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보고서 상세정보

종양표지물 및 텔로머라제 검출을 위한 나노바이오센서 개발
Development of Nanobiosensors for Detecting Tumor Mark and Telomerase

  • 사업명

    보건의료기술진흥사업

  • 과제명

    종양표지물 및 텔로머라제 검출을 위한 나노바이오센서 개발

  • 주관연구기관

    포항공과대학교 산학협력단

  • 연구책임자

    안교한

  • 참여연구자

    한민수   류도욱   김대식   김경미   조용석   정윤미   전이은   오동주   이선미   이한나   이혜나   ...  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-04

  • 과제시작년도

    2008

  • 주관부처

    보건복지가족부

  • 사업 관리 기관

    한국보건산업진흥원
    Korea Health Industry Development Institute

  • 등록번호

    TRKO200900074115

  • 과제고유번호

    1355055825

  • 키워드

    나노소재.텔로머라제.종양지표.압타머 나노바이오센서.nanomaterials.telomerase.tumormarker.aptamer.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    I. Research goals
    To establish basic technologies toward the development of nanobiosensors for tumor markers and telomerase, t...

    I. Research goals
    To establish basic technologies toward the development of nanobiosensors for tumor markers and telomerase, the following objectives are pursued:
    1) Development of nanomaterial-based sensing systems for tumor markers
    2) Preparation of functionally homogeneous silicon nanowires and construction of nanowire-based field-effect transistors
    3) Development of early cancer detecting methods based on biochemical properties of tumor marker proteins.
    4) Selection of aptamers for the tumor marker proteins
    5) Nanobiosensors for cancer diagnosis using the microelectrodes modified with nanomaterials (gold nanoparticles and conducting polymer nanoparticles)
    6) Highly sensitive nanobiosensors for point-of-care testing using capillary-driven flow
    II. Scope and contents of research
    1) Synthesis of molecular recognition and sensing systems for tumor markers (TMP etc) and elaboration into nanomaterial-based sensing systems
    2) Preparation of functionally homogeneous semiconducting nanowires (silicon) through CVD and solution methods
    3) Construction of silicon nanowire-based field-effect transistors
    4) Extraction. expression and purification of the marker proteins. and study of biochemical properties of the proteins
    5) Development of a new biosensor system based on electrochemical properties between a target protein and it's aptamer
    6) Development of nanobiosensors using nanoparticles (gold nanoparticles and conducting polymer nanoparticles)
    7) Development of mechanical pump- and valve-free lab-on-a-chip using capillary-driven flow
    8) Ultrasensitive detection of cancer markers based on nanobiosensors
    9) Development of microanalysis systems using microchip-electrophoresis
    III. Results
    1) A new route for the large scale synthesis of functionally homogeneous silicon nanowires has been developed. and the silicon nanowire-based FET device has been constructed
    2) Novel molecular recognition and sensing systems for biologically important analytes including a tumor marker (TMP) have been developed, and their applications to nanomaterial-based sensing systems have been established
    3) Various cancer marker proteins were over-expressed and purified with a high purity.
    4) Development of a direct method for the detection of cancer cells using a specific interaction between the marker proteins and their aptamers.
    5) Based on cancer marker proteins-aptamers interaction, we improved detection method for confirmation of cancer and observed drug delivery to specific cancer cells
    6) Ultrasensitive protein (PSA. IgG) detection (detection limit = 1 fg/mL) using the catalytic reaction of gold nanoparticles
    7) Ultrasensitive DNA (p53) detection (detection limit = 1 fM) using the electro catalytic reaction of gold nanoparticles
    8) Development of a passive washing method using capillary pressure difference and its application to lab-on-a-chip based on capillary-driven flows
    9) Development of microanalysis systems using microchip-electrophoresis combined with preconcentration
    IV. Future applications
    1) A further study on the development of multifunctional nanomaterial-based sensing systems with targeting property toward tumor cells is undergoing
    2) Development of ultra-sensitive nanobiosensors based on silicon nanowire-based FET is undergoing for the early diagnosis of tumors
    3) Further studies on the early detection of a cancer based on the established bio-analytical chemical properties for the various cancer markers.
    4) Developing a new detection method for early cancer diagnosis using the established electrochemical methods for the a newly slestred aptamer and it's target protein
    5) A further development of the gold nanoparticle- or electrochemically-driven catalytic reactions to develop a nanobiosensing system for commercialization. which can detect more than two target analytes is undergoing


    I. 연구개발의 목적 및 필요성
    종양표지물 및 텔로머라제 검출을 위한 나노바이오센서 개발을 ahrv로 관련된 기반 기술을 구축함. 구체적으로 다음과 같은 기술을 구축하고자 하였음.
    1) 종양표지물 감지계 및 나노입자-기반...

    I. 연구개발의 목적 및 필요성
    종양표지물 및 텔로머라제 검출을 위한 나노바이오센서 개발을 ahrv로 관련된 기반 기술을 구축함. 구체적으로 다음과 같은 기술을 구축하고자 하였음.
    1) 종양표지물 감지계 및 나노입자-기반 나노바이오센서의 창출
    2) 균일 특서의 반도체 나노선 합성 및 반도체 나노선-전계효과트랜지스터(FET) 소자 축소
    3) 종양 인지 단백질의 생분석, 화학적 특성을 기초로 한 초기 암 진단법 개발
    4) 텔로머라제 및 종양 인지 단백질들의 압타머 개발 및 이를 이용한 검출 시스템 개발
    5) 나노 물질 (금 나노입자 및 전도성 고분자막)이 미소전극에 고정된 종앙표지물 감지용 나노바이오센서의 구현
    6) 모세관 흐름을 이용한 현시 진단 (point of care testing)용 고감도 나노바이오센서 구축
    II. 연구개발의 내용 및 범위
    1) 종양표지물에 대한 감지 계의 창출과 이것을 나노물질에 구현하는 연구
    2) 균일한 특성의 반도체 (실리콘 등) 나노선 (NW)을 CVD 및 용액상법으로 합성하는 연구
    3) 반도체 나노선을 이용한 NW-FET 소자를 구축하는 연구
    4) 암세포로부터 추출 또는 발현, 정제를 통하여 텔로머라제를 비롯한 종양 인지 단백질들의 생/분석화학적연구
    5) 종앙 인지 단백질에 특이적인 압타머 개발 및 이들의 상호작용에 대한 전기화학적 성질을 이용한 바이오센서계 개발연구
    6) 나노입자 (금 나노입자, 전도성 고분자 나노입자) 를 이용한 나노바이오센서의 개발 연구
    7) 모세관 흐름을 이용하여 기계적인 펌프 및 밸브가 필요 없는 랩온어칩의 개발 연구
    8) 나노바이오센서를 이용한 암 표지 물질의 고감도 검출 연구
    9) 마이크로칩-전기영동을 이용한 극미량 분석 시스템 개발 연구
    III. 연구개발결과
    1) 균일 특성의 반도체 나노선 (SiNW)의 대량 합성법 개발과 NW-FET 소자를 구축하였음
    2) 인공수용체 (종양표지울 TMP 포함) 들의 고안과 합성, 그리고 이들을 나노물질 (금, 실리카)에 기능화 하는 기술을 확립하였으며, 또한 기질 감지 특성을 규명하였음
    3) 다양한 암세포에서의 종양 인지 단백질 추출 및 암세포를 비롯한 동물 세포의 배양 시스템을 구축함으로써 세포를 직접 검출하거나 세포의 활성을 관찰 할 수 있었음
    4) 단백질 재조합 기술을 이용해 종양 인지 단백질들을 대량 발현시키고 고순도로 분리, 정제할 수 있었음
    5) 종양 인지 단백질과 압타머 간의 상호작용을 이용해 단백질의 검출 시스템 개발 및 압타머를 이용한 특이적 암세포에 약물전달결과 확인함
    6) 금 나노입자의 촉매반응을 이용하여 단백질 (PSA, IgG) 를 1fg/mL까지 고감도로 측정하는 나노바이오 센서를 개발함
    7) 금 나노입자의 전기촉매반응을 이용하여 p53 관련 DNA를 1fM 까지 고감도로 측정하는 나노바이오센서를 개발함
    8) 모세관함의 차이를 이용한 자동세척 기술을 개발하여, 기계적인 펌프나 밸브가 없이 모세관흐름에 의해서만 유체가 제어되는 랩온어침을 개발함
    9) 마이크로칩-전기영동에 농축 기술을 결합하여 DNA를 극미량 분석할 수 있는 시스템을 개발함
    IV. 연구개발결과의 활용계획
    1) 세포적중 등 복합기능의 나노입자에 종양표지물을 도입한 종양 진단 용 나노바이오센서를 구현할 계획임
    2) 균일 특성의 실리콘 나노선을 이용한 초고감도 전계효과트랜지스터 나노바이오센서 소자를 개발할 계획임
    3) 다양한 종양 인지 단백질의 대량 발현 및 고순도 정제를 바탕으로 각 단백질들의 생분석화학적 특성 연구 및 초기 암진단을 위한 바이오마커로서의 가능성 연구
    4) 압타머를 찾기 위한 시스템인 SELEX를 바탕으로 확보된 종양 인지 단백질의 압타머 개발 및 이들의 상호작용에 대한 연구 및 새로운 단백질의 검출 시스템 개발
    5) 후속 연구를 통해 금 나노입자의 촉매반응 혹은 전기촉매반응을 이용한 나노바이오센서를 상용화 가능한 제품, 특히 2가지 이상의 표지 물질을 동시에 측정하는 제품으로 만들어 볼 계획임.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 보고서 요약서 ...3
    4. 요약문 ...4
    5. SUMMARY ...6
    6. I. 총괄현황 ...8
    7. 연구 성과 실적 및 향후 계획 ...9
    8. 참여연구원 현황표 ...21
    9. II. 총괄연구과제 연구결과 ...24...
    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 보고서 요약서 ...3
    4. 요약문 ...4
    5. SUMMARY ...6
    6. I. 총괄현황 ...8
    7. 연구 성과 실적 및 향후 계획 ...9
    8. 참여연구원 현황표 ...21
    9. II. 총괄연구과제 연구결과 ...24
    10. 1. 연구개발과제의 배경 및 필요성 ...25
    11. (1) RFP 적합성 ...25
    12. (2) 경제적 필요성 및 중요성 ...25
    13. (3) 사회적 필요성 및 중요성 ...25
    14. (4) 기술적 필요성 및 중요성 ...26
    15. 2. 국내외 기술개발 현황 ...27
    16. 3. 연구개발과제의 추진체계 ...29
    17. 4. 연구개발수행 내용 및 결과 ...29
    18. 5. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ...31
    19. 5.1 총괄연구개발과제의 목표달성도 ...31
    20. 5.2 관련분야 기여도 ...33
    21. 6. 향후 연구성과 추진 계획 ...33
    22. 7. 연구개발결과의 파급효과 ...33
    23. 7.1 기술적 파급효과 ...33
    24. 7.2 경제 산업적 파급효과 ...34
    25. 7.3 사회적 파급효과 ...35
    26. 8. 연구개발결과의 활용계획 ...36
    27. 9. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...36
    28. 10. 참고문헌 ...36
    29. IV. 제 1세부 연구과제 연구결과 ...37
    30. 1. 연구개발과제의 목표 ...38
    31. 2. 연구개발과제의 추진체계 ...38
    32. 3. 연구개발수행 내용 및 결과 ...38
    33. 4. 참고문헌 ...65
    34. IV. 제 2세부 연구과제 연구결과 ...67
    35. 1. 연구개발과제의 목표 ...68
    36. 2. 연구개발과제의 추진체계 ...69
    37. 3. 연구개발수행 내용 및 결과 ...70
    38. 4. 참고문헌 ...89
    39. IV. 제 3세부 연구과제 연구결과 ...90
    40. 1. 연구개발과제의 목표 ...91
    41. 2. 연구개바로가제의 추진체계 ...91
    42. 3. 연구개발수행 내용 및 결과 ...93
    43. 4. 참고문헌 ...136
    44. IV. 첨부서류 ...137
  • 참고문헌

    1. 전체(0)
    2. 논문(0)
    3. 특허(0)
    4. 보고서(0)

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