• Journal of the KSME
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• v.44 no.3
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• pp.64-69
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• 2004

이 글에서는 분자동역학 시뮬레이션에 대한 이론을 간략히 설명하고, 생체분자에서 연구되고 있는 다양한 적용 사례를 살펴봄으로써 분자동역학 시뮬레이션의 응용범위를 이해하고자 한다.

• Journal of the KSME
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• v.44 no.10
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• pp.62-69
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• 2004

이 글에서는 마이크로/나노 스케일의 생체분자를 제어하거나 생체 분자의 기계적 물성치 측정 그리고 더 나아가 생체분자 상호간 작용력을 측정할 수 있는 광핀셋(optical tweezers) 원리 및 응용 예를 소개한다.

• Journal of KIISE:Software and Applications
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• v.34 no.12
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• pp.1056-1064
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• 2007

Biomolecular computing is a new computing paradigm that uses biomolecules such as DNA for information representation and processing. The huge number of molecules in a small volume and the innate massive parallelism inspired a novel computation method, and various computation models and molecular algorithms were developed for problem solving. In the meantime, the use of biomolecules for information processing supports the possibility of DNA computing as an application for biological problems. It has the potential as an analysis tool for biochemical information such as gene expression patterns. In this context, a DNA computing-based model of a biomolecular perceptron has been proposed and the result of its experimental implementation was presented previously. The weight encoding and weighted sum operation, which are the main components of a biomolecular perceptron, are based on the competitive hybridization reactions between the input molecules and weight-encoding probe molecules. However, thermodynamic symmetry in the competitive hybridizations is assumed, so there can be some error in the weight representation depending on the probe species in use. Here we suggest a generalized model of hybridization reactions considering the asymmetric thermodynamics in competitive hybridizations and present a weight encoding method for the reliable implementation of a biomolecular perceptron based on this model. We compare the accuracy of our weight encoding method with that of the previous one via computer simulations and present the condition of probe composition to satisfy the error limit.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.1
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• pp.52-57
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• 2007

The interaction force between biomolecules(DNA-DNA, antigen-antibody, ligand-receptor, protein-protein) defines not only biomolecular function, but also their mechanical properties and hence bio-sensor. Atomic force microscopy(AFM) is nowadays frequently applied to determine interaction forces between biological molecules and biomolecular force measurements, obtained for example using AFM can provide valuable molecular-level information on the interactions between biomolecules. A proper modification of an AFM tip and/or a substrate with biomolecules permits the direct measurement of intermolecular interactions, such as DNA-DNA, protein-protein, and ligand-receptor, etc. and a microcantilever-based sensor appeared as a promising approach for ultra sensitive detection of biomolecular interactions.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2001.10b
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• pp.73-75
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• 2001

최근 DNA 분자의 병렬성을 이용한 DNA 컴퓨팅 기법들이 활발히 개발되고 있다. 그러나, DNA 컴퓨팅은 실제 생체 분자인 DNA를 사용하기 때문에 생체분자의 화학적 성질에 의한 오류의 가능성을 항상 내포하고 있다. 이러한 문제를 극복하고자 오류의 가능성을 최소화시키는 방법들이 연구되고 있고, 특히 DNA 서열을 만들 때 오류의 가능성을 최소화시키는 방법들이 많이 연구되고 있다. 본 논문에는 현재 개발하고 있는 시스템인 NACST를 간단히 소개한 후, DNA 컴퓨팅에 사용할 DNA 서열을 생성하기 위해서 유전자 알고리즘을 사용하는 방법을 제안하며, 유전자 알고리즘을 이용하여 DNA 서열을 효율적으로 생성하기 위한 적합도 함수들에 대해서 구체적으로 살펴보았다.

• Polymer(Korea)
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• v.34 no.2
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• pp.150-153
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• 2010

In this research, biomolecule-immobilized multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were prepared by using radiation-induced graft polymerization. For the immobilization of biomolecules, the surface of MWNCTs was functionalized by radiation-induced graft polymerization of acrylic acid. Based on the results of TGA and Raman spectroscopy it was found that acrylic acid was effectively graft-polymerized on the MWCNTs. Biomolecules such as DNA and proteins were immobilized onto the resultant poly(acrylic acid)-grafted MWCNTs. The results of the X-ray photoelectron spectroscopy and fluorescence microscopy confirmed that the biomoelcules were successfully immobilized on the poly(acrylic acid)-grafted MWCNTs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.247-247
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• 2010

전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오센서는 하나의 칩 위에 많은 센서 소자를 집적할 수 있으므로, 같은 종류의 센서를 다수 배열함으로써 다차원화할 수 있고, 다른 종류의 센서를 여러개 배열함으로써 다기능화할 수 있다. 또한 지능회로와 함께 집적하여 지능화하거나, 관련회로 및 장치들을 함께 집적함으로써 시스템화할 수 있기 때문에 최첨단 센서로 각광을 받고 있다. 그러나, 전계효과 트랜지스터를 이용한 바이오센서는 게이트 영역에 생체 분자를 고정시키는 것이 어렵고, 고정되더라도 생체 분자의 양이 미량이어서 재현성이 떨어지며, 생체 분자가 발생시키는 시그널이 적어 전류 세기 변화에 대한 검출감도가 저하되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 반도체 리소그래피 공정을 이용하여 생체 분자를 물리 화학적 처리 없이 게이트 영역에 집중적으로 고정시킬 수 있는 기술에 대해 연구하였다. 산화막이 증착된 기판 위에 포토레지스트를 도포한 뒤 리소그래피공정을 이용하여 패터닝 하였으며 기판 위에 human embryonic kidney(HEK)-293 세포를 배양하였다. 연구결과, 친수성인 포토레지스트보다 소수성인 산화막 영역에 다수의 세포가 선택적으로 집중 배양됨을 확인하였다. 따라서 본 연구결과를 바이오센서에 적용할 경우 센서의 검출감도를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.378.1-378.1
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• 2016

나노바이오연구분야에서 ToF-SIMS를 이용하여 lipid와 metabolite같은 저 분자의 생체물질을 측정하는데 널리 이용되어 왔다. 최근에는 고 분자량의 생체물질을 측정하기 위해서 C60, water cluster, argon cluster등의 다양한 종류의 클러스터 이온빔들이 개발되어 왔다. [1,2] 하지만 tissue샘플을 클러스터 이온빔을 이용하여 분석한 결과에서도 m/z 1500이상의 고분자를 측정한 결과는 거의 없다. 바이오샘플의 charging을 상쇄하기위해 low energy electron beam (~20 eV)을 사용하는데, low energy electron beam이 샘플에 damage를 주기 때문이다. [3] 본 연구에서는 electron fluence (electrons/cm2)가 증가함에 따라 PC(16:0/18:1(9Z)와 Ganglioside GM1의 intensity가 감소함을 알았고, low energy electron beam에 의해 생체 물질이 damage를 받을 수 있음을 확인하였다. 따라서 tissue 샘플을 SUS기판에 샘플링하고 Ar-GCIB를 이용하면 charging없이 tissue imaging을 성공적으로 수행할 수 있고, m/z 2000이상의 고 분자량의 생체물질을 측정할 수 있음을 확인하였다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.5 no.4
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• pp.361-373
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• 1992

이온이나 플라즈마를 사용해서 박막형성이나 MBE진공증착법에 비해서 분자배열이나 고차구조의 제어 및 그의 다양성에 있어서 LB법에 대한 기대가 크다. 특히 습식법인 점에서 생체기능을 짜넣을 수 있는 분자소자의 개발에는 불가능하다. 역으로 생체분자의 자기조직화나 정보전달기능을 분자 Level로 이해하는 점에서도 LB법은 중요하다고 본다. 또 저차원자성체 전도체 여기자등 물리량에 의한 차원성을 고찰하는 점에서도 LB막의 거동이 주목되고 있다. 또 자발분극된 강유전성의 고분자 즉 Poly등의 박막에 광조사를 하면 광생성된 캐리어가 내부전계에 따라서 이동하고 ~$10^{4}$V 정도의 높은 광기전력을 발생시키는 것도 나타났다. 얻어진 전류는 단지 초전효과를 상회하고 광전류라고 할 수 있다. 쇼트키형 소자의 금속-반도체의 절연막층을 MIS형이라고 하며 특성이 향상된다. SnO$_{2}$/NiPc/Polyethylene막/Al형 광전지가 만들어졌다. 광전변환막이 다양한 목적에 사용되리라 사료되며 지금은 초기 연구단계이나 실용화하는데는 많은 시간이 소요되나 간단한 디바이스 등과 같은 것은 제작이 가능할 것이며 광에너지로 힌한 화학, 전기, 역학 에너지로 변환되는 데는 시간 문제인것 같다. 1년간 일본 동경공업대학 생명이공학부에서 연구한 내용을 정리하여 보았으며 이에 협조하여 주신 문교부 학술진흥재단에 감사드리며 또 등평연구실에 감사드린다.

• The Science & Technology
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• v.30 no.3 s.334
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• pp.86-87
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• 1997

95년 5월 서울대 내에 설립된 분자촉매연구센터는 인체 내에서 가공할만한 힘을 발휘하는 촉매제인 "효소"와 가장 흡사한 생체와 생체모방촉매 개발을 중점과제로 삼고 있다. 3백여명의 연구진이 포진한 이 연구소는 피혁회사에서 사용되는 모피를 부드럽게 하는 인공촉매제 개발에도 성공한 바 있다.