2차원 흑린 원자막 메모리 소자 제작 성공, 차세대 2차원 반도체 소자 연구 박차 - 2차원 흑린 원자막과 강유전성 고분자 물질을 이용한 메모리소자 개발 - 세계 최초의 2차원 흑린 원자막 기반 메모리 소자 실리콘을 대체하는 새로운 차세대 반도체 소재로써 전 세계적으로 2차원 원자막 재료에 대한 관심이 높아지고 있다. 대형 가전제품의 폭발적인 수요 증대와 더불어 보다 값싸고 양질의 반도체 소재를 찾기 때문이다. 반도체로써 현재까지 발견된 2차원 원자막 소재 중에서 가장 큰 관심을 받고 있는 소재가 바로 인의 동소체 중의 하나인 흑린이다. 흑린은 상온에서 다른 원자막 소재에 대비 10배 이상의 빠른 전하 이동도를 보이며, 단일 원소로 구성되어 대면적 공정이 가능한 꿈의 소재이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 황도경/최원국 박사 연구팀과 연세대학교 물리학과 임성일 교수 연구팀은(이하 연구팀) 흑린 원자막 (Black Phosphorus)와 강유전성 고분자 물질[P(VDF-TrFE)]을 반도체 채널 및 유전층으로 사용하여 안정적인 비휘발성 메모리 소자를 제작하는데 성공하였으며 이러한 메모리 특성을 전압 신호 (Digital signal)로 직접 읽을 수 있는 신개념의 메모리 소자 개발에 성공하였다. 2차원 흑린 원자막 소재는 가장 최근에 발견된 새로운 반도체 소재로써 0.3-2.0 eV의 밴드갭을 가지고 있어서 밴드갭이 없는 그래핀 원자막의 반도체 특성의 한계를 뛰어 넘는 차세대 반도체 물질이다. 상온에서 수천의 전하이동도를 가지지만 공기 중의 산소 및 수분과 빠르게 반응하여 흑린 원자막의 산화 및 붕괴를 일으키는 문제가 있다. 연구팀은 강유전성 고분자 물질을 유전체 및 흑린 보호층으로 동시에 사용함으로써 흑린 원자막의 산화를 막고 보다 안정적인 메모리 소자를 구현할 수 있었다. 아날로그 신호인 전류 구동 소자는 메모리 컴퓨팅 기반의 구동 소자에서 완전한 형태의 메모리 소자로 동작하지 못하는 문제를 가진다. 연구진은 2차원 원자막 메모리 소자의 완전한 메모리 소자 구현을 위해 흑린 기반의 비휘발성 메모리소자에 외부 저항을 연결하는 인버터 형태의 소자를 제작하였으며, 보다 발전된 형태인 n형 반도체 (MoS2, 이황화 몰리브덴)와 p형 반도체 (흑린)로 구성된 CMOS？ (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 구조의 강유전성 인버터 소자를 제작함으로써 세계 최초의 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자를 구현하는데 성공하였다. ？ . CMOS : n형 트랜지스터와 p형 트랜지스터로 이루어진 인버터 논리회로 가장 기본 적인 반도체 단위 응용소자이다. 이황화물리브덴/흑린 강유전성 CMOS 인버터 메모리소자는 전압 구동의 완전한 메모리 소자로써 우수한 메모리 특성을 보여주며 약 98%의 메모리 저장 효율을 가지는 신 개념의 메모리 소자이다. 최원국 박사는　“흑린 (BP)이 가지는 높은 전하이동도와 대면적화 공정의 가능성을 고려해 볼 때, 현재 반도체 산업에서 가장 많이 사용되고 있는 실리콘 소재를 대체 할 수 있는 꿈의 소재로 판단되며, 이 연구는 2차원 원자막 소재 기반의 복합 논리회로 및 반도체 응용소자로의 응용 가능성에 대한 의구심을 해소시켜 주는 중요한 결과이다” 라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업, 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 및 미래창조과학부 중견연구자 도약 사업의 지원으로 수행되었으며, 10월 27일(화) (Off-Line 출판)자 ACS Nano에 온라인 게재되었다. (논문명) “Nonvolatile Ferroelectric Memory Circuit Using Black Phosphorus Nanosheet-Based Field-Effect Transistors with P(VDF-TrFE) Polymer” (DOI: 10.1021/acsnano.5b04592) - (공동 제1저자) 한국과학기술연구원 이영택 박사 - (공동 제1저자) 연세대학교 물리학과 권혁재 박사과정 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 - (공동교신저자) 연세대학교 물리학과 임성일 교수 <그림자료> <그림> 이황화몰리브덴(n형) 및 흑린(p형)으로 구성된 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자. (a) 광학 현미경 이미지 (b) 사용된 원자막의 두께 분석 (c) 완성된 강유전성 CMOS 메모리 소자의 모식도 (d) 각 n형 및 p형 메모리 소자의 전류 구동 특성 (e) 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자의 전압 구동 메모리 특성 (f) 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자의 전압 구동 메모리 유지 특성

2차원 흑린 원자막 메모리 소자 제작 성공, 차세대 2차원 반도체 소자 연구 박차 - 2차원 흑린 원자막과 강유전성 고분자 물질을 이용한 메모리소자 개발 - 세계 최초의 2차원 흑린 원자막 기반 메모리 소자 실리콘을 대체하는 새로운 차세대 반도체 소재로써 전 세계적으로 2차원 원자막 재료에 대한 관심이 높아지고 있다. 대형 가전제품의 폭발적인 수요 증대와 더불어 보다 값싸고 양질의 반도체 소재를 찾기 때문이다. 반도체로써 현재까지 발견된 2차원 원자막 소재 중에서 가장 큰 관심을 받고 있는 소재가 바로 인의 동소체 중의 하나인 흑린이다. 흑린은 상온에서 다른 원자막 소재에 대비 10배 이상의 빠른 전하 이동도를 보이며, 단일 원소로 구성되어 대면적 공정이 가능한 꿈의 소재이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 황도경/최원국 박사 연구팀과 연세대학교 물리학과 임성일 교수 연구팀은(이하 연구팀) 흑린 원자막 (Black Phosphorus)와 강유전성 고분자 물질[P(VDF-TrFE)]을 반도체 채널 및 유전층으로 사용하여 안정적인 비휘발성 메모리 소자를 제작하는데 성공하였으며 이러한 메모리 특성을 전압 신호 (Digital signal)로 직접 읽을 수 있는 신개념의 메모리 소자 개발에 성공하였다. 2차원 흑린 원자막 소재는 가장 최근에 발견된 새로운 반도체 소재로써 0.3-2.0 eV의 밴드갭을 가지고 있어서 밴드갭이 없는 그래핀 원자막의 반도체 특성의 한계를 뛰어 넘는 차세대 반도체 물질이다. 상온에서 수천의 전하이동도를 가지지만 공기 중의 산소 및 수분과 빠르게 반응하여 흑린 원자막의 산화 및 붕괴를 일으키는 문제가 있다. 연구팀은 강유전성 고분자 물질을 유전체 및 흑린 보호층으로 동시에 사용함으로써 흑린 원자막의 산화를 막고 보다 안정적인 메모리 소자를 구현할 수 있었다. 아날로그 신호인 전류 구동 소자는 메모리 컴퓨팅 기반의 구동 소자에서 완전한 형태의 메모리 소자로 동작하지 못하는 문제를 가진다. 연구진은 2차원 원자막 메모리 소자의 완전한 메모리 소자 구현을 위해 흑린 기반의 비휘발성 메모리소자에 외부 저항을 연결하는 인버터 형태의 소자를 제작하였으며, 보다 발전된 형태인 n형 반도체 (MoS2, 이황화 몰리브덴)와 p형 반도체 (흑린)로 구성된 CMOS？ (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 구조의 강유전성 인버터 소자를 제작함으로써 세계 최초의 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자를 구현하는데 성공하였다. ？ . CMOS : n형 트랜지스터와 p형 트랜지스터로 이루어진 인버터 논리회로 가장 기본 적인 반도체 단위 응용소자이다. 이황화물리브덴/흑린 강유전성 CMOS 인버터 메모리소자는 전압 구동의 완전한 메모리 소자로써 우수한 메모리 특성을 보여주며 약 98%의 메모리 저장 효율을 가지는 신 개념의 메모리 소자이다. 최원국 박사는　“흑린 (BP)이 가지는 높은 전하이동도와 대면적화 공정의 가능성을 고려해 볼 때, 현재 반도체 산업에서 가장 많이 사용되고 있는 실리콘 소재를 대체 할 수 있는 꿈의 소재로 판단되며, 이 연구는 2차원 원자막 소재 기반의 복합 논리회로 및 반도체 응용소자로의 응용 가능성에 대한 의구심을 해소시켜 주는 중요한 결과이다” 라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업, 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 및 미래창조과학부 중견연구자 도약 사업의 지원으로 수행되었으며, 10월 27일(화) (Off-Line 출판)자 ACS Nano에 온라인 게재되었다. (논문명) “Nonvolatile Ferroelectric Memory Circuit Using Black Phosphorus Nanosheet-Based Field-Effect Transistors with P(VDF-TrFE) Polymer” (DOI: 10.1021/acsnano.5b04592) - (공동 제1저자) 한국과학기술연구원 이영택 박사 - (공동 제1저자) 연세대학교 물리학과 권혁재 박사과정 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 - (공동교신저자) 연세대학교 물리학과 임성일 교수 <그림자료> <그림> 이황화몰리브덴(n형) 및 흑린(p형)으로 구성된 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자. (a) 광학 현미경 이미지 (b) 사용된 원자막의 두께 분석 (c) 완성된 강유전성 CMOS 메모리 소자의 모식도 (d) 각 n형 및 p형 메모리 소자의 전류 구동 특성 (e) 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자의 전압 구동 메모리 특성 (f) 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자의 전압 구동 메모리 유지 특성

2차원 흑린 원자막 메모리 소자 제작 성공, 차세대 2차원 반도체 소자 연구 박차 - 2차원 흑린 원자막과 강유전성 고분자 물질을 이용한 메모리소자 개발 - 세계 최초의 2차원 흑린 원자막 기반 메모리 소자 실리콘을 대체하는 새로운 차세대 반도체 소재로써 전 세계적으로 2차원 원자막 재료에 대한 관심이 높아지고 있다. 대형 가전제품의 폭발적인 수요 증대와 더불어 보다 값싸고 양질의 반도체 소재를 찾기 때문이다. 반도체로써 현재까지 발견된 2차원 원자막 소재 중에서 가장 큰 관심을 받고 있는 소재가 바로 인의 동소체 중의 하나인 흑린이다. 흑린은 상온에서 다른 원자막 소재에 대비 10배 이상의 빠른 전하 이동도를 보이며, 단일 원소로 구성되어 대면적 공정이 가능한 꿈의 소재이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 황도경/최원국 박사 연구팀과 연세대학교 물리학과 임성일 교수 연구팀은(이하 연구팀) 흑린 원자막 (Black Phosphorus)와 강유전성 고분자 물질[P(VDF-TrFE)]을 반도체 채널 및 유전층으로 사용하여 안정적인 비휘발성 메모리 소자를 제작하는데 성공하였으며 이러한 메모리 특성을 전압 신호 (Digital signal)로 직접 읽을 수 있는 신개념의 메모리 소자 개발에 성공하였다. 2차원 흑린 원자막 소재는 가장 최근에 발견된 새로운 반도체 소재로써 0.3-2.0 eV의 밴드갭을 가지고 있어서 밴드갭이 없는 그래핀 원자막의 반도체 특성의 한계를 뛰어 넘는 차세대 반도체 물질이다. 상온에서 수천의 전하이동도를 가지지만 공기 중의 산소 및 수분과 빠르게 반응하여 흑린 원자막의 산화 및 붕괴를 일으키는 문제가 있다. 연구팀은 강유전성 고분자 물질을 유전체 및 흑린 보호층으로 동시에 사용함으로써 흑린 원자막의 산화를 막고 보다 안정적인 메모리 소자를 구현할 수 있었다. 아날로그 신호인 전류 구동 소자는 메모리 컴퓨팅 기반의 구동 소자에서 완전한 형태의 메모리 소자로 동작하지 못하는 문제를 가진다. 연구진은 2차원 원자막 메모리 소자의 완전한 메모리 소자 구현을 위해 흑린 기반의 비휘발성 메모리소자에 외부 저항을 연결하는 인버터 형태의 소자를 제작하였으며, 보다 발전된 형태인 n형 반도체 (MoS2, 이황화 몰리브덴)와 p형 반도체 (흑린)로 구성된 CMOS？ (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 구조의 강유전성 인버터 소자를 제작함으로써 세계 최초의 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자를 구현하는데 성공하였다. ？ . CMOS : n형 트랜지스터와 p형 트랜지스터로 이루어진 인버터 논리회로 가장 기본 적인 반도체 단위 응용소자이다. 이황화물리브덴/흑린 강유전성 CMOS 인버터 메모리소자는 전압 구동의 완전한 메모리 소자로써 우수한 메모리 특성을 보여주며 약 98%의 메모리 저장 효율을 가지는 신 개념의 메모리 소자이다. 최원국 박사는　“흑린 (BP)이 가지는 높은 전하이동도와 대면적화 공정의 가능성을 고려해 볼 때, 현재 반도체 산업에서 가장 많이 사용되고 있는 실리콘 소재를 대체 할 수 있는 꿈의 소재로 판단되며, 이 연구는 2차원 원자막 소재 기반의 복합 논리회로 및 반도체 응용소자로의 응용 가능성에 대한 의구심을 해소시켜 주는 중요한 결과이다” 라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업, 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 및 미래창조과학부 중견연구자 도약 사업의 지원으로 수행되었으며, 10월 27일(화) (Off-Line 출판)자 ACS Nano에 온라인 게재되었다. (논문명) “Nonvolatile Ferroelectric Memory Circuit Using Black Phosphorus Nanosheet-Based Field-Effect Transistors with P(VDF-TrFE) Polymer” (DOI: 10.1021/acsnano.5b04592) - (공동 제1저자) 한국과학기술연구원 이영택 박사 - (공동 제1저자) 연세대학교 물리학과 권혁재 박사과정 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 - (공동교신저자) 연세대학교 물리학과 임성일 교수 <그림자료> <그림> 이황화몰리브덴(n형) 및 흑린(p형)으로 구성된 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자. (a) 광학 현미경 이미지 (b) 사용된 원자막의 두께 분석 (c) 완성된 강유전성 CMOS 메모리 소자의 모식도 (d) 각 n형 및 p형 메모리 소자의 전류 구동 특성 (e) 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자의 전압 구동 메모리 특성 (f) 강유전성 CMOS 인버터 메모리 소자의 전압 구동 메모리 유지 특성

2015년 10월

피한방울로 치매진행과정 한눈에 -신규 바이오마커 발굴로 진단 뿐 아니라 증상 변화 관찰까지 가능 -KIST 개방형 연구사업 첫 결실, 치매진단기술 곧 상용화 알츠하이머 치매는 아직까지 진단과 치료가 불가능한 사망률 100%의 퇴행성 뇌질환이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 김영수 박사 연구팀이 간단한 혈액 검사를 통해 알츠하이머 치매의 진단 뿐만 아니라 질병의 악화나 치료과정을 관찰할 수 있는 기술을 개발하였다. 치매의 원인인 베타아밀로이드 단백질과 치매로 인해 발생하는 면역체계이상 단백질인 인터루킨을 동시에 혈액에서 측정하는 방식이다. 이를 통해 정상인과 환자간 구분 뿐만 아니라, 환자들의 증상 차이나 치료 예후도 알아 낼 수 있을 것으로 보인다. 이미 국내외 대형 병원과의 임상실험을 성공적으로 수행해 온 KIST 연구팀은 이번 연구 성과를 계기로 쉽고 빠르며 보다 정밀하게 치매 진단이 가능해 관련기술을 조만간 상용화할 계획이다. KIST 뇌과학연구소 김영수 박사팀은 1년전 혈액 속 베타아밀로이드 측정으로 치매를 진단할 수 있다는 병리학적 근거를 세계최초로 제시한 바 있다. 그 동안 임상 검증 연구에 집중해 온 연구팀은 맞춤형 의료 구현을 위해 치매 환자들의 예후 관찰법의 필요성을 느끼고 신규 바이오마커 연구를 병행해왔다. 치매는 인지 증상만으로는 환자의 병리학적 상태를 정의하기가 어렵다. 뇌발달에 의해 뇌기능이 일정 수준 보완되고 고학력자일수록 증상이 늦게 나타나기 때문인데 그렇다고 해서 뇌세포 파괴와 사망시기가 늦춰지는 것은 아니다. 객관적인 병리학적 정보를 혈액 검사를 통해 얻을 수 있다면 환자 맞춤형 치료법의 개발이 가능해진다. 연구팀은 치매 환자와 동일한 병리학적 변화를 나타내는 유전자 변형 생쥐의 혈액 내 면역계 단백질 변화에 주목했다. 알츠하이머성 치매 환자의 면역체계에 이상이 발생하고 베타아밀로이드 축적에 영향을 미친다는 최신 임상 보고(미국 인디아나 의과대학)에 착안한 것이다. 유전자 변형 생쥐의 치매가 악화 될수록 면역계 내장기관인 비장에 이상이 생긴다는 것을 확인하고 혈액을 뽑아 23종 면역계 단백질의 동정을 관찰했다. 그 결과 치매 초기부터 혈액 내 인터루킨-3(IL-3)의 농도가 정상 생쥐에 비해 감소되어있고 말기로 갈수록 저하 현상이 심해진다는 사실을 확인했다. KIST 김영수 박사는 “본 연구는 혈액 검사라는 쉬운 시험법을 통해 알츠하이머 치매의 진단 뿐만이 아니라 질환의 예후 관찰 또한 가능하다는 이론적 토대를 마련했다는 데 의미가 있다”며, “현재 100 여명 이상의 환자 혈액을 대상으로 한 임상 연구가 매우 성공적이고, 조만간 치매진단기술 상용화를 통해 고령화 사회의 심각한 사회문제로 대두되고 있는 치매해결에 한 걸음 더 다가갈 것으로 기대된다.”고 말했다. KIST는 치매 혈액 진단용 나노바이오 센서 시스템(황교선 박사)을 개발하여 국내외 대형 병원과 현재 성공적으로 임상 검증 연구를 수행 중이며 연내 기술이전을 통한 상용화를 목표로 하고 있다. 이 기술이 상용화 되면 누구나 편리하게 혈액검진으로 치매를 조기에 진단할 수 있고, 또한 질병 조기 발견을 통하여 병이 중증으로 진행되는 것을 최대한 지연시킴으로 환자가 인간다운 삶을 더욱 길게 누리게 할 수 있다. 무엇보다 중요한 것은 치매환자군 분류를 가능하게 하여 치료 신약 개발연구에 기여를 할 수 있다는 점이다. 본 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 개방형 연구사업 알츠하이머 치매 혈액 진단 시스템 개발(단장 김태송, Dennis Choi) 과제로 진행되었다. KIST는 국가적 사회현안문제해결 및 신산업 창출을 위한 개방형 연구사업(Open Research Program)을 2013년부터 수행하고 있다. 연구 결과는 ‘Scientific Reports’ 10월호에 ‘Abnormalities of plasma cytokines and spleen in senile APP/PS1/Tau transgenic mouse model’라는 제목으로 10월 27일자 온라인 판에 게재되었다. <그림자료> <그림 1> 베타아밀로이드 검출 뇌척수액 및 혈액 검사 치매가 악화 될수록 혈중 베타아밀로이드 농도가 감소함. <그림 2> 치매 악화에 따른 면역계 내장 기관 이상 생쥐모델에서 치매초기부터 면역계 내장 기관인 비장의 조직이 파괴되고(좌) 비장종대 현상이 나타남. <그림 3> 혈액 내 면역계 단백질 동정 관찰 혈액 내 23종의 면역계 단백질(사이토카인)을 분석한 결과 인터루킨-3(IL-3)의 농도가 치매 초기부터 정상 생쥐에 비해 감소현상을 보임.

피한방울로 치매진행과정 한눈에 -신규 바이오마커 발굴로 진단 뿐 아니라 증상 변화 관찰까지 가능 -KIST 개방형 연구사업 첫 결실, 치매진단기술 곧 상용화 알츠하이머 치매는 아직까지 진단과 치료가 불가능한 사망률 100%의 퇴행성 뇌질환이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 김영수 박사 연구팀이 간단한 혈액 검사를 통해 알츠하이머 치매의 진단 뿐만 아니라 질병의 악화나 치료과정을 관찰할 수 있는 기술을 개발하였다. 치매의 원인인 베타아밀로이드 단백질과 치매로 인해 발생하는 면역체계이상 단백질인 인터루킨을 동시에 혈액에서 측정하는 방식이다. 이를 통해 정상인과 환자간 구분 뿐만 아니라, 환자들의 증상 차이나 치료 예후도 알아 낼 수 있을 것으로 보인다. 이미 국내외 대형 병원과의 임상실험을 성공적으로 수행해 온 KIST 연구팀은 이번 연구 성과를 계기로 쉽고 빠르며 보다 정밀하게 치매 진단이 가능해 관련기술을 조만간 상용화할 계획이다. KIST 뇌과학연구소 김영수 박사팀은 1년전 혈액 속 베타아밀로이드 측정으로 치매를 진단할 수 있다는 병리학적 근거를 세계최초로 제시한 바 있다. 그 동안 임상 검증 연구에 집중해 온 연구팀은 맞춤형 의료 구현을 위해 치매 환자들의 예후 관찰법의 필요성을 느끼고 신규 바이오마커 연구를 병행해왔다. 치매는 인지 증상만으로는 환자의 병리학적 상태를 정의하기가 어렵다. 뇌발달에 의해 뇌기능이 일정 수준 보완되고 고학력자일수록 증상이 늦게 나타나기 때문인데 그렇다고 해서 뇌세포 파괴와 사망시기가 늦춰지는 것은 아니다. 객관적인 병리학적 정보를 혈액 검사를 통해 얻을 수 있다면 환자 맞춤형 치료법의 개발이 가능해진다. 연구팀은 치매 환자와 동일한 병리학적 변화를 나타내는 유전자 변형 생쥐의 혈액 내 면역계 단백질 변화에 주목했다. 알츠하이머성 치매 환자의 면역체계에 이상이 발생하고 베타아밀로이드 축적에 영향을 미친다는 최신 임상 보고(미국 인디아나 의과대학)에 착안한 것이다. 유전자 변형 생쥐의 치매가 악화 될수록 면역계 내장기관인 비장에 이상이 생긴다는 것을 확인하고 혈액을 뽑아 23종 면역계 단백질의 동정을 관찰했다. 그 결과 치매 초기부터 혈액 내 인터루킨-3(IL-3)의 농도가 정상 생쥐에 비해 감소되어있고 말기로 갈수록 저하 현상이 심해진다는 사실을 확인했다. KIST 김영수 박사는 “본 연구는 혈액 검사라는 쉬운 시험법을 통해 알츠하이머 치매의 진단 뿐만이 아니라 질환의 예후 관찰 또한 가능하다는 이론적 토대를 마련했다는 데 의미가 있다”며, “현재 100 여명 이상의 환자 혈액을 대상으로 한 임상 연구가 매우 성공적이고, 조만간 치매진단기술 상용화를 통해 고령화 사회의 심각한 사회문제로 대두되고 있는 치매해결에 한 걸음 더 다가갈 것으로 기대된다.”고 말했다. KIST는 치매 혈액 진단용 나노바이오 센서 시스템(황교선 박사)을 개발하여 국내외 대형 병원과 현재 성공적으로 임상 검증 연구를 수행 중이며 연내 기술이전을 통한 상용화를 목표로 하고 있다. 이 기술이 상용화 되면 누구나 편리하게 혈액검진으로 치매를 조기에 진단할 수 있고, 또한 질병 조기 발견을 통하여 병이 중증으로 진행되는 것을 최대한 지연시킴으로 환자가 인간다운 삶을 더욱 길게 누리게 할 수 있다. 무엇보다 중요한 것은 치매환자군 분류를 가능하게 하여 치료 신약 개발연구에 기여를 할 수 있다는 점이다. 본 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 개방형 연구사업 알츠하이머 치매 혈액 진단 시스템 개발(단장 김태송, Dennis Choi) 과제로 진행되었다. KIST는 국가적 사회현안문제해결 및 신산업 창출을 위한 개방형 연구사업(Open Research Program)을 2013년부터 수행하고 있다. 연구 결과는 ‘Scientific Reports’ 10월호에 ‘Abnormalities of plasma cytokines and spleen in senile APP/PS1/Tau transgenic mouse model’라는 제목으로 10월 27일자 온라인 판에 게재되었다. <그림자료> <그림 1> 베타아밀로이드 검출 뇌척수액 및 혈액 검사 치매가 악화 될수록 혈중 베타아밀로이드 농도가 감소함. <그림 2> 치매 악화에 따른 면역계 내장 기관 이상 생쥐모델에서 치매초기부터 면역계 내장 기관인 비장의 조직이 파괴되고(좌) 비장종대 현상이 나타남. <그림 3> 혈액 내 면역계 단백질 동정 관찰 혈액 내 23종의 면역계 단백질(사이토카인)을 분석한 결과 인터루킨-3(IL-3)의 농도가 치매 초기부터 정상 생쥐에 비해 감소현상을 보임.

피한방울로 치매진행과정 한눈에 -신규 바이오마커 발굴로 진단 뿐 아니라 증상 변화 관찰까지 가능 -KIST 개방형 연구사업 첫 결실, 치매진단기술 곧 상용화 알츠하이머 치매는 아직까지 진단과 치료가 불가능한 사망률 100%의 퇴행성 뇌질환이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 김영수 박사 연구팀이 간단한 혈액 검사를 통해 알츠하이머 치매의 진단 뿐만 아니라 질병의 악화나 치료과정을 관찰할 수 있는 기술을 개발하였다. 치매의 원인인 베타아밀로이드 단백질과 치매로 인해 발생하는 면역체계이상 단백질인 인터루킨을 동시에 혈액에서 측정하는 방식이다. 이를 통해 정상인과 환자간 구분 뿐만 아니라, 환자들의 증상 차이나 치료 예후도 알아 낼 수 있을 것으로 보인다. 이미 국내외 대형 병원과의 임상실험을 성공적으로 수행해 온 KIST 연구팀은 이번 연구 성과를 계기로 쉽고 빠르며 보다 정밀하게 치매 진단이 가능해 관련기술을 조만간 상용화할 계획이다. KIST 뇌과학연구소 김영수 박사팀은 1년전 혈액 속 베타아밀로이드 측정으로 치매를 진단할 수 있다는 병리학적 근거를 세계최초로 제시한 바 있다. 그 동안 임상 검증 연구에 집중해 온 연구팀은 맞춤형 의료 구현을 위해 치매 환자들의 예후 관찰법의 필요성을 느끼고 신규 바이오마커 연구를 병행해왔다. 치매는 인지 증상만으로는 환자의 병리학적 상태를 정의하기가 어렵다. 뇌발달에 의해 뇌기능이 일정 수준 보완되고 고학력자일수록 증상이 늦게 나타나기 때문인데 그렇다고 해서 뇌세포 파괴와 사망시기가 늦춰지는 것은 아니다. 객관적인 병리학적 정보를 혈액 검사를 통해 얻을 수 있다면 환자 맞춤형 치료법의 개발이 가능해진다. 연구팀은 치매 환자와 동일한 병리학적 변화를 나타내는 유전자 변형 생쥐의 혈액 내 면역계 단백질 변화에 주목했다. 알츠하이머성 치매 환자의 면역체계에 이상이 발생하고 베타아밀로이드 축적에 영향을 미친다는 최신 임상 보고(미국 인디아나 의과대학)에 착안한 것이다. 유전자 변형 생쥐의 치매가 악화 될수록 면역계 내장기관인 비장에 이상이 생긴다는 것을 확인하고 혈액을 뽑아 23종 면역계 단백질의 동정을 관찰했다. 그 결과 치매 초기부터 혈액 내 인터루킨-3(IL-3)의 농도가 정상 생쥐에 비해 감소되어있고 말기로 갈수록 저하 현상이 심해진다는 사실을 확인했다. KIST 김영수 박사는 “본 연구는 혈액 검사라는 쉬운 시험법을 통해 알츠하이머 치매의 진단 뿐만이 아니라 질환의 예후 관찰 또한 가능하다는 이론적 토대를 마련했다는 데 의미가 있다”며, “현재 100 여명 이상의 환자 혈액을 대상으로 한 임상 연구가 매우 성공적이고, 조만간 치매진단기술 상용화를 통해 고령화 사회의 심각한 사회문제로 대두되고 있는 치매해결에 한 걸음 더 다가갈 것으로 기대된다.”고 말했다. KIST는 치매 혈액 진단용 나노바이오 센서 시스템(황교선 박사)을 개발하여 국내외 대형 병원과 현재 성공적으로 임상 검증 연구를 수행 중이며 연내 기술이전을 통한 상용화를 목표로 하고 있다. 이 기술이 상용화 되면 누구나 편리하게 혈액검진으로 치매를 조기에 진단할 수 있고, 또한 질병 조기 발견을 통하여 병이 중증으로 진행되는 것을 최대한 지연시킴으로 환자가 인간다운 삶을 더욱 길게 누리게 할 수 있다. 무엇보다 중요한 것은 치매환자군 분류를 가능하게 하여 치료 신약 개발연구에 기여를 할 수 있다는 점이다. 본 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 개방형 연구사업 알츠하이머 치매 혈액 진단 시스템 개발(단장 김태송, Dennis Choi) 과제로 진행되었다. KIST는 국가적 사회현안문제해결 및 신산업 창출을 위한 개방형 연구사업(Open Research Program)을 2013년부터 수행하고 있다. 연구 결과는 ‘Scientific Reports’ 10월호에 ‘Abnormalities of plasma cytokines and spleen in senile APP/PS1/Tau transgenic mouse model’라는 제목으로 10월 27일자 온라인 판에 게재되었다. <그림자료> <그림 1> 베타아밀로이드 검출 뇌척수액 및 혈액 검사 치매가 악화 될수록 혈중 베타아밀로이드 농도가 감소함. <그림 2> 치매 악화에 따른 면역계 내장 기관 이상 생쥐모델에서 치매초기부터 면역계 내장 기관인 비장의 조직이 파괴되고(좌) 비장종대 현상이 나타남. <그림 3> 혈액 내 면역계 단백질 동정 관찰 혈액 내 23종의 면역계 단백질(사이토카인)을 분석한 결과 인터루킨-3(IL-3)의 농도가 치매 초기부터 정상 생쥐에 비해 감소현상을 보임.

피한방울로 치매진행과정 한눈에 -신규 바이오마커 발굴로 진단 뿐 아니라 증상 변화 관찰까지 가능 -KIST 개방형 연구사업 첫 결실, 치매진단기술 곧 상용화 알츠하이머 치매는 아직까지 진단과 치료가 불가능한 사망률 100%의 퇴행성 뇌질환이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 김영수 박사 연구팀이 간단한 혈액 검사를 통해 알츠하이머 치매의 진단 뿐만 아니라 질병의 악화나 치료과정을 관찰할 수 있는 기술을 개발하였다. 치매의 원인인 베타아밀로이드 단백질과 치매로 인해 발생하는 면역체계이상 단백질인 인터루킨을 동시에 혈액에서 측정하는 방식이다. 이를 통해 정상인과 환자간 구분 뿐만 아니라, 환자들의 증상 차이나 치료 예후도 알아 낼 수 있을 것으로 보인다. 이미 국내외 대형 병원과의 임상실험을 성공적으로 수행해 온 KIST 연구팀은 이번 연구 성과를 계기로 쉽고 빠르며 보다 정밀하게 치매 진단이 가능해 관련기술을 조만간 상용화할 계획이다. KIST 뇌과학연구소 김영수 박사팀은 1년전 혈액 속 베타아밀로이드 측정으로 치매를 진단할 수 있다는 병리학적 근거를 세계최초로 제시한 바 있다. 그 동안 임상 검증 연구에 집중해 온 연구팀은 맞춤형 의료 구현을 위해 치매 환자들의 예후 관찰법의 필요성을 느끼고 신규 바이오마커 연구를 병행해왔다. 치매는 인지 증상만으로는 환자의 병리학적 상태를 정의하기가 어렵다. 뇌발달에 의해 뇌기능이 일정 수준 보완되고 고학력자일수록 증상이 늦게 나타나기 때문인데 그렇다고 해서 뇌세포 파괴와 사망시기가 늦춰지는 것은 아니다. 객관적인 병리학적 정보를 혈액 검사를 통해 얻을 수 있다면 환자 맞춤형 치료법의 개발이 가능해진다. 연구팀은 치매 환자와 동일한 병리학적 변화를 나타내는 유전자 변형 생쥐의 혈액 내 면역계 단백질 변화에 주목했다. 알츠하이머성 치매 환자의 면역체계에 이상이 발생하고 베타아밀로이드 축적에 영향을 미친다는 최신 임상 보고(미국 인디아나 의과대학)에 착안한 것이다. 유전자 변형 생쥐의 치매가 악화 될수록 면역계 내장기관인 비장에 이상이 생긴다는 것을 확인하고 혈액을 뽑아 23종 면역계 단백질의 동정을 관찰했다. 그 결과 치매 초기부터 혈액 내 인터루킨-3(IL-3)의 농도가 정상 생쥐에 비해 감소되어있고 말기로 갈수록 저하 현상이 심해진다는 사실을 확인했다. KIST 김영수 박사는 “본 연구는 혈액 검사라는 쉬운 시험법을 통해 알츠하이머 치매의 진단 뿐만이 아니라 질환의 예후 관찰 또한 가능하다는 이론적 토대를 마련했다는 데 의미가 있다”며, “현재 100 여명 이상의 환자 혈액을 대상으로 한 임상 연구가 매우 성공적이고, 조만간 치매진단기술 상용화를 통해 고령화 사회의 심각한 사회문제로 대두되고 있는 치매해결에 한 걸음 더 다가갈 것으로 기대된다.”고 말했다. KIST는 치매 혈액 진단용 나노바이오 센서 시스템(황교선 박사)을 개발하여 국내외 대형 병원과 현재 성공적으로 임상 검증 연구를 수행 중이며 연내 기술이전을 통한 상용화를 목표로 하고 있다. 이 기술이 상용화 되면 누구나 편리하게 혈액검진으로 치매를 조기에 진단할 수 있고, 또한 질병 조기 발견을 통하여 병이 중증으로 진행되는 것을 최대한 지연시킴으로 환자가 인간다운 삶을 더욱 길게 누리게 할 수 있다. 무엇보다 중요한 것은 치매환자군 분류를 가능하게 하여 치료 신약 개발연구에 기여를 할 수 있다는 점이다. 본 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 개방형 연구사업 알츠하이머 치매 혈액 진단 시스템 개발(단장 김태송, Dennis Choi) 과제로 진행되었다. KIST는 국가적 사회현안문제해결 및 신산업 창출을 위한 개방형 연구사업(Open Research Program)을 2013년부터 수행하고 있다. 연구 결과는 ‘Scientific Reports’ 10월호에 ‘Abnormalities of plasma cytokines and spleen in senile APP/PS1/Tau transgenic mouse model’라는 제목으로 10월 27일자 온라인 판에 게재되었다. <그림자료> <그림 1> 베타아밀로이드 검출 뇌척수액 및 혈액 검사 치매가 악화 될수록 혈중 베타아밀로이드 농도가 감소함. <그림 2> 치매 악화에 따른 면역계 내장 기관 이상 생쥐모델에서 치매초기부터 면역계 내장 기관인 비장의 조직이 파괴되고(좌) 비장종대 현상이 나타남. <그림 3> 혈액 내 면역계 단백질 동정 관찰 혈액 내 23종의 면역계 단백질(사이토카인)을 분석한 결과 인터루킨-3(IL-3)의 농도가 치매 초기부터 정상 생쥐에 비해 감소현상을 보임.

피한방울로 치매진행과정 한눈에 -신규 바이오마커 발굴로 진단 뿐 아니라 증상 변화 관찰까지 가능 -KIST 개방형 연구사업 첫 결실, 치매진단기술 곧 상용화 알츠하이머 치매는 아직까지 진단과 치료가 불가능한 사망률 100%의 퇴행성 뇌질환이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 김영수 박사 연구팀이 간단한 혈액 검사를 통해 알츠하이머 치매의 진단 뿐만 아니라 질병의 악화나 치료과정을 관찰할 수 있는 기술을 개발하였다. 치매의 원인인 베타아밀로이드 단백질과 치매로 인해 발생하는 면역체계이상 단백질인 인터루킨을 동시에 혈액에서 측정하는 방식이다. 이를 통해 정상인과 환자간 구분 뿐만 아니라, 환자들의 증상 차이나 치료 예후도 알아 낼 수 있을 것으로 보인다. 이미 국내외 대형 병원과의 임상실험을 성공적으로 수행해 온 KIST 연구팀은 이번 연구 성과를 계기로 쉽고 빠르며 보다 정밀하게 치매 진단이 가능해 관련기술을 조만간 상용화할 계획이다. KIST 뇌과학연구소 김영수 박사팀은 1년전 혈액 속 베타아밀로이드 측정으로 치매를 진단할 수 있다는 병리학적 근거를 세계최초로 제시한 바 있다. 그 동안 임상 검증 연구에 집중해 온 연구팀은 맞춤형 의료 구현을 위해 치매 환자들의 예후 관찰법의 필요성을 느끼고 신규 바이오마커 연구를 병행해왔다. 치매는 인지 증상만으로는 환자의 병리학적 상태를 정의하기가 어렵다. 뇌발달에 의해 뇌기능이 일정 수준 보완되고 고학력자일수록 증상이 늦게 나타나기 때문인데 그렇다고 해서 뇌세포 파괴와 사망시기가 늦춰지는 것은 아니다. 객관적인 병리학적 정보를 혈액 검사를 통해 얻을 수 있다면 환자 맞춤형 치료법의 개발이 가능해진다. 연구팀은 치매 환자와 동일한 병리학적 변화를 나타내는 유전자 변형 생쥐의 혈액 내 면역계 단백질 변화에 주목했다. 알츠하이머성 치매 환자의 면역체계에 이상이 발생하고 베타아밀로이드 축적에 영향을 미친다는 최신 임상 보고(미국 인디아나 의과대학)에 착안한 것이다. 유전자 변형 생쥐의 치매가 악화 될수록 면역계 내장기관인 비장에 이상이 생긴다는 것을 확인하고 혈액을 뽑아 23종 면역계 단백질의 동정을 관찰했다. 그 결과 치매 초기부터 혈액 내 인터루킨-3(IL-3)의 농도가 정상 생쥐에 비해 감소되어있고 말기로 갈수록 저하 현상이 심해진다는 사실을 확인했다. KIST 김영수 박사는 “본 연구는 혈액 검사라는 쉬운 시험법을 통해 알츠하이머 치매의 진단 뿐만이 아니라 질환의 예후 관찰 또한 가능하다는 이론적 토대를 마련했다는 데 의미가 있다”며, “현재 100 여명 이상의 환자 혈액을 대상으로 한 임상 연구가 매우 성공적이고, 조만간 치매진단기술 상용화를 통해 고령화 사회의 심각한 사회문제로 대두되고 있는 치매해결에 한 걸음 더 다가갈 것으로 기대된다.”고 말했다. KIST는 치매 혈액 진단용 나노바이오 센서 시스템(황교선 박사)을 개발하여 국내외 대형 병원과 현재 성공적으로 임상 검증 연구를 수행 중이며 연내 기술이전을 통한 상용화를 목표로 하고 있다. 이 기술이 상용화 되면 누구나 편리하게 혈액검진으로 치매를 조기에 진단할 수 있고, 또한 질병 조기 발견을 통하여 병이 중증으로 진행되는 것을 최대한 지연시킴으로 환자가 인간다운 삶을 더욱 길게 누리게 할 수 있다. 무엇보다 중요한 것은 치매환자군 분류를 가능하게 하여 치료 신약 개발연구에 기여를 할 수 있다는 점이다. 본 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 개방형 연구사업 알츠하이머 치매 혈액 진단 시스템 개발(단장 김태송, Dennis Choi) 과제로 진행되었다. KIST는 국가적 사회현안문제해결 및 신산업 창출을 위한 개방형 연구사업(Open Research Program)을 2013년부터 수행하고 있다. 연구 결과는 ‘Scientific Reports’ 10월호에 ‘Abnormalities of plasma cytokines and spleen in senile APP/PS1/Tau transgenic mouse model’라는 제목으로 10월 27일자 온라인 판에 게재되었다. <그림자료> <그림 1> 베타아밀로이드 검출 뇌척수액 및 혈액 검사 치매가 악화 될수록 혈중 베타아밀로이드 농도가 감소함. <그림 2> 치매 악화에 따른 면역계 내장 기관 이상 생쥐모델에서 치매초기부터 면역계 내장 기관인 비장의 조직이 파괴되고(좌) 비장종대 현상이 나타남. <그림 3> 혈액 내 면역계 단백질 동정 관찰 혈액 내 23종의 면역계 단백질(사이토카인)을 분석한 결과 인터루킨-3(IL-3)의 농도가 치매 초기부터 정상 생쥐에 비해 감소현상을 보임.