우리 연구실은 생체 조직 내 단백질, mRNA 등 다양한 생체분자의 공간적 분포와 상호작용을 정밀하게 관찰할 수 있는 초다중 및 초고해상도 이미징 기술 개발에 주력하고 있습니다. 기존의 유전체, 전사체, 단백체 분석은 조직의 공간 정보를 잃는 한계가 있었으나, 본 연구실에서는 조직의 공간적 맥락을 보존한 채 단일 세포 수준에서 수십 종 이상의 단백질을 동시에 관찰할 수 있는 'spatial omics' 기술을 선도적으로 개발하고 있습니다. 대표적으로, PICASSO라는 독자적 기술을 통해 40개 이상의 단백질을 한 번에 이미징할 수 있으며, 이를 통해 암 조직 내 미세환경의 분자적 다양성, 새로운 암 아형(subtype) 발굴, 면역항암제 반응성 예측 등 정밀의료에 기여하고 있습니다. 또한, 팽창현미경(Expansion Microscopy) 기반의 조직 팽창 및 초고해상도 이미징 기술을 세계 최초로 전유기체(whole organism)에 적용하여, 뼈를 포함한 생명체 전체의 단백질 분포와 생체 구조를 나노미터 수준에서 관찰할 수 있게 하였습니다. 이 기술은 뇌뿐만 아니라 신경계 전체, 다양한 장기 간의 상호작용, 발생 과정 등 생명현상의 체계적 이해에 새로운 패러다임을 제시합니다. 이를 통해 뇌질환, 암 등 복잡한 질병의 원인 규명과 새로운 치료법 개발에 기여하고 있습니다. 연구실은 이러한 이미징 기술을 바탕으로, 암 환자 샘플의 정밀 진단, 신약 개발, 뇌 신경망 분석 등 다양한 응용 연구를 진행하고 있습니다. 또한, 신경과학, 암생물학, 조직공학 등 다양한 분야와의 융합 연구를 통해 초고해상도·초다중 이미징 기술의 한계를 지속적으로 확장하고 있습니다.

본 연구실은 생명체의 복잡하고 정교한 구조를 모사하거나 활용하여 기존 인공 소재보다 뛰어난 성능을 갖는 신소재 개발에도 집중하고 있습니다. 생체 내 단백질, 핵산, 다당류 등 친수성 고분자의 3차원 조립 구조에서 영감을 받아, 다양한 기능성 하이드로젤을 합성하고 이를 조립하여 기존 하이드로젤의 한계를 뛰어넘는 새로운 소재와 장치를 개발하고 있습니다. 예를 들어, 인간 손의 구조와 기능을 모사한 하이드로젤 그리퍼, 자극에 따라 선택적으로 분리 가능한 접착 하이드로젤, 빛의 파장에 따라 형태가 변하는 소프트 로봇용 하이드로젤 액추에이터 등이 대표적 성과입니다. 또한, 바이오템플레이팅(biotemplating) 기술을 통해 생명체 내 특정 단백질 구조를 주형(template)으로 활용하여, 금속, 무기물 등 다양한 기능성 소재를 합성하는 연구도 활발히 진행 중입니다. 이를 통해 기존 인공 합성법으로는 구현이 어려웠던 복잡한 3차원 구조와 우수한 기능성을 동시에 갖는 신소재를 개발하고 있습니다. 이러한 소재는 촉매, 배터리, 센서, 수전해 등 다양한 산업 및 바이오의료 분야에 적용될 수 있습니다. 연구실은 하이드로젤의 미세 패터닝, 3D 프린팅, 수축/팽창을 통한 다중 복제 등 첨단 가공기술도 함께 개발하여, 소재의 구조적·기능적 다양성을 극대화하고 있습니다. 이를 통해 생체모사 소재, 바이오전자소자, 조직공학, 소프트 로봇 등 미래 융합기술의 기반을 마련하고 있습니다.