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Kafe 바로가기주관연구기관 | 서울대학교 Seoul National University |
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연구책임자 | 김기범 |
참여연구자 | 이진석 , 지승욱 |
보고서유형 | 2단계보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2018-02 |
과제시작연도 | 2017 |
주관부처 | 과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 | TRKO201900023018 |
과제고유번호 | 1711048572 |
사업명 | STEAM연구 |
DB 구축일자 | 2020-08-01 |
키워드 | 나노이온소자.생체분자.인공표면.분자층증착.분자층 제어기술.표면처리.유/무기 클러스터.나노입자.작용기.단일 염기 다형성.단백질-DNA 상호작용.생체 복합체.단백질.단분자.바이오컨텐츠.상호작용.Nano-ionic device.Biomolecule.Substrate.Molecular layer deposition.Molecular layer control.Surface modification.Organic-inorganic cluster.Nanocluster.Functional group.Single nucleotide polymorphism.Protein-nucleic acid interaction.Bio-complex.Protein.Single molecule.Biocontents.Interaction. |
본 연구에서는 수용액상에서 단일 생체분자의 거동을 제어하고 검지하는 능동형 나노이온소자 플랫폼을 개발함으로써, DNA 의 SNP 현상을 검출하고, 아울러 단백질-단백질, DNA-단백질 간의 결합 및 단백질의 구조 변환을 생체단분자 수준에서 검출할 수 있는 체외진단 장치를 개발하고자 하였다. 그 결과 달성한 주요 연구 결과의 목록은 아래와 같다.
1-1. 나노이온소자 제작 공정 개발, 최적화, 시스템 구축 및 대량생산 제작공정 확립 (1, 2 세부 협업)
1-2. 최적화된 나노이온소자를 이용하여 단백질 및 단백질-DNA 복
본 연구에서는 수용액상에서 단일 생체분자의 거동을 제어하고 검지하는 능동형 나노이온소자 플랫폼을 개발함으로써, DNA 의 SNP 현상을 검출하고, 아울러 단백질-단백질, DNA-단백질 간의 결합 및 단백질의 구조 변환을 생체단분자 수준에서 검출할 수 있는 체외진단 장치를 개발하고자 하였다. 그 결과 달성한 주요 연구 결과의 목록은 아래와 같다.
1-1. 나노이온소자 제작 공정 개발, 최적화, 시스템 구축 및 대량생산 제작공정 확립 (1, 2 세부 협업)
1-2. 최적화된 나노이온소자를 이용하여 단백질 및 단백질-DNA 복합체등의 바이오컨텐츠 분석 (1, 2 세부, 1, 3 세부 협업)
1-3. 나노이온소자 성능, 구동 환경 및 생체 분자 거동 모델링
2-1. 분자층 증착기술을 이용한 유무기 나노복합 지능형 계면 형성기술 및 다양한 물질을 기질 표면에 도입시키는 기술 개발
2-2. 나노이온소자 기반 단일 염기 다형성 분석 기술
3. 나노이온소자 기반 생체 분자 검지/제어 분석을 위한 바이오컨텐츠 및 분석 관련 기술 개발
(출처 : 보고서 요약서 3p)
Ⅳ. Results
1-1. 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 t
Ⅳ. Results
1-1. 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
1-2. 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)
1-3. 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
2-1. Fabrication of organic-inorganic nanohybrid functional interface using molecular layer deposition and applying various materials on the surface
- Construction of molecular layer deposition system with a real-time monitor for layered molecules (measurement range : 350-7,800 cm-1)
- Surface modification of nanostructured materials and study of acceptable molecules for surface treatment
- Study of acceptable photoinduced molecules for surface treatment of nanostructured materials and development of molecular layer deposition technique (surface energy : 15-65 mN/m)
- Development of control technique of photoinduced molecules (wavelength : 200-1,400 nm)
2-2. Development of single nucleotide polymorphism (SNP) analysis technology based on nano-ion device
- Analysis and detection of protein-DNA complex by nanopore platform
- Detection of protein-DNA complex by nanopore platform
- Modification of DNA structure with ionic liquids and modulation of translocation properties of DNA through nanopore
3. Development of the biocontents for nano-ion device based detection/control analysis and related technology
- To develop nanopore-based system for detection and control of biomoleclar interaction, we designed and produced jagged1 antibody for cancer diagnosis and development of anticancer drug.
- We developed platform of PSA detection in PSA antibody-Protein G-Cys3 interaction to immobilize the antibody by optimizing this orientation on the gold surface inside nanopore.
- In order to increase avidity, We performed engineering of jagged1 antibody to make multiple binding forms.
- We detected p53TAD and MDM2 with nanopore-based system and analyzed translocation signals of protein-protein interaction.
- We performed engineering of p53 TAD to amplify signals of the nanopore-based protein measurement and developed the biointerfacing strategy available for nanopre.
- We performed analysis of biocontents with nanopore-based technology to detect protein-protein interaction (p53-MDM2 interaction) and protein-small molecule interaction (MDM2-Nutlin-3 interaction).
- For nanopore-based analysis of protein conformational change, we designed and produced anticancer target GST-p53-MDM2 linker protein and Alzheimer’s disease target, amyloid β.
- We optimized the experimental condition for nanopore-based detection and analysis of conformatonal change of anticancer target, GST-p53-MDM2 linker protein and Alzheimer’s disease target, amyloid β protein.
(출처 : SUMMARY 13p)
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