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Nat. Commun., Published 09 December 2020, 11, 6313 | https://doi.org/10.1038/s41467-020-20060-z
Thermoplasmonic neural chip platform for in situ manipulation of neuronal connections in vitro

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

뇌신경과학 분야를 연구함에 있어, 접근성이 좋고 조작이 용이한 체외 배양 신경 네트워크는 실험모델로써 활발히 활용되어 왔습니다. 체외 조건에서 뇌의 복잡한 구조를 모방하고 기능을 검증하기 위해서는, 신경세포의 위치와 연결을 제어할 수 있는 기술이 필요하며, 동시에 신경 신호를 측정하고 조절할 수 있는 방법이 요구됩니다. 기존의 여러 연구에서 미세공정 기법 기반의 신경세포 패터닝 기술이 개발되어 왔는데, 대다수의 기술은 세포를 배양하기 전에 기판 표면을 개질하는 방식으로 세포배양 이전 단계에서만 적용할 수 있다는 한계가 있습니다.

이러한 기술적인 한계를 극복하기 위한 방안으로, 금 나노막대의 열-플라즈모닉 현상과 아가로즈 하이드로겔의 미세 패터닝 기법, 미세전극칩 기반 측정 기술의 접목을 통해, 신경세포 배양 중에도 실시간으로 네트워크의 구조와 기능을 조절하고 분석할 수 있는 나노 광열 신경 칩 플랫폼을 개발하였습니다. 이 연구를 통해 개발된 플랫폼은 신경 네트워크의 발달 및 성숙 과정에서도 원하는 시점과 위치에 구조적, 기능적 변화를 유도해 낼 수 있어, 여러 기초 연구를 위한 또는 뇌 질병에 관한 보다 복잡한 실험 모델을 구현하는데 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

제가 속한 카이스트 바이오및뇌공학과 신경공학연구실은 남윤기 교수님 지도 아래에서 Neuron-on-a-chip에 대한 다양한 연구를 진행하고 있습니다. 신경 네트워크를 배양 기판상에 구축하기 위한 다양한 신경 인터페이스의 개발을 통해, 네트워크의 구조와 기능 조절에 관한 연구 및 신경 신호 측정을 통한 네트워크 분석 연구를 활발히 수행하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이번 논문을 완성시키는데 활용된 신경 공학 분야의 주요 요소 기술들은, 각각을 들여다보면 저희 연구실에서 이전의 여러 논문을 통해 보고된 바 있는 기술들입니다. 대학원에 입학하여 선배님들로부터 차근차근 배워온 개개의 기술들이 하나의 플랫폼에서 합쳐져 유기적으로 동작되고, 이를 통해 새로운 연구를 파생시킬 수 있었다는 점에서 매우 보람을 느꼈습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

바이오및뇌공학과에서 학부과정부터 박사과정까지 지내오면서, 생물, 전자, 전산, 나노 등의 여러 분야에 걸친 융합 학문을 공부해왔고, 이를 통해 다양한 분야에서 문제를 바라보는 서로 다른 관점에 대해 배울 수 있었습니다. 새로운 시각에서 문제를 도출하는 능력을 키우고, 이를 해결하기 위한 다각도의 접근 방식을 배우고 싶으신 분들에게는 좋은 선택이 될 것이라 생각합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

이번 논문을 통해 개발된 플랫폼을 응용하여 새로운 곳에 적용할 수 있는 연구를 설계 및 진행하고자 합니다. 동시에 신경 공학 분야에 있어 독창적이고 획기적인 새로운 기술을 개발하기 위해, 다양한 분야의 기술을 접하고 습득하고자 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

학부 때부터 항상 좋은 말씀과 가르침으로 이끌어주신 남윤기 교수님께 감사드리고, 곁에서 큰 힘이 되어준 신경공학연구실 식구들 고맙습니다. 그리고 늘 저를 믿고 응원해주시는 부모님께도 감사하고 사랑한다고 전하고 싶습니다.

Category: Nanobio, Neuroscience, Biotechnology
등록일 2021.01.07
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댓글 (1)
에버그린즈  |  2020.12.18 05:23     
축하합니다:)
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