• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.23 no.5
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• pp.310-313
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• 2014

We report a way to improve the ability of graphene to operate as a gas sensor by applying single stranded deoxyribonucleic acid (DNA). The sensitivity and recovery of the DNA-graphene sensor depending on the different DNA sequences are analyzed. The different sensor responses to reactive chemical vapors are demonstrated in the time domain. Because of the chemical gating effect of the deposited DNA, the resulting devices show complete and rapid recovery to baseline unlike the bare graphene at room temperature. The application of the pattern recognition technique can increase the potential of DNA-graphene sensors as a chemical vapor classifier.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1869-1871
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• 2001

DNA 센서의 중요한 역할 중의 하나는 염기서열을 분석함으로써 유전적인 질병이나 돌연변이를 찾아낸다는 점이다. 염기서열 분석법으로 질량, 광학, 전기 화학적 측정법 등이 있는데, 그 중 전기 화학적 측정방법이 타 방법에 비해 간편하고 비용도 저렴해서 전망이 매우 밝다. 전기 화학적 측정을 위해서는 전극의 표면 처리 공정과 전극 표면에서의 DNA immobilization, hybridization 공정 및 전기적 신호를 발생시키는 intercalator, 그리고 전기적 신호 검출을 위한 측정 장비가 필요하다. 본 논문에서는 전극의 표면 처리 물질로서 2-mercaptoethanol을 사용했고 double strand DNA의 intercalator로써 methylene blue를 사용했으며, methylene blue의 환원 전류값을 측정하여 double strand DNA를 bare Au 또는 single strand DNA와 구분할 수 있었다. 이러한 연구 결과를 토대로 하여 전기 화학적 신호 검출을 이용한 DNA 센서의 가능성과 개발 방향을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.389-389
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• 2011

최근 생체분자 구조 연구가 의료진단, 생명 현상 규명 및 의약품 개발 등 다양한 분야에 응용되고 있으나 대부분의 분석방법이 제한적이어서 새로운 기술 개발의 필요성이 증대하고 있다. 종래의 DNA 등의 생체분자의 분석은 형광염료를 이용한 방법이 주로 이용되었다. 형광염료는 단백질을 포함한 여러 물질들에 대해 반응하지 않기 때문에 분석에 제한이 있으며, 이와 같은 단점을 보완하는 방법으로 SPR (surface plasmon resonance) 분석법이 연구되었다. SPR은 형광염료 분석에 필수적인 레이블링(labeling) 등의 전처리 과정 없이 높은 민감도로 분석이 가능한 장점이 있다. 한편, 그래핀은 뛰어난 전자기적 성질과 기계적 성질 을 가지는 반금속(semimetal)으로, 실험실 규모에서 안정적인 합성이 실현되면서 그 응용 분야에 대한 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 그래핀은 큰 표면적 대 부피비를 가지며, 이는 검출물질과의 반응성이 좋아야 하는 센서기술에 있어서 장점으로 작용한다. 특히, 비금속성을 띠는 단층 그래핀을 여러 장 겹치면 금속성을 갖게 되기 때문에 SPR 센서의 금속 필름으로 응용이 가능하다. 본 연구에서는 SPR 현상을 이용하는 광섬유 센서의 감도와 정확도를 증진시키기 위해 광섬유 표면에 그래핀을 적용하였다. 광섬유는 상부 피복과 클래딩을 제거하여 코어를 노출시킨 후, 다층 그래핀 필름을 코팅함으로써 검출부를 구성한다. 그 후, DNA-biotin 용액, DNA-biotin 용액, 그리고 Streptavidin 단백질 복합 용액에 대한 검출기 신호를 분석하였다. 구성된 센서에 각 용액을 1 ${\mu}{\ell}$ 씩 반응시켜 분광계로 파장에 따른 광강도를 측정하는 실험을 수행했으며, 450 nm에서 460 nm 범위의 푸른빛의 광원을 사용하였다. 그래핀 필름의 유무에 따라 확연히 구분되는 경향을 보이는 결과를 얻었고 그래핀 필름이 기존 SPR 센서의 금속박막을 대체 할 수 있음을 확인하였다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.52 no.3
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• pp.190-195
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• 2015

The detection of single nucleotide polymorphisms (SNPs) caused of mutant or genetic diseases is important to diagnosis and medicine. There are many methods have been proposed to detect SNPs. However the detection of SNPs is difficulty, because the difference of energy between complementary DNA (cDMA) and SNPs is very small. In this work, we detect the SNPs using field-effect transistors (FETs) which based on the detection of negative charge of DNA. We bias -0.3 V on the drain-source electrode at the target DNA hybridization process. The efficiency of hybridization and the amplitude of signal decrease by repulsive force between negative charge of DNA and negative bias on the electrode. However, the sensitivity of SNPs increases about 5 times from 1.7 mV to 8.7 mV.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.12 no.4
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• pp.29-33
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• 2013

Here we report a partially aminated micropattern via direct functionalization and examine eleven different solution-phase probe DNAs hybridizing with the same target DNA on both hydrogen and oxygen terminated diamond. The hybridization intensities determined by epifluorescence microscopy were compared and are influenced strongly by the negatively charged surface and mismatched position of its sequence with immobilized probe DNA.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.19 no.3
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• pp.214-220
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• 2010

Three-dimensional(3D) structure of specific DNA can be changed between two conformations under an external environmental transition such as pH and salt concentration variations. We have experimentally observed the conformational transitions of i-motif DNA using AFM cantilever bioassay. It is shown that pH change of a solvent induces the bending defleciton change of a cantilever functionalized by i-motif DNA. This indicates that cantilever bioassay enables the label-free detection of DNA structural changes upon pH change. It is implied that cantilever bioassay can be a de novo route to quantitatively understand the conformational transitions of biological molecules under environmental changes.

• Journal of Life Science
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• v.21 no.1
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• pp.159-164
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• 2011

Microbial whole-cell biosensors can be excellent analytical tools for monitoring environmental pollutants. They are constructed by fusing reporter genes (e.g., lux, gfp or lacZ) to inducible regulatory genes which are responsive to the relevant pollutants, such as aromatic hydrocarbons and heavy metals. A large spectrum of microbial biosensors has been developed using recombinant DNA technology and applied in fields as diverse as environmental monitoring, medicine, food processing, agriculture, and defense. Furthermore, their sensitivity and target range could be improved by modification of regulatory genes. Recently, microbial biosensor cells have been immobilized on chips, optic fibers, and other platforms of high-throughput cell arrays. This paper reviews recent advances and future trends of genetically modified microbial biosensors used for monitoring of specific environmental pollutants.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1375-1376
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• 2007

A synthesized 21-mer single-stranded DNA(ss DNA) was covalently immobilized onto a self-assembled aminoethanethiol monolayer modified gold electrode onto QCM. The covalently immobilized ssDNA was hybridized with complementary ssDNA. The interaction between surface immobilized ssDNA and complementary 21-mer DNA in solution was also examined. Each step was followed by monitoring changes in the QCM frequency with time. Also, PBS with pH 7.0 was selected as a supporting electrolyte in order to get maximum sensitivity and good bioactivity.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2008.07a
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• pp.177-178
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• 2008

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.17 no.11
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• pp.25-35
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• 2000