초록 ▼

연구개요
디지털 마이크로플루이딕스 (Digital Microfluidics: DMF) 기술은 칩 위에서 유체를 전기적인 신호를 통해 독립적으로 움직이는 기술로 분석 물질 전처리 과정의 자동화를 위한 유망 기술로 떠오르고 있다, 본 과제에서는 이를 질량분석법과 연계하기 위한 기술들을 개발하고, 실제로 이를 적용하여 효율적인 분석을 가능하게 하기 위한 연구를 수행하였다.

연구 목표대비 연구결과
연구 목표는 DMF 칩 제조 기술을 확립하고, nano-DESI와의 연계성을 구축하며, 이를 이용해 유도체화 반응 수행

연구개요
디지털 마이크로플루이딕스 (Digital Microfluidics: DMF) 기술은 칩 위에서 유체를 전기적인 신호를 통해 독립적으로 움직이는 기술로 분석 물질 전처리 과정의 자동화를 위한 유망 기술로 떠오르고 있다, 본 과제에서는 이를 질량분석법과 연계하기 위한 기술들을 개발하고, 실제로 이를 적용하여 효율적인 분석을 가능하게 하기 위한 연구를 수행하였다.

연구 목표대비 연구결과
연구 목표는 DMF 칩 제조 기술을 확립하고, nano-DESI와의 연계성을 구축하며, 이를 이용해 유도체화 반응 수행 및 당단백질의 분석 프로토콜을 확립하는 것이었다. 연구진은 타 기관과의 협업을 통해 디지털 마이크로플루이딕스 칩 제조 기술을 유리, PCB, 종이 칩 등에 적용하였고, 최종적으로는 유리재질을 선택하여 연구를 수행하였다. 추가적으로 자동화를 위한 PCB 칩을 비롯한 시스템을 구축함으로써 DMF 시스템을 개선하였다. 새롭게 디자인된 유리 재질의 칩을 바탕으로 nano-DESI와의 연계 연구가 수행되었으며, 성공적으로 플랫폼을 구축하였으며, 이를 이용한 단백질의 trypsin digestion 실험을 수행했으며 정성/정량 분석 실험 결과를 도출하였다. 이 과정에서 추가적으로 기존 질량 분석과 호환성이 좋지 않은 폴리머 기반의 계면 활성제를 대체할 수 있는 계면활성제 두 종, Rapigest surfactant (Waters) 및 photocleavable surfactant를 발굴하였으며, 이를 이용해 대략 50 μM 정도의 단백질 용액을 움직이는데 성공하였다. 단백질 전처리 기술을 바탕으로 당단백질 또한 분석되었다. 한편 디지털마이크로플루이딕스의 대안으로 주목받고 있는 랩온어디스크 (Lab-on-a-Disk) 시스템을 개발함으로써 포름알데하이드의 정량분석을 위한 시료 유도체화를 위한 기반을 마련하였다.

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 과제에서 구축한 DMF 칩 및 자동화 시스템을 활용할 경우 매우 적은 시료 양을 통해 첨단 분석 실험을 수행할 수 있을 것으로 판단된다. 특히 DMF와 nano-DESI 플랫폼이 호환성이 높기 때문에 기존에 발표된 다양한 연구주제에 적용할 경우 분석 효율성을 한 단계 진보시킬 것으로 판단된다. 또한 본 과제에서 발굴한 두 계면 활성제의 경우 DMF와 질량분석법을 연계시키는 데에 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 추가적으로 랩온어디스크 시스템 역시 포름알데하이드 외 매우 다양한 실험에 적용함으로써 분석 실험의 전처리 과정의 자동화를 앞당기는 효과를 가져올 것으로 기대된다. 위에서 언급한 주제들 모두 SCI급 저널의 연구 결과로 발표될 것으로 예상된다.

(출처 : 요약문 2p)