민감도가 뛰어나고 보다 나은 성능의 바이오센서를 개발하기 위하여 Chip기반 nanobiosensor를 개발하였다. 본 연구는 BioMEMS, microfluidics 그리고 chip 기술을 기반으로 DNA chip을 이용한 슬러지 박테리아 탐지 및 동정과 whole cell 기반의 세포칩 제작 그리고 aptamer를 이용한 센서의 개발을 진행 중이다.

1.앱타머(aptamer)-나노바이오센서 개발

2. 미생물 분류 및 동정바이오칩 개발

3. BioMEMS를 이용한 세포칩 개발 및 응용(Cell-Chip)

 

  

타머(aptamer)-나노바이오센서 개
 

 

3세대 capturing probe로 각광받고 있는 앱타머는 chemical, protein, cell, virus, drug 등의 매우 다양한 타겟물질에 대해서 높은 친화력을 가지고 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 또는 RNA를 말한다.

기존의 sensing probeantibodyenzyme에 비해 훨씬 광범위한 타겟물질에 대한 앱타머의 개발이 가능하며, in vitro system 에서 화학적으로 합성이 가능하기 때문에 생산 비용이 낮고, 기존의 sensing probe보다 외부환경에 안정적이다. 또한 적용면에 있어서 고정화나 변형이 쉬운 등의 장점이 많아 환경유해물질 검출 및 분석 또는 질병 진단용 나노바이오센서로의 활용이 유리하다.

앱타머 응용 연구

전기화학기반 바이오센서는 분석 속도가 빠르고, 분석 비용이 비교적 적으며, 소형화 및 집적화가 쉽기 때문에 고속분석기술이나 현장 분석 기술에 적용하기 유리하여 바이오센서 연구에 많이 사용되고 있다.

SPR기반 앱타머 센서의 경우 금으로 코팅된 칩 표면에 리셉터 앱타머를 고정화 시킨 후 표적물질이 앱타머와 결합할 때 일어나는 공명각의 변화(resonance angle shifting)를 측정하는 방법으로 표지 없이 single-site binding의 방법으로 이루어지는 것이 일반적이다. 최근에는 금나노 입자나 효소에sandwich assay 방식을 적용하여 신호를 증폭시키는 방법들도 보고되고 있다.

 

 

 

  미생물 분류 및 동정바이오칩 개발

 

 

탐지하고자 하는 미생물의 염기 서열과 관계없이 random한 genomic DNA 단편을 활용한 random genomic probe를 이용하여 미지의 샘플 내에 존재하는 미생물을 탐지하는 연구
 

 

Species identification DNA chip에 의한
미생물의 검출

Microarray 상에서 각 미생물에 대한
특이적 Cy3 signal

  BioMEMS를 이용한 세포칩 개발 및 응용(Cell-chip)

 

 

서로 다른 종류의 프로모터를 가진 여러 종류의 발광박테리아를 사용하여 제작된 Cell Chip을 cooled CCD 카메라를 이용해 각 spot에서 나오는 빛의 변화를 분석하여 시료 내에 존재하는 독성을 High Throughput 방식으로 탐지하고 다양한 종류의 독성 존재 유무를 한번의 실험을 통해서 분석하는 연구
 

 

Cell Chip Biosensor (좌)와 본 센서에서 나오는 Bioluminescence 반응(우)
 

cooled CCD 카메라를 이용한 cell chip 데이터 획득과정