※ 동 프로젝트에는 한양대학교와 한국화학연구원(KRICT)이 참여
EU 지원 SABYDOMA 프로젝트는 나노물질의 생산의 초기 단계에서 위험을 최소화하는 데 도움을 주고 있음
- 엔지니어링 나노물질은 소재 설계 및 개발 분야에서 중요한 돌파구로, 규모, 정밀한 구조 및 엔지니어링에서 나타나는 특성으로 인해 의학, 전자, 포장, 식품, 에너지 및 항공우주와 같은 다양한 분야에 적합
- 정밀한 설계와 생물학적 시스템과 환경에서의 움직임 간의 관계로 인해 나노물질을 안전하게 설계할 수 있다는 제안이 나옴
- 이 개념은 문제 해결과 제품 개발에서 나노물질의 이점을 극대화하고 인간과 환경에 대한 독성 위험을 최소화하면서 나노물질 개발을 크게 이끌어 갈 수 있을 것으로 기대
나노물질 생산과 스크리닝 간의 시간 지연 제거
- 현재 나노물질 접근법은 일반적으로 나노물질의 일괄 생산과 기존의 생체 내 및 시험관 내 스크리닝에 의존
- “배치(Batch) 단위로 생산된 나노물질은 스크리닝될 장소로 보관 및 운송된다. 그러나 여기에는 몇 가지 문제가 있다. 첫째, 나노물질은 시간이 지남에 따라 노화되고, 스크리닝을 거칠 때까지 많은 특성이 변했을 수 있다. 둘째, 이러한 접근 방식에는 상당한 노력과, 시간 및 자원이 필요하다.” (SABYDOMA 프로젝트 코디네이터 Andrew Nelson)
- 따라서 SABYDOMA는 나노물질을 제조하고 생산 시점에서 직접 독성을 검사할 수 있는 고용량 처리 플랫폼을 구축하여 보다 안전한 나노물질을 설계하는 대안을 개발
- 즉, 나노물질이 평가를 위해 운송될 때까지 기다릴 필요가 없어, 나노물질 생산과 안전 스크리닝을 간소화하고 가속화할 수 있었음
설계상 안전한 나노물질을 뒷받침하는 첨단 기술
- “SABYDOMA는 혁신적인 고용량 스크리닝 플랫폼을 온라인 나노물질 생산 장치에 연결하여 잠재적인 나노물질 독성 문제를 정면으로 해결한다. 우리 플랫폼은 물리화학적 및 생물학적 센서 요소를 사용하며, 결과 신호는 피드백 루프 내에서 안전하면서도 기능적인 나노물질의 재설계 및 생산을 제어하는 데 사용된다. 이 플랫폼은 나노물질의 미래 움직임을 예측하는 모형 예측 제어를 사용한 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 뒷받침된다” (Nelson)
프로젝트 팀은 다양한 스크리닝 플랫폼을 사용하여 물리적, 화학적 및 독성학적 매개변수를 동시에 스크리닝
- 이 플랫폼은 생산 라인에 직접 연결되어 스크리닝 테스트 결과를 다시 생산 라인으로 전송, 이를 통해 나노입자 생산 라인의 매개변수를 조정하여 안전성을 높일 수 있음
- 스크리닝 모듈 중 하나는 독성 스크리닝을 위한 인라인 도구 역할을 하는 마이크로 유체 플랫폼으로, 이는 상단에 얇은 투명한 질화규소 막이 있는 미세구멍 어레이 칩이 있는 마이크로 유체 카트리지로 구성됨
- 관심있는 포유류 세포는 수백 개의 미세 멍이 있는 질화규소 막에 위치하며, 그런 다음 테스트 물질은 마이크로 유체 채널을 통해 세포로 전달됨
- 생물학적 효과가 있는 경우 세포는 행동과 구조를 변경하며, 이는 다양한 종말지점 측정을 통해 모니터링 됨
- 여러 시험관 내 표적은 나노물질에 대한 반응을 결합하여 독성 점수를 제공하는 다른 스크리닝 플랫폼에서도 사용됨
안전한 설계: 나노기술의 궁극적인 목표
- “나노물질 독성은 혁신적인 화학 물질이 어떤 절차나 응용 분야에서 사용되기 전에 정기적인 스크리닝이 필요한 것과 같은 방식으로 새로운 나노기술 응용 분야에서 항상 고려될 것이다”
- “SABYDOMA의 인라인 접근방식은 안전하고 지속가능한 설계 나노물질과 더 안전한 화학 물질 및 의약품의 제조를 가능하게 하여 후속 테스트의 필요성을 줄여준다. 이처럼 중요한 혁신은 잠재적 위험을 예방할 뿐만 아니라 생산 공정을 가속화하고 제조 비용을 줄이며 순환 경제에서 폐기물도 최소화할 수 있을 것이다”
SABYDOMA 프로젝트
- 기간 : 2020.04.01.∼03.31.
- 예산 : 약 7,105,520.00 유로 (EU 5,969,751.25 유로 지원)
- 총괄 : UNIVERSITY OF LEEDS (영국)
