본 연구실은 생체-얼음 계면제어를 기반으로 한 바이오 콜드체인 기술 개발에 주력하고 있습니다. 바이오 조직 및 세포의 동결보존과 해동복원 과정에서 발생하는 손상을 최소화하기 위해, 얼음과 생체조직 사이의 계면을 정밀하게 제어하는 혁신적인 소재와 공정을 연구합니다. 이를 통해 줄기세포, 장기모사체, 인공조직체, 난자 등 다양한 바이오 제품군의 맞춤형 콜드체인 기술을 실현하고자 합니다. 연구실은 생체-얼음 계면제어 소재 설계 및 생산 그룹과 바이오제품 맞춤 콜드체인 실용화 그룹으로 구성되어 있으며, 그룹 간의 긴밀한 협업을 통해 바이오·소재융합 원천기술을 개발하고 있습니다. 특히, 동결과 해동 과정에서의 열적·기계적 스트레스를 줄이기 위한 나노소재, DNA 기반 나노구조체, 항동결 펩타이드 등 다양한 혁신적 소재를 도입하여, 바이오 조직의 생존율과 기능 보존을 극대화하는 기술을 선도하고 있습니다. 이러한 연구는 정부 및 산업체의 적극적인 지원 하에 진행되고 있으며, 바이오 콜드체인 산업의 혁신을 이끌고 있습니다. 미래에는 세포, 조직, 장기 등 다양한 바이오 제품의 장기 보관 및 운송이 가능해져, 재생의료, 바이오의약품, 생명공학 산업 전반에 걸쳐 큰 파급효과를 가져올 것으로 기대됩니다.

연구실은 나노에서 매크로 스케일에 이르는 분자 및 초분자 어셈블리와 계면공학에 대한 심층 연구를 수행하고 있습니다. 물과 얼음, 생체막, 유기반도체 등 다양한 계면에서의 분자 조립 및 상호작용을 제어함으로써, 새로운 기능성 나노소재와 바이오센서, 광전자소자 개발에 기여하고 있습니다. 특히, π-공액 고분자, DNA, 펩타이드 등 다양한 분자들이 자가조립을 통해 형성하는 구조체의 물리적·화학적 특성을 정밀하게 분석하고, 이를 기반으로 계면의 기능을 극대화하는 전략을 제시합니다. 이 연구는 실험적 접근과 더불어, 양자역학 및 전자구조 계산, 전자현미경, 원자힘현미경 등 첨단 분석기법을 활용하여 분자 수준에서의 계면 현상을 규명합니다. 또한, 나노스케일 동역학 시뮬레이션을 통해 분자 어셈블리의 구조적·기능적 예측을 수행하며, 이를 바탕으로 실제 바이오 및 에너지 소재, 센서, 의료기기 등 다양한 응용 분야로의 확장을 모색하고 있습니다. 이러한 계면공학 및 초분자 어셈블리 연구는 바이오센싱, 항동결 소재, 광전자소자, 나노의학 등 다양한 첨단 융합기술의 기반이 되며, 미래 신소재 및 바이오융합 산업의 혁신을 주도하고 있습니다.

본 연구실은 DNA, 펩타이드, 유기반도체 등 다양한 바이오 및 기능성 소재를 융합하여, 차세대 나노바이오센서 및 바이오융합 소재를 개발하고 있습니다. DNA-유기반도체 하이브리드, DNA-나노구조체, 항동결 DNA 나노소재 등은 생체분자 인식, 고감도 바이오센싱, 신호 증폭, 바이오이미징 등 다양한 바이오의료 및 진단 분야에 적용되고 있습니다. 특히, π-공액 고분자와 DNA의 결합을 통한 광전자적 특성 제어, 단일분자 수준의 신호 증폭, 시간 게이트 기반 신호누적 이미징 등 혁신적 기술을 선보이고 있습니다. 이러한 연구는 바이오센서의 민감도와 선택성을 극대화하고, 실시간·비접촉 진단, 포렌식, 환경 모니터링 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 또한, DNA 기반 나노구조체와 유기반도체의 결합을 통해, 생체 내 신호전달, 세포 내 진단, 약물 전달 등 바이오메디컬 융합기술의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 연구실은 나노입자, 나노필름, 나노패턴 등 다양한 형태의 바이오융합 소재를 설계·합성하며, 실험적 분석과 이론적 시뮬레이션을 병행하여 소재의 구조-기능 상관관계를 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 미래 바이오센서, 진단키트, 의료기기, 바이오이미징 등 첨단 바이오융합 산업의 핵심 원천기술로 자리매김하고 있습니다.