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보고서 상세정보

나노라만용 플라즈모닉 나노프로브를 이용한 다채널 실시간 세포 이미징 응용 기술 개발

  • 사업명

    한국과학기술원운영경비

  • 과제명

    나노라만용 플라즈모닉 나노프로브를 이용한 다채널 실시간 세포 이미징 응용 기술 개발

  • 주관연구기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-12

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    Ministry of Science, ICT and Future Planning

  • 등록번호

    TRKO201600002370

  • 과제고유번호

    1711032247

  • 키워드

    나노라만.플라즈모닉스.나노프로브.다채널.세포이미징.NanoRaman.Plasmonics.Nanoprobe.Multiplexing.Cellular imaging.

  • DB 구축일자

    2016-06-04

  • 초록 


    ...


    추진목적
    - 본 연구는 나노라만용 플라즈모닉 나노프로브를 이용하여 다채널 실시간 세포이미징 응용 기술을 개발하는 것을 목표로 함.
    - 이를 위하여 KAIST에서는 세포의 특정부위에 결합될 수 있도록 결정성 금/은 나노입자...

    추진목적
    - 본 연구는 나노라만용 플라즈모닉 나노프로브를 이용하여 다채널 실시간 세포이미징 응용 기술을 개발하는 것을 목표로 함.
    - 이를 위하여 KAIST에서는 세포의 특정부위에 결합될 수 있도록 결정성 금/은 나노입자를 합성하고, 표면개질/작용기화/표적화 기술 개발을 통하여 금/은 나노입자가 특정 부위에 결합하여 라만신호를 자체증폭하여 세포검색에 이용될 수 있도록 하는 기술을 개발하고, 한국화학연구원에서는 각각 개별 나노라만 나노프로브입자들을 다채널과 실시간으로 살아있는 세포내부에서 추적하여 이미징 할 수 있는 기술을 개발함.

    추진내용
    - KAIST 연구진의 역할: 나노프로브 제조/기능화 기술개발.
    1) 초고감도 표면증강 라만산란의 기질로 이용할 수 있는 있는 높은 표면에너지를 가지는 이종 금속 나노입자의 제조기술
    2) 고지수 결정면으로 구성된 금 나노입자의 제조 기술 및 그의 광학 및 초고감도 표면증강 라만산란 특성 분석 기술
    3) 초고감도 표면증강 라만산란의 기질로 이용할 수 있는 가변 플라즈몬 소재 제조기술
    4) 초고감도 표면증강 라만산란의 기질로 이용할 수 있는 기능화 된 금속 나노입자 어셈블리 제조기술
    - 한국화학연구원 연구진의 역할: 나노라만 검출/이미징 및 응용 기술 개발
    1) 단일분자/단일입자 수준 나노라만 검출 기술
    2) 살아있는 세포안에서의 UCNP 형광 나노입자에 대한 실시간 궤적 추적 이미징 기술
    3) in vivo 동물실험/세포검색실험(cell-based assay) 등 신약스크리닝 기반기술
    - 양측 협력 내용: 위에 언급한 양 기관의 나노프로브 제조/기능화 관련 기술과 검출/이미징 및 응용 기술을 효과적으로 결합하여 기존 기술로는 전례가 없었던 나노라만용 플라즈모닉 나노프로브를 이용한 다채널 실시간 추적 세포 이미징 응용 기술을 개발하였음.

    주요실적
    [대형과제기획]
    - KRICT 연구기획사업 공동 기획 (2015. 9. 1-11. 30: 결과보고서 별첨)
    - 국과연 창의형 융합과제 기획 (2015. 7. 15-12. 14)
    [논문] Chemical Communications (IF=6.834)에 출간 (vol. 51, pp8793-8796)
    [국제학회 초청강연]
    - RamanFest 2015 국제학회 초청강연 (Xiamen, China, 2015. 5. 6)
    - ICMAT 2015 국제학회 초청강연 (Singapore, 2015. 7. 3)
    - 2015 SPIE Optics and Photonics 국제학회 초청강연 (San Diego, USA, 2015. 8. 11)
    - Pioneers Symposium on Photonic and Electronic Nanostructures 국제학회 초청강연 (서울, 2015. 8. 14)
    - TERS-5 국제학회 초청강연 (Osaka, Japan, 2015. 10. 29)
    - IEEE NanoMed 국제학회 초청강연 (Honolulu, USA, 2015. 11. 16)

    당초 연구계획서상 계획 성취도
    (1차년도 성과)
    ㆍ 세포의 특정부위에 결합될 수 있도록 결정성 금/은 나노입자를 합성하고, 표면개질/작용기화/표적화 기술 개발을 통하여 금/은 나노입자가 특정 부위에 결합하여 라만신호를 자체증폭하여 세포검색에 이용될 수 있도록 하였음 (KAIST).
    ㆍ 개별 나노입자들을 단일분자수준에서 정밀분석 할 수 있는 분자화학적라만 나노경 응용 기술을 개발하였음 (한국화학연구원).
    ㆍ 나노라만 기술의 고도화를 위해, 1) 금/은 나노입자의 표면개질, 작용기화, 표적화를 통한 고부가가치 나노라만용 플라즈모닉 나노프로브를 개발하고, 2) 이러한 고부가가치 플라즈모닉 나노프로브의 단일 입자 수준에서의 화학적 물성을 정밀 분석할 수 있는 분자화학적 라만 나노경의 응용 기술을 개발하여, 나노라만 분광법을 응용한 플라즈모닉 나노프로브와 분자화학적 라만 나노경 응용기술 개발을 위한 기초기술을 확보하였으며, 관련 해외 유수의 연구기관과 교류 및 협력체계를 구축하였음.
    연구계획서 목표 및 계획
    ㆍ 본 연구는 나노라만용 플라즈모닉 나노프로브를 이용하여 다채널 실시간 세포이미징 응용 기술을 개발하는 것을 목표로 함.
    ㆍ 이를 위하여 KAIST에서는 세포의 특정부위에 결합될 수 있도록 결정성 금/은 나노입자를 합성하고, 표적화 기술 개발을 통하여 금/은 나노입자가 특정부위에 결합하여 라만신호를 자체증폭하여 세포검색에 이용될 수 있도록 하는 기술을 개발함.
    ㆍ 한국화학연구원에서는 각각 개별 나노라만 나노프로브입자들을 다채널과 실시간으로 살아있는 세포 내부에서 추적하여 이미징 할 수 있는 기술을 개발함.
    성취내용
    ㆍ KAIST와 한국화학연구원이 협력하여 나노라만용 플라즈모닉 나노프로브를 이용하여 다채널 실시간 세포이미징 응용 기술을 개발함.
    ㆍ 이를 위하여 KAIST에서는 세포의 특정부위에 결합될 수 있도록 결정성 금/은 나노입자를 합성하였고, 표적화 기술 개발을 통하여 금/은 나노입자가 특정부위에 결합하여 라만신호를 자체증폭하여 세포검색에 이용될 수 있도록 하였음.
    ㆍ 한국화학연구원에서는 각각 개별 나노라만 나노프로브입자들을 다채널과 실시간으로 살아있는 세포 내부에서 추적하여 이미징 할 수 있는 기술을 개발하였음.

    성과활용 방안(향후계획)
    ㆍ 글로벌 제약회사도 아직 보유하지 못한, 효율성과 선택성이 탁월한 나노라만 기술 기반 약물후보물질 스크리닝 선도 기술 확보가 가능함.
    ㆍ 극미세 바이오 신물질의 분자수준에서의 생체활성분석 및 검지에 필수적인 바이오활성 분석장비를 독자적으로 설계하고 제작할 수 있는 핵심기반기술을 확보함으로써 국가적 연구개발능력 향상이 기대됨.
    ㆍ 살아있는 세포 안에서의 금/은 플라즈모닉 나노라만 나노프로브의 실시간 궤적을 다채널로 추적하는 기술을 확보하게 돼 나노입자 안전성 테스트, 라만기반 약물후보물질 스크리닝 분야 등에 응용 될 수 있어 관련 국책 대형연구사업 수주에 활용할 예정임.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서요약 ... 3
    4. 목차 ... 6
    5. 제1장 기획연구의 개요 ... 7
    6. 제2장 기획연구 수행내용 ... 9
    7. 제1절 연구목적 ... 9
    8. 제2절 기획연구내용 ... 9
    9. 제3절 주요 추진경과 및 방안, 협력관계...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서요약 ... 3
    4. 목차 ... 6
    5. 제1장 기획연구의 개요 ... 7
    6. 제2장 기획연구 수행내용 ... 9
    7. 제1절 연구목적 ... 9
    8. 제2절 기획연구내용 ... 9
    9. 제3절 주요 추진경과 및 방안, 협력관계 역할 설정·분담 ... 18
    10. 제4절 주요 사업성과 ... 22
    11. 제3장 활용계획 및 기대효과 ... 23
    12. 제4장 참고문헌 ... 25
    13. 별첨. KRICT 연구기획사업 결과보고서 ... 26
    14. 끝페이지 ... 74
  • 참고문헌

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