집중 초음파(Focused Ultrasound, FUS) 기술은 뇌 내 특정 부위에 비침습적으로 에너지를 전달하여 혈뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB) 또는 혈종양장벽(Blood-Tumor Barrier, BTB)을 일시적으로 개방할 수 있는 혁신적인 방법입니다. 본 연구실은 마이크로버블과 결합된 FUS를 활용하여 약물의 뇌 내 전달 효율을 극대화하는 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 이 기술은 기존의 약물 치료가 BBB에 의해 제한되는 알츠하이머, 뇌종양 등 다양한 뇌질환의 치료에 새로운 가능성을 제시합니다. 연구실에서는 동물 모델을 이용하여 FUS 매개 BBB/BTB 개방의 안전성, 효율성, 그리고 약물 전달의 정량적 평가를 진행하고 있습니다. 동적 조영증강 자기공명영상(DCE-MRI)과 조직학적 분석을 통해 BBB 개방 정도, 조직 손상 여부, 신경세포 및 교세포의 반응 등을 다각적으로 분석합니다. 또한, FUS 파라미터의 최적화, 약물의 체류 시간 및 전달 효율 증대, 그리고 부작용 최소화를 위한 다양한 실험적 접근을 시도하고 있습니다. 이러한 연구는 뇌질환 치료제의 표적 전달 및 치료 효과 증진에 크게 기여할 것으로 기대됩니다. 특히, 임상 환경과 유사한 조건에서의 실험 플랫폼 개발, 인간 두개골을 활용한 전임상 모델 구축 등 실제 임상 적용을 위한 다각적인 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 궁극적으로 본 연구실의 연구는 뇌질환 환자들에게 보다 효과적이고 안전한 치료법을 제공하는 데 중추적인 역할을 할 것입니다.

본 연구실은 초음파를 기반으로 한 다양한 바이오메디컬 응용기술 개발에도 집중하고 있습니다. 특히, 초음파와 마이크로버블을 활용한 세포막 투과(sonoporation) 기술을 통해 약물, 유전자, 나노입자 등의 세포 내 전달 효율을 높이는 연구를 수행하고 있습니다. 이 과정에서 세포막의 일시적 개방, 칼슘 신호 변화, 세포 생존율 등 미세한 생물학적 반응을 정밀하게 분석하여, 안전하고 효과적인 약물전달 시스템을 구축하고자 합니다. 또한, 본 연구실은 초음파를 이용한 혈망막장벽(Blood-Retinal Barrier, BRB) 개방 기술, 미세유체칩 기반 바이오칩 개발, PEG 하이드로겔 및 PDMS 마이크로구조 제작 등 다양한 융합기술을 연구하고 있습니다. 이를 통해 안과 질환, 암, 신경계 질환 등 다양한 질병의 치료 및 진단에 적용 가능한 혁신적 의료기기와 치료법을 개발하고 있습니다. 특허 및 산학협력 과제를 통해 실제 임상 및 산업 현장에 적용 가능한 초음파 발생장치, 바이오칩, HIFU(고강도 집속 초음파) 장비 등 다양한 의료기기 개발도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 차세대 정밀의료와 맞춤형 치료의 실현에 중요한 기초를 제공하며, 국내외 의료기기 산업 발전에도 크게 기여하고 있습니다.