KR100831071B1 - Methods and kits for detecting streptococcus pneumoniae or staphylococcus aureus by using surface plasmon resonance from interactions thereof with pneumococcal polysaccharides or pectin substances - Google Patents
Methods and kits for detecting streptococcus pneumoniae or staphylococcus aureus by using surface plasmon resonance from interactions thereof with pneumococcal polysaccharides or pectin substances Download PDFInfo
- Publication number
- KR100831071B1 KR100831071B1 KR1020070008514A KR20070008514A KR100831071B1 KR 100831071 B1 KR100831071 B1 KR 100831071B1 KR 1020070008514 A KR1020070008514 A KR 1020070008514A KR 20070008514 A KR20070008514 A KR 20070008514A KR 100831071 B1 KR100831071 B1 KR 100831071B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- plasmon resonance
- staphylococcus aureus
- surface plasmon
- sample
- streptococcus pneumoniae
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/569—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
- G01N33/56911—Bacteria
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
- G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/569—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
- G01N33/56911—Bacteria
- G01N33/56938—Staphylococcus
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N2021/258—Surface plasmon spectroscopy, e.g. micro- or nanoparticles in suspension
Abstract
Description
도 1은 표면 플라즈몬 공명 센서의 측정원리를 보여주는 개념도이고;1 is a conceptual diagram showing a measuring principle of a surface plasmon resonance sensor;
도 2는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 뉴모코칼 다당 고정막에 흡착된 폐렴연쇄구균의 검출곡선이며;2 is a detection curve of pneumococcal bacteria adsorbed on a pneumococcal polysaccharide fixed membrane using surface plasmon resonance;
도 3은 표면 플라즈몬 공명을 이용한 펙틴 고정막에 흡착된 황색포도상구균의 검출곡선이다.3 is a detection curve of Staphylococcus aureus adsorbed to the pectin-fixed membrane using surface plasmon resonance.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 기준선(base line)1: base line
2: 생성곡선(association curve)2: association curve
3: 평형(equilibrium)3: equilibrium
4: 해리곡선(dissociation curve)4: dissociation curve
본 발명은 표면 플라즈몬 공명(SPR; Surface Plasmon Resonance)을 이용한 병원균의 검출에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 특정 다당류와의 상호작용에 의한 표면 플라즈몬 공명을 측정하여 특정 병원균을 검출하는 방법 및 키트에 관한 것이다.The present invention relates to the detection of pathogens using Surface Plasmon Resonance (SPR), and more particularly, to a method and kit for detecting specific pathogens by measuring surface plasmon resonance by interaction with specific polysaccharides. It is about.
최근 자연과학과 의료기술이 발달하고 효능이 우수한 항생제가 많이 개발됨에 따라 세균 감염에 의한 피해는 많이 줄어들었으나, 병원성 세균에 의한 감염 위험은 여전히 높은 편이다. 병원균에 감염되면 건강에 위협이 되는 심각한 질환을 유발하거나 심하면 사망에 이르게 되며, 많은 사람이 한꺼번에 감염되면 큰 사회 문제를 일으킬 수도 있다. 그 중에서, 폐렴연쇄구균(Streptococcus pneumoniae)은 급성 또는 만성 기관지염이나 폐렴, 수막염의 원인이 되는 병원균이다. 이와 같은 질환은 냉기, 마취, 모르핀, 알콜 중독 등에 의해 호흡기도의 방어기전이 파괴되고 폐의 흉막이 감염되어 발병한다. 또한, 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)은 침윤성, 감염 및 독소에 의해 종기나 폐렴, 농흉, 기흉 등의 질환을 일으킨다. 또한 독소에 의해 식중독, 구토, 설사, 피부 증후군, 독성 쇼크 증후군을 일으키기도 한다.Recently, due to the development of natural science and medical technology and the development of many excellent antibiotics, the damage caused by bacterial infection has been greatly reduced, but the risk of infection by pathogenic bacteria is still high. Infection with pathogens can cause serious health threats or even death, and many people at once can cause major social problems. Among them, Streptococcus pneumoniae is a pathogen causing acute or chronic bronchitis, pneumonia, and meningitis. These diseases are caused by cold defense, anesthesia, morphine, alcoholism, etc., destroying the defense mechanisms of the respiratory tract and infecting the pleura of the lungs. In addition, Staphylococcus aureus causes diseases such as boils, pneumonia, empyema, and pneumothorax due to invasiveness, infection, and toxin. Toxins can also cause food poisoning, vomiting, diarrhea, skin syndrome, and toxic shock syndrome.
상기와 같은 병원균 감염에 대한 예방대책은 조리기구의 청결유지와 식품의 청결보관, 손발을 청결히 하는 것 외에는 특별한 방법이 없는 실정이며, 수시로 감염 원인균을 조사하여 검출여부를 확인하는 과정이 필요하다. 병원균은 적은 수로 도 질환을 일으키는 바, 병원균을 검출하기 위해서는 이를 증식시키는 과정이 필요하다. 따라서 종래에는 병원균을 확인하는 한천 평판 상에서 측정 시료를 배양하고 배지에 형성된 콜로니를 육안이나 현미경으로 관찰하여 병원균을 검출하는 방법이 이용되었다. 최근에는 중합효소연쇄반응(PCR; polymerase chain reaction)을 이용한 검출방법이 이용되기도 하였다. 그러나 이러한 방법들은 조작이 복잡하고 시간이 많이 걸리며 한천 배지 상에 생육한 콜로니를 구별하기 위해서는 전문적인 기술이나 숙련이 필요하다.The preventive measures for the pathogen infection as described above have no special method other than maintaining the cleanliness of the cooking utensils, keeping the food clean, and keeping the hands and feet clean. Pathogens cause disease even in small numbers, and the process of growing them is necessary to detect pathogens. Therefore, conventionally, a method of culturing a measurement sample on an agar plate for identifying pathogens and observing colonies formed on the medium by visual or microscopic detection of pathogens has been used. Recently, a detection method using a polymerase chain reaction (PCR) has been used. However, these methods are complicated and time consuming and require specialized skills or skills to distinguish colonies grown on agar medium.
이에, 최근에는 바이오센서(biosensors), DNA 칩 등을 이용한 세균 검색키트가 개발 중이고 일부는 실용화 단계에 도달한 것도 있다. 그 중에서 바이오센서를 이용한 세균 검출방법이 편리하나, 대부분 카르복시메틸덱스트란(carboxymethyl dextran)만을 고정화 칩으로 사용하고 있어 측정이 가능한 세균이 제한되는 단점이 있다.Recently, bacterial search kits using biosensors, DNA chips, and the like are being developed, and some have reached the practical stage. Among them, a method of detecting bacteria using a biosensor is convenient, but most of them use only carboxymethyl dextran as an immobilization chip, which limits the bacteria that can be measured.
한편, 굴절률이 서로 다른 두 투명한 경계면에서 높은 굴절률을 가진 매질로부터 들어오는 빛은 일부분은 반사되고 부분적으로 굴절된다. 두 매질 사이가 매우 얇은 금속으로 코팅되어 있고 입사광이 편광이며 단색광일 경우, 특정한 입사각도에서 반사되는 빛의 밀도가 현저히 줄어드는 현상을 '표면 플라즈몬 공명'이라고 한다. 표면 플라즈몬 공명 센서는 광에너지가 금속 박막 표면에 흡수되었을 때 일어나는 표면 플라즈몬 파(surface plasmon wave)의 공명 현상을 이용하는 센서로서, 금속 박막에 생물학적 요소를 도입하여 생물 변환기를 구성하면 표면 플라즈몬 공명 바이오센서가 된다. 표면 플라즈몬 공명은 광학적 원리만으로 분자들 간의 상호작용을 측정할 수 있고, 실시간으로 결합 친화도를 측정할 수 있으며, 분자 인식·검출에도 우수한 감도를 보이는 장점이 있다. 도 1은 이러한 표면 플라즈몬 공명 원리를 보여주는 개념도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 400~800 ㎚ 가시광을 조사하여 프리즘을 통과시킨 후 플로우 채널(flow channel)을 통해 주입된 시료가 고정된 금속 필름 바이오칩(biochip)에 조사시켜 굴절되어 나오는 빛을 감지한다. 감지된 빛에 대한 전기적인 신호를 굴절각에 대한 빛의 강도, 또는 시간의 변화에 대한 굴절률의 변화 정도로 나타내어 결과 그림(sensorgram)을 얻는다. 이와 같이, 표면 플라즈몬 공명 센서를 이용하면, 물질과 물질간의 친화력에 의한 흡착 특성으로부터 대상 물질 및 그 양을 검출할 수 있으며 시간의 변화에 따른 물질량의 변화도 확인할 수 있다.On the other hand, light coming from a medium having a high refractive index at two transparent interfaces having different refractive indices is partially reflected and partially refracted. When the two media are coated with a very thin metal and the incident light is polarized and monochromatic light, the phenomenon that the density of light reflected at a certain incident angle is significantly reduced is called 'surface plasmon resonance'. Surface plasmon resonance sensor is a sensor that uses the surface plasmon wave resonance phenomenon that occurs when light energy is absorbed on the surface of metal thin film. Becomes Surface plasmon resonance can measure the interaction between molecules using optical principles alone, can measure the binding affinity in real time, and has the advantage of excellent sensitivity in molecular recognition and detection. 1 is a conceptual diagram showing this surface plasmon resonance principle. As shown in FIG. 1, 400-800 nm visible light is passed through a prism, and then a sample injected through a flow channel is irradiated onto a fixed metal film biochip to sense the refracted light. . The electrical signal for the sensed light is expressed as the intensity of the light with respect to the angle of refraction, or the degree of change in the index of refraction over time, resulting in a sensorgram. As described above, when the surface plasmon resonance sensor is used, the target substance and its amount can be detected from the adsorption characteristic due to the affinity between the substance and the substance, and the change in the amount of substance with time changes can also be confirmed.
본 발명자들은 제한된 바이오센서 칩 고정화 물질을 대체하고 병원균을 선택적으로 검출할 수 있는 기술을 제공하기 위하여, 병원체(pathogen)와 친화력이 우수한 다당(polysaccharides)을 탐색하여 다당과 병원균의 상호작용에 의한 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하여 병원균을 검출하는 방법을 개발하고자 지속적인 연구를 수행하였다. 그 결과, 본 발명자들은 한국특허공개 제2005-79997호(2005. 8. 11 공개)에서 바이오센서 칩 표면에 키토산/알기네이트 다중층(chitosan/alginate multilayers)을 고정화하여 표면 플라즈몬 공명에 의해 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)을 검출하는 방법을 제시한 바 있다. 그러나 지금까지 폐렴연쇄구균 및 황색포도상구균과 친화력이 우수한 다당과 이러한 다당을 센서 칩 표면에 고정화하여 표면 플라즈몬 공명에 의해 이들 병원균을 검출하는 기술은 전혀 알려진 바 없었다.In order to replace the limited biosensor chip immobilization material and provide a technology capable of selectively detecting pathogens, the present inventors searched for polysaccharides having a high affinity with a pathogen and surfaced by the interaction of polysaccharides and pathogens. Continuous research has been conducted to develop a method for detecting pathogens using plasmon resonance. As a result, the present inventors immobilized chitosan / alginate multilayers on the surface of a biosensor chip in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-79997 (published Aug. 11, 2005). Pseudomonas aeruginosa ) has been proposed. However, until now, there have been no known techniques for detecting these pathogens by surface plasmon resonance by immobilizing polysaccharides having excellent affinity with Streptococcus pneumoniae and Staphylococcus aureus on the sensor chip surface.
본 발명자들은 상기 한국특허공개 제2005-79997호에 이어서, 폐렴연쇄구균 또는 황색포도상구균과 높은 결합 친화도를 갖는 다당을 탐색해내고 이를 센서 칩의 표면에 고정화하여 상기 병원균과의 상호작용을 표면 플라즈몬 공명 신호로부터 감지하여 상기 병원균을 선택적으로 검출하고 그 농도를 측정할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Following the Korean Patent Publication No. 2005-79997, the present inventors have searched for a polysaccharide having high binding affinity with Streptococcus pneumoniae or Staphylococcus aureus and immobilized it on the surface of the sensor chip to surface the interaction with the pathogen. By sensing from the plasmon resonance signal, confirming that the pathogen can be selectively detected and its concentration can be measured, and the present invention has been completed.
따라서, 본 발명의 목적은 표면에 특정 다당류가 고정화된 표면 플라즈몬 공명 바이오센서를 이용하여 폐렴연쇄구균 또는 황색포도상구균을 검출하는 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for detecting pneumococcal streptococci or Staphylococcus aureus using a surface plasmon resonance biosensor in which a specific polysaccharide is immobilized on a surface.
본 발명의 다른 목적은 표면에 특정 다당류가 고정화된 표면 플라즈몬 공명 바이오센서를 포함하는 폐렴연쇄구균 또는 황색포도상구균을 검출하기 위한 키트를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a kit for detecting pneumococcal streptococci or Staphylococcus aureus comprising a surface plasmon resonance biosensor in which a specific polysaccharide is immobilized on a surface.
본 발명의 제1면은The first aspect of the present invention
1) 표면에 뉴모코칼 다당(pneumococcal polysaccharide) 및 펙틴(pectin) 물질로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 다당이 고정화된 바이오센서 상에 시료를 가하고;1) subjecting the sample to a surface on which at least one polysaccharide-immobilized biosensor selected from the group consisting of pneumococcal polysaccharides and pectin substances;
2) 상기 다당과 시료 간의 상호작용에 의한 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance)을 측정하는:2) Surface Plasmon Resonance measured by the interaction between the polysaccharide and the sample:
단계를 포함하는, 시료 중에 존재하는 폐렴연쇄구균(Streptococcus pneumoniae) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 병원균을 검출하는 방법에 관한 것이다.It relates to a method for detecting one or more pathogens selected from the group consisting of Streptococcus pneumoniae and Staphylococcus aureus present in a sample, comprising the step.
본 발명의 제2면은 표면에 뉴모코칼 다당 및 펙틴 물질로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 다당이 고정화된 표면 플라즈몬 공명 바이오센서를 포함하는, 폐렴연쇄구균 및 황색포도상구균으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 병원균을 검출하기 위한 키트에 관한 것이다.The second aspect of the invention is selected from the group consisting of Streptococcus pneumoniae and Staphylococcus aureus comprising a surface plasmon resonance biosensor immobilized on the surface with at least one polysaccharide selected from the group consisting of pneumococcal polysaccharides and pectin materials. A kit for detecting one or more pathogens.
본 발명에 있어서, 다당은 뉴모코칼 다당이고, 병원균은 폐렴연쇄구균이거나, 다당은 펙틴 물질이고, 병원균은 황색포도상구균인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the polysaccharide is a pneumococcal polysaccharide, the pathogen is pneumococcal pneumoniae, the polysaccharide is a pectin substance, and the pathogen is staphylococcus aureus.
본 발명에 있어서, 펙틴 물질은 프로토펙틴(protopectin), 펙트산(pectic acid), 펙틴산(petinic acid) 및 펙틴(pectin)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 것일 수 있으며, 펙틴인 것이 보다 바람직하다. In the present invention, the pectin material may be at least one selected from the group consisting of protopectin, pectic acid, pectic acid, and pectin, more preferably pectin. .
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 병원균과 다당류의 상호작용에 의한 표면 플라즈몬 공명을 측정하여 병원균을 검출하는 방법에 관한 것이다. 즉, 특정 병원균과 높은 결합 친화도를 갖는 특정 다당 물질을 바이오센서의 표면에 고정화한 후, 여기에 병원균을 가하여 상기 다당과 병원균 간의 상호작용을 표면 플라즈몬 공명 신호로부터 감지하여 병원균을 검출하고/거나 그 농도를 측정하는 방법이다.The present invention relates to a method for detecting pathogens by measuring surface plasmon resonance caused by the interaction of pathogens and polysaccharides. That is, a specific polysaccharide material having high binding affinity with a specific pathogen is immobilized on the surface of the biosensor, and then the pathogen is added to detect the pathogen by detecting the interaction between the polysaccharide and the pathogen from the surface plasmon resonance signal. It is a method of measuring the concentration.
본 발명에서는, 뉴모코칼 다당이 폐렴연쇄구균과, 펙틴 물질이 황색포도상구 균과 각각 높은 결합 친화도를 가짐을 확인하고, 상기 다당과 병원균 간의 상호작용에 의한 표면 플라즈몬 공명을 측정하여 각각의 병원균을 검출하고 그의 농도를 측정하고자 하였다.In the present invention, it is confirmed that pneumococcal polysaccharide has a high binding affinity with pneumococcal pneumoniae and pectin substance, respectively, and by measuring the surface plasmon resonance due to the interaction between the polysaccharide and the pathogen, Pathogens were detected and their concentrations measured.
본 발명에 사용되는 '뉴모코칼 다당'은 폐렴구균이 생산하는 90개 이상의 구조적으로 독특한 캡슐 다당류(CPS; capsular polysaccharides)로서, 항식세포(anti-phagocytosis) 특성을 나타내고, 하나의 생물체로부터 다른 생물체로의 전파에 있어서 중요한 단계인 숙주세포에의 부착을 억제하며, 나중에 질환의 발병 양상을 나타내는 역할을 한다. 현재 뉴모코칼 다당을 이용한 폐렴구균 예방백신이 개발되어 사용되고 있다.Pneumococcal polysaccharides used in the present invention are more than 90 structurally unique capsular polysaccharides (CPS) produced by pneumococci, exhibit anti-phagocytosis properties, and from one organism to another It inhibits adhesion to host cells, which is an important step in the spread of the furnace, and later plays a role in the development of disease. Currently, pneumococcal vaccines using pneumococcal polysaccharides have been developed and used.
본 발명에 사용되는 '펙틴 물질'은 식물의 뿌리, 줄기 또는 과실이나 채소의 어린 조직에 다량 함유되어 있으며, 프로토펙틴, 펙트산, 펙틴산, 펙틴으로 구분된다. 이들은 모두 기본단위가 갈락튜론산(galacturonic acid)의 긴 사슬로 되어 있고 갈락튜론산의 카르복실기가 자유로이 에스테르화될 수 있다. 프로토펙틴은 펙틴의 전구체로서 연조직에 다량 존재한다. 덜 익은 과실에는 불용성의 고분자 화합물인 프로토펙틴 형태로 존재하지만 과실이 익어감에 따라 그 일부가 프로토펙티나제(protopectinase)의 작용에 의해 가용성의 펙틴 등으로 가수분해된다. 펙트산은 α-D-갈락튜론산 100~800개 정도가 α-1,4 결합에 의해 결합된 중합체로서 그 분자 중의 카르복실기에 메틸 에스테르 형태가 전혀 존재하지 않는 폴리갈락튜론산이다. 펙틴산은 펙트산의 유리 카르복실기의 10~20% 정도가 메틸 에스테르 형태로 존재하는 수용성의 폴리갈락튜론산이며, 펙틴은 펙틴산의 유리 카르복실기의 일부 가 염의 형태로 되어 있을 때의 이름이다. 본 발명에서 사용되는 펙틴 물질은, 황색포도상구균과 결합 친화도를 갖는 한, 특별히 제한되는 것은 아니나, 펙틴을 사용하는 것이 보다 바람직하다.The 'pectin substance' used in the present invention is contained in a large amount in the roots, stems or young tissues of fruits or vegetables of plants, and is divided into protofectin, pectic acid, pectinic acid, and pectin. They are all composed of long chains of galacturonic acid whose basic units are free and the carboxyl groups of galacturonic acid can be freely esterified. Protofectin is present in large quantities in soft tissues as a precursor of pectin. The less ripe fruits are present in the form of protofectin, an insoluble high molecular compound, but as the fruit ripens, a part thereof is hydrolyzed into soluble pectin by the action of protopectinase. Pectic acid is a polymer in which about 100 to 800 α-D-galacturonic acid is bound by α-1,4 bond and is a polygalacturonic acid in which no methyl ester form exists in the carboxyl group in the molecule. Pectinic acid is a water-soluble polygalacturonic acid in which about 10 to 20% of the free carboxyl groups of pectic acid are present in methyl ester form, and pectin is a name when a part of the free carboxyl groups of pectic acid is in the form of a salt. The pectin substance used in the present invention is not particularly limited as long as it has a binding affinity with Staphylococcus aureus, but it is more preferable to use pectin.
본 발명에 따르면, 폐렴연쇄구균 및 황색포도상구균을 매우 간단하면서 짧은 시간 내에 정확한 농도로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 그 농도도 측정할 수 있다.According to the present invention, not only pneumococcal streptococci and staphylococcus aureus can be detected at a precise concentration in a very simple and short time, but also the concentration can be measured.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments, which are intended to aid the understanding of the present invention but are not intended to limit the scope of the present invention in any way.
실시예 1: 뉴모코칼 다당과 폐렴연쇄구균의 상호작용을 이용한 폐렴연쇄구균 검출 Example 1 Detection of Streptococcus pneumoniae Using Pneumococcal Polysaccharide and Pneumococcal Interaction
본 실시예에서는 뉴모코칼 다당과 폐렴연쇄구균의 친화성을 이용하여 폐렴연쇄구균을 검출하고자 하였다.In this example, pneumococcal pneumoniae was detected using the affinity between pneumococcal polysaccharide and pneumococcal streptococci.
표면 플라즈몬 공명 바이오센서로는 바이아코어 AB(BIACORE AB)사에서 제작한 바이아코어(BIACORE) J를 사용하였다. 폐렴연쇄구균으로는 ATCC(American Type Culture Collection)로부터 구입한 모델 병원균(ATCC 9163)을 사용하고, 뉴모코칼 다당은 시그마(Sigma) 시약을 구입하여 사용하였다.As a surface plasmon resonance biosensor, BIACORE J manufactured by BIACORE AB was used. Pneumococcal streptococci were used as model pathogens (ATCC 9163) purchased from the American Type Culture Collection (ATCC), and pneumococcal polysaccharides were purchased from Sigma reagents.
표면 플라즈몬 공명 바이오센서 칩 표면을 0.1 N NaOH/1% 트리톤(Triton) X-100 용액으로 세정하는 과정과 질소가스로 건조하는 과정을 여러 차례 반복하였다. 70%(v/v) 황산과 30%(v/v) 과산화수소로 10분간 처리한 후 0.2%(v/v) 시스테아민 염산염(cysteamine hydrochloride) 용액에 센서의 금(gold) 표면 부분을 담가두었다. 뉴모코칼 다당을 센서의 금 표면에 흡착시키기 위하여, 2.5%(v/v) 글루타르알데히드 용액에 1시간 동안 담가두었다가 0.4%(v/v) 뉴모코칼 다당 용액에 1시간 동안 담근 후 세척하여 센서 칩에 뉴모코칼 다당 고정막을 형성시켰다.The surface plasmon resonance biosensor chip was washed several times with 0.1 N NaOH / 1% Triton X-100 solution and dried with nitrogen gas. After treatment for 10 minutes with 70% (v / v) sulfuric acid and 30% (v / v) hydrogen peroxide, immerse the gold surface portion of the sensor in a 0.2% (v / v) cysteamine hydrochloride solution. Put it. To adsorb pneumococcal polysaccharides to the gold surface of the sensor, it was soaked in 2.5% (v / v) glutaraldehyde solution for 1 hour and then soaked in 0.4% (v / v) pneumococcal polysaccharide solution for 1 hour and then washed. Pneumatic polysaccharide fixed membrane was formed on the sensor chip.
상기 뉴모코칼 다당 고정막이 형성된 센서 칩 상에 폐렴연쇄구균을 주입하면서 가시광을 조사하고, 시료가 흡착된 금속 표면의 공명에 의해 나타나는 전기적 신호를 측정하였다.Visible light was irradiated while injecting pneumococcal pneumoniae onto the sensor chip on which the pneumococcal polysaccharide fixed membrane was formed, and the electrical signal represented by the resonance of the metal surface on which the sample was adsorbed was measured.
그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 폐렴연쇄구균을 주입하면 금 표면에 고정화된 뉴모코칼 다당과 폐렴연쇄구균이 결합하여 센서 칩에서 질량 변화가 일어나며, 이에 따라 표면 플라즈몬 공명 신호가 증가되었다. 도 2에서 생성곡선(2)은 기준선(1)에서 증가하는 곡선으로 고정화된 뉴모코칼 다당의 표면에서 병원균이 검출되는 정도를 나타낸다. 검출 신호값이 크면 검출량이 많음을 의미하고, 곡선의 기울기가 크면 시간 경과에 따라 병원균 검출량이 빠른 속도로 증가함을 의미한다.The results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, when pneumococcal pneumoniae was injected, pneumococcal polysaccharides immobilized on the gold surface and pneumococcal pneumoniae were combined to generate mass changes in the sensor chip, thereby increasing the surface plasmon resonance signal. In FIG. 2, the
도 2에서, 폐렴연쇄구균의 농도가 1×107 CFU/㎖(도 2의 c)에서 1×109 CFU/㎖(도 2의 a)까지 증가함에 따라 표면 플라즈몬 공명 신호(RU)도 증가하는 것으로 나타났다. 이로부터 폐렴연쇄구균 농도에 대한 표면 플라즈몬 공명 신호값을 나타내는 검량곡선(calibration curve)을 구할 수 있으며, 이 검량곡선으로부터 폐렴연쇄구균의 검출 여부와 검출 농도를 결정할 수 있다.In FIG. 2, the surface plasmon resonance signal (RU) also increases as the concentration of Streptococcus pneumoniae increases from 1 × 10 7 CFU / mL (FIG. 2C) to 1 × 10 9 CFU / mL (FIG. 2A). Appeared to be. From this, a calibration curve representing the surface plasmon resonance signal value with respect to the pneumococcal concentration can be obtained. From this calibration curve, it is possible to determine whether or not to detect pneumococcal streptococci.
실시예 2: 펙틴과 황색포도상구균의 상호작용을 이용한 황색포도상구균 검출Example 2: Detection of Staphylococcus Aureus Using the Interaction of Pectin with Staphylococcus Aureus
본 실시예에서는 펙틴과 황색포도상구균의 친화성을 이용하여 황색포도상구균을 검출하고자 하였다. 황색포도상구균으로는 ATCC로부터 구입한 모델균(ATCC 25923)을 사용하고, 펙틴은 시그마 시약을 구입하여 사용하였다.In this example, we tried to detect Staphylococcus aureus using the affinity between pectin and Staphylococcus aureus. As Staphylococcus aureus, a model bacterium (ATCC 25923) purchased from ATCC was used, and pectin was used by purchasing a sigma reagent.
실시예 1과 실질적으로 동일한 과정에 따라, 표면 플라즈몬 공명 센서 칩에 펙틴 고정막을 형성시키고, 상기 펙틴 고정막이 형성된 센서 칩 상에 황색포도상구균을 주입하여 표면 플라즈몬 공명 현상을 측정하였다.According to substantially the same procedure as in Example 1, a pectin fixation membrane was formed on the surface plasmon resonance sensor chip, and the surface plasmon resonance phenomenon was measured by injecting Staphylococcus aureus onto the sensor chip on which the pectin fixation membrane was formed.
그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 황색포도상구균의 농도를 1×109 CFU/㎖(a)와 1×108 CFU/㎖(b)로 달리하여 주입하였을 때, 농도가 증가하면 표면 플라즈몬 공명 신호(RU)도 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 황색포도상구균의 농도를 달리하여 측정하였을 때 나타나는 RU 값을 검량곡선으로 나타내면, 표면 플라즈몬 공명 신호로부터 황색포도상구균의 검출 여부와 검출 농도를 결정할 수 있다.The results are shown in FIG. As shown in Figure 3, when the concentration of Staphylococcus aureus was injected at different concentrations of 1 × 10 9 CFU / ㎖ (a) and 1 × 10 8 CFU / ㎖ (b), the surface plasmon resonance signal ( RU) also increased. Therefore, if the RU value which appears when the concentration of Staphylococcus aureus is measured differently is represented by a calibration curve, it is possible to determine whether or not the Staphylococcus aureus is detected from the surface plasmon resonance signal.
본 발명에 따르면, 많은 시간과 복잡한 절차를 거쳐야 하는 기존의 검출방법에 비해, 매우 간단하면서도 짧은 시간 내에 폐렴연쇄구균 및 황색포도상구균을 정확하게 검출할 수 있을 뿐 아니라 그 농도도 측정할 수 있어, 상기 병원균의 존재와 질환 발생 여부를 쉽게 결정할 수 있으므로, 상기 병원균에 의한 질환의 예방이 나 진단에 높은 효용가치를 갖는다.According to the present invention, it is possible to accurately detect pneumococcal streptococci and Staphylococcus aureus in a very simple and short time, as well as to measure the concentration thereof, compared to conventional detection methods that require a lot of time and complicated procedures. Since the presence of the pathogen and the occurrence of the disease can be easily determined, it has a high useful value for the prevention or diagnosis of the disease caused by the pathogen.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070008514A KR100831071B1 (en) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | Methods and kits for detecting streptococcus pneumoniae or staphylococcus aureus by using surface plasmon resonance from interactions thereof with pneumococcal polysaccharides or pectin substances |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070008514A KR100831071B1 (en) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | Methods and kits for detecting streptococcus pneumoniae or staphylococcus aureus by using surface plasmon resonance from interactions thereof with pneumococcal polysaccharides or pectin substances |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR100831071B1 true KR100831071B1 (en) | 2008-05-20 |
Family
ID=39664799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070008514A KR100831071B1 (en) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | Methods and kits for detecting streptococcus pneumoniae or staphylococcus aureus by using surface plasmon resonance from interactions thereof with pneumococcal polysaccharides or pectin substances |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100831071B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989008260A1 (en) * | 1988-02-27 | 1989-09-08 | Amersham International Plc | Immobilisation of haptens and measurement |
| US20020095073A1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-07-18 | Jacobs Alice A. | Clinically intelligent diagnostic devices and mehtods |
| US20030059954A1 (en) * | 2001-09-24 | 2003-03-27 | Inger Vikholm | Method and biosensor for analysis |
-
2007
- 2007-01-26 KR KR1020070008514A patent/KR100831071B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989008260A1 (en) * | 1988-02-27 | 1989-09-08 | Amersham International Plc | Immobilisation of haptens and measurement |
| US20020095073A1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-07-18 | Jacobs Alice A. | Clinically intelligent diagnostic devices and mehtods |
| US20030059954A1 (en) * | 2001-09-24 | 2003-03-27 | Inger Vikholm | Method and biosensor for analysis |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| Glycobiology Vol.16(3):184-196 (2006. 3.) * |
| Int. J. food Microbiol. Vol.93(1):63-72 (2004. 5.) * |
| J. Vet. Med. B Infect Dis. Vet Public Health Vol.53(2):87-90 (2006. 3.) * |
| JBC Vol.271(3):1527-1533 (1996) * |
| 박정순의 전남대학교 석사학위 논문 ‘Detection of pseudomonas aeruginosa using BIACORE J (2006. 8.) * |
| 박정순의 전남대학교 석사학위논문 "Detection of psedomonas aeruginosa using BIACORE J (2006. 8. ) * |
| 박정순의 전남대학교 석사학위논문 "Detection of psedomonas aeruginosa using BIACORE J (2006. 8. )* |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Waswa et al. | Direct detection of E. coli O157: H7 in selected food systems by a surface plasmon resonance biosensor | |
| Yilmaz et al. | Whole cell imprinting based Escherichia coli sensors: A study for SPR and QCM | |
| Kumar et al. | Emerging nanotechnology based strategies for diagnosis and therapeutics of urinary tract infections: A review | |
| Liu et al. | Role of cranberry juice on molecular‐scale surface characteristics and adhesion behavior of Escherichia coli | |
| Ercole et al. | Escherichia coli detection in vegetable food by a potentiometric biosensor | |
| Kramer et al. | A Rapid and Automated Fiber Optic–Based Biosensor Assay for the Detection ofSalmonella in Spent Irrigation Water Used in the Sprouting of Sprout Seeds | |
| Khateb et al. | Development of a label-free LSPR-apta sensor for Staphylococcus aureus detection | |
| Neethirajan et al. | Agro-defense: Biosensors for food from healthy crops and animals | |
| Bouchet et al. | Interactions of Haemophilus parasuis and its LOS with porcine brain microvascular endothelial cells | |
| Dimartino et al. | Occurrence and pathogenicity of Pseudomonas fluorescens and P. putida on tomato plants in Italy | |
| Safina et al. | Flow-injection assay of the pathogenic bacteria using lectin-based quartz crystal microbalance biosensor | |
| CN103237900B (en) | For detecting the method with Quantitative microbial | |
| CN106018508A (en) | Novel high-sensitivity LM (listeria monocytogene) detection method based on aptamer modified porous alumina membrane | |
| Park et al. | Optimization and application of a dithiobis-succinimidyl propionate-modified immunosensor platform to detect Listeria monocytogenes in chicken skin | |
| WO2007109689A2 (en) | A method for functionalizing an atomic force microscope tip | |
| Park et al. | The effect of incubation temperature on the binding of Salmonella typhimurium to phage-based magnetoelastic biosensors | |
| KR100831071B1 (en) | Methods and kits for detecting streptococcus pneumoniae or staphylococcus aureus by using surface plasmon resonance from interactions thereof with pneumococcal polysaccharides or pectin substances | |
| CN105974113A (en) | Sandwiched immunochromatographic test paper used for detecting Escherichia coli O157:H7 | |
| Tătaru et al. | Staphylococcus aureus–Review on potential targets for sensors development | |
| CN101838703A (en) | Method for quickly detecting pathogenic bacteria carried by plant seeds of bacterial black rot | |
| Fey et al. | Measurement of staphylococcal protein A and detection of protein A-carrying staphylococcus strains by a competitive ELISA method | |
| KR20100115480A (en) | Methods for detecting staphylococcus aureus or staphylococcus epidermidis by using surface plasmon resonance from interactions thereof with titanium isopropoxide | |
| CN110988349A (en) | Two-channel detection method of capture probe and Escherichia coli O157: H7 and application thereof | |
| Nagaveni et al. | Evaluation of biofilm forming ability of the multidrug resistant Pseudomonas aeruginosa | |
| CN106442987B (en) | The fluorescence detection reagent kit and its application method of staphylococcus aureus |
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: 20120406 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130510 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |