KR20180027280A - A kit for detecting target materials comprising image sensors and magnets - Google Patents

A kit for detecting target materials comprising image sensors and magnets Download PDF

Info

Publication number
KR20180027280A
KR20180027280A KR1020160114660A KR20160114660A KR20180027280A KR 20180027280 A KR20180027280 A KR 20180027280A KR 1020160114660 A KR1020160114660 A KR 1020160114660A KR 20160114660 A KR20160114660 A KR 20160114660A KR 20180027280 A KR20180027280 A KR 20180027280A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
particles
thin film
image sensor
magnetic
magnetic field
Prior art date
Application number
KR1020160114660A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이정훈
김성구
푸르와르프라산트
한상훈
이예진
베르마네하
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020160114660A priority Critical patent/KR20180027280A/en
Publication of KR20180027280A publication Critical patent/KR20180027280A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54313Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
    • G01N33/54326Magnetic particles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/544Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being organic
    • G01N33/545Synthetic resin
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/551Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being inorganic
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/551Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being inorganic
    • G01N33/553Metal or metal coated
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/54Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H04N5/2253

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

The present invention relates to a kit for target material detection including at least two particles and a target material detecting unit capable of conveniently checking whether a target material exists. If the kit is used, an asymmetrical complex between particles can be formed by using different combination molecules for a target material and the asymmetrical complex can be conveniently checked and analyzed to efficiently detect a plurality of target materials.

Description

이미지 센서 및 자성체를 포함하는 표적물질 검출용 키트{A kit for detecting target materials comprising image sensors and magnets}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a kit for detecting target substances comprising image sensors and magnetic materials,

본 발명은 표적물질의 존재 여부를 간편하게 확인할 수 있는 2 이상의 입자 및 표적물질 검출부를 포함하는 표적 물질 검출용 키트에 관한 것이다.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.

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 비드를 이용하는 방법이 알려져 있다. 이들 중에서 자성 비드를 이용하는 방법에 따르면, 표면에 표적 생체물질과 결합할 수 있는 프로브를 갖는 자성 비드를 시료 용액에 투입하여 표적 생체물질을 포획하고, 다시 자성 비드와 표적 생체물질을 분리함으로써 표적 생체물질을 분리 추출한다. 이렇게 자성 비드를 이용하여 표적 생체물질을 검출 또는 분리하는 방법(bead based separation)은 세포, 단백질, 핵산 등의 물질을 검출 또는 분리하는데 널리 이용되고 있다(비특허문헌 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 beads is known. Among them, according to the method using magnetic beads, a magnetic bead having a probe capable of binding to a target biomaterial on its surface is put into a sample solution to capture a target biomaterial, and then the magnetic bead and the target biomaterial are separated from each other, Separate and extract the material. Thus, bead based separation using a magnetic bead is widely used for detecting or separating substances such as cells, proteins, and nucleic acids (Non-Patent Document 1).

이미지 센서(image sensor)는 피사체 정보를 검지(scanning)하여 전기적인 영상신호로 변환하는 장치 또는 전자부품을 말하며, 촬상관(image pickup tube)과 고체이미지센서로 크게 나눌 수 있다. 전자에는 비디콘(vidicon), 플럼비콘(plumbicon) 등이 있고, 후자에는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS, complementary metal-oxide semiconductor), 전자결합소자(CCD; charged coupled device) 등이 있으며, 텔레비전, 카메라 등에 사용된다.An image sensor is an apparatus or an electronic part that converts object information into an electric image signal by scanning the image information. The image sensor can be divided into an image pickup tube and a solid image sensor. In the former, there are vidicon, plumbicon and the like, complementary metal-oxide semiconductor (CMOS), charged coupled device (CCD) .

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

본 발명의 목적은 자기장 발생부; An object of the present invention is to provide a magnetic field generator,

상기 자기장 발생부의 일 측면과 일렬로 연결되는 이미지 센서; 및An image sensor connected in series with a side surface of the magnetic field generating portion; And

상기 이미지 센서의 표면에 부착된 박막을 포함하는 표적물질 검출부; 및 A target material detection unit including a thin film attached to a surface of the image sensor; And

하나 이상의 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 at least one of the two or more particles is a magnetic particle, wherein the one or more particles include two or more particles to which binding molecules that specifically bind to different recognition sites of the one or more target substances are connected will be.

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 일 측면과 일렬로 연결되는 이미지 센서; 및An image sensor connected in series with a side surface of the magnetic field generating portion; And

상기 이미지 센서의 표면에 부착된 박막을 포함하는 표적물질 검출부; 및 A target material detection unit including a thin film attached to a surface of the image sensor; And

하나 이상의 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 one of the two or more particles is a magnetic particle, wherein at least one of the two or more particles is a magnetic particle, wherein the at least one particle comprises two or more particles to which binding molecules that specifically bind to different recognition sites of one or more target substances 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 사용하는 용어, "자기장(magnetic field)"이란 자석이나 전류, 변화하는 전기장 등의 주위에 자기력이 작용하는 범위를 말하며, 자기장 발생부란 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, or a changing electric field, and a magnetic field is generated temporarily or permanently by using a magnet, And the like. 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 키트에서 이미지 센서는 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS) 이미지 센서 또는 전자결합소자(charged coupled device, CCD) 이미지 센서일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the image sensor in the kit may be a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) image sensor or a charged coupled device (CCD) image sensor.

본 명세서에서 사용되는 용어, "이미지 센서(image sensor)"란 피사체 정보를 검지하여 전기적인 영상신호로 변환하는 장치 또는 전자부품을 말하며, 촬상관과 고체 이미지 센서로 크게 나눌 수 있고, 상기 CMOS 및 CCD 이미지 센서는 고체 이미지 센서에 속한다.As used herein, the term "image sensor" refers to an apparatus or an electronic part that detects subject information and converts it into an electrical image signal. The image sensor can be roughly divided into an image pickup tube and a solid image sensor. Image sensors belong to solid image sensors.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 키트는 상기 이미지 센서의 신호를 영상으로 표시하는 표시부를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 표시부는 당업계에서 사용되는 디스플레이 장치 등이 이용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the kit may further include a display unit for displaying a signal of the image sensor as an image, and the display unit may be a display device used in the art.

본 발명의 일 구체예에 따르면 상기 박막은 금속 박막, 화합물 박막, 반도체박막 및 절연박막으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 바람직하게는 상기 박막은 절연박막일 수 있으며, 가장 바람직하게는 상기 박막은 유리판일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the thin film may be selected from the group consisting of a metal thin film, a compound thin film, a semiconductor thin film, and an insulating thin film, but is not limited thereto. Preferably, the thin film may be an insulating thin film, and most preferably, the thin film may be a glass plate.

본 명세서에서 사용하는 용어, "박막(thin film)"이란 이미지 센서와 시료 간의 직접적인 접촉을 방지하는 얇은 막을 의미한다.As used herein, the term "thin film" refers to a thin film that prevents direct contact between the image sensor and the sample.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 키트에서 상기 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.According to one embodiment of the present invention, in the kit, the particles may 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.

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, the particles are preferably of different sizes, and in the case of a particle size on the nanometer scale, the other particle may be of nanometer or micrometer size in an oversized 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.

금속 나노 입자의 경우 벌크 금속과 달리 가시광선 영역에서 표면 플라스몬 공명 밴드(surface plasmon resonance band)라 불리우는 강한 흡수 현상을 나타내고, 입자의 크기 및 형태에 따라 흡수 파장이 변화하는 것으로 알려져 있다. 따라서 표적물질에 따라 사용하는 금속 나노 입자의 크기 및 형태를 다르게 하고, 조사하는 빛의 파장 범위를 변화시키면서 이미지를 확인하면 복수의 표적물질에 대하여 검출할 수 있다.Unlike bulk metals, metallic nanoparticles exhibit strong absorption phenomena called surface plasmon resonance bands in the visible region, and the absorption wavelength is known to vary depending on the size and shape of the particles. Therefore, it is possible to detect a plurality of target substances by changing the size and shape of the metal nanoparticles to be used according to the target material and confirming the images while changing the wavelength range of the light to be irradiated.

또한, 상기 입자는 구형, 막대형, 선형 또는 다면체 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있고, 두 입자의 형태가 서로 상이할 수 있으나, 구형인 것이 바람직하다. 각 표적물질마다 다른 형태의 입자를 사용하면 박막에 포획된 입자의 이미지를 확인하는 것으로 복수의 표적물질의 존재여부를 확인할 수 있다.The particles may have various shapes such as a spherical shape, a rod shape, a linear shape, or a polyhedral shape. The shape of the two particles may be different from each other, but is preferably spherical. Using different types of particles for each target material can confirm the presence of a plurality of target materials by checking the image of the particles captured in the thin film.

본 명세서에서 사용하는 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 a 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 사용하는 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 the same as commonly known to those skilled in the art, and includes not only the specific interaction of an antigen and an antibody to make 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. 또한 각각의 표적물질에 대하여 특이적으로 인식하는 결합 분자 및 상기 결합 분자와 결합할 수 있는 충분한 양의 입자를 포함한다면 복수의 표적물질에 대한 동시 검출이 가능하다.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. Further, simultaneous detection of a plurality of target substances is possible if they include a binding molecule that specifically recognizes each target substance and a sufficient amount of particles capable of binding to the binding molecule.

표적물질 각각에 대하여 상이한 결합 분자를 이용하여 복수의 표적물질을 검출하는 방법을 도 1에 나타내었다.A method for detecting a plurality of target substances using different binding molecules for each target substance is shown in Fig.

본 발명은 표적물질 검출부 및 2 이상의 입자를 포함하는 표적물질 검출용 키트로서, 상기 키트의 예시를 도 2에 나타내었다. 상기 표적물질 검출부(100)는 자기장을 생성시키는 자기장 발생부(110); 상기 자기장 발생부의 일 측면과 일렬로 연결되는 이미지 센서(120); 및 상기 이미지 센서의 표면에 부착되어 있는 박막(130)을 포함한다. The present invention relates to a kit for detecting a target substance comprising a target substance detection unit and two or more particles, and an example of the kit is shown in Fig. The target material detection unit 100 includes a magnetic field generation unit 110 for generating a magnetic field; An image sensor 120 connected in series with one side of the magnetic field generating unit; And a thin film (130) attached to the surface of the image sensor.

도 3은 본 발명의 키트에 포함된 이미지 센서를 이용하여 표적물질을 검출하는 원리를 나타낸 것이다. 시료 내에 표적물질이 존재하는 경우 2종의 입자에 의하여 자성 입자-표적물질-폴리스티렌 입자 복합체가 형성되고, 자기장에 의하여 상기 자성 입자가 이미지 센서 표면의 박막에 부착하게 된다. 이후 박막 표면에서 폴리스티렌 입자의 존재유무를 관찰하여 표적물질의 존재여부를 확인할 수 있다. 폴리스티렌 입자는 자성 입자와 비교하여 크기가 크기 때문에 점으로 나타나는 자성 입자와 달리 쉽게 확인이 가능하며, 박막 표면에 폴리스티렌 입자가 존재하는 경우 폴리스티렌 입자-표적물질-자성 입자 복합체가 형성된 것으로 볼 수 있다.3 shows the principle of detecting a target substance using the image sensor included in the kit of the present invention. When the target substance exists in the sample, the magnetic particle-target material-polystyrene particle composite is formed by the two types of particles, and the magnetic particles adhere to the thin film on the surface of the image sensor by the magnetic field. Thereafter, the presence or absence of polystyrene particles is observed on the surface of the thin film to confirm presence or absence of the target substance. Since polystyrene particles are larger in size than magnetic particles, they are easily identifiable, unlike the pointed magnetic particles. When polystyrene particles are present on the surface of the thin film, it can be seen that polystyrene particles-target material-magnetic particle composites are formed.

본 발명의 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.Using the kit of the present invention, it is possible to form asymmetric complexes between particles using different binding molecules for the target substance, and it is possible to efficiently identify and analyze a plurality of target substances by confirming and analyzing them easily.

도 1은 서로 다른 종류의 결합 분자를 이용하여 복수의 표적물질을 검출하는 원리를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명의 표적물질 검출용 키트에서 표적물질 검출부의 구성을 개략적으로 나타내는 도이다.
도 3은 이미지 센서를 이용하여 단백질-항체-입자 복합체를 확인하는 방법을 나타낸 도이다.
도 4는 이미지 센서 및 자석을 이용하여 단백질-항체-입자 복합체를 촬영한 이미지를 나타낸 도이다.
도 5는 이미지 센서 및 자석을 이용하여 촬영한 이미지에서 확인된 폴리스티렌 입자의 수를 그래프로 나타낸 도이다.
1 schematically shows a principle of detecting a plurality of target substances using different kinds of binding molecules.
2 is a view schematically showing a configuration of a target substance detection unit in a kit for detecting a target substance of the present invention.
Figure 3 illustrates a method for identifying a protein-antibody-particle complex using an image sensor.
FIG. 4 is a view showing an image of a protein-antibody-particle complex using an image sensor and a magnet. FIG.
5 is a graph showing the number of polystyrene particles observed in an image taken using an image sensor and a magnet.

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% 트윈 20)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 and 10 fm polystyrene beads having a size of 0.5 m and a size of 2.8 m. - (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 protein (10 pM; experimental group) or bovine serum albumin (hereinafter referred to as " BSA ") dissolved in binding buffer (1X PBS and 0.01% Tween 20) Particle 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 CMOS 이미지 센서(이하 'CIS'로 표기함) 및 자석을 이용하였다.A CMOS image sensor (hereinafter referred to as "CIS") and a magnet were used to confirm whether the protein-antibody-particle complex formed in Example 1 was formed.

먼저, CIS에 자석을 접촉시키지 않은 상태에서 대조군 및 실험군의 센서 표면 이미지를 촬영하고, 이 이미지를 통하여 폴리스티렌 입자의 양을 측정하였다. 이후 CIS에 자석을 접촉시키고, 센서 표면을 세척한 후 이미지를 다시 촬영하였다. 이때, 자성입자와 결합한 폴리스티렌 입자는 씻겨나가지 않고, 자성입자와 결합하지 않은 폴리스티렌 입자는 씻겨나갈 수 있는 세기로 세척하였다. 그 후 자석을 접촉시키기 전에 있던 폴리스티렌 입자의 양과 세척 후 남은 폴리스티렌 입자의 양의 비교하여 그 비율을 산출하였다.First, the sensor surface images of the control and experimental groups were taken without contacting the magnet with CIS, and the amount of polystyrene particles was measured through this image. Thereafter, the magnet was contacted to the CIS, the sensor surface was cleaned, and the image was taken again. At this time, the polystyrene particles bound to the magnetic particles were not washed away, and the polystyrene particles not bonded to the magnetic particles were washed to such an extent that they could be washed away. Then, the ratio of the amount of polystyrene particles before contacting the magnets with the amount of polystyrene particles remaining after washing was calculated.

그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이 자석을 접촉시키기 전의 초기 이미지에서는 실험군 및 대조군 모두에서 자성 입자와 폴리스티렌 입자가 혼합하여 존재하고 있는 것을 알 수 있었다. 하지만, 자석을 접촉시키고 센서 표면을 세척한 이후에도 폴리스티렌 입자가 센서 표면에 결합되어 있는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 자성 입자-핵단백질-폴리스티렌 입자 복합체 또한 센서 표면에 포집된 것임을 의미한다.As a result, as shown in FIG. 4, it was found that magnetic particles and polystyrene particles were mixed in both the experimental group and the control group in the initial image before the magnets were contacted. However, it was confirmed that the polystyrene particles were bonded to the sensor surface even after the magnet was contacted and the sensor surface was cleaned, which means that the magnetic particle-nucleoprotein-polystyrene particle composite was also collected on the sensor surface.

특히 자석을 접촉하기 전후로 폴리스티렌 입자의 수를 비교하였을 때 포집된 폴리스티렌 입자의 비율이 실험군에서 현저하게 높은 것을 확인할 수 있었다(도 5). 실험군의 경우 핵단백질과 폴리스티렌 입자, 자성 입자가 상호 결합하여 복합체를 형성하고 있으므로, 자석에 의해 자성 입자가 포집되면서 폴리스티렌 입자도 같이 포집된 것임을 의미한다.Particularly, when the number of polystyrene particles was compared before and after contacting the magnets, it was confirmed that the ratio of the collected polystyrene particles was remarkably high in the experimental group (FIG. 5). In the experimental group, the nucleus protein, polystyrene particles, and magnetic particles are mutually combined to form a complex, which means that the magnetic particles are collected by the magnet and the polystyrene particles are also collected.

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: 이미지 센서
130: 박막
100: Target material detection unit
110: magnetic field generator
120: Image sensor
130: Thin film

Claims (8)

자기장을 생성시키는 자기장 발생부;
상기 자기장 발생부의 일 측면과 일렬로 연결되는 이미지 센서; 및
상기 이미지 센서의 표면에 부착된 박막을 포함하는 표적물질 검출부; 및
하나 이상의 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 키트.
A magnetic field generator for generating a magnetic field;
An image sensor connected in series with a side surface of the magnetic field generating portion; And
A target material detection unit including a thin film attached to a surface of the image sensor; And
Wherein at least one of the two or more particles is a magnetic particle, wherein the at least one particle comprises two or more particles to which binding molecules that specifically bind to different recognition sites of one or more target substances are connected.
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 이미지 센서는 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서 또는 전자결합소자(charged coupled device) 이미지 센서인 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.
The method according to claim 1,
Wherein the image sensor is a complementary metal-oxide semiconductor image sensor or a charged coupled device image sensor.
제1항에 있어서,
상기 박막은 금속 박막, 화합물 박막, 반도체박막 및 절연박막으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.
The method according to claim 1,
Wherein the thin film is any one selected from the group consisting of a metal thin film, a compound thin film, a semiconductor thin film, and an insulating thin film.
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 입자는 구형, 막대형, 선형 또는 다면체 형태인 것을 특징으로 하는 표적물질 검출용 키트.
The method according to claim 1,
Wherein the particles are spherical, rod-shaped, linear or polyhedral.
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.
KR1020160114660A 2016-09-06 2016-09-06 A kit for detecting target materials comprising image sensors and magnets KR20180027280A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160114660A KR20180027280A (en) 2016-09-06 2016-09-06 A kit for detecting target materials comprising image sensors and magnets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160114660A KR20180027280A (en) 2016-09-06 2016-09-06 A kit for detecting target materials comprising image sensors and magnets

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190014720A Division KR102066268B1 (en) 2019-02-08 2019-02-08 A kit for detecting target materials comprising image sensors and magnets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180027280A true KR20180027280A (en) 2018-03-14

Family

ID=61660720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160114660A KR20180027280A (en) 2016-09-06 2016-09-06 A kit for detecting target materials comprising image sensors and magnets

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180027280A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5970153B2 (en) Aggregation parameter measurement
DK3043905T3 (en) NEW DIAGNOSTIC ASSAY USING PARTICLES WITH MAGNETIC PROPERTIES
JP5311445B2 (en) Fast and sensitive biosensing
CN103168239B (en) The magnetic nanoparticle of cross-film detects
JP7249281B2 (en) Method and apparatus for magnetic multi-bead assay
JP5200003B2 (en) Detection of target molecules in a sample using a magnetic field
HU225636B1 (en) Method for detecting analyte(s) in fluid
JP2020514709A5 (en)
JP4482035B2 (en) Particle-based binding assays
WO2007133704A2 (en) A non-nucleic acid based biobarcode assay for detection of biological materials
JP2009517652A (en) Sensitive magnetic capture analysis by construction of strong binding pairs
WO2009081336A1 (en) Magnetic label based detection
JP5188091B2 (en) Sensor element, magnetic particle detection method using the element, and target substance detection method
KR102066268B1 (en) A kit for detecting target materials comprising image sensors and magnets
JP2007139649A (en) Porous body of analyzer
JP6949595B2 (en) How to detect the test substance
CN104132966A (en) Biological sample detector based on nonlinear magnetization characteristic of magnetic beads
KR20180027280A (en) A kit for detecting target materials comprising image sensors and magnets
JP2006112976A (en) Test material analyzing apparatus and its quantifying method
EP2541230A1 (en) Detection of clusters of magnetic particles
KR102026521B1 (en) Kit and Method for Detecting Target Materials using Asymmetric Beads
Hong et al. Magnetic immunoassay based on frequency mixing magnetic detection and magnetic particles of different magnetic properties
KR101907267B1 (en) A kit for detecting the target materials using porous wall and magnets
Tian et al. Determination of IgG by electron spin resonance spectroscopy using Fe3O4 nanoparticles as probe
JP6156229B2 (en) Method for producing particles

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment