국소표면플라즈몬공명 바이오센서 실험

본 내용은 " Localized Surface Plasmon Resonance Biosensors_예비레포트 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.12.12

문서 내 토픽

• 1. Turkevich 합성법

  금 나노입자 합성의 일반적인 화학 합성 기술로, 종자 매개 성장 메커니즘을 특징으로 한다. 금 전구체의 부분적 환원으로 작은 클러스터를 형성하고, 이들이 반경 5.1958nm 이상의 종자 입자를 형성한다. 나머지 금 이온은 전자 이중층에 공이온으로 끌려 시드 입자 표면에서 성장하며, 정확한 크기와 형태의 금 나노입자를 대규모로 합성할 수 있다.

• 2. 국소표면플라즈몬공명(LSPR)

  금속 나노입자 표면에서 빛과 자유전자의 상호작용으로 발생하는 현상이다. 빛의 파장보다 작은 크기의 금속 구조에서 발생하며, 금속 나노입자의 크기와 모양에 따라 특징이 달라진다. Mie 이론에 따르면 입자 크기에 따라 공진 주파수가 결정되고, 입자가 커지면 red-shift, 작아지면 blue-shift를 보인다. 주위 환경 변화에 매우 큰 영향을 받아 센서 분야에 응용된다.

• 3. LSPR 바이오센서

  생체 감지 물질의 선택적 반응 및 결합 성질을 이용하여 분석 대상 물질의 존재 여부를 확인하는 장치이다. 금 나노입자 표지 항체를 사용하여 표면 결합된 분석물을 검출한다. 나노입자 표면의 유전율 변화에 따른 국소 굴절률 변화에 대한 플라즈몬 주파수의 민감도를 활용하며, 다양한 종류와 크기의 금속 나노입자를 기판에 고정시켜 각 생체물질에 맞게 제작할 수 있다.

• 4. TBA-conjugated AuNPs 제조

  Thiol-modified DNA(TBA)를 금 나노입자에 결합시키는 과정이다. TCEP를 이용하여 thiol-modified DNA를 활성화하고, 23~25°C에서 1시간 배양한다. AuNP와 혼합하여 실온에서 16시간 배양 후 원심분리로 비결합 DNA를 분리하고 나노입자를 농축한다. 이렇게 제조된 TBA-conjugated AuNPs는 Thrombin 검출에 사용된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. Turkevich 합성법

  Turkevich 합성법은 금 나노입자(AuNPs) 제조의 가장 기본적이고 널리 사용되는 방법입니다. 이 방법은 1951년 개발되었음에도 불구하고 오늘날까지 그 단순성, 재현성, 그리고 비용 효율성으로 인해 여전히 매우 중요합니다. 구연산염을 환원제로 사용하여 금 이온을 환원시키는 이 방법은 크기 제어가 용이하고 균일한 구형 나노입자를 생성할 수 있다는 장점이 있습니다. 다만, 합성 과정에서 입자 크기 분포를 더욱 좁히기 위해서는 반응 조건의 정밀한 제어가 필요합니다. 현대적 응용 분야에서도 기초 연구부터 산업적 규모의 생산까지 광범위하게 활용되고 있어, 나노입자 합성 분야에서 그 가치는 여전히 매우 높다고 평가됩니다.

• 2. 국소표면플라즈몬공명(LSPR)

  국소표면플라즈몬공명(LSPR)은 금속 나노입자의 표면에서 발생하는 광학적 현상으로, 나노입자 크기, 형태, 주변 환경에 매우 민감하게 반응합니다. 이러한 특성은 바이오센싱, 진단, 치료 등 다양한 분야에서 혁신적인 응용을 가능하게 합니다. LSPR의 파장 이동은 나노입자 표면의 화학적 변화를 실시간으로 감지할 수 있게 해주므로, 매우 정교한 센싱 플랫폼 개발에 이상적입니다. 특히 금 나노입자의 LSPR은 가시광선 영역에서 강한 흡수를 보이기 때문에 색상 변화로도 육안 감지가 가능하다는 점이 실용적 가치를 높입니다. 다만 배경 신호 제거와 신호 증폭 기술의 개선이 계속 필요한 분야입니다.

• 3. LSPR 바이오센서

  LSPR 바이오센서는 LSPR 현상을 활용하여 생물학적 분자의 상호작용을 감지하는 고감도 센싱 플랫폼입니다. 이 기술은 단백질, DNA, 바이러스 등 다양한 생물학적 표적물을 빠르고 정확하게 검출할 수 있어 임상 진단, 환경 모니터링, 식품 안전 검사 등에 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 라벨 없는 실시간 감지가 가능하다는 점이 기존 방법 대비 주요 장점입니다. 또한 나노입자 표면 개질을 통해 특이성을 높일 수 있어 다양한 응용이 가능합니다. 그러나 실제 임상 적용을 위해서는 신호 안정성, 재현성, 그리고 복잡한 생체 샘플에서의 간섭 신호 제거 등 여러 기술적 과제가 여전히 해결되어야 합니다.

• 4. TBA-conjugated AuNPs 제조

  TBA(Thrombin Binding Aptamer)-conjugated AuNPs는 특정 단백질 표적에 대한 높은 특이성을 가진 고급 바이오센서 플랫폼입니다. 압타머(Aptamer)인 TBA를 금 나노입자 표면에 결합시킴으로써, 표적 단백질(특히 트롬빈)과의 특이적 상호작용을 통해 LSPR 신호 변화를 유도할 수 있습니다. 이 제조 방법은 나노입자 표면의 화학적 개질 기술과 생물분자 고정화 기술을 결합한 것으로, 정확한 조건 제어가 매우 중요합니다. 압타머의 3차원 구조 유지와 나노입자 표면에서의 적절한 배향이 센싱 성능을 크게 좌우합니다. 이러한 복합 나노입자는 높은 특이성과 감도를 제공하지만, 제조 과정의 복잡성과 비용, 그리고 장기 안정성 확보가 실용화의 주요 과제입니다.