NBT(Nano-Bio Technology) 융합기술

소개글

NBT(Nano-Bio Technology) 융합기술에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Intro

1. NBT(Nano-Bio Technology) 융합기술의 개요

1.1. NBT 융합기술의 정의

1.2. NBT 융합기술의 특성

1.3. NBT 융합기술의 분류 및 유형

2. 나노바이오칩(Nanobiochip)

2.1. 나노바이오칩의 제작기술

2.2. 원자력간현미경(AFM)에 의한 유전자의 해석

2.3. 나노바이오칩의 유형

3. 참고문헌

본문내용

관들이 어떻게 제조되는가를 이해하는 것이다. 생체 분자 고유의 사이즈에 따라서 분리된 개별적인 분자들의 이동의 정도를 이용한 기존의 southern blot 의 경우, 정밀하기는 하나 시간이 너무 오래 걸리고 검출할 수 있는 종류에 한계가 있다는 단점이 있다. 따라서 DNA 분석을 위한 새로운 툴의 개발이 필요하게끔 되었던 것이다. DNA 칩은 기능 유전체학에 적용될 수 있는 강력하면서도 다재다능한 도구로 활용 될 수 있다. 이의 기본적인 원리는 DNA간 상호작용을 이용하여 특정한 시퀀스를 인식해 내는 것이다. 이는 시퀀싱, 재시퀀싱, 계통의 확인, 유전자 매핑, 그리고 유전자 발현을 모니터링 하는 목적으로 사용되는 것이 가능하다. 만약 탐침의 시퀀스가 목적하는 시퀀스와 상보적인 관계에 놓여있다면, 이와 염기쌍을 이루는 단일가닥의 DNA Probe는 이중가닥을 형성할 수 있다. DNA 칩은 한 조각의 유리나 그 외의 기질의 표면에 놓여진 반응물(oligonucleotide, cDNA)의 배열을 가진다. 고정화된 DNA의 수는 대개 기백에서 일만 이상에 이른다. 배열속의 개별적 반응물과 배열에 적용된 샘플속의 특정한 분자들 사이의 혼성화가 일어나고, 그로 인해 나타나는 특정한 결합 (그림5)은 샘플의 구성에 대한 정보를 제공하게 된다.
일반적으로 DNA 칩에서는 표적 염기서열과 탐침 DNA의 혼성화를 확인하기 위하여 형광물질이 라벨링되며, 이를 탐지하기 위하여 형광스캐너를 사용하게 된다. 미국의 Affymetrix 사는 DNA 칩을 대량으로 생산하기 위해 광학적 합성의 반복적인 작업을 바탕으로 한 oligoucleotide의 어레이를 제조하는데 성공하였다.
DNA 칩은 몇 가지 문제점을 안고 있는데, 첫째는 검출농도의 한계가 있다는 것이고, 둘째는 표적 DNA와의 결합을 분석하는 문제에 관한 것이다. 현재 이러한 맹점을 극복하기 위해 나노기술이 적용되기 시작하였으며, 나노 스케일의 배열은 표적 DNA의 아주 작은 양도 탐지해 낼 수가 있으며, 측정오차를 줄일 수 있을 것으로 전망된다. 극도로 민감한 나노사이즈의 실리콘 와이어를 이용하여 만들어진다. 현존하는 표지자(Label)를 필요로 하는 광학적 기법과는 달리, 나노 와이어 또는 나노 튜브는 비표지 측정방식의 DNA 칩을 구성하기 위해 응용되고 이TDmau, 실시간 전기적인 측정을 가능하게 할 것으로 전망된다. 향후 다중 전극형 DNA칩을 구성할 경우, 여러 가지 종류의 표적 DNA의 고감도 측정이 가능할 것으로 전망된다.
DNA는 항상 음전하를 가지고 있기 때문에 반대의 전하로 대전된 STM팁에 의해 DNA 점을 비교적 손쉽게 구현할 수 있으며, 그림 6에 이와 같은 나노크기의 DNA 어레이가 약 400nm크기로 형성되었음을 AFM에 의해 확인된 결과를 보여주고 있다. 나노 사이즈 DNA 배열의 민감도를 향상시키기 위해서는 금 나노 입자가 전기적 신호를 형성, 증폭 시키는데 이용되기도 한다. 금 기질에 DNA 또는 단백질의 고정화를 위해 단백질의 아민과 화학결합을 일으키는 링커가 주로 이용되며, 이러한 테크닉은 단백질칩의 기판을 제조하는데 적용하는 것이 가능하다.
(2) 나노 단백질 칩
임상진단, 신약 스크리닝, 환경 모니터링 등의 문제를 고속으로 해결하기 위한 필요성에 따라 2차원 전기이동, 질량분석법(mass spectroscopy), 모세관 분석법(capillary electrophoresis), ELISA(Enzyme Linked Immunosorbent assay)와 같은 전통적인 기술을 대체할 수 있는 새로운 고속 탐색도구가 도입되고 잇다. 단백질칩은 비록 DNA칩과 유사하기는 하지만, 상업적 제품의 관점에서보면 커다란 도전에 직면하고 있다. 단백질의 기능연구를 위한 분석기법은 고정화된 단백질의 활성과 배향성의 유지, 단백질 어레이 크기의 소형화, 고감도의 탐지 기술을 위한 생물학적 표면의 제조를 필요로 한다. 단백질의 고정화를 위하여 설계된 이러한 표면의 종류는 크게 두 가지로 나누어진다. 그 중의 하나는 단백질의 약한 접촉을 통한 물리적인 흡착이고, 다른 하나는 분자의 방향성과 밀도의 조절, 그리고 활성의 조절을 위하여 선호되는 방법으로, 표면과 단백질 사이의 공유결합을 이용하는 것이다. 자기조립 단분자막을 이용한 화학적 공유결합을 이용한 고정화, sterptavidin이 코딩된 표면에 올려진 biotinlyated 단백질, Ni2+ 킬레이트된 표면 위에 올려진 His-tagged 단백질 등이 있다.
현재까지 단백질칩의 생산기술은 기존의 DNA 칩 제조공정에 많은 영향을 받아왔다. 그러나 단백질칩에 있어서 핵심적인 열쇠는 탐지 기술이다. 왜냐하면 단백질칩에서는 시료의 증폭을 위한 PCR(polymerase chain reaction)과 같은 기술이 없기 때문이다. 현재, 단백질칩 속의 목표 단백질은 형광물질에 의해서 정량되고 있다. 그러나 형광표지 된 단백질은 분석의 정량적인 정확도를 떨어 뜨리기도 하는데, 이는 위와 같은 방법의 라벨링이 분자와 분자간의 결합을 변형시킬수 있기 때문이다.
이러한 이유로 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon resonance, SPR), 질량분석(mass spectroscopy), 이미지 엘립소미트리(Imaging Ellipsometry)와 같은 비표지 분석 기법들이 미세단위의 단백질칩에서 검출기능으로 제시되고 있다. SPR에 기반한 단백질칩은 Biacore(Sweaden)사에 의하여 Single-spot 형태로 수행되고, 최근에 표적물질(항원)측정에 대한 연구결과도 발표된 바 있다. 그림 8은 단백질칩을 구성하기 위해 항체를 고정하기 위해 protein G를 이용하여 항체를 고정하는 고정화 모식도와 AFM을 이용하여 관찰된 표면 이미지이다.
성공사례가 그리 많지 않음에도 불구하고, 그것이 지닌 매력적인 장점 때문에 단백질칩 시장은 여전히 성장중이다. 사이퍼젠 바이오 시스템즈(Ciphergen Biosystems), 지오믹스(Zyomics), 미국의 퍼킨 엘머(Perkin Elmer)는 단백질칩 기술을 선도하고 있는 회사들이다. 최근의 나노 테크놀로지는 현재 단

키워드

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