연구팀 소개

남좌민 교수 연구팀

연구기관/연구책임자 : 서울대학교/남좌민 교수

안녕하세요. 연구팀 소개를 부탁드립니다.
우리 연구팀은 1명의 연구교수, 3명의 박사 후 연구원과 22명의 석-박사 통합과정 및 1명의 석사과정 학생으로 구성되어 있습니다. 연구실 내에서 다양한 나노과학기술 분야(특히, 금속 나노입자 합성, 플라즈모닉스, 나노바이오기술)에 대한 연구원들 간의 브레인스톰 미팅, 디스커션, 공동연구를 통해 세계 최정상급의 결과를 내고 최고의 기술을 개발하기 위해 연구에 매진하고 있습니다.

나노플라즈모닉스, 나노바이오, 나노입자 컴퓨팅 등 세 개의 서브그룹이 있으며, 자유롭게 아이디어를 제안하기 위해 건설적으로 비판하여 연구 주제에 대한 다양한 시각을 공유하는 분위기를 만들어 나가고 있습니다.
H-GUARD에서는 구체적으로 어떤 연구를 하시나요?
플라즈모닉 나노갭 프로브 기반 라만 바이오검지 시스템 개발을 하고 있습니다. 라만 산란 신호를 강하게 증폭하면서 동시에 재현적이며 정량적인 신호를 발생시키는 최적의 플라즈모닉 나노구조체를 디자인하고 초정밀-대량 합성하여, 이를 직접 바이오물질 검지 시스템에 적용하고 여러 종류의 타겟 물질을 초고감도로 다중 검출하는 상용화 가능한 검지 시스템을 개발 중에 있습니다.

최종적으로는, 나노 라만프로브의 초정밀/고수율/대량 양산법 개발과 더불어 실제 임상 샘플을 이용한 라만 신호 기반의 질병 검지 시스템 구축 및 실용화를 목표로 연구를 진행하고 있습니다.
사업화 유망성과로 꼽히는 [플라즈모닉 나노갭 프로브 기반 라만 바이오검지 시스템]은 어떤 기술 인가요?
단분자 수준으로 초고감도 생체 물질 검지가 가능한 라만 검지용 플랫폼을 구현하기 위해서는 강하게 증폭된 광학 신호를 안정적이고 재현적으로 발생시키는 금속 나노구조체 개발이 필수적입니다.

그러나, 현재까지 전세계적으로 선행된 연구 결과들은 합성된 나노입자 구조의 불균일성, 표면에 붙은 라만 분자들의 위치, 방향, 밀도 등의 불균일성, 광학 신호의 증폭/조절의 어려움 및 이에 따른 불안정한 광학 신호 등에 의해 실질적인 응용 가능성을 충족시키지 못해 왔던 것이 현실입니다.

우리 연구팀에서는 갭 내부에 있는 라만 dye들의 광학 신호를 정밀하게 증폭 및 조절할 뿐만 아니라 실용화에 있어서 기존의 문제점인 라만 바이오검지 신호의 재현성/안정성/정량성 등을 극복하여 라만 산란 신호 기반의 생체 물질 검지용 초고감도 바이오센서의 상용화에 새로운 장을 열어가고 있습니다.
그럼 연구팀에서 생각하는 해당 기술의 차별화된 경쟁력은 무엇인가요?
▲ 플라즈모닉 내부갭 나노구조체 기반 초고감도 타겟 검지 시스템

우리 연구팀 기술의 가장 큰 장점은 원하는 플라즈모닉 금속 나노입자 구조를 nm 수준의 정밀도와 95%이상의 수율로 합성이 가능하며 라만 분자들의 위치와 표면 개질된 DNA와 단백질 등도 정밀하게 조절하여 부착이 가능하다는 점입니다.

또한, 신호의 민감도가 아주 우수한 라만 신호 증강 기술을 통해 기존의 검지 방법으로는 검지하기 힘들었던 아주 낮은 농도의 타겟 생체 물질 (핵산, 단백질 등)을 고신뢰도-고정량-다중 검지를 할 수 있다는 점입니다.

저농도의 타겟 물질을 검지하는 기술력을 통해 질병의 초기 진단을 가능하게 하고, 동시에 전염성이 높은 여러 감염성 질환의 확산을 조기에 막을 수 있을 것으로 예상하며 널리 쓰이고 있는 초고감도 검지법 (예: PCR) 등과 상호보완적이면서도 경쟁을 할 수 있는 기술로 개발이 될 것이라고 생각합니다.

특히, 라만 산란 신호를 활용한 분석은 중첩된 다중 신호를 빠르고 정확하게 분리할 수 있기 때문에, 여러 가지 종류의 질병을 동시에 다중 검지하는데 있어서 광학 신호를 기반으로 한 기존의 분석 방법 보다 큰 이점이 있습니다.
자세한 설명 감사합니다. 그럼 마지막으로, 앞으로의 포부 한 말씀 부탁드립니다.
다양한 질병을 조기에 정확하게 진단하는 기술은 의료 산업에서 그 중요성과 필요성이 갈수록 더 크게 부각되고 있습니다. 이러한 검지 방법 및 장비 등이 대부분 외국의 원천 기술에 의존하고 있기 때문에, 우리 연구실의 기술력을 더욱 발전시킴으로써 기존의 기술들을 대체하고, 우리의 기술이 글로벌 바이오센서 시장에 있어서 큰 구심점이 될 수 있도록 꾸준하게 연구 개발할 것입니다.

특히, 라만 나노갭 프로브의 초정밀/고수율/대량 양산 기술과 더불어 높은 민감도, 고정량성, 다중 검지능 등의 장점을 통해 전 세계적으로 상용화 된 전례가 없는 라만 산란 신호 기반의 바이오센서 시스템을 구축하고, 상대적으로 적은 비용으로 보다 간단하면서도 빠르고 정확하게 질병을 확진할 수 있는 나노센서 시스템을 개발하여 전세계에 보급하고 싶습니다
* 해당 기술에 대해 궁금하신 분들은 연구지원본부(ymlee@kribb.re.kr)로 연락주시기 바랍니다.