반응속도, 반응 선택성, 화학적 안정성이 우수한 유기 및 유기금속 전자전달 매개체를 개발하고 이를 이용한 효율적 전기화학 신호 증폭 기술 및 전기화학 합성 방법을 개발한다.
전기화학 합성
전자전달 매개체
퀴논
단일 원자 촉매
신호 증폭
바이오센서
페로센
다공성 전극
2
주관|
2022년 2월-2025년 2월
|500,000,000원
효율적 전자 전달 매개체를 이용한 전기화학 반응 개발
1차년도에는 더 안정하고 용해도가 높은 탄소-탄소로 결합된 퀴논계 매개체를 개발하고 전기화학적 특성을 분석한다. 비특이적 흡착이 최소화된 매개체 올리고머 표지를 개발하고, 희생 전극에서 산화 침출된 금속 이온을 매개체로 활용하는 전기유기합성 방법을 개발한다. 또한, 높은 전도성을 갖는 3차원 구조의 탄소 전극을 개발한다.
2차년도에는 높은 안정도/용해도를 보이고 바이오 컨쥬게이션이 가능한 유기금속 및 피오시아닌 매개체를 개발하고, 단일 원자 촉매가 도핑된 전극을 활용한 전기화학적 유기 연속 반응을 개발한다. 또한 메탈로센 매개체 및 단일 원자 촉매를 사용하는 촉매 반응을 개발하고, 유기금속 매개체를 이용한 매개체 고정화 기술 및 전기화학적 카르복실화 반응을 개발한다.
3차년도에는 직접 전자 전달을 통한 범용성 고감도 무세척 면역센서 개발하고, 대량 합성을 위한 전기화학적 연속 흐름 반응을 개발한다. 또한, 불균일 촉매 헤테로고리의 알릴화 반응을 개발하고, 염소이온을 매개체로 이용한 전기화학 합성 및 반응 증폭 기술을 개발한다.
산소가 존재하는 수용액 전해질에서도 큰 신호-대-배경 비의 전기화학 신호를 얻기 위해서 '다중 촉매(이중 촉매, 삼중 촉매, 자가 촉매)와 유기촉매를 이용한 매우 큰 신호 증폭 방법'과 '용액 및 전극에서의 부반응을 최소화하는 조건'을 개발한다. 개발된 방법과 조건을 이용하여 짧은 시간에 초고감도로 측정할 수 있는 바이오센서(증폭 시간: <5분, 검출한계:...
바이오센서
다중 촉매
전기화학
나노촉매
4
주관|
2020년 8월-2027년 8월
|563,995,000원
분자소재 교육 연구단
본 과제는 자기주도 협업형 분자소재 교육연구 선도 사업단을 운영해 학생 주도의 교과과정과 연구를 결합하는 연구사업임.
연구 목표는 인공 효소/촉매 분야에 집중하고 협업으로 경쟁력을 확보하며, 학생 주도 발표 및 국제 공동 연구로 국제화를 추진하는 데 있음. 핵심 연구 내용은 박사과정 국제/전국 학술대회 구두발표 의무화, 학생 주도 부산대-성균관대 화학과 BK21 심포지엄 및 공동 세미나 정기 개최, 학생 마일리지/인센티브·교수 참여 유도, 2인 이상의 공동지도교수 선정 및 멘토링, 학부생/대학원생/신진연구인력 협업 연구 활성화, 산업/지역사회 문제 해결을 위한 협력임. 기대 효과는 화학 분야 QS 200위 이내 진입, 신재생 에너지·질병 진단/치료 연구 수행 인재 양성, 생산가능인구 감소와 수도권 집중화 대응, 인공 효소/촉매 난제 해결 및 과학·산업 기여임.
- 1차년도에는 단백질 분해효소 반응과 전기화학적 -효소적 산화환원 순환을 결합한 증폭 기술을 개발하고, 큰 신호-대-배경 비를 제공하는 산화환원 효소를 선정하며, 산화환원 효소의 전극 고정 및 안정화 기술을 개발한다. 이를 통해 얻어진 단백질 분해효소 센서를 trypsin 등 질병 표지자의 초고감도 검출에 응용한다.
- 2차년도에는 단백질 분해효소 반응과 캐스케이드 반응을 결합한 증폭 기술을 개발하고, 두 번의 효소 반응을 이용한 캐스케이드 반응을 개발하며, 칩 상에서 시약의 빠르고 재현성 있는 용해 기술을 개발한다. 이를 통해 얻어진 단백질 분해효소 센서를 초고감도 세균 검출에 응용한다.
- 3차년도에는 단백질 분해효소 반응, 캐스케이드 반응, 산화환원 순환을 결합한 증폭 기술을 개발하고, 효소적 캐스케이드 반응과 산화환원 순환의 결합을 최적화하며, 현장검사용 단백질 분해효소 검출 시스템을 개발한다. 이를 통해 얻어진 시스템을 세포자멸 검출에 응용한다.