이 연구 주제는 환경문제를 해결하는 동시에 유용 물질을 생산하는 환경생물공학 기술에 기반한다. 연구실은 광합성 세균과 재조합 미생물을 이용해 이산화탄소를 고정하고, 이를 고부가가치 화합물이나 생분해성 소재 생산으로 연결하는 순환형 생물공정을 개발해 왔다. 특히 Rhodobacter sphaeroides와 캘빈회로 유전자가 도입된 대장균을 활용하여 탄소 저감과 바이오소재 생산을 동시에 달성하는 전략이 핵심 축을 이룬다. 연구 방법 측면에서는 대사공학, 배양공정 최적화, 유전자 발현 제어, 폐배지 재활용, 광조건 조절, 세포외소포체 기반 생리활성 증진 기술 등이 두드러진다. 프로젝트와 특허 자료를 보면 CO2 고정 능력 향상, PHB 생산 증가, 항산화 물질 생산, 산업용 발효 폐액 재활용, 유해 세균 제어를 위한 미생물 기반 소재 개발 등으로 연구가 구체화되어 있다. 이는 환경오염 저감과 자원 순환을 동시에 실현하려는 화학생물공학적 접근이라 할 수 있다. 이 연구는 탄소중립 시대에 필요한 지속가능 바이오공정의 실제 구현 가능성을 제시한다는 점에서 중요하다. 단순한 오염 제거를 넘어, 미생물을 이용해 폐자원과 CO2를 다시 산업적 가치가 있는 물질로 전환하는 플랫폼을 지향하고 있으며, 농업·환경·소재·에너지 분야와의 융합 가능성도 높다. 향후에는 탄소저감형 바이오소재 생산, 친환경 농축산 질병 제어, 바이오리파이너리 공정 고도화 등으로 확대될 가능성이 크다.

이 연구 주제는 효모 유래 액포와 재조립 소포체를 차세대 바이오나노 전달체로 활용하는 데 초점을 둔다. 연구실은 세포소기관 수준의 기능을 공학적으로 재설계하여 약물, 단백질, 펩타이드, 기능성 인자 등을 안정적으로 탑재하고 원하는 표적 조직까지 전달할 수 있는 플랫폼을 구축하고 있다. 특히 효모 유래 막 성분이 갖는 생체친화성, 면역조절성, 그리고 다양한 표면 개질 가능성을 바탕으로 기존 합성 나노입자가 가지는 독성 및 전달 효율 한계를 극복하려는 점이 특징이다. 구체적으로는 재조립 액포막, 세포외소포체 융합체, 하이브리드 나노소포체, 표적 펩타이드 도입 기술, 혈액뇌장벽 투과성 향상 기술 등이 핵심 방법론으로 활용된다. 이를 통해 퇴행성 신경계 질환, 급성 골수성 백혈병, 피부질환, 상처 치유, 비만 및 대사질환 등 다양한 질환 모델에서 약물 전달 효율과 치료 반응을 높이는 연구가 수행되고 있다. 특허와 학회 발표 자료에서도 BBB 투과, 다우노루비신 전달, 면역증강성 리소좀, 피부 장벽 개선, 항노화 효과 등으로 응용 범위가 넓게 확장되고 있음을 확인할 수 있다. 이 연구의 의의는 단순한 약물 운반체 개발을 넘어, 세포소기관 자체를 기능성 생물소재로 전환하는 데 있다. 효모 유래 액포는 저탄소·친환경 바이오소재로서 대량 생산 가능성이 높고, 표면 개질 및 기능 융합이 용이해 정밀의료와 맞춤형 치료 플랫폼으로 발전할 잠재력이 크다. 앞으로는 동물 질병 제어, 중추신경계 약물전달, 암 면역치료, 화장품 및 재생의료 소재 등으로 응용 영역이 더욱 확대될 것으로 보인다.

이 연구 주제는 특정 생체분자, 병원성 미생물, 환경오염물질, 생리활성 인자를 정밀하게 인식하는 펩타이드와 압타머를 발굴하고 이를 진단 및 제어 소재로 활용하는 것이다. 연구실은 파지 디스플레이와 SELEX 기반 기술을 활용하여 히스타민, 병원성 세균, 암 바이오마커, 독성물질, 구강 병원균, 농약 및 중금속 등에 선택적으로 결합하는 생물분자소재를 꾸준히 개발해 왔다. 이러한 연구는 환경 분석, 질병 진단, 기능성 제어 물질 개발을 하나의 플랫폼으로 연결한다는 점에서 의미가 크다. 구체적인 연구 내용에는 히스타민 결합 펩타이드, BBB 투과 펩타이드, 유해 토양선충 진단·제어용 핵산 및 펩타이드 소재, 구강 바이오필름 표적 펩타이드, 암 표지자 인식 압타머, 병원성 미생물 검출용 압타센서 개발 등이 포함된다. 일부 특허에서는 히스타민 억제 조성물과 히스타민 특이 결합 펩타이드가 등록되었고, 다수의 학회 발표에서는 세균 검출, HCC 진단, 독성물질 모니터링, 표적 약물전달용 펩타이드 발굴 등의 성과가 확인된다. 즉, 분자 인식 기술을 기반으로 진단과 치료, 환경제어를 동시에 겨냥하는 연구 흐름이 뚜렷하다. 이 연구의 강점은 높은 선택성과 응용 유연성에 있다. 발굴된 펩타이드와 압타머는 센서, 진단키트, 표적 전달체, 항균·항알레르기 소재, 환경 모니터링 시스템 등으로 쉽게 확장될 수 있다. 앞으로는 바이오센서 소형화, 현장형 진단 플랫폼, 정밀 표적 전달, 스마트 바이오소재 개발과 결합되면서 의료·농업·환경 산업 전반에 폭넓게 활용될 가능성이 높다.