□ 수요조사서 예시

제안과제명	고감도 및 신속한 정량 검출 위한 3D 나노구조체 기반 나노바이오센서 개발
(예시 과제수요조사서), 나노바이오 부품 (나노바이오센서) 분야

1. 개  요

기술개발 목적

○ 제품화 투자를 위해서 산업현장에서 요구되는 스펙(타겟(바이오마커,항원,항체등)을 고감도 (50 pg/mL이하), 정량 (0.05-100 ng/mL 범위), 신속(15분 내)) 이 검증된 3D 나노구조체 기반 나노바이오센서 준양산 시작품 구현

나노바이오 산업분야

□ 소재  ■ 부품  □ 장비

주요기술

최종산물

○ (주요성과) 200nm이하(AR비율 1:5) 3D 나노구조체 기반 신호증폭

가능 고감도 나노바이오센서 준양산 시작품

제안기술 예상 수요기업

○ 예상 수요기업

- 마라나노텍, 스몰머신즈, 에스스킨, 수젠텍, 오상헬스케어, 바디텍메드등

2. 배경 및 환경

개발 대상 기술의 개념

○ (기술 정의 및 범위)

- (기술 정의) 고민감도, 정량검출을 위해 dynamic range(0.05-100 ng/mL), 15분내 세척 스텝이 필요 없는 나노바이오센서 기술 및 수요기업의 시험용으로서 생산된 준양산 시작품 현장 검증

- (기술 범위) 생체시료를 이용한 신속, 고정밀 분석을 위한 나노바이오센서 개발을 위해서 (1) D 나노구조체 기반 센서 제작, (2) 생체 소재 접합을 위한 센서 표면 공정, (3) 단백질, 유전자, 효소, 리셉터 등 수식 공정 (4) 나노소재 등을 이용한 타겟 특이적 신호화 기술 (5) 임상시료 적용을 이용한 나노바이오센서 유효성 검증을 진행함 (그림1)

기술개발 필요성

○ (원천기술 현황)

- 나노 구조체 제조 기술은 전기전자, 베터리 등의 분야를 중심으로 보다 효율적인 전자전달 소자 개발을 목적으로 개발되었으며, 최근에는 다양한 나노 구조 및 소자를 바탕으로 바이러스/박테리아 캡쳐 등 나노바이오 응용기술에 적용되고 있음.

○ (관련 분야 기초 연구성과 정보)

- (특허) 플렉서블 바이오센서 및 이의 제조 방법, 2019, 국내출원

- (논문)Biosens.Bioelectron., 2020, 161, 112252 (나노필러 및 마커검출)

○ (국내외 시장상황)

- 글로벌 메디컬 디바이스 시장은 2015년 474억달러에서 연평균 4.2%의 성장률을 보이며, 특히 point of care 및 재택진단 시장이 13%의 성장률을 나타냄 (국내 시장규모는 2015년 6,300억원에서 연평균 2.9%의 성장률을 보이며 25년 8,400억원으로 확대 예측

제안기술 분석

○ (제안기술 Bottleneck)

(대면적 고감도/정량 센싱용 3D 나노구조체 제작) 대면적 3D 나노구조체 기반 고민감도 (LOD: 50 pg/mL), 정량분석 (0.05-100 ng/mL 범위), 신속(15분 내) 편리하게 감별 가능한 나노바이오센서 준양산 시작품 개발이 필요

○ (제안기술의 상용화를 위해 추가적으로 고려되어야할 사항)

(3D 나노구조체 기반 나노바이오센서 준양산 시작품 제작) 수요기업의 시험용으로서 제안기술의 Bottleneck을 만족 가능한 준양산 수준의 시작품 개발이 고려되어야 함

(유효성/안정성) 실검체 기준 임상학적 유의미한 검출 수준 및 성능 검증이 필요함.

3. 기술개발 내용 및 실체구현

기술개발

최종 목표

○ (정성적 목표)

- 고감도 및 신속한 정량 검출위한 3D 나노구조체 기반 나노바이오센서  준양산 시작품 1건(센서 표면처리 및 리셉터 수식, 신호화 처리공정 및 패키징 공정기술 제공), 준양산 시작품 유효성 평가 결과 보고서 1부

기술 실체구현 검증 지표

(유효성평가 및 기술사업화 평가 택일 가능)

○ (유효성평가 위한 주요 평가기준)

- 민감도(50 pg/mL이하) : 실검체 50 ㎕를 채취하여 생체시료 내 존재하는 바이오마커를 측정하고 50 pg/mL 수준의 검출한계를 측정함.

- 재현성(CV < 10%이내) : 최소10회 이상 반복 실험하여 얻어진 평균값 대비 오차범위를 분석함.

- 검출농도범위 (0.05 – 10 ng/mL) : 실검체 기준 0.02 ng/mL부터 10 ng/mL의 바이오마커 시료를 분석하여 선형성 확보함.

- 분석시간 (< 15 min) : 실검체 기준 시료 주입부터 분석까지 hands on time 15분 이내

기술개발 내용

(연구개발 목표)

◦ 고감도/신속 정량 검출위한 3D 나노구조체 기반 나노바이오센서 개발

- 고종횡비 3D 나노구조 기반 나노바이오센서 표면증가 및 특성평가기술

- 대면적 3차원 나노구조체 제작 공정 및 준양산 제작 기술 개발

◦ 검출 타겟 특이적 3D 나노구조체 기반 센서표면 인터페이싱 기술 개발

- 센서표면 기능기 치환화 및 고효율 리셉터 고정화 및 수식화 기술 개발

- 생체시료(실검체) 기준 상용 센서 대비 성능평가 검증

◦ 3D 나노구조체 기반 나노바이오센서 준양산 시작품 제작 및 유효성 평가

- 나노바이오센서 대량 생산 공정 기술 확보

- 실검체 기반 유효성 평가를 통한 신뢰도, 재현성, 생산성 확보

Connect 필요성 및 전략

◦ 나노커넥트 사업의 지원이 필요한 사유 : 원천기술 지재권이 확보된 기술을 준양산 시작품으로 개발하여 수요기업의 시험용으로 제공

◦ 단계별 사업수행 전략

		1차년도			2차년도				3차년도
기술공급자 (대학·연구소)		3D 나노구조체기반 나노바이오센서					센서 표면처리공정 패키징 공정
		고감도,정량가능,신속검출,사용편리가능 나노바이오센서 기술개발					센서표면 인터페이싱(고정화/수식화), 사용자 친화 패키징 기술개발 및 수요기업에 시험용으로 제공 및 기술이전 추진
□□Connect			⬇	협력/참여		⬊		⬇		수요기업 시험/이전
수요기업 (병원참여가능)		나노바이오센서 시작품					패키징 공정기술을 통한 준양산 시작품
		과제기획, R&D, 검증 까지 협력형(Connect) R&D 참여

파급효과

사회적

◦ 코로나19 등 국민 건강관리 접목 통한 사회적 감염성 확대 억제 및 만성질환 환자률 감소 가능

산업적

◦ 시장요구 고려한 맞춤형 기술개발로 나노·바이오 원천기술의 산업화 연계 및 신산업 창출로 연계 가능

소요 예산

1차년도:  7억 원

2차년도: 12억 원

3차년도: 10억 원