- 나노구조체 연속제조: 세포용해와 ATP 고정 기능을 수행하는 나노구조체를 상압상온(Atmospheric Pressure and Temperature) 기체 상에서 연속제조하여 채취 부로 즉시 공급하는 방식을 구현함으로써, 측정의 유효성(Efficacy) 및 효율성(Efficiency)를 제고하고자 함. - 유-무기 나노구조체 구성: 무기요소(Inorganic Component)로는 생체친화도(Biocompatibility)가 높고 에어로졸 제조가 가능한 전이금속(Transition Metal) 및 그 산화물 나노입자를 포함하여, 실리카(SiO2) 및 탄산칼슘(CaCO3)을 적용함으로써, 세포용해 및 ATP 고정을 효과적으로 수행하면서, 생물학적 측정간섭을 최소화 함. 유기요소(Organic Component)로는 세포용해를 수행하는 Triton-X와 ATP 고정 기능을 갖는 아미드[e.g., N-(3-triethoxysilylpropyl)-gluconamide, N-(3-triethoxysilylpropyl)maltonamide]를 선정하고, 상기 물질이 무기요소에 표지(Conjugation)될 수 있도록 본 연구팀에서 개발한 일함수(Work Function) 기반의 광물리화학적 표면처리(Surface Modification) 기법을 적용함. - 나노구조체 적용방식: 부유입자의 고속-고감도 ATP 측정을 위해, 나노구조체를 1) 공기 중 부유입자와 동시에 채취한 후, Luciferin-Luciferase 반응을 유도하는 반응 시스템 및 이를 위한 미세 공기 채널을 구현함. 최종적으로 이를 소형화하여 포터블 모니터링 시스템을 구현함. - 부유입자 채취 및 ATP 측정: 일반적인 세균 크기에 해당하는 1~2 μm의 부유입자를 샘플러 표면에 선택적으로 채취하기 위해 설계된 노즐이 배열된 흡입식 시스템을 구축하고, 나노구조체와 에어로졸 상에서 반응함으로써, 생성되는 생물발광을 광전증폭관(Photomultiplier Tube, PMT) 검출방식을 적용한 고감도 감지로, 3분 이내의 공기 채취 만으로도 신뢰할 수 있는 생물학적 오염도 정보를 확보할 수 있음. - 벤치탑 및 소형 시스템 구현 및 평가: 본 연구개발을 통해 궁극적으로 구현하고자 하는 시스템은 1) 측정자가 소지하여 이동 가능한 벤치탑 시스템(에어로졸 나노구조체 제조시스템을 포함하는 형태 또는 샘플러에 나노구조체가 기 부착된 형태로 측정을 수행하는 측정기기 구현)과 2) 휴대전화와 같은 스마트 기기에 거치 가능한 소형 시스템[마이크로 송풍기, 부유입자 채취 필름 그리고 나노구조체 분산액과 Luciferin-Luciferase 반응용액 앰플(Ampoule), 부유입자 채취 필름이 함입되는 방식)들이 집적된 소형 부착형 기기]으로 분할 구현 및 평가를 진행함.