최근 국내 연구진이 망막 내에 구성 단백질인 광수용체를 인공적으로 제작해 사람의 시각 기능과 유사하게 빛을 인지할 수 있는 소재를 개발했다.인간의 눈은 신체 오감 중 가장 중요한 기관 중 하나로, 손상 시 치명적인 영향을 주는 감각 기관이다. 사고를 통한 장애나, 황반변성, 당뇨성 망막증 등의 질환에 의해 의학적으로 시력의 회복이나 복원이 불가능한 상태가 될 수 있다. 손상된 망막을 대체하기 위한 기술로 ‘인공망막’ 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 시각 질환자에게 이식하여 시력을 일부 회복시키기 위한 노력이 진행되고 있다.
최근 과학자들이 기억을 이식하는 데 성공했다. UCLA 생물학 및 생리학 데이비드 그랜츠맨(David Granzman) 교수 연구팀이 군소(바다 달팽이, Aplysia Californica)를 대상으로 잘 훈련된 군소 뇌세포 RNA를 추출해 훈련받지 않은 군소 뇌세포로 이식하는 데 성공했다. 미래에는 SF영화 ‘토탈 리콜’과 ‘코드명 J’, ‘트랜샌더스’, ‘크리미널’, '셀프리스(Selfless)'처럼 과학기술을 통해 최첨단 실험실에서 배양된 샘플에 자신의 기억을 이식하고, 다른 기억을 주입하여 기억을 조작하고, 인간이 가졌던 기억과 감정이 컴퓨터에 업로드하거나, 죽은 사람의 기억을 살아있는 사람에게 이식하는 시대가 올 것이다.
국내 연구진이 메타물질과 그래핀을 접합해 빛의 속도를 느리게 만들었다가 다시 빠르게 만드는 소자를 개발했다. 세상에서 가장 빠른 속도를 가진 물질은 빛이다. 정보를 전달하는데 빛보다 더 유용한 물질은 없다. 그러나 현재 빛을 정보로 처리하려면 빛을 전기신호로 전환하는 과정이 동반되어야 한다. 이 때 신호를 처리하는 전자소자의 한계와 발열 문제 때문에 정보처리 속도가 느려지고 병목 현상이 나타난다. 이에 따라 전력비용도 많이 발생한다. 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철) 나노구조물리 연구단(단장 이영희) 김튼튼 연구교수팀이 KAIST 기계공학과 민범기 교수 연구진과 공동으로 진행한 이번 연구는 메타물질과 그래핀을 접합해 빛의 속도를 느리게 만들었다가 다시 빠르게 만드는 소자를 만들었
이는 유전자 조작으로 인하여 줄기세포가 또 다른 암을 유발할 위험성과 항암약물이 주입되었을 때 줄기세포의 암세포 추적 능력이 현저히 저하되기 때문이다. 연구팀은 줄기세포를 약물 전달체로 활용하되, 유전자를 조작하는 대신 나노항암약물을 줄기세포의 표면에 결합시켰다. 여러 줄기세포 중에서 골수 유래 중간엽 줄기세포 표면의 CD90 단백질에 나노항암제를 결합했다. 이는 줄기세포의 암 추적 기능을 안정적으로 유지하면서도 항암효과를 극대화한 것이다. 이 연구 결과는 국제학술지인 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)의 5월호 표지 논문(frontispieces)으로 게재됐다.
최근 국내 연구진이 근적외선 파장을 흡수·발광하는 상향변환 나노입자를 이용해 조류인플루엔자 바이러스를 검출할 수 있는 새로운 방법을 개발했다.근적외선 파장은 빛의 스펙트럼에서 가시광선보다 파장이 긴 영역으로 자외선과 가시광선보다 에너지가 낮고 파장이 길어 투과도가 높고, 배경(Back Ground) 신호가 낮아 신호 판별에 쉽다. 상향변환 나노입자는 근적외선을 흡수하여 상대적으로 높은 에너지의 빛을 방출하는 나노사이즈의 소재다. 연구결과는 ‘Biosensors and Bioelectronics’ 최신호에 논문명 ‘Rapid and background-free detection of avian influenza virus in opaque sample using NIR-to-NIR upconversion nanoparticle-based lateral flow immunoassay platform’
기억이 저장되는 장소를 찾아내기 위하여 dual-eGRASP라는 기술을 개발했다. 새롭게 개발된 dual-eGRASP 기술을 이용하여 연구팀은 기억이 저장 되는 시냅스를 찾아내고, 도널드 헵의 가설을 증명하고자하였다. 우리의 뇌 영역 중 해마가 기억을 담당한다고 알려져 있기 때문에 연구팀은 dual-eGRASP 기술을 생쥐의 해마에 적용한 후 공포기억을 학습시켜 시냅스들을 분석하였다. 그 결과 기억형성에 의해서 기억저장 세포들 사이 시냅스의 수상돌기 가시의 밀도와 크기가 증가했다는 것을 관찰하였다. 한마디로 기억저장 시냅스를 찾아낸 것이다.
2차원 반도체 소재는 기존 실리콘 반도체의 물리적인 성능 한계를 극복할 수 있는 대안으로 떠오르고 있다. 하지만, 원자층 수준의 얇은 두께 때문에 주변 영향에 매우 민감하다는 특성이 있다. 특히 2차원 반도체가 올려진 기판으로부터의 불규칙한 영향에 의해 성능과 신뢰성이 확보되지 못하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 해외 연구팀들이 기판의 영향을 원천적으로 차단할 수 있는 방법을 연구하고 있다. 그 중 2차원 반도체를 공중에 매달린 구조로 설계하는 기술이 보고된 바가 있지만 반도체 층 하단을 받쳐주는 구조물이 존재하지 않아 기계적 내구성이 크게 떨어지는 단점이 있다. 정 교수 연구팀은 2차원 반도체 하단에 산화규소 재질의 초미세 돔형 구조물을 촘촘히 형성하는 아이디어로 문제를 해결했다.
이번 논문의 제1저자이기도 한 이준호 UNIST 생명과학과 석‧박사통합과정 연구원은 ‘톤이비피 유전자가 간암과도 상관 있을까?’라는 질문에 9개월이 걸리는 실험을 진행했다. 간암은 간에 스트레스를 주면서 발생시키는데, 사람의 경우는 20~30년 정도 지속적으로 스트레스가 주어져야 간암이 발생한다. 쥐의 수명은 2년 안쪽이므로 9개월 정도 지속적인 스트레스를 줘야 간암을 일으킬 수 있다. 이 연구원은 실험쥐를 두 그룹으로 나눠, 톤이비피 발현 양을 다르게 하고, 간암을 일으킨 것. 2014년 정리된 결과에 따르면, 톤이비피 발현이 적을수록 암 숫자가 적고 암세포의 크기도 작았다. 톤이비피가 간암에 영향을 준다는 단서였다.
연필심에 사용되어 우리에게 친숙한 흑연은 탄소들이 벌집 모양의 육각형 그물처럼 배열된 평면들이 층으로 쌓여 있는 구조인데, 이 흑연의 한 층을 그래핀(Graphene)이라 부른다. 그래핀은 0.2㎚의 두께로 물리적, 화학적 안정성이 매우 높다. 2004년 영국의 가임(Andre Geim)과 노보셀로프(Konstantin Novoselov) 연구팀이 상온에서 투명테이프를 이용하여 흑연에서 그래핀을 떼어 내는 데 성공하였고, 그 공로로 이들은 2010년 노벨 물리학상을 받았다. 그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다.
