초록 ▼

□ 연구개요
향후 세계 산업 시장 중에서 발전가능성이 높은 바이오-의료 산업에 대응하기 위하여 인체 적합성 재료인 인지질을 이용한 독자적인 국내 기술 기반을 마련하고자 한다. 인지질을 이용하여 형성된 금속 나노 입자의 사이즈, 분포를 조절하고 이를 촉매로 이용하여 고감도 바이오센서, 바이오 연료전지를 개발하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차 년도 : 인지질 bilayer를 통해 고르게 분산되어진 다양한 금속 나노입자들은 바이오센서의 촉매로 사용하여 glucose sensor 특성을 평가했다. Au의

□ 연구개요
향후 세계 산업 시장 중에서 발전가능성이 높은 바이오-의료 산업에 대응하기 위하여 인체 적합성 재료인 인지질을 이용한 독자적인 국내 기술 기반을 마련하고자 한다. 인지질을 이용하여 형성된 금속 나노 입자의 사이즈, 분포를 조절하고 이를 촉매로 이용하여 고감도 바이오센서, 바이오 연료전지를 개발하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차 년도 : 인지질 bilayer를 통해 고르게 분산되어진 다양한 금속 나노입자들은 바이오센서의 촉매로 사용하여 glucose sensor 특성을 평가했다. Au의 경우, particle들의 density가 높고 다른 noble metal에 비해 입자 크기가 작게 형성되어 Linear Range가 넓고 LOD(Limit of Detection)가 Pd 보다 낮게 나와 다른 noble metal에 비하여 가장 좋은 Sensor 특징을 가진다. Pd의 경우, particle들의 density가 낮지만 입자 크기가 일정하여 Linear Range가 Au와 비슷하게 나타나지만, LOD는 Au보다 더 높게 나타난다. Ag의 경우, particle들의 density도 높고 크기도 일정하지 않아 Linear Range가 낮은 농도에서 신뢰성 있는 sensor 특징을 나타낸다.
2차 년도 : 인지질 monolayer를 통해 분산되어진 Au 나노입자를 이용한 hydrogen peroxide sensor 특성을 평가 했다. DiynePC monolayer 위 Au 2 nm, 3 nm를 증착하여 sensor를 제작하였으며 Signal-to-noise rate를 3으로 하였을 때 sensor의 민감도와 limit of detection(LOD)은 Au 2 nm 센서의 경우 123.9 μAmM^-1cm^-2, 10.3 이며 Au 3 nm 센서의 경우 193.2 μA mM^-1cm^-2, 6.8 이다.
3차 년도 : 인지질 monolayer위 증착된 Au 나노입자를 이용하여 glucose fuel cell anode로, activated charcoal을 cathode로 사용하여 membrane을 사용하지 않는 glucose fuel cell을 개발했다. Au 증착 두께가 5 nm 일 때 OCV(Open Circuit Voltage)가 0.65 로 측정되었다. Power density 역시 Au 3 nm 일 때 256.2 μW/cm², 5 nm 일 때 467.3 μW/cm², Au 7 nm 일 때 266.6 μW/cm² 로 Au 5 nm 때 가장 높은 OCV 값과 power density 값을 가지는 것을 볼 수 있다. 3D printer를 이용한 fuel cell kit를 설계 하여 직렬연결로 총 6 개를 연결하여 blue LED를 구동했다.

□ 연구개발결과의 중요성
바이오 배터리는 높은 에너지 밀도를 보유하고 있다는 사실을 이론적으로는 증명됐지만, 인지질 바이오 배터리는 영구 사용이 가능하다는 점에서 체내에서 연료를 무제한 제공하기에 에너지 저장량이 높아질 것이다. 임플란트용 바이오 배터리로 사용할 경우, 높은 전력이 필요하지는 않으나 혈액이나 체액에서 전력 공금을 받기 위해서는 인체에 적합한 재료로 만들어 져야한다. 따라서 인체의 세포를 구성하고 있는 인지질을 사용하기 때문에 생체 삽입형 바이오 배터리로 적합하다. 체내에서 장기간 바이오 연료전지 사용의 안정성을 위하여 멤브레인(membrane)의 재료 연구가 많이 이루어 졌었지만 인지질 바이오 연료전지의 경우 멤브레인(membrane)을 사용하지 않고 구동시키기 때문에 더 빠른 기술개발이 가능하다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 가. 1차 년도 - Glucose biosensor ... 3
• 나. 2차 년도 - Hydrogen peroxide biosensor ... 4
• 다. 3차 년도 - Glucose fuel cell ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8