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장재범 연구실
한국과학기술원 신소재공학과
장재범 교수
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장재범 연구실

한국과학기술원 신소재공학과 장재범 교수

장재범 연구실은 확장현미경과 초고해상도 형광 이미징을 기반으로 세포·조직의 미세 구조와 분자 분포를 정밀하게 분석하고, 초다중 멀티플렉스 이미징·공간 단백체학·바이오이미징 데이터 표준화 기술을 발전시키는 한편, 하이드로겔·항체 유도 금속화·생체융합 인터페이싱 소재 등 생체재료 및 기능성 소재 연구를 결합하여 진단, 질병 기전 규명, 웨어러블·삽입형 바이오디바이스 응용까지 확장하는 융합 의공학 연구를 수행하고 있다.

대표 연구 분야
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확장현미경 기반 초고해상도 바이오이미징
주요 논문
5
논문 전체보기
1
article
|
hybrid
·
인용수 64
·
2023
Statistically unbiased prediction enables accurate denoising of voltage imaging data
Minho Eom, Seungjae Han, Pojeong Park, Gyuri Kim, Eun‐Seo Cho, Jueun Sim, Kang-Han Lee, Seonghoon Kim, He Tian, Urs L. Böhm, Eric Lowet, Hua-an Tseng, Jieun Choi, Stephani Edwina Lucia, Seung Hyun Ryu, Márton Rózsa, Sunghoe Chang, Pilhan Kim, Xue Han, Kiryl D. Piatkevich, Myunghwan Choi, Cheol‐Hee Kim, Adam E. Cohen, Jae‐Byum Chang, Young‐Gyu Yoon
IF 32.1
Nature Methods
Here we report SUPPORT (statistically unbiased prediction utilizing spatiotemporal information in imaging data), a self-supervised learning method for removing Poisson-Gaussian noise in voltage imaging data. SUPPORT is based on the insight that a pixel value in voltage imaging data is highly dependent on its spatiotemporal neighboring pixels, even when its temporally adjacent frames alone do not provide useful information for statistical prediction. Such dependency is captured and used by a convolutional neural network with a spatiotemporal blind spot to accurately denoise voltage imaging data in which the existence of the action potential in a time frame cannot be inferred by the information in other frames. Through simulations and experiments, we show that SUPPORT enables precise denoising of voltage imaging data and other types of microscopy image while preserving the underlying dynamics within the scene.
https://doi.org/10.1038/s41592-023-02005-8
Computer science
Artificial intelligence
Pixel
Pattern recognition (psychology)
Noise (video)
Noise reduction
Convolutional neural network
Computer vision
Image (mathematics)
2
article
|
인용수 2
·
2022
Multiscale Functional Metal Architectures by Antibody‐Guided Metallization of Specific Protein Assemblies in Ex Vivo Multicellular Organisms
Chang Woo Song, Dae‐Hyeon Song, Dong Gyu Kang, Ki Hyun Park, Chan E Park, H Kim, Yongsuk Hur, Sung Duk Jo, Yoon Sung Nam, Jihyeon Yeom, Seung Min Han, Jae‐Byum Chang
IF 26.8
Advanced Materials
Biological systems consist of hierarchical protein structures, each of which has unique 3D geometries optimized for specific functions. In the past decades, the growth of inorganic materials on specific proteins has attracted considerable attention. However, the use of specific proteins as templates has only been demonstrated in relatively simple organisms, such as viruses, limiting the range of structures that can be used as scaffolds. This study proposes a method for synthesizing metallic structures that resemble the 3D assemblies of specific proteins in mammalian cells and animal tissues. Using 1.4 nm nanogold-conjugated antibodies, specific proteins within cells and ex vivo tissues are labeled, and then the nanogold acts as nucleation sites for growth of metal particles. As proof of concept, various metal particles are grown using microtubules in cells as templates. The metal-containing cells are applied as catalysts and show catalytic stability in liquid-phase reactions due to the rigid support provided by the microtubules. Finally, this method is used to produce metal structures that replicate the specific protein assemblies of neurons in the mouse brain or the extracellular matrices in the mouse kidney and heart. This new biotemplating approach can facilitate the conversion of specific protein structures into metallic forms in ex vivo multicellular organisms.
https://doi.org/10.1002/adma.202200408
Template
Materials science
Multicellular organism
Nucleation
Nanotechnology
Ex vivo
Metal
In vivo
Biomineralization
Conjugated system
3
article
|
인용수 396
·
2017
Iterative expansion microscopy
Jae‐Byum Chang, Fei Chen, Young‐Gyu Yoon, Erica E. Jung, Hazen P. Babcock, Jeong Seuk Kang, Shoh Asano, Ho‐Jun Suk, Nikita Pak, Paul W. Tillberg, Asmamaw T. Wassie, Dawen Cai, Edward S. Boyden
IF 32.1
Nature Methods
https://doi.org/10.1038/nmeth.4261
Microscopy
Biomolecule
Materials science
Biomedical engineering
Nanotechnology
Optics
정부 과제
28
과제 전체보기
1
2024년 7월-2031년 4월
|1,999,994,000
글로벌 생체융합 인터페이싱 소재 센터
미래 초웰빙 사회의 건강한 노화를 가능하게 하는 생체일체형 휴먼 일렉트로닉스의 상용화를 위해 기술적 Breakthrough가 필요한 1000배 뛰어난 무자각, 무자극, 고성능 생체융합 인터페이싱 플랫폼 소재 기술을 개발하고 사업화 하고자 함. 기존 소재들을 뛰어넘는 플랫폼 소재 기술을 개발하여 피부와 뇌뿐만 아니라 인간의 모든 신체 시스템과 상호작용이 가능...
생체융합 소재
생체삽입 소재
의료바이오 소재
하이드로겔
액체금속
2
2023년 8월-2026년 3월
|450,000,000
영장류 및 비영장류 spatial proteomics 기술 개발 및 관련 분석법 개발을 통한 코로나 바이러스 감염의 종간 다차원 비교 및 약리 시험 평가법 개발
최근 급증하고 있는 감염병에 신속하고 정확하게 대응하기 위하여 spatial proteomics를 바탕으로 한 영장류에서의 비임상 약리 시험 평가법을 개발하는 것을 목표로 함.
단백체
코로나
약리시험
영장류
바이러스
3
2023년 8월-2026년 3월
|600,000,000
영장류 및 비영장류 spatial proteomics 기술 개발 및 관련 분석법 개발을 통한 코로나 바이러스 감염의 종간 다차원 비교 및 약리 시험 평가법 개발
최근 급증하고 있는 감염병에 신속하고 정확하게 대응하기 위하여 spatial proteomics를 바탕으로 한 영장류에서의 비임상 약리 시험 평가법을 개발하는 것을 목표로 함.
단백체
코로나
약리시험
영장류
바이러스
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2023신호 분리 알고리즘을 이용하여 자발형광 및 항체의 교차 반응성을 제거하기 위한 이미지 처리 방법 및 시스템1020230189518
등록2022이미지를 처리하는 장치 및 방법1020220111591
등록2022조인트 히스토그램 기반 형광 신호 분리 방법 및 장치1020220096449
전체 특허

신호 분리 알고리즘을 이용하여 자발형광 및 항체의 교차 반응성을 제거하기 위한 이미지 처리 방법 및 시스템

상태
공개
출원연도
2023
출원번호
1020230189518

이미지를 처리하는 장치 및 방법

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220111591

조인트 히스토그램 기반 형광 신호 분리 방법 및 장치

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220096449