연구실소개
Biomedical Nanomaterials Laboratory (한세광 / 포스텍 신소재공학과)
본 연구실에서는 다양한 생체재료를 이용한 나노의약용 약물전달시스템, 고분자 하이드로젤을 이용한 조직공학용 재생의약, 하이브리드 나노소재를 이용한 의료기기 개발을 위한 창의적인 융합연구를 수행하고 있다. 2005년에 한세광 교수가 포스텍에 부임한 후 지금까지 세계 최고 수준의 Nature Photonics (IF 31.167), Nature Communications (IF 11.329), Progress in Polymer Science (IF 27.184), Advanced Materials (IF 18.960), ACS Nano (IF 13.334), Advanced Functional Materials (IF 11.382) 등 IF 8.4 이상인 논문 37편을 포함하여 총 104편의 SCI (평균 IF = 6.674) 논문을 게재하였으며, 101건의 국내외 특허를 출원 및 등록하는 등 세계적 수준의 연구역량을 발휘하였다. 이와 같은 우수한 연구결과들을 바탕으로 4건의 상업화 (LG생명과학 Declage®, 메가젠 Bone Plus®, 신풍제약 메디커튼®, PHI BioMed PHI-EGF)와 33건의 기술이전에 성공하여 나노의약용 생체재료 분야 및 바이오/의료산업 발전에 크게 기여하였다. 최근에는 국내 최대 규모의 원진성형외과/피부과/치과와 공동으로 바이오 제약회사인 PHI BIOMED를 창업하여 실험실의 연구성과를 산업화하기 위한 실용화 연구를 활발하게 추진하고 있다. 이러한 세계적 수준의 연구성과를 바탕으로 2011년 LG연암재단이 후원하는 하버드 의과대학 해외연구교수로 선정되었고 2012년-2015년에 세아젊은석좌교수를 역임하였으며 2012년 과학기술진흥유공자 경북도지사 표창, 2013년 산학협력경진대회 최우수 교육부장관상, 2015년 대한민국 발명특허대전 대통령상, 2016년 한국고분자학회 중견학술상 및 포스테키안 우수연구상 등을 수상하였다. 또한, 미국 화학회 유명 저널인 Biomacromolecules와 ACS Biomaterials Science and Engineering, 그리고 Biomaterials Research의 Editorial Board Member로 선임되었으며 삼성미래기술연구회 위원 및 국가과학기술심의회 위원으로 활동하고 있다. 본 연구실의 구체적인 연구내용을 아래에 정리하였다.
1. 생체재료를 이용한 나노의약용 약물전달시스템 개발
지난 17년간 생체고분자 히알루론산을 이용한 나노의약 개발 연구를 지속적으로 수행하여 LG생명과학의 서방형 인간성장호르몬 제품인 Declage®와 PHI BioMed의 PHI-EGF 기능성 화장품 상업화에 크게 기여하였다. 또한, 2014년에 히알루론산-인터페론알파 접합체를 이용한 C형 간염치료제 관련 특허를 단계별 정액기술료 5억원과 매출액 대비 2%의 기술료를 받는 조건으로 신풍제약과 기술이전 계약을 체결하였다. 또한, 2016년에 히알루론산-케라티노사이트 접합체를 이용한 암환자 구강점막염 치료제 개발을 위해 단계별 정액기술료 5억원과 매출액 대비 3%를 기술료로 받는 조건으로 BIOCND사와 기술이전 계약을 체결하여 본격적인 제품화를 추진하고 있다.
2. 생체고분자를 이용한 조직공학용 나노의약 개발
생체고분자 히알루론산과 하이드록시에틸스타치를 이용한 수술후 유착방지제 메디커튼®을 신풍제약과 공동으로 개발하여 2012년에 식약처 승인을 받았으며 지금까지 누적매출액 120억원 이상의 실적을 달성하였다. 또한, 신풍제약과 관절윤활 및 성형수술용 히알루론산 하이드로젤을 개발하여 2019년 상업화를 목표로 임상시험을 진행 중에 있다. 또한, 치과용 임플란트 시술을 위해서는 함몰된 치골재생이 필수적인데 이를 위해 히알루론산과 하이드록시아파타이트 및 트리칼슘포스페이트로 구성된 골충진 복합체를 메가젠과 공동으로 개발하였다. 또한, 광전달 도파관 (waveguide) 고분자 하이드로젤에 광유전학적 세포를 충진하여 빛을 이용한 나노독성 진단 및 당뇨치료 시스템을 세계 최초로 개발하여 Nature Photonics에 게재하였다. 또한, 난치성 질환 맞춤형 유전자 변형 줄기세포의 생존율 및 효능을 극대화할 수 있는 주사가능형 자기조립 생체 고분자 하이드로젤을 세계 최초로 개발하여 Progress in Polymer Science, ACS Nano 등에 게재하였다. 이와 같은 생체고분자 하이드로젤에 대한 핵심특허를 제넥신에 기술이전하여 ST Pharm과 공동으로 산업화를 추진하고 있다.
3. 생체고분자를 이용한 스마트 의료기기 개발
삼성미래기술육성재단의 지원을 바탕으로 여러 가지 질환의 진단 및 치료가 동시에 가능한 스마트 콘택트렌즈를 세계 최초로 개발하여 Johnson & Johnson Vision Care, LG Innotek, 인터로조, 식약처 의료기기 팀 등과 함께 본격적인 산업화 연구를 수행하고 있다 (조선일보, YTN 뉴스 참조). 또한, 스마트 콘택트렌즈를 이용한 당뇨 치료 응용연구를 노벨상 수상위원인 Karolinska Institute, Prof. Berggren과 함께 활발하게 진행 중에 있다. 이와 더불어, 나노와이어, 카본나노튜브 등을 이용한 압타머 바이오센서, 내시경에 장착된 마이크로니들 센서를 이용한 실시간 암진단시스템, CaCO3로 코팅된 진단, 치료용 스텐트 등을 개발하였다.
대표논문
- 1. K. S. Kim, H. Kim, Y. Park, W. H. Kong, S. W. Lee, S. J. J. Kwok, S. K. Hahn, and S. H. Yun, "Non-invasive Transdermal Vaccination Using Hyaluronan Nanocarriers and Laser Adjuvant", Advanced Functional Materials, 26, 2512-2522 (2016) (Impact factor: 11.382). - Highlighted in the Front Piece.
- 2. M. Y. Lee, C. Lee, H. S. Jung, M. Jeon, K. S. Kim, S. H. Yun, C. Kim, and S. K. Hahn, "Biodegradable Photonic Melanoidin for Theranostic Applications", ACS Nano, 10, 822-831 (2016) (Impact factor: 13.334).
- 3. S. Nizamoglu, M. C. Gather, M. Humar, M. Choi, S. Kim, K. S. Kim, S. K. Hahn, G. Scarcelli, M. Randolph, R. W. Redmond, S. H. Yun, "Bioabsorbable Polymer Optical Waveguides for Deep-Tissue Photomedicine", Nature Communications, 7, 10374 (2016) (Impact factor: 11.329). - Highlighted as a Featured Article.
- 4. J. A. Yang, J. S. Yeom, B. W. Hwang, A. S. Hoffman, and S. K. Hahn, “In Situ-Forming Injectable Hydrogels for Regenerative Medicine”, Progress in Polymer Science, 39(12), 1973-1986 (2014) (Impact factor: 27.184).
- 5. H. W. Lee, M. Y. Lee, S. H. Bhang, B. S. Kim, Y. S. Kim, J. H. Ju, K. S. Kim, and S. K. Hahn, "Hyaluronate - Gold Nanoparticle / Tocilizumab Complex for the Treatment of Rheumatoid Arthritis", ACS Nano, 8(5), 4790-4798 (2014) (Impact Factor: 13.334).
- 6. H. S. Jung, W. H. Kong, D. K. Sung, M. Y. Lee, S. E. Beack, D. H. Keum, K. S. Kim, S. H. Yun, and S. K. Hahn, "Nanographene Oxide - Hyaluronic Acid Conjugate for Photothermal Ablation Therapy of Skin Cancer", ACS Nano, 8(1), 260-268 (2014). - Highlighted in the Chemical & Engineering News (Impact Factor: 13.334).
- 7. M. H. Choi, J. W. Choi, S. H. Kim, S. Nizamoglu, S. K. Hahn, and S. H. Yun, “Light-Guiding Hydrogels for Cell-Based Sensing and Optogenetic Synthesis in vivo”, Nature Photonics, 7(12), 987-994 (2013). Highlighted in Nature Photonics, 7, 940-941, 2013 and Nature Reviews Endocrinology, 10, 2, 2014 (Impact Factor: 31.167).
- 8. M. Y. Lee, J. A. Yang, H. S. Jung, S. E. Beack, and S. K. Hahn, “Hyaluronic Acid - Gold Nanoparticle / Interferon α Complex for Targeted Treatment of Hepatitis C Virus Infection”, ACS Nano, 6(11), 9522-9531 (2012) (Impact Factor: 13.334).
- 9. H. B. Koo, S. M. Lee, J. H. Na, S. H. Kim, S. K. Hahn, K. W. Choi, I. C. Kwon, S. Y. Jeong, and K. M. Kim, “Bioorthogonal Copper-free Click Chemistry in vivo for Tumor-targeted Delivery of Nanoparticles”, Angewandte Chemie International Edition, 51(47), 11836-11840 (2012) (Impact Factor: 11.709).
- 10. K. M. Park, J. A. Yang, H. T. Jung, J. S. Yeom, J. S. Park, K. H. Park, A. S. Hoffman, S. K. Hahn, and K. M. Kim, “In Situ Supramolecular Assembly and Modular Modification of Hyaluronic Acid Hydrogels for 3D Cellular Engineering”, ACS Nano, 6(4), 2960-2968 (2012) (Impact Factor: 13.334).
- 11. M. Y. Lee, S. J. Park, K. T. Park, K. S. Kim, H. W. Lee and S. K. Hahn, “Target Specific Gene Silencing by Layer-by-Layer Assembled Gold-Cysteamine/siRNA/PEI/HA Nano-complex”, ACS Nano, 5(8), 6138-6147 (2011) (Impact Factor: 13.334).
- 12. J. K. Park, J. H. Shim, K. S. Kang, J. S. Yeom, H. S. Jung, J. Y. Kim, K. H. Lee, T. H. Kim, S. Y. Kim, D. W. Cho, and S. K. Hahn, “Solid Free-form Fabrication of Tissue-Engineering Scaffolds with HA-PLGA Encapsulating Intact BMP-2/PEG Complex”, Advanced Functional Materials, 21(6), 2906-2912 (2011) (Impact Factor: 11.382).
- 13. J. K. Park, Y. J. Kim, J. S. Yeom, J. H. Jeon, G. C. Yi, J. H. Je, and S. K. Hahn, “The Topographic Effect of Zinc Oxide Nanoflowers on Osteoblast Growth and Osseointegration”, Advanced Materials, 22(43), 4857-4861 (2010) (Impact Factor: 18.960).
- 14. S. Y. Yang, J. A. Yang, E. S. Kim, G. H. Jeon, E. J. Oh, K. Y. Choi, S. K. Hahn, and J. K. Kim, “Single File Diffusion of Protein Drugs through Cylindrical Nanochannels”, ACS Nano, 4(7), 3817-3822 (2010). Highlighted in the Perspectives (Impact Factor: 13.334).
15. K. S. Kim, W. H. Hur, S. J. Park, S. W. Hong, J. E. Choi, E. J. Goh, S. K. Yoon, and S. K. Hahn, “Bio-imaging for Targeted Delivery of Hyaluronic Acid Derivatives to the Liver in Cirrhotic Mice Using Quantum Dots”, ACS Nano, 4(6), 3005-3014 (2010) (Impact Factor: 13.334).