나노바이오 인터페이스는 나노소재와 생물학적 개체와의 상호작용에 대한 포괄적인 개념이다. 나노바이오 인터페이스는 생물학적 유해인자의 진단, 약물 전달, 치료 기술과 같은 바이오의학 분야뿐만 아니라 나노소재의 독성 연구 분야까지 폭넓게 활용되고 있다. 본 연구에서는 나노바이오 인터페이스를 기반으로 하여 나노소재 기반의 생물학적 유해 인자 진단 응용 방법과 나노독성 연구에 대해 기술하였다. 바이오 유해인자 검출을 위한 나노바이오 센서는 넓은 표면적을 기반으로 정확한 검출을 위한 방향으로 발전하고 있다. 본 연구에서는 표면적이 넓고 광학적 특성을 가지고 있는 나노구조체를 이용하여 ...
나노바이오 인터페이스는 나노소재와 생물학적 개체와의 상호작용에 대한 포괄적인 개념이다. 나노바이오 인터페이스는 생물학적 유해인자의 진단, 약물 전달, 치료 기술과 같은 바이오의학 분야뿐만 아니라 나노소재의 독성 연구 분야까지 폭넓게 활용되고 있다. 본 연구에서는 나노바이오 인터페이스를 기반으로 하여 나노소재 기반의 생물학적 유해 인자 진단 응용 방법과 나노독성 연구에 대해 기술하였다. 바이오 유해인자 검출을 위한 나노바이오 센서는 넓은 표면적을 기반으로 정확한 검출을 위한 방향으로 발전하고 있다. 본 연구에서는 표면적이 넓고 광학적 특성을 가지고 있는 나노구조체를 이용하여 인플루엔자 바이러스 검출 방법을 개발하였다. 나노구조체를 검출에 활용하기 위해 항체와 펩타이드로 기능화 시키는 방법을 사용하였다. 두 검출법 모두 비표지 검출이 가능하기 때문에 향후 현장진단형 센서 개발에 다양한 방법으로 적용이 가능하다. 바이오 유해인자 검출을 위한 또다른 연구는 나노입자 기반의 박테리아 검출 기술이다. 본 연구에서는 실리카-고분자 복합체를 이용하여 형광 감도와 안정성을 개선 시킨 나노프로브를 개발하였다. 이 나노프로브를 이용해 항생제 내성이 있는 박테리아와 항생제 내성이 없는 박테리아 모두 검출 가능함을 보여주었다. 나노바이오 공학 기술의 응용과 활용이 급격히 증가했지만, 현재 활용되는 나노소재들이 건강에 악영향을 줄 수 있다는 문제들이 제기 되면서 나노독성에 관한 연구가 활발히 이루어지고있다. 본 연구에서는 나노소재의 거동과 독성과의 상관관계에 관한 연구를 나노바이오 인터페이스에 대한 이해를 기반으로 연구를 수행하였다. 첫번째 연구는 은나노입자의 거동과 독성의 상관관계에 대한 연구이다. 은 나노 입자는 대표적인 독성 소재이다. 하지만 이번 연구에서 은 나노입자가 노출되어있는 환경에 따라 거동이 달라지게 되고, 이 거동에 따라 독성이 달라지는 결과를 제브라피쉬 배아를 통해 보여준다. 두번째 연구는 나노플라스틱의 생체 내 거동과 생물학적 영향에 관한 연구이다. 나노플라스틱도 나노소재의 범주에 들어가며, 크기가 작고 분해가 잘 되지 않는 특성과 주변 물질을 흡착시키는 특성 때문에 나노독성 측면에서 큰 이슈가 되고있다. 본 연구에서는 폴리스티렌 나노플라스틱이 크기와 흡착특성이 독성에 어떤 영향을 미치는지 제브라피쉬 배아를 통해 확인하였다. 두 연구를 통해 나노바이오 인터페이스기반으로 나노독성의 원인 규명을 위한 방법을 보여주었다. 본 연구에서 개발한 독성 평가 방법은 다양한 나노소재의 위해성 평가에 적용 가능할 것이다. 나노바이오 인터페이스는 나노소재와 생물학적 개체간의 상호작용에 대한 개념이다. 본 연구를 통해 나노바이오 인터페이스의 응용과 이해를 기반으로 다양한 연구 분야에 적용이 가능함을 보여줄 것으로 기대한다.
나노바이오 인터페이스는 나노소재와 생물학적 개체와의 상호작용에 대한 포괄적인 개념이다. 나노바이오 인터페이스는 생물학적 유해인자의 진단, 약물 전달, 치료 기술과 같은 바이오의학 분야뿐만 아니라 나노소재의 독성 연구 분야까지 폭넓게 활용되고 있다. 본 연구에서는 나노바이오 인터페이스를 기반으로 하여 나노소재 기반의 생물학적 유해 인자 진단 응용 방법과 나노독성 연구에 대해 기술하였다. 바이오 유해인자 검출을 위한 나노바이오 센서는 넓은 표면적을 기반으로 정확한 검출을 위한 방향으로 발전하고 있다. 본 연구에서는 표면적이 넓고 광학적 특성을 가지고 있는 나노구조체를 이용하여 인플루엔자 바이러스 검출 방법을 개발하였다. 나노구조체를 검출에 활용하기 위해 항체와 펩타이드로 기능화 시키는 방법을 사용하였다. 두 검출법 모두 비표지 검출이 가능하기 때문에 향후 현장진단형 센서 개발에 다양한 방법으로 적용이 가능하다. 바이오 유해인자 검출을 위한 또다른 연구는 나노입자 기반의 박테리아 검출 기술이다. 본 연구에서는 실리카-고분자 복합체를 이용하여 형광 감도와 안정성을 개선 시킨 나노프로브를 개발하였다. 이 나노프로브를 이용해 항생제 내성이 있는 박테리아와 항생제 내성이 없는 박테리아 모두 검출 가능함을 보여주었다. 나노바이오 공학 기술의 응용과 활용이 급격히 증가했지만, 현재 활용되는 나노소재들이 건강에 악영향을 줄 수 있다는 문제들이 제기 되면서 나노독성에 관한 연구가 활발히 이루어지고있다. 본 연구에서는 나노소재의 거동과 독성과의 상관관계에 관한 연구를 나노바이오 인터페이스에 대한 이해를 기반으로 연구를 수행하였다. 첫번째 연구는 은나노입자의 거동과 독성의 상관관계에 대한 연구이다. 은 나노 입자는 대표적인 독성 소재이다. 하지만 이번 연구에서 은 나노입자가 노출되어있는 환경에 따라 거동이 달라지게 되고, 이 거동에 따라 독성이 달라지는 결과를 제브라피쉬 배아를 통해 보여준다. 두번째 연구는 나노플라스틱의 생체 내 거동과 생물학적 영향에 관한 연구이다. 나노플라스틱도 나노소재의 범주에 들어가며, 크기가 작고 분해가 잘 되지 않는 특성과 주변 물질을 흡착시키는 특성 때문에 나노독성 측면에서 큰 이슈가 되고있다. 본 연구에서는 폴리스티렌 나노플라스틱이 크기와 흡착특성이 독성에 어떤 영향을 미치는지 제브라피쉬 배아를 통해 확인하였다. 두 연구를 통해 나노바이오 인터페이스기반으로 나노독성의 원인 규명을 위한 방법을 보여주었다. 본 연구에서 개발한 독성 평가 방법은 다양한 나노소재의 위해성 평가에 적용 가능할 것이다. 나노바이오 인터페이스는 나노소재와 생물학적 개체간의 상호작용에 대한 개념이다. 본 연구를 통해 나노바이오 인터페이스의 응용과 이해를 기반으로 다양한 연구 분야에 적용이 가능함을 보여줄 것으로 기대한다.
Nano-bio interface is a comprehensive concept of the interaction between nanomaterials and biological entities. The nano-bio interfaces are widely used in the fields of biomedical research such as the diagnosis, drug delivery, and therapeutic technologies, as well as in the field of toxicity studies...
Nano-bio interface is a comprehensive concept of the interaction between nanomaterials and biological entities. The nano-bio interfaces are widely used in the fields of biomedical research such as the diagnosis, drug delivery, and therapeutic technologies, as well as in the field of toxicity studies of nanomaterials. In this study, I showed that the nanomaterials-based biohazards diagnosis and relationship between nanomaterials behaviors and nanotoxicity. Nanomaterials are nano-scaled material and have a large surface area and unique properties. The first study of nanomaterials-based biohazards diagnosis is influenza virus detection using inverse opal structure, one of the photonic crystal. Inverse opal structures functionalized with antibodies against influenza showed excellent sensitivity and selectivity for diagnosis. The second study is a diagnostic method using nanopillar structures, one of the other types of nanostructures. Polydopamine and peptide were used for simplifying surface functionalization. This study showed a simple functionalization method and label-free detection of the influenza virus using a nanopillar structure. The final study is the diagnosis of bacteria using novel nanoprobes. In this study, silica-polymer based novel nanoparticles were used for improving the stability and sensitivity of fluorescence in the conventional fluorescence in situ hybridization. The nanoparticles were functionalized by single-stranded DNA, be possible to diagnose both antibiotic-resistant and non-antibiotic resistant bacteria. This chapter demonstrated that the nano-bio interfaces play an important role in the diagnosis of biohazards. The applications of nanobiotechnology have increased dramatically. However, many recent studies have been reported on the risk of nanomaterials. In this study, I approached from the perspective of the nano-bio interface to the correlation between nanomaterial behavior and toxicity. The first is a study of silver nanoparticle behavior and toxicity using a zebrafish embryo. In this study, I show that the toxicity of the silver nanoparticles is related to the behaviors of nanomaterials. The second study is about the in vivo behavior and biological effects of nanoplastics using a zebrafish embryo. Nanoplastics also belong to the category of nanomaterials and are a major issue in terms of nanotoxicity due to their small size and poor decomposition properties. This study demonstrated that the nanoplastics bioaccumulation and biological effects depend on their size and accelerate toxic materials, such as metal ions. Both studies confirm that the nano-bio interfaces play an important role in investigating the cause of nanotoxicity. Nano-bio interfaces, the interaction between nanomaterials and biological entities, are becoming more important as nano-biotechnology develops. Based on the application and understanding of nano-bio interfaces, this study suggests that the nano-bio interfaces can be applied to various research fields relating to nanomaterials.
Nano-bio interface is a comprehensive concept of the interaction between nanomaterials and biological entities. The nano-bio interfaces are widely used in the fields of biomedical research such as the diagnosis, drug delivery, and therapeutic technologies, as well as in the field of toxicity studies of nanomaterials. In this study, I showed that the nanomaterials-based biohazards diagnosis and relationship between nanomaterials behaviors and nanotoxicity. Nanomaterials are nano-scaled material and have a large surface area and unique properties. The first study of nanomaterials-based biohazards diagnosis is influenza virus detection using inverse opal structure, one of the photonic crystal. Inverse opal structures functionalized with antibodies against influenza showed excellent sensitivity and selectivity for diagnosis. The second study is a diagnostic method using nanopillar structures, one of the other types of nanostructures. Polydopamine and peptide were used for simplifying surface functionalization. This study showed a simple functionalization method and label-free detection of the influenza virus using a nanopillar structure. The final study is the diagnosis of bacteria using novel nanoprobes. In this study, silica-polymer based novel nanoparticles were used for improving the stability and sensitivity of fluorescence in the conventional fluorescence in situ hybridization. The nanoparticles were functionalized by single-stranded DNA, be possible to diagnose both antibiotic-resistant and non-antibiotic resistant bacteria. This chapter demonstrated that the nano-bio interfaces play an important role in the diagnosis of biohazards. The applications of nanobiotechnology have increased dramatically. However, many recent studies have been reported on the risk of nanomaterials. In this study, I approached from the perspective of the nano-bio interface to the correlation between nanomaterial behavior and toxicity. The first is a study of silver nanoparticle behavior and toxicity using a zebrafish embryo. In this study, I show that the toxicity of the silver nanoparticles is related to the behaviors of nanomaterials. The second study is about the in vivo behavior and biological effects of nanoplastics using a zebrafish embryo. Nanoplastics also belong to the category of nanomaterials and are a major issue in terms of nanotoxicity due to their small size and poor decomposition properties. This study demonstrated that the nanoplastics bioaccumulation and biological effects depend on their size and accelerate toxic materials, such as metal ions. Both studies confirm that the nano-bio interfaces play an important role in investigating the cause of nanotoxicity. Nano-bio interfaces, the interaction between nanomaterials and biological entities, are becoming more important as nano-biotechnology develops. Based on the application and understanding of nano-bio interfaces, this study suggests that the nano-bio interfaces can be applied to various research fields relating to nanomaterials.
주제어
#나노-바이오 인터페이스 나노소재 나노구조체 표면기능화 생물학적 유해인자 나노독성 은 나노입자 나노플라스틱
학위논문 정보
저자
이왕식
학위수여기관
과학기술연합대학교대학원 (UST)
학위구분
국내박사
학과
생명공학(Biotechnology) 나노바이오공학
지도교수
정진영
발행연도
2020
총페이지
175
키워드
나노-바이오 인터페이스 나노소재 나노구조체 표면기능화 생물학적 유해인자 나노독성 은 나노입자 나노플라스틱
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