이 연구 주제는 혈액과 같은 체액 내에 존재하는 엑소좀을 활용하여 폐암을 비침습적으로 진단하는 기술 개발에 초점을 둔다. 연구실의 논문과 프로젝트를 보면 비소세포폐암 환자의 혈장 엑소좀을 분리하고, 병기와 연관된 분자적 특징을 규명하며, 조기 진단이 가능한 액체생검 플랫폼을 구축하려는 방향이 뚜렷하게 나타난다. 특히 조직 생검의 한계를 보완하면서 반복 측정이 가능하다는 점에서, 엑소좀 기반 진단은 정밀의료의 핵심 수단으로 자리 잡을 가능성이 크다. 구체적으로는 혈액 내 순환 엑소좀의 농도, 단백질 표지자, 분광학적 신호를 함께 분석하여 암 특이적 정보를 추출한다. 연구실은 LESP-1과 같은 폐암 관련 엑소좀 단백질을 발굴하고, 환자군과 정상군 사이의 차이를 검증하며, 병기 진행에 따라 엑소좀 특성이 어떻게 달라지는지 분석해왔다. 또한 말초혈뿐 아니라 폐 종양 배액과 더 직접적으로 연관된 혈액에서의 엑소좀 수준을 비교함으로써, 병리학적 단계와의 상관성을 정량적으로 해석하는 접근을 수행하고 있다. 이러한 연구는 조기 폐암 발견, 치료 반응 모니터링, 재발 예측 등 임상적으로 매우 중요한 응용 가능성을 가진다. 향후에는 엑소좀의 단백질, 핵산, 표면표현형을 통합 분석하는 다중오믹스 기반 진단으로 확장될 수 있으며, 폐암 외에도 백혈병 등 다양한 질환으로 적용 범위가 넓어질 수 있다. 궁극적으로는 환자 부담을 줄이면서도 높은 민감도와 특이도를 갖는 차세대 체외진단 플랫폼으로 발전할 수 있는 연구 분야이다.

이 연구 주제는 표면증강 라만분광법(SERS)과 인공지능을 결합하여 복잡한 생체 신호를 정밀하게 판별하는 기술에 관한 것이다. 연구실의 주요 프로젝트와 특허에서는 엑소좀이나 호기 유래 휘발성 유기화합물의 분광 신호를 측정하고, 이를 기계학습 또는 딥러닝으로 분석하여 질병 여부와 병기를 구분하는 방향이 핵심으로 나타난다. 이는 기존의 단일 바이오마커 의존형 진단보다 더 풍부한 분자 지문을 활용할 수 있다는 점에서 큰 장점을 가진다. 기술적으로는 플라즈모닉 나노구조를 활용하여 미약한 라만 신호를 크게 증폭시키고, 자동화된 검출 시스템을 통해 측정 재현성과 처리량을 높인다. 이후 수집된 고차원 스펙트럼 데이터에 대해 딥러닝 분류 모델을 적용해 정상 세포 유래 신호와 암세포 유래 신호를 구별하고, 환자 혈장 엑소좀의 암 유사도를 정량화하는 접근이 수행된다. 연구실이 발표한 폐암 액체생검 연구는 이러한 방법이 조기 병기에서도 유의미한 진단 성능을 보일 수 있음을 보여주며, 실제 임상 적용 가능성을 높이고 있다. 향후 이 분야는 단순 분류를 넘어 돌연변이 상태, 암 아형, 치료 반응성까지 예측하는 정밀 분석 체계로 발전할 수 있다. 또한 자동화 장비, 소프트웨어 분석, AI 모델이 통합된 진단 시스템으로 구현될 경우 현장형 검사와 병원 내 신속 진단에 매우 유리하다. 따라서 이 연구는 광학 센싱, 데이터 분석, 의공학 진단 기술을 연결하는 대표적인 융합 연구로 평가할 수 있다.

이 연구 주제는 세포와 분자 수준에서 생체 정보를 정밀하게 측정하기 위한 바이오·나노 공학 기술 개발에 해당한다. 연구실의 대표 논문인 나노와이어 기반 단일세포 내시경 연구는 살아있는 세포 내부 환경을 높은 공간 분해능으로 탐지할 수 있는 혁신적 접근을 제시한다. 이는 세포막을 통과하여 세포 내부의 화학적·광학적 신호를 직접 측정할 수 있게 함으로써, 기존 평균값 중심 분석으로는 파악하기 어려운 세포 이질성을 규명하는 데 중요한 기반을 제공한다. 연구 방법 측면에서는 나노와이어, 플라즈모닉 구조체, 나노입자 프린팅과 같은 정밀 나노구조 설계를 활용해 센서 감도와 선택성을 극대화한다. 또한 자가 배열 핫스팟 형성 기술이나 동시 포획·탐지 기술은 표적 생분자를 효율적으로 농축하고 고감도 신호 검출을 가능하게 한다. 이러한 나노구조 기반 플랫폼은 엑소좀, 세포외소포, 단백질, 휘발성 분자 등 다양한 바이오 타깃에 적용될 수 있으며, 진단과 분석의 성능을 획기적으로 높이는 핵심 요소가 된다. 장기적으로 이러한 기술은 기초 세포생물학 연구뿐 아니라 질병 조기진단, 수술 중 실시간 판별, 맞춤형 치료 모니터링으로 이어질 수 있다. 특히 단일세포 수준에서 얻은 정보는 암의 이질성, 약물 저항성, 미세환경 변화 등을 이해하는 데 필수적이며, 차세대 정밀의료의 토대가 된다. 따라서 본 연구는 나노소재, 광학계, 생체계측을 통합한 고도화된 의공학 플랫폼 연구로서 높은 학술적·산업적 가치를 지닌다.