KR100728897B1 - 이중기능 표면 플라즈몬 공명 바이오센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단백질 칩의 분석장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이중기능 표면 플라즈몬 공명 바이오센서는 광을 조사하기 위한 광원과, 상기 광원으로부터 나온 빛을 p-편광시키기 위한 편광기와, 상기 편광기에 의하여 p-편광된 빛을 단백질칩에 조사시키기 위한 광학 렌즈계와, 상기 광학 렌즈계에 의해 조사된 빛이 프리즘의 밑면에 접하여 위치하는, 다수 개의 단백질 스팟을 일정하게 종횡으로 배열한 단백질 칩과, 상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 빛을 순차적으로 촬상하여 이미지를 얻기 위한 CCD 카메라와, 상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 빛을 받아들이고 전달하기 위한 광섬유와, 상기 광섬유와 연결된 분광기와, 상기 CCD 카메라 및 상기 광섬유의 수광부를 고정하기 위한 고정수단과, 상기 고정수단을 고정 지지하고 상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 빛이 상기 고정수단에 고정된 CCD 카메라 또는 상기 광섬유의 수광부에 선택적으로 입사되게 할 수 있도록 구동수단에 의하여 이동되는 이동 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

SPR, 단백질 칩, CCD 카메라, 광섬유, 선형 스테이지

Description

이중기능 표면 플라즈몬 공명 바이오센서{Dual function surface plasmon resonance biosensor}

도 1은 본 발명에 따른 이중기능 표면 플라즈몬 공명 바이오센서의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 파장 분해형 SPR 센서 모드에서 단백질 칩의 픽셀화를 나타낸 그림.

도 3은 본 발명에 따른 파장 분해형 SPR 센서 모드에서 단백질 칩을 측정하여 모니터상에 디스플레이한 SPR 신호 스펙트럼.

도 4는 본 발명에 따른 파장 분해형 SPR 센서 모드에서 분석 장치를 이용하여 공명파장을 통하여 정성적으로 단백질 칩을 분석한 결과를 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 인텐시티(intensity) 분해형 SPR 센서 모드에서 단백질 칩의 픽셀화를 나타낸 그림.

도 6은 본 발명에 의하여 얻게 되는 SPR 이미지의 원리를 나타낸 그래프.

도 7은 본 발명에 따른 인텐시티 분해형 SPR 센서 모드에서 분석 장치를 이용하여 다양한 종류의 단백질을 얹은 단백질 칩을 정성적으로 분석한 결과를 나타낸 그림.

도 8은 본 발명에 따른 인텐시티 분해형 SPR 센서 모드에서 분석 장치를 이 용하여 대면적의 단백질 칩의 금박막 표면을 분석하여 나타낸 그림.

도 9는 본 발명에 따른 분석 장치 중 x-y 선형 스테이지의 위치 제어 흐름도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 백색광 광원 2: 조리개

3: 볼록렌즈 4: 편광기

5,6: 거울 7: x-y 선형 스테이지

8: 단백질 칩 9: 프리즘

10: 필터 11: CCD 카메라

12: 광섬유 13: 분광기

21: 스팟 22: 슬라이드 유리　　　　　　　　　

본 발명은 단백질 칩의 분석 장치 및 분석 방법에 관한 것으로, 특히 표면 플라즈마 공명(Surface Plasma Resonance, 이하 간단히 'SPR'이라 한다) 스펙트럼 파장을 측정 분석하거나, 백색광 광원에서 나오는 빛을 단백질 칩에 입사시켜 유전체와 금속박막 사이의 경계면에서 반사되는 빛을 촬상소자(charge coupled device; 이하 'CCD'라 한다) 카메라를 사용하여 SPR 이미지를 측정 분석함으로써 단백질, 게놈 등 생체 고분자의 상호작용 및 생체 반응을 분석하는 장치 및 단백질 칩의 분석 방법에 관한 것이다.

단백질 칩은 작은 기판이나 슬라이드에 수십 내지 수백 개의 단백질을 고정한 후 동시 다발적으로 단백질의 결합을 분석하는데 이용된다. 단백질 칩은 단백질의 발현 및 기능연구, 단백질의 상호작용연구 등 프로테오믹스 연구 분야와 신약개발 분야, 그리고 진단분야에서 광범위하게 이용될 수 있다.

단백질 칩의 분석장치는 형광, 화학발광, 질량분석, SPR 등의 검출기술을 사용하고 이를 질병 진단, 프로테오믹스 연구 등에 활용하고 있다. 단백질 칩을 이용하여 비교적 간단한 분석을 수행하는 경우 DNA 칩에서와 같이 형광물질로 단백질을 표지하고 형광 스캐너로 분석하는 방법이 있지만, 모든 단백질을 형광물질로 균일하게 표지해야 하는 문제점이 있고 질량분석 기술의 경우 미지 시료를 분석할 수 있다는 장점이 있으나 다수의 시료를 초고속으로 분석하기 어렵다는 단점이 지적되고 있다.

이에 비해 SPR 현상은 금속박막의 표면근처에서 일어나는 물리, 화학적 변화에 공명각도나 파장의 변화로서 매우 민감하게 영향을 받기 때문에 금속 박막의 표면처리를 통해 다양한 분야에 응용이 가능하고, 다른 방법에 비해 계측할 때 시료에 손상이나 변형을 주지 않고 방사성 물질이나 형광물질을 이용한 별도의 표식 없이 광학적 원리만으로 분자들 간의 상호작용 검출이 가능하고 실시간으로 결합 친화도를 측정할 수 있으며 분자인식검출에 높은 감도를 가진다는 장점이 있어서 생체분자측정을 위한 바이오센서 분야의 유용한 기술로 평가되고 있다.

일반적으로 빛이 고굴절율의 매질에서 저굴절율 매질로 진행할 때 입사각이 임계각 이상이면 전반사가 일어나는데, 이때 발생하는 소산파에 의해 표면 플라즈 몬을 여기시키는 현상을 SPR 현상이라고 한다. 상기 SPR 현상은 금속 박막에서 표면의 자유전자가 전자기파(빛) 하에서 플라즈마 운동을 하게 되고, 이의 양자량인 플라즈몬이 공명에 의하여 빛의 파동에너지가 플라즈몬에 전달되어 빛이 소진되기 때문에 일어나게 된다. 이러한 현상을 나타내는 금속은 금, 은, 구리, 알루미늄 등과 같은 외부 자극에 의해 전자의 방출이 쉽고 음의 유전상수를 갖는 금속들이 주로 사용되는데, 그 중에서 가장 예리한 SPR 공명 스펙트럼이 보이는 은과 우수한 표면 안정성을 나타내는 금이 보편적으로 이용되고 있다.

SPR 현상을 이용하여 단백질 칩을 분석하는 장치인 SPR 바이오센서는 간단한 구조와 상대적으로 저렴한 가격 등의 장점으로 인하여 바이오센서로서 많이 이용되고 있다. 이와 같은 SPR 바이오센서를 이용한 단백질 칩의 일반적인 분석방법은 입사광부에서 발생되는 입사광을 광학렌즈를 통해서 프리즘을 통과시켜 칩 표면에 입사시켜 칩 표면에서 반사된 빛을 측정하는 것이다.

그런데 상기와 같은 종래의 SPR 바이오센서는 파장 분해형 SPR 센서, 각도 분해형 SPR 센서와 인텐시티(intensity) 분해형 SPR 센서(혹은 표면 플라즈몬 현미경, surface plasmon microscopy)로 구분된다. 이 중에서 파장 분해형 SPR 센서는 대한민국 특허 제404071호 “백색광 SPR을 이용한 단백질 칩 분석장치”에서와 같이 단백질 칩에서 반사되어 나오는 빛을 광파이버를 통하여 집광하여 평면 결상으로 분광하는 분광기와, 상기 분광된 빛을 검출하는 광 배열검출기를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 한편, 인텐시티 분해형 SPR 센서는 단백질 칩에서 반사되어 나오는 빛을 곧바로 CCD 카메라 등의 이미징 기구들을 이용하여 이미지를 얻는 방 법이다.

파장 분해형 SPR 센서는 분광기를 사용하여 공명 파장의 변화를 감지하는 방식이고, 뒤의 것은 CCD 카메라를 사용하여 공명 세기의 변화를 감지하는 방식인데, 이 두 가지의 방식에는 각각 장단점이 있다. 파장 분해형 SPR 센서는 측정 가능한 분석 범위가 넓다는 장점이 있는 반면, 단백질 칩을 X축 또는 Y축으로 옮겨가면서 한점씩 모든 스팟에 대해 스캐닝해야 하고 신뢰성 있는 결과를 얻기 위해서는 한 스팟 내의 여러 부분을 측정할 필요가 있으므로 측정시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 한편, 인텐시티 분해형 SPR 센서는 측정 시간이 적게 소요된다는 장점이 있으나, 측정 가능한 범위가 좁다는 점, 외부 산란광에 쉽게 영향을 받는다는 것과 실제 SPR 스펙트럼을 얻을 수 없다는 단점이 있어서 측정 가능한 범위를 벗어나는 범위에서 측정하기 위해서는 파장 분해형 SPR 센서와 같은 추가적인 방법을 이용해야 한다.

상기와 같이 각 시스템이 가지고 있는 단점과 문제점으로 인하여 사용자는 파장 분해형 SPR 센서와 인텐시티 분해형 SPR 센서를 구입할 필요가 있는데, 두 개의 장치 모두를 구입하려면 구입 비용에 따른 부담이 크고, 설치를 위한 공간도 많이 필요하며, 별개의 장치 각각에서 동일한 측정 조건을 유지하기 어렵기 때문에 사용자가 파장 분해형 SPR 센서를 사용하는 경우와 동일한 조건에서 인텐시티 분해형 SPR 센서를 사용해서 분석 결과를 얻고 싶은 경우나 그 역의 경우에 있어서 어려움이 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 단백질 칩의 분석을 하는 데 있어서 SPR 스펙트럼과 SPR 이미지를 동시에 얻어 분석 할 수도 있는 이중 기능 SPR 바이오센서를 구성함으로써 SPR 스펙트럼과 SPR 이미지를 얻기 위해 종래처럼 두 개의 장비를 구입, 설치 및 운영하는 것에 비해 보다 경제적이고 편리하며 효용성이 큰 단백질 칩 분석용 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광을 조사하기 위한 광원과, 상기 광원으로부터 나온 빛을 p-편광시키기 위한 편광기와, 상기 편광기에 의하여 p-편광된 빛을 조사시키기 위한 광학 렌즈계와, 상기 광학 렌즈계에 의해 조사된 빛이 입사되도록 상기 프리즘의 밑면에 접하여 위치하는 다수 개의 단백질 스팟을 일정하게 종횡으로 배열한 단백질 칩과, 상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 빛을 순차적으로 촬상하여 이미지를 얻기 위한 CCD 카메라와, 상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 빛을 받아들이기 위한 광섬유와, 상기 광섬유와 연결된 분광기와, 상기 CCD 카메라 및 상기 광섬유의 수광부를 고정하기 위한 고정수단과, 상기 고정수단을 고정 지지하고 상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 빛이 상기 고정수단에 고정된 CCD 카메라 또는 상기 광섬유의 수광부에 선택적으로 입사되게 할 수 있도록 구동수단에 의하여 이동되는 이동 스테이지를 포함한다.

또한, 그 위에 상기 프리즘 및 단백질 칩이 얹어져 설치되고, 상기 단백질 칩 중 특정 범위의 스팟들을 포함하는 부분에 상기 프리즘을 통과한 빛이 조사되도록 구 동수단에 의하여 순차적으로 이동되는 x-y 선형 스테이지를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광원으로부터 나오는 빛은 백색광인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 개략적인 구성을 도시한 개념도이다. 본 발명에 따른 단백질 칩 분석장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 광원(1), 조리개(2), 볼록렌즈(3), 편광기(4), 거울(5,6), x-y 선형 스테이지(7), 단백질 칩(8), 프리즘(9), 필터(10), CCD 카메라(11), 광섬유(12), 분광기(13), 고정대(14), x 선형 스테이지(15) 등을 포함한다.

광원(1)은 자외선 파장에서 근적외선 파장 영역을 가지는 텅스텐 램프, 텅스텐 할로겐 램프, 제논 램프 등과 같은 백색광을 사용하는데 이는 백색광이 안정적인 출력을 제공하고 넓은 면적의 빛을 얻을 수 있기 때문이다. 본 실시예에서 사용된 광원은 50 W 퀄쯔(quartz) 텅스텐 할로겐 램프다. 볼록렌즈(3)는 광원(1)에서 방사된 빛을 균일하게 모이게 하기 위해서 사용하며 여러 개를 조합시켜 사용할 수 있다. 조리개(2)는 빛의 양을 조절할 수 있는 기능과 평행빔을 만드는 기능을 가진다. 표면 공명 플라즈몬 공명을 생성하기 위해서는 TM (transverse magnetic) 모드의 빛을 만들어 주는 편광기(4)가 필요하다. 또한, 편광된 빛이 전반사가 일어나는 임계각(표면 플라즈몬 공명각;θ _sp) 이상이 되도록 두개의 거울(5,6)을 사용한 다. 편광된 빛이 전반사가 일어나는 임계각 이상으로 단백질 칩(8)에 입사되더라도 프리즘(9)을 거치지 않으면 표면 플라즈몬을 생성시킬 수 없다. 왜냐하면, 입사된 빛의 운동량이 금속 표면에서 발생하는 표면 플라즈몬의 운동량과 일치될 수 없기 때문이다.

표면 플라즈몬을 발생시키기 위해서 프리즘(9)을 이용한 크레츠만(Kretchmann) 방식의 ATR (Attenuated Total Reflectance) 커플러를 사용한다. 상기 프리즘(9)을 통하여 p-편광을 받는 단백질 칩(8)은 x-y 선형 스테이지(7) 위에 위치하는데, 단백질 칩(8)은 직경이 2 mm의 스팟(21)들이 슬라이드 유리(22)와 같은 유전체의 평면상에 적어도 2열 이상의 복수 행렬로 배열되는 금속박막이 증착된 구성의 소형 다중행렬 배열칩이다. 본 실시예에서의 금속박막의 재료는 금(Au)이다. 프리즘(9)과 슬라이드유리(22) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해서 증류수 또는 상용화된 이멀젼 오일로 밀폐시키도록 한다. 단백질 칩(8)을 얹어 지지하는 x-y 선형 스테이지(7)는 구동장치(미도시)에 의해 전후 또는 좌우 방향으로 이동 가능하며 구동장치는 GPIB (General-Purpose Interface Bus: 이하 ‘GPIB'라 한다) 통신으로 구동되는 스텝 모터로 구성될 수 있다.

단백질 칩(8)에서 반사되어 나오는 빛은 광섬유(12)로 집광되거나 (파장 분해형 SPR 센서 모드) CCD 카메라(11)에 의하여 촬상되는데 (intensity 분해형 SPR 센서 모드), 이 두 가지 중 하나를 사용자가 필요에 따라 선택할 수 있도록 광섬유(12)의 끝단부, 즉 광섬유(12)의 수광부와 CCD 카메라(11) 및 CCD 카메라(11) 앞의 필터(10)가 하나의 고정대(14) 상에 고정되고 상기 고정대(14)는 다시 x 선형 스테이지(15) 상에 고정되며, 상기 고정대(14)는 GPIB 통신으로 구동되는 스텝 모터에 의해 구동되는 직선 상의 왕복 운동만 가능한 x 선형 스테이지(15)의 이동에 따라 단백질 칩(8)에서 반사되어 나오는 빛이 광섬유(12)를 통하여 집광되거나 필터(10)를 통과하여 CCD 카메라(11)에 의하여 촬상된다.

고정대(14)는 위쪽 면이 수평면에 대해 경사진 것으로서, 경사면의 각도는 경사면이 단백질 칩(8)으로부터 입사되는 빔과 같은 각도가 되도록 설치되고, 광섬유(12)의 수광부와 필터(10) 및 CCD 카메라(11)가 경사면 상에서 경사방향의 일직선 위에 고정된다. 또한 경사면에서 광섬유(12)의 수광부까지의 거리는 경사면에서 CCD 카메라(11)까지의 거리보다 짧고, 광섬유(12)의 수광부가 CCD 카메라보다 앞에 위치한다. 따라서 x 선형 스테이지(15)가 단백질 칩(8)으로부터 멀어지는 방향으로 움직이면 단백질 칩(8)에서 반사된 빛이 필터(10)를 통과해서 CCD 카메라(11)의 렌즈부로 입사괴고, x 선형 스테이지(15)가 단백질 칩(8)에 가까워지는 방향으로 움직이면 단백질 칩(8)에서 반사된 빛이 광섬유(12)의 수광부로 입사된다.

단백질 칩(8)에서 반사되어 나오는 빛이 광섬유(12)를 통하여 집광되면 분광기(13)에서 분광된다. 상기 분광기(13)는 입구 슬릿에 광섬유(12)를 넣고, 내부에 그레이팅을 광소자를 이용하여 분광한 것이다. 한편, 분광기(13)를 통하여 분광되어 나오는 각 단위칩의 빛은 광검출기(미도시)에서 분석된다. 상기 광검출기는 광 배열검출기를 사용하면 실시간으로 분광하여 측정할 수 있다. 또 상기 광검출기에서 검출된 각 광데이터는 컴퓨터에서 소정의 분석 소프트웨어를 통하여 분석되어 그 결과가 모니터를 통하여 디스플레이된다.

한편, 단백질 칩(8)에서 반사되어 나오는 빛이 필터(10)를 통과하는 경우에는 필터(10)를 통과한 빛이 CCD 카메라(11)에 의하여 촬상됨으로써 광의 강도가 측정된다. 필터(10)는 백색광을 광원으로 사용하기 때문에 설치할 필요가 있다. 상기 CCD 카메라(11)에서 검출된 각 광데이터는 컴퓨터에서 이미징 소프트웨어를 통하여 분석되어 그 결과가 모니터를 통하여 디스플레이된다.

도 2는 파장 분해형 SPR 센서 모드에서 단백질 칩을 분석하기 위하여 칩의 픽셀화를 나타낸 그림이다. 도 2에서 가로선과 세로선이 교차하는 부분이 하나의 픽셀을 이루는데 모든 픽셀이 순서대로 측정된다. 픽셀의 측정 순서는 x-y 선형 스테이지(7)의 이동방향에 따라 결정되며 맨 위쪽의 맨 왼쪽 픽셀부터 하나씩 오른쪽 픽셀로 이동해가면서 측정이 이루어진다. 이는 x-y 선형 스테이지(7)가 각 스팟(21)들의 중심을 잇는 직선을 따라 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하기 때문이다. 세로선들의 간격은 x-y 선형 스테이지(7)가 얼마만큼 이동할 때마다 측정 데이터를 수집하도록 설정하느냐에 따라 달라질 수 있다. 본 실시 예에서 세로선 사이의 간격은 100μm인데, 하나의 스팟(21) 내의 더 많은 부분을 측정하려면 세로선 사이의 간격이 더 좁도록 하여 측정주기가 짧도록 설정하면 된다. 맨 위쪽 줄의 모든 스팟(21)들이 측정된 후에는 그 바로 아래쪽 줄의 스팟(21)들이 측정되도록 x-y 선형 스테이지(7)가 그 바로 아래쪽 스팟(21)들의 중심을 잇는 직선을 따라 다시 왼쪽에서 오른쪽으로 움직인다. 이러한 과정을 모든 가로줄에 대하여 반복하면 단백질 칩(8)의 측정이 완료된다. x-y 선형 스테이지(7)의 모션 콘트롤, 데이타 수집 및 분석 그리고 디스플레이는 랩뷰(LabVIEW) 소프트웨어를 기초로 해서 독자 개발한 프로그램을 통해 이루어진다. 도 9는 x-y 선형 스테이지(7)의 위치 제어 흐름도를 나타낸 것으로 x-y 선형 스테이지(7)가 이동하였을 때 목표 위치와 현재 위치가 허용 오차 범위 안에 있는지를 판단하여 재이동을 하거나 멈추도록 프로그램한다.

도 3은 상기 파장 분해형 SPR 센서의 광검출기에서 세 가지 종류의 단백질에 대하여 측정한 신호 그래프를 나타낸 것으로서, 각 곡선의 중간 부분이 오목하게 되어 공명 파장이 발생함을 확인할 수 있다. 도 3에서 A는 Rac1 단백질에 대한 신호 그래프들이고, B는 RhoA 단백질에 대한 신호 그래프들이며, C는 PAK 단백질에 대한 신호 그래프들이다. 여기서 가로축은 파장(단위는 nm)이고, 세로축은 빛의 세기(a.u.)이다.

A, B, C 각각에서 실선으로 된 곡선은 금속박막 위에 항체나 항원 없이 글루타싸이온(GSH)을 입힌 상태로 측정했을 때의 그래프인데 이 측정은 이 때의 측정값을 공명 파장 변화의 기준값으로 삼기 위한 것이다. 그리고 일점쇄선으로 된 곡선은 GSH 위에 항원을 적층한 상태로 측정했을 때의 그래프이며, 점선으로 된 곡선은 항원 위에 항체까지 덧붙인 상태로 측정했을 때의 그래프이다. 동일한 단백질에서 항원을 적층하지 않았을 때의 파장값, 항원을 적층했을 때의 파장값, 항체까지 적층했을 때의 파장값 사이의 각 차이를 구하면 각 경우에 있어서의 공명 파장의 변화량을 파악할 수 있다.

도 4는 도 3의 자료를 바탕으로 정성적으로 분석하여 공명 파장값에 대응되는 색띠를 통해 분석 결과를 한 눈에 알기 쉽도록 나타낸 그래프이다. 기준값에 가까운 파장값은 파란색에 가깝게 나타나고 항원-항체 반응이 일어나는 경우 빨간색에 가깝게 나타난다.

도 5는 intensity 분해형 SPR 센서 모드를 사용하는 경우를 설명하기 위하여 단백질 칩의 픽셀화를 나타낸 그림이다. 도 5에서 가로선과 세로선으로 둘러싸이는 일정한 부분이 하나의 픽셀을 이루는데 모든 픽셀이 순서대로 측정된다. 여기서는 4개의 스팟(21)이 하나의 픽셀을 이루도록 설정되어 있다. 픽셀의 측정 순서는 x-y 선형 스테이지(7)의 이동방향에 따라 결정되며, 하나의 픽셀이 촬상된 후 새로운 픽셀이 빛을 조사받도록 x-y 선형 스테이지(7)가 이동되고 나서 다시 촬상되는 과정을 반복한다.

도 6은 SPR 공명 파장과 측정된 반사된 빛의 세기(intensity)와의 관계를 나타낸 것이다. 빛의 세기가 클수록 스팟(21)의 밝기가 밝으며, 일반적으로 단백질 어레이 상에 붙은 단백질의 양이 많을수록 빛의 세기가 크다(도 8 참조). 도 6은 표면 플라즈몬 공명 신호의 그래프로서, 곡선 중간의 오목한 부분이 공명 파장이 발생되는 부분이며, SPR 공명 파장의 값이 커지거나 작아질 때 곡선을 가로지르는 수직선과 곡선이 만나는 지점의 y축 값인 빛의 세기가 어떻게 변하느냐를 검출함으로써 정성적인 분석 결과를 얻는다.

도 7은 CCD 카메라(11)에 의해 촬상된 이미지를 정성적으로 분석한 결과를 나타낸 그래프인데, 윗 줄은 Rac1 단백질에 관한 결과이고, 가운데 줄은 RhoA 단백질에 관한 결과이며, 아랫 줄은 PAK 단백질에 관한 결과이다. 또한 맨 왼쪽 열은 금속박막 위에 항체나 항원 없이 글루타싸이온(GSH)을 입힌 상태로 측정했을 때의 결과인데 이 측정은 이 때의 측정값을 공명 파장 변화의 기준값으로 삼기 위한 것이다. 그 오른쪽 열은 GSH 위에 항원을 적층한 상태로 측정했을 때의 결과이며, 맨 오른쪽 열은 항원 위에 항체까지 덧붙인 상태로 측정했을 때의 결과이다. 동일한 단백질에서 항원을 적층하지 않았을 때, 항원을 적층했을 때, 항체까지 적층했을 때의 각 명암도의 차이를 보면 각 경우에 있어서의 단백질의 농도의 변화량을 한 눈에 파악할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 분석 방법을 대면적의 단백질 칩 분석에 적용하기 위해 금박막 표면을 분석한 그림이다. x-y 선형 스테이지를 이용하여 전체 면적을 이동하면서 SPR 이미지를 얻으면 대면적의 단백질 칩도 쉽게 분석 할 수 있음을 보여준다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 이중기능 SPR 바이오센서에 의하면 하나의 바이오센서로 단백질 칩의 분석에 있어서 분광기를 사용하여 SPR 스펙트럼을 얻어 공명 파장 변화를 감지하는 방식을 채택할 수도 있고 CCD 카메라를 사용하여 SPR 이미지를 얻어 공명 세기 변화를 감지하는 방식을 채택할 수도 있어서 특정 조건에 맞는 더 적합한 방식을 사용하기 위해 별개의 장치를 구입하고 설치할 필요가 없어서 경제적이고 편리하며, 이미지를 얻어 분석하는 것과 정확히 동일한 조건에서 SPR 스펙트럼을 얻을 수 있고 그 역도 가능하므로 별개의 두 장비를 이용할 때보다 효용성이 크다는 장점이 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 광을 조사하기 위한 광원;

   상기 광원으로부터 나온 빛을 p-편광시키기 위한 편광기;

   상기 편광기에 의하여 p-편광된 빛을 조사시키기 위한 광학 렌즈계;

   상기 광학 렌즈계에 의해 조사된 빛이 입사되도록 프리즘의 밑면에 접하여 위치하는, 다수 개의 단백질 스팟을 일정하게 종횡으로 배열한 단백질 칩;

   상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 빛을 순차적으로 촬상하여 이미지를 얻기 위한 CCD 카메라;

   상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 빛을 받아들이고 전달하기 위한 광섬유;

   상기 광섬유와 연결된 분광기;

   상기 CCD 카메라 및 상기 광섬유의 수광부를 고정하기 위한 고정수단;

   상기 고정수단을 고정 지지하고, 상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 빛이 상기 고정수단에 고정된 CCD 카메라 또는 상기 광섬유의 수광부에 선택적으로 입사되게 할 수 있도록 구동수단에 의하여 이동되는 이동 스테이지;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중기능 표면 플라즈몬 공명 바이오센서.
2. 제1항에 있어서,

   그 위에 상기 프리즘 및 단백질 칩이 얹어져 설치되고, 상기 단백질 칩 중 특정 범위의 스팟들을 포함하는 부분에 상기 프리즘을 통과한 빛이 조사되도록 GPIB 통신 을 사용하는 구동수단에 의하여 순차적으로 이동되는 x-y 선형 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중기능 표면 플라즈몬 공명 바이오센서.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 광원으로부터 나오는 빛은 백색광인 것을 특징으로 하는 이중기능 표면 플라

   즈몬 공명 바이오센서.
4. 제1항에 있어서, 상기 이동스테이지는 GPIB 통신을 사용하는 구동수단에 의하여 이동되는 x 선형 스테이지인 것을 특징으로 하는 이중기능 표면 플라즈몬 공명 바이오센서.

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