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단일 세포 레벨의 대사 에너지측정을 통한 세포열역학에 관한 연구
Single cell Thermodynamics via Direct Metabolic Energy Measurement at Single Cell Level

  • 과제명

    단일 세포 레벨의 대사 에너지측정을 통한 세포열역학

  • 주관연구기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 연구책임자

    이원희

  • 참여연구자

    장희준   남성민   김종현   김지혜   서수민  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2016-03

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 등록번호

    TRKO201600002333

  • 과제고유번호

    1711032193

  • 키워드

    열량계,미세유체,세포대사열,바나듐 옥사이드,바이오센서Calorimeter,microfluidics,cell metabolic heat,Vanadium oxide,biosensor

  • DB 구축일자

    2016-06-04

  • 초록 


    We developed a microfluidic device that can quantitatively measure metabolic rate of cells by measuring metabolic heat power. The...

    We developed a microfluidic device that can quantitatively measure metabolic rate of cells by measuring metabolic heat power. The microfluidic calorimeter consists of parylene microfluidic channels that can be vacuum insulated and Vanadium pentoxide thermistor to achieve high sensitivity and capability to handle live cells. The vanadium oxide was sputter deposited and annealed in oxygen environment to achieve stable vanadium pentoxide film with reproducible and high temperature coefficient of resistance. Resulting thermistor provide high resolution of ΔT~50 μK. Parylene microfluidics channel with only 2 μm thick layers can provide high level of thermal insulation and tiny heat capacitance by which we achieved ~600 pW power resolution. Additional study by simulation of thermal transport through the device structure, we analyzed device structure that can increased the sensitivity. With a bridge-like structure having side of the channel etched, enhanced thermal insulation can result in <100 pW resolution.This high sensitivity can allow the metabolic heat measurements of most of mammalian cells at single cell level.


    연구목표
    -세포의 대사열을 직접 측정할 수 있는 미세유체 열량계를 개발하고 단일 세포대사 측정
    연구내용
    -Parylene 박막 미세채널을 고민감도 thermistor와 결합하여 수백pW 수준의 초고민감도 열량계를 제...

    연구목표
    -세포의 대사열을 직접 측정할 수 있는 미세유체 열량계를 개발하고 단일 세포대사 측정
    연구내용
    -Parylene 박막 미세채널을 고민감도 thermistor와 결합하여 수백pW 수준의 초고민감도 열량계를 제작
    연구결과
    -Vandium Oxide 증착 공정 개발:V2O5 상의 박막증착 및 annealing 공정 확보
    -정밀 V2O5 기반 thermistor: 적절한 저항을 가지도록 serpentine 전극연결 및 TCR 측정 2.2-2.9%/K
    -Suspended membrane 구조 열량계 제작
    -Low noise 측정회로:lock-in amplifier를 이용한 low noise 측정
    -Thermal conductance 측정: 진공 단열 효과 입증
    -디바이스 calibration:600 pW Power resolution
    -시뮬레이션을 통한 개선방향 연구:suspended bridge structure →~100 pW resolution


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 5
    6. CONTENTS ... 6
    7. 목차 ... 7
    8. 제1장 연구개발과제의 목적 및 필요성 ... 8
    9. 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 10...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 5
    6. CONTENTS ... 6
    7. 목차 ... 7
    8. 제1장 연구개발과제의 목적 및 필요성 ... 8
    9. 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 10
    10. 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 13
    11. 제4장 연구개발결과의 활용계획 ... 23
    12. 제5장 참고문헌 ... 24
    13. 끝페이지 ... 28
  • 참고문헌

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

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