초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제의 최종목표의 경우 유전영동력, 중력, 생체분자물질의 표면전하를 이용하여 DEP tweezers 기반의 신개념 바이오검지법을 개발하는 것을 연구의 목적으로 하였음. 이와같은 목적 달성을 위하여 다음과 같은 연구개발을 진행하였음 1) 표면전하를 검지할 수 있는 바이오-미세입자 복합체 프로브를 구현하고 구현된 프로브를 DEP tweezer를 이용한 침전현상의 변화를 측정하였으며 측정된 값들과 생체분자의 표면전화의 변화량을 분석할 수 있는 정량적 파라미터 구현 및 검증을 진행하여 제안된 방법의 바이오검지법에

□ 연구개요
본 연구과제의 최종목표의 경우 유전영동력, 중력, 생체분자물질의 표면전하를 이용하여 DEP tweezers 기반의 신개념 바이오검지법을 개발하는 것을 연구의 목적으로 하였음. 이와같은 목적 달성을 위하여 다음과 같은 연구개발을 진행하였음 1) 표면전하를 검지할 수 있는 바이오-미세입자 복합체 프로브를 구현하고 구현된 프로브를 DEP tweezer를 이용한 침전현상의 변화를 측정하였으며 측정된 값들과 생체분자의 표면전화의 변화량을 분석할 수 있는 정량적 파라미터 구현 및 검증을 진행하여 제안된 방법의 바이오검지법에 적용 가능 여부를 확인함. 2)검증된 바이오검지법의 유용성을 확인하기 위해 금속이온을 검지할 수 있는 바이오-미세입자 복합체 프로브 구현 및 구현된 프로브를 이용하여 다양한 종류의 금속이온의 침전 반응선 측정 및 분석을 진행하였으며 분석된 결과를 금속이온의 농도변화 측정에 활용하였음

□ 연구 목표대비 연구결과
● 1차년도의 경우 표면전하 차이를 가지는 바이오-미세입자 복합체 프로브 구현 및 구현된 DEP tweezers 기반 독창적인(novel) 바이오검지법(bio-detection) 정립 및 검증하는 것을 목표로 하여 다음과 같은 연구결과를 달성함
① 표면전하 차이를 가지는 세 가지 종류의 바이오-미세입자 복합체가 유전 영동력 및 중력과 반응하여 나타나는 침전 변화를 DEP tweezers 기반 시스템 내에서 측정
② 측정된 값들의 정량적 파라미터 분석을 진행하여 바이오-미세입자 복합체가 바이오 검지법에 사용 가능한 지 여부를 검증함
③ 검증된 정량적 파라미터를 이용하여 금속이온들과 결합 가능한 바이오-미세입자 복합체 합성 후 금속이온이 결합하면서 나타나는 미세입자의 침전 현상을 정량적 측정을 진행하여 신개념 고감도 바이오 검지법으로 개발 가능 여부를 검증함
● 2차년도의 경우 검증된 검지법의 다기능, 확장성 여부의 검증을 위해 다양한 종류의 금속이온들에 대한 침전 반응성 측정 및 분석을 목표로 하여 다음과 같은 연구결과를 달성함
① 다양한 이온종류에 따라 적합한 여러 종류의 DNA 염기서열들을 가진 DNA-미세입자 복합체 합성 및 합성된 미세입자 복합체 기능(functionality)의 적합성 여부 평가를 진행함
② 여러 종류의 금속이온에 따라 침전현상 측정 및 분석을 DEP tweezers 기반 시스템을 이용하여 진행함. 이를 통해 각각의 금속이온의 농도 변화 관련 민감도, 특이도, 검출한계등의 평가 및 분석을 진행함.
③ 두 종류 이상의 금속이온을 동시에 측정을 진행하여 각 이온의 농도 변화 관련 정량적 파라미터 값의 측정 여부 및 평가를 진행함. 이를 통해 개발된 검지법의 다기능성 고감도 여부 검증함
● 이와같은 목표와 결과를 바탕으로 판단해 보면 목표대비 100%의 연구결과를 달성하였음

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
● 본 과제에서 진행한 연구를 통해 복잡한 후처리 및 calibration 없이, 높은 민감도와 실시간 측정이 가능한 새로운 개념의 바이오검지법을 개발하였으며 이를 이용하여 기존방법과 비교하여 높은 민감도와 특이적 검측을 가능하게 하는 새로운 형태의 독창적인 다기능 고감도 생체물질 검지법으로 확장 가능함
● 또한 본 과제의 연구결과는 그 우수성과 독창성을 인정받아 2021년 JCR Impact 기준 Chemistry, Analytical 분야 상위 2.87% 이내 저널인 Biosenosrs & Bioelectronics(IF-12.585)에 논문 게재 및 국내 특허로 출원(10-2022-0115866) 되었으며 이를 통해 원천기술의 확보가 가능할 것으로 사료됨
● 본 과제를 통해 금속이온과 반응 후 나타나는 바이오-미세입자 프로브의 표면전하 변화가 유전영동력 및 중력과 반응하여 나타나는 침전현상의 관측하는 연구 노하우 축척하였음
● 이와 같은 연구 노하우 축척은 유전영동기반 표면전하 고감도 바이오센서의 구현 및 고도화를 통하여 소형화 및 집적화된 편의성이 극대화된 바이오센서개발이 가능할 것으로 기대고 있음
● 이러한 바이오센서기술은 향후 다양한 형태의 바이오 물질을 고정시킨 후 전하량변화 기반 프로브로 사용하는 형태로 확장 가능하며 다양한 생물검정법(bioassay)과 같은 분야에 응용이 가능할 것으로 기대됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구의 목적 ... 4
• 1.2. 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2.1. 1차년도 연구개발과제 수행 및 내용 ... 4
• 2.2. 2차년도 연구개발과제 수행 및 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 15
• 7. 참고문헌 ... 15
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 24