저전력·고안정성 센서로 '이것' 조기 진단…국내 연구진 개발 성공

호흡할 때 발생하는 이산화탄소 농도를 측정해 수면 건강을 진단할 수 있는 경량 장비를 국내 연구진이 개발했다. 한국과학기술원(KAIST)이 전기·전자공학부 유승협 교수 연구팀이 발광다이오드(LED)를 유연한 박막형 유기 포토다이오드(빛을 모으는 장치)로 감싼 저전력 이산화탄소 센서를 개발했다고 10일 전했다. 이 기기는 광 효율이 높아 염료 분자에 쪼이는 광량을 최소화해 사용할 수 있다. 무게 0.12ｇ, 두께는 0.7㎜ 수준으로 가볍고 얇아 마스크 안에 부착해 이산화탄소 농도를 측정할 수 있으며, 최대 9시간까지 연속으로 사용할 수 있다.기존에는 이산화탄소 농도에 따라 형광의 세기가 변화하는 광화학적 이산화탄소 센서는 소형화가 가능하다는 장점이 있지만, 염료 분자의 광 열화 현상으로 인해 장시간 안정적으로 사용하기 어려웠다.연구팀은 또 형광 분자의 광 열화 경로를 규명해 광화학적 센서에서 사용 시간에 따라 오차가 증가하는 원인을 밝히고, 오차를 줄이기 위한 광학적 설계 방법을 제시했다.특히 실시간으로 들숨과 날숨을 구별해 호흡수까지 모니터링 가능하다고 연구팀은 설명했다.유승협 교수는 "개발한 센서는 저전력, 고안정성, 유연성 등 우수한 특성을 갖고 있어 웨어러블 기기에 폭넓게 적용할 수 있다"며 "만성 폐쇄성 폐 질환, 수면 무호흡증 등 다양한 질병의 조기 진단에 사용할 수 있을 것"이라고 말했다.이번 연구 성과는 국제 학술지 '디바이스' (Device) 지난달 22일 자 온라인판에 실렸다.김경림 키즈맘 기자 limkim@kizmom.com

2025-02-10 09:10:32

스트레스 받을 때 면역세포 움직임, 실시간 관찰 가능해진다

한국과학기술원(KAIST) 유홍기 교수팀이 고려대 구로병원 김진원 교수팀과 스트레스에 의한 혈관 내 세포의 움직임을 실시간으로 볼 수 있는 영상 기술을 개발했다.지금까지는 심장 박동으로 인한 혈관의 움직임 때문에 이런 과정을 실시간으로 관찰하기 어려웠다. 연구팀은 초점 가변 렌즈를 생체 내 광학 현미경에 도입해 혈관의 움직임을 보정할 수 있는 기술을 개발했다.투명한 액체로 채워진 초점 가변 렌즈는 전기적 신호를 통해 액체를 둘러싼 탄성막의 곡률 반경을 변화시킴으로써 기계적인 움직임 없이도 초점 거리를 빠르게 조절할 수 있다.특히 심장 박동 신호와 렌즈의 초점 조절을 동기화함으로써 자연스럽게 선명한 영상을 얻을 수 있다고 연구팀은 설명했다.이 기술을 적용해 만성 스트레스 상황에서 혈관 내 면역 세포들의 움직임을 관찰한 결과, 스트레스가 면역 세포의 혈관 벽 부착을 매우 증가시키고, 이동 속도는 감소시키는 것을 발견했다.5주 동안의 종단 연구를 통해 만성 스트레스의 영향이 시간이 지날수록 더욱 심화해 동맥경화가 유발될 가능성이 큰 것으로 확인됐다. 또한 만성 스트레스에 노출된 실험군 쥐의 경동맥에서 골수세포 침윤이 대조군 대비 6배가량 증가한 모습을 확인, 동맥경화 병변의 진행 정도를 정량적으로 평가할 수 있었다.유홍기 교수는 "지금까지는 관찰하기 어려웠던 혈관 내 면역세포들의 실시간 움직임을 자연스러운 상태에서 관찰할 수 있게 돼 스트레스로 인한 심혈관 질환의 발병 과정을 더 정확하게 이해할 수 있게 됐다"며 "스트레스와 관련된 심혈관 질환의 새로운 치료 전략을 개발하는 데 기여할 것"이라고 말했다.김경림 키

2025-01-20 12:14:56

대장암 세포를 정상으로 변환하는 암 치료법 국내서 개발

암세포를 사멸 대신 정상 세포로 변환하는 방법이 국내 연구팀에 의해 개발됐다. 한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 조광현 교수팀이 대장암 세포를 죽이지 않고 상태만 변환, 정상 대장세포와 유사한 상태로 되돌려 부작용 없이 치료할 수 있는 대장암 가역 치료 원천기술을 개발했다고 22일 밝혔다.현재 시행되는 모든 항암치료의 공통점은 암세포를 사멸시켜 치료하는 것을 목표로 하고 있다. 때문에 암세포가 내성을 가져 재발하거나 정상세포까지 사멸해 부작용을 유발하는 근본적 한계가 있다.조 교수 연구팀은 정상세포가 암세포로 변하는 과정에서 정상적 세포 분화 궤적을 역행한다는 관찰 결과에 주목했다. 이를 기반으로 정상세포 분화 궤적에 대한 유전자 네트워크의 디지털트윈(가상모형)을 제작하는 기술을 개발했다.이를 시뮬레이션 분석해 정상세포 분화를 유도하는 마스터 분자스위치를 체계적으로 탐색, 발굴한 뒤 대장암 세포에 적용했을 때 암세포 상태가 정상화된다는 것을 분자세포 실험과 동물실험을 통해 입증했다.이 기술은 다른 다양한 암종에 응용, 암 가역 치료제 개발이 가능하다는 것을 제시한 것에 큰 의미가 있다고 연구팀은 설명했다.조광현 교수는 "암세포가 정상세포로 변환될 수 있다는 것은 놀라운 현상으로, 이번 성과는 이를 체계적으로 유도해낼 수 있음을 증명한 것ˮ이라고 말했다.KAIST 공정렬 박사, 이춘경 박사과정 학생, 김훈민 박사과정 학생, 김주희 박사과정 학생 등이 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science)' 지난 11일 자 온라인판에 실렸다.김경림 키즈맘 기자 limkim@kizmom.com

2024-12-22 19:58:10

'이것' 때문에 성별 따라 면역 능력 달랐다

성별에 따라 면역력에 차이가 나는 이유를 국내 연구진이 규명했다. 한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 이승재 교수 연구팀이 '자가포식'(Autophagy)의 활성화 정도가 성별에 따른 면역력 차이를 유발하는 것을 확인했다. 연구팀은 사람과 유전 정보 특성이 닮아 실험동물로 활용되는 '예쁜꼬마선충'(몸길이 1㎜ 정도의 선충류)을 활용해 성별에 따른 면역반응 차이를 연구했다.그 결과 수컷 선충이 자웅동체(암컷과 수컷 생식기관을 모두 가진 개체) 선충보다 다양한 병원균에 대해 더 강한 면역력을 보이는 것을 확인했다.이는 자가포식에 중요한 전사 인자(DNA의 유전정보를 활성화하거나 억제하는 조절 단백질)인 단백질 'HLH-30/TFEB'(에이치엘에이치30/티페브)가 수컷 선충에서 더 높게 활성화됐기 때문으로 나타났다.자가포식은 세포 내 단백질 찌꺼기를 스스로 잡아먹는 것처럼 분해해 세포 항상성을 유지하는 과정을 말한다.이승재 교수는 "성별에 따른 맞춤형 치료법 개발에 중요한 단서가 될 것"이라며 "감염성 질병 치료와 면역력 강화에 대한 새로운 접근법을 제시했다"고 연구의 의의를 밝혔다.이번 연구 결과는 국제 학술지 '오토파지'(Autophagy)에 게재됐다.김경림 키즈맘 기자 limkim@kizmom.com 

2024-07-18 10:32:59

짭짤한 맛 자꾸 생각나는 건 '혀' 아닌 '장' 때문

짭짤한 맛을 계속 찾는다면 이는 혀의 미각이 아닌 장내 신경세포에서 비롯된 것이라는 연구 결과가 나왔다.  한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 서성배 교수 연구팀이 나트륨에 대한 우리 몸의 새로운 감지 작용과 그 욕구를 조절하는 기제를 발견했다고 밝혔다.초파리를 이용한 연구를 진행한 결과 나트륨 결핍 상태에 따른 소금 선호도가 증가했다. 나트륨에 대한 선호도가 소금에 대한 미각 센서가 작동하지 못하는 ‘Ir76b’ 돌연변이 파리에서도 나트륨 결핍 상태에서 소금을 더 선호하는 결과가 나온 것.또 스크리닝을 통해 나트륨을 직접 인지하는 초파리의 장내 신경세포를 발견하고, 이 신경세포가 나트륨 결핍에 따라 나트륨 반응 정도를 다르게 해 초파리의 소금 섭취 욕구를 조절하는 역할을 한다는 것을 규명했다.이외에 장 감지 기작은 소금 결핍에 의해 활성화된다는 사실도 확인했다. 소금 섭취 욕구는 모든 생물이 가졌다는 점에서 곤충뿐 아니라 포유동물과 같은 척추동물에서도 유사한 메커니즘이 존재할 수 있다는 가능성도 제시했다.서성배 교수는 "곤충뿐만 아니라 포유동물과 같은 척추동물에서도 비슷한 메커니즘이 존재할 가능성이 있다"며 "소금 과다 섭취로 생기는 고혈압 등 질병에 대한 새로운 접근법을 제시할 수 있을 것"이라고 말했다.이 연구는 국제 학술지 '네이처 메타볼리즘'(Nature Metabolism)' 지난달 3일 자 온라인판에 실렸다.김경림 키즈맘 기자 limkim@kizmom.com 

2024-05-12 17:30:01