이 연구 주제는 항체를 대체할 수 있는 고특이성·고친화성 펩타이드 분자인식자를 발굴하고, 이를 실제 진단 플랫폼에 적용하는 데 초점을 둔다. 연구실은 박테리오파지 디스플레이와 펩타이드 공학을 활용하여 바이러스, 염증성 단백질, 식품 알레르겐, 질환 바이오마커 등에 선택적으로 결합하는 짧고 기능적인 펩타이드를 선별한다. 이러한 접근은 기존 항체 기반 시스템이 가지는 생산비용, 안정성, 보관성, 대량생산 한계를 보완할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다. 특히 인플루엔자 A형 바이러스 H1N1 및 H3N2, C-반응성 단백질, 인터루킨-1β, 베타-락토글로불린 등 다양한 표적에 대해 신규 펩타이드를 발굴하고 특허화한 점은 연구실의 핵심 역량을 잘 보여준다. 선별된 펩타이드는 단순 결합체에 그치지 않고, 서열 최적화와 구조 개량을 통해 민감도와 선택성을 높이는 방향으로 재설계된다. 이 과정에서 펩티도미메틱스, 하이브리드 리셉터, 바이오칩 고정화 기술이 결합되어 실제 분석 시스템에 적합한 인식소자로 발전된다. 이 연구는 감염성 질환의 신속 진단, 염증성 질환의 조기 모니터링, 식품 안전성 평가, 정밀의료용 바이오마커 분석 등으로 확장될 수 있다. 펩타이드 기반 분자인식자는 소형화와 다중분석이 용이해 차세대 현장진단기기와 웨어러블 진단 시스템으로의 응용 가능성이 높다. 따라서 본 연구 주제는 생물화학공학, 진단공학, 나노바이오 기술을 연결하는 연구실의 대표 축이라고 할 수 있다.

이 연구 주제는 전기화학적 신호를 이용하여 바이러스, 단백질, 중금속, 유해 오염물질 등을 고감도로 검출하는 센서 플랫폼을 개발하는 데 중점을 둔다. 연구실은 전극 표면과 생체인식 요소 사이의 상호작용을 정밀하게 제어하는 인터페이스 엔지니어링을 수행하며, 이를 통해 비표지 방식의 빠르고 정확한 분석 시스템을 구현한다. 특히 전기화학 센서는 소형화, 저비용화, 현장 적용성이 뛰어나 의료·환경·식품 분야에서 활용도가 높다. 연구실의 논문과 학술발표를 보면 그래핀, graphitic carbon nitride, MXene, 탄소 기반 나노복합체 등 다양한 기능성 나노소재를 활용한 센서 성능 향상 연구가 활발하다. 이러한 나노소재는 높은 전기전도도, 큰 비표면적, 우수한 촉매 특성을 제공하여 전극의 감도와 신호 증폭 능력을 크게 향상시킨다. 여기에 친화성 펩타이드, 바이오전극 설계, 다공성 매트릭스, 하이드로젤 기반 고정화 전략이 결합되면서 복잡한 시료 환경에서도 선택적인 검출이 가능해진다. 이 연구는 임상 진단뿐 아니라 환경 유해물질 검출, 식품 오염 모니터링, 공중보건 감시 시스템 구축에 중요한 기술적 기반을 제공한다. 또한 전기화학 센서 분야에서 나노소재와 생체분자 설계를 통합하는 융합 연구는 학문적 파급력도 크며, 실제 산업화 가능성도 높다. 연구실이 최근 다수의 고피인용 리뷰 논문을 통해 탄소계 나노소재와 전기화학 센서 기술 동향을 주도적으로 정리해 온 점 역시 이 분야의 전문성을 뒷받침한다.

이 연구 주제는 감염성 질환과 염증성 질환을 대상으로 고감도 진단 및 예후 관찰이 가능한 통합형 나노바이오 플랫폼을 구축하는 데 목적이 있다. 연구실은 인플루엔자 바이러스, 노로바이러스, 염증성 신장질환, 염증성 대장질환 등 다양한 질환군을 대상으로 표적 분자를 탐지할 수 있는 분자인식 시스템을 개발하고 있다. 이러한 연구는 단순 진단을 넘어 질환의 진행 상태를 정밀하게 추적하고 맞춤형 치료전략 수립에 기여하는 방향으로 확장되고 있다. 주요 프로젝트에서는 펩타이드:G-quadruplex DNA 하이브리드 리셉터, zwitterionic 하이드로젤, 멀티플렉싱 분석 시스템, 나노바이오제닉 정밀제어 플랫폼 등이 제안되었다. 이는 기존 단일 표적 중심 진단을 넘어서 다원적 결합과 복합 신호 해석이 가능한 차세대 플랫폼을 지향한다. 또한 염증성 대장질환 연구에서는 바이오마커 검출뿐 아니라 프로바이오틱스, 표적 조영제, 조기진단 기술과의 연계를 통해 진단과 제어를 통합하려는 특징을 보인다. 이러한 질환 표적형 나노바이오 연구는 비침습 진단, 현장검사, 정밀의료, 디지털 헬스케어와도 연결될 수 있다. 특히 임상 샘플에 적용 가능한 민감도와 특이도를 확보하는 것은 실제 의료기기 개발과 기술이전 측면에서 매우 중요하다. 본 연구실의 특허, 수상, 장기 국가과제 수행 실적은 해당 연구가 기초 수준에 머무르지 않고 실제 진단 솔루션으로 발전하고 있음을 보여준다.