정우재 교수 연구실은 생명체의 구조와 기능을 모방한 첨단 바이오소재 개발을 선도하는 융합생명공학 연구실입니다. 본 연구실은 생체소재를 기반으로 질병 진단, 치료, 조직재생 등 다양한 바이오의료 응용 분야에서 혁신적인 기술을 창출하고 있습니다. 특히 자기조립성 펩타이드, 박테리오파지, 하이드로젤 등 다양한 바이오나노 소재를 활용하여, 생체적합성과 기능성을 동시에 갖춘 차세대 융합소재를 개발하는 데 주력하고 있습니다.
주요 연구 분야로는 항 바이러스 소재, 조직재생 및 상처 치유 소재, 바이오센서 및 진단기술, 생체모방 소재 개발 등이 있습니다. 항 바이러스 소재 분야에서는 시알산 유도체-박테리오파지, 나노디스크, 펩타이드 자기조립체 등 다양한 플랫폼을 이용하여 인플루엔자, 코로나바이러스 등 호흡기 바이러스에 대한 예방 및 치료 기술을 개발하고 있습니다. 조직재생 분야에서는 세포외기질을 모방한 3D 구조체, GHK 펩타이드, 광가교 하이드로젤 등 혁신적인 재생소재를 통해 상처 치유와 조직 재생을 촉진하는 연구를 수행하고 있습니다.
바이오센서 및 진단기술 분야에서는 파지 기반 전기화학적 센서, 구조색 기반 컬러리메트릭 센서 등 고감도·고선택성 진단 플랫폼을 개발하여, 질병 진단과 환경 유해물질 검출에 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 자연계의 생체모방 원리를 적극적으로 도입하여, 기존 진단기술의 한계를 극복하고, 신속하고 정확한 현장 진단을 가능하게 합니다.
연구실은 의학, 약학, 기계공학 등 다양한 분야의 연구자들과의 융합연구를 통해, 바이오소재의 실용화 및 산업화에도 힘쓰고 있습니다. 다수의 특허 출원 및 논문 발표, 산학협력 프로젝트, 국내외 학회 발표 등 활발한 연구성과를 창출하고 있으며, 실제 임상 및 산업 현장에 적용 가능한 기술 개발을 목표로 하고 있습니다.
앞으로도 본 연구실은 생체모방 바이오소재의 혁신적 개발과 융합연구를 통해, 인류 건강 증진과 미래 바이오산업 발전에 기여하는 연구를 지속적으로 이어갈 것입니다.
우리 연구실은 다양한 바이러스 감염증에 대응하기 위한 혁신적인 항 바이러스 소재 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 시알산 유도체가 결합된 필라멘트성 박테리오파지, 나노디스크, 펩타이드 자기조립체 등 생체모방 기반의 바이오나노 소재를 활용하여 바이러스의 침입을 효과적으로 차단하거나 비활성화하는 기술을 연구하고 있습니다. 최근에는 인플루엔자, 코로나바이러스 등 호흡기 바이러스에 대한 예방 및 치료 효과를 갖는 슈퍼-멀티발런트 파지와 나노디스크 기반 항바이러스제의 효능을 입증하였으며, 관련 특허와 논문도 다수 발표하였습니다.
이러한 항 바이러스 소재는 기존의 화학적 항바이러스제와 달리, 생체적합성과 안전성이 뛰어나며, 바이러스 변이에 따른 내성 문제를 극복할 수 있는 장점이 있습니다. 연구실에서는 바이러스 표면 단백질과 특이적으로 결합하는 리간드 개발, 바이러스 외피를 직접 파괴하는 나노소재 설계, 그리고 면역반응을 유도하는 바이오소재의 융합 등 다양한 전략을 통해 차세대 항바이러스 플랫폼을 구축하고 있습니다.
향후에는 광범위한 바이러스 감염증에 대응할 수 있는 범용 항바이러스 소재의 개발과, 실제 임상 적용을 위한 전임상 및 임상시험 연구로 확장할 계획입니다. 이를 통해 인류의 건강 증진과 감염병 대응 역량 강화에 기여하고자 합니다.
조직재생 및 상처 치유용 생체모방 소재
조직재생과 상처 치유를 위한 생체모방 소재 개발은 우리 연구실의 또 다른 핵심 연구 분야입니다. 생체조직의 세포외기질(ECM)을 모방한 3D 구조체, 자기조립성 펩타이드, 파지 기반 바이오나노소재 등을 이용하여 손상된 조직의 재생을 촉진하고, 상처 치유를 가속화하는 다양한 바이오소재를 설계하고 있습니다. 유전자 조작 및 유기합성 기술을 접목하여 생체적합성과 기능성을 극대화한 소재를 개발하고, 프린팅 및 하이드로젤 기술을 활용해 실제 조직과 유사한 구조적·기계적 특성을 구현하고 있습니다.
특히, GHK 펩타이드, 지방산-접합 펩타이드, 하이드로젤 등은 세포 부착 및 증식, 혈관 신생, 염증 억제 등 조직재생에 필수적인 생물학적 기능을 갖추고 있습니다. 최근에는 광가교 하이드로젤, 구리 이온 결합 펩타이드 등 차세대 소재를 적용하여 상처 부위의 빠른 회복과 감염 예방 효과를 동시에 달성하는 연구를 진행하고 있습니다.
이러한 연구는 재생의학, 조직공학, 피부과학 등 다양한 분야와 융합되어, 만성 상처, 화상, 골조직 결손 등 난치성 질환의 치료에 새로운 해결책을 제시하고 있습니다. 앞으로도 임상 적용을 위한 전임상 연구와 산업화 기술 개발에 박차를 가할 예정입니다.
바이오센서 및 생체모방 진단기술
질병 진단과 환경 유해물질 검출을 위한 바이오센서 및 생체모방 진단기술 개발도 연구실의 중요한 연구 축입니다. 파지 기반 바이오센서, 자기조립 펩타이드 필름, 구조색(Structural Color) 기반 컬러리메트릭 센서 등 다양한 바이오나노소재를 활용하여, 고감도·고선택성·신속 진단이 가능한 센서 플랫폼을 개발하고 있습니다. 최근에는 인플루엔자, 코로나바이러스, 알레르기 유발 곰팡이 등 다양한 병원체를 신속하게 검출할 수 있는 전기화학적·광학적 바이오센서가 개발되어, 실제 현장 진단 및 환경 모니터링에 적용되고 있습니다.
이러한 센서 기술은 자연계의 구조색 현상, 분자 인식 메커니즘, 나노소재의 집적화 등 생체모방 원리를 적극적으로 도입하여, 기존 진단기술의 한계를 극복하고 있습니다. 예를 들어, 파지나 펩타이드가 타겟 분자와 특이적으로 결합할 때 발생하는 신호를 전기적 또는 광학적으로 증폭하여, 극미량의 표적도 빠르고 정확하게 검출할 수 있습니다.
향후에는 웨어러블 진단기기, 스마트 헬스케어, 환경 안전 모니터링 등 다양한 응용 분야로 기술을 확장할 계획이며, 산업체 및 의료기관과의 협력을 통해 실용화 및 상용화를 추진하고 있습니다.
