동아대학교
의약생명공학과
조완섭
동아대학교 의약생명공학과 나노독성학 실험실은 나노기술의 발전과 함께 등장한 다양한 나노물질의 안전성과 유효성을 평가하는 데 중점을 두고 있습니다. 나노물질은 의약, 환경, 산업 등 다양한 분야에서 활용도가 높아지고 있지만, 그만큼 인체와 환경에 미치는 영향에 대한 우려도 커지고 있습니다. 본 연구실은 이러한 사회적 요구에 부응하여, 나노물질의 독성 평가, 독성 기전 규명, 그리고 안전성 확보를 위한 과학적 연구를 수행하고 있습니다.
연구실의 주요 연구 분야는 나노물질의 물리화학적 특성(크기, 표면전하, 용해도 등)이 독성에 미치는 영향 분석, 다양한 동물 및 세포모델을 활용한 독성 평가, 그리고 나노물질의 생체 내 거동(biokinetics) 연구 등입니다. 특히, 금속 산화물 나노입자, 탄소계 나노소재, 미세플라스틱 등 다양한 나노물질을 대상으로 흡입, 경구, 피부 등 다양한 노출 경로에 따른 독성 평가를 수행하고 있습니다. 또한, 나노물질의 구조적 특성과 생체반응 간의 상관관계를 규명하여, 독성의 기전을 밝히고, 이를 바탕으로 독성 예측 시험법을 개발하는 데도 앞장서고 있습니다.
최근에는 미세먼지, 초미세입자, 미세플라스틱 등 환경성 나노입자의 인체 건강 영향 연구에도 집중하고 있습니다. 미세먼지 및 초미세입자에 포함된 나노입자가 폐, 간, 신장 등 주요 장기에 미치는 영향, 미세플라스틱의 생체 내 축적 및 독성 메커니즘, 그리고 복합 환경 노출에 따른 건강 위험성 평가 등 다양한 주제를 다루고 있습니다. 이러한 연구는 국민 건강 보호와 환경 안전성 확보에 중요한 역할을 하고 있습니다.
연구실은 국내외 다양한 연구과제와 협력 네트워크를 바탕으로, 국제 표준화(ISO)와 연계된 독성 평가법 개발, 신뢰성 높은 분석법 구축, 그리고 규제기관 및 산업계에 안전성 평가 기준을 제시하는 데도 기여하고 있습니다. 또한, 다수의 특허와 논문, 학술대회 발표를 통해 연구 성과를 국내외에 알리고 있으며, 차세대 독성학 및 환경보건 분야의 선도 연구실로 자리매김하고 있습니다.
앞으로도 동아대학교 나노독성학 실험실은 나노기술의 안전한 발전과 국민 건강 증진을 위해, 나노물질 및 환경성 입자의 독성 평가와 안전성 확보를 위한 연구를 지속적으로 확대해 나갈 계획입니다. 이를 통해 과학적 근거에 기반한 정책 수립과 산업 발전, 그리고 쾌적한 환경 조성에 기여하고자 합니다.
나노물질의 안전성 및 유효성 평가
나노기술의 발전과 함께 다양한 나노물질이 의약, 환경, 산업 등 여러 분야에서 활용되고 있습니다. 그러나 이러한 나노물질이 인체와 환경에 미치는 영향에 대한 우려도 커지고 있습니다. 본 연구실은 나노물질의 안전성 및 유효성 평가를 통해, 나노물질이 실제로 인체에 미치는 독성이나 부작용을 체계적으로 분석하고 있습니다. 이를 위해 다양한 동물실험, 세포실험, 그리고 최신 분석기법을 활용하여 나노물질의 독성 기전과 생체 내 거동을 정밀하게 평가합니다.
특히, 나노물질의 크기, 표면 특성, 용해도, 표면전하 등 물리화학적 특성이 독성에 미치는 영향을 중점적으로 연구하고 있습니다. 예를 들어, 금속 산화물 나노입자, 탄소계 나노소재, 미세플라스틱 등 다양한 나노물질을 대상으로 흡입, 경구, 피부 등 다양한 노출 경로에 따른 독성 평가를 수행합니다. 또한, 나노물질이 생체 내에서 어떻게 분포하고, 대사되며, 배출되는지에 대한 생체거동(biokinetics) 연구도 병행하고 있습니다.
이러한 연구는 나노물질의 안전한 활용을 위한 과학적 근거를 제공하며, 규제기관 및 산업계에 안전성 평가 기준을 제시하는 데 중요한 역할을 합니다. 궁극적으로는 나노기술의 지속가능한 발전과 국민 건강 보호에 기여하고자 합니다.
나노물질의 독성 패러다임 및 독성 예측 시험법 개발
나노물질의 독성은 기존 화학물질과는 달리 그 구조적 특성, 표면전하, 용해도 등 다양한 요인에 의해 결정됩니다. 본 연구실은 나노물질의 구조적 특성과 생체반응 간의 상관관계를 규명하여, 독성의 기전을 밝히는 데 주력하고 있습니다. 예를 들어, 금속 산화물 나노입자의 경우, 용해도가 높을수록 생체 내에서 이온화되어 급성 염증 반응을 유발할 수 있음을 동물모델을 통해 입증하였습니다. 또한, 표면전하가 양성일수록 세포막과의 상호작용이 증가하여 세포 내로의 흡수가 촉진되고, 이로 인해 독성이 증가할 수 있음을 다양한 실험을 통해 확인하였습니다.
이와 더불어, 나노물질의 독성을 예측할 수 있는 새로운 시험법 개발에도 앞장서고 있습니다. 예를 들어, 표면전하-염증, 이온화도-염증의 상관관계를 활용한 독성 예측 모델을 구축하고, 실제로 다양한 나노입자에 적용하여 그 유효성을 검증하고 있습니다. 또한, 국제 표준화(ISO)와 연계하여 흡입독성시험용 폐포 세척액 분석법 등 신뢰성 높은 독성 평가법을 개발하고, 이를 국내외 규제기관에 제안하고 있습니다.
이러한 연구는 나노물질의 안전성 평가를 과학적으로 고도화하고, 신속하고 정확한 독성 예측을 가능하게 하여, 신소재 개발 및 산업 현장에서의 안전관리 체계 구축에 크게 기여하고 있습니다.
미세먼지 및 초미세입자, 미세플라스틱의 생체 영향 연구
최근 환경오염의 심화로 인해 미세먼지, 초미세입자, 미세플라스틱 등 다양한 환경성 나노입자의 인체 건강 영향에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 본 연구실은 이러한 환경성 나노입자의 흡입, 경구, 피부 노출에 따른 체내 거동과 독성 기전을 심층적으로 연구하고 있습니다. 특히, 미세먼지 및 초미세입자에 포함된 나노입자가 폐, 간, 신장 등 주요 장기에 미치는 영향을 동물모델과 세포모델을 통해 분석하고, 폐 내 미세환경 변화, 염증 반응, 면역계 교란 등 다양한 생체 반응을 규명하고 있습니다.
또한, 미세플라스틱의 경우, 크기, 표면 특성, 산화 상태 등에 따라 생체 내에서의 독성 및 축적 양상이 달라질 수 있음을 실험적으로 확인하였습니다. 미세플라스틱이 대식세포 등 면역세포에 미치는 영향, 산화적 스트레스 유발, 조직 손상 등 다양한 독성 메커니즘을 규명하고, 실제 환경에서 노출되는 복합 미세입자의 독성 평가도 병행하고 있습니다.
이러한 연구 결과는 환경성 나노입자에 대한 인체 건강 위험성 평가와 더불어, 정책 수립 및 규제 기준 마련에 중요한 과학적 근거를 제공하고 있습니다. 나아가 국민 건강 보호와 쾌적한 환경 조성에 기여하고자 지속적으로 연구를 확대하고 있습니다.
1
The reactive oxygen species as pathogenic factors of fragmented microplastics to macrophages.
Soyeon Jeon, Dong-Keun Lee, Jiyoung Jeong, Sung Ik Yang, Ji-Su Kim, Jinsik Kim, Cho WS
Environmental Pollution, 2021
2
Combination effect of nanoparticles on the acute pulmonary inflammogenic potential: additive effect and antagonistic effect.
Seonghan Lee, Dong-Keun Lee, Soyeon Jeon, Sung-Hyun Kim, Jiyoung Jeong, Jong Sung Kim, Jong Hyun Cho, Hyuntae Park, Cho WS
Nanotoxicology, 2021
3
The sp 3/sp 2 carbon ratio as a modulator of in vivo and in vitro toxicity of the chemically purified detonation-synthesized nanodiamond via the reactive oxygen species generation.
Lee DK, Ha S, Jeon S, Jeong J, Kim DJ, Lee SW, Cho WS
Nanotoxicology, 2020
1
영장류 질환모델 개발을 위한 유전자 편집 세포주(Genome Editing Cell Line) 안정성 연구
2
[1차년도]나노물질 흡입독성시험용 폐포 세척액 분석법 개발
3
[2차년도]나노물질 흡입독성시험용 폐포 세척액 분석법 개발