그래핀 기반 나노소재들의 바이오의료 응용연구

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 자연과학대학 화학부, 2019. 2. 홍병희.그래핀은 2004년 맨체스터 대학의 과학자들에 의해 처음으로 실험적으로 발견된 이후부터 전례 없이 뛰어난 다양한 특성들로 많은 과학자들의 이목을 끌었다. 실질적으로 그래핀이라는 용어는 흑연을 1층으로 박리시킨 원자 한 층의 필름을 의미하며, 초기에는 이 필름을 활용해 인듐 주석 산화물 박막을 대체할 투명 유연 디스플레이 소재로서의 가능성이 주목받았다. 최근에는 이러한 가능성을 넘어 수용액상에 녹을 수 있는 형태의 그래핀 기반 물질들이 지닌 다양한 생물학적, 나노의학적 분야에 적합한 특성들이 보고되며 또 다른 주목을 받고 있다. 특히 최근 이러한 연구분야들에서 신소재를 활용한 새로운 응용연구들이 각광받고 있으며, 우리는 다양한 시도들을 통해 몇 가지 선구적인 결과들을 얻어낼 수 있었다. 따라서 본 논문에서는 그동안 수행한 몇가지 연구들을 취합하여 그래핀 및 그래핀 기반 나노물질들이 인체 보건 및 퇴행성 뇌질환 치료에 어떠한 영향을 끼치는지에 대해 보고한다. 제1장에서는 그래핀 기반 나노물질들에 대해 생물학 및 의과학 분야 적용 사례들과 이에 필요한 합성법 및 최근 보고된 몇 가지 독성연구에 대해 간략히 소개한다. 제2장에서는 CVD 그래핀 필름을 활용한 산업폐수처리 실험에 대해 소개한다. 페놀과 페놀 기반 유기분자들은 산업폐수에 대량 포함되어 있으며 돌연변이 유발 요인 혹은 발암요인으로 여겨진다. 철 촉매를 활용한 기존의 페놀 분해 방법은 페놀을 완전히 분해시킬 수 있다는 장점은 있으나 기초설비비용과 처리비용이 높은 편이며 처리 과정에서 발생하는 추가적인 촉매 산물 제거 과정 및 산성조건 설정 등 부수적인 환경문제를 야기한다. 본 연구에서는 재활용 가능한 CVD 그래핀 필름을 활용해 페놀을 분해시킬 수 있는 활성산소를 생성하고 향후 추가적으로 개선이 가능한 새로운 환경친화적 촉매로의 적용 가능성을 보여준다. 제3장에서는 그래핀 양자점의 파킨슨병 치료제 개발로서의 가능성을 소개한다. 파킨슨병의 발병과정은 그 원인이 명확히 밝혀지지는 않았으나 알파시뉴클레인이라는 신경 단백질의 응집이 매우 중요하다고 알려져 있다. 다양한 실험을 통해 그래핀 양자점이 알파시뉴클레인의 초기 응집을 억제할 뿐만 아니라 이미 형성된 응집체를 풀어주고, 주변 신경세포들로의 전이를 억제할 수 있다는 사실을 보여준다. 또한 혈뇌장벽 투과를 통해 중뇌에 있는 도파민 작동성 신경세포의 사멸을 막아줄 수 있다는 결과들을 통해 단순히 증상의 완화만을 목적으로 하는 기존의 약물들과는 달리 질병의 근본적 치료가 가능한 임상 약물로서의 가능성을 보여준다. 마지막으로 제4장에서는 그래핀 양자점을 또 다른 퇴행성 뇌질환 중 하나인 니만피크C형에 대한 치료제로서의 가능성을 보여준다. 이 실험을 통해 그래핀 양자점이 세포 내 비정상적 콜레스테롤 축적 및 손상된 자가포식현상에 도움을 줄 수 있다는 결과를 소개하고자 한다.Due to many of its unprecedented physical, electrical and chemical properties, graphene has gained enormous attention of researchers since its first historical discovery in 2004. Technically, the term graphene refers to a two-dimensional single-atom-thick graphite film that once was deemed to plausibly replace indium tin oxide for transparent flexible displays. In addition to the film type graphene suitable for macroscopic applications, the noticeable features of other forms of graphene-based nanomaterials in solution have been recently revealed for applications in other branches of science including biology and nanomedicine. Along with the current research trends in these areas giving special attention to employing novel nanomaterials, we have performed some innovative studies to demonstrate the importance of graphene and its derivatives for versatile applications in these fields. This dissertation thus highlights the implications of graphene film and graphene-based nanomaterials for human health and the treatment of neurodegenerative diseases. Chapter 1 is an introductory guide to graphene-based nanomaterials, which include their applications in biology and medical science, relevant preparation steps and some recent toxicity/biodegradation studies. Chapter 2 discusses the use of chemical vapor deposition graphene film for degradation of phenolic compounds in industrial wastewater. Phenol and its derivatives are considered to be the major threatening substances as they can be potentially mutagenic and carcinogenic. Although previous attempts have successfully destructed these compounds through ferrous ion-based advanced oxidation processes, they require complicated and costly procedures including environmentally harmful residual salt removal and pH adjustment. The chapter suggests the unprecedented role of the CVD graphene film in the generation of hydroxyl radicals – the active components in AOP for phenol destruction – from hydrogen peroxide through immediate electron transfer, and demonstrates the application of a recyclable CVD graphene film as an environment-friendly catalyst without the need of additional treatments. Chapter 3 highlights the therapeutic application of graphene quantum dots for Parkinsons disease. The pathological hallmark of Parkinsons disease is closely related to the aggregation of misfolded α-synuclein fibrils. By inhibiting the fibrillation of α-synuclein and inducing disaggregation of mature fibrils as well as blocking their transmission to neighboring neurons, GQDs prevent/rescue the death of dopaminergic neurons in the midbrain through the penetration across the blood-brain barrier. The outcomes indicate GQDs potent therapeutic efficacy and are especially promising as the current clinical drugs focus merely on alleviating motor dysfunctions by injecting levodopa, the precursor of dopamine. Finally, Chapter 4 discusses another therapeutic aspect of graphene quantum dots for neurodegenerative diseases, their effects on Niemann-Pick type C disease. This study provides new insights on graphene quantum dots ability to deplete intracellular cholesterol and restore compromised autophagic flux to treat lysosomal storage diseases.Table of Contents Abstract of Dissertation i Table of Contents iv List of Figures and Tables vi Chapter 1. Introduction of Graphene-based Nanomaterials 1.1. Applications in Biology and Medical Science 1 1.1.1. Sensing Applications 2 1.1.2. Therapeutic Applications 3 1.1.3. Fluorescence Bio-imaging 4 1.2. Preparation of Graphene-based Nanomaterials 6 1.2.1. Enhancing the Stability under Physiological Conditions 7 1.2.2. Reduction of GOs 8 1.3. Toxicity of Graphene-based Nanomaterials 9 1.3.1. In vitro Toxicity of Graphene-based Nanomaterials 9 1.3.2. In vivo Toxicity of Graphene-based Nanomaterials 11 1.3.3. Biodegradation of Graphene-based Nanomaterials 13 1.4. Perspectives and Other Applications 15 1.5. References 17 Chapter 2. Catalytic Degradation of Phenols by Recyclable CVD Grapehene Films 1.1. Abstract 21 1.2. Introduction 22 1.3. Results and Discussion 23 1.4. Conclusion 31 1.5. Experimental 32 1.6. Supplementary Information 34 1.7. References 37 Chapter 3. Graphene Quantum Dots Prevent α-synucleinopathy in Parkinsons Disease 1.1. Abstract 39 1.2. Results and Discussion 40 1.3. Conclusion 54 1.4. Experimental 54 1.5. Supplementary Information 70 1.6. References 89 Chapter 4. Graphene Quantum Dots Alleviate Impaired Functions in Niemann-Pick Type C Disease in vivo 1.1. Abstract 92 1.2. Introduction 93 1.3. Results and Discussion 94 1.4. Conclusion 102 1.5. Experimental 102 1.6. Supplementary Information 108 1.7. References 114 Appendix 116 Abstract in Korean 120Docto

미국의 판례이론과 그 시사점을 중심으로

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :법과대학 법학과,2019. 8. 이원우.This study examines the standards of judicial review of decisions by independent regulatory commissions in Korea such as the Fair Trade Commission (corresponding to the Federal Trade Commission in the U.S.), the Financial Services Commission (corresponding to the Securities and Exchange Commission in the U.S.), and the Korea Communications Commission (corresponding to the Federal Communications Commission in the U.S.). Independent regulatory commissions are collegiate agencies which are independent from the traditional framework of departmental organization under the President. These commissions have integrated functions. They not only execute regulations (an executive function), but also frame regulations (a quasi-legislative function), and hear appeals against their decision or sanction (a quasi-judicial function). The three primary features of independent regulatory commissions are independence, expertise, and a collegiate system. In the U.S., independent regulatory agencies such as the Federal Trade Commission and Federal Communication Commission play significant roles in regulating the market system. Likewise, the role of independent regulatory commissions in making regulatory policy in Korea has recently increased. With this evolution in the roles of independent regulatory commissions, the number of judicial cases challenging their actions has been on the increase. However, the standard of review applicable to decisions of independent regulatory commissions is not defined in statutory law and has not been well developed in Korean court cases. In the meanwhile, in the United States, doctrines defining the standard of judicial review are relatively well developed. In the U.S., there are two types of standards of review. The first includes statutory standards defined by the Administrative Procedure Act (APA) §702 and the second involves standards created by federal court cases such as Chevron, Skidmore, and Brand X Cases. One of the most important features of the standards of review applied to agency actions in the U.S. is that U.S. Courts tend to accord judicial deference to agency decisions or regulatory interpretations. When federal courts review decisions by independent regulatory commissions, the courts consider the characteristics of the independent regulatory commission and render considerable deference to the commission's decision. See FCC v. Fox Television Stations, Inc. In contrast, when Korean courts review an administrative agency's decision or action, the courts largely focus on the interpretation of specific statutes and seldom give deference to the agencys decision. In Korea, it is hard to conclude that there is a general principle or doctrine regarding judicial deference concerning administrative agency actions. Rather, Korean courts are likely to review an agency's action under a de novo standard. This standard of review in Korea limits the agencies in exercising their authority. In this context, this dissertation proposes a new principle that could be applied in Korean courts following the model of the 'U.S. deference doctrine'. In other words, this study suggests that if an agency has a high level of expertise or an agency's action is made through prudent internal procedures or deliberation, the judicial body should render 'deference' to those actions or decisions of the administrative body. In particular, when Korean courts review the decisions or actions of independent regulatory commissions, it is highly desirable to adopt a deferential review because of the commissions expertise and collegiate system.본 논문은 우리나라의 공정거래위원회, 금융위원회, 방송통신위원회로 대표되는 독립규제위원회의 판단에 대한 사법심사 기준과 강도에 관하여 다룬다. 독립규제위원회는 첨예하게 대립하는 현대사회의 다양한 이해관계를 조정하고 공익을 달성하기 위하여 필요한 규제기능을 담당하기 위하여, 대통령을 최정점으로 하는 전통적인 계서제의 행정조직으로부터 독립하여 설립된 합의제 행정기관이다. 독립규제위원회는 독립성, 전문성, 합의제를 주된 특징으로 한다. 독립규제위원회는 일반행정기관과 다른 조직상·기능상 특수성이 있으므로 사법심사에 있어서도 그 특수성이 충분히 반영될 필요가 있다. 그런데 종래 우리나라에서는, 독립규제위원회의 판단에 대한 사법심사 기준과 강도에 관하여 일반행정기관과는 기준을 달리 해야 하는지 등을 포함한 심도 있는 연구가 이루어진 바 없었고, 실제로 일반행정기관의 판단에 대한 사법심사 기준과 강도이론이 특별한 고민 없이 독립규제위원회에 그대로 적용된 판결례도 적지 않았다. 독립규제위원회의 판단에 대한 사법심사 기준과 강도에 관하여, 독립규제위원회가 가장 먼저 설립되었고 독립규제위원회의 판단과 법해석에 대한 각종 판결례가 축적되어 있는 미국의 논의를 살펴봄으로써 의미 있는 시사점을 얻을 수 있다. 미국에서는 행정기관의 판단에 대한 사법심사에 있어, 연방행정절차법(Administrative Procedure Act) 제706조에 규정된 사법심사 기준과 스키드모어(Skidmore), 쉐브론(Chevron) 판결 등 판례에 의하여 형성된 사법심사 기준이 함께 기능하고 있다. 미국의 사법심사 기준과 강도에 관한 중요한 특징 중 하나는, 일정한 한계 내에서는 사법기관이 행정이관의 판단을 가급적 존중할 필요가 있다는 점을 법원이 명시적으로 밝히고 있다는 점이다. 이러한 사법적 존중(judicial deference)을 핵심 내용으로 하는 법원리를 행정판단 존중원리라고 부를 수 있다. 미국 독립규제위원회의 판단에 대하여도 일응 위에서 본 행정판단 존중원리가 적용된다. 다만, 이를 그대로 적용하는 것은 아니다. 미국 연방법원이 독립규제위원회의 판단에 대한 사법심사를 하면서 그 심사기준과 강도에 관하여 설시한 다수의 판결을 살펴보면, 일반행정기관의 판단에 대한 심사기준과 강도 이론을 출발점으로 삼으면서도, 각종 독립규제위원회의 특수성을 고려하고 독립규제위원회와 일반행정기관 사이의 조직상·기능상 차이점을 구체적으로 감안하고 있음을 알 수 있다. 미국의 논의를 참고로 하면서도 우리나라에서 활용되고 논의되어 온 전통적인 사법심사 기준과 강도의 법리가 가진 특징과 장점을 살펴볼 필요도 있다. 우리나라의 사법심사 기준과 강도의 논의는, 구체적ㆍ개별적 사안에 적용되는 근거법령의 해석에 초점이 맞추어져 온 점, 재량 남용 등 재량 하자에 관한 이론 위주로 논의가 전개되어 온 점, 행정의 재량 판단이 폭넓게 존중되어야 하는 개별 영역이 법원에 의하여 단계적으로 확인되어 왔다는 점에 주된 특징이 있다. 독립규제위원회의 판단에 대하여는 사법심사 과정에서 그 특수성을 고려하려는 시도가 없었던 것은 아니지만, 일반행정기관과 구별되는 사법심사 기준과 강도이론이 우리나라에서 뚜렷하게 정립된 상태라고 말하기는 어렵다. 미국의 사례와 우리나라의 사례를 비교해 보고, 미국의 논의로부터의 시사점을 검토해 봄으로써, 우리나라 행정소송에서도 독립규제위원회의 특수성이 충분히 고려될 수 있는 사법심사 기준과 강도의 정립이 필요하다는 것을 확인할 수 있었다. 독립규제위원회의 조직상·기능상 독립성, 합의제라는 특수성 및 해당 분야에 관한 전문성 등을 고려할 때, 법원이 독립규제위원회의 판단을 심사대상으로 삼을 때에는 보다 넓은 재량의 여지가 있음을 인정하거나, 그 판단에 더 두터운 존중을 할 필요성이 크다는 결론에 이를 수 있었다. 다만, 독립규제위원회가 한 모든 판단에 대하여 법원이 일률적으로 두터운 존중을 할 것이 아니라, 독립성·전문성의 강약, 절차와 사안의 특수성의 정도를 구체적으로 고려해야 할 것이고 그러한 고려를 통하여 사법심사의 기준과 강도가 유형에 따라 가장 강한 존중, 강한 존중, 중간 존중, 약한 존중과 같이 단계적으로 나뉠 수 있음을 확인하였다. 이를 종합하여 본 논문에서는 기관의 특수성 등을 고려한 구체적 사법심사 기준과 심사모델을 제시하였다. 이러한 유형화를 거쳐 행정판단에 대한 사법심사를 적절한 기준과 강도로 설정하게 되면, 전문적인 규제기능을 충실히 수행하는 독립규제위원회가 그 설립 취지에 보다 부합하게 기능할 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 독립규제위원회에 대한 특수한 사법심사 기준과 강도 이론이 적용되기 위하여서는 그 전제로서 우선 독립규제위원회가 그 설립 취지에 맞게 국회와 대통령으로부터 독립적으로 운영되어야 하고, 전문성을 최대한 살릴 수 있는 방식으로 기능하여야 하며, 위원들 간의 진정한 숙의와 토론을 통한 판단이 이루어져야 함을 지적하였다. 이러한 전제가 갖추어지지 않은 상황에서 단지 사법부가 행정판단에 대한 사법심사 기준과 강도만을 낮출 경우, 이는 행정부에 대한 적절한 사법적 통제가 이루어지지 못하게 되는 결과에 이르게 되어 권력분립원칙에도 반하게 될 뿐 아니라 국민의 기본권 보호에도 소홀함이 생길 우려가 있기 때문이다. 본 논문에서 확인한 미국 등의 비교법적 사례, 우리나라의 각종 판례이론, 이를 바탕으로 한 사법심사 기준과 강도에 관한 제언을 통하여 독립규제위원회가 그 설치 목적에 맞게 운영되어 적절한 규제를 실시하고, 이를 통하여 다양하고 복잡한 이해관계를 원활하게 조절하며, 궁극적으로 국민의 권익 보호에 이바지할 수 있기를 기대한다. 더 나아가 적절한 사법심사 기준과 강도가 확립된다면, 사법부와 행정부가 각기 헌법이 예정한 대로, 그리고 주권자인 국민을 위한 방식으로 조화롭게 서로를 견제하면서 균형을 이룰 수 있을 것으로 기대된다.연구의 목적 1 연구의 방법과 범위 6 제1장 독립규제위원회의 의의와 특징 9 제1절 개관 9 제2절 독립규제위원회의 의의 10 제3절 독립규제위원회의 등장 배경 및 현황 21 제4절 독립규제위원회의 특징 42 제5절 독립규제위원회의 민주적 정당성과 책임성 49 제6절 소결 53 제2장 미국의 행정판단 존중원리 55 제1절 개관 55 제2절 미국 행정소송 일반 57 제3절 행정판단 존중원리의 형성 과정 66 제4절 행정판단 존중주의의 이론적 근거와 평가 90 제5절 행정판단 존중원리의 적용범위 및 실제적 적용 97 제6절 소결 115 제3장 미국의 독립규제위원회 판단에 대한 사법심사 기준 및 강도 116 제1절 개관 116 제2절 행정판단 존중원리의 독립규제위원회에의 적용 여부 116 제3절 대표적 독립규제위원회 등에 대한 판결례 분석 125 제4절 소결 162 제4장 우리나라의 판례이론 및 독립규제위원회에 대한 각종 판결례 163 제1절 개관 163 제2절 행정소송에서의 사법심사 기준 일반 164 제3절 판례상 인정되는 행정판단 존중 영역 및 심사기준 172 제4절 대표적 독립규제위원회 등에 대한 판결례 분석 193 제5절 소결 210 제5장 독립규제위원회의 판단에 대한 구체적인 사법심사 기준․강도의 정립 212 제1절 개관 212 제2절 사법심사에 관한 관점의 전환 213 제3절 독립규제위원회의 판단에 대한 사법심사 기준ㆍ강도의 재정립을 위한 고려요소 218 제4절 행정판단에 대한 사법심사 기준ㆍ강도의 제시 230 제5절 위 기준의 독립규제위원회에의 적용 241 제6절 독립규제위원회의 판단존중을 위한 현실적 전제 250 제7절 소결 253 제6장 요약 및 결어 255 참고문헌 258 Abstract 270Docto

Eine offentlich-rechtliche Untersuchung uber Wettbewerb in der Verwaltung

학위논문(석사) --서울대학교 대학원 :법학과(행정법전공),2009.8.Maste