초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 기능성 생체 재료인 M13 박테리오파지가 가지는 특정 화학물질에 대한 선택적 반응성과 형광공명에너지전이(FRET, Förster resonance energy transfer) 기반의 형광 신호 증폭 현상을 상호 접목하여 수백 ppm 농도 단위의 니트로화합물에 대한 우수한 검출 감도를 가지는 M13 박테리오파지 기반 형광 검출 나노바이오센서를 연구 개발하는 것을 목표로 하며, 이를 위해 니트로화합물에 대한 특이적 결합과 형광표지가 가능한 다기능성 박테리오파지를 개발하고 형광공명에너지전이현상을 구현하였

□ 연구개요
본 연구에서는 기능성 생체 재료인 M13 박테리오파지가 가지는 특정 화학물질에 대한 선택적 반응성과 형광공명에너지전이(FRET, Förster resonance energy transfer) 기반의 형광 신호 증폭 현상을 상호 접목하여 수백 ppm 농도 단위의 니트로화합물에 대한 우수한 검출 감도를 가지는 M13 박테리오파지 기반 형광 검출 나노바이오센서를 연구 개발하는 것을 목표로 하며, 이를 위해 니트로화합물에 대한 특이적 결합과 형광표지가 가능한 다기능성 박테리오파지를 개발하고 형광공명에너지전이현상을 구현하였음. 또한, 형광 측정 및 에너지동역학 분석을 통해 연구를 통해 개발된 나노바이오센서의 성능을 확인하고 정량화함.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구계획서 상의 연구 개발 목표인 유해화학 물질 및 위험물질의 검출이 가능한 M13 박테리오파지 기반 형광 검출 나노바이오센서의 개발을 완료함. 이와 관련하여 2종류 이상의 물질에 대한 특이적 결합성을 가지는 다기능성 M13 박테리오파지를 합성하여 니트로화합물에 대한 감지 및 형광표지가 가능한 기능성 바이러스를 확보하였으며, 양자점과 FITC 형광체의 선택을 통해 수용액 상태에서 형광공명에너지전이현상을 구현하였음. 또한 수백 ppm 단위의 TNT 농도에 따른 형광신호의 세기 변화를 측정함으로써 개발된 나노바이오센서가 니트로화합물을 형광신호를 통해 성공적으로 검출할 수 있음을 확인함. 나노바이오센서의 성능에 관한 정량화 뿐만 아니라 시간분해분광학 기법을 활용하여 에너지동역학의 관점에서 형광공명에너지전이 현상을 이해하고 TNT의 유입과 에너지전이에 따른 상대적인 분자간 거리 변화를 정량적으로 분석함. 본 연구에서 개발된 나노바이오센서는 니트로화합물 검출 시 형광 신호의 파장변화를 통해 원격 및 실시간 감지가 가능함.
풀링 기법을 통해 M13 박테리오파지 기반 자가조립 나노구조체를 개발하고 표면분석을 통해 구조체의 물리적 특성을 정량적으로 분석하였으며, 필름형 레이징 소자의 개발을 위해 형광체를 도포하고 형광 및 편광 특성을 분석함. 광 이득률의 계산을 통해 M13 박테리오파지 기반 자가조립 나노구조체의 형광 소자로의 활용가능성을 확인함.

□ 연구개발결과의 중요성
친환경, 기능성 생체 재료인 M13 박테리오파지를 이용하여 특정 유해물질 및 니트로 화합물에 대해 선택적으로 검출할 수 있는 나노바이오센서의 개발에 대한 내용으로, 특히 형광공명에너지전이현상을 기반으로 형광신호를 증폭시킴으로써 ppm 단위의 극저농도를 고감도로 검출할 수 있어 국방 등 관련 분야에의 활용가능성을 제시함. 또한 측정과정의 단순화, 저비용 등의 측면에서 우수한 기술임.
물리학과 화학•재료학 기반의 연구를 통해 고감도 센서와 레이징 소자를 연구 개발함으로써 우수한 융합 연구 사례를 제시함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 가. 연구 목표 ... 3
• 나. 연구의 필요성 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 1차 연도 ... 4
• 나. 2차 연도 ... 5
• 다. 3차 연도 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 8
• 가. 전문학술지 논문게재 ... 8
• 나. 지식재산권 ... 8
• 다. 학술대회 논문발표 ... 8
• 끝페이지 ... 8