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NanoBio Lab

이화여자대학교 화공신소재공학과

주계일 교수

Gene Therapy

Bioadhesive Materials

Tissue Engineering

NanoBio Lab

화공신소재공학과 주계일

NanoBio Lab은 나노기술, 생체소재 공학, 면역공학을 융합하여 암, 중추신경계 질환 등 다양한 난치성 질환의 진단과 치료를 위한 혁신적 플랫폼을 개발하는 연구실입니다. 본 연구실은 해양생물 유래 단백질, 천연 고분자, 바이오응답성 스마트 소재 등 첨단 바이오소재를 기반으로 한 나노치료제, 조직 재생용 스캐폴드, 지능형 약물전달 시스템 등을 설계하고 있습니다. 이를 통해 기존 치료법의 한계를 극복하고, 환자 맞춤형 정밀의료 실현을 목표로 하고 있습니다. 특히, NanoBio Lab은 유전자 및 면역치료의 효율성과 안전성을 극대화하기 위한 다양한 전달 플랫폼을 개발하고 있습니다. AI 기반 유도진화 기술을 활용한 아데노부속바이러스(AAV) 벡터 엔지니어링, 면역관문억제제(ICB) 기반 면역치료와 광열치료의 결합, 항체전달 플랫폼 등은 암, 신경계 질환, 자가면역질환 등 다양한 질환 모델에서 우수한 치료 성과를 보이고 있습니다. 이러한 연구는 전신 투여 방식에서 발생하는 부작용과 낮은 치료 효율 문제를 극복하고, 국소적이고 지속적인 치료효과를 구현하는 데 중점을 두고 있습니다. 또한, 본 연구실은 재생의료 및 조직공학 분야에서 활용 가능한 기능성 바이오소재의 설계와 응용에도 앞장서고 있습니다. 줄기세포 치료, 3D 바이오프린팅, 조직 재생용 스캐폴드 등 다양한 바이오소재를 개발하여, 손상된 조직의 재생과 기능 회복을 목표로 하고 있습니다. 실제 동물 모델에서 연골, 뼈, 신경, 심장 등 다양한 조직의 재생에 성공적으로 적용되고 있으며, 환자 맞춤형 치료 및 인공장기 개발 등 미래 의료기술 발전에 기여하고 있습니다. NanoBio Lab은 산학연 협력을 통한 기술 상용화와 임상 적용에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 다양한 국가 및 산업체 연구과제, 특허 출원, 우수 논문 발표 등 활발한 연구성과를 바탕으로, 차세대 치료제 개발과 정밀의료 실현에 앞장서고 있습니다. 앞으로도 NanoBio Lab은 생체소재와 나노기술의 융합을 통해 혁신적인 치료제와 의료기술을 개발하며, 인류 건강 증진에 기여할 것입니다. 이처럼 NanoBio Lab은 생명공학, 재생의료, 나노바이오 융합기술의 선도적 연구실로서, 다양한 질환의 치료와 조직 재생, 정밀의료 실현을 위한 핵심 원천기술 개발에 매진하고 있습니다. 앞으로도 지속적인 연구와 혁신을 통해 글로벌 바이오메디컬 분야에서 중추적 역할을 할 것입니다.

Gene Therapy
Bioadhesive Materials
Tissue Engineering
생체소재 기반 나노치료제 플랫폼 개발
NanoBio Lab은 생체소재를 기반으로 한 첨단 나노치료제 플랫폼 개발에 주력하고 있습니다. 본 연구실은 해양생물 유래 단백질, 천연 고분자, 그리고 다양한 생체적합성 소재를 활용하여 암, 신경계 질환 등 난치성 질환의 치료를 위한 혁신적 전달체와 치료제를 설계합니다. 특히, 근래에는 근육, 심장, 신경, 피부 등 다양한 조직 재생을 위한 맞춤형 나노소재 및 하이드로젤, 마이크로니들 패치, 접착성 나노입자 등 다양한 형태의 치료제 개발에 집중하고 있습니다. 이러한 연구는 생체 내 환경에서의 안정성, 생분해성, 조직 특이적 접착력, 그리고 약물의 지속적 방출 등 실제 임상 적용에 필요한 핵심 요소들을 통합적으로 고려합니다. 예를 들어, 해양생물 유래 단백질을 활용한 접착성 하이드로젤은 수분이 많은 체내 환경에서도 우수한 접착력과 생체적합성을 보이며, 조직 재생 및 지혈, 상처 치유 등에 효과적으로 적용되고 있습니다. 또한, 나노입자 기반의 약물전달 시스템은 항암제, 유전자 치료제, 면역치료제 등 다양한 치료물질을 표적 조직에 효율적으로 전달할 수 있도록 설계되고 있습니다. 이러한 플랫폼 기술은 기존 치료법의 한계를 극복하고, 환자 맞춤형 정밀의료 실현에 기여할 수 있습니다. 앞으로도 NanoBio Lab은 생체소재와 나노기술의 융합을 통해 혁신적인 치료제 개발을 선도하며, 다양한 질환의 치료와 재생의료 분야에서 새로운 패러다임을 제시할 것입니다.
유전자 및 면역치료를 위한 지능형 전달 시스템
NanoBio Lab은 유전자 및 면역치료의 효율성과 안전성을 극대화하기 위한 지능형 전달 시스템 개발에 집중하고 있습니다. 본 연구실은 아데노부속바이러스(AAV) 벡터, 지능형 나노입자, 조직 특이적 전달체 등 다양한 플랫폼을 활용하여 유전자 및 면역치료제의 표적성과 치료 효능을 높이고자 합니다. 특히, AI 기반 유도진화 기술을 접목하여 AAV 벡터의 조직 특이성, 전달 효율, 면역 회피 능력을 최적화하는 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 이와 더불어, 면역관문억제제(ICB) 기반 면역치료와 광열치료, 항체전달 플랫폼 등 다양한 면역치료 전략을 바이오소재와 결합하여 국소적이고 지속적인 치료효과를 구현하고 있습니다. 예를 들어, 면역치료제의 국소 전달을 위한 생체적합성 하이드로젤, 바이오응답성 스마트 소재, 조직 특이적 AAV 전달 플랫폼 등은 암, 중추신경계 질환, 자가면역질환 등 다양한 질환 모델에서 우수한 치료 성과를 보이고 있습니다. 이러한 연구는 기존의 전신 투여 방식에서 발생하는 부작용과 낮은 치료 효율 문제를 극복하고, 환자별 맞춤형 정밀 치료를 가능하게 합니다. 앞으로도 NanoBio Lab은 유전자 및 면역치료 분야에서 혁신적인 전달 시스템을 지속적으로 개발하여, 차세대 치료제의 임상 적용과 상용화에 기여할 것입니다.
재생의료 및 조직공학을 위한 기능성 바이오소재 설계
NanoBio Lab은 재생의료와 조직공학 분야에서 활용 가능한 기능성 바이오소재의 설계 및 응용에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 세포치료제, 조직 재생용 스캐폴드, 3D 바이오프린팅용 바이오잉크 등 다양한 바이오소재를 개발하여, 손상된 조직의 재생과 기능 회복을 목표로 하고 있습니다. 특히, 레반, 셀룰로오스, 알지네이트 등 천연 고분자와 해양생물 유래 단백질을 융합하여 기계적 강도와 생체적합성을 동시에 갖춘 첨단 스캐폴드 및 하이드로젤을 제작하고 있습니다. 이러한 바이오소재는 줄기세포의 부착, 증식, 분화 촉진에 효과적이며, 실제 동물 모델에서 연골, 뼈, 신경, 심장 등 다양한 조직의 재생에 성공적으로 적용되고 있습니다. 예를 들어, 광가교성 알지네이트 기반 마이크로겔 바이오잉크는 3D 프린팅을 통해 다세포 인공장기 구조체 제작에 활용되고 있으며, 접착성 단백질 기반의 나노섬유 스캐폴드는 세포치료제의 효율적 전달과 조직 재생을 동시에 실현하고 있습니다. 이와 같은 연구는 기존의 재생의료 한계를 극복하고, 환자 맞춤형 치료 및 인공장기 개발 등 미래 의료기술 발전에 중요한 역할을 하고 있습니다. NanoBio Lab은 앞으로도 기능성 바이오소재의 혁신적 설계와 응용을 통해 재생의료 및 조직공학 분야의 선도적 연구를 이어갈 것입니다.
1
DNA nanocomplex-reinforced bioresponsive hydrogel for locoregional and prolonged gene therapy
Yesol Kim†, Juwon Kang†, Jeonghong Shin†, Juyeong Moon, Kye Il Joo*
, 2024
2
Enhancing cancer therapeutics: Optimizing lipid nanoparticle delivery for enhanced CRISPR/Cas9 gene editing
Haram Kim†, Jeonghong Shin†, Kye Il Joo*
, 2024
3
Leveraging the bioadhesive properties of functional biomaterials for localized therapy and tissue engineering
Jang Woo Yang, Hyun Sun Choi, Yeonsu Jeong, Tae Yoon Park, Kye Il Joo*, Hyung Joon Cha*
, 2024
1
이공분야기초연구사업 - 창의도전과제: 국소적 면역치료를 위한 ​기능성 항체전달 플랫폼 개발
한국연구재단
2020년 06월 ~ 2023년 05월
2
바이오산업핵심기술개발: 신변종 호흡기 바이러스 감염병 신속대응을 위한 현장 분자진단 시스템 개발
산업통상자원부
2021년 07월 ~ 2022년 12월
3
첨단의료기술개발: 골관절염 치료용 접착성 세포치료제 개발
보건복지부
2020년 04월 ~ 2022년 12월