초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 선택성과 감도를 극대화한 새로운 나노바이오센서를 개발하고 이에 다중 감지기능성을 도입함과 동시에 친환경 샘플 필터링 키트를 융합하여 신속 정확하게 폐암 질병 조기 진단에 활용 할 뿐 아니라 다른 암 질환 진단에도 응용함을 최종 목표로 두고 있다. 다기능성 나노바이오물질, 유-무기하이브리드 나노물질 제조, 선택성 증대를 위한 표면효소반응 및 샌드위치 분석법 및 감도 증대를 위한 나노입자 증대반응, 새로운 바이오리셉터 고안, 샘플 필터링, 다중채널 도입 기술들을 융합하여 새로운 플랫폼의 광학 및 전기화학

□ 연구개요
본 연구에서는 선택성과 감도를 극대화한 새로운 나노바이오센서를 개발하고 이에 다중 감지기능성을 도입함과 동시에 친환경 샘플 필터링 키트를 융합하여 신속 정확하게 폐암 질병 조기 진단에 활용 할 뿐 아니라 다른 암 질환 진단에도 응용함을 최종 목표로 두고 있다. 다기능성 나노바이오물질, 유-무기하이브리드 나노물질 제조, 선택성 증대를 위한 표면효소반응 및 샌드위치 분석법 및 감도 증대를 위한 나노입자 증대반응, 새로운 바이오리셉터 고안, 샘플 필터링, 다중채널 도입 기술들을 융합하여 새로운 플랫폼의 광학 및 전기화학 기반의 나노바이오센서 개발하고 진단 키트화하여 폐암의 조기진단에 적용하는 새로운 분석 기술을 확립하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 폐암 질병진단을 위한 고선택적 및 고감도의 나노바이오센서를 개발하는 것으로 1 차년도에는 먼저 폐암 질병 진단을 위한 바이오마커 4종 [alpha-1 antitrypsin (AAT), retinol binding protein (RBP4), protein tyrosin kinase 7 (PTK7), hererogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 (hnRNP A1)]을 정하고 이를 선택적으로 검출할 수 있도록 각 바이오마커에 특이적인 리간드 페어 (항체-압타머 및 항체-항체)를 고안하여 이들간의 결합력을 표면 플라즈몬 공명법을 이용하여 확인하였다. 이와 함께, 압타머와 항체 리간드 페어를 사용하여 폐암 바이오마커를 좀 더 고선택적으로 검출할 수 있는 새로운 샌드위치 플랫폼의 나노입자 융합형 광학 기반 바이오칩 센서를 개발하였다. 2 차년도에는 유-무기 나노바이오하이브리드 및 바이오기능성 금속 나노소재 그리고 기능성 소프트 계면 소재를 제작하여 전기화학 센싱 플랫폼에 융합한 고감도 나노바이오칩 센서를 개발하고 개발한 센싱 플랫폼 각 각을 폐암 질병 진단용 바이오마커 검출에 특화시켰으며, 센서의 선택성, 민감도 등의 성능을 최적화하였다. 3 차년도에는 개발된 센서의 진단킷화와 함께, 실제 샘플 적용 시 검출방해효과를 제거하기 위한 표면화학을 고안하였으며, 개발한 나노바이오센서를 플라즈마와 세럼에 존재하는 폐암 바이오마커 4종 바이오마커 검출에 성공적으로 검출하고 그 결과를 현재 상업적으로 활용되고 있는 enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) 기반의 진단킷의 검출 성능과 비교 분석하여 개발한 센서의 유효성을 확인하였다. 최종적으로 폐암 질병 맞춤형의 나노물질 도입형의 바이오센서 성능을 최적화하고, 이를 위한 정량분석법을 확립하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
◆ 의학, 분석화학, 전기화학, 표면화학, 재료과학 및 바이오와 나노기술을 접목한 다분야통합 연구로 각 연구분야에 필요한 기반기술을 제공하고 다양한 연구기관, 학교 및 산업체에 필요한 기술연구 인력 양성에 기여.
◆ 질병예방, 예후관리, 재택 및 원격 진료 시스템 구축에 기여하여 환자의 건강상태를 실시간 모니터링, 진단 및 처방할 수 있는 유비쿼터스 의료 시스템으로 활용 가능.
◆ 의료용 나노바이오센서는 다양한 종류의 타겟 탐침용 리셉터의 도입이 용이하므로 폐암뿐 아니라 다른 암 질환 및 다양한 생분자 검출에도 확대 응용이 가능.
◆ 첨단 미래 산업인 의료 진단기기 사업에 활용되어 고부가가치를 창출하고, 특허출원 및 상업화하여 수입대체 및 수출확대로 국가 이익 창출에 큰 기여.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (A) 4종의 폐암 바이오마커 맞춤형 바이오리셉터 페어 고안 및 표면 샌드위치 분석법 확립 ... 4
• (B) 다양한 모양의 금 나노입자 합성 및 바이오기능성 도입과 고감도 나노바이오센서 개발 ... 6
• (C) 나노물질 융합형 일회용 전기화학 바이오센서칩 개발 및 폐암 바이오마커 검출에 적용 가능성 연구 ... 6
• (D) 금 나노스타와 항체를 이용하여 LBL 자가조립방법으로 제작한 전기화학센서 및 폐암바이오마커 검출에 적용 ... 8
• (E) LBL 어셈블리를 이용한 카본나노튜브-그래핀 나노바이오센서 개발 및 암관련 대사체 분석에 적용 ... 9
• (F) 이중 리간드를 이용한 샌드위치형의 일회용칩 기반 바이오센서 제작 및 실제 시료 분석에 적용 ... 9
• (G) 폐암 바이오마커 검출을 위한 다중감지형 바이오칩 센서 개발 ... 10
• (H) 다중감지형의 나노바이오 전기화학센서 개발 및 폐암 바이오마커 검출에 적용 ... 11
• (I) 소프트 계면에서의 이온이동반응을 이용한 새로운 전기화학 기반 센서 디자인 개발 연구 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 27
• 끝페이지 ... 42