공액고분자가 접합된 3차원 탄소나노튜브 네트워크 구조체를 이용한 암 바이오마커의 고감도 검출 센서 플랫폼 개발에 관한 연구

Abstract

The three-dimensional network of carbon nanotubes (3DN-CNTs) has a net-like structure which enhances the local topographic interactions with the analyte for highly sensitive detection. In this thesis, PCDA-Epoxy liposomes were conjugated on the 3DN-CNTs, which has one or two networks between two micro-pillars for fabricating a new PCDA-Epoxy sensor platform. The surface modification of 3DN-CNTs that were synthesized on the micro-pillar substrate was investigated with scanning electron microscope (SEM), atomic force microscope (AFM) and fluorescence microscope. In the quantitative analysis of Cyfra 21-1, both 3D pillar structure and 3DN-CNTs were increased gradually with the biomarker concentration. However, the 2D planar substrate could not detect the fluorescence intensity which means this substrate has a high signal for detecting biomarker. Therefore, the detection of cancer biomarkers was evaluated by fluorescence microscope. The fluorescence intensity of 3DN-CNTs was observed about 3 times higher than that of 3D pillar structure. 3DN-CNTs are available to detect Cyfra 21-1 as cancer biomarker from 10 ng/mL to 1,000 ng/mL. On the other hand, the limit of detection of 3D pillar structure was 100 ng/mL which has 10 times lower detection value.; 3차원 탄소나노튜브 네트워크는 그물 형태의 구조체로써 기존의 2차원 시스템에 비해 넓은 표면적을 가지고 있다는 것이 장점이다. 국소적인 내부/외부 자극에 의해 고분자 전체의 흡수 또는 방출 스펙트럼의 변화를 가져오는 공액고분자를 3차원 탄소나노튜브 네트워크 구조체에 접합시켜 암 바이오마커의 고감도 검출 센서로써의 가능성을 평가해보았다. 마이크로 필라 구조체 사이에 1~2개의 네트워크를 가지는 3차원 탄소나노튜브 네트워크의 표면 개질은 단계적으로 주사 전자 현미경, 원자 힘 현미경, 형광 현미경을 통해 분석하였다. 항원 Cyfra 21-1 단계에서 2차원 시스템, 3차원 필라 구조체, 3차원 탄소나노튜브 네트워크 시스템을 비교하였다. 항원 Cyfra 21-1의 검출한계는 3차원 탄소나노튜브 네트워크가 3차원 필라 구조체에 비해 10배 낮았다. 항원 Cyfra 21-1의 농도가 1,000 ng/mL 일 때 형광 강도는 3차원 탄소나노튜브 네트워크가 3차원 필라 구조체에 비해 3배, 2차원 시스템에 비해 10배 높았다.