KR100757348B1 - Microfluidic device including superporous agarose immuno-beads and immunoassay using the same - Google Patents

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KR100757348B1 KR1020060092822A KR20060092822A KR100757348B1 KR 100757348 B1 KR100757348 B1 KR 100757348B1 KR 1020060092822 A KR1020060092822 A KR 1020060092822A KR 20060092822 A KR20060092822 A KR 20060092822A KR 100757348 B1 KR100757348 B1 KR 100757348B1
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microfluidic
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박성수
양윤선
남성원
이강무
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이화여자대학교 산학협력단
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Abstract

A microfluidic device including superporous agarose immuno-beads is provided to increase surface area and promote microfluidic flow by using superporous agarose beads in which the antibody against a target is immobilized, reduce the sample amount and analysis time, and eliminate spectrophotometer or fluorescent microscope in the analysis. A microfluidic device comprises an inlet(1), a microfluidic channel(2), an outlet(3) and a pole(4) located at the outlet of microfluidic channel for preventing leakage of the superporous agarose particles, and physically keeps superporous agarose immuno-beads in which the antibody against a target is immobilized. The immunoassay of the target comprises the steps of: providing the microfluidic device; flowing the sample solution to the microfluidic channel of the microfluidic device; flowing the antibody against the target coupled with an enzyme for color reaction; and flowing a reaction solution containing a substrate to the microfluidic channel to induce the color reaction.

Description

극다공성 한천면역입자를 포함하는 미세유체소자 및 이를 이용한 면역측정방법{Microfluidic device including superporous agarose immuno-beads and immunoassay using the same} Microfluidic device, including superporous agarose immuno-beads and immunoassay using the same}

도 1a는 균일한 표면의 한천입자의 사진이고, 도 1b는 극다공성 한천면역입자의 사진이다. FIG. 1A is a photograph of agar particles having a uniform surface, and FIG. 1B is a photograph of extremely porous agar immun particles.

도 2a는 본 발명의 미세유체소자를 제조하는 방법을 나타내는 도면이고, 도 2b는 미세유체소자의 모식도이고, 도 2c는 실제 미세유체소자의 사진이다. Figure 2a is a view showing a method for manufacturing a microfluidic device of the present invention, Figure 2b is a schematic diagram of a microfluidic device, Figure 2c is a photograph of the actual microfluidic device.

도 3a은 protein A로 코팅된 균일한 표면의 한천입자에 FITC(fluorescein isothiocyanate)가 결합된 항체를 고정화시킨 후 공초점 레이저 현미경(confocal laser microscopy)으로 찍은 사진이고, 도 3b는 극다공성 한천입자에 FITC-항체를 고정화시킨 후 그 내부를 저배율 공초점 레이저 현미경으로 찍은 사진이고, 도 3c는 FITC-항체 고정화된 다공성 한천입자를 고배율 공초점 레이저 현미경으로 찍은 사진이다. FIG. 3a is a photograph taken by confocal laser microscopy after immobilizing an antibody bound to fluorescein isothiocyanate (FITC) to agar particles coated with protein A on a uniform surface, and FIG. 3b is a microporous agar particle. After immobilizing the FITC-antibody, the inside thereof was photographed with a low magnification confocal laser microscope, and FIG. 3C is a photograph of the FITC-antibody immobilized porous agar particles with a high magnification confocal laser microscope.

도 4는 본 발명의 미세유체소자 내에서 면역학적 검출법을 이용하여 생체분자를 검출하는 과정에 대한 설명에 관한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a process of detecting biomolecules using immunological detection in the microfluidic device of the present invention.

도 5는 극다공성 한천면역입자를 포함하는 본 발명의 미세유체소자를 이용하여 표적 생체분자인 goat IgG가 농도별로 녹아있는 시료용액에 대해 면역분석법으 로 측정한 결과이다. 5 is a result of measurement by immunoassay for a sample solution in which goat IgG, the target biomolecule, is dissolved at different concentrations, using the microfluidic device of the present invention including the highly porous agar immunity particles.

도 6은 다양한 농도의 표적 생체분자인 goat IgG에 대해 본원 발명의 미세유체소자를 이용하여 면역학적 분석법을 이용하여 측정한 실험결과 사진을 Image J 프로그램을 이용하여 수치화한 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing numerical results obtained by using an image J program, which is obtained by using an immunological analysis method using goat microorganisms according to the present invention for goat IgG, which is a target biomolecule of various concentrations.

본 발명은 통상의 한천입자 보다 더 넓은 표면적을 가지는 극다공성 한천 입자(superporous agarose beads)를 미세유체소자내의 미세유체채널 내부에 물리적으로 가둔 후에 상기 극다공성 한천입자에 항체를 고정화시킨 미세유체소자, 이러한 소자를 면역학적 분석방법에 사용하는 방법에 관한 것이다. The present invention is a microfluidic device in which the superporous agarose beads having a surface area larger than that of conventional agar particles are physically confined within the microfluidic channel in the microfluidic device, and then immobilized with the antibody to the microporous agar particles. It relates to the use of such devices in immunological assays.

생물학적 검출기술은 다량의 생물 정보를 일차적으로 획득하는 수단으로서, 질병의 예방, 진단 등 산업적 응용 측면에서도 매우 중요하다. 시스템적 생물학 연구가 진행되기 위해서도 다량의 시료를 짧은 시간내에 동시에 상호 비교 분석할 수 있는 도구가 필요하다. 최근 바이오산업에서 미세 바이오 분석 시스템 개발의 필요성은 유전체 및 단백질체 연구와 신약 개발 등에 있어서 큰 의미를 갖고 있다. 분석, 진단 및 신약 개발시 소요되는 비용의 절감과 대량 검색의 고효율성이라는 장점을 제공해 줄 수 있기 때문이다. Biological detection technology is the primary means of obtaining a large amount of biological information, and is also very important in industrial applications such as disease prevention and diagnosis. In order to conduct systematic biological research, tools are needed to compare and analyze a large amount of samples simultaneously in a short time. Recently, the necessity of the development of micro bioanalysis system in the bio industry has great significance in the study of genome and proteomics and drug development. It can provide the advantages of lower cost for analysis, diagnosis and new drug development and high efficiency of bulk search.

미세 바이오 검출법을 수행하기 위한 방법으로서, 미세유체채널(microfluidic channel) 내부에 항체를 고정한 미세기기를 사용하는 방법이 있는 데, 이때 채널 표면에 항체를 코팅 등으로 고정화하는 방법이 많이 사용되고 있으나, 항체를 고정화하기 위해 입자를 이용한다면 특별한 표면 처리 없이 채널에 물리적으로 가둘 수 있고 이렇게 고정화하는 방법은 채널내부에 항체를 고정화 할 수 있는 표면적을 넓힐 수 있는데, 이에 관해 많은 연구가 진행되고 있고 이미 발표된 바 있다.(anal.chem, 2001, 73, 1213) 상기 입자로서 폴리스티렌 비드(polystyrene beads)나 균일(homogeneous)한 비드 표면을 갖는 한천 입자(agarose beads)가 많이 사용되고 있으나, 이와 달리 극다공성 한천입자(superporous agarose beads)는 확산 구멍(diffusion pore) 뿐만 아니라 흐름 구멍(flow pore)도 가지기 때문에 항체를 고정화 할 수 있는 표면적이 더 넓고 미세유체의 흐름도 더 원활하게 한다. 뿐만 아니라 균일한 표면의 한천입자를 사용할 때 표적 물질의 항체들이 미세 구멍내에 갇혀서 발생할 수 있는 문제인 비특이적인 검출을 방지할 수 있다. As a method for performing the micro-bio detection method, there is a method of using a micro-device that is fixed to the antibody inside the microfluidic channel, the method of immobilizing the antibody on the surface of the channel by coating or the like, but the antibody If particles are used to immobilize the particles, they can be physically confined to the channel without special surface treatment, and this method of immobilization can increase the surface area for immobilizing the antibody in the channel. (Anal.chem, 2001, 73, 1213) As the particles, polystyrene beads or agar particles having a homogeneous bead surface are frequently used, but on the other hand, highly porous agar particles (superporous agarose beads) have flow pores as well as diffusion pores The surface area to which the antibody can be immobilized is wider and the flow of the microfluid is smoother. In addition, when using agar particles with a uniform surface, it is possible to prevent nonspecific detection, which is a problem that can occur due to the antibodies trapped in the micropore.

본 발명에서 이용하는 면역학적 분석방법은 선택성과 민감성이 높기 때문에 널리 이용되는 중요한 분석방법 중에 하나이다. 전통적인 면역학적 분석방법은 반응용액과 생물시료를 반응시키는데 많은 실험 과정과 기술이 필요하고 오차가 생길 수 있는 확률이 높다. 뿐만 아니라 비교적 긴 분석시간, 한 시료당 200㎕ 이상의 비교적 많은 양의 반응용액이 필요하다. 또한, 검출을 위해서는 분광광도측정기나 형광현미경과 같은 휴대가 불가능한 큰 기계나 장치가 검출을 위해 필요하다는 단점이 있다. 따라서 미세유체 채널 내부에서 소량의 시료를 반응시키는 면역학적 검출법의 장점을 이용하는 생물학적 분석 시스템을 고안하는 연구가 중요시되어 현재 활발히 진행되고 있다. The immunoassay method used in the present invention is one of important analytical methods widely used because of its high selectivity and sensitivity. Traditional immunological assays require a lot of experimental procedures and techniques to react the reaction solution with the biological sample and are prone to error. In addition, a relatively long analysis time, a relatively large amount of reaction solution of more than 200μl per sample is required. In addition, there is a disadvantage that a large machine or device that is not portable, such as a spectrophotometer or a fluorescence microscope, is required for the detection. Therefore, research to design a biological analysis system that takes advantage of the immunological detection method that reacts a small amount of sample inside the microfluidic channel is important, and is currently being actively conducted.

본 발명의 목적은 면역분석방법에서 항체 고정화 표면으로 사용할 수 있는 극다공성 한천입자를 제조하고, 이 극다공성 한천입자를 미세유체소자내의 미세유체채널에 물리적으로 가두고, 상기 한천입자에 항체를 고정화시킨 미세유체소자를 제공하는 데에 있다. An object of the present invention is to prepare a microporous agar particles that can be used as an antibody immobilization surface in the immunoassay method, and to physically confine the microporous agar particles in a microfluidic channel in a microfluidic device, and to immobilize the antibodies to the agar particles. The present invention provides a microfluidic device.

또한, 본 발명의 목적은 상기 미세유체소자를 이용한 면역분석방법을 제공하는 것에 있다. It is also an object of the present invention to provide an immunoassay method using the microfluidic device.

본 발명은, 입구, 미세유체채널 및 출구로 순차적으로 구성되어 있고, 상기 미세유체채널의 출구측 부분에 극다공성 한천입자가 유출되는 것을 방지하기 위한 기둥이 형성되어 있고, 상기 미세유체채널에, 표적물에 대한 항체가 고정화된 극다공성 한천입자(superporous agarose bead)가 물리적으로 가두어져 있는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 제공하는 것이다. The present invention is composed of an inlet, a microfluidic channel and an outlet sequentially, and a column is formed at the outlet side of the microfluidic channel to prevent the microporous agar particles from flowing out, and in the microfluidic channel, It is to provide a microfluidic device, characterized in that the superporous agarose bead immobilized with the antibody to the target is physically confined.

또한, 본 발명은 상기의 미세유체소자를 이용하여 시료내의 표적물을 면역측정하는 방법으로서, 상기 기재의 미세유체소자를 제공하는 단계, 상기 미세유체소자의 미세유체채널로 시료 용액을 흘려주는 단계, 상기 미세유체채널에 표적물에 대한 항체를 포함하는 용액을 흘려주는 단계로서 상기 항체에는 발색반응을 일으키는 효소가 결합된 것인 단계, 상기 미세유체채널에 기질을 포함하는 반응용액을 흘려주어 발색반응을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료내의 표적물을 면역학적으로 검출하는 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for immunoassay of the target in the sample using the microfluidic device, providing a microfluidic device of the substrate, flowing the sample solution to the microfluidic channel of the microfluidic device , The step of flowing a solution containing the antibody to the target to the microfluidic channel, wherein the antibody is coupled to the enzyme causing the color reaction, by flowing a reaction solution containing a substrate in the microfluidic channel It provides a method for immunologically detecting a target in a sample comprising the step of inducing a reaction.

이하에서 구체적인 예를 들어 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples.

1. 극다공성 한천입자의 제조1. Preparation of extremely porous agar particles

극다공성 한천입자는 두 번의 에멀전화(double emulsification) 과정을 통해 제조한다. 먼저, 100ml의 4% 아가로즈 용액을 95~100℃에서 가열한 후, 47℃ 온도로 유지하면서, 상기 아가로즈 용액을 비이커에 첨가하고, 3.0ml의 Tween 80와 50ml의 사이클로헥산(cyclohexane)을 다시 비이커에 첨가한 후에, 1000rpm에서 5분 동안 교반하였다. 이렇게 하여 첫 번째 에멀젼화 과정을 행하였다. 이어서, 47℃ 온도에서 12ml의 SPAN 85와 300ml의 사이클로헥산을 첨가하고 500rpm에서 10분간 교반하여 두 번째 에멀전화 과정을 행하였다. 이어서, 온도를 낮춰주어 고형화된 극다공성 한천입자를 얻었다. 용매는 버리고 두 번 세정한 후 체로 걸러 106 ~ 150μm의 지름을 갖는 극다공성 입자만을 분리하여 사용하였다. 이때 입자내의 구멍들은 입자 부피의 33%를 이루었으며 구멍의 크기는 10 ~ 80μm 지름으로서 평균지름은 28μm이었다. Extremely porous agar particles are prepared through a double emulsification process. First, 100 ml of 4% agarose solution is heated at 95-100 ° C., and then maintained at 47 ° C., the agarose solution is added to a beaker, and 3.0 ml of Tween 80 and 50 ml of cyclohexane are added. After addition back to the beaker, it was stirred for 5 minutes at 1000 rpm. This was the first emulsification process. Then, 12 ml of SPAN 85 and 300 ml of cyclohexane were added at a temperature of 47 ° C., and a second emulsification process was performed by stirring at 500 rpm for 10 minutes. Subsequently, the temperature was lowered to obtain a solidified porous porous agar particle. The solvent was discarded and washed twice, followed by sieving to separate only the porous particles having a diameter of 106 to 150 μm. At this time, the pores in the particles made up 33% of the particle volume and the size of the pores was 10 ~ 80μm diameter with an average diameter of 28μm.

도 1a는 통상의 균일한 표면의 한천입자의 사진이고, 도 1b는 본 발명에서 사용하는 극다공성 한천 입자의 사진이다. 표면이 균일한 입자와 비교하여 볼 때 극다공성을 갖는 한천입자는 내부에도 많은 구멍들을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이는 항체를 고정화할 수 있는 표면적이 넓다는 것을 의미한다. FIG. 1A is a photograph of agar particles having a conventional uniform surface, and FIG. 1B is a photograph of extremely porous agar particles used in the present invention. Compared with particles having a uniform surface, it can be seen that agar particles having extremely porosity have many holes in them. This means that the surface area to which the antibody can be immobilized is large.

2. 미세유체소자의 제조2. Fabrication of Microfluidic Devices

미세유체소자는 포토리소그래피 원리를 이용한 MEMS(micro electro mechanical system)기술과 실리콘 폴리머인 PDMS(polydimethylsiloxane)를 이용하여 제작한다. 먼저 SU-8 2035 감광성 수지를 실리콘 웨이퍼 위에 입힌 후 UV를 노출시켜 400μm 높이의 미세 채널을 갖는 실리콘 마스터를 제작하였다.(도 2a의 (a)단계) 이 실리콘 마스터를 (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydroctyl)-1-1-trichlorosilane 으로 표면처리한 후, PDMS 폴리머와 경화제를 섞어 기포를 빼낸 후 실리콘 마스터에 부어 80℃에서 1시간 동안 열경화시켰다.(도 2a의 (b)단계) 경화된 후에 고분자를 떼어내고 입구와 출구 부분에 구멍을 뚫어 산소 플라즈마 처리후에 유리판에 붙였다. (도 2a의 (c) 및 (d) 단계) 유리판에 단단하게 붙은 후에 입구와 출구 부분에 미세관을 연결하여 미세유체소자를 완성하였다. 도 2a에서는 미세유체소자의 제작 방법을 도시하고 있으며, 극다공성 한천입자가 채널내부에 도입된 것을 확대하여 보여주고 있다. Microfluidic devices are fabricated using micro electro mechanical system (MEMS) technology using photolithography principles and polydimethylsiloxane (PDMS), a silicon polymer. First, a SU-8 2035 photosensitive resin was coated on a silicon wafer, and then exposed to UV to fabricate a silicon master having a microchannel having a height of 400 μm (step (a) of FIG. 2A). After surface treatment with 2,2-tetrahydroctyl) -1-1-trichlorosilane, the PDMS polymer and the curing agent were mixed, the bubble was removed, and poured into a silicone master, followed by thermosetting at 80 ° C. for 1 hour. (Step (b) of FIG. 2A) ) After curing, the polymer was removed, and holes were formed in the inlet and outlet portions, and then adhered to the glass plate after oxygen plasma treatment. (Steps (c) and (d) of Figure 2a) After firmly adhered to the glass plate to connect the microtubules to the inlet and outlet portions to complete the microfluidic device. FIG. 2A illustrates a method of manufacturing a microfluidic device, and shows an enlarged view of the introduction of extremely porous agar particles into a channel.

도 2b는 본 발명의 미세유체소자의 구성을 보여주는 모식도이다. 본 발명의 미세유체소자의 양 말단에는 입구(1)와 출구(3) 부분이 형성되어 있으며, 중앙부분에는 미세유체채널(2)이 형성되어 있고, 미세유체채널(2)의 출구측 부분에 기둥(4)이 형성되어 있다. 기둥과 기둥사이의 폭은 상기 극다공성 한천입자의 직경보다 작아 입자를 채널내부에 물리적으로 가두어 두기에 충분히 좁으면 되고, 특정의 범위로 한정되는 것은 아니다. 이 기둥(4)에 의해 미세유체채널 내부의 극다공성 한천입자들이 출구측으로 유출되지 않는다. 상기 미세유체소자의 전체적인 크기는 가 로 1.5 ~ 2.5cm, 세로 0.5 ~ 1cm 정도로 제작되고, 하나의 유리판에 이러한 소자를 하나 또는 두개 이상 부착시켜 사용할 수 있다. Figure 2b is a schematic diagram showing the configuration of the microfluidic device of the present invention. Part of the inlet (1) and the outlet (3) is formed at both ends of the microfluidic device of the present invention, the microfluidic channel (2) is formed in the center portion, the outlet portion of the microfluidic channel (2) The pillar 4 is formed. The width between the pillar and the pillar is smaller than the diameter of the ultra-porous agar particle, so long as it is narrow enough to physically trap the particles in the channel, and is not limited to a specific range. The pillar 4 does not flow out of the porous porous agar particles inside the microfluidic channel to the outlet side. The overall size of the microfluidic device is made of about 1.5 to 2.5cm in width, 0.5 to 1cm in length, and can be used by attaching one or two or more of these devices to one glass plate.

도 2c는 본 발명의 미세유체소자의 실제 사진이다. Figure 2c is a real picture of the microfluidic device of the present invention.

극다공성 한천입자를 미세유체소자내로 도입하는 방법은 다음과 같다. 우선, 55℃에서 HCl로 처리하여 극다공성 한천입자의 표면을 활성화시킨 후, 이를 protein A와 결합시켜 한천입자 표면에 protein A를 고정화하였다. 상기 제조한 미세유체소자내에 완충용액(0.1M의 sodium phosphate, pH 7.4)을 채워 놓은 후에, 상기 protein A가 표면에 고정화된 극다공성 한천 입자를 입구 부분에 연결된 미세관을 통해 흘려주어 미세유체소자 내로 도입하였다. 이 과정에 의해 극다공성 한천입자를 미세유체소자의 미세유체채널내로 도입하였다. The method of introducing the microporous agar particles into the microfluidic device is as follows. First, the surface of the microporous agar particles was activated by treatment with HCl at 55 ° C., and then the protein A was immobilized on the surface of the agar particles by binding them with protein A. After filling the prepared microfluidic device with a buffer solution (0.1 M sodium phosphate, pH 7.4), the microporous agar particles immobilized on the surface of the protein A were flowed through a microtubule connected to the inlet part. Introduced into. By this process, the microporous agar particles were introduced into the microfluidic channel of the microfluidic device.

3. 미세유체소자내의 극다공성 한천입자에의 항체의 고정화3. Immobilization of Antibodies to Microporous Agar Particles in Microfluidic Devices

Protein A로 코팅된 극다공성 한천입자가 미세유체채널내에 가두어진 미세유체소자에, FITC(fluorescein isothiocyanate)가 결합되어 있는 항체용액(농도:10㎍/㎖) 100㎕를 미세유체채널 내부에 10㎕/min의 유속으로 흘려주어, 극다공성 한천입자에 상기 항체를 고정시켰다. In the microfluidic device in which the microporous agar particles coated with Protein A are confined in the microfluidic channel, 100 µl of the antibody solution (concentration: 10 µg / ml) bound to the fluorescein isothiocyanate (FITC) is 10 µl inside the microfluidic channel. The antibody was fixed to the microporous agar particles by flowing at a flow rate of / min.

도 3a는 통상의 균일한 한천입자를 상기 방법에 의해 항체로 코팅시킨 후에 그 내부를 공초점 레이저 현미경(confocal laser microscopy)을 이용해 찍은 사진이고, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 극다공성 한천입자를 상기 방법에 의해 항체로 코팅시켜 그 내부를 공초점 레이저 현미경으로 찍은 사진이다.(도 3b는 고배율, 도 3c는 저배율) 상기 사진의 결과에 의하면, 통상의 균일한 한천입자는 극다공성 입자와 달리 입자표면에서만 형광이 관찰되었고, 본원 발명의 극다공성 한천입자는 입자 내부에서도 형광이 관찰되었다. 따라서 극다공성 한천 면역입자가 훨씬 넓은 표면적에 골고루 항체를 고정화할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. Figure 3a is a photo taken with a confocal laser microscopy (confocal laser microscopy) the inside after coating a conventional uniform agar particles with the antibody by the above method, Figure 3b and 3c is a porous porous agar particles of the present invention Is coated with an antibody by the above method, and the inside thereof is photographed by a confocal laser microscope. (FIG. 3B is a high magnification, FIG. 3C is a low magnification.) In contrast, fluorescence was observed only on the surface of the particles, and the ultraporous agar particles of the present invention also observed fluorescence inside the particles. Therefore, it was confirmed that the highly porous agar immunoparticles could evenly immobilize the antibody over a much larger surface area.

4. 미세유체소자를 이용한 면역학적 분석4. Immunological Analysis Using Microfluidic Devices

본 발명의 미세유체소자를 이용한 면역학적 분석방법을 도 4를 참고로 설명한다. 도 4는 본 발명의 미세유체소자를 이용하여 면역학적 분석방법으로 생체분자를 검출하는 방법을 설명하는 도면이다. 극다공성 한천입자에 고정된 protein A에 의해서 표적물질에 대한 항체가 한천입자에 고정되고, 이렇게 만들어진 극다공성 한천 면역입자를 미세유체채널 내부에 물리적으로 가두어 둔다. 이제 미세유체 채널내부에는 넓은 면적에 특정한 표적물이 결합할 수 있는 많은 양의 항체가 고정화된 한천입자가 고정된다. 이어서, 상기 미세유체소자내부로 시료용액을 흘려주고 시료안에 검출하고자 하는 표적 생체분자가 있을 경우에 한천입자의 항체와 결합하게 된다. 이어서, 시료를 세정한 후, 발색반응을 일으키게 하는 효소 (예를 들어, fluorescein isothiocyanate, alkaline phosphatase)가 결합되어 있는, 표적 생체분자에 대한 항체(예를 들어, anti-goat IgG)을 흘려주고, 세정한 후, 다시 기질(BCIP/NBT)을 흘려주게 되면 특정 표적 생체분자(예를 들어, goat IgG)가 시료용액에 존재하는 경우에 발색 반응을 나타낸다. An immunological analysis method using the microfluidic device of the present invention will be described with reference to FIG. 4. 4 is a view for explaining a method of detecting biomolecules by immunological analysis using the microfluidic device of the present invention. Antibodies to the target material are immobilized on the agar particles by protein A immobilized on the microporous agar particles, and the thus-made porous micro agar immunoparticles are physically confined inside the microfluidic channel. Now, inside the microfluidic channel, agar particles are immobilized with a large amount of antibody immobilized to bind a specific target to a large area. Subsequently, the sample solution is flowed into the microfluidic device, and when the target biomolecule is to be detected in the sample, the sample solution binds to the agar particles. Subsequently, after washing the sample, an antibody (e.g., anti-goat IgG) to a target biomolecule, to which an enzyme (e.g., fluorescein isothiocyanate, alkaline phosphatase) which causes a color reaction, is bound, is flown, After washing, the substrate (BCIP / NBT) is shed again to give a color reaction when a specific target biomolecule (eg, goat IgG) is present in the sample solution.

도 5는 항체가 고정화된 극다공성 한천입자가 가두어져 있는 미세유체채널내 에서 항체에 대한 표적 생체분자(예를 들어, goat IgG)가 농도별로 존재하는 시료용액을 흘려주어 실험한 결과이다. 표적물질 100㎍/㎖ 농도의 시료용액을 흘려준 실험에서는 표적물질인 생체분자를 포함하지 않은 시료용액을 흘려준 대조군과 비교하여 보았을 때, 진한 보라색 침전물들이 많이 쌓여있는 것이 관찰되었고, 100pg/㎖ 농도에서도 대조군 실험과 큰 색 변화차이가 있는 것을 확인할 수 있었다. 5 is a test result of flowing a sample solution in which the target biomolecule (eg, goat IgG) for each antibody is present in a concentration in the microfluidic channel in which the microporous agar particles immobilized with the antibody are trapped. In the experiment with the sample solution of 100 µg / ml concentration of the target substance, a lot of dark purple precipitates were observed when compared with the control group with the sample solution containing no biomolecule as the target substance, and 100pg / ml. In the concentration, there was a big color change difference with the control experiment.

도 6은 본 발명 시스템에서 면역학적 검출법을 이용하여 농도별로 실험한 결과의 사진을 이미지 J(Image J) 프로그램을 이용하여 수치화 한 그래프이다. Figure 6 is a graph of the numerical value of the result of experiments by concentration using the immunological detection method in the system of the present invention using the Image J (Image J) program.

본원 발명의 미세유체채널을 포함하고, 상기 미세유체채널 내부에 표적물에 대한 항체가 고정화된 극다공성 한천입자(superporous agarose bead)를 물리적으로 가두어 둔 미세유체소자를 제조하고, 이를 면역분석방법에 사용하면, 다량의 시료가 필요 없이 소량의 시료만으로 짧은 분석시간동안에 분석이 가능하고, 분석검출을 위한 분광광도측정기나 형광현미경과 같은 큰 기계장치를 필요로 하지 않는 효과가 있다. A microfluidic device comprising the microfluidic channel of the present invention and physically confining the superporous agarose bead in which an antibody to a target is immobilized in the microfluidic channel is prepared, and this method is used in an immunoassay method. When used, it is possible to analyze for a short analysis time with only a small amount of samples without the need for a large amount of samples, and does not require a large mechanical device such as a spectrophotometer or a fluorescence microscope for detection.

Claims (2)

입구, 미세유체채널 및 출구로 순차적으로 구성되어 있고, 상기 미세유체채널의 출구측 부분에 극다공성 한천입자가 유출되는 것을 방지하기 위한 기둥이 형성되어 있고, 상기 미세유체채널에, 표적물에 대한 항체가 고정화된 극다공성 한천입자(superporous agarose bead)가 물리적으로 가두어져 있는 것을 특징으로 하는 미세유체소자. It is composed of an inlet, a microfluidic channel and an outlet sequentially, and a column is formed at the outlet side of the microfluidic channel to prevent outflow of the microporous agar particles, and in the microfluidic channel, A microfluidic device, characterized in that the superporous agarose bead on which an antibody is immobilized is physically confined. 제1항 기재의 미세유체소자를 이용하여 시료내의 표적물을 면역측정하는 방법으로서, A method for immunoassay of a target in a sample using the microfluidic device according to claim 1, 제1항 기재의 미세유체소자를 제공하는 단계, Providing a microfluidic device according to claim 1, 상기 미세유체소자의 미세유체채널로 시료 용액을 흘려주는 단계, Flowing a sample solution into the microfluidic channel of the microfluidic device; 상기 미세유체채널에 표적물에 대한 항체를 포함하는 용액을 흘려주는 단계로서 상기 항체에는 발색반응을 일으키는 효소가 결합된 것인 단계, Flowing a solution containing an antibody against a target to the microfluidic channel, wherein the antibody is bound to an enzyme causing a color reaction; 상기 미세유체채널에 기질을 포함하는 반응용액을 흘려주어 발색반응을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료내의 표적물을 면역학적으로 검출하는 방법. Injecting a reaction solution containing a substrate in the microfluidic channel to induce a color reaction reaction method for immunologically detecting a target in a sample.
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