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발상의 전환, 휴대용 바이오센서를 구상하다 / Solution phase to solid phase biosensors

귀금속 나노입자 제조방법의 확립에 따른 향후 연구 방향에 대한 논의

화학공학/고분자공학부 김동환 교수

  • 발상의 전환, 휴대용 바이오센서를 구상하다 / Solution phase to solid phase biosensors
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귀금속 나노입자 (noble metal nanoparticles) 는 국소 표면 플라즈몬 공명 (Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR) 으로 인해 독특한 광학적 특성을 띤다. 이러한 국소 표면 플라즈몬 공명을 활용하여 귀금속 나노입자를 바이오센서의 광학적 신호 변환기로 이용할 수 있는데 최근까지 나노입자 기반의 플라즈모닉 센서(plasmonic sensor)의 개발은 주로 용액상의 나노입자를 중심으로 연구가 진행되어왔다. 따라서 나노입자 기반의 플라즈모닉 센서를 기판에 부착하여 센서이용의 편리성 도모의 필요성이 제기되어왔다. 한편, 브러쉬 형태의 고분자 표면은 부식방지, 비특이적 흡착 방지, 유동성 등 다양한 특성으로 인해 많은 관심을 받아왔고, 이러한 특성 때문에 최근에 귀금속 나노입자를 고정시키기 위한 매트릭스로 이용하는 연구가 진행되고 있다. 따라서 나노입자-고분자 복합체는 촉매, 광전자학, 약물전달 및 생화학적 센싱과 같은 분야에서 폭넓게 사용되어지며, 최근 플라즈모닉 센싱에 귀금속 나노입자-고분자 복합체의 사용이 관심을 받아오고 있다. 


귀금속 나노입자의 제조방법이 확립되면서 상당수의 플라즈모닉 센싱 디바이스가 개발되고 있는 이 시점에서 본 리뷰는 현재까지의 연구개발 내용과 향후 연구의 방향에 대해 논의하였다. 나노입자-고분자 복합체의 합성과 응용에 대한 전반적인 몇몇의 리뷰가 있지만, 플라즈모닉 센싱을 위한 고체 기판 위에 귀금속 나노입자-고분자 복합체를 제조에 대한 리뷰가 없어서 본 리뷰는 해당 분야에 새롭게 연구를 시작하는 연구자에게 최신 기술에 대한 심도 깊은 이해를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 고체 기판 위에 나노입자-고분자 복합체의 제조를 하는 연구의 가장 큰 이점은 실용적인 면에서 간편한 사용이라고 할 수 있다. 유사한 복합체 제조가 실리콘, 유리, 종이, 고분자 등 다양한 기판이 사용될 수 있으며, 이는 센서의 상용화에 큰 기여를 할 것으로 기대된다. 


본 리뷰는 나노입자를 고분자에 조립(assemble)하는 기술들의 소개로 시작하며, 나노입자-고분자 복합체의 이론적 연구와 시뮬레이션 연구내용을 포함한다. 마지막 부분은 국소 표면 플라즈몬 공명 (Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR) 과 표면 증강 라만산란 (Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS) 기반의 플라즈모닉 센싱 어플리케이션에 대해 다루고 있다.


 

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