KR20190083136A - System and Method for Capturing and Assaying Biomaterials Using Hybrid Nano-structures Coated with Zinc Oxide - Google Patents

System and Method for Capturing and Assaying Biomaterials Using Hybrid Nano-structures Coated with Zinc Oxide Download PDF

Info

Publication number
KR20190083136A
KR20190083136A KR1020180000708A KR20180000708A KR20190083136A KR 20190083136 A KR20190083136 A KR 20190083136A KR 1020180000708 A KR1020180000708 A KR 1020180000708A KR 20180000708 A KR20180000708 A KR 20180000708A KR 20190083136 A KR20190083136 A KR 20190083136A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zinc oxide
zinc
oxide layer
nanopattern structure
biomaterial
Prior art date
Application number
KR1020180000708A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102025642B1 (en
Inventor
이경균
이광세
배남호
이태재
이문근
이석재
Original Assignee
한국과학기술원
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 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020180000708A priority Critical patent/KR102025642B1/en
Publication of KR20190083136A publication Critical patent/KR20190083136A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102025642B1 publication Critical patent/KR102025642B1/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
    • G01N33/569Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • 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
    • G01N33/569Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56911Bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/689Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1216Metal oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1287Process of deposition of the inorganic material with flow inducing means, e.g. ultrasonic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/14Decomposition by irradiation, e.g. photolysis, particle radiation or by mixed irradiation sources
    • 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
    • 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
    • G01N33/5308Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for analytes not provided for elsewhere, e.g. nucleic acids, uric acid, worms, mites
    • 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
    • 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
    • G01N33/54346Nanoparticles
    • 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
    • G01N33/569Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56983Viruses

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

According to an embodiment of the present disclosure, described are a system and a method that can be used to provide a diagnostic platform, capable of easily and efficiently collecting and detecting biomaterials such as bacteria and viruses, by manufacturing and using hybrid nanostructures with improved capturing ability for biomaterials by developing wrinkled morphological topology on the surface thereof and by forming a zinc oxide layer on top to increase chemical interaction with harmful biomaterials such as bacteria while attaching at least two metal layers onto the surface of a nano-pattern structure (specifically, nanopillar array) made of a polymer material.

Description

산화아연이 코팅된 복합 나노구조체를 이용하여 바이오 물질을 포집 및 진단하기 위한 시스템 및 방법{System and Method for Capturing and Assaying Biomaterials Using Hybrid Nano-structures Coated with Zinc Oxide}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a system and a method for capturing and diagnosing biomaterials using a composite nano-structure coated with zinc oxide,

본 개시 내용은 산화아연이 코팅된 복합 나노구조체를 이용한 바이오물질의 포집/진단 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은 고분자 재질의 나노 패턴 구조물(구체적으로 나노 필라 어레이)의 표면 상에 적어도 2개의 금속 층을 부착하되, 상층으로 산화아연 층을 형성하여 박테리아와 같은 바이오물질에 대한 화학적 상호작용을 증가시키고 표면에 주름 형상의 형태학적 특징(topology)을 발달시킴으로써 바이오물질에 대한 포집능이 개선된 복합 나노구조체를 제조하고, 더 나아가 이를 이용하여 박테리아, 바이러스 등의 유해 바이오물질을 간편하면서도 고효율로 포집하고, 검출할 수 있는 진단 플랫폼을 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to a system and a method for collecting / diagnosing biomaterial using a composite nano structure coated with zinc oxide. More particularly, the present disclosure relates to a method of depositing at least two metal layers on the surface of a polymeric nanopatterned structure (specifically, a nanofiller array), wherein a zinc oxide layer is formed as an upper layer, By increasing the interaction and developing the morphological topology of the wrinkles on the surface, it is possible to manufacture composite nanostructures with improved ability to collect bio-materials, and furthermore, to use harmful bio-materials such as bacteria and viruses And more particularly, to a system and method for providing a diagnostic platform capable of collecting and detecting at high efficiency.

인간을 포함한 모든 온혈동물의 장 내에는 박테리아, 바이러스 등과 같은 다양한 병원체가 서식하는데 매우 좋은 환경이 제공되고 있다. 병원체는 주변 환경에서 널리 분포되어 있는 바, 구체적으로 박테리아 병원체는 흙, 동물 장기, 동물의 변에 의하여 오염된 물 주방, 주방도구, 책상, 식기 등 일상생활 속의 물건등에서 발견되고 있다. 인체 역시 평균적으로 인체 내외에 걸쳐 150 타입 이상의 박테리아를 갖고 있으며, 이중 많은 미생물들이 인체에 무해하기는 하나, 몇몇 종류는 식중독(botulism), 콜레라(cholera), 설사(diarrhea), 구토(emesis), 폐렴(pneumonia), 장티푸스(typhoid) 등을 포함하는 다양한 감염성 질환을 유발한다. 특히, 200 종류 이상의 질병이 음식 및 음용수 단독을 통하여 전염될 수 있다. 예를 들면, Escherichia Coli(또는 E.coli) 계열은 섭취시 큰 문제를 일으키지 않지만, 이중 몇몇은 설사 등을 유발하는 독소를 생성하는 병원체로 알려져 있다. Within the intestines of all warm-blooded animals, including humans, there is a very good environment in which various pathogens such as bacteria and viruses are inhabited. Pathogens are widely distributed in the surrounding environment. Specifically, bacterial pathogens are found in objects such as water kitchens, kitchen tools, desks, tableware, etc. that are contaminated by soil, animal organs and animal stools. The human body also has more than 150 types of bacteria in and out of the body on average, many of which are harmless to humans, but some are botulism, cholera, diarrhea, emesis, Pneumonia, typhoid, and the like. Especially, more than 200 kinds of diseases can be transmitted through food and drinking water alone. For example , the Escherichia coli (or E. coli ) family does not cause major problems when consumed, but some are known as pathogens that produce toxins that cause diarrhea.

특히, 병원성 대장균 E.coli O157:H7은 장 출혈성 대장균으로서 식중독의 원인균으로 널리 알려져 있으며, 전세계적으로 문제시되고 있다. 또한, 감염 시 용혈성 요독 증후군, 출혈성 대장염, 설사, 신장부전, 발작 등을 유발하며, 심한 경우에는 사망에 이르도록 한다(Reisner, A. et al., 2006. Journal of Bacteriology. 188, 3572-3581; Barrientos, R. M. et al., 2009. Brain, Behavior, and Immunity. 23, 450-454; Schrag, S. J. et al., 2006. PEDIATRICS. 118, 570-576). 살모넬라속균(Salmonella choleraesuis, Salmonella bongori, Salmonella typhimurium) 역시 식중독을 일으키는 대표적인 병원체로서 장티푸스 및 파라티푸스의 원인균이며, 다양한 가축 및 동물 등에 오염될 수 있다. 또한, 적절한 세척, 가공온도 및 저장조건이 지켜지지 못한다면, 살모넬라균이 번식할 수 있으며, 이렇게 오염된 식수, 식품 등을 통하여 다른 식품과 교차 오염될 수 있다.In particular, E. coli O157: H7, a pathogenic Escherichia coli , has been widely known as a causative organism of food poisoning as enterohemorrhagic Escherichia coli and has become a worldwide problem. In addition, infections lead to hemolytic uremic syndrome, hemorrhagic colitis, diarrhea, kidney failure, seizures, and, in severe cases, death (Reisner, A. et al. , 2006. Journal of Bacteriology. 188, 3572-3581 ; Barrientos, RM et al. , 2009. Brain, Behavior, and Immunity, 23, 450-454; Schrag, SJ et al. , 2006. PEDIATRICS 118, 570-576). Salmonella choleraesuis ( Salmonella choleraesuis , Salmonella bongori , Salmonella typhimurium ) are also typical pathogens causing food poisoning. They are causative bacteria of typhoid fever and paratyphoid, and can be contaminated with various livestock and animals. In addition, if adequate cleaning, processing temperatures and storage conditions are not maintained, Salmonella may multiply and cross contaminate with other foods through such contaminated drinking water, food, and the like.

병원체는 오염된 토양, 수질 환경, 식자재, 그리고 조리환경 등을 통해 쉽게 인간에게 감염될 수 있다. 통상의 조건 하에서 병원체의 번식속도는 매우 빠르기 때문에 아무리 적은 수의 병원체라도 일단 인체 내에 침입할 경우, 이의 생장환경에 매우 적합한 장 속에서 빠르게 성장하여 인간의 건강을 위협할 수 있는 수준까지 이르게 된다. 따라서, 오염된 환경으로부터 빠르고 간편하게 병원체(특히, E.coli)의 유무를 검출할 수 있는 진단 기술이 요구되고 있다. 이처럼, 유전학적 분석을 기반으로 하는 임상 진단 기술은 통상적으로 박테리아(bacteria), 균류(fungus) 또는 바이러스(virus)로부터 핵산을 회수하여 증폭 반응을 수행한 다음, 다양한 검출 수단(예를 들면, 광학적, 전기화학적 또는 기계적 바이오센서 디바이스)을 이용하여 앰플리콘(amplicon)을 분석하는 방식을 이용한다.Pathogens can easily infect humans through contaminated soil, water, food, and cooking environment. Under normal conditions, the propagation rate of pathogens is very fast, so that even a small number of pathogens can quickly grow in a field that is well suited to their growth environment and can threaten human health once they enter the human body. Thus, there is a need for a diagnostic technique that can quickly and easily detect the presence or absence of pathogens (particularly E. coli ) from a contaminated environment. Thus, clinical diagnostic techniques based on genetic analysis typically involve the recovery of nucleic acids from bacteria, fungi or viruses to perform amplification reactions, and then various detection means (e.g., optical , An electrochemical or mechanical biosensor device) is used to analyze the amplicon.

한편, 자연발생적으로 입수되는 환경 시료는 식수, 음식물(예를 들면, 우유, , 음식물 등), 식수, 혈액 등과 같은 다양한 오염 가능원으로부터 채취될 수 있는 바, 진단 대상인 특정(타겟) 박테리아 또는 바이러스와 같은 바이오물질이 미량으로 존재하는 경우가 일반적이다. 이와 같은 유해 바이오물질의 분석을 위하여는 해당 음식물 등을 물에 세척하고 배양한 후에 유해 바이오물질의 농도 또는 량을 측정하는 방식이 수행되고 있다. 그러나, 이러한 방식은 복잡한 과정을 수반하기 때문에 전문가만이 분석을 진행할 수 있고, 예를 들면, 약 3 내지 5일의 배양 과정을 거쳐 육안으로 분석하는 만큼, 검출에 소요되는 시간이 길고, 검출 정확도가 낮다.On the other hand, naturally occurring environmental samples can be collected from various pollutants such as drinking water, food (e.g. milk, food, etc.), drinking water, blood and the like, Is present in a trace amount. In order to analyze such a harmful bio-material, a method of measuring the concentration or amount of the harmful bio-material after the food or the like is washed and cultured in water is performed. However, since this method involves a complicated process, only an expert can conduct the analysis. For example, the time required for detection is long as the analysis is carried out with the naked eye through a culturing process of about 3 to 5 days, Is low.

또한, 최근 독감 바이러스로 문제시되는 H1N1 인플루엔자 바이러스 등은 공기 중에 함유되어 전파되고 있는 바, 이러한 기상 내 유해 바이오물질의 진단을 위하여 포집하기 위하여는 통상적으로 필터를 이용한 부착 방식이 이용되고 있다. 이와 관련하여, 박테리아 및 바이러스를 포집하기 위하여, 포토마스크 패턴 또는 디지털 마이크로 미러 소자 공정을 통하여 제작된 마이크로 구조물을 이용하는 기술이 개발된 바 있다(예를 들면, 국내특허번호 제1243631호 등). 또한, Recently, H1N1 influenza virus, which is a problem with influenza virus, is contained in air and propagated. In order to collect such a hazardous bio-material in the vapor, an attachment method using a filter is generally used. In this regard, techniques have been developed (e. G., In Korean Patent No. 1243631) using a microstructure fabricated through a photomask pattern or a digital micro-mirror device process to collect bacteria and viruses. Also,

박테리아 등의 포집을 위하여 소프트 리소그래피(soft lithography) 공정을 이용하고, 상단 부위에 특이적 반응 특성을 갖는 항체를 부착하여 오존 플라즈마 처리하거나(J. Nanosci. Nanotechnol. 2017, Vol. 17, No. 11), 또는 평면의 폴리아미드 역삼투압(PARO) 멤브레인을 mLbL 방식으로 제조한 후에 TiO2 필라를 제조하기 위하여 졸-겔법을 이용한 나노임프린팅 공정을 수행하는 기술도 알려져 있다(ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 31433??31441).In order to capture bacteria, a soft lithography process is used and an antibody having a specific reaction characteristic is attached to the upper part of the cell, followed by ozone plasma treatment (J. Nanosci., Nanotechnol. 2017, Vol. ) Or a planar polyamide reverse osmosis (PARO) membrane is prepared in a mLbL manner, followed by performing a nanoimprinting process using a sol-gel method to produce a TiO2 pillar (ACS Appl. Mater. Interfaces 2016 , 8, 31433- 31441).

그러나, 전술한 기술의 경우, 미생물 또는 바이러스를 일정 수준으로 분리/포집할 수 있으나, 신속하게 유전자를 분석 또는 진단하는데 기술적 한계가 있다. 따라서, 포집 및 진단에 비교적 많은 시간을 요구하고, 또한 복잡한 절차를 수반하기 때문에 재현성 및 효율성 면에서 문제점이 있으며, 특히 진단에 소요되는 비용이 높은 수준이다. However, in the case of the above-described technique, microorganisms or viruses can be separated / collected at a certain level, but there are technical limitations in quickly analyzing or diagnosing genes. Therefore, relatively long time is required for collection and diagnosis, and complicated procedures are involved, thereby causing problems in terms of reproducibility and efficiency, and in particular, the cost of diagnosis is high.

이처럼, 다양한 상(phase)으로 입수되는 환경 시료와 같이 저 농도로 존재하는 유해 바이오물질(예를 들면, 병원체)을 함유하는 시료에 대하여 표적 바이오물질을 용이하면서도 효과적으로 포집하고, 또한 저비용으로 정확하게 진단할 수 있는 방법에 대한 개발이 요구되고 있다.As described above, it is possible to easily and effectively collect target biomaterials on samples containing harmful bio-materials (for example, pathogens) present in low concentrations such as environmental samples obtained in various phases, There is a need to develop a method that can do this.

본 개시 내용에 따른 구체예에서는 바이오물질(예를 들면, 각종 병원체 등)을간편하게 효과적으로 포집할 수 있는 방안을 제공하고자 한다.In the embodiments according to the present disclosure, a method for easily and effectively collecting a biomaterial (for example, various pathogens, etc.) is provided.

또한, 현장 신속 검출이 요구되는 각종 식품, 식재료, 조리기구 등으로부터 식중독 균과 같은 바이오물질을 고효율로 포집할 수 있고, 또한 포집된 바이오물질을 저렴한 비용으로 정확하게 진단할 수 있는 포집 및 진단 플랫폼을 제공하고자 한다. In addition, a collection and diagnosis platform capable of collecting biomaterials such as food poisoning bacteria with high efficiency from various foods, food ingredients, cooking utensils and the like requiring rapid on-site detection and capable of accurately diagnosing the collected bio materials at low cost .

본 개시 내용의 제1 면에 따르면,According to a first aspect of the present disclosure,

시료 내 함유된 바이오물질을 포집하는 방법으로서,A method for collecting a biomaterial contained in a sample,

a) 바이오물질을 함유하는 시료를 상기 바이오물질에 대한 고정능을 갖는 복합 나노구조체와 접촉시켜 상기 시료 내 바이오물질을 복합 나노구조체 상에 포집하는 단계를 포함하며,a) contacting a sample containing a biomaterial with a composite nanostructure having fixability to the biomaterial, and collecting the biomaterial in the sample on the composite nanostructure,

여기서, 상기 복합 나노구조체는, Here, the composite nano-

(i) 상측에 복수의 나노필라가 형성된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물, (ii) 상기 나노 패턴 구조물의 표면에 부착된 표면 개질 금속층, 및 (iii) 상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물 상에 형성된, 양전하를 띄면서 주름진 형태학적 특성의 산화아연 층을 포함하는 방법이 제공된다.(i) a nanopattern structure of a polymer material having a plurality of nanopillars formed on its upper side, (ii) a surface-modifying metal layer adhered to the surface of the nanopattern structure, and (iii) a nanopattern structure There is provided a method comprising forming a zinc oxide layer of positively and corrugated morphological character.

본 개시 내용의 제2 면에 따르면, According to a second aspect of the present disclosure,

a) 바이오물질을 함유하는 시료를 상기 바이오물질에 대한 고정능을 갖는 복합 나노구조체와 접촉시켜 상기 시료 내 바이오물질을 복합 나노구조체 상에 포집하는 단계;a) contacting a sample containing a biomaterial with a composite nanostructure having a fixability with respect to the biomaterial, and collecting the biomaterial in the sample on the composite nanostructure;

b) 상기 포집된 바이오물질을 용해(lysis)시켜 핵산을 추출하는 단계; 및b) lysing the captured biomaterial to extract nucleic acid; And

c) 상기 추출된 핵산을 증폭하여 검출하는 단계;c) amplifying and detecting the extracted nucleic acid;

를 포함하는 바이오물질의 진단 방법으로서, A method for diagnosing a biomaterial comprising:

여기서, 상기 복합 나노구조체는,Here, the composite nano-

(i) 상측에 복수의 나노필라가 형성된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물, (ii) 상기 나노 패턴 구조물의 표면에 부착된 표면 개질 금속층, 및 (iii) 상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물 상에 형성된, 양전하를 띄면서 주름진 형태학적 특성의 산화아연 층을 포함하는 방법이 제공된다.(i) a nanopattern structure of a polymer material having a plurality of nanopillars formed on its upper side, (ii) a surface-modifying metal layer adhered to the surface of the nanopattern structure, and (iii) a nanopattern structure There is provided a method comprising forming a zinc oxide layer of positively and corrugated morphological character.

본 개시 내용의 제3 면에 따르면, According to a third aspect of the present disclosure,

시료 내 바이오물질의 포집 및 진단 시스템으로서,As a system for collecting and diagnosing bio-materials in a sample,

(i) 상측에 복수의 나노필라가 형성된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물, (ii) 상기 나노 패턴 구조물의 표면에 부착된 표면 개질 금속층, 및 (iii) 상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물 상에 형성된, 양전하를 띄면서 주름진 형태학적 특성의 산화아연 층을 포함하는 복합 나노구조체;(i) a nanopattern structure of a polymer material having a plurality of nanopillars formed on its upper side, (ii) a surface-modifying metal layer adhered to the surface of the nanopattern structure, and (iii) a nanopattern structure A composite nanostructure comprising a zinc oxide layer of positively and corrugated morphology formed;

상기 복합 나노구조체에 포집된 시료 내 바이오물질로부터 유래하는 핵산에 대한 증폭 수단; 및An amplification means for a nucleic acid derived from a bio-material in the sample captured in the complex nano structure; And

상기 증폭된 핵산의 검출 수단;Means for detecting the amplified nucleic acid;

을 포함하는 시스템이 제공된다.Is provided.

예시적 구체예에 따르면, 상기 산화아연 층은 초음파 합성법에 의하여 형성될 수 있다.According to an exemplary embodiment, the zinc oxide layer may be formed by an ultrasonic synthesis method.

예시적 구체예에 따르면, 상기 산화아연 층의 표면 조도는, 205 내지 260 nm의 Rq, 170 내지 220 nm의 Ra 및 970 내지 1100 nm의 Rz 범위일 수 있다.According to exemplary embodiments, the surface roughness of the zinc oxide layer may be, R z range of 205 to 260 nm of R q, 170 to 220 nm of the R a, and 970 to 1100 nm.

예시적 구체예에 따르면, 상기 초음파 합성법은,According to an exemplary embodiment, the ultrasonic synthesis method comprises:

아연 전구체-함유 용액을 제공하는 단계; 및Providing a zinc precursor-containing solution; And

상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물을 상기 아연 전구체-함유 용액에 접촉시켜 초음파 조사 하에서 반응시키는 것에 의하여 상기 아연 전구체를 산화아연으로 전환시키는 단계;Converting the zinc precursor into zinc oxide by contacting the nanopattern structure having the surface-modifying metal layer with the zinc precursor-containing solution and irradiating the nanopattern structure with ultrasonic waves;

를 포함할 수 있다.. ≪ / RTI >

예시적 구체예에 따르면, 상기 아연 전구체-함유 용액은, 환원제로서 헥사메틸렌테트라아민, 에틸렌디아민, 암모니아, 폴리에틸렌이민, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. According to an exemplary embodiment, the zinc precursor-containing solution may include hexamethylenetetramine, ethylenediamine, ammonia, polyethyleneimine, or a combination thereof as the reducing agent.

예시적 구체예에 따르면, 상기 초음파 조사 하에서의 반응은 20 내지 200 W의 출력의 초음파를 3 내지 120 분 동안 조사하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the reaction under ultrasonic irradiation may include irradiating ultrasound with an output of 20 to 200 W for 3 to 120 minutes.

본 개시 내용의 구체예에 따라 제공되는 바이오물질의 포집 및 진단 시스템 및 방법은, 고분자 재질의 나노구조체, 즉 나노 필라(pillar) 어레이의 표면 상에 적어도 2개의 금속 층을 부착하되, 상층(구체적으로 바이오물질과 접촉하는 층)으로 산화아연 층을 형성하여 양전하를 띄게 함으로써 박테리아와 같은 바이오물질에 대한 화학적 상호작용을 증가시키고, 또한 초음파 조사에 의한 산화아연 층을 합성하여 산화아연 층 표면에 주름 형상의 공간적 특성 또는 형태학적 특징을 발달시킴으로써 바이오 물질에 대한 포집능을 현저히 개선함과 동시에, 기저의(underlying) 고분자 재질의 나노구조체로부터 기인하는 물리화학적 안정성을 확보할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a system and a method for collecting and diagnosing a bio material are provided by depositing at least two metal layers on the surface of a nanoscale structure of a polymer material, that is, a nanopillar array, A zinc oxide layer is formed on the surface of the zinc oxide layer to increase the chemical interaction with a biomaterial such as bacteria by forming a zinc oxide layer on the surface of the zinc oxide layer to synthesize a zinc oxide layer by ultrasonic irradiation, By improving the spatial or morphological characteristics of the shape, it is possible to remarkably improve the ability to collect the biomolecule and secure the physico-chemical stability resulting from the underlying polymeric nanostructure.

또한, 본 개시 내용의 다른 구체예에서는 짧은 반응 시간에 걸쳐 수용액 상(phase)에서 산화아연으로 전환되는 초음파 조사법(sonication)을 적용한 결과, 저비용으로 신속하게 나노패턴 구조물 상에 바이오물질의 포집에 효과적인 대면적의 산화아연 코팅 층을 형성할 수 있기 때문에 경제성, 친환경성 등에 있어서도 우수한 장점을 갖는다.In addition, in another embodiment of the present disclosure, sonication that is converted to zinc oxide in an aqueous phase over a short reaction time has been applied, resulting in a cost effective and cost-effective way to quickly capture biomaterials on the nanopattern structure at low cost. It is possible to form a zinc oxide coating layer having a large area, which is advantageous in terms of economy and environmental friendliness.

따라서, 복합 나노구조체를 이용한 병원체와 같은 바이오물질의 효과적인 포집 또는 고정을 통하여 각종 음식물 및 식수 내 유해 병원체의 진단은 물론, 인체의 피부 접촉, 기침, 공기 전파 등 다양한 직간접적 전파 또는 감염 경로에 대하여도 유연한 진단 방안을 제공할 수 있기 때문에 향후 임상 진단, 환경 모니터링, 약물 유전학 분석 등의 다양한 분야에서 광범위한 활용이 기대된다.Therefore, it is possible to diagnose harmful pathogens in various foods and drinking water by effectively collecting or fixing biomaterials such as pathogens using a complex nano-structure, and to diagnose various direct and indirect propagation or infection pathways such as human skin contact, coughing, Can provide a flexible diagnosis method, and thus it is expected to be widely used in various fields such as clinical diagnosis, environmental monitoring, and pharmacogenetics analysis in the future.

도 1a는 본 개시 내용의 일 구체예에 따라 복합 나노구조체를 제조하는 일련의 공정을 보여주는 도면이고;
도 1b는 고분자 재질의 복수의 나노필라가 형성된 나노 패턴 구조물을 제작하는 일련의 과정을 도시하는 도면이고;
도 2a 내지 도 2c 각각은 실시예에서 초음파 조사 하에서 반응 시간(60분, 90분 및 120분)에 따른 ZnO/Au-코팅된 나노 패턴 구조물의 표면 상태를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이고,
도 3은 고분자 재질의 나노 패턴 구조물(PUNO) 및 (b) Au 코팅된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물(G-PUNO), 그리고 프로브 타입의 초음파 조사 장치를 이용하되, 시간(1 분, 2 분 및 5 분)을 달리하면서 산화아연 층이 코팅된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물(ZG-PUNO)의 SEM 사진이고;
도 4는 실시예에서 형성된 산화아연 층의 제타전위 값을 나타내는 그래프이고;
도 5는 실시예에서 순차적으로 형성된 (a) 고분자 재질의 나노 패턴 구조물(PUNO), (b) Au-코팅된 나노 패턴 구조물(G-PUNO) 및 (c) ZnO/Au-코팅된 나노 패턴 구조물(ZG-PUNO) 각각에 대한 XRD 분석 결과를 나타내는 그래프이고;
도 6은 ZnO/Au-코팅된 나노 패턴 구조물(ZG-PUNO)에 대한 맵핑(mapping) 분석 결과를 나타내는 도면이고;
도 7은 실시예에서 순차적으로 형성된 (a) 고분자 재질의 나노 패턴 구조물(PUNO), (b) Au-코팅된 나노 패턴 구조물(G-PUNO) 및 (c) ZnO/Au-코팅된 나노 패턴 구조물(ZG-PUNO) 각각에 대한 FT-IR 분석 결과를 나타내는 그래프이고;
도 8은 실시예에서 순차적으로 형성된 (a) 고분자 재질의 나노 패턴 구조물(PUNO), (b) Au-코팅된 나노 패턴 구조물(G-PUNO), (c) ZnO/Au-코팅된 나노 패턴 구조물(ZG-PUNO) 및 (d) ZG-PUNO 구조물을 이용하여 박테리아를 포집하는 일련의 과정을 보여주는 도면, 그리고 (e) PUNO 구조물, (f) ZG-PUNO 구조물 및 (g) 박테리아가 포집된 ZG-PUNO 구조물의 SEM 사진(107 CFU/ml)이고;
도 9는 ZG-PUNO 구조물에 대한 박테리아의 포집 상태를 보여주는 FIB(Focused ion beam) 사진이고;
도 10은 ZG-PUNO 구조물 상에 박테리아가 포집된 SEM 사진이고(10-106 CFU/ml)이고;
도 11은 (a) PUNO 구조물, (b) ZG-PUNO 구조물 및 (c) 박테리아가 포집된 ZG-PUNO 구조물 각각에 대한 FT-IR 스펙트럼이고;
도 12는 (a) PUNO 구조물, (b) ZG-PUNO 구조물 및 (c) 박테리아가 포집된 ZG-PUNO 구조물 각각에 대한 XRD 스펙트럼이고;
도 13은 (a) PUNO 구조물, (b) ZG-PUNO 구조물 및 (c) 박테리아가 포집된 ZG-PUNO 구조물 각각에 대한 AFM 분석 결과 및 이로부터 측정된 표면 조도를 나타내는 도면이고;
도 14a 내지 도 14d 각각은 초음파 조사 하에서의 반응 시간(10분, 30분, 40분 및 50분)을 변화시키면서 형성된 ZnO/Au-코팅된 나노 패턴 구조물(ZG-PUNO)의 박테리아의 포집 상태를 보여주는 SEM 사진이고;
도 15는 ZG-PUNO 구조물 상에 식중독 균으로서 (a) S. enteritidis 및 (b) S. aureus가 포집된 상태를 보여주는 SEM 사진이고;
도 16은 시료 내 박테리아 농도에 따른 PCR 증폭 후 아가로오스 겔 전기영동 분석 결과를 나타내는 도면이고(Lane M: Molecular Weight Marker 50 bp(Amersham, USA). Lane N: Negative Control. Lane P: PUNO. Lane G: G-PUNO. Number: ZG-PUNO; 시료 내 박테리아 농도: 107-101 CFU/ml); 그리고
도 17은 106 CFU/ml 박테리아를 함유하는 시료를 투명 비닐장갑 및 고무장갑 각각에 분무한 후에 ZG-PUNO 구조물에 접촉시키고, PCR 증폭 후 아가로오스 겔 전기영동 분석 결과를 나타내는 도면이다.
FIG. 1A is a view showing a series of processes for manufacturing a composite nanostructure according to one embodiment of the present disclosure; FIG.
FIG. 1B is a view showing a series of processes for fabricating a nanopattern structure having a plurality of nanopiles of a polymer material; FIG.
2A to 2C are scanning electron microscope (SEM) photographs showing the surface state of the ZnO / Au-coated nanopattern structure according to the reaction time (60 minutes, 90 minutes and 120 minutes) under ultrasonic irradiation in the embodiment,
FIG. 3 is a schematic diagram of a nanopattern structure (PUNO) of a polymer material, (b) a nanopattern structure (G-PUNO) of an Au coated polymer material and a probe type ultrasonic irradiation apparatus, (ZG-PUNO) coated with a zinc oxide layer while changing the thickness of the nanopattern structure (5 minutes);
4 is a graph showing zeta potential values of a zinc oxide layer formed in an embodiment;
FIG. 5 is a cross-sectional view of a nanopattern structure (PUNO), a Au-coated nanopattern structure (G-PUNO), and a ZnO / Au-coated nanopattern structure (ZG-PUNO), respectively;
FIG. 6 is a view showing a mapping analysis result for a ZnO / Au-coated nanopattern structure (ZG-PUNO); FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a nanopattern structure (PUNO), a Au-coated nanopattern structure (G-PUNO), and a ZnO / Au-coated nanopattern structure (ZG-PUNO), respectively; Fig.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a nanopattern structure (PUNO), a Au-coated nanopattern structure (G-PUNO), and a ZnO / Au-coated nanopattern structure (E) a PUNO structure, (f) a ZG-PUNO structure, and (g) a ZG-PUNO structure in which bacteria are captured. SEM photograph (10 7 CFU / ml) of the PUNO structure;
Figure 9 is a FIB (focused ion beam) photograph showing the capture state of bacteria on the ZG-PUNO structure;
Figure 10 is a SEM image (10-10 6 CFU / ml) of bacteria captured on the ZG-PUNO structure;
11 is an FT-IR spectrum for each of (a) a PUNO structure, (b) a ZG-PUNO structure and (c) a ZG-PUNO structure in which bacteria are captured;
Figure 12 is an XRD spectrum for each of (a) a PUNO structure, (b) a ZG-PUNO structure, and (c) a ZG-PUNO structure in which bacteria are captured;
FIG. 13 is a graph showing AFM analysis results and surface roughness measured from (a) PUNO structure, (b) ZG-PUNO structure and (c) ZG-PUNO structure in which bacteria are collected;
Each of Figs. 14A to 14D shows the collection state of the bacteria of the ZnO / Au-coated nanopattern structure (ZG-PUNO) formed while varying the reaction time (10 minutes, 30 minutes, 40 minutes and 50 minutes) SEM picture;
15 is an SEM photograph showing (a) S. enteritidis and (b) S. aureus as food poisoning bacteria on the ZG-PUNO structure;
16 is a graph showing the result of analysis of agarose gel electrophoresis after PCR amplification according to bacterial concentration in a sample (Lane M: Molecular Weight Marker 50 bp (Amersham, USA). Lane N: Negative Control. Lane G: G-PUNO Number: ZG-PUNO; bacterial concentration in sample: 10 7 -10 1 CFU / ml); And
FIG. 17 is a graph showing the results of agarose gel electrophoresis analysis after PCR amplification in which a sample containing 10 6 CFU / ml of bacteria was sprayed into each of a transparent vinyl glove and a rubber glove, and then contacted with the ZG-PUNO structure.

본 발명은 첨부된 도면을 참고로 하여 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention can be achieved by the following description with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the following description is of a preferred embodiment of the present invention and that the present invention is not necessarily limited thereto.

또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위하여 실제 층의 두께(또는 높이) 또는 다른 층과의 비율에 비하여 다소 과장되게 표현된 것일 수 있으며, 그 의미는 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다.The accompanying drawings may be exaggeratedly expressed relative to the actual layer thickness (or height) or the ratio with respect to other layers in order to facilitate understanding, and the meaning thereof may be appropriately understood according to the concrete purpose of the related description to be described later .

본 명세서에서 사용되는 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다.The terms used in this specification can be defined as follows.

"고분자"는 단일중합체 및 공중합체를 모두 포함하며, 공중합체는 랜덤 공중합체 및 블록 공중합체를 포함하는 것으로 이해될 수 있다."Polymer" includes both homopolymers and copolymers, and the copolymer can be understood to include random copolymers and block copolymers.

"나노구조물" 또는 "나노구조체"는 나노 스케일(예를 들면, 약 0.1 내지 1,000 nm, 구체적으로는 1 내지 100 nm)의 치수 또는 사이즈를 갖는 특징부(feature) 또는 텍스츄어(texture), 예를 들면 나노필라, 나노로드, 나노 벽(wall), 나노와이어, 나노 웹 등을 구비하는 임의의 나노 스케일의 객체를 의미할 수 있다."Nanostructure" or "nanostructure" refers to a feature or texture having a dimension or size of nanoscale (e.g., about 0.1 to 1,000 nm, specifically 1 to 100 nm) May refer to any nanoscale object, including nanopiles, nano-rods, nano-walls, nanowires, nano-webs, and the like.

"나노필라(nanopillar)"는 직경이 약 1,000nm 이하, 예를 들면 수 나노미터 내지 수백 나노미터 범위인 막대 형상을 의미할 수 있다."Nanopillar" may mean a rod shape having a diameter of less than about 1,000 nm, such as a few nanometers to a few hundred nanometers.

"어레이(array)"는 지지체, 부재(member) 또는 백킹 부재(backing member)로부터 도출되거나 이에 부착(고정)된, 섬유, 컬럼, 필라, 루프, 튜브, 콘, 블록, 큐브, 헤미스페어, 스페어, 벽, 그리드, 홀 또는 이의 조합을 포함하는 형태학적 특징부, 텍스츄어 또는 표면을 의미하는 것으로 폭넓게 해석될 수 있다."Array" refers to fibers, columns, pillars, loops, tubes, cones, blocks, cubes, hemispheres, spares, or the like, which are derived from, or affixed (secured) to, a support, member or backing member , A wall, a grid, a hole, or a combination thereof, a textured surface, or a surface.

"부착(adhesion)" 또는 "고정(immobilization)"은 단백질, 세포 또는 기타 물질이 표면에 공유 또는 비공유 방식으로 결합 또는 연결되는 것을 의미할 수 있다."Adhesion" or "immobilization" may mean that a protein, cell, or other substance is bound or linked to a surface in a covalent or non-covalent manner.

"바이오물질"은 광의로는 임의 타입의 생물학적 유기체(biological organism)로부터 유래하는 물질을 의미할 수 있으며, 구체적으로는 복수의 세포로 이루어질 수 있고 핵산일 필요는 없으며, 예를 들면 병원체(병원성 세포 또는 박테리아)일 수 있다."Biomaterial" may broadly refer to a material derived from any type of biological organism, and may specifically be comprised of a plurality of cells and need not be nucleic acids, for example, pathogens Or bacteria).

"시료"는 검출하고자 하는 바이오물질를 함유할 수 있는 한, 특정 종류 또는 형태로 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 시료는 생물학적 시료, 예를 들면 생물학적 유체(fluid) 또는 생물학적 조직일 수 있다. 생물학적 유체의 예로서, 뇨, 혈액, 혈장, 혈청, 타액, 정액, 대변, 가래, 뇌척수액, 눈물, 점액, 양수 등을 들 수 있다. 생물학적 조직은 세포의 집합으로서, 대체적으로 인간, 동물, 식물, 세균, 진균 또는 바이러스 구조물의 구조적 물질의 하나를 형성하는 세포 내 물질들과 특정 종류의 집합으로서 연결 조직, 상피 조직, 근육 조직 및 신경 조직 등이 이에 해당될 수 있다. 또한, 생물학적 조직의 예에는 장기, 종양, 림프절, 동맥 및 개별적인 세포(들)도 포함될 수 있다. 이외에도, 시료는 바이오물질을 저농도로 함유하는 환경 시료(environmental sample)를 포함할 수 있으며, 예를 들면 식수, 음식물 등과 같이 다양한 형태 및 종류를 포함할 수 있다.The "sample" is not limited to a particular kind or form as long as it can contain the biomaterial to be detected. Illustratively, the sample can be a biological sample, such as a biological fluid or biological tissue. Examples of biological fluids include urine, blood, plasma, serum, saliva, semen, feces, sputum, cerebrospinal fluid, tears, mucus, amniotic fluid and the like. Biological tissues are a collection of cells, which are a collection of intracellular substances and certain types of aggregates that typically form one of the structural components of human, animal, plant, bacterial, fungal or viral constructs, connective tissue, epithelial tissue, Organizations, and so on. In addition, examples of biological tissues may include organs, tumors, lymph nodes, arteries, and individual cell (s). In addition, the sample may include an environmental sample containing a low concentration of the biomaterial, and may include various types and types such as drinking water, food, and the like.

"세포 용해(lysis)"는 세포의 분해에 따라서 세포막이 파열되는 동시에 세포 내용물이 노출되는 현상을 의미할 수 있는 바, 통상적으로 PCR과 같은 증폭 과정의 전단계에서 DNA 또는 RNA를 분리하기 위하여 많이 사용되고 있다. "Cell lysis" may be a phenomenon in which cell membranes are ruptured and cell contents are exposed by decomposition of cells. Generally, they are used to separate DNA or RNA in the previous step of amplification such as PCR have.

“핵산”은 유기 염기(사이토신, 티미딘 또는 우라실과 같은 치환된 피리미딘이거나 아덴 또는 구아닌과 같은 치환된 퓨린)에 연결된 당으로 이루어지는 복수의 뉴클레오티드를 의미할 수도 있다. 즉, 리보핵산(RNA), 디옥시리보핵산(DNA), 메틸포스포네이트 핵산, S-올리고, c-DNA, cRNA, miRNA, siRNA, 압타머(aptamer) 등을 예시할 수 있고, 천연적으로 발생하거나 인공적으로 합성된 것 모두 포함하는 개념일 수 있다. 다만, 보다 전형적으로는 DNA, RNA 등일 수 있다.&Quot; Nucleic acid " may mean a plurality of nucleotides consisting of a sugar linked to an organic base (a substituted pyrimidine such as cytosine, thymidine or uracil, or a substituted purine such as ardenine or guanine). That is, examples thereof include ribonucleic acid (RNA), deoxyribonucleic acid (DNA), methylphosphonate nucleic acid, S-oligo, c-DNA, cRNA, miRNA, siRNA, and aptamer, Or artificially synthesized. More typically, however, it may be DNA, RNA, or the like.

"프로브"는 협의로는 표적 핵산 내에 함유된 특정 염기 서열과 상보적 염기 서열을 포함하고 있어, 적절한 조건 하에서 혼성화되는 성분 또는 바이오분자를 의미할 수 있으나, 광의로는 특정 성질 또는 량을 측정하기 위하여 표적 성분과 선택적이고 미리 정해진 방식으로 상호 작용하는 성분을 의미할 수 있다.The term "probe ", as a matter of reference, may refer to a component or a biomolecule that hybridizes under appropriate conditions, including a specific base sequence and a complementary base sequence contained in the target nucleic acid, Can refer to components that interact with the target component in an optional, predetermined manner.

"용해 완충액 또는 세포용해 완충액(lysis buffer)"은, 예를 들면 25℃에서 약 6 내지 약 9의 pKa로, pH 값을, 예를 들면 6 내지 9(구체적으로 약 7.5 내지 9, 보다 구체적으로 약 7.8 내지 8.5)로 효과적으로 유지할 수 있는 조성물을 의미할 수 있다. 이때, 완충액은 전형적으로 효소 활성의 기능과 조화되고, 생물학적 분자의 정상적인 생리적 및 생화학적 기능을 유지할 수 있도록 생리학적으로 조화 가능한(physiologically compatible) 완충액을 의미할 수 있다."Dissolution buffer or lysis buffer" means a buffer having a pH of, for example, from about 6 to about 9 at 25 DEG C and a pH value of, for example, from 6 to 9 (specifically about 7.5 to 9, ≪ / RTI > about 7.8 to about 8.5). At this time, the buffer may typically refer to a physiologically compatible buffer that is compatible with the function of the enzyme activity and can maintain the normal physiological and biochemical functions of the biological molecule.

"박테리아"는 외막(bacterial envelope)은 구조에 따라 그람(Gram) 염색반응이 구별되는 바, 그람 음성 박테리아(얇은 뮤레인(murein) 또는 펩티도글리칸 층을 가지며 외막의 지질 이중층을 가짐)와 그람 양성 박테리아(두꺼운 뮤레인 또는 펩티도글리칸 층을 가지며 이로써 Crystal violet을 보유함)로 구분된다. 그람 음성 박테리아의 세포막은 포스포리피드(phospholipid)와 기타 글리코프로테인(glycoprotein)으로 이루어져 있으며, 포스포리피드의 대부분은 (-)의 하전을 띄고 있다(net negative charge). 그 종류로는 살모넬라균, 수막염균, 스피로헤타 콜레라균, 페스트균, 티푸스균, 이질균, 대장균, 임균 등이 있다. 반면, 그람 양성 박테리아의 경우, 세포벽은 주로 펩티도글리칸(peptidoglycan) 및 타이코산(teichoic acid)으로 구성되는 바, 그 표면은 거의 중성에 가까운 하전 특성을 갖고 있으며, 포도상구균, 연쇄상구균, 탄저균, 디프테리아균, 파상풍균, 폐렴균 등을 들 수 있다."Bacteria" refers to the fact that the bacterial envelope is distinguished from the Gram staining reaction by its structure and is characterized by gram-negative bacteria (having a thin murein or peptidoglycan layer and a lipid bilayer of the outer membrane) Gram-positive bacteria (having a thick muraane or peptidoglycan layer and thus having a crystal violet). The membranes of gram-negative bacteria are composed of phospholipids and other glycoproteins, and most of the phospholipids are (-) negatively charged. Examples thereof include salmonella, meningococcus, spirocheta cholera, pest, typhoid, heterozygous, E. coli, and gonorrhea. On the other hand, in the case of Gram-positive bacteria, the cell wall is composed mainly of peptidoglycan and teichoic acid. The surface of the cell wall has charge characteristics close to neutrality. Staphylococcus, streptococcus, , Diphtheria bacteria, tetanus bacteria, and pneumococci.

"증폭(amplification)"은 주형 분자의 적어도 하나의 세그먼트의 복수개 복제물을 형성하기 위하여 반복적으로 일어나는 반응을 의미할 수 있다."Amplification" may mean a reaction that occurs repeatedly to form multiple copies of at least one segment of the template molecule.

"PCR"은 사이클 프로세스(가열 및 냉각이 교대로 이루어짐)에 의하여 하나의 최초 주형으로부터 다량의 동일한 DNA 스트랜드가 형성되는 반응을 의미하는 바, 통상적으로 PCR 혼합물은 (i) 증폭하고자 하는 염기서열을 갖는 주형인 이중나선형 DNA 분자, (ii) 프라이머(주형 DNA 내 상보적 DNA 염기서열과 결합할 수 있는 단일 스트랜드 DNA 분자), (iii) dATP, dTTP, dGTP, 및 dCTP의 혼합물(PCR 증폭 과정에서 새로운 DNA 분자를 형성하도록 합쳐지는 뉴클레오티드 서브유닛)인 dNTP, 및 (iv) Taq DNA 폴리머라아제(dNTP)를 사용하여 새로운 DNA 분자를 합성하는 효소)를 포함할 수 있다."PCR" means a reaction in which a large amount of the same DNA strand is formed from one initial template by a cycle process (heating and cooling are alternately made), and the PCR mixture usually contains (i) (Iii) a mixture of dATP, dTTP, dGTP, and dCTP (in a PCR amplification process), a double stranded DNA molecule, which is a template having a double stranded DNA molecule, which is capable of binding to a complementary DNA base sequence in the template DNA, A nucleotide subunit that is joined to form a new DNA molecule), and (iv) an enzyme that synthesizes a new DNA molecule using Taq DNA polymerase (dNTP).

"접촉한다"는 협의로는 2개의 대상 간의 직접적인 접촉을 의미하기는 하나, 광의로는 임의의 추가 구성 요소가 개재될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.By "contacting" is meant by direct contact between the two objects, it can be understood that, in the broadest sense, any additional component can be interposed.

"형광(fluorescence)"이라는 용어는 전자기적 여기에 의하여 짧은 시간 동안 생성되는 발광 타입을 의미할 수 있다. 즉, 형광은 특정 물질이 짧은 파장에서 광 에너지를 흡수한 후에 보다 긴 파장에서 광 에너지를 방출할 때 생성되는 현상을 의미한다. 예시적으로, 흡수와 방출 간의 시간 길이는 통상적으로 비교적 짧은데, 예를 들면 약 10-9 내지 10-8 초 수준일 수 있다.The term "fluorescence" may mean a type of luminescence that is generated by electromagnetic excitation for a short time. That is, fluorescence means a phenomenon that occurs when a specific substance absorbs light energy at a short wavelength and then emits light energy at a longer wavelength. Illustratively, the length of time between absorption and release is typically relatively short, e.g., about 10 -9 to 10 -8 seconds.

"상에" 및 "위에"라는 표현은 상대적인 위치 개념을 언급하기 위하여 사용되는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 언급된 층에 다른 구성 요소 또는 층이 직접적으로 존재하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 다른 층(중간층) 또는 구성 요소가 개재되거나 존재할 수도 있다. 이와 유사하게, "하측에", "하부에" 및 "아래에"라는 표현 및 "사이에"라는 표현 역시 위치에 대한 상대적 개념으로 이해될 수 있을 것이다. 또한, "순차적으로"라는 표현 역시 상대적인 위치 개념으로 이해될 수 있다. The terms "on" and "on" can be understood to be used to refer to the relative position concept. Thus, there may be intervening or present other layers (interlayers) or components therebetween as well as where other elements or layers are directly present in the mentioned layer. Similarly, the expressions "under", "under" and "under" and "between" may also be understood as relative concepts of position. Also, the phrase "sequentially" can also be understood as a relative position concept.

전체적인 개시 내용Overall disclosure

일 구체예에 따르면, 산화아연이 코팅된 복합 나노구조체에 바이오물질을 접촉시켜 포집하는 방법이 제공된다. 이때, 코팅된 복합 나노구조체는 (i) 상측에 복수의 나노필라가 형성된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물, (ii) 상기 나노 패턴 구조물의 표면에 부착된 표면 개질 금속층, 및 (iii) 상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물 상에 형성된, 양전하를 띄면서 주름진 형태학적 특성의 산화아연 층을 포함할 수 있다. According to one embodiment, there is provided a method for collecting a zinc oxide-coated composite nano-structure by contacting the zinc oxide with a biomaterial. At this time, the coated composite nanostructure includes (i) a nanopattern structure of a polymer material having a plurality of nanopillars formed on its upper side, (ii) a surface-modifying metal layer attached to the surface of the nanopattern structure, and (iii) May comprise a positively charged, corrugated, morphological zinc oxide layer formed on the attached nanostructured structure.

일반적으로, 박테리아와 같은 바이오물질과 고체 표면 간의 상호 작용에는 전하에 의한 상호작용(정전기적 결합), 수소 결합 및 소수성 결합(hydrophobic interaction)이 관여된다. 한편, 바이오물질 간의 상호 작용에 있어서도 이러한 3가지 힘이 작용한다. Generally, the interaction between a biomaterial such as a bacteria and a solid surface involves charge-induced interaction (electrostatic bonding), hydrogen bonding, and hydrophobic interaction. On the other hand, these three forces also act on the interaction between biomaterials.

고농도 시료에서는 바이오물질의 표면 전하에 관계없이 소수성 결합에 의하여 서로 용이하게 응집될 수 있다. 반면, 저농도 시료에 있어서는 바이오물질 간의 거리가 크기 때문에 수소 결합 및 소수성 상호작용이 감소하게 된다. 따라서, 저농도 시료에서는 고체 표면과 바이오물질 간의 상호 작용뿐만 아니라, 바이오물질들 간의 상호 작용과 관계되는 힘을 증가시킬 필요가 있다. 이와 관련하여, 바이오물질이 부착되는 고체 표면의 형태학적 특징 역시 바이오물질의 부착에 영향을 미치는 물리적 요인으로서 접촉 면적 등이 증가할 경우, 포집능은 강화될 수 있다. 이러한 점에서 후술하는 바와 같이 일 구체예에 따른 복합 나노구조체는 효과적인 포집 효과를 제공한다.In high concentration samples, they can easily aggregate with each other by hydrophobic bonding regardless of the surface charge of the biomaterial. On the other hand, hydrogen bonding and hydrophobic interactions are reduced in low concentration samples due to the large distance between biomaterials. Therefore, in a low-concentration sample, it is necessary to increase not only the interaction between the solid surface and the biomaterial, but also the force related to the interaction between the biomaterials. In this regard, the morphological characteristics of the solid surface to which the bio material is attached can also be enhanced if the contact area, etc., increases as a physical factor affecting the attachment of the bio material. In this regard, as described below, the composite nanostructure according to one embodiment provides an effective collecting effect.

구체적으로, 바이오물질을 함유하는 시료를 산화아연이 코팅된 복합 나노구조체와 접촉시킬 경우, 시료 내 바이오물질은 이와 접촉하는 복합 나노구조체의 표면 층인 양전하의 산화아연 층과 정전기적 인력 또는 화학적 상호작용이 증가하여 용이하게 부착될 수 있다. 또한, 초음파 조사 하에서 하측의 표면개질 금속층과 상호 작용하면서 합성하는 방식으로 산화아연 층을 형성한 결과, 이의 표면에 주름 형상의 공간적 특성(topology) 또는 형태학적 특징이 발달하여 1차적으로 부착된 바이오물질이 보다 견고하게 부착될 수 있는 효과를 제공한다. 더 나아가, 복합 나노구조체의 기저 구조인 고분자 재질의 나노필라 어레이가 갖는 물성으로부터 기인하는 물리화학적 안정성을 동시에 확보할 수 있다. 이외에도, 복합 나노구조체의 제작 과정 중 나노필라의 길이, 직경 및 필라 사이의 간격을 자유롭게 조절할 수 있기 때문에, 박테리아뿐만 아니라, 보다 작은 사이즈의 바이러스까지도 포집 및 검출하는데 적용 가능성이 있다.Specifically, when a sample containing a biomaterial is brought into contact with a composite nano-structure coated with zinc oxide, the biomaterial in the sample is exposed to a positive electrostatic attraction or chemical interaction with a positively charged zinc oxide layer as a surface layer of the nano- Can be increased and easily attached. Further, as a result of forming a zinc oxide layer by a method of synthesizing while interacting with a lower surface-modifying metal layer under ultrasonic irradiation, the surface topography or morphological characteristics of the wrinkles are developed on the surface thereof, Thereby providing an effect that the material can be attached more firmly. Furthermore, the physicochemical stability due to the physical properties of the nano-pillar array of the polymeric material, which is the base structure of the composite nano structure, can be secured at the same time. In addition, since the length, diameter, and spacing between the pillars of the nanopile can be freely adjusted during the fabrication of the composite nanostructure, it is possible to capture not only bacteria but also viruses of a smaller size.

본 명세서에서 적용 가능한 바이오물질은 전형적으로는 병원체 또는 병원성 세균을 포함할 수 있다. 병원체는 동식물의 생체에 침입하여 기생하면서 병을 일으키거나 위해를 주는 모든 미생물을 포함할 수 있다. Applicable biomaterials herein may typically include pathogens or pathogenic bacteria. Pathogens may include all microorganisms that enter the living organisms of animals and plants, parasitize them, cause disease, or cause harm.

예시적 구체예에 따르면, 병원체와 같은 바이오물질은 다양한 방식으로 또는 다양한 매개체를 통하여, 예를 들면 인체(예를 들면, 피부) 접촉, 액상(예를 들면, 기침 중 타액) 및/또는 기상(예를 들면, 공기)를 통하여 복합 나노구조체와 접촉하여 포집될 수 있다. 특히, 피부 전염으로 전파는 병원체의 경우, 손 접촉만으로도 용이하게 포집할 수 있다.According to exemplary embodiments, the biomaterials, such as pathogens, can be administered in a variety of ways or via a variety of media, including, for example, human (e.g., skin) contact, liquid (e.g. saliva during cough) For example, air), and can be collected by contact with the composite nanostructure. Particularly, in the case of a pathogen, propagation by skin transmission can be easily carried out even by hand contact.

예시적 구체예에 따르면, 이와 같이 포집된 바이오물질, 구체적으로 병원체는 후속적으로 증폭 반응을 거쳐 검출될 수 있는 바, 이러한 증폭 방식으로서, 예를 들면, PCR 테크닉(DNA를 증폭), NASBA 테크닉(RNA 증폭) 등과 같이 당업계에서 공지된 증폭 기술을 이용할 수 있으며, 이를 통하여 보다 정확하게 검출될 수 있다. According to the exemplary embodiment, the biosubstance, specifically the pathogen, can be detected through the subsequent amplification reaction. As such an amplification method, for example, PCR technique (DNA amplification), NASBA technique (RNA amplification), and the like, and can be detected more accurately through the amplification technique.

이하에서는 복합 나노구조체의 제조 및 특성, 그리고 바이오물질의 포집(및 검출)에 대하여 상세히 기술한다.Hereinafter, the production and characteristics of the composite nanostructure and the collection (and detection) of the biomaterial will be described in detail.

나노 패턴 구조물의 제작Fabrication of nanopattern structure

도 1a는 본 개시 내용의 일 구체예에 따라 산화아연이 코팅된 복합 나노구조체의 제조 과정을 개념적으로 도시하는 도면이다.FIG. 1A is a view conceptually showing a manufacturing process of a composite nano-structure coated with zinc oxide according to one embodiment of the present disclosure.

도시된 구체예에 있어서, 복합 나노구조체는 복수의 나노필라가 형성된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물 상에 표면 개질 금속층이 형성되고, 상기 표면 개질 금속층이 형성된 나노 패턴 구조물에 산화아연 층을 코팅하는 방식으로 제조된다.In the illustrated embodiment, the composite nanostructure has a structure in which a surface-modifying metal layer is formed on a nanopattern structure of a polymer material on which a plurality of nanopillars are formed, and a zinc oxide layer is coated on the nanopattern structure on which the surface- .

상기 나노 패턴 구조물은 평면에 복수의 나노필라(나노 스케일을 갖는 필라 구조)가 돌출되어 있는 형태로서, 고분자 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 고분자는 최종 목적물인 복합 나노구조체의 적용 분야를 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 특히, 나노 패턴 구조물을 제작하는 과정 중 도포(코팅)가 용이하고, 주형 몰드로부터 비교적 쉽게 분리(탈착) 가능하고, 형성되는 나노필라의 치수 또는 배열을 용이하게 조절할 수 있는 등의 특성을 갖는 고분자를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 고분자는 유연성, 광 감광성, 기계적 안정성, 열적 안정성, 화학적 안정성 등의 물성이 양호한 종류를 선택하여 사용하는 것이 유리할 수 있다.The nanopattern structure may have a plurality of nanopillars (pillar structure having nanoscale) projected on a plane, and may be made of a polymer material. At this time, the polymer can be appropriately selected in consideration of the application field of the complex nanostructure as the final object. Particularly, it is an object of the present invention to provide a polymer capable of easily coating (coating) during the process of manufacturing a nanopattern structure, capable of relatively easily separating (desorbing) from the mold and capable of easily controlling the dimension or arrangement of the formed nanofiller May be advantageous. In addition, it may be advantageous to select and use a polymer having good physical properties such as flexibility, photosensitivity, mechanical stability, thermal stability, and chemical stability.

이를 위하여, 고분자는 나노 패턴 조절의 용이성을 위하여, 상온에서 비경화(유체) 상태의 점도가, 예를 들면 약 300 내지 5000 cps, 구체적으로 약 500 내지 3000 cps, 보다 구체적으로 약 800 내지 2000 cps 범위일 수 있다. 또한, 제1 고분자는 전형적으로 플라스틱 재질에 대한 접착력이 금속에 대한 접착력과 동일하거나, 또는 그 이상인 것이 유리할 수 있다. 이는 후술하는 바와 같이 금속 재질의 마스터 몰드를 사용할하여 나노 패턴을 형성할 경우, 몰딩 및 경화(예를 들면, UV 경화) 이후, 마스터 몰드로부터 나노패턴 구조물을 분리(이형)할 때, 플라스틱보다 금속에 대한 접착력이 강할 경우에는 고분자 층을 마스터 몰드로부터 분리하기 곤란할 수 있기 때문이다.For this purpose, the polymer preferably has a viscosity in an uncured (fluid) state at room temperature, for example, about 300 to 5000 cps, specifically about 500 to 3000 cps, more specifically about 800 to 2000 cps Lt; / RTI > Also, it may be advantageous that the first polymer typically has an adhesion to a plastic material equal to or greater than an adhesion to the metal. This is because when a nano pattern is formed by using a master mold of a metallic material as described later, when the nanopattern structure is separated (released) from the master mold after molding and curing (for example, UV curing) It is difficult to separate the polymer layer from the master mold.

예시적 구체예에 따르면, 고분자는 폴리우레탄(Poly urethane, PU)계, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS)계, NOA(Noland Optical Adhesive)계 및 에폭시(Epoxy)계로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택될 수 있다. 이와 관련하여, NOA 계 고분자(예를 들면, Norland Products사에서 시판 중이며 상품명 NOA 61, NOA 63, NOA 65, NOA 68 등이 있음)는 다관능성 티올 및 다관능성 알릴(allyl) 모노머를 포함하는 액상 UV 경화성 모노머 혼합물이다. According to an exemplary embodiment, at least one polymer is selected from the group consisting of polyurethane (PU), polydimethylsiloxane (PDMS), NOA (Noland Optical Adhesive), and epoxy . In this regard, NOA-based polymers (e.g., commercially available from Norland Products, Inc. under the trade names NOA 61, NOA 63, NOA 65, NOA 68 and the like) are liquid phases containing multifunctional thiols and multifunctional allyl monomers UV curable monomer mixture.

특정 구체예에 따르면, 폴리우레탄 아크릴레이트(PU)와 상품명 NOA 68과 같은 NOA계 접착제의 블렌드를 사용할 수 있다. 이때, 블렌드 중 폴리우레탄 아크릴레이트(PU) 및 NOA계 접착제 각각의 함량은, 예를 들면 약 20 내지 80 중량%(구체적으로 약 30 내지 70 중량%, 보다 구체적으로 약 40 내지 60 중량%) 및 약 80 내지 20 중량%(구체적으로 약 70 내지 30 중량%, 보다 구체적으로 약 60 내지 40 중량%) 범위일 수 있다. 이하에서는 상기 PU 및 NOA계 접착제의 블렌드로부터 제조되는 고분자를 "PUNO"라고 지칭한다. According to a particular embodiment, blends of NOA-based adhesives such as polyurethane acrylate (PU) and NOA 68 may be used. The content of each of the polyurethane acrylate (PU) and the NOA-based adhesive in the blend is, for example, about 20 to 80% by weight (specifically about 30 to 70% by weight, more specifically about 40 to 60% by weight) Can range from about 80 to 20 weight percent (specifically about 70 to 30 weight percent, more specifically about 60 to 40 weight percent). Hereinafter, the polymer produced from the blend of the PU and the NOA-based adhesive is referred to as "PUNO ".

이와 관련하여, NOA 63은 NOA 61 약 70 내지 75 중량% 및 우레탄 성분 약 25 내지 30 중량%를 함유하며, NOA 61은 실질적으로 하기 화학식 I로 표시되는 테트라티올 약 55 내지 57 중량% 및 트리알릴 이소시아누레이트 약 43 내지 45 중량%로 이루어진다.In this regard, NOA 63 contains about 70 to 75 wt% of NOA 61 and about 25 to 30 wt% of urethane component, NOA 61 substantially comprises about 55 to 57 wt% of tetrathiol represented by the following formula I and triallyl About 43 to 45% by weight of isocyanurate.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상술한 나노 패턴 구조물은 특정 제조방법으로 한정됨이 없이 당업계에 공지된 방식을 이용할 수 있다. The nanopattern structure described above is not limited to a specific manufacturing method but can be a method known in the art.

도 1b는 본 개시 내용의 예시적 구체예에 따라 고분자 재질의 복수의 나노필라가 형성된 나노 패턴 구조물을 제조하는 일련의 과정을 도시하는 도면이다.FIG. 1B is a view showing a series of processes for manufacturing a nanopatterned structure in which a plurality of nano-pillar-shaped polymeric materials are formed according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

먼저, 복수의 나노 스케일의 홀(12)이 형성된 마스터 몰드(11)를 제공한다. 상기 마스터 몰드는, 예를 들면 실리콘(Si) 웨이퍼, PDMS(Polydimethylsiloxane), 글래스(Glass), 석영(Quartz), PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PE(polyethylene), PU(polyurethene), COC(cyclic olefin copolymer) 등과 같이 다양한 재료로부터 선택하여 사용할 수 있다. 이때, 마스터 몰드(11)의 재질과 고분자는 전형적으로는 상이할 것이나, 경우에 따라서는 동종일 수도 있다. First, a master mold 11 in which a plurality of nanoscale holes 12 are formed is provided. The master mold may be formed of a material such as silicon wafer, PDMS, glass, quartz, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyethylene (PE), polyurethane (PU) COC (cyclic olefin copolymer), and the like. At this time, the material and polymer of the master mold 11 will typically be different, but may be the same type in some cases.

이와 관련하여, 마스터 몰드(11) 내에 형성된 나노 스케일의 홀 또는 나노 홀(12)은 추후 형성되는 고분자 재질의 나노필라에 대응되는 형상 및 치수를 갖고 있는 바, 원형, 타원형, 사각형 등의 다양한 형태를 가질 수 있으며, 보다 구체적으로는 원형일 수 있다. 이러한 나노 스케일의 홀(12)은 포토리소그래피법, 이온 밀링, e-beam 리소그래피법 등과 같이 당업계에 알려진 가공 기술에 의하여 형성될 수 있다. 본 발명이 특정 가공 기술로 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 포토리소그래피법을 이용한 선택적 에칭 공정을 적용할 수 있다. 또한, 포토리소그래피법에서 이용 가능한 에칭 방법으로는 건식 에칭법, 예를 들면 반응성 이온 에칭법(reactive ion etching; RIE), 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 에칭(inductively coupled plasma reactive ion etching; ICP-RIE), 화학적 이온 빔 에칭(chemically assisted ion beam etching; CAIBE) 등을 이용할 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In this regard, the nanoscale hole or nano hole 12 formed in the master mold 11 has a shape and dimensions corresponding to the nanopile of a polymer material to be formed later, and may have various shapes such as circular, elliptical, And more specifically may be circular. Such nanoscale holes 12 may be formed by processing techniques known in the art, such as photolithography, ion milling, e-beam lithography, and the like. Although the present invention is not limited to a specific processing technique, for example, a selective etching process using a photolithography method can be applied. As etching methods that can be used in the photolithography process, a dry etching method such as reactive ion etching (RIE), inductively coupled plasma reactive ion etching (ICP-RIE) Chemically assisted ion beam etching (CAIBE), or the like may be used, but the present invention is not limited thereto.

예시적 구체예에 따르면, 나노 스케일의 홀(12)의 직경은 약 100 내지 1000 nm(구체적으로 약 300 내지 900 nm, 보다 구체적으로 약 400 내지 700 nm), 그리고 홀(12)의 깊이는 약 100 내지 1500 nm(구체적으로 약 300 내지 1000 nm, 보다 구체적으로 약 500 내지 900 nm) 범위일 수 있다. 또한, 복수의 홀(12) 사이의 간격은 약 100 내지 3500 nm, 구체적으로 약 300 내지 2500 nm 범위, 보다 구체적으로 약 500 내지 1500 nm 범위일 수 있다. 본 발명이 전술한 나노 스케일의 홀(12)의 수치 범위로 한정되는 것은 아니며, 고분자의 재질, 복합 나노구조체의 용도 등을 고려하여 적절하게 조절될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.According to an exemplary embodiment, the diameter of the nanoscale hole 12 is about 100-1000 nm (specifically about 300-900 nm, more specifically about 400-700 nm), and the depth of the hole 12 is about May range from 100 to 1500 nm (specifically from about 300 to 1000 nm, more specifically from about 500 to 900 nm). In addition, the spacing between the plurality of holes 12 may range from about 100 to 3500 nm, specifically from about 300 to 2500 nm, and more specifically from about 500 to 1500 nm. It should be understood that the present invention is not limited to the numerical range of the nanoscale hole 12 described above and can be suitably adjusted in consideration of the material of the polymer and the use of the composite nano structure.

마스터 몰드(11)가 제공되면, 선택적으로 이물질을 제거하기 위한 세정 단계가 수행될 수 있다. 이러한 세정을 위하여, 예를 들면 아세톤, 메탄올, 이소프로판올 등이 사용 가능하며, 경우에 따라서는 표면에 잔류하는 유기 물질을 제거하기 위하여 플라즈마 처리가 수행될 수도 있다. When the master mold 11 is provided, a cleaning step for selectively removing foreign matter may be performed. For this cleaning, for example, acetone, methanol, isopropanol or the like may be used, and in some cases, a plasma treatment may be performed to remove organic substances remaining on the surface.

상기 마스터 몰드(11) 상에 고분자(또는 고분자 형성용) 용액을 도포하여 고분자 층(13)을 형성한다(일종의 나노 캐스팅 또는 나노 몰딩 방식일 수 있음). 이때 도포 방식은 당업계에서 알려진 도포 방법, 예를 들면 스핀 코팅, 회전 코팅, 스프레이 코팅 등을 적절히 선정하여 적용할 수 있다. A solution of a polymer (or a polymer) is applied on the master mold 11 to form a polymer layer 13 (which may be a kind of nanocasting or nanomolding). At this time, the coating method can be appropriately selected and applied by coating methods known in the art, for example, spin coating, spin coating, spray coating, and the like.

예시적 구체예에 따르면, 고분자 층(13)을 도포한 후에 선택적으로 약 1 내지 500 μm(구체적으로 약 5 내지 300 μm, 보다 구체적으로 약 20 내지 200 μm) 두께의 고분자 재질의 연성 지지 필름층(14)을 부착하고 롤링함으로써 고분자가 마스터 몰드 내 나노 스케일의 홀에 충분히 주입되도록 하는 것이 유리할 수 있다. 이때, 지지 필름층의 재질로는 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 사이클로올레핀 고분자(cyclo olefin polymer; COC), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르에틸케톤(PEEK), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU) 등을 예시할 수 있다. 이러한 지지 필름층(14)은 유연성이 양호한 것이 바람직하며, 또한 후속 단계에서 이루어질 수 있는 UV 조사를 원활히 수행할 수 있도록 투명성을 갖추는 것도 바람직할 수 있다.According to an exemplary embodiment, after application of the polymer layer 13, a flexible support film layer of a polymeric material having a thickness of about 1 to 500 m (specifically about 5 to 300 m, more specifically about 20 to 200 m) It may be advantageous to attach the polymeric material 14 and roll it so that the polymer is sufficiently injected into the nano-scale holes in the master mold. The support film layer may be made of, for example, polyethylene terephthalate (PET), cycloolefin polymer (COC), polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polyether ethyl ketone (PEEK) Polyamide (PA), polyurethane (PU), and the like. The support film layer 14 preferably has good flexibility, and it may also be desirable to have transparency so that UV irradiation can be smoothly performed in a subsequent step.

또한, 지지 필름층(14)의 부착(도포) 이후에 수행되는 롤링 과정이, 전형적으로 상온 내지 90 oC의 온도 범위에서 수행될 수 있는 점을 고려할 때, 이러한 온도 범위에서 내구성을 유지할 수 있는 종류를 선정하는 것이 유리할 수 있다. 이외에도, 산화아연 층의 형성 과정에서 각종 화합물에 대한 내화학성을 나타내는 것이 유리할 수 있다.Further, considering that the rolling process performed after the application (application) of the support film layer 14 can be performed in a temperature range of typically from room temperature to 90 ° C, it is possible to maintain the durability in this temperature range It may be advantageous to select a category. In addition, it may be advantageous to show the chemical resistance to various compounds during the formation of the zinc oxide layer.

선택적으로, 후속 과정에서 마스터 몰드(11)로부터 고분자 층(13)이 보다 용이하게 분리될 수 있도록 고분자의 도포에 앞서 이형제(예를 들면, 플루오로알킬실란, 구체적으로 트리데카플루오로-(1,1,2,2)-테트라하이드로옥틸-트리클로로실란과 같은 저에너지 이형제)를 사용할 수도 있을 것이다.Alternatively, in order to facilitate separation of the polymer layer 13 from the master mold 11 in the subsequent process, the release agent (for example, fluoroalkylsilane, specifically tridecafluoro- (1 , 1,2,2) -tetrahydrooctyl-trichlorosilane) may also be used.

이처럼, 형성된 고분자 층(13)은, 예를 들면 경화 과정을 통하여 일정한 탄성을 갖게 된다. 상기 경화 과정은 자외선(UV) 경화, 열 경화 등의 다양한 방식으로 이루어질 수 있는 바, 예를 들면 고분자로서 실리콘계 탄성 고분자인 PDMS를 사용할 경우, 고분자와 함께 경화제를 함께 사용하여 고분자 용액을 제조하는데, 이때 고분자(PDMS) : 경화제의 중량 비는 당업계에서 통상적으로 사용되는 범위, 예를 들면 약 10 : 1 내지 약 11 : 1 범위일 수 있다. 경화제로서, 대표적으로는 Dow Corning사에 의하여 시판 중인 2액형의 Sylgard 184 키트(Sylgard A : Sylgard B=10:1)가 바람직하게 사용될 수 있다. 이와 같이 제조된 고분자 용액을 마스터 몰드 상에 도포한 후에 가열하여 경화시킴으로써 고분자 층(13)을 형성할 수 있다. The polymer layer 13 thus formed has a certain elasticity through, for example, a curing process. The curing process can be performed by various methods such as ultraviolet (UV) curing and thermal curing. For example, when PDMS, which is a silicone-based elastic polymer, is used as a polymer, a polymer solution is prepared using a curing agent together with a polymer. The weight ratio of the polymer (PDMS) to the curing agent may be in a range commonly used in the art, for example, in the range of about 10: 1 to about 11: 1. As a curing agent, a two-pack type Sylgard 184 kit (Sylgard A: Sylgard B = 10: 1) commercially available from Dow Corning is preferably used. The polymer solution thus prepared is coated on the master mold and then heated and cured, whereby the polymer layer 13 can be formed.

고분자로서 폴리우레탄 아크릴레이트(PU)와 NOA계 접착제(예를 들면, 상품명 NOA 68)의 블렌드를 사용할 경우, 예를 들면, 약 1000 내지 2000 rpm 조건 하에서 마스터 몰드에 스핀코팅하고, 이후 그 위에 지지 필름으로서 예를 들면, PET 필름을 부착한 다음, 롤러를 이용하여 롤링한다. 후속적으로, UV 조사에 의하여 PUNO 고분자를 경화시키는 바, 이때, 자외선의 강도는, 예를 들면 약 100 내지 600 mJ/ cm2, 구체적으로 약 200 내지 500 mJ/ cm2, 보다 구체적으로 약 400 내지 480 mJ/ cm2 범위일 수 있다. When a blend of a polyurethane acrylate (PU) and a NOA-based adhesive (e.g., NOA 68) as the polymer is used, the master mold is spin-coated under a condition of, for example, about 1000 to 2000 rpm, As the film, for example, a PET film is attached and then rolled using a roller. Subsequently, the intensity of ultraviolet light bar, at this time, for curing the PUNO polymer by UV irradiation, for example from about 100 to 600 mJ / cm 2, specifically about 200 to 500 mJ / cm 2, and more specifically about 400 To 480 mJ / cm < 2 >.

상기와 같이 경화된 고분자 층(13)을 마스터 몰드(11)로부터 분리하여 나노 패턴 구조물(15)을 얻는다. 이러한 분리 방법으로, 예를 들면 용매 사용 방법, 습식 화학 에칭 방법, 박리(peeling) 방법 등 당업계에 알려진 다양한 방식이 채택될 수 있다.The cured polymer layer 13 is separated from the master mold 11 to obtain the nanopattern structure 15. As this separation method, various methods known in the art can be adopted, such as a method of using a solvent, a wet chemical etching method, a peeling method, and the like.

예시적 구체예에 있어서, 나노 패턴 구조물 중 나노필라의 종횡비(aspect ratio)는 용도, 재질 등을 고려하여 적절한 범위로 조절될 수 있는 바, 예를 들면 약 1 내지 10, 구체적으로 약 2 내지 7, 보다 구체적으로 약 3 내지 5의 범위일 수 있다. 이와 관련하여, PDMS의 기계적 물성(E < 10 MPa; σult < 2.4 MPa)은 PUNO의 기계적 물성(E=24 MPa; σult = 11.5 MPa)에 비하여 낮기 때문에 마스터 몰드로부터 분리하는 과정에서 손상될 수 있기 때문에 PUNO 재질의 나노필라에 비하여 낮은 종횡비를 가질 수 있다. In an exemplary embodiment, the aspect ratio of the nanopile in the nanopattern structure can be adjusted to an appropriate range in consideration of the use, material, and the like, for example, about 1 to 10, specifically about 2 to 7 , More specifically from about 3 to about 5. In this regard, the mechanical properties of PDMS (E <10 MPa; σ ult <2.4 MPa) are lower than the mechanical properties of PUNO (E = 24 MPa; σ ult = 11.5 MPa) It is possible to have a low aspect ratio as compared with the nano pillar of the PUNO material.

택일적 구체예에 따르면, 본 출원인의 국내특허공개번호 제2015-0053303호에 기재되어 있는 바와 같이 고분자 몰드를 이용하여 나노 패턴 구조물을 제작할 수 있는 바, 상기 특허문헌은 본 명세서의 참고자료로 포함된다. 이외에도, 복수의 나노 스케일의 필라(또는 로드) 형상을 갖는 나노 패턴 구조물을 제공할 수 있는 한, 특정 방법으로 한정됨이 없이 다양한 방식이 채택 가능하다. According to an alternative embodiment, the nanopattern structure can be fabricated using a polymer mold as described in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0053303 of the present applicant, which patent document is incorporated herein by reference do. In addition, as long as a nanopattern structure having a plurality of nanoscale filament (or rod) shapes can be provided, various methods can be adopted without being limited to a specific method.

표면 개질 금속층의 부착Attachment of surface-modified metal layer

일 구체예에 따르면, 상술한 바와 같이 제작된 나노 패턴 구조물(15) 상에 표면 개질 금속층을 부착한다. According to one embodiment, a surface-modifying metal layer is deposited on the nanopatterned structure 15 fabricated as described above.

물론, 이러한 표면 개질 금속층의 부착 없이도 나노 패턴 구조물 상에 산화아연 층이 어느 정도 형성될 수는 있으나, 원하는 표면 특성을 형성하고 산화아연 층의 부착 강도 등에 있어서 표면 개질 금속층을 개재한 경우가 더욱 유리하다. 본 발명이 특정 이론에 구속되는 것은 아니지만, 이러한 표면 개질 금속층은 고분자와의 부착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 후술하는 산화아연 층의 형성 과정(예를 들면, 초음파 조사법에 의한 산화아연의 합성 과정)에서 바이오물질의 부착에 유리한 공간적 특성 또는 형태학적 특성, 구체적으로 주름진 표면 특성을 부여하는데 유리하게 작용하는 것으로 판단된다.Of course, a zinc oxide layer may be formed on the nanopattern structure to some extent without attaching such a surface-modifying metal layer, but it is more preferable that a surface-modified metal layer is interposed between the zinc oxide layer and the zinc oxide layer, Do. Although the present invention is not limited to a specific theory, such a surface-modifying metal layer not only improves adhesion to a polymer, but also improves the adhesion of the zinc oxide layer to the surface of the zinc oxide layer (for example, It is believed that it is advantageous to give a spatial characteristic or morphological characteristic, particularly a corrugated surface characteristic, favorable for attachment of a bio material.

예시적 구체예에 있어서, 상기 표면 개질 금속층의 예로서 Ni, Pd, Ag, Cd, Pt, Ga, In, Au 등, 보다 구체적으로는 Au, Ag 등을 들 수 있으며, 이들 금속을 단독으로 또는 조합하여(또는 합금 형태로) 형성할 수 있다. More specifically, examples of the surface-modifying metal layer include Ni, Pd, Ag, Cd, Pt, Ga, In and Au. More specifically, Au and Ag are exemplified. (Or in the form of an alloy).

특정 구체예에서는 표면 개질 금속층의 재질로서 Au를 사용할 수 있는데, Au는 양호한 내산화성 및 내부식성, 생물학적 실험에서 사용 시 비활성 표면을 제공할 수 있고, 전기전도성 및 열 전도성이 양호하며, 광 반사도(optical reflectivity)가 높고, 평활한 표면을 얻을 수 있는 등의 표면 특성을 갖고 있다. 이러한 특성을 이용하여, 예를 들면 생명과학 분야에서 유용한 기재로 사용되거나, 화학 및 생화학 센서에서 시그널 변환기(transducer)로 적용되고 있다. 또한, Au 박막은 비활성 특성을 이용하여 미세유체 디바이스에서 표면 강화 라만 산란(surface enhanced Raman scattering) 기재로도 사용될 수도 있다.In a specific embodiment, Au can be used as the material of the surface-modifying metal layer, which can provide good oxidation and corrosion resistance, an inert surface for use in biological experiments, good electrical and thermal conductivity, optical reflectivity is high, and a smooth surface can be obtained. Utilizing these characteristics, for example, it is used as a useful substrate in the life science field or as a signal transducer in chemical and biochemical sensors. In addition, the Au thin film may also be used as a surface enhanced Raman scattering base material in a microfluidic device using an inactive property.

특정 구체예에 있어서, 표면 개질 금속층은 당업계에서 알려진 방법, 열 증착(thermal vapor deposition), 스퍼터링, E-beam 증착 등을 이용하여 나노 패턴 구조물 상에 형성될 수 있다. 표면 개질 금속층의 두께는, 예를 들면 약 1 내지 500 nm, 구체적으로 약 5 내지 300 nm, 보다 구체적으로 약 50 내지 200 nm 범위일 수 있다. 상기 나노 패턴 구조물에 대한 표면 개질 금속층의 피복율(coverage)은, 예를 들면 적어도 약 70%, 구체적으로 적어도 약 80%, 보다 구체적으로 적어도 약 90%, 더 나아가 실질적으로 100%일 수 있다. In certain embodiments, the surface-modifying metal layer may be formed on the nanopatterned structure using methods known in the art, thermal vapor deposition, sputtering, E-beam deposition, and the like. The thickness of the surface modifying metal layer may be, for example, in the range of about 1 to 500 nm, specifically about 5 to 300 nm, more specifically about 50 to 200 nm. The coverage of the surface modifying metal layer with respect to the nanopatterned structure may be at least about 70%, specifically at least about 80%, more specifically at least about 90%, and even substantially 100%.

전술한 표면 개질 금속층, 특히 Au 층은 양호한 물리화학적 특성에도 불구하고, 하측의 고분자 기반의 나노 패턴 구조물의 표면과의 부착성이 좋지 않을 수 있다. 이는 고분자 또는 고분자 기반의 표면이 낮은 표면 에너지, 비상용성, 화학적으로 비활성이거나 약한 경계층(boundary layer)의 존재로 인하여 젖음성 및 결합성(bonding)이 낮기 때문이다. 이와 같이 하측의 나노 패턴 구조물의 표면에 대한 부착 곤란성을 완화할 목적으로, 특정 구체예에서는 나노 패턴 구조물과 표면 개질 금속층 사이에 선택적으로 중간층(intermediate layer)을 개재할 수 있다(예를 들면, 표면 개질 금속층/중간층의 2층 구조). 이러한 중간층으로서, 접착성이 양호한 금속, 예를 들면 Ti, V, Cr, Sc, Nb, Mo, W 등, 보다 구체적으로 Ti, Cr 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 금속은 나노 패턴 구조물의 표면 상에서 극성 원자와 화학적 결합을 형성할 수 있기 때문에 상면의 표면 개질 금속층과 하면의 고분자 재질의 나노 패턴 구조물이 견고하게 부착될 수 있도록 하는 것으로 판단된다.The above-mentioned surface-modifying metal layer, particularly the Au layer, may have poor adhesion to the surface of the underlying polymer-based nanopattern structure, despite good physico-chemical properties. This is because the polymer or polymer-based surface has low wettability and bonding due to low surface energy, incompatibility, chemically inert or weak boundary layer present. For the purpose of alleviating the difficulty of adhering the lower nanopattern structure to the surface, an intermediate layer can be selectively interposed between the nanopattern structure and the surface-modifying metal layer in a specific embodiment (for example, a surface Modified metal layer / intermediate layer). As the intermediate layer, Ti, V, Cr, Sc, Nb, Mo, W or the like such as Ti, Cr or the like can be used singly or in combination. It is considered that such a metal can form a chemical bond with polar atoms on the surface of the nanopattern structure so that the nanopattern structure of the polymer material on the lower surface and the surface-modified metal layer on the upper surface can be firmly attached.

다만, 상기 나열된 중간층 형성용 금속 중 Cr은 Au 층의 접착성을 개선시킬 수는 있으나, Au 표면으로 확산하여 Au 층의 형태학적 특징 또는 전기적 물성에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 특정 구체예에서는 중간층으로서 Ti, 그리고 표면 개질용 금속층으로서 Au를 사용한 Au/Ti의 2층(binary layer) 구조를 적용할 수 있다. Of the metals for forming the intermediate layer listed above, Cr may improve the adhesion of the Au layer, but may diffuse to the Au surface and affect morphological or electrical properties of the Au layer. Accordingly, in a specific embodiment, a binary layer structure of Au / Ti using Ti as an intermediate layer and Au as a surface modification metal layer can be applied.

상술한 구체예에서, 중간층 역시 열 증착(thermal vapor deposition), 스퍼터링, E-beam 증착 등과 같은 공지의 방법을 이용하여 나노 패턴 구조물 상에 부착될 수 있다. 예를 들면 약 1 내지 500 nm, 구체적으로 약 5 내지 300 nm, 보다 구체적으로 약 10 내지 100 nm 범위일 수 있다. 이와 관련하여, 표면 개질 금속층/중간층의 두께 비는 전형적으로 약 1 내지 50, 구체적으로 약 3 내지 20, 보다 구체적으로 5 내지 10의 범위로 조절될 수 있다.In the embodiments described above, the intermediate layer may also be deposited on the nanopattern structure using known methods such as thermal vapor deposition, sputtering, E-beam deposition, and the like. For example from about 1 to 500 nm, specifically from about 5 to 300 nm, more specifically from about 10 to 100 nm. In this regard, the thickness ratio of the surface modifying metal layer / intermediate layer can typically be adjusted to a range of about 1 to 50, specifically about 3 to 20, more specifically 5 to 10.

예시적 구체예에 따르면, 전술한 표면 개질 금속층(및 중간층)의 형성 단계는, 예를 들면 50 oC의 챔버 온도에서 수행될 수 있고, 예를 들면 타겟(Au 등)에만 특이적으로 레이저를 조사하여 타겟의 유리 전이 온도까지 가열, 증착 대상인 나노 패턴 구조물에 증착시킬 수 있고, 이때 증착 두께는 증착 시간에 따라 조절할 수 있을 것이다. According to an exemplary embodiment, the above-described step of forming the surface-modifying metal layer (and the intermediate layer) can be performed at a chamber temperature of, for example, 50 o C and, for example, And then heated to a glass transition temperature of the target to deposit on the nanopattern structure to be deposited. At this time, the deposition thickness may be adjusted according to the deposition time.

산화아연 층의 형성Formation of zinc oxide layer

일 구체예에 따르면, 상술한 바와 같이 나노 패턴 구조물 상에 표면 개질 금속층을 형성한 다음, 특히 상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물 상에 산화아연 층을 형성(코팅)하여 바이오물질의 포집(고정) 표면을 제공한다.According to one embodiment, a surface-modifying metal layer is formed on the nanopattern structure as described above, and then a zinc oxide layer is formed on the nanopattern structure having the surface-modifying metal layer, Fixed) surface.

전술한 바와 같이, 복합 나노구조체의 시료 내 바이오물질에 대한 포집능은 바이오물질과 접촉하는 표면에 영향을 받는 바, 일 구체예에서는 바이오물질과 접촉하는 표면이 주름진 형태학적 특성(일종의 텍스츄어 특성)을 갖도록 산화아연 층을 형성할 수 있다. 이를 위하여, 일 구체예에서는 초음파 조사 하에서 아연 전구체-함유 용액(액상 매질)을 상기 표면 개질 금속층이 형성된 나노 패턴 구조물과 접촉하여 산화아연으로 전환시키는 방식으로 산화아연 층(또는 코팅층)을 형성한다. 이때, 접촉 방법으로 딥핑(dipping), 초음파처리공정, 침전법, 수열합성법 등을 예시할 수 있으나, 액상 매질과 구조물 간에 충분한 접촉을 제공하는 한, 이에 한정되는 것은 아니다.As described above, the ability of the composite nanostructure to capture the bio-material in the sample is affected by the surface contacting with the biomaterial. In one embodiment, the surface contacting the bio-material has a corrugated morphology (a kind of texture characteristic) A zinc oxide layer can be formed. To this end, in one embodiment, a zinc oxide layer (or a coating layer) is formed in such a manner that a zinc precursor-containing solution (liquid medium) is converted into zinc oxide by contact with a nanopattern structure in which the surface-modifying metal layer is formed under ultrasonic irradiation. At this time, dipping, ultrasonic treatment, precipitation, hydrothermal synthesis and the like can be exemplified as a contact method, but the present invention is not limited thereto as long as it provides sufficient contact between the liquid medium and the structure.

예시적 구체예에 따르면, 아연 전구체 용액은 액상 매질(용매) 내에 아연 전구체 및 환원제를 함유할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the zinc precursor solution may contain a zinc precursor and a reducing agent in a liquid medium (solvent).

이때, 액상 매질은 수계 매질일 수 있는 바, 예를 들면 물, 탄소수 1 내지 3의 알코올(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등) 또는 이의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적으로 액상 매질로 물을 사용할 수 있는 바, 물은 아연 전구체의 분산 매질인 동시에 합성을 통하여 생성되는 산화아연 결정 입자가 성장하는 모액의 역할을 하기 때문에 결정 성장에 영향을 미칠 수 있는 불순물이 최대한 제거된 정제수, 보다 구체적으로 탈이온수를 사용할 수 있다.Here, the liquid medium may be an aqueous medium, for example, water, an alcohol having 1 to 3 carbon atoms (e.g., methanol, ethanol, isopropanol, etc.), or a mixture thereof. Specifically, water can be used as a liquid medium. Since water serves as a dispersion medium of a zinc precursor and also serves as a mother liquor in which zinc oxide crystal grains formed through synthesis are grown, impurities capable of affecting crystal growth are maximally Removed purified water, more specifically deionized water, can be used.

아연 전구체의 경우, 수계 매질 내에 용해 가능한 전구체, 즉 수용성 아연 화합물(또는 염)일 수 있으며, 구체적으로 질산아연, 황산아연, 아세트산아연, 포름산아연, 염화(II) 아연, 요오드화아연, 아연아세틸아세토네이트, 이의 수화물 등일 수 있는 바, 이들을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는 아세트산아연 2수화물(zinc acetate dihydrate), 질산아연 6수화물(zinc nitrate hexahydrate) 또는 이의 조합일 수 있다. 액상 매질 내 아연 전구체의 농도는 산화아연 층의 밀도에 영향을 줄 수 있는 인자로서, 예를 들면 아연 이온의 농도가 증가함에 따라 표면개질 금속-코팅된 나노패턴 구조물의 표면에 생성되는 핵 생성점이 증가할 것이다. 상기의 점을 고려하여, 예시적 구체예에 따르면, 액상 매질 내 아연 전구체의 농도는, 예를 들면 약 0.0005 내지 1 M, 구체적으로 약 0.0025 내지 0.1 M, 보다 구체적으로 약 0.005 내지 0.01 M 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.In the case of a zinc precursor, it may be a precursor soluble in a water-based medium, that is, a water-soluble zinc compound (or salt), and specifically includes zinc nitrate, zinc sulfate, zinc acetate, zinc formate, zinc (II) chloride, zinc iodide, Natrium, hydrate thereof and the like, which may be used alone or in combination. More specifically, it may be zinc acetate dihydrate, zinc nitrate hexahydrate, or a combination thereof. The concentration of the zinc precursor in the liquid medium is a factor that may affect the density of the zinc oxide layer. For example, as the concentration of zinc ions increases, the nucleation point generated on the surface of the surface-modified metal- It will increase. In view of the above, in accordance with exemplary embodiments, the concentration of the zinc precursor in the liquid medium is, for example, in the range of about 0.0005 to 1 M, specifically about 0.0025 to 0.1 M, more specifically about 0.005 to 0.01 M As shown in FIG.

또한, 환원제로서, 예를 들면 헥사메틸렌테트라아민, 에틸렌디아민, 암모니아, 폴리에틸렌이민, 수산화나트륨 또는 이의 조합을 사용할 수 있는 바, 보다 구체적으로는 헥사메틸렌테트라아민, 암모니아 또는 이의 조합을 사용할 수 있다. 예시적으로, 액상 매질 내 환원제의 농도는, 예를 들면 약 0.5 내지 5 M, 구체적으로 약 1 내지 3 M, 보다 구체적으로 약 1.5 내지 2.5 M 범위일 수 있다.As the reducing agent, for example, hexamethylenetetraamine, ethylenediamine, ammonia, polyethyleneimine, sodium hydroxide or a combination thereof may be used. More specifically, hexamethylenetetramine, ammonia, or a combination thereof may be used. By way of example, the concentration of reducing agent in the liquid medium may range, for example, from about 0.5 to 5 M, specifically about 1 to 3 M, and more specifically about 1.5 to 2.5 M.

이와 관련하여, 아연전구체-함유 용액 중 환원제/아연 전구체의 몰 비는, 예를 들면 약 1000 내지 3000, 구체적으로 약 1200 내지 2000, 보다 구체적으로 약 1500 내지 1800의 범위일 수 있다. In this regard, the molar ratio of reducing agent / zinc precursor in the zinc precursor-containing solution may range, for example, from about 1000 to 3000, specifically from about 1200 to 2000, more specifically from about 1500 to 1800.

예시적 구체예에 따르면, 아연전구체-함유 용액을 적용할 경우, 산화아연의 합성 반응 과정에서 매질의 pH는, 예를 들면 약 9 내지 12, 전형적으로 약 9 내지 11, 보다 전형적으로 약 9.5 내지 10.5 범위일 수 있으나, 아연전구체 및 환원제의 종류, 이들 간의 상대적인 비율에 따라 변화 가능하다. According to an exemplary embodiment, when applying a zinc precursor-containing solution, the pH of the medium in the synthesis reaction of zinc oxide is, for example, about 9 to 12, typically about 9 to 11, more typically about 9.5 to 10, 10.5, but it can vary depending on the kind of zinc precursor and reducing agent, and the relative ratio between them.

이와 관련하여, 초음파 조사 하에서의 산화아연의 합성 반응 메커니즘은 복수의 단계를 거쳐 수행될 수 있는 바, 환원제로 암모니아를 사용할 경우에는 하기 반응식 1에서와 같이 암모늄착체를 형성한 후에 산화아연으로 전환될 수 있다. In this regard, since the synthesis reaction mechanism of zinc oxide under irradiation with ultrasonic waves can be performed through a plurality of steps, when ammonia is used as a reducing agent, it can be converted into zinc oxide after forming an ammonium complex, have.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

한편, 환원제로 헥사메틸렌테트라아민(HMTA)을 사용할 경우에는 하기 반응식 2에서와 같이 수산화아연을 거쳐 산화아연으로 전환될 수 있다. On the other hand, when hexamethylenetetraamine (HMTA) is used as a reducing agent, it can be converted to zinc oxide through zinc hydroxide as shown in the following reaction formula (2).

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

다른 예시적 구체예에 따르면, 경우에 따라 염기 성분을 선택적으로 첨가할 수 있는 바, 초음파 조사 하에서의 반응 중 촉매(특히, 가수분해 촉매)로 작용할 수 있다. 선택적으로 첨가 가능한 염기 성분은, 예를 들면 수산화나트륨, 수산화칼륨 등일 수 있다. According to another exemplary embodiment, the base component may optionally be added, and it may act as a catalyst (in particular, a hydrolysis catalyst) during the reaction under ultrasonic irradiation. The base component that can be selectively added can be, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and the like.

초음파 조사 방식의 산화아연 합성 반응에 있어서, 반응 온도는, 예를 들면 약 20 내지 50℃, 구체적으로 약 25 내지 45℃, 보다 구체적으로 약 30 내지 35℃ 범위일 수 있는 바, 특히 상온 조건일 수 있다. 이는 종래의 수열합성법에서 고온으로 가열하는 점과 구별된다. 본 발명이 특정 이론에 구속되는 것은 아니지만, 전구체-함유 용액에 초음파를 조사함에 따라 초음파 에너지에 의하여 캐비테이션 효과가 유도되며, 결과로서 생성된 캐비테이션 열점에 의한 미세열적(microthermal) 가열에 의하여 산화아연으로 전환될 수 있는 것으로 판단된다. 구체적으로, 캐비테이션은 초음파가 액상을 통과할 때 액상의 압축 및 팽창의 반복 과정에 의하여 형성되는데, 팽창 시 음의 압력의 영향으로 성장하다 압축 과정에서 임계값에 도달하게 되면 붕괴하게 된다. 이와 같은 초음파에 의한 캐비테이션의 형성, 성장 및 붕괴 과정을 통하여 마이크로-버블(micro-bubble)이 붕괴될 때 순간적으로 고온 및 고압이 형성됨에 따라 종래의 수열합성법 등에 비하여 낮은 온도에서도 아연 전구체가 산화아연으로 전환될 수 있는 것으로 판단된다. 이처럼, 초음파 조사 방식을 이용함으로써 온화한 시스템 반응 조건(특히, 상온 및 상압 조건) 하에서 산화아연 층을 형성할 수 있다.In the zinc oxide synthesis reaction using the ultrasonic irradiation method, the reaction temperature may be, for example, about 20 to 50 ° C, specifically about 25 to 45 ° C, more specifically about 30 to 35 ° C. . This is distinguished from the fact that it is heated at a high temperature in the conventional hydrothermal synthesis method. While the present invention is not bound by any particular theory, cavitation effects are induced by ultrasound energy as ultrasound is applied to the precursor-containing solution, and as a result microthermal heating by the resulting cavitation hot spots leads to zinc oxide It can be converted. Specifically, cavitation is formed by repetitive processes of compression and expansion of a liquid phase when an ultrasonic wave passes through a liquid phase. When cavitation occurs, it grows under the influence of negative pressure upon expansion. When cavitation reaches a critical value in the compression process, it collapses. As the micro-bubble collapses through the formation, growth, and decay of cavitation by the ultrasonic waves, instantaneous high temperature and high pressure are formed. Therefore, even at a low temperature compared with the conventional hydrothermal synthesis method, As shown in Fig. As described above, it is possible to form a zinc oxide layer under mild system reaction conditions (especially at normal temperature and atmospheric pressure) by using an ultrasonic irradiation method.

예시적 구체예에 따르면, 아연 전구체 용액으로 조사되는 초음파는 출력이 약 20 내지 200 W, 구체적으로 약 30 내지 170 W, 보다 구체적으로 약 50 내지 150 W 범위일 수 있다. 조사되는 초음파의 특성은 합성되는 산화아연 층의 형성에 영향을 미치는 바, 예를 들면 주파수 또는 이의 출력이 지나치게 낮은 경우에는 핵 생성이 불충분하여 반응 시간이 증가하는 한편, 주파수 또는 이의 출력이 지나치게 높은 경우에는 핵 생성이 표면 개질 금속 코팅된 나노구조체의 표면 상이 아닌 액상 매질 내에서 일어나는 경향을 나타낼 수 있는 만큼, 전술한 범위 내에서 적절히 조절하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 예시적 구체예에 있어서, 초음파 조사 하에서의 반응 시간은, 예를 들면 약 3 내지 120 분, 구체적으로 약 4 내지 60분, 보다 구체적으로 약 5 내지 40분 범위일 수 있다. 이와 관련하여, 반응 시간이 지나치게 긴 경우에는 기재 표면에 손상을 유발할 수 있는 만큼, 적절하게 조절하는 것이 유리할 수 있다.According to exemplary embodiments, the ultrasound irradiated with the zinc precursor solution may have an output in the range of about 20 to 200 W, specifically about 30 to 170 W, more specifically about 50 to 150 W. The characteristics of the ultrasonic waves to be irradiated affect the formation of the zinc oxide layer to be synthesized. For example, when the frequency or its output is too low, the nucleation is insufficient and the reaction time is increased while the frequency or its output is excessively high It may be advantageous to properly control within the aforementioned range as long as the nucleation can exhibit a tendency to occur in a liquid medium other than on the surface of the surface-modified metal coated nanostructure. Further, in the exemplary embodiment, the reaction time under ultrasonic irradiation may be, for example, in the range of about 3 to 120 minutes, specifically about 4 to 60 minutes, more specifically about 5 to 40 minutes. In this connection, in the case where the reaction time is too long, it may be advantageous to adjust it appropriately so as to cause damage to the substrate surface.

다만, 전술한 반응 조건은 예시적 목적으로 기재된 것으로, 나노패턴 구조물 상에 코팅되는 표면개질 금속의 종류, 초음파 조사 장치의 타입, 반응물(예를 들면, 아연전구체, 환원제 등)의 종류 및 이의 농도 등에 따라 변경 가능하다.However, the above-described reaction conditions are described for exemplary purposes. The reaction conditions include the kind of the surface-modified metal coated on the nanopattern structure, the type of the ultrasonic irradiation apparatus, the kind of the reactant (for example, zinc precursor, And the like.

한편, 초음파 에너지를 액상 시스템으로 전달하는데 요구되는 장치는 크게 하기의 3가지 부재로 이루어진다: (i) 전기 에너지를 고주파수의 교류 전류로 전환하여 트랜스듀서 어셈블리를 구동하는 발전기, (ii) 고주파수 교류 전류를 기계적 진동(vibration)으로 전환하는 트랜스듀서, 및 (iii) 진동을 액체로 전달하는 전달 시스템. On the other hand, the device required to deliver ultrasonic energy to a liquid system consists largely of three components: (i) a generator that drives the transducer assembly by converting electrical energy into high frequency alternating current, (ii) a high frequency alternating current To a mechanical vibration, and (iii) a transmission system for transmitting vibration to the liquid.

이와 관련하여, 초음파 조사는 용기(vessel) 타입(배스 타입) 또는 프로브 타입(소노트로드 타입)일 수 있다.In this connection, the ultrasonic irradiation may be a vessel type (bath type) or a probe type (small note rod type).

용기 타입의 초음파 조사의 경우, 예를 들면 초음파 조사 장치가 용기의 일 측면 부, 예를 들면 하측 면에 고정 배치될 수 있으며, 이로부터 조사된 초음파가 용기 내 액상 매질에 직접 전달될 수 있다. In the case of a container type of ultrasonic irradiation, for example, an ultrasonic wave irradiation device can be fixedly disposed on one side portion of the container, for example, the lower surface, and the irradiated ultrasonic waves can be directly transmitted to the liquid medium in the container.

용기 타입의 초음파 조사 장치의 경우, 초음파 조사 장치와 표면개질 금속-코팅된 나노패턴 구조물의 표면에 가해지는 초음파 세기가 상대적으로 약하기 때문에 과도한 초음파 조사 시 유발되는 표면 손상을 억제할 수 있는 반면, 상대적으로 긴 반응 시간을 필요로 할 것이다. In the case of the container type ultrasonic irradiation apparatus, since the ultrasonic intensity applied to the surface of the ultrasonic wave irradiation apparatus and the surface-modified metal-coated nanopattern structure is relatively weak, it is possible to suppress surface damage caused by excessive ultrasonic irradiation, Will require a longer reaction time.

한편, 프로브 타입의 경우, 에미터(emitter) 표면이 액상 매질과 직접 접촉함에 따라 비교적 높은 출력을 생성할 수 있기 때문에 상대적으로 짧은 반응 시간을 요하는 반면, 조사 시간이 지나치게 긴 경우에는 표면개질 금속-코팅된 나노패턴 구조물의 표면을 손상시킬 수 있다.  On the other hand, in the case of the probe type, a relatively short reaction time is required because the emitter surface can generate a relatively high output as it is in direct contact with the liquid medium, whereas when the irradiation time is excessively long, - May damage the surface of the coated nanopattern structure.

이와 관련하여, 용기 타입의 초음파 조사 방식의 경우에 초음파 출력은, 예를 들면 약 20 내지 100 W, 구체적으로 약 30 내지 60 W 범위이고, 산화아연 합성 반응 시간은, 예를 들면 약 20 내지 120분, 구체적으로 약 25 내지 60분 범위일 수 있다. 한편, 프로브 타입의 초음파 조사 방식의 경우에 초음파 출력은, 예를 들면 약 100 내지 200 W, 구체적으로 약 120 내지 170 W 범위이고, 산화아연 합성 반응 시간은, 예를 들면 약 3 내지 20분, 구체적으로 약 4 내지 10분 범위일 수 있다. In this regard, in the case of the container type ultrasonic irradiation method, the ultrasonic output is, for example, about 20 to 100 W, specifically about 30 to 60 W, and the zinc oxide synthesis reaction time is, for example, about 20 to 120 Min, specifically about 25 to 60 minutes. On the other hand, in the case of the probe-type ultrasonic irradiation method, the ultrasonic output is, for example, about 100 to 200 W, specifically about 120 to 170 W. The zinc oxide synthesis reaction time is, for example, about 3 to 20 minutes, Specifically about 4 to 10 minutes.

예시적 구체예에 따르면, 초음파 조사 장치는 초음파 전달 효과를 높이기 위하여 티타늄 또는 알루미늄 합금과 같은 유연한 재질로 구성할 수 있으며, 전형적으로 도입된 에너지의 약 65 내지 80%, 구체적으로 약 70 내지 75%를 액체로 전달하게 되며, 초음파 생성기의 평균 효율은 약 80 내지 90% 수준일 수 있다. According to exemplary embodiments, the ultrasonic wave irradiation device may be made of a flexible material such as titanium or aluminum alloy to enhance the ultrasonic wave transmission effect, and typically about 65 to 80%, specifically about 70 to 75% And the average efficiency of the ultrasonic generator may be about 80 to 90%.

예시적 구체예에 따르면, 상술한 바와 같이 형성된 산화아연 층의 두께는 예를 들면 약 10 내지 100 nm, 구체적으로 약 15 내지 50 nm, 보다 구체적으로 약 20 내지 30 nm 범위일 수 있다. 이때, 산화아연 층은 하기 표 1과 같은 표면조도 범위를 나타낼 수 있다:According to an exemplary embodiment, the thickness of the zinc oxide layer formed as described above may be in the range of, for example, about 10 to 100 nm, specifically about 15 to 50 nm, more specifically about 20 to 30 nm. At this time, the zinc oxide layer may exhibit a surface roughness range as shown in Table 1 below:

구분division 표면 조도 값Surface roughness value Rq (nm)R q (nm) 예를 들면 약 205-260, 구체적으로 약 210-250,
보다 구체적으로 약 220 내지 240
For example about 205-260, specifically about 210-250,
More specifically from about 220 to 240
Ra (nm)R a (nm) 예를 들면 약 170-220, 구체적으로 약 180-215,
보다 구체적으로 약 190 내지 210
For example, about 170-220, specifically about 180-215,
More specifically about 190 to 210 &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Rz (nm)R z (nm) 예를 들면 약 970-1100, 구체적으로 약 980-1070,
보다 구체적으로 약 990 내지 1050
For example, about 970-1100, specifically about 980-1070,
More specifically from about 990 to 1050

상술한 표면 조도는 표면개질 금속 층 형성 전(고분자 재질의 나노패턴 구조체) 및 표면개질 금속-코팅된 나노패턴 구조체 각각에 비하여 현저히 증가된 수준이다. 이는 표면 개질 층의 표면 상에서 초음파 조사 방식으로 산화아연이 합성되면서 주름진 형태학적 특징을 갖는 층이 형성되기 때문이다.The above-described surface roughness is remarkably increased compared with that before each of the surface-modifying metal layer formation (the nanopattern structure of the polymeric material) and the surface-modified metal-coated nanopattern structure. This is because zinc oxide is synthesized on the surface of the surface modification layer by ultrasonic irradiation to form a layer having corrugated morphological characteristics.

시료 내 바이오물질의 포집Collecting bio-materials in the sample

본 개시 내용의 일 구체예에 따르면, 상기와 같이 제작된 산화아연-코팅된 복합 나노구조체를 이용하여 바이오물질(박테리아 등)을 포집할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, a biomaterial (such as bacteria) can be collected using the zinc oxide-coated composite nanostructure produced as described above.

이러한 바이오물질은 그람-양성균 및 그람-음성균을 포함할 수 있는 바, 구체적으로 대장균 E. coli O157:H7, 살모넬라속균(Salmonella choleraesuis, Salmonella bongori, Salmonella typhimurium), 황색포도상구균, 리스테리아속균(Listeria monocytogenes, Listeria denitrificans, Listeria grayi, Listeria murrayi), 콜레라균, 적리균, 백일해균, 디프테리아균, 장티푸스균, 페스트균, 용혈성 연쇄구균 또는 스타필로코커스 아우레우스일 수 있으며, 보다 구체적으로는 E.coli O157:H7, Salmonella choleraesuis, Salmonella bongori, Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes, Listeria denitrificans, Listeria grayi, Listeria murrayi, S. enteritidis, Y. enterocolitica, S. aureus, B. cereus, L. monocytognes 등일 수 있다. These biomaterials may include Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria, and specifically, E. coli O157: H7 , Salmonella choleraesuis , Salmonella bongori , Salmonella typhimurium , Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes , Listeria denitrificans , Listeria grayi , Listeria murrayi ), cholera, erythritis , pertussis, diphtheria, typhoid, pest, hemolytic streptococcus or staphylococcus aureus, and more particularly E. coli O157 : H7 , Salmonella choleraesuis , Salmonella bongori , Salmonella typhimurium , Listeria monocytogenes , Listeria denitrificans , Listeria grayi , Listeria murrayi, S. enteritidis, Y. enterocolitica, S. aureus, B. cereus , L. monocytogenes and the like.

바이러스 종류로서 인플루엔자 바이러스, A형 간염 바이러스, B형 간염 바이러스, C형 간염 바이러스, E형 간염 바이러스, G형 간염 바이러스, HIV 바이러스, 황열 바이러스, 뎅기 바이러스, 일본 뇌염 바이러스, 진드기-매개 뇌염 바이러스, 누수투 또는 웨스트 나일 바이러스, 리프트 계곡 열 또는 토스카나 바이러스, 치쿤구니아 바이러스, 호흡기 합포체 바이러스, 로시오 바이러스, 홍역 바이러스, 머레이 뇌염 바이러스, 베셀스브론 바이러스, 지카(Zika) 바이러스, 림프구 무도수막염(lymphocytic choreomeningitis) 바이러스, 에볼라 바이러스, 마르부르그 바이러스, 크리미아-콩고 출혈 열 바이러스, 리사 바이러스, 주닌(Junin) 바이러스, 마추포(Machupo) 바이러스, 사비아(Sabia) 바이러스, 구아나리토(Guanarito) 바이러스, 유행성 이하선염 바이러스, 광견병 바이러스, 루벨라(rubella) 바이러스, 수두 대상 포진 바이러스, 단순 포진 1형 및 2형 바이러스, 보다 전형적으로 알파바이러스, 아데노바이러스, 에코바이러스, 로타바이러스, 플라비바이러스, 리노바이러스, 오쏘부냐바이러스(orthobunyavirus), 폴리오바이러스, 인간 파보바이러스, 엔테로바이러스, 코로나바이러스, 인간 파필로마바이러스, 인간 시토메갈로바이러스, 엡스테인-바르 바이러스, 1, 2 및 3형의 파라인플루엔재 바이러스, 또는 임의의 확인된 바이러스를 포함할 수 있다. 상기 나열된 종류는 예시적인 것으로 이해되어야 하며, 반드시 특정 종류로 한정되는 것은 아니다. Examples of the virus include influenza virus, hepatitis A virus, hepatitis B virus, hepatitis C virus, hepatitis E virus, hepatitis G virus, HIV virus, yellow fever virus, dengue virus, Japanese encephalitis virus, tick- Leukocyte or West Nile virus, Rift Valley or Tuscan virus, Chichungnia virus, respiratory syncytial virus, rossiovirus, measles virus, Murray encephalitis virus, Besselsbron virus, Zika virus, lymphocytic mucositis choreomeningitis virus, Ebola virus, Marburg virus, Crimea-Congo hemorrhagic fever virus, Lisa virus, Junin virus, Machupo virus, Sabia virus, Guanarito virus, Mumps virus, rabies virus, Lu Rubella virus, varicella zoster virus, herpes simplex 1 and 2 virus, more typically alphavirus, adenovirus, eco virus, rotavirus, flavivirus, linovirus, orthobunyavirus, A virus, a human parvovirus, an enterovirus, a coronavirus, a human papillomavirus, a human cytomegalovirus, an Epstein-Barr virus, a parainfluenic virus of type 1, 2 and 3, or any confirmed virus . It should be understood that the types listed above are illustrative, and are not necessarily limited to specific types.

특히, 본 구체예에서는 항원-항체의 생화학적 방식을 이용하는 대신에, 바이오물질과 산화아연 층 간의 정전기적 인력 및/또는 복합 나노구조체 표면(즉, 산화아연 층의 표면)의 주름진 형태학적 특성을 이용하여 병원체 등의 바이오물질 표면의 섬모 구조와의 상호 작용을 이용하여 물리적으로 바이오물질을 고정하는 원리를 이용할 수 있다. 더 나아가, 복합 나노구조체의 제작 과정 중 나노필라의 길이, 직경 및 이들 간의 간격을 조절할 수 있기 때문에, 박테리아뿐만 아니라, 보다 작은 사이즈의 바이러스까지도 포집 및 검출할 수 있다.In particular, in this embodiment, instead of using the biochemical method of the antigen-antibody, the electrostatic attraction between the biomaterial and the zinc oxide layer and / or the corrugated morphological characteristics of the surface of the composite nanostructure (i.e., the surface of the zinc oxide layer) The principle of physically fixing the biomaterial using the interaction with the ciliary structure on the surface of the biomaterial such as a pathogen can be used. Furthermore, since the nanopillar length, diameter and spacing can be controlled during the fabrication of composite nanostructures, not only bacteria but also smaller viruses can be trapped and detected.

포집된 바이오물질의 진단Diagnosis of captured biomaterials

이와 같이 복합 나노구조체 상에 포집된 바이오물질(구체적으로 박테리아)의 핵산 추출을 위하여 용해(lysis) 단계가 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 당업계에서 알려진 다양한 용해법을 적용할 수 있는 바, 조절된 온도 조건 하에서 포집된 바이오물질을 약 70 내지 95 ℃(구체적으로 약 80 내지 90 ℃)에서 가열하는 방법. 초음파 분쇄기(sonicator)를 이용하여 펄스 온(pulse on) 및 펄스 오프(pulse off)를 교대로 실시하는 방법, 용해 완충액(lysis buffer)을 사용하는 방법 등이 적용 가능하다.In this way, a lysis step can be performed for nucleic acid extraction of the biomaterial (specifically, bacteria) captured on the composite nanostructure. In this connection, various methods of melting known in the art can be applied so that the collected biomaterial under controlled temperature conditions is heated at about 70 to 95 캜 (specifically about 80 to 90 캜). A method of alternately performing pulse on and pulse off using an ultrasonic wave sonicator or a method of using a lysis buffer can be applied.

특정 구체예에 따르면, 용해 완충액을 이용한 핵산 추출 방식을 이용할 수 있다. 이러한 용해 완충액에 첨가 가능한 버퍼(buffer) 성분의 예로서, HEPES((4-(2-히드록시에틸)-1-피페라진에탄설폰산), MOPS(3-(N-모르폴리노)-프로판설폰산), N-트리스(히드록시메틸)메틸글리신 산(Tricine), 트리스(히드록시메틸)메틸아민 산(Tris), 피페라진-N,N'-비스(2-에탄술폰산)(PIPES) 및 아세테이트 또는 포스페이트 함유 버퍼(K2HPO4, KH2PO4, Na2HPO4, 및/또는 NaH2PO4), 또는 이의 조합 등을 들 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 용해 완충액 내 버퍼 성분의 농도는, 예를 들면 약 3 내지 30 mM, 구체적으로 약 5 내지 20 mM, 보다 구체적으로 약 6 내지 10 mM 범위일 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 상기 수치 범위에 한정되는 것은 아니다. 선택적으로, 용해 완충액은 프로테나아제 K, 트립신, 키모트립신, 엘라스타아제, 스트렙토그리신 등과 같이 당업계에서 핵산 추출을 위하여 사용되는 프로테아제를 더 함유할 수도 있다. 예시적 구체예에 따르면, 핵산 추출을 위하여, 시판 중인 G-spin 핵산 추출 키트, easy-spin 핵산 추출 키트, Pathogen-spin 핵산 추출 키트 등을 사용할 수 있다. According to a specific embodiment, a nucleic acid extraction method using a lysis buffer can be used. Examples of buffer components that can be added to such a dissolution buffer include HEPES ((4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazine ethanesulfonic acid), MOPS (3- (N-morpholino) Tris (hydroxymethyl) methylamine acid (Tris), piperazine-N, N'-bis (2-ethanesulfonic acid) (PIPES) And an acetate or phosphate-containing buffer (K 2 HPO 4 , KH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 , and / or NaH 2 PO 4 ), or combinations thereof, but the present invention is not necessarily limited thereto. The concentration of the buffer component in the lysis buffer may be, for example, in the range of about 3 to 30 mM, specifically about 5 to 20 mM, more specifically about 6 to 10 mM, Alternatively, the lysis buffer can be a protease K, trypsin, chymotrypsin, elastase, streptogel The may further contain a protease to be used for nucleic acid extraction in the art, such as new. Illustratively according to the embodiment, to the nucleic acid extract, a commercially available G-spin nucleic acid extraction kit, easy-spin nucleic acid extraction kit, A Pathogen-spin nucleic acid extraction kit, and the like.

일 구체예에 있어서, 포집된 바이오물질의 용해 온도는 사용되는 효소의 종류 등을 고려하여 적절한 범위로 조절할 수 있는데, 예를 들면 약 30 내지 95 ℃(전형적으로 약 40 내지 80 ℃, 보다 전형적으로 약 55 내지 72 ℃) 범위 내에서 정하여질 수 있다. 상기 온도 범위는 예시 목적으로 기술되는 바, 본 개시 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the dissolution temperature of the collected biomaterial can be adjusted to an appropriate range in consideration of the kind of enzyme used, for example, about 30 to 95 캜 (typically about 40 to 80 캜, more typically About 55-72 &lt; 0 &gt; C). The temperature range is described for illustrative purposes only, and the present disclosure is not limited thereto.

이와 같이, 포집된 바이오물질의 용해 과정 이후에는 당업계에서 알려진 방법에 따라 추출된 핵산에 대한 증폭 반응을 수행한다. 증폭 반응을 위하여, PCR(DNA 증폭 방식), NASBA(Nucleic Acid Sequence Based Amplification; RNA를 이용한 등온 조건 하에서의 증폭 방식) 등과 같이 당업계에서 공지된 임의의 증폭 기술을 활용할 수 있다. After the dissolution process of the captured biomaterial, an amplification reaction is performed on the nucleic acid extracted according to a method known in the art. For the amplification reaction, any amplification technique known in the art can be utilized such as PCR (DNA amplification method), NASBA (Nucleic Acid Sequence Based Amplification (amplification method using isothermal conditions using RNA), etc.).

예를 들면, PCR 방식은 국내특허번호 제593687호 등에 기재되어 있고, NASBA 방식은 EP 0 329 822 B1, 미국특허번호 제6,110,681호 등에 예시되어 있는 바, 전술한 선행문헌들은 본 발명의 참고자료로 포함된다. 예시적인 PCR 방식으로서, 어셈블리-PCR, 비대칭(asymmetric) PCR, 디지털(digital) PCR, 종점(endpoint) PCR, 인버스(inverse) PCR, 메틸화-특이성 PCR, 정성(qualitiative) PCR, 정량화(quantitative) PCR, 실시간(real-time) PCR, RT(reverse transcription)-PCR 등을 예시할 수 있다.For example, the PCR method is described in Korean Patent No. 593687 and the NASBA method is exemplified in EP 0 329 822 B1 and US Patent No. 6,110,681, . Examples of PCR methods include assembly-PCR, asymmetric PCR, digital PCR, endpoint PCR, inverse PCR, methylation-specific PCR, qualitative PCR, quantitative PCR Real-time PCR, reverse transcription (RT) -PCR, and the like.

상술한 바와 같이 증폭된 생성물은 당업계에서 알려진 방법에 의하여 검출(detection)될 수 있는 바, 예를 들면 겔 전기영동(gel electrophoresis), ELGA(enzyme-linked gel assay), ECL(electrochmiluminescent) 등을 이용할 수 있다. 다만, 상기 방식은 증폭 반응의 결과를 확인하기 위하여 각 샘플에 대하여 검출 단계를 별도로 수행해야 하는 불편한 점이 있기 때문에 택일적으로 형광을 이용한 검출 방법을 이용할 수도 있다.The amplified products as described above can be detected by methods known in the art. For example, gel electrophoresis, enzyme-linked gel assay (ELGA), electrochromiluminescent (ECL) Can be used. However, in the above method, it is inconvenient to separately perform a detection step for each sample in order to confirm the result of the amplification reaction, so that a detection method using fluorescence may alternatively be used.

예시적 구체예에 따르면, 증폭된 생성물은 라벨화된 프로브, 구체적으로는 형광 라벨화된 프로브를 이용하여 검출될 수 있다. 이러한 형광 라벨화된 프로브의 대표적인 예로서, 엄벨리페론(umbelliferone), 플루오레신(fluorescein), 플루오레신이소티오시아네이트(fluorescein isothiocyanate; FITC), 로다민(rhodamine), 탐라(TAMRA), 디클로로트리아지닐아민플루오레신(dichlorotriazinylamine fluorescein), 단실클로라이드(dansyl chloride), 양자점(quantum dots), 피코에리스린(phycoerythrin), FAM(fluorecein amidite) 등을 포함하는 플루오세인계(fluorescein), 알 렉사플로어계 (alexa fluor) 및 Cy3, Cy5, Cy7, 인도시아닌그린을 포함하는 시아닌계(cyanine) 등의 형광 물질 등을 들 수 있으며, 이중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 다만, 본 발명이 상기 예시된 형광 물질로 한정되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 형광 물질은 특정 파장의 광에 의하여 여기된 후, 또 다른 파장의 광을 방출하여 잉여 에너지를 배출하는 바, FITC와 같은 형광 물질은 550 nm 파장의 광을 방출한다According to an exemplary embodiment, the amplified product can be detected using a labeled probe, specifically a fluorescence labeled probe. Representative examples of such fluorescently labeled probes include umbelliferone, fluorescein, fluorescein isothiocyanate (FITC), rhodamine, TAMRA, Fluorescein including fluorescein, dichlorotriazinylamine fluorescein, dansyl chloride, quantum dots, phycoerythrin, FAM (fluorecein amidite) and the like, Fluorescent materials such as alexa fluor and cyanine including Cy3, Cy5, Cy7 and indocyanine green. One or more fluorescent materials can be used. However, the present invention is not limited to the above-exemplified fluorescent materials. In this regard, the fluorescent material is excited by light of a specific wavelength, and then emits light of another wavelength to emit surplus energy. Thus, a fluorescent material such as FITC emits light of a wavelength of 550 nm

또 다른 구체예에서는 분자 비콘 프로브 또는 TaqMan 프로브의 형광을 이용한 검출 방법을 이용할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 바이오 칩을 사용할 경우에는 분자 비콘 또는 TaqMan 프로브를 이용한 형광 검출 방식이 특히 유리한 바, 이는 단일 바이오 칩 내에서 샘플의 농축, 증폭 및 검출을 모두 수행할 수 있기 때문이다. In another embodiment, a detection method using fluorescence of a molecular beacon probe or a TaqMan probe can be used. Particularly, in the case of using the biochip according to the present invention, fluorescence detection using a molecular beacon or a TaqMan probe is particularly advantageous because the sample can be concentrated, amplified and detected in a single biochip.

분자 비콘 프로브는 올리고뉴클레오타이드의 5' 말단을 형광체(fluorescent dye)로, 3' 말단을 소광제(quencher)로 결합시킨 것이다. 올리고뉴클레오타이드 스트랜드는 타겟서열에 상보적인 루프형 프로브 부분과 그 양쪽 끝에 5 내지 6개의 뉴클레오타이드의 자기상보(Self-complementary) 영역으로 구성되는데, 타겟이 없을 경우에는 프로브의 상보부분이 인접된 머리핀 형태로 형광체와 소광제가 인접하여 강한 소광 효과를 나타낸다. 반면, 타겟과 반응하면 루프형의 배열이 펴지며 직선으로 되어 형광체와 소광제의 거리가 멀어지게 되어 형광이 관찰된다. The molecular beacon probe is obtained by combining the 5 'end of the oligonucleotide with a fluorescent dye and the 3' end with a quencher. The oligonucleotide strand consists of a loop-type probe portion complementary to the target sequence and a self-complementary region of 5 to 6 nucleotides at both ends thereof. In the absence of a target, the complementary portion of the probe is in the form of an adjacent hairpin The phosphor and the quencher are adjacent to each other and exhibit a strong quenching effect. On the other hand, when reacting with the target, the loop-like arrangement is stretched and straightened, and the distance between the fluorescent substance and the quencher becomes distant and fluorescence is observed.

TaqMan 프로브의 경우, 5' 말단을 형광체(FAM 등)로, 3' 말단을 소광제(TAMRA 등)로 수식한 올리고뉴클레오타이드를 증폭 용액에 첨가하는 방법으로서, TaqMan 프로브는 어닐링 단계에서는 주형 핵산에 특이적으로 혼성화되지만 프로브 상의 소광제에 의하여 형광 발색이 억제된다. 연장 반응 시에 Taq DNA 중합효소가 갖는 5'→3' 핵산말단분해효소(exonuclease)의 활성으로 주형에 혼성화된 TaqMan 프로브가 분해됨에 따라 형광 색소가 프로브로부터 유리되면서 소광제에 의한 억제가 해제되어 형광을 나타낸다. 다만, 검출 특이성 면에서 분자 비콘을 사용하는 것이 보다 바람직할 수 있다.In the case of a TaqMan probe, a method of adding an oligonucleotide having a 5 'end modified with a fluorescent substance (FAM or the like) and a 3' end modified with a quencher (TAMRA or the like) to the amplification solution, wherein the TaqMan probe is specific to the template nucleic acid But fluorescence is inhibited by the quencher on the probe. During the extension reaction, the Taq DNA polymerase degrades the TaqMan probe hybridized to the template due to the activity of the 5 '→ 3' nucleic acid exonuclease. As a result, the fluorescent dye is liberated from the probe and the inhibition by the quencher is released Fluorescence. However, it may be more preferable to use molecular beacons in terms of detection specificity.

전술한 프로브는 증폭 용액에 첨가하여 사용하는데, 이와 같이 증폭에 앞서 첨가할 경우에는 프라이머가 핵산과 결합함에 있어서 프로브와 경쟁적 관계를 형성할 수 있다. 즉, 프로브와 타겟 핵산의 혼성화에 의하여 비특이적(non-specific) 결합이 증가할 수 있다. 따라서, 과량을 사용할 경우에는 증폭 반응의 저해제로 작용할 수 있다. 반면, 프로브의 량이 일정 수준 미만인 경우에는 증폭된 핵산에 비하여 불충분한 형광 특성으로 인하여 원하는 검출 효과를 기대하기 어렵게 된다. 결국, 증폭 방식을 고려하여 프로브의 사용량, 기타 반응 조건을 실험적으로 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 이러한 문제 가능성을 해소하기 위하여, 예를 들면 증폭 반응 시간을 증가시킴으로써 프로브 첨가가 증폭 반응에 미치는 영향을 억제하면서 프로브의 최대 한계 사용량을 증가시킬 수 있다.The above-mentioned probe is added to an amplification solution. When added before amplification in this way, the primer can form a competitive relationship with the probe in binding with the nucleic acid. That is, hybridization of the probe and the target nucleic acid may increase non-specific binding. Therefore, when an excess amount is used, it can act as an inhibitor of the amplification reaction. On the other hand, when the amount of the probe is less than a certain level, it is difficult to expect a desired detection effect due to insufficient fluorescence characteristics as compared with the amplified nucleic acid. As a result, considering the amplification method, it is desirable to experimentally adjust the amount of probe used and other reaction conditions. In order to overcome this problem possibility, for example, by increasing the amplification reaction time, the maximum limit usage of the probe can be increased while suppressing the influence of the probe addition on the amplification reaction.

다른 예시적 구체예에 따르면, 증폭 단계에 앞서 또는 증폭 과정 중 삽입 염료가 증폭 혼합물에 첨가될 수 있다. 이때, 핵산으로서 DNA를 증폭할 경우, 삽입 염료는 이중 스트랜드 DNA(dsDNA) 사이에 삽입되어, 추후 형광 검출에 따른 강도(intensity)를 측정함으로써 증폭 정도를 확인할 수 있다. 이와 관련하여, 삽입 염료는 증폭 과정에서 이중 스트랜드 내로 삽입 가능한 염료로서, SYBR Green, PicoGreen, Hoechst 시리즈(series), BOBO, TOTO, YOYO, JOJO, POPO, LOLO, PO-PRO, BO-PRO, YO-PRO, TO-PRO, JO-PRO, LO-PRO, SYTO 시리즈 등을 포함할 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 전형적으로는, SYBR Green, TOTO 시리즈 중 TOTO-3, POPO 시리즈 중 POPO-3, BOBO 시리즈 중 BOBO-3 등을 사용할 수 있다. 본 발명이 상술한 종류로 반드시 한정되는 것은 아니며, 증폭 반응 중 이중 스트랜드에 삽입되어 이로부터 유래하는 형광 특성을 검출할 수 있는 한, 다양한 종류를 사용할 수도 있다. 또한, 첨가되는 삽입 염료의 량은, 삽입 염료의 특성 등을 고려하여 적절히 조절할 수 있는 바, 예를 들면 약 0.1 내지 20 μM 중량%(구체적으로, 약 1 내지 5 μM) 범위일 수 있다. 다만, 본 개시 내용이 상기 수치 범위로 한정되는 것은 아니다.According to another exemplary embodiment, an insertion dye may be added to the amplification mixture prior to or during the amplification step. At this time, when the DNA is amplified as a nucleic acid, the insertion dye is inserted between the double strand DNA (dsDNA), and the degree of amplification can be confirmed by measuring the intensity according to the detection of fluorescence later. In this regard, the intercalating dye is a dye that can be inserted into the double strand in the amplification process, as SYBR Green, PicoGreen, Hoechst series, BOBO, TOTO, YOYO, JOJO, POPO, LOLO, PO- -PRO, TO-PRO, JO-PRO, LO-PRO, SYTO series, etc., and they can be used singly or in combination. Typically, SYBR Green, TOTO-3 of the TOTO series, POPO-3 of the POPO series, and BOBO-3 of the BOBO series can be used. The present invention is not necessarily limited to the above-described kind, and various types may be used as long as they can be inserted into the double strand during the amplification reaction and the fluorescence characteristic derived therefrom can be detected. The amount of the intercalating dye to be added can be appropriately adjusted in consideration of the characteristics of the intercalating dye and the like, and may be, for example, in the range of about 0.1 to 20 μM% by weight (specifically, about 1 to 5 μM). However, the content of the present disclosure is not limited to the above numerical range.

상술한 바와 같이, 증폭 생성물로부터 유래된 형광은, 예를 들면 공초점 현미경(confocal microscope), 형광 현미경(fluorescence microscope), 형광계(fluorometer), 형광 스캐너(fluorescence scanner), 플로우사이토메터(flow cytometer) 등과 같이 당업계에 알려진 검출 수단(또는 장치)를 통하여 확인할 수 있는데, 형광의 유무 및 강도를 고려하여 타겟 핵산의 존재 여부 및 농도를 분석할 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 형광 검출을 위하여, 예를 들면 레이저-유도 공초점 형광 현미경을 이용할 수 있다. 이외에도, 핵산(표적 핵산)의 존재에 따른 형광 유무 및 형광 세기의 변화를 확인할 수 있는 장비라면 특별한 제한 없이 사용 가능한 바, 예를 들면 QuantaMaster PTI spectrofluorimeter (PTI), SPEX Fluorolog 3 (ISA) 등을 예시할 수 있다.As described above, fluorescence derived from an amplification product can be detected by, for example, a confocal microscope, a fluorescence microscope, a fluorometer, a fluorescence scanner, a flow cytometer ). The presence and concentration of the target nucleic acid can be analyzed in consideration of the presence or absence of fluorescence and the intensity of the fluorescence. According to an exemplary embodiment, for fluorescence detection, for example, a laser-induced confocal fluorescence microscope can be used. Examples of such a device include QuantaMaster PTI spectrofluorimeter (PTI), SPEX Fluorolog 3 (ISA), and the like, as long as it is capable of confirming the presence or absence of fluorescence and the change in fluorescence intensity according to the presence of nucleic acid (target nucleic acid) can do.

예시적 구체예에 따른 진단 시스템의 검출 한계(LOD)는, 예를 들면 약 10 내지 106 CFU/ml 범위일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The detection limit (LOD) of the diagnostic system according to the exemplary embodiment may, for example, be in the range of about 10 to 10 6 CFU / ml, but is not limited thereto.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

본 실시예에서는 하기의 절차에 따라 복합 나노구조체를 제작하였다(도 8 참조). 본 실시예에서 사용된 물질 및 장치는 하기와 같다:In this example, a composite nanostructure was prepared according to the following procedure (see FIG. 8). The materials and devices used in this example are as follows:

- UV-경화성 접착제: NOA 63(Norland Optical Adhesives)- UV-curable adhesive: NOA 63 (Norland Optical Adhesives)

- PET 필름: 일본 Mitsubishi사 (두께: 50 μm)- PET film: Mitsubishi Co., Ltd. (thickness: 50 μm)

- 폴리우레탄 아크릴레이트(PU): 일본 Minuta Tech사의 제품명 MINS-311RM- Polyurethane acrylate (PU): MINS-311RM, product name of Minuta Tech, Japan

- Si 웨이퍼: LG 실트론사의 제품명 8인치 웨이퍼 (두께: 0.7 mm)- Si wafer: product name of LG Siltron 8 inch wafer (thickness: 0.7 mm)

- E-beam evaporator: Evatac Process System사의 제품명 BAK641- E-beam evaporator: product name of Evatac Process System BAK641

- 아세트산아연 2수화물: Sigma-Aldrich(99%)- Zinc acetate dihydrate: Sigma-Aldrich (99%)

- 스퍼터링 장치: Ultech사에서 주문 제작하여 사용하였음- Sputtering equipment: Custom made by Ultech.

- 주사전자현미경: Nova230(FEI company)- Scanning electron microscope: Nova230 (FEI company)

또한, 실시예에서 사용된 시료는 하기와 같이 제조되었다.In addition, the samples used in the examples were prepared as follows.

- 박테리아 함유 시료- Bacterial Containing Samples

E.coli O157:H7 ((ATCC 43895): American Type Culture Collection (Washington DC, USA))를 선택하였으며, 병원체를 튜브에 넣고 15mL의 Luria-Bertani (LB) 배지와 함께 250 rpm으로 37℃에서 교반하면서 24 시간 동안 배양하였다. 이때, UV 흡광도 측정법(600 nm)에 의한 광학 밀도(optical density; OD) 값이 1이 되었을때 배양을 종료하여 배양물을 회수하였다. E. coli O157: H7 (ATCC 43895: American Type Culture Collection (Washington, DC, USA)) was selected and the pathogen was placed in a tube and stirred at 37 ° C with 15 mL of Luria-Bertani Lt; / RTI &gt; for 24 hours. At this time, when the optical density (OD) value by the UV absorbance measurement method (600 nm) was 1, the culture was terminated and the culture was recovered.

A. 산화아연 코팅된 나노패턴 구조물의 제작A. Fabrication of zinc oxide coated nanopattern structures

마스터 몰드의 제작Production of master mold

Si 웨이퍼를 퍼니스(Centrotherm사의 제품명 Furnace E1200)에 넣고 1500 nm 두께의 SiO2 층을 형성하였다. 이후, 0.7 ㎛ 두께에 상당하는 량의 포토레지스트로서 Dongjin Semichem사의 제품명 SKKA-8670을 Si 웨이퍼 상에 스핀코터(SEMES 사의 제품명 Kspin 8)로 3000 rpm에서 60 초 동안 도포하였다. 그 다음, 마스크(mask)를 사용하여 포토레지스트가 도포된 Si 웨이퍼 표면에 UV 광(세기: 30 mJ/cm2)을 조사하여 노광하였다. 이후, 현상액(developer)을 이용하여 포토레지스트를 제거하고, 그 다음 ICP(Lam Research사의 제품명 TCP9400 SE) 및 가스 혼합물(Cl2, HBr 및 O2)을 이용하여 에칭하였다. 그 결과, Si 웨이퍼에 복수의 나노 홀이 형성되었으며, 이때 나노 홀의 직경, 깊이 및 나노 홀 사이의 간격은 각각 500 nm, 1000 nm 및 500 nm이었다.The Si wafer was placed in a furnace (Furnace E1200, a product of Centrotherm) to form a SiO 2 layer with a thickness of 1500 nm. Thereafter, SKKA-8670, a product of Dongjin Semichem Co., Ltd., was applied as a photoresist corresponding to a thickness of 0.7 탆 on a Si wafer at 3000 rpm for 60 seconds using a spin coater (product name: Kspin 8, manufactured by SEMES). Then, the surface of the Si wafer coated with the photoresist was exposed to UV light (intensity: 30 mJ / cm 2 ) using a mask. Thereafter, the photoresist was removed using a developer, and then etched using ICP (product name TCP9400 SE, manufactured by Lam Research) and gas mixture (Cl 2 , HBr and O 2 ). As a result, a plurality of nanoholes were formed on the Si wafer, wherein the diameter, depth, and spacing between the nanoholes were 500 nm, 1000 nm, and 500 nm, respectively.

나노 패턴 구조물의 제작Fabrication of nanopattern structure

복수의 나노홀이 형성된 Si 웨이퍼를 주형으로 하여 대면적 나노필라 어레이(나노 패턴 구조물)를 제작하였다. 구체적으로, 폴리우레탄 아크릴레이트(PU) 및 NOA 68 을 3 : 7(중량 기준)의 비율로 교반 하에서 혼합하여 액상의 고분자 블렌드(PUNO)를 제조하였다. 상기 고분자 블렌드를 앞서 제작된 마스터 몰드 상에 스핀 코팅(조건: 30초 간 1200 rpm)에 의하여 도포하여 마스터 몰드 상에 약 100 ㎛의 두께를 갖는 필름을 형성시켰고, 이에 진공을 가하여 기포를 충분히 제거하였다. 상기 스핀코팅된 PUNO 고분자 필름의 표면 상에 PET 필름을 덮어주고 롤러를 이용하여 충분히 롤링시킴으로써 PET 필름과 PUNO 필름 사이의 기포를 제거하였다. 상기 얻어진 필름 복합체(PET 필름/PUNO 필름/마스터 몰드)에 480 mJ/cm2 강도의 UV를 1분 동안 조사하여 PUNO 필름을 경화시켰다. 이후, 형성된 PUNO 고분자 층을 마스터 몰드로부터 박리하여 나노 패턴 구조물을 얻었으며, 추가적으로 자외선(UV)을 5분 동안 조사하였다. A large-area nano-pillar array (nano-pattern structure) was fabricated using a Si wafer having a plurality of nano holes as a mold. Specifically, a liquid polymer blend (PUNO) was prepared by mixing polyurethane acrylate (PU) and NOA 68 at a ratio of 3: 7 (by weight) under stirring. The polymer blend was applied to the master mold by spin coating (condition: 1200 rpm for 30 seconds) to form a film having a thickness of about 100 mu m on the master mold, and a vacuum was applied to sufficiently remove the bubbles Respectively. The PET film was covered on the surface of the spin-coated PUNO polymer film and sufficiently rolled using a roller to remove air bubbles between the PET film and the PUNO film. The obtained film composite (PET film / PUNO film / master mold) was irradiated with UV of 480 mJ / cm 2 intensity for 1 minute to cure the PUNO film. Then, the formed PUNO polymer layer was peeled off from the master mold to obtain a nanopattern structure, and ultraviolet light (UV) was further irradiated for 5 minutes.

분석 결과, 나노 패턴 구조물(즉, 나노 패턴이 형성된 필름 형상의 구조물)에 형성되어 있는 나노필라의 직경, 높이, 그리고 복수의 나노필라 사이의 간격은 각각 500 nm, 1000 nm 및 500 nm이었다.As a result of analysis, the diameter, height, and spacing between the nanopillars formed on the nanopattern structure (i.e., the nanopatterned film-like structure) were 500 nm, 1000 nm, and 500 nm, respectively.

표면 개질용 금속층의 부착Attachment of metal layer for surface modification

상술한 바와 같이 제작된 나노 패턴 구조물 상에 E-beam evaporator를 사용하여 Ti를 20 nm 두께로 증착하였고, 이후 Au를 200 nm 두께로 순차적으로 증착하여 나노 패턴 구조물 상에 Au/Ti 금속층을 형성하였다. E-beam evaporator는 50 oC로 조절된 챔버 내에서 작동되었으며, 각각의 타겟 금속(Ti 및 Au)에 특이적으로 레이저를 조사하여 해당 금속의 유리전이온도까지 가열하여 증착시켰다(증착 조건: 2000 Å, 10초 당 1 nm 두께로 증착). 이때, Ti는 200 초, 그리고 Au는 1000 초 동안 증착시켰다(G-PUNO 구조물).Ti was deposited to a thickness of 20 nm using an E-beam evaporator on the nanopattern structure formed as described above, and then Au was sequentially deposited to a thickness of 200 nm to form an Au / Ti metal layer on the nanopattern structure . The E-beam evaporator was operated in a chamber controlled at 50 ° C and the target metal (Ti and Au) was irradiated specially with a laser and heated to the glass transition temperature of the corresponding metal (deposition condition: 2000 A, 1 nm thickness per 10 seconds). At this time, Ti was deposited for 200 seconds and Au was deposited for 1000 seconds (G-PUNO structure).

산화아연 층의 형성(코팅)Formation (coating) of zinc oxide layer

- 용기 타입 초음파 조사 장치를 이용한 산화아연 층의 형성- Formation of zinc oxide layer using ultrasonic irradiation device of vessel type

Au/Ti 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물(G-PUNO)을 기재로 하여 전구체로서 아세트산아연 2수화물 0.01 M 및 환원제로서 암모니아 1.57 M을 함유하는 전구체 수용액에 용기 타입 초음파 조사 장치(Bandelin사)를 이용하여 50 W의 초음파 조건 하에서 디핑하여 반응을 수행하였다. Using a container-type ultrasonic irradiation apparatus (Bandelin), a precursor aqueous solution containing 0.01 M of zinc acetate dihydrate as a precursor and 1.57 M of ammonia as a reducing agent, based on a nanopattern structure (G-PUNO) And the reaction was carried out by dipping under an ultrasonic condition of 50 W.

이때, 반응 시간을 하기 표 2와 같이 변화시키면서 산화아연(ZnO) 층을 형성하였고, 이후 탈이온수로 세척하여 산화아연이 코팅된 나노패턴 구조물을 얻었다(ZG-PUNO 구조물).At this time, a zinc oxide (ZnO) layer was formed by changing the reaction time as shown in Table 2, and then washed with deionized water to obtain a zinc oxide-coated nanopattern structure (ZG-PUNO structure).

초음파 출력Ultrasonic output 반응 시간Reaction time 50 W50 W 10 분10 minutes 50 W50 W 30 분30 minutes 50 W50 W 40 분40 minutes 50 W50 W 50 분50 minutes 50 W50 W 60 분60 minutes 50 W50 W 90 분90 minutes 50 W50 W 120 분120 minutes

광학 현미경으로 관찰한 결과 상기 표에 기재된 반응 시간 범위 내에서 기재 표면은 거의 손상되지 않았다. 또한, AFM(Atomic Force Microscope)을 이용한 분석 결과, 다양한 반응 시간(30분, 40분, 50분 및 60분)을 통하여 형성된 산화아연 층의 두께는 20 내지 30 nm 범위이었다.As a result of observation under an optical microscope, the surface of the substrate was hardly damaged within the reaction time range shown in the above table. As a result of analysis using AFM (Atomic Force Microscope), the thickness of the zinc oxide layer formed through various reaction times (30 minutes, 40 minutes, 50 minutes, and 60 minutes) was in the range of 20 to 30 nm.

이와 관련하여, 초음파 조사 하에서의 반응 시간(60분, 90분 및 120분)에 따른 ZnO/Au-코팅된 나노 패턴 구조물의 표면 상태를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 2a 내지 도 2c 각각에 나타내었다. In this connection, a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the surface state of the ZnO / Au-coated nanopattern structure according to the reaction time (60 min, 90 min and 120 min) under ultrasonic irradiation is shown in each of Figs. Respectively.

상기 도면에 따르면, 초음파 조사 하에서의 반응에 의하여 기저 구조물의 표면에 걸쳐 주름지면서 완만한 곡면 형상의 산화아연 층이 형성되었고, 반응 시간이 길수록 산화아연 층의 주름진 특성이 증가함을 알 수 있다.According to the figure, a smooth curved zinc oxide layer was formed by wrinkling over the surface of the base structure by the reaction under ultrasonic irradiation, and the corrugated characteristics of the zinc oxide layer increased as the reaction time was longer.

- 프로브 타입 초음파 조사 장치를 이용한 산화아연 층의 형성- Formation of zinc oxide layer using probe type ultrasonic irradiation device

상술한 바와 동일한 전구체 수용액을 이용하되, 프로브 타입 초음파 조사 장치(VC-750 ultrasonic processor(Sonics@materials, U.S.A.))를 이용하여 산화아연 층을 형성하였으며, 반응 시간을 변화시키면서 ZG-PUNO 구조물 각각 수득하였다. 고분자 재질의 나노패턴 구조물(PUNO), Au 코팅된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물(G-PUNO) 및 반응 시간(1 분, 2 분 및 5 분)을 달리하면서 산화아연 층이 코팅된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물(ZG-PUNO) 각각의 SEM 사진을 도 3에 나타내었다.A zinc oxide layer was formed using a probe-type ultrasonic wave irradiation apparatus (VC-750 ultrasonic processor (Sonics @ materials, USA)) using the same precursor aqueous solution as described above, and ZG-PUNO structures were obtained Respectively. The nano-pattern structure (PUNO) of the polymer material, the nanopattern structure of the Au coated polymer (G-PUNO) and the reaction time (1 minute, 2 minutes and 5 minutes) SEM photographs of each of the pattern structures (ZG-PUNO) are shown in FIG.

상기 도면에 나타난 바와 같이, 반응시간이 1분 및 2분인 경우, 나노패턴(나노필라) 최상면 전체에 걸쳐 산화아연 층이 형성되지 않았으나, 반응시간이 5분인 경우에는 전체적으로 산화아연 층이 형성되었다.As shown in the figure, when the reaction time was 1 minute and 2 minutes, the zinc oxide layer was not formed on the entire top surface of the nanopile (nano pillar), but when the reaction time was 5 minutes, the zinc oxide layer was formed as a whole.

B. 산화아연 코팅된 나노패턴 구조물(ZG-PUNO)의 특성 평가B. Characterization of zinc oxide-coated nanopattern structure (ZG-PUNO)

용기 타입 초음파 조사 장치를 이용하여 30분 동안 반응시켜 제조된 산화아연 코팅된 나노패턴 구조물(ZG-PUNO)에 대하여 하기와 같이 특성을 평가하였다.The zinc oxide-coated nanopattern structure (ZG-PUNO) prepared by reacting with a container-type ultrasonic irradiation apparatus for 30 minutes was evaluated as follows.

- 제타전위 측정- zeta potential measurement

용기 타입 초음파 조사 장치를 이용하여 30분 동안 반응시켜 제조된 산화아연 코팅된 나노패턴 구조물(ZG-PUNO)의 제타전위 값을 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 상기 도면에 따르면, 산화아연 층의 표면이 양 전하를 나타냄을 알 수 있다.The zeta potential of the zinc oxide-coated nanopattern structure (ZG-PUNO) prepared by reacting with a vessel type ultrasonic irradiation apparatus for 30 minutes was measured. The results are shown in FIG. According to the figure, it can be seen that the surface of the zinc oxide layer shows positive charge.

- XRD 분석- XRD analysis

순차적으로 형성된 (a) 고분자 재질의 나노 패턴 구조물(PUNO), (b) Au-코팅된 나노 패턴 구조물(G-PUNO) 및 (c) ZnO/Au-코팅된 나노 패턴 구조물(ZG-PUNO) 각각에 대한 XRD 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.(A) polymer nanopattern structure (PUNO), (b) Au-coated nanopattern structure (G-PUNO) and (c) ZnO / Au-coated nanopattern structure (ZG-PUNO) The results are shown in Fig.

상기 도면에 따르면, G-PUNO의 경우에는 PUNO와 함께 금(Au)에 대한 특성 피크가 관찰되었다. 또한, ZG-PUNO의 경우에는 PUNO, 금(Au) 및 아연(Zn)에 대한 특성 피크가 모두 관찰되었으며, 다만 금(Au)에 대한 피크 세기는 다소 감소하였는 바, 이는 금 표면에 산화아연 층이 코팅되어 있는 점으로부터 기인한 것이다.According to the figure, in the case of G-PUNO, a characteristic peak for gold (Au) was observed together with PUNO. In the case of ZG-PUNO, characteristic peaks for PUNO, gold (Au) and zinc (Zn) were all observed, but the peak intensity for gold (Au) Is coated.

- 맵핑 분석- Mapping analysis

ZG-PUNO 구조물에 대한 맵핑(mapping) 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.Mapping analysis was performed on the ZG-PUNO structure, and the results are shown in FIG.

상기 도면에 따르면, PUNO 구조물 중 나노필라의 표면 상에 금(Au) 및 아연(Zn) 성분이 균일하게 분포되어 있음을 확인할 수 있다. According to the figure, it can be seen that gold (Au) and zinc (Zn) components are uniformly distributed on the surface of the nanopillar in the PUNO structure.

- FT-IR 분석- FT-IR analysis

PUNO 구조물, G-PUNO 구조물 및 ZG-PUNO 구조물 각각에 대한 FT-IR 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.PUNO structure, G-PUNO structure, and ZG-PUNO structure, respectively. The results are shown in FIG.

- 표면 조도 측정- Surface roughness measurement

AFM(Atomic force microscopy)를 이용하여 PUNO 구조물, G-PUNO 구조물 및 ZG-PUNO 구조물 각각에 대한 표면 조도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.Surface roughness was measured for each of PUNO structure, G-PUNO structure and ZG-PUNO structure using AFM (atomic force microscopy). The results are shown in Table 3 below.

구분division PUNOPUNO G-PUNOG-PUNO ZG-PUNOZG-PUNO Rq (nm)R q (nm) 182.3182.3 203.7203.7 227.1227.1 Ra (nm)R a (nm) 157.6157.6 170.5170.5 194.4194.4 Rz (nm)R z (nm) 384.4384.4 967.3967.3 10351035

상기 표에 기재된 바에 따르면, ZG-PUNO 구조물의 표면 조도가 가장 높았는 바, 이는 산화아연이 나노패턴 구조물 상에서 주름진 형태로 코팅되어 텍스츄어 특성이 강화된 결과로부터 기인한다.According to the table, the surface roughness of the ZG-PUNO structure was highest, which is attributable to the result that the zinc oxide was coated in a corrugated form on the nanopattern structure to enhance the texture property.

C. 박테리아의 포집C. Collection of Bacteria

- E. Coli의 포집- Collection of E. Coli

ZG-PUNO 구조물에 대하여 5 cm 거리에서 앞서 제조된 박테리아-함유 시료를 각각 3초에 걸쳐 앞뒤로 분사하였고(총 6초), 이후 1 시간 동안 상온에서 건조시켜 시료 내 박테리아(E.coli)를 포집하였다(107 CFU/ml). 이와 관련하여, 도 8은 (a) PUNO 구조물, (b) G-PUNO 구조물 및 (c) ZG-PUNO 구조물, 그리고 (d) ZG-PUNO 구조물을 이용하여 박테리아를 포집하는 일련의 과정을 보여주는 도면, 그리고 (e) PUNO 구조물, (f) ZG-PUNO 구조물 및 (g) 박테리아가 포집된 ZG-PUNO 구조물의 SEM 사진이다. Bacteria-containing samples prepared at a distance of 5 cm from the ZG-PUNO structure were sprayed back and forth over 3 seconds each (6 seconds total) and then dried at room temperature for 1 hour to collect the bacteria in the sample ( E. coli ) (10 7 CFU / ml). In this regard, FIG. 8 is a drawing showing a series of processes for collecting bacteria using (a) PUNO structure, (b) G-PUNO structure, (c) ZG-PUNO structure, and (d) ZG-PUNO structure , And (e) PUNO structure, (f) ZG-PUNO structure, and (g) ZG-PUNO structure in which bacteria are captured.

박테리아의 포집 여부에 대하여 FIB 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 9에 나타내었다. 또한, 다양한 시료 내 다양한 박테리아의 농도(10-106 CFU/ml)에서 ZG-PUNO 구조물 상에 식중독균이 포집된 SEM 사진을 도 10에 나타내었다.FIB analysis was performed on whether or not the bacteria were collected, and the results are shown in FIG. In addition, a SEM image of food poisoning bacteria on the ZG-PUNO structure at various bacterial concentrations (10-10 6 CFU / ml) in various samples is shown in FIG.

이외에도, PUNO 구조물, ZG-PUNO 구조물 및 박테리아가 포집된 ZG-PUNO 구조물 각각에 대한 FT-IR 스펙트럼, XRD 스펙트럼, 그리고 AFM 분석 결과 및 이로부터 측정된 표면 조도를 각각 도 11 내지 도 13에 나타내었다.In addition, the FT-IR spectrum, XRD spectrum, and AFM analysis results of the PUNO structure, the ZG-PUNO structure and the ZG-PUNO structure in which the bacteria were collected, and the surface roughness measured therefrom are shown in FIGS. 11 to 13, respectively .

상기 도면에 따른 결과를 고려하면, 시료 내 박테리아가 ZG-PUNO 구조물의 표면에 효과적으로 포집되어 있음을 확인할 수 있다. 특히, 도 13를 참조하면, 산화아연 층의 형성 후 증가된 표면 조도가 박테리아 포집 후에는 다소 감소하였다.Considering the results according to the above figures, it can be seen that the bacteria in the sample are effectively trapped on the surface of the ZG-PUNO structure. In particular, referring to Figure 13, increased surface roughness after formation of the zinc oxide layer was somewhat reduced after bacterial entrapment.

초음파 조사 하에서의 반응 시간(10분, 30분, 40분 및 50분)을 변화시키면서 형성된 ZnO/Au-코팅된 나노 패턴 구조물(ZG-PUNO)의 박테리아의 포집 상태를 SEM을 이용하여 분석하였으며, 그 결과를 도 14a 내지 도 14d에 나타내었다. 상기 도면에 따르면, 초음파 조사 하에서 30분 동안 반응시켜 형성된 ZG-PUNO 구조물의 경우에 나노필라의 형상 유지 및 박테리아 포집 면에서 상대적으로 유리함을 알 수 있다.The collection state of bacteria of ZnO / Au-coated nanopattern structure (ZG-PUNO) formed by varying the reaction time (10 min, 30 min, 40 min and 50 min) under ultrasonic irradiation was analyzed by SEM, The results are shown in Figs. 14A to 14D. According to the figure, ZG-PUNO structure formed by reacting under ultrasonic irradiation for 30 minutes is relatively advantageous in terms of nano pillar shape retention and bacterial trapping.

- S. enteritidisS. aureus의 포집- Collection of S. enteritidis and S. aureus

식중독 균으로서 S. enteritidisS. aureus을 대상으로 한 것을 제외하고는 E. Coli를 대상으로 한 경우와 동일한 방식으로 박테리아 포집 테스트를 수행하였으며, 그 결과를 도 15에 나타내었다.A bacterial capture test was performed in the same manner as in E. coli except that S. enteritidis and S. aureus were used as food poisoning bacteria, and the results are shown in FIG.

상기 도면에 따르면, ZG-PUNO 구조물은 포집 대상인 2종의 박테리아 모두에 대하여 포집능을 나타내었고, 특히 S. aureus에 대한 포집 효과가 보다 양호함을 알 수 있다.According to the figure, the ZG-PUNO structure exhibited a trapping ability for all two bacteria to be trapped, and the trapping effect for S. aureus was particularly good.

D. 포집된 박테리아의 증폭 및 검출D. Amplification and Detection of Collected Bacteria

박테리아 시료 내 박테리아 농도를 변화시키면서 ZG-PUNO 구조물 상에 박테리아를 포집하였다(시료 내 박테리아 농도: 107-101 CFU/ml). 포집된 박테리아에 대하여 G-spin 핵산 추출 키트를 이용하여 세포용해를 수행하여 핵산을 추출하였다. 이들 각각에 대하여 i-StarMAX을 이용한 PCR에 의하여 증폭 반응시켰고, 증폭 생성물에 대한 전기영동 분석을 수행하였다. 이때, 전기영동 분석을 위한 아가로오스 겔(2%)을 제조하기 위하여, 1X TAE 버퍼 100 mL 및 Agarose LE(intron, Cat No. 32034) 2 g을 혼합한 후에 전자레인지 내에서 녹였고, 이에 형광 염료(red safe)를 첨가하여 혼합한 다음, 겔 플레이트에 부어 응고시켰다.Bacteria were captured on the ZG-PUNO structure with varying bacterial concentrations in the bacterial sample (bacterial concentration in sample: 10 7 -10 1 CFU / ml). The collected bacteria were subjected to cell lysis using a G-spin nucleic acid extraction kit to extract nucleic acids. Each of these was subjected to amplification reaction by PCR using i-StarMAX , and electrophoresis analysis was performed on the amplified products. To prepare agarose gel (2%) for electrophoresis analysis, 100 mL of 1X TAE buffer and 2 g of Agarose LE (intron, Cat No. 32034) were mixed and dissolved in a microwave oven. The fluorescent dye (red safe) was added, mixed and then poured into a gel plate to solidify.

전기영동 겔 실험은 PCR에 의한 증폭 생성물 샘플 6 ul 및 6X 로딩 버퍼 1 ul를 혼합한 후, 앞서 제조된 2% 아가로오스 겔에 5 ul를 로딩시켰으며, 전기 영동 장치에서 20분 동안 겔을 내려준 후에 UV로 측정하였다. 그 결과를 도 16에 나타내었다(Lane M: Molecular Weight Marker 50 bp(Amersham, USA). Lane N: Negative Control. Lane P: PUNO. Lane G: G-PUNO. Number: ZG-PUNO).The electrophoresis gel experiment was carried out by mixing 6 μl of the amplified product sample by PCR and 1 μl of the 6 × loading buffer, loading 5 μl into the 2% agarose gel prepared above, and applying the gel for 20 minutes on the electrophoresis apparatus And then UV was measured. The results are shown in Figure 16 (Lane M: Molecular Weight Marker 50 bp (Amersham, USA). Lane N: Negative Control. Lane P: PUNO Lane G: G-PUNO Number: ZG-PUNO).

상기 도면에 따르면, 본 실시예에 따른 검출 플랫폼을 적용할 경우, 낮은 농도의 박테리아 함유 시료(10 CFU/ml)에 대하여도 유효하게 박테리아를 검출할 수 있었다.According to the figure, when the detection platform according to the present embodiment was applied, bacteria could be effectively detected even at a low concentration of bacteria-containing sample (10 CFU / ml).

한편, 박테리아-함유 시료(박테리아 농도: 106 CFU/mL)를 투명 비닐장갑 및 고무장갑 각각에 분무한 후에 ZG-PUNO 구조물에 접촉시키고, PCR 증폭 후 아가로오스 겔 전기영동 분석을 수행하였다. 그 결과를 도 17에 나타내었다.On the other hand, bacterial-containing samples (concentration of bacteria: 10 6 CFU / mL) were sprayed on each of the transparent vinyl gloves and rubber gloves, contacted with the ZG-PUNO structure, and analyzed by agarose gel electrophoresis after PCR amplification. The results are shown in Fig.

상기 도면에 따르면, 2종의 장갑을 이용한 직접 접촉을 수반하는 경우에도 ZG-PUNO 구조물은 유효하게 박테리아를 검출할 수 있다.According to this figure, ZG-PUNO structures can effectively detect bacteria even when carrying out direct contact with two kinds of gloves.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.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.

Claims (20)

시료 내 함유된 바이오물질을 포집하는 방법으로서,
a) 바이오물질을 함유하는 시료를 상기 바이오물질에 대한 고정능을 갖는 복합 나노구조체와 접촉시켜 상기 시료 내 바이오물질을 복합 나노구조체 상에 포집하는 단계를 포함하며,
여기서, 상기 복합 나노구조체는,
(i) 상측에 복수의 나노필라가 형성된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물, (ii) 상기 나노 패턴 구조물의 표면에 부착된 표면 개질 금속층, 및 (iii) 상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물 상에 형성된, 양전하를 띄면서 주름진 형태학적 특성의 산화아연 층을 포함하는 방법.
A method for collecting a biomaterial contained in a sample,
a) contacting a sample containing a biomaterial with a composite nanostructure having fixability to the biomaterial, and collecting the biomaterial in the sample on the composite nanostructure,
Here, the composite nano-
(i) a nanopattern structure of a polymer material having a plurality of nanopillars formed on its upper side, (ii) a surface-modifying metal layer adhered to the surface of the nanopattern structure, and (iii) a nanopattern structure &Lt; / RTI &gt; wherein the zinc oxide layer comprises a positively, corrugated morphological zinc oxide layer.
a) 바이오물질을 함유하는 시료를 상기 바이오물질에 대한 고정능을 갖는 복합 나노구조체와 접촉시켜 상기 시료 내 바이오물질을 복합 나노구조체 상에 포집하는 단계;
b) 상기 포집된 바이오물질을 용해(lysis)시켜 핵산을 추출하는 단계; 및
c) 상기 추출된 핵산을 증폭하여 검출하는 단계;
를 포함하는 바이오물질의 진단 방법으로서,
여기서, 상기 복합 나노구조체는,
(i) 상측에 복수의 나노필라가 형성된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물, (ii) 상기 나노 패턴 구조물의 표면에 부착된 표면 개질 금속층, 및 (iii) 상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물 상에 형성된, 양전하를 띄면서 주름진 형태학적 특성의 산화아연 층을 포함하는 방법.
a) contacting a sample containing a biomaterial with a composite nanostructure having a fixability with respect to the biomaterial, and collecting the biomaterial in the sample on the composite nanostructure;
b) lysing the captured biomaterial to extract nucleic acid; And
c) amplifying and detecting the extracted nucleic acid;
A method for diagnosing a biomaterial comprising:
Here, the composite nano-
(i) a nanopattern structure of a polymer material having a plurality of nanopillars formed on its upper side, (ii) a surface-modifying metal layer adhered to the surface of the nanopattern structure, and (iii) a nanopattern structure &Lt; / RTI &gt; wherein the zinc oxide layer comprises a positively, corrugated morphological zinc oxide layer.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화아연 층의 표면 조도는, 205 내지 260 nm의 Rq, 170 내지 220 nm의 Ra 및 970 내지 1100 nm의 Rz 범위인 것을 특징으로 하는 방법.According to claim 1 or 2, wherein the surface roughness of the zinc oxide layer is characterized in that R z range of 205 to 260 nm of R q, 170 to 220 nm of the R a, and 970 to 1100 nm. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화아연 층은 초음파 합성법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the zinc oxide layer is formed by an ultrasonic synthesis method. 제3항에 있어서, 상기 초음파 합성법은,
아연 전구체-함유 용액을 제공하는 단계; 및
상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물을 상기 아연 전구체-함유 용액에 접촉시켜 초음파 조사 하에서 반응시키는 것에 의하여 상기 아연 전구체를 산화아연으로 전환시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. The method according to claim 3,
Providing a zinc precursor-containing solution; And
Converting the zinc precursor into zinc oxide by contacting the nanopattern structure having the surface-modifying metal layer with the zinc precursor-containing solution and irradiating the nanopattern structure with ultrasonic waves;
&Lt; / RTI &gt;
제5항에 있어서, 상기 아연 전구체-함유 용액은,
용매로서 물, 탄소수 1 내지 3의 알코올 또는 이의 혼합물,
아연 전구체로서 질산아연, 황산아연, 아세트산아연, 포름산아연, 염화(II) 아연, 요오드화아연, 아연아세틸아세토네이트, 이의 수화물 또는 이의 조합, 그리고
환원제로서 헥사메틸렌테트라아민, 에틸렌디아민, 암모니아, 폴리에틸렌이민, 또는 이의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. The method of claim 5, wherein the zinc precursor-
As the solvent, water, an alcohol having 1 to 3 carbon atoms or a mixture thereof,
As the zinc precursor, zinc nitrate, zinc sulfate, zinc acetate, zinc formate, zinc (II) chloride, zinc iodide, zinc acetylacetonate, its hydrate or a combination thereof, and
Wherein the reducing agent comprises hexamethylenetetramine, ethylenediamine, ammonia, polyethyleneimine, or a combination thereof.
제6항에 있어서, 상기 아연 전구체-함유 용액 중 아연 전구체의 농도는 0.0005 내지 1 M, 그리고 환원제의 농도는 0.5 내지 5 M의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.7. The method of claim 6, wherein the concentration of the zinc precursor in the zinc precursor-containing solution is in the range of 0.0005 to 1 M and the concentration of the reducing agent is in the range of 0.5 to 5 M. 제7항에 있어서, 상기 아연전구체-함유 용액 중 환원제/아연 전구체의 몰 비는 1000 내지 3000 범위인 것을 특징으로 하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the molar ratio of reducing agent / zinc precursor in the zinc precursor-containing solution is in the range of 1000 to 3000. 제5항에 있어서, 상기 초음파 조사 하에서의 반응은 20 내지 50℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 5, wherein the reaction under ultrasonic irradiation is performed at 20 to 50 ° C. 제5항에 있어서, 상기 초음파 조사 하에서의 반응은 20 내지 200 W의 출력의 초음파를 3 내지 120 분 동안 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method according to claim 5, wherein the reaction under ultrasonic irradiation comprises irradiating ultrasonic waves having an output of 20 to 200 W for 3 to 120 minutes. 제10항에 있어서, 상기 초음파 조사 하에서의 반응은,
용기 타입의 초음파 조사 장치를 이용하여 20 내지 100 W 출력의 초음파 조사 하에서 20 내지 120분 동안 수행되거나, 또는
프로브 타입의 초음파 조사 장치를 이용하여 100 내지 200 W 출력의 초음파 조사 하에서 3 내지 20분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. The method according to claim 10, wherein the reaction under ultrasonic irradiation comprises:
Is performed for 20 to 120 minutes under ultrasound irradiation with a power of 20 to 100 W using a container type ultrasonic irradiation apparatus, or
Characterized in that the method is performed for 3 to 20 minutes under ultrasonic irradiation at a power of 100 to 200 W using an ultrasonic irradiation apparatus of probe type.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화아연 층의 두께는 10 내지 100 nm 범위인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the zinc oxide layer is in the range of 10 to 100 nm. 제1항에 있어서, 상기 고분자는 폴리우레탄(Poly urethane, PU)계, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS)계, NOA(Noland Optical Adhesive)계 및 에폭시(Epoxy)계로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the polymer is at least one selected from the group consisting of polyurethane (PU), polydimethylsiloxane (PDMS), NOA (Noland Optical Adhesive), and epoxy &Lt; / RTI &gt; 제1항에 있어서, 상기 복수의 나노필라의 직경 및 높이는 각각 100 내지 1000 nm 및 100 내지 1500 nm 범위이고, 상기 복수의 나노필라 사이의 간격은 100 내지 3500 nm 범위인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the diameter and height of the plurality of nanofillers are in the range of 100 to 1000 nm and 100 to 1500 nm, respectively, and the spacing between the plurality of nanofillers is in the range of 100 to 3500 nm. 제1항에 있어서, 상기 표면 개질 금속층은 Ni, Pd, Ag, Cd, Pt, Ga, In 및 Au로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the surface-modifying metal layer is at least one selected from the group consisting of Ni, Pd, Ag, Cd, Pt, Ga, In and Au. 제15항에 있어서, 상기 표면 개질 금속층과 상기 나노 패턴 구조물 사이에 Ti, V, Cr, Sc, Nb, Mo 및 W으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택되는 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, further comprising an intermediate layer between the surface modifying metal layer and the nanopattern structure, wherein at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Sc, Nb, Mo and W is selected. 시료 내 바이오물질의 포집 및 진단 시스템으로서,
(i) 상측에 복수의 나노필라가 형성된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물, (ii) 상기 나노 패턴 구조물의 표면에 부착된 표면 개질 금속층, 및 (iii) 상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물 상에 형성된, 양전하를 띄면서 주름진 형태학적 특성의 산화아연 층을 포함하는 복합 나노구조체;
상기 복합 나노구조체에 포집된 시료 내 바이오물질로부터 유래하는 핵산에 대한 증폭 수단; 및
상기 증폭된 핵산의 검출 수단;
을 포함하는 시스템.
As a system for collecting and diagnosing bio-materials in a sample,
(i) a nanopattern structure of a polymer material having a plurality of nanopillars formed on its upper side, (ii) a surface-modifying metal layer adhered to the surface of the nanopattern structure, and (iii) a nanopattern structure A composite nanostructure comprising a zinc oxide layer of positively and corrugated morphology formed;
An amplification means for a nucleic acid derived from a bio-material in the sample captured in the complex nano structure; And
Means for detecting the amplified nucleic acid;
&Lt; / RTI &gt;
제17항에 있어서, 상기 포집 및 진단 시스템의 검출 한계(LOD)는 10 내지 106 CFU/ml인 것을 특징으로 하는 포집 및 진단 시스템.18. The collection and diagnostic system of claim 17, wherein the detection limit (LOD) of the capture and diagnostic system is between 10 and 10 &lt; 6 &gt; CFU / ml. (i) 상측에 복수의 나노필라가 형성된 고분자 재질의 나노 패턴 구조물,
(ii) 상기 나노 패턴 구조물의 표면에 부착된 표면 개질 금속층, 및
(iii) 상기 표면 개질 금속층이 부착된 나노 패턴 구조물 상에 형성된, 양전하를 띄면서 주름진 형태학적 특성의 산화아연 층;
을 포함하는 복합 나노구조체.
(i) a nanopattern structure of a polymer material having a plurality of nanopillars formed on its upper side,
(ii) a surface-modified metal layer attached to the surface of the nanopattern structure, and
(iii) a zinc oxide layer formed on the nanopattern structure with the surface-modifying metal layer attached thereto, the zinc oxide layer having a positively charged and corrugated morphology;
&Lt; / RTI &gt;
제19항에 있어서, 상기 산화아연 층의 표면 조도는, 205 내지 260 nm의 Rq, 170 내지 220 nm의 Ra 및 970 내지 1100 nm의 Rz 범위인 것을 특징으로 하는 복합 나노구조체.20. The method of claim 19, wherein the surface roughness of the zinc oxide layer, a composite nano-structure, characterized in that R z range of 205 to 260 nm of R q, 170 to 220 nm of the R a, and 970 to 1100 nm.
KR1020180000708A 2018-01-03 2018-01-03 System and Method for Capturing and Assaying Biomaterials Using Hybrid Nano-structures Coated with Zinc Oxide KR102025642B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180000708A KR102025642B1 (en) 2018-01-03 2018-01-03 System and Method for Capturing and Assaying Biomaterials Using Hybrid Nano-structures Coated with Zinc Oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180000708A KR102025642B1 (en) 2018-01-03 2018-01-03 System and Method for Capturing and Assaying Biomaterials Using Hybrid Nano-structures Coated with Zinc Oxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190083136A true KR20190083136A (en) 2019-07-11
KR102025642B1 KR102025642B1 (en) 2019-09-26

Family

ID=67254417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180000708A KR102025642B1 (en) 2018-01-03 2018-01-03 System and Method for Capturing and Assaying Biomaterials Using Hybrid Nano-structures Coated with Zinc Oxide

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102025642B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210155706A (en) * 2020-06-16 2021-12-23 재단법인 아산사회복지재단 Surface enhanced raman substrate based on nanostructure and method for manufacturing same
CN114354572A (en) * 2021-12-30 2022-04-15 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 Three-dimensional flexible SERS substrate and putrescine and cadaverine detection method based on substrate

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120322164A1 (en) * 2009-10-16 2012-12-20 Cornell University Nanowire array structures for sensing, solar cell and other applications
KR20140115406A (en) * 2013-03-13 2014-10-01 주식회사 휘닉스소재 Method of preparing zinc oxide nanorod composite, zinc oxide nanorod composite prepared from the same, and dye sensitized solar cell including the zinc oxide nanorod composite
KR20140140886A (en) * 2013-05-30 2014-12-10 한국과학기술원 A substrate for Surface Enhanced Raman Scattering(SERS) comprising metal nano structures and transparent electrode, Method for preparing thereof and Raman spectroscopy using the same
JP2015514225A (en) * 2012-04-10 2015-05-18 ザ トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティThe Trustees Of Princeton University Ultra high sensitivity sensor
KR20150131833A (en) * 2014-05-16 2015-11-25 한국과학기술원 Zinc oxide-graphene oxide composite and the method for preparing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120322164A1 (en) * 2009-10-16 2012-12-20 Cornell University Nanowire array structures for sensing, solar cell and other applications
JP2015514225A (en) * 2012-04-10 2015-05-18 ザ トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティThe Trustees Of Princeton University Ultra high sensitivity sensor
KR20140115406A (en) * 2013-03-13 2014-10-01 주식회사 휘닉스소재 Method of preparing zinc oxide nanorod composite, zinc oxide nanorod composite prepared from the same, and dye sensitized solar cell including the zinc oxide nanorod composite
KR20140140886A (en) * 2013-05-30 2014-12-10 한국과학기술원 A substrate for Surface Enhanced Raman Scattering(SERS) comprising metal nano structures and transparent electrode, Method for preparing thereof and Raman spectroscopy using the same
KR20150131833A (en) * 2014-05-16 2015-11-25 한국과학기술원 Zinc oxide-graphene oxide composite and the method for preparing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MinHo Yang et al, Analyst (2016), vol 141, pp 1319-1324. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210155706A (en) * 2020-06-16 2021-12-23 재단법인 아산사회복지재단 Surface enhanced raman substrate based on nanostructure and method for manufacturing same
CN114354572A (en) * 2021-12-30 2022-04-15 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 Three-dimensional flexible SERS substrate and putrescine and cadaverine detection method based on substrate
CN114354572B (en) * 2021-12-30 2024-02-09 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 Three-dimensional flexible SERS substrate and detection method of putrescine and cadaverine based on substrate

Also Published As

Publication number Publication date
KR102025642B1 (en) 2019-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11022529B2 (en) Sizable tunable enrichment platform for capturing nano particles in a fluid
KR101602305B1 (en) Multiplexed genomic gain and loss assays
KR102005366B1 (en) System and Method for Capturing and Assaying Biomaterials Using Porous Hybrid Nano-structures
US7989197B2 (en) Microfluidic device including a microchannel with a hydrophobic porous polymer bonded to walls thereof and to a magnetic bead, and methods of making and using the device
Hass et al. Integrated micropillar polydimethylsiloxane accurate CRISPR detection system for viral DNA sensing
US10266403B2 (en) Heterogeneous microarray based hybrid upconversion nanoprobe/nanoporous membrane system
JP5719313B2 (en) Functionalized microfluidic devices for immunofluorescence measurement
CN108845003B (en) Universal nanopore detection sensor and detection method
Iyer et al. Scanning fluorescence-based ultrasensitive detection of dengue viral DNA on ZnO thin films
US20120046187A1 (en) Analysis chip, analysis method and method for stirring solution
KR102025642B1 (en) System and Method for Capturing and Assaying Biomaterials Using Hybrid Nano-structures Coated with Zinc Oxide
KR20210130612A (en) Method and apparatus for target nucleic acid detection by simply extracting and analyzing nucleic acid
CN110129416A (en) DNA walker signal amplification building MnO2- UCNPs fluorescence resonance energy transfer analysis method
JP2020510415A (en) Nucleic acid hybridization assay
US7972819B2 (en) Method and apparatus for disrupting cells and amplifying nucleic acids using gold nanorods
CN107922965B (en) Phased method of epigenetic modification of genome
KR101910851B1 (en) Immobilization of Pathogens Using Hybrid Nanostructures Having Nanoweb Structure
KR102041611B1 (en) System and Method for Capturing and Assaying Hazardous Biomaterials Using Hybrid Nano-structures
JP2006042681A (en) Method for separating strand of nucleic acid-amplifying reaction product, and method for detecting nucleic acid-amplifying reaction product
KR101964242B1 (en) System and Method for Assay Using Hybrid Structures
KR102287745B1 (en) Nucleic acid extraction tube and method for detecting nucleic acid using the same
KR20220116761A (en) Device for recombinase-polymerase amplification that generates plasmon-enhanced fluorescence signal at the same time as isothermal amplification
JP2006508687A (en) Method for hybridization of immobilized genomic DNA
Wasiewska et al. Electrochemical nucleic acid-based sensors for detection of E. coli and Shiga toxin-producing E. coli (STEC)–Review of the recent developments
KR102413053B1 (en) Nanomaterial complex comprising dopamine-modified black phosphorus nanosheets and gold nanorods, and uses thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right