사상가왕 조셉특훈교수캘리포니아 대학, 샌디에고

펜실베이니아주 필라델피아에서 열린 Pittcon 2023에서 진행된 이 인터뷰에서 우리는 올해 Ralph N. Adams 분석화학상을 수상한 Joseph Wang 교수와 바이오센서 기술의 다양성과 미래 방향에 대해 이야기했습니다.

자기 소개와 현재 연구 활동에 대해 설명해 주시겠습니까?

제 이름은 Joseph Wang이고 UC 샌디에고의 나노공학 교수로 생체 의학 응용 분야를 위한 웨어러블 센서 및 마이크로스케일 로봇 개발에 주력하고 있습니다.

저는 현재 현장 진료 및 자가 테스트와 같은 모든 유형의 애플리케이션을 위한 웨어러블 전기화학 센서를 설계하고 있습니다. 저는 임상 진단, 보안, 웰빙 등을 위한 휴대용 소형 장치에 초점을 맞추고 있습니다.

어떻게 이 연구 분야에 참여하게 되었나요?

내가 80년대에 시작했을 때 나노 기술은 존재하지 않았고 웨어러블 센서도 존재하지 않았습니다.

내 기본 교육은 분석 화학. 저는 이스라엘의 Technion을 졸업하고 학문적 경력을 쌓기 위해 미국에 오기로 결정했습니다. 제 연구에서는 새로운 방향으로 나아가는 것을 좋아합니다. 의학, 보안 또는 기후 변화에 대한 새로운 사회적 요구를 해결하고 새로운 분야와 역량을 창출하는 것입니다.

고전적인 진단 방법과 관련된 몇 가지 단점은 무엇입니까?

고전적인 진단 방법은 현장 혈액 측정에 더 적합한 경향이 있습니다. 이러한 형태의 방법은 XNUMX년에 XNUMX회와 같이 주기적으로 수행되며 단일 측정을 제공합니다. 그러나 일부 상황에서는 당뇨병 환자와 같이 생화학 정보가 변동함에 따라 모니터링해야 합니다.

당뇨병 환자에게는 포도당 변동을 모니터링하는 CGM(Continuous Glucose Monitor)이 있습니다. 이러한 유형의 변동은 심장, 스트레스, 건강 및 영양에 대해서도 모니터링해야 합니다.

월별 또는 분기별로 혈액을 측정하는 것은 전체적인 그림을 파악하고 추세를 파악할 수 없기 때문에 불충분한 방법입니다. 이것은 의학뿐만 아니라 건강에도 해당됩니다. 수화 또는 젖산을 지속적으로 모니터링하고 싶을 것입니다. 모두 변동합니다.

신장 및 심장 질환에는 많은 시간적 변화가 있습니다. 따라서 한 번의 측정만으로는 유용한 정보를 얻을 수 없습니다.

이미지 제공: Love Employee/Shutterstock.com

이러한 응용 분야에서 전기화학 센서가 흥미로운 이유는 무엇입니까?

포도당 시장을 보면 전기화학소자가 지배하고 있다. 전기화학 센서의 장점은 작고 콤팩트하며 휴대가 간편하고 적은 전력으로 대량 생산이 용이하여 매우 매력적인 기술이라는 점입니다.

예를 들어, 모바일 자체 테스트 또는 웨어러블 장치인 핑거 스틱 혈액 검사는 이러한 고유한 특성 때문에 전기 화학에 의존합니다.

이 센서가 감지할 수 있는 표적 분자의 몇 가지 예를 들어 주시겠습니까?

웨어러블을 만들고 있습니다. 알코올 또는 오피오이드 센서 음주 운전이나 약물 남용을 예방하기 위해. 코르티솔 수치를 모니터링할 수 있는 센서는 스트레스 수준을 결정할 때 매우 유리할 것입니다. 다른 유용한 목표는 개인의 영양 상태를 모니터링하는 데 도움이 되는 비타민입니다.

우리는 또한 식품 보조제에서 미량 원소와 미네랄을 식별하는 데 도움이 되는 센서를 개발하기를 희망합니다. 전해질, 대사 물질 및 호르몬과 같은 신체 주변 환경을 모니터링하기 위한 신경 작용제는 다른 실행 가능한 표적입니다.

이러한 센서를 사용하기 전에 해결해야 할 문제가 있습니까?

이 센서의 장점은 물리적으로 혈액 샘플을 채취할 필요가 없기 때문에 비침습적이라는 것입니다. 그러나 모든 것은 금본위제인 혈액과 비교하여 검증해야 하므로 통제된 조건 없이도 검증해야 합니다. 다른 문제는 예를 들어 겨울에 비해 여름에 달릴 때 주변 온도의 변화를 포함합니다. 효소와 같은 일반적인 생체수용체는 통제되지 않은 극한 조건에서 그다지 안정적이지 않습니다.

바이오파울링 문제도 있다. 이동성 측면에서 걸음 수, 칼로리 또는 심전도 동맥은 신체적 특성이므로 측정하기 쉽습니다. 그러나 화학 감지에 관해서는 생체 수용체가 필요하고 이를 안정적으로 고정하기 위해 고정해야 합니다. 이것이 우리가 포도당을 제외하고는 이것들을 많이 가지고 있지 않은 이유입니다.

분석화학 부문 올해의 Ralph N. Adams Award 수상을 축하합니다. 이 상을 받는다는 것은 무엇을 의미합니까?

특히 제가 Ralph Adam을 개인적으로 알고 있었기 때문에 이 상을 받게 되어 큰 영광입니다. Ralph Adam은 2002년에 세상을 떠났습니다. 그는 환상적인 과학자였으며 더 중요한 것은 훌륭한 사람이었습니다. 그는 비전이 있었고 수용체를 단순하지만 창의적으로 만드는 아이디어를 공유했습니다.

그는 처음으로 작은 동물의 뇌에 전극을 삽입하고 뇌의 신경 화학 물질에 대한 통찰력을 얻었습니다. 이것은 70 년대에 돌아 왔습니다. 현재 피부에 전극을 꽂고 있습니다. 이 분야의 발전은 놀랍지만 Ralph와 같은 위대한 과학자가 없었다면 불가능했을 것입니다.

지금 하고 있는 일 중 특별히 흥분되는 일은 무엇입니까?

우리 팀은 UC San Diego의 40명으로 구성되어 있으며 두 개의 하위 그룹도 있습니다. 한 그룹은 웨어러블 센서에 초점을 맞추고 다른 그룹은 마이크로 로봇 나노머신에 초점을 맞춥니다. 후자는 약물을 전달하기 위해 몸 주위를 수영하는 장치입니다.

웨어러블 기술은 화학적 감지 분야에서 비교적 새로운 기술이며, 우리는 팀으로서 "피부 연구실"을 개척하고 있습니다. 우리가 마이크로니들이라고 부르는 것으로 피부, 입, 콘택트렌즈, 피하에서 화학작용을 할 수 있다는 것은 정말 신나는 일입니다. 땀, 타액, 눈물, 간질액(interstitial fluid, IF)과 같은 모든 생체액은 마이크로니들 플랫폼을 사용하여 적용됩니다. 몇 가지 예로는 피부의 문신, 입의 마우스 가드, 눈의 콘택트 렌즈 등이 있습니다.

연구원과 개인이 Pittcon과 같은 행사에서 직접 만나는 것이 왜 그렇게 중요한가요?

COVID-19 팬데믹의 결과로 지난 XNUMX년 동안 대면 이벤트를 놓쳤습니다. 작년에 저는 권위 있는 Talanta 메달을 받았지만 이것은 가상 행사였기 때문에 참석한 연구원, 동료 및 어린 학생들과 가질 수 있는 직접적인 교류를 놓쳤습니다.

하지만 Pittcon 2023에서는 운이 좋게도 세션을 직접 발표하도록 선정되었습니다. Zoom을 사용한 지 몇 개월 만에 다시 한 번 동료들과 직접 만날 수 있는 기회를 갖게 되어 정말 기뻤습니다.

내년 Pittcon San Diego에서 무엇을 기대하십니까?

멋진 주변 환경 외에도 샌디에이고는 생명공학 분야의 선두주자이자 Illumina, Dexcom, Qualcomm과 같은 많은 대기업의 본거지입니다. 따라서 이번 쇼는 틀림없이 무수한 기회로 가득할 것입니다.

Joseph Wang 교수 소개

왕 조셉 UCSD(University of California, San Diego)의 전임 나노공학과장이자 SAIC 기증 석좌 교수입니다. 그는 또한 UCSD 웨어러블 센서 센터의 책임자이자 UCSD CMSA(모바일 건강 시스템 및 애플리케이션 센터)의 공동 책임자입니다. 그는 UCSD에 합류하기 전에 Arizona State University(ASU)의 Bioelectronics and Biosensors 센터장을 역임했습니다. 그의 과학적 관심은 생체 전자 공학, 웨어러블 장치, 바이오 센서, 바이오 나노 기술, 나노 기계 및 마이크로 로봇, 유연한 재료 및 전기 분석 화학 분야에 집중되어 있습니다. 왕 교수는 1200편 이상의 논문과 11권의 책을 발표했으며 30건의 특허를 보유하고 있습니다(H Index=194, >150,000 인용).

Wang은 미국 국립 발명가 아카데미 회원이자 터키 국립 과학 아카데미 명예 회원입니다. 그는 2년(계측)과 1999년(전기화학)에 2006개의 American Chemical Society National Awards, ECS Sensor Achievement Award(2018), IUPAC Analytical Chemistry Medal(2021), IEEE Sensors Achievement Award(2021), Pittcon Ralph Adams Award for the Pittcon Ralph Adams Award를 수상했습니다. Bioanalytical Chemistry(2023), Spiers Memorial Award(2013), 호주와 체코의 Breyer 및 Heyrovsky 메달, Talanta 메달(Elsevier), Spiers RSC 메달(영국), 스페인, 아르헨티나, 체코의 명예 교수 8명 공화국, 루마니아, 중국 및 슬로베니아. Wang 교수는 Thompson Reuters의 "높은 인용 연구원" 목록(2015-2022)에 포함되었으며, 전기분석(와일리), RSC, ECS 및 AIMBE 펠로우입니다.

He UCSD(University of California, San Diego)의 전임 나노공학과장이자 SAIC 기증 석좌 교수입니다. 그는 또한 UCSD 웨어러블 센서 센터의 책임자이자 UCSD CMSA(모바일 건강 시스템 및 애플리케이션 센터)의 공동 책임자입니다. 그는 UCSD에 합류하기 전에 Arizona State University(ASU)의 Bioelectronics and Biosensors 센터장을 역임했습니다. 그의 과학적 관심은 생체 전자 공학, 웨어러블 장치, 바이오 센서, 바이오 나노 기술, 나노 기계 및 마이크로 로봇, 유연한 재료 및 전기 분석 화학 분야에 집중되어 있습니다. 왕 교수는 1200편 이상의 논문과 11권의 책을 발표했으며 30건의 특허를 보유하고 있습니다(H Index=194, >150,000 인용). Wang은 미국 국립 발명가 아카데미 회원이자 터키 국립 과학 아카데미 명예 회원입니다.

그는 2년(계측)과 1999년(전기화학)에 2006개의 American Chemical Society National Awards, ECS Sensor Achievement Award(2018), IUPAC Analytical Chemistry Medal(2021), IEEE Sensors Achievement Award(2021), Pittcon Ralph Adams Award for the Pittcon Ralph Adams Award를 수상했습니다. Bioanalytical Chemistry(2023), Spiers Memorial Award(2013), 호주와 체코의 Breyer 및 Heyrovsky 메달, Talanta 메달(Elsevier), Spiers RSC 메달(영국), 스페인, 아르헨티나, 체코의 명예 교수 8명 공화국, 루마니아, 중국 및 슬로베니아. Wang 교수는 Thompson Reuters의 "높은 인용 연구원" 목록(2015-2022)에 포함되었으며, 전기분석(와일리), RSC, ECS 및 AIMBE 펠로우입니다.

Pittcon 소개

피트 콘 실험실 과학에 관한 세계 최대의 연례 프리미어 컨퍼런스 및 박람회입니다. Pittcon은 전 세계 16,000개 이상의 국가에서 산업, 학계 및 정부에서 90명 이상의 참석자를 유치합니다.

그들의 임무는 과학적 노력의 발전과 이익을 위한 교육 및 자선 활동을 후원하고 유지하는 것입니다.

Pittcon의 대상 청중은 "분석 화학자"만이 아니라 모든 실험실 과학자, 즉 화합물이나 분자의 화학적 또는 생물학적 특성을 식별, 정량화, 분석 또는 테스트하거나 이러한 실험실 과학자를 관리하는 모든 사람입니다.

분석 화학 및 분광학에 뿌리를 두고 성장한 Pittcon은 이제 생명 과학, 제약 발견 및 QA, 식품 안전, 환경, 생물 테러 및 기타 신흥 시장을 포괄하는 다양한 지지자들에게 서비스를 제공하는 이벤트로 발전했습니다.

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• 출처: https://www.news-medical.net/news/20230518/Biosensor-Versatility3b-From-Analytical-Chemistry-to-Diagnostics.aspx