KR100772519B1 - 생체분자 검출용 센서, 그를 포함하는 생체분자 검출 장치,및 그를 이용한 생체분자 검출 방법 - Google Patents

생체분자 검출용 센서, 그를 포함하는 생체분자 검출 장치,및 그를 이용한 생체분자 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 1 전극; 및 생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 동일 평면상에서 비평행하게 이격되어 있고 상기 생체분자 결합 영역들은 서로 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서, 그를 포함하는 생체분자 검출 장치, 및 그를 이용한 생체분자 검출 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 무한개의 이격거리를 갖는 전극 사이의 적어도 한 지점에 임의의 길이 또는 크기를 갖는 생체분자가 결합할 수 있으므로 다양한 또는 미지의 길이를 갖는 모든 생체분자를 검출할 수 있고, 따라서 생체분자의 검출 센서 또는 장치를 용이하게 설계 및 제작할 수 있다.
생체분자, 단백질, 항원-항체 반응, 전극, 비평형

Description

생체분자 검출용 센서, 그를 포함하는 생체분자 검출 장치, 및 그를 이용한 생체분자 검출 방법{Sensor for detecting biomolecules, device for detecting biomolecules comprising the same, and method of detecting biomolecules using the sensor}
도 1a는 종래의 생체분자 검출용 센서를 도시한 사시도이다.
도 1b는 생체분자 결합 영역에 생체분자가 결합된 도 1a의 생체분자 검출용 센서를 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 생체분자 검출용 센서의 일 구체예를 도시한 사시도이다.
도 2b는 생체분자 결합 영역에 생체분자가 결합된 도 2a의 생체분자 검출용 센서를 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 복수의 도 2a의 생체분자 검출용 센서들이 어레이로 배열되어 있는 생체분자 검출 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 서로 상이한 생체분자를 포함하는 복수의 생체분자 검출용 센서들이 어레이 형태로 배열되어 있는 다중 진단/검출용 장치를 개략적으로 도시한 상면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 생체분자 검출 방법의 일 구체예를 도시한 흐름도이 다.
본 발명은 생체분자 검출용 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게 다양한 또는 미지의 길이를 갖는 모든 생체분자를 검출할 수 있는 생체분자 검출용 센서, 그를 포함하는 생체분자 검출 장치, 및 그를 이용한 생체분자 검출 방법에 관한 것이다.
생체분자(biomolecules) 간의 상호작용은 기본적으로 단백질, DNA 및 RNA 사이의 반응이 기본이라고 할 수 있다. 상기 DNA, RNA 및 단백질 상호간의 반응은 서던 블랏 분석법(southern blot analysis: DNA to DNA), 웨스턴 블랏 분석법(western blot analysis: protein to protein), 및 노던 블랏 분석법(northern blot analysis: DNA, RNA to RNA ) 등과 같은 기본적인 방법에 의해 검출되었고, 그 외에도 상기 방법들의 다양한 변형, 예를 들면 프로브(probe)의 라벨링 방법 및 기타 탐지 방법이 주로 사용되어 왔다.
상기 방법들을 응용하여 유전자 기능연구, 돌연변이연구 및 세포신호전달 등을 포함하는 분자생물학적 연구뿐만 아니라 질병 진단 등을 수행할 수 있다.
예컨대, DNA와 DNA의 상호반응을 분석함으로써 유전자의 탐지 및 질병 예측 등을 수행할 수 있다. 프로브 DNA와 타겟 DNA를 반응 시킨 후 반응 전후의 결과를 분석하게 된다.
지놈 DNA, 페이지 라이브러리 또는 메타지놈 등과 같은 프로브 DNA를 고체 기판 표면에 고정하고 라벨링 된 타겟 DNA를 반응 시킨 후에 서열상보성 여부에 따라 친화도가 다른 점을 이용하여 상기 유전자 존재 탐지 또는 질병 진단 등을 수행할 수 있다.
또한, 최근 항원-항체 반응에 의한 타겟 단백질의 검출 시스템에 대한 연구가 활발하다. 상기 검출 시스템들 가운데 나노갭 전극을 이용하여 항원-항체 반응 유무에 따라 전극간 전류의 흐름을 분석함으로써 타겟 단백질의 존재 여부를 분석하는 장치가 있다.
도 1a는 종래의 생체분자 검출용 센서를 도시한 사시도이고, 도 1b는 생체분자 결합 영역에 생체분자가 결합된 도 1a의 생체분자 검출용 센서를 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 생체분자 검출용 센서는 서로 평행한 2개의 전극(11, 12) 및 그에 전기적으로 연결된 전극 지지부(13, 14)를 포함한다. 상기 전극 지지부(13, 14)는 외부 전원(15)에 전기적으로 연결되어 있고 상기 전극(11, 12)에는 항체(16a, 16b, 17a, 17b)가 결합되어 있으며, 상기 항체(16a, 16b, 17a, 17b) 중 일부에 항원(18a, 18b)이 결합되어 있다.
하지만, 상기 종래의 생체분자 검출용 센서는 두 전극 간의 간격(gap)이 일정함으로써 특정 항원-항체 결합 길이와 상이한 다른 생체분자의 검출을 위해서는 사용될 수 없는 문제점이 있다.
또한, 미지의 결합 거리를 갖는 생체분자의 경우 그의 결합 거리를 측정하 고 그에 따라 나노갭 소자를 설계 및 제작해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 또는 미지의 길이를 갖는 모든 생체분자를 검출할 수 있는 생체분자 검출 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 또는 미지의 길이를 갖는 모든 생체분자를 검출할 수 있는 생체분자 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다양한 또는 미지의 길이를 갖는 모든 생체분자를 검출할 수 있는 생체분자 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 1 전극; 및 생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 동일 평면상에서 비평행하게 이격되어 있고 상기 생체분자 결합 영역들은 서로 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 이루는 각이 1~30°일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 이격 거리가 1~100 nm일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 각각 Si, Au, Ti, Pt, Pd, TiN 및 그들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 생체분자가 핵산 또는 단백질일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 핵산이 DNA, RNA, PNA, LNA 및 그들의 혼성체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 단백질이 효소, 기질, 항원, 항체, 리간드, 압타머 및 수용체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 생체분자 검출용 센서를 포함하는 생체분자 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 생체분자 검출용 센서에 연결된 트랜지스터를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 복수의 생체분자 검출용 센서가 어레이로 배치되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 복수의 생체분자 검출용 센서의 생체분자 결합 영역들에 서로 상이한 생체분자가 결합되어 있을 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 1 전극; 및 생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 2 전극;을 포함하고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 동일 평면상에서 비평행하게 이격되어 있고 상기 생체분자 결합 영역들은 서 로 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서의 생체분자 결합 영역에 제 1 생체분자를 결합시키는 단계;
상기 제 1 생체분자와 적어도 한 지점에서 결합 가능한 제 2 생체분자를 함유하는 것으로 추정되는 샘플을 상기 생체분자 검출용 센서에 제공하는 단계; 및
상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 전류 값을 측정하는 단계를 포함하는 생체분자 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 전류가 흐르는 경우 상기 샘플 내에 제 2 생체분자가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 전류가 흐르지 않는 경우 상기 샘플 내에 제 2 생체분자가 존재하지 않는 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제 1 생체분자가 항체이고 상기 제 2 생체분자가 항원일 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면은 다양한 또는 미지의 길이를 갖는 모든 생체분자를 검출할 수 있는 생체분자 검출 센서에 관한 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 생체분자 검출용 센서의 일 구체예를 도시한 사시도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 생체분자 검출용 센서(100)는 생체분자 결합 영역(109)을 구비하는 막대 모양의 제 1 전극(101); 및 생체분자 결합 영역(미도시)을 구비하는 막대 모양의 제 2 전극(102)을 포함하고, 상기 제 1 전 극(101) 및 제 2 전극(102)은 동일 평면상에서 비평행하게 이격되어 있고 상기 생체분자 결합 영역들은 서로 대향 배치되어 있다.
상기 제 1 전극 및 제 2 전극의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 각각 독립적으로 Si, Au, Ti, Pt, Pd, TiN 및 그들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 제조될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 각각 독립적으로 사각 기둥, 삼각 기둥 또는 원 기둥의 형태일 수 있다.
상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 이루는 각 및 그들 사이의 이격 거리는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 이루는 각은 1~30°일 수 있고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 이격 거리는 1~100 nm, 바람직하게 10~50 nm일 수 있다. 상기 각 및 이격 거리는 서로 관련성이 있으며, 검출하고자 하는 생체분자의 종류 등을 기초로 하여 선택될 수 있다.
상기 생체분자 결합 영역은 생체분자가 고정될 수 있도록 하기 위해서, 종래 알려진 바이오칩의 표면개질방법을 이용하여 카르복실기(-COOH), 티올기(-SH), 수산기(-OH), 실란기, 아민기 또는 에폭시기를 갖도록 표면개질 될 수 있다.
다시 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 생체분자 검출 센서는 상기 제 1 전극(101)에 전기적으로 연결되는 제 1 전극 지지부(103) 및 상기 제 2 전극(102)에 전기적으로 연결되는 제 2 전극 지지부(104)를 추가로 포함할 수 있다.
도 2a에 도시되어 있는 본 발명의 일 구체예에 따른 생체분자 검출 센서는 상기 전극 지지부 부분의 전극 간격이 넓고 그로부터 멀어질수록 좁아지는 형태이다. 하지만, 반대로 전극 지지부 부분의 전극 간격이 좁고 그로부터 멀어질수록 넓어지는 형태도 가능하다.
본 발명에 있어서, 생체분자는 특별한 종류에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 생체분자는 DNA, RNA, PNA, LNA 및 그들의 혼성체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 핵산, 또는 효소, 기질, 항원, 항체, 리간드, 압타머 및 수용체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 단백질일 수 있다.
도 2b는 생체분자 결합 영역에 생체분자가 결합된 도 2a의 생체분자 검출용 센서를 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 제 1 전극 지지부(103) 및 제 2 전극 지지부(104)는 외부 전압(105)에 연결되어 있다. 또한, 제 1 전극(101)의 생체분자 결합 영역에는 다수의 항체들(106b, 106c, 106d, 106e)이 고정되어 있고, 제 1 전극(101)의 생체분자 결합 영역에도 다수의 항체들(107b, 107c, 107d, 107e, 107f)이 고정되어 있다. 또한, 상기 항체와 반응할 수 있는 항원들(108b, 108c, 108d, 108e)이 상기 항체들에 결합되어 있다.
본 발명의 생체분자 검출용 센서는 무한개의 간극 길이를 갖고 있으므로 적어도 하나의 위치에서 특정 생체분자들의 정합 결합 길이를 가질 수 있으며 상기 위치에서 전극 간 전압차에 의해 전류가 흐를 수 있다.
다시 도 2b를 참조하면, 최상단에 2개의 항체(106a, 106b) 및 항원(108a)으로 이루어지는 정합 결합 길이가 도시되어 있고, 이는 결합 위치(106c, 107d, 108c)에 대응한다. 상기 결합 위치(106c, 107d, 108c)에서 전류가 흘러 결과적으로 상기 항원의 존재를 검출할 수 있다. 상기 간격 보다 상기 결합 길이가 짧은 경우(106d, 107e, 108d; 106e, 107f, 108e) 전류가 흐르지 못하고, 상기 간격 보다 상기 결합 길이가 긴 경우(107b; 106b; 107c, 108b) 분자간 결합의 스트레스 상태에 있을 수 있으며 역시 전류가 흐르지 못한다.
본 발명의 다른 측면은 본 발명은 상기 본 발명에 따른 생체분자 검출용 센서를 포함하는, 다양한 또는 미지의 길이를 갖는 모든 생체분자를 검출할 수 있는 생체분자 검출 장치에 관한 것이다.
도 3은 복수의 도 2a의 생체분자 검출용 센서들이 어레이로 배열되어 있는 생체분자 검출 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 생체분자 검출 장치의 일 구체예에 있어서 상기 복수의 생체분자 검출용 센서(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)가 어레이로 배치되어 있을 수 있다.
상기 복수의 생체분자 검출용 센서(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 생체분자 결합 영역들에 서로 상이한 생체분자가 결합되어 있을 수 있다. 예컨대, 상기 각 생체분자 결합 영역에 상이한 각 1종류의 항체만을 고정하여, 하나의 샘플에 존재하는 다수의 항원을 독립적으로 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 생체분자 검출 장치의 일 구체예에 있어서, 상기 복수의 생체분자 검출용 센서(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 제 1 전극들은 커패시터를 통해 스캐닝 드라이버 IC(201)에 연결되고, 제 2 전극들은 접지될 수 있다.
도 4는 서로 상이한 생체분자를 포함하는 복수의 생체분자 검출용 센서들이 어레이 형태로 배열되어 있는 다중 진단/검출용 장치를 개략적으로 도시한 상면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 생체분자 검출 장치는 상기 생체분자 검출용 센서에 연결된 트랜지스터(203)를 추가로 포함할 수 있다.
즉, 하나의 생체분자 검출 센서(100) 및 하나의 트랜지스터(203)로 구성되는 진단 칩의 각각을 폐암, 간암, 위암, 췌장암, 유방암, 직장암, 갑상선암, 치매 및 간염 등과 같은 질병의 진단, 또는 특정의 바이러스 및 박테리아와 같은 병원균의 검출용으로 설정하고, 그를 위한 각 프로브 생체분자를 상기 각 생체분자 검출 센서의 생체분자 결합 영역에 고정시킨다.
상기 장치는 실리콘 웨이퍼(202)를 이용하여 통상적인 반도체 제조 공정을 통해 제조될 수 있다.
상기 각 생체분자 검출 센서(100)의 전류 값은 그에 연결된 각 트랜지스터(203)를 통해 게이트 드라이버 IC(204)로 전달되어 그를 차례로 스캐닝하여 판독 가능하다. 각 전극에 일정 전압을 인가하여 전극간 전류의 양을 정전용량으로 캐퍼시터에 저장하고 각 캐퍼시터 사이의 전압을 순차적으로 스캐닝하여 신호처리하여 각 전극 어레이들에서 검출된 정전용량 지도(capacitance mapping)를 그릴 수 있다. 여러 전극들 중 항원-항체 반응이 일어난 전극에서는 정전용량이 작아지며 반응이 일어나지 않은 영역에서는 정전용량이 커진다. 각 전극들에 형성된 정전용량들은 드라이브 구동 IC를 사용하여 순차적으로 스캐닝하여 정전용량의 지도를 제 작할 수 있다. 각 전극은 각기 다른 항체를 고정하였으므로 어떤 항체에 어떤 항원이 결합되었는지를 파악하면 시료중의 특정 항원의 존재를 파악 할 수 있다.
도 4에 따른 생체분자 검출 장치를 사용하는 경우, 한 번의 공정을 통해 다양한 질병의 진단 및 다양한 병원균의 검출을 독립적으로 수행할 수 있다.
도 4에 따르면, 다중의 전극 어레이와 전극어레이를 스캐닝 하는 구동 IC 및 리드아웃 IC는 실리콘 웨이퍼 위에 반도체 제작공정에 의해 제작되어진다. 도 4의 왼쪽 그림은 실리콘 웨이퍼 상에 다중의 질병을 진단할 수 있는 질병 진단 컨텐츠를 상징적으로 나타낸 것이며, 오른 쪽 그림은 왼쪽 질병 진단의 종류들이 1:1 대응되도록 전극이 형성될 수 있음을 나타낸 것이다. 일반적으로 혈액을 시료하여 질병을 진단하는 경우, 예로서 폐암을 진단하고자 할 경우 혈액중의 폐암에 의해 생산된 바이오마커 단백질(항원)을 검출하면 된다. 바이오 마커 단백질의 검출(항원)은 그 항원과 특이적으로 결합 할 수 있는 항체를 사용하여 검출 할 수 있다. 다양한 항체들을 웨이퍼상의 전극(도 4의 100)에 고정해 놓으면 예로서, 폐암의 항체는 특정 위치의 전극에 고정하고, 갑상선암의 항체는 다른 특정 위치에 고정해 놓고 다수의 항원이 포함된 시료를 웨이퍼 상에 흘려주면 각 항원-항체 결합이 이루어지고, 결합되지 않은 생체물질들은 씻어낸다. 이후 게이트 드라이브 IC와 리드아웃 IC를 구동시켜 도 3에서와 같이 스캐닝 이후 정전용량의 지도를 그리면 시료중의 특정 항원들의 분포를 얻을 수 있고 질병의 종류를 예측 할 수 있다. 도 4의 203 트랜지스터는 각 전극 어레이를 스캐닝 하는데 이용되는 스위치이다.
본 발명의 또 다른 측면은 다양한 또는 미지의 길이를 갖는 모든 생체분자 를 검출할 수 있는 생체분자 검출 방법에 관한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 생체분자 검출 방법의 일 구체 예를 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 생체분자 검출 방법은 생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 1 전극; 및 생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 동일 평면상에서 비평행하게 이격되어 있고 상기 생체분자 결합 영역들은 서로 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서의 생체분자 결합 영역에 제 1 생체분자를 결합시키는 단계(S10); 상기 제 1 생체분자와 적어도 한 지점에서 결합 가능한 제 2 생체분자를 함유하는 것으로 추정되는 샘플을 상기 생체분자 검출용 센서에 제공하는 단계(S20); 및 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 전류 값을 측정하는 단계(S30)를 포함한다.
상기 제 1 생체분자의 결합 단계는, 예컨대, 종래 알려진 바이오칩의 표면개질방법을 이용하여 카르복실기(-COOH), 티올기(-SH), 수산기(-OH), 실란기, 아민기 또는 에폭시기를 갖도록 표면개질 된 상기 생체분자 결합 영역에 제 1 생체분자를 제공함으로써 수행될 수 있다.
상기 샘플 제공 단계에 있어서, 상기 샘플은 예컨대, 타액, 소변, 혈액, 혈청 또는 세포 배양액 자체이거나, 그를 예비처리 한 것일 수 있다. 상기 예비처리는 예컨대, 여과, 세포 용해 또는 생체분자 증폭일 수 있다.
상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 전류 값을 측정한 결과, 상기 제 1 전 극 및 제 2 전극 사이에 전류가 흐르는 경우(S40의 '예') 상기 샘플 내에 제 2 생체분자가 존재하는 것으로 판단하고(S60), 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 전류가 흐르지 않는 경우(S40의 '아니오') 상기 샘플 내에 제 2 생체분자가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다(S50).
본 발명에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 생체분자는 특별한 종류에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 제 1 및 제 2 생체분자는 각각 DNA, RNA, PNA, LNA 및 그들의 혼성체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 핵산, 또는 효소, 기질, 항원, 항체, 리간드, 압타머 및 수용체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 단백질 일 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 생체분자는 항체이고 상기 제 2 생체분자는 항원이거나, 상기 제 1 생체분자는 단일 사슬 프로브 DNA이고 상기 제 2 생체분자는 단일 사슬 타겟 DNA일 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 무한개의 이격거리를 갖는 전극 사이의 적어도 한 지점에 임의의 길이 또는 크기를 갖는 생체분자가 결합할 수 있으므로 다양한 또는 미지의 길이를 갖는 모든 생체분자를 검출할 수 있고, 따라서 생체분자의 검출 센서 또는 장치를 용이하게 설계 및 제작할 수 있다.

Claims (14)

  1. 생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 1 전극; 및
    생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 동일 평면상에서 비평행하게 이격되어 있고 상기 생체분자 결합 영역들은 서로 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 이루는 각이 1~30°인 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 이격 거리가 1~100 nm인 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 각각 Si, Au, Ti, Pt, Pd, TiN 및 그들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 생체분자가 핵산 또는 단백질인 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 핵산이 DNA, RNA, PNA, LNA 및 그들의 혼성체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 단백질이 효소, 기질, 항원, 항체, 리간드, 압타머 및 수용체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 생체분자 검출용 센서를 포함하는 생체분자 검출 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 생체분자 검출용 센서에 연결된 트랜지스터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 복수의 생체분자 검출용 센서가 어레이로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 복수의 생체분자 검출용 센서의 생체분자 결합 영역들에 서로 상이한 생체분자가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출 장치.
  12. 생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 1 전극; 및 생체분자 결합 영역을 구비하는 막대 모양의 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 동일 평면상에서 비평행하게 이격되어 있고 상기 생체분자 결합 영역들은 서로 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 센서의 생체분자 결합 영역에 제 1 생체분자를 결합시키는 단계;
    상기 제 1 생체분자와 적어도 한 지점에서 결합 가능한 제 2 생체분자를 함유하는 것으로 추정되는 샘플을 상기 생체분자 검출용 센서에 제공하는 단계; 및
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 전류 값을 측정하는 단계를 포함하는 생체분자 검출 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 전류가 흐르는 경우 상기 샘플 내에 제 2 생체분자가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 전류가 흐르지 않는 경우 상기 샘플 내에 제 2 생체분자가 존재하지 않는 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 생체분자가 항체이고 상기 제 2 생체분자가 항원인 것을 특징으로 하는 방법.
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