| 초록 |
연구개요 외부 자극에 선택적으로 반응한 가시광선 광촉매를 설계 및 합성하여 육안 판독 검출 기술 개발에 활용함. 1차년도에는 자극 감응형 가시광선 광촉매를 설계 및 합성하고 자극에 대한 반응성 연구와 계면 광고분자 반응을 수행함. 2차년도에는 구조변 화에 대한 광촉매 효율에 대한 연구를 수행하고 육안 판독을 위한 광고분자 반응을 연구함. 3차년도에는 구조에 따른 광촉매의 반응 메커니즘에 대한 연구와 생화학적 응용으로 세포에 적용하는 실험을 수행함. 연구 목표대비 연구결과 - 최종 목표인 외부 자극에 선택적으로 감응하는 가시광선 광촉매의 기술 개발과 응용: 과제 기간 (2년 6개월)동안 SCI 논문 5편과 특허 2건을 출원함. 출간한 논문들 중 일부는 JCR IF 상위 10% 이내의 저널 1편과 논문 해당 호의 표지논문으로 선정된 2편을 포함하고 있음. 또한, 박사 1명 및 석사 4명의 우수 인력을 양성함. 구체적인 연구 결과는 아래와 같음. - 1차년도 연구 목표 (자극 감응형 가시광선 광촉매 합성과 분석): 중금속 물질인 수은(II) 이온을 대상으로 한 자극 감응형 광촉매 fluorescein hydrazide를 성공적으로 합성했고, 이를 활용하여 100 nM 수준의 수은을 육안 판독할 수 있는 기술을 개발함. - 2차년도 연구 목표 (구조 변화에 따른 가시광선 광촉매의 반응성 연구): 과산화수소를 선택적으로 감응하는 fluorescein 유도체를 합성하였고, 이를 이용하여 10 uM 농도의 과산화수소를 육안으로 판독할 수 있는 기술을 개발함. 또한, fluorescein에 다양한 치환기를 도입하여 이들의 광촉매 효율을 비교하는 원천 연구를 수행함. - 3차년도 연구 목표 (반응 메커니즘에 대한 연구와 가시광선 광촉매를 이용한 생화학적 응용 연구): 전기화학적 방법과 EPR 분석법을 이용하여 치환기에 따른 광촉매 효율 변화에 대한 원인을 분석하였고, 이를 바탕으로 생화학 응용인 세포 실험을 실시했다. 궁극적으로 세포 표면을 고분자 필름으로 피포화하여 세포의 안정성을 높이기 위한 실험으로 세포 표면에 염료를 고정하기 위해서 세포 친화적인 링커에 염료를 결합시켜서 새로운 화합물을 합성하였다. 이를 세포에 적용하여 형광이미지로 확인하였고, 이후 가시광선을 이용한 광고분자 반응을 통해서 세포 표면에 고분자 필름이 코팅된 것을 확인할 수 있었다. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 연구 개발 성과의 활용 계획: 본 연구에서 개발된 육안 판독 검출 기술은 다양한 질병, 감염병 및 환경유해물질들을 특별한 장비 없이 확인할 수 있어서 센서 기술개발에 활용될 수 있다. 향후 계획으로 특정 세포에 선택적으로 감응한 광촉매를 개발하여 세포를 활용한 생화학 연구에 적용할 계획이다. 또한 미세플라스틱 및 미세먼지와 같은 물질의 생체 독성등을 연구하는데 활용될 수 있을 것으로 전망한다. - 기대효과: 원천기술 확보 측면에서 볼 때 광촉매에 대한 연구는 반도체 제작 공정에서 포토레지스트 개발과 세포를 이용한 치료 및 phototherapy등의 의료 기술 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 또한 분자 수준에서 이루어지는 정밀한 기술에 활용되는 차세대 소재로 발전될 수 있다. 이러한 기술 개발을 위해서 우수한 인력 양성 또한 중요한데 본 연구를 통해서 배출한 숙력된 인력들이 해당 연구에 기여할 것으로 전망함. (출처 : 요약문 2p) |
