| 초록 |
1.분석자 서문 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)는 21세기의 나노과학과 나노기술을 이끄는 매력적인 새로운 물질로서 강도, 전기전도도, 열안정성 등의 면에서 기존의 물질에서는 볼 수 없었던 뛰어난 특성을 보인다. CNT의 이러한 특성은 이전에 실험실 규모에서 수행된 여러 실험들을 작은 미세유체장치(lab-on-a-chip, LOC)에서의 구현으로 가능하게 하고 있다. 이러한 신물성은 전자소자, 에너지 저장소자, 디스플레이, 액정고분자, 알루미늄 탄소나노튜브 복합체 등 다양한 분야에 적용되어 기존 소재의 특징을 개선하거나 새로운 물성을 이용한 신기능 소자를 만들 수 있다. 특히, LOC 장치는 다양한 분야의 지식이 종합되어 분석을 위한 시약 또는 샘플의 소비량을 크게 줄이면서 자동화, 휴대성, 고효율의 장점이 있다. 오늘날 CNT는 멤브레인 채널, 센서 및 채널 벽과 같은 LOC의 많은 부분에서 중요한 역할을 할 수 있다. 본 분석은 LOC 장치에서의 CNT 사용에 대한 최근 추세를 제공하고 해당 분야의 최신 연구 결과에 대해 다루고 있다. 특히 합성, 기능화 및 초소수성의 분야에서의 CNT 활용에 대해 논의한다. 마지막으로, 이러한 나노물질의 독성은 주요한 이슈로 검토되고 있으며, 이 문제를 해결할 수 있는 최신의 해결 방법이 논의되었다. 상당히 파급효과가 큰 LOC 분야에 관련해서 최근에 소개된 다양한 연구를 폭넓게 소개함에 따라 관련 분야의 종사자들에게 많은 도움이 될 것이라 생각된다. 2. 목차 1. 개요 2. 본문 2.1. 탄소나노튜브: 구조 및 특성 2.2. 탄소나노튜브: 마이크로유체 LOC 소자의 합성 및 통합 기술 2.3. 생체의학으로의 응용을 위한 CNT의 기능화 2.4. 초소수성 표면 2.5. 미세유체장치 2.6. 탄소나노튜브 독성 3. 분석자 결론 LOC와 같은 미세유체장치는 각 분석 시 소요되는 유체 및 시약의 소비 감소, 응답시간 단축 및 고속처리가 가능하다는 이점을 제공한다. LOC는 프로세스 및 자동화를 보다 잘 제어할 수 있게 하여 결과적으로 새롭고 발전 가능성이 큰 고효율의 소형 진단 장비 개발의 문을 열었다고 할 수 있다. 특히, CNT는 종횡비가 높은 초소수성 표면을 제공할 수 있으므로 이전에는 달성할 수 없었던 새로운 수준의 유체 조작이 가능하게 되었다. CNT 기반 LOC의 향후 연구 방향은 특히 의학 부분에서 더 많은 응용을 가능하게 할 것으로 생각된다. 생체로 이식 가능한 CNT 기반의 센서는 중요한 생체분자를 지속적으로 모니터링할 수 있다. 개념적으로 이식형 바이오센서는 초소형이어야 하고, 신호전달 능력이 우수해야 하며, 무선으로 전력을 공급받을 수 있어야 한다. 앞서 논의된 CNT의 우수한 특성을 생각해보면 CNT 기반의 생체인식 센서는 적용되기 적합함을 알 수 있다. 게다가 스마트폰 기반 생화학 및 생물학적 분석 부분에 있어서도 CNT 기반 LOC가 향후 관련 장치 개발에 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 하지만 CNT의 나노독성에 대한 우려는 여전히 남아 있기 때문에 이러한 문제에 대한 확실한 대책이 필요하다. 본 분석물은 기존의 CNT 기반의 LOC와 관련 연구 동향 및 결과를 전체적으로 다루고 있어서 해당 분야를 연구하는 연구자들에게 도움이 되는 논문이라 생각한다. 추가적으로 연구되어야 할 부분이 많은 분야라 보다 개선된 LOC 기술이 개발되기를 기대해보며 분석문을 마무리하고자 한다. References 1. A. Ghasemi, H. Amiri, H. Zare, M. Masroor, A. Hasanzadeh, A. Beyzavi, A.R. Aref, M. Karimi, M.R. Hamblin, Carbon nanotubes in microfluidic lab-on-a-chip technology: current trends and future perspectives. Microfluid. Nanofluid. (2017), 21, 151. 2. G.D. Chen, F. Fachin, E. Colombini, B.L. Wardle, M. Toner, Nanoporous micro-element arrays for particle interception in microfluidic cell separation. Lab Chip (2012), 12, 3159-3167. 3. S. Sansuk, E. Bitziou, M.B. Joseph, J.A. Covington, M.G. Boutelle, P.R. Unwin, J.V. Macpherson, Ultrasensitive detection of dopamine using a carbon nanotube network microfluidic flow electrode. Anal Chem (2012), 85, 163-169. 4. J.S. Shim, C.H. Ahn, Optical immunosensor using carbon nanotubes coated with a photovoltaic polymer. Biosensors Bioelectron. (2012), 34, 208-214. 5. Y.S. Song, A passive microfluidic valve fabricated from a hydrogel filled with carbon nanotubes. Carbon (2012), 50, 1417-1421. 6. C. Murray, D. McCoul, E. Sollier, T. Ruggiero, X.Niu, Q.Pei, D. Di Carlo, Electro-adaptive microfluidics for active tuning of channel geometry using polymer actuators. Microfluid. Nanofluid. (2013), 14, 345-358. 7. J. Zhao, A. Hashmi, J. Xu, W. Xue, A compact lab-on-a-chip nanosensor for glycerol detection. Appl. Phys. Lett. (2012), 100, 243109. 8. M. Novell, T. Guinovart, P. Blondeau, F.X. Rius, F.J. Andrade, A paper-based potentiometric cell for decentralized monitoring of Li levels in whole blood. Lab Chip (2014), 14, 1308-1314. 9. H. Ko, J. Lee, Y. Kim, B. Lee, C.H. Jung, J.H. Choi, O.S. Kwon, K. Shin, Active Digital Microfluidic Paper Chips with InkjetPrinted Patterned Electrodes. Adv. Mater. (2014), 26, 2335-2340. 10. L.Y. Meng, S.J. Park, Effect of fluorination of carbon nanotubes on superhydrophobic properties of fluoro-based films. J. Colloid Interface Sci. (2010), 342, 559-563. ※ 이 자료의 분석은 포항공과대학교의 김기웅님께서 수고해주셨습니다. |
