통합 바이오센서 시스템 연구실은 in vitro, ex vivo, in vivo 환경에서 사용 가능한 차세대 바이오센서 시스템의 설계와 개발에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 생물학적 및 화학적 종을 복잡한 매트릭스 내에서 직접적이고 신속하게 측정할 수 있는 다양한 전기화학적 및 나노소재 기반 센서 시스템을 개발해왔습니다. 이러한 센서들은 임상 진단, 제약 진단, 환경 모니터링 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 특히 신속성과 정확성이 요구되는 현장 진단(point-of-care) 분야에서 큰 역할을 하고 있습니다. 연구실에서는 전기화학적 센서의 민감도와 선택성을 극대화하기 위해 다양한 나노소재(그래핀, 탄소나노튜브, 금속 나노입자 등)와 고분자 복합체를 활용한 전극 표면 개질 기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 기존의 센서가 가지는 한계를 극복하고, 미량의 바이오마커 및 화학종도 정밀하게 검출할 수 있는 플랫폼을 구축하고 있습니다. 또한, 일회용 센서, 종이 기반 센서, 유연소자 등 다양한 형태의 센서 개발을 통해 실용성과 경제성을 동시에 추구하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 임상 및 환경 시료에서의 적용 가능성을 높이기 위해, 다양한 생체유래 시료(혈액, 소변, 조직 등)와 복잡한 환경 시료(수질, 식품 등)에서의 검출 성능을 검증하고 있습니다. 연구실의 바이오센서 기술은 신경전달물질, 중금속, 질병 바이오마커 등 다양한 타깃에 대해 높은 선택성과 민감도를 보이며, 미래의 정밀의료 및 환경 안전 분야에 혁신적인 기여를 할 것으로 기대됩니다.

본 연구실은 나노소재(그래핀 퀀텀닷, 탄소나노튜브, 금속/금속산화물 나노입자 등)를 활용한 전기화학적 센서의 개발과 이를 신경질환 진단에 응용하는 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 특히, 파킨슨병, 알츠하이머병 등 신경퇴행성 질환의 조기 진단을 위한 신경전달물질(도파민, 세로토닌, 노르에피네프린, 글루타메이트 등) 및 바이오마커(마이크로RNA, 사코신 등) 검출용 센서 플랫폼을 개발하고 있습니다. 이러한 센서들은 고감도, 고선택성, 신속한 응답 특성을 가지며, 실제 동물 조직(뇌, 간, 신장 등) 및 혈청, 소변 등 다양한 생체 시료에서의 실시간 분석이 가능합니다. 나노소재의 표면적 확대와 전기화학적 특성 향상을 통해, 기존 센서 대비 월등한 검출 한계와 재현성을 확보하였으며, 복잡한 생체 환경에서도 간섭물질에 강한 내성을 보입니다. 또한, 일회용 및 휴대형 센서 시스템을 개발하여, 현장 진단 및 개인 맞춤형 건강 모니터링에 적용할 수 있는 기반을 마련하였습니다. 연구실은 이러한 기술을 바탕으로, 신경질환의 병태생리 연구, 신약 개발, 임상 진단 등 다양한 분야와의 융합연구를 추진하고 있습니다. 실제로 파킨슨병 모델 동물에서의 신경전달물질 동적 변화 모니터링, 신경염증 및 산화스트레스 관련 바이오마커 검출, 환경 독성물질(중금속, 나노플라스틱 등)로 인한 신경독성 평가 등 폭넓은 응용 연구를 통해, 정밀의료 및 뇌과학 분야의 발전에 기여하고 있습니다.