Biophotonics and Nanomedicine Laboratory

Mission.

BNL 연구그룹의 목표는 다양한 나노 크기의 광학소재 또는 약물전달체를 이용하여 효과적인 치료, 진단 등 의료산업에 활용될 수 있는 현장 기반 기술을 개발하는 것입니다.

BNL 연구그룹은 기초적인 입자합성, 개질 및 물성 파악부터 세포실험과 동물실험,

최종적으로는 임상샘플에 적용하는 연구를 진행하고 있습니다. 실험실 수준에서 머무르는

것이 아닌 바이오액츠, Dr.Nano, 서울대 병원 등 유수한 기업, 병원과의 협업을 통해

의료산업 현장에서 필요한 기술을 개발하고 있습니다.

Biophotonics.

The term biophotonics denotes a combination of biology and photonics, with photonics being the science and technology of generation, manipulation, and detection of photons, the quantum unit of light.

Nanomedicine.

Nanomedicine is the medical application of nanotechnology. Nanomedicine ranges from the medical applications of nanomaterials and biological devices to nanoelectronic biosensors.

In-vitro sensor

고령 인구의 지속적인 성장과 함께, 노화 관련 퇴행성 질환 환자 역시 증가 중입니다.

이에 치료 만큼이나 높은 민감도와 선택성을 가진 진단기술의 개발이 요구되고 있습니다.

BNL 연구그룹은 기존 혈액 기반 진단의 어려움을 극복하기 위해 발광현상을 기반으로 혈액 내 질병 관련 인자에 대해 높은 선택성을 가진 입자를 개발하는 연구를 진행 중입니다.

혈액을 이용한 체외 진단 기술

혈액 내 질병 관련 인자에 선택적으로 반응하는 입자를 합성하고, 혈액 내 여러 요소(단백질 등)의 방해를 최소화하여 세포에 영향을 미치는 각각의 활성화학종을 검출합니다.

발광현상 기반 측정

Electrochemiluminescence, Chemiluminescence, Fluorescence 등 여러 발광현상을 기반으로 혈액 내

타겟 인자를 낮은 농도에서도 측정하여 진단합니다.

궁극적으로 하나의 진단 시스템으로 다수의 질병을 동시에 모니터링할 수 있는 플랫폼 개발을 진행하고 있습니다.

ROS (Reactive Oxygen Species) : 활성 산소종

RNS (Reactive Nitrogen Species) : 활성 질소종

RSS (Reactive Sulfur Species) : 활성 황화종

활성화학종

다중/동시 현장 진단 플랫폼

Molecular imaging

Molecular imaging은 생체 내 환경에서 일어나는 분자수준에서의 변화를 실시간으로

시각화하는 기술로, 약물전달과정 및 질환의 모니터링 등 여러 분야에 적용됩니다.

BNL 연구그룹은 in vivo에서 선명하고 선택적인 imaging을 위해 Chemiluminescence, Fluorescence 등의 발광 현상을 기반으로 한 진단 기술을 개발합니다.

Traditional

strategy’s problem

BNL’s strategy

빛의 조사와 imaging이 동시에 이루어져야 하는 기존의 진단 시스템과 달리, autofluorescence는 최소화하면서 질환에 대한 높은 민감도와 선택성을 가지는 새로운 물질을 합성하여 imaging을 하는 시도들을 하고 있습니다.

NANOMEDICINE

Nanomedicine은 nanotechnology를 의학적으로 응용한 기술로 기존의 수동적인 약물의 한계를 극복하여, 약물의 전달 및 활성을 질환 특성에 맞게 조절하여 치료제의 안정성과 효능을 높이는 연구를 진행하고 있습니다. 목표에 따라 nanoparticle의 formulation을 변화시켜 다양한 암종 및 알츠하이머, 노화 등의 질병을 진단 및 치료할 수 있는 치료제를 개발합니다.

Gene Therapy

비정상적인 유전자를 정상 유전자로 대체하거나 발현을 억제시키는 유전자 치료는 질병부위의 표현형을 정상으로 회복시키는 효과적인 치료법입니다.

In-vivo에서 불안정한 유전자를 목표부위로

전달하기 위해 나노입자를 gene delivery에

접목하여 질환에 대한 특이성을 가지는 동시에,

핵산을 안전하게 보호하여 안정성과 효능을

동시에 높이는 방법을 연구합니다.

siRNA

Nanocarrier

Stabilizer

Gene delivery Nanoparticle

PhotoTherapy

빛을 이용하는 광치료는 특정 파장의 빛을 흡수하는 광감응제를 활용하는 치료 방법으로 bioimaging, therapy, diagnosis 등 광범위한 분야에 적용되고 있습니다.

대표적으로 PDT(photodynamic therapy)는

광감응제에서 발생하는 활성산소에 의해 세포를

제거할 수 있는 기술로 광감응제를 탑재한

나노입자를 질병 부위에 선택적으로 전달시키기 위한 연구를 진행 중입니다.

Surfactant

Stabilizer

Photosensitizer

PDT Nanoparticle

Immunotherapy

생체 내 면역 시스템을 이용하는 immunotherapy는 뛰어난 치료 효과와

안정성을 가진 차세대 치료법입니다.

질병의 원인이 되는 비정상적인 세포를

면역세포가 인지하도록 하기 위해 질환부위로 nanoparticle을 전달시켜 세포 사멸을 통한 DAMP signal 분비 및 adjuvant를 함께

사용함으로써 충분한 면역 반응을 위한 신호를

증폭시킬 수 있습니다.