KR100734977B1 - 광학 회절계 바이오센서의 세척 단계 제거를 위한흡상제의 용도 - Google Patents

광학 회절계 바이오센서의 세척 단계 제거를 위한흡상제의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비용이 저렴하고 감도가 높은 시스템 및 매질 중에 존재하는 피분석물을 검출하는 방법을 제공한다. 이 시스템은 회절 증진 성분, 예를 들어 관능화된 미소구체를 포함하고, 이는 표적 피분석물과 결합할 수 있도록 변형된다. 부가적으로는, 이 시스템은 중합체 필름을 포함하며, 이는 분석물-특이적 수용체의 특이적이며 소정의 패턴으로 인쇄될 때 금속 코팅을 포함할 수 있다. 마지막으로, 이 시스템은 임의의 부가적인 세정 단계의 필요성을 방지하는 시스템이 1단계 시스템이 될 수 있도록 허용하는 흡상제를 포함한다. 표적 피분석물이 직접 또는 회절 증진 성분과 함께 부착되어 중합체 필름의 영역이 선택될 때, 투과되고(되거나) 반사된 빛의 회절이 물리적인 치수 및 피분석물의 소정의 정확한 배치를 통해 발생한다. 육안으로 또는 광학적으로 센싱 장치를 사용해 쉽게 볼 수 있는 홀로그램과 같은 회절상이 생성된다.
흡상제, 바이오센서, 회절, 투과, 반사

Description

광학 회절계 바이오센서의 세척 단계 제거를 위한 흡상제의 용도 {Use of Wicking Agent to Eliminate Wash Steps for Optical Diffraction-Based Biosensors}
본 발명은 일반적으로 매질 중에서 피분석물을 검출하는 분야에 속하며, 보다 구체적으로는 매질 중 피분석물의 존재를 표시할 수 있는 광학 회절계 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
다양한 매질에서 다양한 피분석물을 검출하는 많은 시스템 및 장치가 있다. 이들 시스템 및 장치의 대부분은 비교적 고가이며, 시험을 수행하기 위해 숙련된 기술자를 필요로 한다. 많은 경우, 피분석물의 존재 여부를 신속하고 저렴한 비용으로 측정하는 것이 유리할 것이다. 제조가 용이하고 제조 비용이 저렴하며, 크기가 작은 피분석물을 포함한 피분석물을 신뢰성 있고 높은 감도로 검출할 수 있는 바이오센서 시스템이 요구된다.
샌드스트롬 (Sandstrom) 등의 문헌[Sandstrom et al., 24 Applied Optics 472, 1985]에는 유전체 필름으로서 형성된 일산화규소층과 규소층이 있는 광학 규소 기판의 사용이 기재되어 있다. 샌드스트롬 등은 필름의 두께가 변하면 광학 기판의 특성이 변하여 필름의 두께에 따라 다른 색상이 나타남을 지적하였다. 필름 의 두께는 관찰되는 색상과 연관성이 있으며, 광학 기판의 상면에 제공된 필름이 가시적인 색상 변화를 일으킬 것이다. 이 문헌의 저자들은 수학적 모델을 이용하여 색상 변화를 정량할 수 있음을 지적하였고, 다음과 같이 진술하였다: "컴퓨터 모델을 이용하여 수행한 계산으로 다층 구조를 이용한 경우 광학 특성이 매우 소량 얻어짐을 알 수 있으나, 표면의 바이오층은 광학 특성이 다층 구조 내부의 계면에 의해 주로 결정되기 때문에 그러한 구조의 반사를 거의 변화시키지 않는다. 가장 감도가 높은 바이오층 검출 시스템은 단일층 코팅이지만, 대부분의 다른 적용시 시스템의 성능은 부가의 유전체층에 의해 얻을 수 있다."
또한, 샌드스트롬 등은 금속 상의 금속 산화물로부터 형성된 슬라이드가 특정한 단점을 가지고 있으며, 금속 이온의 존재는 또한 다수의 생화학적 적용에 유해할 수 있음을 지적하였다. 샌드스트롬 등은 이상적인 최상단 유전체 필름은 일산화규소층이 주변 대기에서 침착될 때 자발적으로 형성되는 2 내지 3 nm 두께의 이산화규소이고, 40 내지 60 nm의 일산화규소층 상의 70 내지 95 nm의 이산화규소층이 유리 또는 플라스틱 기판 상에 사용될 수 있음을 지적하였다. 또한, 그들은 일산화규소의 선택적인 에칭, 이산화규소 표면의 디클로로디메틸실란으로의 처리, 및 항원 및 항체의 바이오층 도포에 의해 일산화규소의 쐐기 (wedge)를 형성하는 것에 대해 설명하고 있다. 이 쐐기 구조물로부터, 이들은 타원계로 필름의 두께를 측정할 수 있었고, "최대 콘트라스트는 간섭 색상이 보라색에서 파란색으로 변하는 약 65 nm의 영역에서 나타난다"고 진술하였다. 이들은 그러한 시스템의 감도가 충분히 높아서 부동화된 항체에 의해 단백질 항원을 검출할 수 있다고 지적하였다. 이들은 "주어진 디자인이 넓은 범위에 적용하기에 충분할 정도로 감도가 높다"고 결론을 내렸다. 이 물질, 즉 유리, 규소 및 산화규소는 화학적으로 불활성이며, 연구 대상인 생화학적 반응에 영향을 미치지 않는다. 상기 컴퓨터 조작을 이용하여 다른 분야에 대해 최적인 슬라이드를 디자인할 수 있다. 이런 슬라이드는 제조 가능하고, 슬라이드의 질은 산업적 방법에 의해 보장되며, 현재 2가지 디자인이 상업적으로 시판되고 있다.
쿠마르 (Kumar) 등에 허여된 미국 특허 제5,512,131호는 금속으로 코팅된 중합체 기판을 포함하는 장치에 대해 기재하고 있다. 피분석물에 특이적인 수용체 층이 코팅된 기판에 고정되어 있다. 이 장치는 스탬핑을 위한 공정에서 사용되거나 스위치로서 사용된다. 피분석물이 이 장치에 결합할 때 회절 패턴이 생성된다. 분광계와 같은 가시화 장치를 사용하여 회절 패턴의 존재를 측정할 수 있다.
그러나, 쿠마르 등에 의해 설명된 장치는 여러 가지 단점을 지니고 있다. 한 가지 단점은 임의의 회절 패턴을 보기 위해 별도의 가시화 장치가 필요하다는 것이다. 가시화 장치가 필요하기 때문에, 쿠마르 등의 장치는 육안으로 피분석물의 존재를 측정할 수 없으므로 다수의 샘플을 시험할 수 없다. 또한, 작은 피분석물의 경우에는 뚜렷한 회절 패턴이 생성되지 않기 때문에, 이 장치로는 작은 피분석물을 검출할 수 없다.
보가르트 (Bogart) 등의 미국 특허 제5,482,830호에는 빛이 부딪히면 이에 반응하여 제1 색상을 나타내는 광학 활성 표면이 있는 기판을 포함하는 장치에 대해 기재되어 있다. 이 제1 색상은 방사되는 빛의 스펙트럼 분포로서 정의된다. 또한, 기판은 (제1 색상에서 나타나는 조합과는 다른 빛 파장의 조합을 갖거나, 또는 상이한 스펙트럼 분포를 갖거나, 또는 제1 색상에서 나타나는 것과는 다른 빛의 파장 1종 이상의 강도를 가짐으로써) 제1 색상과는 다른 제2 색상을 나타낸다. 이 제2 색상은 피분석물이 표면에 존재할 때 동일한 빛에 반응하여 나타난다. 한 색상에서 다른 색상으로 변하는 것은 특정 기구를 이용하여 측정하거나, 또는 육안으로 측정할 수 있다. 그러한 감도 높은 검출은 상기 샌드스트롬 및 니그렌 (Nygren)에 의해 설명되는 장치보다 우수하며, 상업적으로 발전 가능하고 경쟁적인 방식으로 장치를 사용할 수 있게 해준다.
그러나, 보가르트 등의 특허에 기재된 방법 및 장치는 여러 가지 단점을 지니고 있다. 한가지 단점은 장치의 비용이 높다는 것이다. 이 장치의 다른 문제점은 웨이퍼에 놓여 있는 다양한 층들을 신뢰성 있게 판독하도록 제어하기가 어렵다는 것이다.
또한, 자체 조립형 (self-assembling) 단일층을 갖는 바이오센서는 피분석물을 검출하기 위해 사용되어 왔으며, 이는 이 거명을 통해 그 전문이 본 명세서에 참고문헌으로 포함되는 미국 특허 출원 제08/768,449호 및 제08/991,844호에 기재되어 있다. 그러나, 이들 바이오센서는 현재 작은 피분석물을 검출하기 위해 요구되는 감도 요건을 갖추고 있지 않은데, 이는 이들 작은 피분석물이 가시적일 정도의 충분한 회절 패턴을 생성하지 못하기 때문이다.
라텍스 비드 기술을 채용한 일부 상업적인 측방 유동 (lateral flow) 기술이 사용되어 왔다. 이들 기술은 상업적으로 시판되는 대부분의 가정용 진단 킷트 (예를 들어, 임신 및 배란 킷트)에서 현재 사용되고 있다. 이들 킷트는 일정량의 비드가 육안으로 보일 때까지 정해진 "포획 구역"에 축적되는 칼라 비드를 사용한다. 그러나, 이들 시스템은 많은 피분석물을 시험하기 위한 감도 요건이 결여되어 있는데, 이는 동일한 크기의 포획 구역에서 회절을 유발하기 위해 필요한 비드보다 훨씬 더 많은 수의 라텍스 비드가 육안으로 볼 수 있는 포획 구역에 결합해야 하기 때문이다. 이론적으로는 필요한 비드의 수가 본 발명의 센서보다 크기 등급으로 약 2 내지 3 등급 더 많다.
자체 조립형 단일층을 갖고 미립자 기술을 이용하는 바이오센서가 작은 피분석물 검출에 사용되어 왔는데, 이는 이 거명을 통해 그 전문이 본 명세서에 참고문헌으로 포함되는 미국 특허 출원 제09/210,016호에 기재되어 있다. 그러나, 이들 바이오센서는 제조를 위해 다수의 공정 단계가 필요하며, 이에 의해 이들 유형의 센서를 사용하는 데 어려움 및 비용이 증가하게 된다.
제조가 용이하고 제조 비용이 저렴하며, 작은 피분석물을 포함하여 피분석물을 신뢰성 있고 높은 감도로 검출할 수 있는 바이오센서 시스템이 요구되고 있다.
<발명의 개요>
본 발명은 매질에 존재하는 피분석물을 검출하기 위한 저비용의 고감도 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명은 미립자와 같은 "회절 증진 성분"을 이용하는 회절 진단 장치의 사용자가 수행해야 하는 단계의 수를 감소시키기 위한 새로운 접근법을 제공한다. 이 접근법은 결합하지 않은 표지 미립자 및 샘플로부터의 임의 잔류 액체를 제거하기 위한 흡상제 (wicking agent)의 사용을 포함한다. 흡상제는 사용자에게 부담되고 보다 어려울 수 있는 임의의 부가적인 세정 단계를 피하게 해준다. 또한, 작은 구멍 (예를 들어, 3/32 인치 (0.24 ㎝))이 흡상제의 중심에 뚫려 있어서, 샘플과 잉여 입자가 흡상되면, 흡상 물질을 제거하지 않고도 이 구멍을 통해 사용자가 즉시 회절상을 확인하게 해준다. 흡상제의 예로는 니트로셀룰로오스 막, 셀룰로스 아세테이트 막, 및 유리 미세섬유 구조가 포함된다.
또한, 막의 공극 크기는 흡상의 속도 및 힘을 제어하기 위해 달라질 수 있다. 막의 공극 크기는 진단 장치의 정밀도에 영향을 미칠 수 있으며, 1단계 장치를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 1단계 장치는 마일러 (등록상표, MYLAR) 상의 금과 같은 기판 상에 접촉 인쇄된 포획 항체로 구성되며, 이는 기판의 표면에서 미리 건조된 표지 입자를 갖게 된다. 또한, 잘려나간 구멍이 있는 작은 공극 크기의 막 (예를 들어, 0.45 ㎛의 니트로셀룰로오스)이 장치의 상단에 놓여 있어서 그 장치를 완성하게 된다. 사용자는 단순히 시험하려는 샘플 (예를 들어, 혈청 또는 혈액)을 첨가한 후, 일단 흡상이 발생하면 회절상을 관찰하기만 하면 된다. 공극 크기가 작으면 항원-항체 상호작용이 일어나는 데 필요한 시간동안 적당하게 인큐베이션되도록 충분히 흡상을 지연시킨다. 별법으로, 흡상은 흡상제 구멍의 주변에 침식성 시약을 사용함으로써 지연될 수도 있다. 이 시약은 특정 시간 후에 결국 용해되거나 유도체화되어 흡상이 일어나게 된다.
본 발명의 시스템은 현재 사용되는 저비용의 시스템보다 훨씬 더 감도가 높다. 본 발명의 시스템은 유체 샘플 중에서 저분자량에서 고분자량까지의 피분석물, 미생물, 및 DNA 또는 RNA 종을 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 이 시스템 은 호르몬, 스테로이드, 항체, 약물 대사산물, 및 심지어 핵산까지도 검출할 수 있다. 이는 미국 특허 출원 제08/768,449호 및 제08/991,844호에 기재된 광학 회절계 센싱 기술에서 상당히 발전한 것이다.
본 발명은 작은 피분석물의 검출을 보조하는 라텍스 미소구체와 같은 회절 증진 성분을 이용한다. 일반적으로는 피분석물이 바이오센서의 피분석물-특이적 수용체에 결합한 후, 피분석물이 투과된 빛을 회절시키거나 반사시켜 회절 패턴을 생성한다. 피분석물이 큰 경우, 회절 패턴을 육안으로 볼 수 있다. 그러나, 일부 피분석물은 너무 작아서 생성된 회절 패턴을 볼 수 없다. 회절 증진 성분을 이용함으로써, 피분석물-특이적 수용체 물질을 갖는 바이오센서는 이러한 작은 피분석물을 검출하는 데 이용될 수 있다. 사용되는 회절 증진 성분은 피분석물에 결합한 후, 피분석물과 결합한 채로 바이오센서에 결합한다. 그 후, 빛이 바이오센서를 투과하거나 바이오센서에서 반사됨으로써 회절 증진 성분은 피분석물에 의해 생성된 회절 패턴을 증진시켜 육안으로 관찰 가능하게 해준다.
또한, 본 발명은 패턴화된 피분석물-특이적 수용체의 접촉 인쇄 방법을 이용한다. 피분석물-특이적 수용체에는 수용 물질이 결합된 상태로 존재한다. 수용 물질은 사용되는 수용체에 따라 특정 피분석물 또는 피분석물 부류에 특이적이다. 본 발명의 시스템에 사용되는 검출 장치의 생성에 유용한 접촉 인쇄 방법은, 이 거명을 통해 그 전문이 본 명세서에 참고문헌으로 포함되는 미국 특허 출원 제08/707,456호 및 제08/769,594호에 상세히 개시되어 있다. 그러나, 이들 방법은 자체 조립형 단층에 관한 것이기 때문에, 피분석물-특이적 수용체 물질이 자체 조립형이 아니므로 이 물질을 인쇄하기 위해서는 하기 논의되는 바와 같이 약간 변형시킬 필요가 있다.
패턴화된 피분석물-특이적 수용체 층은 회절 증진 성분의 존재 또는 부재하에 피분석물-특이적 수용체의 패턴을 통해 피분석물의 배치를 제어할 수 있게 해준다. 이와 같이 제조된 본 발명의 바이오 센싱 장치는, 우선 회절 증진 성분과 혼합된 샘플 매질 (선택에 따라 피분석물을 함유하거나 함유하지 않을 수 있음)에 바이오 센싱 장치를 노출시킴으로써 사용된다. 이어서, 적당한 시간 동안 인큐베이션시킨 후, 레이저 또는 기타 점광원과 같은 빛이 필름을 투과하거나 필름에서 반사된다. 매질에 피분석물이 존재하여 직접 또는 회절 증진 성분와 함께 패턴화된 피분석물-특이적 수용체 층 상의 수용체에 결합된 경우, 빛은 가시 상을 생성하도록 회절된다. 즉, 피분석물 및(또는) 피분석물에 결합된 회절 증진 성분과 함께 피분석물-특이적 수용체 층은, 피분석물-특이적 수용체 층 상의 수용체와 해당 피분석물과의 반응에 따라 달라지는 광학 회절 패턴을 생성할 수 있다. 빛은 가시광선 스펙트럼 내의 것일 수 있고 필름에서 반사되거나 필름을 투과할 수 있으며, 피분석물은 피분석물-특이적 수용체 층과 반응하는 임의의 화합물 또는 입자일 수 있다. 빛은 백색의 점광원이거나, 또는 가시광선 영역에서의 단색 전자기 방사선일 수 있다. 가시광선이 바람직한 광원인데, 본 발명에서는 근적외선과 같은 비가시적 점광원을 검출기를 구비하여 사용할 수도 있다. 필름의 두께 및 미립자의 크기는 비가시적 광원에 맞게 보정하도록 조정될 수 있다. 또한, 본 발명은 피분석물-특이적 수용체 층에 대한 가요성 지지체를 직접 기판 상에 제공하거나, 또는 금이나 다른 적합한 금속 또는 금속 합금 상에 제공한다.
본 발명은 대량 생산에 적합한 금 또는 다른 물질 상의 피분석물-특이적 수용체 층을 제공한다. 본 발명에서 사용되는 바이오센서는 피분석물의 검출을 위한 단일 시험용으로 제조되거나, 또는 다수 시험 장치로서 구성될 수 있다. 본 발명의 바이오센서는 (1) 의학적 증상과 관련된 항원 또는 항체, (2) 기저귀와 같은 의류에서의 오염, 및 (3) 미생물에 의한 오염을 검출하는 데 이용될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양에서, 특정 부류의 미생물을 위한 영양분이 피분석물-특이적 수용체 층에 혼입될 수 있다. 이 방법에서는, 우선 본 발명의 바이오센서를 혼입된 영양분과 접촉시킨 후, 필요에 따라 결합된 미생물의 증식에 적당한 조건하에서 바이오센서를 인큐베이션시킴으로써 매우 낮은 농도의 미생물을 검출할 수 있다. 미생물은 회절 패턴을 형성할 수 있을만큼 충분한 생물체가 나타날 때까지 증식된다.
본 발명의 상기 및 다른 특징과 장점은 하기 개시된 실시태양의 상세한 설명을 참고하면 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 매질에서 여러 가지 상이한 피분석물을 자발적으로 측정할 수 있는 바이오센서를 보여준다.
도 2는 피분석물-특이적 수용체 층의 접촉 인쇄에 대한 개략도이다.
도 3은 코트아울즈 퍼포먼스 필름즈 (Courtaulds Performance Films; 캘리포니아주 카노가 파크 소재)에서 구입한 마일러 (등록상표, MYLAR) 상에 증발된 금의 원자력 현미경 상이다. 금 층의 평균 거칠기는 3 내지 4 nm이고, 최대 거칠기는 9 nm이다.
도 4는 피분석물의 존재하에 회절 증진 성분의 패턴화된 부착을 보여주는 SEM 현미경 사진이다.
도 5는 세정 단계의 필요성을 제거하기 위해 흡상제를 사용하는 본 발명에 대한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 1단계 제품 디자인에 대한 개략도이다.
도 7은 회절상을 확인하기 위해 흡상제의 구멍을 통해 조명을 비추는 광원을 보여준다.
본 발명은 바이오 센싱 장치를 제조하는 개선된 방법을 특징으로 한다. 본 발명은 훨씬 더 감도가 높은 바이오 센싱 장치를 제조하는 데 이용될 수 있으며, 지금까지는 고가의 도구를 사용하지 않으면 검출할 수 없었던 작은 피분석물을 검출하는 데 사용될 수 있다. 검출 가능한 피분석물에는 호르몬, 항체와 같은 단백질, 스테로이드, 약물 대사산물, 핵산, 및 박테리아, 효모, 진균류 및 바이러스와 같은 미생물이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 선행 기술의 장치와는 달리, 본 발명에 의해 제조된 장치는 매질 중에 존재하는 매우 소량이며 크기가 작은 피분석물을 단지 수 분 내의 신속한 분석법으로 검출할 수 있게 해준다. 또한, 신호 변환 장치나 관련 전자 장치 성분이 필요하지 않다.
본 발명에 있어서, 생물학적 활성 물질은 금과 같은 금속의 표면에 소정의 패턴으로 침착되어, 표적이 표면에 결합할 때 회절 홀로그램이 생성된다. 통상적 으로, 표적 분자와 특이적으로 반응하는 항체는 금속 코팅 표면에서 특정 패턴으로 인쇄된다.
일 실시양태에서, 본 발명은 1단계 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은 패턴화된 표면 상에 표지된 (예를 들어, 관심 대상인 알레르겐으로 표지된) 회절 증진 성분 또는 미립자를 예비 건조하고, 이어서 사용전 맨 위에 흡상제 디스크를 배치하는 것을 포함한다. 이어서, 흡상제 디스크에 뚫린 구멍 영역내 맨 위에 장치를 배치함으로써 본 장치를 시험액 (예를 들어, 알레르겐 특이적 IgE 함유 혈청 또는 혈액)에 노출시킨다. 공극 크기 및 흡상제를 적합하게 선택하여 흡상 시간이 필요한 인큐베이션 시간에 맞추어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 0.45 미크론의 공극 크기의 니트로셀룰로오스는 0.3 미크론 직경의 미립자로 희석된 혈청의 흡상을 8 내지 12분 동안 지연시킴으로써, 진단 장치가 작업하는데 적합한 시간을 제공한다.
다른 실시양태에서, 본 발명은 흡상의 발생을 초기에 막기 위해 흡상제 서클의 주변에 부식성 시약을 사용하는 것을 포함한다. 이 시약은 흡상을 막지만 결국에는 용해되거나 유도체로 전환되어 특정 시간후에 흡상을 허용하는 소수성 재료일 수 있다. 상기 특정 시간은 필요한 인큐베이션 시간에 상응하는 시간일 것이다.
본 발명은 최종 사용자가 보다 용이하게 사용할 수 있도록 바이오센싱 장치의 사용 방법을 개선하는 것이다. 본 방법은 니트로셀룰로오스와 같은 흡상제를 사용하여 비결합 회절 증진 성분 및 잉여의 유체를 제거함으로써 세정 단계에 대한 필요성을 제거한다. 세척 단계가 대개는 가장 성가신 단계이므로, 본 방법에 의해 면역분석법에 대한 접근이 매우 간소화된다. 본 검출 시스템은, 노광시에 결합에 의해 간단한 홀로그래픽(holographic) 상을 만든다는 점에서 또한 통상의 면역분석 시스템과 구별되는 독특한 것이다. 즉, 홀로그램(hologram)의 출현 또는 기존 홀로그램의 변경은 양성 반응을 나타낼 것이다. 투과된 빛의 회절에 의해 형성된 패턴은, 피분석물의 수용 물질로의 결합시에 일 패턴에서 다른 패턴으로의 패턴 변형을 포함하나 이에 제한되지 않는 임의의 형태일 수 있다. 특히 바람직한 실시양태에서, 피분석물을 본 발명의 바이오센싱 장치와 접촉시킨 후 1시간 미만내에 회절 패턴을 식별할 수 있다.
피분석물 및(또는) 성분과의 상호작용시에 빛의 회절을 만들어내는 회절 격자는 입사광 파장의 최소 주파수를 가져야 한다. 작은 피분석물에 특이적인 회절 증진 성분 입자를 사용함으로써 간접적으로 극소 피분석물을 검출할 수 있다. 작은 피분석물을 검출할 수 있는 일 실시양태는 라텍스 비드와 같은 성분 입자를 관심 대상인 피분석물에 특이적으로 결합하는 수용체 물질로 코팅하는 것을 포함한다.
회절 증진 입자에 수용체 물질을 부착시키는데 다양한 방법이 사용될 수 있다. 이 방법으로는 소수성 입자에의 단순 물리흡착 (예를 들어, 폴리스티렌 입자상의 단백질 결합), 단백질 A 또는 단백질 G 링커(linker)를 사용한 결합; 스트렙타비딘- 또는 아비딘-비오틴 링커를 사용한 결합; 공유결합 부착을 사용한 결합을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 바람직한 실시양태는 카르복실화 입자에 대한 단백질성 수용체의 카르보디이미드 커플링을 사용하는 것이다. 당업자에게 공지된 다른 커플링 방법이 또한 사용될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 회절 증진 성분 입자로는 유리, 셀룰로오스, 합성 중합체 또는 플라스틱, 라텍스, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 박테리아 세포 또는 진균 세포 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 입자는 바람직하게는 형태가 구형이지만, 입자의 구조적 및 공간적 형상은 본 발명에 있어서 결정적이지 않다. 예를 들어, 입자는 길죽한 (sliver) 형, 타원형, 정육면체형 등일 수 있다. 바람직한 입자 크기는 직경이 약 0.1 ㎛ 내지 100.0 ㎛, 바람직하게는 약 0.1 ㎛ 내지 1 ㎛의 범위이다. 성분 입자의 조성은 본 발명에 결정적이지 않다. 바람직하게는 매질과 증진 성분 간의 굴절률 차는 0.1 내지 1.0이다. 보다 바람직하게는, 매질과 증진 성분 간의 굴절률 차는 0.2 내지 0.7이다.
중합체 필름 상의 피분석물 특이적 수용체 층은 입자에의 결합에 사용된 에피토프와 상이한 피분석물 상의 에피토프에 특이적으로 결합하는, 항체와 같은 수용 물질을 포함한다. 따라서, 바이러스 입자와 같은 작은 피분석물을 검출하기 위해서, 매질은 바이러스 입자가 결합되는 라텍스 입자와 같은 회절 증진 성분 입자에 먼저 노출된다. 이어서, 회절 증진 성분 입자는 임의로 세척되어 바이러스 특이적 항체를 함유하는 피분석물 특이적 수용체 층을 갖는 중합체 필름에 노출된다. 이어서, 항체는 성분 입자 상의 바이러스 입자에 결합되어, 필름상의 수용체와 동일한 패턴으로 성분 입자를 고정시킨다. 결합된 성분 입자는 가시광의 회절을 야기할 것이므로, 회절 패턴이 형성되는데 이는 액체 중에 바이러스 입자가 존재함을 나타낸다. 또한, 중합체 필름은 그 위에 금속 코팅을 더 포함할 수 있다. 이어서, 피분석물 특이적 수용체 층은 필름의 금속화 표면에 위치하게 될 것이다.
별법으로, 항체 함유 피분석물 특이적 수용체 층과 함께 중합체 필름을 포함하는 바이오센서를 피분석물 함유 매질에 먼저 노출시키고, 피분석물을 피분석물 특이적 수용체 층 물질에 결합시킴으로써 피분석물이 검출될 수 있다. 이어서, 회절 증진 성분 입자 함유 현탁액을 이에 결합된 피분석물을 갖는 센싱 장치와 접촉시킨다. 이어서, 입자를 피분석물에 결합시킨다. 결합된 성분 입자는 가시광선의 회절을 야기할 것이므로, 회절 패턴이 형성되는데 이는 액체 중에 피분석물이 존재함을 나타낸다.
다른 바람직한 실시양태에서, 바이오센서, 회절 증진 성분 입자 및 피분석물 함유 매질이 동시에 혼합될 수 있다. 이는 상기 논의한 결합 절차가 조합되는 결과를 가져온다. 피분석물의 일부는 회절 증진 성분 입자와 먼저 결합된 후 기판과 결합될 것이다. 다른 피분석물은 기판과 먼저 결합되고, 이어서 성분 입자와 결합될 것이다. 점광원이 센서 전체에 비출 때 회절 패턴이 형성되는데, 이는 액체 중에 피분석물이 존재함을 나타낸다.
마지막으로, 보다 간단한 실시양태에서, 회절 증진 성분 입자는 제조를 위한 일환으로서 바이오센서 상에서 예비 건조된다. 사용중, 피분석물 함유 매질이 바이오센서 표면에 배치된다. 이로 인해 입자가 재현탁되고, 이어서 피분석물이 존재하는 경우 필름의 패턴화 수용체 영역에 입자가 결합되게 된다.
본 발명의 장치를 사용하여 검출될 것으로 예상되는 피분석물로는 박테리아; 효모; 진균; 바이러스; 원생동물; 또는 이같은 미생물에 특이적인 항원; 류머티즘성 인자; IgG, IgM, IgA 및 IgE 항체를 포함하나, 이에 제한되지 않는 항체; 암발생 항원; 연쇄상구균 A군 항원; 바이러스 항원; 자가면역 질병과 관련된 항원; 알레르겐; 종양 항원; 연쇄상구균 B군 항원; HIV I 또는 HIV II 항원; 또는 이와 같은 그리고 다른 바이러스 반응성 숙주 (항체); RSV에 또는 바이러스 반응성 숙주 (항체)에 특이적인 항원; 항원; 효소; 호르몬; 다당류; 단백질; 지질; 탄수화물; 약물 또는 핵산; 살모넬라 종; 칸디다 알비칸스 및 칸디다 트로피칼리스를 포함하나, 이에 제한되지 않는 칸디다 종; 살모넬라 종; 수막염균 A군, B군, C군, Y군 및 W 아군 135, 페렴연쇄상구균, 대장균 K1, 헤모필루스 인플루엔자 B형; 미생물로부터 유도된 항원; 하프텐, 남용 약물; 치료 약물; 환경적 약제; 및 간염 특이적 항원을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 특정종의 미생물에 대한 영양물이 피분석물 특이적 수용체 층에 혼입될 수 있다. 이런식으로, 먼저 본 발명의 바이오센서를 혼입된 영양물과 접촉시키고 이어서 결합된 미생물의 성장에 적합한 조건하에서 바이오센서를 배양함으로써 매우 저농도의 미생물을 검출할 수 있다. 회절 패턴을 형성하기에 충분한 유기물이 존재할 때까지 미생물을 성장시킨다. 물론, 일부 경우에, 패턴화된 단층 상에 영양물이 존재하지 않더라도 회절 패턴을 형성하기에 충분할 정도로 미생물이 존재하거나 증식될 수 있다.
본 발명의 일부는 중합체 필름 상에 미세 인쇄 가능하고 관심 대상인 피분석물에 특이적으로 결합하는 피분석물 특이적 수용체 물질이다. 즉, 수용체 물질은 특이적 결합쌍의 일부로서 정의되고, 항원/항체, 효소/기질, 올리고뉴클레오티드/DNA, 킬레이트화제/금속, 효소/억제제, 박테리아/수용체, 바이러스/수용체, 호르몬/수용체, DNA/RNA 또는 RNA/RNA, 올리고뉴클레오티드/RNA, 및 이들 종의 임의의 다른 종에의 결합, 뿐만 아니라 이들 종의 무기 종과의 상호 작용을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 금속화 중합체 필름이 사용될 때, 피분석물 특이적 수용체 물질이 필름의 금속화 표면에 미세 인쇄된다.
부착층에 결합된 수용체 물질은 관심 대상인 피분석물(들)에 특이적으로 결합하는 능력을 특징으로 한다. 수용체 물질로서 사용될 수 있는 각종 물질은 피분석물과 (임의의 선택 시료에 대해) 선택적으로 결합하는 물질 유형에 의해서만 제한된다. 전종의 수용체 물질에 포함될 수 있는 물질의 아종에는 독소, 항체, 항원, 호르몬 수용체, 기생동물, 세포, 하프텐, 대사산물, 알레르겐, 핵산, 핵재, 자가항체, 혈 단백질, 세포 표적물, 효소, 조직 단백질, 효소 기질, 조효소, 뉴런 전달제, 바이러스, 바이러스 입자, 미생물, 단백질, 다당류, 킬레이트화제, 약물 및 특이 결합쌍의 임의의 다른 성분이 있다. 이 목록은 단지 박막 분석 시스템을 만들기 위해 접착층에 코팅될 수 있는 다수의 상이한 물질 중 일부만을 포함한다. 선택된 관심 대상인 피분석물이 무엇이든 간에, 수용체 재료는 관심 대상인 피분석물과 결합되도록 고안된다. 바람직한 실시태양에서, 바이오센싱 장치는, 관심 대상인 피분석물이 수용체 물질과 회절 증진 성분간에 개재될 때 점광원의 투과에 반응하여 육안으로 식별할 수 있는 패턴을 제공하도록 만들어지고 배열된다.
많은 경우에, "차단제"는 비특이적 결합을 막기 위해 필요할 것이다. 본 명세서에 사용된 "차단제"란 용어는 센서 표면에 부착되어 피분석물 이외의 물질이 표면 (패턴 영역 또는 비패턴 영역)에 결합하는 것을 "차단하거나" 막는 시약을 의미한다. 차단 단계는 이미 접촉 인쇄된 표면의 후처리 ("후차단") 단계로서 행해지고, 비접촉 인쇄 영역을 다른 티올로 충전시키는 표준 기술이다. 그러나, 본 발명자들은 후차단 기술에 비해 "전차단" 기술이 바람직함을 발견하였다. 전차단 기술에서, 기재 표면이 티올을 함유하지 않은 차단제로 미리 처리되고 이어서 접촉 인쇄된다. 어떠한 이론에도 얽매이길 원치 않지만, 이론상으로 (일반적으로 황 함유) 접촉 인쇄 물질이 물리흡착 차단제를 대신함으로써 피분석물 특이적 수용체 물질이 기판 표면에 직접적으로 결합하게 된다. 필요에 따라, 후속적인 후차단을 또한 수행할 수 있다. 차단제로는 β-카세인, 우혈청 알부민과 같은 알부민, 플루로닉(pluronic) 또는 다른 계면활성제, 폴리에틸렌 글리콜 또는 이의 유도체, 폴리비닐 알코올, 또는 상기 화합물의 유도체, 및 당업자에게 공지된 임의의 다른 차단 물질을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
관심 대상인 피분석물 함유 매트릭스는 간질액, 고체, 가스 또는 체액, 예를 들어 점액, 타액, 소변, 대변, 조직, 골수, 뇌 척수액, 혈청, 혈장, 전혈, 객담, 완충액, 추출액, 정액, 질 분비액, 심막, 위, 복막, 늑막, 인두 면봉 (throat swab) 또는 다른 세척액 등일 수 있다. 관심 대상인 피분석물은 항원, 항체, 효소, DNA 프래그먼트, 비손상 유전자, RNA 프래그먼트, 소분자, 금속, 독소, 환경적 약제, 핵산, 세포질 성분, 털 또는 편모 성분, 단백질, 다당류, 약물 또는 임의의 다른 물질일 수 있다. 예를 들어, 박테리아에 대한 수용체 물질은 표면 멤브레인 성분, 단백질 또는 지질, 다당류, 핵산 또는 효소를 특이적으로 결합시킬 수 있다. 박테리아의 지표가 되는 피분석물은 당류 또는 다당류, 효소, 핵산, 멤브레인 성분, 강글리오시드 또는 박테이라에 반응하여 숙주에 의해 생성된 항체일 수 있다. 피분석물의 존재는 감염성 (박테리아성 또는 바이러스성) 질병, 암, 알레르기, 또는 다른 의학적 질환 또는 증상을 나타낼 수 있다. 피분석물의 존재는 물 또는 음식물 오염 또는 다른 유해 물질을 나타내는 지표일 수 있다. 피분석물은 약물 남용을 나타내거나 또는 치료제의 수준을 모니터할 수 있다.
이런 기술이 이용될 수 있는 가장 일반적으로 접하는 분석 프로토콜 중 하나는 면역분석법이다. 그러나, 일반적인 고려 사항은 핵산 프로브, 효소/기질 및 다른 리간드/수용체 분석 포맷(format)에도 적용된다. 면역분석법에서는, 항체는 수용체 물질로서 작용할 수 있고(있거나) 관심 대상인 피분석물일 수 있다. 수용체 물질, 예를 들어 항체 또는 항원은 시험 장치의 부착층에 안정한 반응성층을 형성해야 한다. 항체가 수용체 물질이면, 항체는 관심 대상인 항원에 특이적이어야 하고, 항체(수용체 물질)는 항원(피분석물)이 시험 표면에 보유될 수 있을 정도로 충분히 강력하게 항원을 결합시켜야 한다. 일부 경우에, 피분석물은 수용체 물질을 결합시킬 뿐 아니라 관찰가능할 정도로 수용체 물질의 변형을 일으킬 수 있다. 이같은 상호작용은 시험 표면에서 질량 증가 또는 시험 표면에서 수용체 물질의 양 감소를 일으킬 수 있다. 수용체 물질의 양을 감소시키는 예로는 특이적인 고정된 기질과 분해성 효소 또는 물질의 상호 작용이다. 이 경우, 관심 대상인 피분석물과의 상호작용 전에는 회절 패턴을 관찰할 수 있으나, 피분석물이 존재한다면 회절 패턴은 사라지게 될 것이다. 수용체 물질의 피분석물과의 결합, 혼성화, 또는 상호작용이 일어나는 특이적 메카니즘은 본 발명에 중요하지 않지만, 최종 분석 프로토콜에 사용된 반응 조건에 영향을 미칠 수 있다.
일반적으로, 수용체 물질은 기판층에 비활성적으로 도포될 수 있다. 필요에 따라, 부착층에 의해 시험 표면에 도입된 유리 관능기가 수용체 물질의 시험 표면에의 공유결합적 부착에 사용될 수 있다.
광범위한 기술을 사용하여 수용체 물질을 기판층에 가할 수 있다. 용액을 개별 정렬식 또는 패턴식으로 가하는 방법; 분무, 잉크젯, 접촉 인쇄 또는 다른 각인법; 또는 차단제 재료를 패턴식 인쇄한 후 수용체 물질로 전체적 함침 또는 스핀 코팅하는 방법에 의해 시험 표면을 수용체 물질로 코팅할 수 있다. 선택된 기술은 다수의 시험 표면을 코팅하기 위해 필요한 수용체 물질의 양을 최소화시키고 가하는 동안 수용체 물질의 안정성/관능성을 유지시켜야 한다. 기술은 또한 매우 균일하고 조절된 형태로 수용체 물질을 부착층에 도포하거나 부착시켜야 한다.
본 발명의 바이오센싱 장치는 패턴화된, 피분석물 특이적 수용체 층을 바람직하게는 투명 또는 반투명인 중합체 또는 금속화 중합체 필름에 접촉 인쇄하는 방법, 이로부터 제조된 조성물 및 이 조성물의 유용성을 이용한다, 패턴화된 피분석물 특이적 수용체 층은 피분석물 수용체의 조절 부착 (또는 결합) 위치를 허용한다. 본 명세서에 사용된 "그 위의 패턴화된 피분석물 특이적 수용체 층"이란 용어는 중합체 또는 금속화 중합체 필름 상에 임의 패턴으로 존재하는 피분석물 특이적 수용체 층을 의미한다. 바이오센싱 장치는 또한 임의 잔류액을 피분석물 시료로부터 제거하여 임의의 부가적인 세정에 대한 필요성을 막는 흡상제를 포함한다.
그 위의 패턴화된 피분석물 특이적 수용체 층을 갖는 필름이 피분석물 특이적 수용체 층과 반응할 수 있는 피분석물에 노출될 때, 필름은 관심 대상인 피분석물과 패턴화된 피분석물 특이적 수용체 층의 반응에 따라 달라지는 광학 회절 패턴을 형성할 것이다. 매질은 회절 증진 성분 입자를 함유할 것이다. 매질은 물과 같은 고표면장력 유체일 수 있다. 빛은 가시 스펙트럼 내에 존재할 수 있고, 필름으로부터 반사되거나, 이를 투과할 수 있고, 피분석물은 피분석물 특이적 수용체 층과 반응하는 임의의 화합물일 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 이 방법은 회절 증진 성분 입자를 함유하고 피분석물을 잠재적으로 함유하는 시험 시료와 센싱 장치를 접촉시키는 것을 포함한다. 이어서, 흡상제는 비결합 표지 분자 뿐만 아니라 임의의 잔류 액체를 시료로부터 제거하는데 사용된다. 피분석물이 시료에 존재하면, 빛이 피분석물 특이적 수용체 층을 갖는 금속화 중합체 필름을 투과하여, 가시 회절상이 형성된다.
피분석물이 잔류할 수 있는 매질은 고상, 겔형, 액상 또는 기상일 수 있다. 체액 중의 피분석물을 검출하기 위해, 유체는 소변, 혈청, 혈장, 척수액, 객담, 전혈, 타액, 요생식기 분비물, 대변, 심막, 위, 복막, 늑막 세척액, 질 분비액, 또는 인두 면봉으로부터 선택되지만, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 바이오센싱 장치에 사용될 수 있을 것으로 사료되는 가장 일반적인 가스는 공기이다.
일 실시양태에서, 본 발명은 미세 접촉 인쇄 금속화 필름이 딥스틱(dipstick) 말단에 실장되는 딥스틱형인 것으로 사료된다. 사용시에, 딥스틱은 의심스러운 피분석물이 존재할 수 있는 액체에 침지된다. 액체는 또한 회절 증진 성분 입자를 함유할 수 있다. 딥스틱은 수분동안 유지된다. 딥스틱을 제거하자마자, 이어서 흡상제를 사용하여 비결합 표지 미립자 뿐만 아니라 임의의 잔류 액체를 시료로부터 제거한다. 흡상제 가운데에 작은 구멍을 뚫어, 일단 시료 및 과량의 입자가 흡상되어 버리면 흡상 물질을 제거하지 않은채로 사용자가 이 구멍을 통해 회절상을 즉시 체크할 수 있도록 할 수 있다. 빛을 금속화 필름에 투과하거나, 필름 뒤의 빛에 의해 필름을 관찰한다. 회절상이 관찰되면, 피분석물이 액체 중에 존재한다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 복수 피분석물 시험을 동일 지지체 상에서 구성한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 그 위에 인쇄된 패턴 (40)을 각각 갖는 수개의 미세 접촉 인쇄 필름 (20, 25, 30 및 35)를 스트립 (10)에 제공한다. 각각의 미세 접촉 인쇄 필름 (15, 20, 25 및 30)은 상이한 피분석물에 특이적인 상이한 수용체 물질을 갖는다. 각각의 인쇄 필름 (15, 20, 25 및 30)은 일련의 또는 일 스트립의 흡상제를 포함하여 스트립 (10)의 사용을 보조할 수 있다. 본 발명이 각종의 미세 접촉 인쇄 필름과 임의 정렬된 형태를 갖출 수 있어서, 본 발명의 바이오센서 장치의 사용자는 흡상제에 의해 사용자가 번거럽고 다소 힘들 수 있는 임의의 추가적 세정 단계에 대한 필요성이 제거된채로 단일 시험을 사용하여 복수 피분석물의 존재를 검출할 수 있게됨을 알 수 있다.
피분석물 특이적 수용체 층에 대해 가능한 지지체가 다수 존재한다. 간단한 물리흡착은 폴리스티렌, 유리, 나일론, 또는 당업자에게 공지된 다른 물질과 같은 다수 물질 상에서 일어날 수 있다. 피분석물 특이적 수용체 층을 고정시키는 바람 직한 실시양태는 티올 또는 디술피드 함유 화합물과 금 사이에 가능한 것과 같은 공유결합 부착을 포함한다. 전형적으로, 5 내지 2000 nm 두께의 금 코팅은 Si/SiO2 웨이퍼, 유리, 또는 중합체 필름 상에서 지지된다. 임의로, 티탄은 금과 지지체 간의 흡착 증진제로서 작용하도록 사용될 수 있다. 피분석물 특이적 수용체는 접촉 인쇄 또는 용액으로부터의 함침 동안에 금 표면에 부착된다. 바람직하게는 지지체는 마일러 (등록상표, MYLAR) 필름 상의 금 코팅을 포함한다.
도 2는 미세 접촉 인쇄를 위해 사용되는 절차를 개략적으로 나타낸다. 엘라스토머성 스탬프를 사용하여 접촉에 의해 피분석물 특이적 수용체 "잉크"를 금 표면에 전달한다. 스탬프가 패턴화되었으면, 패턴화된 피분석물 특이적 수용체 층이 형성된다. 목적하는 패턴과 정반대 형태의 원판에 폴리디메틸실록산(PDMS)을 주조하여 스탬프를 제작하였다. 표준 포토리쏘그래피 기술을 사용하여 원판을 제조하거나, 미세한 등급의 표면 형태를 갖는 기존 물질로부터 원판을 구성하였다.
전형적인 실험 절차의 바람직한 실시양태에서, 포토리쏘그래피에 의해 제조된 원판을 유리 또는 플라스틱 페트리 접시에 배치시키고, 그 위에 SYLGARD (등록상표) 실리콘 엘라스토머 184 및 SYLGARD (등록상표) 실리콘 엘라스토머 184 경화제 (다우 코닝 코포레이션 (Dow Corning Corporation))의 10:1 비 (w:w) 혼합물을 부었다. 엘라스토머를 약 30분 동안 실온 및 감압에서 정치시켜 탈기시키고, 이어서 적어도 4 시간 동안 60℃에서 경화시키고, 원판으로부터 살그머니 벗겨낸다. 엘라스토머 스탬프의 "잉킹(inking)"은 전형적으로 디술피드 유도된 항체의 0.1 내 지 10 μM 수용액내에서 10초 내지 10분 동안 스탬프 표면을 아래로 향하게 하여 스탬프를 상기 수용액에 노출시킴으로써 수행된다. 스탬프를 주변 조건하에서 또는 전형적으로는 공기 또는 질소 가스 스트림에 노출시켜서 건조시킨다. 잉킹후, 스탬프를 금 표면에 가한다. 가벼운 압력을 사용하여 스탬프와 표면 사이가 완전히 접촉하도록 한다. 1초 내지 5분후에, 스탬프를 표면으로부터 살그머니 벗겨낸다. 스탬프 제거후에, 표면을 세척하고 건조한다. 별법으로, 제2 스탬프를 사용하거나 전체 표면을 상이한 시약에 노출시킴으로써 스탬핑되지 않은 영역의 추가적 유도체화를 수행할 수 있다. 이어서, BSA 또는 β-카세인과 같은 단백질 차단제, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 시약에 노출시킬 수도 있다.
스탬프의 엘라스토머 특성은 본 방법의 성공에 있어서 중요하다. 경화시에 폴리디메틸실록산 (PDMS)는 현저한 양각을 갖는 표면에서 조차도 스탬프와 표면이 우수하게 합치되는 접촉을 허용할 수 있을 정도로 충분히 엘라스토머성이어야 한다. 이러한 접촉은 수용체를 금 필름에 효율적으로 접촉 전달하는데 있어서 필수적이다. PDMS의 엘라스토머 특성은 또한 스탬프가 원판으로부터 제거될 때 중요하다. 스탬프가 (원판에서처럼) 경질이면, 2개의 기판 중 하나를 손상시키지 않으면서 경화후 스탬프와 원판을 분리시키는 것이 곤란할 것이다. PDMS는 또한 미크론 단위 미만의 치수를 갖는 형태에서조차도 그의 형태를 유지시킬 수 있을 정도로 충분히 경질이다. 성능을 현저히 저하시키지 않으면서 1년 내내 200회에 결쳐 사용될 수 있다는 점에서 이 스탬프는 내구성을 갖는다. 스탬프용 인쇄 롤을 사용하는 것은 연속적인 인쇄 작용을 가능하게 할 수 있다. 별법으로, 회절에 필요한 크기, 예를 들면 ≤100㎛의 크기를 만들 수 있다면 목적하는 패턴의 잉크젯 인쇄가 또한 행해질 수 있을 것이다.
본 발명의 방법 및 조성물에 대한 보다 상세한 설명은 다음과 같다. 본 명세서에 인용된 모든 공개문헌을 이 거명을 통해 그 전문이 본 명세서에 참고로 인용된다.
임의의 플라스틱 필름이 본 발명에 적합하다. 바람직하게는, 플라스틱 필름은 또한 그 위에 침착된 금속 코팅을 가질 수 있다. 플라스틱 필름으로는 폴리에틸렌-테레프탈레이트 (예를 들어, 마일러 (등록상표, MYLAR)), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-메틸 아크릴레이트 공중합체, 셀로판, 셀룰로오스계 중합체, 예를 들어 에틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 아이오노머 (에틸렌 중합체) 폴리에틸렌-나일론 공중합체, 나일론, 폴리프로필렌, 메틸 펜텐 중합체, 폴리비닐 플루오라이드 및 방향족 폴리술폰과 같은 중합체를 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 플라스틱 필름은 80% 이상의 광학 투명도를 갖는다. 다른 적합한 플라스틱 및 공급원은 예를 들어 문헌 [Modern Plastics Encyclopedia (McGraw-Hill Publishing Co., New York 1923-1996)]과 같은 참고 문헌에 기재되어 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 중합체 필름은 그 위에 금속 코팅을 갖고, 약 5% 내지 95%의 광학 투명도를 갖는다. 본 발명에서 사용된 플라스틱 필름에 대한 보다 바람직한 광학 투명도는 약 20% 내지 80%이다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 중합체 필름은 적어도 약 80%의 광학 투명도를 갖고, 금속 코팅의 두께는 회절상이 투과된 빛에 의해 생성되도록 약 60% 이상의 광학 투명도를 유지할 수 있는 정도의 두께이다. 이는 약 10 nm의 금속 코팅 두께에 상응한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시양태에서, 금 두께는 약 1 nm 내지 1000 nm일 수 있다. 예를 들어, 보다 더 두꺼운 금 코팅 (>20 nm)은 반사된 빛에 의한 회절상을 제조하기 위해 여전히 적합하다.
필름 상에 침착되는 바람직한 금속은 금이다. 그러나, 은, 알루미늄, 크롬, 구리, 철, 지르코늄, 백금 및 니켈, 뿐만 아니라 이들 금속의 산화물이 사용될 수 있다.
원칙적으로, 적합한 크기의 골을 갖는 임의의 표면이 원판으로서 사용될 수 있다. 미세 접촉 인쇄 방법은 엘라스토머 스탬프가 주조되는 적합한 양각 구조로부터 개시된다. 이 '원판' 주형은 포토리쏘그래피에 의해, 또는 널리 사용되는 회절 격자와 같은 다른 절차에 의해 생성될 수 있다. 일 실시양태에서, 스탬프를 폴리디메틸실록산으로부터 제조할 수 있다.
스탬프는 공기중에서 또는 수용체 물질의 과도한 확산을 막을 수 있는 유체하에서 사용될 수 있다. 대규모의 또는 연속적인 인쇄 공정을 위해서는, 공기중에서 인쇄하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 일 실시양태에서, 패턴은 피분석물 특이적 수용체 층을 갖는 금속화 플라스틱 중합체 상에서 형성된다. 스탬핑 공정후, 플라스틱 상의 금속화 영역 은 예를 들어 β-카세인과 같은 단백질 반발제에 의해 임의로 차단될 수 있다.
하기 실시예를 들어 본 발명을 더 설명하나, 이들 실시예에 의해 어떠한 식으로든 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 반대로, 당업자에게는 본 명세서 기재 내용을 숙독한 후 본 발명의 정신에서 벗어나지 않는 한 다양한 다른 실시양태, 변형양태 및 등가양태가 가능하다는 것이 명확하게 이해될 것이다.
실시예 1:
금-코팅된 마일러 (등록상표, MYLAR)를 차단제로서 스타빌가드 (StabilGuard, 등록상표) (서모딕스사 (SurModics Inc.); 미네소타주 에덴 프라이리에 소재) 중에 희석된 베타 카세인 5 mg/mL로 처리하였다. 그 다음 카세인으로 처리된 필름을 IgE (예를 들면, IgE의 C3 내지 C4 도메인에 특이적인 것과 같은 모노클로날 항-IgE)에 대한 티올화된 항체로 접촉 인쇄하여, 10 미크론의 서클 내에 항체의 패턴화된 x, y 배열을 제공하였다. 이 1단계 장치의 추가의 제조는 몰드-믹스 (mold-mix) 표지된 입자들 (스타빌가드 (등록상표) 중에 희석된 베타 카세인 5 mg/mL 중에 현탁된 ALK Cat 제512042호와 결합된 0.3 미크론 입자) 11 마이크로리터를 이 표면에 도포하고, 실온에서 건조시키는 것을 포함하였다. 그 다음 직경 3/32 인치 (0.24 ㎝)의 구멍을 가진 0.45-미크론의 공극 크기의 니트로셀룰로오스 디스크를 건조된 입자 상에 배치하여 진단 장치의 제조를 완료하였다. 이 장치를 6부의 인산염 완충 용액 (pH 8, 0.1 M의 이온 농도) 중 희석된 IgE 10 ㎍/mL에서 IgE-소량첨가 (spiked) 혈청으로 구성된 샘플로 시험하였다. 양성 대조군으로 사용하기에 좋은 IgE 원천은 일반적으로 광범위한 알레르겐에 대해 반응성을 나타내는 폴리클로날 원천이었다. 대조군은 샘플과 같은 방법으로 희석되고 소량첨가되지 않은 혈청으로 시험하였다. 시험은 니트로셀룰로오스 구멍의 중심 내에 진단 장치 위에 희석된 혈청 34 마이크로리터를 배치하는 것을 포함하였다. 흡상은 물질의 0.45 미크론의 작은 공극 크기 때문에 지연되었고, 통상적으로 희석된 혈청을 첨가한 후 5 내지 15분에 발생하였다. 이 시간은 피분석물과 진단물 사이에 적당한 인큐베이션이 일어나도록 하였다. 흡상이 더 짧게 지연되게 (또는 지연되지 않게) 하려면, 더 큰 공극 크기의 물질을 흡상제로 사용할 수 있다. 흡상이 일어난 후, 구멍을 통하여 비추는 점광원 (예, 레이저)을 이용하여 회절상에 대해 샘플을 조사하였다. 회절상은 피분석물 (예를 들어 이 경우에는, 몰드 믹스-특이적 IgE)이 존재함을 나타내었다.
실시예 2:
금-코팅된 마일러 (등록상표)를 차단제로서 베타 카세인의 완충 용액 5 mg/mL로 처리하였다. 그 다음 카세인으로 처리된 필름을 루테인화 호르몬 (예, 모노클로날)에 대한 티올화된 항체로 접촉 인쇄하여, 10-미크론 서클 내에 항체의 패턴화된 x, y 배열을 제공하였다. 얻어진 샘플을 LH-소량첨가 완충된 BSA 용액 60 마이크로리터에 노출시켰다. 이어서 즉시 (패턴화된 항체보다는 호르몬의 다른 에피토프를 인식하는 모노클로날 같은) 루테인화 호르몬 항체에 대한 다른 모노클로날과 결합시킨 0.5 미크론 입자를 포함하는 현탁액 20 마이크로리터를 109 또는 1010 입자/mL의 농도로 첨가하였다. 일부의 경우, 샘플을 인큐베이션 동안 60 ℃로 가열하였다. 인큐베이션 시간은 일반적으로 5 내지 15분 범위였다. 인큐베이션 후에, 중심에 구멍 (예를 들면, 직경 3/32 인치 (0.24 ㎝))을 가진 니트로셀룰로오스 (예를 들면, 8 미크론의 공극 크기)의 디스크를 샘플 및 액체/입자 혼합물 위에 두었다. 이는 비결합 입자와 과량의 액체를 흡상하여, 구멍을 통과하도록 조준된 점광원 (예, 레이저)을 이용하여 회절상에 대해 샘플을 조사할 수 있었다. 회절상은 피분석물 (이 경우, 루테인화 호르몬)이 존재함을 나타내었다.
실시예 3:
금-코팅된 마일러 (등록상표)를 차단제로서 베타 카세인의 완충된 용액 5 mg/mL로 처리하였다. 그 다음 카세인으로 처리된 필름을 IgE (예를 들면, 친화도 상수 ≥4×1010을 가지는 모노클로날)에 대한 티올화된 항체로 접촉 인쇄하여, 10-미크론 서클 내에 항체의 패턴화된 x, y 배열을 제공하였다. 이 패턴화된 필름을 IgE가 소량첨가되고 희석된 인간 혈청 (예를 들면, 인터내셔날 엔자임사 (International Enzymes)의 Cat 제8005호) 34 마이크로리터에 노출시켰다. 혈청의 통상적인 희석도는 소량첨가된 혈청 1부에 인산염 완충 용액 (pH 7.2) 2부의 비율이다. 5분 후에, IgE (예를 들면, IgE의 C3 내지 C4 도메인에 특이적인 것과 같은 모노클로날 항-IgE)에 대한 다른 모노클로날 항체와 결합된 0.3-미크론 입자를 포함하는 현탁액 11 마이크로리터를 첨가하였다 (일반적으로 109 또는 1010 입자/mL의 농도). 10분 후에, 중심에 구멍 (예를 들면, 직경 3/32 인치 (0.24 ㎝))을 가진 니트로셀룰로오스 (예를 들면, 8 미크론의 공극 크기)의 디스크를 샘플 및 액체/입자 혼합물 위에 배치하였다. 이는 비결합 입자와 과량의 액체를 흡상하여, 구멍을 통과하도록 조준된 점광원 (예, 레이저)을 이용하여 회절상에 대해 샘플을 조사할 수 있었다. 회절상은 피분석물 (이 경우, 총 IgE)이 존재함을 나타내었다. 1000 ng/mL (혈청 내 IgE의 초기 농도) 이상에 대한 검출이 달성되었다.
실시예 4:
금-코팅된 마일러 (등록상표)를 차단제로서 베타 카세인의 완충된 용액 5 mg/mL로 처리하였다. 그 다음 카세인으로 처리된 필름을 연쇄상구균 B군에 대한 티올화된 폴리클로날 항체로 접촉 인쇄하여, 10-미크론 서클 내에 항체의 패턴화된 x, y 배열을 제공하였다. 이 패턴화된 필름을 연쇄상구균 B군 항원 (디프코사 (Difco)의 Cat 제2979-50호; 미시간주 디트로이트 소재) 용액 34 마이크로리터에 5분 동안 노출시켰다. 그리고 나서 연쇄상구균 B군 (일반적으로 109 또는 1010 입자/mL의 농도)에 대한 항체와 결합된 0.3 미크론 입자를 포함하는 현탁액 11 마이크로리터를 첨가하였다. 10분 후에, 중심에 구멍 (예를 들면, 직경 3/32 인치 (0.24 ㎝))을 가진 니트로셀룰로오스 (예를 들면, 8 미크론의 공극 크기)의 디스크를 샘플 및 액체/입자 혼합물 위에 배치하였다. 이는 비결합 입자와 과량의 액체를 흡상하여, 구멍을 통과하도록 조준된 점광원 (예, 레이저)을 이용하여 회절상에 대해 샘플을 조사할 수 있었다. 회절상은 피분석물 (이 경우, 연쇄상구균 B군 항원)이 존재함을 나타내었다. 10 내지 100 ng/mL 사이의 검출이 달성되었다.
실시예 5:
금-코팅된 마일러 (등록상표)를 차단제로서 베타 카세인의 완충된 용액 5 mg/mL로 처리하였다. 그 다음 카세인으로 처리된 필름을 연쇄상구균 B군에 대한 티올화된 폴리클로날 항체로 접촉 인쇄하여, 10-미크론 서클 내에 항체의 패턴화된 x, y 배열을 제공하였다. 우선, 연쇄상구균 B군 세포 현탁액 (9×109 내지 9×1010 세포/mL 범위의 농도)을 탈이온수 중에 710 단위/mL로 희석된 아크로모펩티다제와 같은 효소로 처리하였다. 일반적으로 효소 용액을 세포 현탁액 (예를 들면, 세포 대 효소 용액의 4:3 부피:부피 비율)과 혼합하고, 37 ℃에서 20분간 가열함으로서 세포 추출 단계를 수행하였다. 얻어진 용혈 세포의 34 마이크로리터 부분 표본을 패턴화된 필름에 5분 동안 노출시켰다. 그리고 나서 연쇄상구균 B군 (일반적으로 109 또는 1010 입자/mL의 농도)에 대한 항체와 결합된 0.3 미크론 입자를 포함하는 현탁액 11 마이크로리터를 첨가하였다. 10분 후에, 중심에 구멍 (예를 들면, 직경 3/32 인치 (0.24 ㎝))을 가진 니트로셀룰로오스 (예를 들면, 8 미크론의 공극 크기)의 디스크를 샘플 및 액체/입자 혼합물 위에 배치하였다. 이것은 비결합 입자와 과량의 액체를 흡상하여, 구멍을 통과하도록 조준된 점광원 (예, 레이저)을 이용하여 회절상에 대해 샘플을 조사할 수 있었다. 회절상은 피분석물 (이 경우, 연쇄상구균 B군 세포)이 존재함을 나타내었다. 9×1010 세포/mL 이상에 대한 검출이 달성되었다.
실시예 6:
금-코팅된 마일러 (등록상표)를 차단제로서 베타 카세인의 완충된 용액 5 mg/mL로 처리하였다. 그 다음 카세인으로 처리된 필름을 IgE (예를 들면, 모노클로날)에 대한 티올화된 항체로 접촉 인쇄하여, 10-미크론 서클 내에 항체의 패턴화된 x, y 배열을 제공하였다. 이 패턴화된 필름을 IgE가 소량첨가되고 희석된 인간 EDTA 혈장 (예를 들면, 인터스테이트 블러드 뱅크, 인크 (Interstate Blood Bank, Inc); 테네시주 멤피스 소재) 34 마이크로리터에 노출시켰다. 혈장의 통상적인 희석도는 소량첨가된 혈장 1부에 인산염 완충 용액 (pH 7.2) 3부의 비율이다. 5분 후에, IgE (예를 들면, IgE의 C3 내지 C4 도메인에 특이적인 것과 같은 모노클로날 항-IgE)에 대한 다른 모노클로날 항체와 결합된 0.3-미크론 입자를 포함하는 현탁액 11 마이크로리터를 첨가하였다 (일반적으로 109 또는 1010 입자/mL의 농도). 10분 후에, 중심에 구멍 (예를 들면, 직경 3/32 인치 (0.24 ㎝))을 가진 니트로셀룰로오스 (예를 들면, 8 미크론의 공극 크기)의 디스크를 샘플 및 액체/입자 혼합물 위에 배치하였다. 이는 비결합 입자와 과량의 액체를 흡상하여, 구멍을 통과하도록 조준된 점광원 (예, 레이저)을 이용하여 회절상에 대해 샘플을 조사할 수 있었다. 회절상은 피분석물 (이 경우, 총 IgE)이 존재함을 나타내었다. 1000 내지 10,000 ng/mL (혈장 내 IgE의 초기 농도)에 대한 검출이 달성되었다.
당 업자들은 본 발명은 그 범위를 벗어남 없이 많은 변형과 변이가 가능하다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 상기 상세한 설명 및 실시예는 오직 예시를 위한 것이며, 어떠한 방법으로도 첨부된 청구항에 기재된 바와 같은 상기 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.

Claims (47)

  1. 매질을
    a) 금속 코팅된 중합체 필름,
    b) 금속 코팅된 중합체 필름 상에 패턴으로 인쇄되고, 그 위에 피분석물에 대해 특이적인 수용체 물질을 갖는 피분석물-특이적 수용체 층, 및
    c) 피분석물-특이적 수용체 층 위의 흡상제
    를 포함하는 센싱 장치와 접촉시키고,
    빛을 흡상제 및 금속 코팅된 중합체 필름을 통해 투과시키고,
    투과된 빛의 회절에 의해 형성된 패턴을 검출함으로써 피분석물의 존재를 검출하는 것을 포함하며, 회절 패턴이 패턴화된 피분석물-특이적 수용체 층에 피분석물을 결합시켜 야기되는 것인, 매질 중 피분석물을 검출하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 피분석물이 센싱 장치에 결합할 때 센싱 장치가 투과된 빛을 회절시켜 회절 패턴을 형성하는 패턴으로 피분석물-특이적 수용체 층이 인쇄된 방법.
  3. 제2항에 있어서, 회절 패턴이 육안으로 보이는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 중합체 필름상의 금속 코팅을 더 포함하고, 피분석물-특이적 수용체 층이 금속 코팅 상에 인쇄된 방법.
  5. 제4항에 있어서, 금속이 금, 은, 크롬, 니켈, 백금, 알루미늄, 철, 구리, 금 산화물, 크롬 산화물 또는 지르코늄으로부터 선택되는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 금속이 금인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 금 코팅이 약 1 나노미터 내지 1000 나노미터의 두께인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 중합체 필름이 폴리에틸렌-테레프탈레이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-메틸 아크릴레이트 공중합체, 셀로판, 셀룰로오스계 중합체, 예를 들어 에틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 아이오노머 (에틸렌 중합체) 폴리에틸렌-나일론 공중합체, 나일론, 폴리프로필렌, 메틸 펜텐 중합체, 폴리비닐 플루오라이드, 또는 방향족 폴리술폰으로부터 선택되는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 중합체 필름이 폴리에틸렌-테레프탈레이트인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 흡상제가 니트로셀룰로오스 막, 셀룰로오스 아세테이트 막, 또는 유리 미세섬유 구조체로부터 선택되는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 중합체 필름이 5 % 내지 95 %의 광학 투명도를 갖는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 중합체 필름이 약 20 % 내지 80 %의 광학 투명도를 갖는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 형성된 패턴이 홀로그래픽 패턴인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 피분석물이 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 류머티즘성 인자, IgG, IgM, IgA 및 IgE 항체, 암발생 항원, 연쇄상구균 A군 항원, 바이러스 항원, 자가면역 질병과 관련된 항원, 알레르겐, 종양 항원, 연쇄상구균 B군 항원, HIV I 또는 HIV II 항원, 항체 바이러스, RSV 특이적 항원, 항체, 항원, 효소, 호르몬, 다당류, 단백질, 지질, 탄수화물, 약물 또는 핵산, 수막염균 A군, B군, C군, Y군 및 W 아군 135, 폐렴연쇄상구균, 대장균 K1, 헤모필루스 인플루엔자 B형균, 미생물로부터 유도된 항원, 하프텐, 남용 약물, 치료 약물, 환경적 약제, 또는 간염 특이적 항원으로부터 선택되는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 피분석물이 박테리아, 효모, 진균 또는 바이러스인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 수용체 물질이 항원, 항체, 올리고뉴클레오티드, 킬레이트화제, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 선모, 박테리아 편모 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 금속, 호르몬 또는 상기 물질들의 수용체로부터 선택되는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 피분석물-특이적 수용체 층에서의 회절 증진 성분의 층을 더 포함하며, 여기서 회절 증진 성분은 그 위에 피분석물에 대해 특이적인 수용체 물질을 갖고, 흡상제는 회절 증진 성분의 층 위에 배치되는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 회절 증진 성분이 유리, 셀룰로오스, 합성 중합체 또는 플라스틱, 라텍스, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 박테리아 세포 또는 진균 세포로부터 선택되는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 회절 증진 성분이 폴리스티렌 라텍스 미소구체인 방법.
  20. 제1항에 있어서, 중합체 필름의 비인쇄 지역에 차단 물질을 도포하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 차단 물질이 β-카세인, 알부민, 계면활성제, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알코올 또는 이들의 유도체로부터 선택되는 방법.
  22. 제1항에 있어서, 센싱 장치가 중합체 필름상의 차단 물질의 층을 더 포함하며 그를 통해 피분석물-특이적 수용체 물질이 인쇄되는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 차단 물질이 β-카세인, 알부민, 계면활성제, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알코올 또는 이들의 유도체로부터 선택되는 방법.
  24. 제1항에 있어서, 흡상제를 제거한 후 중합체 필름을 통해 빛을 투과시켜 피분석물의 존재를 검출하는 방법.
  25. 제1항에 있어서, 흡상제가 그의 중앙에 구멍을 갖고 빛이 흡상제의 구멍 및 중합체 필름을 통해 투과되어 피분석물의 존재를 검출하는 방법.
  26. 매질을
    a) 금속 코팅된 중합체 필름,
    b) 금속 코팅된 중합체 필름 상에 패턴으로 인쇄되고, 그 위에 피분석물에 대해 특이적인 수용체 물질을 갖는 피분석물-특이적 수용체 층,
    c) 피분석물-특이적 수용체 층 위의 흡상제
    를 포함하는 센싱 장치와 접촉시키고,
    광원을 흡상제를 통해 금속 코팅된 중합체 필름의 표면으로부터 멀어지도록 반사시키고,
    반사된 빛의 회절에 의해 형성된 패턴을 검출함으로써 피분석물의 존재를 검출하는 것을 포함하며, 회절 패턴이 패턴화된 피분석물-특이적 수용체 층에 피분석물을 결합시켜 야기되는 것인, 매질 중 피분석물을 검출하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 피분석물이 센싱 장치에 결합할 때 센싱 장치가 반사된 빛을 회절시켜 회절 패턴을 형성하는 패턴으로 피분석물-특이적 수용체 층이 인쇄된 방법.
  28. 제27항에 있어서, 회절 패턴이 육안으로 보이는 방법.
  29. 제26항에 있어서, 금속이 금, 은, 크롬, 니켈, 백금, 알루미늄, 철, 구리, 금 산화물, 크롬 산화물 또는 지르코늄으로부터 선택되는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 금속이 금인 방법.
  31. 제30항에 있어서, 금 코팅이 약 1 나노미터 내지 1000 나노미터의 두께인 방법.
  32. 제26항에 있어서, 중합체 필름이 폴리에틸렌-테레프탈레이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-메틸 아크릴레이트 공중합체, 셀로판, 셀룰로 오스계 중합체, 예를 들어 에틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 아이오노머 (에틸렌 중합체) 폴리에틸렌-나일론 공중합체, 나일론, 폴리프로필렌, 메틸 펜텐 중합체, 폴리비닐 플루오라이드, 또는 방향족 폴리술폰으로부터 선택되는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 중합체 필름이 폴리에틸렌-테레프탈레이트인 방법.
  34. 제26항에 있어서, 흡상제가 니트로셀룰로오스 막, 셀룰로오스 아세테이트 막, 또는 유리 미세섬유 구조체로부터 선택되는 방법.
  35. 제26항에 있어서, 피분석물이 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 류머티즘성 인자, IgG, IgM, IgA 및 IgE 항체, 암발생 항원, 연쇄상구균 A군 항원, 바이러스 항원, 자가면역 질병과 관련된 항원, 알레르겐, 종양 항원, 연쇄상구균 B군 항원, HIV I 또는 HIV II 항원, 항체 바이러스, RSV 특이적 항원, 항체, 항원, 효소, 호르몬, 다당류, 단백질, 지질, 탄수화물, 약물 또는 핵산, 수막염균 A군, B군, C군, Y군 및 W 아군 135, 폐렴연쇄상구균, 대장균 K1, 헤모필루스 인플루엔자 B형균, 미생물로부터 유도된 항원, 하프텐, 남용 약물, 치료 약물, 환경적 약제, 또는 간염 특이적 항원으로부터 선택되는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 피분석물이 박테리아, 효모, 진균 또는 바이러스인 방법.
  37. 제26항에 있어서, 수용체 물질이 항원, 항체, 올리고뉴클레오티드, 킬레이트화제, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 선모, 박테리아 편모 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 금속, 호르몬 또는 상기 물질들의 수용체로부터 선택되는 방법.
  38. 제26항에 있어서, 피분석물-특이적 수용체 층에서의 회절 증진 성분의 층을 더 포함하며, 여기서 회절 증진 성분은 그 위에 피분석물에 대해 특이적인 수용체 물질을 갖고, 흡상제는 회절 증진 성분의 층에 배치되는 방법.
  39. 제38항에 있어서, 회절 증진 성분이 유리, 셀룰로오스, 합성 중합체 또는 플라스틱, 라텍스, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 박테리아 세포 또는 진균 세포로부터 선택되는 방법.
  40. 제38항에 있어서, 회절 증진 성분이 폴리스티렌 라텍스 미소구체인 방법.
  41. 제26항에 있어서, 금속-코팅된 중합체 필름의 비인쇄 지역에 차단 물질을 도포하는 단계를 더 포함하는 방법.
  42. 제41항에 있어서, 차단 물질이 β-카세인, 알부민, 계면활성제, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알코올 또는 이들의 유도체로부터 선택되는 방법.
  43. 제26항에 있어서, 센싱 장치가 금속-코팅된 중합체 필름상의 차단 물질의 층을 더 포함하여 그를 통해 피분석물-특이적 수용체 물질이 인쇄되는 방법.
  44. 제43항에 있어서, 차단 물질이 β-카세인, 알부민, 계면활성제, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알코올 또는 이들의 유도체로부터 선택되는 방법.
  45. 제26항에 있어서, 형성된 패턴이 홀로그래픽 패턴인 방법.
  46. 제26항에 있어서, 흡상제를 제거한 후 중합체 필름을 통해 빛을 반사시켜 피분석물의 존재를 검출하는 방법.
  47. 제26항에 있어서, 흡상제가 그의 중앙에 구멍을 갖고 빛이 흡상제의 구멍 및 중합체 필름을 통해 반사되어 피분석물의 존재를 검출하는 방법.
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