바이오의료기술
바이오의료기술
바이오의료 기술은 생명 과학, 의학, 환경 및 에너지 분야에서 엄청난 경제적 기회를 창출 할 수있는 핵심 기술로
인식되고 있습니다.
우리는 핵산 및 단백질과 같은 생체 고분자, 생체 모방 소재, 그리고 고분자 기반 소프트 소재 등을 새롭게 개발하고 있습니다.
이는 진단 및 치료용 웨어러블 기기, 변형 가능한 신경 감각 시스템, 바이오 센서, 인공 보철물, 소프트 로봇 등을
구현할 수 있습니다.
바이오의료 기술은 생명 과학, 의학, 환경 및 에너지 분야에서 엄청난 경제적 기회를 창출 할 수있는 핵심 기술로 인식되고 있습니다. 우리는 핵산 및 단백질과 같은 생체 고분자, 생체 모방 소재, 그리고 고분자 기반 소프트 소재 등을 새롭게 개발하고 있습니다. 이는 진단 및 치료용 웨어러블 기기, 변형 가능한 신경 감각 시스템, 바이오 센서, 인공 보철물, 소프트 로봇 등을 구현할 수 있습니다.
Biomimetic Soft Materials
생체모방 연성 재료
연성 재료는 콜로이드, 액정, 에멀젼, 고분자, 젤 등과 같은 분자 물질 그룹에 대한 일반적인 용어입니다. 특히, 고분자는 분자 운동에 의해 형태가 다양하게 변하여 큰 엔트로피를 생성 할 수 있습니다. 따라서, 고분자는 고무 탄성과 같은 엔트로피에 의해 지배되는 물리적 특성을 나타냅니다.
우리는 고분자의 종류, 구성, 구조 등을 전략적으로 설계하여, 자극 반응형 젤 및 폴리머와 같은 지능형 연성 재료를 개발하고자 합니다. 자극 반응성 젤은 자극에 반응하여 중합체의 화학적 변화로부터 거시적인 변형이 발생되며 이를 통해 기계적 에너지를 생성 할 수 있습니다. 이를 이용한 소프트 로봇, 센서, 에너지 소자, 3D 프린팅 등이 활발히 개발 되고 있습니다. 보다 효율적이고 지능적인 연성 재료를 개발하기 위하여 자연 및 생물학적 시스템의 운영 체제와 메커니즘을 이해하고, 이를 모방하는 연구가 진행중입니다.
Biomolecular Materials with Cellular Functions
세포 기능화 생체 분자 재료
세포는 유전자, 수용체, 효소, 세포막 등으로 구성되어 “생명 유지” 라는 놀라운 현상을 보입니다. 이는 핵산(DNA, RNA), 아미노산(단백질), 당류(탄수화물)와 같은 생체 고분자들이 독특한 3D 나노 구조를 통해, 다양하고 유익한 생물학적 기능들(유전자 복제, 분자 인식, 효소 반응, 물질 출입)을 수행하기 때문입니다. 우리는 “합리적 분자 설계” 와 “시험관 유도 진화” 라는 혁신적 신기술들을 활용하여 세포 기능을 인위적 모방하거나 새롭게 구현한 인공적 생체 분자 재료를 개발하고 있습니다. 예를 들어 목표 분자를 정확히 인식하는 “인공 항체/수용체”를 통해 바이러스, 암 진단을 위한 고성능 바이오센서를 제작하고, 세포의 생물학적 기능을 조절하는 “인공 효소/세포막”을 통해 차세대 약물 치료제를 완성하고자 합니다. 더 나아가, 세포 활동에 필수적인 구성 요소들의 인공적 합성을 통해 원하는 세포 기능이 자유롭게 조절되는 “인공 세포”의 실현이라는 창조적이고 획기적인 과제들에 도전하고 있습니다.
Artificial Electronic Skins for Sensory Disorder and Robots
인공 전자피부
감각 장애의 극복은 인류의 오랜 난제 중의 하나입니다. 특히, 체성신경계의 신호 발생, 신호의 전달 및 뇌의 학습 과정에 대한 인류의 이해는 아직 크게 부족한 수준입니다. 체성신경계에 대한 이해는 상실된 감각의 복원과 감각 장애의 극복, 신경을 가진 인공 보철, 내장 감각계의 복원을 통한 전기자극 치료, 로봇을 위한 인공 피부, 원격 의료 수술 등 다양한 분야에서 활용 가능합니다. 체성감각에 대한 근본적인 이해와 응용을 위해서는 인체의 체성감각계의 기계적인 특성과 전기적인 특성을 갖는 인공 체성감각계의 구현이 필수적입니다. 인간의 피부처럼 신축성과 변형이 자유로운 신경 감각계를 갖춘 인공 피부를 구현하고, 인간의 촉각 장애 극복과 피부 부착형 헬스케어 소자, 생체 이식형 메디컬 소자, 로봇용 전자피부에 응용하고 있습니다.
Smart Biomedical Nanomaterials
스마트 바이오ㆍ의료용 나노소재
다양한 바이오, 나노소재를 이용한 진단 및 치료 디바이스가 의료 클리닉에서 일상적으로 사용되고 있습니다. 이러한 의료 디바이스는 보통 침대나 건물 벽에 장착되어 있지만 최근에는 체내 임플란트 및 웨어러블 형태의 의료기기로 개발하기 위해 전세계적으로 많은 연구가 진행되고 있습니다. 우리는 여러가지 다기능성 나노소재를 이용한 진단시스템 및 약물전달 기술을 이용한 치료시스템 개발 연구를 바탕으로, 체내 삽입형 의료기기 및 스마트 콘택트렌즈와 같은 웨어러블 헬스케어 디바이스 개발 연구를 수행하고 있습니다. 현재, 당뇨 및 녹내장 진단/치료용 스마트 콘택트렌즈, 나노모터를 이용한 혁신적인 약물전달시스템, 하이드로젤을 이용한 세포치료제 개발연구를 중점적으로 수행하고 있습니다. 이를 토대로 연구실 창업기업인 ㈜화이바이오메드와 협력하여 미래형 모바일 헬스케어 및 개인 맞춤형 의약을 구현하고자 합니다.
Bioprinting and Organic Printed Electronics
바이오 프린팅ㆍ유기인쇄전자
3D 프린팅은 4차산업혁명시대의 핵심 생산기술로 자기매김하며 디지털생산 전환 가속화의 중심이 되고 있습니다. 우리는 프린팅이 가능한 유기물 기반의 기능성 전자재료 및 생체소재를 기반으로 차세대 바이오 전자와 조직공학, 그리고 이를 활용한 다양한 융합기술을 연구하고 있습니다. 피부 부착형 또는 인체삽입형 생체센서, 반도체소자 및 시스템을 개발하고, 세포 및 바이오재료의 3D 프리팅을 통해 다양한 인공장기 및 질병모델을 만들어 이를 미래 정밀의학에 응용하는 연구를 진행하고 있습니다. 또한, 인공지능 기반의 차세대 프린팅 프로세스를 개발하는 등 신소재, 생명, 기계, 전자, 물리 분야 다학제적 융합연구를 추구하고 있습니다.
Smart Healthcare Biomaterials · Artificial Organs
스마트 헬스케어 생체재료 · 인공장기
헬스케어공학의 인공장기분야는 생체재료, 바이오공학, 생물학, 의학의 개념을 통합하고 있으며, 살아있는 세포를 사용하여 장기/조직의 정상적인 기능을 유지, 회복 및 증진하는 것을 목표로 하는 융합학문입니다. 하지만, 생체재료-세포 인터페이스에서 조직의 복잡하고 다이나믹한 특성을 모방하는 생체재료 및 기술 개발은 미래 헬스케어산업의 해결해야 할 중요한 과제 중 하나입니다. 또한, 3D 프린팅과 같은 첨단 제조 기술로도 하이드로젤의 복잡하고 다이나믹한 3D 구조를 생성하는 것은 어렵습니다. 스마트 생체재료의 개발과 응용은 3D 프린팅 및 리소그래피로 달성하기 어려운 복잡성과 다이나믹을 가진 3D 세포 친화적인 구조를 생성할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 스마트 생체재료에 기반한 시스템을 개발/설계하여 이를 조직공학 및 재생의학에 응용하고, 더 나아가 스마트 헬스케어 엔지니어링을 위한 생체/조직 시스템 및 생체재료-세포 인터페이스를 이해하고자 합니다.
