초록 ▼

효소의 화학적인 변형을 통해 단일 분자의 효소 표면을 다공성 물질로 나노미터 수준의 보호막을 입힌 단분자 효소 나노소자를 개발하고, 이를 다공성 나노 입자에 효과적으로 고정화시키는 기술을 개발함으로써, 효소의 안정성과 활성을 획기적으로 향상시킨 효소 나노소자와 나아가 나노 바이오 센서를 개발한다. 또한 궁극적으로 이상적인 효소의 설계 및 개발을 위한 나노-바이오 융합 연구의 기반기술을 확립하는 것
이 본 과제의 연구 목표이다.
효소의 효율적인 활용을 위한 안정성을 증가시키기 위해 진행된 여러 연구를 바탕으로 본 연구진은

효소의 화학적인 변형을 통해 단일 분자의 효소 표면을 다공성 물질로 나노미터 수준의 보호막을 입힌 단분자 효소 나노소자를 개발하고, 이를 다공성 나노 입자에 효과적으로 고정화시키는 기술을 개발함으로써, 효소의 안정성과 활성을 획기적으로 향상시킨 효소 나노소자와 나아가 나노 바이오 센서를 개발한다. 또한 궁극적으로 이상적인 효소의 설계 및 개발을 위한 나노-바이오 융합 연구의 기반기술을 확립하는 것
이 본 과제의 연구 목표이다.
효소의 효율적인 활용을 위한 안정성을 증가시키기 위해 진행된 여러 연구를 바탕으로 본 연구진은 단분자 효소 나노 입자의 개념을 이용하여 효소의 안정성을 획기적으로 향상시켰다.
1. 다양한 특성의 monodisperse 다공성 나노 실리카 입자를 합성하여 나노실리카 입자 표면에 기능기를 성공적으로 도입하였다. 이를 바탕으로 다양한 메조포로스 미디어를 지지담체로 사용하여 새로운 방식의 고정화 방법인 나노단위 효소 결합체 방법 인 SEN 및 CLEA 를 통해 획기적인 효소 집적률 및 안정성과 큰 효소 활성을 얻을 수 있었다.
2. 방사선 조사법을 사용하여 다공성 나노 탄소 입자를 성공적으로 제조하고 이것이 효소 고정화의 적절한 담체임을 입증하였다. 이를 기본으로 NPS를 이용하여 효소변형을 통해 효율적인 고정화를 위한 획기적인 기술을 개발하고 개발된 다공성 탄소 나노 재료를 이용한 나노-바이오 센서의 선행연구를 수행했다.
3. 효소 고정화에 적합한 나노 혼성체 합성 공정 최적화를 위한 다공성 나노 물질과 기능기를 함유하는 나노 구조체 개발을 성공적으로 수행하여 만들어진 다공성 나노물질위에 바이오 물질을 고정화하여 바이오 칩으로서의 응용성을 높이고 검토할 수 있도록 했다. 그 결과 효소 고정화 담체와 고정화 방법을 통하여 획기적으로 달성된 효소 안정성과 이에 따른 효율을 효과적으로 달성하였다.
본 연구에서 수행되는 단일분자 제어 기술은 생물공학 전반에 확대되어 단분자 거동이나 단분자 제어 기술의 획기적인 발전을 가져올 것이다. 본 연구는 나노기술과 효소 바이오 기술을 가장 효과적으로 융합하여 효소의 안정성을 획기적으로 높여 경쟁력 있는 효소시스템을 창출하여 산업적으로 크게 공헌할 것이다. 또한 효소뿐만 아니라 다양한 생물 분자들과 나노물질을 융합하는 기술로 확대되어 새로운 나노-바이오 기술 영역을 열 것으로 기대된다.

Abstract ▼

This research focuses on the development of armored single enzyme nanoparticle (SEN) that surrounds each enzyme molecule with a porous composite organic/inorganic network of less than a few nanometers thick and their
immobilization technology into nanoporous materials in order to dramatically enh

This research focuses on the development of armored single enzyme nanoparticle (SEN) that surrounds each enzyme molecule with a porous composite organic/inorganic network of less than a few nanometers thick and their
immobilization technology into nanoporous materials in order to dramatically enhance the stability and loading of the enzymes. With these strategies, we can pave the way to the ideal enzyme system for the enzyme-based nano-biosensors using the combined technology of nanotechnology
and biotechnology.
Several conventional approaches have been taken to improve the catalytic stability of enzyme for efficient applications based on the concept of nanoparticles
1. We fabricate the functional group on the surface of the nanosilica particle by synthesis monodisperse porous nanosilica particle having various charactors. With
this result, much enhanced enzyme compactness, stability and high enzyme activity were obtained by SEN and CLEA as the new method of immobilizations using various mesoporous mediate.
2. Mesoporous carbon nanoparticle was prepared successfully with irradiation and we proved mesoporous carbon nanoparticle is good support for enzyme
immobilization. Based on this fact, innovative technology has developed through enzyme modification with NPS, and then we performed the pre-experiment for nano-bio sensor using mesoporous carbon nanoparticle.
3. We have developed applications as biochip with that biomolecules were immobilized on the porous material having functional group. this result in that innovative stability and efficiency were performed through enzyme support material and immobilization method.
The single enzyme nanoparticle system will greatly enhance the enzyme stability, reduce the cost for enzymes in the enzymatic process, and consequently revitalize the biotechnology industries using enzymes. The technology to
encapsulate the single molecular enzyme can be used to control and detect biomolecules at molecular level and has great potential applications in the wide areas of biotechnology. Furthermore, this unique nanobiotechnological approach will expand the areas using enzymes.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...10
• 3. 결과 및 고찰 ...16
• 4. 결론 ...62
• 5. 인용문헌 ...62