Nano-particle, a main material of nano-technology in 1 ~ 100 nm of size scale has a wide applicability in various research fields including physics, chemistry, biology, and medical science etc. Precisely, it is useful for a reaction catalyst, a building block for nano-patterning use, a molecular tag for diagnosis, and a nano-sized factor vehicle etc. For this purpose, several kinds of nano-particles are being manufactured by using metals, nonmetals, and semi-conductors etc. The nano-particles are spotlighted in several applications including bio-engineering areas, because they have physico-chemical or optical characteristics peculiar according to the kinds or sizes of core metals. Therefore, a lot of researches have been accomplished actively in bio-engineering fields in order to analyze a cell image and a protein interaction etc. by using these characteristics. In this paper, I demonstrated the noble detection system for biomolecular interaction using fluorescence resonance energy transfer (FRET) between gold nanoparticle and quantum dot. At first by employing a streptavidin-biotin interaction as a model system, my sensing system enables us to assay the avidin concentration in sample solution. And another application, I showed this nanoparticles-based FRET system could be successfully used for the detection of protein glycosylation which is one of the most important post-translational modifications of proteins. In conventional methods, ELISA, microarray, electrochemical signal sensing, calorimetric sensing by aggregation between gold nanoparticles and the like have been attempted to detect inhibitors for bio-sensing that interferes a specific binding between bio-molecules. And there are several disadvantages like time-consuming or laborious process requested, labeling a specimen, amplifying a signal by an additional reaction, or needing a specimen in a large scale. However, my nanoparticles-based FRET system suggested noble detection method for a target molecule with no sample labeling, small amount of sample. This rapid and simple detection method also opens the potential to be a noble screening method of several substances simultaneously.
나노 입자는 크기가 1~100nm 스케일의 나노 테크놀러지의 주요 연구 소재 중의 하나로서, 물리, 화학, 생물학, 의학 등 다양한 분야에서 여러 응용가능성을 보이고 있다. 즉, 반응의 촉매, 나노 패턴닝을 위한 빌딩블록, 검출을 위한 분자태그, 나노 크기의 요소 운반자 등 다양한 응용가능성을 나타내고 있으며, 이를 위하여, 금속, 비금속, 반도체 등을 이용하여 다양한 종류의 나노 입자들이 제조되고 있다. 나노 입자들은 중심 금속의 종류나 크기에 따라 특유의 물리화학적 혹은 광학적 특성을 나타내기 때문에 생명공학 분야를 비롯한 다양한 응용분야에서 각광을 받고 있다. 따라서 이러한 특성을 이용하여 생명공학 분야에서는 세포의 이미징, 단백질 상호작용 분석 등에 사용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에, 본 논문은 금나노 입자와 양자점 사이에서 일어나는 형광공명전이 현상을 응용하여 표적분자 검출 시스템을 개발하는 것에 관한 것이다. 이를 위하여 먼저 스트렙트아비딘과 바이오틴을 이용한 모델시스템에 대한 연구를 통해 시스템이 성공적으로 작용한다는 것을 보였고, 이후 활용범위를 넓혀 단백질의 post-translational modification의 하나인 glycosylation의 정도를 측정하고 분석하는 시스템을 개발하였다.
기존의 생체분자 검출 방법은 주로 ELISA, microarray, 전기화학적 신호를 이용한 센싱, 금나노입자 사이의 aggregation에 의한 colorimetric sensing 등을 이용한 것이나, 이러한 기술들은 샘플의 라벨링이 필요하거나, 시그널의 증폭을 위해 이중반응이 요구되거나, 다량의 샘플이 필요하여 많은 노력과 시간이 필요하다는 단점이 있다. 그러나 금나노입자와 양자점을 이용한 본 시스템은 샘플에 대한 라벨링 등의 복잡한 전처리 과정을 요하지 않고, 소량의 샘플로도 간단한 반응 방법으로 빠른 시간 내 동시에 여러 샘플을 측정할 수 있는 초고속스크리닝 등에 활용할 수 있는 장점을 가지고 있으며 다양한 생체분자들을 나노입자의 표면에 결합시킴으로써 여러 생체분자 상호작용을 측정할 수 있는 기반기술이다.
