표면 증강 라만 산란을 이용한 비표지성 박테리아 측정 나노바이오 센서
Label-free Nanobiosensor to Detect Infectious Bacteria based on SERS
- 주제(키워드) 표면 라만 증강 산란 , 박테리아 , 바이오 센서
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 최정우
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047187
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작원 보호를 받습니다.
초록/요약
최근, 항생제 내성이 있는 슈퍼 박테리아가 전 세계를 강타하고 있다. 2011년에도 스페인에서 발생한 슈퍼 박테리아가 유럽 전역에 퍼져서, 많은 감염자가 발생하였고, 특히 독일에서는 10명의 사망자도 발생하였다. 그러므로 최근 들어 점점 심해지는 박테리아의 피해를 최대한으로 줄이기 위해서는 신속한 박테리아 진단이 필요하다. 그러나 현재 박테리아 진단 중 가장 일반적인 방법은 배지를 이용한 박테리아 배양 방법이 가장 일반적이라고 할 수 있다. 이 방법은 비교적 정확하게 박테리아를 측정할 수 있지만, 3-4일 정도로 측정 시간이 오래 걸리며, 복잡하다. 그리하여, 신속하면서도 정확한 새로운 박테리아 측정 방법이 요구 된다. 이번 연구에서는 표면 증강 라만 산란 현상을 이용하여 박테리아 측정을 하였다. 표면 증강 라만 산란 현상을 일으키기 위하여 전기화학적 방법으로 ITO 기판 위에 금 나노 입자를 제작하였고, 증착된 금 나노 입자 패턴을 SEM 이미지로 확인하였다. 또한, UV-vis와 라만 스펙트럼을 이용하여 ITO 기판과 금 나노 입자가 증착된 기판의 세기를 확인하여, 금 나노 입자가 증착된 기판이 표면 증강 라만 산란 현상을 위한 기판으로 적합하다는 것을 확인하였다. 그 후, 각기 다른 농도의 e.coli와 listeria monocytogenes 용액을 항체-항원 반응을 이용하여 기판 위에 고정화시켰다. 고정화된 박테리아를 라만 스펙트럼으로 확인하였고, 그 결과 박테리아의 세포벽 구조에 따라 특정한 raman shift에서 피크가 나오는 것을 확인할 수 있었다. 또한 박테리아의 농도에 따라 라만 세기가 비례하여 증가하는 것으로써, 표면 증강 라만 산란 현상을 기반으로 박테리아 진단 센서를 제작할 수 있음을 알 수 있었다. 이를 기반으로 밀크 칩이나 진단 용 바이오 칩 및 바이오 센서를 개발할 수 있음을 이번 실험을 통해 확인할 수 있었다.
more초록/요약
Bacteria detection has been important in food, water and air industry to detect contamination or infection. However, conversational bacteria detection method such as culture collection is time-consuming and complicated. In this study, SERS (Surface Enhanced Raman Scattering), one of the most convenient and reliable biosensing techniques, was applied to detect bacteria such as e.coli. First, gold nanoparticles were deposited on ITO (Indium Tin Oxide) substrate by using electrochemical method and confirmed by SEM (Scanning Electron Microscope) and UV-vis (Ultraviolet-Visible) Spectroscopy. After antibody against e.coli was immobilized on the gold nanoparticles fabricated on ITO substrate, e.coli samples with different concentrations were applied to the system by antibody-antigen interaction. Then, e.coli was detected by using SERS spectroscopy, demonstrating that the SERS peak intensity at certain raman shift were good relationship with the concentration. In conclusion, this technique could be applied to the biosensor or biochip such as raw milk chip.
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