이 연구 주제는 생체 내 금속 이온과 신경계 단백질의 상호작용이 알츠하이머병, 파킨슨병, 루게릭병과 같은 신경퇴행성 질환의 발병과 진행에 어떤 영향을 미치는지를 분자 수준에서 규명하는 데 초점을 둔다. 특히 구리, 아연, 철과 같은 금속 이온이 아밀로이드-베타 및 기타 아밀로이드성 단백질과 결합할 때 나타나는 구조 변화, 응집 경로의 전환, 독성 생성 과정을 체계적으로 해석하는 것이 핵심이다. 이를 통해 단일 병리 인자만이 아니라 금속 항상성 이상, 단백질 응집, 산화적 스트레스가 서로 연결된 병리 네트워크라는 관점에서 질환을 이해하고자 한다. 연구실은 금속-신경단백질 복합체의 구조와 반응성을 추적하기 위해 분광학, 배위화학, 생화학, 분자 수준 분석기법을 융합한다. 아밀로이드-베타 올리고머의 특성화, 금속 결합에 따른 응집 양상 변화, 활성산소종 생성과 같은 현상을 정밀하게 분석함으로써 기존에 포착하기 어려웠던 독성 중간체와 병리적 상호작용을 밝혀낸다. 또한 혈중 펩타이드, 단백질 수용체, 절단형 아밀로이드 종 등 다양한 생체 분자와 금속의 관계를 함께 조사하여 실제 생체 환경에 가까운 병태생리적 모델을 구축한다. 이러한 연구는 신경퇴행성 질환의 원인을 더 정교하게 정의하고, 새로운 진단 표적과 치료 표적을 발굴하는 기반이 된다. 특히 금속-신경단백질 복합체를 병리의 중심 단위로 설정하는 접근은 기존의 단백질 응집 중심 연구를 확장하는 의미가 크다. 궁극적으로는 질환의 복합 병리를 동시에 설명할 수 있는 새로운 화학적 프레임워크를 제시하고, 치매와 관련된 신경독성의 기원을 이해하는 데 중요한 학문적 기여를 한다.

이 연구 주제는 복합적인 신경퇴행성 질환 병리를 동시에 조절할 수 있는 다기능성 저분자 화합물을 설계하고 검증하는 데 중점을 둔다. 알츠하이머병과 같은 질환에서는 금속 이온 불균형, 아밀로이드 응집, 산화적 스트레스, 염증 반응 등이 서로 얽혀 있기 때문에 하나의 표적만 겨냥하는 접근으로는 한계가 있다. 이에 따라 연구실은 여러 병리 인자에 동시에 반응하거나 선택적으로 개입할 수 있는 소형 분자 플랫폼을 개발하여, 보다 실제적인 질환 조절 전략을 제시하고 있다. 구체적으로는 플라보노이드, 벤젠디아민 유도체, 항산화제 기반 분자, 다기능성 매크로고리 및 기타 배위성 저분자를 활용해 금속 결합 능력, 전자 전달 특성, 산화환원 반응성, 단백질 상호작용을 조절한다. 이러한 화합물은 금속-아밀로이드 복합체를 재구성하거나 응집 경로를 비독성 방향으로 유도하며, 활성산소종을 제거하고 염증성 반응을 완화하는 기능까지 수행할 수 있도록 설계된다. 연구실의 특허 성과에서 보이듯이, 실제로 알츠하이머병 예방·개선·치료용 조성물과 경피 흡수 제제, 기타 신경퇴행성 질환 대응 물질로 이어지는 응용 가능성도 활발히 제시되고 있다. 이 연구는 화학도구 개발을 넘어 신약 후보물질 발굴과 번역 연구로 확장된다는 점에서 중요하다. 분자의 구조 변화가 생물학적 반응성에 어떤 영향을 주는지 규명함으로써 구조-반응성-기능의 상관관계를 정립하고, 이를 통해 최소 구조의 고효율 치료 전략을 모색한다. 결과적으로 본 연구는 복잡한 뇌질환에 대응하는 차세대 화학 기반 치료법 개발에 실질적인 토대를 제공한다.

이 연구 주제는 생무기화학의 근본 원리를 바탕으로 금속 중심 반응의 구조와 메커니즘을 해명하고, 이를 생체 관련 문제와 기능성 분자 설계에 연결하는 데 초점을 둔다. 비헴 철-옥소 종, 철-퍼옥소 복합체, 로듐 및 이리듐 기반 착물과 같은 다양한 전이금속 종의 형성, 안정성, 반응 경로를 규명함으로써 금속 중심 촉매 반응과 생체 모사 화학의 핵심 원리를 탐구한다. 이러한 연구는 생체 효소 반응 이해와 더불어 새로운 금속 기반 화학도구 개발의 이론적 기반이 된다. 연구실은 결정학, 분광학, 광화학, 배위화학을 결합하여 반응 중간체를 직접 관찰하고, 촉매적 전이 상태와 반응성의 기원을 추적한다. 비헴 철(IV)=O 복합체나 철(III)-퍼옥소 종의 구조적 특성 분석, 로듐 촉매 아실니트렌 전달 반응의 메커니즘 포착 등은 금속 착물의 정밀 설계가 어떻게 새로운 반응성으로 이어지는지를 보여주는 대표적 사례다. 또한 발광성 이리듐·로듐 착물을 활용한 광화학 반응 제어와 단백질 변형 연구는 무기화학의 정밀한 분자 설계가 생명현상 제어로 이어질 수 있음을 입증한다. 이러한 메커니즘 연구는 단순한 기초 무기화학에 머물지 않고, 질병 관련 단백질 제어, 항암 조성물 개발, 반응 추적용 탐침 설계 등으로 확장된다. 즉, 금속 착물의 반응성 이해는 새로운 기능성 분자와 치료 전략을 설계하는 핵심 언어로 작동한다. 본 연구실의 성과는 생무기화학, 배위화학, 의약무기화학을 연결하는 융합적 연구 방향을 잘 보여주며, 기초와 응용을 잇는 화학 연구의 모범적 사례라 할 수 있다.