바이오인

그래핀 기반 나노물질의 바이오 적용 및 동향

◈ 목차

1. 서론

2. 본론

  2.1. 그래핀 기반 나노물질의 합성 및 분석

   2.1.1. 탑다운 방식

   2.1.2. 바텀업 방식

   2.1.3. 분석 기법

   2.1.4. 독성 분석

  2.2. 그래핀 기반 나노물질의 바이오 적용 - 약물 전달 매개체 및 센서

   2.2.1. 약물 전달 매개체

   2.2.2. 바이오 센서

  2.3. 그래핀 기반 나노물질의 바이오 적용 - 치료제

   2.3.1 퇴행성 뇌 질환

   2.3.2. 기타 질환

3. 결론

4. 맺는말

5. 참고문헌

◈본문

요약문

1. 서론

‘꿈의 신소재’로 대중들에게 알려진 그래핀은 맨체스터 대학에서 고배향성의 무수 흑연(highly oriented pyrolytic graphite; HOPG)을 스카치테이프로 박리시키는 방법을 통해 2004년 세상에 처음 소개되었다. 이 원자 한층 두께의 탄소 기반 2차원 물질은 이후 다양한 분석을 통해 전례 없이 높은 전기 및 열전도도, 같은 무게의 강철보다 우수한 기계적 강도 등 여러 가지 뛰어난 물성들을 보이는 것으로 확인되며 물리, 화학, 기계 및 전기 공학 등 다양한 분야의 주목을 받아왔다. 초기 그래핀을 활용한 대부분의 연구는 이러한 특성들을 극대화할 수 있는 투명 유연 전극으로의 개발에 중점을 두었으며, 이는 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition)을 사용한 대면적 그래핀 필름 합성과 응용을 통해 더 넓은 분야로 확장되어 그 노력이 현재까지도 지속되고 있다. 이후 수용액 상에 녹을 수 있는 형태의 그래핀 기반 물질들이 생물학 및 의학 분야에 다양하게 활용될 수 있는 특성들을 지니고 있음을 보여주는 연구들이 보고되어 왔고, 그 가능성을 현실화하기 위한 다양한 노력이 소개되어 왔다.

바이오소재로 적용이 가능한 그래핀과 그래핀 기반 나노물질들은 화학 증기 증착법을 통해 합성한 2차원 필름 형태의 그래핀을 포함해 그 종류가 굉장히 다양하지만, 본 리포트에서는 체내 주입 후 생물학적 변화, 질병 진행 과정 등 실제 몸에서 일어나는 현상들을 추적 혹은 변화시킬 수 있는 수용액 상의 그래핀 기반 나노물질들을 중점적으로 다루고자 한다. 수용액 상에 녹을 수 있는 그래핀 기반 나노물질들은 입자 크기에 따라 크게 산화 그래핀(graphene oxides; GOs)과 그래핀 양자점(graphene quantum dots; GQDs)으로 분류할 수 있다. 산화 그래핀은 수십 마이크로미터에서 작게는 수십 나노미터의 크기의 상대적으로 넓은 입자 크기 범위를 보이며, 논문에 따라 후자는 나노 산화 그래핀(nano-graphene oxides; nano-GOs)으로 칭하기도 한다. 그래핀 양자점은 상대적으로 좁은 크기 분포를 가지며 대부분 20 nm 이하이다.

그래핀 기반 나노물질들의 생체 독성은 처리 농도, 세포의 종류 등 다양한 조건에 따라 매우 다르게 나타나지만 대체로 입자의 크기와 작용기 유무에 의해 큰 영향을 받는다. 구체적으로 그래핀 입자의 크기가 작을수록, 말단의 작용기가 많을수록 적은 세포 독성을 보이는 경향성이 있으며, 이에 대한 주요 원인 중 하나로 그래핀 표면과 세포막 간의 소수성 결합에 의한 현상이 줄어드는 것으로 이해되고 있다. 따라서 이 두 가지 물질 중 본 리포트에서는 상대적으로 독성이 낮아 월등한 체내 적합성을 가지며 다양한 질병 상황들에서 더 흥미로운 현상들이 보고된 그래핀 양자점을 활용한 연구를 주로 소개하고자 한다. 

...................(계속)

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