BNA 연구실은 등온 핵산 증폭 기술 개발에 있어 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 기존의 PCR 기반 증폭법은 고가의 장비와 복잡한 온도 사이클링이 필요하다는 한계가 있었으나, 본 연구실에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 다양한 등온 증폭법(ICA, FERA, NESBA, SPHIA 등)을 독자적으로 개발하였습니다. 이들 기술은 단일 온도에서 신속하고 민감하게 유전자 및 병원체를 증폭·검출할 수 있어, 현장진단(POCT) 및 자원 제한 환경에서의 분자진단에 최적화되어 있습니다. 특히, 연구실은 DNA hairpin, 삼중접합 구조, DNAzyme, CRISPR 시스템 등 첨단 핵산공학적 요소를 결합하여 초고감도·초고특이성 진단 플랫폼을 구축하였습니다. 이러한 기술들은 코로나19, 결핵, 호흡기 감염병, 암 등 다양한 질환의 임상 샘플에서 우수한 진단 정확도를 입증하였으며, 실제 임상 현장에 적용 가능한 수준의 신뢰성과 재현성을 확보하였습니다. 연구실은 등온 증폭법을 기반으로 한 디지털 진단, 다중 진단, 자동화 진단 시스템(예: Lab-on-a-disc, microfluidics, 디지털 NESBA 등)까지 연구 범위를 확장하고 있습니다. 이를 통해 감염병의 조기 진단, 변이 바이러스의 구분, 암 유전자 변이 탐지 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 분자진단 솔루션을 제공하고 있습니다.

BNA 연구실은 압타머와 DNAzyme을 이용한 차세대 바이오센서 개발에 집중하고 있습니다. 압타머는 특정 표적(단백질, 이온, 소분자 등)에 선택적으로 결합하는 단일가닥 핵산으로, 항체 대비 저비용·고안정성·화학적 변형 용이성 등의 장점을 지닙니다. 연구실은 DNA aptamer를 활용하여 DNA 중합효소의 활성 조절, 금속 이온 감지, 분자 논리게이트 구현 등 다양한 바이오센서 플랫폼을 개발하였으며, 이 과정에서 Illusionary polymerase activity, 금속 이온(T-Hg2+-T, C-Ag+-C) 기반 활성 스위칭 등 독창적인 원리를 제시하였습니다. DNAzyme(촉매 DNA)은 반복적인 신호 증폭이 가능한 특성을 바탕으로, 색변화, 전기화학, 형광 등 다양한 신호 변환 방식의 센서에 적용되고 있습니다. 연구실은 DNAzyme과 isothermal amplification, hybridization chain reaction(HCR), catalytic hairpin assembly(CHA) 등 신호 증폭 기술을 융합하여, 극미량의 표적 DNA, 단백질, 금속 이온(Cu2+, Hg2+, Ag+) 등을 고감도·고특이적으로 검출하는 혁신적 바이오센서를 구현하였습니다. 이러한 압타머 및 DNAzyme 기반 센서는 임상 진단, 환경 모니터링, 식품 안전, 법과학 등 다양한 분야에 적용되고 있으며, 실제 환자 샘플 및 복잡한 생체 시료에서도 우수한 성능을 입증하였습니다. 연구실은 앞으로도 새로운 핵산 기반 바이오센서 원천기술을 지속적으로 개발하여, 미래 바이오진단 시장을 선도하고자 합니다.

BNA 연구실은 나노바이오기술을 활용한 혁신적인 진단 플랫폼 개발에도 앞장서고 있습니다. DNA-templated metal nanomaterials, 금/은/구리 나노입자, 산화세륨/그래핀 복합체 등 다양한 나노소재를 바이오센서에 적용하여, 기존 효소 기반 진단법의 한계를 극복하고 있습니다. 예를 들어, 자성 나노입자, 금속 산화물, 금속 나노클러스터 등은 peroxidase/oxidase 유사 활성을 이용해 신속하고 직관적인 색변화 기반 진단을 가능하게 하며, 전기화학적 신호 증폭에도 활용되고 있습니다. 연구실은 또한 microarray, Lab-on-a-disc, microfluidics, 터치스크린, 개인용 혈당측정기(PGM) 등 다양한 플랫폼과 융합하여, 휴대형·자동화·고속·다중 진단 시스템을 개발하였습니다. 이러한 시스템은 임상 현장, 응급 상황, 자원 제한 환경 등에서 신속하고 정확한 분자진단을 실현할 수 있도록 설계되었습니다. 특히, CRISPR/Cas 시스템, 디지털 신호처리, 광학/전자 신호 변환 등 첨단 기술을 접목하여, 바이러스(코로나19, 인플루엔자, HPV 등), 암, 감염병, 환경 유해물질 등 다양한 표적에 대한 초고감도·초고특이성 진단을 구현하고 있습니다. 연구실의 나노바이오 진단 플랫폼은 국내외 특허, 논문, 기술이전, 산업화 등에서 높은 성과를 거두고 있으며, 미래 바이오진단 산업의 핵심 원천기술로 자리매김하고 있습니다.