성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과

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Inspiring Future, Grand Challenge

김태형 교수팀, 살아있는 뇌 세포의 도파민 실시간 탐지하는 나노 센서 플랫폼 개발

금-그래핀 기반 고감도 전극 기술로 신경세포의 기능성 정밀 모니터링 성공

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서민아-박천권 교수 연구팀
뇌종양에서만 나타나는 소교세포 수용체 감소 확인

신경 과활성화와 종양 성장 연결 고리 밝혀

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박천권 교수 연구팀
생리대 안정성 과학적 검증 결과 발표

국제 공동연구 통해 휘발성 화합물·미세플라스틱·세포독성 종합 분석

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김태형 교수 연구팀
실시간 미토콘드리아 활성 분석이 가능한 나노복합체 기반 전기화학 플랫폼 개발

세포 리프로그래밍 과정의 대사 조절 기전 규명 및 심장 재생 치료제 개발에 기여

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신미경 교수 공동연구팀
극심한 근육 손상 회복 위한 차세대 로봇 재활 시스템 제조 프로토콜 보고

- 주사형 전기전도성 보형물과 신축성 자가치유 전극 통합
- 신미경ㆍ손동희 교수 연구진, 재활의료 기술 선도

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Notice

Department News

신미경 교수 2025 SKKU Rising-Fellowship 교수 선정
2026-01-02
2025 SKKU Rising-Fellowship 교수 17명 선정 우리 대학은 올해 신설된 ‘2025 SKKU Rising-Fellowship’ 교수로 사회과학대학 신은진 교수, 사회과학대학 이세영 교수, 경제대학 이은령 교수, 경영대학 유상석 교수, 소프트웨어융합대학 무하마드칸 교수, 자연과학대학 임화선 교수, 자연과학대학 오세진 교수, 정보통신대학 고종환 교수, 정보통신대학 원상민 교수, 공과대학 김정규 교수, 공과대학 권석준 교수, 공과대학 윤성민 교수, 의과대학 이승원 교수, 성균융합원 신미경 교수, 성균융합원 김인기 교수, 성균나노과학기술원 배완기 교수, 삼성융합의과학원 강단비 교수를 선정했다. SKKU Rising-Fellowship은 본교 신진 중견 전임교원 중 해당 학문 분야에서 국내 최고 수준 또는 세계적 표준에 이미 안착하였거나, 연구업적이 탁월하여 향후 세계적 수준의 연구자로 발전 가능성이 높은 최우수 교원께 수여되는 명예이자 특별연구 지원 제도이다. 2025 SKKU Rising-Fellowship은 연구 성과의 학문적/질적 우수성과 글로벌 연구 영향력을 종합적으로 고려하여 선정위원회의 엄정한 심사를 거쳐 최종 수상자를 선정하였다. 시상식은 12월 23일(화)에 진행되었으며, 유지범 총장 및 학교법인 관계자, 교내 보직교수가 참석하여 수상자를 축하하고 격려와 축하의 메시지를 전했다. 수상자들을 대표하여 사회과학대학 이세영 교수와 공과대학 권석준 교수가 수상소감을 밝혔으며, 유지범 총장은 앞으로도 우리대학은 뛰어난 성과를 낸 신진 중견 연구자를 예우하고, 도전과 성장을 지속할 수 있는 문화와 생태계가 조성될 수 있도록 적극적으로 지원할 예정이라고 밝혔다. 출처 : 성대뉴스 게시판읽기 ( 2025 SKKU Rising - Fellowship 교수 17명 선정 ) | 성균관대학교

성균관대학교 신미경 교수, 젊은과학자상 수상
2025-12-23
성균관대학교 신미경 교수님이 2025년 젊은과학자상을 수상하였습니다. 젊은과학자상은 40세 미만 과학기술인을 대상으로, 뛰어난 연구 성과와 미래 과학기술 발전 가능성을 인정받은 연구자에게 수여되는 상으로, 대통령상과 연구장려금 5천만 원이 함께 수여됩니다. 이번 수상은 신 교수님의 연구 업적과 학문적 잠재력을 널리 인정받은 결과로, 성균관대학교와 학과의 연구역량을 한층 높이는 계기가 되었습니다. 교수님의 앞으로의 연구 활동과 성과가 더욱 기대됩니다. * 출처: 연합뉴스 (링크: 한국과학상에 차재춘·손영우, 한국공학상에 김상욱·이행기)

글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수, 보건복지부 장관 표창 수상
2025-11-04
글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수, 보건복지부 장관 표창 수상 우리 대학 글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수가 첨단재생의료 발전에 기여한 공로로 보건복지부 장관 표창을 받았다. 보건복지부는 재생의료진흥재단과 함께 지난 28일 서울 용산구 피스앤파크 컨벤션에서 ‘2025 첨단재생의료 연례 심포지엄’(2025 RMAF Annual Symposium)을 열고 첨단재생의료 유공자 50명에게 장관 표창을 수여했다. 신미경 교수는 조직 접착력 및 전도성을 갖는 의료용 신소재를 개발하여 신경 및 근육 손상을 겪는 환자들의 재활치료 기술 개발에 공로를 인정받았다. 신 교수는 "이번 수상을 계기로 개발한 바이오 신소재 기술을 실제 난치성 신경근육질환 환자들의 치료에 적용할 수 있도록 더욱 연구에 매진하겠다"고 말했으며, "또한 해당 기술을 다양한 질환에 적용할 수 있는 확장성을 확보하기 위한 연구에도 집중하겠다"고 전했다.

죽음에 대한 과학적 탐구: 홍석준 교수님 (BODA) 인터뷰 영상
2025-08-29
우리 학과 홍석준 교수님과 이호 교수님이 함께 출연한 BODA 인터뷰 영상 링크를 공유드립니다. 홍석준 교수님 법의학자와 뇌과학자가 솔직하게 말하는 '죽음'의 모든 것 ｜ 콜라보다 (이호X홍석준 1부) https://youtu.be/6bv-fj1UaGI?si=aEz0qhk9Z0lBFHig

BME&IPHC 2025년 여름학위 수여식
2025-08-28
글로벌바이오메디컬공학과, 지능형정밀헬스케어융합전공은 성균관대학교 2025년 여름 학위 수여식과 동일한 날인 8월 25일에 N센터에서 여름학위 수여식을 거행하였습니다. 학부, 대학원 졸업생 및 교수님, 학부모를 비롯한 지인이 참석하여 졸업을 축하하는 시간을 가졌습니다. 글로벌바이오메디컬공학과 학과장이신 심원목 교수님께서 졸업식 사회를 맡아주셨고, 학부생, 대학원생 순으로 졸업장을 수여하였습니다. 학사 졸업장은 졸업논문 심사를 맡아주셨던 이정승 교수님, 박한규 교수님, 김형구 교수님께서 대표로 수여해주셨습니다. 성균최우등과 성균우등상은 이전 학과장이신 박장연 교수님께서 전달해주셨습니다. 석사, 박사 졸업생의 학위기 수여는 지도교수님께서 맡아주셨고, 학생의 소감과 지도교수님의 격려를 나누며 한층 따뜻한 시간을 보낼 수 있었습니다. 교수님과 악수하며 인사를 나누는 시간도 가졌습니다. 졸업생 여러분의 앞날을 응원합니다.

성균웹진 - 의공학의 중점분야를 개척하다, 글로벌바이오메디컬공학과
2025-05-28
성균웹진에 우리학과가 소개되었습니다. 링크 첨부합니다. 성균웹진 | 캠퍼스 Culture | 전공소개

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Research News

김태형 교수팀, 살아있는 뇌 세포의 ‘도파민’실시간 탐지하는 나노 센서 플랫폼 개발
2026-01-02
김태형 교수팀, 살아있는 뇌 세포의 ‘도파민’실시간 탐지하는 나노 센서 플랫폼 개발 - 금-그래핀 기반 고감도 전극 기술로 신경세포의 기능성 정밀 모니터링 성공 - 파킨슨병 등 뇌 질환 연구 및 신약 스크리닝을 위한 차세대 오가노이드 분석 플랫폼 제시 ▲(왼쪽부터) 김태형 교수, 강민지 박사과정 학생, 조연우 박사후연구원 글로벌바이오메디컬공학과 김태형 교수 연구팀은 살아있는 줄기세포 유래 신경세포와 3차원 중뇌 오가노이드에서 방출되는 도파민을 실시간으로, 세포 파괴 없이 정밀하게 측정할 수 있는 전기화학 플랫폼 ‘SIDNEY’(Smart Interfacial Dopaminesensing platform for NEurons and organoid physiologY)를 개발했다. 최근 현대 과학계에서는 줄기세포를 활용해 인간의 장기와 유사한 조직을 만드는 ‘오가노이드(장기 유사체)’ 기술이 뇌 질환 연구와 신약 개발의 핵심 모델로 주목받고 있다. 특히 도파민을 생성하는 신경세포 모델은 파킨슨병이나 조현병과 같은 난치성 질환 연구에 필수적이다. 하지만 지금까지는 세포가 실제로 도파민을 제대로 방출하는지 확인하기 위해 세포를 파괴하거나 복잡한 화학 물질을 처리해야만 했다. 이로 인해 살아있는 상태 그대로의 변화를 실시간으로 관찰하는 데에는 큰 한계가 있었다. ▲ 살아있는 신경세포 및 중뇌오가노이드의 도파민 방출 실시간 측정 플랫폼 SIDNEY의 개요도 김태형 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 나노 기술을 접목한 혁신적인 전극 구조를 설계했다. 연구팀이 개발한 SIDNEY 플랫폼은 수직으로 정렬된 금 나노 기둥(나노필라) 위에 금 나노 입자를 이중으로 쌓고, 그 표면을 ‘꿈의 소재’라 불리는 그래핀으로 정교하게 감싼 구조를 가지고 있다. 이 특수 전극은 전기 전도성이 뛰어날 뿐만 아니라, 특정 분자만을 선택적으로 감지하는 능력이 탁월해 뇌 속의 복잡한 환경에서도 도파민의 신호를 명확하게 잡아낼 수 있다. 연구 결과에 따르면, SIDNEY 플랫폼은 실제 뇌 환경과 유사한 조건에서 아주 미세한 양의 도파민(7.51 nM)까지 검출해낼 수 있는 높은 민감도를 보였다. 이는 기존의 평면 전극보다 수십 배 향상된 성능이다. 또한, 구조가 비슷해 구분이 어려운 세로토닌이나 노르에피네프린 같은 물질 사이에서도 도파민만을 정확하게 골라내어 검출하는 데 성공해 생체 내 환경에서의 실용성을 입증했다. ▲ SIDNEY 플랫폼의 유도만능줄기세포(iPSC) 유래 도파민성 신경세포 및 중뇌 오가노이드로부터 방출된 도파민 검출 결과 특히 이번 연구의 가장 큰 성과는 2차원 세포 모델을 넘어, 실제 뇌 구조와 유사한 3차원 중뇌 오가노이드에 이 기술을 적용했다는 점이다. 연구팀은 단일 오가노이드 수준에서 세포가 성숙해짐에 따라 도파민 방출량이 늘어나는 과정을 실시간으로 확인했다. 이는 세포를 죽이지 않고도 오가노이드가 얼마나 잘 성장했는지, 혹은 질병에 의해 기능이 얼마나 저하되었는지를 정량적으로 평가할 수 있음을 의미한다. 김태형 교수는 “이번에 개발한 SIDNEY 플랫폼은 도파민 관련 신경 질환의 병태 생리를 깊이 있게 이해하는 데 새로운 가능성을 제시할 것”이라며, “향후 파킨슨병 치료를 위한 신약 후보 물질을 대량으로 선별하고 그 효능을 평가하는 정밀 스크리닝 도구로 활용될 것으로 기대한다”고 연구의 의의를 밝혔다. 이번 연구 성과는 재료 과학 분야의 세계적인 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF=19.0)’에 12월 14일자로 게재되었으며, 한국연구재단의 나노 및 소재기술개발사업, 개인기초연구사업 및 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받아 수행되었다. ※ 논문명: Graphene Oxide-Wrapped Hierarchical Gold Nanopillar Hybrids for Real-Time, Non-Destructive Dopamine Sensing in Neurons and Midbrain Organoids ※ 학술지: Advanced Functional Materials ※ 논문 링크: https://doi.org/10.1002/adfm.202528347

뇌종양, 주변 뉴런 과활성화 유도…소교세포가 관여
2025-09-24
뇌종양, 주변 뉴런 과활성화 유도…소교세포가 관여 - 뇌종양에서만 나타나는 소교세포 수용체 감소 확인 - 신경 과활성화와 종양 성장 연결 고리 밝혀 ▲ 글로벌바이오메디컬공학과 서민아 교수, 박천권 교수, 예재승ㆍ이나경 박사과정생 우리대학 연구진이 뇌종양이 뇌 속 뉴런의 과도한 흥분 상태(과활성화)를 유도하는 데, 뇌 면역에 관여하는 소교세포(microglia)가 중요한 역할을 한다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 특히 이 현상이 뇌종양에 특이적으로 나타나는 현상이며, 소교세포 수용체의 변화가 핵심 원인임을 규명해, 뇌종양 치료에 새로운 실마리를 제공할 것으로 기대된다. 그동안 뇌종양세포가 주변 뉴런을 직접 자극해 과활성화를 유도하고, 이로 인해 종양의 성장과 확산이 가속화되는 악순환 메커니즘이 존재한다는 것은 알려져 있었다. 그러나 이러한 뉴런의 과활성화 현상이 다른 암과 구별되는 뇌종양 특이적 특징인지, 또 어떤 세포가 이 과정에 관여하는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 연구진은 이에 착안해, 소교세포의 수용체 ‘P2RY12’에 주목했다. 이 수용체는 뉴런의 흥분 상태를 조절하며, 정상적인 뇌에서는 과도한 뉴런 활성을 억제하는 역할을 한다. 연구팀은 뇌종양 모델과 뇌 전이암 모델을 비교해 이 수용체의 변화를 추적했다. 그 결과, 뇌종양에서는 소교세포의 P2RY12 발현이 크게 감소했고, 이로 인해 뉴런이 비정상적으로 과활성화되는 현상이 뚜렷하게 나타났다. 반면, 다른 암이 뇌로 전이된 경우에는 P2RY12 수용체가 유지되어 뉴런의 과활성화가 거의 나타나지 않았다. 이는 P2RY12의 소실이 뇌종양에서만 나타나는 특이 현상이며, 이를 통해 뇌종양이 주변 미세환경까지 변화시킨다는 것을 보여준다. ▲ 뇌종양 환경에서 특이적으로 소교세포의 P2RY12 수용체가 상실됨에 따라 뉴런의 과활성화 상태가 나타나는 개략도 또한 연구진은 P2RY12 수용체의 기능을 인위적으로 차단했을 때, 전이암 모델의 뇌에서는 뉴런 활성이 증가했지만, 뇌종양 주변 미세환경에서는 이미 수용체가 사라져 있어 추가적인 변화가 없다는 점도 확인했다. 이 결과는 P2RY12 수용체의 상실이 뇌종양 미세환경에서 뉴런 과활성화의 중요 요인임을 입증한다. 연구팀은 “이번 연구는 뇌종양이 단순히 암세포 증식만이 아니라, 뇌 내 미세환경까지 교란시켜 뉴런 활성을 비정상적으로 변화시키는 질환임을 보여준다”며, “소교세포를 표적으로 한 새로운 치료법 개발에 기초가 될 수 있다”고 말했다. 이번 연구는 글로벌바이오메디컬공학과 서민아·박천권 교수(공동 교신저자) 연구팀과 박사과정 연구원 예재승·이나경(공동 제1저자)이 참여했으며, 기초과학연구원(IBS) 뇌과학이미징연구단, BK21, 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었다. 연구 성과는 임상신경학 및 종양학 분야의 권위 있는 국제학술지 Neuro-Oncology에 7월 30일자로 게재되었다. ※ 논문명: Glioma-associated microglia potentiate neuronal hyper-excitability in the glioma environment ※ 학술지: Neuro-Oncology(IF 13.4, JCR 상위 1.2%) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1093/neuonc/noaf181

박천권 교수 연구팀, 생리대 안전성 과학적 검증 결과 발표
2025-09-18
글로벌바이오메디컬공학과 박천권 교수 연구팀이 하와이대학교 김주희 교수 연구팀, 충북대학교 김세나 교수와 함께 시중에서 판매되는 생리대의 화학적 안전성과 독성 수준을 종합적으로 평가한 국제 공동연구 결과를 발표했다. 이번 연구는 2025년 8월 29일 발표되었으며, 여성 건강과 밀접한 위생용품의 안전성을 다룬 최초의 포괄적 분석이라는 점에서 큰 의미를 가진다. 연구팀은 국내외 유통 중인 29종의 생리대를 대상으로 ▲휘발성유기화합물(VOCs) 방출, ▲미세플라스틱 검출, ▲세포독성 평가 등을 다각도로 분석했다. 그 결과, 다수 제품에서 톨루엔*이 0.04~2.79 μg/패드 수준으로 검출되었으며, 이는 기존 산업 안전 기준치(37 mg/m⁻³)보다는 낮지만, 피부 흡수 특성과 장기간 사용 환경을 고려하면 보다 면밀한 검토가 필요하다는 지적이다. *톨루엔: 산업적으로 널리 쓰이는 휘발성 유기화합물로 피부나 점막에 반복적으로 노출될 경우 건강에 해로울 수 있음 또한, 모든 생리대 제품에서 폴리프로필렌(PP) 기반의 미세플라스틱이 확인되었고, 일부 제품에서는 PET 및 PE 등 다른 종류의 미세플라스틱도 소량 검출됐다. 최근 미세플라스틱이 인체 건강에 미치는 영향에 대한 우려가 커지는 가운데, 이번 연구는 생리대와 같은 밀착형 위생용품에서의 미세플라스틱 노출 가능성을 과학적으로 입증했다는 점에서 주목받고 있다. 세포독성 실험 결과, 일부 생리대는 세포 생존율이 80% 이하로 나타나 중등도의 세포독성이 확인되었다. 특히 ‘유기농’으로 표시된 일부 제품에서도 세포독성이 관찰되어 추가적인 검증 연구가 요구된다. 이러한 결과는 제조 공정에서 사용되는 화학물질의 종류와 처리 방식이 제품의 독성 수준에 직접적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 박천권 교수는 “이번 연구는 위생용품의 안전성 문제에 대해 구체적인 과학적 데이터를 바탕으로 경각심을 불러일으킨 의미 있는 결과”라며, “장시간 피부에 밀착되는 제품일수록 성분의 투명성과 안전성 검증이 필수적”이라고 강조했다. 이번 연구는 성균관대학교, 하와이대학교, 충북대학교의 연구진이 참여한 국제 공동연구로, 여성 건강과 소비자 안전 확보 차원에서 공중보건 정책 및 제품 규제 기준 수립에 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다. 연구결과는 환경 위해성 평가와 안전성 연구 분야에서 가장 영향력 있는 학술지 중 하나인 Journal of Hazardous Materials(Impact Factor 12.2)에 게재됐다. DOI : https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139702

김태형 교수 연구팀, 실시간 미토콘드리아 활성 분석이 가능한 나노복합체 기반 전기화학 플랫폼 개발
2025-06-09
심근세포로의 직접 리프로그래밍 과정에서 실시간 미토콘드리아 활성 분석이 가능한 나노복합체 기반 전기화학 플랫폼 개발 - 세포 리프로그래밍 과정의 대사 조절 기전 규명 및 심장 재생 치료제 개발에 기여할 것으로 기대 ▲(왼쪽부터) 김태형 교수, 구경모 박사후연구원, 연세대학교 의과대학 진윤희 교수, 서승주 연구원 - 김태형 교수 연구팀과 연세대학교 의과대학 진윤희 교수 연구팀은 직접 리프로그래밍을 통해 유도된 심근세포 유사체(CiCMs)의 미토콘드리아 대사 활성을 30초 이내에 실시간·비파괴적으로 정량 분석할 수 있는 전기화학 기반 나노복합체 플랫폼(Poly-l-lysine/Matrigel double layer coated gold nanostructured composites, PMGN)을 개발했다. 특히 심장 질환은 여전히 전 세계 사망 원인 1위를 차지하고 있으며, 현재의 약물 및 수술적 치료는 주로 증상 완화에 그쳐 손상된 심근 기능을 회복하지 못한다. 이러한 한계를 극복하기 위해 등장한 직접 리프로그래밍 기술은 유망한 대안이지만, 기존의 세포 기능 분석 방법들은 대부분 세포를 고정하거나 파괴해야 하며 분석 과정이 복잡하고 장시간이 소요되어 임상 적용에 어려움이 있었다. ▲[그림1] 심근세포로의 리프로그래밍 과정에서 실시간 미토콘드리아 활성 분석이 가능한 나노복합체 기반 전기화학 플랫폼 개발 연구 개요도 - 이에 연구팀은 금 나노구조 전극에 poly-L-lysine과 Matrigel을 이중 코팅함으로써, 세포 부착 안정성과 전기화학 신호 민감도를 동시에 확보한 새로운 기능성 플랫폼을 구축하였다. 해당 플랫폼은 심근세포의 직접 리프로그래밍 과정 중 일어나는 해당작용에서 산화적 인산화(OXPHOS)로의 대사 전환을 약 30초 이내에 실시간 감지할 수 있으며, 세포 손상 없이 동일 세포를 반복적으로 측정 가능하다는 점에서 기존 분석법 대비 효율성과 정밀도가 크게 향상된다. 실제로 본 기술을 통해 최대 29일간 장기 배양된 심근세포에서의 기능성 변화를 비표지/비파괴방식으로 실시간 추적을 하였으며, 독소루비신, 렘데시비르, 로시글리타존(심독성 약물) 및 리라글루타이드(비독성 약물) 등 총 4종의 약물에 대한 심독성 반응을 실시간으로 정량 평가하는 데 성공하였다. - 이번 연구성과는 재생의학 기반 세포치료제의 기능성 평가 및 품질 관리, 나아가 심혈관계 신약 개발을 위한 심독성 예측 플랫폼으로의 폭넓은 응용 가능성을 제시하며, 세포 기반 치료 및 약물개발 분야의 실용적 전환점을 마련할 것으로 기대된다. - Keywords: 세포 부착 고분자, 금 나노구조체, 전기화학 분석법, 직접 심근세포 리프로그래밍, 미토콘드리아 대사, 심독성 평가 - 이에 김태형 교수는 “본 전기화학 기반 미토콘드리아 활성 평가기술과 플랫폼 (PMGN platform)은 세포 기능성을 손상 없이 정량적으로 분석할 수 있어, 심장 재생 세포치료제의 품질 관리뿐만 아니라 심독성 약물 선별과 임상 적용 평가에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.”며, “특히 많은 지원을 해준 성균관대학교와 산학협력단 관계자분들께 감사드린다”고 소감을 전했다. - 이 연구 결과는 과학기술정보통신부와 보건복지부가 지원하는 한국연구재단, 재생의료기술개발사업, 한국형 ARPA-H 프로젝트, 보건의료기술연구개발사업의 연구비 지원을 통해 수행되었으며, MATERIALS SCIENCE, COMPOSITES 분야 국제학술지 Advanced Composites and Hybrid Materials지 (IF: 23.2, 상위 1.4%)에 2025년 05월 30일에 게재되었다. - 논문제목: In situ monitoring of mitochondrial redox dynamics during cardiac reprogramming using a poly-l-lysine/Matrigel-coated gold nanostructured composite platform

신미경 교수 공동연구팀, 극심한 근육 손상 회복 위한 차세대 로봇 재활 시스템 제조 프로토콜 보고
2025-05-30
우리 대학 연구진, 극심한 근육 손상 회복 위한 차세대 로봇 재활 시스템 제조 프로토콜 보고 - 주사형 전기전도성 보형물과 신축성 자가치유 전극 통합 - 신미경ㆍ손동희 교수 연구진, 재활의료 기술 선도 ▲(왼쪽부터) 신미경 교수, 손동희 교수, 진수빈 석박사통합과정생, 및 최희원 석박사통합과정생 글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수 및 전자전기공학과 손동희 교수 연구팀은 근조직 재생과 즉각적인 재활을 위한 주입형 전도성 하이드로겔과 신축성 전극의 제조 및 평가방법, 이를 통합한 폐루프 방식의 로봇 재활 시스템의 개발 프로토콜을 세계적인 학술지 네이쳐프로토콜스(Nature Protocols)에 지난 5월 19일 발표했다. 기존 연구에서는 조직 재생용 하이드로겔의 기계적 불안정성과 낮은 전도성으로 인해 조직 간 전기적 신호의 전달이나 생체전자 기기와의 효과적인 인터페이싱이 어려웠고, 이로 인해 실제 기능 회복을 위한 신경·근육 조직의 능동적 재건에는 한계가 있었다. 한편, 재활 분야에서는 생체 신호를 기반으로 한 폐루프(closed-loop) 시스템의 필요성이 대두되었지만, 조직에 안정적으로 부착되며 신호를 주고받을 수 있는 유연하고 자가치유 가능한 전극 소재의 부재로 인해 실시간 피드백 기반의 정밀한 로봇 재활 구현 역시 제한적이었다. 연구팀은 이와 같은 복합적인 한계를 극복하기 위해 전도성 하이드로겔*, 자가치유 신축성 전극**, 폐루프 로봇재활시스템***의 세가지 요소를 통합하여, 하나의 체계적이고 재현 가능한 실험 프로토콜로 정립하였다. 특히 이 프로토콜은 주입형 전도성 하이드로겔, 신축성 자가치유 전극의 개발에 이어 실제 근육 결손 동물 모델에 하이드로겔을 주입한 뒤 생체 신호를 감지하고 이에 따른 로봇 제어까지 이어지는 연속적인 실험 흐름을 포괄하고 있어, 향후 다양한 생체전자 및 조직재생 연구에 참고 가능한 기술적 기반을 제공하였다. ▲ 극심한 근육 손상의 회복에 사용가능한 주사형 조직 보형물 및 신축성 자가치유 전극을 통합한 폐루프 로봇 재활 시스템 구성요소 개발을 위한 실험 절차 개략도 이와 같이, 이러한 통합형 재활 시스템은 근육 재생에 국한되지 않고, 말초신경, 척수, 심장 등 다양한 전기활성 조직의 재생 및 기능 회복 연구에도 적용 가능한 기반 기술로 확장될 수 있어, 향후 생체전자 플랫폼 및 조직 보철제 개발 분야에서 폭넓은 활용이 기대된다. 신미경 교수는 “이번 프로토콜은 조직 손상에 따른 생체신호 변화를 해석하고, 주사로 투여 가능한 하이드로겔을 이용해 기능 회복을 유도할 수 있는 구체적 실험 방법을 제시한 것에 의의가 있다”고 밝혔다. 손동희 교수는 “바이오소재와 생체전자, 로봇 시스템을 통합한 융합 프로토콜을 통해, 다양한 전기활성 조직(신경, 심근, 척수 등)의 재생 및 인터페이싱 연구가 더 폭넓게 진행되길 기대한다”고 전했다. ※ 논문명:An injectable conductive hydrogel for closed-loop and robot-assisted rehabilitation via stretchable patch-type electrodes ※ 저널명: Nature Protocols ※ 저자명: 신미경, 손동희 (교신저자), 진수빈, 최희원 (제1저자) * 전도성 하이드로겔: 전기를 통할 수 있는 성질을 가진 젤 형태의 물질로, 고분자와 물로 이루어진 연성 소재 ** 자가치유 신축성 전극: 외부 힘에 의해 손상되었을 때 스스로 전기적 및 구조적 기능을 회복할 수 있는 특성을 가지며, 동시에 잘 늘어나는 성질을 가진 전극 *** 폐루프 로봇 재활 시스템: 사람이나 동물의 몸에서 발생하는 생체 신호를 감지한 후, 그 신호에 맞춰 자극이나 동작을 자동으로 조절하는 방식의 재활 장치 ◎ 출처 : 성대뉴스 게시판읽기 ( 우리 대학 연구진 , 극심한 근육 손상 회복 위한 차세대 로봇 재활 시스템 제조 프로토콜 보고 ) | 성균관대학교 ◎ 성균관대 Research Stories : Research Stories 게시판읽기 ( 뇌질환 치료의 전환점 , 전자패치 - 초음파 기반 전자약으로 맞춤치료 ) | 성균관대학교

[2025 포브스코리아 30세 미만 30인] 김수민 박사과정생 선정
2025-03-31
“심장과 뇌는 인체에서 가장 중요한 장기로, 문제가 발생했을 때 신속한 대응이 이뤄지지 않으면 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 생체의료기기 소재 개발은 전 세계적으로 큰 관심을 받고 있습니다. 원격 진료·치료가 가능한 생체의료기기 소재를 개발해 글로벌 의료 기술 혁신에 기여하고자 합니다.” 김수민 성균관대 지능형정밀헬스케어연구단 박사과정생은 조직 접착성을 가지는 치료용 생체재료를 연구 중이다. 특히 전자소자와 접착성 하이드로젤을 결합해 체내에 삽입 가능한 생체의료기기 소재를 개발하는 데 집중하고 있다. 권위 있는 학술지에도 그의 논문이 실렸다. 심장 조직에 부착 가능한 양방향성(심전도 신호 계측·심장 조직 자극을 통한 심박 조율이 가능한) 전자소자에 관한 연구는 〈네이처 일렉트로닉(Nature Electronics)〉에 게재됐다. 심장은 인체 장기 중에서도 움직임이 많아 접근이 어려운 조직인데, 그가 개발한 생체전자 소재를 이식한 동물 모델에서 4주간 구동됐다는 점이 주목받았다. 특히 이 연구는 2024년 국가연구개발 우수성과 100선에 선정된 바 있다. 또 다른 학술지 〈어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)〉에는 주사 가능한 전도성 하이드로젤에 관한 논문이 발표됐다. 이 연구논문은 최소 침습이 적용될 수 있는 전도성 생체재료의 가능성을 제시했다는 평가를 받았다. 그는 “하이드로젤의 단점을 보완하면서도, 가장 큰 장점인 부드러운 물성을 유지할 수 있는 새로운 소재를 개발하는 것을 목표로 한다”며 “이를 위해 고분자 과학에 대한 연구를 더욱 심화해 높은 생체 친화도를 유지하면서도, 장기간 안정적인 구동이 가능한 생체소재를 개발하는 것을 가까운 목표로 삼고 있다”고 말했다. - 이정은 기자 lee.jeongeun2@joongang.co.kr _ 사진 최영재 기자 * 출처 : 포브스 코리아

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