서강대학교 오병근 교수님 연구실

연구실 개요

서강대학교 나노생명공학 연구실에서는 C1 가스 전환 분야와 나노기술을 이용한 바이오센서 개발 분야로 구성되어 연구를 진행하고 있다. C1 가스 전환 분야에서는 일산화탄소를 생물학적 방법을 통해 바이오에탄올로 전환하는 연구를 진행하고 있다. 바이오에탄올 생산에 있어 생물학적 플랫폼으로 이용되는 미생물들의 균주 진화, 특성 분석 등 세포 수준에서의 연구와, 생물 반응기 설계 및 바이오에탄올 생산 공정 최적화 등 공정 수준의 연구를 동시에 진행하고 있다.

바이오센서 분야로는 혈액 내에 존재하는 특정 질병에 대한 바이오마커를 고민감도로 측정함으로 질병을 조기에 진단할 수 있는 바이오센서를 개발하고 있다. 본 연구실에서 개발하고 있는 바이오센서는 크게 두 가지로 현장에서 쉽게 이용할 수 있는 미세유체 기반의 바이오센서와 나노입자 기반의 고민감도 바이오센서를 개발하고 있다. 또한 특정 암세포만을 치료할 수 있는 나노 복합 입자 제작에 대한 연구도 함께 진행하여 전반적으로 의료분야에 적용할 수 있는 나노기술에 대해 연구하고 있다.

주요 연구내용 소개

1. C1 가스 전환 바이오에탄올 생산 분야

기후변화대응 측면에서 세계적으로 검증이 마무리된 바이오에탄올 보급이 요구되고 있으며, 이를 위해서는 국내에서 대량 확보가 가능하며 가격이 저렴한 원료인 일산화탄소를 사용하여 바이오에탄올 생산하는 방법의 개발이 필수적이다. 이러한 필요성에 입각하여, 본 연구실에서는 일산화탄소 전환 미생물인 아세토젠을 이용하여 효과적으로 바이오에탄올을 생산하는 공정을 연구하고 있다.

효율적인 바이오에탄올 생산 공정 개발을 위하여, 일차적으로 생촉매로 사용되는 아세토젠의 바이오에탄올 생산 효율 증가를 위한 연구를 진행하고 있다. 이를 위해 기본적인 미생물의 촉매 기능성을 평가, 균주 진화를 통해 성능향상 및 생산성 향상을 위한 생장 최적화 등의 연구들이 진행되고 있다. 또한, 이러한 연구를 통해 개발된 C1 가스 전환 균주를 이용하여 바이오에탄올 생산을 위한 공정 개발 및 최적화 연구를 진행하고 있다. 개발된 공정을 이용하여 생물반응기 내에서 바이오에탄올 생산하고, 지속적인 피드백을 통한 생물공정 효율 개선으로 고농도 바이오에탄올 생산을 진행하고 있다.

2. 바이오센서 분야

1) 미세유체 기반 바이오센서

질병을 치료함에 있어 가장 중요한 부분 중에 하나는 질병을 조기에 진단하는 것이다. 혈액을 이용하여 조기에 질병을 진단하는 과정을 단순화하고 고민감도를 가지는 바이오센서를 개발하는 것은 이 연구 분야에서 요구되는 가장 큰 이슈다. 하지만 이러한 바이오센서를 연구하는 궁극적인 목적은 누구나 쉽게 사용할 수 있는 간편한 바이오센서를 개발하는 것이다. 본 연구실에서는 외부의 어떠한 장치 없이 모세관 현상만을 이용하여, 복잡하고 긴 시간이 걸리는 항원-항체 반응기반의 면역반응을 자동적으로 진행할 수 있는 3차원 구조 기반의 종이센서를 개발하였다. 또한 검출하고자 하는 물질의 정량적인 분석을 위한 신호를 색으로 볼 수 있게 하였다. 이 기술을 이용하여, 유방암 진단을 할 수 있는 종이기반 바이오센서를 최종적으로 개발하였으며, 종이가 아닌 유리 기판을 이용하여, 전기화학적인 방식으로 전립선암을 진단할 수 있는 바이오센서 또한 개발하였다. 이외에도 실제 진단시장에서 적용할 수 있는 다양한 형태의 바이오센서를 개발하고 있다.

2) 다기능성 나노입자 제작 및 활용

암, 노인성 치매, 광우병 등과 같은 각종 질병에 대한 조기 진단을 위해서는 체내에 존재하는 질병에 대한 생물표지를 정량적 분석할 수 있는 고감도 바이오센서의 개발이 반드시 필요하다. 일례로 광우병의 경우, 그 질병의 원인체인 변형 프리온이 혈액 내에 극소량 (ml 당 약 10⁴개의 변형 프리온)이 존재할 것으로 예상되기 때문에 혈액을 이용한 조기 진단은 현재의 센서 기술로는 불가능하다고 알려져 있다. 따라서 민감도가 향상된 바이오센서의 개발을 위하여 전 세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구의 필요성에 입각하여 본 연구실에서는 다양한 다가능성 나노입자를 제작하여 바이오센서의 신호증폭에 활용함으로서 고민감도 바이오센서의 제작을 가능하게 하는 연구를 진행하고 있다. 또한, 개발된 다가능성 나노입자는 암 세포의 표적진단 및 마이크로 RNA 기반으로 암 세포의 선택적 사멸 유도 현상을 유도함으로서 암 치료를 동시에 할 수 있는 다기능성 스마트형 나노 복합체로도 활용되고 있다.

연구실 현황