• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1785-1791
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• 2010

중합효소 연쇄반응(PCR)을 수행하려면 세포 용해(cell lysis)와 DNA추출(DNA purification)과정이 포함된 시료 전처리 과정을 거쳐야 한다. 종래의 시료 전처리 과정은 계면활성제와 같은 세포용해 버퍼를 이용하거나 열 또는 전기적 방법으로 세포막 파열을 유도하여 세포벽을 깬 후에 잔여물 처리과정을 거쳐 DNA를 추출하게 된다. 본 연구에서는 마이크로 비드와 PDMS 기둥을 이용한 필터가 있는 시료 전처리용 바이오칩을 설계 및 제작하였다. 또한 제작된 바이오칩을 사용하여 $80^{\circ}C$에서 2분간 세포용해를 수행하고 DNA를 추출하였다. 칩에서 전처리과정을 거친 시료내의 DNA농도와 순도를 측정하고 DNA PCR과 겔 전기영동을 통해 시료 전처리용 바이오칩의 성능을 평가하였다.

• KSBB Journal
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• 제22권6호
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• pp.387-392
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• 2007

DNA 마이크로어레이는 바이오칩의 발전에서 가장 주목받으며 발전하고 있는 분야로서 이에 대한 연구가 점차 확장하고 있다. DNA나 RNA 등 유전자의 매우 느린 확산속도를 극복하기 위하여 마이크로플루딕 바이오칩이 DNA 마이크로어레이에 적용되는 최근의 학술적인 사례들을 연구, 비교하였다. DNA 마이크로어레이에 적용된 미세유체 바이오칩은 상당수가 효율적인 hybridization을 달성하기 위한 믹싱 시스템이 많이 보고되었으며, 이 총설에서는 그에 대한 분석을 수행하여 유전자 hybridization 강화를 이룬 시스템에 대한 최근 동향을 가늠할 수 있게 하였다. 특별히 PDMS를 이용한 마이크로 펌프의 적용 등, 앞으로의 미세유체 DNA 마이크로어레이 발전가능성과 모델링의 한계점 등을 정리 분석해 보았다.

• 전자통신동향분석
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• 제29권5호
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• pp.105-113
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• 2014

주치의에게는 암환자의 암 전이 여부가 초미의 관심사다. 암환자의 10명 중 9명이 전이암으로 사망하기 때문이다. 암의 전이 초기에 그 전이 여부를 방사선 진단법으로 가능하지 않다. 혈액을 채취하여 암의 전이 유무를 진단 하는 기술이 개발되고 있다. 이 혈중 암세포는 혈구세포 10억개당 1~100개 정도의 극히 미량이 존재하여 암세포 분리기술이 특별히 잘 개발되어야 한다. 최근 마이크로바이오칩 형태의 분리기술이 큰 기술적 진화를 보이고 있어 본고에 소개하고자 한다. 이 기술은 한 가지 큰 의미를 갖는다. 그것은 암환자의 암 전이 모니터링에 필요한 도구가 될 수 있기 때문이다. 전이암세포 검출 키트로 전이암세포를 계수 하여 환자에게 투약한 항암제가 적합한지에 대한 답을 의사는 얻을 수 있다. 전이암세포 진단용 마이크로바이오칩 기술이 기존의 영상진단법만큼 중요한 임상 수단이 될 것으로 전망된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권1호
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• pp.1-7
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• 2006

A system for the electrical bio signal detection for a microchip is proposed. Gold nanoparticles were selected for the system for their bio-compatibility and potential for higher sensitivity with large surface areas. For the estimation of the conductivity of gold nanoparticles, microchips with interdigitated microelectrodes of 3,5,7 and $9\;{\mu}m$ spacing were fabricated. In addition, a simulation program was developed to estimate the electrical resistance of the fabricated microchip. The results of conduction simulation for the nanoparticles show good agreements with experimental data, which validate the proposed system.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권8호
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• pp.624-632
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• 2008

In this research, we developed new PDMS-glass based microbiochip consisted of the micromixer and microreactor for DNA ligation. The micromixer was composed of a straight channel integrated with nozzles and pillars, and the microreactor was composed of a serpentine channel. We coated the PDMS chip surface with the 0.25wt.% PVP solution to prevent the bubble generation which was caused by the hydrophobicity of the PDMS. The new micomixer was passive type and the mixing was enhanced by a convective diffusion using the nozzle and pillar. The 10.33mm long micromixer showed the good mixing efficiency of 87.7% at 500 l/min flow rate. We could perform the DNA ligation successfully in the microbiochip, and the ligation time was shortened from 4 hours in conventional laboratory method to 5 min in the microbiochip.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.118.2-118.2
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• 2016

몇몇의 박테리아들은 바이오필름을 형성하여 그들 스스로를 보호한다. 하지만 바이오필름으로 인해 악취와 질병 등의 문제가 많이 발생되고 있기 때문에 바이오필름을 형성하는 박테리아의 성장을 효율적으로 억제하기 위해 은 나노, 구리 나노입자들이 포함된 다양한 나노스케일의 재료들에 대한 연구가 활발히 진행되어오고 있다. 이들 연구의 주된 목표는 체내에서 독성은 나타내지 않으면서 항균성을 증가시키는 것에 있다. 특히, 구형으로 이루어진 나노입자와 높은 종횡비를 가지는 탄소나노튜브와 같이 차원이 다른 나노물질들의 복합체들은 세포독성을 최소화하면서 특정 박테리아에 대한 항균성을 향상시킬지도 모른다. 이번 연구에서는, 산 처리된 탄소나노튜브에 화학적인 방법을 이용하여 구리 이온을 각각 환원시켜 구리 나노-탄소나노튜브 복합체를 합성하였다. 이들 복합체는 transmission electron microscopy, X-ray diffractometry, energy-dispersive X-ray spectroscopy 를 이용하여 특성이 분석되었고 Methylobacterium spp., Sphingomonas spp. 와 E. coli 에 대하여 항균성이 평가되었다. 추가적으로 구리 나노-탄소나노튜브 복합체는 human fibroblast cells 에 대하여 세포독성이 평가되었고 제작된 마이크로칩 안에 형성된 바이오필름의 성장억제효과가 평가되었다. 결과적으로, 구리 나노-탄소나노튜브 복합체에서 바이오필름을 형성하는 Methylobacterium spp. 에 대하여 특이적으로 항균성을 나타냈으며 바이오필름이 형성된 마이크로칩에서 바이오필름을 제거 하는 것이 확인되었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권4호
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• pp.181-187
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• 2005

In this study, a microchip system fabricated with MEMS technology was developed to detect bioelectrical signals. The developed microchip using the conductivity of gold nanoparticles could detect the biopotential with a high sensitivity. For designing the microchip, simulations were performed to understand the effects of the size and number of nanoparticles, and the sensing width between electrodes on the detection of biosignals. Then, a series of experiment was performed to validate the simulation results and understand the feasibility of the proposed microchip design. Both simulation and experimental results showed that as the sensing width between electrodes increased the conductivity decreased. Also, the conductivity increased as the density of gold nanoparticles increased. In addition, it was found that the conductivity that changes with the nanoparticles density could be approximated by a cumulative normal distribution function. The developed microchip system could effectively apply when a biosignals should be measured with a high sensitivity.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권4호
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• pp.102-107
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• 2011

본 연구에서는 복수의 항원-항체 결합 반응을 동시에 검출할 수 있는 미세유체역학 기반의 바이오칩을 설계하고 구현하였다. 본 연구의 바이오칩은 항원-항체 결합 반응이 이루어지는 반응기가 단일 채널에 직렬로 연결된 구조를 가지며, 각각의 반응기에는 항체가 고정화된 마이크로비드가 채워진다. 마이크로비드의 누출을 방지하기 위해서 마이크로채널에 위어 구조를 형성하였으며, 이를 위해서 gray-scale photolithography를 이용하였다. 항원-항체 결합 반응 검출 실험을 위해 3종의 항체를 선정하였으며, 각각의 항체를 avidn-biotin 반응을 통해 마이크로비드에 고정화하였다. 그리고, 형광물질이 표지된 항원을 마이크로채널에 연속적으로 주입하여 항원-항체 결합 반응을 유발하였으며, 10분 이내에 반응이 완료되는 것을 확인하였다. 또한, 항원에 따른 해당 반응기에서의 형광강도 증가를 검출함으로써, 미세유체 어레이의 구현 가능성을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 미세유체 바이오칩은 면역 반응의 동시 검출을 위해 소요되는 시료의 양을 줄이고 반응 속도를 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권6호
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• pp.563-569
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• 2023

마이크로 발광다이오드(LED)는 칩 사이즈가 100마이크로미터 이하인 무기발광재료로 우수한 전기적, 광학적, 기계적 성능 때문에 유연 디스플레이, AR/VR, 바이오 메디컬 분야의 차세대 광원으로 큰 주목을 받고 있다. 특히, 바이오메디컬 분야에 적용하기 위해서는 매우 작은 크기의 마이크로 LED 칩을 원하는 유연 기판에 옮기기 위한 기술이 요구되며, 실제 인간의 얼굴, 장기 등 여러 신체 부위에 적용하기 위해서는 대량의 마이크로 LED 칩을 낮은 정밀 오차, 빠른 속도, 높은 수율로 타겟 기판에 전사하는 것이 중요하다. 본 논문의 목적은 미용/의료용 유연 마이크로 LED 디바이스 제작 공정 방법을 소개하고, 이를 실제 미용/의료 산업에 적용하기 위해 필요한 마이크로 LED 전사 기술을 소개한다. 해당 기술로 제작된 유연 마이크로 LED 디바이스는 피부 질환, 암, 신경질환 등 인간 질병 치료에 널리 활용될 것으로 기대된다.

• KSBB Journal
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• 제22권6호
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• pp.371-377
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• 2007

나노기술과 바이오기술의 융합연구에 의해 나노바이오기술이 발전되고 있다. 나노바이오기술의 중요한 응용연구 중의 하나로서, 진단이나 바이오센서 분야에서 단백질-단백질 및 단백질-바이오물질간의 상호작용을 연구하기 위한 단백질 센서 칩이 개발되어 왔다. 본 논문에서는 단백질의 선택적 고정화를 위한 새로운 생체고분자 기질로 PHA를 이용하는 첫 번째 예로서, 단백질-단백질 및 항원-항체 반응의 구현을 나타내고자 하였다. 본 시스템은 PHA 표면 위에서 PHA depolymerase의 SBD와의 선택적 결합에 기반한 것으로, PHA depolymerase의 SBD와 융합된 단백질이 PHA가 코팅된 표면 위에 spotting 될 수 있고 미세접촉인쇄방법에 의해 PHA 위에 미세패턴이 제조되어지는 것을 알 수 있었다(52, 53). 이러한 새로운 전략이 PHA depolymerase의 SBD와 다른 단백질을 융합함으로서 미세 spotting과 미세패터닝이 가능하게 되었고 항원-항체의 생물학적 반응을 통해 많은 바이오센서 칩 연구에 응용될 수 있음을 확인하였다. 또한, PHA 마이크로 비드에도 PHA depolymerase의 SBD와 융합된 단백질을 고정시킴으로서 항원-항체 반응을 유도할 수 있음을 확인하였다(54). PHA의 구조를 변경하여 PHA 기판, PHA 필름, PHA 미세패턴, PHA 마이크로 비드 등을 이용할 수 있으며 multiplex assay를 동시에 진행할 수 있는 다양한 융합 단백질을 사용할 수 있을 것이다. 생분해성 플라스틱으로서 성공적으로 개발된 PHA를 이용한 새로운 플랫폼 기술이 PHA depolymerase의 SBD를 이용함으로서 특이적이고 선택적인 단백질의 고정화에 이용될 수 있음을 확인하였다. 본 전략이 다양한 단백질-단백질 및 단백질-바이오물질 반응을 이용한 바이오칩 및 바이오센서의 응용연구에 유용하게 사용될 것이다.