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(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.