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연구성과

실용화와 연계될 수 있는 대형 원천기술의 개발
연구성과 주요연구성과

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3D 프린팅을 이용한 3차원 종이기반 현장진단키트 개발
작성일 20/06/26 (11:27)조회수 1003

  • 3D 프린팅을 이용한 3차원 종이기반 현장진단키트 개발

  • 박성수(성균관대학교)

성과개요

성과개요 기존 2차원 종이기반 현장진단(point-of-care)키트는 시료 저장부와 같은 3차원 구조물 제작의 어려움이 존재. 따라서 이송 채널만 종이 상에 제작한 후, 플라스틱 사출 및 조립공정을 통해 제품을 제작하여 공정의 불편함과 검출 민감도가 낮은 단점이 있음. 이에 3D프린터를 통해 종이 위에 시료 저장부, 이송 채널 및 3차원 플라스틱 외장까지 일체형으로 현장진단키트를 제작하여 제작의 편리성 및 검출 민감도를 획기적으로 개선함. 본 키트는 사람의 혈청에서 신진대사질환의 바이오마커인 당, 콜레스테롤, 중성지방의 혈중 농도를 정량적으로 수 분 내 확인이 가능하며, 향후 수십 가지의 질환 마커들을 동시에 진단 가능함을 시사함. 본 연구결과는 Lab on a Chip 저널 내부표지 논문으로 발표함. (Lab on a chip 18 (2018): 1533-1538)

▲3차원 종이기반 현장진단키트 이미지(위) 및 검출 성능 (혈청에서의 당, 콜레스테롤, 중성지방의 농도 측정 결과, 아래)

성과내용

  • 본 연구에서는 2차원 종이기반 현장진단키트의 기술적 어려움을 획기적으로 개선한 3차원 종이기반 현장진단키트를 개발함. 키트 내에서 수 분 내에 신진대사질환 바이오마커인 당, 콜레스테롤, 중성지방의 농도를 정량적으로 동시 다중 측정이 가능하며, 각각 0.3, 0.2, 0.3 mM까지 검출이 가능함. 또한 혈청 내에서도 각 바이오마커들이 10분 내 정량적으로 동시에 검출 가능함을 확인함.

기존 지식/기술 대비 성과의 차별성

  • 본 연구팀에서 개발한 3차원 종이기반 현장진단키트의 경우 간단히 일체형 제작이 가능하여 기존 사용제품에 비해 제품 공정 및 양산이 훨씬 더 수월해짐. 또한, 검출 민감도 측면에서도 기존 2차원 현장진단키트에 비해 획기적으로 성능을 개선함.

세계최고 수준의 성과와 비교

  • 3D 프린팅을 이용한 3차원 종이기반 현장진단키트 일체형 제작 기술은 세계 최초이며, 기존 2차원 종이기반 현장진단키트의 제작의 어려움 및 낮은 검출 민감도의 기술적 문제점을 획기적으로 개선함.

주요 기능/사양

주요기능/사양 내용
신진대사 질환 마커들을 동시 다중 정량적 검출 3차원 종이기반의 미세유체 기기를 이용하여 3 종의 바이오 마커를 10 분 이내로 신속 다중 검출이 가능.

기대효과 및 향후계획

학술적/기술적 기대효과 본 연구의 종이 기반의 미세 유체기기 제작 방법은 3D 프린터를 이용함으로써, 기존의 종이기반의 현장진단키트의 단점을 해결. 이를 통해, 바이오센서 관련 학술 및 제조 공정에 대한 산업화 분야에 기여.
경제적 기대효과 3D 프린팅을 통한 종이기반의 현장진단키트의 일체형 제작 방식의 개발로 인해 더 간단한 제조 공정 및 양산 설비 구축 및 생산 단가 비용 절감 효과가 기대.
향후 계획 다중 검출할 수 있는 바이오 마커를 20 종으로 확대하고, 환자 검체에서 바로 검출이 가능한 종이 기반의 미세유체 기기를 구축 예정.

성과근거자료

주요연구실적 : 특허출원/등록, 학술지, 언론보도 등 기재

  • 국내특허출원(3건) : 10-2017-0184325, 10-2018-0001511, 10-2018-0001512
  • 국내특허등록(1건) : 10-1799153-0000
  • 학술지 게재(4건) :
    Lab on a chip 18 (2018): 1533-1538 (inside front cover).
    Biochip Journal 11(4) (2017): 287-293.
    Journal of Microbiological Methods 132 (2017): 128-133.
    Biomedical Microdevices 18.6 (2016): 116.
  • 정부창업지원사업 선정 :
    세대융합 창업캠퍼스(중기부 주관), 2018년 지원규모: 최대 연 1억원
    공공기술기반 시장연계 창업탐색팀(과기부 주관), 2017년 지원규모: 최대 4천만원

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