본 연구실은 질병이나 사고로 손상된 조직과 장기의 재생을 목표로 세포 및 조직 공학 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 세포 공학에서는 다양한 세포 유형의 생존력과 기능을 향상시키기 위한 환경 조성, 세포 간 및 세포-조직 간 상호작용의 규명, 그리고 줄기세포의 분화 조절에 중점을 두고 있습니다. 특히, OLED 광원이나 미세중력 환경 등 혁신적 물리적 자극을 활용하여 세포의 생존성과 혈관 신생(angiogenesis) 능력을 극대화하는 방법을 개발하고 있습니다. 조직 공학 분야에서는 줄기세포와 섬유아세포 등 다양한 세포를 활용하여 조직 재생에 필요한 미세환경을 조성하고, 3차원 스페로이드 및 바이오리액터 시스템을 통해 실제 인체 내 환경과 유사한 조건에서 세포를 배양합니다. 이를 통해 세포의 분화, 증식, 혈관 신생 및 면역 조절 능력을 극대화하여, 피부, 심근, 뼈 등 다양한 조직의 재생을 위한 맞춤형 치료법을 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 단순한 기초 연구에 그치지 않고, 실제 환자 치료에 적용 가능한 바이오패치, 세포 이식용 하이드로겔, 생분해성 3D 패치 등 다양한 의료기기 및 치료제 개발로 이어지고 있습니다. 궁극적으로 본 연구실은 세포 및 조직 공학의 융합적 접근을 통해 재생의학의 새로운 패러다임을 제시하고, 난치성 질환 및 조직 손상 환자들에게 실질적인 치료 대안을 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다.

연구실은 바이오기능성 고분자와 생분해성 고분자, 하이드로겔, 나노입자 등 첨단 소재를 기반으로 한 치료 기술 개발에 집중하고 있습니다. 바이오기능성 고분자는 세포 부착, 성장, 분화에 최적화된 환경을 제공하며, 약물 및 유전자 전달 시스템의 핵심 소재로 활용됩니다. 특히, pH 민감성 블록 공중합체, 폴리아스파르타마이드 기반 접착 하이드로겔 등 다양한 신소재를 자체적으로 합성하여 세포 배양 및 이식에 적용하고 있습니다. 나노입자 및 나노소재 연구에서는 금-구리, 실리카, 망간 등 다양한 금속 및 무기 나노입자를 활용하여, 세포 내 유전자 활성 조절, 항산화 치료, 표적 약물 전달, 광열 치료 등 다각적인 치료 전략을 개발합니다. 또한, 줄기세포 유래 엑소좀, 나노베지클 등 세포 유래 나노소재를 이용한 신개념 치료법도 활발히 연구되고 있습니다. 이러한 소재 기반 치료 기술은 조직 재생뿐 아니라 암 치료, 허혈성 질환, 만성 상처 치료 등 다양한 의생명 분야에 적용되고 있습니다. 연구실은 소재의 생체적합성, 생분해성, 효능 극대화, 그리고 실제 임상 적용 가능성까지 고려한 통합적 연구를 통해, 차세대 바이오의료 소재 및 치료제의 상용화를 선도하고 있습니다.

본 연구실은 실제 인체 환경과 유사한 3차원 세포 배양 시스템 및 바이오리액터 개발에 앞장서고 있습니다. 기존의 2차원 배양 방식은 세포 간 상호작용과 미세환경 재현에 한계가 있으나, 3차원 스페로이드 배양, 음향 기반 무중력 바이오리액터, 수중 부유 배양 등 혁신적 시스템을 통해 세포의 집합적 행동과 치료 효능을 극대화하고 있습니다. 이러한 3차원 배양 시스템은 세포의 빠른 응집, 기계적 신호 전달, 면역 조절, 혈관 신생 등 다양한 생리적 현상을 실제 인체와 유사하게 유도할 수 있습니다. 특히, 바이오리액터를 이용한 대량 배양 및 조건 배지 생산, 세포 스페로이드의 이식 효율 향상, 그리고 엑소좀 등 치료용 나노소재의 대량 생산 기술을 개발하고 있습니다. 이 연구는 조직 재생, 상처 치료, 심근경색, 당뇨성 족부궤양 등 다양한 임상적 응용 가능성을 높이고 있으며, 실제 환자 맞춤형 치료제 및 의료기기 개발로 이어지고 있습니다. 연구실은 3차원 세포 배양 기술을 기반으로 미래 재생의학 및 세포치료제 산업의 혁신을 주도하고 있습니다.