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최근 다양한 소재들이 약물전달시스템, 치료 및 이미징과 같은 바이오, 바이오 의학 분야에 이용되고 있다. 대부분의 경우, 소재의 활성과 적합성은 그들 기능성에 기인하므로, 생기능성 소재의 제작이 매우 중요하다. 이와 같은 관점에서, 석사과정의 연구로 생기능성 소재를 이용하여 생명공학적으로 응용한 두 가지 연구를 소개하겠다. 첫 번째 연구주제는 레이저 탈착 비행 시간형 질량분석기와 ...

최근 다양한 소재들이 약물전달시스템, 치료 및 이미징과 같은 바이오, 바이오 의학 분야에 이용되고 있다. 대부분의 경우, 소재의 활성과 적합성은 그들 기능성에 기인하므로, 생기능성 소재의 제작이 매우 중요하다. 이와 같은 관점에서, 석사과정의 연구로 생기능성 소재를 이용하여 생명공학적으로 응용한 두 가지 연구를 소개하겠다. 첫 번째 연구주제는 레이저 탈착 비행 시간형 질량분석기와 바이오칩을 이용한 PSA 단백질의 검출 및 정량에 관한 연구이다. 33 kDa의 세린단백질가수분해효소인 PSA는 전립선암의 바이오 마커로 알려져 있다. 전립선 암은 남성의 생식 시스템의 분비샘인 전립선에서 발병한다. 그러나 PSA는 그 수치는 남성에 비해 낮으나 여성에서 유방암의 바이오마커로 쓰일 수 있다는 보고가 제시되고 있다. PSA를 여성의 혈청에서 검출하고 정량하는 방법이 드물기 때문에, 유방암에서 PSA를 검출하고 정량하기 위한 초민감성을 가진 생분석적 방법을 개발이 요구되고 있다. 우리는 나노입자와 바이오칩에 PSA를 잡을 수 있는 항체를 고정하여 샌드위치어세이 형식으로 칩 위에 단백질을 검출하고, 혈청에서 PSA의 검출 유무는 나노 입자 표면에 존재하는 유기분자의 질량 분석 신호 세기로 확인할 수 있다. 유기분자는 금 나노 입자 표면에 과량으로 존재하기 때문에 이들로 인한 신호증폭효과를 볼 수 있게 된다. 그리고, 중수소로 치환된 유기분자가 고정된 나노입자를 이용하여 검출된 PSA의 상대적인 양을 정량 할 수 있다. 또한 이 방법을 이용하여 여성의 혈청에서도 PSA를 정량 할 수 있다. 두 번째 연구 주제는 하이드로겔의 물리적 성질을 증대시켜 자극형 약물 전달을 전략에 대한 연구이다. 물리적 성질을 증가시키기 위하여, 퀘세틴을 결합한 알긴산을 제작하였고, 증대된 물리적 성질을 이용하여 철 이온과 알긴산의 특이 결합 성질을 이용하여 자극형 약물 전달 시스템을 개발하였다. 위의 소개된 생기능성 소재를 제작하는 방법들은 확장된 연구로써 유용한 응용연구에 적용 될 수 있을 것이라 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, various materials are applied in many biological and biomedical applications such as drug delivery systems (DDS), imaging and therapeutics. In most cases, fabrication of bio-functional materials is significant because activities and compatibilities of materials depend on their functionalit...

Recently, various materials are applied in many biological and biomedical applications such as drug delivery systems (DDS), imaging and therapeutics. In most cases, fabrication of bio-functional materials is significant because activities and compatibilities of materials depend on their functionalities. In this respects, we introduce two parts of study which utilized bio-functional materials for various biotechnological applications In Part 1, we report the strategy to detect and quantify the prostate specific antigen (PSA) using biochips and laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (LDI-TOF MS). PSA 33 kDa serine protease, is known as a biomarker of prostate cancer that is developed in the prostate, a gland in the male reproduction system. However, it has been reported that PSA could be used as a biomarker of breast cancer that occurs in female although the level of PSA in female is much lower than that in male. Since methods for the detection and quantification of the PSA in serum are rare, the bioanalytical method with ultra-sensitivity is demanded for the detection and quantification of PSA as a diagnostic and prognostic indicator of breast cancer. In our strategy, PSA was captured by two antibodies on gold nanoparticles (AuNPs) and on a biochip, through a sandwich assay format. The presence of PSA in fetal bovine serum (FBS) was then verified by LDI-TOF MS signals of small molecules, called Am-tag, which existed in large excess on AuNPs playing a role for amplifying the biological events. Also, relative amounts of PSA in serum were quantified by using dAm-tag-coated AuNPs (IS). Furthermore, the quantification method was verified in PSA spiked female serum. In the last part, we describe the strategy to on-demand drug release from hydrogel with enhanced physical property. For enhanced physical property, quercetin-conjugated alginate was developed. Using this stronger physical property, the alginate hydrogels has on-demand drug release property by affinity differences between iron ion and alginate. I believe that my strategy of generating biofunctional materials can be further expanded to the study of research and practical applications.

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