초록 ▼

본 연구에서는 수용액상에서 단일 생체분자의 거동을 제어하고 검지하는 능동형 나노이온소자 플랫폼을 개발함으로써, DNA 의 SNP 현상을 검출하고, 아울러 단백질-단백질, DNA-단백질간의 결합 및 단백질의 구조 변환을 생체단분자 수준에서 검출할 수 있는 체외진단 장치를 개발하고자 하였다. 그 결과 달성한 주요 연구 결과는 아래와 같다.

1. 나노이온소자 제작 공정 개발, 최적화, 시스템 구축 및 대량생산 제작공정 확립:
-나노포어 소자를 이용한 단분자의 광학적, 전기적 동시측정 시스템 구축 및 동시측정 시연

본 연구에서는 수용액상에서 단일 생체분자의 거동을 제어하고 검지하는 능동형 나노이온소자 플랫폼을 개발함으로써, DNA 의 SNP 현상을 검출하고, 아울러 단백질-단백질, DNA-단백질간의 결합 및 단백질의 구조 변환을 생체단분자 수준에서 검출할 수 있는 체외진단 장치를 개발하고자 하였다. 그 결과 달성한 주요 연구 결과는 아래와 같다.

1. 나노이온소자 제작 공정 개발, 최적화, 시스템 구축 및 대량생산 제작공정 확립:
-나노포어 소자를 이용한 단분자의 광학적, 전기적 동시측정 시스템 구축 및 동시측정 시연
- 다양한 멤브레인 물질을 이용한 저잡음 나노이온소자 개발 및 특성 분석 (1, 2세부 협업)
- Transfer-free 저잡음 나노이온소자 플랫폼 대량생산 제작공정 확립
2. 최적화된 나노이온소자를 이용하여 단백질 및 단백질-DNA 복합체등의 바이오컨텐츠 분석
- 나노포어 소자에서의 단백질 통과 신호 및 단백질-단백질, 단백질-단백질-소형분자 간 상호작용 검출 및 분석 (1, 3세부 협업)
- 나노포어를 이용한 단일 분자 수준의 DNA-단백질 상호작용 검출 (1, 2세부 협업)
3. 나노이온소자 성능, 구동 환경 및 생체 분자 거동 모델링
- 나노포어 시뮬레이션 기본 플랫폼 구축 및 Gate 전극 효과, 나노포어 트랜지스터 통합모델링
- 나노포어 근처의 연속체 모델과 랑제방 동역학 모델 전산 모사

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results
1. Development and optimization of the fabrication methods of the nano-ion device, mass production procedure, and nano-ion device system
- Establishment of the fabrication method of the AZO transparent electrode embedded nanochannel and confirmation of the electric properties of the

Ⅳ. Results
1. Development and optimization of the fabrication methods of the nano-ion device, mass production procedure, and nano-ion device system
- Establishment of the fabrication method of the AZO transparent electrode embedded nanochannel and confirmation of the electric properties of the device
- Establishment of the fabrication method of gold layer-inserted nanopore device using FIB
- Development of the active ion transistor to overcome the charge restriction of molecules
- Establishment and demonstration of the single molecular electrical-optical synchronized detection system using nanopore device
- Fabrication and characterization of the low-noise nano-ion devices using various membrane materials (collaboration of 1, 2 sectors): Alucone, Polyurea membrane, graphene, boron nitride(BN), tungsten sulfide(WS2), zinc oxide, peptide
- Establishment of the mass production method of transfer-free low-noise nano-ion device platform

2. Analysis of the bio-contents including protein and protein-DNA complex using the optimized nano-ion device
- Detection of the protein translocation signals in nanopore devices (collaboration of 1, 3 sectors)
- Analysis of the interactions between p53TAD, mdm2, p53TAD-mdm2-small molecules using nanopores (collaboration of 1, 3 sectors)
- Detection of the DNA-protein interaction using nanopores in single molecular level (collaboration of 1, 2 sectors)

3. Modeling of the nano-ion devide performance, operation environment and biomolecule translocation
- Establishment of the basic nanopore simulation platform and simulation of amino acid translocation
- Modeling of the gate electrode effect, nanopore transistor and protein translocation
- Finite element modeling of nanopore operation environment and Langevin dynamics modeling
- Establishment of the model including the interactions between the biomolecular components (base sequence, amino acid) and the device surface
- Identification of the mechanism of the guide structures to enhance the efficiency of DNA detection

(출처 : SUMMARY 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 요약서 ... 3요 약 문 ... 4SUMMARY ... 7C O N T E N T S ... 11목차 ... 12제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 13 제 1 절. 연구개발의 목적 ... 13 제 2 절. 연구개발의 필요성 ... 13제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 15 제 1 절. 국내 기술개발 현황 ... 15 제 2 절. 국외 기술개발 현황 ... 15제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 31 제 1 절. 연차별 단계 목표 및 평가방법 ... 31 제 2 절. 연차별 개발 내용 및 결과 ... 35 1. 1차년도 연구개발 내용 및 결과 ... 35 2. 2차년도 연구개발 내용 및 결과 ... 43 3. 3차년도 연구개발 내용 및 결과 ... 55 4. 4차년도 연구개발 내용 및 결과 ... 72 5. 5차년도 연구개발 내용 및 결과 ... 84 6. 6차년도 연구개발 내용 및 결과 ... 116제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 136 제 1 절. 목표달성도 ... 136 제 2 절. 관련 분야에의 기여도 및 세계 수준 대비 평가 ... 138제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 139 제 1 절. 연구개발결과의 활용방안 ... 139 제 2 절. 기대성과 ... 139제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 140제 7 장 참고문헌 ... 141끝페이지 ... 144