김진철 연구실의 핵심 연구축은 pH, 산화·환원, 온도, 이온, 광, 근적외선, 포도당 등 다양한 생체 및 외부 자극에 반응하는 지능형 약물전달체를 설계하는 것이다. 연구실은 리포좀, 큐보좀, 큐빅상 나노구조체, 고분자 미셀, 하이드로겔, 마이크로니들, 나노결집체와 같은 다양한 전달 플랫폼을 이용해 유효성분의 보호, 표적화, 방출 조절을 동시에 달성하려고 한다. 특히 난용성 성분이나 생물활성 물질의 안정성을 높이면서도 원하는 조직과 시간에 맞춰 방출되도록 만드는 데 초점을 둔다. 이 연구는 계면활성제, 양친매성 고분자, 이온쌍 자기조립체, 지질 기반 액정 구조, 복합 코아세르베이트 등 계면·표면 현상을 정밀하게 제어하는 방법론 위에서 전개된다. 최근 프로젝트와 특허를 보면 pH 및 효소 응답성 큐빅상 나노구조체, pH·이온 응답성 다공성 구조체, 염 이온 응답성 큐빅상, 광 응답성 큐빅상 조성물 등 방출 제어형 플랫폼의 폭이 매우 넓다. 또한 저산소 종양 미세환경, 염증 환경, 장내 환경처럼 질환별 또는 체내 부위별 특성을 활용해 약물 방출을 정밀하게 설계하는 전략도 활발히 수행되고 있다. 이러한 연구는 항암제, 유전자, 천연물 유효성분, 피부 활성 성분, 생물의약소재 등 다양한 탑재물에 적용될 수 있으며, 임상 및 산업적 확장성이 크다. 논문과 학회 발표에서는 저산소 특이적 방출, 산화·온도 복합응답, 포도당 반응성 전달, 장용성 전달, 전이·광 반응성 시스템 등 차세대 약물송달의 다양한 방향이 제시되고 있다. 결국 이 연구는 부작용을 줄이면서 치료 효율을 높이는 정밀 전달기술의 기반을 제공한다.

연구실은 금 나노입자, 은 나노입자, 나노자임, 광열 반응성 나노소재 등 기능성 나노바이오소재를 활용해 암 치료와 진단을 융합하는 치료진단(theranostics) 연구를 적극적으로 수행하고 있다. 대표적으로 금 나노입자를 이용한 다중모드 암 치료 및 이미징, 플라보노이드의 나노전달 기반 암 치료, 나노자임의 바이러스 진단 및 치료 응용 등은 연구실이 단순 전달체를 넘어 기능성 나노플랫폼 개발로 확장하고 있음을 보여준다. 특히 생체적합성, 표적성, 광반응성, 촉매적 활성 등을 하나의 시스템 안에 통합하는 방향이 두드러진다. 이 연구 분야에서는 종양 미세환경의 특징을 반영한 설계가 중요하게 다뤄진다. 연구실은 저산소성 환경에서 선택적으로 약물을 방출하는 고분자 나노운반체, 면역세포 또는 면역세포 모사 소포체와 결합한 종양 향성 전달시스템, 적외선 조사에 반응하는 금 나노입자 포함 나노결집체 등 종양 특이성과 외부 자극 응답성을 동시에 활용한다. 이러한 방식은 항암 효능을 높이는 동시에 정상 조직 손상을 줄이는 데 유리하며, 광열치료·광역학치료·화학요법의 복합 적용 가능성을 넓힌다. 임상적 관점에서 이 연구는 기존 항암제의 한계를 보완하는 차세대 전략으로 의미가 크다. 논문에서 다뤄진 engineered nanogold의 임상 관점, 복합모드 치료, 표적화 리간드 부착 전략, 바이러스 및 질병 진단용 나노자임 설계 등은 연구실의 관심이 기초소재 합성에 머물지 않고 실제 의료 적용으로 연결되고 있음을 보여준다. 향후 이 연구는 암뿐 아니라 감염질환, 염증질환, 정밀의료용 영상·치료 플랫폼으로도 확장될 가능성이 높다.

김진철 연구실은 계면·표면공학을 기반으로 한 생체재료 설계에도 강점을 보이며, 특히 피부 전달과 조직재생 분야에서 응용 가능성이 높은 소재를 개발하고 있다. 연구실의 기본 철학은 유효성분의 안정화, 생체적합성 향상, 조직 접촉면에서의 부착 및 확산 제어를 통해 실제 사용성이 높은 전달 시스템을 만드는 데 있다. 이러한 관점은 상처치유용 키토산 하이드로겔 필름, 셀룰로오스 나노결정·나노섬유 기반 보강재, 피부 활성 성분 전달용 메조다공성 나노좀, 용해성 마이크로니들 등 다양한 결과물에서 나타난다. 특히 최근 연구에서는 산화된 셀룰로오스 나노결정과 은 나노입자 안정화 피커링 에멀전을 보강재로 활용한 키토산 하이드로겔 필름을 통해 전층 피부 상처 재생을 촉진하고, 퀘르세틴과 같은 생리활성 물질의 전달 효율을 높이는 성과가 확인되었다. 또한 천연 가용화제, 배당체, 캡슐화 기술을 결합한 웰에이징 소재 개발 프로젝트는 화장품·피부과학 영역으로의 산업적 확장을 보여준다. 계면 안정화와 자기조립 구조 제어를 통해 난용성 기능성 성분의 분산성과 피부 적용성을 높이는 연구 역시 중요한 축이다. 이 분야의 강점은 바이오소재, 나노소재, 고분자, 계면과학이 실제 피부·재생 의학 문제 해결로 연결된다는 점이다. 상처치유, 경피전달, 항염 및 항노화 소재 개발, 천연물 기반 기능성 전달체 설계는 의생명과학과 산업화 가능성을 동시에 갖는다. 따라서 연구실의 계면·표면공학 연구는 단순한 물성 제어를 넘어, 재생치료와 기능성 바이오제품 개발을 위한 실용적 플랫폼 기술로 평가할 수 있다.