Ahn Lab, POSTECH – Organic and Biomaterial Laboratory
화학과
안교한
Ahn Lab(안교한 교수 연구실)은 유기화학과 바이오소재 분야를 융합하여, 첨단 분자 프로브 및 형광 센서 개발을 통해 생명현상 규명과 질병 진단·이미징 기술의 혁신을 추구하는 연구실입니다. 본 연구실은 유기합성화학을 기반으로, 생체 내에서 특정 바이오마커나 대사물질을 선택적으로 감지할 수 있는 분자 프로브를 설계하고, 이를 실제 세포 및 동물 모델에 적용하여 질병의 조기 진단과 생체 내 현상 해석에 기여하고 있습니다.
특히, 이광자(two-photon) 형광 프로브 및 장파장 흡수/방출 특성을 갖는 형광체 개발에 집중하여, 기존 일광자 기반 이미징의 한계를 극복하고 있습니다. 이광자 형광체는 깊은 조직 투과력과 높은 신호 대 잡음비를 바탕으로, 암, 신경질환, 염증 등 다양한 질환의 바이오마커를 고감도·고정밀로 검출할 수 있습니다. 아세단, 벤조쿠마린, 실리콘 치환 파이로닌 등 다양한 구조의 형광체를 합성하고, 이들을 활용한 바이오이미징, 신약 개발, 진단 플랫폼 연구를 선도하고 있습니다.
또한, 나노입자 기반 진단·치료 융합 소재 연구도 활발히 진행 중입니다. 분자 프로브와 나노입자를 결합하여 암세포 표적화, 비침습적 진단, 실시간 영상 가이드 수술 등 다양한 의료 응용이 가능하도록 혁신적인 기술을 개발하고 있습니다. 리포좀, 금 나노입자, 실리콘 나노입자 등 다양한 나노플랫폼과의 융합을 통해 진단과 치료가 결합된 차세대 바이오소재 연구도 본 연구실의 강점입니다.
이외에도, 분자 인지 및 감지 시스템, 인공 수용체, 금속 이온 및 다양한 생체 활성 분자에 대한 선택적 인지 및 감지 기술, 신약 개발을 위한 효소 활성 모니터링 등 폭넓은 유기화학 및 바이오센서 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 국내외 유수 학술지에 다수의 논문으로 발표되고 있으며, 다양한 특허와 산학협력, 국가 연구과제를 통해 실용화 및 산업적 파급효과도 창출하고 있습니다.
Ahn Lab은 앞으로도 유기화학, 바이오이미징, 나노소재, 진단·치료 융합기술 등 다학제적 연구를 통해, 미래 정밀의료 및 의생명과학 분야의 혁신을 선도하는 연구실로 자리매김할 것입니다.
Fluorescence Probes
Ratiometric Sensing
Fluorescent Probes
분자 프로브 및 바이오이미징을 위한 형광 센서 개발
본 연구실은 분자 프로브(molecular probe) 및 형광 센서의 개발을 통해 생체 내 다양한 생화학적 현상과 질병 바이오마커를 정밀하게 감지하고 영상화하는 연구를 선도하고 있습니다. 분자 프로브는 특정 생체분자(예: 인산유도체, 바이오티올, 금속 이온 등)와 선택적으로 결합하거나 반응하여 형광 신호의 변화를 유도함으로써, 세포 내 또는 조직 내에서 해당 분자의 존재와 농도를 실시간으로 추적할 수 있게 합니다. 이러한 기술은 질병의 조기 진단, 약물 작용 메커니즘 규명, 생체 내 신호전달 경로 해석 등 다양한 의생명과학 분야에 필수적인 도구로 자리매김하고 있습니다.
특히, 본 연구실에서는 이광자(two-photon) 형광 프로브의 설계 및 합성에 집중하고 있습니다. 이광자 형광 프로브는 장파장 빛을 이용하여 조직 깊숙한 곳까지 손상 없이 이미징이 가능하며, 높은 민감도와 선택성을 바탕으로 암, 신경질환, 염증 등 다양한 질환의 바이오마커를 효과적으로 검출할 수 있습니다. 최근에는 아세단(Acedan) 기반의 이광자 형광체, BODIPY, FRET 시스템 등 다양한 구조적 변형을 통해 신호의 강도와 안정성을 극대화하는 연구가 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 분자 프로브와 형광 센서의 개발은 단순히 진단을 넘어, 실제 동물 모델 및 임상 샘플에 적용되어 암 조직의 실시간 영상화, 신경전달물질의 동적 변화 관찰, 세포사멸 및 생체 내 다양한 대사 현상의 정량적 분석 등으로 확장되고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 차세대 바이오이미징 및 진단기술의 혁신을 이끌어갈 핵심 원천기술을 지속적으로 개발해 나갈 것입니다.
이광자 흡수 형광체 및 나노기반 진단·치료 융합 소재 연구
이광자 흡수 형광체(two-photon absorbing fluorophores)는 기존의 일광자 형광체에 비해 조직 투과력과 신호 대 잡음비가 뛰어나 생체 내 깊은 조직까지 고해상도 이미징이 가능한 첨단 소재입니다. 본 연구실은 아세단, 벤조쿠마린, 실리콘 치환 아미노-파이로닌, 벤조로다민 등 다양한 구조의 이광자 형광체를 설계·합성하고, 이들을 활용한 바이오이미징 및 질병 진단 플랫폼을 개발하고 있습니다. 특히, 장파장(적색/근적외선) 영역에서 강한 흡수 및 방출 특성을 가지는 형광체는 생체 조직의 자가형광을 최소화하고, 깊은 조직 이미징과 실시간 진단에 탁월한 성능을 보입니다.
나노입자 기반 진단·치료 융합 소재 연구도 본 연구실의 중요한 축입니다. 분자 프로브를 나노입자 표면에 도입하거나, 암 적중기(cancer targeting group)와 결합하여 암세포 및 암 조직을 선택적으로 표적화하는 기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 소변, 혈액 등 비침습적 샘플에서의 암 진단, 암 조직 제거 수술 시 실시간 영상 가이드, 신약 개발을 위한 효소 활성 모니터링 등 다양한 의료 응용이 가능해졌습니다. 또한, 리포좀, 금 나노입자, 실리콘 나노입자 등 다양한 나노플랫폼과의 융합을 통해 진단과 치료(theranostics)가 결합된 차세대 바이오소재 연구도 활발히 진행 중입니다.
이러한 이광자 형광체 및 나노기반 융합 소재 연구는 기존의 한계를 뛰어넘는 고감도·고정밀 진단, 실시간 생체 영상화, 맞춤형 치료법 개발 등 미래 의생명과학 및 정밀의료 분야의 혁신을 견인하고 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 다학제적 융합 연구를 통해 세계적인 바이오이미징 및 진단·치료 소재 개발을 선도할 계획입니다.
1
Turn-on fluorescence detection of apoptotic cells using a zinc(II)-dipicolylamine-functionalized poly(\(\(\(diacetylene) liposome.
Cho, Y. S., Kim, K. M., Lee, D., Kim, W. J., Ahn, K. H.
Chem. Asian J., 2013
2
Selective Recognition of Ammonium over Potassium with Tripodal Oxazoline Receptors
Kim S. G., Jung J., Kim K. H., Kim J., Chin J., Kim K., Ahn K. H.
Chem. Lett, 2000
3
Novel Artificial Receptors for Alkylammonium Ions with Remarkable Selectivity and Affinity
Kim S. G., Ahn K. H.
Chem. Eur. J., 2000
1
질병 관련 바이오마커 간 상관관계 분석용 “단분자 다검출” 형광 프로브
2
질병진단 및 영상화를 위한 이광자 형광 프로브의 개발
3
질병진단 및 영상화를 위한 이광자 형광 프로브의 개발(해외기관)