초록 ▼

□ 연구개요
본 과제의 수행을 통하여 (1) 리간드 프리, 초간단 계면 반응을 이용한 다양한 조성의 유기/무기 하이브리드 플라즈몬 소재의 제작법을 제안하고, (2) 구조체 형태 및 스케일의 다양화와 최적화를 통한 빛 또는 열 감응성이 극대화된 소재 개발 및 분자 센싱, 약물 전달에 응용과 (3) 최적화된 소재를 이용한 고감도 나노광학 센싱 프로토콜 개발 및 적외선 빛의 시-공간 특이적 자극(spatio-temporal stimuli)을 이용한 약물전달기법을 제시함.

□ 연구 목표대비 연구결과
계획한 세부연구목

□ 연구개요
본 과제의 수행을 통하여 (1) 리간드 프리, 초간단 계면 반응을 이용한 다양한 조성의 유기/무기 하이브리드 플라즈몬 소재의 제작법을 제안하고, (2) 구조체 형태 및 스케일의 다양화와 최적화를 통한 빛 또는 열 감응성이 극대화된 소재 개발 및 분자 센싱, 약물 전달에 응용과 (3) 최적화된 소재를 이용한 고감도 나노광학 센싱 프로토콜 개발 및 적외선 빛의 시-공간 특이적 자극(spatio-temporal stimuli)을 이용한 약물전달기법을 제시함.

□ 연구 목표대비 연구결과
계획한 세부연구목표와 최종목표를 모두 달성하였으며, 연구 결과 요약은 아래와 같음.
● 초 간단 계면 반응을 이용하여 유기 고분자(또는 하이드로젤)와 금속 나노입자(예:
금, 은, 백금)가 자발적으로 통합된 5종 이상의 하이브리드 소재를 제작하였음.
● 응용목적에 따라 입자형/우물형/필름형/패턴형 등 구조체의 형태와 매크로/마이크로/나노수준으로의 스케일을 최적화하였음.
● 이때, 반응변수 조절 및 형태, 스케일의 다변화를 통한 하이브리드 소재의 물리 화학적 특성을 제어하였음.
● 멀티스케일 시뮬레이션을 통하여 구조체의 성능을 예측하였으며, 이를 통해 광학 신호 증폭 또는 빛/열 감응성이 극대화된 소재를 제안하고 실제 실험을 통하여 성능을 검증하였음.
● 최적화된 소재를 이용하여 검출하고자 하는 생체분자 및 환경 유해분자에 대하여 1,000~10,000배 이상 증폭된 광학 신호 혹은 법률 규제치 이하의 검출을 성공적으로 달성하였음.
● 3종 이상의 질병 바이오마커 및 환경 유해물질(예: 활성산소종, 가습기 살균제 CMIT/MIT, 중금속 이온 등)에 대한 고감도 검출을 수행하여 분자별 농도 검량선을 확보하였음(예: pM~fM 범위).
● 하이브리드 소재를 이용한 비표지 이미징, PRET, SERS 기법을 이용한 고감도 센싱, 대면적 분광 신호 맵핑 등을 위한 프로토콜을 제시하고 시연함.
● 제작된 소재(예: 나노캐리어 또는 필름 형태)의 빛 또는 열에 감응하는 특성 분석을 진행하였으며, 약물을 로딩하여 자극 특이적인 약물 방출 결과를 제시함.
● 약물전달을 위한 소재의 검증을 위해 3차원 세포 배양체나 모델 동물을 사용하여 광열 자극 감응성 약물전달을 검증하였음.
● 상기 두 응용 안(분자검출 + 약물전달)이 융합된 다중기능성 모니터링(예: 약물반응 스크리닝) 플랫폼으로 활용 안을 제시하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
● 개발된 하이브리드 소재는 매우 쉽게 제조되어 적용할 수 있으므로, 원하는 응용목적에 따라 다양한 분야에서 적용할 수 있으므로 활용가치가 매우 큼.
● 최적화된 소재가 가진 광열전환 특성을 이용하여 약물을 시-공간 특이적으로 전달할 수 있음을 성공적으로 시연하였으며, 이를 통해 약물전달의 효율을 극대화하고 매커니즘을 파악하는데 긍정적인 역할을 하리라 기대됨.
● 빛에 의한 약물전달을 확인하기 위한 3차원 세포 배양체나 모델 동물을 사용한 프로토콜을 제시하여 약물전달 시스템의 발전에 크게 도움이 될 수 있으리라 전망됨.
● 하이브리드 소재를 이용한 비표지 이미징, PRET, SERS 기법 등을 통해 분석물질에 대한 고감도 검출을 검증하여 센서 개발에도 적극적으로 활용될 수 있음.
● 특히, 질병의 조기진단 및 환경 유해물질을 시시각각 모니터링하고 대비하기 위해서 재현성이 높고, 실시간 분석이 가능하며, 고감도로 검출할 수 있는 제시한 센싱 프로토콜은 바이오 환경 분야에 활용가치가 매우 큼.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 1) 연구결과의 의미 및 중요성 ... 18
• 2) 기술적 파급효과 ... 18
• 3) 사회·경제적 파급효과 ... 19
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 19
• 6. 자체점검표 ... 20
• 7. 참고문헌 ... 20
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 22
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 37
• 끝페이지 ... 52