서울대학교 나노소재공정 및 환경전기화학 연구실은 콜로이드화학, 전기화학, 유기금속화학을 이용하여 여러 가지 새로운 나노물질을 합성하고 있습니다. 또한 나노기술과 바이오기술, 환경공학기술, 그리고 에너지기술을 접목하여 다양한 응용기술을 개발하고 있습니다.

나노 물질 및 소자와 생체 시스템, 특히 뇌신경세포와의 상호작용 및 인터페이스에 대한 연구, 신경세포-나노물질 접합계의 광학적 특성 연구를 비롯한 나노생체광학 전반에 대한 연구를 진행하고 있습니다. 또한 이러한 기초 연구를 바탕으로 뇌-기계 인터페이스 시스템 및 광유전학 응용 시스템등의 첨단 뇌과학 응용분야 및 질화물 반도체 광소자를 이용한 생체 응용 광학 시스템의 연구를 수행합니다.

기능성 생체재료 연구실에서는 의공학에서 의료기기의 한 축을 담당하는 생체재료 개발 및 이를 이용한 바이오센서, 줄기세포 기반 조직공학 등의 분야에 적용하는 연구를 진행하고 있습니다. 생체적합성 생체재료 개발에 있어서는 콜라겐, 히알루론산 하이드로젤 등의 천연 생체재료 및 물리/화학적 개질뿐 아니라 고분자 기반의 생체적합성 고분자 및 생체적합 나노입자 개발 연구까지 폭넓게 연구를 수행 중입니다.

의생명 연구분야에서 영상기술은 생체조직의 시공간적 활동정보를 비침습적으로 제공하는 유일한 수단으로서 신약과 신치료법 개발뿐 아니라 환자진료에 널리 이용되고 있습니다. 그러나 기존 기술은 방사선 노출, 잡음, 왜곡 등으로 충실한 정량적 정보를 제공하는데 한계가 있습니다. BICL에서는 X-ray, CT, MRI, 초음파 등 의료영상장비에서 성능을 혁신시킬 수 있는 고성능 영상 컴퓨팅기술을 개발하며, 이를 통해 얻은 대량 데이터에서 환자진료에 유용한 바이오마커를 추출하는 과정을 고속, 자동화시킴으로써 대규모 집단 임상연구에서 정량적 객관적 지표를 수립하는 것을 가능하게 하는 핵심기술을 연구합니다.

서울대학교 방사선의학물리연구실(Radiological Physics Laboratory; RPLab)은 방사선과 물질의 반응을 통한 에너지 전달과정에서 발생하는 흡수선량의 정확한 계측과 계산에 세계 최고의 전문성을 지향하고 있습니다. 또한, 서울대학교 융합과학기술대학원 방사선융합의생명 전공을 아시아에서는 유일하게 의학물리교육국제인증(the Commission on Accreditation of Medical Physics Education Programs; CAMPEP)을 받도록 주도하였으며 CAMPEP표준의 교육과정을 유지하고 있습니다. 의학, 우주, 전력 등 다양한 영역에서 방사선량의 정확하고 정밀한 분석 지식을 익히고, 방사선의생명분야에서 혁신적인 알고리즘과 방법들을 개발합니다. 학계 또는 병원에서 필요로 하는 세계최고 수준의 방사선물리학 전문가를 양성하는 것을 목표로 합니다.

분자영상 및 테라노스틱스 연구실에서는 혁신 테라노스틱 (theranostics) 약제를 개발합니다. 테라노스틱 약제는 진단(diagnosis), 치료(therapy)를 동시에 수행한다는 의미의 테라노스틱스(theranostics) 기반의 신약을 의미하며 특정 질환 타겟에 표적이 잘 되는 영상 프로브 또는 치료 약제를 아우르는 표현입니다. 테라노스틱 약제는 환자별 질환의 정도 및 특성에 따른 맞춤 치료가 가능하게 하며 현대 의학의 지향점인 정밀의학(precision medicine) 의 한 축을 담당하고 있습니다. 이 목적을 위하여 연구실에서는 1) 단일세포/공간전사체 기반의 타겟 발굴 및 검증, 2) 유기합성 / AI 를 활용한 리간드 발굴 및 개발, 3) 약물전달을 위한 나노입자 합성, 4) 동물 모델에서 체내 영상을 통한 표적능 검증 및 효능 실험 등을 수행합니다.

본 연구실의 주요 연구 방향은 혁신적인 광학 이미징 기법 및 바이오포토닉스 시스템입니다. 광학 현미경의 분해능이나 3차원 영상 속도를 포함한 성능 한계를 다학제간 기법(물리, 화학, 재료, 전산 등)으로 극복하고, 기존의 현미경으로는 불가능했던 생물학/의학 분야의 새로운 응용 연구를 수행합니다. 또한, 신학문 분야인 바이오레이저나 플라즈모닉스/메타물질에 기반한 바이오센서 등 의생명 공학의 진보를 가져올 광소자나 시스템을 연구합니다.

바이오융합물리화학 연구실은 물분자의 계면에서의 특이한 물리 화학적 성질을 바이오공학적으로 응용하는 연구를 합니다. 질량 분석법 이미징(MSI)과 컴퓨팅 기술을 융합하여 생물학적 샘플의 복잡한 분석을 향상시키고, AI를 통해 새로운 세포 기능 및 질병 메커니즘을 이해하는 연구를 하고 있습니다. 물방울을 통해 생성된 ROS를 이용한 암과 면역질환의 치료법을 탐구하는 의학적 연구와 함께, 세포 내 상전이 현상으로 생성되는 마이크로 구조물에서의 독특한 화학적 특성을 활용하여 효소를 사용하지 않는 새로운 생화학 반응 경로를 개발하는 연구도 진행 중입니다. 또한, 우리 연구실의 소독 팀은 물방울에 포함된 ROS를 이용하여 바이러스 및 세균을 효과적으로 소독하는 방법을 연구하여, 보다 안전하고 효율적인 방역 방법을 개발하고자 합니다.