KR100583712B1 - 회절 상을 만드는 바이오감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배지중에 존재하는 분석물을 검출 및 정량화하기에 저렴하고 민감한 장치 및 방법을 제공한다. 장치는 그 위에 분석물 특이 수용체의 특수한 소정 패턴이 인쇄되는 금속처리된 막을 포함한다. 표적 분석물을 그 위에 수용체가 인쇄되는 플라스틱 막의 선택된 영역에 부착시, 투과되고(투과되거나) 반사된 빛의 회절은 분석물의 물리적 치수 및 특징적인 정밀한 배치에 의해 일어난다. 육안으로 또는 임의로는 감지 장치를 사용하여 용이하게 나타내질 수 있는 회절 상이 만들어진다.

미세접촉 인쇄, 자기 조립 단일층, 바이오센서, 회절 상, 광투과도, 광회절 패턴

Description

회절 상을 만드는 바이오감지 장치 {Biosensing Devices Which Produce Diffraction Images}

본 발명은 일반적으로 배지중의 분석물 검출 분야에 관한 것이며, 더욱 특히 본 발명은 배지중의 분석물의 존재를 나타내는 단일 용도의 일회용 센서를 개발하기 위해 분석물 특이 (analyte-specific) 수용체를 금속처리된 플라스틱 막상에 미세접촉 (micro-contact) 인쇄시키는 것에 관한 것이다.

다양한 배지중의 매우 다양한 분석물을 검출하는데 이용가능한 시스템 및 장치들은 많이 있다. 대부분의 이러한 시스템 및 장치들은 비교적 고가이고, 시험을 수행하기 위해 훈련된 기술자가 요구된다. 분석물이 여러 시료들내에 존재하는지를 결정할 수 있는 것이 유리한 경우들이 많이 있다. 이러한 유형의 요구들의 좋은 예로는 식품 포장이 있다. 최근, 식품 시료들은 미생물 오염에 대해 통상의 분석 기술에 의해 랜덤하게 검사되고 있다. 이러한 시료채취 방법이 일군의 시료들의 성향을 나타내기는 하지만, 일군내의 모든 시료를 시험하지는 않는다. 따라서, 사용시 저렴하고 정확하게 모든 시료를 시험하는 방법이 요구된다.

샌드스트롬 (Sandstrom) 등의 문헌 (24 Applied Optics 472, 1985)에는 유전체 막으로서 형성된 하나의 규소층과 하나의 일산화규소층을 갖는 광학 규소 기판 의 용도가 기재되어 있다. 샌드스트롬 등은 막 두께의 변화에 의해 광학 기판의 특성이 변하여 막의 두께에 따라 상이한 색상이 만들어짐을 지적한다. 막의 두께는 관찰되는 색상과 관련있고, 광학 기판의 상단에 제공된 막에 의해 가시 색상이 변화될 수 있다. 저자들은 수학적 모델이 색상의 변화를 정량화하는데 사용될 수 있고, "컴퓨터 모델을 사용하여 수행되는 계산에 의해, 다층 구조물을 사용하여 광학 성능면에서 이득될 수 있는 것은 거의 없다...,오히려 표면상의 바이오층은 이러한 구조물의 반사를 거의 변화시킬 수 없다는 것을 알 수 있으며, 이는 광학 특성이 주로 다층 구조물의 내부 계면에 의해 결정되기 때문이다. 바이오층을 검출하기 위한 가장 민감한 시스템은 단일층 피복물인 반면, 대부분의 다른 응용분야에서는 추가의 유전체층에 의해 수행될 수 있다"는 것을 지적한다.

샌드스트롬 등은 금속상의 금속 산화물로부터 형성된 슬라이드에 특정 결함들이 있으며, 금속 이온의 존재는 또한 여러 생화학 응용에 유해할 수 있다는 것을 계속해서 지적한다. 이들은 이상적인 상단 유전체 막은 일산화규소층이 대기압에서 침착되는 경우 자발적으로 형성되는 두께 2-3 ㎚의 이산화규소이며, 40-60 ㎚의 일산화규소층상의 70-95 ㎚의 이산화규소층이 유리 또는 플라스틱 기판상에 사용될 수 있다는 것을 지적한다. 이들은 또한 일산화규소의 선택적 에칭, 디클로로디메틸실란을 사용한 이산화규소 표면의 처리, 및 항원 및 항체의 바이오층의 도포에 의해 일산화규소의 웨지 (wedge)가 형성되는 것을 설명한다. 이들은 타원계측기를 사용하여 이 웨지 구조물로부터 막 두께를 측정할 수 있었고, "최대의 조영은 간섭 색상이 자색으로부터 청색으로 변하는 약 65 ㎚ 영역에서 발견된다"고 지적한다. 이들은 이러한 시스템의 민감도가 고정화된 항체에 의해 단백질 항원을 검출하기에 충분히 높다는 것을 지적한다. 이들은 "주어진 설계물이 광범위한 응용에 충분할 만큼 민감하다"고 결론내렸다. 재료들, 즉 유리, 규소 및 산화규소는 화학적으로 불활성이고, 연구되는 생화학 반응에 영향을 미치지 않는다. 상기 계산법을 사용하여 상이한 응용분야에 최적인 슬라이드를 설계하는 것이 가능하다. 공업적 방법에 의해 슬라이드가 제조될 수 있고, 이들의 품질이 보장될 수 있으며, 두가지 설계가 현재 상업적으로 이용가능하다.

보가트 (Bogart) 등에게 허여된 미국 특허 제5,482,830호에는 그 위의 광 충돌에 대한 반응으로 제1 색상을 나타내는 광학적으로 활성있는 표면을 갖는 기판을 포함하는 장치가 기재되어 있다. 이 제1 색상은 발광된 빛의 스펙트럼 분포로서 정의된다. 기판은 또한 (제1 색상에 존재하는 조합과 상이한 빛의 파장의 조합을 갖거나 또는 상이한 스펙트럼 분포를 갖거나 또는 제1 색상에 존재하는 파장과 상이한 1종 이상의 파장의 강도를 가지므로써) 제1 색상과는 상이한 제2 색상을 나타낸다. 제2 색상은 분석물이 표면상에 존재하는 경우 동일한 빛에 반응하여 나타내진다. 하나의 색상으로부터 다른 색상으로의 변화는 기기를 사용하거나 또는 육안으로 측정될 수 있다. 이러한 민감한 검출은 상기 샌드스트롬 및 니그렌 (Nygren)에 의해 기술된 장치를 능가하는 진보이며, 이로 인해 장치를 상업적으로 존속할 수 있고 경쟁력있는 방식으로 사용하는 것이 가능하게 된다.

그러나, 보가트 등의 특허에 기재된 방법 및 장치에는 몇가지 단점들이 있다. 그 중 하나는 장치가 고가라는 것이다. 이 장치에 대한 또다른 문제점은 웨 이퍼상에 위치하는 다양한 층을 조절하여 신뢰성 있는 판독을 수득하기가 어렵다는 것이다. 따라서, 제조하기에 용이하면서도 저렴하고, 검출될 분석물을 신뢰성 있고 민감하게 검출할 수 있는 바이오센서 장치가 요구된다.

<발명의 개요>

본 발명은 배지내에 존재하는 분석물을 검출 및 정량화하기에 저렴하고 민감한 장치 및 방법을 제공한다. 장치는 분석물 특이 수용체의 특수한 소정 패턴이 인쇄되는 금속처리된 막을 포함한다. 빛을 산란시킬 수 있는 표적 분석물을 부착시켜 수용체가 인쇄되는 플라스틱 막의 영역을 선택할 때, 투과되고(투과되거나) 반사되는 빛의 회절은 분석물의 물리적 치수 및 특징적인 정밀한 배치에 의해 일어난다. 육안으로 또는 임의로는 감지 장치를 사용하여 용이하게 나타내질 수 있는 회절 상이 만들어진다.

본 발명은 금속처리된 열가소성 막상의 알칸티올레이트, 카르복실산, 히드록삼산 및 포스폰산의 패턴화된 자기 조립 단일층 (self-assembling monolayer)의 접촉 인쇄 방법, 그에 의해 생성되는 조성물 및 이들 조성물의 용도에 관한 것이다. 자기 조립 단일층상에는 수용체 물질이 결합되어 있다. 수용체 물질은 사용되는 수용체에 따라 특정한 분석물 또는 분석물의 부류에 대해 특이적이다. 패턴화된 자기 조립 단일층의 접촉 인쇄 방법은 미국 특허 출원 제08/707,456호 및 동 제08/768,449호에 충분히 개시되어 있으며, 두 특허 출원 모두는 본 명세서에서 그 전체가 참고문헌으로 인용된다.

패턴화된 자기 조립 단일층은 그 위의 분석물의 배치가 분석물 특이 수용체 의 패턴에 의해 조절되도록 한다. 본 발명에 의해 제조되는 본 발명의 바이오감지 장치는 먼저 바이오감지 장치를 선택된 분석물을 함유하는 배지에 노출시키고, 이어서 적절한 배양 기간 후에 레이저와 같은 빛을 막을 통해 투과시키므로써 사용된다. 분석물이 배지에 존재하고 패턴화된 자기 조립 단일층상의 수용체에 결합되는 경우, 빛은 가시 상을 만드는 방식으로 회절된다. 달리 말하면, 그에 결합된 분석물을 갖는 패턴화된 자기 조립 단일층에 의해 그 위의 수용체와 흥미있는 분석물과의 반응에 따라 상이한 광회절 패턴이 만들어질 수 있다. 빛은 가시 스펙트럼대일 수 있고, 막으로부터 반사되거나 또는 막을 투과할 수 있고, 분석물은 자기 조립 단일층과 반응하는 임의의 화합물 또는 입자일 수 있다. 빛은 백색광 또는 가시 영역내의 단색 전자기 광선일 수 있다. 본 발명은 또한 금 또는 다른 적합한 금속 또는 금속 합금상의 자기 조립 단일층을 위한 가요성 지지체를 제공한다.

본 발명은 양호하게 정돈된 자기 조립 단일층의 형성을 위한 부착 촉진제가 요구되지 않는, 금 또는 다른 적합한 물질상의 자기 조립 단일층을 위한 지지체를 포함한다. 본 발명은 또한 뱃치 제작 보다는 연속 인쇄에 적합한 금 또는 다른 물질상의 자기 조립 단일층을 위한 지지체를 제공한다. 또한 본 발명은 대량생산될 수 있는 저렴한 일회용 바이오센서를 제공한다. 본 발명의 바이오센서는 분석물 검출을 위한 단일 시험으로서 제조되거나 또는 다중 시험 장치로서 포맷될 수 있다. 본 발명의 바이오센서는 기저귀와 같은 의복의 오염 및 미생물에 의한 오염을 검출하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 또다른 실시양태에서, 미생물의 특정 종에 대한 영양제는 자기 조 립 단일층에 혼입될 수 있다. 이 방식으로, 매우 낮은 농도의 미생물은 먼저, 본 발명의 바이오센서를 그 내부에 혼입된 영양제와 접촉시킨 후, 결합된 미생물의 성장에 적절한 조건하에 바이오센서를 배양시키므로써 검출될 수 있다. 미생물은 회절 패턴을 형성하기에 충분한 유기물이 존재할 때까지 성장한다.

본 발명은 또한 콘택트 렌즈, 안경, 창유리, 제약용 바이알, 용매 용기, 물병, 반창고 등에 사용되어 오염물을 검출할 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 특징, 및 잇점은 하기 개시되는 실시양태의 상세한 설명을 숙지한 후에 명백해질 것이다.

도 1은 배지중의 여러 상이한 분석물을 동시에 측정할 수 있는 바이오센서를 나타내는 도면.

도 2는 자기 조립 단일층의 접촉 인쇄법의 모식도. 폴리디메틸실록산 (PDMS; 실리콘 탄성체 184; 미국 미시건주 미들랜드 소재의 다우코닝사 (Dow Corning Corp.))을 소정 패턴을 갖는 실리콘 원형상에서 중합한다. 이 패턴은 1 마이크론에 가까운 크기의 화소를 갖고, 간단한 홀로그램의 회절 상을 나타낼 수 있다. PDMS를 원형으로부터 벗겨낸 후, HS(CH₂)₁₅CH₃을 함유하는 용액에 노출시킨다. 이어서, 알칸티올로 피복된 스탬프를 금으로 피복된 기판상으로 스탬핑시킨다. 이어서, 기판의 표면을 HS(CH₂)₁₁OH와 같은 상이한 알칸티올을 함유하는 용액에 노출시킨다.

도 3은 (미국 캘리포니아주 카노가 파크 소재의) 커타울즈 퍼포먼스 필름스 (Courtaulds Performance Films)로부터 구입한 MYLAR (등록상표)상의 증발된 금의 원자력 현미경 상. 금층의 평균 조도는 3-4 ㎚이고, 최대 조도는 9 ㎚이다.

도 4a, 4b 및 4c는 실시예 1에 설명되는 바와 같이, 16-메르캅토헥사데칸산의 친수성 자기 조립 단일층 원의 원자력 현미경 상이다. 도 4a는 토포그래피 상이고, 도 4b는 횡력 상이고, 도 4c는 토포그래피 상의 3차원 그래픽.

도 5는 하기 실시예 1에서 설명되는 바와 같이, 16-메르캅토헥사데칸산의 인쇄에 의해 형성된 친수성 자기 조립 단일층의 10 마이크론 직경의 원의 장 (field) 방출 2차 전자현미경 상.

도 6a는 하기 실시예 1에 설명되는 바와 같이, 높은 표면 에너지의 경화성 광접착제에 노출시킨 후에 16-메르캅토헥사데칸산의 인쇄에 의해 형성된 친수성 자기 조립 단일층의 10 마이크론 직경의 원을 300 배 확대한 광현미경 사진.

도 6b는 도 5a에 의해 설명된 자기 조립 단일층 패턴을 통해 투과되는 가시광선에 의해 형성된 회절 패턴의 사진.

도 7은 높은 표면 에너지의 UV 경화성 접착제에 노출 후 친수성 자기 조립 단일층상의 자기 조립 광경화성 중합체의 인쇄에 의해 형성된 10 마이크론 직경의 원의 장 방출 2차 전자현미경 상.

도 8은 실시예 1에 설명되는 바와 같이, 금으로 피복된 MYLAR (등록상표)상으로 인쇄된 자기 조립 단일층의 1.5 마이크론 직경의 원의 장 방출 2차 전자현미경 사진.

도 9a 및 9b는 자기 조립 단일층의 접촉 인쇄를 근거로 한 사카로마이세스 세레바시애 (Saccharomyces cerevasiae)용 회절 바이오센서.

도 10a는 표면 변성의 기능자로서의 칸디다 트로피칼리스 (Candida tropicalis)의 부착을 나타내는 사진. 이들 도면에서 원은 CH₃으로 나타내지는 HS(CH₂)₁₅CH₃이고, 둘레의 영역은 COOH로 나타내지는 HS(CH₂) ₁₅COOH이다. 도 10b는 도 10a에 나타낸 패턴으로부터의 회절 패턴의 사진.

도 11a 및 11b는 표면 변성의 기능자로서의 칸디다 트로피칼리스의 부착을 나타내는 사진. 이들 사진에서 원은 COOH로 나타내지는 HS(CH₂)₁₅COOH이고, 둘레의 영역은 CH₃으로 나타내지는 HS(CH₂)₁₅CH₃이다. 도 11a는 현미경사진. 도 11b는 도 11a에 일어난 패턴으로부터의 회절 패턴의 사진.

도 12는 유사분열중인 사카로마이세스 세레바시애 세포를 나타내는 사진.

도 13은 L-푸코스 말단기를 갖는 10 마이크론 원상의 사카로마이세스 세레바시애를 나타내는 사진.

도 14a 및 14b는 아미노 변성 폴리스티렌 입자의 메르캅토헥사데칸산으로 피복된 원으로의 결합을 나타내는 사진. 도 14b는 도 14a에 나타낸 시료의 고배율 사진.

도 15a 및 15b는 당 변성 자기 조립 단일층에 부착된 20 ㎛ 금 입자로 표지된 콘카나발린 (Concanavalin) A의 장 방출 2차 전자현미경 상. 콘카나발린 A상의 20 ㎛ 금에 의해 화상화 동안 높은 조영이 만들어 진다. 도 15a는 도 15b에서의 금 입자의 고배율 사진.

본 발명은 배지내의 흥미있는 분석물의 존재 또는 양을 검출 및 정량화하기 위한 개선된 바이오감지 장치, 및 이러한 바이오감지 장치를 사용하는 방법을 특징으로 한다. 본 발명에 의해 검출될 수 있는 분석물에는 세균, 효모균, 진균 및 바이러스와 같은 미생물이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 선행 장치와는 대조적으로, 본 발명의 장치들은 배지중의 극소량의 분석물이 단지 수 분이 경과되는 신속한 분석으로 검출되도록 한다. 또한, 본 발명의 바이오감지 장치는 신호를 주는 전자 부재 또는 조합된 전자 부재가 전혀 요구되지 않는다.

본 발명은 광회절에 기초하는, 배지중의 분석물의 존재를 나타내는 단일 용도의 일회용 센서를 개발하기 위해 분석물 특이 수용체를 금속처리된 플라스틱 막상에 미세접촉 인쇄시키는 것을 포함한다. 표적 분석물을 부착시켜 수용체가 인쇄되는 플라스틱 막의 영역을 선택할 때, 투과되고(투과되거나) 반사되는 빛의 회절은 분석물의 물리적 치수 및 특징적인 정밀한 배치에 의해 일어난다. 예를 들어, 효모균, 진균 또는 세균은 표면상에 유기적 패턴으로 위치하는 경우에 가시광선에 대한 회절 요소로서 작용하기에 충분할 만큼 크다. 또한, 간단한 회절 상을 나타내기 위해, 분석물의 패턴에 의해 홀로그래픽 감지 상 및(또는) 가시광선에서의 변화가 현상되도록 할 수 있다. 따라서, 홀로그램 또는 기존 홀로그램의 변화의 형상은 양의 반응을 나타낼 것이다. 투과된 빛의 회절에 의해 만들어진 패턴은 분석물을 수용체 물질에 결합시 하나의 패턴으로부터 또다른 패턴으로의 변환을 포함하는 임의의 형상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 특히 바람직한 실시양태에서, 회절 패턴은 분석물을 본 발명의 바이오감지 장치와 접촉시킨 후 1 시간이 못되어 감지가능하다.

분석물과의 상호작용시 빛의 회절을 만드는 회절 격자는 1/2 파장의 최소 주기성 및 주변 배지의 굴절률과 상이한 굴절률을 가져야 한다. 바이러스 또는 분자와 같은 매우 작은 분석물은 작은 분석물에 특이적인 보다 큰 입자를 사용하므로써 간접적으로 검출될 수 있다. 작은 분석물이 검출될 수 있는 한 실시양태는 유액 비드와 같은 입자를 흥미있는 분석물에 특이적으로 결합되는 수용체 물질을 사용하여 피복시키는 것을 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 입자에는 유리, 셀룰로스, 합성 중합체 또는 플라스틱, 유액, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 단백질, 세균 또는 진균 세포 등이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 입자들은 바람직하게는 구형이나, 입자의 구조 및 공간적 배열은 본 발명에 중요한 것은 아니다. 예를 들어, 입자들은 가느다란 조각, 타원체, 입방체 등일 수 있다. 바람직한 입자 크기의 범위는 직경이 약 0.2 ㎛ 내지 50.0 ㎛, 바람직하게는 약 0.4 ㎛ 내지 1 ㎛이다. 입자의 조성은 본 발명에 중요하지 않다.

금속처리된 막상의 자기 조립 단일층은 입자에 결합되는데 사용되는 에피토프와 상이한 분석물상의 에피토프에 특이적으로 결합되는 항체와 같은 수용체 물질을 함유한다. 따라서, 바이러스 입자와 같은 작은 분석물이 존재하는 배지를 검출하기 위해, 배지는 먼저 바이러스 입자가 결합되는 유액 입자에 노출된다. 이어서, 유액 입자는 임의로는 세척되어 바이러스 특이 항체를 함유하는 자기 조립 단일층을 갖는 금속처리된 막에 노출된다. 이어서, 항체는 유액 비드상의 바이러스 입자에 결합되므로써 막상의 단일층과 동일한 패턴으로 유액 비드를 고정시킨다. 결합된 유액 비드가 가시광선의 회절을 일으킬 것이기 때문에, 액상물중의 바이러스 입자의 존재를 나타내는 회절 패턴이 형성된다. 입자들을 사용하는 다른 조합물은 당업계의 숙련자들에게 잘 공지되어 있다.

본 발명을 사용하여 검출되는 오염된 분석물에는 세균; 효모균; 진균; 바이러스; 류마티스 인자; IgG, IgM, IgA 및 IgE 항체가 포함되나 이에 제한되지는 않는 항체; 암배아성 항원; 연쇄구균 그룹 A 항원; 바이러스성 항원; 자기 면역 질환과 연관된 항원; 알레르겐; 종양 항원; 연쇄구균 그룹 B 항원; HIV I 또는 HIV II 항원; 또는 이들에 반응하는 숙주 (항체) 및 다른 바이러스; RSV 특이 항원 또는 바이러스에 반응하는 숙주 (항체); 항체; 항원; 효소; 호르몬; 다당류; 단백질; 지질; 탄수화물; 약물 또는 핵산; 살모넬라종 (Salmonella species); 칸디다 알비칸스 (Candida albicans) 및 칸디다 트로피칼리스 (Candida tropicalis)가 포함되나 이에 제한되지는 않는 칸디다종 (Candida species); 살모넬라종; 네이세리아 메닌기티데스 (Neisseria meningitides) 그룹 A, B, C, Y 및 W 서브(sub) 135, 연쇄구균 뉴모니아에(Streptococcus pneumoniae), 이. 콜라이 K1, 해모필루스 인플루엔자 (Haemophilus influenza) 타입 B; 미생물로부터 유도된 항원; 합텐, 남용된 약물; 치료용 약물; 환경 작용제; 및 간염 특이 항원이 포함되나 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 또다른 실시양태에서, 특이 종의 미생물에 대한 영양제는 자기 조립 단일층에 혼입될 수 있다. 이 방식으로, 매우 낮은 농도의 미생물은 먼저 본 발명의 바이오센서를 그에 혼입된 영양제와 접촉시킨 후, 결합된 미생물의 성장에 적절한 조건하에 바이오센서를 배양시키므로써 검출될 수 있다. 미생물은 회절 패턴을 형성하기에 충분한 유기물질이 될 때까지 성장하게 된다. 물론, 몇몇 경우, 미생물은 패턴화된 단일층상의 영양제의 부재하에 회절 패턴을 형성하기에 충분하도록 번식될 수 있다.

본 발명의 일부는 금속처리된 막상에 미세인쇄될 수 있는 수용체 물질이며, 이것은 흥미있는 분석물에 특이적으로 결합될 것이다. 따라서, 수용체 물질은 특이 결합 쌍의 일부로서 정의되며, 항원/항체, 효소/기질, 올리고뉴클레오티드/DNA, 킬레이터/금속, 효소/억제자, 세균/수용체, 바이러스/수용체, 호르몬/수용체, DNA/RNA 또는 RNA/RNA, 올리고뉴클레오티드/RNA, 및 임의의 다른 종에 특이적인 이들의 결합물, 뿐만 아니라 이들 종들과 무기 종들과의 상호작용물이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다.

부착층에 결합되는 수용체 물질은 분석물 또는 흥미있는 분석물을 특이적으로 결합하는 능력을 특징으로 한다. 수용체 물질로서 사용될 수 있는 물질의 다양성은 선택적으로 (임의의 선택된 시료에 대해) 2차 파트너와 결합되는 물질의 유형에 의해서만 제한된다. 수용체 물질의 전체 부류내에 포함될 수 있는 물질의 하위부류에는 독소, 항체, 항원, 호르몬 수용체, 기생균, 세포, 합텐, 신진대사물, 알레르겐, 핵산, 핵 물질, 자기 항체, 혈단백질, 세포 단편, 효소, 조직 단백질, 효소 기질, 조효소, 신경 전달자, 바이러스, 바이러스 입자, 미생물, 단백질, 다당류, 킬레이터, 약물, 및 특이 결합 쌍의 임의의 다른 구성원이 포함된다. 이 목록은 단지 부착층상으로 피복될 수 있는 여러 상이한 물질 중 일부와 혼입되어 박막 분석 시스템을 만든다. 흥미있는 선택된 분석물이 무엇이든, 수용체 물질은 흥미있는 분석물과 특이적으로 결합되도록 설계된다.

흥미있는 분석물을 함유하는 기질은 유체, 고상물, 기체, 또는 점액, 타액, 뇨, 분변 물질, 조직, 골수, 뇌척수액, 혈청, 혈장, 전혈, 담, 완충액, 추출액, 정액, 질 분비물, 심막액, 위액, 복막액, 흉막액 또는 다른 세척액 등과 같은 체액일 수 있다. 흥미있는 분석물은 항원, 항체, 효소, DNA 단편, 손상되지 않은 유전자, RNA 단편, 소형의 분자, 금속, 독소, 환경 작용제, 핵산, 세포질 성분, 선모 또는 편모 성분, 단백질, 다당류, 약물, 또는 표 A에 기재된 바와 같은 다른 물질일 수 있다. 예를 들어, 세균에 대한 수용체 물질은 표면 막 성분, 단백질 또는 지질, 다당류, 핵산 또는 효소를 특이적으로 결합할 수 있다. 세균에 대해 특이적인 분석물은 다당류, 효소, 핵산, 막 성분, 세균에 대해 반응하는 숙주에 의해 생성되는 항체일 수 있다. 분석물의 존재에 의해 감염성 질환 (세균성 또는 바이러스성), 암, 또는 다른 신진대사 질병 또는 증상이 나타내질 수 있다. 분석물의 존재는 식품 피독 또는 다른 독성 노출의 징후가 될 수 있다. 분석물에 의해 약물 남용을 나타낼 수 있거나 또는 치료제의 수준을 모니터할 수 있다.

이 기술이 사용될 수 있는 가장 일반적으로 직면하는 분석 프로토콜 중 하나는 면역분석이다. 그러나, 일반적인 고려사항들은 핵산 탐침, 효소/기질, 및 다른 리간드/수용체 분석 체제에 적용된다. 면역분석의 경우, 항체는 수용체 물질로서 작용하거나 또는 흥미있는 분석물일 수 있다. 수용체 물질, 예를 들어 항체 또는 항원은 시험 장치의 부착층상에 안정하고 치밀한 수용 층을 형성해야 한다. 항원이 검출되어야 하고 항체가 수용체 물질인 경우, 항체는 흥미있는 항원에 대해 특이적이어야 하며, 항체 (수용체 물질)는 시험 표면에서 보유되는 항원 (분석물)을 충분히 결합해야 한다. 몇몇 경우, 분석물은 수용체 물질을 단순히 결합하는 것이 아니라, 검출가능한 수용체 물질의 변성이 일어나도록 할 수 있다. 이 상호작용은 시험 표면에서의 질량의 증가를 초래하거나 또는 시험 표면상의 수용체 물질의 양을 감소시킬 수 있다. 시험 표면상의 수용체 물질의 양을 감소시키는 것의 예는 퇴행성 효소 또는 물질과 특이적인 고정화 기질과의 상호작용이다. 이 경우, 관찰자들은 흥미있는 분석물과의 상호작용 전에 회절 패턴을 보게 될 것이나, 분석물이 존재하는 경우 회절 패턴은 사라질 것이다. 특수한 메카니즘을 통한 분석물과 수용체 물질과의 결합, 교배 또는 상호작용은 본 발명에 중요하지는 않으나, 최종 분석 프로토콜에 사용되는 반응 조건에 영향을 미칠 수 있다.

일반적으로, 수용체 물질은 부착층에 수동적으로 부착될 수 있다. 필요에 따라, 부착층에 의해 시험 표면상으로 도입되는 자유 관능기는 수용체 물질을 시험 표면에 공유결합시키는데 사용될 수 있다. 수용체 물질의 결합에 이용가능한 화학은 당업계의 숙련자들에게 잘 공지되어 있다.

수용체 물질을 부착층에 부착시키는데 광범위한 기술들이 사용될 수 있다. 시험 표면은 용액에서 소정 석회소독 기간 동안 전체 침지시키거나, 불연속 정렬 또는 패턴으로 용액을 도포시키거나, 분무, 잉크젯, 또는 다른 압인 방법에 의해, 또는 적절한 용매계로부터의 회전 도포에 의해 수용체 물질을 사용하여 도포될 수 있다. 선택된 기술은 많은 시험 표면을 피복하는데 요구되는 수용체 물질의 양을 최소화하고, 도포 동안 수용체 물질의 안정성/기능을 유지해야 한다. 이 기술에 의해 또한 수용체 물질을 결합층으로 매우 균일하고 재현성 있는 양식으로 도포 또는 부착시켜야 한다.

수용체층은 항원, 항체, 올리고뉴클레오티드, 킬레이터, 효소, 세균, 세균성 선모, 세균성 편모 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 금속, 바이러스, 호르몬, 및 상기 물질들에 대한 수용체로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로부터 형성된다. 바람직한 실시양태에서, 바이오감지 장치는 흥미있는 분석물이 수용체 물질과 제2 결합제 사이에 위치하는 경우 다색광의 투과에 반응하는 육안에 의해 패턴 감지능이 제공되도록 배열 및 배치된다.

분석물이 존재할 수 있는 배지는 고상물, 겔형, 액상물 또는 기체일 수 있다. 체액중의 분석물을 감지할 목적으로, 체액은 뇨, 정액, 혈청, 척수액, 점액, 전혈, 타액, 생식기 분비액, 분변 추출물, 심막액, 위액, 복막액, 흉막액, 질 분비액, 및 인후 스왑(swab)으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이 방법은 임의로는 분광광도계를 사용하여 굴절 패턴형을 측정하는 것을 포함한다. 본 발명의 바이오감지 장치와 함께 사용되는 것으로서 고려되는 가장 일반적인 기체는 공기이다.

본 발명의 바이오감지 장치는 금속처리된 중합체 막, 바람직하게는 열가소성 중합체 막상의 알칸티올레이트, 카르복실산, 히드록삼산 및 포스폰산의 패턴화된 자기 조립 단일층의 접촉 인쇄 방법, 그에 의해 제조된 조성물 및 이들 조성물의 용도를 이용한다. 본 명세서에서 "그 위의 패턴화된 자기 조립 단일층"이라는 용 어는 고상물 패턴을 포함하는, 금속처리된 중합체 막상의 임의의 패턴의 자기 조립 단일층을 의미한다.

그 위의 자기 조립 단일층을 갖는 막이 자기 조립 단일층과 반응할 수 있는 분석물에 노출되는 경우, 막은 자기 조립 단일층과 흥미있는 분석물과의 반응에 따라 상이한 광회절 패턴을 만들 것이다. 액상물은 물과 같은 높은 표면 장력의 유체일 수 있다. 빛은 가시 스펙트럼대일 수 있고, 막으로부터 반사되거나 또는 막을 투과할 수 있으며, 분석물은 자기 조립 단일층과 반응하는 임의의 화합물일 수 있다.

바람직한 실시양태의 방법은 기질이 단일층의 굴절률을 변화시키는 조건하에 기질을 잠재적으로 분석물을 함유하는 시험 시료와 접촉시키는 것을 포함한다. 빛이 자기 조립 단일층을 갖는 금속처리된 열가소성 중합체를 통해 투과되는 경우, 가시 패턴이 형성되고, 빛을 직접 표면에 비추거나 또는 기질을 통해 직접 바라보므로써 가시화될 수 있다.

한 실시양태에서, 본 발명은 미세접촉 인쇄된 금속처리된 막이 말단에 위치하는 계심봉 형태로 고려된다. 사용시 계심봉은 의심되는 분석물이 존재할 수 있는 액상물내에 잠겨 몇 분 동안 유지된다. 이어서, 계심봉이 제거된 후, 빛은 금속처리된 막을 통해 투사되거나 또는 막의 뒷면의 빛을 사용하여 관찰된다. 패턴이 관찰되는 경우, 분석물은 액상물에 존재한다.

본 발명의 또다른 실시양태에서, 다분석물 시험은 동일한 지지체상에서 수행된다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 스트립 (10)에는 몇몇 미세접촉 인쇄된 금속처리된 막 (20, 25, 30 및 35)이 제공되고, 각각의 막은 그 위에 자기 조립 단일층 패턴 (40)이 인쇄된다. 미세접촉 인쇄된 금속처리된 막 (15, 20, 25 및 30)은 상이한 분석물의 경우 상이한 수용체 물질을 갖는다. 본 발명은 다양한 미세접촉 인쇄된 금속처리된 막으로 임의의 배열로 포맷되므로써 본 발명의 바이오센서 장치의 사용자가 단일 시험을 사용하여 배지중의 다분석물의 존재를 검출하도록 한다.

본 발명의 또다른 실시양태에서, 바이오센서는 강성 표면 또는 용기의 벽상에 위치할 수 있는, 뒷면에 접착성이 있는 스티커 또는 전사지에 부착된다. 바이오센서는 식품 포장 또는 유리병과 같은 용기의 내면상에 위치할 수 있다. 이어서, 바이오센서는 가시화되어 미생물 오염 여부를 측정할 수 있다.

<금속처리된 막상의 자기 조립 단일층>

무기 표면 또는 금속 표면상의 유기 화합물의 자기 조립 단일층은 본 발명의 중요한 면이다. 상이한 유기 성분 및 지지체 기재의 여러 상이한 계의 자기 조립 단일층이 있으며, 금막상의 알칸티올레이트, 바람직한 계는 HS(CH₂)_nR이다. 전형적으로, 두께 5 내지 2000 ㎚의 금막은 티타늄 하도 Si/SiO₂ 웨이퍼 또는 유리 시트상에 지지된다. 티타늄은 금과 지지체 사이에서 접착 촉진제로서 작용한다. 알칸티올은 금막이 침지되는 용액으로부터 금 표면상에 화학흡착되고, 수소의 손실과 함께 흡착된 알칸티올레이트가 형성된다. 흡착은 또한 증기상으로부터 일어날 수 있다. X(CH₂)_nY(CH₂)_mS 구조의 장쇄 알칸티올레이트로부터 금상에 형성되는 자기 조립 단일층은 고도로 질서있으며, 결정질 또는 준결정질 분자 배열로서 여겨질 수 있다. 매우 다양한 유기 관능기 (X,Y)는 단일층의 표면 또는 내부로 혼입될 수 있다.

따라서, 자기 조립 단일층은 습윤성, 및 특히 미세접촉 인쇄와 관련된 화학 에칭제에 의한 부식 방지성의 다양한 물성을 제공하도록 조절될 수 있다.

도 2에는 미세접촉 인쇄에 사용되는 수순이 도시되어 있다. 탄성 스탬프는 알칸티올 "잉크"를 접촉에 의해 금 표면으로 전사시키는데 사용되며, 스탬프가 패턴화되는 경우, 패턴화된 자기 조립 단일층이 형성된다. 스탬프는 원하는 패턴의 원형상에 폴리디메틸실록산 (PDMS)를 주조하므로써 제작된다. 원형은 표준 포토리도그래피 기술을 사용하여 제조되거나 또는 미세규모의 표면 형상의 기존의 물질로부터 구성된다.

전형적인 실험 수순에서, 포토리도그래피로 제조된 원형은 유리 또는 플라스틱 페트리 (Petri) 접시에 위치하고, SYLGARD (등록상표) 실리콘 엘라스토머 184 및 SYLGARD (등록상표) 실리콘 엘라스토머 184 경화제 (다우코닝사) 또는 그의 10:1 비율 (중량비 또는 용적비)의 혼합물이 그 위에 부어진다. 탄성체는 실온에서 약 30 분 동안 정치되고, 감압에 의해 탈기된 후, 60 ℃에서 1-2 시간 동안 경화되고, 원형으로부터 온화하게 벗겨진다. 엘라스토머 스탬프의 "잉크 입히기 (inking)"는 스탬프를 무수 에탄올중의 0.1 내지 1.0 mM 알칸티올 용액에 노출시키므로써, 즉 스탬프의 표면상에 용액을 붓거나 또는 스탬프를 잉크 용액으로 포화된 Q-팁으로 온화하게 문지르므로써 달성된다. 스탬프는 스탬프의 표면상의 액상물이 주변 조건하에 또는 질소 기체 스트림에 노출되므로써 육안으로 전혀 보이지 않을 때까지 (전형적으로 약 60 초) 건조된다. 잉크 입히기 후, 스탬프를 (전형적으로 손으로) 금 표면에 찍는다. 매우 약한 압력을 손으로 가하여 스탬프와 표면 사이의 접촉을 완성하는데 도움을 준다. 이어서, 스탬프를 표면으로부터 조심스럽게 벗겨낸다. 스탬프의 제거 후, 표면은 과량의 티올로 세척되고, 패턴화된 금 표면은 화학 에칭제 (하기 참조)로 처리되어 선택적으로 금 표면 및 필요에 따라 아래에 있는 지지체(들)의 유도되지 않은 영역이 제거된다. 별법으로, 스탬핑되지 않은 영역의 추가의 유도화는 제2 스탬프를 사용하거나 또는 전체 표면을 상이한 알칸티올로 세척하므로써 달성될 수 있다.

스탬프의 엘라스토머 특성은 이 방법의 성공에 중요하다. 폴리디메틸실록산 (PDMS)은 경화되는 경우, 충분히 엘라스토머적이어서 표면에 상당한 기복이 있더라도 스탬프를 표면과 양호하게 등각 접촉시키며, 이러한 접촉은 알칸티올 "잉크"를 금막으로 전달하기에 필수적이다. PDMS의 엘라스토머 특성은 또한 스탬프가 원형으로부터 제거되는 경우에도 중요하다: 스탬프 (원형과 마찬가지로)가 경질인 경우, 경화 후 스탬프와 원형 중 어느 하나를 손상시킴 없이 두 기질을 분리하는 것은 어려울 것이다. PDMS는 또한 치수가 마이크론 이하인 형상의 경우에도 그의 형상을 유지하기에 충분할 만큼 거칠다: 본 발명자들은 폭이 200 ㎚ 정도로 작은 선으로 된 패턴을 성공적으로 만든 바 있다. PDMS의 표면은 낮은 계면 자유 에너지를 갖고 (y=22.1 다인/cm), 스탬프는 금막에 달라붙지 않는다. 스탬프는 동일한 스탬프가 성능상 열화됨 없이 수 개월에 걸쳐 100 회까지 사용될 수 있다는 점에서 내구성이 있다. PDMS의 중합체 특성은 또한 스탬프가 팽윤에 의해 알칸티올 잉크를 흡수하므로써 잉크 입히기 수순에 중요한 역할을 한다. 스탬프에 인쇄 롤을 제공하여 연속 인쇄 운전이 가능하게 된다.

금 표면상의 미세접촉 인쇄는 다양한 알칸티올 "잉크"를 사용하여 수행될 수 있다. (금막으로의 도포 후) 반응성있는 살포를 겪지 않는 알칸티올은 작은 형상을 고해상도로 형성하는데 요구된다. 공기중의 스탬핑의 경우, 헥사데칸티올과 같은 자기소성 (autophobic) 알칸티올이 사용될 수 있다. 다른 비자기소성 알칸티올, 예를 들어 HS(CH₂)₁₅COOH의 미세접촉 인쇄는 물과 같은 액상물하에 스탬핑에 의해 수행될 수 있다. 금 기재의 알칸티올의 패턴화된 자기 조립 단일층은 여러 습식 화학 에칭제에 대해 우수한 내성을 제공한다.

본 발명의 한 실시양태에서, 자기 조립 단일층은 패턴화된 엘라스토머 스탬프를 사용하여 MYLAR (등록상표)와 같은 금 표면 열가소성 막상에 스탬핑된 카르복시로 종결된 알칸티올로 형성된다. 알칸티올은 에탄올중의 알칸티올 용액으로 잉크 입혀지고, 건조되고, 금의 표면과 접촉된다. 알칸티올은 스탬프가 표면과 접촉되는 영역에서만 표면으로 전사되어 스탬프의 패턴에 의해 정의된 자기 조립 단일층의 패턴을 만든다. 임의로는, 스탬핑된 영역과 이웃하는 변형되지 않은 금 표면의 영역은 메틸로 종결된 알칸티올과의 반응에 의해 소수성이 될 수 있다.

본 발명의 방법 및 조성물에 대해 하기에 보다 상세히 설명한다. 본 명세서에 인용되는 모든 문헌은 그 전체가 참고문헌으로 인용된다.

그 위에 금속 기재가 침착될 수 있는 열가소성 막은 본 발명에 적합하다. 여기에는 폴리에틸렌-테레프탈레이트 (MYLAR (등록상표)), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-메틸 아크릴레이트 공중합체, 셀로판, 셀룰로스계 중합체, 예컨대 에틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 트리아세테이트, 셀룰로스 트리아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 이오노머 (에틸렌 중합체) 폴리에틸렌-나일론 공중합체, 폴리프로필렌, 메틸 펜텐 중합체, 폴리비닐 플루오라이드 및 방향족 폴리술폰이 포함되나 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 플라스틱막의 광투명도는 80%를 넘는다. 다른 적합한 열가소성물질 및 공급처는 예를 들어, (Modern Plastics Encyclopedia (McGraw-Hill Publishing Co. New York 1923-1996))와 같은 참고 문헌에서 찾아볼 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에서, 그 위에 금속 피복물을 갖는 열가소성 막의 광투명도는 약 5% 내지 95%이다. 본 발명에 사용되는 열가소성 막의 보다 바람직한 광투명도는 약 20% 내지 80%이다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 열가소성 막의 광투명도는 약 80% 이상이고, 금속 피복물의 두께는 광투명도를 약 20%가 넘게 유지하여 회절 패턴이 반사 또는 투과된 빛에 의해 만들어질 수 있도록 하는 수준이다. 이것은 금속 피복물 두께 약 20 ㎚에 상응한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시양태에서, 금 두께는 약 1 ㎚ 내지 1000 ㎚일 수 있다.

막상에 침착되기 위한 바람직한 금속은 금이다. 그러나, 은, 알루미늄, 크롬, 구리, 철, 지르코늄, 백금 및 니켈, 뿐만 아니라 이들 금속들의 산화물도 사용될 수 있다. 산화크롬 및 산화금은 자기 조립 단일층의 제작에 사용될 수 있다.

원칙적으로, 적절한 크기의 요철이 있는 임의의 표면이 원형으로서 사용될 수 있다. 미세접촉 인쇄의 공정은 적절한 기복이 있는 구조물을 사용하여 시작되어 그로부터 엘라스토머 스탬프가 주조된다. 이 '원본' 주형은 포토리도그래피에 의하거나 또는 다른 방법, 예컨대 통상적으로 이용가능한 회절 격자에 의해 만들어질 수 있다. 한 실시양태에서, 스탬프는 폴리디메틸실록산으로부터 제조될 수 있다.

또다른 실시양태에서, 본 발명은 광학적으로 활성있는 수용 표면으로 구성 및 배열되어 흥미있는 하나의 분석물에 대해 표면상의 다수의 시료의 동시적 분석을 가능하게 하는 광분석 장치, 및 시료 및 시약 용액을 표면으로 분배하도록 구성 및 배열된 자동화 액상물 취급 장치 (예를 들어, 피펫팅 장치)를 특징으로 한다.

하기에는 그에 의해 본 발명의 광학 시험 표면의 구성에 유용한 최적 물질 및 방법이 만들어질 수 있는 방법론이 제시된다. 일반적으로, 본 발명은 분석물의 직접 감지를 위한 신규한 광학적으로 활성있는 시험 표면을 포함한다. 이들 시험 표면에는 부착층을 사용하여 시험 표면에 결합되는 특이 반응 물질이 있다. 따라서, 본 발명은 광학 기질을 선택하고, 기질의 상층상의 흥미있는 분석물에 특이적인 수용체 물질을 부착시키고, 수용체 물질을 흥미있는 분석물을 함유하는 시료 유체와 접촉시킨 후, 회절 패턴의 형성 여부를 관찰하므로써 피복된 표면에서 만들어진 투과된 빛의 회절의 변화를 시험하는 것을 포함한다.

본 발명은 광범위한 응용분야를 갖고, 여러 특이 결합 쌍 분석 방법에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 장치는 항원 또는 항체 검출용 면역분석 방법에 사용될 수 있다. 장치는 효소 활성의 측정 및 소형의 유기 분자 (예를 들어, 남용된 약물, 치료용 약물, 환경 작용제)의 검출, 뿐만 아니라 핵산의 검출을 위해 직접, 간접적으로 또는 경쟁적인 검출 계획으로 사용되도록 채택될 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에서, 자기 조립 단일층은 하기 화학식 1로 나타내진다.

X-R-Y

X는 금속 또는 금속 산화물과 반응성이다. 예를 들어, X는 비대칭 또는 대칭적인 이황화물 (-R'SSY', -RSSY), 황화물 (-R'SY', -RSY), 디셀레니드 (-R'Se-SeY'), 셀레니드 (-R'SeY', -RSeY), 티올 (-SH), 니트릴 (-CN), 이소니트릴, 니트로 (-NO₂), 셀레놀 (-SeH), 3가 인 화합물, 이소티오시아네이트, 크산테이트, 티오카르바메이트, 포스핀, 티오산 또는 디티오산, 카르복실산, 히드록실산 및 히드록삼산일 수 있다.

R 및 R'는 임의로는 헤테로 원자가 삽입될 수 있고 바람직하게는 최적 조밀 충진을 위해 비분지형 탄화수소 쇄이다. 실온에서, 자기 조립 단일층의 본래의 랜덤함을 극복하기 위해 R의 길이는 탄소 원자 7개 이상에 상응한다. 보다 저온에서, R은 보다 짧을 수 있다. 한 실시양태에서, R은 n이 10 내지 12인 -(CH₂)_n-이다. 탄소 쇄는 임의로는 과플루오르화될 수 있다. 탄소쇄가 임의의 길이일 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Y 및 Y'는 이로운 임의의 표면 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, Y 및 Y'는 히드록시, 카르복실, 아미노, 알데히드, 히드라지드, 카르보닐, 에폭시 또는 비닐기와 같은, 액체 크로마토그래피 기술에서 고정화되는데 사용되는 다수의 기들 중 하나일 수 있다. 감지층 물질의 예는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는, 밀란 미르키쉬 (Milan Mrksich) 및 조지 엠. 화이트사이즈 (George M. Whitesides)의 문헌 ("Patterning Self-Assembled Monolayers Using Microcontact Printing: A New Technology for Biosensors?," TIBTECH 출판, 1995년 6월 (제13권), 제228-235쪽)에 열거되어 있다.

알킬 포스폰산, 히드록삼산 및 카르복실산의 자기 조립 단일층은 또한 본 발명의 방법 및 조성물에 유용할 수 있다. 알칸티올이 여러 금속 산화물의 표면에 흡착되지 않기 때문에, 카르복실산, 포스폰산 및 히드록삼산이 이러한 금속산화물에 대한 X로 바람직할 수 있다 (제이.피. 포커스 (J.P. Folkers), 지.엠. 화이트사이즈 등의 문헌 (Langmuir, 1995, vol. 11, pp. 813-824) 참조).

R은 또한 a≥0, b≥7이고, Z는 술폰, 우레아, 락탐 등과 같은 임의의 목적하는 화학적 관능기인 (CH₂)_a-Z-(CH₂)_b의 형태일 수 있다.

스탬프는 공기중에서, 또는 알칸티올의 과잉 확산을 방지하기 위해 물과 같은 유체하에서 사용될 수 있다. 대규모 또는 연속 인쇄 공정의 경우, 공기중에서 인쇄하는 것이 가장 바람직하며, 이는 보다 짧은 접촉 시간이 이들 공정에 바람직하기 때문이다.

본 발명의 한 실시양태에서, 패턴은 자기 조립 단일층을 사용하여 금속처리 된 열가소성 중합체상에 형성된다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 패턴의 기복은 자기 조립 단일층으로 형성된다. 스탬핑 공정 후, 플라스틱상의 금속처리된 영역은 임의로는 예를 들어, 헥사데실메르캅탄과 같은 메틸로 종결된 자기 조립 단일층을 사용하여 부동화될 수 있다.

본 발명은 또한 하기 실시예들에 의해 추가로 설명되며, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위에 제한을 부여하도록 해석되서는 안된다. 한 편, 본 명세서의 설명을 읽은 후, 본 발명의 정신으로부터 벗어남 없이 당업계의 숙련자들이 생각할 수 있는 각종 다른 실시양태, 변경 및 그의 균등물에 의지될 수 있음을 명백히 이해해야 한다.

<실시예 1>

16-메르캅토헥사데칸산 및 헥사데칸티올의 패턴을 사용한 금으로 피복된 MYLAR (등록상표) (폴리에틸렌 테레프탈레이트)의 인쇄

금으로 피복된 MYLAR (등록상표) (폴리에틸렌 테레프탈레이트)의 패턴은 도 2에 도시되고 하기에 설명되는 바와 같이, 16-메르캅토헥사데칸산 및 헥사데칸티올의 패턴을 사용하여 인쇄된다.

혈장이 침착된 금의 상단피복물을 사용하여 변성된 MYLAR (등록상표) 막을 커타울즈 퍼포먼스 필름스 (Courtaulds Performance Films) (미국 91304 캘리포나이주 카노가 파크 소재)로부터 입수하였다. 이 MYLAR (등록상표) 막의 원자력 현미경 상은 도 3에 도시된다. 0.05 내지 0.18 ㎜ (2 내지 7 mil) 두께의 중합체 막, 및 가시광선 투과율이 20% 내지 65%이면서 표면 저항 65 Ω/㎠를 제공하는 금 상단피복물을 사용하였다.

친수성의 카르복시로 종결된 알칸티올의 패턴을 하기 방법에 의해 16-메르캅토헥사데칸산을 사용하여 금으로 피복된 막상으로 스탬핑시켰다. 노광 및 현상된, 규소 웨이퍼상의, 직경 10 마이크론의 포토레지스트 원 패턴을 원형으로서 사용하였다. 패턴은 약 10 마이크론 미만, 가장 바람직하게는 1-5 마이크론 간격으로 이격되는 것으로 정의되는 특징을 갖는다. 폴리디메틸실록산 (PDMS; 실리콘 탄성체 184; 미국 미시건주 미들랜드 소재의 다우코닝사)을 10 마이크론 직경의 원이 5 마이크론 간격으로 이격된 스탬프를 만들기 위해 원형상에서 중합시켰다. 스탬프를 16-메르캅토헥사데칸산의 용액 (에탄올중의 1 내지 10 mM)에 노출시키므로써 잉크를 입혀 공기 건조시켰다. 기판을 50 초 동안 스탬프와 접촉시키고, 헥사데칸티올 용액 (에탄올중의 1 내지 10 mM)을 사용하여 2 내지 4 초 동안 세척하였다. 기판을 최종적으로 에탄올에서 10 초 동안 세척하고, 질소 스트림에서 건조시켰다. 이 인쇄 결과를 도 4a 내지 4c에 도시하고, 카르복실산으로 종결된 자기 조립 단일층의 직경 10 마이크론의 원의 경우 도 5에 도시하였다.

이들 친수성 자기 조립 단일층 원에 의해 물, 트리에틸렌 글리콜 또는 자외선 경화성 우레탄 아크릴계 접착제와 같은 높은 표면장력의 유체가 선택적으로 배치되는 것이 가능하다. 이들 액상물은 표적 분석물과 화학적으로 또는 물리적으로 반응하는 용해되고 현탁된 시약을 함유할 수 있으며, 그에 따라 피복된 플라스틱 막을 저가의 일회용 화학 센서에 적합한 10 마이크론의 미세반응기의 집합으로 만 들어 준다. 이러한 장치의 예는 도 6a 및 6b, 도 7, 및 도 8a 및 8b에 도시된다.

이들 조성물들을 사용하여 가시광선의 회절이 나타내진다. 5 mW, 670 nM의 레이저 조사를 사용하는 경우 반사 및 투과된 회절 패턴 모두가 관찰되었다. 도 6b는 도 6a의 자기 조립 단일층 패턴을 통해 나타내지는 가시광선에 의해 형성된 회절 패턴의 사진이다. 투과된 백색광의 경우 무지개색의 회절 색상이 관찰되었다.

<실시예 2>

헥사머 당 티오구조물을 사용하여 사카로마이세스 세레비사애를 검출하기 위한 실험 수순. 금속처리된 MYLAR (등록상표) 필름을 피란하 (piranha) 용액으로 20 분 동안 세정시켰다. 이어서, 막을 세척수가 중성이 될 때까지 소동공 정제수로 세정시켰다. 이어서, 표면을 30 분 동안 UV-오존 세정액을 사용하여 세정시켰다. CH₃(CH₂)₁₅-SH (EtOH중의 1 mM)를 q-팁으로 스탬프 표면상에 도포시켰다. 이어서, 스탬프를 20 초 동안 MYLAR (등록상표)의 금 표면상에 압인시켰다. 압인에 의해 역 원 구조물이 형성되었다. 인쇄된 막을 EtOH로 세정시키고, 질소 분위기하에 건조시켰다.

스탬핑되지 않은 표면을 0.5 mM 당류 용액 40 ㎕를 표면상에 하적시키므로써 헥사머 당 티올로 피복시켰다. 20 초 후, 당류 티올 오액의 잉여분을 세정제거하였다. 이 웨이퍼를 NaCl 등장 용액 30 ㎖중의 효모균 5 g의 효모균 현탁액내로 위아래 현탁시켰다. 40 분 후, 표면을 EtOH로 세척하였다. He/Ne 레이저 빔 (λ=832.8 ㎚)을 사용하여 회절 패턴을 일으켰다.

<실시예 3>

알칸티올의 말단에 평균 6개의 글루코스 분자가 결합된 올리고머를 갖는 친수성 자기 조립 단일층의 패턴을 금속처리된 MYLAR (등록상표) (실시예 2 참조)상에 나타내었다. 5 마이크론씩 이격된 직경 10 마이크론의 원은 그 위에 표적 유기물질이 부착되는 판을 만드는데 사용되었다. 스탬핑되지 않은 영역은 메틸로 종결된 알칸티올과의 반응에 의해 소수성이 되었다. 이 시료는 비회절성으로 나타내진다. 이 시료의 단편 1 제곱센티미터를 베이커 효모균 1 g 및 0.9 중량% 식염을 함유하는 수용액 30 ㎖에 40 분 동안 노출시킨 후, 다량의 물로 세척하였다. 시료의 현미경사진 및 He-Ne 레이저로 조사된 시료로부터 만들어진 회절 상을 도 9a 및 9b에 각각 도시하였다. 당을 함유하지 않는 대조 시료는 회절을 나타내지 않고, 입자의 부착도 없는 것으로 나타났다. 도 9a로부터 알 수 있는 바와 같이, 효모균은 당 티올의 10 마이크론 원에 부착되었으나, 소수성의 메틸로 종결된 자기 조립 단일층에는 부착되지 않았다. 하나의 바람직한 방향으로 부착된 효모균을 갖는 원의 약간의 유착은 명백하다. 도 9b에 의해 효모균의 부착으로 나타난 632 nM의 방사선의 회절이 나타났다. 회절은 효모균 세포의 존재를 감지하는 근거로서 이바지한다.

<실시예 4>

사카로마이세스 세레비사애의 검출

인쇄되는 금속처리된 MYLAR (등록상표) 막을 피란하 용액을 사용하여 20 분 동안 세정시켰다. 막을 중화될 때까지 소동공 정수로 세정시킨 후, UV-오존으로 30 분 동안 세정시켰다. 소수성층의 미세접촉 인쇄시, CH₃(CH₂)₁₅-SH (EtOH중의 1 ㎜)를 q-팁으로 스탬프 표면상에 도포시켰다. 스탬프를 MYLAR (등록상표) 막의 금 표면상에 20 초 동안 압인시켰다. 압인에 의해 역 원 구조물이 형성되었다. 압인된 막을 EtOH로 세정시키고, 질소분위기하에 건조시켰다.

스탬핑되지 않은 표면을 0.5 mM 당류 용액 40 ㎕를 표면상에 하적시키므로써 헥사머 당 티올로 피복시켰다. 20 초 후, 당류 티올 오액의 잉여분을 세정제거하였다. 이 물을 NaCl 등장 용액 30 ㎖중의 효모균 5 g의 효모균 현탁액내로 위아래 현탁시켰다. 40 분 후, 표면을 EtOH로 세척하였다. He/Ne 레이저 빔 (λ=832.8 ㎚)을 사용하여 회절 패턴을 일으켰다.

<실시예 5>

칸디다 트로피칼리스에 대해 특이적인 바이오센서

한천 평판 (일반적인 효모균용 배지)에 원 칸디다 트로피칼리스의 클론을 접종하였다 (DSM 1348). 25 ℃에서 2 일 후, 세포를 수거하여 효모균 배지로 희석시켰다. 이어서, 현탁액을 세포 집합을 분리하기 위한 초음파 조에서 처리하였다.

미세접촉 인쇄의 실험 수순은 실시예 2와 같다. 이 실험에 사용한 티올은 CH₃로 나타내지는 HS-(CH₂)₁₅-CH₃와 COOH로 나타내지는 HS(CH ₂)₁₅COOH이다.

세포액중의 금-물의 배양 시간은 하룻 밤 내지 3 일이었다. 시료를 배양 후 세정시키지 않았다. 하기 각 조합들은 지정된 도면에 나타내진다.

3) 원은 CH₃ - 둘레의 영역은 밤샘 배양된 COOH임 (도 10a는 표면의 현미경사진이고, 도 10b는 도 10a의 패턴화된 표면에 의해 만들어진 회절 패턴임).

2) 원은 COOH - 둘레의 영역은 밤샘 배양된 CH₃임 (도 11a는 표면의 현미경사진이고, 도 11b는 도 11a의 패턴화된 표면에 의해 만들어진 회절 패턴임).

<실시예 6>

금/MYLAR 기판을 메르캅토헥사데칸산의 에탄올성 용액으로 피복된 10 μ원의 스탬프를 사용하여 접촉 인쇄시켰다. 이어서, 원의 둘레의 영역을 헥사데칸 티올의 에탄올성 용액으로 채웠다. 산 말단기를 카르보디이미드 커플링을 사용하여 L-푸코스와 에스테르화시켰다. 수순에는 피리딘중의 41 mM 디시클로헥실 카르보디이미드 (DCC) 용액에 접촉 인쇄된 금/MYLAR (등록상표)를 5-6 분 동안 접촉 위치시키고, 곧이어 L-푸코스의 3.3 mM 피리딘 용액을 함유하는 바이알로 옮겼다. 2½ 시간 후, 금/MYLAR (등록상표) 시료를 증류수로 충분히 세정시킨 후, 에탄올로 세정시키고, 건조시켰다.

이 시료를 0.9% 염화나트륨 수용액 15 ㎖중의 베이커 효모 (사카로마이세스 세레바시애) 0.5 g의 현탁액에 노출시켰다. 8 일 후, 시료를 증류수로 간단하게 세정시키고, 질소 스트림에서 건조시켰다. 시료는 He/Ne 레이저 빔 (λ=832.8 ㎚)을 사용하여 조사된 경우 빛을 회절시켰고, 주사 전자 현미경 (SEM)에 의해 10 마이크론 원내의 효모 유기물질의 존재가 나타났다 (도 13 참조). 도 12는 유사분열 중인 효모균 세포를 나타낸다. 도 13은 효모균 세포가 원에 결합된 후에도 여전히 생존하고 있음을 입증한다.

<실시예 7>

금/MYLAR (등록상표) 기판을 메르캅토헥사데칸산의 에탄올성 용액으로 피복된 10 마이크론 원의 스탬프를 사용하여 접촉 인쇄시켰다. 이어서, 원의 둘레의 영역을 헥사데칸 티올의 에탄올성 용액으로 채웠다.

이어서, 이 시료를 131 ㎚ 아미노 변성된 폴리스티렌 입자 (세라딘 (Seradyn)으로부터의 카탈로그 #F103092) 1 ㎖ 당 약 10¹⁰ 입자의 수성 현탁액에 노출시켰다. 2 일 후, 시료를 제거하고, 에탄올로 온화하게 세정시켜 결합되지 않은 입자들을 제거하였다. 시료의 일부에 의해 레이저로부터의 빛이 회절되었고, SEM 분석에 의해 입자들이 원의 둘레에 모이는 경향이 있음이 나타났다 (도 14a 및 14b 참조). 도 14b는 도 14a에 나타낸 시료의 확대도이다.

<실시예 8>

금/규소 기판을 메르캅토헥사데칸산의 에탄올성 용액으로 피복시킨 10 마이크론 원의 스탬프를 사용하여 접촉 인쇄시켰다. 산 말단기들을 카르보디이미드 커플링을 사용하여 D-만노즈와 에스테르화시켰다. 수순은 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필) 카르보디이미드 ("FDAC")의 41 mM 수용액에 접촉 인쇄된 금/규소를 5 내지 8 분 동안 위치시키고, 곧이어 D-만노즈 9.9 mM 수용액을 함유하는 바이알로 옮겼다. 3½ 시간 후, 금/규소 시료를 제거하고, 증류수로 충분히 세정시킨 후, 에탄올로 세정시키고, 이어서 건조시켰다.

시료를 몇방울의 포스페이트 완충 식염 (20 mM 포스페이트, 80 mM 염화나트륨, pH 7.4)으로 덮은 후, 20 ㎚ 금 콜로이드 (미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마 케미칼사 (Sigma Chemical Company)로 표지된 콘카나발린 A 20 ㎕를 완충액 소적에 첨가시켰다. 30 분 후, 시료를 완충액에서 충분히 세정시킨 후, 증류수로 더 세정시키고, 이어서 질소 스트림하에 건조시켰다. SEM 분석에 의해 원에 결합된 20 ㎚ 크기의 금 입자의 존재가 나타났다 (도 15 참조). 콘카나발린 A가 마노즈에 결합함에 있어서 특이적이기 때문에, 이 시험에 의해 10 마이크론 원내의 마노즈의 존재가 확인되었다.

당업계의 숙련자들은 이제 본 발명의 정신으로부터 벗어남 없이 본 명세서에 개시된 발명에 대해 예시된 실시양태와 관련하여 일부 변경을 할 수 있는 것으로 이해할 것이다. 본 발명을 바람직한 실시양태와 관련하여 설명하였으나, 본 발명은 재배열, 수식, 변경 등을 할 수 있고, 이러한 것들은 첨부된 청구의 범위내에 있는 것으로 이해될 것이다.

Claims (56)

1. 금속으로 피복된 중합체 막 및

   분석물에 대해 특이적인 수용체 물질을 자기 조립 단일층상에 갖고 중합체 막상에 인쇄된 자기 조립 단일층(self-assembling monolayer)

   을 포함하고, 상기 자기 조립 단일층은, 바이오센서가 분석물을 결합하는 경우 바이오센서가 투과된 빛을 회절시켜 회절 패턴을 형성하도록, 물리적 패턴으로 인쇄되는 것인 바이오센서.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 회절 패턴이 가시적인 바이오 센서.
4. 제1항에 있어서, 금속이 금, 은, 크롬, 니켈, 백금, 알루미늄, 철, 구리, 산화금, 산화크롬 또는 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 바이오센서.
5. 제1항에 있어서, 금속이 금인 바이오센서.
6. 제5항에 있어서, 금 피복물의 두께가 약 1 ㎚ 내지 1000 ㎚인 바이오센서.
7. 제1항에 있어서, 중합체 막이 폴리에틸렌-테레프탈레이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-메틸 아크릴레이트 공중합체, 셀로판, 에틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 트리아세테이트와 같은 셀룰로스계 중합체, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 이오노머 (에틸렌 중합체) 폴리에텔렌-나일론 공중합체, 폴리프로필렌, 메틸 펜텐 중합체, 폴리비닐 플루오라이드 및 방향족 폴리술폰인 바이오센서.
8. 제7항에 있어서, 중합체 막이 폴리에틸렌-테레프탈레이트인 바이오센서.
9. 제1항에 있어서, 상기 중합체 막이 광학적으로 투명한 것인 바이오센서.
10. 제1항에 있어서, 상기 중합체 막의 광투명도가 5% 내지 95%인 바이오센서.
11. 제1항에 있어서, 상기 중합체막의 광투명도가 약 20% 내지 80%인 바이오센서.
12. 제1항에 있어서, 자기 조립 단일층이 하기 화학식 1의 화합물로부터 형성되는 바이오센서

    <화학식 1>

    X-R-Y

    식 중, X는 중합체 막상의 금속 또는 금속 산화물과 반응성이고,

    R은 탄화수소 쇄이고,

    Y는 히드록시, 카르복실, 아미노, 알데히드, 히드라지드, 카르보닐, 에폭시또는 비닐기로 구성된 군으로부터 선택된다.
13. 제12항에 있어서, X가 비대칭 또는 대칭적인 이황화물 (-SSY', -SSY), 황화물 (-'SY', -SY), 디셀레니드 (-'Se-SeY'), 셀레니드 (-SeY', -SeY), 티올 (-SH), 니트릴 (-CN), 이소니트릴, 니트로 (-NO₂), 셀레놀 (-SeH), 3가 인 화합물, 이소티오시아네이트, 크산테이트, 티오카르바메이트, 포스핀, 티오산 또는 디티오산, 카르복실산, 히드록실산 및 히드록삼산이고; R 및 R'가 임의로는 헤테로 원자가 삽입될 수 있고, 임의로는 과플루오르화될 수 있는 탄화수소 쇄이고; Y 및 Y'가 히드록시, 카르복실, 아미노, 알데히드, 히드라지드, 카르보닐, 에폭시 또는 비닐기인 바이오센서.
14. 제12항에 있어서, R의 길이가 탄소 원자 7개 보다 더 긴 바이오센서.
15. 제12항에 있어서, R이 a≥0, b≥7이고, Z가 술폰, 락탐 및 우레아로 이루어진 군으로부터 선택되는(CH₂)_a-Z-(CH₂)_b형의 화합물인 바이오센서.
16. 삭제
17. 제1항에 있어서, 상이한 화학적 특성의 2종 이상의 자기 조립 단일층이 있는 바이오센서.
18. 제1항에 있어서, 제1 자기 조립 단일층이 소수성이고, 제2 자기 조립 단일층이 친수성인 바이오센서.
19. 제1항에 있어서, 분석물이 세균, 효모균, 진균, 바이러스, 류마티스 인자, IgG, IgM, IgA 및 IgE 항체, 암배아성 항원, 연쇄구균 그룹 A 항원, 바이러스성 항원, 자가 면역 질환과 연관된 항원, 알레르겐, 종양 항원, 연쇄구균 그룹 B 항원, HIV I 또는 HIV II 항원, 항체 바이러스, RSV 특이 항원, 항체, 항원, 효소, 호르몬, 다당류, 단백질, 지질, 탄수화물, 약물 또는 핵산, 네이세리아 메닌기티데스 (Neisseria meningitides) 그룹 A, B, C, Y 및 W 서브 (sub) 135, 연쇄구균 뉴모니아에(Streptococcus pneumoniae), 이. 콜라이 K1, 해모필루스 인플루엔자 (Haemophilus influenza) 타입 B, 미생물로부터 유도된 항원, 합텐, 남용된 약물, 치료용 약물, 환경 작용제, 또는 간염 특이 항원인 바이오센서.
20. 제19항에 있어서, 분석물이 세균, 효모균, 진균 또는 바이러스인 바이오센서.
21. 제1항에 있어서, 수용체 물질이 항원, 항체, 올리고뉴클레오티드, 킬레이터, 효소, 세균, 효모균, 진균, 바이러스, 세균성 선모, 세균성 편모 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 금속, 호르몬, 및 상기 물질에 대한 수용체인 바이오센서.
22. 제20항에 있어서, 진균이 칸디다종 (Candida species)인 바이오센서.
23. 제1항에 있어서, 바이오센서가 용기의 내벽에 부착되는 바이오센서.
24. 제23항에 있어서, 용기가 바이알인 바이오센서.
25. 제23항에 있어서, 용기가 식품 용기인 바이오센서.
26. 제1항에 있어서, 바이오센서가 의복의 내벽에 부착되는 바이오센서.
27. 제26항에 있어서, 의복이 기저귀인 바이오센서.
28. 바이오센서가 분석물과 결합되는 경우 바이오센서가 투과된 빛을 회절시켜 회절 패턴을 형성하도록, 수용체 물질을 갖는 자기 조립 단일층의 물리적 패턴을 금속으로 피복된 중합체 막상에 인쇄하는 것을 포함하는 바이오센서의 제조 방법.
29. 삭제
30. 제28항에 있어서, 금속이 금, 은, 크롬, 니켈, 백금, 알루미늄, 철, 구리, 산화금, 산화크롬 또는 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
31. 제30항에 있어서, 금속이 금인 방법.
32. 제31항에 있어서, 금 피복물의 두께가 약 1 ㎚ 내지 1000 ㎚인 방법.
33. 제28항에 있어서, 중합체 막이 폴리에틸렌-테레프탈레이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-메틸 아크릴레이트 공중합체, 셀로판, 에틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 트리아세테이트와 같은 셀룰로스계 중합체, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 이오노머 (에틸렌 중합체) 폴리에텔렌-나일론 공중합체, 폴리프로필렌, 메틸 펜텐 중합체, 폴리비닐 플루오라이드 및 방향족 폴리술폰인 방법.
34. 제28항에 있어서, 중합체 막이 폴리에틸렌-테레프탈레이트인 방법.
35. 제28항에 있어서, 중합체 막이 광학적으로 투명한 방법.
36. 제28항에 있어서, 중합체 막의 광투명도가 5% 내지 95%인 방법.
37. 제28항에 있어서, 중합체 막의 광투명도가 약 20% 내지 80%인 방법.
38. 제28항에 있어서, 자기 조립 단일층이 하기 화학식 1의 화합물로부터 형성되는 방법

    <화학식 1>

    X-R-Y

    식 중, X는 중합체 막상의 금속 또는 금속 산화물과 반응성이고,

    R은 탄화수소 쇄이고,

    Y는 히드록시, 카르복실, 아미노, 알데히드, 히드라지드, 카르보닐, 에폭시또는 비닐기로 구성된 군으로부터 선택된다.
39. 제38항에 있어서, X가 비대칭 또는 대칭적인 이황화물 (-R'SSY', -RSSY), 황화물 (-R'SY', -RSY), 디셀레니드 (-R'Se-SeY'), 셀레니드 (-R'SeY', -RSeY), 티올 (-SH), 니트릴 (-CN), 이소니트릴, 니트로 (-NO₂), 셀레놀 (-SeH), 3가 인 화합물, 이소티오시아네이트, 크산테이트, 티오카르바메이트, 포스핀, 티오산 또는 디티오산, 카르복실산, 히드록실산 및 히드록삼산이고; R 및 R'가 임의로는 헤테로 원자가 삽입될 수 있고, 임의로는 과플루오르화될 수 있는 탄화수소 쇄이고; Y 및 Y'가 히드록시, 카르복실, 아미노, 알데히드, 히드라지드, 카르보닐, 에폭시 또는 비닐기인 방법.
40. 제38항에 있어서, R의 길이가 탄소 원자 7개 보다 더 긴 방법.
41. 제38항에 있어서, R이 a≥0, b≥7이고, Z가 술폰, 락탐 및 우레아로 이루어진 군으로부터 선택되는 (CH₂)_a-Z-(CH₂)_b형의 화합물인 방법.
42. 삭제
43. 제28항에 있어서, 상이한 화학적 특성의 2종 이상의 자기 조립 단일층이 있는 방법.
44. 제28항에 있어서, 제1 자기 조립 단일층이 소수성이고, 제2 자기 조립 단일층이 친수성인 방법.
45. 제28항에 있어서, 분석물이 세균, 효모균, 진균, 바이러스, 류마티스 인자, IgG, IgM, IgA 및 IgE 항체, 암배아성 항원, 연쇄구균 그룹 A 항원, 바이러스성 항원, 자기 면역 질환과 연관된 항원, 알레르겐, 종양 항원, 연쇄구균 그룹 B 항원, HIV I 또는 HIV II 항원, 항체 바이러스, RSV 특이 항원, 항체, 항원, 효소, 호르몬, 다당류, 단백질, 지질, 탄수화물, 약물 또는 핵산, 네이세리아 메닌기티데스 그룹 A, B, C, Y 및 W 서브 135, 연쇄구균 뉴모니아에, 이. 콜라이 K1, 해모필루스 인플루엔자 타입 B, 미생물로부터 유도된 항원, 합텐, 남용된 약물, 치료용 약물, 환경 작용제, 또는 간염 특이 항원인 방법.
46. 제45항에 있어서, 분석물이 세균, 효모균, 진균 또는 바이러스인 방법.
47. 제28항에 있어서, 수용체 물질이 항원, 항체, 올리고뉴클레오티드, 킬레이터, 효소, 세균, 효모균, 진균, 바이러스, 세균성 선모, 세균성 편모 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 금속, 호르몬, 및 상기 물질에 대한 수용체인 방법.
48. 분석물을 함유하는 것으로 의심되는 배지와 바이오감지 장치를 접촉시키고(상기 바이오감지 장치는,

    금속으로 피복된 중합체 막 및

    분석물에 대해 특이적인 수용체 물질을 자기 조립 단일층 상에 갖고 중합체 막상에 물리적 패턴으로 인쇄되는 자기 조립 단일층을 포함함)

    빛을 중합체 막을 통해 투과시키고,

    투과된 빛의 회절에 의해 형성된 회절 패턴을 검출하므로써 수용체 물질에 결합된 분석물의 존재를 검출하는 것

    을 포함하는 배지중의 분석물의 검출 방법.
49. 제20항에 있어서, 세균이 살모넬라종 (Salmonella species)인 바이오센서.
50. 제48항에 있어서, 상기 분석물이 투과된 빛의 파장과 동일한 치수(order) 크기를 갖고, 그에 따라 투과된 빛의 회절을 초래하는 것인 방법.
51. 제1항에 있어서, 상기 분석물이 투과된 빛의 파장과 동일한 치수의 크기를 갖고, 그에 따라 투과된 빛의 회절을 초래하는 것인 바이오센서.
52. 제1항에 있어서, 상기 인쇄된 패턴은, 회절된 빛이 1/2 파장의 최소 주기를 갖도록, 투과된 빛을 회절시키고, 상기 인쇄된 패턴은 바이오센서의 비인쇄된 부분과 상이한 굴절율을 갖는 것인 바이오센서.
53. 제1항에 있어서, 상기 회절 패턴이 육안으로 보이는 것인 바이오센서.
54. 제28항에 있어서, 상기 분석물이 투과된 빛의 파장과 동일한 치수의 크기를 갖고, 그에 따라 투과된 빛의 회절을 초래하는 것인 방법.
55. 제28항에 있어서, 상기 인쇄된 패턴은, 회절된 빛이 1/2 파장의 최소 주기를 갖도록, 투과된 빛을 회절시키고, 상기 인쇄된 패턴은 바이오센서의 비인쇄된 부분과 상이한 굴절율을 갖는 것인 방법.
56. 제28항에 있어서, 상기 회절 패턴이 육안으로 보이는 것인 방법.

Images