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In the research fields of clinical analysis and bioanalytical sciences, there has been an ever increasing demand for efficient analytical tools. Therefore, a scientific field, linking bioanalytical techniques with microelectronics technology has been emerged and expanded. Especially, BIOSENSOR technology including immuno- or affinity-sensing, registering biospecific interactions such as antigen-antibody, ligand-receptor and protein-protein recognition reactions, is under great demand in terms of assay automation and multiplexing. Current research trends in biosensors or biochips area mainly include two directions. First one is the design and fabrication of biorecognition interfaces having desired characteristics such as surface functionality, immobilization density, biocompatibility, inertness to nonspecific binding. Second is the introduction of new signal generation techniques, particularly emphasizing multiplexed analysis with array-type sensors and automation.
We have been working on the new technologies for the biospecific recognition layers and signaling strategies using fluorescent microspheres, retroreflective Janus particles, as well as enzyme-mediated bioelectrocatalysis. We are also aiming to integrate biosensing technologies with microfabrication processes in the format of lab chip, microfluidics, and paper-based microfluidics.
생명나노공학 연구실 (지도교수 윤현철) 은 생명공학과 나노공학이 만나는 생명나노공학분야의 주요연구테마인 '바이오센서 및 바이오칩' 연구와 'Bio-Nanotechnology' 연구분야에 관한 기초/응용연구, 산학협력연구를 활발히 진행하고 있습니다. 연구실을 거쳐간 선배들은 생명나노공학분야의 학계 연구계 및 산업계에 자리잡고 있으며 특히 바이오센서 분야의 주요업체에서 중요한 역할을 수행하고 있습니다.
[Biosensing Platform Technology]
바이오센서는 효소, 미생물, 항원-항체 등과 같이 분자 인식기능을 가진 생체 분자를 적절한 transducer에 결합시켜 이들과 특이적으로 반응하는 생리적 지표물질의 농도를 측정하는 장치입니다. 바이오센서는 생체분자의 높은 반응 특이성을 이용함으로써 특정 성분만을 정확하고 신속하게 분석할 수 있으며, 질병의 조기 진단, 독성 오염 물질의 측정 등 환경, 식품, 생명공학 분야에서 광범위하게 활용될 것입니다. 우리 연구실에서는 바이오센서의 플랫폼과 주요 생체타겟에 대한 센싱원리 개발에 관한 기초 및 응용연구, 산학협력연구를 수행하고 있습니다.
현재는 재귀반사(retroreflection)에 기반한 바이오센서 플랫폼의 개발에 관한 연구를 삼성전자 미래기술육성센터의 지원하에 수행하고 있습니다.
[Bio-nano interface for biofunctionalization-biospecificity-inertness of NSB]
우리 연구실에서는 protein chip 연구의 핵심인 생체분자의 배향성(orientation)을 분자수준에서 조절하면서 균일하고 안정된 생체분자의 monolayer를 chip 표면에 형성시키는 기술과 생체분자를 microarray 형태로 집적시키는 기술의 개발에 초점을 맞추고 있습니다. 또한, 생체분자 사이의 상호 인식반응을 신속하고 정확하게 분석할 수 있는 시스템의 개발도 병행하고 있습니다. 또한 생체분자 microarray를 제조하기 위해 photolithography, microcontact printing, micro-spotting 기법을 사용하여 인터페이싱 물질을 패터닝하거나 변형된 칩 표면에 직접 생체분자를 패턴화하는 연구가 활발히 이루어지고 있습니다.
[Commercialization of biosensors on smartphone and common electronic components]
우리 연구실은 바이오센서기초/응용연구의 결과를 실제 산업화, 상용화에 이르기 위하여 산업계 및 국내외 연구기관과 활발한 협력연구를 수행하고 있습니다. 현재는 삼성전자, 에스피엘, 바디텍메드, 나노기술원, 전자부품연구원 등과 긴밀한 협력연구가 수행중입니다.
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