초록 ▼

연구개요
• 본 연구의 목적은 자기역학(magnetokinetics), 광학(optics), 그리고 마이크로 유체역학(microfluidics)을 결합한 새로운 개념의 고성능 입자제어기술을 제안하고, 이를 통해 바이오테크놀로지 분야에 활용될 수 있는 다양한 생화학 분석기기들을 개발하는데 있다.

연구 목표대비 연구결과
• 광-자기역학적 제어방법의 기술적 타당성 검토
- 자기장과 광원의 동시인가를 통해 자성 및 비자성 입자가 광-자기역학적 기술에 의해 효과적으로 중합, 패터닝, 분리, 그리고 수송될 수

연구개요
• 본 연구의 목적은 자기역학(magnetokinetics), 광학(optics), 그리고 마이크로 유체역학(microfluidics)을 결합한 새로운 개념의 고성능 입자제어기술을 제안하고, 이를 통해 바이오테크놀로지 분야에 활용될 수 있는 다양한 생화학 분석기기들을 개발하는데 있다.

연구 목표대비 연구결과
• 광-자기역학적 제어방법의 기술적 타당성 검토
- 자기장과 광원의 동시인가를 통해 자성 및 비자성 입자가 광-자기역학적 기술에 의해 효과적으로 중합, 패터닝, 분리, 그리고 수송될 수 있음을 검증함.
• 광-자기역학적 기술에 수반되는 물리적 메커니즘 규명
- PIV기법을 이용하여 자기열적유동을 정량적으로 측정하고 가시화함.
- 보로노이- 델라니 코드를 이용한 입자들의 위상학적 분석을 통해 광-자기역학적 제어 간 입자들 사이에 존재하는 물리적 힘을 규명함.
• 광원 열에너지의 유체내부 전달과정 규명
- 광원파장과 기판물질의 상관관계를 이론적·실험적으로 검증함.
• 광-자기역학적 제어기술의 바이오 호환성 검토
- 광-자기역학적 기술에 의한 셀들의 제어가능성 및 생존성을 실험적으로 확인함.
• 광-자기역학적 제어기술에 기반한 마이크로 유체요소 기기의 개발
- CFD분석 및 예비실험을 통해 자기열적유동에 의한 유체혼합/ 수송을 확인함.
• DMD기술을 활용한 광-자기역학적 기술 기반 생화학 분석기기의 개발
- 레이저광원을 DMD로 대체함으로써, 보다 다량의 콜로이드 입자들이 자성기판 표면위에서 효과적으로 제어될 수 있음을 확인함.

연구개발결과의 중요성
• 본 연구에서 개발된 광-자기역학적 미소유체 제어기술은 자기장과 광원의 동시인가로부터 유래되는 복합적인 물리적 현상들을 이용하여 다량의 자성/ 비자성 입자들을 중합 및 패터닝하고, 광원의 위치변화를 통해 그 입자군집을 이송할 수 있었다. 또한 몇 가지 미생물을 활용하여 그 기술의 바이오 호환성 또한 검증되었다. 이러한 특징은 바이오 입자들의 고속 중합과 패터닝, 포획, 그리고 수송을 가능하게 하고, 더 나아가 현존하는 생화학 분석방법들의 효율을 강화시킬 수 있다.
• 아울러 광-자기역학적 제어기술에 수반되는 물리적 현상들 중 하나인 자기열적유동은 자기장의 구배에 따라 유체의 흐름을 임의적으로 제어할 수 있으므로 생화학 분석에 사용되는 펌프 및 믹서와 같은 마이크로 유체요소 기기들의 성능을 획기적으로 개선하거나 또는 그 유동에 기반된 새로운 유체기기들을 개발하는데 기여할 수 있다.
• 광원을 공급하는 수단으로써 DMD와 같은 작은 크기의 광원 모듈레이터를 사용할 경우, 생화학 분석시스템의 소형화도 달성가능하다. 이것은 휴대용 현장탐지 분석기기의 개발을 돕는다.
• 이러한 사항들은 이전 연구자들에 의해 보고되지 않은 새로운 연구결과로써, 독창성 및 창의성 측면에서 매우 뛰어나며, 더 나아가 앞으로 바이오테크놀로지 분야에서 고성능 생화학 분석시스템을 개발하는데 큰 기여를 할 것이라고 판단한다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1-2. 연구목표의 창의성·도전성 ... 10
• 1-3. 최종 및 연차별 연구목표/ 내용 ... 12
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 17
• 2-1. 1차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 17
• 2-2. 2차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 21
• 2-3. 3·4차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 27
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 38
• 4. 참고문헌 ... 40
• 5. 연구성과 ... 42
• 끝페이지 ... 42