초록 ▼

□ 연구개발 목표
본 제안연구를 통해 “실크 단백질-멜라닌 기반 인공 광전 신경소자 구현 및 신경세포와의 인터페이스” 시스템을 구축하고자 한다. 이를 위해 (1) 실크 단백질과 멜라닌을 분자 수준부터 매크로 영역까지 아우르는 계층적 설계/조립 기술과 특화 공정기술을 개발하여 광전특성과 멤리스틱 특성을 보여주는 인공 신경소자를 구현, (2) 해당 소자에서 발현되는 전하수송 현상의 이해, (3) 실제 신경세포와의 인터페이스를 구축하여 신경세포의 구동 메커니즘을 이해하고 기능을 조절하는 것을 목표로 한다.

□ 연구개발

□ 연구개발 목표
본 제안연구를 통해 “실크 단백질-멜라닌 기반 인공 광전 신경소자 구현 및 신경세포와의 인터페이스” 시스템을 구축하고자 한다. 이를 위해 (1) 실크 단백질과 멜라닌을 분자 수준부터 매크로 영역까지 아우르는 계층적 설계/조립 기술과 특화 공정기술을 개발하여 광전특성과 멤리스틱 특성을 보여주는 인공 신경소자를 구현, (2) 해당 소자에서 발현되는 전하수송 현상의 이해, (3) 실제 신경세포와의 인터페이스를 구축하여 신경세포의 구동 메커니즘을 이해하고 기능을 조절하는 것을 목표로 한다.

□ 연구개발 내용
[1차년도]
● 합성 단백질 소재로의 실크 단백질 설계와 조립기술을 바탕으로 생체조직과 유사한 물성을 지닌 광전소자 플랫폼을 구현
● 실크 단백질과 멜라닌 결합을 통해 광전성능의 극대화
● 실크 단백질에 특화된 포토리소그래피 공정 개발과 마이크로/나노 소자 구현기술 연구
● 신경세포 관측과 구조조명을 위한 광학계 개발

[2차년도]
● 실크-멜라닌 소재를 적용한 광전소자 구현과 EPR, EFM, C-AFM 측정을 통해 전하수송체 구명과 수송현상의 나노스케일 수준 이해
● 광감응 특성을 보여주는 고성능 멤리스터 소자 구현과 어레이 형성, 실크 단백질 자가발전 센서와 결합하여 신호처리 통합 플랫폼 구축
● 바이오 소재 기반 광ˑ전소자의 생체친화성 검증

[3차년도]
● 인공 광전 신경배열을 통한 신경세포의 자극 및 활성 측정을 수행하며, 이를 통해 국소적인 부위의 신경세포만 빛으로 자극하여 반응을 분석하여 신경세포의 기능을 명확하게 이해
● 인공 광전 신경을 통해 원하는 형태에만 전기적 신호를 유도하여 신경세포가 패턴을 따라 성장하고 원하는 형태의 신경망을 형성할 수 있는지 연구
● 상기 기술을 통해 정상적인 신경과 질병 신경 사이의 차이 규명

□ 활용계획 및 기대효과
본 제안연구를 통해 ‘맞춤형 바이오 소재 기반 광전소자 구현’이라는 새로운 연구 분야를 개척하여 다양한 응용분야를 발굴하고자 한다. 완벽한 무선동작이 가능한 소프트 로봇의 신경망, 시각기관, 에너지원으로 적용이 가능할 것으로 예상된다. 또한 신경회로망, 인체 시각 향상, 신경의 자극과 회복 등 기초 생명연구 및 의료 목적으로도 활용될 수 있을 것이다. 학술적으로도 그동안 미지의 영역이었던 바이오 소재에서 발현되는 광전특성의 원리를 밝혀내는 돌파구를 마련할 수 있을 것이다. 연구실 차원에서 새로운 연구주제를 발굴 및 선도하는 연구결과를 바탕으로 최고 수준의 학술지에 게재하고 관련 산업계 응용에도 대응할 수 있는 글로벌 선도 연구그룹으로 발돋움하고자 한다.

(출처 : 국문 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• I 연구개발 과제의 개요 ... 5
• 1. 과제개요 ... 5
• 2. 연구목표 ... 9
• II 연구개발 내용 및 성과 ... 10
• 1. 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 10
• 2. 연구개발과제의 목표 달성 정도 및 수행 결과 ... 16
• 3. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 24
• 4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 25
• III 기 타 ... 26
• 1. 인력 현황 ... 26
• 2. 시설장비 구축 현황 ... 26
• Ⅳ 참고문헌 ... 27
• 첨부 1 대표적 연구실적 요약문 ... 28
• 끝페이지 ... 33