융대원 새로운 연구실을 소개합니다. '기능성 생체재료 연구실(Advanced Functional Biomaterials Laboratory)'

2015년 9월, 생체재료 및 의공학 분야를 연구하는 이강원 교수가 서울대학교 융합과학기술대학원 나노융합전공에 새로 부임하면서 대학원에 새로운 연구실이 꾸려졌다. 바로 ‘기능성 생체재료 연구실(Advanced Functional Biomaterials Laboratory)’ 이다.

       

 

이번 실험실/입주기업 소개에서는 차세대융합기술연구원 D동 610호에 새둥지를 튼 '기능성 생체재료 연구실'을 소개하고자 한다. (연구실 홈페이지 http://afbl.snu.ac.kr/)

 

    

▲'기능성 생체재료 연구실'의 이강원 교수

직접 연구실 소개를 맡dms 이강원 교수는 서울대학교 융합과학기술대학원에 부임하기 전부터 다양한 연구경력을 가지고 있다. 포항공대 신소재공학과에 재학하면서 고분자재료에 관심을 가지기 시작하여 서울대학교 재료공학부에서 유기 및 고분자합성을 전공하며 석사학위를 받았다. 이 후 University of Michigan Ann Arbor 재료공학과 박사과정에 진학하여 형광 공액 고분자 기반의 바이오 센서 연구를 시작했다. 박사과정에서는 주로 sensitivity와 selectivity가 높은 체외진단용 biosensor 재료 개발에 대한 연구를 했다고 한다.

    

▲기능성 생체재료 연구실 연구분야

박사과정이후 Harvard University Postdoctoral Fellow (2008-2011), Harvard University Research Associate (2012-2013)과정에서 조금 더 직접적으로 치료에 관련 있는 뼈재생, 연골재생, 혈관재생과 같은 조직공학을 연구했다. 그리고 한국으로 돌아와서 한국과학기술연구원 의공학연구소 생체재료연구단 선임연구원 (2013-2015), 과학기술연합대학원대학교(UST) 의공학과 겸임 부교수 (2013-2015)로 재임하시면서 줄기세포를 기반으로 하는 조직재생, 체외 인간 암 조직 디바이스 등 활발한 연구 성과를 냈다. 범용고분자, 형광공액 고분자, 생체고분자, 하이드로겔, 나노겔 등의 소재부터 어플리케이션까지 이강원 교수의 연구와 연구성과는 크게 4가지 분야로 나누어진다.

 

1. BIOMATERIALS

BIOMATERIALS연구는 biosensory 응용이나 stem cell niche, drug delivery에 응용하기 위한 기초연구로써 하이드로겔이나 공액고분자를 이용해 Natural and Synthetic Biopolymers를 설계하거나 합성한다. 이러한 연구결과는 Nature Chem, Adv. Funct. Mater과 같은 저명한 저널에 실린 바 있다.

 

2. NANOTECHNOLOGY

Nano/microparticle Fabrications연구는 바이오나노젤을 포함한  새로운 바이오물질을 100nm 이하로 합성해 실제로 치료 및 진단에 이용할수 있는 센서, 바이오이미징 장치를 만드는 것을 목표로 한다. 이러한 연구는 Adv. Mater., Langmuir에 게재되었다.

▲Nano liposomes을 이용한 박테리아세포 detection

 3. DIAGNOSTIC TOOLS

 Adv. Mater, Angew. Chem. Int. Ed.에 실린 연구내용과 같이 이강원 교수연구실은 Optical Sensors and Imaging에 적용되는 in-vivo bioimaging에 관심을 가지고 있다. conjugated polymer nano-/microparticles에 기반을 둔 바이오물질을 이용해서 sensitivity 과 selectivity가 높은 diagnostic tool을 만드는 연구들을 진행하고 있다.

 

▲Metal-enhanced fluorescence에 기반한 3D 이미징 및 연구결과

4. TISSUE ENGINEERING

최근 tissue engineerign의 연구경향은 conjugated polymer nano-/microparticles, 3D tissue development, Stem cell niche, In-vivo imaging or 3D tracking of cells와 같다. 특히 이강원교수 연구팀이 관심을 가지는 주제는 Stem cell/GF에 기반을 둔 뼈, 혈관, 조직재생 연구분야이다. 또한 체외 인간 암조직 디바이스에 관련된 연구에도 관심을 가지고있다. 이러한 연구는 신약개발에 있어 전임상단계에서 비용이 많이드는 동물 테스트보다 인공 암조직에 테스트를 함으로써 적은 비용으로 상용화 가능성을 스크린할 수 있을 것이라고 기대하고 있다.
  

▲Dental Materials에 게재된 Dual Growth factor (GF) delivery 연구결과

 

즉, 기능성 생체재료 연구실에서는 생체친화성과 생분해성을 가진 새로운 생체고분자를 개발하고(Novel biopolymers prep. and in-vivo/vitro work) 줄기세포와 growth factor기반의 조직공학에 대한 연구를 진행한다. 이러한 조직공학은 뼈, 혈관, 신경재생과 Disease animal model과 Stem cell chemotaxis을 포함한다. 마지막으로 MEF-based imaging, PDA nanoliposome-based cell imaging 같은 형광고분자 기반의 바이오이미징 플랫폼을 개발하고 있다.

▲기능성생체재료 연구실 내부전경

 

앞으로 연구실의 연구방향에 대해 묻는 질문에 이강원 교수는 연구를 위한 연구가 아니라 실제로 임상 적용 가능한 생체고분자합성 및 어플리케이션을 목표로 한다고 대답해했다. Soft nanobiomaterials의 합성을 기반으로 나노기술과 융합된 biosensory application, Stem cell niche, Drug delivery에 연구에 집중할 것이라 포부를 밝혔다.