KR102658450B1 - Nanomagnetic antibody of Salmonella and the preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 살모넬라균 진단용 나노자성항체에 관한 것으로, 상기 나노자성항체는 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 심극 초상자성 나노입자의 표면에 살모넬라균 진단용 항체가 고정된다. 본 발명은 살모넬라균 또는 살모넬라균에 감염된 개체의 자성을 이용한 정량분석 및 육안관찰을 통한 정성분석이 가능하여 살모넬라균을 비롯한 다양한 병원균의 신속하고 정확한 분석에 응용이 가능하다.The present invention relates to a nanomagnetic antibody for diagnosing Salmonella, wherein the nanomagnetic antibody is immobilized on the surface of deep superparamagnetic nanoparticles coated with carboxymethyl dextran. The present invention enables quantitative analysis using the magnetism of Salmonella or Salmonella-infected individuals and qualitative analysis through visual observation, and can be applied to the rapid and accurate analysis of various pathogens, including Salmonella.

Description

살모넬라균의 나노자성항체 및 이의 제조방법 {Nanomagnetic antibody of Salmonella and the preparation method thereof}Nanomagnetic antibody of Salmonella and the preparation method thereof}

본 발명은 초상자성 산화철 나노 입자에 살모넬라균의 항체를 결합시킨 나노자성항체 및 이의 제조방법, 이를 이용한 살모넬라균의 신속 진단에 관한 것으로, 구체적으로 살모넬라균의 항체를 심극 초상자성 산화철에 결합시킨 나노자성항체, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 살모넬라균의 신속 진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanomagnetic antibody in which a salmonella antibody is bound to superparamagnetic iron oxide nanoparticles, a method for producing the same, and rapid diagnosis of salmonella using the same. Specifically, it relates to a nanomagnetic antibody in which a salmonella antibody is bound to deep superparamagnetic iron oxide. It relates to magnetic antibodies, methods for producing them, and methods for rapid diagnosis of Salmonella using the same.

다제내성 박테리아와 슈퍼 박테리아의 출현, 미증유의 변종 바이러스 출현 등으로 전 세계적인 감염병 확산과 관련 질환으로 인한 사망자의 증가가 전망된다. 그러나 슈퍼 박테리아 및 신종 바이러스에 대응하는 신규 또는 전통 항생제 및 항바이러스제의 개발은 용이하지 않거나 부족하다. The emergence of multi-drug resistant bacteria and super bacteria, and the emergence of unprecedented mutant viruses are expected to lead to the spread of infectious diseases worldwide and an increase in deaths from related diseases. However, the development of new or traditional antibiotics and antivirals against super bacteria and new viruses is not easy or is lacking.

병원성 미생물과 감염 질환의 진단에는 면역 진단, 유전자 진단, 염기서열 분석 등의 체외 진단과 혈액 분석, 조직 분석 등의 체내 진단, 및 체외 또는 체내 영상 진단 등이 이용되고 있다. For the diagnosis of pathogenic microorganisms and infectious diseases, in vitro diagnosis such as immunodiagnosis, genetic diagnosis, and base sequence analysis, in vivo diagnosis such as blood analysis and tissue analysis, and in vitro or in vivo imaging diagnosis are used.

살모넬라는 장내 비브리오균(Vibrio Parahaemolyticus), 황색포도상구균과 함께 식중독을 일으킬 수 있는 3대 식중독균의 하나이다. 살모넬라는 장내세균과의 살모넬라속에 속하는 프로테오박테리아의 일종으로 그람음성 간균이고 주로 사람이나 동물의 소화관에 서식한다. 살모넬라종은 세포내 기생세균이고, 상피세포, M세포, 대식세포 및 수지상세포 등의 세포를 감염시킨다. 조건혐기성세포로서 산소가 있는 환경에서는 산소를 사용해 ATP를 합성하나, 산소가 없는 환경에서는 발효를 통해 ATP를 합성할 수 있다. Salmonella is one of the three major food poisoning bacteria that can cause food poisoning, along with intestinal Vibrio Parahaemolyticus and Staphylococcus aureus. Salmonella is a type of proteobacteria belonging to the Salmonella genus of the Enterobacteriaceae family and is a gram-negative bacillus that mainly lives in the digestive tract of humans and animals. Salmonella species are intracellular parasitic bacteria and infect cells such as epithelial cells, M cells, macrophages, and dendritic cells. As a facultative anaerobic cell, in an oxygenated environment, it uses oxygen to synthesize ATP, but in an oxygen-free environment, ATP can be synthesized through fermentation.

살모넬라 감염에 의한 주요 증상은 발열, 두통, 복통, 구토, 설사 등이다. 대부분의 살모넬라 감염은 동식물의 배설물에 의한 식품의 오염에 의해 발생한다. 항원형은 장티푸스형과 비장티푸스형으로 구분된다. 위장관 질병을 일으키는 비장티푸스형이 일반적이고, 이러한 비장티푸스형 균류는 사람이외에도 다른 동물들을 감염시킬 수 있어 인수공통감염성을 갖는다.The main symptoms of salmonella infection include fever, headache, abdominal pain, vomiting, and diarrhea. Most Salmonella infections are caused by contamination of food with animal or plant excrement. The serotype is divided into typhoid fever type and non-typhoid fever type. Non-typhoid fungi, which cause gastrointestinal diseases, are common, and these non-typhoid fungi can infect other animals as well as humans, making them zoonotic.

따라서 살모넬라균을 신속하게 동정하는 것은 임상적으로나 역학적으로 매우 중요하다. 일반적으로 살모넬라균 감염 여부는 검체에서 상기 균을 분리 동정하여 진단하고 있으나, 진단에 불편함이 있으며, 신속한 진단이 되지 않는 문제가 있다. 식중독 의심환자 또는 의심물질을 현장에서 단 시간 내에 검사하는 것이 가능하면 진환에 대한 처방과 후속 조치를 신속하게 할 수 있고, 또한 사전에 양성 시료만 선별하면 진단의 과정을 단축할 수 있다. 이러한 관점에서 기존의 면역진단 키트는 수 시간 이상 배양을 통해서 일정 수 이상의 세균으로 분석해야 하는 단점이 있다. 그러므로 기존 면역진단 키트의 민감도를 개선하고 검사과정을 단순하게 함으로써 진단의 편의성을 개선할 수 있다. 일반적으로 비색법 또는 항원항체반응을 통한 진단 검사의 민감도는 105 ~ 108 cfu/ml 정도인 것으로 알려져 있다. 또한 PCR 검사법은 10 ~ 103 cfu/ml 정도에서 검출되는 것으로 알려져 있다. 따라서 면역 진단 검사의 민감도를 PCR 검사의 민감도 수준으로 개선할 수 있다면 검사의 정확성을 높일 수 있고, PCR 수준의 민감도로 병원체를 사전 선별할 수 있다면 진단 검사에 소요되는 비용, 시간 및 노동력을 절감할 수 있다Therefore, rapid identification of Salmonella is very important clinically and epidemiologically. In general, Salmonella infection is diagnosed by isolating and identifying the bacteria in the sample, but there is a problem in that diagnosis is inconvenient and rapid diagnosis is not possible. If it is possible to test suspected food poisoning patients or suspected substances on-site within a short period of time, prescriptions and follow-up measures can be quickly taken, and the diagnosis process can be shortened by screening only positive samples in advance. From this perspective, existing immunodiagnostic kits have the disadvantage of having to analyze a certain number of bacteria through culturing for several hours or more. Therefore, the convenience of diagnosis can be improved by improving the sensitivity of existing immunodiagnostic kits and simplifying the testing process. In general, the sensitivity of diagnostic tests using colorimetric methods or antigen-antibody reactions is known to be around 10 5 to 10 8 cfu/ml. Additionally, the PCR test method is known to be detected at around 10 to 10 3 cfu/ml. Therefore, if the sensitivity of the immunodiagnostic test can be improved to the level of sensitivity of the PCR test, the accuracy of the test can be increased, and if pathogens can be pre-screened with PCR-level sensitivity, the cost, time, and labor required for the diagnostic test can be reduced. can

일반적으로 상자성 (Paramgnetic) 나노입자는 질병의 진단 및 치료 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다. 산화철 (iron oxide, IO)은 일반적으로 마그네타이트 (Magnetite, F3O4) 결정과 마게마이트 (Maghemite, F2O3) 결정으로 구성되고, 높은 자속밀도 하에서 나타내는 자성의 특성에 따라 강자성 산화철 (Ferromagnetic IO)과 상자성 산화철 (Paramagnetic IO) 로 구분된다. 초상자성 산화철 (Superparamagnetic IO, SPIO)은 상자성과 강자성 사이의 중등도의 감수성을 나타내고, 상기 SPIO는 산화철의 입경에 따라 표준 SPIO (Standard SPIO, SSPIO, 50 nm 초과), 극 SPIO (ultra-small SPIO, USPIO, 10 내지 50 nm) 및 심극 (深極) SPIO (Very-small SPIO, VSPIO, 10 nm 미만)로 구분된다.In general, paramagnetic nanoparticles are used for various purposes in the fields of disease diagnosis and treatment. Iron oxide (IO) is generally composed of magnetite (F 3 O 4 ) crystals and maghemite (F 2 O 3 ) crystals, and is classified into ferromagnetic iron oxide (Ferromagnetic) depending on its magnetic properties under high magnetic flux density. IO) and paramagnetic iron oxide (Paramagnetic IO). Superparamagnetic iron oxide (SPIO) exhibits a moderate susceptibility between paramagnetism and ferromagnetism, and SPIO is divided into standard SPIO (Standard SPIO, SSPIO, greater than 50 nm), polar SPIO (ultra-small SPIO, USPIO, 10 to 50 nm) and deep SPIO (Very-small SPIO, VSPIO, less than 10 nm).

상기한 배경 기술을 바탕으로 본 발명은 살모넬라를 고 민감도로 신속하게 검출하는데 이용할 수 있는 나노자성항체를 개발하였다. 본 발명은 살모넬라의 항체를 상자성 나노입자에 결합시켜 살모넬라의 조기 진단 등에 응용 가능하다. 살모넬라와 결합할 수 있는 산화철 나노입자에 대해 연구한 결과, 살모넬라의 항체를 VSPIO에 결합시키는 기술이 제공된다.Based on the above background technology, the present invention developed a nanomagnetic antibody that can be used to quickly detect Salmonella with high sensitivity. The present invention can be applied to early diagnosis of Salmonella by binding Salmonella antibodies to paramagnetic nanoparticles. As a result of research on iron oxide nanoparticles that can bind to Salmonella, a technology for binding Salmonella antibodies to VSPIO is provided.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 카르복시메틸 덱스트란 (CMD, carboxymethyl dextran)이 표면에 흡착되어 있는 심극초상자성 산화철 (Very small superparamagnetic iron oxide, VSPIO)과 상기 CMD-VSPIO에 살모넬라의 항체를 결합시킨 나노자성항체 (Nanomagnetic Antibody, NMAb) 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다. Therefore, the problem to be solved by the present invention is very small superparamagnetic iron oxide (VSPIO), which has carboxymethyl dextran (CMD) adsorbed on the surface, and a Salmonella antibody bound to the CMD-VSPIO. Relates to nanomagnetic antibodies (NMAb) and methods for producing them.

그리고 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 살모넬라에 감염된 검체로부터 살모넬라를 자성검출기를 시용하여 신속하게 진단하는 방법을 제안한다. The problem that the present invention seeks to solve is to propose a method of quickly diagnosing Salmonella from a Salmonella-infected specimen using a magnetic detector.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 살모넬라의 면역진단에 대한 민감도를 향상시킬 수 있는, 생체적합성 고분자가 코팅된 VSPIO 나노입자 및 이를 이용한 살모넬라의 체외 진단 방법을 제공하는 것이다. In addition, the problem to be solved by the present invention is to provide biocompatible polymer-coated VSPIO nanoparticles that can improve sensitivity to immunodiagnosis of Salmonella and an in vitro diagnosis method of Salmonella using the same.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 개체에 살모넬라균 존재 여부를 확인하기 위한 살모넬라균 진단용 금속 산화물 나노자성항체 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명은 살모넬라균 진단용 금속 산화물 나노자성항체를 제공한다. 구체적으로 살모넬라균에 의해 감염된 개체로부터 살모넬라균을 검출하는데 적용하기 위한 금속 산화물 나노자성항체를 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a metal oxide nanomagnetic antibody for diagnosing Salmonella to determine the presence of Salmonella in an object and a method for producing the same. The present invention provides a metal oxide nanomagnetic antibody for diagnosing Salmonella. Specifically, a metal oxide nanomagnetic antibody for application in detecting Salmonella from individuals infected with Salmonella is provided.

이하, 본 명세서에서 사용된 용어 “CMD-VSPIO”는 카르복시메틸 덱스트란(CMD)으로 표면이 코팅된 초상자성 산화철 나노입자를 의미한다. “NMAb”는 상기 CMD-VSPIO의 표면에 살모넬라균의 항체가 고정된 나노입자를 의미한다. Hereinafter, the term “CMD-VSPIO” used in this specification refers to superparamagnetic iron oxide nanoparticles whose surface is coated with carboxymethyl dextran (CMD). “NMAb” refers to nanoparticles with Salmonella antibodies immobilized on the surface of the CMD-VSPIO.

상기 NMAb는 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 금속 산화물 나노입자의 표면에 살모넬라균 진단용 항체가 고정화될 수 있다. 본 발명에서 살모넬라균을 자성검출기로 검출하기 위한 NMAb를 포함하며, NMAb는 살모넬라균의 항체를 공유 결합 등을 통해 CMD-VSPIO의 표면에 높은 고정화율로 결합시키는 것이 바람직하다. The NMAb may be a Salmonella diagnostic antibody immobilized on the surface of metal oxide nanoparticles coated with carboxymethyl dextran. In the present invention, it includes NMAb for detecting Salmonella with a magnetic detector, and it is preferable that the NMAb binds Salmonella antibodies to the surface of CMD-VSPIO with a high immobilization rate through covalent bonding or the like.

상기 금속 산화물 나노 입자는 VSPIO (Fe3O4, 또는 Fe2O3) 나노입자일 수 있다. 상기 VSPIO 나노입자의 평균 입경은 약 3 내지 10 nm일 수 있으며, 바람직하게 약 3 내지 6 nm 범위를 가질 수 있다. 상기 '약'이라 함은 오차범위 ±1nm까지 포함된다는 의미로 이해될 수 있다. 평균 입경의 측정 방법은 업계의 통상적인 방법으로 측정할 수 있으며, 예를 들어 현미경법 (microscopy)으로 광학 현미경법 (optic microscopy), 투과 전자 현미경법 (TEM), 주사 전자 현미경법 (scanning electron microscopy, SEM) 등을 통해 측정할 수 있으며, 측정방법에 한정되지 않는다.The metal oxide nanoparticles may be VSPIO (Fe 3 O 4 , or Fe 2 O 3 ) nanoparticles. The average particle diameter of the VSPIO nanoparticles may be about 3 to 10 nm, and preferably may be in the range of about 3 to 6 nm. The term 'about' can be understood to mean that the error range is up to ±1 nm. The average particle size can be measured by conventional methods in the industry, for example, optical microscopy, transmission electron microscopy (TEM), and scanning electron microscopy. , SEM), etc., and is not limited to the measurement method.

본 발명의 금속 산화물 나노입자는 카르복시메틸 덱스트란으로 코팅될 수 있다. 살모넬라균 검출용 NMAb로의 응용을 목적으로 상기 VSPIO에 코팅시키는 물질은 올레익 산, 리놀레 산, 시트르 산 등의 저분자 화합물과 키토산, 덱스트란, 카르복시덱스트란, 페길화 전분, 히알루로닉 산, 폴리아크릴산 등의 고분자 화합물 및 이들의 혼합물들이 있지만, 다양한 연구 결과, VSPIO와 결합 안정성이 높고, 생체적합성이 높은 카르복시메틸 덱스트란이 바람직하다는 것을 확인하였다. 특히 본 발명은 VSPIO의 항체에 대한 안정적이고 균일한 결합을 고려하였고, 그 결과 금속 산화물 나노입자, 바람직하게 산화철 나노입자는 글루코오스 단량체의 C2위치마다 카르복시메틸기를 갖는 카르복시메틸 덱스트란(CMD)을 산화철 나노입자에 반응시켜 C2위치에만 카르복실기를 갖도록 하면 안정적이고 균일한 항체의 결합이 가능하다는 것을 확인하게 되었다.The metal oxide nanoparticles of the present invention may be coated with carboxymethyl dextran. The substances coated on the VSPIO for the purpose of application as NMAb for salmonella detection include low molecular weight compounds such as oleic acid, linoleic acid, and citric acid, chitosan, dextran, carboxydextran, pegylated starch, and hyaluronic acid. There are polymer compounds such as , polyacrylic acid, and mixtures thereof, but as a result of various studies, it has been confirmed that carboxymethyl dextran, which has high binding stability with VSPIO and high biocompatibility, is preferable. In particular, the present invention considered stable and uniform binding of VSPIO to antibodies, and as a result, metal oxide nanoparticles, preferably iron oxide nanoparticles, were formed by combining carboxymethyl dextran (CMD), which has a carboxymethyl group at each C2 position of the glucose monomer, with iron oxide. It was confirmed that stable and uniform antibody binding was possible by reacting with nanoparticles to have a carboxyl group only at the C2 position.

상기 카르복시메틸 덱스트란은 중량평균분자량이 10,000 g/mole 내지 15,000 g/mole일 수 있으며, 바람직하게는 11,000 g/mole 내지 14,500 g/mole일 수 있다. 상기 카르복시메틸 덱스트란의 분자량이 15,000 g/mole 이상이면 CMD-VSPIO 합성의 반응액의 점도가 높아 생성되는 CMD-VSPIO의 크기 제어가 어렵고, 11,000 g/mole 이하의 분자량일 때, 생성된 CMD-VSPIO의 크기가 불균일해지는 단점이 있다.The carboxymethyl dextran may have a weight average molecular weight of 10,000 g/mole to 15,000 g/mole, preferably 11,000 g/mole to 14,500 g/mole. If the molecular weight of the carboxymethyl dextran is more than 15,000 g/mole, the viscosity of the reaction solution for CMD-VSPIO synthesis is high, making it difficult to control the size of the generated CMD-VSPIO, and when the molecular weight is less than 11,000 g/mole, the generated CMD- There is a disadvantage that the size of VSPIO becomes uneven.

상기 CMD가 코팅된 VSPIO 나노입자는 입자 크기가 3 내지 30 nm, 바람직하게 4 내지 20 nm, 더 바람직하게 5 내지 10 nm의 크기를 가질 수 있다. 상기 크기 범위를 가질 때 살모넬라균의 항체가 결합된 NMAb가 용이하게 형성될 수 있고, 면역진단 키트에서 NMAb의 흐름성이 용이하고, MNMAb가 살모넬라균의 항원과 안정적인 결합을 할 수 있어 궁극적으로 민감도와 진단 속도가 향상된다. The CMD-coated VSPIO nanoparticles may have a particle size of 3 to 30 nm, preferably 4 to 20 nm, and more preferably 5 to 10 nm. When it has the above size range, NMAb bound to Salmonella antibodies can be easily formed, the flow of NMAb in the immunodiagnostic kit is easy, and MNMAb can stably bind to Salmonella antigens, ultimately resulting in sensitivity. and the speed of diagnosis is improved.

본 발명의 일 구현예는 상기 CDM-VSPIO를 포함하는 살모넬라균 진단용 NMAb를 제공한다. 상기 NMAb를 살모넬라균 감염 여부를 혼합주파수 방식의 자성검출기를 통해 진단하는데 이용할 수 있다. One embodiment of the present invention provides an NMAb for diagnosing Salmonella containing the CDM-VSPIO. The NMAb can be used to diagnose Salmonella infection using a mixed-frequency magnetic detector.

본 발명의 일 구현예는 a) 금속 산화물 나노입자에 카르복시메틸 덱스트란을 처리하여 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 금속 산화물 나노입자를 형성하는 단계, b) 상기 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 금속 산화물 나노입자를 활성화시키는 단계; 및 c) 상기 활성화된 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 금속 산화물 나노입자를 살모넬라균의 항체와 결합시키는 단계를 포함하는 살모넬라균 진단용 나노자성항체의 제조방법을 제공한다. One embodiment of the present invention includes the steps of a) treating metal oxide nanoparticles with carboxymethyl dextran to form metal oxide nanoparticles coated with carboxymethyl dextran, b) forming metal oxide nano particles coated with carboxymethyl dextran. activating the particles; and c) combining the activated carboxymethyl dextran-coated metal oxide nanoparticles with a Salmonella antibody.

상기 제조방법을 구체적으로 상세히 설명한다.The manufacturing method will be described in detail.

상기 a) 단계는 카르복시메틸 덱스트란(carboxymethyl dextran)이 코팅된 금속 산화물 나노입자의 평균입경이 3 내지 30 nm가 되도록 카르복시메틸 덱스트란을 입자크기 3 내지 10 nm의 심극 초상자성 산화철 나노입자 표면에 코팅시키는 단계를 포함할 수 있다. In step a), carboxymethyl dextran is applied to the surface of deep superparamagnetic iron oxide nanoparticles with a particle size of 3 to 10 nm so that the average particle size of the carboxymethyl dextran-coated metal oxide nanoparticles is 3 to 30 nm. It may include a coating step.

상기 카르복시메틸 덱스트란(carboxymethyl dextran)이 코팅된 금속 산화물 나노입자는 금속 산화물 나노입자 표면에 카르복시메틸 덱스트란이 코팅될 수 있다면 제조방법이 특별히 제한되지 않으며, 업계의 통상적인 방법으로 제조될 수 있으나, 바람직하게 금속 이온의 공침을 이용하여 일욕합성법으로 제조될 수 있다. 상기 공침은 수(water) 중에서 수행하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 측면에서 Fe2+, 및/또는 Fe3+ 이온이 포함된 용액에 카르복시메틸 덱스트란을 가하여 가온 교반하고, 교반 후 염기성 물질을 가하여 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 금속 산화물 나노입자를 얻을 수 있다. 상기 염기성 물질은 암모니아수, 또는 수산화나트륨용액일 수 있으며, 상기 염기성 물질은 특별히 제한되지 않는다. 상기 금속 산화물 나노입자는 심극 초상자성 산화철 나노입자일 수 있으며, 평균 입경은 3 내지 10 nm일 수 있다. 상기 카르복시메틸 덱스트란은 시판되는 제품을 구매하여 사용할 수도 있고 공지된 방법을 통해 제조하여 사용할 수도 있다. 상기 가온 교반은 70℃내지 90℃ 온도로, 바람직하게 75 내지 85℃온도로 진행될 수 있다. The manufacturing method of the metal oxide nanoparticles coated with carboxymethyl dextran is not particularly limited as long as carboxymethyl dextran can be coated on the surface of the metal oxide nanoparticles, and can be manufactured by conventional methods in the industry. , preferably can be produced by a one-bath synthesis method using coprecipitation of metal ions. The coprecipitation is preferably performed in water, but is not limited thereto. In one aspect, carboxymethyl dextran is added to a solution containing Fe 2+ and/or Fe 3+ ions, heated and stirred, and after stirring, a basic substance is added to obtain metal oxide nanoparticles coated with carboxymethyl dextran. . The basic material may be ammonia water or sodium hydroxide solution, and the basic material is not particularly limited. The metal oxide nanoparticles may be deep superparamagnetic iron oxide nanoparticles, and the average particle diameter may be 3 to 10 nm. The carboxymethyl dextran can be used by purchasing a commercially available product or can be manufactured and used through a known method. The heating and stirring may be carried out at a temperature of 70°C to 90°C, preferably at a temperature of 75 to 85°C.

상기 b) 단계는 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 금속 산화물 나노입자가 항체와 안정적인 결합을 형성할 수 있도록 나노입자를 활성화하는 단계이다. 구체적으로 상기 b) 단계는 CMD-VSPIO와 살모넬라균의 항체 사이의 결합을 촉진하기 위한 단계이다.Step b) is a step of activating the carboxymethyl dextran-coated metal oxide nanoparticles so that they can form a stable bond with the antibody. Specifically, step b) is a step to promote binding between CMD-VSPIO and Salmonella antibodies.

상기 b) 단계는 카르복시메틸 덱스트란(carboxymethyl dextran)이 코팅된 금속 산화물 나노입자를 포함하는 완충액을 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필) 카르보디이미드 (EDC), EDC 하이드로클로라이드 (EDC·HCl), N-하이드록시숙신이미드(NHS), 및 N-하이드록시설포숙신이미드 (Sulfo-NHS)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 처리할 수 있으며, 바람직하게 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필) 카르보디이미드 (EDC) 및 N-하이드록시숙신이미드(NHS)의 혼합물로 처리할 수 있다. 상기 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필) 카르보디이미드 (EDC) 및 N-하이드록시숙신이미드(NHS)의 혼합물로 처리했을 때 카르복시메틸 덱스트란(carboxymethyl dextran)이 코팅된 금속 산화물 나노입자가 우수한 활성화를 나타낼 수 있다. 바람직하게 EDC와 NHS는 1:0.5 내지 2.5, 또는 1:0.8 내지 2, 또는 1:1 내지 1.8 의 중량비로 혼합되어 사용될 수 있으며, 상기 중량비로 혼합될 때 본 발명과 같이 크기가 현저히 작고 상당한 자성을 갖는 나노입자의 활성화에 효과적으로 작용할 수 있다. In step b), a buffer solution containing metal oxide nanoparticles coated with carboxymethyl dextran is mixed with 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and EDC hydrochloride (EDC). ·HCl), N-hydroxysuccinimide (NHS), and N-hydroxysulfosuccinimide (Sulfo-NHS), preferably treated with one or more selected from the group consisting of 1-ethyl-3 -Can be treated with a mixture of (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS). Metal oxide coated with carboxymethyl dextran when treated with a mixture of 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS) Nanoparticles can exhibit excellent activation. Preferably, EDC and NHS can be mixed and used at a weight ratio of 1:0.5 to 2.5, or 1:0.8 to 2, or 1:1 to 1.8, and when mixed at the above weight ratio, as in the present invention, the size is significantly smaller and the magnetism is significant. It can effectively act on the activation of nanoparticles with .

예를 들어, 상기 산화철 나노입자를 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필) 카르보디이미드 (EDC) 또는 EDC 하이드로클로라이드 (EDC·HCl) 로 처리하거나, EDC·HCl 또는 EDC와 N-하이드록시숙신이미드 (NHS)의 혼합물, 또는 EDC와 N-하이드록시설포숙신이미드 (Sulfo-NHS)의 혼합물, 또는 EDC·HCl 및 NHS의 혼합물, 또는 EDC·HCl 및 Sulfo-NHS의 혼합물을 처리하여 활성화시킬 수 있다. For example, the iron oxide nanoparticles are treated with 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) or EDC hydrochloride (EDC·HCl), or EDC·HCl or EDC and N-hyde Treatment with a mixture of hydroxysuccinimide (NHS), or a mixture of EDC and N-hydroxysulfosuccinimide (Sulfo-NHS), or a mixture of EDC·HCl and NHS, or a mixture of EDC·HCl and Sulfo-NHS You can activate it by doing this.

상기 c) 단계는 b) 단계에서 활성화된 카르복시메틸 덱스트란(carboxymethyl dextran)이 코팅된 금속 산화물 나노입자를 대상 살모넬라균의 항체와 커플링하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 c) 단계의 커플링은 b) 단계에서 활성화된 카르복시메틸 덱스트란(carboxymethyl dextran)이 코팅된 금속 산화물 나노입자와 대상 살모넬라균의 항체를 pH 4 내지 6에서 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 c) 단계는 상기 b) 단계의 활성화된 VSPIO를 진단 대상인 살모넬라균의 항체의 등전점보다 pH가 0.5 내지 1.5가 낮은 완충액을 사용하여 살모넬라균의 항체와 결합시킬 수 있다. 상기 결합은 바람직하게 공유결합일 수 있다. 예를 들어 항체의 등전점이 pH 6.0 이면, pH가 4.5 내지 5.5인 완충액을 이용할 수 있다. 본 발명에서 NMAb의 살모넬라균의 항원에 대한 민감성과 특이성은 NMAb에 결합된 항체의 양 그리고 항원과 항체와의 결합 부위의 반응성 등에 의해 좌우되기 때문에 커플링 완충액의 pH를 상기와 같이 고려할 수 있다. Step c) may include coupling the metal oxide nanoparticles coated with carboxymethyl dextran activated in step b) with the target Salmonella antibody. The coupling in step c) may include mixing the metal oxide nanoparticles coated with carboxymethyl dextran activated in step b) and the target Salmonella antibody at pH 4 to 6. Specifically, in step c), the activated VSPIO of step b) can be combined with a Salmonella antibody using a buffer solution whose pH is 0.5 to 1.5 lower than the isoelectric point of the Salmonella antibody that is the diagnostic target. The bond may preferably be a covalent bond. For example, if the isoelectric point of the antibody is pH 6.0, a buffer solution with a pH of 4.5 to 5.5 can be used. In the present invention, the sensitivity and specificity of NMAb to Salmonella antigens depend on the amount of antibody bound to NMAb and the reactivity of the binding site between the antigen and the antibody, so the pH of the coupling buffer can be considered as described above.

상기 c) 단계에서 CMD-VSPIO에 결합시키는 항체는 살모넬라균의 항체로서 CMD-VSPIO와 결합이 가능한 폴리클로날 항체 및/또는 모노클로날 항체일 수 있다. 본 발명의 커플링 방법을 통해 제조된 NMAb에서 CMD-VSPIO에 대한 살모넬락균의 항체의 반응률은 56 내지 92%이고, 바람직하게는 76 내지 92%이고, 가장 바람직하게는 86 내지 92%이다. The antibody bound to CMD-VSPIO in step c) is a Salmonella antibody and may be a polyclonal antibody and/or monoclonal antibody capable of binding to CMD-VSPIO. The reaction rate of Salmonella antibodies to CMD-VSPIO in the NMAb prepared through the coupling method of the present invention is 56 to 92%, preferably 76 to 92%, and most preferably 86 to 92%.

상기 CMD-VSPIO에서 항체와 결합하지 않은 석신이미딜기는 알부민 등으로 블록킹하거나 살모넬라균에 감염된 개체의 특정 분자를 분석 또는 추적하기 위한 분자영상화제 등에 필요한 물질을 결합시키는데 이용할 수 있다.In the CMD-VSPIO, the succinimidyl group that is not bound to an antibody can be used to block with albumin or the like, or to bind to a substance necessary for molecular imaging agents for analyzing or tracking specific molecules of individuals infected with Salmonella.

본 발명의 일 구현예는 상기 제조방법으로 제조된, 살모넬라균 감염 여부를 진단하기 위한 면역진단키트를 제공한다. 본 발명에서 용어, "진단"은 개체의 살모넬라균 감염 상태를 확인하는 것을 의미한다. 본 발명의 목적상, 진단은 개체의 감염 여부를 체외에서 면역진단방법으로 확인하는 것이다. 바람직하게 본 발명은 살모넬라균 체외 진단용 면역진단시스템으로서 살모넬라균 감염 여부를 자성신호 및 육안으로 확인할 수 있다. One embodiment of the present invention provides an immunodiagnostic kit for diagnosing Salmonella infection, manufactured by the above manufacturing method. In the present invention, the term “diagnosis” refers to confirming the status of Salmonella infection in an individual. For the purpose of the present invention, diagnosis is to confirm whether an individual is infected using an immunodiagnosis method in vitro. Preferably, the present invention is an immunodiagnostic system for in vitro diagnosis of Salmonella bacteria, and the presence or absence of Salmonella infection can be confirmed through magnetic signals and the naked eye.

본 발명의 다른 구현예는 3 내지 10 nm의 평균 입경을 갖는 초상자성 산화철 나노입자; 및 상기 초상자성 산화철 나노입자 표면에 존재하는 카르복시메틸 덱스트란 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 살모넬라균 진단용 항체가 결합된, 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 초상자성 산화철 나노입자를 제공한다. 상기 카르복시메틸 덱스트란 코팅층과 살모넬라균 진단용 항체는 아미드 결합되어 연결될 수 있다. Another embodiment of the present invention includes superparamagnetic iron oxide nanoparticles having an average particle diameter of 3 to 10 nm; And a carboxymethyl dextran coating layer present on the surface of the superparamagnetic iron oxide nanoparticles, wherein the coating layer provides superparamagnetic iron oxide nanoparticles coated with carboxymethyl dextran to which an antibody for Salmonella diagnosis is bound. The carboxymethyl dextran coating layer and the salmonella diagnostic antibody may be connected by amide bonding.

본 발명은 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 심극 초상자성 산화철로 표지된 살모넬라 항체와 이의 제조 방법에 관한 것으로 기존의 산화철 조영제가 USPIO 기반인 것에 비해 본 발명은 입자크기 10 nm이하의 VSPIO 산화철을 기반으로 한다. 제조된 VSPIO는 CMD로 코팅되어 있어, 생산성이 우수하고 산화철에 대한 결합 안정성이 우수하여 보관 안정성을 향상시키는 효과가 있다. The present invention relates to a Salmonella antibody labeled with deep superparamagnetic iron oxide coated with carboxymethyl dextran and a method for producing the same. While the existing iron oxide contrast agent is USPIO-based, the present invention is based on VSPIO iron oxide with a particle size of 10 nm or less. do. The manufactured VSPIO is coated with CMD, which has excellent productivity and excellent binding stability to iron oxide, which has the effect of improving storage stability.

본 발명의 산화철 나노입자는 살모넬라균 항체와의 결합도가 우수하다. 상기 제조된 NMAb는 살모넬라균의 항원에 대한 특이성과 자성검출기에 의한 민감도 향상 등으로 인해 살모넬라균의 조기, 신속 및 경제적 진단 등의 효과가 있다. The iron oxide nanoparticles of the present invention have excellent binding to Salmonella antibodies. The manufactured NMAb is effective in early, rapid, and economical diagnosis of Salmonella due to its specificity for Salmonella antigens and improved sensitivity by magnetic detectors.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 카르복시메틸 덱스트란-극초상자성 나노입자 (CMD-VSPIO)의 X-선 회절 패턴을 나타낸 것이다.
도 2는 CMD-VSPIO의 HR-TEM 분석 결과를 나타낸 것이다 (스케일바, 10 nm).
도 4는 반응액의 pH가 각각 7.0과 5.0인 조건에서 실시한 활성화 CMD-VSPIO와 살모넬라 항체의 커플링 반응에서 반응액에 잔존하는 미반응 항체량을 반응 시간에 따라 나타낸 것이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technology of the present invention along with the contents of the above-described invention, so the present invention is limited only to the matters described in such drawings. It should not be interpreted as such.
Figure 1 shows the X-ray diffraction pattern of carboxymethyl dextran-hyperparamagnetic nanoparticles (CMD-VSPIO).
Figure 2 shows the results of HR-TEM analysis of CMD-VSPIO (scale bar, 10 nm).
Figure 4 shows the amount of unreacted antibody remaining in the reaction solution according to reaction time in the coupling reaction between activated CMD-VSPIO and Salmonella antibody conducted under conditions where the pH of the reaction solution was 7.0 and 5.0, respectively.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, to aid understanding of the present invention, it will be described in detail through examples. However, the embodiments according to the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as limited to the following embodiments. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the field to which the present invention pertains.

실시예 1) CMD-VSPIO의 합성Example 1) Synthesis of CMD-VSPIO

5 mmol (순도 98%, 1.013 g, Sigma-Aldrich Corp., St. Louis. MO. USA)의 FeCl2·4H2O와 10 mmol (순도 97%, 2.787 g, Sigma-Aldrich Corp., St. Louis. MO. USA)의 FeCl2·6H2O를 3구 둥근 플라스크에 가한 후, 100 mL의 탈이온수를 가하여 질소 분위기에서 기계식 오버헤드 교반기 (mechanical overhead stirrer)로 교반하여 Fe이온 용액을 제조하였다. 제조된 Fe이온 용액에 0.1 g의 카르복시메틸 덱스트란 (CMD, CM-Dextran sodium salt, BioXtra grade, Mwt 13,671 g/mol, Sigma life science, St. Louis. MO. USA)를 가하고, 1,000 rpm에서 교반하면서 용액을 섭씨 80도로 가열하였다. 가열된 용액에 시린지 펌프 (Model No. 300, New Era Pump System, Inc., Farmingdale, NY, USA)로 6 mL의 NH4OH를 소량씩 가한 후, 3시간 동안 강하게 교반하였다. 반응이 끝난 플라스크를 실온까지 냉각시킨 후, 플라스크 바닥에 가라앉은 짙은 검은색의 산화철 입자를 영구자석으로 분리하고, 분리한 산화철 입자를 수세액의 pH가 중성이 될 때가지 탈이온수로 수세하였다. 수세한 산화철 입자를 동결건조한 후 사용할 때까지 데시케이터에 보관하였다.5 mmol (98% purity, 1.013 g, Sigma-Aldrich Corp., St. Louis. MO. USA) of FeCl 2 ·4H 2 O and 10 mmol (97% purity, 2.787 g, Sigma-Aldrich Corp., St. Louis. MO. USA). Louis, MO. USA) FeCl 2 ·6H 2 O was added to a three-necked round flask, then 100 mL of deionized water was added and stirred with a mechanical overhead stirrer to prepare an Fe ion solution. . 0.1 g of carboxymethyl dextran (CMD, CM-Dextran sodium salt, BioXtra grade, Mwt 13,671 g/mol, Sigma life science, St. Louis. MO. USA) was added to the prepared Fe ion solution, and stirred at 1,000 rpm. The solution was heated to 80 degrees Celsius. 6 mL of NH 4 OH was added in small amounts to the heated solution using a syringe pump (Model No. 300, New Era Pump System, Inc., Farmingdale, NY, USA), and then vigorously stirred for 3 hours. After the reaction flask was cooled to room temperature, the dark black iron oxide particles that settled at the bottom of the flask were separated using a permanent magnet, and the separated iron oxide particles were washed with deionized water until the pH of the washing solution became neutral. The washed iron oxide particles were freeze-dried and stored in a desiccator until use.

실험예 1) CMD-VSPIO의 XRD 분석Experimental Example 1) XRD analysis of CMD-VSPIO

실시예 1에서 제조된 CMD-VSPIO의 XRD 패턴을 Cu Kα 방사선을 사용하는 X-ray powder diffractometer (D8 ADVANCE, Bruker AXS GmbH, Kalsruhe, Germany)를 이용하여 분석하였고 그 결과를 도 1에 나타내었다.The XRD pattern of CMD-VSPIO prepared in Example 1 was analyzed using an X-ray powder diffractometer (D8 ADVANCE, Bruker AXS GmbH, Kalsruhe, Germany) using Cu Kα radiation, and the results are shown in Figure 1.

도 1에 나타낸 것과 같이 CMD-VSPIO의 회절 피크들은 Fe3O4 결정의 고유 회절 피크들을 나타내었고, 이는 실시예 1에서 제조된 CMD-VSPIO가 Fe3O4 의 결정이며 CMD가 Fe3O4 의 결정 형성에 영향을 미치지 않음을 확인하였다.As shown in Figure 1, the diffraction peaks of CMD-VSPIO showed the unique diffraction peaks of Fe 3 O 4 crystals, which means that CMD-VSPIO prepared in Example 1 is a crystal of Fe 3 O 4 and CMD is Fe 3 O 4 It was confirmed that there was no effect on crystal formation.

실험예 2) CMD-VSPIO의 TEM 분석Experimental Example 2) TEM analysis of CMD-VSPIO

실시예 1에서 제조된 CMD-VSPIO를 탈이온수에 분산시킨 분산액을 탄소 코팅된 구리 그리드에 가하고 실온에서 건조하였다. 건조된 CMD-VSPIO 시료에 대하여 전계 방출 투과전자현미경 (Field-Emission Transmission Electron Microscope (TEM), FEI TALOS F200X, FEI Company, Hillsboro, OR, USA)을 이용하여 가속 전압 200 kV에서 고해상도 TEM (HR-TEM, high resolution-TEM) 분석한 결과를 도 2에 나타내었다.The dispersion of CMD-VSPIO prepared in Example 1 in deionized water was added to a carbon-coated copper grid and dried at room temperature. The dried CMD-VSPIO sample was subjected to high-resolution TEM (HR- The results of TEM (high resolution-TEM) analysis are shown in Figure 2.

도 2에 나타낸 바와 같이 CMD-VSPIO는 장축 또는 입경의 길이가 4~15 nm이고, 그 표면이 불규칙한 타원형 또는 구형의 입자로 관찰되었다. As shown in Figure 2, CMD-VSPIO was observed as oval or spherical particles with a long axis or particle diameter of 4 to 15 nm and an irregular surface.

실험예 3) 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella Typhimurium) 항체의 등전점 측정Experimental Example 3) Isoelectric point measurement of Salmonella Typhimurium antibody

살모넬라 항체 (Rabbit anti-vibrio species antibody, Cat. No. J142, EastCoastBio, North Brewick, ME, USA)를 함유한 용액의 pH를 0.25 M NaOH 용액 및 0.25 M HCl 용액을 이용하여 변화시키면서 항체의 제타전위를 제타전위측정기 (Particle Size Analyzer, Zetasizer nano zs, Malvern, Worcetershire, UK)를 사용하여 측정하였다. 상기 측정법에 따라 측정한 살모넬라균의 항체의 등전점은 5.4였다.The zeta potential of the antibody was changed by changing the pH of the solution containing Salmonella antibody (Rabbit anti-vibrio species antibody, Cat. No. J142, EastCoastBio, North Brewick, ME, USA) using 0.25 M NaOH solution and 0.25 M HCl solution. was measured using a zeta potential meter (Particle Size Analyzer, Zetasizer nano zs, Malvern, Worcetershire, UK). The isoelectric point of the salmonella antibody measured according to the above measurement method was 5.4.

실시예 2) CMD-VSPIO와 살모넬라 항체의 아미드 커플링Example 2) Amide coupling of CMD-VSPIO and Salmonella antibody

1.07 g의 MES monohydrate (2-Morpholinoethanesulfonic acid monohydrate, >99.5%, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)를 400 mL의 탈이온수에 녹이고, NaOH 용액을 이용하여 용액의 pH를 조정하고, 용액의 총 부피가 500 mL이 되도록 탈이온수를 가하여 10 mM MES 완충액을 제조하였다. 10 mg의 CMD-VSPIO를 1 mL의 10 mM MES 완충액 (pH 6.1) (이하, MES 완충액)으로 수회 세정하였다. 7.92 mg의 EDC (1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide, >98%, Tokyo Chemical Industry Co. Ltd., Tokyo, Japan) 및 8.81 mg의 NHS (N-Hydroxysuccimide, >98%, Tokyo Chemical Industry Co. Ltd., Tokyo, Japan)를 10 mL의 MES 완충액에 녹여 활성화 용액을 준비하였다. MES 완충액으로 세정한 CMD-VSPIO에 5 μmol의 EDC와 7.5 μmol의 NHS을 반응시키기 위해 1 mL의 활성화 용액을 가한 후, 37 °C에서 30분간 인큐베이션하였다. 활성화 반응을 마친 후 CMD-VSPIO를 MES 완충액으로 3회 세정하고, 살모넬라 항체와의 커플링 반응에 즉시 사용하였다. 1 mg의 살모넬라 항체가 담긴 바이알에 1 mL의 50% glycerol 용액을 가하여 1 mg/mL의 살모넬라 항체 용액을 제조한 후, 100 μL의 제조된 항체 용액을 각각 900 μL의 10 mM MES 완충액 (pH 4.9) 또는 900 μL의 10 mM MES 완충액 (pH 5.9, 300 mM NaCl 함유)에 가하여 준비하였다. 1 mL의 제조된 pH 4.9 또는 pH 5.9의 살모넬라 항체 용액에 10 mg의 활성화 CMD-VSPIO를 가한 후, 37 °C에서 2시간 동안 인큐베이션하였다. 커플링 반응이 끝난 CMD-VSPIO에 잔존하는 미반응 숙신이미딜기를 블록킹하기 위해 1%의 BSA (≥98.0%, Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO, USA)를 함유한 1 mL의 MES 완충액을 가한 후, 25 °C에서 16시간동안 인큐베이션하였다. 반응을 마친 후, MES 완충액으로 반응 생성물을 수회 세정하였고, 사용할 때까지 4 °C에서 보관하였다.Dissolve 1.07 g of MES monohydrate (2-Morpholinoethanesulfonic acid monohydrate, >99.5%, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) in 400 mL of deionized water, adjust the pH of the solution using NaOH solution, A 10 mM MES buffer solution was prepared by adding deionized water so that the total volume of the solution was 500 mL. 10 mg of CMD-VSPIO was washed several times with 1 mL of 10 mM MES buffer (pH 6.1) (hereinafter referred to as MES buffer). 7.92 mg of EDC (1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide, >98%, Tokyo Chemical Industry Co. Ltd., Tokyo, Japan) and 8.81 mg of NHS (N-Hydroxysuccimide, >98%, Tokyo Chemical Industry Co. Ltd., Tokyo, Japan) was dissolved in 10 mL of MES buffer to prepare an activation solution. To the CMD-VSPIO washed with MES buffer, 1 mL of activation solution was added to react 5 μmol of EDC and 7.5 μmol of NHS, and then incubated at 37 °C for 30 minutes. After completing the activation reaction, CMD-VSPIO was washed three times with MES buffer and immediately used for the coupling reaction with Salmonella antibody. A 1 mg/mL Salmonella antibody solution was prepared by adding 1 mL of 50% glycerol solution to a vial containing 1 mg of Salmonella antibody, and then 100 μL of the prepared antibody solution was added to 900 μL of 10 mM MES buffer (pH 4.9). ) or 900 μL of 10mM MES buffer (pH 5.9, containing 300mM NaCl). 10 mg of activated CMD-VSPIO was added to 1 mL of the prepared Salmonella antibody solution at pH 4.9 or pH 5.9, and then incubated at 37 °C for 2 hours. 1 mL of MES containing 1% BSA (≥98.0%, Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO, USA) to block unreacted succinimidyl groups remaining in CMD-VSPIO after the coupling reaction. After adding the buffer, it was incubated at 25 °C for 16 hours. After completing the reaction, the reaction product was washed several times with MES buffer and stored at 4 °C until use.

실험예 4) BCA (Bicinchoninic acid) 단백질 정량법을 이용한 활성화 CMD-VSPIO에 대한 살모넬라 항체의 반응률 및 고정화도 분석Experimental Example 4) Analysis of reaction rate and degree of immobilization of Salmonella antibodies to activated CMD-VSPIO using BCA (Bicinchoninic acid) protein quantification method

활성화 CMD-VSPIO와 살모넬라 항체의 커플링 반응액으로부터 일정 시간 간격으로 취한 상등액 시료를 10 μL씩 96-well plate에 분주하였다. 단백질 분석 키트 (Pierce BCA Protein Assay Kit, Thermo Fisher Scientific inc., Waltham, MA, USA)에 포함된 2 mg/mL 농도의 BSA 표준 용액을 희석하여 1, 0.5, 0.25, 0.125, 0.0625 및 0.03125 mg/mL의 농도를 갖는 BSA (Bovine Serum Albumin) 용액을 제조하여 96-well plate에 10 μL씩 분주하였다. 단백질 분석 키트에 포함된 BCA reagent A와 BCA reagent B를 50:1의 부피비로 혼합한 용액을 제조한 후, 항체 시료 용액과 희석 BSA 표준 용액이 담긴 96-well plate의 각 well에 혼합 용액을 100 μL씩 가하고 37 ℃에서 30분간 인큐베이션하였다. 발색 반응이 끝난 항체 시료 및 BSA 표준 용액의 흡광도를 560 nm에서 측정한 후, BSA의 농도에 따른 흡광도를 사용하여 얻은 검량선을 이용하여 미반응 살모넬라 항체의 농도를 구하였다. 미반응 항체량과 커플링 반응 전 반응액의 항체량으로부터 반응한 항체량을 산출하였다. 반응한 항체량으로부터 다음의 식을 이용하여 항체의 반응률과 항체 고정화도를 구하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.Supernatant samples taken at regular time intervals from the coupling reaction solution of activated CMD-VSPIO and Salmonella antibody were dispensed in 10 μL portions into a 96-well plate. The 2 mg/mL BSA standard solution included in the protein assay kit (Pierce BCA Protein Assay Kit, Thermo Fisher Scientific inc., Waltham, MA, USA) was diluted to 1, 0.5, 0.25, 0.125, 0.0625, and 0.03125 mg/mL. A BSA (Bovine Serum Albumin) solution with a concentration of mL was prepared and dispensed in 10 μL each into a 96-well plate. After preparing a mixed solution of BCA reagent A and BCA reagent B included in the protein analysis kit at a volume ratio of 50:1, 100% of the mixed solution was added to each well of a 96-well plate containing the antibody sample solution and the diluted BSA standard solution. μL was added at a time and incubated at 37°C for 30 minutes. After measuring the absorbance of the antibody sample and BSA standard solution after the color development reaction at 560 nm, the concentration of unreacted Salmonella antibody was calculated using a calibration curve obtained using the absorbance according to the concentration of BSA. The amount of reacted antibody was calculated from the amount of unreacted antibody and the amount of antibody in the reaction solution before the coupling reaction. From the amount of reacted antibody, the antibody reaction rate and degree of antibody immobilization were calculated using the following equation, and the results are shown in Table 1.

항체 반응률 (%) = [(반응 전 반응액의 항체량 (μg/mL) - 반응 후 상등액의 항체량 (μg/mL))]/반응 전 반응액의 항체량 (μg/mL) X 100Antibody reaction rate (%) = [(antibody amount in reaction solution before reaction (μg/mL) - antibody amount in supernatant after reaction (μg/mL))]/antibody amount in reaction solution before reaction (μg/mL)

항체 고정화도 (μg/g) = 커플링 반응된 항체 중량 (μg/mL)/산화철 나노입자 중량 (g/mL)Antibody immobilization degree (μg/g) = Weight of coupled antibody (μg/mL)/Weight of iron oxide nanoparticles (g/mL)

CMD-VSPIO에 대한 살모넬라 항체의 고정화도Immobilization of Salmonella antibodies to CMD-VSPIO pH 4.4pH 4.4 pH 6.4pH 6.4 반응률 (%)Response rate (%) 95.0995.09 46.1546.15 항체 고정화도 (μg/g)Antibody immobilization degree (μg/g) 478.3478.3 232.1232.1

실험예 5) 나노자성항체의 자성Experimental Example 5) Magnetism of nanomagnetic antibody

상기 실시예 2에서 제조한 살모넬라균의 나노자성항체의 양과 자성신호와의 관계를 분석하기 위해 나노자성항체의 양에 따른 자성신호의 변화를 나노입자 자성분석기 (MayRay2000, Magsolution Inc., 대전, 대한민국)를 이용하여 측정하였다. 도 3에 나타낸 바와 같이 살모넬라균의 나노자성 항체의 양이 증가함에 따라 자성신호는 높은 상관계수 (R2 = 0.9913) 를 가지면서 직선적으로 비례하였다. In order to analyze the relationship between the amount of nanomagnetic antibody of Salmonella prepared in Example 2 and the magnetic signal, the change in magnetic signal according to the amount of nanomagnetic antibody was measured using a nanoparticle magnetic analyzer (MayRay2000, Magsolution Inc., Daejeon, Republic of Korea). ) was measured using . As shown in Figure 3, as the amount of Salmonella nanomagnetic antibody increased, the magnetic signal was linearly proportional with a high correlation coefficient (R 2 = 0.9913).

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete a) 평균 입자크기 3 내지 10 nm를 갖는 심극 초상자성 산화철 나노입자에 카르복시메틸 덱스트란을 처리하여 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 심극 초상자성 나노입자를 형성하는 단계;
b) 상기 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 심극 초상자성 산화철 나노입자를 활성화시키는 단계;
c) 상기 활성화된 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 심극 초상자성 산화철 나노입자를 살모넬라균의 항체와 결합시키는 단계를 포함하는 살모넬라균 진단용 나노자성항체의 제조방법으로,
상기 b) 단계는 카르복시메틸 덱스트란이 코팅된 심극 초상자성 산화철 나노입자를 1:0.5 내지 2.5의 중량비의 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필) 카르보디이미드 (EDC) 및 N-하이드록시숙신이미드(NHS)로 처리하고,
상기 c) 단계는 b) 단계에서 활성화된 카르복시메틸 덱스트란(carboxymethyl dextran)이 코팅된 심극 초상자성 산화철 나노입자를 살모넬라균의 항체와 커플링하며, 상기 커플링은 b) 단계에서 활성화된 심극 초상자성 산화철 나노입자와 살모넬라균의 항체를 pH 4 내지 6에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 살모넬라균 진단용 나노자성항체의 제조방법.
a) treating deep superparamagnetic iron oxide nanoparticles having an average particle size of 3 to 10 nm with carboxymethyl dextran to form deep superparamagnetic nanoparticles coated with carboxymethyl dextran;
b) activating the deep polar superparamagnetic iron oxide nanoparticles coated with the carboxymethyl dextran;
c) A method for producing a nanomagnetic antibody for Salmonella diagnosis, comprising the step of combining the activated carboxymethyl dextran-coated deep superparamagnetic iron oxide nanoparticles with a Salmonella antibody,
In step b), deep superparamagnetic iron oxide nanoparticles coated with carboxymethyl dextran are mixed with 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and N-hyde at a weight ratio of 1:0.5 to 2.5. Treated with Roxysuccinimide (NHS),
In step c), the deep polar superparamagnetic iron oxide nanoparticles coated with carboxymethyl dextran activated in step b) are coupled with the Salmonella antibody, and the coupling is performed with the deep polar superparamagnetic iron oxide nanoparticles activated in step b). A method for producing a nanomagnetic antibody for salmonella diagnosis, characterized in that mixing magnetic iron oxide nanoparticles and salmonella antibodies at pH 4 to 6.
삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서, 상기 카르복시메틸 덱스트란은 중량평균분자량이 10,000 g/mole 내지 15,000 g/mole인 것을 특징으로 하는 살모넬라균 진단용 나노자성항체의 제조방법.The method of claim 6, wherein the carboxymethyl dextran has a weight average molecular weight of 10,000 g/mole to 15,000 g/mole. 제6항에 있어서, 상기 c) 단계의 커플링은 b) 단계에서 활성화된 카르복시메틸 덱스트란(carboxymethyl dextran)이 심극 초상자성 산화철 나노 입자와 살모넬라균의 항체를 항체의 등전점보다 pH가 0.5 내지 1.5 낮은 완충액에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 살모넬라균 진단용 나노자성항체의 제조방법.The method of claim 6, wherein the carboxymethyl dextran activated in step b) combines the deep superparamagnetic iron oxide nanoparticles with the Salmonella antibody at a pH of 0.5 to 1.5 above the isoelectric point of the antibody. A method for producing nanomagnetic antibodies for salmonella diagnosis, characterized by mixing in a low buffer solution. 제6항, 제9항 및 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 제조방법으로 제조된, 살모넬라균 감염 여부를 진단하기 위한 나노자성항체.A nanomagnetic antibody for diagnosing Salmonella infection, manufactured by the production method according to any one of claims 6, 9, and 10. 제11항에 따른 나노자성항체를 포함하는 살모넬라균 진단용 신속 진단 키트.A rapid diagnostic kit for diagnosing Salmonella comprising the nanomagnetic antibody according to claim 11. 삭제delete
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