초록 ▼

□ 연구개요
유전정보를 지닌 상피세포를 함유하는 미세 생체시료(육안으로 확인되지 않는 땀, 침, 피부시료 등; Low Copy Number 시료)의 존재여부를 현장에서 판별할 수 있는 기술은 전무함. 본 연구에서는 범죄/오염현장에서 즉각적으로 인간특이생체시료의 유·무를 파악하기 위하여 “원스텝(One-Step)발광 π소재의 화학-바이오 이종(異種) 계면연구”를 제안하였음.
1. 현장에서 미세시료의 식별이 가능한 발광기능 포렌식소재 개발
2. One-Step Detection을 위한 화학분자구조체와 바이오물질간 인터페

□ 연구개요
유전정보를 지닌 상피세포를 함유하는 미세 생체시료(육안으로 확인되지 않는 땀, 침, 피부시료 등; Low Copy Number 시료)의 존재여부를 현장에서 판별할 수 있는 기술은 전무함. 본 연구에서는 범죄/오염현장에서 즉각적으로 인간특이생체시료의 유·무를 파악하기 위하여 “원스텝(One-Step)발광 π소재의 화학-바이오 이종(異種) 계면연구”를 제안하였음.
1. 현장에서 미세시료의 식별이 가능한 발광기능 포렌식소재 개발
2. One-Step Detection을 위한 화학분자구조체와 바이오물질간 인터페이싱 최적화
3. 인간상피세포의 검출 및 정확성 향상을 위한 포렌식 알고리즘 구축
4. 고표면적 설계를 통한 포렌식센서 검출속도 향상
5. 분말소재 재분산성이 확보된 스프레이형 포렌식 시스템구현 및 필드적용

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 다중 스케일 시뮬레이션 방법으로 예측되는 유기분자와 생체분자간의 상호작용현상 분석 및 형광소재 스크리닝
- 실제 현장에서 사용되고 있는 포렌식 기법에 기반하여 가상의 현장 감식 현장을 시뮬레이션하여 상피세포를 검출하기까지의 알고리즘을 체계적으로 구축하였음.
- 바이오 이종계면 설계의 핵심인 ΔG 결합에너지정도를 기반으로 리간드-리셉터 물질을 선정하여 포렌식 소재를 개발하였음.
- 다중 스케일 시뮬레이션 방법과 유기고분자와 생체분자간의 상호작용 실험 분석을 통해 형광발광이 구현함
- 유기반도체분자와 생체분자간의 상호작용 현상을 시뮬레이션으로 예측하여 실험적 분석 및 구현함
2. 화학-바이오 계면제어를 통한 생체분자 (Lipid, Cholesterol 등) 검지용 형광신호 소재 합성
- 인지질을 타겟으로 하는 유기소재를 선정하여 형광나노소재를 제작하였으며 “Tun-on” 형광발광 특성을 확인함
- 동물세포/식물세포를 구분할 수 있는 콜레스테롤 검지용 포렌식 나노소재를 제작하였으며, 계면설계를 통한 검출속도 및 검출효율을 최대 190% 형광증폭을 확인함
- 검출속도 향상을 위한 표면구조 설계를 진행하여 기존 2 hr의 검지속도를 갖는 광기능 고분자소재를 2 min 이내로 월등이 단축하였음
3. 동물세포와 차별되는 인간 세포 특이 형광검지를 위한 타겟후보군 (Human EpCAM, EGFR 등) 선별
- 인간 상피세포(구강상피세포)의 육안 및 형광이미지화가 가능한 π 유기분자 라이브러리를 구축함
- 유기발광다이오드(OLED)의 RGB 구현 가능한 유기반도체 분자를 화학-바이오 계면설계를 통해 나노입자를 개발함
- 인간상피세포 특이적 검지가 가능한 포렌식 형광소재의 계면설계를 통해 최대 253% 검출효율이 가능한 소재를 개발함
4. 분말화 및 재분산성 확보를 위한 나노실리카층에 기반한 안정성 최적화
- 나노실리카 보호층의 최적화를 위해 Particle LbL (Layer-by-Laeyr)기법을 사용하여 안정적인 다공성 실리카 보호층이 적층된 유기입자를 제조함. 이는 5일이 지나도 형태 및 검지능에도 변화가 없음을 확인함
- 개발한 포렌식 소재의 장기보관 및 휴대성을 위해 분말화를 진행하여 재분산시, 분산안정성이 확보된 포렌식 소재를 개발함
5. 현장감식용 스프레이형 포렌식센서의 필드테스트
- 스프레이형 포렌식센서 적용 가능성을 확인하기 위해 인지질/콜레스테롤 검지용 포렌식 소재를 도포하였을시, 세포만 “Turn-on”형광이 나타남을 확인함
- ‘실제 현장’을 대체하는 ‘모방 현장’에서의 필드테스트를 진행하기 위해 다양한 기판(유리, 종이, 금속, 돌)에서의 인간 상피세포의 검지테스트를 통해 ‘모방 현장’에서의 기 개발한 포렌식 소재의 검지 성능을 확인함

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 디스플레이소재, 바이오소재로만 연구되었던 다양한 소재들을 이용하여 광신호 화학-바이오 이종 계면 포렌식소재를 구현함으로써 화공소재분야 연구에서 새로운 길을 개척하고 과학수사분야, 센서 분야 등 인접 분야와의 학문적 융합을 도모하고 다수의 NSC 급 논문 발표 및 후속연구를 통해 세계를 선도하는 그룹으로 성장하는 발판을 마련함.
- 기존에는 구현되지 않은 혁신적인 인간포렌식 소재개발을 통하여 신융합 소재산업을 개척할 수 있으며, 지적재산권 확보를 통한 원천기술을 구축할 수 있음.
- 글로벌 DNA 포렌식 시장자료에 따르면 2016년부터 2020년에 이르기까지 해마다 20%가 성장할 것으로 예측하고 있어, 현장 포렌식소재의 높은 기술력을 바탕으로 글로벌 포렌식 시장가치를 상승시킬 산업적 자산이 될 것으로 기대함. 또한 과학수사와 관련된 벤처산업 분야에서도 향후 세계적인 경쟁력이 있는 기업을 키워낼 수 있는 토양을 구축할 것으로 기대함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 27
• 끝페이지 ... 38