한양대학교 생체모방공학연구실
생명나노공학과 이주헌
한양대학교 생체모방공학연구실은 자연의 원리와 구조를 모방한 생체모방(biomimetics) 기술을 바탕으로, 혁신적인 바이오나노 시스템 및 신소재 개발에 주력하고 있습니다. 연구실은 박테리오파지, 펩타이드 나노튜브, 나노입자 등 다양한 바이오 및 나노소재를 활용하여, 에너지 하베스팅, 바이오센서, 조직 재생 등 다양한 분야에 적용 가능한 첨단 플랫폼을 구축하고 있습니다.
특히, 바이오나노 기술과 나노입자 기반의 표면 국소화 유전자 증폭(nSLAM) 기술을 융합하여, 기존 분자진단의 한계를 극복하는 초고감도, 초고속 바이오센서 및 진단 시스템을 개발하고 있습니다. 자성 나노입자, 금 나노입자 등 다양한 나노소재를 활용하여, 코로나바이러스, 암 등 다양한 질병의 바이오마커를 신속하고 정밀하게 검출할 수 있는 진단 플랫폼을 선도적으로 연구하고 있습니다.
또한, 생체적합성과 환경친화성을 동시에 갖춘 신소재 개발에도 집중하고 있습니다. 펩타이드 나노튜브, 박테리오파지 기반 나노섬유, 나노클레이-폴리우레탄 복합체 등 다양한 바이오나노 소재를 설계 및 합성하여, 조직 재생, 항균 표면, 바이오임플란트 등 다양한 바이오의료 분야에 적용하고 있습니다. 더불어, 생분해성 고분자 기반 트라이보일렉트릭 나노제너레이터(TENG) 등 차세대 에너지 하베스팅 소재 개발에도 앞장서고 있습니다.
연구실은 이러한 연구성과를 바탕으로 다수의 특허 출원 및 국내외 저명 학술지 논문 발표, 학회 수상 등 우수한 연구 역량을 인정받고 있습니다. 또한, 다양한 정부 및 산업체 연구과제를 수행하며, 실용화 및 산업적 응용 가능성도 적극적으로 모색하고 있습니다.
앞으로도 한양대학교 생체모방공학연구실은 생체모방, 바이오나노, 신소재, 분자진단 등 융합적 연구를 통해 미래 바이오공학 및 나노기술 분야를 선도하는 연구실로 성장해 나갈 것입니다.
Nanoparticle Biosensors
Genetic Material Amplification
Biofouling Prevention
생체모방 기반 바이오나노 시스템
생체모방공학연구실은 자연에서 영감을 받은 생체모방(biomimetics) 기술을 중심으로 혁신적인 바이오나노 시스템을 개발하고 있습니다. 자연계의 생명체 구조, 원리, 그리고 메커니즘을 모방하여 기존 공학적 한계를 극복하고자 하며, 이를 통해 새로운 기능성 소재와 장치의 설계 및 제작이 가능합니다. 예를 들어, 박테리오파지와 같은 바이오 나노소재를 활용하여 에너지 하베스팅, 센서, 조직 재생 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 플랫폼을 구축하고 있습니다.
연구실에서는 M13 박테리오파지와 같은 바이오 나노소재의 표면을 유전공학적, 화학공학적 방법으로 개질하여 다양한 기능성을 부여합니다. 이를 통해 단일 바이오나노 템플릿의 표면 엔지니어링, 바이오나노 매트릭스의 자기조립 등 복합적이고 계층적인 구조체를 구현할 수 있습니다. 이러한 구조체는 바이오센서, 에너지 생성, 조직공학 등 다방면에서 활용될 수 있으며, 실제로 바이오센서 및 진단 플랫폼, 조직 재생용 스캐폴드 등으로 응용되고 있습니다.
생체모방 기반 바이오나노 시스템은 기존의 인공 소재가 가지지 못한 생체적합성, 자가조립성, 그리고 고유의 기능성을 동시에 구현할 수 있다는 점에서 미래 바이오공학 및 나노기술 분야의 핵심 연구 주제로 자리매김하고 있습니다. 본 연구실은 이러한 생체모방 전략을 바탕으로 차세대 바이오센서, 에너지 하베스팅 소자, 조직 재생 플랫폼 등 다양한 혁신적 기술을 선도적으로 개발하고 있습니다.
바이오나노 기술을 활용한 초고감도 분자진단 및 바이오센서
본 연구실은 바이오나노 기술과 나노입자 기반의 표면 국소화 유전자 증폭(nSLAM) 기술을 융합하여, 기존 분자진단의 한계를 극복하는 초고감도, 초고속 바이오센서 및 진단 플랫폼을 개발하고 있습니다. 특히, 자성 나노입자와 금 나노입자 등 다양한 나노소재를 활용하여 유전자, 단백질, 바이러스 등 다양한 바이오마커를 신속하고 정밀하게 검출할 수 있는 시스템을 구축하고 있습니다.
대표적으로, 코로나바이러스 및 암 진단을 위한 나노입자 기반 전기화학적 바이오센서가 개발되어, 기존 PCR 기반 진단보다 빠르고 민감한 진단이 가능해졌습니다. 나노입자 표면에 유전자 증폭 산물을 포집시키고, 이를 전기화학적 신호로 변환하여 극미량의 바이오마커도 검출할 수 있습니다. 이러한 기술은 특허로도 다수 출원되어 있으며, 실제 임상 적용 가능성을 높이고 있습니다.
이와 같은 바이오나노 기반 분자진단 플랫폼은 감염병, 암, 만성질환 등 다양한 질병의 조기 진단 및 모니터링에 활용될 수 있으며, 미래 정밀의료 및 개인 맞춤형 헬스케어 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 연구실은 지속적으로 진단 민감도와 특이도를 높이기 위한 신기술 개발에 매진하고 있습니다.
생체재료 및 친환경 에너지 하베스팅 소재 개발
연구실은 생체적합성과 환경친화성을 동시에 갖춘 신소재 개발에도 주력하고 있습니다. 특히, 생체재료로서의 펩타이드 나노튜브, 박테리오파지 기반 나노섬유, 나노클레이-폴리우레탄 복합체 등 다양한 바이오나노 소재를 설계 및 합성하여, 조직 재생, 항균 표면, 바이오임플란트 등 다양한 바이오의료 분야에 적용하고 있습니다.
또한, 압전 특성을 갖는 펩타이드 나노튜브, 박테리오파지 기반 나노구조체, 생분해성 고분자 기반 트라이보일렉트릭 나노제너레이터(TENG) 등 차세대 에너지 하베스팅 소재 개발에도 앞장서고 있습니다. 이러한 소재들은 인체 내외에서 발생하는 미세한 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하여, 웨어러블 디바이스, 자가구동형 바이오센서, 임플란트 등 다양한 응용이 가능합니다.
특히, 친환경적이고 생분해성이 뛰어난 소재를 활용함으로써, 환경오염 문제를 최소화하면서도 높은 성능을 유지할 수 있는 차세대 에너지 소재 및 바이오재료를 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 지속가능한 바이오의료 및 에너지 기술 발전에 크게 기여하고 있습니다.
1
Ultrasensitive and Rapid Circulating Tumor DNA Liquid Biopsy Using Surface-Confined Gene Amplification on Dispersible Magnetic Nano-Electrodes
Bum Chul Park, Jeong Ook Soh, Hee-Joo Choi, Hyeon Su Park, Sang Min Lee, Hong En Fu, Myeong Soo Kim, Min Jun Ko, Thomas Myeongseok Koo, Jeong-Yeon Lee*, Young Keun Kim*, Ju Hun Lee*
ACS Nano,
2
Self-organized insulin-producing β-cells differentiated from human omentum-derived stem cells and their in vivo therapeutic potential
Ji Hoon Jeong†, Ki Nam Park, Joo Hyun Kim, KyungMu Noh, Sung Sik Hur, Yunhye Kim, Moonju Hong, Jun Chul Chung, Jae Hong Park, Jongsoon Lee, Young Ik Son, Ju Hun Lee*, Sang Heon Kim*, Yongsung Hwang*
Biomaterials Research,
3
Rapid quantitative analysis of tabacco smoking in saliva using a TRPA1 ion channel-mediated bioelectronic tongue inspired by the human sensory system
Minwoo Kim†, Hyungsup Kim, Taegyu Park, Bum Ju Ahn, Solpa Lee, Munhwan Lee, Ju hun Lee, Uhtaek Oh, Yongwoo Jang*
Sensors and Actuators B: Chemical,
1
탐지견 대체를 위한 초파리 후각수용체 기반 마약 탐지 센서 및 기기 개발
2
장 유도 단방향 정렬 나노바이오 물질 3차원 구조 및 그의 바이오 압전 시스템
