그래핀 바이오 생명과학 및 의학적 연구

과학과 문명의 발달로 인한 혜택으로 수명의 연장과 삶의 질은 개선되었지만 성인병과 건강관리 근본적인 문제 해결을 하지 못하고 있는 현실에 새로운 희망의 소직을 “그래핀” 이 전하고 있다.

구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하는 높은 전도성

반도체로 주로 쓰이는 실리콘 보다 150배 이상 전자의 빠른 이동성

최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배의 열전도성

그래핀의 의학적 연구목적

과학과 문명의 발달로 인한 혜택으로 수명의 연장과 삶의 질은 개선되었지만 성인병과 건강관리 근본적인 문제 해결을 하지 못하고 있는 현실에 새로운 희망의 소식을 ” 그래핀” 이 전하고있다. 그래핀의 생체적합성과 생체안정성, 전기적 특성과 에너지, 열전도성의 특성을 이용한 다양한 연구결과들이 의학적으로 밝혀지면서 절망과 좌절에서 한줄기 빛이 될 수 있을거라는 기대를 갖게한다. 2008년에 최초로 그래핀 산화물을 약물 전달용 나노운반체로 적용한 이후 , 좀 더 다양하게 생체의학적으로 응용한 사례들이 보고되고 있으며 미국,유럽,일본 등 주요 선진국들 중심으로 생물학적 프로세스, 질병 감지 및 약물 스크리닝을 이해하기 위한 센서등 다양한 기술이 연구되고 있다.

뇌 신경세포

신경과학자인 로라 발레리니 교수는 과거에 신경접착에 사용되던 펩타이트 코팅을 하지 않고, 그래핀과 뉴런을 직접 연결, 그 후 뇌 활동을 나타내는 전기신호를 발생시키는 뉴런의 능력을 연구한 결과 뉴런과의 인터페이스를 신경세포에 완전하게 유지하면서 성공적으로 연결한다는 것을 보여주는 새로운 연구 결과를 나노과학분야 학술지인 “ACS NANO”에 발표

살균 및 향균

미국 콜롬비아대학의 루흥주 교수팀은 그래핀이 박테리아
세포박을 파고를어 세포막을 구성하는 다량의 인지질을 세포 밖으로 뽑아내는 작용을 통해 살균효과를 나타내는 사실을
밝혀냈다. 투과전자현미경 관찰 결과, 그래핀은 대장균 세포막을 면도날처럼 파고들어 내벽과 외벽을 모두 파괴하는 것으로 드러났다. 상처와 직접 접촉하는 부분에 그래핀과 산화
그래핀들을 적용하면 항생제 없이 감염에서 환자를 안전하게 보호할 수 있을 것으로 기대된다.

뼈생성 3배향상

부산대 한동욱 교수, 허중보 교수,홍석원 교수 연구팀은 나노 복합체 “그래핀”이 뼈의 결손부위를 치료하는데 3배 이상 향상된 효과를 나타낸다는 사실을 동물실험을 통해 입증했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 네이처( Nature publishing group ) 지에서 발간하는 융합과학분야 학술지인 “사이언티픽 리포트” 온라인판에 기재 되었다.

대장암 진단 및 치료

미래창조과학부 산하 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단 김대형 연구팀 (서울대 화학생물공학부교수)은 그래핀과 나노입자를 이용해 대장암의 정확한 진단 및 치료가 가능한 “다기능 내시경시스템”을 개발했다고 학술지 “네이처커뮤니케이션스(nature com-munications)” 2015년11/30일자에 발표했다. 그래핀의 전기적 틍성을 이용해 내시경을 하면서 동시에 암 진단에 필요한 생화학적 정보를 얻어 진단에 활용하는 방식이다.

혈당 측정 및 조절 전자피부

미래창조과학부 산하 기초과학연구원(IBS)나노입자 연구단 김대형 연구팀이 “그래핀 복합체” 를 활용한 전기화학 센스들과 미세 약물침을 결합한 당뇨 환자용 전자피부를 개발하여 2016년 3월22일 네이처나노테크놀로지에 게재하였다. 채혈 없이도 혈당을 측정하고 당을 조절까지 가능한 기술이라고 한다.

심긍경색 치료

전남대 병원 심장질환 특성화 연구센터 김용숙 연구교수는 서울대팀과 공동연구로 “줄기세포와 신소재 나노 물질인 그래핀(graphene) 을 융합해 심근경색 치료 효과를 높일 수 있다는 연구 결과를 최고 권위인 신소재 국제 학술지 “어드밴스드 펑크셔널 머트리얼스 ( advanced functional materials) 게재하였다.

줄기세포 배양

김정범 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 교수팀은 지지세포 없이 그래핀을 이용한 인간 역분화 줄기세포(iPS)배양법을 세계최초로 개발하였다고 밝혔다. 이 연구 결과는 “네이처” 자매지인 사이언티픽 리포트지 2016/2/5에 게재되었다.

암

영국 맨체스트 대학 연구팀이 “oncotarget” 지에 밝힌 새로운 연구결과에 의하면 “그래핀’이 암 줄기세포를 표적화해 중화 시킬 수 있으며 건강한 세포에는 독성이 없어 현재의 여러 기존 치료법 보다 부작용은 적으면서 각종 암을 치료 할 수 있다고 밝혔다.

유전자

건국대 융합생명특성학과 김동은 교수 연구팀이 나노크기의 “산화 그래핀”을 이용해 유전자 증폭 반응 기술을 개발 했다고 미국화학회(ACS)에서 발간하는 국제 학술지 “ACS 응용재료 및 계면” 최근호에 게재 되었다.

측정 센스

미국 펜실베니아 대학의 연구진은 그래핀 기반으로 다기능성 생체 감지 센스 장치를 개발 하였는데 이것은 광학적, 전기적, 기계적 신호의 동적 감지 범위를 기존보다 100배 향상 시킬 수 있다고 발표하였다.