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- 저자 : 임민규 ( Min Kyu Lee ) (검색결과 2 건)
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생물학적 분석을 위한 종이기반의 밀폐된 미세유체센서의 제작
임민규 ( Min Kyu Im ),이미라 ( Mi Rha Lee ),수마야 ( Sumaiya Islam ),최영수 ( Young-soo Choi ),이경환 ( Kyeong-hwan Lee ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
현재까지 생체입자를 검출하고 분석하는 방법으로는 세포 배양, 세포 계수법, PCR 및 ELISA 등이 주로 사용되고 있다. 이러한 방법은 정밀도가 우수하여 생체입자의 정밀한 검출이 가능하지만 분석하는데 많은 시료 및 시간이 소요되어 신속한 진단이 어렵다는 단점이 있다. 최근 바이오센서 분야에서 소량의 생체 입자 검출 및 분석을 위해 주로 사용하고 있는 미세유체소자(Microfludic Device)는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 기반으로 제작한 소형화 소자에 생물학적인 분석방법을 집적화하였다. MEMS기술에 의하여 제작된 미세유체소자는 제작 공정이 복잡하고 비용이 고가이므로 생체입자들을 검출할 수 있는 새로운 센서 개발의 필요성이 요구되고 있다. 종이 기반의 미세유체센서는 소자제작에 사용되는 재료의 확보가 용이하고 제작비용이 저렴하며 센서의 동작 및 운영이 간편하다. 또한, 센서 구동에 별도의 동력 장치가 필요하지 않고 비색법을 사용하여 육안 측정이 가능하므로 생체입자를 검출하는 센서로 매우 적합하다. 기존에 주로 사용되는 종이센서는 오픈 채널(Open Channel) 구조로 제작이 쉽고 생체 입자의 검출 시간이 빠르다는 장점을 가지고 있으나, 샘플 분석 중 외부환경으로부터 센서로 오염물질의 혼입 및 측정샘플의 증발과 같은 문제점이 발생하기 쉽다. 본 연구에서는 왁스 프린팅(Wax Printing) 방법 및 오르가미(Origami) 방법을 사용하여 쉽고 간단하게 밀폐 채널(Enclosed Channel)이 집적화된 종이센서 기반의 미세유체센서를 제작 하였고, 생물학적 생체입자를 분석에 활용하였다. 제안된 미세유체센서는 다양한 샘플을 단시간에 빠르게 측정하기 위해서 센서를 소형화하고 어레이 하였다.
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이미라 ( Mi Rha Lee ),임민규 ( Min Kyu Lee ),최영수 ( Young-soo Choi ),이경환 ( Kyeong-hwan Lee ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
병해는 작물의 수확량 감소에 크게 영향을 미치므로 작물의 질병을 진단할 수 있는 바이오 마커 및 센서 개발은 매우 중요하다. 식물의 병원체 중 균류는 식물체 표면에 직접 침입하여 세포벽을 분해하면서 다양한 효소를 생성하는데 그 중 하나가 PG (Polygalacturonase:EC 3.2.1.15) 이다. PG는 세포벽의 주성분인 펙틴을 분해하여 세포벽의 안정성을 파괴하므로 병원체 감염여부를 확인 할 수 있는 유용한 바이오마커로 사용되고 있다. 현재 PG 활성을 측정하기 위해 Nelson-Somogyi 방법, 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS) 방법 및 Rhuthenium red (RR) 방법 등 다양한 비색법이 사용되고 있으며 그 중에서 분석과정이 단순하고 빠른 시간내 효소의 활성을 측정할 수 있는 RR방법이 현재 주로 사용되고 있다. 기존의 RR방법을 사용한 PG의 활성도는 UV-vis 스펙트로미터를 사용한 샘플의 흡광도 측정을 통해 정밀하게 분석되었지만 현장 사용 및 비숙련자의 사용이 어려우므로 현장에서 실시간으로 누구나 작물의 질병을 진단할 수 있는 센서의 개발 필요성이 요구되었다. 최근에 재료의 확보가 용이하고 제작비용이 저렴하며 현장 적용이 용이한 종이센서에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 종이센서는 센서의 작동에 별도의 동력 장치 없이 비색법을 사용하여 샘플의 분석이 가능하므로 생체입자를 검출하는 센서로 매우 적합하다. 본 연구에서는 작물내의 질병을 현장에서 진단하기 위해서 비색법을 사용한 종이기반 센서를 제작하였고, 제작된 센서를 사용하여 PG의 활성도를 분석하였다. 제안된 센서는 센서층, PGA-RR complex 층 및 방수층으로 구성되며 왁스프린팅방법 및 오리가미방법을 사용하여 제작하였다. 또한, 센서 감도의 향상을 위해 최적의 PG 활성화 온도를 측정하였으며 35°C에서 가장 우수한 활성도를 보였다. 제작된 센서의 현장 적용 가능성을 확인하기 위해서 Botrytis cinerea 균에서 얻은 샘플의 PG 활성도를 측정하였고 이때 PG의 활성도는 0.1 unit으로 현장에 적용 가능함을 실험적으로 증명하였다.
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