KR100771089B1 - 반도체 pda칩을 이용한 유전자 분석방법 - Google Patents

반도체 pda칩을 이용한 유전자 분석방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100771089B1
KR100771089B1 KR1020060038676A KR20060038676A KR100771089B1 KR 100771089 B1 KR100771089 B1 KR 100771089B1 KR 1020060038676 A KR1020060038676 A KR 1020060038676A KR 20060038676 A KR20060038676 A KR 20060038676A KR 100771089 B1 KR100771089 B1 KR 100771089B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chip
dna
pda
inducing
nanoparticles
Prior art date
Application number
KR1020060038676A
Other languages
English (en)
Inventor
권호택
성기훈
Original Assignee
주식회사 셀텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 셀텍 filed Critical 주식회사 셀텍
Priority to KR1020060038676A priority Critical patent/KR100771089B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100771089B1 publication Critical patent/KR100771089B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/551Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being inorganic
    • G01N33/553Metal or metal coated

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 PDA 칩을 이용한 유전자 분석방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 PDA 칩의 표면에 고정화된 프로브 DNA와 샘플 중의 타겟 DNA간의 결합반응 후, 금(Au) 나노입자에 의한 은(Ag) 나노입자의 침전을 유도하여 조사된 빛의 차단율을 증가시킴으로써 반응 전후의 그 증폭된 전기적 신호 차이를 측정하고 분석하여 각종 질병을 진단할 수 있는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 기존의 스캐너를 이용한 형광 분석방법을 이용할 때보다 저렴한 비용으로 간단하고 신속하면서도 정확하게 각종 질병의 원인 유전자 일치 여부를 검사할 수 있다.
반도체, PDA 칩, 유전자 칩, 금(Au) 나노입자, 은(Ag) 나노입자

Description

반도체 PDA칩을 이용한 유전자 분석방법{Gene analysis method using semmiconductor photodiode array chips}
도 1은 본 발명에 따른 반도체 PDA 칩을 이용한 유전자 분석장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 PDA 칩의 단면 구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유전자 분석과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 유전자 분석과정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따라 반도체 PDA 칩의 표면에 나타낸 염기서열 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 은(Ag) 나노입자의 시간증가에 따른 반도체 DNA 칩의 테스트 결과에 대한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10: 컴퓨터(PC) 20: 포토다이오드 설치부
30: 증폭부 40: 출력선택부
50: 신호검출수단 60: 특성검출부
본 발명은 반도체 포토다이오드 어레이(Photo Diode Array 이하: PDA) 칩을 이용한 유전자 분석방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 반도체 PDA 칩의 표면에 고정화된 프로브 DNA와 타겟 DNA간의 결합반응 후 금(Au) 나노입자에 의한 은(Ag) 나노입자의 침전을 유도함으로써 반응 전후의 그 증폭된 전기적 신호 차이를 측정하고 분석하여 각종 질병을 진단할 수 있는 유전자 분석방법에 관한 것이다.
인류는 문명의 발달과 함께 다양한 난치병 질환의 발병으로 인해 질병과의 전쟁에 직면하고 있다. 각종 질병을 신속하게 검출 및 분석하기 위해서는 유전물질 또는 질병을 유발하는 바이러스를 검출하여 분석하는 것이 매우 효과적이다.
최근 인체가 가지고 있는 유전자 정보가 규명되면서 유전병을 진단하고 치료 및 예방하는데 있어서 막대한 양의 유전자 정보를 신속히 제공할 수 있는 방법에 대한 요구가 크게 증가하고 있다. 이러한 필요에 의해 지난 수년간 DNA 칩의 제작과 이용기술과 관련된 많은 발전이 있었다.
일반적으로 DNA 칩이란, 1평방 인치 미만의 작은 면적의 실리콘, 표면개질유리, 폴리프로필렌, 활성화 폴리아크릴레이트와 같은 고체표면에 염기서열이 알려진 적게는 수 개, 많게는 수백 개 올리고핵산(oligonucleotide) 프로브(probe)를 정해진 위치에 부착시켜 미세배열(micro-array)시킨 것을 통칭한다.
이러한 DNA 칩에 분석하고자 하는 타겟(target) DNA 단편을 결합시키면, DNA 칩에 부착되어 있는 프로브들과 타겟 DNA 단편상의 염기서열의 상보적인 정도에 따라 각기 다른 혼성화 결합(hybridization) 상태를 이루게 되는데, 이를 광학적인 방법 또는 방사능 화학적 방법 등을 통해 관찰 해석함으로써 타겟 DNA의 염기서열을 추정할 수 있다.
상기의 DNA 칩을 이용한 방법은 DNA 분석시스템의 소형화를 이루어 극미량의 시료만으로도 진단이 가능하며, 타겟 DNA상의 여러 군데의 염기서열을 동시에 규명할 수 있게 함으로써 간편하고도 저렴할 뿐만 아니라 신속하게 유전정보를 제공할 수 있다.
이러한 DNA 칩의 제작을 위해 반도체 공정에 이용되는 포토리소그래피(photolithography) 공정을 조합하여 유전자의 진단 등에 이용할 수 있는 다양한 올리고핵산 프로브의 공정방법이 개발되었다. 이 방법에 따르면 표면 처리된 유리기판의 특정부분이 광화학적인 방법에 의해 선택적으로 활성화되며, 이 부분만이 다음에 가해질 핵산과 화학적 결합을 하게 된다.
이때, 목적하는 부분만을 활성화하기 위해 차폐물질인 포토리소그래픽 마스크(photholithographic mask) 상에 미리 정해진 형태에 따라 뚫린 구멍을 통해 빛을 쪼여준다. 따라서, 칩 상의 특정부위와 염기조성은 매 단계에서 사용되는 차폐물질 상의 구멍 패턴과 이어서 공급되는 핵산의 종류에 따라 달라지게 되는데, 이러한 특성을 이용하면 아무런 제한없이 원하는 염기서열을 원하는 곳에 배치할 수 있다.
그러나, 상기 방법은 칩의 고집적화(high density)를 위한 극미세가공에 한 계가 있고 공정이 매우 복잡한 단점이 있다. 종래의 DNA 칩이 안고 있는 또 다른 문제점으로 올리고핵산 프로브와 타겟 유전자를 결합시키는 과정에서의 결합력 및 결합속도, 그리고 유전자의 특정염기에서 단일변형이 있는 경우에 결합력 및 해리력이 현저히 저하된다는 점이 지적되어 왔다.
또한, 기존의 스캐너를 이용한 형광측정 검사방법보다 간단하고 신속하면서도 정확하게 각종 질병의 원인 유전자를 분석할 수 있는 새로운 방법의 개발이 요구되었다.
한편, 본 발명과 관련된 종래의 기술로서 “공개특허 10-2005-0080544(2005.08.17), 발명의 명칭: 미소전극어레이형 디엔에이 칩 제조방법”이 공지되어 있다.
상기의 공지된 기술은 포토리소그래픽 및 진공증착기술을 이용하여 복수의 미소전극을 병렬로 배치시킨 미소전극어레이형 DNA칩을 제작함으로써 유전병이나 암 유전자 검출 등 여러 가지 유전자 검사분야에 응용할 수 있다는 장점은 있으나, 반도체 DNA 칩을 이용하여 유전자를 분석하기 위한 세부적인 처리공정에 있어서 본 발명의 기술과는 상이한 차이점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명은 반도체 PDA 칩의 표면에 고정화된 프로브 DNA와 샘플 중의 타겟 DNA간의 결합반응 후 금(Au) 나노입자에 의한 은(Ag) 나노입자의 침전을 유도하여 조사된 빛의 차단율을 증가시킴으로써 그 반응 전후의 증폭된 전기적 신호 차이를 측정하여 각종 질병을 진단할 수 있는 유전자 분석방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명에 의하면, 반도체 PDA 칩의 표면처리 단계; 상기 반도체 PDA 칩의 표면에 프로브 DNA를 고정화하는 단계; 상기 프로브 DNA와 타겟 DNA와의 결합반응을 유도하는 단계; 상기 타겟 DNA의 폴리 A부분과 금(Au) 나노입자에 고정화된 프로브 DNA의 폴리 T부분과의 결합반응을 유도하는 단계; 은(Ag) 증가용액을 이용하여 상기 금(Au) 나노입자에 의한 은(Ag) 나노입자의 환원반응을 유도하는 단계; 상기 환원반응에 의해 은(Ag) 나노입자의 침전을 유도하여 반도체 PDA 칩의 표면에 조사된 빛의 차단율 증가시킴으로써 상기 빛의 차단율에 반비례하는 전기적 신호를 감지하는 단계; 및 상기 감지된 전기적 신호를 유전자 분석장치를 이용하여 측정하고 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 분석방법을 제시한다.
본 발명의 기술적 특징을 살펴보면, 반도체 PDA 칩의 표면에는 조사된 빛에 의해 전류가 발생되며, 그 조사된 빛의 양에 따라 유발되는 전류도 비례적으로 증가하는 특성을 갖고 있다. 이러한 특성을 이용하여 본 발명에서는 반도체 PDA 칩의 표면에 고정화된 프로브 DNA와 타겟 DNA간의 결합반응 후 금(Au) 나노입자에 의한 은(Ag) 나노입자의 침전을 유도하여 조사된 빛의 차단율을 증가시킨다. 그에 따라 반비례하여 감지되는 전기적 신호 차이를 유전자 분석장치를 이용하여 측정, 분석함으로써 각종 질병을 진단할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 설명에 앞서 본 발명과 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 기술은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 PDA 칩을 이용한 유전자 분석장치의 개략 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 PDA 칩의 단면 구조도로서 반도체 소자의 제조 공정의 예이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유전자 분석장치는 PC(10); 포토다이오드 설치부(20), 증폭부(30), 출력선택부(40)를 구비하는 신호검출수단(50); 및 특성검출부(60);로 구성되어 있다.
PC(10)는 본 발명의 유전자 분석장치를 총괄 제어하며, 유전물질(86)의 반응 특성에 해당하는 전기적 신호를 검출하는 신호검출수단(50)과 연결되어 있다.
신호검출수단(50)은 반도체 PDA 칩에 인가되는 신호를 비교분석하여 유전물질(86)의 반응특성을 검출한 후, 그 검출신호를 PC(10)에 인가하는 특성검출부(60)와 연결되어 있다.
신호검출수단(60)에는 다수개의 포토다이오드(70)가 배치되는 포토다이오드 설치부(20)가 구비되며, 포토다이오드 설치부(20)의 각 포토다이오드(70)에는 인가된 전류를 증폭시키는 증폭부(30)와 연결되어 있다.
증폭부(30)는 인가된 전류를 전압으로 변환시켜 특성검출부(60)로 출력해주는 출력선택부(40)와 연결되어 있다. 상기와 같이 포토다이오드 설치부(20), 증폭부(30), 출력선택부(40)로 구성되는 신호검출수단(50)은 하나의 반도체 PDA 칩(IC)으로 형성된다.
신호검출수단(50)의 포토다이오드(70)에는 포토출력부(88)로부터 빛이 인가되며, 포토출력부(88)로부터 인가되는 빛은 포토다이오드(70)에 위치하여 반응된 유전물질(86)에 인가된다. 신호검출수단(50)의 출력선택부(40)와 연결된 특성검출부(60)는 신호검출수단(50)으로부터 인가되는 신호를 비교분석하여 유전물질(86)의 반응특성을 검출하여 PC(10)에 인가하게 된다.
신호검출수단(50)을 구성하는 반도체 PDA 칩의 구조는 도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘기판(72)의 표면에 에피택셜층인 n-type 실리콘층(74)이 형성되고, n-type 실리콘층(74)의 일측에는 확산공정에 의해 p+영역이 형성되며, n-type 실리콘층(74)의 타측에는 p+영역에 일정한 거리를 두고 n+영역이 형성된다.
n-type 실리콘층(74)의 표면, p+영역 및 n+영역의 표면에는 제1산화규소막(76)이 형성되고, 제1산화규소막(76)에는 p+영역과 n+영역이 관통되도록 만들어진 콘택홀에 전극(80)이 형성된다.
전극(80)과 제1산화규소막(76)의 표면에는 제2산화규소막(78)이 형성되고, 제2산화규소막(78)의 표면에는 차단막(82)이 형성되며, 차단막(82)의 표면에는 제3산화규소막(83)이 형성된다.
이때, 전극(80) 및 차단막(82)은 금속으로 이루어지며, 차단막(82)은 광출력부(88)로부터 인가되는 빛이 일정한 방향으로 인가되도록 하기 위하여 활성영역외 다른 영역의 빛을 차단하게 된다.
p+영역과 n+영역의 사이에는 제1산화규소막(76)의 일정 두께까지 식각하여 매몰영역이 형성되고, 매몰영역의 제1산화규소막(76)에 질화규소막(84)이 형성된다. 이때, 제3산화규소막(84)은 1차 유전물질(86)의 점착률을 높이기 위해 형성된다.
본 발명의 작용에 대하여 살펴보면, 포토다이오드(70)의 매몰영역에는 반응된 유전물질(86)이 위치되고, 상기 반응된 유전물질(86)에는 광출력부(88)로부터 빛이 인가된다. 광출력부(88)로부터 반응된 유전물질(86)에 빛이 인가되면 반응된 유전물질(86)을 통과한 빛이 n-type 실리콘층(74)에 인가된다.
n-type 실리콘층(74)에 빛이 인가되면 n-type 실리콘층(74)을 통해 전류가 흐르게 되고, n-type 실리콘층(74)을 통해 흐르는 전류량은 n-type 실리콘층(74)에 인가되는 빛의 량에 비례하게 된다.
이때, 반응된 유전물질(86)을 통해 n-type 실리콘층(74)에 인가되는 빛의 량은 반응된 유전물질(86)에 따라 각각 다르며, 유전물질(86)에 혈장 등 검사하고자 하는 유전물질(86)과 반응하는 물질을 주입하게 되면 기존 유전물질(86)과의 반응 유무에 따라 반응된 유전물질(86)을 통과하는 빛의 량이 변하게 되므로 검사하고자 하는 제 2유전물질(86)의 반응 여부를 알 수 있다.
따라서 각 유전물질(86)에 따라 n-type 실리콘층(74)을 통해 흐르는 전류량도 다르므로 n-type 실리콘층(74)을 통해 흐르는 전류량을 측정하면 유전물질(86)의 반응 유무를 분석할 수 있다.
포토다이오드(70)는 포토다이오드 설치부(20)에 다수개가 설치되며, 각각의 포토다이오드(70)로부터 인가되는 전류의 크기는 미약하므로 증폭부(30)에서 증폭되어 출력선택부(40)에서 전압으로 변환된 후 특성검출부(60)에 인가된다. 특성검출부(60)에는 포토다이오드(70)로부터 증폭부(30) 및 출력선택부(40)를 통해 인가되는 전압 신호를 비교분석하여 PC(10)에 인가한다. PC(10)는 특성검출부(60)로부터 인가되는 데이터를 분석하여 반응된 유전물질(86)을 분석하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 유전자 분석과정을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 유전자 분석과정을 설명하기 위한 개략도이다. 도 5는 본 발명에 따라 반도체 PDA 칩의 표면에 나타낸 염기서열 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 반도체 PDA 칩을 이용한 유전자 분석과정은 반도체 PDA 칩의 표면처리 단계(S110); 상기 반도체 PDA 칩의 표면에 프로브 DNA를 고정화하는 단계(S120); 상기 프로브 DNA와 타겟 DNA와의 결합반응을 유도하는 단계(S130); 상기 타겟 DNA의 폴리 A부분과 금(Au) 나노입자에 고정화된 프로브 DNA의 폴리 T부분과의 결합반응을 유도하는 단계(S140); 은(Ag) 증가(silver enhancement)용액을 이용하여 상기 금(Au) 나노입자에 의한 은(Ag) 나노입자의 환원반응을 유도하는 단계(150); 상기 환원반응에 의해 은(Ag) 나노입자의 침전을 유도하여 반도체 PDA 칩의 표면에 형성되어 조사된 빛의 차단율을 증가시켜 전기적 신호를 감지하는 단계(160); 상기 감지된 전기적 신호를 유전자 분석장치를 이용하여 측정하고 분석하는 단계(170)로 구성된다.
< 반도체 PDA 칩의 표면처리 >
먼저, 1mM 아세트산 용액을 사용하여 1% EDA(N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxy silane)용액을 만든 다음, 이 용액을 반도체 PDA 칩 표면의 전체에 떨어뜨려 실온에서 30분 동안 배양한다.
다음, 반도체 PDA 칩을 3차 증류수로 세척(washing)하고 건조(dry)한 다음, 92℃ 오븐에 10분 정도 베이킹(baking)을 실시하면 EDA 용액의 실란(silane) 기능기는 반도체 PDA 칩 표면의 이산화실리콘(SiO2)과 공유결합을 형성한다.
이때, 공유결합에 의해 형성되는 EDA 단분자막의 아민 기능기는 SMPB(succinimidyl 4-(malemidophenyl)butyrate) 링커를 사용하여 EDA 아민 기능기와 공유결합을 형성한다.
SMPB 용액에 의한 표면처리 과정은 다음과 같다. SMPB 용액은 800μl 에탄올과 200μl DMSO(dimethyl sulfoxide)을 섞은 용액에 1mM SMPB 3.4μl를 혼합한 후, 이 용액을 반도체 PDA 칩의 전체에 떨어뜨린다. 그리고 2시간 동안 실온에서 처리 한 다음, 반도체 PDA 칩을 3차 증류수로 세척하고 건조한다(S110)(도 4a 참조).
< Probe DNA의 고정화 및 target DNA의 결합반응 >
150mM PBS(phosphate buffered saline)버퍼용액을 사용하여 1μM 농도의 프로브 DNA(3´말단은 티올(thiol) 기능기로 수식된 18 mer 길이의 단일가닥 DNA)용액을 만든 후, 이 DNA 용액을 반도체 PDA 칩 위에서 2시간 동안 실온에서 처리하여 SMPB 링커에 프로브(probe) DNA의 티올(thiol) 기능기를 공유결합시킨다(S120).
그 후, 3차 증류수로 세척(washing)한 후, 1μM 농도의 타겟(Target) DNA(26 mer 길이의 단일가닥 DNA)용액을 반도체 PDA 칩 위에 떨어뜨려 실온에서 프로브(probe) DNA와 결합(hybridization) 반응을 유도한다(S130)(도 4b 참조).
< 은(Ag) 나노입자의 증가에 의한 신호 증폭 >
프로브(probe) DNA와 1시간 동안의 결합반응한 후 Au-프로브 DNA(17 nm 크기의 금(Au) 나노입자 표면에 폴리 T 프로브(poly T probe) DNA를 결합시킨 것) 용액을 반도체 PDA 칩 위에 붓고 1시간 동안 실온에서 타겟 DNA의 폴리(poly) A 부분과 금(Au) 나노입자에 고정화되어있는 프로브 DNA(poly T)의 결합반응을 유도한다(S140)(도 4c 참조).
결합반응이 종료된 후, 은(Ag) 증가 솔루션(Silver enhancement solution) A와 T를 1:1로 섞은 후, 10 ~ 14분 정도의 금(Au) 나노입자에 의한 은(Ag) 이온의 환원반응을 유도한다(S150)(도 4d 참조).
그리고나서, 은(Ag) 나노입자의 침전을 유도하고 유전물질의 전기적 신호를 증폭한 후(S160), 반도체 PDA 칩의 판독기(reader)에 의해 전기적 신호를 측정하여 분석한다(S170)(도 5 참조).
이때, 침전된 은(Ag) 나노입자는 반도체 PDA 칩 표면에 형성되어 조사된 빛을 충분히 차단하게 되므로 반도체 칩 PDA 내부에 내장된 포토다이오드의 신호를 정확하게 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 은(Ag) 나노입자의 시간증가에 따른 반도체 PDA 칩의 테스트 결과에 대한 그래프이다.
먼저, 반도체 PDA 칩을 이용하여 유전자를 분석하기 위한 본 발명의 실험 반응조건은 1프로브 DNA 칩에 따른 은(Ag) 나노입자를 부착(몰딩)하였다. 또한 실험반응에 사용되는 시료들을 각각 3N009: 6분간 노출, 3N006 ~ 3N008: 20분간 노출시켰다.
이러한 실험 반응이 완료된 반도체 PDA 칩을 일반적인 현미경 사진과 촬영하여 분석된 데이터와 일치 여부를 확인한 결과, 도 6에 도시된 실험결과 그래프와 같이 데이터 감소율 편차가 크지 않음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 반도체 PDA 칩을 이용하여 유전자를 분석함으로써 기존의 스캐너를 이용한 형광측정 분석방법보다 간단하고 신속하면서도 정확하게 각종 질병의 원인 DNA를 분석할 수 있다는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발 명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 기술적 범위 내에 포함된다 할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 반도체 PDA 칩을 이용한 유전자 분석방법에 따르면 반도체 PDA 칩의 표면에 고정화된 프로브 DNA와 타겟 DNA간의 결합반응을 유도한 후, 금(Au) 나노입자에 의한 은(Ag) 나노입자의 침전을 유도함으로써 반도체 PDA 칩의 표면에 형성되어 조사되는 빛의 차단율을 증가시키게 된다. 본 발명에서는 그 조사된 빛의 차단율에 따라 반비례하여 감지되는 전기적 신호를 유전자 분석장치를 이용하여 측정하고 분석함으로써 각종 질병을 진단할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은 기존의 스캐너를 이용한 형광분석 방법보다 저렴한 비용으로 간단하고 신속하면서도 정확하게 각종 질병의 원인 유전자의 일치 여부를 검사할 수 있다.

Claims (5)

  1. (a) 반도체 포토다이오드 어레이(PDA) 칩의 표면처리 단계;
    (b) 상기 반도체 포토다이오드 어레이(PDA) 칩의 표면에 프로브 DNA를 고정화하는 단계;
    (c) 상기 프로브 DNA와 타겟 DNA와의 결합반응을 유도하는 단계;
    (d) 상기 타겟 DNA의 폴리 A부분과 금(Au) 나노입자에 고정화된 프로브 DNA의 폴리 T부분과의 결합반응을 유도하는 단계;
    (e) 은(Ag) 증가용액을 이용하여 상기 금(Au) 나노입자에 의한 은(Ag) 나노입자의 환원반응을 유도하는 단계;
    (f) 상기 환원반응에 의해 은(Ag) 나노입자의 침전을 유도하여 반도체 포토다이오드 어레이(PDA) 칩의 표면에 조사된 빛의 차단율을 증가시킴으로써 상기 빛의 차단율에 반비례하는 전기적 신호를 감지하는 단계; 및
    (g) 상기 감지된 전기적 신호를 유전자 분석장치를 이용하여 측정하고 분석하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 분석방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 반도체 포토다이오드 어레이(PDA) 칩 표면처리는 EDA 용액과 SMPB 용액을 이용하여 반도체 DNA 칩의 표면에 떨어뜨려 실온에서 배양한 후, 3차 증류수를 이용하여 세척하고 건조하는 것을 특징으로 하는 유전자 분석방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 프로브 DNA는 3´말단으로 구성되며, 상기 3´말단은 티올(thiol) 기능기로 수식된 단일가닥 DNA 구조인 것을 특징으로 하는 유전자 분석방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 타겟 DNA는 단일가닥 DNA 구조인 것을 특징으로 하는 유전자 분석방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서는 은(Ag) 나노입자의 침전을 유도하기 위해 금(Au) 나노입자 표면에 폴리T 프로브 DNA를 결합시킨 구조인 것을 특징으로 하는 유전자 분석방법.
KR1020060038676A 2006-04-28 2006-04-28 반도체 pda칩을 이용한 유전자 분석방법 KR100771089B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060038676A KR100771089B1 (ko) 2006-04-28 2006-04-28 반도체 pda칩을 이용한 유전자 분석방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060038676A KR100771089B1 (ko) 2006-04-28 2006-04-28 반도체 pda칩을 이용한 유전자 분석방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100771089B1 true KR100771089B1 (ko) 2007-10-29

Family

ID=38816156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060038676A KR100771089B1 (ko) 2006-04-28 2006-04-28 반도체 pda칩을 이용한 유전자 분석방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100771089B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113058571A (zh) * 2021-03-23 2021-07-02 南昌大学 一种双功能聚合物吸附剂的制备方法及其在回收金中的应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020064805A (ko) * 2001-02-03 2002-08-10 엘지전자 주식회사 Dna 검출 방법 및 그 장치
KR20050080544A (ko) * 2004-02-10 2005-08-17 학교법인 원광학원 미소전극어레이형 디엔에이 칩 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020064805A (ko) * 2001-02-03 2002-08-10 엘지전자 주식회사 Dna 검출 방법 및 그 장치
KR20050080544A (ko) * 2004-02-10 2005-08-17 학교법인 원광학원 미소전극어레이형 디엔에이 칩 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113058571A (zh) * 2021-03-23 2021-07-02 南昌大学 一种双功能聚合物吸附剂的制备方法及其在回收金中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sevenler et al. Digital microarrays: Single-molecule readout with interferometric detection of plasmonic nanorod labels
Urban et al. A paralleled readout system for an electrical DNA-hybridization assay based on a microstructured electrode array
Liu et al. Mach–Zehnder interferometer (MZI) point-of-care system for rapid multiplexed detection of microRNAs in human urine specimens
Maki et al. Nanowire-transistor based ultra-sensitive DNA methylation detection
US7943394B2 (en) Method and device for high sensitivity detection of the presence of DNA and other probes
US9481905B2 (en) Method of using neutrilized DNA (N-DNA) as surface probe for high throughput detection platform
CN102753965B (zh) 检测分析物
JP5260339B2 (ja) 核酸分析デバイス、及び核酸分析装置
US20090084686A1 (en) Biosensor comprising interdigitated electrode sensor units
CN111443072A (zh) 病毒检测用拉曼芯片、制备方法、及病毒快速检测方法
MacKay et al. Developing trends in aptamer-based biosensor devices and their applications
KR20160138059A (ko) 향상된 검정 감도를 위한 디지털 lspr
US8987003B2 (en) Biosensor device and method of detecting biological particles
KR100969671B1 (ko) 고감도 바이오 센서 및 이를 포함하는 바이오 칩 그리고이를 제조하는 방법
KR20030040520A (ko) 생물학적 물질의 식별을 위한 바이오칩, 광 발광성 방법,및 상기와 같은 방법과 바이오칩에 사용하기 위한 장치
JP4997181B2 (ja) 核酸分析デバイス及び核酸分析装置
KR100771089B1 (ko) 반도체 pda칩을 이용한 유전자 분석방법
Kumar et al. DNA based biosensors for detection of pathogens
JP4759732B2 (ja) Dnaの検出方法、dna検出用の金属構造体およびdnaの検出装置
JP2012023964A (ja) 核酸分析用デバイス,核酸分析装置、及び核酸分析用デバイスの製造方法
US11913064B2 (en) Molecular beacon-based optical gene biosensor employing retro-reflection and quantitative analysis method of nucleic acid molecule
KR20220108312A (ko) 바이오 센서 및 이를 이용한 전립선 특이 항원의 측정 방법
US10815521B1 (en) Electrochemical microarray chip and applications thereof
CN111551607B (zh) 用于检测的生物阵列及其检测方法
WO2003102582A1 (fr) Procede de detection d&#39;une biopuce de reagine biochimique

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111013

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130422

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee