초록 ▼

1. 시분해 근접장 현미경 장치(NSOM+TCSPC)를 구현하고 성능 향상 및 안정화 작업을 통해 공간분해능 100nm이하 시간분해능 100ps이하를 확보하였음.
2. 고분해능 광음향 이미징 시스템을 구현하고 고분해능 광음향 이미지를 획득하였음.
3. 펨토초 DTS 결합 공초점/다광자 현미경 시스템, 복합기능(공초점, 다광자, 2차 조화파, 3차 조화파)
이미징 시스템, 고속 다광자/2차 조화파 이미징 시스템을 구현하고 신경 세포/tissue에 대한 고분해능 이미지를 획득함.
ㆍ구축된 이미징 시스템을 이용하여

1. 시분해 근접장 현미경 장치(NSOM+TCSPC)를 구현하고 성능 향상 및 안정화 작업을 통해 공간분해능 100nm이하 시간분해능 100ps이하를 확보하였음.
2. 고분해능 광음향 이미징 시스템을 구현하고 고분해능 광음향 이미지를 획득하였음.
3. 펨토초 DTS 결합 공초점/다광자 현미경 시스템, 복합기능(공초점, 다광자, 2차 조화파, 3차 조화파)
이미징 시스템, 고속 다광자/2차 조화파 이미징 시스템을 구현하고 신경 세포/tissue에 대한 고분해능 이미지를 획득함.
ㆍ구축된 이미징 시스템을 이용하여 배양된 세포에서 이광자 이미지 및 [Ca2+]의 변화 양상을 시분해 관측하였음.
ㆍ동 장비를 이용하여 관통홀을 가진 실리콘 웨이퍼에 재생된 토끼 안면신경의 이미지를 획득하였음.
ㆍ동 장비를 이용하여 제브라피쉬의 감각기관 재생과정을 이미징하였음.
4. 공진 스캐너와 갈바노 스캐너를 2축으로 구성하여 정립 현미경을 이용한 고속 이미지 획득 시스템 구축.
5. 고분해능 이미징/분광 시스템을 이용하여 양자점 및 다양한 생체시료의 분광 이미지를 획득함.
6. 나노선 신경소자 위에 배양된 세포의 이미지를 획득하고 나노와이어 전극을 포함하는 세포의 상태를 3차원 이미징함.

Abstract ▼

Optical microscopes have been widely utilized to investigate structural shapes and chemical changes in biological and medical samples. In order to analyze neuronal signal transfer mechanism in unit cell level, one has to overcome a fundamental limit of spatial resolution, so called "diffraction limi

Optical microscopes have been widely utilized to investigate structural shapes and chemical changes in biological and medical samples. In order to analyze neuronal signal transfer mechanism in unit cell level, one has to overcome a fundamental limit of spatial resolution, so called "diffraction limit", existing in the conventional optical imaging system. Therefore, in unit cell level, invasive methods such as patch-clamp has been utilized to investigate nerve systems, despite of many advantages of non-invasive optical imaging method. However, these invasive methods can provide only fragmentary information of the neurons.
In this research, we have constructed high-resolution nano-bio imaging system including confocal microscope, near-field microscope, and multi-photon microscope, and we have constructed high-speed scanning microscope based on the uplight-type optical microscope using resonant scanner and galvano scanner, which can obtain real-time two-dimensional fluorescent/multiphoton/SHG images. In addition, we have developed time-resolved high-resolution microscopic system by combining the high-resolution microscopes with the time-resolved spectroscopic instruments. The temporal and spatial resolutions can be reached upto 100 fs and 100 nm, respectively. The spatial and temporal high-resolution microscopes enable us to investigate the signal transfer mechanisms of nerve systems and neural networks in vitro as well as in vivo.
We have obtained fluorescent images of neuromast of the transgenic zebrafish, and confirmed that the hole in the Si wafer can be filled by the regenerated neural fibers by observing the cross sections of the hole with two-photon microscope with fs laser system. In addition, we could successfully observe the time-resolved images of various biological samples including cultivated cells, stained brain nerve cell of mouse, injured hair-cells of zebrafish, etc. And we have succeed to image the cultivated cell on nanowire based neurodevice which is developed by group 2 of this project.

목차 Contents

• 제 출 문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• S U M M A R Y ... 8
• C O N T E N T S ... 9
• 목 차 ... 10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 11
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 14
• 제 3 절 연구개발의 범위 ... 16
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 18
• 제 1 절 국외 기술개발현황 ... 18
• 제 2 절 국내 기술개발현황 ... 27
• 제 3 절 본 연구결과가 국내외 기술개발 현황에서 차지하는 위치 ... 28
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 32
• 제 1 절 1차년도 연구 내용 및 결과 ... 32
• 제 2 절 2차년도 연구 내용 및 결과 ... 50
• 제 3 절 3차년도 연구 내용 및 결과 ... 67
• 제 4 절 4차년도 연구 내용 및 결과 ... 89
• 제 5 절 5차년도 연구 내용 및 결과 ... 95
• 제 6 절 6차년도 연구 내용 및 결과 ... 107
• 제 4 장 목표달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 132
• 제 1 절 연구 목표 달성도 ... 132
• 제 2 절 본 연구개발이 관련 분야 기술 발전에 대한 기여도 ... 157
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용 계획 ... 159
• 제 1 절 추가연구의 필요성 ... 159
• 제 2 절 본 연구개발결과를 이용한 타 연구에의 응용 ... 160
• 제 3 절 기업화 추진 방안 ... 160
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 162
• 제 1절 고해상도 현미경 관련 연구그룹 및 내용 ... 162
• 제 2 절 DTS 시스템 구성 관련 해외 기술 정보-시공간 고분해능 연구 그룹 ... 179
• 제 3 절 광음향 효과를 이용한 이미징 ... 183
• 제7장 참고문헌 ... 186
• 끝페이지 ... 200