□ 고려대학교(총장 염재호) KU-KIST 융합대학원 임동권 교수 연구팀이 서강대 연구팀 (김현철 교수, 화공생명공학과)과 함께 환원 그래핀을 막대형 금 나노입자에 코팅된 나노복합 물질을 바탕으로 광음향 효과*를 이용한 조영 신호를 증폭할 수 있음을 밝혔다. 

* 광음향효과 : 기존의 초음파를 이용한 영상법은 초음파 신호를 인체에 가하여 반사된 음향을 신호를 기반으로 인체내부의 기관의 모양을 확인하는 방법을 이용한다. 초음파를 이용하기 때문에 해상도가 낮은 단점이 있다. 이에 반해, 광 음향효과에 기반한 영상법은 초음파를 가하는 대신, 빛을 가하여 형성되는 음파 신호 (예를 들어, 번개가 친 후에 천둥 소리가 들려오는 것과 같은 원리)를 이용하는 방법이다. 수백 나노미터의 빛(레이저)를 사용하기 때문에 초음파 영상의 낮은 해상도를 극복할 수 있기 때문에, 인체 내 미세 혈관 구조를 확인할 수 있는 기술로 활발한 연구가 되고 있는 분야이다. 

□ 이번 연구결과는 나노분야 세계최고 권위의 학술지인 ACS Nano 온라인판 3월 9일자에 게재됐다.(논문명 : Amplified Photoacoustic Performance and Enhanced Photothermal Stability of Reduced Graphene Oxide Coated Gold Nanorods for Sensitive Photoacoustic Imaging)

□ 연구팀은 수 용액상에서 산화 그래핀과 양전하를 가진 막대형 금 나노입자를 정전하자기조립법*을 이용하여 산화 그래핀 막대형 금나노입자 복합체를 합성하고, 화학적인 방법 또는 광학적인 방법으로 산화 그래핀*을 환원 그래핀으로 전환시키는 방법을 통해 수용액 상태에서 안정한 나노복합 물질을 개발했다. 

 * 정전하자기조립법 : 서로 반대되는 전하를 띄는 나노입자 혹은 고분자 물질을 용액내에서 자기조립시켜 적층 (layer-by-layer)하는 방법이다.
* 산화 그래핀 : 산화된 상태의 그래핀으로써, 그래핀의 본질적인 물리적인 특성을 가지고 있지 않은 상태이므로, 환원 반응을 통해 그래핀의 물리적인 특성을 회복 시켜야 한다.

□ 이번 연구에서는 환원 그래핀 코팅된 막대형 금 나노입자는 높은 광열효과를 나타내는 점과 환원 그래핀의 뛰어난 열 전도특성에 착안하여, 광음향 효과 신호의 증폭 가능성에 적용한 결과, 환원된 그래핀이 코팅된 막대형 금 나노입자가 그래핀이 없는 막대형 금 나노입자 또는 산화된 그래핀이 코팅된 막대형 금 나노입자에 비하여 10배 이상 강한 신호의 증폭이 가능함을 실험적인 방법 (In-vitro, in-Vivo)과 이론적인 계산 방법으로 증명할 수 있었다.

향후 광열 효과를 나타내는 물질에 기반한 광 음향 조영제의 연구 방향을 제시할 수 있는 결과이며, 인체 내 미세구조에 대한 광음향 영상의 해상도를 크게 개선시킬 수 있는 방안으로 활용할 수 있을 것으로 보인다.    

□ 임동권 교수는 “나노기술의 융합으로 이번에 합성된 신물질은 기존 기술의 한계를 극복하는데 있어서 나노물질이 하는 역할을 보여 주는 연구 결과이며, 나아가 새로운 응용분야의 창출도 가능하게 할 것으로 생각된다.” 고 의의를 밝혔다.