KR101907267B1 - A kit for detecting the target materials using porous wall and magnets - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표적물질의 존재 여부를 간편하게 확인할 수 있는 2 이상의 입자 및 표적물질 검출부를 포함하는 표적물질 검출용 키트에 관한 것으로, 상기 키트를 이용하면 표적물질에 대하여 서로 다른 결합 분자를 사용하여 입자 간의 비대칭 복합체를 형성시킬 수 있으며, 이를 간편하게 확인 및 분석하여 복수의 표적물질을 효율적으로 검출할 수 있다.The present invention relates to a kit for detecting a target substance comprising two or more particles and a target substance detection unit that can easily confirm presence or absence of a target substance. Using the kit, Asymmetric complexes can be formed, which can be easily identified and analyzed to efficiently detect a plurality of target substances.

Description

다공성 격벽 및 자석을 이용한 표적물질 검출용 키트{A kit for detecting the target materials using porous wall and magnets}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a kit for detecting a target material using porous barriers and magnets,

본 발명은 다공성 격벽 및 자석을 이용하는 표적물질 검출부와 2 이상의 입자를 포함하는 표적물질 검출용 키트에 관한 것이다.The present invention relates to a target substance detection unit using a porous partition wall and a magnet, and a kit for detecting a target substance containing two or more particles.

시료 내 표적물질을 검출하거나 분리하는 기술은 질병 진단, 식품 검사, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 전통적인 검출 방법에는 면역분석법이 있으며, 그 검출 원리 및 방법에 따라 방사면역분석법, 효소면역측정법, 형광항체법, 화학발광면역측정법 등이 있다. 최근에는 금과 실리카 등 다양한 종류의 나노 입자들을 항체나 효소 표면에 결합시켜 검출 감도를 높이려는 시도가 있었다.Techniques for detecting or separating target substances in samples have been used in various fields such as disease diagnosis, food inspection, and environmental monitoring. Conventional detection methods include immunoassay, and there are radioimmunoassay, enzyme immunoassay, fluorescent antibody, and chemiluminescent immunoassay according to the detection principle and method. Recently, attempts have been made to increase detection sensitivity by binding various types of nanoparticles such as gold and silica to the surface of antibodies or enzymes.

생체 시료에서 특정의 표적물질을 검출 또는 분리하는 방법으로서, 실리카, 유리섬유, 음이온교환수지 또는 자성 입자를 이용하는 방법이 알려져 있다. 이들 중에서 자성 입자를 이용하는 방법에 따르면, 표면에 표적 생체물질과 결합할 수 있는 프로브를 갖는 자성 입자를 시료 용액에 투입하여 표적 생체물질을 포획하고, 다시 자성 입자와 표적 생체물질을 분리함으로써 표적 생체물질을 분리 추출한다. 이렇게 자성 입자를 이용하여 표적 생체물질을 검출 또는 분리하는 방법(bead based separation)은 세포, 단백질, 핵산 등의 생체물질을 검출 또는 분리하는데 널리 이용되고 있다(비특허문헌 1). 또한 자성 나노입자의 조성을 변화시켜 자기 민감도(susceptibility)나 자화도(magnetization) 차이를 이용하여 여러 생체물질을 분리할 수 있는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1).As a method for detecting or separating a specific target substance from a biological sample, a method using silica, glass fiber, anion exchange resin or magnetic particles is known. Among them, according to the method using magnetic particles, magnetic particles having probes capable of binding to the target biomaterial on the surface are put into the sample solution to capture the target biomaterial, and then the magnetic particles and the target biomaterial are separated from each other, Separate and extract the material. Thus, bead based separation using magnetic particles is widely used for detecting or separating biomaterials such as cells, proteins, and nucleic acids (Non-Patent Document 1). There is also known a method of separating a plurality of biological materials by using a difference in susceptibility or magnetization by changing the composition of magnetic nanoparticles (Patent Document 1).

1. 대한민국 공개특허 제10-2016-0024804호1. Korean Patent Publication No. 10-2016-0024804

1. BioChip J., Vol.8, 1 (2014), 1~7 1. BioChip J., Vol. 8, 1 (2014), 1-7

본 발명의 일 양상은One aspect of the present invention is

자기장을 생성시키는 자기장 발생부;A magnetic field generator for generating a magnetic field;

상기 자기장 발생부의 하부와 연결되며, 내부공간을 구비하는 시료수용부;A sample receiving portion connected to a lower portion of the magnetic field generating portion and having an inner space;

상기 시료수용부의 내부공간을 상하로 격리하는 다공성 격벽; 및A porous partition wall vertically separating the inner space of the sample accommodating portion; And

상기 다공성 격벽으로 격리된 내부공간 사이의 전압 변화를 감지하는 전압 측정부를 포함하는 표적물질 검출부; 및And a voltage measuring unit for sensing a voltage change between the inner spaces isolated by the porous barrier ribs. And

표적물질의 서로 다른 인식 부위에 특이적으로 결합하는 결합 분자가 연결된 2 이상의 입자를 포함하는 것으로, 상기 2 이상의 입자 중 어느 하나는 자성 입자인 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트를 제공하는 것이다.Wherein at least one of the two or more particles is a magnetic particle, wherein the target substance includes two or more particles to which binding molecules that specifically bind to different recognition sites of the target substance are connected.

본 발명의 일 양상은One aspect of the present invention is

자기장을 생성시키는 자기장 발생부;A magnetic field generator for generating a magnetic field;

상기 자기장 발생부의 하부와 연결되며, 내부공간을 구비하는 시료수용부;A sample receiving portion connected to a lower portion of the magnetic field generating portion and having an inner space;

상기 시료수용부의 내부공간을 상하로 격리하는 다공성 격벽; 및A porous partition wall vertically separating the inner space of the sample accommodating portion; And

상기 다공성 격벽으로 격리된 내부공간 사이의 전압 변화를 감지하는 전압 측정부를 포함하는 표적물질 검출부; 및And a voltage measuring unit for sensing a voltage change between the inner spaces isolated by the porous barrier ribs. And

표적물질의 서로 다른 인식 부위에 특이적으로 결합하는 결합 분자가 연결된 2 이상의 입자를 포함하는 것으로, 상기 2 이상의 입자 중 어느 하나는 자성 입자인 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트를 제공한다.Wherein at least two of the at least two particles are magnetic particles, wherein the at least two particles include at least two bound particles in which binding molecules that specifically bind to different recognition sites of the target substance are connected.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 키트에 포함되는 자기장 발생부는 자석, 솔레노이드 및 초전도자석으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며 자석인 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the magnetic field generating unit included in the kit may be selected from the group consisting of magnets, solenoids, and superconducting magnets, and is preferably a magnet.

본 명세서에서 사용되는 용어, "자기장(magnetic field)"이란 자석이나 전류, 변화하는 전기장 등의 주위에 자기력이 작용하는 범위를 말하며, "자기장 발생부"란 자석, 전자석 등을 이용하여 일시적 또는 영구적으로 자기장을 생성시키는 구성을 의미한다. 외부 자기장 없이도 자체적인 자기장을 유지하여 자성을 유지하는 물질을 자석(강자성체)이라고 하며, 전자석(electro-magnet)은 전류가 흐르면 자화되는 자석으로 솔레노이드(solenoid), 초전도자석 등이 있다.As used herein, the term "magnetic field" refers to a range in which a magnetic force acts around a magnet, a current, a changing electric field, etc., and a "magnetic field generating portion" To generate a magnetic field. A material that maintains magnetic properties by maintaining its own magnetic field without an external magnetic field is called a magnet (a ferromagnet), and an electro-magnet is a magnet that is magnetized when an electric current flows, such as a solenoid or a superconducting magnet.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 검출용 키트에서 표적물질 검출부는 자기장의 세기(tesla, 테슬라)를 조절할 수 있는 자기장 조절부를 추가로 포함할 수 있다. 자기장의 세기를 조절함으로써 자성 입자-폴리스티렌 입자 이합체의 포집 정도를 조절할 수 있으며, 전자석은 전류의 세기를 조절하여 자기장의 세기를 조절할 수 있는 장점이 있다.According to an embodiment of the present invention, the target material detection unit in the detection kit may further include a magnetic field control unit capable of controlling the intensity (tesla, tesla) of the magnetic field. The degree of trapping of the magnetic particle-polystyrene particle duplex can be controlled by adjusting the intensity of the magnetic field, and the electromagnet has an advantage that the strength of the magnetic field can be controlled by controlling the intensity of the electric current.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 검출용 키트는 키트의 입자와 검출 대상이 되는 시료가 접촉하는 공간을 제공하는 시료수용부를 포함하고 있으며, 상기 시료수용부에는 미세공(micropore)이 형성된 다공성 격벽(porous wall)이 있어 내부 공간을 상하로 구분하고 있다. According to one embodiment of the present invention, the detection kit includes a sample storage unit for providing a space in which a particle of the kit and a sample to be detected are in contact with each other. In the sample storage unit, a porous There is a porous wall to divide the interior space up and down.

일 구체예에 따르면, 상기 미세공은 0.5 내지 10 ㎛ 크기인 것이 바람직하고, 0.5 내지 5 ㎛ 크기인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 미세공은 시료수용부의 내부공간에서 입자들이 이동하는 통로 역할을 하며, 미세공의 크기에 따라 단일의 입자 또는 입자-입자 이합체를 통과시킬 수 있다.According to one embodiment, the micropores are preferably 0.5 to 10 mu m in size, more preferably 0.5 to 5 mu m in size. In addition, the micropores serve as passages for moving particles in the inner space of the sample accommodating portion, and can pass a single particle or a particle-particle dimer depending on the size of the micropores.

상기 다공성 격벽은 실리콘나이트라이드(silicon nitride, SiNx), 니트로셀룰로오스(nitrocellulose), 셀룰로스, PVDF(poly vinyldienfluoride), PES(polyethersufone), 유리섬유 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 소재로 이루어진 것일 수 있으며, 실리콘나이트라이드로 이루어진 것이 바람직하다.The porous barrier may be made of a material selected from the group consisting of silicon nitride (SiNx), nitrocellulose, cellulose, poly vinylidene fluoride (PVDF), polyethersufone (PES), glass fiber and nylon, Silicon nitride is preferable.

상기 표적물질 검출부에서 시료수용부는 자기장 발생부의 하부와 연결되어 있지만 분리가 가능하며, 시료수용부에서 다공성 격벽은 탈착이 가능하기 때문에 시료수용부의 내부 공간에 검출 대상이 되는 시료 및 전해질 용액을 주입할 수 있다.In the target material detection part, the sample storage part is connected to the lower part of the magnetic field generation part but can be separated. Since the porous partition wall can be detached from the sample storage part, the sample to be detected and the electrolyte solution are injected into the inner space of the sample storage part .

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 검출용 키트에서 입자는 금 입자, 은 입자와 같은 금속 입자, 실리카 입자 및 고분자 입자 등 입자의 재질에 상관없이 이용될 수 있으나, 폴리스티렌 입자인 것이 바람직하다. 또한, 상기 키트에서 입자의 종류는 2 이상일 수 있으며, 2 종류인 것이 가장 바람직하다. 입자가 2 종류인 경우 입자의 재질이 서로 상이한 것이 바람직하며, 두 입자 중 어느 하나는 자성 입자인 것이 가장 바람직하다. 본 발명의 검출용 키트는 자기장을 이용하여 상기 자성 입자와 다른 입자를 분리하며, 자기장 발생부에서 자기장이 생성되는 경우 자성 입자는 다공성 격벽의 미세공을 통과하여 시료수용부의 하부에서 상부로 이동할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the particles in the detection kit can be used regardless of the material of the particles such as gold particles, silver particles, silica particles and polymer particles, but it is preferably polystyrene particles. The kind of the particles in the kit may be two or more, and most preferably two kinds. When two kinds of particles are used, it is preferable that the materials of the particles are different from each other, and it is most preferable that one of the two particles is a magnetic particle. The detection kit of the present invention separates the magnetic particles from other particles by using a magnetic field. When a magnetic field is generated in the magnetic field generating portion, the magnetic particles can move from the lower portion of the sample accommodating portion to the upper portion through the micropores of the porous partition wall have.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 입자는 서로 다른 크기를 갖는 것이 바람직하며, 어느 한 입자의 크기가 나노미터 규모인 경우 다른 입자는 그 이상 크기의 나노미터, 또는 마이크로미터 크기일 수 있다. 또한, 상기 입자 중 크기가 작은 입자가 자성 입자인 것이 바람직하며, 그 크기는 100 ㎚ 내지 3 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the particles are preferably of different sizes, and when the size of one particle is nanometer scale, the other particle may be nanometer or more micrometer in size. It is preferable that the particles having a small size among the particles are magnetic particles, and the size thereof is preferably in the range of 100 nm to 3 탆.

본 명세서에서 사용되는 용어, "결합 분자(binding molecules)"란 상기 입자의 표면에 화학 결합을 통해 연결되어 있으며, 표적물질에 특이적으로 결합할 수 있어 상기 입자와 표적물질의 특이적인 결합을 매개하는 분자를 의미한다.As used herein, the term "binding molecules" refers to the surface of a particle that is linked to a surface of the particle through a chemical bond, and is capable of specifically binding to the target material, ≪ / RTI >

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 결합 분자는 표적물질과 특이적으로 결합할 수 있는 분자이면 어떠한 것이든 가능하며, 폴리펩티드, 폴리뉴클레오티드 및 지질로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 상기 결합 분자는 예를 들어, 효소, 항체, 리간드, 앱타머 또는 마이크로 RNA일 수 있다. 바람직하게는, 상기 결합 분자는 항체 또는 앱타머일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the binding molecule may be any molecule capable of specifically binding to a target substance, and may be selected from the group consisting of a polypeptide, a polynucleotide and a lipid, but is not limited thereto . The binding molecule may be, for example, an enzyme, an antibody, a ligand, an aptamer or a microRNA. Preferably, the binding molecule can be an antibody or an aptamer.

본 명세서에서 사용되는 용어, "특이적으로 결합(specifically binding)"은 당업자에게 통상적으로 공지되어 있는 의미와 동일한 것으로서, 항원 및 항체가 특이적으로 상호작용하여 면역학적 반응을 하는 것뿐만 아니라 효소, 앱타머, 리간드 등의 분자가 표적에 높은 친화성과 특이성을 가지면서 결합하는 것을 의미한다.As used herein, the term "specifically binding" is equivalent to what is commonly known to those of ordinary skill in the art, and includes not only the specific interaction of an antigen and an antibody to effect an immunological reaction, Aptamers, ligands, etc., bind to the target with high affinity and specificity.

본 발명의 키트는 크기가 상이한 2종 이상의 입자 및 인식 부위가 서로 상이한 결합 분자를 이용한 것으로, 결합 분자가 표적물질의 서로 다른 부위를 인식하기 때문에 높은 정확도로 표적물질을 검출할 수 있다.The kit of the present invention uses a binding molecule in which two or more particles having different sizes and recognition sites are different from each other, and the target molecule can be detected with high accuracy because the binding molecule recognizes different sites of the target substance.

도 1은 본 발명의 키트를 이용한 표적물질의 검출원리를 개략적으로 나타낸 것이다. 결합분자가 연결되어 있는 2종의 입자와 검출하고자 하는 시료를 접촉시키면, 표적물질이 존재하는 경우 자성 입자-표적물질-폴리스티렌 입자 복합체가 형성된다. 이후 상기 복합체를 검출하기 위하여 자기장을 발생시키면 자성 입자가 다공성 격벽을 통과하여 시료수용부의 상부로 이동하게 되며, 자성 입자의 이동에 따라 자성 입자-표적물질-폴리스티렌 입자 복합체 또한 상부 방향으로 움직이게 된다. 그러나, 자성 입자-표적물질-폴리스티렌 입자 복합체는 크기가 크기 때문에 다공성 격벽에 존재하는 미세공을 통과할 수 없으며, 이 경우 전류의 흐름이 방해를 받게 된다. 따라서, 다공성 격벽에 의하여 격리되는 시료수용부의 상하 내부공간에서 발생하는 임피던스(impedance) 차이를 측정하여 자성 입자-표적물질-폴리스티렌 입자 복합체의 존재 유무, 즉 표적물질의 존재 여부를 확인할 수 있게 된다.1 schematically shows the principle of detection of a target substance using the kit of the present invention. When the two kinds of particles to which the binding molecules are connected are brought into contact with the sample to be detected, a magnetic particle-target material-polystyrene particle composite is formed in the presence of the target substance. Then, when a magnetic field is generated to detect the complex, the magnetic particles move to the upper portion of the sample accommodating portion through the porous barrier, and the magnetic particle-target material-polystyrene particle composite also moves upward in accordance with the movement of the magnetic particles. However, since the magnetic particle-target material-polystyrene particle composite is large in size, it can not pass through the micropores existing in the porous partition wall, and current flow is disturbed in this case. Therefore, the presence or absence of the magnetic particle-target material-polystyrene particle complex, that is, the presence of the target substance, can be confirmed by measuring the impedance difference generated in the upper and lower inner spaces of the sample receiving portion isolated by the porous barrier.

도 2는 본 발명의 키트에서 표적물질 검출부(100)의 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.FIG. 2 shows the structure of the target substance detection unit 100 in the kit of the present invention in detail.

상기 표적물질 검출부(100)에서 자기장 발생부(110)는 자성 입자가 이동할 수 있도록 자기장을 생성시키고, 시료수용부(120)는 상기 자기장 발생부의 하부와 연결되어 자기장의 영향을 받으며, 검출하고자 하는 시료와 키트에 포함된 입자가 접촉하는 내부공간을 제공한다. 또한, 상기 시료수용부에 포함된 다공성 격벽(130)은 시료수용부의 내부공간을 상하로 구분한다. 전압 측정부(140)는 다공성 격벽에 의하여 격리된 내부공간에서 임피던스 변화를 감지하고, 이를 수행하기 위하여 시료수용부의 내부공간에 담지되어 있는 전극(150)을 포함한다.In the target material detection unit 100, the magnetic field generation unit 110 generates a magnetic field for moving magnetic particles. The sample storage unit 120 is connected to a lower portion of the magnetic field generation unit and is affected by a magnetic field. Provide an internal space in which the sample and the particles contained in the kit contact. In addition, the porous partition wall 130 included in the sample storage portion divides the internal space of the sample storage portion into upper and lower portions. The voltage measuring unit 140 includes an electrode 150 supported in an inner space of the sample accommodating unit to sense the impedance change in the inner space isolated by the porous barrier and perform the impedance change.

표적물질 검출부의 작동 방식은 하기와 같다.The operation of the target material detection unit is as follows.

표적물질 검출용 키트에 포함된 2종 이상의 입자는 표적물질의 서로 다른 부위를 인식하는 연결분자를 포함하고 있어, 시료 내에 표적물질이 존재하는 경우 입자-표적물질-입자 복합체를 형성하게 된다. 자기장 발생부의 하부와 연결되어 있는 시료수용부(120)에서 검사하고자 하는 시료와 키트에 포함된 2종 이상의 입자를 접촉시키고, 자기장 발생부(110)에서 자기장을 생성시킨다. 자기장이 발생하면 자성 입자 또는 자성 입자와 결합하고 있는 입자 이합체는 자기장 발생부가 있는 시료수용부의 상부 쪽으로 이동하게 되며, 이 과정에서 시료수용부의 내부공간을 상하로 격리하는 다공성 격벽(130)을 만나게 된다. 다공성 격벽(130)에는 특정 크기의 미세공이 형성되어 있어 일정 크기 이하의 입자 또는 이합체만 통과시키는 역할을 하는데, 표적물질-입자 복합체에 의하여 미세공이 폐쇄되는 경우 전류의 흐름이 방해를 받아 시료수용부의 상하부 내부공간에서 임피던스의 차이가 발생하게 된다. 전압 측정부(140)는 시료수용부의 내부공간에 담지되어 있는 전극(150)을 이용하여 상기 임피던스 차이를 감지하고, 이를 통하여 미세공의 폐쇄 여부, 즉 표적물질의 존재 여부를 확인한다.The two or more particles included in the kit for detecting a target substance include linking molecules that recognize different sites of the target material to form a particle-target material-particle complex when the target substance is present in the sample. A sample to be inspected is brought into contact with two or more kinds of particles included in the kit in the sample storage part 120 connected to the lower part of the magnetic field generating part and a magnetic field is generated in the magnetic field generating part 110. When the magnetic field is generated, the particle dimer coupled with the magnetic particles or the magnetic particles is moved to the upper side of the sample accommodating portion having the magnetic field generating portion, and in this process, the porous partition wall 130 separating the inner space of the sample accommodating portion from the upper and lower sides is encountered . When the micropores are closed by the target material-particle composite, the flow of the current is obstructed and the micropores of the sample accommodating portion A difference in impedance occurs in the upper and lower inner spaces. The voltage measuring unit 140 senses the impedance difference by using the electrode 150 carried in the internal space of the sample accommodating unit and confirms whether the micropore is closed, that is, whether the target substance exists.

본 발명의 키트를 이용하면, 표적물질의 서로 다른 부위를 인식하는 결합 분자 및 2종 이상의 입자를 사용하여 입자 간의 비대칭 복합체를 형성시킬 수 있으며, 자기장을 이용하여 상기 복합체를 다른 입자와 분리하여 확인 및 분석함으로써 표적물질을 효율적으로 검출할 수 있다.By using the kit of the present invention, it is possible to form an asymmetric complex between particles by using binding molecules and two or more kinds of particles recognizing different parts of the target substance, and by separating the complex from other particles using magnetic fields And the target substance can be efficiently detected.

도 1은 본 발명의 키트를 이용하여 표적물질을 검출하는 원리를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 표적물질 검출용 키트에서 표적물질 검출부의 구성을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 키트를 이용하여 시간 경과에 따른 임피던스 및 전류 변화를 측정한 결과를 그래프로 나타낸 도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 schematically shows the principle of detecting a target substance using the kit of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing the structure of a target substance detection unit in a kit for detecting a target substance of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a graph showing the results of measurement of impedance and current change over time using the kit of the present invention.

이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, one or more embodiments will be described in more detail by way of examples. However, these embodiments are intended to illustrate one or more embodiments, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

실시예Example 1: 인플루엔자 A 핵단백질과 입자의 결합 유도 1: induction of binding of influenza A nucleoprotein and particle

인플루엔자 A 핵단백질(Influenza A nucleoprotein, 이하 '핵단백질'로 표기함)과 입자가 결합하여 복합체를 형성하도록 유도하기 위하여 하기와 같이 실험하였으며, 핵단백질과 입자가 결합하는 경우 크기가 비대칭인 입자 이합체가 형성된다.Influenza A nucleoprotein (hereinafter referred to as " nucleoprotein ") and particles were combined to form a complex, and the following experiment was conducted. .

구체적으로, 0.5 ㎛ 크기의 자성 입자(magnetic beads) 100 fM 및 2.8 ㎛ 크기의 폴리스티렌 입자(polystyrene beads) 10 fM을 준비한 후 EDC-NHS{(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide)-(N-hydroxysuccinimide)}를 처리하여 활성화시켰다. 이후 상기 활성화시킨 각각의 입자와 인식 부위가 서로 상이한 핵단백질 항체를 혼합하여 입자와 항체의 결합을 유도하였다. 다음으로 결합 완충용액(1X PBS 및 0.01% tween20)에 용해되어 있는 핵단백질(10 pM; 실험군) 또는 소혈청알부민(bovine serum albumin, 이하 'BSA'로 표기함; 대조군) 각각을 상기 항체-입자 복합체와 충분한 시간 동안 접촉시켜 단백질-항체-입자 복합체의 형성을 유도하였다.Specifically, EDC-NHS {(1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide) was prepared by preparing 100 fm magnetic beads having a size of 0.5 μm and 10 fM polystyrene beads having a size of 2.8 μm. - (N-hydroxysuccinimide)}. Then, each of the activated particles and the recognition site were mutually different to each other to induce binding between the particles and the antibody. Next, each of the nuclear particles (10 pM; experimental group) or bovine serum albumin (hereinafter, referred to as 'BSA') dissolved in binding buffer (1X PBS and 0.01% tween20) Complex for a sufficient period of time to induce the formation of a protein-antibody-particle complex.

실시예Example 2: 단백질-항체-입자 복합체의 형성 여부 확인 2: Confirmation of protein-antibody-particle complex formation

상기 실시예 1에서 실험한 단백질-항체-입자 복합체의 형성 여부를 확인하기 위하여 하기와 같이 실험하였다.In order to confirm the formation of the protein-antibody-particle complex as tested in Example 1, the following experiment was conducted.

구체적으로 시료용기의 하부에 상기 실시예 1에서 실험한 단백질-항체-입자 복합체를 주입하고, 전류가 흐를 수 있도록 시료용기의 내부공간을 전해질 용액으로 충전하였다. 이후 상부에 위치한 자석을 작동시키고, 격벽으로 구분된 시료용기의 상부 및 하부에서 충분한 시간 동안 전류 및 임피던스(impedance)를 측정하였다.Specifically, the protein-antibody-particle complex as tested in Example 1 was injected into the lower part of the sample container, and the inner space of the sample container was filled with the electrolyte solution so that the current could flow. Then, the magnet located at the top was operated and the current and impedance were measured for a sufficient time at the top and bottom of the sample vessel divided by the partition.

그 결과, 도 3에 나타난 것과 같이 시간이 경과할수록 임피던스가 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 입자에 의해 격벽의 미세공이 막히면서 임피던스가 증가한 것을 의미한다.As a result, as shown in FIG. 3, it was confirmed that the impedance increases with time, which means that the micropores of the barrier are clogged by the particles and the impedance is increased.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

100: 표적물질 검출부;
110: 자기장 발생부;
120: 시료수용부;
130: 다공성 격벽;
140: 임피던스 측정부;
150: 전극100: a target material detection unit;
110: magnetic field generator;
120: sample receiving portion;
130: porous partition wall;
140: Impedance measuring unit;
150: electrode

Claims (8)

자기장을 생성시키는 자기장 발생부;
상기 자기장 발생부의 하부와 분리가 가능하도록 연결되며, 상방이 개방될 수 있고, 내부공간을 구비하는 시료수용부;
상기 시료수용부의 내부공간을 상하로 격리하는 다공성 격벽; 및
상기 다공성 격벽으로 인하여 상하로 격리된 내부공간 사이의 임피던스 변화를 감지하는 임피던스 측정부를 포함하는 표적물질 검출부; 및
표적물질의 서로 다른 인식 부위에 특이적으로 결합하는 결합 분자가 연결된 2 이상의 입자를 포함하는 것으로, 상기 2 이상의 입자 중 어느 하나는 자성 입자이고,
상기 다공성 격벽은 상기 시료수용부와 탈착이 가능하여, 상기 시료수용부에서 이탈된 상태에서, 상기 시료수용부의 상방에서 상기 시료수용부의 내부공간의 하부에 검출 대상이 되는 시료를 주입할 수 있도록 하고, 상기 표적물질과 상기 2 이상의 입자가 결합된 복합체가 상기 자기장 발생부에서 자기장을 생성함에 따라 상기 내부공간의 하부에서 상부로 이동하는 중에 상기 다공성 격벽에 형성된 미세공을 폐쇄시켜서 전류의 흐름을 방해하여 상기 시료수용부의 내부공간에서 임피던스 차이가 발생하는 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.
A magnetic field generator for generating a magnetic field;
A sample accommodating portion connected to the lower portion of the magnetic field generating portion so as to be separated from the lower portion of the magnetic field generating portion,
A porous partition wall vertically separating the inner space of the sample accommodating portion; And
And an impedance measuring unit for sensing an impedance change between the upper and lower inner spaces due to the porous barrier ribs. And
Wherein at least one of the two or more particles is a magnetic particle and at least one of the two or more particles is a magnetic particle,
The porous partition wall is capable of being detached from the sample accommodation portion so that the sample to be detected can be injected into the lower portion of the inner space of the sample accommodation portion above the sample accommodation portion while being separated from the sample accommodation portion , And the complex of the target material and the two or more particles is closed by closing the micropores formed in the porous barrier while moving upward from the lower part of the inner space as the magnetic field generates the magnetic field in the magnetic field generator, Wherein a difference in impedance occurs in an inner space of the sample accommodating portion.
제1항에 있어서,
상기 자기장 발생부는 자석, 솔레노이드 및 초전도자석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.
The method according to claim 1,
Wherein the magnetic field generating unit is any one selected from the group consisting of a magnet, a solenoid, and a superconducting magnet.
제1항에 있어서,
상기 표적물질 검출부는 자기장의 세기를 조절할 수 있는 자기장 조절부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.
The method according to claim 1,
Wherein the target material detection unit further comprises a magnetic field control unit capable of controlling the intensity of the magnetic field.
제1항에 있어서,
상기 다공성 격벽은 0.5 내지 10 ㎛ 크기의 미세공이 형성된 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.
The method according to claim 1,
Wherein the porous barrier is formed with micropores having a size of 0.5 to 10 mu m.
제1항에 있어서,
상기 다공성 격벽은 실리콘나이트라이드(silicon nitride), 니트로셀룰로오스, 셀룰로스, PVDF(poly ethylene terephthalate), PES(polyethersufone), 유리섬유 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.
The method according to claim 1,
Wherein the porous barrier is made of a material selected from the group consisting of silicon nitride, nitrocellulose, cellulose, poly ethylene terephthalate (PVDF), polyethersufone (PES), glass fiber and nylon Kits.
제1항에 있어서,
상기 입자는 금속 입자, 실리카 입자 및 고분자 입자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.
The method according to claim 1,
Wherein the particle is any one selected from the group consisting of metal particles, silica particles and polymer particles.
제1항에 있어서,
상기 자성입자는 100 ㎚ 내지 3 ㎛ 크기인 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.
The method according to claim 1,
Wherein the magnetic particles have a size of 100 nm to 3 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 결합 분자는 폴리펩티드, 폴리뉴클레오티드 및 지질로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.The method according to claim 1,
Wherein the binding molecule is selected from the group consisting of a polypeptide, a polynucleotide, and a lipid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102307340B1 (en) * 2020-04-03 2021-09-30 사회복지법인 삼성생명공익재단 Analysis system and method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100363289B1 (en) 1994-05-09 2003-03-26 시스멕스 가부시키가이샤 Particle measuring device and its particle measuring method
JP2007003412A (en) * 2005-06-24 2007-01-11 Sekisui Chem Co Ltd Biological measuring method
KR101622779B1 (en) * 2015-07-16 2016-05-19 한국기계연구원 Apparatus and method for monitoring nano particles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100363289B1 (en) 1994-05-09 2003-03-26 시스멕스 가부시키가이샤 Particle measuring device and its particle measuring method
JP2007003412A (en) * 2005-06-24 2007-01-11 Sekisui Chem Co Ltd Biological measuring method
KR101622779B1 (en) * 2015-07-16 2016-05-19 한국기계연구원 Apparatus and method for monitoring nano particles

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102307340B1 (en) * 2020-04-03 2021-09-30 사회복지법인 삼성생명공익재단 Analysis system and method
WO2021201635A1 (en) * 2020-04-03 2021-10-07 사회복지법인 삼성생명공익재단 Analysis system and method

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