이 연구 주제는 줄기세포와 세포외기질 모사 구조를 결합하여 골조직 및 신경조직 재생을 촉진하는 조직공학 기술에 관한 것이다. 연구실은 단순한 세포 전달이 아니라, 세포가 생체 내와 유사한 환경에서 분화하고 기능을 발휘할 수 있도록 유도하는 미세환경 설계에 주력한다. 이를 위해 줄기세포 스페로이드, 전기방사 나노섬유, 성장인자 방출 스캐폴드, 전도성 고분자 코팅 구조 등을 활용해 세포 반응성과 조직 재건 효율을 높이는 전략을 개발하고 있다. 대표적으로 골재생 연구에서는 골유도성과 ROS 소거 기능을 동시에 갖는 나노섬유를 이용해 줄기세포 스페로이드를 제작하고, 이를 통해 조골분화 및 두개골 결손 재생을 향상시키는 성과를 보여주었다. 신경재생 분야에서는 성장인자를 방출하는 준나노섬유와 생분해성 하이드로겔을 결합한 신경도관, 패턴화된 전도성 스캐폴드, 말초신경 신호 기록용 3차원 미세전극 등을 개발하였다. 이러한 연구는 세포 분화 유도, 산화스트레스 제어, 방향성 성장, 기능성 회복이라는 조직공학의 핵심 문제를 통합적으로 다룬다는 점에서 의미가 크다. 본 주제의 확장성은 매우 높다. 골조직 재생뿐 아니라 치주조직, 연조직, 신경손상 치료 등 다양한 재생의학 영역으로 기술 이전이 가능하며, 의료기기·재생의약품·융복합 치료 플랫폼으로 발전할 여지가 있다. 특히 세포와 재료의 상호작용을 정교하게 제어하는 연구실의 접근은 임상 번역 가능성이 높은 조직공학 플랫폼을 구축하는 데 중요한 기반이 된다.

이 연구 주제는 자연계 경조직이 형성되는 원리를 모사하여, 뼈와 치아의 복잡한 계층구조를 재현하는 생광물화 기반 공정기술을 개발하는 데 목적이 있다. 연구실은 기존의 고전적 결정성장 이론만으로 설명하기 어려운 유무기 복합체의 형성 과정을 분석하고, 핵생성과 결정성장 단계에서 유기기질과 무기성분이 어떻게 상호작용하는지 규명하고자 한다. 이를 통해 단순히 화학 조성이 유사한 수준을 넘어서, 실제 조직과 유사한 구조와 기능을 갖는 생체모사 재료를 구현하는 것을 지향한다. 구체적으로는 콜라겐 기질 내부 또는 표면에서의 광물화, 인산칼슘계 무기질의 형성, 비고전적 결정성장 경로, reverse crystal growth, 계층적 생광물화 공정 등의 현상을 실험적으로 탐구한다. 관련 국가과제에서도 생광물화 기전 연구를 바탕으로 계층적 구조를 지닌 유무기복합체 공정기술을 개발하고 있으며, 뼈 조직모사 계층구조 생체재료와 골유도성·골유착성을 갖는 플랫폼을 제안해 왔다. 이러한 접근은 재료 내부 구조를 정밀하게 조절하여 세포 반응, 무기화 속도, 조직 통합성을 함께 개선하는 데 강점이 있다. 장기적으로 이 연구는 치과 및 정형외과용 골이식재, 임플란트 주변 조직 재생 소재, 생체모사 코팅 기술 등 다양한 응용으로 이어질 수 있다. 특히 조직 고유의 미세환경을 재현하는 재료는 세포 분화와 재생 효율을 높일 수 있어 재생의학적 가치가 크다. 본 연구실의 생광물화 연구는 세라믹 및 생체재료 연구 역량을 자연모사 공정으로 확장한 핵심 분야이며, 차세대 경조직 재생 소재 개발의 이론적·기술적 기반을 제공한다.

이 연구 주제는 세라믹복합재료를 기반으로 뼈와 치조골, 치주조직 등 경조직의 재생을 촉진하는 생체재료를 설계하는 데 초점을 둔다. 연구실은 수산화인회석, β-TCP, 생체활성유리, 콜라겐, 고분자 나노섬유 등 유무기 재료를 조합하여 조직 친화성과 기계적 안정성을 동시에 확보하는 복합 구조체를 개발하고 있다. 특히 치과 재료학의 관점에서 실제 임상 적용 가능성을 고려하여 골이식재, 차폐막, 치주 드레싱, 창상피복재 등으로 확장 가능한 플랫폼 소재를 탐구한다. 핵심 접근법은 다공성 스캐폴드, 미세채널 구조, 표면 코팅, 전기방사 나노섬유 제조, 졸-겔 공정, 계층적 구조 제어 등이다. 관련 연구에서는 모세관 작용을 활용한 마이크로 채널 세라믹 스캐폴드가 골재생을 향상시키는 효과를 분석하였고, 다공성 수산화인회석 지지체에 45S5 생체활성유리/PLGA 복합 섬유를 도입하여 생체활성과 골유도성을 높이는 방향을 제시하였다. 또한 지르코니아-포세린 결합강도 향상, 무기 나노입자의 항균 활성, 치아 미백용 나노아파타이트 기반 소재 개발 등 치과 재료의 기능 다변화 연구도 함께 수행하고 있다. 이 연구의 의의는 단순한 재료 합성을 넘어 실제 구강질환 치료와 조직 재건에 필요한 기능성 의료제품으로의 전환 가능성을 높인다는 데 있다. 최근에는 구강질환 치료용 융복합 의료제품 상용화 개발 과제를 통해 잇몸재생 주사제, 골이식재, 창상피복재 등의 임상 및 인허가 연계 연구도 추진되고 있다. 따라서 본 주제는 기초 재료과학, 치과 임상 수요, 의료기기 및 재생의약품 개발을 잇는 대표 연구 축이라 할 수 있다.

이 연구 주제는 체내 또는 피부 인접 환경에서 생체 신호와 질병 표지자를 실시간으로 감지할 수 있는 침습형·웨어러블 생체소자를 개발하는 분야이다. 연구실은 재료과학, 나노구조 공정, 전극 설계, 생체적합 인터페이스 기술을 결합하여 혈액 내 단백질, 이온, 독성 물질 등 다양한 분자를 정밀하게 측정하는 플랫폼을 연구해 왔다. 이는 조기 진단, 연속 모니터링, 나아가 감지와 치료를 통합한 차세대 의료기기 개발과도 연결된다. 관련 연구에서는 실리콘 마이크로필러 어레이 전극과 인공 펩타이드 수용체를 이용하여 피부 절개 없이 혈액 내 특정 단백질과 이온을 실시간 검출하는 기술을 제시하였다. 또한 마이크로니들, 나노와이어, 이중 구조 탐침, 3차원 미세전극 등의 설계와 제조방법에 대한 다수의 등록 특허를 확보하고 있어, 센서의 구조적 정밀성뿐 아니라 실제 적용 가능한 디바이스 수준의 기술 축적이 이루어져 있음을 보여준다. 일부 특허는 질병 인자 감지 후 약물 방출까지 가능한 진단·치료 통합형 생체소자로 확장되는 개념을 포함한다. 이 연구는 본 연구실의 전통적인 생체재료 연구와 전자·센서 기술이 융합된 특징적인 영역이다. 향후 구강질환, 전신질환, 감염성 질환의 현장 진단, 맞춤형 건강 모니터링, 스마트 치료 시스템으로 이어질 수 있으며, 재생의학과 디지털 헬스케어를 연결하는 응용 가치가 높다. 즉, 생체적합 재료 설계 역량을 기반으로 진단 기능까지 확장하는 융합 연구 축으로 이해할 수 있다.