[최종목표]ㅇ다종의 초파리 후각수용체를 활용하여 6종의 마약 냄새에 민감하고 선택적으로 반응하는 다채널 센서 2종 (탐지안테나, 탐지센실럼)을 개발하고, 이를 활용한 휴대용 냄새 탐지 기기와 이동형 냄새 추적 장치의 시작품을 개발[1차년도 목표]ㅇ 3종 탐지안테나를 개발하고 마약 냄새 반응 정량화ㅇ 탐지안테나 냄새 반응 데이터 전처리 알고리즘 개발 및 냄새...

본 과제는 초파리의 후각수용체를 활용하여 사람의 눈에 보이지 않는 마약 냄새를 빠르고 정확하게 감지하는 새로운 바이오센서와 이를 적용한 휴대형·이동형 탐지 장치를 개발하는 연구임. 연구 목표는 6종 마약 냄새에 민감하게 반응하는 탐지안테나와 탐지센실럼을 제작하고 이를 활용한 장치 시작품을 확보하는 것임. 핵심 내용은 유전자 조작 기반 탐지안테나 개발, 나노소낭과 인공점막층을 이용한 탐지센실럼 제작, 탄소나노튜브 전극과 생체모방형 외층 기술 확립, 다채널 신호 분석 알고리즘 및 냄새 분류 소프트웨어 구축 등으로 구성됨. 기대 효과는 탐지견 대비 저비용·고민감도 마약 감지가 가능해져 치안 현장의 상시 모니터링 체계 구축에 기여하며, 식품·의료·보안 등 다양한 분야로 확장 활용 가능성이 높아 관련 시장 선점 효과가 기대됨.

[최종목표]ㅇ다종의 초파리 후각수용체를 활용하여 6종의 마약 냄새에 민감하고 선택적으로 반응하는 다채널 센서 2종 (탐지안테나, 탐지센실럼)을 개발하고, 이를 활용한 휴대용 냄새 탐지 기기와 이동형 냄새 추적 장치의 시작품을 개발[1차년도 목표]ㅇ 3종 탐지안테나를 개발하고 마약 냄새 반응 정량화ㅇ 탐지안테나 냄새 반응 데이터 전처리 알고리즘 개발 및 냄새...

□ 1차년도 (2020): 극성이 최대화된 나노바이오 물질 개발 ○ 유전공학적 분자 수준 프로그램된 M13 파지 개발 - 유전공학적인 프로그램을 통하여 극성이 최대화되고, 파지의 구조를 고정할 수 있는 파지 개발 *평가착안점: 음전하 표면단백질 파지 개발 > 3종, 타이로신 표면 발현 파지 개발 > 2종 ※ 극성 최대화 및 화학적 파지 고정 최적화 ○ 프로그램된 파지의 액정특성 평가 및 Macroscopic한 자기장 및 전기장 반응 연구 - 개발된 파지의 액정 특성 분석 - Macroscopic한 AC 전기장 및 자기장에 의한 구조 변환 및 극성 분석 *평가착안점: 자기장 < 3 Tesla, AC 전기장 < 10 V, 1 GHz 반응 파지 선택 [1차 스크리닝] 장에 최대반응 파지 선정 □ 2차년도 (2021): 장 지원 파지 단방향 정렬 ○ AC 전기장 이용 유전영동 (Dielectrophoresis)에 의한 파지 단방향 정렬 ○ 자기장 이용 단방향 파지 정렬 - pH, 이온농도, 파지농도 및 전기장의 Voltage/Frequency 및 자기장에 따른 파지 단방향 정렬 평가 *평가착안점: 자가정렬 구조(Anti-Parallel상태) 대비 정렬도 (Second Harmonic Generation 신호) > 3배 □ 3차년도 (2022): 3차원 단방향 정렬 파지 구조 고정 및 극성, 압전 상관관계 연구 ○ 타이로신 (아미노산) 기반 파지 고정화 기술 개발 및 최적화 - 금속 및 화학 촉매 농도, UV광원의 세기와 반응시간에 따른 3차원 구조의 고정화 *평가착안점: 집적화, 고정화 및 고정 전 후 극성 및 정렬도 비교 분석 테스트 (고정 전 정렬 상태 대비 3차원 구조 > 90% 이상의 극성) ○ 3D 나노바이오 구조체의 Micro/Nano 구조 분석 및 극성-압전 상관관계 연구 - Micro/Nano 구조 분석 평가 - 3차원 구조의 압전 특성 분석 (전압, 전류, 출력) - Micro/Nano 구조와 압전특성의 상관 관계 분석 *평가착안점: SEM, AFM을 이용한 구조 분석, Open-Circuit Voltage 및 Short-Circuit Current 측정, 구조 및 압전 특성 상관관계 분석 □ 4차년도 (2023): 바이오 압전 시스템 개발 및 구조-압전 특성 최적화 ○ 파지 기반 압전 시스템 개발 및 압전 특성 효율 최대화 - 구조와 극성, 압전 특성 상관관계 분석을 통한 바이오 압전 시스템 효율 최적화 *평가착안점: 3차원 스케폴드의 두께 > 5 μm, 바이오 발전 소재 목표 특성: 전류 > 150 nA, 전압 > 3 V [2차 스크리닝]　마이크론 단위의 최대 출력 바이오 압전 3차원 구조 선정 □ 5차년도 (2024):뼈 재생 효능 평가 ○ 파지 기반 3D 바이오구조체의 압전 특성 기반 뼈 재생 효능 평가 - 생체적합성 평가, 뼈 재생의 유효성 확인 (골밀도에 관련된 세포 실험) *평가착안점: 뼈 재생 특성 자가정렬 파지 구조 대비 > 5배 ※ 기존 콜라겐 구조 뼈 재생 효율 비교