Size Dependent Nanoparticle Separation With Ultra-thin Nanoporous Silicon Nitride Membrane
- 주제(키워드) exosome , separation , nanoparticle , membrane
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 천홍구
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위구분 석사
- 학과 대학원 바이오융합공학과
- 세부전공 바이오융합공학전공
- 원문페이지 56 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000073043
- 본문언어 영어
- 제출원본 000045900865
초록/요약
The particles in human blood has been studied steadily in order to conquer the diseases. As the separation technology improved, we were able to research the characteristic of cells and diagnose more diseases. The interest of nanoparticles in human blood are increasing recently, however, there is no proper techniques to separate nanoparticles. The common technique for nanoparticle separation is ultracentrifuge which requires much time and might damage to particles. Here, in order to overcome such limitation, we suggest a simple and fast separation technique using ultra-thin nanoporous silicon nitride membrane. We succeeded in fabrication of membrane which is pore-rich and ultra-thin (300 nm) and it reduce the time requirement for separation. Furthermore, this device separate particles by diffusion, we can obtain intact particles after separation. We demonstrated this device capability of nanoscale separation by liposome and bead separation. In addition, we proved enhanced separation efficiency with ultra-thin nanoporous silicon nitride membrane by comparing of commercialized polycarbonate nanoporous membrane.
more초록/요약
Exosome은 50 – 150 nm 크기의 아주 작은 소포체로 사람의 모든 체액에서 발견 된다. 최근 Exosome이 세포간 의사소통에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 암 진단의 biomarker로써의 가능성에 대한 내용들이 보고되면서 이를 진단 치료 분야에 적용하려는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 그러나 그 크기가 너무 작음으로 인하여 쉽게 분리해 내지 못하고 있다. 현재 가장 많이 사용하는 방법은 분별 원심 분리법이다. 용액을 여러 가지 속도로 원심 분리하여 크기 별로 분리하는 방법이다. 하지만 나노 단위의 입자를 분리하기 위해서는 아주 강한 원심력으로 (100,000g) 에서 10시간 이상을 원심 분리 해야 하는데, 이는 입자에 물리적인 stress를 주기 때문에 입자에 손상을 야기하여 연구 및 임상에 적합하지 않으며, 수 많은 단백질을 제거 하지 못한다는 단점이 있다. 따라서 우리는 나노다공성 막을 이용하여 입자에 외력을 전혀 가하지 않고 확산을 이용하여 분리해 내는 장치를 고안하였다. 그러나 상용화된 나노다공성 막을 이용하여 분리를 진행 할 경우, 막의 두께가 20 μm로 입자의 크기에 비해 아주 두꺼워 분리하는데 약 6시간이 걸렸다. 그래서 우리는 분리 시간을 단축하기 위하여 실리콘 질화막을 이용하여 300 nm 두께의 나노다공성 막을 만드는데 성공하였고, 구멍의 밀도 또한 상용 제품 대비 약 10배 증가하였다. 개발한 나노다공성 막을 이용하여 나노 입자들의 크기별 분리에 성공하였고, 분리 시간 또한 5분으로 단축하는 성과를 이루었다.
more목차
LIST OF FIGURES ........................................................................................ i
ABSTRACT ................................................................................................. iii
1. INTRODUCTION ..................................................................................... 1
2. MATERIALS AND METHODS ................................................................. 3
2.1. Principle of size based separation by diffusion. ............... 3
2.2. Liposome fabrication method ........................................... 6
2.3. Ultra-thin nanoporous nitride membrane fabrication ...... 10
2.3.1 Fabrication method .................................................................................. 10
2.3.2 Fabrication of ultra-thin nanoporous silicon nitride membrane .............. 17
2.4 Size based nanoparticle separation device fabrication ... 26
3. RESULTS .............................................................................................. 28
3.1. Nanoparticle separation with Polycarbonate membrane 28
3.1.1. Polystyrene bead separation with 200 nm pore PC membrane .............. 28
3.1.2 Fluorescent liposome separation with 100 nm pore PC membrane ........ 31
3.2 Size based separation using ultra-thin silicon nitride membrane
............................................................................................... 34
3.2.1 Comparison between the PC membrane and silicon nitride membrane .. 34
3.2.2 Comparison of separation efficiency of PC membrane and silicon nitride
membrane through fluorescent beads separation.............................................. 36
3.2.3 Size based nanoparticle separation using ultra-thin nanoporous silicon nitride
membrane ......................................................................................................... 38
4. CONCLUSION AND DISCUSSION ....................................................... 40
5. References ............................................................................................ 41
ABSTRACT IN KOREAN ............................................................................. 45
ACKNOWLEDGEMENT ............................................................................... 47
