초록 ▼

연구의 목적 및 내용
우리는 아키텍토닉하게 제작된 단결정 금 나노재료들을 이용해 초고감도 다중 SERS 바이오센서 플랫폼을 개발하려한다. 이는 높은 사회적 수요가 있는 난치성 질병들의 정확한 조기진단 시스템 구축을 위해 꼭 필요하다. 세부 목표는 아래와 같다.

1) aM (10^-18 M) 수준의 검출 한계를 가지는 초고감도 SERS 센서 개발

2) 전립선 암, 심장마비 등의 질병과 관련된 바이오마커를 고선택적으로 진단하여 허위양성률을 최소화.

3) 다양한 바이오마커를 동

연구의 목적 및 내용
우리는 아키텍토닉하게 제작된 단결정 금 나노재료들을 이용해 초고감도 다중 SERS 바이오센서 플랫폼을 개발하려한다. 이는 높은 사회적 수요가 있는 난치성 질병들의 정확한 조기진단 시스템 구축을 위해 꼭 필요하다. 세부 목표는 아래와 같다.

1) aM (10^-18 M) 수준의 검출 한계를 가지는 초고감도 SERS 센서 개발

2) 전립선 암, 심장마비 등의 질병과 관련된 바이오마커를 고선택적으로 진단하여 허위양성률을 최소화.

3) 다양한 바이오마커를 동시에 검출 가능한 고집적 다중진단센서 개발

연구결과
1. 1년차 연구 목표 및 결과
1) 금 나노재료 합성법 개량
- Sub-mm 스케일의 대면적 금 나노재료 합성, 단결정 Ni, Co, Ag2Se 나노선 합성

2) 단일 나노선/나노판에 대한 생분자 표면개질 최적화
- AFM을 이용한 센서 morphology 분석, 3차원 SERS 센서 개발

3) 단결정 나노선/나노판을 활용한 fM 수준의 초고감도 SERS 센서 개발
- 금 나노선을 이용한 miRNA 검출 센서, 금 나노판을 이용한 cTnI 검출 센서

2. 2년차 연구 목표 및 결과
1) 난치병 질병에 대한 SERS 측정용 바이오마커 및 바이오리셉터 탐구
- cTnI (심근경색), anti-CCP (류마티스 관절염), CRP (종양, 심질환), CYFRA 21-1 (폐암), 텔로머레이즈 (전립선 암), miRNA 6 종 (암 질환) 등 11 종 센서 개발

2) 5 종류의 병원균을 한 번에 진단 가능한 다중진단 SERS 센서
- nanomanipulator 개량 성공, 5종 이상의 다중 진단 셋업 구축

3) 금 나노판을 이용한 aM 수준의 초고감도 센서 제작
- CRP (LOD = 1 aM), anti-CCP (LOD = 40 aM) 센서 제작 완료

3. 3년차 연구 목표 및 결과
1) 10 종 이상의 바이오마커에 대한 다중진단 시스템 구축
- 10 종 이상의 miRNA에 대한 다중진단 검출법 구현

2) 혈청 샘플 속에 존재하는 바이오마커의 정량 검출 및 환자유래 샘플에 대한 적용
- 혈청에서 fM 수준의 검출 한계 확인 및 9명의 환자들에 대한 임상적 검증 완료

연구결과의 활용계획
우리가 개발한 초고감도 센서는 사람으로부터 추출한 혈청 및 혈액 샘플을 증폭과정 없이 바로 그 속에 존재하는 바이오마커의 양을 탐지할 수 있어서 혈액 진단의 시간과 비용도 줄일 수 있다. 또 저 농도의 바이오마커와 질병간의 인과관계를 새롭게 규명함으로써 질병 진단의 가이드라인은 더 단단하게 구축하는데 기여할 수 있다. 이를 위해서는 연구용 혈액 샘플을 보유하고 있는 병원과의 공조를 더 공고히 하고, 이 과정에서 연구윤리심의(IRB)를 통과 받는 등 우리의 금 나노센서들의 임상적 유용성을 지속적으로 검증 받을 수 있도록 할 것이다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
1) Development of ultrasensitive SERS sensors having attomolar detection limit (10^-18 M).
2) Minimize false negative results at diagnosis of diseases by super-selective detection.
3) Multiplex detection system.

Result
1. First year
1) Improvement of

Purpose&contents
1) Development of ultrasensitive SERS sensors having attomolar detection limit (10^-18 M).
2) Minimize false negative results at diagnosis of diseases by super-selective detection.
3) Multiplex detection system.

Result
1. First year
1) Improvement of synthetic method for single-crystal Au nanomaterials.
- Synthesis of sub-mm scaled Au nanomaterials.
- Synthesis of single-crystal Ni, Co, and Ag2Se nanowires.

2) Optimization of surface modification for single Au nanowire/nanoplate.
- Morphology analysis of sensor employing AFM
- Development of 3-dimensional SERS sensor

3) Femtomolar sensitive SERS sensor employing single-crystal Au nanowire/nanoplate.
- miRNA detection sensor using the Au nanowire
- cTnI detecion sensor using the Au nanoplate.

2. Second year
1) Study of effective biomarkers and bioreceptors for SERS detection
- cTnI, anti-CCP, CRP, CYFRA 21-1, telomerase, 6 kinds of miRNA

2) Multiplex detection sensor for detection of 5 kinds of biomarkers at once
- Improvement of nanomanipulator,
- Success for detection of 5 kinds of biomarkers at once

3) Attomolar sensitive SERS sensor employing Au nanoplate.
- Fabrication of SERS sensors for CRP (LOD = 1 aM) and anti-CCP (LOD = 40 aM).

3. Third year
1) Multiplex detection sensor for detection of 10 kinds of biomarkers at once
- Success for detection of 10 kinds of biomarkers at once

2) Quantitative analysis in serum solution and clinical study with as-prepared SERS sensors
- Femtomolar detection limit in serum solution.
- clinical verification for 9 patients using cTnI detection SERS sensor

Expected Contribution
ecently, 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.

(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. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 23
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 25
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 26
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 30
• 8. 참고문헌 ... 30
• 9. 연구성과 ... 31
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 32
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 32
• 12. 기타사항 ... 32
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 33
• 끝페이지 ... 47