자연모사 다기능 카테콜아민 소재를 이용한 고민감도 분자검출법 개발

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자연모사 다기능 카테콜아민 소재를 이용한 고민감도 분자검출법 개발
제안자 홍선기
자문교원 홍선기
연도 2020
타입 A형 과제
코스 장영실
매칭여부 No
참여학생수
소개동영상

제안 배경

우리 몸의 천연색소인 멜라닌과 자연에서 돌에 붙어서 자라는 홍합은 전혀 다른 소재인 것처럼 생각되지만, 공통적으로 카테콜아민으로 이루어져 있다. 카테콜아민 단분자는 효소를 통해 고분자화되어서 우리 몸의 눈이나 머리카락, 피부의 다양한 색깔을 나타내며, 유해한 자외선을 차단하여 주변 세포를 보호하는 역할을 한다. 한편 홍합은 일반적인 접착제가 물에 닿으면 접착력을 잃어버리는 것과 달리 수중환경에서 다양한 표면에 매우 강한 접착력을 통해 붙게 되는데, 이러한 접착력은 멜라닌의 구성성분인 카테콜과 아민 작용기의 아직까지 밝혀지지 않은 시너지 효과를 통해 이루어지는 것으로 보고되고 있다. 이렇게 카테콜아민 작용기는 자연의 소재에 전혀 연관이 없을 것 같은 발색, 접착, 보호 등의 다양한 기능성을 부여한다.

과제 목표

자연의 다양한 기능성 소재에 존재하는 카테콜아민의 역할을 소재화학적인 관점에서 이해함으로써, 이를 통해 새로운 유기 신소재를 디자인 할 수 있다. 특히, 본 과제에서는 멜라닌과 홍합의 접착에 서로 다른 기작으로 관여하는 카테콜의 분자 수준 화학반응을 조절함으로써, 접착성과 발색을 동시에 가지는 분자 검출 프로브를 개발하고자 한다. 개발되는 접착성 분자 검출 프로브는 인체 유해물질 (박테리아, food allergen)의 고민감도 간편 검출에 응용될 것이다.

과제 내용

  • 분자검출법, 항원-항체 반응, 압타머 관련 지식 습득
  • 효소면역측정법 (enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA) 실습
  • 측면유동 면역측정법 (lateral flow immunochromatorgaphic assay, LFIA) 이해
  • 카테콜아민 유기 신소재 관련 선행연구 파악
  • 카테콜아민 기반 접착성 발색 프로브 개발
  • 접착성 발색 프로브를 통한 인체 유해물질 (박테리아, food allergen) 검출법 디자인

참고자료

[과학동아 2019.9] 카테콜 작용기의 마술 - 홍합의 접착력과 멜라닌의 발색 (https://www.dgist.ac.kr/kr/html/sub06/060103.html?mode=V&no=9c881fc58de1064ce0c262c91c69a7b0)


희망학생