본 연구실은 나노자임(nanozyme)과 다양한 금속 및 하이브리드 나노입자를 기반으로 한 차세대 바이오센서 개발에 중점을 두고 있습니다. 나노자임은 천연 효소의 한계를 극복할 수 있는 인공 효소로, 높은 안정성, 저비용, 간편한 합성법, 그리고 다양한 촉매 활성 등에서 우수한 특성을 보입니다. 연구실에서는 금, 은, 백금, 루테늄, 프루시안 블루 등 다양한 금속 및 금속-유기 골격체(MOF) 기반의 나노자임을 합성하고, 이들의 구조적·화학적 특성을 정밀하게 분석하여 바이오센서에 최적화된 촉매 활성을 구현하고 있습니다. 특히, 나노자임을 이용한 전기화학적, 색도 및 광열 기반의 바이오센서 플랫폼을 개발하여, 질병 진단, 생체표지자(예: 크레아티닌, 콜레스테롤, C-반응성 단백질 등) 검출, 환경 독성물질(예: 중금속, 유기용매) 감지 등 다양한 응용 분야에 적용하고 있습니다. 나노자임의 구조 제어, 표면 개질, 하이브리드화(예: 그래핀, 카본나노튜브와의 복합화) 등을 통해 감도와 선택성을 극대화하고, 실제 혈청, 소변 등 복잡한 생체 시료에서도 높은 신뢰성과 재현성을 확보하고 있습니다. 이러한 연구는 기존의 천연 효소 기반 진단법의 한계를 극복하고, 신속·정확·저비용의 현장진단(point-of-care testing, POCT) 기술을 실현하는 데 기여하고 있습니다. 또한, 나노자임 기반 바이오센서는 의료, 환경, 식품, 제약 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 진단 및 모니터링 솔루션을 제공할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.

연구실은 마이크로플루이딕(microfluidic) 칩과 전기화학적 진단 플랫폼 개발에 있어 국내외 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 마이크로플루이딕 기술은 미세유체 내에서의 정밀한 시료 조작, 반응 시간 단축, 시약 소모 감소, 자동화 및 고속 분석이 가능하다는 장점이 있습니다. 본 연구실에서는 포토리소그래피, 소프트 리소그래피, 진공여과, 산소 플라즈마 패터닝 등 다양한 미세가공 및 패터닝 기술을 활용하여, 카본나노튜브, 그래핀, 실버나노와이어 등 전도성 나노소재를 기반으로 한 고해상도 전극 및 센서 어레이를 제작하고 있습니다. 이러한 플랫폼은 전기화학적 신호 증폭, 다중 분석, 자동화된 시료 처리, 현장진단(POCT) 등 다양한 요구에 대응할 수 있도록 설계됩니다. 예를 들어, 종이 기반 슬립칩(SlipChip), 전기화학적 종이기반 분석장치(ePAD), 포토다이오드 어레이 칩, 나노입자-하이드로겔 복합체 등 다양한 형태의 진단 디바이스를 개발하여, 혈액, 소변, 타액 등 다양한 생체 시료에서 질병 바이오마커, 약물, 환경오염물질 등을 신속하고 정확하게 검출할 수 있습니다. 특히, 나노자임 및 나노입자와의 융합을 통해 기존의 효소 기반 진단법 대비 높은 감도와 내구성을 확보하였으며, 실제 임상 및 현장 적용을 위한 신뢰성, 재현성, 대량생산 가능성까지 고려한 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 기술은 미래의 스마트 헬스케어, 개인 맞춤형 진단, 원격의료, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.

본 연구실은 바이오소재(키토산, 알지네이트, 후코이단 등)와 나노소재(이차원 전이금속 칼코게나이드, 하이브리드 나노입자 등)를 융합한 조직공학 및 치료용 나노플랫폼 개발에도 활발히 연구를 수행하고 있습니다. 키토산, 알지네이트, 후코이단 등은 우수한 생체적합성과 생분해성을 바탕으로 조직공학용 스캐폴드, 약물전달체, 항암 나노입자 등 다양한 바이오의료 소재로 활용되고 있습니다. 연구실에서는 리퀴드 익스폴리에이션, 마이크로파 합성, 자가조립 등 첨단 나노소재 합성기술을 적용하여, 이차원 나노시트(예: MoS2, MoSe2, WS2, WSe2), 하이브리드 나노입자(예: 은-레늄 이황화물, 금-모셀레나이드 등), 금속-유기 골격체(MOF) 기반의 다기능성 나노플랫폼을 개발하고 있습니다. 이들 나노플랫폼은 항암제 전달, 광열치료, 활성산소 유도/제거, 조직재생 등 다양한 치료 목적에 맞게 설계됩니다. 특히, 암세포 표적화, 약물 방출 제어, 생체 내 안정성 및 효능 검증 등 실제 임상 적용을 위한 전임상 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 기존의 항암치료, 조직재생치료의 한계를 극복하고, 차세대 정밀의료 및 재생의학 분야에서 혁신적인 치료 솔루션을 제공하는 데 기여하고 있습니다.