줄기 세포는 노화, 질병, 부상 등으로 손상된 조직과 장기의 기능 회복을 위한 차세대 소재로써 재생 의학 분야에서 크게 주목 받아 오고 있습니다. 줄기세포의 분화 방향성을 정밀 제어하기 위해 가장 많이 활용되고 있는 기술은 유전물질 전달을 통한 방법입니다. 

하지만, 최근 줄기세포 분야에서 활발히 진행되고 있는 연구 중 하나는 세포 성장 및 기능에 필수적인 growth factor를 포함한 soluble cue 외에 세포를 둘러싸고 있는 주위 환경을 (생체물리적 특성) 변화시켜 줄기세포의 분화 방향성을 제어와 관련된 연구입니다. 

본 연구실에서는 두가지 방향성에 기반하여 줄기세포의 운명과 기능을 효과적으로 제어하여 조직을 복구 할 수 있는 정교한 기술과 생체재료의 개발을 통한 조직공학 (뼈, 연골, 신경세포 등) 연구가 진행되고 있습니다. 

Stem cells have attracted increasing attention in the field of biomedicine and biomedical engineering because of their unique ability to differentiate into different cell lineages. A better understanding of the function of biomechanical cues (i.e. nano-topographical effect, surface functionality, stiffness, etc) on cell behavior can aid the development of a novel platform that utilizes the optimized biomechanical cues for guiding stem cell differentiation into specific cell lineages in an efficient manner. To realize the full potential of stem cells, a fundamental study that can elucidate the mechanisms of biomechanical cues on stem cell differentiation is needed to develop efficient biomechanical platforms for cell-based therapies and disease models.

최근 암, 혹은 신경장애와 같은 질병은 체외진단을 통한 질병의 예방과 관리가 중점이 되고 있습니다. 

Parkison과 같은 실경질환의 경우에는 뇌세포가 발현하는 신경 전달 물질이 인체내에 존재하는 다른 신경전달 물질, 혹은 비타민과 같은 물질들과 화학적 구조가 유사하여 선택적 구별에 어려움을 겪고 있으며,  보다 효율적인 암 치료를 위한 방안으로써, 암세포의 다양성을 민감하게 분석하여 암세포의 아종에 따른 맞춤형 치료가 가능하게 하는 진단 기술이 요구되고 있습니다. 

이러한 문제점을 극복하기 위해, 본 연구실에서는 생체적합한 복합 나노구조체를 제작하여 small molecule부터, peptide, 병원균, 바이러스까지 다양한 질병인자를 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 고감도 바이오센서의 원천기술을 개발하는 연구가 진행되고 있습니다. 

Single molecular detection of bio-molecule is important in clinical and environmental sensing fields. While many biosensor designs exist and are currently under active investigation and refinement, certain aspects are universal. At a fundamental level, biosensors must be able to recognize and record biological phenomena and transduce that event into an electrical signal for further data processing. Analyte recognition is especially significant with samples that undergo minimal processing and are prone to extraneous biomolecules that mask the signal from the intended analyte. 

나노구조체는 고유의 물리적 특성에 기반하여 바이오센서의 (의료 진단기기) 제작, 약물전달, 영상화 등 다양한 의생명 융합분야에 응용이 되고 있습니다. 본 연구실에서는 나노구조체의 고유한 특성을 기반으로 생체에 적합한 복합 나노구조체를 제작하여 다양한 응용분야에 활용하는 연구를 진행하고 있습니다.

Inorganic nanoparticles have been extensively studied for a wide range of biomedicine due to their unique physical properties and appropriate size for labeling and probing biological systems. However, despite the significant investigation of nanoparticles for biomedical applications, their translation into clinical use still encounters considerable experimental difficulties. When nanoparticles are introduced to a complex biological environment containing bio-macromolecules (for example, electrolytes, proteins, lipids, etc.), they are often subjected to form aggregation and significantly alter in vivo behaviors with misrepresentative results (biodistribution, endocytosis efficiency, cytotoxicity, pharmacokinetics, etc). Hence, a novel reliable strategy for providing the hybrid structure with high stability and tunability of the inorganic part is highly desirable.