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소개글

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목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 바이오칩의 분류
1. 바이오센서
2. DNA chip
3. Protein chip
4. Cell chip
5. Neuron chip

Ⅲ. 단백질칩의 연구 동향

Ⅳ. 뉴로칩의 구성

Ⅴ. 뉴로칩개발의 의미

Ⅵ. 향후 뉴로칩의 전망

Ⅶ. 결론

참고문헌

본문내용

기대된다. 병렬처리란 담배를 피우면서 예기하거나 껌을 씹는 것처럼 여러 일을 동시에 처리하는 것이다. 그러나 독일 막스플랑크연구소 프롬헤르츠 박사는 \"우리당대에 이런 기술이 실용화되긴 어렵다\"고 신중론을 펴기도 했다. 설령 원하는 대로 신경체계를 짠다해도 자극이 신경신호로 바뀌는 과정 등에 대한 연구가 아직 미진한 상태라는 것이다.
어쨌든 뉴로칩 기술이 유용하게만 쓰이리라고 속단할 수는 없다. 중추신경 등의 인위적 배양이 가능하다면 시신의 신경을 살려내 사람을 새롭게 창조하는 일도 배제할 수 없기 때문이다. 국내의 경우 기존의 신경망칩 연구는 부분적으로 있었지만 생체물리학, 전자공학, 의학, 생물학 등의 경계를 넘나드는 뉴로칩에 대한 연구는 전무한 실정이다.
Ⅵ. 향후 뉴로칩의 전망
살아있는 생물세포나 단백질을 이용해 차세대 정보처리소자와 초고집적 기억소자를 만들려는 연구가 진행되고 있다. 생물분자는 재료 자체가 수기가(G)비트의 기억기능을 갖고 있어 기존 기가급 반도체의 한계를 넘어 테라(T)비트(1테라비트는 10조비트)급 기억소자를 만들 수 있는 21세기 신기술로 받아들여지고 있다. 미국 유럽 일본에서는 80년대 중반부터 이에 관한 연구에 착수, 실용화가 가능할 것으로 전문가들은 보고 있다. 생물전자소자에 관한 세계적인 연구동향은 신경세포를 이용한 뉴로칩과 단백질분자를 이용한 생물분자소자(바이오칩) 두 가지 방향으로 나눠볼 수 있다. 뉴로칩은 살아 있는 신경세포를 실리콘칩 위에 배양하여 신경망을 만드는 것. 미국 캘리포니아공대, 일본의 NTT연구소 등에서 활발히 연구중이다. 일단 이들은 신경계통에 이상이 있는 환자의 몸속에 이 칩을 이식, 신경회로를 재구성한다는 구상. 궁극적으로는 신경망 컴퓨터의 정보처리회로로 개발할 계획이다. 바이오칩은 생물체에서 정보전달기능을 갖고 있는 단백질이나 항원분자를 모아 차세대 기억소자로 만드는 것이 목표다. 일본 히타치 중앙연구소는 유전자조합기법으로 만든 박테리오 로돕신이란 단백질을 이용, 정보저장 광디스크에 쓸 수 있는 실험용 바이오칩을 개발했다. 미쓰비시전기 연구진도 지난해 초 단백질에 비타민을 결합해 전기가 한곳으로 흐르는 성질을 띤 바이오칩을 선보였다.
최근에는 미국 시러큐스대 연구진이 단백질을 이용한 3차원 광기억소자를 만들어냈다. 연구팀은 이 기억소자로 3.5기가 바이트급의 저장용량을 가진 시스템을 개발중이다. 국내에서는 서강대 화공과 최정우교수가 90년대 초부터, 한국과학기술원(KAIST) 생물학과 김학성교수가 지난해부터 기초연구를 시작했다. 최교수팀은 지난해 생물-유기분자 복합체로 구성된 생물분자 광다이오드와 화상 추출기능을 가진 바이오칩을 만들어냈다. 최교수팀은 생물분자 광다이오드를 네 가지 분자로 구성해 두 가지 분자로 된 일본 미쓰비시 것보다 효율과 기능을 한층 높였다. 이 바이오칩을 바탕으로 현재 기존 기억소자보다 1천배 이상의 정보를 저장할 수 있는 프랙털 메모리 기능의 소자 개발을 추진 중이다. 『바이오칩이 실용화되려면 회로 구성기술과 소자의 안정성문제, 분자전선 생산문제 등이 먼저 해결돼야 한다』며 『늦어도 2020년쯤이면 실용화가 가능할 것』이라고 내다봤다.
Ⅶ. 결론
생물전자소자를 제작하기 위해서는 생물 분자 박막화의 제한 요소, 주변 조건에 따른 생체 분자의 비활성화, 제조된 소자의 기계적/전기적 물성의 불안정성, 짧은 내구성 등의 다양한 문제점을 해결해야 한다. 최근 생명체의 기능을 모방하여 그것을 인공적으로 구현함으로써 고기능의 소자를 제작하려는 연구가 활발히 이루어지고 있고, 계를 이루는 분자 단위 수준에서 현상을 규명하고 제어하는 나노기술(nanotechnology)에 관련된 연구들이 점차 증가되고 있는 실정이다. 분자 제어를 가능하게 하는 기술의 하나로써 크게 대두되고 있는 것은 주사탐침현미경(Scanning Probe Microscope)의 일종인 원자현미경(Atomic Force Microscope)과 주사투과현미경(Scanning Tunneling Microscope)을 이용한 nanolithography를 수행함으로써 분자 수준에서 미세구조물을 제작하는 nanofabrication이다. 물질의 표면 특성을 분자 및 원자 수준에서 분석함으로써 제작 과정에 따른 물질들의 구조를 규명하여 기능성 향상을 위한 분자 구조 설계와 제작 방법의 개선책을 제시할 수 있고, 주사탐침현미경의 tip을 통해 분자 단위에서 구성 물질을 조절함으로써 극미세구조의 소자 제작을 위한 새로운 기술을 축적할 수 있다.
생물전자소자는 생명체의 자기조직화, 신호 처리, 정보 전달 및 처리 등의 다양한 생체 기능을 모방(Biomimetic)하여 생체 분자로 구성된 분자 수준에서 제어되는 전자소자이다. 생물전자소자는 센서, 스윗칭소자, 메모리소자, 에너지 변환기, 정보처리소자 등에 광범위하게 이용될 수 있으며, 더 발전이 되면 궁극적으로는 바이오칩과 바이오컴퓨터에 응용되리라 예상된다. 현재까지는 생물전자소자의 구성을 위한 개념의 제시, 생물 분자의 정보 및 전자 전달 원리, 생물분자막의 특성 등이 연구되어 왔으며, 개념의 실증 단계인 생물전자소자의 구성과 작동에 대한 연구는 시작 단계이다. 그러나 최근 생체 기능의 해명, 유전공학, 단백질공학, 신소재 기능소자 개발 등에서 연구가 활발히 수행되고 있으며, 이러한 분야에서의 연구 결과들이 집약되어 생물전자소자의 발전에 기여하여 우수한 기능을 갖는 소자가 개발되리라고 예상된다. 유럽과 일본은 수년안에 생물전자소자가 완성되리라 예상하고, 차세대 첨단기술로서 집중 연구하고 있다.
참고문헌
◈ 김민곤, 바이오칩의 식품공학 응용기술, 식품과학과산업 제37권 제4호
◈ 김경천 외, 바이오칩(Bio-Chip), 기계저널 제43권 제2호
◈ 박영선, 바이오칩(Bipchip) 시장동향, 보건산업기술동향, 2004
◈ 박제균, Biochip 기술 및 응용분야, 전기학회지 제49권 제2호
◈ 하권수, R&D동향, 단백질 칩의 연구개발 동향, 강원대학교 의과대학
◈ 하권수, 단백질 칩(Protein Chip System)의 원리와 응용, 기초과학지원연구소 생체 고분자분석팀, 2000

키워드

바이오칩,   단백질칩,   뉴로칩,   생체분자,   바이오센서