초록 ▼

- 연구개발 최종 목표
본 연구는 생명현상을 제어/조절하는 외부자극 (활성산소, 세포사멸)에 선택적 광학 증폭을 나타내는 고분자-생체분자 하이브리드 원천소재를 개발하여, 최종적으로 미래의 난치성 질환의 진단/치료 기술개발에 필수적인 신개념 바이오스위치 원천기술을 개발하는 것임.
- 주요 연구개발 내용
신개념 바이오스위치 원천소재 확보 및 이를 이용한 질병 진단/치료 기술을 개발하기 위해 핵심기술인 폴리머닷 스위칭 기술과 활성산소에 대한 감응 기술, 보조기술인 바이오스위치 전달소재 개발이 필수적이라 할 수 있음. 이에

- 연구개발 최종 목표
본 연구는 생명현상을 제어/조절하는 외부자극 (활성산소, 세포사멸)에 선택적 광학 증폭을 나타내는 고분자-생체분자 하이브리드 원천소재를 개발하여, 최종적으로 미래의 난치성 질환의 진단/치료 기술개발에 필수적인 신개념 바이오스위치 원천기술을 개발하는 것임.
- 주요 연구개발 내용
신개념 바이오스위치 원천소재 확보 및 이를 이용한 질병 진단/치료 기술을 개발하기 위해 핵심기술인 폴리머닷 스위칭 기술과 활성산소에 대한 감응 기술, 보조기술인 바이오스위치 전달소재 개발이 필수적이라 할 수 있음. 이에 본 연구에서는 폴리머닷 기반 광신호 발생 원천소재를 확보하는 동시에 이들의 광신호 스위칭 기술을 개발하였고, 나아가 활성산소에 감응하는 다양한 형광/화학발광 나노프로브 원천소재를 개발하였음. 또한 폴리머닷 기반 바이오스위치 나노프로브에 응용 가능한 고분자-하이브리드 나노겔전달소재를 개발하였음. 신개념 바이오스위치 개발을 위한 핵심 및 보조기술이 확보됨에 따라 향후 고부가가치의 조영제 및 진단 소재 원천특허 및 사업화의 가능성을 확보함. 대표적 연구성과는 하기와 같음.
1. 광 감응 형광 나노프로브 개발; 고효율의 근적외 형광 공액고분자와 광색성 염료가 고집적된 이성분 복합체 폴리머닷을 설계, 개발하여 강한 근적외 형광의 안정적/가역적 스위칭 기술을 확보하였고, 기존의 형광 조영제와 달리 불필요한 신호잡음이 배제된 고감도의 형광 영상 기술을 개발하였음. 이 결과를 재료분야 최고 권위지인 Advanced Materials에 발표하였고, 표지 논문으로 선정되었음.
2. 활성산소 감응 화학발광 나노프로브 개발; 염증성 질환의 조기 진단 위해, 저농도의 활성산소(과산화수소)에도 민감하게 반응하는 화학발광 나노프로브를 개발하였고, 이 결과를 나노재료 분야 최고 권위지인 ACS Nano에 발표하였음.
3. 고분자-하이브리드 전달소재 개발: 바이오스위치를 세포/생체 내에 적용하기 위하여 상기에서 개발된 나노-바이오 소재를 탑재할 수 있고, 높은 효율로 표적에 전달할 수 있는 신규 전달용 나노겔 원천소재를 개발하였고, 이를 광, 자기 기능화함으로써 MRI, 광학 영상에 적용하였음. 이 결과를 바이오재료분야 최고 권위지인 Biomaterials에 발표하였음.
4. 폴리머닷 기반 전달소재 개발: 바이오스위치 전달소재로서 다당류 기반 폴리아미드를 합성하여 생체적합성/암표적성 자기조립 나노입자를 개발하였음. 이 결과를 재료분야 최고 권위지인 Journal of Materials Chemistry B에 발표하였고, 표지논문으로 선정되었음.
- 기대효과
생명 현상을 제어/조절하는 외부자극 감응형 고분자-생체분자 하이브리드 원천소재 개발은 생명 현상에 대한 분자수준의 광학신호 검출을 가능케 하는 바이오/나노 융합 원천소재를 개발하는 것으로 국가가 지향하는 미래 융합원천기술개발의 대표적 성공사례 창출이 가능하며, 생물, 화학, 약학, 의학, 물리, 광학 등의 다양한 융합연구 활성화를 통하여 분자 영상․이미징 분야의 글로벌 경쟁력 확보가 가능한 원천소재 확보하여, 미래의 고부가가치 제약/의약/보건 산업 창출에 기여할 것으로 기대됨.

Abstract ▼

‧ Research Goal
The final propose of this research program is to develop the original technology of bio-switch, which is necessary for diagnosis and therapy of disease in future, by development of biological stimulus-responsive polymer-biomolecule hybrid materials which can improve optical fluore

‧ Research Goal
The final propose of this research program is to develop the original technology of bio-switch, which is necessary for diagnosis and therapy of disease in future, by development of biological stimulus-responsive polymer-biomolecule hybrid materials which can improve optical fluorescence signal for outside stimulation (reactive oxygen species, apoptosis), controls biological phenomenon.
‧ Contents
Phase 2. (‘11-’13) : Optimization of stimulus-responsive polymer-biomolecule hybrid
switching materials and development of in vivo/cellular application technology
- Development of apoptosis- and reactive oxygen species (ROS)-responsive polymer-biomolecule hybrid switching materials
- Evolution of polymer dots into reactive oxygen species (ROS)-responsive nano-bio switches
- Development of bioconjugation technology onto the surface of polymer dots
- Evolution of polymer dots into apoptosis and protease activity-responsive nano-bio switches
- Development of cellular and in vivo applications of polymer dot-based bio-switches
- Development of diagnostic technology and optimization of nanoprobes responsive to reactive oxygen species and apoptosis
- Development of bio-switich loading technology into biocompatible nanogel carriers
- Development of diagnostic/imaging technology using polymer dot/nanogel hybrid bio-switches
‧ Expected Contribution
The development of biological stimulus-responsive polymer-biomolecule hybrid materials can be possible to produce a representative successful case of development of hybrid original future technology that Nation aims at, and can contribute to induce valuable pharmacy/medical/health industry through getting original materials in molecular imaging field which are produced by hybrid research of biology, chemistry, pharmacy, medicine, physics, and optics.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMRY ... 9
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 11
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 1 절. 연구개발 최종 목표 ... 12
• 2 절. 연구개발 대상 기술의 정의 및 개념 ... 13
• 3 절. 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성 ... 15
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 18
• 1절. 국외 기술개발 현황 ... 18
• 2절. 연구사례 조사.분석 및 시사점 ... 23
• 3절. 선행연구내용 ... 23
• 4절. 현기술상태의 취약성 및 앞으로의 전망 ... 24
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 29
• 1 절. 2단계 연구개발 내용 개요 ... 29
• 2 절. 2단계 연구세부결과 ... 40
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 92
• 1 절. 연차년도 연구개발목표 달성도 ... 92
• 2 절. 논문게재 및 특허 출원 성과 ... 98
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 102
• 1절. 타연구의 응용가능성 ... 102
• 2절. 기업화 추진방안 ... 103
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 105
• 제 7 장 참고문헌 ... 109
• 끝페이지 ... 110