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NanoBioSystems

충남대학교 응용화학공학과

이창수 교수

Point-of-Care Testing

Point-of-Care Diagnosis

Self-assembly of Functional Materials

NanoBioSystems

응용화학공학과 이창수

NanoBioSystems 연구실은 미세유체 기술을 중심으로 기능성 소재 합성, 바이오칩 개발, 생물화학공학 및 나노바이오 융합 연구 등 다양한 융복합 연구를 선도하고 있습니다. 미세유체 시스템은 미세한 유로 내에서 유체의 흐름, 혼합, 반응을 정밀하게 제어할 수 있어, 기존의 대량 합성법과는 차별화된 고도의 정밀성과 재현성을 제공합니다. 이를 바탕으로 단분산성 입자, 다중성분 에멀전, 야누스 입자, 3차원 자기조립 구조체 등 다양한 기능성 소재를 효율적으로 합성하고, 이들의 자기조립 및 물성 제어에 관한 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 또한, 본 연구실은 미세유체 바이오칩 및 현장진단(POCT) 플랫폼 개발에 주력하고 있습니다. 종이 기반 3차원 미세유체 장치, 자동화된 다단계 분석 시스템, 디지털 어세이 등 혁신적인 진단 기술을 통해, 항생제 내성균의 신속 감별, 감염성 질환의 조기 진단, 암 및 염증성 바이오마커의 고감도 검출 등 다양한 임상 및 산업 현장에 적용 가능한 차세대 진단 플랫폼을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 임상 및 산업 현장에서 요구되는 신속성, 정확성, 경제성, 휴대성 등을 모두 만족시키는 것을 목표로 하고 있습니다. 미세유체 기반 생물화학공학 및 나노바이오 융합 연구도 본 연구실의 핵심 분야입니다. 신약 전달 시스템, 나노의약품, 제어된 약물 방출, 천연 치료제의 전달, 암 표적화, 미생물 감염 대응 등 다양한 바이오메디컬 응용 연구를 수행하고 있으며, 미세유체 시스템을 이용한 나노입자, 하이드로젤, 마이크로캡슐 등의 정밀 합성 및 제어 기술을 개발하고 있습니다. 액-액 상분리 기반 미세유체 플랫폼, 단일세포 분석, 미생물 상호작용 연구 등 첨단 바이오 분석 기술을 통해 다양한 질병의 진단 및 치료법 개발에 기여하고 있습니다. 이외에도, 바이오센서, 면역분석, 유전자 진단, 세포 기반 스크리닝 등 다양한 바이오공정 및 진단 기술을 미세유체 시스템과 접목하여, 정밀의료 및 맞춤형 치료 기술의 기반을 마련하고 있습니다. 연구실은 국내외 특허, 다수의 국제 저널 논문, 산학협력, 정부과제 수행 등 다양한 성과를 창출하고 있으며, 미래 바이오 및 소재 융합기술의 혁신을 이끌고 있습니다. NanoBioSystems 연구실은 미세유체 기술을 중심으로 한 융합연구를 통해, 차세대 기능성 소재, 진단 플랫폼, 바이오의약품 개발 등 다양한 분야에서 혁신적인 연구성과를 창출하고 있습니다. 앞으로도 미세유체 기반의 정밀 제어 기술과 바이오·소재 융합 연구를 지속적으로 확장하여, 미래 과학기술 발전에 기여할 것입니다.

Point-of-Care Testing
Point-of-Care Diagnosis
Self-assembly of Functional Materials
미세유체 기반 기능성 소재의 합성 및 자기조립
우리 연구실은 미세유체 기술을 활용하여 다양한 기능성 소재의 합성과 자기조립 현상을 심도 있게 연구하고 있습니다. 미세유체 시스템은 미세한 유로 내에서 유체의 흐름과 혼합을 정밀하게 제어할 수 있어, 기존의 벌크 합성법과는 차별화된 고도의 정밀성과 재현성을 제공합니다. 이를 통해 단분산성 입자, 복합 구조체, 다중 에멀전, 그리고 다양한 형태의 하이드로젤 및 나노입자 등을 효율적으로 제조할 수 있습니다. 특히, 미세유체 기반의 액적 생성 및 제어 기술을 바탕으로, 복잡한 구조의 다중성분 입자 및 이중/다중 에멀전, 야누스 입자, 그리고 3차원 자기조립 구조체의 합성에 성공하였습니다. 이러한 소재들은 생명공학, 의약, 에너지, 환경 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 최근에는 미세중력 환경에서의 자기조립 현상 연구도 활발히 진행하고 있습니다. 이를 통해 우주 환경에서의 신소재 개발 및 생명현상 규명에도 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 미세유체 시스템의 설계, 유체역학적 제어, 표면화학, 그리고 나노/마이크로 구조체의 물성 분석 등 다양한 융합적 접근을 필요로 하며, 실제로 국내외 특허와 다수의 국제 저널 논문, 그리고 다양한 학술대회 발표를 통해 그 우수성을 인정받고 있습니다.
미세유체 바이오칩 및 현장진단(POCT) 플랫폼 개발
본 연구실은 미세유체 바이오칩 기술을 기반으로 한 현장진단(POCT, Point-of-Care Testing) 플랫폼 개발에 주력하고 있습니다. 미세유체 바이오칩은 소량의 시료로 신속하고 정밀한 분석이 가능하며, 다양한 생체분자(핵산, 단백질, 세포 등) 및 병원체의 검출, 약물 감수성 검사, 질병 진단 등에 널리 활용되고 있습니다. 특히, 종이 기반의 3차원 미세유체 장치, 자동화된 다단계 분석 시스템, 디지털 어세이 등 혁신적인 진단 기술을 개발하여 상용화 및 임상 적용을 목표로 하고 있습니다. 최근에는 항생제 내성균의 신속 감별, 감염성 질환의 조기 진단, 암 및 염증성 바이오마커의 고감도 검출, 그리고 다양한 환경 및 식품 시료 내 미생물 검출 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 또한, 미세유체 기반의 농도구배 생성, 단일세포 분석, 자동화된 세포 계수 및 이미징 기술 등 첨단 분석 기법을 접목하여, 기존 진단법의 한계를 극복하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 임상 및 산업 현장에서 요구되는 신속성, 정확성, 경제성, 휴대성 등을 모두 만족시키는 차세대 진단 플랫폼 개발에 중점을 두고 있으며, 국내외 특허 출원 및 기술이전, 산학협력, 정부과제 수행 등 다양한 성과로 이어지고 있습니다.
미세유체 기반 생물화학공학 및 나노바이오 융합 연구
우리 연구실은 미세유체 기술을 생물화학공학 및 나노바이오 분야와 융합하여, 신약 전달 시스템, 나노의약품, 제어된 약물 방출, 천연 치료제의 전달, 암 표적화, 미생물 감염 대응 등 다양한 바이오메디컬 응용 연구를 수행하고 있습니다. 미세유체 시스템을 이용하면 나노입자, 하이드로젤, 마이크로캡슐 등 다양한 약물 전달체를 정밀하게 합성할 수 있으며, 약물의 방출 속도와 표적화 효율을 체계적으로 조절할 수 있습니다. 특히, 액-액 상분리(LLPS) 기반의 미세유체 플랫폼, 단일세포 수준의 항생제 감수성 검사, 미생물 상호작용 분석, 세포-세포 커뮤니케이션 연구 등 첨단 바이오 분석 기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 암, 감염성 질환, 신경계 질환 등 다양한 질병의 진단 및 치료법 개발에 기여하고 있으며, 실제 임상 적용을 위한 전임상 연구도 활발히 진행 중입니다. 이와 더불어, 바이오센서, 면역분석, 유전자 진단, 세포 기반 스크리닝 등 다양한 바이오공정 및 진단 기술을 미세유체 시스템과 접목하여, 차세대 정밀의료 및 맞춤형 치료 기술의 기반을 마련하고 있습니다.
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A co-culture of staphylococcus epidermidis and staphylococcus aureus in a monodisperse droplet to investigate microbial interaction at defined microenvironment
So-Yeon Jung, Kyung Han Kim, Jae Seong Kim, Bo-Hyeon Hwang, Chang-Soo Lee*
Korean Journal of Chemical Engineering, 2025
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Evaluation of mitochondrial activity via cellular interactions between adrenal and neuronal cells in a microfluidic coculture device
Jae Seong Kim†, Huiseong Son†, Jihun Han, Hanvit Cha, Jin Hyup Lee, Seung Pil Pack, Chang-Soo Lee*
Biotechnology and Bioprocess Engineering, 2025
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Compact wet cyclone air sampler with enhanced collection efficiency
Shuo Zhang, Sophanna Kroy, Reya Ganguly, Chang-Soo Lee, Weon Gyu Shin*
Process Safety and Environmental Protection, 2025
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노화기전 분석/ 제어를 위한 고속 단일세포 스크리닝 및 생체분자구조 분석 시스템
한국연구재단
2024년 03월 ~ 2025년 02월
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(공동1)이종장기 캡슐화 자동 시스템 개발 및 효능 검증
한국연구재단
2022년 09월 ~ 2023년 02월
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Endolysosomal 네트워크의 제어를 통한 고병원성 인플루엔자 진단 및 치료 원천 기술
한국연구재단
2021년 03월 ~ 2021년 06월