82 공업화학 전망, 제9권 제6호, 2006
장치로부터 에너지 소비군들로 전원을 공급하는데 있어 주 전원이 된다. 최근들어 이러한 에너지 저장장치가 이차전지로만 국한되지 않고 전지-캐패시터의 조합으로 발전되고 있다. 일반적으로 전지-캐패시터의 조합은 펄스형태의 고 전류를 요구하는 기기들에 사용되고 있는데, 예를 들면 리튬이온전지만 사용할 경우에 높은 방전전류는 열을 발생시키게 되어 이로인한 효율감소와 내 부저항 증가 및 용량감소를 일으키게 되나 캐패시터는 높은 방전전류를 효율적으로 발현할 수 있게 되는 것이다. 특히 태양전지로부터 얻을 수 있는 전류는 외부날씨에 따라 혹은 시간대별로 전류가 변하게 되어 이를 직접 전지에 연결하여 충전하는 것은 효율이 매우 떨어지며 대신 캐패 시터를 buffer로 사용하여 이를 먼저 충전한 후, 다시 전지를 충전하는 방식이 효율적일 수 있다 고 연구자들은 보고하고 있다.
출처 : Journal of Power Sources, Vol. 162, pp971 (2006) 남상철 (주)누리셀
AIST, 나노바이오 기술의 의학적 응용 연구
생물분야와 나노기술의 융합 영역인 나노바이오 기술이 최근 주목을 받으며 급속히 발전하고 있다. 일본 산업기술종합연구소(AIST)에서는 나노테크놀로지 연구부문을 중심으로 나노기술의 의학적 응용에 대한 연구를 활발히 진행하고 있다.
▶ 표적지향 약물전달 시스템
AIST는 당 사슬이 가지는 세포 인식기능에 착안해 암 세포를 미사일 공격하는 약물전달시스 템(drug delivery system, DDS)을 개발하고 있다. 지금까지의 DDS는 소포(小胞)에 담아두는 약 제의 서방성에만 의지하고 있어 환부의 인식 작용을 거의 갖지 않는 수동적인 것이었지만, AIST 의 당 사슬형 DDS는 최근의 동물실험의 결과로부터도 높은 환부선택성을 보이고 있다.
▶ 나노필라시트를 사용한 세포배양 dish의 개발
나노 임프린트 기술을 이용해서 기판상의 수지에 나노 스케일의 미세구조를 만들 수 있고 이 것을 나노필라시트(nano pillar sheet)라고 부른다. 나노테크놀로지 연구 부문에서는 기업과의 공 동 연구를 통해 나노필라시트가 새로운 타입의 세포배양 dish로서 사용할 수 있음을 알아냈다.
<Figure 1>과 같이 원주형의 나노필라를 같은 간격으로 늘어 놓은 나노필라시트는 그 위에 살아 있는 세포를 배양할 수 있고 세포는 나노필라의 머리부분에 접하고 그 위에 놓여져 분열하고 증
Prospectives of Industrial Chemistry, Volume 9, No. 6, 2006 83
식한다. 통상 세포배양 dish에서는 배양한 세포의 이어심기(계대)는 효소처리 등을 통해서 세포 를 벗겨내지만 나노필라시트로는 피펫팅(pipetting)하는 것만으로 세포를 회수하고, 세포덩어리 (spheroid)를 형성하기 쉬운 장점이 있다.
Figure 1. 나노 임프린트 기술에 의한 나노필라시트의 제작법(왼쪽)과 나노필라(직경 0.5 µm) 위에서 배양 한 HeLa세포의 전자현미경사진(오른쪽)
▶ 생체조직을 재구축하기 위한 기술개발
Figure 2. 아가로스 비즈 위에 도포한 포스포포린에 의한 석회화의 전자현미경상(왕성한 아파타이트 결정의 성장이 관찰되었다)
AIST는 경조직(뼈나 연골, 그리고 치아 등)의 재생을 위한 연구를 진행하고 있다. 뇌신경외과 의 두개골 형성기술로 사용하기 위한 아파타이트 의료재료에서는 완전한 두개골재생을 할 수 없 는 경우가 있다. 이를 개선하기 위해서 FGF라고 불리는 뼈 형성 촉진 작용이 있는 증식 인자를
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의료재료에 흡착시켜 환부에 이식한 후, FGF의 서방에 의해 주위의 세포를 활성화시켜 뼈 형성 을 촉진함으로써 두개골이 완전하게 재생될 수 있도록 하는 연구를 진행하고 있다.
AIST는 대학과의 공동 연구에 의해 이에 포함되는 포스포포린이라고 불리는 단백질이 콜라겐 과 결합하고, 나노 아파타이트를 형성하고, 뼈를 재생하는 능력을 가진다는 것을 밝혀냈다<Figure 2>. 현재 이 재료를 이용해 치주병 등의 치료용 재료의 개발을 진척시키고 있다.
또한 이 연구소는 원통형 베셀의 회전에 의해 미소중력공간(우주환경)에서와 같이 세포조직이 떠있는 상태로 배양할 수 있는 RWV바이오리액터를 사용하고, 다량의 줄기세포를 포함하는 골수 세포로부터 이식가능한 대형의 연골조직을 만드는 것에 성공하고 임상응용을 목표로 한 연구를 진행하고 있다. 이는 인공뼈의 재료 등 폭넓은 응용을 가질 수 있다. AIST는 고분자재료의 표면 에 여러 조성과 구조를 가진 아파타이트 층을 형성시킴으로써 인공뼈, 조직 재생용 스캔홀드(세 포발판재료), 경피 디바이스 등의 생체재료를 개발하고 있다.
※ 출처 : 産總硏 TODAY [廣報誌], Vol 6. No 10, (2006 10), http://www.aist.go.jp/aist_j/aistinfo/aist_today/vol06_10/vol06_10_main.html
소대섭 (KISTI)
치료 목적을 위한 올리고뉴클레오타이드
바이러스에서 유래한 입자는 유전자치료를 위한 임상실험에 광범위하게 사용되어 왔고 많은 성과를 얻고 있으나 안전의 문제가 항상 제기되어 왔다. 근래 십 수년간 올리고뉴클레오타이드는 유전자 이상을 교정하거나 유전자발현을 억제하는 방법으로 이의 대안으로 대두되고 있다.
우선, 유전자 교정을 통한 기능성 단백질의 생산 부분을 살펴보면, DNA상의 어떤 부분이 돌연 변이된 환자에게 그 부분의 정상적인 서열을 갖는 single-stranded oligonucleotide (SSO), triplex- forming oligonucleotide (TFO), 또는 small DNA fragment (SDF)를 주입하면 전사 등의 과정을 거치면서 정상적인 mRNA가 합성되고 결국 정상기능을 하는 단백질이 발현되도록 하는 것이다.
유전자 발현의 억제방법으로 antisense oligonucleotide, small-interfering RNA (siRNA) 등을 사용한다. siRNA는 RNA가 세포내에서 dicer라는 단백질 효소에 의해 21~25개의 small RNA로 분해된 것으로 이것이 dupex로서 mRNA에 작용하여 RNA간섭(RNA interference)로 인해 유전 자 knock-out을 일으켜 유전자 억제효과를 나타내게 된다. 합성한 siRNA를 세포에 주입하면 목 적유전자의 기능이 저해되는지 쉽게 알 수 있고 목표물이 바이러스 등 외부 생물체일 때 이 들 단백질의 발현을 억제시킴으로써 치료제로서의 기능을 발휘할 수 있다. 특히, 올해는 바로 RNAi 가 노벨생리의학상의 주제였다.
