K-BIGHEART의 최종 목표 : 『바이오 반도체 국가 연구 생태계 조성을 통한 초격차 글로벌 헬스케어 난제 극복』본 연구소는 공공성과 산업성을 겸비한 R&BD 바이오반도체 허브를 통해 개방적 연구 생태계를 운영하며 글로벌 헬스케어 기술의 난제를 초일류 바이오반도체 제조 파운드리 및 핵심 기술 역량 강화를 통해 극복하고, 기초연구부터 상용화까지 초고속으로...

InP, ZnSeTe, Ag2S와 같은 환경친화적 원소로 이루어진 반도체 매직크기 나노클러스터를 그 조성, 구조, 분자량, 도펀트 도입 등을 제어하면서 합성하여 라이브러리를 구축하고, 이들의 결합구조, 광학성질, 카이랄 특성 등의 물성을 다양한 분석법을 이용하여 규명하고자 함. 매직크기 나노클러스터 간의 이성질체화 반응과 성장 변환 반응과 같은 나노클러스터...

(1) 단파적외선 양자점의 결합가 조절 및 미세환경 감응 DNA 로탁세인 구조 개발 - 표면 개질된 자성 구슬과 양자점의 1:1 결합을 이용하여 결합가가 조절된 비독성 Ag2S 기반 단파적외선 양자점 합성. - 형광 에너지 전달 기작으로 단파적외선 양자점의 형광을 소광시킬 수 있는 소광체 고리를 디자인 및 고리의 분리를 막기 위한 2차 DNA 구조의 마개 제작. 소광체 고리와 DNA 마개의 합성은 겔 전기염동, 질량 분석법, 액체크로마토그래피를 통해 분석 진행. - 단파적외선 스위치 프로브 합성:　미세환경(pH, 산화/환원, 이온 농도 등)에 감응하여 그 구조를 가역적으로 변화시키는 DNA 로탁세인 구조를 개발. (2) DNA 로탁세인 기반 가역적 미세환경 감응 프로브 제작 및 단일 입자 수준의 형광 거동 분석 - DNA 로탁세인 기반 가역적 미세환경 감응 프로브를 제작 및 용액상 작동 검증. 검증은 pH, 산화/환원, 금속 이온 3가지 외부 미세환경에서 형광 변화 범위 10 이상을 목표로 5회 이상의 가역성 확보. - 단일 입자 수준에서 미세환경 변화에 따른 단파적외선 양자점 프로브의 형광 거동 분석을 통해 소광체의 결합가에 따른 소광 메커니즘을 규명. (3) DNA 로탁세인 기반 가역적 미세환경 감응 프로브의 세포/소동물 수준의 검증 - 세포 수준에서 미세환경 변화에 따른 프로브의 작동 검증. 높은 glutathione 농도를 가진 유방암, pH 5-6정도의 환경을 가진 암 세포, 신호전달 과정에서 금속이온을 사용하는 신경 세포를 표적으로 하여 작동 여부를 검증. 프로브의 작동은 형광세기의 증감 비율을 50% 이상 작동하는 것, 형광 변조 범위 >8 이상으로 5회 이상 가역적 작동 구현. - 양자점-DNA 로탁세인 프로브를 다양한 농도에 대해 처리 후 세포 독성을 확인. 생체 외 처리 수준에서 24시간 처리시 90% 이상의 세포생존률 확보. - 자궁 경부암 세포, 유방암 세포, 흑색종 세포와 같은 암세포를 쥐에 피하주사 후 성장시켜 암 조직 동물 모델을 사용하여 프로브의 작동을 검증. - 산/염기 및 산화/환원 감응형 프로브의 생체 내 처리 수준에서 형광 변조 범위>6 이상 목표.

본 과제의 최종목표는 비독성 단파적외선 양자점의 결합가 조절법을 확립하고, 다양한 미세환경(pH, 산화/환원, 금속 이온)에 감응하는 로탁세인 기반의 형광 조절체를 디자인하여, 새로운 형태의 양자점 스위치 프로브를 개발하는 것임. 그리고 단일입자 수준에서 개발한 스위치 프로브의 형광 거동을 살펴 양자점 소광 메커니즘에 대한 깊은 이해와 미세환경 변화에 따른...