Ha, Seung-Mo;Cho, Woong;Ahn, Yoo-Min;Hwang, Seung-Yong
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.12
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pp.1785-1791
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2010
This paper describes a separable microfluidic device fabricated with PDMS (polydimethylsiloxane) and glass. The device is used for sample preparation involving cell lysis and the DNA purification process. The cell lysis was performed for 2 min at $80^{\circ}C$ in a serpentine-type microreactor ($20 {\mu}l$) using a Au microheater that was integrated with a thermal microsensor on a glass substrate. The DNA that was mixed with other residual products during the cell lysis process was then filtered through a new filtration system composed of microbeads (diameter: $50 {\mu}m$) and PDMS pillars. Since the entire process (sample loading, cell lysis reaction, DNA purification, and sample extraction) was performed within 5 min in a microchip, we could reduce the sample preparation time in comparison with that for the conventional methods used in biochemistry laboratories. Finally, we verified the performance of the sample preparation chip by conducting PCR (polymerase chain reaction) analysis of the chip product.
Recently, microfluidic biochips for DNA microarray are providing a number of advantages such as, reduction in reagent volume, high-throughput parallel sample screening, automation of processing, and reduction in hybridization time. Particularly, the enhancement of target probe hybridization by decrease of hybridization time is an important aspect highlighting the advantage of microfluidic DNA microarray platform. Fundamental issues to overcome extremely slow diffusion-limited hybridization are based on physical, electrical or fluidic dynamical mixing technology. So far, there have been some reports on the enhancement of the hybridization with the microfluidic platforms. In this review, their principle, performance, and outreaching of the technology are overviewed and discussed for the implementation into many bio-applications.
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.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.1
s.244
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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.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.32
no.8
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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.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2016.11a
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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.
Park Jeong Yeon;Park Jae Jun;Kwon Ki Hwan;Cho Nahm Gyoo;Ahn Yoo Min;Lee Seoung Hwan;Hwang Seung Yong
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.22
no.4
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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.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.48
no.4
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pp.102-107
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2011
In this paper, a microfluidic array biochip for simultaneously detecting multiple antigen-antibody bindings was designed and implemented. The biochip has the single channel in which microreaction chambers are serially connected, and the antibody-coated microbeads are packed in each microreaction chamber. In addition, the weir structure was fabricated in the microchannel using the gray-scale photolithography in order to trap the microbeads in the microreaction chamber. Three kinds of antibodies were chosen, and the antibodies were immobilized onto the microbeads by the streptavidin-biotin conjugation. In the experiment, as the fluorescence-labeled antigens were injected into the microchannel, the antigen-antibody bindings were completed in 10 minutes. When the solution with multiple antigens was injected into the microchannel, it was observed that the fluorescence intensity increased in only the corresponding microreaction chambers with few non-specific binding. The microfluidic array biochip implemented in this study provides, even with the consumption of tiny amount of sample and fast reaction time to simultaneously detect multiple immunoreactions.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.36
no.6
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pp.563-569
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2023
Micro light-emitting diodes (LEDs), with a chip size of 100 micrometers or less, have attracted significant attention in flexible displays, augmented reality/virtual reality (AR/VR), and bio-medical applications as next-generation light sources due to their outstanding electrical, optical, and mechanical performance. In the realm of bio-medical devices, it is crucial to transfer tiny micro LED chips onto desired flexible substrates with low precision errors, high speed, and high yield for practical applications on various parts of the human body, including someone's face and organs. This paper aims to introduce a fabrication process for flexible micro LED devices and propose micro LED transfer techniques for cosmetic and medical applications. Flexible micro LED technology holds promise for treating skin disorders, cancers, and neurological diseases.
Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are a family of microbial polyesters that can be produced by fermentation from renewable resources. PHAs can be used as completely biodegradable plastics or elastomers. In this paper, novel applications of PHAs in biosensor are described. A general platform technology was developed by using the substrate binding domain (SBD) of PHA depolymerase as a fusion partner to immobilize proteins of interest on PHA surface. It could be shown that the proteins fused to the SBD of PHA depolymerase could be specifically immobilized onto PHA film, PHA microbead, and microcontact printed PHA surface. We review the results obtained for monitoring the specific interaction between the SBO and PHA by using enhanced green fluorescent protein, red fluorescent protein, single chain antibody against hepatitis B virus preS2 surface protein and severe acute respiratory syndrome coronavirus surface antigen as model proteins. Thus, this system can be efficiently used for studying protein-protein and possibly protein-biomolecule interactions for various biotechnological applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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