Research

I.  Living Radical Polymerization

대표적인 리빙 라디칼 중합법인 Nitroxide-Mediated Controlled Radical Polymerization (NMCRP), Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP), Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer (RAFT) polymerization을 이용하여 블록-공중합체를 합성합니다.  이러한 공중합체는 생체-친화성 블록과 금속-배위 블록, 그리고 기능성 터미널 작용기를 포함하며, 이들의 다양한 조합을 통하여 우수한 기능성을 지닌 나노 구조체 형성이 가능합니다.   이를 위하여 적절한 고분자 합성 및 분석 기술, 그리고 유기화학적 작용기 변형 및 분자 구조에 관한 이해가 필요합니다.

II.  Metal-Induced Self-Assembly of Chelating Block-Copolymers and their Structure-Activity Analyses 

합성된 금속-킬레이트형 블록-공중합체와 다양한 금속 이온의 배위 결합을 이용하여 기능성 금속 이온이 내부에 탑재된 코어/쉘 구조의 고분자 구조체 형성을 유도합니다.   이때 고분자 소재의 분자 구조 및 기능성 작용기를 적절히 변형함으로써 소수성 상호작용, 수소결합력, 정전기적 상호작용, π-π stacking 인력 등의 화학적 2차 결합력을 조절할 수 있으며, 이를 통하여 고차 구조의 고분자 나노자기조립체 (Self-Assembly)를 형성하고 구조 제어에 대한 기작을 이해합니다. 이를 기반으로 새로운 자기조립체 형성을 위한 고분자 재료의 분자 구조를 디자인할 수 있으며 이러한 구조 변형이 반영된 새로운 나노물질의 구조와 재료적 특성을 관측할 수 있습니다.  이를 위하여 수용액 상에서의 계면활성제 및 고분자체의 거동, 그리고 단백질의 폴딩을 조절하는 다양한 화학적 2차 상호작용에 관한 이해가 필요하며 또한 기본적인 화학적인 분석법을 포함한 전자현미경 및 x-선 분석과 같은 재료화학적 분석법에 관한 이해가 필요합니다. 

III.  Stimuli-Responsive Triggering Properties

다양한 화학적 결합력을 이용하여 온도 또는 pH 변화와 같은 외부 자극에 반응하여 특성의 변화가 가능한 고분자 기반의 스마트 물질 구현을 연구합니다.  이러한 특성을 자기-조립형 나노물질에서 구현함으로써 다양한 기능성과 응용성이 증가된 스마트 소재를 활용할 수 있습니다.  이를 위하여 수용액 상에서 고분자의 거동을 분석하고 다양한 화학 결합의 특성에 관한 이해가 필요합니다. 

IV.  Metal-Chelated Hybrid Polyionic Complex (HPIC) for Biofunctional Applications

금속-배위를 통하여 자기-조립된 콜로이드형 고분자 나노물질의 생화학적 응용성을 확인합니다.   코어/쉘 구조의 나노물질 내부에 탑재된 기능성 유기분자 및 금속 이온은 우수한 광학적/자기적 특성을 구현할 수 있으며, 나노물질의 표면을 구성하는 생체-친화적 고분자 소재는 내부에 탑재된 기능성 분자를 생리적 분해 과정으로부터 보호합니다.  또한 암세포 조직과 같은 특별한 환경에서는 자기조립체의 가역적인 분해과정이 발생하도록 유도함으로써 항암치료제의 효과적인 전달을 위한 약물 전달체로 응용될 수도 있습니다.  또한 내부에 탑재된 기능성 금속 이온은 활성산소 제공을 위한 촉매 작용을 진행하여 화학역학치료와 같은 치료제로 활용 가능합니다.  이를 위하여 유기 분자와 금속 이온의 다양한 광학적/자기적 성질 및 촉매 작용에 관한 이해, 그리고 생화학적 기초 지식을 바탕으로 한 약물 전달에 관한 이해가 필요합니다. 

V.  Chemically Modified Natural Polysaccharides for Hydrogel Applications

천연 탄수화물 및 폴리페놀과 같은 다기능성 천연물 분자의 다양한 2차 상호작용을 이용하여 가역적인 가교 반응을 유도함으로써 수용액 상에서의 하이드로젤 구조 형성을 진행합니다. 특히 화학적 자극-감응성 유닛을 첨가함으로써 외부 환경 변화에 감응하여 가역적인 솔-젤 변환이 가능한 물질 구현 및 특성 제어를 연구합니다. 또한 형성된 고분자 젤 골격에 기능성 무기 이온을 배위함으로써 기능성을 증폭할 수 있습니다. 이를 위하여 기본적인 화학반응 및 수용액 상에서의 비공유결합성 2차 상호작용을 통한 고분자체의 거동, 그리고 금속-리간드 배위결합에 관한 이해가 필요합니다.