시아노박테리아 유해 조류 수화현상으로 인한 마이크로시스틴-LR 독소는 식수 오염 및 인체 유해성이 크지만, 기존 검출법은 전처리 필요, 변이체 간섭, 낮은 민감도 등의 한계로 현장 분석이 어렵습니다. 본 기술은 FRET(형광공명에너지전이) 현상을 기반으로, 마이크로시스틴-LR에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머와 양자점(QD525), PoPo3 염료의 최적 조합을 활용합니다. 자성 비드에 양자점과 DNA 앱타머를 결합하고 PoPo3 염료를 삽입한 복합체를 프로브로 사용하여, 마이크로시스틴-LR 존재 시 앱타머가 독소와 결합하며 염료가 탈착되어 FRET 신호가 변화하는 원리로 독소를 검출합니다. 이 기술은 기존 ELISA보다 훨씬 낮은 검출한계(10^-4 ng/mL)로 높은 민감도와 선택성을 보이며, 전처리 과정 없이 실제 환경 시료에서 미량의 MC-LR을 현장에서 신속하고 정확하게 분석할 수 있습니다.

기존 마스크는 필터로 인해 호흡 저항이 발생하여 어린이와 노약자 사용이 어렵고, 대형 공기팬은 크기, 비용, 소음 문제로 대중화되기 어려웠습니다. 본 기술은 이러한 문제를 해결하기 위해 마스크 내부에 기계적 필터 없이 마이크로 플라즈마를 발생시키는 비대칭 전극과 입자집진판을 구비한 공기흡입관을 적용합니다. 이 공기흡입관을 통해 외부 공기가 저항 없이 유입되고, 마이크로 플라즈마가 공기 중의 병원성 세균, 바이러스, 미세먼지 등을 전기적으로 대전시켜 입자집진판으로 흡착 제거합니다. 플라즈마 과정에서 발생하는 오존은 오존제거 부재로 안전하게 처리됩니다. 또한 공기품질 피드백 부재가 미세입자 수준을 감지하여 플라즈마 전압을 조절해 전력 소모를 최적화합니다. 이 마스크는 호흡을 원활하게 하면서도 유해 물질을 효과적으로 차단하여 다양한 환경에서 착용자의 안전을 유지할 수 있습니다.

비스페놀 에이는 내분비 교란 물질로, 낮은 농도에서도 건강 문제를 야기하며 환경 오염이 심각합니다. 기존 검출 방식은 휴대성이 낮거나 간섭에 취약하여 현장 분석에 한계가 있었습니다. 본 기술은 비스페놀 에이에 특이적으로 결합하는 앱타머를 활용한 휴대용 분석 장치를 개발했습니다. 자성입자, 두 가지 표지 물질, 앱타머로 구성된 복합체가 비스페놀 에이와 반응하면 표지 물질 신호가 변하는 원리를 이용합니다. 시료 투입, 반응, 세척, 검출 전 과정을 소형 장치에서 통합 구현하여, 현장에서 채집된 소량의 시료로도 실험실 수준의 정확하고 즉각적인 비스페놀 에이 검출 및 정량화가 가능합니다. 이를 통해 환경 모니터링 및 공중 보건 개선에 크게 기여할 수 있습니다.

플라스틱 가소제인 프탈레이트 화합물은 인체에 유해하며, 기존 검출 방식은 시간이 오래 걸리는 문제가 있습니다. 본 기술은 특정 화학물질과 특이적으로 결합하는 압타머 및 형광물질로 구성된 탐지체를 활용합니다. 탐지체가 화학물질과 결합하면 형광물질이 해리되고, 이때 발생하는 탐지 신호 세기의 변화율을 반응이 평형 상태에 이르기 전에 측정하여 화학물질의 양을 신속하고 정확하게 판단합니다. 특히 해리된 형광물질은 시료 내에서 노이즈를 유발하지 않아 검출 정확도를 높입니다. 이 장치는 프탈레이트 화합물을 30초 이내에 0.1 μg/L 수준의 높은 민감도로 특이적 검출이 가능하며, 소형화 및 휴대성이 뛰어나 현장에서도 유해 화학물질 오염 여부를 즉시 확인할 수 있습니다.

기존 유전물질 검출 방법은 높은 민감도가 요구됨에도 불구하고 시료 내 불순물이나 적은 양의 유전물질로 인해 검출에 어려움이 있었습니다. 본 기술은 시료에 전기장(마이크로 코로나 방전)을 인가하여 불순물(마그네슘 이온 등)이 탐지 유전물질 또는 신호 유전물질과 결합하는 것을 효과적으로 방지합니다. 자성을 갖는 기재와 형광체를 포함하는 탐지체, 그리고 이 전기장을 인가하는 방전부, 감지된 신호를 분석하는 판단부로 구성됩니다. 이를 통해 시약을 사용하던 기존 방식보다 간결하고 휴대성이 우수하며, 불순물이 많은 환경 시료에서도 타겟 유전물질을 매우 높은 민감도로 신속하고 정량적으로 검출할 수 있습니다.