Development of conductive Ag/CF film based portable PCR device for rapid detection of human corona virus
- 주제어 (키워드) silver/carbon fiber , low power thermal cycler , polymerase chain reaction , human coronavirus
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 정봉근
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000069848
- UCI I804:11029-000000069848
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
중합효소 연쇄 반응(PCR)은 2019년의 코로나 바이러스의 발병 이후 주목을 받고 있다. 높은 특이성과 조기발견 능력이 좋아 감염성 질병의 표준 진단법으로 고려되고 있다. 그러나 핵산 증폭에 사용되던 기존의 열 순환기들은 비싼 가격, 높은 전력 사용량, 그리고 긴 처리시간으로 인해 현장 현장진단에 사용하기에 적합하지 않다. 팬데믹의 확산을 억제하기 위해서는 빠르고, 저렴하며 휴대가 가능한 열 순환기의 개발이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 저소비전력 (< 5 W), 효율적인 가열 (~ 4.5 °C/s), 저비용(< USD 200), 휴대용 사이즈 (11.5 × 7.1 × 7.5 mm)를 가지는 전도성 은/탄소섬유 필름 기반의 열 순환기를 제시하였다. 상기 열 순환기의 발열원으로 사용된 전도성 필름은 전기화학적 증착을 통해 제작되었다. 은의 성공적인 코팅은 주사전자현미경을 통해 특징지어졌으며, 에너지 분산형 x선 분광법으로 확인되었다. 필름은 전기적, 열적으로 우수한 전도도와 내구도를 보였다. 제작된 열 순환기를 이용하여 10분 이내에 35 사이클의 증폭 과정을 달성하였다. 또한 열 순환기를 이용해 다양한 인간 코로나 바이러스 (OC43, 229E, NL63)의 다중 검출을 성공적으로 입증하였다.
more초록 (요약문)
Polymerase chain reaction has gained attention since the outbreak of novel coronavirus in 2019. Due to its high specificity and capability for early detection, it is considered a standard method for the diagnosis of infectious diseases. However, the conventional thermocyclers used for nucleic acid amplification are not suitable for point-of-care testing applications, as they require expensive instruments, high-power consumption, and a long turnaround time. To suppress the widespread of the pandemic, there is an urgent need for the development of a rapid, inexpensive, and portable thermal cycler. Therefore, in this paper, I present a conductive silver/carbon fiber film-based thermal cycler with low power consumption (<5 W), efficient heating (~4.5 °C/s), low cost (<USD 200), and handheld size (11.5 × 7.1 × 7.5 mm). The conductive film, which was used as a heating source of the thermal cycler, was fabricated by the electrochemical deposition method. The successful coating of Ag was characterized by a scanning electron microscope and confirmed by energy-dispersive X-ray spectroscopy. The film showed excellent electrical/thermal conductivity and durability. Using my thermal cycler, 35 cycles of amplification were accomplished within 10 min. I also successfully demonstrated the multiplexed detection of various human coronaviruses (e.g., OC43, 229E, and NL63) using my thermal cycler.
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