Biosensors are used in various applications such as disease diagnosis, environmental monitoring, drug development, and food safety. Recently, as the medical paradigm has changed from the treatment of disease to the diagnosis and prevention, the biosensor research related to the early diagnosis of intractable disease is actively being studied. Especially in the case of Alzheimer's disease, there is still no definitive treatment because there is no way to make an early diagnosis of Alzheimer's disease but discovered when the disease is already advanced. For early diagnosis of Alzheimer's disease, it is essential that highly sensitive sensors capable of detecting very low concentrations of biomarkers of several pM or less are essential. Transducers that convert the detection of biomaterials into electrical signals in biosensors are very important factors in increasing the sensitivity of sensors. In this paper, a biosensor was fabricated using aligned carbon nanotubes as transducer materials. Carbon nanotubes are suitable for the detection of minute changes on the surface due to their high electrical conductivity, the size of a few nanometers similar to a biomolecule, and the high surface-to volume ratio. However, since the resistance of tube-tube junction of CNT is about 10 times higher than the resistance of the carbon nanotube itself, the junction point may degrade the performance of the sensor. To solve this problem, we fabricated a biosensor with very high sensitivity and uniformity by aligning carbon nanotubes using the Langmuir-Blodgett method. The sensor has a detection limit of 139fM and 1.1fM for amyloid beta and tau protein, respectively. It is expected that the production of these sensors will provide a direction for early diagnosis of Alzheimer's disease.
바이오 센서는 질병의 진단, 환경 모니터링, 신약 개발, 식품 위생 등 다양한 응용분야에 사용 되고 있다. 최근 의료 패러다임이 질병의 치료에서 진단과 예방으로 바뀌며 질병의 조기 진단에 관련된 바이오 센서 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 학위 논문에서는 트랜스듀서 물질로 정렬된 탄소나노튜브를 사용하여 바이오 센서를 제작하여 알츠하이머 바이오마커의 진단에 응용하였다. 알츠하이머 병의 경우 아직까지 확실한 치료법이 없는 실정인데, 그 이유는 이미 치매의 증상이 진행 된 상태에서만 발견이 가능하기 때문이다. 알츠하이머 병의 조기 진단을 위해서는 매우 낮은 농도의 바이오 마커를 탐지할 수 있는 높은 민감도의 센서가 필수적이다. 탄소나노튜브는 높은 전기 전도성, 바이오분자와 비슷한 수 나노미터의 사이즈, 높은 표면적 비율을 가지고 있기 때문에 표면에서 일어나는 미세한 변화의 감지에 적합한 물질이다. 이러한 탄소 나노튜브의 장점을 극대화시키기 위해 랭뮤어-블라젯 공정을 이용하여 탄소나노튜브를 정렬하여 매우 높은 민감도와 균일성을 가지는 바이오 센서를 제작하였다. 이 센서는 아밀로이드 베타와 타우 단백질에 각각 139fM, 1.1fM 의 검출 한계를 가진다. 이러한 센서의 제작을 통해 알츠하이머 병의 조기 진단을 할 수 있는 하나의 방향을 제시 할 것이라 본다.
