사 등은 비용이 비싸고 영상을 판독하는 과정에서 의사의 주관적인 판단이 개입된다는 문제가 있었다. 이에 뇌와 관련된 생체활동에 중요한 역할을 하는 체액 내 신경전달물질의 불균형을 정신질환의 지표로 활용하는 연구가 진행되었으나, 신경전달물질은 대부분 분자량이 매우 작고 유사한 화학구조를 가지고 있어 이를 선택적으로 검출하기 위해서는 액체 크로마토그래피 등 고가의 대형 장비와 전문인력이 필요했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 생체분자인식연구센터 정영도, 이관희 박사팀은 체액에서 신경 전달물질들을 구분하고 정확한 양을 측정할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 신경전달물질이 선택적으로 흡착될 수 있는 다공성 재료인 전도성 MOF를 필름 형태로 제작해 현장형 전기신호 센서에 적용했다. 각 신경전달물질들은 그 크기, 전하세기, 화학결합 친화도의 차이에 따라 MOF에 흡착되는 정도가 다르기 때문에 신경전달물질의 종류와 양에 따라 특이적인 전기 신호의 패턴을 만드는 바이오센서를 만들 수 있었다. 이 바이오센서는 화학구조가 유사한 여러 종의 신경전달물질을 정확하게 구분했고, 고감도 정량검출이 가능하다. 예를들어 우울증 환자에게서는 세로토닌이, 파킨슨 병 환자에서는 도파민이 낮은 농도로 관찰되는데 본 시스템을 활용하면 다종의 바이오센서 없이 한번에 여러 신경전달 물질의 불균형을 측정할 수 있다. 연구진은 “개발된 기술은 신경전달물질의 정량적 분석결과를 기반으로 정신질환을 조기에 진단할 수 있다는 장점이 있다. 추후 임상중개 연구로 확장해 MRI, CT 등 추가의 정밀검사가 필요한 대상을 스크리닝 할 수 있는 검진기술로 개발할 예정이다.”라며 향후 계획을 밝혔다. 본 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처(과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처) 전주기의료기기연구개발사업단 KIST 출연금사업, KU-KIST, HY-KIST, 나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 개발 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 결과는 화학공학 권위지인 ‘Chemical Engineering Journal’(IF: 16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Modular conductive MOF-gated field-effect biosensor for sensitive discrimination on the small molecular scale - (제 1저자) 한국과학기술연구원 금창준 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박성욱 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김현노 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이관희 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영도 선임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141079 [그림 1] (좌) MOF가 도입된 반도체 기반 바이오센서의 구조 (우) 바이오센서를 활용하여 신경전달물질을 전기적 신호 패턴을 통해 구분한 결과. 구조가 매우 비슷한 다종의 신경전달물질은 MOF에 선택적으로 흡착되며, 이에 따라 다른 전기신호 패턴을 나타냄. 패턴 분석을 통해 각 신경전달물질을 구분하고 정량적으로 검출함.

- 고감도 정량검출이 가능한 바이오센서로 신경전달물질의 불균형을 측정 - 조현병, 우울증, 치매 등 다양한 정신 질환의 정확한 진단법으로 활용기대 과도한 스트레스와 평균수명의 증가로 현대인은 과거와 비교해 현저히 높은 비율로 조현병, 우울증, 불면증, 공황장애, 치매 등 다양한 형태의 정신질환을 앓고 있다. 그런데, 정신질환은 다른 질병과 달리 환자 행동과 판단에 기반해 의료진이 진단을 내리는 간접적인 진단법만을 활용하고 있어서 환자의 행동이상이 나타날 정도로 병이 진행된 상황에서만 진단이 가능했다. 또한 정밀한 진단을 위해 시행하는 MRI, CT, PET 검사 등은 비용이 비싸고 영상을 판독하는 과정에서 의사의 주관적인 판단이 개입된다는 문제가 있었다. 이에 뇌와 관련된 생체활동에 중요한 역할을 하는 체액 내 신경전달물질의 불균형을 정신질환의 지표로 활용하는 연구가 진행되었으나, 신경전달물질은 대부분 분자량이 매우 작고 유사한 화학구조를 가지고 있어 이를 선택적으로 검출하기 위해서는 액체 크로마토그래피 등 고가의 대형 장비와 전문인력이 필요했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 생체분자인식연구센터 정영도, 이관희 박사팀은 체액에서 신경 전달물질들을 구분하고 정확한 양을 측정할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 신경전달물질이 선택적으로 흡착될 수 있는 다공성 재료인 전도성 MOF를 필름 형태로 제작해 현장형 전기신호 센서에 적용했다. 각 신경전달물질들은 그 크기, 전하세기, 화학결합 친화도의 차이에 따라 MOF에 흡착되는 정도가 다르기 때문에 신경전달물질의 종류와 양에 따라 특이적인 전기 신호의 패턴을 만드는 바이오센서를 만들 수 있었다. 이 바이오센서는 화학구조가 유사한 여러 종의 신경전달물질을 정확하게 구분했고, 고감도 정량검출이 가능하다. 예를들어 우울증 환자에게서는 세로토닌이, 파킨슨 병 환자에서는 도파민이 낮은 농도로 관찰되는데 본 시스템을 활용하면 다종의 바이오센서 없이 한번에 여러 신경전달 물질의 불균형을 측정할 수 있다. 연구진은 “개발된 기술은 신경전달물질의 정량적 분석결과를 기반으로 정신질환을 조기에 진단할 수 있다는 장점이 있다. 추후 임상중개 연구로 확장해 MRI, CT 등 추가의 정밀검사가 필요한 대상을 스크리닝 할 수 있는 검진기술로 개발할 예정이다.”라며 향후 계획을 밝혔다. 본 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처(과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처) 전주기의료기기연구개발사업단 KIST 출연금사업, KU-KIST, HY-KIST, 나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 개발 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 결과는 화학공학 권위지인 ‘Chemical Engineering Journal’(IF: 16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Modular conductive MOF-gated field-effect biosensor for sensitive discrimination on the small molecular scale - (제 1저자) 한국과학기술연구원 금창준 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박성욱 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김현노 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이관희 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영도 선임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141079 [그림 1] (좌) MOF가 도입된 반도체 기반 바이오센서의 구조 (우) 바이오센서를 활용하여 신경전달물질을 전기적 신호 패턴을 통해 구분한 결과. 구조가 매우 비슷한 다종의 신경전달물질은 MOF에 선택적으로 흡착되며, 이에 따라 다른 전기신호 패턴을 나타냄. 패턴 분석을 통해 각 신경전달물질을 구분하고 정량적으로 검출함.

- 고감도 정량검출이 가능한 바이오센서로 신경전달물질의 불균형을 측정 - 조현병, 우울증, 치매 등 다양한 정신 질환의 정확한 진단법으로 활용기대 과도한 스트레스와 평균수명의 증가로 현대인은 과거와 비교해 현저히 높은 비율로 조현병, 우울증, 불면증, 공황장애, 치매 등 다양한 형태의 정신질환을 앓고 있다. 그런데, 정신질환은 다른 질병과 달리 환자 행동과 판단에 기반해 의료진이 진단을 내리는 간접적인 진단법만을 활용하고 있어서 환자의 행동이상이 나타날 정도로 병이 진행된 상황에서만 진단이 가능했다. 또한 정밀한 진단을 위해 시행하는 MRI, CT, PET 검사 등은 비용이 비싸고 영상을 판독하는 과정에서 의사의 주관적인 판단이 개입된다는 문제가 있었다. 이에 뇌와 관련된 생체활동에 중요한 역할을 하는 체액 내 신경전달물질의 불균형을 정신질환의 지표로 활용하는 연구가 진행되었으나, 신경전달물질은 대부분 분자량이 매우 작고 유사한 화학구조를 가지고 있어 이를 선택적으로 검출하기 위해서는 액체 크로마토그래피 등 고가의 대형 장비와 전문인력이 필요했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 생체분자인식연구센터 정영도, 이관희 박사팀은 체액에서 신경 전달물질들을 구분하고 정확한 양을 측정할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 신경전달물질이 선택적으로 흡착될 수 있는 다공성 재료인 전도성 MOF를 필름 형태로 제작해 현장형 전기신호 센서에 적용했다. 각 신경전달물질들은 그 크기, 전하세기, 화학결합 친화도의 차이에 따라 MOF에 흡착되는 정도가 다르기 때문에 신경전달물질의 종류와 양에 따라 특이적인 전기 신호의 패턴을 만드는 바이오센서를 만들 수 있었다. 이 바이오센서는 화학구조가 유사한 여러 종의 신경전달물질을 정확하게 구분했고, 고감도 정량검출이 가능하다. 예를들어 우울증 환자에게서는 세로토닌이, 파킨슨 병 환자에서는 도파민이 낮은 농도로 관찰되는데 본 시스템을 활용하면 다종의 바이오센서 없이 한번에 여러 신경전달 물질의 불균형을 측정할 수 있다. 연구진은 “개발된 기술은 신경전달물질의 정량적 분석결과를 기반으로 정신질환을 조기에 진단할 수 있다는 장점이 있다. 추후 임상중개 연구로 확장해 MRI, CT 등 추가의 정밀검사가 필요한 대상을 스크리닝 할 수 있는 검진기술로 개발할 예정이다.”라며 향후 계획을 밝혔다. 본 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처(과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처) 전주기의료기기연구개발사업단 KIST 출연금사업, KU-KIST, HY-KIST, 나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 개발 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 결과는 화학공학 권위지인 ‘Chemical Engineering Journal’(IF: 16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Modular conductive MOF-gated field-effect biosensor for sensitive discrimination on the small molecular scale - (제 1저자) 한국과학기술연구원 금창준 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박성욱 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김현노 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이관희 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영도 선임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141079 [그림 1] (좌) MOF가 도입된 반도체 기반 바이오센서의 구조 (우) 바이오센서를 활용하여 신경전달물질을 전기적 신호 패턴을 통해 구분한 결과. 구조가 매우 비슷한 다종의 신경전달물질은 MOF에 선택적으로 흡착되며, 이에 따라 다른 전기신호 패턴을 나타냄. 패턴 분석을 통해 각 신경전달물질을 구분하고 정량적으로 검출함.

- 고감도 정량검출이 가능한 바이오센서로 신경전달물질의 불균형을 측정 - 조현병, 우울증, 치매 등 다양한 정신 질환의 정확한 진단법으로 활용기대 과도한 스트레스와 평균수명의 증가로 현대인은 과거와 비교해 현저히 높은 비율로 조현병, 우울증, 불면증, 공황장애, 치매 등 다양한 형태의 정신질환을 앓고 있다. 그런데, 정신질환은 다른 질병과 달리 환자 행동과 판단에 기반해 의료진이 진단을 내리는 간접적인 진단법만을 활용하고 있어서 환자의 행동이상이 나타날 정도로 병이 진행된 상황에서만 진단이 가능했다. 또한 정밀한 진단을 위해 시행하는 MRI, CT, PET 검사 등은 비용이 비싸고 영상을 판독하는 과정에서 의사의 주관적인 판단이 개입된다는 문제가 있었다. 이에 뇌와 관련된 생체활동에 중요한 역할을 하는 체액 내 신경전달물질의 불균형을 정신질환의 지표로 활용하는 연구가 진행되었으나, 신경전달물질은 대부분 분자량이 매우 작고 유사한 화학구조를 가지고 있어 이를 선택적으로 검출하기 위해서는 액체 크로마토그래피 등 고가의 대형 장비와 전문인력이 필요했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 생체분자인식연구센터 정영도, 이관희 박사팀은 체액에서 신경 전달물질들을 구분하고 정확한 양을 측정할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 신경전달물질이 선택적으로 흡착될 수 있는 다공성 재료인 전도성 MOF를 필름 형태로 제작해 현장형 전기신호 센서에 적용했다. 각 신경전달물질들은 그 크기, 전하세기, 화학결합 친화도의 차이에 따라 MOF에 흡착되는 정도가 다르기 때문에 신경전달물질의 종류와 양에 따라 특이적인 전기 신호의 패턴을 만드는 바이오센서를 만들 수 있었다. 이 바이오센서는 화학구조가 유사한 여러 종의 신경전달물질을 정확하게 구분했고, 고감도 정량검출이 가능하다. 예를들어 우울증 환자에게서는 세로토닌이, 파킨슨 병 환자에서는 도파민이 낮은 농도로 관찰되는데 본 시스템을 활용하면 다종의 바이오센서 없이 한번에 여러 신경전달 물질의 불균형을 측정할 수 있다. 연구진은 “개발된 기술은 신경전달물질의 정량적 분석결과를 기반으로 정신질환을 조기에 진단할 수 있다는 장점이 있다. 추후 임상중개 연구로 확장해 MRI, CT 등 추가의 정밀검사가 필요한 대상을 스크리닝 할 수 있는 검진기술로 개발할 예정이다.”라며 향후 계획을 밝혔다. 본 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처(과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처) 전주기의료기기연구개발사업단 KIST 출연금사업, KU-KIST, HY-KIST, 나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 개발 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 결과는 화학공학 권위지인 ‘Chemical Engineering Journal’(IF: 16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Modular conductive MOF-gated field-effect biosensor for sensitive discrimination on the small molecular scale - (제 1저자) 한국과학기술연구원 금창준 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박성욱 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김현노 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이관희 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영도 선임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141079 [그림 1] (좌) MOF가 도입된 반도체 기반 바이오센서의 구조 (우) 바이오센서를 활용하여 신경전달물질을 전기적 신호 패턴을 통해 구분한 결과. 구조가 매우 비슷한 다종의 신경전달물질은 MOF에 선택적으로 흡착되며, 이에 따라 다른 전기신호 패턴을 나타냄. 패턴 분석을 통해 각 신경전달물질을 구분하고 정량적으로 검출함.

- 고감도 정량검출이 가능한 바이오센서로 신경전달물질의 불균형을 측정 - 조현병, 우울증, 치매 등 다양한 정신 질환의 정확한 진단법으로 활용기대 과도한 스트레스와 평균수명의 증가로 현대인은 과거와 비교해 현저히 높은 비율로 조현병, 우울증, 불면증, 공황장애, 치매 등 다양한 형태의 정신질환을 앓고 있다. 그런데, 정신질환은 다른 질병과 달리 환자 행동과 판단에 기반해 의료진이 진단을 내리는 간접적인 진단법만을 활용하고 있어서 환자의 행동이상이 나타날 정도로 병이 진행된 상황에서만 진단이 가능했다. 또한 정밀한 진단을 위해 시행하는 MRI, CT, PET 검사 등은 비용이 비싸고 영상을 판독하는 과정에서 의사의 주관적인 판단이 개입된다는 문제가 있었다. 이에 뇌와 관련된 생체활동에 중요한 역할을 하는 체액 내 신경전달물질의 불균형을 정신질환의 지표로 활용하는 연구가 진행되었으나, 신경전달물질은 대부분 분자량이 매우 작고 유사한 화학구조를 가지고 있어 이를 선택적으로 검출하기 위해서는 액체 크로마토그래피 등 고가의 대형 장비와 전문인력이 필요했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 생체분자인식연구센터 정영도, 이관희 박사팀은 체액에서 신경 전달물질들을 구분하고 정확한 양을 측정할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 신경전달물질이 선택적으로 흡착될 수 있는 다공성 재료인 전도성 MOF를 필름 형태로 제작해 현장형 전기신호 센서에 적용했다. 각 신경전달물질들은 그 크기, 전하세기, 화학결합 친화도의 차이에 따라 MOF에 흡착되는 정도가 다르기 때문에 신경전달물질의 종류와 양에 따라 특이적인 전기 신호의 패턴을 만드는 바이오센서를 만들 수 있었다. 이 바이오센서는 화학구조가 유사한 여러 종의 신경전달물질을 정확하게 구분했고, 고감도 정량검출이 가능하다. 예를들어 우울증 환자에게서는 세로토닌이, 파킨슨 병 환자에서는 도파민이 낮은 농도로 관찰되는데 본 시스템을 활용하면 다종의 바이오센서 없이 한번에 여러 신경전달 물질의 불균형을 측정할 수 있다. 연구진은 “개발된 기술은 신경전달물질의 정량적 분석결과를 기반으로 정신질환을 조기에 진단할 수 있다는 장점이 있다. 추후 임상중개 연구로 확장해 MRI, CT 등 추가의 정밀검사가 필요한 대상을 스크리닝 할 수 있는 검진기술로 개발할 예정이다.”라며 향후 계획을 밝혔다. 본 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처(과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처) 전주기의료기기연구개발사업단 KIST 출연금사업, KU-KIST, HY-KIST, 나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 개발 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 결과는 화학공학 권위지인 ‘Chemical Engineering Journal’(IF: 16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Modular conductive MOF-gated field-effect biosensor for sensitive discrimination on the small molecular scale - (제 1저자) 한국과학기술연구원 금창준 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박성욱 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김현노 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이관희 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영도 선임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141079 [그림 1] (좌) MOF가 도입된 반도체 기반 바이오센서의 구조 (우) 바이오센서를 활용하여 신경전달물질을 전기적 신호 패턴을 통해 구분한 결과. 구조가 매우 비슷한 다종의 신경전달물질은 MOF에 선택적으로 흡착되며, 이에 따라 다른 전기신호 패턴을 나타냄. 패턴 분석을 통해 각 신경전달물질을 구분하고 정량적으로 검출함.

- 고감도 정량검출이 가능한 바이오센서로 신경전달물질의 불균형을 측정 - 조현병, 우울증, 치매 등 다양한 정신 질환의 정확한 진단법으로 활용기대 과도한 스트레스와 평균수명의 증가로 현대인은 과거와 비교해 현저히 높은 비율로 조현병, 우울증, 불면증, 공황장애, 치매 등 다양한 형태의 정신질환을 앓고 있다. 그런데, 정신질환은 다른 질병과 달리 환자 행동과 판단에 기반해 의료진이 진단을 내리는 간접적인 진단법만을 활용하고 있어서 환자의 행동이상이 나타날 정도로 병이 진행된 상황에서만 진단이 가능했다. 또한 정밀한 진단을 위해 시행하는 MRI, CT, PET 검사 등은 비용이 비싸고 영상을 판독하는 과정에서 의사의 주관적인 판단이 개입된다는 문제가 있었다. 이에 뇌와 관련된 생체활동에 중요한 역할을 하는 체액 내 신경전달물질의 불균형을 정신질환의 지표로 활용하는 연구가 진행되었으나, 신경전달물질은 대부분 분자량이 매우 작고 유사한 화학구조를 가지고 있어 이를 선택적으로 검출하기 위해서는 액체 크로마토그래피 등 고가의 대형 장비와 전문인력이 필요했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 생체분자인식연구센터 정영도, 이관희 박사팀은 체액에서 신경 전달물질들을 구분하고 정확한 양을 측정할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 신경전달물질이 선택적으로 흡착될 수 있는 다공성 재료인 전도성 MOF를 필름 형태로 제작해 현장형 전기신호 센서에 적용했다. 각 신경전달물질들은 그 크기, 전하세기, 화학결합 친화도의 차이에 따라 MOF에 흡착되는 정도가 다르기 때문에 신경전달물질의 종류와 양에 따라 특이적인 전기 신호의 패턴을 만드는 바이오센서를 만들 수 있었다. 이 바이오센서는 화학구조가 유사한 여러 종의 신경전달물질을 정확하게 구분했고, 고감도 정량검출이 가능하다. 예를들어 우울증 환자에게서는 세로토닌이, 파킨슨 병 환자에서는 도파민이 낮은 농도로 관찰되는데 본 시스템을 활용하면 다종의 바이오센서 없이 한번에 여러 신경전달 물질의 불균형을 측정할 수 있다. 연구진은 “개발된 기술은 신경전달물질의 정량적 분석결과를 기반으로 정신질환을 조기에 진단할 수 있다는 장점이 있다. 추후 임상중개 연구로 확장해 MRI, CT 등 추가의 정밀검사가 필요한 대상을 스크리닝 할 수 있는 검진기술로 개발할 예정이다.”라며 향후 계획을 밝혔다. 본 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처(과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처) 전주기의료기기연구개발사업단 KIST 출연금사업, KU-KIST, HY-KIST, 나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 개발 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 결과는 화학공학 권위지인 ‘Chemical Engineering Journal’(IF: 16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Modular conductive MOF-gated field-effect biosensor for sensitive discrimination on the small molecular scale - (제 1저자) 한국과학기술연구원 금창준 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박성욱 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김현노 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이관희 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영도 선임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141079 [그림 1] (좌) MOF가 도입된 반도체 기반 바이오센서의 구조 (우) 바이오센서를 활용하여 신경전달물질을 전기적 신호 패턴을 통해 구분한 결과. 구조가 매우 비슷한 다종의 신경전달물질은 MOF에 선택적으로 흡착되며, 이에 따라 다른 전기신호 패턴을 나타냄. 패턴 분석을 통해 각 신경전달물질을 구분하고 정량적으로 검출함.

- 고감도 정량검출이 가능한 바이오센서로 신경전달물질의 불균형을 측정 - 조현병, 우울증, 치매 등 다양한 정신 질환의 정확한 진단법으로 활용기대 과도한 스트레스와 평균수명의 증가로 현대인은 과거와 비교해 현저히 높은 비율로 조현병, 우울증, 불면증, 공황장애, 치매 등 다양한 형태의 정신질환을 앓고 있다. 그런데, 정신질환은 다른 질병과 달리 환자 행동과 판단에 기반해 의료진이 진단을 내리는 간접적인 진단법만을 활용하고 있어서 환자의 행동이상이 나타날 정도로 병이 진행된 상황에서만 진단이 가능했다. 또한 정밀한 진단을 위해 시행하는 MRI, CT, PET 검사 등은 비용이 비싸고 영상을 판독하는 과정에서 의사의 주관적인 판단이 개입된다는 문제가 있었다. 이에 뇌와 관련된 생체활동에 중요한 역할을 하는 체액 내 신경전달물질의 불균형을 정신질환의 지표로 활용하는 연구가 진행되었으나, 신경전달물질은 대부분 분자량이 매우 작고 유사한 화학구조를 가지고 있어 이를 선택적으로 검출하기 위해서는 액체 크로마토그래피 등 고가의 대형 장비와 전문인력이 필요했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 생체분자인식연구센터 정영도, 이관희 박사팀은 체액에서 신경 전달물질들을 구분하고 정확한 양을 측정할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 신경전달물질이 선택적으로 흡착될 수 있는 다공성 재료인 전도성 MOF를 필름 형태로 제작해 현장형 전기신호 센서에 적용했다. 각 신경전달물질들은 그 크기, 전하세기, 화학결합 친화도의 차이에 따라 MOF에 흡착되는 정도가 다르기 때문에 신경전달물질의 종류와 양에 따라 특이적인 전기 신호의 패턴을 만드는 바이오센서를 만들 수 있었다. 이 바이오센서는 화학구조가 유사한 여러 종의 신경전달물질을 정확하게 구분했고, 고감도 정량검출이 가능하다. 예를들어 우울증 환자에게서는 세로토닌이, 파킨슨 병 환자에서는 도파민이 낮은 농도로 관찰되는데 본 시스템을 활용하면 다종의 바이오센서 없이 한번에 여러 신경전달 물질의 불균형을 측정할 수 있다. 연구진은 “개발된 기술은 신경전달물질의 정량적 분석결과를 기반으로 정신질환을 조기에 진단할 수 있다는 장점이 있다. 추후 임상중개 연구로 확장해 MRI, CT 등 추가의 정밀검사가 필요한 대상을 스크리닝 할 수 있는 검진기술로 개발할 예정이다.”라며 향후 계획을 밝혔다. 본 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처(과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처) 전주기의료기기연구개발사업단 KIST 출연금사업, KU-KIST, HY-KIST, 나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 개발 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 결과는 화학공학 권위지인 ‘Chemical Engineering Journal’(IF: 16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Modular conductive MOF-gated field-effect biosensor for sensitive discrimination on the small molecular scale - (제 1저자) 한국과학기술연구원 금창준 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박성욱 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김현노 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이관희 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영도 선임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141079 [그림 1] (좌) MOF가 도입된 반도체 기반 바이오센서의 구조 (우) 바이오센서를 활용하여 신경전달물질을 전기적 신호 패턴을 통해 구분한 결과. 구조가 매우 비슷한 다종의 신경전달물질은 MOF에 선택적으로 흡착되며, 이에 따라 다른 전기신호 패턴을 나타냄. 패턴 분석을 통해 각 신경전달물질을 구분하고 정량적으로 검출함.

- 고감도 정량검출이 가능한 바이오센서로 신경전달물질의 불균형을 측정 - 조현병, 우울증, 치매 등 다양한 정신 질환의 정확한 진단법으로 활용기대 과도한 스트레스와 평균수명의 증가로 현대인은 과거와 비교해 현저히 높은 비율로 조현병, 우울증, 불면증, 공황장애, 치매 등 다양한 형태의 정신질환을 앓고 있다. 그런데, 정신질환은 다른 질병과 달리 환자 행동과 판단에 기반해 의료진이 진단을 내리는 간접적인 진단법만을 활용하고 있어서 환자의 행동이상이 나타날 정도로 병이 진행된 상황에서만 진단이 가능했다. 또한 정밀한 진단을 위해 시행하는 MRI, CT, PET 검사 등은 비용이 비싸고 영상을 판독하는 과정에서 의사의 주관적인 판단이 개입된다는 문제가 있었다. 이에 뇌와 관련된 생체활동에 중요한 역할을 하는 체액 내 신경전달물질의 불균형을 정신질환의 지표로 활용하는 연구가 진행되었으나, 신경전달물질은 대부분 분자량이 매우 작고 유사한 화학구조를 가지고 있어 이를 선택적으로 검출하기 위해서는 액체 크로마토그래피 등 고가의 대형 장비와 전문인력이 필요했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 생체분자인식연구센터 정영도, 이관희 박사팀은 체액에서 신경 전달물질들을 구분하고 정확한 양을 측정할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 신경전달물질이 선택적으로 흡착될 수 있는 다공성 재료인 전도성 MOF를 필름 형태로 제작해 현장형 전기신호 센서에 적용했다. 각 신경전달물질들은 그 크기, 전하세기, 화학결합 친화도의 차이에 따라 MOF에 흡착되는 정도가 다르기 때문에 신경전달물질의 종류와 양에 따라 특이적인 전기 신호의 패턴을 만드는 바이오센서를 만들 수 있었다. 이 바이오센서는 화학구조가 유사한 여러 종의 신경전달물질을 정확하게 구분했고, 고감도 정량검출이 가능하다. 예를들어 우울증 환자에게서는 세로토닌이, 파킨슨 병 환자에서는 도파민이 낮은 농도로 관찰되는데 본 시스템을 활용하면 다종의 바이오센서 없이 한번에 여러 신경전달 물질의 불균형을 측정할 수 있다. 연구진은 “개발된 기술은 신경전달물질의 정량적 분석결과를 기반으로 정신질환을 조기에 진단할 수 있다는 장점이 있다. 추후 임상중개 연구로 확장해 MRI, CT 등 추가의 정밀검사가 필요한 대상을 스크리닝 할 수 있는 검진기술로 개발할 예정이다.”라며 향후 계획을 밝혔다. 본 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처(과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처) 전주기의료기기연구개발사업단 KIST 출연금사업, KU-KIST, HY-KIST, 나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 개발 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 결과는 화학공학 권위지인 ‘Chemical Engineering Journal’(IF: 16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Modular conductive MOF-gated field-effect biosensor for sensitive discrimination on the small molecular scale - (제 1저자) 한국과학기술연구원 금창준 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박성욱 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김현노 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이관희 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정영도 선임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141079 [그림 1] (좌) MOF가 도입된 반도체 기반 바이오센서의 구조 (우) 바이오센서를 활용하여 신경전달물질을 전기적 신호 패턴을 통해 구분한 결과. 구조가 매우 비슷한 다종의 신경전달물질은 MOF에 선택적으로 흡착되며, 이에 따라 다른 전기신호 패턴을 나타냄. 패턴 분석을 통해 각 신경전달물질을 구분하고 정량적으로 검출함.