KR100490285B1

KR100490285B1 - 생물학적 시료의 혼성화반응 장치

Info

Publication number: KR100490285B1
Application number: KR10-2002-0078871A
Authority: KR
Inventors: 조동연; 강원순
Original assignee: (주)바이오니아
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2005-05-17
Also published as: KR20040051045A

Abstract

본 발명은 생물학적 시료의 혼성화반응 장치에 관한 것이다.

본 발명의 혼성화반응 장치는, 상부케이스의 주입구를 밀폐하는 밀폐핀과, 유입관이 부착되어 있는 상부케이스와, 유입홀을 갖는 커버슬라이드와, 반응공간을 형성하는 스페이서와, 프로브가 고정되어 있는 칩슬라이드와, 하부케이스로 구성되며, 하부케이스에 순서대로 상기의 칩슬라이드, 스페이서, 커버슬라이드가 적층되고, 상부케이스와 하부케이스를 체결 결합하는 구조로 되어있다.

본 발명에 의해, 주입되는 용액의 정량화가 가능하고, 혼성화 용액의 건조가 방지되며, 외부 방해 요인이 차단되어 정확한 혼성화반응을 수행할 수 있으며, 전혼성화 과정과 혼성화반응과 세척과정을 연결하여 진행할 수 있는 편리함이 제공된다.

Description

생물학적 시료의 혼성화반응 장치{THE HYBRIDIZATION DEVICE FOR BIOLOGICAL SAMPLE}

혼성화(Hybridization)란 디엔에이(DNA)나 알엔에이(RNA)의 두 개의 가닥들이 염기쌍을 이루는 것을 의미한다. 디엔에이칩 기술은 다량의 유전자 프로브(PROBE)를 작은 칩슬라이드 위에 미세간격으로 배열시키고, 여기에 생명체에서 얻어낸 시료(유전자 샘플)을 혼성화반응시켜 유전자 발현 양상을 알아내는 방법이다.

혼성화반응시 적정한 습도와 온도는 중요한 변수로 작용한다.

별도의 장치 없이 혼성화반응을 수행하던 방법에서 벗어나, 습도와 온도가 유지되는 챔버내에서 혼성화반응을 수행하는 방법(미국특허 US6,258,593B1)이 안출되었다. 그러나, 이는 단순히 챔버 내에서 혼성화반응을 실시하여 용액의 건조를 막는 것에 불과할 뿐이어서, 칩슬라이드 위에 시료 용액을 주입하는 단계와 혼성화 반응 후 세척단계에서 챔버를 해체하여야 하는 불편함이 있었으며, 실험자에 따라 오차가 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 챔버 내에서의 실험방법을 다소 개선한 장치 및 방법(미국특허공개 2002001839 A1)이 안출되었으나, 상기와 같은 문제점들이 해소된 것은 아니었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해, 혼성화반응 중에 적정한 습도를 유지하고, 혼성화반응에 영향을 줄 수 있는 외부 요인을 차단하고 보다 정확한 결과를 얻을 수 있는 혼성화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 전혼성화 과정과 혼성화반응 및 세척과정을 연결하여 할 수 있는 편리한 혼성화반응 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 생물학적 시료의 혼성화반응 장치는, 상부케이스의 주입구를 밀폐하는 밀폐핀(80)과; 중앙부에 관찰구(62)가 뚫려 형성되어 있고, 주입구(61)가 형성되어 있으며, 주입구와 연결된 유입관(64)이 부착되어 있고, 커버슬라이드와 접촉하는 부분에 제2패킹(92)이 부착되어 있고, 체결볼트(71)가 구비되어 있는 상부케이스(60)와; 유입홀(31)을 가지며 반응공간(21)의 상부벽을 형성하는 커버슬라이드(30)와; 유입홈(22)을 가지며 중앙부가 뚫려있어 반응공간(21)을 형성하는 스페이서(20)와; 프로브가 고정되어 있으며 반응공간의 바닥을 형성하는 칩슬라이드(10)와; 중앙부에 통공(51)이 뚫려 형성되어 있고, 칩슬라이드와 접촉하는 부분에 제1패킹(91)이 부착되어 있고, 상부케이스와 접촉하는 부분에 제3패킹(93)이 부착되어 있고, 체결너트(72)가 구비된 하부케이스(50);로 구성되며, 상부케이스와 하부케이스가 체결볼트(71)와 체결너트(72)에 의해 결합하는 구조로 되어있다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 그러나, 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

칩슬라이드(10)에는 프로브가 고정되어 있다.

스페이서(20)는 칩슬라이드 위에 안착되어 반응공간(21)을 형성하고, 주입된 시료용액이 반응공간에 채워진다.

스페이서는 유리로 가공하기가 어렵고 압력을 받으면 깨질 수 있으므로, 다소 신축성이 있는 재질로 제작한 후 압력을 가하여 밀폐하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

스페이서의 재질은 혼성화반응시에 화학적으로 안정적이고, 반응온도가 최대가 되는 80 ℃에서도 견딜 수 있는 염화비닐(PVC : polyvinyl chloride), 폴리프로필렌(polyprophylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌테레프탈레이드(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이드(polybuthyleneterephthalate), 폴리아미드(polyamide), 폴리아크릴(polyacryl)수지 및 이들의 변성수지를 사용한다. 스페이서의 재질로 가장 바람직한 것은 염화비닐(PVC : polyvinyl chloride)이다.

스페이서의는 두께는 0.06 ∼ 0.1 ㎜ 인 것이 혼성화 반응에 적합한 조건을 제공하여 바람직하다.

커버슬라이드(30)는 외부적인 요인이 혼성화반응에 영향을 미치지 않도록 하고, 반응공간(21)의 용액에 기포가 생겼을 때 이를 제거하기 위하여 혼성화장치를 기울여도 용액이 새지 않도록 반응공간을 밀폐시킨다.

한편, 커버슬라이드(30)는 주입된 시료용액이 반응공간(21)으로 유입되도록 유입홀(31)을 갖는다. 유입홀의 직경은 시료용액의 흐름과 가공상의 조건 및 응력집중현상 등을 감안할 때 1∼1.8 ㎜ 정도가 바람직하며, 유입홀의 직경이 크면 기포가 발생될 수 있다.

유입관은(64)는 팁(미도시) 등을 사용하여 주입구(61)로 유입된 시료용액이 커버슬라이드의 유입홀(31)을 지난 다음, 스페이서의 유입홈(22)을 통해 반응공간(21)으로 서서히 들어가도록 한다.

유입관(64)은 세척을 용이하게 하기 위해 소수성 코팅을 하는 것이 바람직하다.

하부케이스(50)와 상부케이스(60)는 칩슬라이드와 스페이서와 커버슬라이드를 내부에 수납하고 외부와 밀폐되도록 한다. 따라서 하부케이스와 상부케이스는 알루미늄재질을 사용하고 표면은 아노다이즈(anodize) 처리하는 것이 바람직하다.

하부케이스에 칩슬라이드(10)와 스페이서(20)와 커버슬라이드(30)가 순서대로 적층된다.

한편, 하부케이스의 중앙부에 통공(51)을 형성한다. 하부케이스를 평면테이블(100) 위에 올려놓은 후 테이블에 증류수를 떨어뜨리면, 혼성화반응 시 증류수가 증발하여 통공내의 상대습도를 100 % 로 유지시켜 주며, 이것이 반응공간내에 반응액의 증발을 막는 역할을 한다.

또한 하부케이스에는 상부케이스와 체결 결합하는 체결너트(72)가 구비되어 있다.

상부케이스(60)에는 시료가 주입되는 주입구(61)가 형성되어 있다.

이 주입구와 연결되어 유입관이 부착되어 있다. 반응공간(21)으로 시료용액 유입이 완료되면 이 주입구를 통해 유입관에 밀폐핀(80)을 꽂아 반응공간을 밀폐한다.

또한 상부케이스 중앙부에는 용액의 주입상태와 혼성화반응을 육안으로 확인할 수 있도록 관찰구(62)가 뚫려있다.

또한, 상부케이스에는 하부케이스와 체결 결합하는 체결볼트(71)가 구비되어 있다.

또한 반응공간의 밀폐를 위해 패킹을 한다.

칩슬라이드가 안착되는 부분의 하부케이스에 제1패킹(91)을 부착한다.

커버슬라이드와 접촉하는 둘레의 하부케이스에 제2패킹(92)을 부착하고, 또한 상부케이스와 접착하는 부분의 하부케이스에 제3패킹(93)을 한다.

< 사용예 >

본 발명의 생물학적 시료의 혼성화반응 장치를 사용하는 방법은 다음과 같다.

평면테이블(100)위에 하부케이스(50)를 놓는다.

증류수(dH20) 5.0 ㎕를 하부케이스의 통공(51)에 1 ∼ 2 방울 떨어뜨린다. 통공내에 있는 증류수는 증발되어 통공내의 상대습도를 100 %로 유지시키고, 이것이 혼성화반응을 수행하는 동안 칩슬라이드와 커버슬라이드 사이의 혼성화 용액의 증발을 저지한다.

하부케이스에 부착되어 있는 제1패킹(91)위에 프로브가 고정되어 있는 칩슬라이드(10)를 놓고, 그 다음 스페이서(20)를 놓고, 그 다음 커버슬라이드를 순서대로 적층시킨다.

커버슬라이드의 유입홀(31)에 유입관(64)이 일치되도록 하면서 상부케이스를 하부케이스 위에 안착시킨다.

그 다음, 체결볼트(71)를 사용하여 상부케이스와 하부케이스를 밀착 체결한다.

그 다음 전혼성화(Prehybridization) 과정을 수행한다.

전혼성화 용액 100 ∼ 150 ㎕ 를 팁을 사용하여 주입한다.

용액의 유입상태는 개방된 관찰구(62)를 통해 확인할 수 있으며, 반응공간에 유입된 용액에 기포가 발생되면 광 산란에 의해 형광측정이 어려우므로 기포가 발생되지 않도록 주의한다.

용액을 넉넉히 넣은 다음 밀폐핀(80)을 주입구(61)를 통해 유입관에 밀어넣어 밀폐하면서 밀폐핀(80)이 용액을 밀면서 삽입되도록 하여 기포를 제거하고 반응공간을 밀폐한다.

상기 과정 후 혼성화반응을 진행한다.

혼성화반응시에 반응공간(21)이 외부와 완전 차단되므로 외부 요인에 영향을 받지 않게 된다.

혼성화반응이 완료되면 스캔과정을 위하여 반응잔여물을 제거하는 세척단계를 진행한다.

밀폐핀(80)을 유입관(64)으로 부터 뽑아낸다.

그 다음, 세척용 완충용액을 주사기나 파이펫을 사용하여 일측의 주입구를 통해 반응공간(21)으로 밀어넣어 타측의 주입구로 흘러나오도록 한다.

한편, 세척단계는 상부케이스와 하부케이스를 분리한 후 진행할 수도 있다.

세척이 완료되면 상부케이스를 하부케이스로 부터 분리한다.

커버슬라이드와 스페이서와 칩슬라이드를 차례로 하부케이스(50)로부터 이탈시킨다.

이때 혼성화된 젤이 손상되지 않도록 주의하여야 한다.

칩슬라이드의 물기를 어느정도 제거한 후 스캔과정을 진행한다.

본 발명의 생물학적 시료의 혼성화반응장치를 이용하면, 혼성화반응 과정에서 용액이 건조되는 것이 방지되고, 혼성화반응에 영향을 줄 수 있는 외부 요인이 차단되어 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.

또한, 반응공간에 기포가 발생된 것을 육안으로 확인하고 제거할 수 있어 혼성화 반응이 비정상적으로 수행되는 것을 사전에 방지할 수 있다.

또한, 전혼성화 과정, 혼성화반응, 세척작업을 연속하여 할 수 있는 편리함이 제공된다.

도 1은 본 발명의 생물학적 시료의 혼성화반응 장치의 외부 사시도

도 2는 본 발명의 생물학적 시료의 혼성화반응 장치의 분해 사시도

도 3는 본 발명의 생물학적 시료의 혼성화반응 장치의 단면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10. 칩슬라이드 20. 스페이서

21. 반응공간 22. 유입홈

30. 커버슬라이드 31. 유입홀

50. 하부케이스 51. 통공

60. 상부케이스 61. 주입구

62. 관찰구 64. 유입관

71. 체결볼트 72. 체결너트

80. 밀폐핀 91. 제1패킹

92. 제2패킹 93. 제3패킹

100. 평면테이블

Claims

생물학적 시료의 혼성화반응 장치에 있어서,

상부케이스의 주입구를 밀폐하는 밀폐핀과, 유입관이 부착되어 있는 상부케이스와, 유입홀을 갖는 커버슬라이드와, 반응공간을 형성하는 스페이서와, 프로브가 고정되어 있는 칩슬라이드와, 하부케이스로 구성되며,

하부케이스에 순서대로 상기의 칩슬라이드, 스페이서, 커버슬라이드가 적층되고, 상부케이스와 하부케이스를 체결 결합하는 구조로 된,

생물학적 시료의 혼성화반응장치.
제1항에 있어서, 상부케이스의 중앙부에 관찰구가 형성되어 있고, 하부케이스의 중앙부에는 통공이 형성되어 있는 것이 특징인,

생물학적 시료의 혼성화반응 장치.
생물학적 시료의 혼성화반응 장치에 있어서,

상부케이스의 주입구를 밀폐하는 밀폐핀(80)과;

중앙부에 관찰구(62)가 뚫려 형성되어 있고, 주입구(61)가 형성되어 있으며, 주입구와 연결된 유입관(64)이 부착되어 있고, 커버슬라이드와 접촉하는 부분에 제2패킹(92)이 부착되어 있고, 체결볼트(71)가 구비되어 있는 상부케이스(60)와;

유입홀(31)을 가지며 반응공간(21)의 상부벽을 형성하는 커버슬라이드(30)와;

유입홈(22)을 가지며 중앙부가 뚫려있어 반응공간(21)을 형성하는 스페이서(20)와;

프로브가 고정되어 있으며 반응공간의 바닥을 형성하는 칩슬라이드(10)와;

중앙부에 통공(51)이 뚫려 형성되어 있고, 칩슬라이드와 접촉하는 부분에 제1패킹(91)이 부착되어 있고, 상부케이스와 접촉하는 부분에 제3패킹(93)이 부착되어 있고, 체결너트(72)가 구비된 하부케이스(50);로 구성되며,

상부케이스와 하부케이스가 체결볼트(71)와 체결너트(72)에 의해 결합하는 구조로 된,

생물학적 시료의 혼성화반응 장치.
제 3항에 있어서,

상기 커버슬라이드의 유입홀의 직경이 1 ∼ 1.8 ㎜인 것을 특징으로 하는,

생물학적 시료의 혼성화반응 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스페이서는 두께가 0.06 ∼ 0.1 ㎜인 것을 특징으로 하는,

생물학적 시료의 혼성화반응 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스페이서는 재질이 염화비닐(PVC : polyvinyl chloride), 폴리프로필렌(polyprophylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌테레프탈레이드(polyethyleneterephthalate),폴리부틸렌테레프탈레이드(polybuthyleneterephthalate), 폴리아미드(polyamide), 폴리아크릴(polyacryl)수지나 이들의 변성수지에서 선택된 1 종인 것을 특징으로 하는,

생물학적 시료의 혼성화반응 장치.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스페이서는 재질이 염화비닐(PVC : polyvinyl chloride)인 것을 특징으로 하는, 생물학적 시료의 혼성화반응 장치.
제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상부케이스와 하부케이스의 재질은 알루미늄이고, 표면이 아노다이즈 처리되어 있는 것을 특징으로 하는,

생물학적 시료의 혼성화반응 장치.