• Smart Structures and Systems
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• 제8권1호
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• pp.17-37
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• 2011

The microcantilever (MCL) sensor is one of the most promising platforms for next-generation label-free biosensing applications. It outperforms conventional label-free detection methods in terms of portability and parallelization. In this paper, an overview of recent advances in our understanding of the coupling between biomolecular interactions and MCL responses is given. A dual compact optical MCL sensing platform was built to enable biosensing experiments both in gas-phase environments and in solutions. The thermal bimorph effect was found to be an effective nanomanipulator for the MCL platform calibration. The study of the alkanethiol self-assembly monolayer (SAM) chain length effect revealed that 1-octanethiol ($C_8H_{17}SH$) induced a larger deflection than that from 1-dodecanethiol ($C_{12}H_{25}SH$) in solutions. Using the clinically relevant biomarker C-reactive protein (CRP), we revealed that the analytical sensitivity of the MCL reached a diagnostic level of $1{\sim}500{\mu}g/ml$ within a 7% coefficient of variation. Using grazing incident x-ray diffractometer (GIXRD) analysis, we found that the gold surface was dominated by the (111) crystalline plane. Moreover, using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, we confirmed that the Au-S covalent bonds occurred in SAM adsorption whereas CRP molecular bindings occurred in protein analysis. First principles density functional theory (DFT) simulations were also used to examine biomolecular adsorption mechanisms. Multiscale modeling was then developed to connect the interactions at the molecular level with the MCL mechanical response. The alkanethiol SAM chain length effect in air was successfully predicted using the multiscale scheme.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제15권23호
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• pp.10209-10215
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• 2015

To assess the contribution of tumor necrosis factor $(TNF){\beta}$ +252 polymorphisms to risk and prognosis of hepatocellular carcinoma (HCC), we enrolled 150 pairs of sex- and age-matched patients with HCC, patients with cirrhosis alone, and unrelated healthy controls. $TNF{\beta}$ +252 genotypes were determined by polymerase chain reaction with restriction fragment length polymorphism. Multivariate analysis indicated that $TNF{\beta}$ G/G genotype [odds ratio (OR), 3.64; 95%CI, 1.49-8.91], hepatitis B surface antigen (OR, 16.38; 95%CI, 8.30-32.33), and antibodies to hepatitis C virus (HCV) (OR, 39.11; 95%CI, 14.83-103.14) were independent risk factors for HCC. There was an additive interaction between $TNF{\beta}$ G/G genotype and chronic hepatitis B virus (HBV)/HCV infection (synergy index=1.15). Multivariate analysis indicated that factors associated with $TNF{\beta}$ G/G genotype included cirrhosis with Child-Pugh C (OR, 4.06; 95%CI, 1.34-12.29), thrombocytopenia (OR, 6.55; 95%CI, 1.46-29.43), and higher serum ${\alpha}$-fetoprotein concentration (OR, 2.53; 95%CI, 1.14-5.62). Patients with $TNF{\beta}$ G/G genotype had poor cumulative survival (p=0.005). Cox proportional hazard model indicated that $TNF{\beta}$ G/G genotype was a biomarker for poor HCC survival (hazard ratio, 1.70; 95%CI, 1.07-2.69). In conclusion, there are independent and additive effects between $TNF{\beta}$ G/G genotype and chronic HBV/HCV infection on risk for HCC. It is a biomarker for poor HCC survival. Carriage of this genotype correlates with disease severity and advanced hepatic fibrosis, which may contribute to a higher risk and poor survival of HCC. Chronic HBV/HCV infected subjects with this genotype should receive more intensive surveillance for early detection of HCC.

• 공업화학
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• 제30권4호
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• pp.429-434
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• 2019

본 논문에서는 수용성의 CdSe/ZnS 양자점을 합성하고 이에 항체기능성을 도입하여 lateral flow immunoassay (LFIA) 플랫폼에 융합하여 폐암 질병진단에 활용 가능한 단백질 바이오마커[예: 인간 혈청 아밀로이드 A-1 (hSAA1)]의 농도 분석에 적용하고자 한다. 면역분석법 센서 스트립은 니트로셀룰로오즈 막에 테스트라인과 대조라인으로 각각 항hSAA1 단일클론항체(10G1)(anti-hSAA1)와 항chicken IgY (anti-chicken IgY)를 스프레이하여 제작하였다. 이와 함께, 유기상에서 합성된 CdSe/ZnS 양자점은 카르복실기로 변형된 알케인티올기를 이용한 리간드 교환방법으로 수용성으로 전환하였으며, 이에 타겟 단백질인 hSAA1에 특이적으로 결합 가능한 항체인 항hSAA1 단일클론항체(14F8)로 컨쥬게이션하여 형광검출용 입자[QDs-anti hSAA1 (14F8)]로 사용하였다. 제작된 LFIA 스트립 위에 순차적으로 다른 농도의 hSAA1과 QDs-anti hSAA1 (14F8)의 복합체를 흘려주면, 테스트라인에 anti hSAA1 (10G1)/hSAA1/QDs-anti hSAA1 (14F8) 샌드위치 복합체가 형성되어 양자점에 의한 발광신호가 검출됨을 측정하였다. 최적화된 측방흐름이 가능한 완충용액 조건에서 100 nM 농도의 hSAA1 단백질의 유무를 5 min 안에 눈으로 확인 가능하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.431-431
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• 2011

Graphene, two dimensional sheet of sp2-hybridized carbon, has attracted an enormous amount of interest due to excellent electrical, chemical and mechanical properties for the application of transparent conducting films, clean energy devices, field-effect transistors, optoelectronic devices and chemical sensors. Especially, graphene is promising candidate to detect the gas molecules and biomolecules due to the large specific surface area and signal-to-noise ratios. Despite of importance to the disease diagnosis, there are a few reports to demonstrate the graphene- and rGO-FET for biological sensors and the sensing mechanism are not fully understood. Here we describe scalable and facile fabrication of rGO-FET with the capability of label-free, ultrasensitive electrical detection of a cancer biomarker, prostate specific antigen/${\alpha}1$-antichymotrypsin (PSA-ACT) complex, in which the ultrathin rGO sensing channel was simply formed by a uniform self-assembly of two-dimensional rGO nanosheets on aminated pattern generated by inkjet printing. Sensing characteristics of rGO-FET immunosensor showed the highly precise, reliable, and linear shift in the Dirac point with the analyte concentration of PSA-ACT complex and extremely low detection limit as low as 1 fg/ml. We further analyzed the charge doping mechanism, which is the change in the charge carrier in the rGO channel varying by the concentration of biomolecules. Amenability of solution-based scalable fabrication and extremely high performance may enable rGO-FET device as a versatile multiplexed diagnostic biosensor for disease biomarkers.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제8권1호
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• pp.1-9
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• 2004

프로테오믹스(proteomics, 단백질체학이라고도 함)의 잠재적 중요성은 간질환, 심장질환, 몇몇 종류의 암 등의 의학, 생식 독성, 발생 독성, 생체 독성 연구 분야에서도 명백하게 제시되었다. 그러나 단백질을 대상으로 연구하여 유전자 기능을 연구하는 프로테오믹스 연구를 각각의 분야에 접목시키려는 노력은 아직까지 빈약하다. 프로테오믹스는 기능을 갖는 단백질들의 발현을 종합적이고 정량적으로 측정하는 가장 직접적인 수단이고, 질병, 약물투여, 쇼크, 내분비계 장애물질 등 생물학적인 동요(perturbation)에 의하여 변하는 단백질들의 발현 양상 변화를 정확하게 관찰할 수 있게 한다. 그리고 생체내 유전자 발현의 궁극적인 양상을 규명할 수 있으며, 또한 유전자, 단백질 및 질병간의 연결고리를 제공한다. 기존의 biomarker는 다른 질병 표지자와 연관성이 높아 직접적인 biomaker와 정확한 연관을 판정하기 어렵다. 따라서 대량 발굴 탐색(high-throughput screening)이 가능한 2차원 전기 영동 분석과 MALDI-TOF또는 protein chip array와 SELDI-TOF에 의한 단백질 분자 구조 분석 기술 및 이들을 지원하는 생물정보학(bioinformatics)의 발전을 이용하여, 생식학 연구에 이용할 수 있는 표적 단백질 발굴 및 정성 정량적 연구에 적절한 이용이 가능할 것이다. 이러한 연구는 생식과정 중 배아 발생 및 조직 기관 발생 중 유전자 발현의 변화, 내분비계 장애물질 등 호르몬 및 독성 물질의 작용 기전, ecotoxicogenomics지표 marker의 변동 분석, 중간대사물질체학(metabolomics)에의 이용 등등의 연구에 필수적인 방법으로 발전할 것이다.

• KSBB Journal
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• 제24권1호
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• pp.80-88
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• 2009

glandular kallikrein에 광범위한 상동성을 가지는 인간 전립성 산성 인산 가수분해 효소는, 전립선암의 대표적인 혈청 biomarkers이다. 수지상세포는 유력한 항원 제시 세포이며, 바이러스, 미생물 병원체 및 종양에 대하여 면역 계통에서 강력한 T 세포 응답을 유도할 수 있다. 따라서, 종양 특이적인 항원으로 감작된 수지상세포를 이용한 면역요법은 anti-tumor 면역 유도를 위한 강력한 방법중의 하나이다. 크레아젠(주)에서 개발된 CTP (세포막 투과성 펩티드) 기술은 세포 내로의 높은 침투 효율성을 가지며 핵산이나 단백질과 같은 생체 고분자 물질을 접합하여 세포내로 수송할 수 있는 기술이다(36). 하지만 활성형의 인간 전립성 산성 인산 가수분해 효소는 세포사멸을 매개할 수 있기 때문에, 본 연구진은 항암 치료용 백신으로의 수지상세포 감작을 위해 비활성형 형태의 다중체 (multimer) 항원을 개발하였다. 본 연구에서, 수지상 세포의 감작과 활성화에 안전하고 효율적인 다중체 형태 (multimeric form)의 세포막 투과성 펩티드가 융합된 인간 전립성 산성 인산 가수분해 효소를 얻기 위한 정제공정을 기법을 개발하였고 젤 여과 크로마토그래피, western blot과 Dynamic Light Scattering을 이용하여 확인하였다. 아울러, 정제된 다중체 형태 (multimeric form)의 세포막 투과성 펩티드가 융합된 인간 전립성 산성 인산 가수분해 효소는 수지상 세포의 감작시 세포질 내로 효과적으로 침투되었다. 결과적으로 세포의 사멸의 부작용이 없이 MHC class I 분자를 통해 수지상세포의 표면으로 효과적으로 제시되었다.

• 분석과학
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• 제31권6호
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• pp.247-258
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• 2018

본 연구는 대기오염 영향에 따라 주변의 오염도를 식물로 평가할 수 있는 여부를 고찰하기 위한 연구이다. 국내 자생하는 소나무의 1년생 솔잎가지를 대상 평가지표로 선택하였으며, 채취지점은 공단지역 주변의 공원 2곳, 상대적으로 오염원이 적다고 예상되는 도시지역 공원 2곳을 선정하였다. 대상 채취지점에서 소나무 10 그루 이상에서 지상 2 m 이상의 솔잎가지를 채취하였다. 채취한 솔잎가지 표면에 침착된 입자상 물질에 대한 분석항목은 입도분포, 전자현미경의 표면촬영, 먼지제거율, 납 등 중금속, 다환방향족탄화수소류(PAHs) 유기물질이었다. 초음파를 이용하여 탈착시킨 침착된 입자상 물질의 입도는 $0.4{\mu}m{\sim}200{\mu}m$ 범위로 나타났고, $10{\mu}m$ 이하의 입도는 20 % 수준이었다. 솔잎가지에 침착된 입자상 물질의 양은 평균 0.636 mg (0.450 mg~0.825 mg) 이었고, 강수장치에의한제거율은 평균 18.8 % (10.0 %~27.6 %)로 나타났다. 고주파전처리장치로 산전처리한 후 ICP/MS로 측정한 입자상 물질의 중금속 농도는 As 18.8~26.3 mg/kg, Be 0.08~0.13 mg/kg, Cd 0.06~0.08 mg/kg, Cr 4.91~17.8 mg/kg, Cu 5.26~405 mg/kg, Fe 1,930~2,670 mg/kg, Pb 3.03~28.1 mg/kg, Mn 26.9~42.8 mg/kg, Ni 2.66~10.4 mg/kg, Al 4,560~8,730 mg/kg, Ba 2,500~6,120 mg/kg, Rb 5.27~17.8 mg/kg, Sr 40.9~95.3 mg/kg, Zn 4,030~8,260 mg/kg 범위이었다. 침착된 입자상 물질의 세척액을 액-액 추출 정제한 후 GC/MS/MS로 분석한 PAHs의 농도는 ${\Sigma}PAH_{16}$은 1.179~12.396 mg/kg, ${\Sigma}PAH_7$은 0.147~0.741 mg/kg 범위이었다.