바이오나노연구센터
2010-04-08
정봉현
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한국생명공학연구원 바이오융합연구본부 바이오나노연구센터는 책임 및 선임 연구원을 포함한 post doc, 연구원, 학생 등 생명공학을 비롯한 생물학, 재료공학, 화학, 전자공학 등의 다양한 분야의 전문가들로 구성되어 BT와 IT, NT 융합연구를 수행하고 있습니다.
1. 바이오칩 (Protein chip)
차세대 바이오칩기술인 단백칠칩은 수십~수만 개의 단백질들을 슬라이드 글라스 위에 고정시킨 후 단백질간의 상호작용을 동시에 빠른 시간 내에 분석하는 기술입니다. 본 연구센터에서는 형광, 동위원소와 같은 표지물질을 사용하지 않고 비표지 방식으로 측정이 가능한 표면플라즈몬공명이미징 시스템을 개발하였으며, 현재 다양한 바이오마커를 단백질칩으로 제작하여 신약후보물질의 초고속 스크리닝 및 질병진단에 활용하고 있습니다.
2. 바이오센서
SPR(Surface Plasmon Resonance) 바이오센서를 이용하여 표면화학, 상태감지물질 고정화, 바이오센싱의 전 과정을 분석하는 연구를 수행하고 있으며, 혈당센서 등의 기존 바이오센서가 갖는 한계를 극복하여, 생활하는 모든 곳에서 실시간으로 건강을 진단하는 유비쿼터스 헬스(U-헬스)에 적용될 수 있는 바이오센서를 개발하기 위하여 나노입자, 나노갭, 나노패턴, Quantum dot 등을 이용한 나노-바이오센서 개발을 추진하고 있습니다.
3. 나노생체소재 (Nanobio-Materials)
본 연구분야에서는 다양한 기능을 갖는 gold polyhedgon 과 탁월한 생체적합성을 지닌 새로운 형광나노재료, 다기능성 실리카 나노캡슐 등 바이오검출 및 분석에 유용한 새로운 나노소재를 개발하고 이러한 소재와 생체물질과의 효과적인 인터페이싱 및 바이오센서, 검출 시스템 개발을 진행 중입니다.
4. 바이오나노 팹 (Bionano Fab)
본 바이오나노 팹 안에는 반도체 산업에서 일반적으로 사용하는 포토리소그라피 공정을 위한 장비들이 있습니다. 이 팹 안에서 수행되는 작업들은 먼지가 없는 깨끗한 환경에서 이루어져야 하기 때문에 공조시설에 의해 클래스 1000~10000 정도를 유지하고 있습니다. 대표적인 장비로는 사진을 현상하듯 자외선을 쬐어 원하는 패턴을 생성시키는 장치와 박막 제조 장비, 기판들을 식각하는 장비, 표면 처리 장비 등입니다. 이 곳 장비를 이용한 연구개발 결과로 예상할 수 있는 것들은 다음과 같습니다.
- 전기 및 광학원리를 이용하여 극미량의 생체물질을 측정하는 바이오센서
- 나노리터에서 피코리터 범위의 아주 작은 양의 샘플만으로 수cm 크기의 기판 상에서 PCR
- 분리 및 검출 등의 다양한 기능을 수행할 수 있는 랩온어칩
- 1cm×1cm 크기의 기판 상에 수백~수천 개의 다양한 바이오 컨텐츠를 패터닝하고 이를 동시에 측정 할 수 있는 단백질칩
본 연구센터는 기존 바이오 연구자들이 수행하는 연구분야를 분자수준으로 그리고 빠른 속도로 접근할 수 있는 새로운 툴을 제공하거나, 다양한 bio-marker 를 활용한 단백질칩, 나노-바이오센서 개발을 통하여 생명공학과 NT, IT 융합연구에 의한 생명공학 발전 시너지를 창출하기 위해 노력하고 있습니다.
본 연구센터에서는 정밀분석기기 벤처기업인 케이맥 (대표 이중환 http://www.kmac.to) 과 협력하여 2005년 한번에 1만개 시료를 분석할 수 있는 단백질 칩 분석시스템 (SPRi : Surface Plasmon Resonance imaging) 을 2005년 개발, 출시하였습니다. SPRI 는 외부에서 금속 박막 표면에 특정한 파장이나 운동량을 갖는 빛을 비췄을 때 발생하는 자유전자의 집단적 진동(플라즈몬 공명)현상을 이용, 빛 입사각도 변화에 따른 반사광 세기 스펙트럼으로 단백질 칩을 분석해낼 수 있습니다. 특히 시료에 물리•화학적 변형을 가하고, 방사성 물질이나 형광 물질로 별도의 표식을 해야 했던 기존 분석시스템의 번거로움을 없앴습니다.
◈ Micro SPR Imaging system
◈ Micro SPR Imaging system
고감도 비표지 단백질 칩 측정용 바이오센서 시스템 실용화를 위한 SPR 센서의 소형화 기반기술 개발하였습니다. 회전거울을 이용한 각도 측정방식을 통해 소형화 SPR 및 스펙트럼 이미지 검증, 분석을 통해 초소형 SPR prototype을 구현하였고 간섭현상에 의한 이미지의 질적 저하 억제 및 2차원 광세기 균일도 극대화를 통한 SPR 감도를 향상시켰습니다. 소형화를 위한 골드칩 전략으로서 지름 10 mm의 반원통 형태의 block sensor 제작기술 및 반사광 이미지를 CMOS 이미지 검출기로 단순 감지하는 방식으로 구현함으로써 제어부를 단순화 시켰습니다.
◈ 나노입자를 이용한 화장품 안료 개발
산업자원부가 추진하는 '지자체주도연구개발사업' 중 충청북도의 '생체시스템 나노바이오연구개발사업'의 지원을 받아 나노골드 및 실버 입자를 이용한 색조화장품 제조기술을 개발하여 국내외에 특허출헌 및 기능성 식품 및 화장품 제조업체인 '네추럴F&P' 와 기술이전실시계약을 체결하여 제품화를 박차를 가하고 있습니다. 생리활성에 효과가 있는 금과 항균작용을 하는 은을 원료로 사용하여 붉은색, 파란색, 노란색의 10∼20㎚ 크기 나노입자를 다양한 비율료 극미량 혼합해 10여가지 색을 구현하여 생활용품에 적용한 예라 할 수 있습니다.
◈ 나노입자를 이용한 화장품 안료 개발
산업자원부가 추진하는 '지자체주도연구개발사업' 중 충청북도의 '생체시스템 나노바이오연구개발사업'의 지원을 받아 나노골드 및 실버 입자를 이용한 색조화장품 제조기술을 개발하여 국내외에 특허출헌 및 기능성 식품 및 화장품 제조업체인 '네추럴F&P' 와 기술이전실시계약을 체결하여 제품화를 박차를 가하고 있습니다. 생리활성에 효과가 있는 금과 항균작용을 하는 은을 원료로 사용하여 붉은색, 파란색, 노란색의 10∼20㎚ 크기 나노입자를 다양한 비율료 극미량 혼합해 10여가지 색을 구현하여 생활용품에 적용한 예라 할 수 있습니다.
- 분자표적 활용 HTS용 바이오칩 및 분석시스템 개발
- 단백질칩용 바이오컨텐츠 발굴, 생산 및 칩 기반 바이오어세이 기술 개발
- 나노구조체/생체소재 인터페이싱 및 활용기술 개발
- 바이오전자 소자용 단백질 설계 및 생산 기술 개발
- 형질전환 동물유래 재조합 단백질 분리정제 및 분석기술개발
- 자궁경부종양 치료백신의 면역학적 효능연구
- 후변이 단백질을 타겟으로 한 암 진단용 바이오센서
- 심근경색 진단용 다중 바이오센서 및 분석 시스템 개발
- 고분자량 폴리감마글루탐산 Innate Immunit 기전 연구 및 다기능 바이오나노 소재개발
- 무표지 분자 이미징기술 최적화를 위한 바이오시스템 개발
- 위암세포 표면 마커 분석용 나노 프로브 및 세포 마이크로칩 응용기술 개발
- 암 표적성 마커의 표적생체분자 발굴 및 나노입자에의 고정화 기술 개발
- 초고속 분석용 당쇄칩 제작
- 다성분 동시 검출용 고감도 광 바이오센서 개발
- 인후두종바이러스 감염억제 활성보유 유산균 이용 자궁경부암 예방보조제제 개발
- 나노와이어센서에 적용할 생화학 분자조작 기술 개발
- 유산균 이용 경구백신용 HPV 유사 나노입자의 면역 효능검색 연구
- 나노켑 응용바이오센서 고도화를 위한 단백질 표면고정 기술개발
현재 정봉현 센터장님을 비롯하여 다양한 분야의 석•박사 연구원들과 학생을 포함한 약 40여명의 연구원으로 구성되어 있습니다.
UST는 28개 정부출연연구기관이 오랫동안 축적해 온 수준 높은 연구노하우와 국내 최고 수준의 연구시설과 장비, 연구인력 등 양질의 교육을 위해 구축된 인프라, 그리고 우리나라 최초의 현장 도제식 교육을 통하여 우수한 과학기술인재 양성하고자 설립한 대학원입니다. 그 중 한국생명공학연구원 캠퍼스 내 나노바이오공학 전공은 바이오나노연구센터를 비롯한 한국표준과학연구원, 한국기계연구원의 교수님과 학생들로 이루어져 있으며 다양한 교육과 현장연구를 통해 나노바이오 융합분야를 이끌 인재를 배출하고 있습니다.
주소 : 대전광역시 유성구 과학로 111 (어은동)
한국생명공학연구원 본관동 바이오나노연구센터 (우)305-806
연락처 : Tel. 042)860-4451 Fax. 042)879-8594
홈페이지 : 바이오나노연구센터 http://www.bionano.re.kr/