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FET 특성 기반 나노바이오센서 분석 기술
Nanobiosensors Based on Field-Effect Transistor 원문보기

고분자 과학과 기술 = Polymer science and technology, v.26 no.4, 2015년, pp.323 - 328  

권오석 (Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB), BioNanoresearch Center)

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문제 정의

  • 특히, 비표지식 방식으로 바이오탐침과 타겟 바이오물질간 반응에 의해서 유도되는 유사 게이트전압을 통한 FET 나노바이오센서의 감지원리를 공부하였으며, 이를 실제 응용한 다양한 예를 통하여 응용 기술의 범위를 확장시킬 수 있음을 확인 하였다. 또한, FET 트랜지스터의 물리적 및 화학적 성질을 활용하여 기존 FET 나노바이오센서 성능의 한계점을 해결할 방안을 논의해 보았다. 이를 통해 융복합 나노바이오센서 뿐만 아니라, 다양한 산업적 분석 장치 및 의료 진단 장치에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
  • 본 기고에서는 FET 나노바이오센서용 트랜지스터의 특성을 통해 고 감응성 바이오센서 적용 방향에 대해 서술하였다. 특히, 비표지식 방식으로 바이오탐침과 타겟 바이오물질간 반응에 의해서 유도되는 유사 게이트전압을 통한 FET 나노바이오센서의 감지원리를 공부하였으며, 이를 실제 응용한 다양한 예를 통하여 응용 기술의 범위를 확장시킬 수 있음을 확인 하였다.
  • 본 기고에서는 최근 FET 기반 나노바이오센서의 기술적 발전을 감지 메커니즘 분석을 통하여 고찰한 후, 실제 개발되고 있는 융복합 FET 나노바이오센서 적용기술에 대해 소개하고, 이러한 기술들의 앞으로의 발전 방향을 제시하고자 한다.
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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
나노바이오센서는 어떠한 구성요소로 이루어져 있는가? 나노바이오센서란 특정 물질에 인식기능을 갖는 생물학적 탐침(bioprobe)이 전기 또는 광학적 변환기(transducer)와 결합되어 타겟 생물분자와의 상호작용을 인식함으로써, 극미량의 생화학 물질을 선택적으로 감지할 수 있는 소자를 말한다.4,5 생물학적 탐침으로는 압타머(aptamer),6 항원/항체 혹은 단백질(antigen or peptide),7 수용체(receptor),8 베지클(vesicle)9 등이 속하며, 변환기로는 전도성 나노구조체(전도성 고분자 나노입자10 및 튜브,11 카본나노라드,12 그래핀13 등) 및 형광 구조체(금속,14 퀀텀닷(quantum dot),15 에너지 상향물질 나노물질(upconversion)16 등)들이 있다(그림 1). 이들 구성요소들로 이루어진 나노바이오센서들의 감지 방법은 측정하는 신호와 종류 및 방법에 따라서 크게 광 에너지 전이/변환 및 전기변환 방식들로 나뉘어 진다.
나노바이오센서는 어떠한 방식으로 나뉘어 질 수 있는가? 4,5 생물학적 탐침으로는 압타머(aptamer),6 항원/항체 혹은 단백질(antigen or peptide),7 수용체(receptor),8 베지클(vesicle)9 등이 속하며, 변환기로는 전도성 나노구조체(전도성 고분자 나노입자10 및 튜브,11 카본나노라드,12 그래핀13 등) 및 형광 구조체(금속,14 퀀텀닷(quantum dot),15 에너지 상향물질 나노물질(upconversion)16 등)들이 있다(그림 1). 이들 구성요소들로 이루어진 나노바이오센서들의 감지 방법은 측정하는 신호와 종류 및 방법에 따라서 크게 광 에너지 전이/변환 및 전기변환 방식들로 나뉘어 진다. 광에너지 전이/변환 방식으로는 형광공명에너지전이(forster resonance energy transfer, FRET),17 무 표지식 포토닉 크리스탈(photonic crystal), 및 표면증강라만분광법(surface-enhanced raman spectroscopy, SERS)18 방식이 널리 활용되고 있으며, 전기변환은 표적물질과의 선택적 상호작용으로 유발된 물리적 혹은 화학적 변화를 전기적신호로 변환하는 것을 말하며, 다양한 종류(전위차 측정, 산화/환원 반응에 따른 전류변화, 나노선채널에 의한 전류변화19)의 전류 변환 감지센서가 지금까지 개발 되어져 왔다.
나노바이오센서란 무엇인가? 나노바이오센서란 특정 물질에 인식기능을 갖는 생물학적 탐침(bioprobe)이 전기 또는 광학적 변환기(transducer)와 결합되어 타겟 생물분자와의 상호작용을 인식함으로써, 극미량의 생화학 물질을 선택적으로 감지할 수 있는 소자를 말한다.4,5 생물학적 탐침으로는 압타머(aptamer),6 항원/항체 혹은 단백질(antigen or peptide),7 수용체(receptor),8 베지클(vesicle)9 등이 속하며, 변환기로는 전도성 나노구조체(전도성 고분자 나노입자10 및 튜브,11 카본나노라드,12 그래핀13 등) 및 형광 구조체(금속,14 퀀텀닷(quantum dot),15 에너지 상향물질 나노물질(upconversion)16 등)들이 있다(그림 1).
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