보고서 정보
주관연구기관 |
한국과학기술원 Korea Advanced Institute of Science and Technology |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-12 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201500010830 |
과제고유번호 |
1711017690 |
사업명 |
한국과학기술원연구운영비지원(0.5) |
DB 구축일자 |
2015-07-18
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키워드 |
표면증강라만산란.금 나노판.단결정.초고감도.조기진단.Surface Enhanced Raman Scattering.Au nanoplate.Single-crystalline.Ultra-sensitivity.Early-diagnosis.
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초록
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최근 질병치료의 패러다임이 치료위주에서 조기진단에 의한 예방으로 빠르게 전환되고 있는 가운데, 전립선 암, 심장마비, 말라리아와 같은 난치성 질병들을 조기 진단하기 위해서는 인체 내에 극미량 존재하는 관련 바이오마커들의 재현성 있는 검출이 가능한 초고감도 센서가 필요하다. 그러나, 원치 않는 비특이적인 결합은 센서의 감도를 최소 1,000 배 감소시키기 때문에, 초고감도 센서의 실용적인 활용을 위해 반드시 극복되어야만 한다. 우리는 아래 3가지 포인트들을 중심으로, 우리는 서로 결맞게 연결된 금 나노플랫폼을 이용해 초고감도 SERS
최근 질병치료의 패러다임이 치료위주에서 조기진단에 의한 예방으로 빠르게 전환되고 있는 가운데, 전립선 암, 심장마비, 말라리아와 같은 난치성 질병들을 조기 진단하기 위해서는 인체 내에 극미량 존재하는 관련 바이오마커들의 재현성 있는 검출이 가능한 초고감도 센서가 필요하다. 그러나, 원치 않는 비특이적인 결합은 센서의 감도를 최소 1,000 배 감소시키기 때문에, 초고감도 센서의 실용적인 활용을 위해 반드시 극복되어야만 한다. 우리는 아래 3가지 포인트들을 중심으로, 우리는 서로 결맞게 연결된 금 나노플랫폼을 이용해 초고감도 SERS 센서를 개발하였고 이것의 현장 적용성을 시험하였다.
1. 환자유래 혈청 테스트 (심근경색 진단을 위한 cTnI SERS 센서)
우리는 경희대 의과대학을 통해 12 명의 심근경색 환자들의 혈청 샘플을 확보하였다. 기존의 ELISA kit 검출법과 비교해서, 기-확보된 cTnI SERS 센서는 특히나 저농도 검출에 의미 있는 진단 결과를 제공하였다.
2. 사람 유래 anti-CCP 검출 (류마티스 관절염 진단)
우리는 금 나노판 기반의 SERS 센서를 활용해 사람 유래 anti-CCP를 성공적으로 검출하였다. 비록 우리는 이미 anti-CCP 에 대한 대단히 좋은 결과를 얻었지만 (LOD = 40 aM, 세계 최고 수준), 이것은 토끼로부터 유래된 anti-CCP에 관한 것이었다. 메디컬 센서의 실용적인 쓰임을 위해서, 우리는 사람 유래 샘플에 대한 SERS 센서의 감도를 확인해야만 했다. 결과적으로, 우리는 SERS 센서가 사람유래 anti-CCP들을 0.1 mU/ml 까지 정량적으로 검출할 수 있는 것을 확인하였다.
3. 초고감도 CRP 검출 (염증에 대한 조기진단)
우리는 [금 나노판 + protein G]로 구성된 잘 정의된 SERS 플랫폼을 제작하였고, 이것은 비특이적인 결합과 zero-signal을 극단적으로 감소시킬 수 있었다. 아주 매끈하고 깨끗한 금 나노판과 protein G의 시너지 효과는 정확한 자세로 항체들의 대단히 균일한 고정화를 유도할 수 있다. 이 SERS 플랫폼은 1 aM의 검출한계로 c- 반응성 단백질 (CRP)를 검출 할 수 있는데, 이는 다양한 염증성 질환의 조기진단을 위한 그들의 뛰어난 잠재력을 뒷받침한다.
Abstract
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Recently, since the preventive treatment employing early-diagnosis platforms has been greatly desired, ultra-sensitive sensors which enable reproducible detection of trace biomarkers are very important for early-diagnosis of intractable diseases, such as a prostate cancer, heart attack, and malaria.
Recently, since the preventive treatment employing early-diagnosis platforms has been greatly desired, ultra-sensitive sensors which enable reproducible detection of trace biomarkers are very important for early-diagnosis of intractable diseases, such as a prostate cancer, heart attack, and malaria. But, because unwanted non-specific bindings can reduce the sensitivity of sensors at least 1,000 times, it should be overcome for practical use of the ultra-sensitive sensors. With below three points, we developed an ultra-sensitive SERS sensor employing coherently linked gold nanocomplex, and tested its field applicability during this project.
1. Patient-derived serum test (cTnI SERS sensor for diagnosis of myocardial infarction)
We secured the twelve patient-derived serum samples from who suffer from myocardial infarction through medical center of Kyunghee University. Comparing with the result of ELISA kit test, as-prepared SERS sensor provide meaningful results especially for low level detection.
2. Human derived anti-CCP detection (early diagnosis for Rheumatoid arthritis)
We successfully detected human-derived anti-CCPs employing gold nanoplate based SERS sensor. Although we already obtained highly good result for anti-CCP detection (LOD = 40 aM, world’s best), but that result was about rabbit derived anti-CCPs. For practical use of medical sensor, we should confirm the sensitivity of SERS sensor about human derived sample. As a result, we observed that SERS sensor can detect human derived anti-CCPs quantitatively until 0.1 mU/ml.
3. Ultra-sensitive CRP detection (early diagnosis for inflammation)
We produced a well-defined SERS platform consist of [Au nanoplate + protein G] which could extremely reduced non-specific bindings and zero-signals. The synergy effect of ultraflat, ultraclean Au nanoplate and protein G can induce a highly uniform immobilization of antibodies with correct orientations. This SERS platform can detect c-reactive protein (CRP) with 1 aM of detection limit, supporting their good potential for early diagnosis of various inflammation diseases.
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