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함승주 연구실

연세대학교 화공생명공학과

함승주 교수

Nanoparticle-based Virus Detection

Microfluidic Devices

Biosensors

함승주 연구실

화공생명공학과 함승주

함승주 연구실은 화공생명공학과를 기반으로 나노바이오 융합기술을 선도적으로 연구하는 국내 대표 연구실 중 하나입니다. 본 연구실은 나노소재, 바이오센서, 미세유체 칩, 스마트 약물전달 시스템 등 다양한 첨단 기술을 융합하여, 질병의 조기 진단과 맞춤형 치료를 위한 혁신적인 플랫폼을 개발하고 있습니다. 특히, 바이러스(인플루엔자, 코로나 등) 및 암, 알츠하이머와 같은 난치성 질환의 초고감도 진단과 치료 모니터링 분야에서 세계적인 연구 성과를 창출하고 있습니다. 연구실은 금 나노입자, 자기 나노입자, 폴리머 나노입자 등 다양한 나노소재를 활용하여, 바이오마커(유전자, 단백질, 엑소좀 등)를 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 나노바이오센서와 미세유체 칩을 개발하고 있습니다. 3D 나노구조, 헤링본 패턴, 역오팔 구조 등 혁신적인 미세구조 설계와 자기분리 기술을 접목하여, 극미량의 시료에서도 높은 민감도와 특이성을 확보하였으며, 실제 임상 현장에서의 현장진단 및 환자 맞춤형 치료 모니터링에 적용 가능한 플랫폼을 구축하였습니다. 또한, 연구실은 외부 자극(자기장, 빛, pH 등)에 반응하는 스마트 약물전달 시스템과 치료용 나노플랫폼을 개발하여, 암세포, 줄기세포, 염증세포 등 특정 세포에 대한 표적치료를 실현하고 있습니다. 이러한 나노플랫폼은 진단과 치료를 동시에 수행하는 테라노스틱스(theranostics) 기술로 발전하고 있으며, 기존 치료법의 한계를 극복하고 부작용을 최소화하는 차세대 정밀의료 실현에 기여하고 있습니다. 연구실은 인공지능 기반 신호분석, 딥러닝을 활용한 라만 신호 분류, 다중 바이오마커 동시 검출 등 첨단 융합기술을 적극 도입하여, 기존 진단법의 한계를 극복하고 있습니다. 이를 통해 질병의 조기 예측, 치료 반응 모니터링, 공중보건 감시 등 다양한 의료·생명공학 분야에 실질적인 기여를 하고 있습니다. 함승주 연구실은 국내외 다양한 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해, 연구성과의 실용화와 기술이전을 활발히 추진하고 있습니다. 다수의 특허 출원 및 등록, 표지논문 선정, 국내외 학회 및 컨퍼런스에서의 활발한 발표 등으로 연구의 우수성을 인정받고 있으며, 미래 바이오·의료산업의 혁신을 이끌어가는 핵심 연구실로 자리매김하고 있습니다.

Nanoparticle-based Virus Detection
Microfluidic Devices
Biosensors
바이오 진단용 나노바이오센서 및 미세유체 칩 기술
함승주 연구실은 바이오 진단 분야에서 혁신적인 나노바이오센서와 미세유체 칩 기반 기술을 선도적으로 개발하고 있습니다. 최근 연구에서는 호흡기 바이러스(예: 인플루엔자, 코로나바이러스, 아프리카돼지열병 등) 및 암, 알츠하이머와 같은 질환의 조기 진단을 위한 초고감도 센서 플랫폼을 구축하고 있습니다. 이 연구는 다양한 나노소재(금 나노입자, 자기 나노입자, 폴리머 나노입자 등)와 표면 개질 기술을 활용하여, 표적 바이오마커(유전자, 단백질, 엑소좀 등)를 신속하고 정밀하게 검출할 수 있는 시스템을 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히, 미세유체 칩과 3D 나노구조(헤링본 패턴, 역오팔 구조 등)를 결합하여, 극미량의 시료에서도 높은 민감도와 특이성을 갖는 진단이 가능하도록 설계하였습니다. 이와 함께, 자기 나노입자와 면역자성분리 기술을 이용해 암 유래 엑소좀, 순환종양세포 등 희귀 바이오마커의 분리 및 농축 효율을 극대화하였습니다. 이러한 기술은 실제 임상 현장에서의 현장진단(Point-of-Care Testing) 및 환자 맞춤형 치료 모니터링에 적용될 수 있습니다. 연구실은 또한 인공지능 기반 신호분석, 딥러닝을 활용한 라만 신호 분류, 다중 바이오마커 동시 검출 등 첨단 융합기술을 적극 도입하고 있습니다. 이를 통해 기존 진단법의 한계를 극복하고, 질병의 조기 예측, 치료 반응 모니터링, 공중보건 감시 등 다양한 의료·생명공학 분야에 기여하고 있습니다.
스마트 약물전달 및 치료용 나노플랫폼 개발
함승주 연구실은 질병의 효과적인 치료와 환자 맞춤형 치료를 위해 스마트 약물전달 시스템과 치료용 나노플랫폼을 개발하고 있습니다. 연구실은 자성 나노입자, 금 나노입자, 폴리머 나노입자 등 다양한 나노소재를 기반으로, 외부 자극(자기장, 빛, pH 등)에 반응하여 약물 방출을 정밀하게 조절할 수 있는 시스템을 구축하였습니다. 예를 들어, 외부 자기장에 의해 약물 방출 속도를 조절할 수 있는 자기 나노체인 기반 약물전달 시스템, 근적외선 광열효과를 이용한 종양 선택적 치료, pH 감응형 나노입자를 통한 암세포 특이적 약물 방출 등이 대표적인 연구 성과입니다. 이러한 나노플랫폼은 항암제, 면역치료제, 유전자 치료제 등 다양한 치료제를 효율적으로 전달할 수 있으며, 동시에 자기공명영상(MRI), 광학영상 등 진단 기능을 융합하여 치료와 진단(테라노스틱스)을 동시에 구현할 수 있습니다. 연구실은 특히 표적지향성 리간드(히알루론산, 항체, 압타머 등)를 표면에 도입하여, 암세포, 줄기세포, 염증세포 등 특정 세포에 대한 선택적 약물전달을 실현하고 있습니다. 이러한 스마트 나노플랫폼은 기존 치료법의 부작용을 최소화하고, 치료 효율을 극대화할 수 있는 차세대 정밀의료 기술로 주목받고 있습니다. 실제로 다양한 동물모델 및 임상 전 단계에서 우수한 치료 효과와 안전성을 입증하였으며, 향후 암, 신경퇴행성질환, 감염병 등 다양한 질환의 치료에 적용될 수 있습니다.
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TwinDemic detection: A non-enzymatic signal amplification system for on-site detection of multiple respiratory viruses
Lim, Jaewoo, Ahn, Jin Woo, 맹인희, Lee, Jina, KIM, R., BYEONGGEOL, M., Kim, Sunjoo, Jang, Hyowon, Kang, Taejoon, Jung, Juyeon, 함승주, Kim, Eunjung, O, S. J., Lim, Eun-Kyung
SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL, 202502
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Implantable Intraocular Fluorescence Sensor for Visualized Monitoring of Alzheimer's Disease
Lim, Jaewook, Lee, Hyo, Kim, Jiwon, Moon, Chae­Eun, Lee, Jun­Ki, Kang, Yujin, Kim, Ryunhyung, Mun, Byeonggeol, 지용우, 함승주
ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, 202501
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Portable Monitoring System for Assessing Therapeutic Efficacy in HER2-Overexpressing Breast Cancer: One-Step Simultaneous Detection of Cancer-Derived Exosomal Proteins and mRNA in Urine
김륜형, Mun, Byeonggeol, Lim, Jaewoo, Jeong, Hyein, 손혜영, Kang, Byunghoon, Lim, Seongjae, Kang, Minkyung, 노현욱, 허용민, 오승재, Lim, Jaewook, Lim, Eun­Kyung, 함승주
Advanced Functional Materials, 202412
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[RCMS]한국기계연구원/다중 바이오마커 및 초고감도 센서기반 패혈증 고속진단 시스템 개발(1/3, 1/2단계)
한국산업기술기획평가원
2024년 04월 ~ 2024년 12월
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[농림부/공동] 환경시료 등으로부터 고병원성 바이러스(HPAI, ASF) 대응을 위한 나노기반 고민감도 현장진단 기술(CRISPR-Cas12a) 및 유전자형 감별 진단 키트 개발
농림식품기술기획평가원
2024년 04월 ~ 2024년 12월
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[통합이지바로/RS] (공동)감염질환 실시간 모니터링을 위한 멀티스케일 나노메쉬기반 웨어러블 센서기술 개발 (1/2단계)(2/3)
한국연구재단
2024년 ~ 2024년 12월