초록 ▼

연구의 목적 및 내용

본 연구의 최종 목표는 “(1) 나노갭 제어 플라즈몬 나노입자를 이용한 실시간 고해상도 라만 신호 기반 세포 이미징, (2) 이를 응용한 세포기반 High Contents, High Throughput Drug Screening, (3) 라만 신호 기반 Gas Molecule 초고감도 다중검지 시스템의 개발과 이의 폐암 진단법에의 활용”이다.
상기 목표 달성을 위해 용액상 반응으로 나노갭이 제어된 새로운 나노 입자 구조 합성법을 연구하고, 형광 영상과 동일한 수준의 시공간 분해능을 가진 라만

연구의 목적 및 내용

본 연구의 최종 목표는 “(1) 나노갭 제어 플라즈몬 나노입자를 이용한 실시간 고해상도 라만 신호 기반 세포 이미징, (2) 이를 응용한 세포기반 High Contents, High Throughput Drug Screening, (3) 라만 신호 기반 Gas Molecule 초고감도 다중검지 시스템의 개발과 이의 폐암 진단법에의 활용”이다.
상기 목표 달성을 위해 용액상 반응으로 나노갭이 제어된 새로운 나노 입자 구조 합성법을 연구하고, 형광 영상과 동일한 수준의 시공간 분해능을 가진 라만 신호 기반의 세포 이미징에 대한 연구를 수행하였으며, 이를 기반으로 High Contents, High Throughput Cell Based Drug Screening에 적용 가능성을 검토하였으며, 기체 분자의 라만 신호 기반 초고감도 다중검지 기술을 확립하기 위한 연구를 수행하였다.

연구결과

1차년도: 나노갭이 조절된 나노입자를 다양한 Dimension 디자인 및 합성 연구/ Targeting 기능의 부여와 세포내 분포, 이미지 상관 관계 연구
(1) 나노갭 (<1.2 nm) 제어 플라즈몬 나노 구조 합성 연구
(2) 세포막 수용체 결합 특성 펩타이드의 Au 표면 개질을 통한 세포내 표적 결합능 부여
(2) 세포질, 미토콘드리아, 핵, 세포막 Targeting 효과 검증
(3) 실시간 Live-Cell 고해상도 라만 영상 확립 (수-수십 초내 Single Cell Raman Imaging 기술의 실현
2차년도: 약물 세포 상호작용 기반 약물 스크리닝에 적용 연구/라만 신호 ON 개념 적용 가능한 나노갭 구조 형성
(1) 라만 신호 기반 세포-약물 상호작용 분석 기술 확립, 이에 기반한 약물 스크리닝 개념 증명 및 HCS 화 연구,
(2) In-situ 분자 신호 증폭 라만 프로브 합성 연구 및 개념 증명 연구
(3) 광학 신호 증폭 가능한 분자 영상 프로브 합성 (광음향 신호 증폭 나노 프로브 합성)
3차년도: 기체 분자의 효과적인 포획, 라만 신호의 증폭, Stable Single Molecule SERS 신호의 구현 가능성을 연구
(1) 기능성 탄소 물질 합성 및 Atomic Layer Coating층 형성 연구, 기체 포획능 확인, 개선 최적화 연구, (2) 초고감도, 다중검지 라만 신호 분석 및 최적화 연구, (3) 환자 샘플을 이용한 실용성 연구, 분석 자료 Database, 분석 알고리즘 개발 및 적용

연구결과의 활용계획

(1) 나노입자의 용액상 고순도, 고품질 합성화학에 대한 이해를 넓히는데 활용
(2) 형광신호와 필적하는 시공간 분해능을 가진 라만신호 기반 세포 이미징 기술을 확립하기 위한 기초 연구로 활용
(3) 차세대 생명과학 분야 연구 tool로 활용 가능
(4) 그래핀-플라즈몬 혼성 구조에 기반한 기체분자의 초고감도/다중검지 분석법에 관한 연구는 나노표면 구조와 화학적 성질에 따른 기체분자 포획능, 신호세기등의 중요한 상관관계에 대한 이해를 넓혀줄 기반으로 활용
(5) 궁극적으로 인체가 배출하는 호흡 날숨을 분석하여 여러 가지 질병 (암, 당뇨, 기타 대사성 질환)의 비침습적 조기 진단 기술 실현에 기여

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents

The main goals of current research project are to develop (1) high resolution real-time cell based imaging technology using nanogap-controlled plasmonic nanoparticles and Raman spectroscopic technology, (2) high contents, high throughput drug screening technologies based on

Purpose& contents

The main goals of current research project are to develop (1) high resolution real-time cell based imaging technology using nanogap-controlled plasmonic nanoparticles and Raman spectroscopic technology, (2) high contents, high throughput drug screening technologies based on high resolution cell imaging technologies using sensitive Raman probe, and (3) non-invasive early lung cancer diagnostic method using novel nanocomposites made of functional carbon materials and plasmonic nanoparticles.

Result

1^st year: Design and synthesis of nanoparticle with intrananogap/surface functionalization for subcellular Targeting
(1) Synthesis of plasmonic nanoparticle with nanogap (<1.2 nm) for sensitive Raman imaging
(2) Peptide-based targeting for subcellular imaging
(2) Cytosol, mitochondria nucleus, cell membrane targeting
(3) Real time live cell high resolution Raman imaging (sec time resolution single cell Raman Imaging)
2^nd year: Drug-cell interaction for drug screening/Nanogap structure for ON/OFF Raman-based detection
(1) Establishment of the technology for Raman-based analysis of Raman based cell-drug interaction, and demonstrating HTS and HCS compatibility.
(2) Highly Raman sensitive probe for in-situ molecule detection
(3) Synthesis of photoacoustic signal probe (Nanoprobe for amplified PA signal)
3^rd year: Efficient capture of gas molecule, signal amplification, stable single molecule SERS
(1) Functional carbon materials and Atomic Layer deposition, efficient gas molecule detection and optimization, (2) Ultrasensitive, multiplexed Raman, (3) practical application, database, development of algorithym for analysis

Expected Contribution

(1) Contribution to the development of synthetic chemistry for nanoparticle in solution
(2) Fundamental study for Raman-based live cell imaging comparable with fluorescence imaging technology
(3) Contribution to the development of next generation tools for life science
(4) Graphene-plasmonic hybrid for sensitive gas molecule detection/The relationship between surface property and gas molecule capture efficiency, Raman sensitivity
(5) Contribution to the development of early disease diagnosis by analysing gas molecules from the breadth of human

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 22 5. 연구결과의 활용계획 ... 23 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 24 7. 참고문헌 ... 24 8. 연구성과 ... 25 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 25 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 25 11. 기타사항 ... 25끝페이지 ... 25