표제지
목차
제1장 서론 11
1. 선행 연구 및 연구 동향 11
2. 연구의 필요성 13
3. 연구 목적 15
제2장 실험 방법 16
1. 임피던스 바이오센서의 제작 과정 16
2. 세포 배양 환경 조성 과정 21
3. 임피던스 바이오센서의 측정 원리 23
4. 실험 조건 및 사용재료 27
5. 전기적 측정 31
제3장 결과 및 논의 32
1. 세포의 성장과정 및 약물 반응 32
2. 주파수 의존도 35
1) Capacitance-Frequency 35
2) 주파수 의존도 분석 37
3) Capacitance-Time 39
4) 주파수 의존도에 따른 정전용량의 변화량 분석 43
3. 정전용량 의존도 45
1) 세포의 정전용량 측정 회로 모델 45
2) Capacitance-Frequency 47
3) Capacitance-Time 49
4) 단위 면적당 세포의 개수 분석 52
5) NIH/3T3 세포의 정전용량 분석 54
6) 전극과 전극 간격에 따른 세포의 정전용량 기여도 58
제4장 결론 61
제5장 참고 문헌 63
제6장 학회 발표 및 연구 논문 실적 70
국문 초록 74
영문 초록 76
[표 2-1] 실험에 사용된 NIH/3T3 세포의 정보 29
[표 2-2] 세포 사멸 과정에 사용된 Puromycin 정보 30
[그림 2-1] 반도체 공정을 이용한 임피던스 바이오센서의 제작과정 16
[그림 2-2] 주파수 의존도 실험에 사용된 임피던스 바이오센서의 패턴 간격 및 너비 (a) 163 μm, (b) 211 μm, (c) 300 μm, (d) 518 μm 19
[그림 2-3] 정전용량 의존도 실험에 사용된 임피던스 바이오센서의 패턴 모식도 (a) Wide gap pattern, (b) Narrow gap pattern 20
[그림 2-4] 세포 배양을 위한 well 내부 환경 조성 과정 21
[그림 2-5] 세포의 임피던스 측정 시 저항과 커패시터로 구성된 회로 모델 23
[그림 2-6] 세포 배열에 따른 정전용량 (a) well 내부 세포 분포 모습 (b) 세포-세포 병렬 배열 (c) 세포-세포 직렬배열 25
[그림 2-7] 임피던스 바이오센서를 이용한 well 내부 세포의 성장과정과 약물 반응을 전기적 신호로 측정한 결과 26
[그림 2-8] JuLI™Br 현미경으로 관측한 well 내부 세포의 모습 (a) 분주 직후 세포의 모습, (b) 48시간 후 세포의 성장된 모습 28
[그림 2-9] 임피던스 바이오센서를이용한 전기적 측정 모습 31
[그림 3-1] JuLI™Br 현미경을 이용하여 narrow gap pattern인 임피던스 바이오센서에서 12시간 간격으로 관측한 (a) 세포의 성장과정과 (b) 약물 반응으로 인한 세포의 사멸 과정 34
[그림 3-2] 임피던스 바이오센서의 민감한 주파수 영역대 (a) 163 μm, (b) 211 μm, (c) 300 μm, (d) 518 μm 36
[그림 3-3] 임피던스 바이오센서의 패턴 간격 및 너비에 따른 민감한 주파수 영역대 비교 37
[그림 3-4] 임피던스 바이오센서의 민감한 주파수 영역과 그 범위 외 주파수 (10 kHz, 800 kHz)에서 측정한 Capacitance-Time graph (a) 163 μm, (b) 211 μm, (c) 310 μm, (d) 518 μm 42
[그림 3-5] 각 패턴 별 임피던스 바이오센서의 민감한 주파수 영역에서 측정된 Capacitance-Time 그래프 비교 44
[그림 3-6] 세포 정전용량 측정 회로 모델 (a) Celectrode는 직렬 모델, Cgap은 병렬 모델로 구성한 회로 모델, (b) Celectrode와 Cgap 모두 병렬 모델로 구성한 회로 모델[이미지참조] 45
[그림 3-7] Frequency sweep을 통하여 측정된 민감한 주파수 범위 (a) wide gap pattern, (b) narrow gap pattern 47
[그림 3-8] 임피던스 바이오센서의 민감한 주파수 영역과 그 외의 주파수 영역(10 kHz, 800 kHz)에서의Capacitance-Time graph (a) wide gap pattern, (b) narrow gap pattern 50
[그림 3-9] 각 센서 별 3개의 서로 다른 임피던스 바이오센서의 재현성 확인 결과 51
[그림 3-10] (a) Narrow gap pattern에서 세포를 헤아린 면적, (b) 시간에 따른 단위 면적 당 세포의 개수 53
[그림 3-11] Wide gap pattern과 narrow gap pattern의 서로 다른 3가지의 센서에서 1시간 10분, 15시간, 32시간, 48시간에 측정된 정전용량의 변동성 54
[그림 3-12] 1시간 10분, 15시간, 32시간, 48시간에서 전극과 전극 간격에 존재하는 세포의 개수 55
[그림 3-13] Wide gap pattern과 narrow gap pattern의 (a) 시간에 따른 단일 세포 정전용량 (b) 주파수에 따른 단일 세포 정전용량 57
[그림 3-14] 전극과 전극 간격의 단일 세포 정전용량 60