초록 ▼

본 연구과제는 무선동력으로 작동되는, 양자소재를 기반으로 한 나노바이오센서가 삽입되어 있는 뇌질환 진단 및 치료용 탐침시스템의 개발을 목표로 모든 연구진의 상호협력을 통해 1단계 연구목표를 100% 달성하였음. 나노물질의 독성 평가기술을 개발하기 위하여 1)나노물질의 안전성 및 유해성 연구를 위해 in vitro 신경세포에 대한 세포독성 연구(3 Dimensional cell culture, 3) 나노물질의 조직적합성 (Brain transplatation & Brain Slice culture)을 알아보기 위한 연구를 수행함. 이

본 연구과제는 무선동력으로 작동되는, 양자소재를 기반으로 한 나노바이오센서가 삽입되어 있는 뇌질환 진단 및 치료용 탐침시스템의 개발을 목표로 모든 연구진의 상호협력을 통해 1단계 연구목표를 100% 달성하였음. 나노물질의 독성 평가기술을 개발하기 위하여 1)나노물질의 안전성 및 유해성 연구를 위해 in vitro 신경세포에 대한 세포독성 연구(3 Dimensional cell culture, 3) 나노물질의 조직적합성 (Brain transplatation & Brain Slice culture)을 알아보기 위한 연구를 수행함. 이 연구결과를 통해 나노입자의 농도에 따른 생체 내 활성화 차이를 제시함으로써 그 예방책과 대처 방안에 대한 근거를 제시하였음, 또한 금속 및 반도체 양자점의 사이즈와 모양을 제어하는 기술을 바탕으로, 뇌세포에서 방출하는 신경전달물질의 화학적 변화 및 온도변화를 광학적으로 측정이 가능한 바이오센서용 소재 및 탐측기술을 개발하였음. 더불어 양자소재를 이용한 나노 탐침형 뇌 센서 개발을 위한 원천 기술을 확보를 위해 1) 나노패턴 기반기술 확보 2) 생체분자/금속입자 하이브리드 소재 개랍 3) 탐침형 센서제적을 위한 MEMS 공정 기술 확보 4)탐침형 뇌센서 플랫폼 구성 및 생물 전기신호 측정 기술을 개발하였음. 나노탐침형 뇌센서의 무선전력 공급을 위한 인체에 적합한 전력송수신기 및 변환기 등의 요소기술 연구를 위해서, 1)정전용량형 Honeycomb 어레이 구조의 독특한 뇌압센서를 고안하고 제조공정을 개발하여 0.4x1.0mm 크기의 초소형 pPPD용 MEMS 뇌압센서를 제작, 2)생체적합 패키지기술을 적용하여 전위차, 뇌압, 뇌온도를 측정할 수 있는 뇌 삽입형 physical PPD 제작, 3)뇌부위 삽입되는 implant module, 무선전력송신 및 PPD 센서 데이터송수신용 mobile module 로 구성된 flexible WPDT 시스템 설계 및 제작였음. 반면, 프레넬 회절현상을 이용하여 기계적인 움직임이 전혀 필요하지 않는 소형 Linear Imaging Sensor를 사용한 선형 프레넬 마이크로 분광기를 제작하여 선형 프레넬 마이크로 분광기는 1/1000 초 이내에 전체 파장을 스캔할 수 있으며, 움직임이 없는 정적 소자(iC-LF1401)로 변경되어 센서의 신호 감도 및 시간 분해능이 크게 개선하였고, 뇌신경조직의 광신호 반응을 확인하기 위하여 광신호 탐침을 쥐의 뇌에 이식하여, 뇌신경 신호 및 조직의 변화를 상시적으로 모니터링하는 동물실험을 시작하였음

(출처:보고서 요약서 p.3)

Abstract ▼

Ⅳ. Result of the program

As results

● Colloidal drug carriers up on subcutaneous administration or intramuscular injection or topical application are generally retained at the site of administration for longer than free drug. This study revealed cytotoxicity of smaller size gold nanopa

Ⅳ. Result of the program

As results

● Colloidal drug carriers up on subcutaneous administration or intramuscular injection or topical application are generally retained at the site of administration for longer than free drug. This study revealed cytotoxicity of smaller size gold nanoparticles through in vitro or in vivo experiments, moreover cell damage was found to be size dependent.

● To Evaluate for toxicity and effectiveness of PPD(Probe Pin Device), we performed to toxicity screening test for silicon wafer and SWCNT and MWCN following International Standard for biological evaluation of medical device.

● To develop biocompatible biosenser materials for the detection of neurotransmitter concentrations and temperature changes using quantum effects of semiconductor quantum dots, 1)Fabrication of PPD type probe by wet etching optical fiber and deveopment of optical fiber sensor using quantum dots which can detect the temperature changes with stability, 2)Development of optical fiber sensor via FRET phenomena which can optically detect the concentration changes of brain neurotranmitters, 3)Detection of neurotransmitter using Ferritin-QD conjugates and development of biocompatible ZnSe quantum dots for PPD insertion, 4)Fabrication of core-shell nanocomposites and their applications to biosensor materials.

● The development of core technology of quantum based brain sensor based on electrical detection system composed of nano probe pin device & The development of platform technology of electrical detection system based brain sensor

● development of the MEMS process of the honeycomb structured capacitive brain pressure sensor. The fabricated sensor is 0.4x1.0mm size and has about 2pF capacitance using bio compatible package the pPPD of diameter 3mm was fabricated and evaluated. The fexible WPDT system which is composed of implant, mobile and PC interface was designed, fabricated and tested.

● The request for R&D funding for micro-spectrometer and pin probe device development is made with other research teams who are developing various sensors in parallel. In 2010-2012, implemented a motionless spectrometer design with a CMOS linear image sensor to replace previous mechanical scanning method. This revision improved the scanning speed from few tens of seconds to one millisecond level without any vibration issue and significantly enhance the sensing resolution. Moreover, the overall size of the third version microspectrometer was reduced into almost 30 times smaller size of the first version microspectrometer and the sensing reliability was highly improved. In 2012, we applied new image sensor (ELISE-1024) which has 8 times higher sensor resolution than the one of the second version system.

(출처:SUMMARY p.7)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 11
• 제2절 연구개발의 범위 ... 16
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 19
• 제1절 국내외 관련분야의 환경변화 ... 19
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 29
• 제1절 연구범위 및 연구수행 방법 ... 29
• 제2절 연구결과 ... 33
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 147
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 161
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 164
• 제 7 장 참고문헌 ... 174
• 끝페이지 ... 176