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Bio-Mater & Fab lab

경북대학교 섬유공학전공

김민희 교수

Silk Fibroin

3D Bioprinting

Biofabrication

Bio-Mater & Fab lab

섬유공학전공 김민희

경북대학교 생체재료 및 생물가공 연구실(Bio-Mater & Fab lab)은 첨단 기능성 생체재료와 바이오패브리케이션 기술을 융합하여 재생의학, 조직공학, 바이오센서 등 다양한 바이오메디컬 분야의 혁신을 선도하고 있습니다. 본 연구실은 수화젤, 나노섬유 등 고기능성 생체재료의 설계 및 합성을 통해, 조직재생, 약물전달, 질병 모델링 등 실제 임상 적용이 가능한 새로운 시스템을 개발하고 있습니다. 특히, 천연 및 합성 고분자를 기반으로 한 수화젤 시스템은 세포외기질과 유사한 환경을 제공하여, 3차원 세포배양 및 세포-기질 상호작용 연구에 최적화되어 있습니다. 이를 통해 세포의 분화, 이동, 증식 등 생체 내 현상을 정밀하게 모사하고, 조직재생 및 치료 효과를 극대화할 수 있는 플랫폼을 구축하고 있습니다. 또한, 전기방사 등 첨단 가공기술을 활용한 나노섬유 기반 지지체는 상처치유, 조직재생, 약물전달 등 다양한 바이오의료 응용에 활용되고 있습니다. 본 연구실은 3D 바이오프린팅 및 바이오패브리케이션 기술을 적극적으로 도입하여, 환자 맞춤형 조직 및 장기 모델링, 약물 스크리닝, 질병 연구 등 다양한 분야에 적용하고 있습니다. 다양한 바이오잉크 개발, 광가교 및 자가조립 기술, 나노입자 및 나노섬유 첨가제 활용 등 다학제적 접근을 통해, 정밀하고 복잡한 생체구조체를 구현하고 있습니다. 스마트 바이오소재 및 센서 개발도 중요한 연구축 중 하나입니다. 자가치유성, 신축성, 자극반응형 하이드로겔 및 복합소재를 기반으로, 웨어러블 센서, 식품 신선도 감지 필름, 생분해성 센서 등 다양한 응용제품을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 디지털 헬스케어, 스마트 의료기기, 환경친화적 바이오소재 등 미래 산업의 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다. 경북대학교 생체재료 및 생물가공 연구실은 다학제적 융합연구와 실용적 기술 개발을 통해, 차세대 바이오메디컬 소재 및 시스템의 혁신을 이끌고 있습니다. 앞으로도 재생의학, 조직공학, 바이오센서, 스마트 헬스케어 등 다양한 분야에서 국내외를 선도하는 연구성과를 창출할 것입니다.

Silk Fibroin
3D Bioprinting
Biofabrication
기능성 생체재료(수화젤, 나노섬유) 기반 조직재생 및 재생의학 응용
우리 연구실은 기능성 생체재료, 특히 수화젤과 나노섬유의 개발 및 응용에 중점을 두고 있습니다. 수화젤은 세포외기질과 유사한 물리적, 화학적 특성을 지니고 있어 조직공학 및 재생의학 분야에서 중요한 역할을 합니다. 다양한 천연 및 합성 고분자 기반의 수화젤을 설계하여, 조직재생, 약물 전달, 질병 모델링 등 다양한 바이오메디컬 응용에 적합한 시스템을 개발하고 있습니다. 특히, 수화젤의 기계적 특성(강도, 점탄성)과 생물학적 특성(세포 부착, 분해성)을 정밀하게 조절함으로써, 3차원 세포배양 환경에서 세포-기질 상호작용을 심층적으로 분석하고 있습니다. 이를 통해 세포의 분화, 이동, 증식 등 생체 내에서 일어나는 다양한 생리적 현상을 모사하고, 실제 임상 적용이 가능한 조직재생 플랫폼을 구축하고자 합니다. 나노섬유의 경우, 전기방사(electrospinning) 등 첨단 가공기술을 활용하여 고기능성 나노섬유 기반 지지체를 제작하고, 이들을 다양한 생체재료와 융합하여 조직재생, 상처치유, 약물전달 등 다양한 바이오의료 분야에 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 임상적 문제 해결에 기여할 수 있는 혁신적 바이오소재 개발로 이어지고 있습니다.
첨단 바이오패브리케이션 및 3D 바이오프린팅 기술
첨단 바이오패브리케이션(biofabrication)과 3D 바이오프린팅 기술은 최근 재생의학 및 조직공학 분야에서 혁신적인 변화를 이끌고 있습니다. 본 연구실에서는 다양한 3D 프린팅 기술(압출방식, DLP 등)과 바이오잉크 개발을 통해, 실제 인체 조직 및 장기를 모사할 수 있는 복잡한 구조체를 제작하고 있습니다. 이를 통해 환자 맞춤형 질병 모델링, 약물 스크리닝, 조직재생 등 다양한 응용이 가능해집니다. 바이오프린팅을 위한 바이오잉크는 세포 생존율, 기계적 안정성, 생체적합성 등 다양한 요구조건을 만족해야 하며, 본 연구실에서는 천연 및 합성 고분자, 나노입자, 나노섬유 등 다양한 첨가제를 활용하여 기능성 바이오잉크를 개발하고 있습니다. 또한, 광가교(photo-crosslinking), 자가조립(self-assembly) 등 다양한 가공기술을 융합하여, 정밀하고 복잡한 3차원 생체구조체를 구현하고 있습니다. 이러한 첨단 바이오패브리케이션 기술은 조직 및 장기 모델링, 맞춤형 치료제 개발, 질병 연구 등 다양한 바이오메디컬 분야에서 핵심적인 역할을 하며, 실제 임상 적용을 위한 기반 기술로 발전하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 차세대 바이오프린팅 및 바이오패브리케이션 기술의 선도적 연구를 지속할 예정입니다.
스마트 바이오소재 및 센서 개발
본 연구실은 생체신호 감지 및 헬스케어 응용을 위한 스마트 바이오소재 및 센서 개발에도 집중하고 있습니다. 예를 들어, 폴리비닐알코올(PVA) 기반의 하이드로겔, 나노실리케이트, 보락스 등을 활용하여 신축성, 자가치유성, 내구성을 갖춘 웨어러블 센서 및 스트레인 센서를 개발하고 있습니다. 이러한 센서는 인체 및 장기 움직임 모니터링, 실시간 건강 상태 진단 등 다양한 디지털 헬스케어 분야에 적용될 수 있습니다. 스마트 바이오소재는 외부 자극(온도, pH, 빛 등)에 반응하여 물리적, 화학적 특성이 변화하는 특성을 지니고 있습니다. 본 연구실에서는 이러한 자극반응형 하이드로겔 및 복합소재를 설계하여, 약물 방출 제어, 상처치유 모니터링, 식품 신선도 감지 등 다양한 응용 분야로 확장하고 있습니다. 특히, 식품 포장용 지능형 필름, 생분해성 센서 등 환경친화적이고 지속가능한 소재 개발에도 앞장서고 있습니다. 이와 같은 연구는 미래형 바이오헬스케어 및 스마트 의료기기 개발에 중요한 기반을 제공하며, 실제 산업 및 임상 현장에서 활용될 수 있는 실용적 기술로 발전하고 있습니다.
1
An adaptive, adhesive, and self-healable trolamine-loaded hydrogel for effective burn-wound healing
Advanced Healthcare Materials, 1970
2
A poly(vinyl alcohol)/tannin/anthocyanin composite film for food spoilage monitoring
International Journal of Biological Macromolecules, 1970
3
3D-Printable, Durable, and Wearable Poly(vinyl alcohol)/Nanosilicate/Borax Organohydrogel Fibers for Digital Healthcare Devices
Tae In Kim, Yeon Woo Park, Minha Park, Min Hee Kim*, Won Ho Park*
ACS Applied Electronic Materials, 1970
1
직물형 전자파 차폐 소재와 불균일계 광촉매를 위한 n형 전도성 고분자 자립형 필름 및 가연 방적사 개발
한국연구재단
2024년 09월 ~ 2025년 08월
2
췌장암 미세환경 재구성을 위한 메틸셀룰로스 기반 이중 자극 반응형 바이오잉크 개발
한국연구재단
2023년 09월 ~ 2024년 08월