목 차 

1. 학술대회 개요 및 참관 방향
2. 플래너리 강연에서 확인한 재료과학과 헬스케어의 연결성
3. 나노소재 기반 헬스케어와 이미징: 감염 제어, 종양 표적화, 생체유래 전달체
4. 플라즈모닉 나노바이오센싱과 광치료: 진단-치료 융합 플랫폼의 확장
5. 바이오제조, 조직재생, 세포치료를 위한 소재 기반 미세환경 제어
6. Controlled release, 경구 약물전달, 비침습 진단 기술의 발전
7. 하이브리드 나노소재와 생체유래 전달체: 제어형 항암 약물전달과 면역조절 소재
8. 종합 연구 동향 및 평가
9. 결론
10. 참고문헌


1. 학술대회 개요 및 참관 방향

E-MRS Spring Meeting은 유럽재료학회가 주관하는 대표적인 국제 재료과학 학술대회로, 박막, 반도체, 에너지 소재, 고분자, 나노복합소재, 세라믹, 광학소재, 탄소소재, 바이오응용 소재 등 폭넓은 연구 분야를 다룬다. 이번 학회 역시 재료과학 전반을 아우르는 다양한 심포지엄으로 구성되었으며, 각 심포지엄에서는 소재 합성, 구조 제어, 물성 분석, 소자 응용, 지속가능 공정, 산업화 가능성 등이 폭넓게 논의되었다 [1].

본 참관기에서는 전체 재료과학 프로그램 중에서도 바이오 및 생명공학 응용과 직접적으로 연결되는 세션을 중심으로 내용을 정리하였다. 특히 Symposium U/U bis의 나노소재 기반 헬스케어 및 바이오메디컬 엔지니어링 발표군을 중심으로, 나노소재가 질병 진단, 약물전달, 조직재생, 감염 제어, 광치료, 웨어러블 헬스케어 디바이스, 세포치료 플랫폼으로 확장되는 흐름이 뚜렷하게 나타났다 [2]. 재료과학 기반 연구가 더 이상 단순히 소재의 물리화학적 특성을 향상시키는 데 그치지 않고, 실제 생체환경에서 기능할 수 있는 바이오의료 플랫폼으로 발전하고 있다는 점이 이번 학회에서 가장 두드러진 특징이었다.

그림 1. E-MRS 2026 Spring Meeting 학회장 전경 및 현장 모습

본 참관기는 2026년 5월 25일부터 29일까지의 주요 바이오 관련 세션과 플래너리 강연을 중심으로 구성하였다. 나노캐리어, 생체적합성 고분자, 하이드로젤, 전기방사 나노섬유, 플라즈모닉 바이오센서, 2D 소재, 엑소좀 기반 하이브리드 나노입자 등 바이오메디컬 응용성이 명확한 발표를 선별하였다. 이를 통해 재료과학 학회 안에서 확인할 수 있었던 최신 바이오의료 연구 동향을 약물전달, 바이오센싱, 조직재생, 세포치료, 하이브리드 나노소재라는 관점에서 정리하고자 한다.

2. 플래너리 강연에서 확인한 재료과학과 헬스케어의 연결성

이번 학회의 플래너리 강연은 재료과학의 넓은 방향성을 보여주는 동시에, 일부 강연에서는 헬스케어와 의료영상 분야로의 응용 가능성을 확인할 수 있었다. 첫 번째로 주목한 강연은 Defect tolerant semiconductors for energy, solar fuels and healthcare (University of Oxford의 Robert Hoye교수)였다. 이 강연은 주로 결함 허용성이 높은 반도체 소재의 설계 원리와 에너지 응용을 다루었지만, 동시에 의료영상용 방사선 검출 소재와 같은 헬스케어 응용 가능성을 함께 제시하였다. 광전자 소재는 태양전지, 광촉매, 광통신뿐 아니라 X-ray detector와 같은 의료영상 장치의 핵심 구성요소로 사용될 수 있다. 따라서 결함이 존재하더라도 비방사 재결합 손실을 줄이고 우수한 전하수송 특성을 유지하는 소재 설계는 고감도 의료영상 장치 개발과도 연결될 수 있다 [3].

이 강연에서 흥미로웠던 점은 소재 개발의 방향이 단순한 시행착오적 스크리닝에서 벗어나, 결함 허용성이라는 근본적인 설계 원리를 바탕으로 진행되고 있다는 점이었다. 이는 바이오의료 소재 연구에도 중요한 시사점을 준다. 나노약물전달체나 바이오센서 역시 단순히 새로운 조성을 시도하는 단계에서 벗어나, 생체 내 안정성, 표면 결함, 단백질 흡착, 세포 내 이동, 면역세포와의 상호작용을 정량적으로 이해하고 설계하는 방향으로 나아가야 한다. 따라서 해당 플래너리 강연은 직접적인 바이오 연구 발표는 아니었지만, 재료과학의 설계 원리가 의료영상 및 바이오소재 개발에 어떻게 적용될 수 있는지를 보여준 사례로 볼 수 있었다.

두 번째로 주목한 플래너리 강연은 Advanced processes of functional ceramic materials with low environmental load and low energy consumption (Institute of Science Tokyo의 Nobuhiro Matsushita 교수)이었다. 이 강연은 낮은 환경부하와 낮은 에너지 소비를 기반으로 기능성 세라믹 박막을 제조하는 공정에 초점을 맞추었다. 특히 spin-spray 공정을 통해 저온에서 ZnO, ferrite, Cu2O와 같은 기능성 산화물 박막을 제조할 수 있다는 점이 소개되었다. 이러한 저온 공정은 열에 민감한 기판이나 복합소재와의 결합 가능성을 높이며, 향후 바이오전자소자나 웨어러블 헬스케어 디바이스에도 활용될 수 있는 기반 기술로 해석할 수 있다 [3].

해당 강연에서는 직접적으로 ferrite nanoparticles의 magnetic hyperthermia 응용, titania nanomesh 구조의 bone bonding 응용 가능성도 언급되었다. 이는 기능성 세라믹 소재가 전자·환경·에너지 분야뿐 아니라 암 치료, 골조직 결합, 재생의학 분야로 확장될 수 있음을 보여준다. 특히 magnetic hyperthermia는 자기 나노입자에 외부 자기장을 가해 국소적 열을 발생시키는 치료 전략으로, 종양 치료나 조직공학 플랫폼과 결합될 가능성이 높다. 또한 titania 기반 구조가 골조직과 빠르게 결합할 수 있다는 점은 임플란트 표면개질이나 골재생 소재 개발에 중요한 방향성을 제시한다.

두 플래너리 강연은 모두 전통적인 의미의 생명과학 강연은 아니었지만, 재료과학의 근본 원리와 공정 혁신이 헬스케어 기술로 확장되는 방식을 보여주었다. 이번 학회에서 바이오 관련 세션을 이해하는 데 있어 이러한 플래너리 강연은 중요한 배경이 되었다. 즉, 바이오메디컬 소재 연구는 독립된 생명과학 연구라기보다, 반도체, 세라믹, 고분자, 나노소재, 광학소재, 표면공학이 통합되는 융합연구 분야로 발전하고 있음을 확인할 수 있었다.

3. 나노소재 기반 헬스케어와 이미징: 감염 제어, 종양 표적화, 생체유래 전달체

U04 Nanomaterials in Healthcare & Imaging 세션은 바이오의료 응용성이 가장 직접적으로 드러난 세션 중 하나였다. 이 세션에서는 나노소재가 감염 제어, 종양 표적화, 알츠하이머병 진단, 광역학 치료 등 다양한 헬스케어 문제를 해결하기 위한 플랫폼으로 활용되는 사례가 소개되었다. 특히 발표들은 공통적으로 소재의 조성이나 구조 자체보다, 해당 소재가 생체환경에서 어떤 기능을 수행하는지에 초점을 맞추고 있었다.

먼저 Light-Controllable Nanozyme-Based Enzyme-Mimicking Microneedle Platform for Combating Skin Subdermal Infections and Inflammation (Haihan CHEN, Nanomaterial in Health Laboratory, Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology - St Gallen, Switzerland) 발표에서는 항생제 내성 피부감염에 대응하기 위한 소재 기반 국소치료 전략이 소개되었다. 이 연구는 vanadium carbide MXene과 boron nanoflake 계열 nanozyme을 마이크로니들 플랫폼에 결합하여, 감염 부위에 직접 전달 가능한 항균·항염 치료 시스템을 구현하고자 한 사례였다. 특히 nanozyme의 enzyme-mimicking activity와 광열 특성을 함께 활용한다는 점에서, 항생제 사용을 줄이면서도 외부 빛 자극으로 치료 반응을 조절할 수 있는 접근으로 해석할 수 있었다. 이는 피부 하부 감염처럼 국소 전달이 중요한 질환에서 나노소재와 마이크로니들 기술이 결합될 수 있음을 보여준다.

다음으로 Chemically Engineered Nanocarriers for Tumor Selective Accumulation (Shaista ILYAS, Institute of Inorganic and Materials Chemistry, University of Cologne – Cologne, Germany) 발표는 종양 표적화를 위한 mesoporous silica nanocarrier의 표면공학 전략을 다루었다. 발표의 핵심은 나노입자의 기공 구조만으로 약물전달 성능을 결정하는 것이 아니라, 표면에 어떤 리간드를 도입하고 어떤 자극반응성 코팅을 적용하는지에 따라 세포섭취, 약물방출, 생체분포가 크게 달라질 수 있다는 점이었다. 특히 ligand conjugation과 polymer coating을 함께 설계함으로써, 종양 선택적 축적과 조절 방출을 하나의 플랫폼 안에서 구현하려는 방향성이 강조되었다. 이는 최근 나노약물전달 연구가 단순한 carrier 개발을 넘어, 표면화학과 생체반응성을 정밀하게 조절하는 방향으로 이동하고 있음을 보여준다.

또한 β-amyloid targeted grafted nanoprobes as specific MRI contrast agents for Alzheimer’s disease detection (Gabriel Rafael Guerrero Porras, ICPEES (UMR 7515, CNRS, UNISTRA) – Strasbourg, France) 발표는 신경퇴행성 질환 진단에서 나노소재 기반 molecular imaging이 어떻게 활용될 수 있는지를 보여주었다. 이 연구는 알츠하이머병의 병리적 특징 중 하나인 β-amyloid aggregate를 MRI contrast agent가 선택적으로 인식할 수 있도록 표면을 기능화하는 전략을 제시하였다. Iron oxide nanoparticle 및 gadolinium-silica 기반 조영 플랫폼에 β-amyloid 관련 표적 리간드를 도입함으로써, 기존 조영제의 영상 기능에 질병 표적성을 부여하려는 접근이었다. 이 발표는 나노소재 기반 이미징 기술이 단순한 신호 증강을 넘어, 특정 질병 표지자를 선택적으로 추적하는 정밀진단 플랫폼으로 발전하고 있음을 보여준다.

같은 세션의 Optical Characterization of Phthalocyanine-Loaded Exosomes as Innovative Platforms for Photodynamic Therapy (Stefania PORCU, Department of Physics, University of Cagliari – Monserrato, Italy) 발표는 광역학 치료용 photosensitizer와 생체유래 vesicle을 결합한 사례였다. Phthalocyanine은 빛에 의해 활성화되어 치료 효과를 유도할 수 있는 분자이고, exosome은 생체적합성과 세포 간 전달 특성을 갖는 나노베지클이라는 점에서 두 구성요소의 결합이 흥미로웠다. 발표에서는 exosome 내부에 탑재된 photosensitizer가 광치료에 필요한 광학적 특성을 유지하는지 확인하는 데 초점이 맞추어져 있었다. 이는 생체유래 전달체가 항암 광치료 플랫폼으로 활용되기 위해서는 단순 탑재 여부뿐 아니라, 탑재 후 광물리학적 기능이 유지되는지까지 평가해야 함을 보여준다.

이 세션을 통해 확인한 핵심 흐름은 나노소재 기반 헬스케어 연구가 단일 기능성 소재 개발을 넘어, 표적화, 자극반응성, 광치료, 분자영상, 생체적합 전달체를 결합한 복합 플랫폼으로 발전하고 있다는 점이다. 특히 감염, 암, 신경퇴행성 질환이라는 서로 다른 질병 영역에서 공통적으로 소재의 표면공학, 생체 내 이동성, 국소 전달, 진단·치료 융합이 중요하게 다루어지고 있었다.

4. 플라즈모닉 나노바이오센싱과 광치료: 진단-치료 융합 플랫폼의 확장

U08 Plasmonic Nanobiosensing & Photothermal Therapy 세션은 나노소재가 바이오센싱과 광기반 치료 기술 사이에서 어떻게 연결될 수 있는지를 보여준 세션이었다. 이 세션의 발표들은 플라즈모닉 금 나노구조체, 금 기반 core-shell nanoparticle, carbon nanodot 등 서로 다른 소재 플랫폼을 다루었지만, 공통적으로 빛과 나노소재의 상호작용을 질병 진단 또는 치료 성능 향상에 활용하고자 한다는 점에서 연결되었다. 특히 바이오센싱에서는 신호 민감도와 재현성이, 치료 응용에서는 국소적 에너지 전달, 약물 적재, 종양 미세환경 조절이 중요한 설계 요소로 제시되었다.

Fabrication of Periodic Arrays of Surfactant-Free Atomically Flat Gold Nanoplates for Biosensing (Svetlana NERETINA, University of Notre Dame - Notre Dame, United States) 발표는 바이오센싱용 금 나노구조체에서 표면의 질이 얼마나 중요한지를 보여준 사례였다. 이 연구는 기판 위에 단결정 금 나노플레이트 및 마이크로플레이트를 정렬된 형태로 제작하는 접근을 소개하였다. 특히 계면활성제를 사용하지 않고 평탄한 금 표면을 구현하려는 점이 인상적이었다. 바이오센서에서는 생체분자가 표면에 직접 결합하거나 근접하기 때문에, 표면 오염이나 불균일성은 신호 변동과 재현성 저하로 이어질 수 있다. 따라서 이 발표는 플라즈모닉 바이오센서 개발에서 단순히 나노구조의 크기나 모양뿐 아니라, 표면 청정도와 결정성이 중요한 설계 변수임을 보여주었다.

Aspirin-Coated Gold Core-Shell Nanoparticles for Oxygen Storage and Release in Radiotherapy Applications (Ettore SANTOS, Universidade de São Paulo - Ribeirão Preto, Brazil) 발표는 방사선치료의 한계를 나노소재로 보완하려는 접근이었다. 종양 내부의 저산소 환경은 방사선치료 반응성을 낮추는 요인으로 알려져 있으며, 이를 개선하기 위해 산소를 저장하고 필요한 조건에서 방출할 수 있는 나노플랫폼이 연구되고 있다. 이 발표에서는 금 나노입자 표면에 aspirin을 도입한 core-shell 구조를 활용하여, 기존 산소 저장 소재에서 제기될 수 있는 독성 문제를 줄이면서 방사선치료 보조 소재로의 가능성을 탐색하였다. 이 연구는 나노입자가 항암제를 운반하는 수동적 carrier에 머무르지 않고, 종양 미세환경을 조절하여 기존 치료법의 효과를 높이는 보조 플랫폼으로 활용될 수 있음을 보여준다.

Biocompatible Chitosan-Derived Carbon Nanodots with Photothermal Activity and Drug-Loading Capability (Ludovica Maugeri, Department of Drug Science and Health, University of Catania – Catania, Italy) 발표는 천연고분자 기반 carbon nanodot이 광치료와 약물전달을 동시에 수행할 수 있는 가능성을 제시하였다. Chitosan은 생체적합성이 우수하고 다양한 화학적 변형이 가능한 소재이기 때문에, 이를 출발물질로 한 carbon nanodot은 바이오의료 응용에서 장점을 가질 수 있다. 해당 발표에서는 chitosan 유래 carbon nanodot이 광열 특성과 약물 적재 능력을 함께 갖는 플랫폼으로 제시되었다. 특히 curcumin과 같은 소수성 생리활성 물질을 적재하고, 세포 내로 전달되는 과정을 확인했다는 점에서, 이 소재는 진단·이미징 기능뿐 아니라 광열치료 및 약물전달을 결합한 다기능 나노의학 플랫폼으로 확장될 수 있음을 보여준다.

U07 Nanomaterials for Healthcare Device 세션에서는 헬스케어 디바이스와 약물전달 응용이 함께 논의되었다. Carbon Quantum Dots as Nanodrug Delivery Systems for Nose-to-Brain Drug Delivery (Asmaa KHALIL, Univ. Lille, CNRS, Centrale Lille, Univ. Polytechnique Hauts-de-France, UMR 8520, IEMN, F-59000 Lille, France - Villeneuve D'ascq, France) 발표는 신경퇴행성 질환 치료에서 중요한 문제인 뇌 약물전달 장벽을 나노소재로 극복하려는 접근을 다루었다. 이 연구는 비강-뇌 경로를 활용한 intranasal delivery에 carbon quantum dot을 적용하여, 약물이나 생체유래 치료물질이 nasal epithelial barrier를 통과하는 과정을 개선하고자 한 사례였다. 특히 carbon quantum dot의 물리화학적 특성이 생체장벽과의 상호작용에 영향을 줄 수 있다는 점을 바탕으로, 나노소재가 단순 운반체를 넘어 약물전달 효율을 조절하는 biointerface 소재로 활용될 수 있음을 보여주었다.

Advancing Oral Wound Care: Garden Cress-Alginate Hydrogels as Potential Bioactive Dressings (Rania Salama, Biomaterials Department, Faculty of Dentistry, Cairo University – Giza, Egypt) 발표는 구강상처 치료를 위한 alginate 기반 bioactive hydrogel dressing을 소개하였다. 이 연구는 sodium alginate film에 garden cress 추출물을 도입하여, 기존 구강 드레싱 소재를 보완할 수 있는 천연물 기반 하이드로젤 플랫폼을 제안한 사례였다. 특히 세포친화성, 상처 회복 촉진, 항균성이라는 세 가지 기능을 함께 고려했다는 점에서, 하이드로젤 드레싱이 단순 보호막이 아니라 상처 미세환경을 조절하는 능동적 치료 소재로 발전하고 있음을 보여준다.

U07/U08 세션을 종합하면, 나노소재 기반 헬스케어 연구는 바이오센싱, 광치료, 방사선치료 보조, 뇌 약물전달, 하이드로젤 드레싱 등 다양한 방향으로 확장되고 있었다. 공통적으로는 나노소재가 단일 기능을 수행하는 소재가 아니라, 생체장벽 극복, 미세환경 조절, 광반응성, 약물 적재, 비침습 전달을 통합하는 복합 플랫폼으로 설계되고 있음을 확인할 수 있었다.

5. 바이오제조, 조직재생, 세포치료를 위한 소재 기반 미세환경 제어

N10 Lasers for biomedical applications 세션은 레이저 가공 기술이 바이오메디컬 엔지니어링에 어떻게 활용될 수 있는지를 보여주었다. Laser direct writing과 two-photon polymerization은 세포가 부착하고 증식하며 분화할 수 있는 미세구조체를 정밀하게 제작할 수 있어, 조직공학 및 organ-on-a-chip 개발에 중요한 기술로 평가된다.

Multiphoton 3D Printing for Biomedical Engineering: Microscale Precision with Macroscale Impact (Irina Alexandra PAUN, Center for Advanced Laser Technologies - CETAL, National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics) 발표에서는 two-photon polymerization 기반 laser direct writing을 활용해 3D micro- 및 nanostructure를 제작하고, 이를 tissue engineering, controlled drug delivery, tissue model, organ-on-a-chip, personalized medicine에 적용하는 접근이 소개되었다. 이 발표에서 핵심적으로 다루어진 점은 단순한 3차원 구조 제작이 아니라, 생체조직의 미세구조와 세포 반응을 고려한 biomimetic microenvironment를 설계한다는 점이었다. 세포 부착, 증식, 분화, 생존율은 미세구조의 형태, 조성, 기능화, 외부 자극반응성에 영향을 받기 때문에, 이러한 정밀 가공 기술은 세포 행동을 제어하는 중요한 도구가 될 수 있다.

이와 연결되는 발표로 Magnetically active microstructures produced by laser direct writing via two photon polymerization for improving osteogenesis (Bogdan Stefanita CALIN, Center for Advanced Laser Technologies - CETAL, National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics)가 있었다. 이 연구에서는 two-photon polymerization으로 제작한 polymeric microstructure에 magnetic nanoparticle 또는 생체재료 기반 coating을 적용하여 자기반응성 microstructure를 구현하였다. 정적 자기장 자극과 laser-printed microstructure의 조합은 osteoblast-like cell의 proliferation과 osteogenic behavior를 향상시키는 방향으로 제시되었다. 이는 외부 자기장과 자성 나노소재를 결합하여 골분화와 골조직 재생을 유도하려는 비침습적 조직공학 전략으로 해석할 수 있다.

U11 MOF for Sensing and Monitoring 세션의 Material Cues Regulating Stem Cell fate for Cell Therapy of Neurodegenerative Diseases (Hong LIU, School of Biomedical Engineering - Jinan, China) 발표는 세포치료에서 소재 기반 물리적 신호의 중요성을 강조하였다. 기존 stem cell differentiation 조절은 성장인자, 단백질, RNA와 같은 생체분자에 의존하는 경우가 많았다. 그러나 이러한 생체분자는 생체 내 안정성이나 공간적 제어 측면에서 한계가 있을 수 있다. 발표에서는 piezoelectric 또는 conductive nanomaterial이 ultrasound나 alternating magnetic field와 결합하여 세포 주변에 물리적 신호를 제공하고, 이를 통해 neural stem cell 및 mesenchymal stem cell의 neuronal differentiation을 유도할 수 있다는 개념이 제시되었다. 이는 소재가 단순 지지체가 아니라 세포 fate를 조절하는 능동적 biointerface로 작동할 수 있음을 보여주는 사례이다.

또한 Nucleic acid immobilization strategies on thiol-ene photopolymer surfaces for microfluidic biosensors (Sara SALEHI SIOUKI, Institute of Chemistry of Polymeric Materials, Technical University of Leoben - Leoben, Austria) 발표는 lab-on-chip 및 microfluidic biosensor 개발에서 표면 biofunctionalization의 중요성을 보여주었다. DNA 기반 biosensor에서는 probe가 표면에 얼마나 안정적으로 고정되고, 동시에 target과 결합할 수 있는 접근성을 유지하는지가 센서 성능에 직접적으로 영향을 미친다. 이 발표는 thiol-ene photopolymer 표면을 이용해 DNA probe를 물리적 또는 공유결합 방식으로 고정하는 전략을 비교한 연구였다. 이를 통해 microfluidic biosensor가 단순한 채널 구조 제작만으로 완성되는 것이 아니라, 표면화학과 생체분자 고정 전략의 정밀 제어가 함께 요구되는 플랫폼임을 확인할 수 있었다.

소개한 세션들은 바이오소재 연구의 중요한 전환점을 보여주었다. 소재는 더 이상 세포를 담는 수동적 scaffold가 아니라, 세포 부착, 분화, 이동, 약물방출, 생체신호 감지를 조절하는 능동적 플랫폼으로 설계되고 있었다. 조직공학, 세포치료, organ-on-a-chip, microfluidic biosensor는 모두 소재 표면과 세포 또는 생체분자의 상호작용을 정밀하게 제어해야 하는 분야라는 공통점을 가진다.

6. Controlled release, 경구 약물전달, 비침습 진단 기술의 발전

Ubis13 Nanomaterials for Healthcare Applications 세션에서는 나노소재 기반 약물전달과 controlled release 기술이 집중적으로 다루어졌다. Layer-by-Layer Nanoarchitectures for Theranostics and Controlled Release (Sathi ROY, IIT Kharagpur - Kharagpur, India) 발표는 polymeric capsule과 vesicle 기반 layer-by-layer nanoarchitecture가 나노의학에서 어떻게 활용될 수 있는지를 보여주었다. Layer-by-layer assembly는 고분자층을 순차적으로 적층 하여 입자의 표면 특성과 방출 특성을 조절할 수 있는 방식으로, 약물 보호, 자극반응성 방출, 세포 내 전달 조절에 유리한 플랫폼으로 소개되었다. 이 발표에서 중요한 점은 나노전달체 연구가 단순히 약물을 싣고 방출하는 수준을 넘어, 세포 내부에서 carrier와 payload가 어떤 경로를 거치고 어떻게 기능하는지를 분석하는 방향으로 발전하고 있다는 점이었다.

Tailored Mesoporous Silica Nanoparticles Improve Insulin Stability and Intestinal Permeability for Oral Delivery (Claudia IRIARTE MESA, Department of Functional Materials and Catalysis, Faculty of Chemistry, University of Vienna - Vienna, Austria, Vienna Doctoral School in Chemistry (DoSChem), University of Vienna - Vienna, Austria) 발표는 경구 인슐린 전달이라는 오래된 난제를 나노소재 설계로 해결하려는 연구였다. 인슐린은 위장관에서 쉽게 분해되고 장상피 장벽을 통과하기 어렵기 때문에, 현재까지도 경구제형 개발이 쉽지 않은 약물이다. 이 연구는 mesoporous silica nanoparticle의 기공 구조와 표면 기능화를 활용하여 인슐린의 안정성을 높이고, 장관 내 방출과 흡수를 조절하려는 접근을 제시하였다. 특히 나노입자 표면 특성이 생리적 환경에서의 안정성, 인슐린 보호, 장상피와의 상호작용에 영향을 줄 수 있다는 점이 강조되었다. 이는 나노소재 기반 경구 펩타이드 전달체가 환자 친화적 치료 플랫폼으로 발전할 수 있음을 보여주는 사례이다.

Ubis14 Carbon Materials based Healthcare Devices 세션에서는 비침습 진단과 스마트 헬스케어 모니터링 기술이 소개되었다. Nanomaterial-Based Sensors for Non-Invasive Remote Monitoring of Kidney Disease in Sweat (Giulia MATTEOLI, Institute of clinical physiology - Italian National Research Council, Pisa, Italy - Pisa, Italy) 발표는 만성신장질환 모니터링을 위한 sweat-based sensor 플랫폼을 다루었다. 만성신장질환은 지속적인 biomarker monitoring이 중요한 질환이지만, 현재 임상에서는 주로 혈액검사에 의존하고 있다. 이 연구는 땀에서 신장기능 관련 biomarker를 감지할 수 있는 나노소재 기반 electrochemical sensor를 제안했다는 점에서 의미가 있었다. 특히 웨어러블 디바이스와 결합될 경우, 환자의 일상생활 중 생체지표를 반복적으로 확인하는 point-of-care 및 remote monitoring 플랫폼으로 확장될 가능성을 보여주었다.

같은 세션의 Spectroscopy and Machine Learning for Early Detection of Chronic Wound Biomarkers (Guanting GUO, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology - Dübendorf, Switzerland) 발표는 Raman spectroscopy와 machine learning을 결합하여 만성상처 biomarker를 조기 감지하는 접근을 제시하였다. 만성상처는 진행이 느리고 초기 변화가 뚜렷하지 않아, 비침습적이고 반복 측정 가능한 진단 기술이 필요하다. 이 연구는 wound fluid와 유사한 모델 환경에서 얻은 Raman spectral data를 기반으로, machine learning을 활용해 biomarker 변화를 해석하려는 시도였다. 이는 재료기반 spectroscopic sensing과 데이터 분석 기술이 결합될 경우, 복잡한 생체유체에서도 질병 관련 분자정보를 추출할 수 있음을 보여준다.

해당 세션들은 나노소재 기반 헬스케어 기술이 약물전달에서 진단·모니터링으로 확장되고 있음을 잘 보여주었다. 경구 인슐린 전달 연구는 생체장벽을 극복하기 위한 나노소재 설계의 중요성을 보여주었고, sweat sensor와 Raman-machine learning 기반 wound biomarker 분석은 비침습·실시간·원격 모니터링이라는 미래 헬스케어 방향성을 제시하였다.

7. 하이브리드 나노소재와 생체유래 전달체: 제어형 항암 약물전달과 면역조절 소재

Ubis16 Hybrid Nanomaterials for Healthcare 세션은 이번 학회에서 나노소재 기반 바이오의료 응용의 종합적인 흐름을 보여주는 마무리 세션으로 볼 수 있었다. 하이브리드 나노소재는 서로 다른 재료의 장점을 결합하여 단일 소재로는 구현하기 어려운 기능을 제공한다. 특히 생체적합성, 항균성, 약물 적재, controlled release, 생분해성, 면역조절 기능이 함께 고려되면서, 정밀의학과 재생의학 분야에서 중요한 플랫폼으로 부상하고 있다.

Green-Synthesized Chitosan-MXene-Silver Nanocomposite: A Synergistic Antimicrobial Platform from Agro-Industrial Waste (Asima PRADHAN, MIDNAPORE COLLEGE - Midnapore, India) 발표는 chitosan, MXene, silver nanoparticle을 결합한 항균 nanocomposite를 다루었다. 이 발표에서 주목할 점은 항균 소재를 설계하는 과정에서 기능성뿐 아니라 지속가능성까지 함께 고려했다는 점이다. Shrimp shell waste에서 유래한 chitosan을 기반으로 MXene과 silver nanoparticle을 결합함으로써, 생체유래 고분자와 무기 나노소재의 장점을 동시에 활용하고자 하였다. 이러한 접근은 항균 코팅, wound dressing, 감염 제어 소재로 확장될 수 있으며, 친환경적 소재 설계와 바이오의료 응용이 연결될 수 있음을 보여준다.

Functionalization Dependent Biodegradation of 2D Materials: Impact on Immune Modulation and Applications (Kurapati RAJENDRA, IISER Thiruvananthapuram - Trivandrum, India) 발표는 2D material의 생분해성과 면역반응을 중심으로 한 연구였다. Graphene 계열 소재, carbon nitride, 2D gold nanosheet, MXene과 같은 2D material은 bioimaging, cancer therapy, drug delivery 등에서 활용 가능성이 크지만, 체내 장기 잔류성과 면역반응은 임상 적용을 위해 반드시 고려해야 할 요소이다. 이 발표는 2D material의 표면 기능화가 생분해성, 세포 반응, 면역조절 특성에 영향을 줄 수 있음을 보여주었다. 이는 향후 나노소재 설계에서 치료 성능뿐 아니라 safe-by-design, biodegradability, immune compatibility를 함께 고려해야 한다는 점을 강조하는 사례였다.

Rational Design of Lipid-Silica and Polymer-Silica Hybrid Nanocarriers for Controlled Cancer Drug Delivery(Sumiya IQBAL, University of Cologne - Cologne, Germany) 발표는 암 치료용 hybrid nanocarrier 설계 원리를 다룬 중요한 발표였다. 항암제는 낮은 용해도, 조기 누출, 비특이적 방출 때문에 치료 효율이 제한될 수 있다. 이 연구는 mesoporous silica의 구조적 안정성과 기공 특성에 lipid 또는 polymer shell의 생체적합성과 gatekeeping 기능을 결합하여, 약물 적재 안정성과 방출 제어를 동시에 개선하려는 접근을 제시하였다. 특히 silica core와 organic shell의 조합을 통해 약물 보유능, pH-responsive release, 세포 uptake를 조절할 수 있다는 점이 강조되었다. 이는 하이브리드 나노캐리어가 precision cancer therapy를 위한 다기능 약물전달 플랫폼으로 발전할 수 있음을 보여준다.

마지막으로 Ubis17 Functional Materials for Healthcare 세션의 Microfluidic Hybridization of Liquid-Crystalline Nanoparticles with Extracellular Vesicles for Advanced Therapeutics (Arianna BALESTRI, Department of Chemistry (DICUS), University of Florence - Sesto Fiorentino, Italy, CSGI, Center for Colloid and Surface Science - Sesto Fiorentino, Italy) 발표는 생체유래 extracellular vesicle과 synthetic nanoparticle을 결합한 최신 나노전달체 전략을 보여주었다. Extracellular vesicle은 생체적합성과 세포 간 전달 특성을 갖는 반면, synthetic nanoparticle은 구조 제어와 약물 적재 측면에서 장점이 있다. 해당 연구는 microfluidic fabrication을 통해 red blood cell-derived extracellular vesicle과 liquid-crystalline nanoparticle을 결합함으로써, 두 플랫폼의 장점을 하나의 hybrid nanocarrier 안에 통합하고자 하였다. 이는 생체유래 전달체와 인공 나노소재의 융합이 향후 advanced therapeutics와 정밀 약물전달 시스템 개발에 중요한 방향이 될 수 있음을 보여준다.

해당 세션에서 확인한 가장 중요한 흐름은 하이브리드화이다. 생체유래 고분자와 무기 나노소재, 2D material과 면역세포 반응, mesoporous silica와 lipid/polymer shell, extracellular vesicle과 liquid-crystalline nanoparticle이 결합되면서 단일 소재의 한계를 극복하는 방향으로 연구가 발전하고 있었다. 이는 향후 나노의학 연구가 소재 합성 중심에서 생체 내 기능, 면역반응, 장기 안정성, 제조공정의 확장성까지 고려하는 통합 설계 분야로 이동하고 있음을 보여준다.

8. 종합 연구 동향 및 평가

이번 E-MRS Spring Meeting에서 확인한 바이오메디컬 관련 연구 흐름은 크게 다섯 가지로 정리할 수 있다. 첫째, 나노약물전달체 연구는 단순한 약물 적재와 방출에서 벗어나 표적화, 자극반응성, 생체장벽 극복, 세포 내 fate 분석까지 포함하는 정밀 플랫폼으로 발전하고 있었다. Mesoporous silica nanoparticle, lipid-silica hybrid nanocarrier, polymer capsule, carbon quantum dot, exosome-hybrid nanoparticle 등 다양한 시스템이 소개되었으며, 이들 대부분은 표면화학, 생체적합성, release kinetics, 세포 uptake를 통합적으로 고려하고 있었다.

둘째, 진단과 치료의 경계가 점차 희미해지고 있었다. Gold nanoplate 기반 biosensing, β-amyloid targeting MRI contrast agent, Raman spectroscopy-machine learning 기반 wound biomarker detection, sweat-based kidney disease sensor, phthalocyanine-loaded exosome 기반 PDT 플랫폼은 모두 질병을 더 정밀하게 감지하거나, 감지와 치료를 결합하려는 방향을 보여주었다. 특히 theranostics라는 개념은 이번 학회 여러 세션에서 반복적으로 등장하였다.

셋째, 하이드로젤과 정밀 미세구조체는 wound healing 및 조직재생 분야에서 중요한 소재 플랫폼으로 다루어졌다. Garden cress-alginate hydrogel과 laser-printed microstructure는 각각 상처 미세환경과 세포 미세환경을 조절하기 위한 소재 설계의 중요성을 보여주었다. 이는 생체재료 연구가 단순한 생체적합성 평가를 넘어, 세포 행동과 조직 회복을 능동적으로 조절하는 방향으로 발전하고 있음을 의미한다.

넷째, 세포치료 및 조직공학 분야에서는 material cue와 physical stimulation의 중요성이 부각되었다. Stem cell fate를 조절하기 위해 성장인자에만 의존하는 것이 아니라, piezoelectric 또는 conductive nanomaterial과 ultrasound, magnetic field를 결합하여 세포 분화를 유도하려는 접근은 매우 인상적이었다. 또한 magnetically active microstructure를 활용한 osteogenesis 연구는 외부 자극과 정밀 3D 구조 설계가 조직재생에 결합될 수 있음을 보여주었다.

다섯째, 나노소재의 임상적용을 위해서는 성능뿐 아니라 안전성과 생분해성을 고려해야 한다는 점이 강조되었다. 2D material의 immune modulation과 biodegradation, chitosan-MXene-silver nanocomposite의 낮은 silver 함량, aspirin-coated gold nanoparticle의 biocompatible oxygen release 전략 등은 모두 나노소재의 장기적 안전성과 생체 내 반응을 고려한 연구 흐름으로 볼 수 있다.

전체적으로 이번 학회는 재료과학이 바이오의료 분야로 확장되는 방식을 매우 잘 보여주었다. 전통적인 생명과학 학회와 달리, E-MRS에서는 생물학적 현상 자체보다는 이를 조절하기 위한 소재의 설계, 합성, 구조, 표면, 물성, 공정이 중심적으로 논의되었다. 그러나 그 응용 목표는 감염 치료, 암 치료, 신경퇴행성 질환, 만성상처, 신장질환 모니터링, 골재생, 세포치료 등 매우 명확하게 바이오의료 분야와 연결되어 있었다. 따라서 이번 학회는 재료과학 기반 연구자가 바이오메디컬 엔지니어링 분야에서 어떤 방식으로 기여할 수 있는지를 확인할 수 있는 좋은 기회였다.

9. 결론

E-MRS Spring Meeting은 재료과학 중심 학회이지만, 이번 참관을 통해 나노소재와 바이오메디컬 엔지니어링의 접점이 매우 넓고 깊게 형성되고 있음을 확인할 수 있었다. 특히 약물전달, 바이오센싱, 광치료, 하이드로젤, 조직재생, 세포치료, 엑소좀 기반 전달체 등 생명과학 및 의공학 분야와 직접적으로 연결되는 연구들이 다수 발표되었다.

가장 인상적이었던 점은 바이오의료용 나노소재 연구가 더 이상 특정 기능 하나를 개선하는 데 머물지 않는다는 점이다. 최근 연구들은 표적화, controlled release, 광반응성, 생분해성, 면역조절, 생체장벽 극복, 비침습 진단, 데이터 기반 분석 등을 복합적으로 통합하는 방향으로 발전하고 있었다. 또한 소재의 물리화학적 특성을 세포와 조직의 생물학적 반응으로 연결하려는 시도도 활발히 이루어지고 있었다.

향후 바이오메디컬 소재 연구에서는 소재공학과 생명과학의 경계가 더욱 흐려질 것으로 예상된다. 나노소재는 약물전달체, 센서, 이미징 조영제, 세포 미세환경 조절자, 조직재생 scaffold, 면역조절 플랫폼으로 동시에 기능할 수 있다. 이러한 흐름 속에서 중요한 것은 단순한 소재 성능 향상이 아니라, 실제 생체환경에서의 작동 원리, 안전성, 제조 재현성, 임상 적용 가능성을 함께 고려하는 통합적 설계이다. 이번 학회는 바이오의료 응용을 지향하는 재료과학 연구의 최신 흐름을 폭넓게 이해하고, 향후 나노소재 기반 헬스케어 플랫폼이 나아갈 방향을 확인할 수 있었던 의미 있는 자리였다.

[AI 도구 활용 내역] OpenAI. ChatGPT, GPT-5.5 Thinking, 2026. 학회 프로그램 및 초록 정보를 바탕으로 학회참관기 초안의 구성, 문장 정리, 연구동향 서술 보조에 활용하였습니다. 생성된 초안은 저자가 학회 참관 내용을 제출 기준에 따라 전면적으로 검토하고 수정하여 사용하였습니다.

10. 참고문헌

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