김홍성 연구실
바이오소재과학과
김홍성
김홍성 연구실은 바이오소재과학 분야에서 생체 및 의료용 고분자와 바이오세라믹 복합체 개발을 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 키토산, 젤라틴, 폴리락타이드 등 다양한 생분해성 고분자와 하이드록시아파타이트, 탄산화 하이드록시아파타이트 등 생체세라믹을 복합화하여 조직 재생, 뼈 재생, 약물 전달, 바이오센서 등 다양한 의료 응용 분야에 적합한 신소재를 개발하고 있습니다.
특히, 조직 유도 재생(GBR)용 막, 생체적합성 섬유, 하이드로겔 전극, 나노섬유막 등은 실제 동물실험과 임상적용을 통해 그 효능과 안전성이 검증되고 있으며, 생체적합성과 생분해성, 약물 방출 제어, 세포 부착 및 증식 촉진 등 다양한 기능성을 부여하기 위한 소재 설계가 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, 미더덕 껍질 등 해양생물 유래 바이오소재를 활용한 친환경적이고 지속가능한 소재 개발에도 앞장서고 있습니다.
연구실은 고분자 합성, 표면 개질, 나노구조 제어 등 다양한 고분자공학적 기법을 활용하여 소재의 물리적, 화학적, 생물학적 특성을 최적화하고 있습니다. 아세틸화 키토산 표면에서의 수산화인회석 결정 생성, 삼중 블록 공중합체의 약물 방출 특성, 동축 이중 전기방사 나노섬유막의 복합약물 방출 등은 대표적인 연구 성과로 꼽힙니다.
이러한 연구는 조직공학, 재생의학, 치의학, 정형외과 등 다양한 의료 분야에서 활용될 수 있는 차세대 바이오소재의 상용화와 임상 적용을 목표로 하며, 국내외 특허 및 기술이전, 산업체 협력 등 실질적인 사회적 파급효과를 창출하고 있습니다. 또한, 다양한 학제 간 융합연구와 산학협력을 통해 바이오소재과학의 발전과 의료기술 혁신에 기여하고 있습니다.
김홍성 연구실은 앞으로도 생체 및 의료용 고분자 소재와 바이오세라믹 복합체 연구를 지속적으로 심화하여, 환자의 삶의 질 향상과 미래 의료기술의 발전에 중추적인 역할을 할 것입니다.
생체 및 의료용 고분자 소재 개발
김홍성 연구실은 생체 및 의료용 고분자 소재의 개발에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실에서는 키토산, 젤라틴, 폴리락타이드(PLA) 등 다양한 생분해성 고분자와 하이드록시아파타이트(HAP)와 같은 생체세라믹을 복합화하여 조직 재생, 뼈 재생, 약물 전달 등 다양한 의료 응용 분야에 적합한 신소재를 개발하고 있습니다. 특히, 고분자와 세라믹의 복합체를 이용한 조직 유도 재생(GBR)용 막, 생체적합성 섬유, 하이드로겔 전극 등은 실제 동물실험과 임상적용을 통해 그 효능과 안전성이 검증되고 있습니다.
이러한 연구는 고분자 합성, 표면 개질, 나노구조 제어 등 다양한 고분자공학적 기법을 활용하여 소재의 물리적, 화학적, 생물학적 특성을 최적화하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 예를 들어, 아세틸화 키토산 표면에서의 수산화인회석 결정 생성, 삼중 블록 공중합체의 약물 방출 특성, 동축 이중 전기방사 나노섬유막의 복합약물 방출 등은 대표적인 연구 성과입니다. 또한, 생체적합성과 생분해성, 약물 방출 제어, 세포 부착 및 증식 촉진 등 다양한 기능성을 부여하기 위한 소재 설계가 이루어지고 있습니다.
이러한 생체 및 의료용 고분자 소재 연구는 미래의 맞춤형 의료기기, 조직공학, 재생의학, 바이오센서 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 환자의 삶의 질 향상과 의료기술의 발전에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.
생분해성 바이오폴리머 및 바이오세라믹 복합체의 조직공학 응용
연구실은 생분해성 바이오폴리머와 바이오세라믹을 복합화한 조직공학용 지지체(scaffold) 개발에 주력하고 있습니다. 키토산, 피브로인, 셀룰로오스 등 천연 고분자와 하이드록시아파타이트, 탄산화 하이드록시아파타이트 등 무기 세라믹을 조합하여, 뼈 및 연조직 재생에 적합한 고기능성 복합체를 설계합니다. 이들 복합체는 높은 기공률, 우수한 기계적 강도, 세포 친화성, 생분해성 등 조직공학 지지체로서 요구되는 다양한 특성을 갖추고 있습니다.
특히, 열유도 상분리, 전기방사, 복합필름 제조 등 다양한 공정기술을 적용하여 복합체의 미세구조와 물성을 정밀하게 제어합니다. 이를 통해 세포의 부착, 증식, 분화가 용이한 환경을 제공하며, 실제 동물실험을 통해 뼈 결손 부위의 재생 효과, 생체적합성, 독성 평가 등을 수행하고 있습니다. 또한, 미더덕 껍질 등 해양생물 유래 바이오소재를 활용한 재생 셀룰로오스의 의료용 섬유화, 생체적합성 평가 등 친환경적이고 지속가능한 소재 개발에도 앞장서고 있습니다.
이러한 연구는 조직공학, 재생의학, 치의학, 정형외과 등 다양한 의료 분야에서 활용될 수 있는 차세대 바이오소재의 상용화와 임상 적용을 목표로 하며, 국내외 특허 및 기술이전, 산업체 협력 등 실질적인 사회적 파급효과를 창출하고 있습니다.
1
Effect of surface charge of gold nanoparticles on fluorescence amplification of polydiacetylene-based liposomes
안범수, 이재범, 서성백, 황대연, 이재호, 김정효, 박규하, 오상진, 김홍성, 양승윤
JOURNAL OF EXPERIMENTAL NANOSCIENCE, 2020
2
Metal Ion-Mediated Interliposomal Aggregation of Polydiacetylene Liposomes Incorporating a Phenolic Lipid
이재호, 김홍성, 양승윤, 서성백, 황대연, 안범수, 박규하
JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY, 2019
3
Individually aligned tubular ZnO nanostructures on solid substrates
김진곤, 안범수, 문종식, 김홍성, 이승현, 이재호, 황대연, 전금혜, 양승윤, 정영진
MATERIALS LETTERS, 2014
1
생체고분자를 이용한 피부피복용 기능성 필름 제품 개발
2
Polyglucosamine계 콤포지트를 이용한 치아수복용 HAP membrane소재 개발