홍익대학교 신소재화공시스템공학부 성종환 교수
미세 생체모사 시스템 연구실은 마이크로/나노 테크놀로지와 바이오테크놀로지, 화학공학 원리를 융합하여 신약개발, 조직공학, 질병연구에 혁신적인 기여를 하고 있습니다. 본 연구실의 핵심 목표는 미세유체공학, 생체재료, 3차원 세포배양기술 등을 활용하여 인체의 조직 구조와 기능을 인공적으로 재현하는 생체모사 인공 장기 시스템을 개발하는 것입니다. 이를 통해 약물의 효능 및 독성 평가, 질병의 치료 기전 연구, 생체 시스템의 수학적 모델링 및 정량적 분석을 수행하고 있습니다. 특히 장기-온-어-칩(Organ-on-a-Chip) 및 다중장기칩(Multi-Organ-on-a-Chip) 기술 개발에 선도적인 역할을 하고 있습니다. 장-온-어-칩, 간-온-어-칩, 피부-온-어-칩 등 다양한 장기 모델을 미세유체 칩 위에 구현하여, 실제 인체와 유사한 환경에서 세포를 배양하고, 장기 간의 상호작용을 정밀하게 분석할 수 있는 플랫폼을 구축하고 있습니다. 이러한 기술은 기존의 2차원 세포배양이나 동물실험이 가지는 한계를 극복하며, 신약 개발 및 질병 연구의 효율성과 정확성을 크게 향상시킵니다. 본 연구실은 장-간, 장-뇌, 장-피부 등 다양한 장-축(axis) 시스템 연구에도 집중하고 있습니다. 장내 미생물, 점액층, 면역세포 등 다양한 요소를 통합적으로 재현하여, 약물의 흡수 및 대사, 염증성 장질환, 대사질환, 신경질환 등 다양한 질병 모델을 구축하고 있습니다. 또한, 장-간, 장-뇌, 장-피부 등 장기 간의 상호작용을 모사하는 다중장기칩 연구를 통해 복잡한 생리적 현상과 질병의 메커니즘을 심층적으로 분석하고 있습니다. 피부-온-어-칩 및 인공 피부 모델 개발도 본 연구실의 중요한 연구 분야입니다. 3차원 스캐폴드와 하이드로젤, 다양한 세포를 이용해 실제 피부와 유사한 다층 구조를 구현하고, 혈관 및 면역 반응까지 통합적으로 재현하는 피부칩을 개발하고 있습니다. 이를 통해 신약 및 화장품의 효능·안전성 평가, 피부 질환의 병태생리 연구, 동물실험 대체 등 다양한 분야에 활용되고 있습니다. 이와 같은 연구 성과는 국내외 특허 출원, 다수의 국제 저널 논문 게재, 산학협력 프로젝트 수행 등으로 이어지고 있으며, 앞으로도 인체 전체를 모사하는 '바디-온-어-칩(Body-on-a-Chip)' 시스템 개발, 맞춤형 치료법 및 신약 개발, 동물실험 대체 플랫폼 구축 등 다양한 분야로 연구를 확장해 나갈 계획입니다.
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