보고서 정보
주관연구기관 |
이화여자대학교 Ewha Womans University |
연구책임자 |
이은희
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-08 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO201800003634 |
과제고유번호 |
1711041735 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2018-04-21
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키워드 |
전계효과트랜지스터.금나노입자.미생물.압타머.환경호르몬.내분비계 장애물질색센서.수질관리.환경모니터링.Field effect transistor.Gold nanoparticle.Microorganism.Aptamer.Environmental hormones.Endocrine disrupting chemicals.Colorimetric sensor.Water management.Environmental monitoring.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800003634 |
초록
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연구의 목적 및 내용
수질 관리 및 환경모니터링의 주요 지표인 미생물 검출을 위한 새로운 나노소자 기반의 미생물 진단 장치 개발
1) 신개념 검출 장치 개발을 위해 환경공학, 생명공학, 나노공학, 그리고 전기공학 등 융합학문 도입
2) 신속성, 고감도성, 고특이성, 고선택성의 진단장치 제작
3) 상기의 장치를 이용하여 유전자, 단백질/효소, 그리고 미생물 분석
4) 실제환경시료를 이용하여 장치의 효율성 검증
5) 미생물 검출 최적 조건 도출
연구결과
수질 관리 및 환경 모니터링을 위
연구의 목적 및 내용
수질 관리 및 환경모니터링의 주요 지표인 미생물 검출을 위한 새로운 나노소자 기반의 미생물 진단 장치 개발
1) 신개념 검출 장치 개발을 위해 환경공학, 생명공학, 나노공학, 그리고 전기공학 등 융합학문 도입
2) 신속성, 고감도성, 고특이성, 고선택성의 진단장치 제작
3) 상기의 장치를 이용하여 유전자, 단백질/효소, 그리고 미생물 분석
4) 실제환경시료를 이용하여 장치의 효율성 검증
5) 미생물 검출 최적 조건 도출
연구결과
수질 관리 및 환경 모니터링을 위한 새로운 검출 장치를 개발하기위해, 금나노입자와 탄소나노튜브 기반의 전계효과 트랜지스터, 퀀텀닷(quantum dot) 나노입자 기반의 형광 센서, 금나노입자 기반의 색센서 등을 제작함.
1)금나노입자 기반의 전계효과 트랜지스터를 이용하여 미생물 검출
․금나노입자 기반의 전계효과 트랜지스터를 제작하여 조류의 바이러스 감염을 실시간으로 분석
2)탄소나노튜브 기반의 전계효과 트랜지스터를 이용하여 비스페놀 A(bisphenol A) 검출
․환경호르몬인 비스페놀 A를 고감도 고선택성의 나노메쉬 기반의 전계효과 트랜지스터를 이용하여 검출. 이때, 센서의 감도와 선택성을 높이고자 압타머(aptamer)를 사용함.
2)퀀텀닷 나노입자 기반의 형광센서(NanoGene assay)를 이용하여 Microcystis aeruginosa와 Bacillus subtilis를 검출
․독성 cyanobacteria의 일종인 Microcystis aeruginosa를 검출하기 위해 microcystin synthetase gene과 DNA-DNA hybridization 할 수 있는 DNA fragment를 제작하였고, 이를 이용해 Microcystis aeruginosa를 검출
․Airborne bacteria를 신속 정확하게 검출하고자, 공기 중의 Bacillus subtilis를 micro corona discharge를 이용해 포집하고 NanoGene assay기법을 이용하여 정량 분석함.
3)금나노입자 기반의 색센서를 이용하여 비스페놀 A 검출
․환경호르몬인 비스페놀 A를 신속하게 검출하고자, 금나노입자 기반의 색센서를 제작하였고,색변화를 통해 비스페놀 A의 존재여부를 확인함. 이때, 육안으로 색변화를 감지할 수 있어서 신속성과 편리성을 동시에 갖춘 기술을 개발함.
연구결과의 활용계획
․개발한 나노센서를 다양한 환경 미생물 및 오염물질 분석에 활용예정
․실제 환경 시료를 분석하여 개발한 기법의 현장 적용가능성을 평가
․제작한 다양한 나노센서의 결과 값을 실시간으로 분석할 수 있는 신호 측정 장치를 적용하여 현장성을 갖춘 통합 시스템으로 활용계획
․개발한 센서를 식품공학 및 생명공학분야로 확대 적용하여 활용할 예정
․기술의 실용화를 도모하여 산업분야로의 확장 및 활용 가능
( 출처 : 한글요약문 4p )
Abstract
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Purpose&contents
Development of various nanomaterial based sensors suitable for microbial detection of water management and environmental monitoring
1) Introduction of the converged research fields to environmental technology, biotechnology, nanotechnology, and electrical engineering
2) Des
Purpose&contents
Development of various nanomaterial based sensors suitable for microbial detection of water management and environmental monitoring
1) Introduction of the converged research fields to environmental technology, biotechnology, nanotechnology, and electrical engineering
2) Design and construction of the sensors with fast response, high sensitivity, specificity, and selectivity
3) Detection of genes, proteins, and microorganisms using the nano sensor devices
4) Verification of the device with environmental samples
Result
To develop new detection devices for water treatment and environmental monitoring, gold nanoparticle and carbon nanotube based field effect transistors, quantum dot nanoparticle based fluorescent sensor, and gold nanoparticle based colorimetric sensor were fabricated.
1)Microbial detection with field effect transistor based on gold nanoparticles
․Viral infection on green algae was measured using gold nanoparticle based field effect transistor in real-time.
2)Bisphenol A detection with field effect transistor based on carbon nanotube
․As a environmental hormone, bisphenol A was detected using nanomesh based field effect transistor with high sensitivity and selectivity. To enhance the sensor’s capability, aptamer was employed in the field effect transistor which has high affinity to bisphenol A.
2)Detection of Microcystis aeruginosa and Bacillus subtilis with NanoGene assay based on quantum dot nanoparticles
․As a model microorganism, toxic Microcystis aeruginosa cells were detected with NanoGene assay. To quantitatively detect toxic Microcystis aeruginosa cells, mcyD gene(microcystin synthetase gene) was targeted and its gene fragment was employed into NanoGene assay.
․To detect airborne bacteria, Bacillus subtilis cells were captured with micro corona discharge device in air, subsequently detected with NanoGene assay.
3)Detection of bisphenol A with colorimetric sensor based on gold nanoparticle
․For rapid detection of bisphenol A, colorimetric nanoaptasensor was fabricated. The color change in gold colloids can be observed by the naked eye, which allows the sensor to have rapidity and convenience.
Expected Contribution
․The nanosensor can be used for analysis of environmental microorganisms and pollutants.
․The applicability of the nanosensor will be evaluated by analyzing real environmental samples.
․By connecting signal measurement device, the sensor can be integrated for field deployment.
․The developed nanosensor can be extended to the field of food technology and biotechnology.
( 출처 : SUMMARY 5p )
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
- 3. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 16
- 4. 연구결과의 활용계획 ... 17
- 5. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 17
- 6. 참고문헌 ... 18
- 7. 연구성과 ... 18
- 8. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 21
- 9. 기타사항 ... 21
- 별첨1. 대 표 연 구 성 과 ... 22
- 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 37
- 끝페이지 ... 52
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