초록 ▼

□ 연구개요
나노입자 기반의 센서 시스템의 경우 유채색 색변환 센서가 대다수를 이루고 있으나 검지물질로 인한 센서의 색상 변화가 뚜렷하지 않고 감도가 낮은 문제점을 가지고 있음. 이 문제를 해결하고자 무채색 (검은색)에서 유채색으로 변하게 하는 나노입자 기반의 센서 시스템을 개발하였음. 채도의 변화를 통하여 보다 직관적으로 색상 변화를 인지하게 하고 센서의 감도를 크게 개선한 본 기술은, 기존의 나노입자 센서 시스템의 패러다임을 바꾸고, 다양한 센서 분야에 손쉽게 적용이 가능함. 암진단이나 바이러스 진단 등 다양한 분야에 적용

□ 연구개요
나노입자 기반의 센서 시스템의 경우 유채색 색변환 센서가 대다수를 이루고 있으나 검지물질로 인한 센서의 색상 변화가 뚜렷하지 않고 감도가 낮은 문제점을 가지고 있음. 이 문제를 해결하고자 무채색 (검은색)에서 유채색으로 변하게 하는 나노입자 기반의 센서 시스템을 개발하였음. 채도의 변화를 통하여 보다 직관적으로 색상 변화를 인지하게 하고 센서의 감도를 크게 개선한 본 기술은, 기존의 나노입자 센서 시스템의 패러다임을 바꾸고, 다양한 센서 분야에 손쉽게 적용이 가능함. 암진단이나 바이러스 진단 등 다양한 분야에 적용이 가능하여 전세계 바이오 센서 분야에서 기반이 되는 핵심기술이 될 것으로 기대함

□ 연구 목표대비 연구결과
무채색 기반의 색변환 센서 시스템 개발을 위해 아래의 연구를 진행함
1) 세 가지의 다른 색상을 가진 나노입자를 각각 일정한 크기와 모양을 가질 수 있도록 제작하는 방법을 확립하였고, 세 가지 나노입자를 각각의 일정 비율로 섞으면 무채색 나노입자 센서를 만들 수 있음
2) 각 나노입자에 DNA와 같은 분자를 표면 치환하는 기술을 통해 개별적인 나노입자가 안정하게 존재하면서도 무채색을 유지할 수 있도록 함. 이에 따라 각 나노입자 별로 서로 다른 DNA를 붙이는 경우, 검지 물질의 종류와 양에 따라 다양한 색상이 나타나는 다중 검지의 효과를 얻을 수 있음
3) 위에서 제작된 무채색 색변환 센서를 다양한 분야에서 활용할 수 있도록 고체의 종이와 하이드로 겔 타입으로 센서를 제작하였으며, 두 가지 모두 검지물질과 반응하여 나노입자의 색상 변화가 뚜렷하게 이루어지는 것을 확인할 수 있었음
4) 고체로 제작된 무채색 나노입자 센서 플랫폼의 활용도를 높이고 정량적 분석을 통해 센서의 신뢰성을 높이고자 색변환 분석 프로그램을 제작하였음. 액체 및 고체 상태에 상관없이 나노입자의 색상이 변한 정도를 어느 정도는 정량적으로 측정하는 것이 가능함을 확인함.
5) 하이드로 겔 안에서 무채색 나노입자의 개별적인 움직임과 색상 변화 등을 효율적으로 조절할 수 있는 플랫폼을 개발하고 이론적인 계산을 병행함. 이를 통해 센서의 현장성과 편의성을 증대하면서도 입자의 센서 성능을 유지할 수 있었음

□ 연구개발결과의 중요성
무채색 나노입자 센서 연구는 기존 나노입자 센서가 가지는 분야의 다양성, 색상변화를 통한 검지의 장점을 살리면서도 색상 변화를 육안으로 더 명확하게 확인할 수 있기 때문에 높은 감도를 가짐. 또한 각각의 무채색 나노입자에 서로 다른 분자를 치환하여 검지에 사용할 수 있기 때문에 다중 검지가 가능하면서도, 고가의 장비 없이 이미지 분석 프로그램만으로 간편하면서도 정확한 정량 분석과 높은 신뢰도의 데이터 확보를 가능하게 함. 이에 따라, 나날이 커져가는 국내외 센서 시장에서 무채색 나노입자 색변환 센서 시스템이라는 새로운 원천 기술을 통해 높은 경쟁력을 확보할 것으로 기대함. 향후 채도 변화 기반의 색변화 센서를 이미지분석 기술을 이용하여 보다 정량화할 수 있는 기술을 개발하고, 이것을 기존의 색변화 기술과 체계적으로 비교하는 후속연구가 반드시 필요하다고 생각됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1-1. 연구목표 ... 3
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 3
• 1-3. 연구개발의 가설 및 최종목표 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2-1. 1차년도 연구수행내용 및 연구결과 - 무채색 (검정색) 나노입자 제작 및 안정성 확보 ... 4
• 2-2. 2차년도 연구수행내용 및 연구결과 - 무채색 색 변화 시스템의 정성·정량 분석의 자동화 시스템 확립 ... 5
• 2-3. 3차년도 연구수행내용 및 연구결과 – 무채색 색 변환 시스템의 하이드로 겔 적용을 위한 나노입자 유동 특성 메커니즘 분석 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 14