Research
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🔬 Our Mission and Research Focus
The mission of our lab is to design/synthesize stimuli-responsive polymers and biomimetic polymers for biomedical applications. Based on the lessons from the biochemical process in nature, we design the polymers. The structure-property relationship is induced, followed by optimizing the polymer structure for biomedical applications such as biopharmaceutical drug delivery and tissue engineering. In particular, aqueous polymer solutions undergoing temperature sensitive sol-to-gel transition have been a main stream of our research. They are free-flowing solutions at formulation temperature, however, form semisolid gels under physiological conditions. Poly(lactide/glycolide)s, polycaprolactones, poloxamer derivatives, polycyanoacrylates, polycarbonates, and polypeptides have been reported by our lab and our published papers have been cited more than 19,137 times by other scientists. In 2025, International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) announced thermogelling polymers as one of top 10 emerging technologies. It is suggested to be the most promising biosystem for implantable drug delivery, tissue engineering, and cell/stem cell therapy. New biomedical polymeric materials are being designed and their application to drug delivery/tissue engineering are being intensively studied.
우리 연구실의 미션은 생체 의학적 응용을 위한 자극 응답형 고분자 및 생체 모방형 고분자를 설계하고 합성하는 것입니다. 우리는 자연의 생화학적 과정에서 얻은 교훈을 바탕으로 고분자를 설계합니다. 고분자의 구조와 성질 사이의 상관관계를 유도하고, 이를 바탕으로 바이오 의약품 전달 및 조직 공학 같은 생체 의학적 응용에 최적화된 고분자 구조를 연구합니다. 특히, 온도가 변함에 따라 수용액 상태에서 젤 상태로 변하는 온도 감응형 졸-젤 전이(sol-to-gel transition) 고분자 수용액은 우리 연구의 주류를 이루고 있습니다. 이러한 물질들은 제형화 온도에서는 자유롭게 흐르는 액체(솔) 상태이지만, 생체 내(생리적 조건)에서는 반고체 형태의 젤을 형성합니다. 지난 20년 동안 저희 연구실은 폴리락타이드/글라이콜라이드(PLGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴록사머 유도체, 폴리시아노아크릴레이트, 폴리카보네이트 및 폴리펩타이드와 같은 물질들을 보고해 왔으며, 저희가 발표한 논문들은 다른 과학자들에 의해 19,137회 이상 인용되었습니다. 특히 2025년 International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)은 thermogelling polymers를 Top 10 새로운 유망기술 중의 하나로 선정하였습니다. 이 시스템은 이식형 약물 전달, 조직 공학, 그리고 세포/줄기세포 치료를 위해 제안되고 있습니다. 현재도 새로운 생체 의학용 고분자 재료들이 설계되고 있으며, 약물 전달 및 조직 공학으로의 응용에 대한 집중적인 연구가 진행 중입니다.
🌿 Stimuli-responsive polymers and Biomimetic polymers
Living systems are created with well-organized mechanisms for adaptation to Nature. Based on the inspiration from the biochemical/biological processes, we design stimuli-responsive biomaterials and biomimetic polymers. From the molecular standpoint, the changes in temperature, pH, electric field, light, and chemical/biochemical substances can induce conformational changes of polymers. We synthesize the stimuli-responsive polymers such as sol-gel transition polymers and stimuli-responsive nanoparticles, and study the mechanism of the transition. Due to the toxicity of current cell storage systems, new cryoprotectants are urgently needed. We design/synthesize polymeric cryoprotectants for cells and stem cells storage.
생명 시스템은 자연에 적응하기 위해 매우 잘 조직된 메커니즘을 가지고 태어납니다. 저희는 이러한 생화학적/생물학적 과정에서 얻은 영감을 바탕으로 자극 응답형 생체 재료 및 생체 모방형 고분자를 설계합니다. 분자적 관점에서 볼 때 온도, pH, 전기장, 빛, 그리고 화학적/생화학적 물질의 변화는 고분자의 구조적 변화(Conformational changes)를 유도할 수 있습니다. 저희는 졸-젤 전이(sol-gel transition) 고분자 및 자극 응답형 나노입자와 같은 고분자들을 합성하며, 이러한 전이가 일어나는 메커니즘을 연구합니다. 또한, 현재 사용되는 세포 저장 시스템의 독성 문제로 인해 새로운 세포 동결 보존제(Cryoprotectants)의 개발이 시급한 실정입니다. 이에 따라 저희 연구실은 세포 및 줄기세포 저장을 위한 고분자 기반의 동결 보존제를 설계하고 합성하고 있습니다.
💉 Biomedical application
We investigate stimuli-responsive polymers for biomedical applications such as drug delivery and tissue engineering. The aqueous solution of a sol-gel transition polymer is sterilized by simple filtration in a sol state. A subcutaneous or intramuscular injection of the polymer formulation forms a semisolid gel depot in-situ, and acts as a sustained release matrix of a drug, or three dimensional (3D) cell/stem cell growing matrix. As an example, a single shot of a insulin formulation developed in our lab showed 14 days hypoglycemic effect in rats. Considering a twice-per-day insulin injection of the current therapy, our system may be a blessing for diabetic patients. In addition, the in-situ formed gels act as effective 3D matrixes and injectable scaffolds for cells and stem cells. Systems with fast dissolution characteristics, formulation stability and in vivo degradability are being investigated for novel drug delivery, cell therapy, and injectable tissue engineering applications in our lab.
저희는 약물 전달 및 조직 공학 같은 생체 의학적 응용을 위한 자극 응답형 고분자를 연구합니다. 졸-젤 전이 고분자 수용액은 액체(졸) 상태에서 간단한 여과만으로도 멸균이 가능합니다. 이 고분자 제형을 피하 또는 근육에 주사하면 생체 내에서 반고체 형태의 젤 저장소(depot)가 형성되며, 이는 약물을 지속적으로 방출하는 매트릭스나 세포 및 줄기세포가 자랄 수 있는 3차원(3D) 지지체 역할을 합니다. 한 예로, 저희 연구실에서 개발한 인슐린 제형을 쥐에게 단 한 번 주사했을 때 14일 동안 혈당 강하 효과가 지속됨을 확인했습니다. 현재의 치료법이 하루에 두 번씩 인슐린을 주사해야 한다는 점을 고려할 때, 저희 시스템은 당뇨병 환자들에게 큰 축복이 될 수 있습니다. 또한, 생체 내에서 형성된 젤은 세포와 줄기세포를 위한 효과적인 3차원 매트릭스 및 주사 가능한 지지체(injectable scaffolds)로 기능합니다. 저희 연구실에서는 새로운 약물 전달, 세포 치료 및 주사형 조직 공학 응용을 위해 빠른 용해 특성, 제형 안정성, 그리고 체내 분해성을 갖춘 시스템을 집중적으로 연구하고 있습니다.
