생명과학 분야에서 실리콘 질화물 박막 윈도우의 4가지 응용 분야 살펴보기

2023-03-03

실리콘 질화물 박막 창은 높은 투명성, 화학적 안정성 및 기계적 강도를 가진 창 소재입니다. 이 소재는 우수한 광학적 특성과 생체 적합성으로 인해 생명과학 연구에서 광범위하게 응용되고 있습니다. 여기에서는 실리콘 질화물 박막 창이 생명과학 응용 분야에서 사용되는 몇 가지 일반적인 시나리오를 살펴봅니다.

생명 과학 분야의 애플리케이션

세포 이미징 및 분석

생물 과학에서 실리콘 질화물 박막 윈도우의 가장 중요한 응용 분야 중 하나는 세포의 이미징 및 분석입니다. 실리콘 질화물 창은 투명하고 생체 적합성이 있는 표면을 제공하여 연구자들이 살아있는 세포를 관찰하고 시간에 따른 세포의 행동을 연구할 수 있게 해줍니다. 연구자들은 실리콘 질화물 창을 사용하여 세포 발달, 성장, 분화 및 질병 발병을 연구하는 데 중요한 세포 과정을 관찰할 수 있습니다. 단일 세포 수준에서의 분석은 세포의 특성을 보다 정교하게 연구할 수 있게 해주어 생의학 분야의 연구를 발전시킬 수 있습니다. 단일 세포 분석을 위한 주요 도구로는 단일 세포 RNA 시퀀싱, 단일 세포 단백질체학 및 단일 세포 대사체학이 있습니다.

세포 이미징 및 분석의 가장 잘 알려진 예 중 하나는 질화규소 박막 창을 사용하여 구현된 단일 분자 형광 현미경입니다. 1990년 스탠포드 대학교의 W.E. 모어너 교수와 벨 연구소의 M. 오릿 교수가 처음 발명한 이 기술은 개별 분자의 고해상도 이미징을 달성하는 핵심 기술 중 하나입니다.

단일 분자 형광 현미경 기술에서는 질화규소 박막 윈도우를 시료 지지막으로 사용하여 세포 내 분자의 고해상도 이미징을 가능하게 합니다. 이 기술은 분자의 공간 분포, 분자 상호 작용 및 세포 수명 동안의 분자 역학을 연구하는 데 중요합니다. 질화규소 박막 창을 사용하면 광학 노이즈와 배경 신호의 간섭을 줄이고 이미징의 신호 대 잡음비를 개선하여 고감도 단일 분자 이미징을 구현할 수 있습니다.

생명과학 연구에서 세포 이미징은 매우 중요한 도구 중 하나입니다. 질화규소 필름 윈도우의 투명성 덕분에 현미경의 윈도우 재료로 사용할 수 있습니다. 이미징을 위해 샘플을 현미경 아래에 놓을 때 실리콘 질화물 창은 이미지의 품질과 정확성을 손상시키지 않으면서 샘플을 보호하는 데 중요한 역할을 합니다.

최근 단일 분자 형광 현미경 기술의 지속적인 발전으로 질화 규소 박막 창은 단백질 역학 연구, 세포 내 신호 전달 메커니즘 연구, 신경 축삭 시냅스 연결 연구와 같은 세포 이미징 분야의 많은 중요한 연구에 널리 사용되었습니다.

DNA 및 단백질 분석

실리콘 질화물 박막 창은 형광 표지된 단백질 또는 DNA 분자의 검출과 같은 분자 진단에 사용할 수 있습니다. 형광 기반 분자 분석은 세포 내 단백질 및 DNA 발현, 세포 기능의 변화 등을 감지하는 등 세포 및 분자 수준의 연구에 널리 사용되어 왔습니다. 질화규소 박막 윈도우를 사용하면 이러한 분석을 비파괴 조건에서 수행할 수 있으며 분석의 감도와 정확도를 크게 향상시킬 수 있습니다.

신약 개발

실리콘 질화물 박막 창은 약물 개발에도 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 연구자들은 실리콘 질화물 박막 창을 사용하여 세포에서 약물의 작용, 효과 및 부작용을 관찰할 수 있습니다.

예를 들어, 2019년에 ACS 센서에 게재된 논문 제목은 '간암 세포에 대한 화학 치료제의 반응을 연구하기 위한 프로그래밍 가능한 마이크로 환경 칩'입니다. 연구팀은 질화규소 박막 창을 사용하여 다양한 화학요법제에 대한 간암 세포의 반응을 연구하기 위해 프로그래밍 가능한 마이크로 환경 칩을 만들었습니다. 이 연구에서 연구진은 질화규소 박막 창을 통해 세포를 이미징하고 추적할 수 있었으며, 세포 배양의 미세 환경을 제어함으로써 다양한 화학 치료제의 효능과 독성을 보다 정확하게 평가할 수 있어 간암 치료에 새로운 아이디어를 제공할 수 있었습니다.

또 다른 대표적인 예로는 2020년 분석 화학(Analytical Chemistry)에 게재된 "마이크로칩과 이미징을 이용한 약물 스크리닝 및 효능 평가"라는 제목의 논문이 있습니다. 연구팀은 실리콘 질화물 박막 창을 사용하여 여러 개의 작은 챔버와 세포 배양 영역을 단일 칩에 통합하는 마이크로칩을 만들어 여러 약물의 스크리닝 및 효능 평가를 가능하게 했습니다. 연구진은 세포 이미징에 질화규소 박막 창을 사용하여 세포의 성장과 변화를 관찰함으로써 약물의 효능과 독성을 평가할 수 있었습니다. 이러한 마이크로 칩을 사용하면 약물 개발의 효율성을 크게 향상시킬뿐만 아니라 약물 개발 비용도 절감 할 수 있습니다.

또한 약물이 세포 내에서 어떻게 운반되는지, 특정 수용체와 어떻게 상호 작용하는지 관찰할 수 있습니다. 이 정보는 연구자들이 약물의 작용 메커니즘을 더 잘 이해하고 약물의 분자 구조를 더 정밀하게 설계하여 약물의 효능과 안전성을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

바이오센서

바이오센서는 생물학적 분석물을 감지하여 측정 가능한 신호로 변환하는 분석 장치입니다. 생체 분자와 생물학적 시스템 간의 상호 작용을 감지하여 생체 분자의 정량적, 정성적 분석 및 검출을 수행합니다. 실리콘 질화물 박막 창은 광 투과율이 우수하여 형광 프로브의 검출에 사용할 수 있습니다. 또한 질화규소 박막 윈도우 표면의 친수성 및 화학적 안정성은 바이오센서의 감도와 안정성을 보장합니다.

최근 몇 년 동안 실리콘 질화물 박막 창은 바이오센서 응용 분야에서 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 예를 들어, 단백질 효소 분해, 약물 스크리닝, 미생물 검출, DNA 검출 및 기타 응용 분야에 사용되었습니다. 동시에 실리콘 질화물 박막 윈도우의 가공성은 바이오 센서 제조의 요구 사항을 충족하여 바이오 센서의 추가 개발을위한 좋은 기반을 제공 할 수 있습니다.

요약하면, 세포 이미징 및 분석, DNA 및 단백질 분석, 신약 개발, 바이오센서는 생명과학 분야에서 매우 중요한 분야입니다. 이러한 분야에서 실리콘 질화물 박막 창은 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 높은 품질, 투명성 및 내구성은 연구자들에게 탁월한 실험 도구를 제공합니다. 연구자들은 질화규소 박막 창을 사용하여 생물학적 시스템에서 세포, 분자 및 약물의 거동을 더 잘 관찰하고 연구할 수 있으므로 생명과학 연구를 위한 보다 심층적이고 정확한 데이터와 정보를 제공할 수 있습니다.

당사는 실리콘 질화물 박막 창 / MEMS에 대한 맞춤형 서비스를 제공하므로 언제든지 문의하시기 바랍니다.