김도경 교수

질병의 정밀 진단을 위해서는 광안정성과 발광 효율이 우수한 바이오이미징 프로브 개발이 필수적이며, 이를 해결하기 위한 나노입자 기반 형광 소재 연구를 수행하고 있습니다. 질소를 도핑한 탄소 나노입자를 열분해 합성법으로 제조하여 우수한 광안정성을 확보하였으며, 유로퓸을 함유한 유기-무기 하이브리드 메조포러스 실리카를 설계하여 발광 파장과 강도를 정밀하게 조절하는 기술을 확립하였습니다. 열분해 합성 조건을 정밀 제어함으로써 이론치에 근접한 94%의 양자 효율을 달성하였으며, 이는 기존에 보고된 최고 수치인 80%를 크게 상회하는 결과로 탄소 양자점 분야의 발광 효율 한계를 극복한 성과입니다. 개발된 탄소 양자점은 다색 형광 바이오이미징 프로브로 활용되어 질병 진단 영상의 해상도와 신뢰도를 향상시키는 데 기여하고 있으며, 발광 특성을 이용해 투명 디스플레이 및 LED 등 광전 소자 응용 분야로도 연구 범위를 확장하고 있습니다. 관련 탄소 양자점 제조 기술에 대해 특허 2건을 등록하여 원천 기술을 확보하였으며, 이를 바탕으로 후속 응용 연구를 지속하고 있습니다.

불용성 약물의 수용성을 개선하고 특정 표적 부위에서 약물을 정밀하게 제어 방출하기 위한 나노입자 기반 약물 전달 시스템을 연구하고 있습니다. 베라파밀을 탑재한 3차원 다공성 하이드로겔 패치와 니페디핀 나노 복합체를 제조하는 기술을 개발하여 경피를 통한 약물 전달 효율과 생체이용률을 높이는 데 주력하였습니다. 마우스 모델을 이용한 동물실험을 통해 지방간 억제 효과와 인슐린 저항성 개선 효과를 정량적으로 입증하였으며, 이러한 연구 결과는 비만과 당뇨 등 대사질환 치료, 비알콜성 지방간 치료, 암 치료를 위한 표적 약물 전달 시스템으로 폭넓게 응용되고 있습니다. 해당 연구 성과는 Impact Factor 15.863의 국제학술지 Biomaterials Research에 게재되었으며, BRIC '한국을 빛내는 사람들'에 선정되어 연구의 우수성을 인정받았습니다. 베라파밀 경피약물전달 패치에 대한 특허를 등록하여 기술 실용화를 위한 기반을 마련하였으며, 지속적인 후속 연구를 통해 임상 적용 가능성을 높여가고 있습니다.

MRI 조영제 개발과 진단·치료를 동시에 구현하는 테라그노시스 플랫폼 구축을 위해 초상자성 산화철 나노입자(SPION)의 고유한 자성 특성을 활용하는 연구를 수행하고 있습니다. 양친매성 고분자와 SPION을 결합한 코어-쉘 구조 나노입자를 제조하고, 바이오틴과 아비딘을 이용한 표면 기능화 기술을 적용하여 조직 특이적 표적화가 가능한 나노입자 플랫폼을 설계하였습니다. 이 기술은 MRI 진단 조영 강화, 암 치료를 위한 온열 요법, 조직 특이적 약물 운반체 개발 등에 응용되고 있습니다. 열분해법을 이용한 자성나노입자 제조 기술은 바이콘에 기술이전되었으며(2022년 12월), 초상자성 산화물 자성나노입자 및 그 제조방법 기술은 (주)그린폴에 기술이전되어(2023년 2월) 산업체와의 협업을 통한 실용화가 활발히 진행되고 있습니다. 약물 표적화를 위한 초상자성 산화철 나노입자 제조방법 특허를 2016년에 등록하였으며, 다공질 실리카 기반 형광 자성 나노입자에 대한 특허도 함께 등록하여 관련 원천 기술을 폭넓게 확보하였습니다.