이 연구는 알츠하이머병의 주요 병리 인자로 알려진 Aβ 단백질이 신경세포막에 부착·응집·섬유화·세포막 파괴에 이르는 초기 병리 과정을 분자수준에서 정밀하게 규명하고, 이를 실험적으로 재현할 수 있는 체외 지질 래프트 플랫폼과 초고감도 바이오센서 기반 분석 기술을 개발하는 것을 목적으로 한다. 특히 고령화에 따라 증가하는 콜레스테롤과 GM1 등의 지질 성분이 Aβ 단백질의 부착을 유도하는 핵심 요인인지에 대한 실험적 검증이 핵심이며, 이는 시뮬레이션 중심이었던 기존 연구들과 달리 정량적·정성적 분석이 가능한 실시간 분자 센싱 기법(SERS)을 통해 규명된다. 연구진은 나노광학 센서를 기반으로 Aβ 단백질의 부착, 성장, 3차구조 변화 및 세포막 파괴 과정을 단계별로 측정하고, 지질 성분별 상호작용 패턴을 라이브러리화하여, 알츠하이머병 발병에 결정적인 지질 인자와 그 농도 조건을 명확히 밝히고자 한다. 이를 위해 고감도 금속 나노구조 기반 라만 센서칩을 설계하고, 다양한 지질 성분을 조절하여 실제 신경세포막을 모사하는 지질 래프트 도메인을 형성한다. 이 위에 Aβ 단백질을 도입하고 성장 과정을 실시간으로 분석하며, 동시에 섬유화 이후의 세포막 파괴 현상까지 추적 가능한 플랫폼을 구현한다. 결과적으로 Aβ의 병리적 행동을 유도하는 지질 환경을 분자수준에서 규명함으로써, 알츠하이머 발병기전에 대한 새로운 이해를 제공하고, 병리적 인자의 조기 발견 및 치료 타깃 도출에 실질적 기여를 할 수 있다. 본 연구는 학문적으로 생물물리학, 분자생물학, 생명공학, 약학 등의 융합 지식이 요구되는 다학제 연구로서 차세대 연구인력 양성과 기초과학의 저변 확대에 크게 기여할 것으로 예상된다. 기술적·산업적으로는 생체모사 지질 패턴 플랫폼과 초고감도 센서 기술이 알츠하이머를 비롯한 다양한 단백질 응집성 질환 연구에 적용 가능하며, 병의 초기 원인 규명 및 정밀 진단을 위한 차세대 바이오센서 개발에도 파급효과를 가질 수 있다. 장기적으로는 Aβ 단백질의 부착과 응집을 제어하는 치료제 및 예방약 개발로 이어질 수 있는 선도적 데이터를 확보함으로써, 알츠하이머 예방 및 치료 분야에서 국내외 의료산업 경쟁력 향상과 경제적 손실 절감에도 중대한 기여를 할 것으로 기대된다.

선정 평가시 제시된 기술군(기술1.0~기술6.0)에 대한 시나리오 적합성 파악 및 이에 따른 기술별 역할 재검토를 통한 핵심 기술 선별 외부 전문가 그룹과의 교류 확대를 통한 추가적 후보 핵심 기술 검토 후보기술의 원천성 분석 ― IP R&D 또는특허 분석서비스를 활용한 특허 확보 및 방어 전략 수립 후보기술의 시장잠재성 분석 ― 시장분석 서비스를 활용한 표면/외기 바이러스 검출 시스템 시장분석 ― 수요기업 발굴 또는 창업 후보기술의 작동 가능성 검토 ― 실험적 핵심 기술에 대한 작동 가능성 확인 및 기초 실험 (1.0&3.3)모델 표적 바이러스(SARS-CoV2)에 작동하는 structure- switching 앱타머 확보 (3.4)입자 분별을 위한 다양한 형태의 sub-micron포어 설계 및 제작 공정 확립 (4.0)모의 Input에 대한 라이브러리 활용 코드 및 컴파일 테스트 (5.0)마이크로 포어에서의 high aspect ratio에 따른 형상분석 가능성 해석 및 핵산의 이송 속도 감속 가능성 검증 연구 ― 선행 핵심 기술을 중심으로 한 현장 시나리오 적용 가능성 탐구 (2.1&2.2)현장 상황에 적합한 입자 포집/농축 소자 아이디어 도출 및 설계 (3.1)호흡 내 바이러스 고속 스크리닝 공정에 적합한 타겟 단백질의 발굴 및 이를 기반으로 하는 센서의 작동 확인 (3.2)바이러스 비표지 광검출을 위한 아이디어 구상 및 시스템 설계

1차년도 : 가스센서 요소기술 개발 CO2, HCHO, NO2, VOC 등 유해/온실가스 감지소재 탐색 기능화 감지재 기반 단일 센서소자 제작 2차년도 : 어레이 타입 가스센서 플랫폼 제작 2 x 2 어레이 가스센서 공정개발 2종 가스 감지특성 확보 3차년도 : 소형, 고집적, 저전력 가스센서 플랫폼 개발 2 x 4 어레이 가스센서 공정개발 4종 가스 감지특성 확보 4차년도 : 통합 가스센서시스템 제작 및 성능 최적화 2 x 4 어레이 가스센서 감지성능 고도화 4종 가스 감지선택성 구현 5차년도 : 현장(외부)환경 기반 경보특성 구현 현장(외부)환경에서 기후변화 모니터링

이 연구는 인체와 환경에 미치는 위험성이 높은 나노플라스틱(NP)을 현장에서 실시간으로 검지하고 정성·정량 분석이 가능한 원천 기술을 개발하는 데 목표를 두고 있다. 기존 미세플라스틱(MP) 분석법은 나노 수준의 플라스틱 입자 검출에 있어 한계가 뚜렷하며, 이에 따라 나노플라스틱의 분포, 조성, 인체 유입 경로 및 유해성에 대한 신뢰도 높은 연구가 어려운 상황이다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위해 연속형 미세유체 시스템, 유전영동 기반 입자 분리 및 농축 기술, 그리고 초고감도 광센싱 기술(SERS)을 융합한 실시간 MP/NP 측정 플랫폼을 제안하고자 한다. 우선, 미세유체칩 상의 멤브레인 구조와 다층 유입·배출 채널을 활용하여 나노플라스틱의 크기별, 종류별 분리 및 1차 농축을 수행하고, 이어 나노갭 유전영동(Dielectrophoresis) 기술을 통해 라만 측정 영역에 입자를 밀집시켜 2차 고농축 상태를 형성한다. 이로써 라만센서에 노출되는 타겟 입자 수를 극대화하고, S/N 비율을 극복하여 검지 효율을 극대화한다. 더불어, 금속 나노입자를 병용한 SERS 기법을 도입하여 기존 라만 감도 대비 최대 1000배 이상의 신호 증폭을 유도함으로써 초극미량의 NP 입자도 검출할 수 있도록 한다. 이러한 정량/정성 검지 시스템은 단순 검출을 넘어 잔존 유기물 제거, 종류별 분류, 포집 및 측정의 통합 처리 등 정제-농축-검지의 전 과정이 통합된 플랫폼을 구축한다는 데 의의가 있다. 기술적으로는 플라스틱 분해 거동 분석을 위한 자연모사 공정, 반영구적 저차압 기반 미세유체 포집기술, 입자 크기·종류별 라만 데이터 라이브러리 구축 등의 성과가 기대되며, 경제적으로는 실시간 환경 진단 원천기술을 통한 환경센서 시장 선도와 관련 기술 상용화로의 확장이 가능하다. 사회·환경적으로는 유해 입자의 조기 진단을 통해 의료비용 절감, 수자원 관리 기준 확립, 국가 환경 대응력 제고 등의 파급 효과가 예상되며, 나노플라스틱 오염에 대한 선제적 환경 대응체계 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 이 기술은 향후 수질 분석, 식수 안전성 확보, 바이오센서 플랫폼 개발 등 다양한 분야로 응용 확장이 가능하여, 나노 오염물질 관리의 핵심 기반 기술로서 국내외 환경·보건 분야에서 전략적 가치를 가질 것으로 평가된다.