Biological Interface Group
화학과 신관우
서강대학교 Biological Interface Group(바이오계면연구실)은 인간 중심의 호기심 기반 연구와 적정기술 개발을 통해 과학기술의 사회적 가치를 실현하는 융합연구실입니다. 본 연구실은 화학, 생명과학, 물리, 공학 등 다양한 학문적 배경을 가진 연구자들이 모여, 경계를 넘나드는 창의적 연구를 수행하고 있습니다. 연구실의 핵심 목표는 인간의 삶의 질 향상과 지속가능한 사회 구현에 기여하는 혁신적 과학기술을 개발하는 것입니다.
주요 연구 분야로는 종이기반 바이오센서, 3D 프린팅 기술, 인공세포 및 바이오계면 연구, 나노스케일 구조 분석, 세포외기질 기반 조직재생, 인공 바이러스 및 인공 미토콘드리아 개발 등이 있습니다. 특히, 종이기반 바이오센서와 3D 프린팅 기술의 융합을 통해 저비용, 고효율, 현장 맞춤형 진단 및 환경 개선 솔루션을 개발하고 있으며, 이러한 기술은 개발도상국의 의료 및 환경 문제 해결에 실제로 적용되고 있습니다. 또한, 인공세포 및 바이오계면 연구를 통해 생명현상의 근본 원리를 규명하고, 이를 기반으로 한 신약 개발, 조직공학, 정밀의료 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다.
연구실은 중성자 산란, X-선 반사율, 방사광, 양성자/방사선 측정 등 첨단 분석기술을 활용하여 분자 및 원자 수준의 구조와 동역학을 정밀하게 관찰하고 있습니다. 이를 통해 인공세포 내 단백질 합성, 세포막-세포외기질 상호작용, 에너지 변환, 인공 바이러스 조립 등 복합적인 생명현상을 실험적으로 재현하고 있습니다. 이러한 연구는 국내외 특허, 논문, 기술이전, 국제공동연구 등 다양한 실질적 성과로 이어지고 있습니다.
연구실은 국내외 다양한 기관 및 대학과의 협력 네트워크를 구축하여, 아시아 및 글로벌 차원의 공동연구와 인재양성에도 힘쓰고 있습니다. 인도네시아, 캄보디아 등지에서의 과학교육 역량 강화, 현장 맞춤형 적정기술 개발, 국제 ODA 사업 등 사회적 책임을 실천하는 연구도 활발히 진행 중입니다. 또한, iGEM, ACS Diversity & Inclusion, Sogang-Harvard Collaboration 등 국제적 프로젝트와 예술·디자인 융합 활동도 적극적으로 참여하고 있습니다.
이처럼 Biological Interface Group은 과학기술의 경계를 허물고, 인간과 사회, 자연을 아우르는 융합적 연구를 통해 미래 바이오·나노·적정기술 분야를 선도하고 있습니다. 연구실은 호기심과 창의성, 사회적 책임, 학제간 협력이라는 가치를 바탕으로, 차세대 과학기술 혁신과 인재양성에 앞장서고 있습니다.
Appropriate Technology
Polymeric Substrates
Microfluidic Devices
적정기술과 종이기반 바이오센서 및 3D 프린팅 융합기술
본 연구실은 적정기술(Appropriate Technology)을 기반으로, 다양한 사회적 문제 해결을 위한 혁신적인 과학기술 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 종이기반 바이오센서와 3D 프린팅 기술을 융합하여 저비용, 고효율의 진단 및 분석 플랫폼을 개발하고 있습니다. 이러한 기술은 의료 인프라가 부족한 개발도상국이나 현장 진단이 필요한 다양한 환경에서 활용될 수 있도록 설계되었습니다. 종이기반 바이오센서는 잉크젯 프린팅, 볼펜 프린팅 등 다양한 프린팅 기법을 활용하여 제작되며, 전기화학적, 광학적 신호 검출이 가능한 집적화된 전기 디바이스로 발전하고 있습니다.
3D 프린팅 기술은 단순한 구조물 제작을 넘어, 바이오센서, 정수 필터, 의료기기 등 다양한 적정기술 제품의 신속한 프로토타이핑과 대량생산을 가능하게 합니다. 연구실은 3D 프린터용 다공성 필라멘트, 하이드로겔 잉크, 전도성 잉크 등 소재 개발에도 앞장서고 있으며, 이를 통해 현장 맞춤형 솔루션을 제공하고 있습니다. 또한, 이러한 기술들은 실제 현장 적용을 위한 특허 등록 및 상용화 연구로 이어지고 있습니다.
이러한 연구는 과학기술의 민주화와 지속가능한 발전을 목표로 하며, 실제로 인도네시아, 캄보디아 등 다양한 국제 협력 프로젝트를 통해 현지 문제 해결에 기여하고 있습니다. 종이기반 진단칩, 3D 프린팅 정수 필터 등은 저비용, 고효율, 접근성 향상이라는 적정기술의 핵심 가치를 실현하며, 미래 사회의 다양한 도전과제에 대응할 수 있는 융합형 과학기술 인재 양성에도 기여하고 있습니다.
인공세포 및 바이오계면 연구: 나노스케일 구조와 기능 모사
연구실의 또 다른 핵심 분야는 인공세포(Artificial Cell) 및 바이오계면(Biological Interface) 연구입니다. 인공세포는 실제 생명체의 세포 구조와 기능을 모사하는 시스템으로, 세포막, 세포외기질(Extracellular Matrix), 인공 바이러스, 인공 미토콘드리아 등 다양한 구성요소를 포함합니다. 본 연구실은 거대 단일막 소포(GUV), 소형 단일막 소포(SUV), 리포좀 등 다양한 나노스케일 구조체를 제작하고, 이 안에서 단백질 재구성, 세포외기질 전달, 에너지 변환, 세포 내 대사 모사 등 복합적인 생명현상을 구현하고 있습니다.
이러한 연구는 중성자 산란, X-선 반사율, 방사광, 양성자/방사선 측정 등 첨단 분석기술을 활용하여 분자 및 원자 수준의 동역학과 구조를 정밀하게 관찰합니다. 이를 통해 인공세포 내에서의 단백질 합성, 세포막-세포외기질 상호작용, 인공 바이러스의 조립 및 기능, 인공 광합성 기관의 에너지 변환 등 다양한 생명현상을 실험적으로 재현하고, 그 원리를 규명하고 있습니다. 또한, 인공세포 기반의 약물전달, 조직재생, 진단 플랫폼 개발 등 응용연구도 활발히 진행되고 있습니다.
이 분야의 연구는 학제간 융합의 대표적인 예로, 화학, 물리, 생명과학, 재료공학, 의공학 등 다양한 전공 배경의 연구자들이 협력하여 새로운 과학기술을 창출하고 있습니다. 인공세포 및 바이오계면 연구는 미래 바이오테크놀로지, 정밀의료, 신약개발, 조직공학 등 다양한 산업 분야로의 확장 가능성을 지니고 있으며, 국제 공동연구와 특허, 논문, 기술이전 등 실질적인 성과로 이어지고 있습니다.
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Pipetting Hand, Together
Kwanwoo Shin
ACS Synthetic Biology, 1970
2
3D printed, water filtration system
PLOS One, 2020
3
On-site research on cognitive impairment, malnutrition, and community lives near Mr.Merapi, Indonesia
J. Exercise Rahabilitation, 2018
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Building an International Cooperation Network on Synthetic biology in Asia
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Pan-Asian Synthetic Cell Research MOU
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인공세포 기반 궤양 치료 세포외막기질 전달체 개발