[보고서]환경유해인자 감지 바이오센서 및 실용화

홍종찬

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환경유해인자 감지 바이오센서 및 실용화 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	경상대학교 GyeongSang National University
연구책임자	홍종찬
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2022-12
과제시작연도	2022
주관부처	농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA)
등록번호	TRKO202300028342
과제고유번호	1395071851
사업명	바이오그린연계농생명혁신기술개발
DB 구축일자	2023-11-08
키워드	잔류농약.DNA 앱타머.바이오센서.pesticide residue.DNA aptamer.biosensor.

초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
■ 최종 목표
본 과제는 환경유해인자인 잔류농약 기준 초과 농산물검출 및 잔류농약 탐지용 바이오센서의 원천물질을 다수 발굴하고 차세대 IT 기술 융복합형 진단키트 개발 응용을 목적으로 잔류농약 특이적 DNA 앱타머를 개발하고 현장 활용성을 분석하는 것을 목적으로함
■ 전체 내용
본 연구는 바이오그린21 사업의 환경유해인자 탐지용 앱타머 바이오센서 후속 연구로 현재 발굴된 4종의 인체유해 살충제 (피프로닐, 3종의 유기인제 살충제(EPN, Malathion, Fenitrothion))를 포함한 추가 2종의 살충제 특이적 앱타머 발굴과, 실험실조건에서 정부고시 잔류농도 허용치(ADI) 초과하는 농산물 검출방법을 개발 검증하고 현장에서 실제 사용 가능한 앱타머를 선발키위한 친화성 및 최소 검출 탐지 농도를 찾아내고 특허화 함으로서 차세대 바이오 센서 원천 물질을 확보
- 본연구 사용 방법: SELEX, Capture Selection of Aptamers to taget, FAM sensor에 의한 친화력, Kd 측정 및 최소 검출농도 (LOD), ThT형광 물질에 의한 저비용 분석법, G-quad DNAzyme tagging에 의한 분석방법 개발, quantum dot을 이용한 앱타머 특이 민감성 분석 등을 수행함.

□ 연구개발성과
본 연구를 통해 농산물 잔류 농약 검출에 필요한 앱타머 중 살충제계란으로 그 위해성이 사회적 이슈가된 피프로닐 특이적 앱타머 바이오센서 4종 발굴 및 특허화 및 High impactor Journal에 발표(Impact factor 14.4). 유기인제 살충제 Fenitrothion 앱타머 센서 5종 발굴 및 특허, 논문 발표, Diazinon 앱타머센서 3종 발굴 및 특허, 논문발표, 말라치온 앱타머 센서 2종 발굴 및 논문, 특허발표, 외 국내 top 10 매출액 상회 3종 살충제 특이적 앱타머 발굴

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
국내 상위 top 10 (매출 및 사용량기준) 농약에 대한 전체 앱타머 발굴 및 현장 사용 가능한 잔류농약 진단 기기개발의 원천 특허 센서 물질로 사용하여 실질적으로 사용 가능한 진단기기 개발에 활용함. 향후 앱타머 활용 전기화학적, colorimetric, nanogold 사용한 간편 기기 개발에 활용성이 매우 높아 산업화 가능성이 높음

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

표지 ... 1
요 약 문 ... 2
목차 ... 3
1. 연구개발과제의 개요 ... 4
1. 연구개발과제의 필요성 ... 4
2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 6
3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 8
1) 연구 수행 결과 ... 8
2) 목표 달성 수준 ... 33
4. 목표 미달 시 원인분석 ... 33
5. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 33
6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 34
참고문헌 ... 35
끝페이지 ... 37

표/그림 (9)

표 Analysis of sensitivity and selectivity of FAM-conjugated A. FiPA3-FAM quenching; B. FiPA3-FAM sensor testing; C. FiPA8- FapAtMam eqruiecn csheinnsgo;r. sDe. nFsoiPrA t8e-stFinAgM. sensor
표 ThT와 앱타머 센서 적정 분자비율 분석도
표 . ThT label free sensor FiPA6B 돌연변이를 통한 핵심 잔기 결정 D. The measurement of the dissociation constant for fipronil detection using ThT displacement with aptamer FiPA6B.; E. Secondary structures of ThT sensors, FIPA6, FIPA6B, M1, M2, and M3. Insets with two dotted lines indicate the deleted region of the stem to create FIPA6B aptamer. In FiPA6B structure, green-filled circles represent possible target sites for mutation, whereas the red-filled circles indicate the mutation sites in M1, M2, and M3 mutant. F. Lighting up analysis with different mutants of FiPA6B
표 label fee 피크로닐 센서 감도와 LC-HPLC 수치 비교 본 연구 결과로서 페니트로티온계 유기인산 살충제를 특이적으로 결합하기 위한 앱타머에 있어서, 서열
표 5종의 페니트로치온 앱타머 2차구조 (A) FenA, (B) FenA2, (C) FenA3, (D) FenA4, and (E) FenA5
표 ThT를 이용한 페니트로티온 ssDNA aptamer의 결합 특이성 평가. (A) colorimetry 와 ThT를 사용한 페니트로치온 앱타머 특이성 분석 (녹색 선은 FenA2를 나타내며, 빨간색, 파란색, 아쿠아 블루, 검은색 선은 FenA1, FenA3, FenA4 및 FenA5 ss DNA aptamers). 오직 FenA2만이 페니트로티온 특이성을 보임 (B) 다양한 농도의 페니트로티온을 사용한 FenA2-ThT 센서 테스트. 이것을 이용하여 얻은 Kd는 33.57nM(9.307ppb), LOD는 14.00nM(3.881ppb) 임
표 말라치온 바이오 센서 앱타머 2종과 형광분석 및 저비용 ThT 분석 방법 모형 B. Mfold 웹 서버(MalA1 및 MalA2)를 이용한 2차 구조물 예측; C. 유기인산염 살충제인 말라티온의 검출을 위한 형광 감지 모델에 기초한 분석원리 도식 이 분석에서
표 말라치온 라벨프리 ThT 센서 활용분석 표(The label-free strategy of ThT displacement for detection malathion. A. Estimation of dissociation constant) (Kd) of MalA1 aptamer using ThT binding and lighting up of fluorescence; B. The measurement of the LOD for malathion using MalA1 ThT displacement assay; C. Measurement of malathion from cucumber vegetable extract using MalA1 aptamer and ThT dye; D. Estimation of dissociation constant (Kd) for MalA2 aptamer; E. The measurement of the LOD for malathion using MalA2 ThT displacement assay; F. Measurement of malathion from cucumber vegetable extract using MalA2 aptamer and ThT dye. The ratio of Aptamer:ThT was 1:6 with concentration in μM
표 MalA1과 MalA2 센서의 말라티온 결합 분자 모델링 (좌) 및 유기인계 화합물의 특이성분석 (우)

참고문헌 (25)

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