이 연구 주제는 소형화된 바이오분석 장치 안에서 시료 전처리, 반응, 검출을 통합 수행하는 랩온어칩 기술을 중심으로 한다. 연구실은 종이 기반 진단소자, 미세유체 칩, 모세관 유동 제어 구조를 활용하여 복잡한 실험실 분석 과정을 현장형 진단 플랫폼으로 전환하는 데 주력하고 있다. 특히 저비용, 휴대성, 사용 편의성이 중요한 자가진단 및 저자원 환경 적용을 고려한 시스템 설계가 핵심 특징이다. 구체적으로는 lateral flow assay의 낮은 민감도를 개선하기 위해 유체가 흐르는 시간과 순서를 정밀하게 제어하는 구조를 개발하고, 화학적 신호 증폭을 장치 내부에 내장하는 방식으로 성능을 높이고 있다. 이를 통해 SARS-CoV-2와 인플루엔자 바이러스 동시 검출, 임신호르몬 검출 민감도 향상, 체액 기반 DNA 추출 등 기존 현장진단 기기의 한계를 보완하는 연구를 수행한다. 종이 기반 유체 제어와 인쇄형 패터닝 기술을 결합함으로써 별도의 복잡한 장비 없이도 다단계 분석 반응을 구현하는 점이 강점이다. 이러한 연구는 감염병 신속진단, 자가검사, 글로벌 헬스케어, 재난 및 의료취약지역 진단에 폭넓게 활용될 수 있다. 앞으로는 단일 분석을 넘어 다중 표적 검출, 자동화된 시료 처리, 디지털 판독 및 네트워크 연계로 확장될 가능성이 높다. 연구실의 랩온어칩 플랫폼은 정확도와 접근성을 동시에 높이는 차세대 분산형 진단기술의 기반으로 평가할 수 있다.

이 연구 주제는 혈액과 같은 복잡한 생체시료로부터 희귀 세포를 손상 없이 분리하고 분석하는 미세유체 기반 액체생검 기술에 초점을 둔다. 연구실은 특히 순환종양세포 클러스터와 같은 매우 희귀하면서도 암 전이와 밀접하게 연관된 표적을 고효율로 분리하는 기술 개발에 강점을 보인다. 기존 단일 세포 중심 검출 기술이 클러스터의 취약성과 희소성을 충분히 반영하지 못한 한계를 극복하는 것이 주요 목표이다. 대표적으로 다수의 마이크로웰과 여과 구조를 결합한 고처리량 분리 플랫폼을 통해 전처리되지 않은 전혈로부터 순환종양세포 클러스터를 빠르고 부드럽게 포획하는 기술을 제시하고 있다. 이 접근은 미세유체 칩의 정밀성과 멤브레인 필터링의 실용성을 결합하여 민감도와 확장성을 동시에 확보한다. 또한 분리된 세포 집단을 생존 상태로 회수하고 후속 RNA 시퀀싱 등 분자분석으로 연결할 수 있어, 단순 포획을 넘어 암 생물학 연구와 임상 의사결정에 필요한 고부가가치 정보를 제공한다. 향후 이 분야의 연구는 암 조기진단, 전이 예측, 치료 반응 모니터링, 개인맞춤형 항암치료 전략 수립에 중요한 역할을 할 수 있다. 더 나아가 세포 표면 표지자 기반 면역표현형 분석, 전기적 센서 네트워크를 통한 무표지 검출과 결합하면 더 정교한 혈액 기반 진단으로 확장될 수 있다. 연구실의 액체생검 연구는 미세유체 공학과 임상 종양학을 연결하는 대표적인 의공학 융합 분야라고 볼 수 있다.

이 연구 주제는 진단 정확도를 좌우하는 생체시료 전처리, 농축, 용해, 핵산 추출 기술을 고도화하여 분자진단의 민감도와 처리량을 동시에 향상시키는 데 목적이 있다. 연구실은 대용량 생체시료 농축 장치, 나노 하이브리드 멤브레인, 전기 비의존형 전처리 구조 등 다양한 플랫폼을 이용해 복잡한 시료 준비 과정을 단순화하고 있다. 이는 실험실 의존도가 높은 기존 분자진단 프로세스를 현장형 또는 대규모 스크리닝 환경에 맞게 재구성하는 접근이다. 특히 감염병 유행 상황에서 중요한 샘플 풀링 기반 RT-PCR의 한계를 해결하기 위해, 양성 시료가 희석되면서 발생하는 민감도 저하 문제를 시료 농축과 핵산 정제로 보완하는 기술을 개발하고 있다. 나노 하이브리드 멤브레인을 활용한 전처리 시스템은 대규모 풀링에서도 cycle threshold 값을 안정적으로 유지하도록 설계되어, 검사 효율성과 정확도를 동시에 확보한다. 또한 소변 농축 장치, 타액 전처리, 체액 기반 분자 분석 등 다양한 시료 유형에 대응하는 전처리 솔루션도 연구 범주에 포함된다. 이러한 기술은 감염병 대량 검사, 저자원 국가의 진단 접근성 향상, 요로감염 및 호르몬 분석 같은 생활밀착형 진단으로 이어질 수 있다. 장기적으로는 검체 수집부터 전처리, 증폭, 판독까지 일체형 시스템으로 통합되어 완전한 분산형 분자진단 플랫폼으로 발전할 가능성이 크다. 연구실의 전처리 및 분자진단 연구는 실제 의료 현장에서 사용 가능한 고성능 진단 솔루션을 구현하는 데 중요한 기반을 제공한다.

이 연구 주제는 바이오센서, 미세유체 제어, IoT, 인공지능을 결합하여 환자의 상태를 연속적이고 정밀하게 측정하는 디지털 헬스케어 시스템 개발에 초점을 둔다. 연구실은 단순한 센서 제작을 넘어 실제 의료진의 의사결정을 지원할 수 있는 데이터 수집, 전송, 해석까지 포함하는 통합 플랫폼을 지향하고 있다. 이는 만성질환 관리, 이식환자 모니터링, 염증 및 스트레스 바이오마커 추적 등 다양한 응용으로 확장될 수 있다. 대표적인 방향으로는 장기이식 환자의 혈중 면역억제제 농도를 소량 혈액으로 빠르게 측정하고, 이를 IoT 기반으로 보고하며, 약물 노출량을 더 정확히 평가하기 위한 AUC 산출까지 지원하는 치료약물 모니터링 시스템이 있다. 여기에 미세 펌프와 미세유체 제어 기술을 접목하여 소형화된 자동 분석 플랫폼을 구현하고, 인공지능을 통해 약물 복용량 조절을 보조하는 형태로 발전시키고 있다. 또한 전극 기반 바이오센서와 타액 전처리 기술을 이용한 코르티솔 모니터링, 염증성 사이토카인 측정 등도 이 주제와 긴밀히 연결된다. 이 연구는 병원 중심의 간헐적 검사에서 벗어나 환자 맞춤형 상시 모니터링 체계로 의료 패러다임을 전환할 수 있다는 점에서 중요하다. 특히 약물치료 최적화, 부작용 예방, 원격진료 지원, 고위험 환자 조기 경보 시스템 구축에 직접적인 파급효과가 기대된다. 연구실의 디지털 헬스케어 연구는 의공학 장치 개발과 데이터 기반 임상 활용을 연결하는 실용적 융합연구로 평가된다.