Silver nanoparticles를 이용한 고감도 Surface-enhanced Raman scattering (SERS)-Immunoassay : Supersensitive Surface-enhanced Raman Scattering (SERS)-Immunoassay by using Silver Nanoparticles

국문 초록 (Abstract)

표면 증강 Raman 분광학 (surface-enhanced Raman scattering, SERS)은 최근 고감도의 화학분석, 재료 연구 등 여러 분야에서 주목 받고 있다. 특히 SERS 면역분석 (immunoassay)은 항원-항체결합을 바탕으로 질병과 관련된 단백질의 검출방법으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 패턴화 된 표면을 이용하여 샌드위치 타입의 SERS immunoassay를 실시했다. 패턴화 된 기질 (substrate)은 미세접촉인쇄 (micro-contact printing) 방법을 이용하여 제작하였으며 항원인 immunoglobulin G (IgG)와 선택적으로 결합하는 항체를 사용하였다. SERS substrate와 은 나노입자 (silver nanoparticles)는 전계방사형 주사전자현미경 (field emission scanning electron microscope, FE-SEM)과 전계방사형 투과전자현미경 (field emission scanning transmission electron microscope, FE-TEM), 광학현미경 (microscope), 자외선-가시광선 (UV-Vis)과 Raman 분광기 (spectrometer)를 통해 알아보았다. Silver nanoparticles에 흡착된 로다민 6G (rhodamine 6G, R6G)는 SERS 리포터 (reporter)로서 사용되었으며 substrate에서 이를 관찰함으로서 매우 낮은 농도 (∼0.5 ng/mL)의 IgG를 검출할 수 있었다. 뿐만 아니라 패턴화 된 substrate의 경우, silver nanoparticles가 흡착된 부분에서만 항원-항체 결합에 의해 rhodamine 6G의 밴드 (band)를 확인할 수 있었다. 이것을 Raman 맵핑 이미지 (mapping image)를 통하여 관찰하였으며, substrate의 패턴에 따라 immunoassay가 진행되었음을 확인할 수 있었다. 이 샌드위치 타입의 SERS immunoassay는 질병관련 바이오센서 (biosenser)에 성공적으로 적용이 가능함을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Surface enhanced Raman scattering (SERS) has recently received considerable attention as a powerful analytical tool in ultrasensitive chemical analysis, biological imaging, and material studies. Especially, SERS immunoassays based on antigen-antibody bonding have been investigated for biomarker of disease-related proteins. Silver nanoparticles which were prepared by reducing silver nitrate with hydroxylamine hydrochloride have excellent optical properties for detection of Immunoglobulin G (IgG). In this study, the sandwich type SERS immunoassay process using antigen-antibody bonding on the particular patterned surface was performed. The micro-contact printing method was applied to prepare a patterned substrate of a sandwich type SERS immunoassay in which antigens on the substrate selectively capture antibodies on a Raman reporter. The SERS substrate and SERS immuassay were investigated to use field emission scanning electron microscope (SEM), field emission scanning transmission electron microscope (TEM), UV-Vis and Raman spectroscopy. From the SRES immunoassay, it is possible to detect IgG at very low levels (∼0.5 ng/mL). SERS spectrum of the Raman reporter with antibody, which is rhodamine 6G adsorbed on silver nanoparticles, was observed only for the surfaces in which IgG is present of the substrate. This sandwich type SERS immunoassay can be successfully applied biosensors for disease-related proteins.

목차 (Table of Contents)

• I.서론-1
• 1.Raman 분광학-1
• 2.표면 증강 Raman 분광학 (SERS)-3
• 3.미세접촉인쇄 공정 (micro-contact printing, ?CP)-6
• II.실험-7
• 1.Silver nanoparticles 합성-9
• 2.SERS 실험-9
• 2.1 SERS reporter 제작-9
• 2.2 SERS substrate 제작-9
• 2.3 SERS immunoassay-10
• 3.SERS mapping 실험-11
• 3.1 PDMS 도장 (stamp) 제작-11
• 3.2 패턴화 된 silver nanoparticles substrate 제작-11
• 3.3 SERS immunoassay mapping-13
• 4.실험장치-14
• III.결과-15
• 1.Silver nanoparticles의 주사전자현미경 (FE-SEM)과 투과전자현미경 (FE-TEM) 이미지-15
• 2.Silver nanoparticles의 자외선-가시광선 (UV-Vis) 스펙트럼-16
• 3.Raman reporter인 rhodamine 6G의 SERS 스펙트럼-18
• 4.SERS immunoassay 스펙트럼-20
• 5.PDMS stamp 이미지-23
• 6.패턴화 된 silver nanoparticles를 형성한 SERS substrate-24
• 7.패턴화 된 silver nanoparticles SERS substrate를 이용한 SERS immunoassay 스펙트럼과 Raman mapping 이미지-25
• IV.결론-27