본 연구실은 뇌-온-어-칩(Brain-on-a-Chip) 및 뇌 오가노이드와 같은 첨단 인간 아바타 모델을 활용하여 뇌 질환 연구 및 약물 평가의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 기존의 동물 모델이 인간의 유전적 특성과 병리생리학을 충분히 반영하지 못한다는 한계점을 극복하기 위해, 다양한 인간 유래 세포를 3차원적으로 배양하여 실제 뇌 조직과 유사한 환경을 구현하고 있습니다. 이를 통해 뇌 질환의 기전 연구 및 신약 개발에 있어 더욱 정밀하고 신뢰성 높은 데이터를 확보할 수 있습니다. 특히, 본 연구실은 뇌-온-어-칩 및 오가노이드 내에서 신경세포의 전기생리학적 기능을 실시간으로 모니터링하는 다양한 기술을 개발하고 있습니다. 세포 배양 환경의 특성과 깊은 층에 위치한 세포에 대한 접근성 문제를 해결하기 위한 혁신적인 측정 방법론을 도입하여, 신경세포의 활동전위 및 시냅스 전달 등 뇌 기능의 핵심 지표를 정밀하게 분석합니다. 이러한 기술은 뇌 질환의 조기 진단, 약물 반응성 평가, 맞춤형 치료 전략 수립에 중요한 역할을 합니다. 향후 본 연구실은 인간 뇌 아바타 모델의 전기생리학적 모니터링 기술을 더욱 고도화하여, 뇌 질환 연구의 한계를 극복하고 임상 적용 가능성을 높이는 데 주력할 계획입니다. 이를 통해 뇌 질환의 병태생리 이해와 신약 개발, 그리고 환자 맞춤형 치료법 개발에 기여하고자 합니다.

본 연구실은 온도감응성 하이드로겔, 특히 Poly(N-isopropylacrylamide)(PNIPAAm) 기반 소재를 활용한 세포배양 플랫폼 및 세포시트 공학 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. PNIPAAm 하이드로겔은 온도 변화에 따라 물리적 특성이 변화하는 특성을 지니고 있어, 세포의 부착 및 탈착을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이를 바탕으로 다양한 세포 유형의 시트 제작 및 조직공학 응용이 가능해집니다. 연구실은 하이드로겔의 3차원 네트워크 구조를 조절하여 세포의 부착력, 이동성, 성장 환경을 최적화하는 기술을 개발하고 있습니다. 나노구조 표면 및 그라디언트 패턴을 도입함으로써, 세포의 이동성과 분화, 조직화 과정을 효과적으로 유도할 수 있습니다. 또한, 이러한 플랫폼은 줄기세포 시트의 신속한 수확, 3차원 조직 배양, 맞춤형 조직 재생 등 다양한 바이오메디컬 응용에 활용되고 있습니다. 앞으로 본 연구실은 온도감응성 하이드로겔을 기반으로 한 세포시트 공학의 응용 범위를 확대하여, 조직 재생, 인공장기 개발, 맞춤형 치료 등 차세대 바이오의료기술 발전에 기여할 계획입니다. 이를 통해 환자 맞춤형 치료 및 재생의학 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공하고자 합니다.

연구실은 해양생물의 변형 가능한 콜라겐 조직에서 영감을 받은 물 감응성 소프트 액추에이터와 같은 생체모사 기술 개발에 주력하고 있습니다. 이러한 소프트 액추에이터는 물에 반응하여 빠르고 강력하게 동작할 수 있으며, 차세대 바이오로봇, 인공근육, 스마트 의료기기 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 특허 및 논문을 통해 해당 기술의 우수성과 실용성을 입증하고 있습니다. 또한, 마이크로유체 디바이스를 활용한 생체조직 모사 및 세포 배양 기술도 연구의 중요한 축을 이룹니다. 채널 내 유체의 유동 제어가 용이한 마이크로유체 플랫폼을 개발하여, 세포의 미세환경을 정밀하게 조절하고, 3차원 세포 스페로이드 배양, 조직공학, 약물 전달 및 진단 응용에 활용하고 있습니다. 이러한 기술은 기존의 대량 배양 방식에서 벗어나, 미세환경에서의 세포 행동 및 상호작용을 심층적으로 분석할 수 있게 합니다. 향후 연구실은 생체모사 소프트 액추에이터와 마이크로유체 디바이스의 융합을 통해, 더욱 정교한 바이오메디컬 시스템을 개발하고, 의료 및 헬스케어 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공할 계획입니다. 이를 통해 미래형 바이오공학 및 정밀의료의 발전에 기여하고자 합니다.