금나노를 이용한 휴대용 PCR 장비 (Portable PCR instrument using Gold Nano Particle)

소개

금나노를 이용한 휴대용 PCR 장비에 대한 기술적 고찰입니다.
융합적인 아이디어를 활용하여 제품을 기획하는 수업에서 작성했습니다.

목차

1. 서론 2

1.1 PCR이란 무엇인가? 3
1.2 PCR 실험 과정 4

2. 연구 배경 8
2.1 PCR 장비에 대한 필요성 8
2.2 현재 PCR 장비의 문제점 8

3. 이론적 배경 9
 3.1 Gold-nanoparticle을 이용한 process monitoring 9
3.2 Peltier Effect를 이용한 냉각 10
3.3 비례제어 방식을 통한 온도 조절 11
 3.4 Bio, Nano, Engineering 의 융합 12

4. 제품 설계 12

5. 기술 분석 14
 5.1 Gold-nano particle의 PCR 응용 14
5.2 Peltier Effect의 냉각 원리 14
5.3 Proportional Control의 원리 16

6. 기대효과 17

7. 결론 18

8. 참고문헌 19

본문내용

1. 서론
우리가 흔히 볼 수 있는 영화, 드라마에서 과학수사에 관한 소재가 많이 다루어 지고 있다. 범인 추적을 위해 범죄 현장에서 채취한 증거물- 혈액, 체모, 체액을 수집한 후, 이를 바탕으로 실험실에서 여러 가지 실험과정을 거쳐 범인의 신원을 밝힐 수 있게 된다. 이를 위해 사용되는 핵심기술이 PCR인데, 증거물 안에 들어있는 매우 작은 량의 DNA를 증폭하여, 증폭 된 DNA와 용의자의 DNA의 패턴을 비교하여 범죄자의 신원을 확인할 수 있게 된다. PCR은 범죄수사에서 범인의 신원확인에도 유용하게 사용될 수 있지만, 의학분야에서도 이를 유용하게 사용할 수 있다. 병원균에 감염된 환자의 혈액이나 체액에서 DNA를 추출한 후, 이를 PCR을 통해 증폭하게 되면, 감염된 병원균을 진단할 수 있게 한다. 또한, 식중독을 유발할 가능성이 있는 음식물의 샘플에서 추출한 DNA로 PCR과정을 거쳐 식중독 균의 유무를 확인 할 수 있게 된다.
1.1 PCR이란 무엇인가?
과거에는 박물관 시료, 건조 시료, 범죄 현장에서의 여러 증거물 그리고 화석 등과 같은 경우 DNA분리는 가능했지만 양이 너무 적거나 DNA가 너무 오래되어 연구에 사용할 수 없었다. 그러나 이것은 1983년 세투스(Cetus) 에서 일하던 화학자인 멀리스(K Mullis)가 지금은 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)이라 불리는 기술을 고안하면서 바뀌게 되었다. PCR은 얼마나 적은 양의 DNA가 존재하든 또 DNA의 질이 얼마나 나쁘든지 간에 DNA를 증폭시킬 수 있다. 단지 필요한 것은 증폭하고자 하는 DNA 양끝의 프라이머(primer)를 형성해야 하므로 필수적이다. 이것이 이루어지기만 하면 프라이머 사이에 존재하는 DNA는 증폭될 수 있다.
중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)

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참고자료

· [1] Ruijter JM, Ramakers C, Hoogaars WM, Karlen Y, Bakker O, van den Hoff MJ, Moorman AF, Amplification efficiency: linking baseline and bias in the analysis of quantitative PCR data, Nucleic Acids Res. Apr 2009
· [2] 교육인적자원부 외, 국가융합기술 발전 기본 방침, 2007
· [3] Kim YJ, Park MY, Kim SY, Cho SA, Hwang SH, Kim HH, Lee EY, Jeong J, Kim KH, Chang CL, Evaluation of the Performances of AdvanSure TB/NTM Real Time PCR Kit for Detection of Mycobacteria in Respiratory Specimens, Korean J Lab Med 28(1) 34-38, 2008
· [4] 오영환, 중합효소 연쇄반응(Polymerase chain reaction, PCR)의 원리와 응용, FITI시험연구원, 2006
· Ruijter JM , Ramakers C , Hoogaars WM , Karlen Y , Bakker O , van den Hoff MJ , Moorman AF , Amplification efficiency: linking baseline and bias in the analysis of quantitative PCR data, Nucleic Acids Res. Apr 2009