초록 ▼

연구개요
- 질병의 원인 분석 및 치료의학 개발을 위하여 분자수준의 표적 단백질부터 세포내 특수 미세구조 등 생체 시료의 초미세 구조를 분석하는 기술이 절실하게 요구되고 있음.
- 현재까지 수십nm 수준으로 세포를 이미징 할 수 있는 기술 중 대표적인 기술은 STED 현미경기술로서 30nm 수준의 분해능으로 세포를 이미징하는 특성을 보고하고 있으나, 높은 광강도를 갖는 이미징 조건을 적용하기 때문에, 생체시료의 광퇴색(photo-bleaching) 및 훼손이 유발되어, 보다 다양한 생체시료의 초미세 구조를 분석하는 것은

연구개요
- 질병의 원인 분석 및 치료의학 개발을 위하여 분자수준의 표적 단백질부터 세포내 특수 미세구조 등 생체 시료의 초미세 구조를 분석하는 기술이 절실하게 요구되고 있음.
- 현재까지 수십nm 수준으로 세포를 이미징 할 수 있는 기술 중 대표적인 기술은 STED 현미경기술로서 30nm 수준의 분해능으로 세포를 이미징하는 특성을 보고하고 있으나, 높은 광강도를 갖는 이미징 조건을 적용하기 때문에, 생체시료의 광퇴색(photo-bleaching) 및 훼손이 유발되어, 보다 다양한 생체시료의 초미세 구조를 분석하는 것은 매우 어려운 실정임.
- 본 연구를 통해 세포의 광퇴색을 억제하면서 동시에 극한 분해능을 구현할 수 있으며 측정속도를 개선함으로써 대면적 초고해상 세포 이미징이 가능한 기술을 구현하는 연구를 수행하였음.

연구 목표대비 연구결과
1. Excitation(여기)광속의 입사동 진폭 및 위상변조를 통한 초고해상 CW-STED 현미경 기술개발에 대한 연구를 수행하였고, 종래 CW-STED 기술대비 20% 이상 해상도를 향상시킬 수 있는 최적의 진폭/위상변조 개구형상을 개발하였고, 이를 이용한 세포이미징 실험을 통하여 종래 대비 24% 가량 개선된 편축해상도를 확보함.
2. Cylindrical 벡터광속을 여기광속 또는 유도방출억제 광속으로 활용하여 CW-STED 시스템의 해상도를 개선할 수 있는 연구를 수행하였고, 입사동에서 방사형으로 편광된 광속의 위상변조를 수행함으로써 편축이 아닌 전방향 해상도를 20% 가량 개선할 수 있는 연구결과를 확보하였고, 대면적에 걸쳐 이미징된 세포 이미징 실험을 통하여 해석결과를 검증하였음.
3. 고체침지렌즈(SIL)를 이용하여 근접장간극제어 기반의 극한 분해능 STED 현미경 기술을 개발하기 위하여 SIL-샘플 간 20nm 이하의 근접장 간극제어가 수행되었고, 이를 통해 초고해상 SIL-STED 시스템(NA=1.8)을 구축하여 20nm Nano beads와 세포시편에 대한 이미징 실험을 통하여 30nm 수준의 해상도를 관측함.

연구개발결과의 중요성
1. 본 연구개발 결과의 의의 및 산업적 파급효과
본 연구에서 개발된 극한 분해능 이미징 기술은 기 상용화 된 STED 나노스코피와 비교할 때, STED 광속의 광강도를 현저히 낮출 수 있어, 보다 다양한 생체시료의 세포 내 특수 미세구조를 분석할 수 있으므로, 질병의 원인 분석 및 치료의학 분야의 연구기반을 제고할 것이며, 개발결과의 기술이전을 통해, 현재 국산화가 제대로 이뤄지고 있지 않은 국내 초고분해능 현미경 기기 산업의 활성화를 주도할 것으로 확신함.
2. 학문적 파급효과
본 연구의 결과를 토대로 CW-STED 방식에 있어 생체시료의 구조적인 형상을 세계 최고수준의 분해능으로 측정할 수 있는 원천기술을 확보하였고, 본 연구를 통해 개발된 기술이 상용화되는 경우, 샘플 미세구조 및 거동을 연구하는 의생명 및 물리/화학분야의 연구의 연구에 큰 발전을 도모할 것으로 예상되며, 이를 통해 나노-바이오 융합 분석분야에서 세계적인 연구성과를 창출할 수 있을 것임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1. 연구의 필요성 ... 3
• 2. 연구개발의 목표 및 방법론 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 1. 본 연구개발 결과의 의의 및 산업적 파급효과 ... 7
• 2. 학문적 파급효과 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 10