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차세대 무표지 생체신호분석 원천기술개발

보고서 정보
주관연구기관 한국표준과학연구원
Korea Research Institute of Standards and Science
연구책임자 이태걸
참여연구자 정상전 , 김정훈 , 이은성 , 이재용 , 이상원 , 박주현 , 한상윤 , 문대원 , 송남웅 , 김정원 , 윤소희 , 조영래 , 최원우 , 박선영 , 김진형 , 전형오 , 김용규 , 김동현 , 박준영 , 조동현 , 박성욱 , 송현범 , 조창식 , 이종구 , 이병주 , 제갈원 , 유현웅 , 강성준 , 김명수 , 민혜근 , 하태경 , 이영주 , 신영식 , 이창헌 , 김경태 , 박경수 , 오주연 , 정진숙 , 김영필 , 정동근 , 박지수 , 박지인 , 김계백 , 여현양 , 김효은 , 유명현 , 위정섭 , 원범희 , 이채민 , 강희성 , 이리미 , 임충수 , 최정영 , 최호석 , 최준호 , 이연진 , 손현경 , 김주황 , 김세화 , 유병철 , 김인후 , 김경희 , 박지원 , 김선영 , 권혁찬 , 오성용 , 한훈 , 고리영 , 조영래 , 손진경 , 김수진 , 이준화 , 정준영 , 박지원 , 손미영 , 최창록 , 이노아 , 박주현 , 김유훈 , 신원직 , 이은수 , 이지혜 , 강원탁 , 강효진 , 김주환
보고서유형최종보고서
발행국가대한민국
언어 한국어
발행년월2015-09
과제시작연도 2014
주관부처 미래창조과학부
Ministry of Science, ICT and Future Planning
등록번호 TRKO201700010097
과제고유번호 1711020092
사업명 바이오·의료기술개발
DB 구축일자 2017-11-13
키워드 비선형광학.분자진동.광학현미경.중적외선.비침습.질량 이미징.클러스터 이온빔.말디-토프 이미징.무표지 질량분석.망막질환.혈액대사체 암진단.단백질탈인산화효소.비행시간 이차이온질량분석법.신약스크린.생체조직/ 바이오칩상 효소분해반응.무표지이미징.비선형광학이미징.형광이미징.실시간세포영상.iFRET 탐침.트립토판 FRET.Deep UV 생물형광 현미경.무표지 질량분석.실명.망막혈액장벽.망막혈관신생.망막혈관내피세포.망막신경세포.아교세포.질환모델.임상적 적용.nonlinear optics.molecular vibration.optical microscope.mid-infrared.non-invasive.Mass Imaging.Cluster Ion Beam.MALDI-TOF Imaging.Label-Free Mass Imaging.Retinal Disease.Protein Tyrosine Phosphatase.TOF-SIMS.Drug Screening.On-tissue/microwave-assisted on-chip tryptic digestion.label-free imaging.non-radiative optical imaging.fluorescence imaging.live cell imaging.iFRET.tryptophan FRET.deep UV biological microscope.Label-free Mass Imaging.Blindness.Blood-retinal Barrier.Retinal Neovascularization.Retinal Endothelial cell.Retinal Neuronal cell.Astrocyte.Animal Model of Disease.Clinical Application.

초록

본 연구는 염색이나 형광 표지자 없이 생체 세포 및 조직의 생화학 분포를 고감도, 고선택성, 고속, 고분해능, 실시간, 3차원 분석이 가능한 차세대 무표지 생체신호분석 원천측정기술을 개발하는 목적으로 아래와 같은 바이오 이미징기술 및 관련 진단 기술을 성공적으로 개발하였음.

● 본 연구과제는, 중적외선 파장대역에서 동작하는 비선형광학 적외선 현미경 플렛폼을 개발하고 생체시료에 대한 분자진동 콘트라스트 이미지를 얻고 기존의 적외선 현미경에 비해 더 높은 공간분해능을 얻고자 하는데 목적이 있다. 이를 통해 바이오시스템에 대

Abstract

In this project, we have developed modular compact nonlinear optical infrared microscope system with chemical selectivity utilizing small continuous mid-infrared lasers operating around 3 to 5 ㎛. The operating principle of the microscope system we developed is based on two kinds of physical processe

목차 Contents

  • 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 요약서 ... 3요 약 문 ... 5SUMMARY ... 10CONTENTS ... 11목차 ... 12제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 13 제 1 절 비선형 적외선 현미경 플렛폼 개발 및 바이오시스템 적용연구 (1세부) ... 13 제 2 절 생체신호분석 무표지 질량 이미징분석 플랫폼 기술개발에 관한 연구 (2세부) ... 15 제 3 절 무표지 이미징기술을 이용한 단백질 검출기술의 생화학적 활용연구 (3세부) ... 18 제 4 절 무표지 질량분석 기술에 근거한 망막허혈에 따른 망막혈관 신생 치료 기술 개발 (4세부) ... 19제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 21 제 1 절. 국외 연구개발 현황 ... 21 제 2 절. 국내 연구개발 현황 ... 24제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 28 제 1 절. 비선형 적외선 현미경 플렛폼 개발 및 바이오시스템 적용연구 ... 28 1. 비선형광학 중적외선 현미경 개발 ... 28 2. 비선형 적외선 현미경을 이용한 고분해능 세포이미징 ... 43 3. 간섭 방식을 이용한 비선형 현미경과 위상요동 보정 ... 50 4. 비등방 생체시료를 위한 합주파수방식 적외선 비선형광학 현미경 ... 58 제 2 절. 생체신호분석 무표지 질량 이미징분석 플랫폼 기술개발에 관한 연구 ... 66 1. 클러스터 이온빔을 이용한 생체조직 질량 이미징 기술개발 ... 66 2. Enzyme 활성도 측정 질량이미징 platform 기술 개발 ... 69 3. 저질량 대사체 질량분석기반 진단 기술 개발 ... 73 4. MALDI 이미징을 위한 광학계 및 질량분석장비 요소 기술 개발 ... 84 제 3 절. 무표지 이미징기술을 이용한 단백질 검출기술의 생화학적 활용 연구 ... 93 1. 신개념 무표지 형광이미징기술, iFRET탐침 개발 연구 ... 93 2. 탐침의 iFRET 효율 최적화 ... 110 3. iFRET 형광탐침을 검출하기 위한 Deep UV 생물현미경 제작 ... 117 4. 동물세포에 대한 iFRET 이미징 수행 ... 121 5. iFRET 기반 단백질 검출기술 개발 ... 130 제 4 절. 무표지 질량분석 기술에 근거한 망막허혈에 따른 망막혈관 신생 치료 기술 개발 ... 141 1. 무표지 질량분석 기술을 바탕으로 한 망막허혈 치료 기술 개발 ... 141 2. 무표지 질량분석 기술을 바탕으로 한 망막혈관신생 치료 기술 개발 ... 147제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 153제 5 장 연구개발결과 활용계획 ... 167 제 1절. 비선형 적외선 현미경 플렛폼 개발 및 바이오시스템 적용 연구(1세부) ... 167 제 2절. 생체신호분석 무표지 질량 이미징분석 플랫폼 기술개발에 관한 연구 (2세부) ... 168 제 3절. 무표지 이미징기술을 이용한 단백질 검출기술의 생화학적 활용 연구 (3세부) ... 172 제 4절. 무표지 질량분석 기술에 근거한 망막허혈에 따른 망막혈관 신생 치료 기술 개발 (4세부) ... 174제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 176 제 1절. 비선형 적외선 현미경 플렛폼 개발 및 바이오시스템 적용연구 (1세부) ... 176 제 2절. 생체신호분석 무표지 질량 이미징분석 플랫폼 기술개발에 관한 연구 (2세부) ... 178 제 3절. 무표지 이미징기술을 이용한 단백질 검출기술의 생화학적활용 연구 (3세부) ... 180 제 4절. 무표지 질량분석 기술에 근거한 망막허혈에 따른 망막혈관 신생 치료 기술 개발 (4세부) ... 181제 7 장 연구시설/장비 현황 ... 182 제 1절. 비선형 적외선 현미경 플렛폼 개발 및 바이오시스템 적용연구 (1세부) ... 182 제 2절. 생체신호분석 무표지 질량 이미징분석 플랫폼 기술개발에 관한 연구 (2세부) ... 183 제 3절. 무표지 이미징기술을 이용한 단백질 검출기술의 생화학적활용 연구 (3세부) ... 185 제 4절. 무표지 질량분석 기술에 근거한 망막허혈에 따른 망막혈관 신생 치료 기술 개발 (4세부) ... 186제 8 장 참고문헌 ... 187끝페이지 ... 191

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참고문헌 (25)

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