KR100313903B1 - 용액 주입 장치 및 그를 이용한 바이오칩 제조방법 - Google Patents

Abstract

생체 시료 분석에 사용되는 바이오칩을 제조하기 위한 용액 주입 장치 및 그를 이용한 바이오칩 제조방법에 관한 것으로, 다수개의 관통구멍들이 형성된 다수개의 기판들을 준비하고, 각 기판들의 관통구멍들이 서로 대응되어 연결되도록 각 기판들을 적층한 다음, 어댑터, 마이크로티터 플레이트, 모세관이나 마이크로웰들을 갖는 용액 주입 장치를 이용하여 적층된 기판의 관통구멍에 생체 물질 용액을 주입하여 관통구멍의 내벽에 생체 물질을 고정시키고, 적층된 기판들을 각각 분리하여 제작한다. 여기서, 관통구멍에 생체 물질을 주입하는 방식은 모세관을 이용한 하부 주입 방식과 마이크로웰 어레이 플레이트를 이용한 상부 주입 방식을 사용한다. 이와 같이 본 발명은 동시에 많은 수의 바이오칩을 제작할 수 있어 제조비용이 크게 줄어들며, 관통구멍을 갖는 기판을 사용하므로 집적도 및 검출감도가 우수하다. 또한, 바이오칩 이외에 여러 분야에도 적용시킬 수 있으므로 사용범위가 넓다.

Description

용액 주입 장치 및 그를 이용한 바이오칩 제조방법{apparatus for injecting liquid and method for fabricating a biochip using the same}

본 발명은 바이오칩 제조방법에 관한 것으로, 특히 생체 시료 분석에 사용되는 바이오칩을 제조하기 위한 용액 주입 장치 및 그를 이용한 바이오칩 제조방법에관한 것이다.

일반적으로, 수용액 내에서의 이온결합, 수소결합, 반데어발스(van der Waals) 결합 등의 비공유 결합의 세기는 공유결합에 비해 약 30 내지 300배 정도 약하여 안정한 결합을 가지기 힘들다.

하지만, 거대분자의 경우는 결합자리의 수가 많아져 상온에서도 안정한 결합을 유지할 수 있다.

이러한 비공유 결합은 특정 분자가 다른 분자와 매우 선택적으로 인식할 수 있도록 도와준다.

이와 같이, 다른 분자를 인식하는 특정분자를 넓은 의미에서 리셉터라고 정의할 수 있는데, 그 예로는 세포 표면에서 세포막 안으로 신호를 전달하는 막단백질(membrane protein), DNA의 특정 서열을 인식하는 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotides)나 펩타이드 핵산(Peptide Nucleic Acids : PNA), 면역작용에 관여하는 항체, 대사물질을 가수분해하는 효소 등이 있다.

그리고, 이들 리셉터와 선택적으로 결합하는 물질을 리간드라 한다.

특정한 염기서열을 가진 DNA를 찾아내는 방법인 서던 브라팅(Southern blotting)은 1975년 에드윈 서던(Edwin Southern)에 의해 개발되었는데, 전기영동으로 DNA 조각을 크기에 따라 분리하여 니트로셀루로스(nitrocellulose)나 나이론 멤브레인(nylon membrane)과 같은 고체 기판상에 이동시켜 DNA 조각들의 상대적인 위치를 유지시킨다.

그 뒤, 고체상에 고정된 DNA 조각에 탐침(probe)용으로서 방사선 동위원소로표시된 관찰하고자 하는 염기서열의 DNA 또는 RNA를 넣는다.

그리고, 탐침용으로 넣어진 DNA 또는 RNA는 결합(hybridization)을 통하여 상보적 결합을 할 수 있는 DNA 조각에 결합되므로 찾고자 하는 염기서열을 가진 DNA의 위치를 알 수 있게 된다.

이 방법을 응용하여 RNA-DNA 결합을 이용하여 RNA를 분석하는 노던 브라팅(Northern blotting), 항체를 이용하여 단백질을 분석하는 웨스턴 브라팅(Western blotting)이 개발되었는데, 모두 리셉터와 리간드간의 비공유 결합을 통한 선택적 분자인지를 근본원리로 하고 있다.

또한, 웨스턴 브라팅과 같이 항체를 이용한 방법들 중에서 엔자임-링크트 이무노솔벤트 에세이(enzyme-linked immunosorbent assay ; ELISA)는 분자생물학이나 의료진단, 환경분석 등 다양한 용도에서 가장 많이 사용되고 있다.

이러한 리셉터와 리간드의 결합을 이용한 많은 분석방법들은 대부분의 경우 제한된 수의 리셉터와 리간드에 대한 것이다.

예를 들면, 4가지 염기를 가지고 10개의 염기가 순차적 서열로 배열된 DNA를 만들 경우, 가능한 분자의 종류는 약 1,000,000개 이상으로서, 매우 다양한 구조를 가지고 있다.

그러므로, 리셉터와 리간드의 결합반응에 대한 실험은 매우 반복적인 실험과정이 필요하고, 이에 따라 많은 노동력과 시간 그리고 막대한 자원을 필요로 했다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 다수의 리셉터나 리간드를 기판 위의 기지(旣知) 위치에 이차원으로 배열시키는 바이오칩(biochip) 기술이 개발되었다.

바이오칩(biochip)은 사용되는 생체물질의 종류에 따라 DNA 탐침(probe)이 사용된 'DNA 칩', 효소나 항원/항체, 박테리오로돕신(bacteriorhodopsin) 등과 같은 단백질이 사용된 단백질 칩(protein chip), 세포를 사용한 세포 칩(cell chip) 등으로 구분될 수 있다.

이 바이오칩(biochip)의 제조방법으로서, 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotides)나 펩타이드(peptide)의 경우는 기판상에 직접 합성하여 만드는 방법이 가능하지만, 프로테인(protein)이나 cDNA(complementary DNA), 세포 등은 합성이 불가능하기 때문에 직접 기판상에 올리는 방법을 사용하게 된다.

현재 일반적으로 사용되는 방법으로는 기계적 마이크로스폿팅(microspotting)방식이 있는데, 대량생산이 힘들고, 기계적 힘에 의해 손상될 수 있는 세포 등에는 사용하기 힘든 단점이 있다.

본 발명의 목적은 한 번에 다수의 바이오칩을 제작할 수 있는 용액 주입 장치 및 그를 이용한 바이오칩 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 많은 양의 생체 물질을 고정시키고, 그의 검출감도가 높은 용액 주입 장치 및 그를 이용한 바이오칩 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기계적 방법으로 기판 표면에 고정시키기 힘든 생체 물질을 고정시킬 수 있는 용액 주입 장치 및 그를 이용한 바이오칩 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명 제 1 실시예에 따른 바이오칩의 제조공정을 보여주는 도면

도 2는 본 발명 제 1 실시예에 따른 바이오칩의 관통구멍 내부를 보여주는 도면

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 제 2 실시예에 따른 바이오칩의 제조공정을 보여주는 도면

도 4는 본 발명 제 2 실시예에 따른 바이오칩의 관통구멍에 용액을 주입하는 장치를 보여주는 도면

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 바이오칩의 관통구멍에 생체 물질을 합성하는 방법을 보여주는 도면

본 발명에 따른 용액 주입 장치는 다수개의 웰들이 배열되고 각 웰 내에는 주입할 용액이 저장된 마이크로티터 플레이트(microtiter plate)와, 용액을 주입하고자 하는 매개체의 하부면에 부착되어 매개체 내에 용액을 주입하고 다수개의 관통구멍들이 배열된 어댑터(adapter)와, 어댑터와 마이크로티터 플레이트의 웰들 사이에 연결되어 웰 내의 용액을 어댑터의 관통구멍 내로 주입하는 다수개의 모세관들로 구성된다.

여기서, 각 모세관은 어댑터의 각 관통구멍과 마이크로티터 플레이트의 각 웰 사이에 일대일 대응되어 연결되도록 한다.

본 발명의 용액 주입 장치의 다른 실시예는 용액을 주입하고자 하는 매개체의 상부면에 부착되는 마이크로웰 어레이 플레이트(microwell array plate)와, 마이크로웰 어레이 플레이트에 형성되고 일정 간격으로 배열되며 용액을 저장하여 매개체 내로 용액을 주입하는 다수개의 마이크로웰들로 구성된다.

여기서, 각 마이크로웰의 직경은 매개체의 관통구멍의 직경보다 더 크게 형성한다.

그리고, 상기 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법은 다수개의 관통구멍들이 형성된 다수개의 기판들을 준비하는 단계와, 각 기판들의 관통구멍들이 서로 대응되어 연결되도록 각 기판들을 적층하는 단계와, 어댑터, 마이크로티터 플레이트, 모세관이나 마이크로웰들을 갖는 용액 주입 장치를 이용하여 적층된 기판의 관통구멍에 생체 물질 용액을 주입하고 관통구멍의 내벽에 생체 물질을 고정시키는 단계와, 적층된 기판들을 각각 분리하는 단계로 이루어진다.

여기서, 각 기판 표면의 소정 영역에는 가이드를 형성할 수도 있고, 기판 적층시, 각 기판 표면 위에 소수성 고분자, 탄성이 있는 고분자 등을 형성할 수도 있다.

그리고, 관통구멍에 생체 물질 용액 주입시, 각 관통구멍 사이의 용액이 섞이지 않도록 적층한 기판에 압력을 가하도록 한다.

또한, 관통구멍에 생체 물질을 주입하는 방식은 하부 주입 방식과 상부 주입 방식이 있다.

하부 주입 방식은 적층된 기판들의 최하부면 위에 다수개의 모세관을 갖는 어댑터를 부착하여 모세관의 한쪽 끝을 상기 기판의 관통구멍에 서로 대응되도록 연결하는 단계와, 모세관의 다른 끝을 생체 물질 용액에 담그는 단계와, 적층된 기판들의 최상부를 감압하여 생체 물질 용액을 기판의 관통구멍 내로 주입시키는 단계로 이루어지고, 상부 주입 방식은 적층된 기판들의 최상부면 위에 다수개의 마이크로웰들이 배열된 마이크로웰 어레이 플레이트를 부착하여 각 마이크로웰이 상기 기판의 관통구멍에 서로 대응되도록 연결하는 단계와, 각 마이크로웰 내에 생체 물질 용액을 넣어 기판의 관통구멍 내로 생체 물질을 주입하는 단계로 이루어진다.

이와 같이 본 발명은 동시에 많은 수의 바이오칩을 제작할 수 있어 제조비용이 크게 줄어들며, 관통구멍을 갖는 기판을 사용하므로 집적도 및 검출감도가 우수하다.

또한, 바이오칩 이외에 여러 분야에도 적용시킬 수 있으므로 사용범위가 넓다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 개념은 미세 구멍이 뚫린 기판을 여러 장 적층한 후, 각각의 구멍에 다른 생체 물질을 주입하고, 각 구멍 내벽에 생체 물질을 고정시켜 다수의 바이오칩을 동시에 제작하는 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 바이오칩 제조공정을 보여주는 도면으로서, 도 1a에 도시된 바와 같이 이차원적으로 다수개의 관통구멍들이 배열되도록 다수개의 기판들을 제작한다.

여기서, 기판의 재료는 유리, 실리콘, 세라믹, 그래파이트(graphite) 등의 무기물, 아크릴계, PET(PolyEthylene Terephtalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스틸렌(polystylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 고분자 물질을 사용하며, 기판의 두께는 약 0.1∼5mm이고, 기판에 배열된 관통구멍의 지름은 약 1∼1000㎛로 한다.

그리고, 기판의 관통구멍은 Nd:YAG 레이저, 이산화탄소 레이저, 엑시머(excimer) 레이저 등의 가공용 레이저를 이용하여 제작하고, 기판이 고분자 물질인 경우에는 고분자 물질을 금속 주형에 넣어 사출하는 방법으로 관통구멍을 갖는 기판들을 제작한다.

만일, 기판의 재료가 탄성이 부족한 경우에는 소수성 또는 탄성이 있는 고분자 물질을 얇게 도포하여, 후 공정에서 관통구멍에 생체 물질 용액 주입할 때, 기판들이 겹쳐진 틈으로 용액이 흘러나오는 것을 막을 수 있도록 한다.

또한, 기판의 소정영역에 가이드 역할을 하는 구멍이나 요철 구조를 만들어, 후 공정에서 기판을 적층할 때, 각 기판의 관통구멍의 배열을 일치시키는 과정을 단순화되도록 한다.

이어, 도 1b에 도시된 바와 같이 여러 장의 관통구멍을 갖는 기판들을 차례로 적층한다.

여기서, 각 기판의 관통구멍은 서로 동일한 수와 배열 위치를 가지고 있으므로 인접된 상/하 기판의 관통구멍들은 서로 일치하여 연결된다.

그리고, 도 1c에 도시된 바와 같이 적층된 기판의 관통구멍에 생체 물질 용액을 주입하여 각 관통구멍의 내벽에 생체 물질을 고정시킨다.

여기서, 관통구멍에 생체 물질을 주입하는 방법으로 본 발명에서는 크게 두 가지 방식을 제시한다.

첫 번째 방식은 도 1c와 같은 하부 주입 방식이다.

하부 주입 방식에 사용되는 주입장치는 다수개의 웰(well) 내에 생체 물질 용액이 저장된 마이크로티터 플레이트(microtiter plate)와, 다수개의 모세관들이 연결되어 있는 모세관 용액 주입용 어댑터(adapter)로 구성된다.

생체 물질을 기판의 관통구멍으로 주입하는 방법은 먼저, 적층된 기판들의 최하부면 위에 다수개의 모세관을 갖는 어댑터를 부착하여 모세관의 한쪽 끝을 기판의 관통구멍에 서로 대응되도록 연결하고, 모세관의 다른 끝을 생체 물질 용액이 저장된 마이크로티터 플레이트의 각 웰 내에 담근다.

여기서, 각 모세관은 기판의 각 관통구멍과 마이크로티터 플레이트의 각 웰 사이에 일대일 대응되어 연결되도록 한다.

이어, 적층된 기판의 최상부를 기계적인 힘으로 눌러 주는 상태에서 진공을 걸어주면, 마이크로티터 플레이트의 웰 내에 있는 생체 물질 용액이 모세관을 따라 기판의 관통구멍으로 주입된다.

즉, 적층된 기판 내의 관통구멍이 서로 일치하게 놓여져 있으므로, 각각의 생체 물질은 다른 모세관을 통해 대응되는 관통구멍으로 주입된다.

여기서, 생체 물질 용액을 관통구멍에 주입할 때, 적층된 기판에 압력을 가하는 이유는 각 관통구멍 사이에 생체 물질 용액이 서로 섞이는 것을 막기 위해서이다.

이와 같이, 관통구멍으로 생체 물질 용액을 주입하면, 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 위치에 있는 관통구멍에 동일한 생체 물질이 고정된다.

본 발명에서 사용되는 생체 물질은 DNA, RNA, PNA(Peptide Nucleic Acids), 올리고뉴크레오타이드(oligonucleotides), 펩타이드(peptides), 단백질, 생체막(membrane), 당쇄(polysaccharides), 항원(antigen), 항체(antibody), 세포 등이며, 기판의 관통구멍에는 그의 배열 위치에 따라 각각 다른 생체 물질이 고정되어 있다.

여기서, 다른 생체 물질의 의미는 예를 들어 DNA 칩의 경우에는 염기 서열이다른 분자를 의미하고, 단백질 칩의 경우에는 아미노산 서열이 다른 분자를 의미하며, 세포 칩의 경우에는 다른 셀 라인(cell line)으로부터 분열된 세포를 의미한다.

그 다음 과정으로, 생체 물질이 고정된 관통구멍의 내벽을 씻어준 다음, 적층된 기판들을 각각 분리하면 여러 장의 바이오칩들이 동시에 제작된다.

한 번에 제작할 수 있는 기판의 수는 큰 제한은 없지만, 일 예로 기판의 두께를 약 0.5mm로 할 때 50cm 정도의 높이로 기판을 쌓으면 약 1000장의 기판을 동시에 제작할 수 있다.

또한, 기판에 고정되는 생체 물질의 양은 기판 표면에 생체 물질을 고정시키는 종래의 방법보다 많기 때문에 분석과정에서 측정신호를 높일 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 제작된 바이오칩의 관통구멍에 고정된 생체 물질이 탐침(probe) 역할을 하는 DNA이면 생체 물질 분석을 위하여 DNA-DNA 또는 DNA-RNA 결합(hybridization)을 통한 선택적 결합을 이용하고, 관통구멍에 고정된 생체 물질이 항원 또는 항체이면 생체 물질의 분석을 위하여 항원-항체간의 선택적 결합을 이용하며, 엔자임-링크트 이무노솔벤트 에세이(enzyme-linked immunosorbent assay ; ELISA)와 같이 분석을 위해 효소가 고정된 항체를 사용하면 항원-항체 결합 후에 효소 반응을 통하여 신호를 검출한다.

한편, 관통구멍에 생체 물질을 주입하는 방법으로서, 두 번째 방식은 도 4에 도시된 바와 같은 상부 주입 방식이다.

상부 주입 방식에는 구멍이 뚫린 다수개의 마이크로웰들이 일정 간격으로 배열된 마이크로웰 어레이 플레이트(microwell array plate)라는 주입 장치를 사용한다.

여기서, 마이크로웰들은 기판의 관통구멍에 각각 대응되어 연결되고, 각 마이크로웰의 직경은 기판의 관통구멍의 직경보다 더 크다.

이 방법은 먼저, 적층된 기판들의 최상부면 위에 다수개의 마이크로웰들이 배열된 마이크로웰 어레이 플레이트를 부착하여 각 마이크로웰이 기판의 관통구멍에 서로 대응되도록 연결한다.

이어, 각 마이크로웰 내에 생체 물질 용액을 넣어 기판의 관통구멍 내로 생체 물질을 주입한다.

여기서, 만일 관통구멍의 크기가 크면 중력만으로 마이크로웰 내의 용액을 관통구멍에 채울 수 있지만, 관통구멍의 크기가 작으면 중력만으로는 마이크로웰 내의 용액을 관통구멍에 채울 수 없기 때문에 마이크로웰 상부에 압력을 걸어주거나 적층된 기판의 하부를 진공으로 만들어 기압차를 이용하여 관통구멍에 용액을 채울 수 있다.

마이크로웰의 부피는 관통구멍 내부 부피의 합보다 커야만 관통구멍의 내부가 완전히 용액으로 채워지게 된다.

그러므로, 마이크로웰의 직경은 관통구멍의 직경보다 크게 된다.

만일 각 관통구멍간의 거리를 마이크로웰과 동일하게 하면, 한 기판에 놓일 수 있는 관통구멍의 수가 적어지므로 기판에 고정시킬 생체 물질의 종류도 적어지게 된다.

하지만, 기판의 집적률을 높이기 위하여 마이크로웰 사이의 간격보다 기판에 배열된 관통구멍 간의 간격을 좁게 만들고 마이크로웰의 배열 구조가 다른 마이크로웰 어레이 플레이트를 여러 장 사용하면 기판에 많은 종류의 생체 물질을 고정시킬 수 있다.

예를 들어, 마이크로웰들 사이의 간격을 기판의 관통구멍들 사이의 간격보다 두 배가 되도록 만들면, 모든 마이크로웰들의 수는 관통구멍의 1/4 이 되므로, 관통구멍을 좌우상하 한 칸이 차이가 나는 마이크로웰 어레이 플레이트를 각각 한 세트(set)로 하여 모두 네 세트를 만들면 된다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 한 세트의 마이크로웰 어레이 플레이트를 이용하여 관통구멍들에 용액을 주입시키고, 도 3b에 도시된 바와 같이 관통구멍의 간격만큼 차이가 나는 마이크로웰들을 갖는 다른 세트의 마이크로웰 어레이 플레이트들을 사용하여 관통구멍들에 용액을 주입시킨다.

이와 같이, 상하좌우 네 방향으로 한 칸씩 차이가 나는 마이크로웰 어레이 플레이트들을 사용하여 네 번의 용액 주입 과정을 거치면 기판에 많은 종류의 생체 물질들을 고정시킬 수 있다.

이 방법은 모세관을 이용한 첫 번째 방식에도 동일하게 적용시킬 수 있고, 모세관 대신에 용액이 흐르는 채널 구조를 이용하여 마이크로웰과 관통구멍을 연결하는 방법도 가능하다.

이와 같이 제작된 관통구멍 기판을 사용하는 경우, 구멍 내벽에 세포를 고정시킬 수 있는데, 서로 겹쳐 있는 관통구멍 연결구조는 하나의 세포배양용기와 같은 역할을 할 수 있으므로, 각 관통구멍에 다른 세포를 집어넣고 배양시켜 표면에 고정시키면 관통구멍마다 다른 세포가 고정된다.

그 세포에 대한 정보는 처음에 배양시키기 위해 넣어준 세포와 동일한 셀 라인(cell line)에서 나온 것이므로 다양한 세포가 원하는 위치의 관통구멍에 고정되어 있는 기판 여러 장을 동시에 제작할 수 있다.

펩타이드나 올리고뉴클레오타이드 등 생체 물질을 일반적인 고체상 합성방법과 같이 관통구멍 내벽에서 합성이 가능하다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 관통구멍의 내벽에는 반응기가 형성되어 있는데, 이 반응기와 결합할 수 있는 반응기가 붙은 모노머(monomer) A를 관통구멍에 주입하면 도 5b와 같이 관통구멍의 내벽에 결합된다.

이때, 모노머 A는 A끼리의 결합을 막기 위해 프로텍팅 그룹이 결합되어 있는데, 이를 반응을 통해 떼어내면 다음 모노머가 결합할 수 있게 된다.

그리고, 관통구멍을 씻어준 뒤, 모노머 A와 같이 반응기가 붙은 모노머 B를 흘려주면 도 5c에 도시된 바와 같이 모노머 A 다음에 모노머 B가 결합되고, 이 과정을 모노머 C에서도 반복하면 도 5d에 도시된 바와 같이 ABC의 올리고머가 합성된다.

이 과정을 반복하면 원하는 서열의 펩타이드나 올리고뉴클레오타이드를 기판 내의 각 관통구멍에 합성할 수 있게 되며 이는 각 구멍에 주입된 모노머의 순서에 따라 구멍마다 다르게 합성할 수 있다.

이 방법은 펩타이드나 올리고뉴클레오타이드 뿐만 아니라 다양한 유기물이나 무기물의 합성에도 사용될 수 있다.

최근에 신약 탐색 과정에서, 생리활성물질의 병렬합성이 많이 이용되고 있는데, 관통구멍을 이용한 합성 방법은 병렬합성을 통해 만들어낸 물질을 다양한 조건에서 분석할 경우 동일한 조건에서 제작된 기판 한 장씩을 가지고 분석할 수 있으므로 분석마다 합성된 물질의 양이 일정해 따로 피펫팅할 필요가 없다는 장점을 가진다.

또한, 여러 장을 동시에 합성한 기판을 떼어내어 각 기판을 다른 조건에서 반응시키게 되면 병렬합성을 통해 한 번에 얻을 수 있는 화합물의 종류를 크게 늘릴 수 있는데, 예를 들면 가로, 세로 100개씩의 배열을 가지고 화합물의 조합을 만들면 10,000개가 나오는데, 이를 100개 쌓아서 병렬 합성한 뒤, 기판을 떼어내 100개의 조건에서 반응을 시키면 1,000,000개의 조합을 만들 수 있어 병렬합성의 조합 능력을 크게 높일 수 있게 된다.

무기재료의 합성도 가능하여 형광, 발광 물질이나 촉매, 초전도체 등의 연구에서 관통구멍마다 성분비나 반응조건 등을 달리하여 합성한 후, 각각의 기판을 떼어내어 각 기판을 다른 실험 조건이나 실험 방법으로 분석할 수 있다.

특히, 가스 반응 촉매의 경우는 관통구멍이 뚫려 있으므로 관통구멍에 가스를 흘려주고 통과해 나온 반응물을 곧바로 측정함으로써 기판 자체를 가지고 촉매의 특성을 평가할 수 있다.

본 발명에 따른 용액 주입 장치 및 그를 이용한 바이오칩 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 많은 수의 생체 물질을 고정시킨 기판을 한 번에 여러 장을 제작할 수 있으므로 제조 비용을 줄일 수 있다.

둘째, 본 발명은 종래 기술보다 기판에 고정되는 생체 물질의 양이 많으므로 분석과정에서 감도를 높일 수 있다.

셋째, 본 발명은 기판의 관통구멍 내벽에 고정된 생체 물질의 양이 거의 비슷하므로 정밀한 피펫팅 없이도 여러 분석을 동일한 생체 물질의 양에 대해 수행할 수 있다.

넷째, 본 발명은 기계적인 방법으로 기판 표면에 고정시키기 힘든 생체 물질도 고정시킬 수 있다.

다섯째, 본 발명은 세포 배양을 위한 셀 칩(cell chip) 뿐만 아니라 유기화합물이나 무기물의 병렬합성이 가능하여 신약, 촉매, 형광, 발광물질 등 다양한 신물질 탐색분야에 응용될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (14)

1. 다수개의 웰들이 배열되고, 상기 각 웰 내에는 주입할 용액이 저장된 마이크로티터 플레이트(microtiter plate);

   상기 용액을 주입하고자 하는 매개체의 하부면에 부착되어 상기 매개체 내에 상기 용액을 주입하고, 다수개의 관통구멍들이 배열된 어댑터(adapter); 그리고,

   상기 어댑터와 마이크로티터 플레이트의 웰들 사이에 연결되어 상기 웰 내의 용액을 상기 어댑터의 관통구멍 내로 주입하는 다수개의 모세관들로 구성되는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 모세관은 상기 어댑터의 각 관통구멍과 상기 마이크로티터 플레이트의 각 웰 사이에 일대일 대응되어 연결되는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치.
3. 용액을 주입하고자 하는 매개체의 상부면에 부착되는 마이크로웰 어레이 플레이트(microwell array plate);

   상기 마이크로웰 어레이 플레이트에 형성되고, 일정 간격으로 배열되며, 상기 용액을 저장하여 상기 매개체 내로 용액을 주입하는 다수개의 마이크로웰들로 구성되는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 각 마이크로웰의 직경은 상기 매개체의 관통구멍의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치.
5. 다수개의 관통구멍들이 형성된 다수개의 기판들을 준비하는 제 1 단계;

   상기 각 기판들의 관통구멍들이 서로 대응되어 연결되도록 상기 각 기판들을 적층하는 제 2 단계;

   어댑터, 마이크로티터 플레이트, 모세관이나 마이크로웰들을 갖는 용액 주입 장치를 이용하여 적층된 기판의 관통구멍에 생체 물질 용액을 주입하고, 상기 관통구멍의 내벽에 생체 물질을 고정시키는 제 3 단계; 그리고,

   상기 적층된 기판들을 각각 분리하는 제 4 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서, 각 기판의 두께는 0.1∼5mm로 하고, 상기 관통구멍의 지름은 1∼1000㎛로 형성하는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서, 각 기판 표면의 소정 영역에 가이드를 형성하는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 단계에서,

   상기 기판 적층시, 각 기판 표면 위에 소수성 고분자, 탄성이 있는 고분자 중 어느 하나를 형성하는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 제 3 단계에서,

   상기 관통구멍 내벽에 고정된 생체 물질은 상기 각 기판에 배열된 관통구멍의 위치에 따라 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법.
10. 제 5 항에 있어서, 상기 생체 물질은 DNA, RNA, PNA(Peptide Nucleic Acids), 올리고뉴크레오타이드(oligonucleotides), 펩타이드(peptides), 단백질, 생체막(membrane), 당쇄(polysaccharides), 항원(antigen), 항체(antibody), 세포 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법.
11. 제 5 항에 있어서, 상기 제 3 단계에서,

    상기 관통구멍에 생체 물질 용액 주입시, 각 관통구멍 사이의 용액이 섞이지 않도록 적층한 기판에 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법.
12. 제 5 항에 있어서, 상기 제 3 단계는

    상기 적층된 기판들의 최하부면 위에 상기 다수개의 모세관을 갖는 어댑터를 부착하여 상기 모세관의 한쪽 끝을 상기 기판의 관통구멍에 서로 대응되도록 연결하는 단계;

    상기 모세관의 다른 끝을 생체 물질 용액에 담그는 단계;

    상기 적층된 기판들의 최상부를 감압하여 상기 생체 물질 용액을 상기 기판의 관통구멍 내로 주입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법.
13. 제 5 항에 있어서, 상기 제 3 단계는

    상기 적층된 기판들의 최상부면 위에 상기 다수개의 마이크로웰들이 배열된 마이크로웰 어레이 플레이트를 부착하여 상기 각 마이크로웰이 상기 기판의 관통구멍에 서로 대응되도록 연결하는 단계;

    상기 각 마이크로웰 내에 상기 생체 물질 용액을 넣어 상기 기판의 관통구멍 내로 상기 생체 물질을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 관통구멍 내로 생체 물질 주입시, 마이크로웰 상부에 압력을 걸어주거나 상기 적층된 기판의 하부를 진공으로 만드는 것을 특징으로 하는 용액 주입 장치를 이용한 바이오칩 제조방법.