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이찬석 연구실
한양대학교 바이오신약융합학부 이찬석 교수
DNA 나노구조
DNA 오리가미
상분리 응집체
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원

이찬석 연구실

한양대학교 바이오신약융합학부 이찬석 교수

이찬석 연구실은 DNA 나노구조와 DNA origami 기반의 합성 나노소재를 설계·제조하며, 나노구조의 조립과 기능을 공정 변수와 결합해 제어하는 연구를 수행합니다. 합성 응집체의 상분리 조립을 통해 반응 환경을 재구성하고, 결합 리간드를 활용한 chemo-mechanical 특성 변조로 동적 기능을 구현합니다. 또한 항동결 펩타이드 기능화 DNA 나노패치를 이용해 냉동보존 조건에서 세포 생존성을 평가하고, amphiphilic monomer의 directed phase transition으로 DNA 마이크로젤을 형성하는 비-base-pairing 제조 전략을 적용합니다. 더불어 연속 생산을 위한 온칩 플랫폼 개발을 통해 나노소재의 제조 공정을 확장합니다.

DNA 나노구조DNA 오리가미상분리 응집체합성 콘덴세이트DNA 마이크로젤
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프로그래머블 DNA 합성 응집체 기반 분자 기능 제어 연구 thumbnail
프로그래머블 DNA 합성 응집체 기반 분자 기능 제어 연구
Programmable DNA synthetic condensates for molecular function control
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
·
인용수 1
·
2025
A long-staple design approach towards the scalable production of scaffolded DNA origami
Chanseok Lee, Yanggyun Kim, Kyounghwa Jeon, Taeyoung Ryu, Do‐Nyun Kim
IF 6.6 (2025)
Nanoscale Horizons
맞춤 설계된 원형 템플릿을 이용한 롤링 서클 증폭(rolling circle amplification, RCA)으로, 각 템플릿은 특정 장(長) 스테이플 서열을 인코딩한다. 이러한 모듈형 설계는 원하는 스테이플을 각각 단독으로 또는 풀드(pooled) 형식으로, 유연하고 선택적으로 합성할 수 있게 해준다. RCA로부터 유도된 스테이플들은 구조 조립에 성공적으로 사용되어, 장 스테이플 설계에 대한 효소 기반 합성의 가능성을 확인하였다. 이 모듈형의 적응 가능한 전략은 다양한 설계 프레임워크에 걸쳐 기능성 DNA 나노구조물을 대규모로 제작하기 위한 실용적인 경로를 제공한다.
https://doi.org/10.1039/d5nh00357a
Scalability
Modular design
Template
Computer science
Synthetic biology
DNA origami
Workflow
Nanotechnology
Materials science
Computational biology
2
Article
|
인용수 90
·
2022
Engineering DNA-based synthetic condensates with programmable material properties, compositions, and functionalities
Sungho Do, Chanseok Lee, Taehyun Lee, Do‐Nyun Kim, Yongdae Shin
IF 13.6 (2022)
Science Advances
생체고분자 응축체(biomolecular condensates)는 유전자 조절부터 스트레스 생존에 이르기까지 다양한 세포 과정에 참여한다. 합성 응축체의 하향식(bottom-up) 공학은 응축체를 구성하는 조직화 원리(organizing principle)를 이해하는 데 기여해 왔다. 또한 새로운 기능을 지닌 인공 시스템의 합성도 가능하게 한다. 그러나 예측 가능한 조직과 기능을 갖춘 합성 응축체를 구축하는 일은 여전히 어렵다. 여기서는 DNA를 구성 요소로 사용하여 상분리(phase separation)를 통해 조립되는 합성 응축체를 만든다. DNA 분자 간 상호작용의 프로그래밍 가능성(programmability)은 조립, 조성, 기능을 포함한 다양한 응축체 특성에 대한 제어를 가능하게 한다. 세포 내 응축체가 조직되는 방식과 유사하게, DNA 클라이언트(clients)들은 상응하는(cognate) 응축체로 선택적으로 분배된다. 우리는 합성 응축체가 특정 반응 구성 요소를 농축함으로써 DNA 가닥 치환(DNA strand displacement) 반응과 논리 게이트(logic gate) 동작을 가속할 수 있음을 보여준다. 우리는 DNA 기반 응축체가 더 생명에 가까운 인공 시스템을 구축하는 데 필요한 고차 기능(high-order functions)의 구현에 기여할 수 있으리라고 전망한다.
https://doi.org/10.1126/sciadv.abj1771
Synthetic biology
DNA
Function (biology)
Nanotechnology
Realization (probability)
Block (permutation group theory)
Intermolecular force
DNA nanotechnology
Biological system
Materials science
3
Article
|
인용수 5
·
2022
Formation of non-base-pairing DNA microgels using directed phase transition of amphiphilic monomers
Chanseok Lee, Sungho Do, Jae Young Lee, Min-Ju Kim, Sang Moon Kim, Yongdae Shin, Do‐Nyun Kim
IF 14.9 (2022)
Nucleic Acids Research
DNA 서열의 프로그래밍 가능성은 합성 DNA 나노구조 및 DNA 하이드로겔과 같은 거대분자 어셈블리의 형성을 가능하게 한다. DNA의 염기쌍 수준 상호작용은 나노스케일에서 DNA 구조를 구축하기 위한 기반이자 강력한 메커니즘이지만, 온도에 민감하고 상호작용력이 약하다는 점은 고차 구조로의 DNA 구조 조립을 간편하고 대규모로 수행하는 데 있어 장벽으로 남아 있다. 본 연구는 암피필성 단위 구조의 순차적 상전이를 기반으로 나노스케일 DNA 단위를 연결하여 마이크로미터 크기의 젤을 생성하기 위한, 염기쌍 비결합(비-base-pairing) 방식의 대안적 접근법을 제시하고자 수행되었다. DNA 나노구조와 폴리전해질 spermines 간의 강한 정전기적 상호작용은 단량체 단위로 이루어진 거대한 상분리 집합체의 형성을 유도하였다. 젤화는 NaCl의 첨가로 시작될 수 있었는데, 이는 전기적 DNA-spermine 상호작용을 약화시키는 한편, cholesterols 간의 인력적 상호작용이 DNA 단량체를 가교결합하여 안정적인 네트워크를 형성하게 하였다. 기존의 통상적인 DNA 젤화 기법과 달리, 본 시스템은 DNA 마이크로젤의 전구체로서 고체 집합체를 사용하였다. 따라서 원하는 기판에 집합체를 증착한 뒤 이후 상전이를 개시함으로써 현장(in situ)에서 젤화가 가능하였다. 본 접근법은 더 복잡한 핵산 어셈블리를 단위 구조로 사용하고, 이를 탑다운 미세가공(top-down microfabrication) 방법과 결합함으로써 DNA 하이드로겔의 활용성과 기능성을 확장할 수 있다.
https://doi.org/10.1093/nar/gkac232
DNA
Base pair
Amphiphile
Monomer
Materials science
Self-healing hydrogels
Nanotechnology
Self-assembly
Nucleobase
Biophysics
최신 정부 과제
3
과제 전체보기
1
2021년 2월-2026년 2월
|110,385,000
DNA 기반 나노소재의 연속 생산가공을 위한 온칩 플랫폼 개발
DNA 나노기술
나노생산공정
미세유체 칩
팩토리 온칩
기능성 나노소재
2
주관|
2020년 8월-2021년 8월
|45,000,000
소재 응용을 위한 DNA 오리가미 나노구조물의 대면적 배열기술 개발
본 과제는 DNA 나노기술을 확장해, 사용자가 원하는 기판의 정해진 위치에 DNA 기반 나노구조를 규칙적으로 배열하는 패터닝 기술을 발전시키고자 함. 상향식 제작의 정밀도와 하향식 리소그래피의 대면적 장점을 결합하는 기반기술 구축이 목표임. 연구 목표는 (1) 표면적 변화에도 높은 배열 수율을 유지하는 복합 DNA 오리가미 구조체 최적 배열기술, (2) 형상 독립성(orthogonality)으로 여러 단위체를 한 기판에 동시에 배열하는 기술, (3) 형광분자·금 나노입자 등 기능성 물질 결합 조건의 실험변수 최적화임. 기대효과는 DNA의 해상도와 리소그래피의 스케일 장점을 융합해 차세대 패터닝·나노 조립의 원천기술을 확보하고 기능성 소자 적용 범위를 확대하는 점임.
DNA 자가조립
DNA 오리가미 나노구조체
나노 패터닝 기술
포토리소그래피
MEMS 공정
기능성 나노소재
3
주관|
2019년 8월-2020년 8월
|45,000,000
폴리아민을 이용한 DNA 오리가미 응집체의 제작 및 역학적 특성 조절
본 과제는 DNA 오리가미로 만든 나노 구조체를 수용액에서 응집시켜 더 큰 스케일의 응집체를 만드는 기술 개발임. 연구 목표는 polyamine(폴리아민)을 이용해 고농도 DNA 오리가미 응집체(condensate)를 제작하고, 크기·밀도·유동특성 등 물리적 특성을 조절하는 제작기법 확립임. 핵심 연구내용은 스퍼미딘, 스퍼민, 폴리라이신 등 polyamine 종류와 농도에 따른 응집 현상, 성장속도, 점도 분석, 단위체 형상·이중나선 DNA 표면 비율·구조체 강성 등 설계변수에 따른 응집체 특성 관찰 및 결합력 조절 기술 개발임. 기대효과는 거대 DNA 오리가미 구조체 제작 가능성과, 나노 포토닉스 및 세포 내 상분리체 구성·물질전달 응용 확대임.
DNA 오리가미
DNA 나노구조체
폴리아민
멀티스케일 제작기술
고밀도 응집체
역학적 특성 조절
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2019얼음 결정의 형성 또는 성장 억제용 조성물1020190159420
등록2019DNA 오리가미 구조체의 강성 제어 방법1020190040594
등록2018DNA 구조체의 형상 조절 기술1020180167091
전체 특허

얼음 결정의 형성 또는 성장 억제용 조성물

상태
등록
출원연도
2019
출원번호
1020190159420

DNA 오리가미 구조체의 강성 제어 방법

상태
등록
출원연도
2019
출원번호
1020190040594

DNA 구조체의 형상 조절 기술

상태
등록
출원연도
2018
출원번호
1020180167091