박범준 교수

기존 벌크 화학 공정으로는 균일하고 정밀한 크기와 형태의 마이크로 입자 및 에멀젼 액적을 제조하는 데 한계가 있으며, 비평형 연성물질 시스템 내에서 입자들이 스스로 질서를 형성하는 원리에 대한 이해가 부족한 문제를 해결하고자 연구를 수행했습니다. 공류 미세유체 기술을 활용해 마이크로 입자 및 액적이 자발적으로 질서를 형성하는 원리를 규명했으며, 알지네이트 하이드로겔 입자를 제조하는 장치와 다공성 및 다성분 다공성 고분자 입자를 제조하기 위한 잉크젯 기반 액적 생성 기술을 개발했습니다. 이렇게 확보한 기술은 비평형 연성물질 시스템의 모델링, 고분자 하이드로겔 입자의 정밀 제조, 약물전달용 무정형 약물-고분자 입자 개발에 활용되고 있습니다. 관련 연구 성과는 Nature Communications(IF 15.7)에 게재되었으며, 알지네이트 하이드로겔 입자, 다공성 고분자 입자, 다성분 다공성 고분자 입자, 무정형 약물-고분자 입자 등에 대한 다수의 등록 특허를 보유하고 있습니다.

액체-액체 계면에서 발생하는 콜로이드 입자 간 상호작용과 조립 메커니즘을 정밀하게 측정하고 제어하는 기술의 필요성, 환경 정화 및 상전달 촉매 반응의 효율을 개선해야 하는 요구에서 출발한 연구입니다. 광학 핀셋 기술을 이용해 개별 콜로이드 입자 간 상호작용을 직접 측정했으며, 피커링 에멀젼 계면에서 전하가 매개하는 입자 조립 현상을 규명하고 이를 기반으로 한 촉매 반응을 설계했습니다. 아울러 두부를 기반으로 한 전기촉매 제조 기술도 개발했습니다. 이 기술들은 산화적 탈황을 통한 환경 정화, 액체 계면에서의 상전달 촉매 반응 효율 증대, 미세먼지를 활용한 피커링 에멀젼 안정화제 개발에 적용되고 있습니다. 연구 성과는 Advanced Materials(IF 29.4)에 게재되었으며, 티오펜 제거율 90% 이상을 달성했고, 두부를 이용한 전기촉매 및 피커링 에멀젼 관련 다수의 등록 특허를 보유하고 있습니다.

신체 내 미세한 기계적 스트레스와 생체 신호를 비침습적으로 실시간 모니터링하는 기술이 부재하고, 난모세포 및 정자 등 생식세포 처리 과정을 자동화해야 할 필요성에서 시작된 연구입니다. 폴리다이아세틸렌(PDA) 기반 단일 입자 센서와 오가노이드 온 어 칩 기술을 개발했으며, 난모세포와 정자 처리를 위한 미세유체장치 및 체외수정 자동화 장치를 구축했습니다. 이 기술들은 혈관협착증의 실시간 모니터링, 신체 내 미세 기계적 스트레스의 시각화, 체외수정(IVF) 자동화 및 생식세포 선별에 적용되고 있습니다. 관련 연구 성과는 Nature Communications와 Accounts of Chemical Research에 게재되었으며, 난모세포 및 정자 처리용 미세유체장치와 체외수정 자동화 장치에 대한 다수의 등록 특허를 보유하고 있습니다.