표제지
목차
요약 9
제1장 서론 11
1.1. 바이오센서 연구 동향 및 개발 방향 11
1.2. 선행 연구 13
1.2.1. 단일 세포의 전기적 분석에 대한 선행 연구 13
1.2.2. 멀티-웰 바이오센서에 대한 선행 연구 15
1.3. 연구 목적 및 필요성 17
1.3.1. 단일 세포 분석의 중요성 및 연구 목적 17
1.3.2. 멀티-웰 바이오센서의 필요성 및 연구 목적 18
제2장 재료 및 실험 방법 19
2.1. 재료 19
2.1.1. NIH/3T3 세포 19
2.1.2. 퓨로마이신 21
2.2. 실험 방법 22
2.2.1. 임피던스 바이오센서 제작 22
2.2.2. 센서 코팅 및 세포 실험 25
2.2.3. 세포의 전기적 측정 28
제3장 결과 및 분석 31
3.1. 바이오센서의 성능 검증 31
3.1.1. 세포 거동에 대한 정전용량 측정 결과 31
3.1.2. 현미경을 통해 촬영한 실시간 세포 이미지 33
3.2. 바이오센서를 활용한 단일세포의 정전용량 분석 36
3.2.1. 세포 성장 전반부 및 후반부에서의 세포 카운팅 36
3.2.2. 시간에 따른 세포 수의 변화 : Number of cells–Time 41
3.2.3. 단일 세포의 정전용량 : Capacitance–Number of cells on gap 45
3.3. 임피던스 패턴 사이즈별 정전용량 분석 및 멀티-웰 바이오센서 51
3.3.1. 임피던스 패턴 확대 및 축소에 따른 사이즈별 바이오센서 제작 51
3.3.2. 사이즈별로 제작한 바이오센서의 세포 정전용량 측정 결과 54
3.3.3. 멀티-웰 바이오센서 제작 및 측정 결과 63
제4장 결론 66
제5장 참고문헌 68
Abstract 74
학회 발표 및 연구 논문 실적 76
[표 2-1] NIH/3T3 세포의 정보 및 현미경으로 관찰한 세포 형태 20
[표 3-1] 패턴 사이즈별 부착한 웰 치수 및 주입한 세포 수 53
[그림 2-1] 퓨로마이신 구조 (a), 티로신과 결합된 aa-tRNA 구조 (b) 21
[그림 2-2] 임피던스 바이오센서 제작 과정 (a), 임피던스 바이오센서 모식도 (b), 완성된 임피던스 바이오센서 사진 (c) 24
[그림 2-3] 웰 내부 멸균 및 센서 코팅, 세포 주입 과정을 나타낸 모식도 25
[그림 2-4] 임피던스 측정에 대한 회로모델 28
[그림 2-5] 바이오센서와 측정 장비 연결에 대한 모식도 - live cell movie analyzer 현미경 (a), live cell movie analyzer 본체 (b), 멀티 커넥터 (c), Agilent 4284A (d),... 30
[그림 3-1] 시간에 따른 세포의 정전용량 변화 그래프 31
[그림 3-2] 측정된 정전용량과 실시간 현미경 이미지 사이의 비교 - 1 구간 (a), 2 구간 (b), 3 구간 (c) 35
[그림 3-3] 세포 성장 기간 동안 측정된 정전용량 – 시간 그래프에서 기울기 차이에 따른 성장 전반부와 후반부 37
[그림 3-4] 전반부에서 촬영된 세포 이미지와 양쪽 슬라이드 글라스 위의 세포 카운팅 결과 39
[그림 3-5] 후반부에서 촬영된 세포 이미지와 왼쪽 슬라이드 글라스 위의 세포 카운팅 결과 40
[그림 3-6] 시간에 따른 단위 면적 당 세포 수의 변화 42
[그림 3-7] 세포 배양 후 48시간 후의 세포 증식 정도 – MTS assay를 통한 흡광도 측정 결과 (a), 48시간 세포 배양 후 촬영된 세포 이미지 (b) 44
[그림 3-8] 300 kHz 주파수에서 측정된 정전용량과 전극 사이에 위치한 세포 수의 비교 46
[그림 3-9] 웰 내부의 세포 상태 – 전반부 (a), 후반부 (b) 48
[그림 3-10] 다양한 주파수에서 측정된 정전용량과 전극 사이 세포 개수 비교 (a), 주파수 별 단일 세포 정전용량의 평균 (b) 49
[그림 3-11] 사이즈별 임피던스 패턴 도면 – 1.25배 (a), 기존 센서 (b), 0.75배 (c), 0.5배 (d) 52
[그림 3-12] 기존 센서에서 측정된 주파수별 Capacitance-Time graph – 50 kHz (a), 100 kHz (b), 150 kHz (c), 200 kHz (d), 250 kHz (e) 56
[그림 3-13] 1.25 배 하여 확대된 센서에서 측정된 주파수별 Capacitance-Time graph – 50 kHz (a), 100 kHz (b), 150 kHz (c), 200 kHz (d), 250 kHz (e) 58
[그림 3-14] 0.75 배 하여 축소된 센서에서 측정된 주파수별 Capacitance-Time graph – 50 kHz (a), 100 kHz (b), 150 kHz (c), 200 kHz (d), 250 kHz (e) 60
[그림 3-15] 0.5 배 하여 축소된 센서에서 측정된 주파수별 Capacitance-Time graph – 50 kHz (a), 100 kHz (b), 150 kHz (c), 200 kHz (d), 250 kHz (e) 61
[그림 3-16] 패턴 사이즈 별로 측정된 Normalized Capacitance-Time graph의 비교 – 50 kHz (a), 100 kHz (b), 150 kHz (c), 200 kHz (d), 250 kHz (e) 62
[그림 3-17] 멀티-웰 바이오센서의 패턴 도면 63
[그림 3-18] 멀티-웰 바이오센서에서 측정된 Normalized Capacitance-Time graph의 비교 – 50 kHz (a), 100 kHz (b), 150 kHz (c), 200 kHz (d), 250 kHz (e) 65