김범상 연구실
신소재화공시스템공학부 김범상
김범상 연구실은 화학공학 분야에서 고분자 하이드로젤 및 나노입자를 기반으로 한 첨단 바이오소재와 응용기술을 연구하는 선도적인 연구실입니다. 본 연구실은 pH 감응성 고분자 하이드로젤을 이용한 지능형 약물 전달 시스템, 피부 투과용 마이크로니들, 조직공학용 3D 스캐폴드, 바이오센서 등 다양한 바이오메디컬 및 헬스케어 응용 분야를 아우르는 폭넓은 연구를 수행하고 있습니다.
특히, 하이드로젤의 구조적 특성(네트워크 구조, 기계적 강도, 점막 접착성 등)과 기능적 특성(팽윤, 방출, 자극 반응성 등)을 정밀하게 제어하여, 경구 단백질 약물 전달, 피부 투과 약물 및 화장품 전달, 조직공학용 스캐폴드 등 다양한 맞춤형 바이오소재를 개발하고 있습니다. 또한, 하이드로젤 내에 금 나노입자, 효소, 단백질 등 다양한 기능성 물질을 탑재하여, 진단과 치료를 동시에 수행할 수 있는 스마트 바이오소재 개발에도 주력하고 있습니다.
연구실은 고분자 하이드로젤 및 나노입자를 활용한 바이오센서 및 진단 플랫폼 개발에도 큰 성과를 내고 있습니다. 효소-양자점 복합체를 하이드로젤 미세입자에 고정화하여, 페놀, 유기인산 화합물 등 유해물질을 고감도로 검출할 수 있는 광학 바이오센서를 개발하였으며, 미세유체 칩과 결합하여 현장 실시간 분석이 가능한 소형화된 진단 플랫폼을 구현하고 있습니다. 이러한 기술은 식품 안전, 환경 모니터링, 질병 진단 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다.
이외에도, 연구실은 고분자 필름, 에소좀, 리포좀 등 다양한 고분자 및 나노소재를 활용한 신기술 개발에 힘쓰고 있습니다. 다수의 특허와 논문, 산학협력 프로젝트를 통해 실제 산업 및 임상 현장에 적용 가능한 기술을 지속적으로 개발하고 있습니다.
김범상 연구실은 앞으로도 고분자 및 나노기반 바이오소재의 구조적·기능적 최적화, 차세대 약물 전달 시스템 및 진단 플랫폼 개발, 그리고 실제 응용을 위한 상용화 연구에 집중하여, 바이오메디컬 및 헬스케어 분야의 혁신을 선도할 것입니다.
Hydrogels
Drug Delivery Systems
Microneedle Technology
pH 감응성 고분자 하이드로젤 기반 약물 전달 시스템
본 연구실은 pH 감응성 고분자 하이드로젤을 이용한 지능형 약물 전달 시스템 개발에 중점을 두고 있습니다. 하이드로젤은 외부 환경의 pH 변화에 따라 팽윤 및 수축 특성을 보이며, 이를 활용하여 약물의 방출 시점과 속도를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 특히, 메타크릴산(MAA), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 젤라틴 메타크릴레이트(GelMA) 등 다양한 고분자와 단백질을 조합하여, 경구 투여용 단백질 약물 전달체, 피부 투과용 마이크로니들, 그리고 화장품 유효성분 전달체 등 다양한 응용 분야에 적합한 하이드로젤 시스템을 설계하고 있습니다.
이러한 하이드로젤 시스템은 인체 내 다양한 환경(예: 위장관의 pH 변화, 피부의 미세 환경 등)에 따라 약물의 방출을 조절할 수 있어, 기존의 약물 전달 방식보다 효율적이고 부작용을 최소화할 수 있습니다. 연구실에서는 하이드로젤의 네트워크 구조, 기계적 강도, 점막 접착성, 팽윤 및 방출 특성 등을 체계적으로 분석하여 최적의 전달체를 개발하고 있습니다. 또한, 하이드로젤 내에 금 나노입자, 효소, 단백질 등 다양한 기능성 물질을 탑재하여, 진단 및 치료를 동시에 수행할 수 있는 스마트 바이오소재 개발에도 주력하고 있습니다.
이 연구는 경구 단백질 약물 전달, 피부 투과 약물 및 화장품 전달, 조직공학용 3D 스캐폴드, 바이오센서 등 다양한 바이오메디컬 및 헬스케어 분야에 적용될 수 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 pH 감응성 하이드로젤의 구조적·기능적 최적화와 더불어, 실제 임상 및 산업 현장에 적용 가능한 고성능 약물 전달 시스템 개발을 목표로 연구를 지속할 예정입니다.
고분자 하이드로젤 및 나노입자를 이용한 바이오센서 및 진단 플랫폼 개발
연구실은 고분자 하이드로젤과 나노입자를 활용한 바이오센서 및 진단 플랫폼 개발에도 활발히 연구를 수행하고 있습니다. 하이드로젤 내에 효소, 양자점(Quantum Dot), 금 나노입자 등 다양한 기능성 나노소재를 고정화하여, 환경 변화(예: pH, 특정 화학물질 존재 등)에 따라 신호를 생성하는 스마트 센서 시스템을 구축하고 있습니다. 이러한 바이오센서는 미세유체 칩(lab-on-a-chip)과 결합하여, 식품 안전, 환경 모니터링, 질병 진단 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다.
특히, 효소-양자점 복합체를 하이드로젤 미세입자에 고정화하여, 페놀, 유기인산 화합물 등 유해물질을 고감도로 검출할 수 있는 광학 바이오센서를 개발하였습니다. 또한, 미세유체 시스템과 결합하여, 현장 실시간 분석이 가능한 소형화된 진단 플랫폼을 구현하고 있습니다. 이러한 기술은 기존의 대형 분석 장비에 비해 신속성, 민감도, 휴대성 측면에서 큰 장점을 가지며, 실제 산업 및 의료 현장에서의 활용 가능성이 높습니다.
연구실은 앞으로도 고분자 기반 바이오센서의 감도 및 선택성 향상, 다중 분석 기능 구현, 사용자 친화적 플랫폼 개발 등을 목표로 연구를 확장할 계획입니다. 이를 통해 차세대 진단 및 모니터링 기술의 상용화와 보급에 기여하고자 합니다.
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Adsorption mechanism of dimeric Ga precursors in metalorganic chemical vapor deposition of gallium nitride
김범상, 송봉근, 김한규, 김미소
JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY A, 202312
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A brief review of gel polymer electrolytes using in situ polymerization for lithium-ion polymer batteries
김범상, 채욱일, 류원선, 엄태식
Polymers, 202302
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Hydrogel-Based Three-Dimensional Cell Culture for Organ-on-a-Chip Applications
김범상, 성종환, 이승환, 심규영
BIOTECHNOLOGY PROGRESS, 201705
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점막접착성과 pH 감응성을 보유한 단백질약물의 경구투여용 전달체 개발
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천연단백질의 개질에 의한 세포맞춤형 스캐폴드용 하이드로젤의 합성과 물성제어
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마이크로 니들 기술을 활용하여 효능 성분의 피부 투과성을 향상 시킨 뷰티 패치의 개발
