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개발동향

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개발동향 상세정보 게시판
분류 [친환경소재제품] 대체물질(소재)개발
과제명 극미량 생체시료의 탈염 농축 질량분석을 위한 분자거름망 개발
연구기관 울산과학기술원
연구기간 2017.03.01.~2020.02.29.
연구비 300,000 천원
핵심키워드 탄소나노튜브, 멤브레인, 신경펩타이드, 질량분석
요약

연구목적 및 필요성

 O 탄소나노튜브는 수 nm의 작은 직경을 가진 속이 빈 튜브이므로 분자거름망에 쓰일 가능성이 매우 크며, 특히 신경펩타이드/단백질/DNA 등과 같은 생체분자는 dehydration 에너지와 엔트로피 장벽이 높아 나노튜브 내부로 진입하기 어려우므로 여과가 가능할 것으로 판단됨

 O 이러한 탄소나노튜브의 특징을 살려 물과 염분은 통과시키고 생체분자는 포집/농축할 수 있는 탄소나노튜브 기반 분자거름망 어레이(array)개발을 통한 생체분자의 고효율/고속/대량 스크리닝(Screening) 기술을 확보하는 것이 이 연구의 목표임

 O 이를 위해 멤브레인 위에서의 질량 분석 기술 및 탄소나노튜브 기반 플랫폼 제작 기술 개발이 필요함

 

연구 내용 및 범위

 O 나노튜브 멤브레인 위에서 질량분석 기술 개발

 O 물과 염분만 투과시키고 생체분자는 포집/농축하는 분자거름망 기술 개발

연구성과

연구결과

 O 탄소나노튜브 어레이 합성 기술 개발

  - 화학 기상 증착시스템을 기반으로 철촉매를 이용해 탄소나노튜브를 수평, 수직 방향으로 재현성 있게 합성할 수 있으며 탄소나노튜브는 최대 수 mm까지 자랄 수 있음

 O 나노튜브 멤브레인(분자거름망) 제조공법 개발

  - 1.7:1 수축비율을 가진 PTFE 열수축 튜브를 이용하여 수축시키거나, 탄소나노튜브 사이에 에폭시를 메워 마이크로톰을 이용하여 제작함

 O 탄소나노튜브 거름망 최적 구동 방식 선정

  - 주사기와 연결시켜 주사기 펌프를 이용해 일정한 압력을 가해주는 방식으로 구동하며, 내부통로 멤브레인은 전기적 자극을 이용해 시료를 이동시킴

 O 거름망을 이용한 이온 이동

  - 전압 Ramping을 통해 90% 나노튜브 채널을 활성화했으며, pH에 따른 실험을 통해주요 전하 운반체는 양성자임을 확인했음

  - 단일 채널 탄소나노튜브 실험을 통해 이온 종류에 따른 운반 경향성을 분석하였음

 O 거름망을 이용한 유기용매 흡착

  - 탄소나노튜브 구조의 특성을 활용하여 다양한 환경에서 페놀류 용매를 제거하는 실험을 진행했음

  - 멤브레인의 특성을 살려 산 처리한 탄소나노튜브의 경우 기존 연구에 비해 페놀, 크레졸 제거에 뛰어난 결과를 보임

 O 도넛 모양 패턴을 이용한 펩타이드 분석

  - 도넛 모양 패턴을 제작하여 소수성 상호작용을 활용해 펩타이드는 패턴에 흡착하며 나머지 샘플은 커피링 효과를 통해 증발/제거하여 펩타이드의 탈염/농축을 효율적으로 진행함

  - 이를 통해 다른 연구에 비해 검출한계가 더 높아지는 효과를 가져옴

 

활용계획

 O Web of Science에서 유사연구를 검색한 결과 탄소나노튜브 또는 유사한 나노채널을 이용하여 신경 펩타이드 자체를 효율적으로 분석하는 연구한 예가 아직 없음

 O 이에 성공한다면 나노 재료 분야의 탄탄한 기술력으로 신경 재생의 이해와 신경 손상 치료법 개발에 큰 도움을 줄 수 있으며 이외에 분자 단위 필터링이 필요한 분야에 즉시 적용될 수 있음

 O 나노채널 기술의 후속연구가 아직 초기단계이므로 집중 연구 시 기술적우위를 확보할 수 있으며, 분자거름망이 적용되는 질병의 조기진단, 담수화, 수질/대기 정화 등 생명/환경/에너지 분야의 신기술을 선점할 수 있을 것으로 기대함

 O 또한, 이 기술을 기반으로 질량분석 소모품의 단점을 해결하여 경제적 효과도 누릴 수 있을 것으로 예상함

  

주요성과

 O 논문 5

 

상세내용 원문보고서 확인

첨부파일 극미량_생체시료의_탈염_농축_질량분석을_위한_분자거름망_개발.pdf
출처 국가과학기술정보센터
등록일 2021-11-26

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