초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 목적은 ‘그래핀 옥사이드 기반의 다양한 생체 물질 탐지를 위한 어레이 센서’를 개발하는 것으로서, 구체적으로 fluorescence resonance energy transfer (FRET) 기작을 이용하여, 타겟 물질을 탐지하는 시스템을 다양화 시키는 것이다. 그래핀 옥사이드 어레이의 background 형광 시그널 감쇄를 통해 민감도를 향상시키고, 타겟물질을 인식하는 리간드의 다양화와 형광 probe 물질의 다변화를 통해 동물 세포를 비롯한 다양한 바이오 물질을 탐지할 수 있는 기술을 개발한다.

□ 연구개요
본 연구의 목적은 ‘그래핀 옥사이드 기반의 다양한 생체 물질 탐지를 위한 어레이 센서’를 개발하는 것으로서, 구체적으로 fluorescence resonance energy transfer (FRET) 기작을 이용하여, 타겟 물질을 탐지하는 시스템을 다양화 시키는 것이다. 그래핀 옥사이드 어레이의 background 형광 시그널 감쇄를 통해 민감도를 향상시키고, 타겟물질을 인식하는 리간드의 다양화와 형광 probe 물질의 다변화를 통해 동물 세포를 비롯한 다양한 바이오 물질을 탐지할 수 있는 기술을 개발한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
기본적으로 그래핀 옥사이드를 이용한 다중 타겟물질 탐지는 어레이 기술과 접목되어야 실현 가능하기 때문에, 그래핀 어레이 탐지센서의 개발은 본 연구의 핵심기술이라 할 수 있다. 이에 본 연구자는 reproducible하면서 두께 조절이 가능한 layer-by-layer (LbL) assembly 방법을 이용하여 highly tunable한 그래핀 옥사이드의 고정화 기술을 개발하였으며 이를 통해 다양한 바이오 물질을 탐지할 수 있는 어레이 센서를 개발하였다.
본 과제수행을 통해 얻은 대표적인 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
a. Au nanoparticle을 그래핀 옥사이드 칩에 1 layer로 쌓음으로써 그래핀 옥사이드 자체의 background 형광 시그널을 조절 기술 개발, 이를 통해 그래핀 옥사이드 어레이의 autofluorescence를 줄이고 민감도(sensitivity)를 향상시킬 수 있는 플랫폼 제작.
b. 펩타이드를 리간드로 사용하여 암세포의 표면 단백질을 탐지할 수 있을 뿐만 아니라 나아가 세포 자체를 탐지할 수 있는 어레이 센서 플랫폼의 개발.
c. 형광 probe 물질로 organic fluorescent dye 물질을 대체하여 photostability가 높고 multicolor fluorescence를 보이며, 손쉽게 저렴한 비용으로 생산할 수 있는 다양한 파장대의 Carbon dot의 합성.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구 수행의 결과로 개발된 그래핀 옥사이드 기반의 어레이 센서 기술은 그래핀의 넓은 표면적, 높은 기계적 강도, 기능화의 용이, 우수한 전도도, 저렴한 제조비용, 형광 소광을 위한 소재로 사용된다는 장점으로 인해 기존의 DNA나 단백질 어레이 기술에서는 실현이 불가능한 독창적인 여러 응용성을 가지고 있다. 게다가 그래핀을 이용한 바이오센서 개발은 주로 수용액 상에서 이루어져 왔으며, 보고되었던 그래핀 어레이 센서는 tunable 하지 않은 단점을 보였다. 우리는 reproducible하게 제작할 수 있는 그래핀 어레이 칩 센서를 이용하여 다양한 타겟 물질을 탐지 할 수 있도록 리간드뿐만 아니라 형광 probe 물질을 다변화 시켰고 그 적용 범위를 확대하였다. 또한 재사용 가능한 가역적 센서로 제작하였기 때문에, 재현성 있는 센싱 결과만 확보된다면 실험실 수준의 연구로 그치는 게 아니라 실용적 그래핀 어레이 센서로 사용이 가능할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) 1차년도(2015) ... 4
• (2) 2차년도(2016)~ ... 8
• (3) 3차년도(2017)~ ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 14
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 33