초록 ▼

본 연구의 주요 목적은 수자원 환경에 존재하는 독성물질 및 EDCs (Endocrine disrupting compounds)의 검출과 실시간 모니터링이 가능한 광섬유-바이오 다중 센서 기술을 개발하는 것이다. 광섬유 센서 표면의 바이오리포터 고정화(형광 물질 및 박테리아, 항체) 기술 개발, 생체발광물질과 항원항체 반응 측정을 위한 센서 및 시스템 기술을 개발하였다. EDCs 제어, 중금속 및 화학물질 등의 수질 오염 물질의 분석 및 모니터링을 위하여 광학적 생물학적 기술의 활용을 통한 수질의 분석을 위한 센서를 개발하였다. 물속

본 연구의 주요 목적은 수자원 환경에 존재하는 독성물질 및 EDCs (Endocrine disrupting compounds)의 검출과 실시간 모니터링이 가능한 광섬유-바이오 다중 센서 기술을 개발하는 것이다. 광섬유 센서 표면의 바이오리포터 고정화(형광 물질 및 박테리아, 항체) 기술 개발, 생체발광물질과 항원항체 반응 측정을 위한 센서 및 시스템 기술을 개발하였다. EDCs 제어, 중금속 및 화학물질 등의 수질 오염 물질의 분석 및 모니터링을 위하여 광학적 생물학적 기술의 활용을 통한 수질의 분석을 위한 센서를 개발하였다. 물속의 다양한 오염원(EDCs 또는 중금속)으로 인해 발생하는 센서의 생체발광효과를 위한 효모균과 박테리아 세포의 센서 표면 고정 기술, 실시간 측정 시스템을 위한 광섬유 센서 개발, 새로운 생체발광세포의 센서내의 고정화 기술, EDC와 중금속 및 화학물질의 다양한 농도 측정이 가능한 기기의 효율성을 시험, EDC와 중금속 및 화학물질을 검출하기 위한 상수도 수질의 시험, 수중의 살충제, 화학물질, 중금속 검출을 위하여 면역 센서 원리를 기초로 하는 브래그 격자, SPR, SERS 센서를 개발하였다. 광섬유 바이오센서는 센서의 집적화, 소형화, 다양한 검출 기능 등의 장점으로 인해 환경 모니터링 용 바이오센서 기술의 발전에 결정적인 역할을 할 것이다. 본 연구에서 개발된 광섬유 기반 바이오 센서 기술은 제조 공정산업, 환경기술, 식품 산업, 의료기기 산업, 군사적 생화학무기 방어 기술 등 다양한 영역에서 응용이 가능하다.

Abstract ▼

This project developed fiber-optic biosensors for the in situ real-time monitoring of toxicity of environmental samples, particularly to various EDCs, heavy metals, and chemical pollutants.
To develop a water monitoring system using optical and biological concepts for the detection and control ED

This project developed fiber-optic biosensors for the in situ real-time monitoring of toxicity of environmental samples, particularly to various EDCs, heavy metals, and chemical pollutants.
To develop a water monitoring system using optical and biological concepts for the detection and control EDCs, heavy metals, and chemical pollutants, we will develop the followings
1. Construct recombinant yeast and bacteria cells genetically modified to emit a bioluminescence signal in the presence of minute amounts of various water toxicants (e.g. EDCs and heavy metals).
2. Create a fiber optic flow through a real time monitoring device.
3. Integrate the new bioluminescent recombinant cells into the fiber optic flow through a real time monitoring device.
4. Laboratory testing: evaluation of the device efficiency to test various concentration of the different EDCs and heavy metals.
5. Environmental testing: Testing the quality of the water supply systems to identify potential pollution routes and presence of EDCs, heavy metals, chemical pollutants that jeopardize human health.
6. Antibody based immuno-fiber optic Bragg grating, SPR, SERS sensors to detect pesticide, chemicals, and heavy metals in water.
7. Optical fiber nanotip array sensors in combination with Bragg gratings, SPR, SERS, and bioluminescence sensor.
The application of optical fiber based nanosensors has become an area of significant interest and various methods have been developed to alleviate the problems arising from miniaturization. In this sense, optical fiber Bragg graiting, SPR, SERS, and bioluminescence probes present the highest level of miniaturization of sensor, allowing for chemical and biological sensing in inaccessible locations where the mechanical flexibility and the ability to transmit optical signals over a long distance make the use of optical fibers very attractive. In summary, fiber-optic biosensors will play a significant role in the development of biosensors because they can be easily miniaturized and integrated for the determination of different target compounds in a wide variety of application fields not only environmental monitoring but such as industrial process, food processing, and military and clinical applications.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목차 ... 8
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1. 연구개발의 필요성 ... 9
• 2. 연구개발의 목적 ... 12
• 3. 연구개발의 범위 ... 13
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 1. 연구개발대상 기술의 국내.외 현황 ... 14
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
• 1. 센서 이론해석 및 설계 ... 18
• 2. 광섬유 코어 에칭 연구 ... 23
• 3. 에칭 완료된 광섬유 코팅 연구 ... 39
• 4. 측정 실험 ... 42
• 5. 결론 ... 59
• 6. 한-이스라엘 공동 연구 내용 ... 60
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 61
• 1. 연구개발목표의 달성도 ... 61
• 2. 평가의 착안점에 따른 목표달성도에 대한 자체평가 ... 62
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 63
• 1. 연구결과 활용분야 ... 63
• 2. 추가연구의 필요성 ... 63
• 3. 다른 연구에의 응용 및 상업화 계획 ... 64
• 제6장 참고문헌 ... 65
• 끝페이지 ... 67