초록 ▼

본 연구과제(기능성 나노입자와 결합된 초고감도 국소표면플라즈몬공명 나노센서 플랫폼 개발)는 아래와 같이 나노입자와 측정시료의 결합에 의한 새로운 초고감도 검출 방법의 구현 및 다양한 나노구조를 활용한 고감도 표면플라즈몬공명 센서 플랫폼 개발의 두 가지 방향으로 진행되었다.
우선, 기능성 나노입자를 측정시료와 선택적으로 결합시키고 이를 통해 시료에 추가적인 질량을 제공하게 함으로써 기존 표면플라즈몬공명 센서보다 우수한 감도 특성을 구현할 수 있었다. 기존의 연구와 달리, 본 연구에서는 Fe3O4 소재의 자성 나노입자를 이용하여

본 연구과제(기능성 나노입자와 결합된 초고감도 국소표면플라즈몬공명 나노센서 플랫폼 개발)는 아래와 같이 나노입자와 측정시료의 결합에 의한 새로운 초고감도 검출 방법의 구현 및 다양한 나노구조를 활용한 고감도 표면플라즈몬공명 센서 플랫폼 개발의 두 가지 방향으로 진행되었다.
우선, 기능성 나노입자를 측정시료와 선택적으로 결합시키고 이를 통해 시료에 추가적인 질량을 제공하게 함으로써 기존 표면플라즈몬공명 센서보다 우수한 감도 특성을 구현할 수 있었다. 기존의 연구와 달리, 본 연구에서는 Fe3O4 소재의 자성 나노입자를 이용하여 채널 내부에서 시료와 선택적으로 결합시키고 이를 자석을 이용하여 원격으로 센서칩 표면으로 유도하는 새로운 형태의 센싱 방법을 제안하였다. 이러한 방식은 유체의 이동에 의해 랜덤하게 움직이다가 센서 표면에서 흡착에 의한 결합 반응이 일어나는 낮은 효율의 기존 검출 방식과 비교해서 나노입자와 결합되는 시료의 질량 증가 극대화를 통해 초고감도 특성이 가능하고 결합 반응의 효율이 높으며, 센서칩의 항구적인 재사용이 가능하다는 다양하고 중요한 장점들이 있다. 이와 관련된 연구성과는 아래와 같다.
[논문] Surface plasmon resonance biosensing based on target-responsive mobility switch of magnetic nanoparticles under magnetic fields, Journal of Materials Chemistry 21(13), 5156-5162, 2011.
[특허] 표면 플라즈몬 공명 방법을 이용한 분석 대상 물질의 검출방법(출원 10-2010-0111088)
다음으로, 기존의 표면플라즈몬공명 바이오센서 기판은 금속 소재의 평평한 박막으로 되어 있으나, 본 연구에서는 다양한 나노구조를 활용하여 고감도 특성을 구현하도록 하였다. 우선, 그래핀 소재의 박막을 은 박막 위에 추가로 증착하여 은 소재 기판의 산화를 막으면서 동시에 금 소재 기판과 비교해 고감도 이미징 특성을 갖도록 하는 연구를 수행하였다. 또한 금속 박막 위에 ZnO 소재의 나노로드를 형성시킴으로써 바이오 분자 결합반응의 면적을 크게 증가시키고 이를 통해 약 3배 정도의 감도 향상 효과가 있음을 DNA 중합반응을 통해 확인하였다. 또한 랜덤한 형태의 나노구조 대신, 금속-유전체 이중층의 격자구조를 설계하고 이를 통해 우수한 신호 품질을 유지하면 서 10배 가까이 감도를 향상시킬 수 있는 새로운 표면플라즈몬공명 나노센서 플랫폼을 개발하였다. 이 경우, 랜덤한 나노구조에 의한 것보다 훨씬 효율적으로 우리가 원하는 감도 특성을 갖는 나노센서를 재현성있게 제작할 수 있다는 장점이 있다. 상기 결과와 관련된 연구성과는 아래와 같다.
[논문] Graphene-on-silver substrates for sensitive surface plasmon resonance imaging biosensors, Optics Express 19(2), 458-466, 2011 외 4건.
[특허] 미세 격자 구조물을 갖는 국소 표면 플라즈몬 공명 센서칩 및 이를 갖는 바이오센서(출원 10-2011-0068054)& 그라핀층을 갖는 표면 플라즈몬 공명 센서칩 및 이를 갖는 바이오센서(출원 10-2011-0068059)

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 8
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 9
• Ⅲ. 연구성과 ... 10