KR100884935B1 - 미생물의 통합적 분석 방법 및 이에 사용되는 생물막 칩 - Google Patents

미생물의 통합적 분석 방법 및 이에 사용되는 생물막 칩 Download PDF

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신규순
이준희
홍순규
윤제용
이종찬
이홍금
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재단법인서울대학교산학협력재단
한국해양연구원
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Abstract

미생물의 통합적 분석 방법 및 이에 사용되는 생물막 칩에 있어서, 기판 내의 위치에 따라 표면 특성이 변화하는 기판을 구비하는 생물막 칩을 마련한다. 생물막 칩을 미생물이 존재하는 환경에 노출시킨 다음, 생물막 칩 상의 미생물을 분석한다. 이에 따라 다양한 표면 특성을 가지는 생물막 칩에 대하여 미생물의 부착 정도를 분석함으로써 표면 특성 별로 생물막의 형성 여부를 한번에 정량 및 정성적으로 분석할 수 있다.

Description

미생물의 통합적 분석 방법 및 이에 사용되는 생물막 칩{Method of integratedly analyzing a microorganism and a biofilm chip used for the same}
본 발명은 미생물의 통합적 분석 방법 및 이에 사용되는 생물막 칩에 관한 것이다. 보다 상세하게는 의료, 환경, 전자 등 다양한 분야에 응용될 수 있는 미생물의 통합적 분석 방법 및 이에 사용되는 생물막 칩에 관한 것이다.
물이 정체하거나 통과하는 모든 장치는 미생물에 의한 오염이나 생장에 노출되어 있으며, 이러한 오염은 대부분 미생물 부착에 의한 생물막 형성에 의한 것이다. 예를 들어, 가습기, 물탱크 또는 비데 등과 같은 물과 접촉하는 장치들은 미생물에 의한 생물막 형성에 의해 쉽게 오염될 수 있다. 이에 따라 미생물을 소독할 수 있는 기술들이 매우 다양하게 개발되어 왔다.
미생물을 소독할 수 있는 여러 기술 가운데 전기분해, 자외선, 염소 주입 등을 이용한 기술은 부가적인 장치와 주기적인 관리가 필요하므로 장소와 비용 면에서 불리하다. 이러한 문제들을 극복하기 위하여, 부가 장치나 관리 없이 물과 접촉하는 표면에 특수한 물리, 화학, 생물학적 특성을 구현하여 미생물 부착을 방지하는 표면을 개발하려는 노력이 있어 왔다.
그러나 자연계에 존재하는 수많은 환경 조건과, 거기에 존재하는 미생물 군집의 극단적 다양성으로 인해 개발된 표면이 제대로 작용하지 못하는 경우가 대부분이었다. 따라서 미생물의 부착을 방지하는 표면을 설계하기 위해서는 어떤 특성의 표면이 어떤 환경에서 미생물 부착을 효과적으로 방지할 수 있는지를 체계적이고 효율적으로 분석할 수 있는 기술이 요구된다.
따라서 본 발명의 목적은 체계적이고 효율적으로 미생물을 분석하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 미생물의 분석 방법에 사용될 수 있는 생물막 칩을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 미생물의 통합적 분석 방법에서는, 기판 내의 위치에 따라 표면 특성이 변화하는 기판을 구비하는 생물막 칩을 마련한다. 상기 생물막 칩을 미생물이 존재하는 환경에 노출시킨 다음, 상기 생물막 칩 상의 미생물을 분석한다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 미생물의 통합 분석용 생물막 칩은 기판 내의 위치에 따라 패턴의 형상, 화학적 성질, 생물학적 성질 또는 물리적 성질을 포함하는 표면 특성이 변화하는 기판을 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 생물막 칩은 적어도 하나 이상의 표면 특성이 1차원적 또는 2차원 이상의 다차원적으로 변화하는 기판을 구비할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 생물막 칩은 각 기판 내의 위치에 따라 표면 특성이 변화하는 복수개의 하위 기판들을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 생물막 칩은 복수개의 하위 기판들을 포함하고, 상기 하위 기판들 가운데 적어도 둘은 서로 다른 종류의 표면 특성을 가질 수 있 다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 미생물의 통합적 분석 방법에서는 다양한 표면 특성을 가지는 생물막 칩에 대하여 생물막의 형성 여부 및 미생물의 개체 분포를 분석함으로써, 어떠한 특성을 가지는 표면 부위에 어떠한 미생물이 어느 정도로 부착하는지를 한번에 정량 및 정성적으로 분석할 수 있다. 따라서 다양한 소재와 표면 특성들에 대한 미생물의 부착능을 일일이 조사하는 방식을 탈피하여 소재들이 가지는 표면 특성의 경향성을 하나의 칩 위에 구현하여 한번에 분석함으로써 생물막 및 미생물의 제어 기술에 필요한 통합적인 정보를 얻을 수 있다. 또한, 상기 정보를 의료, 환경, 가전 분야 등의 다양한 제품의 표면 가공에 응용할 수 있다.
이하, 본 발명의 미생물의 통합적 분석 방법 및 이에 사용되는 생물막 칩을 상세하게 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 미생물의 통합적 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 기판 내의 위치에 따라 표면 특성이 변화하는 생물막 칩을 마련한다(S10). 상기 생물막 칩은 다양한 표면 특성을 가지도록 제조되어 미생물의 부착능 및 생물막의 형성 여부를 평가하기 위해 제공될 수 있다.
상기 생물막 칩의 표면 특성은 미생물의 생장과 생물막의 형성에 영향을 미칠 수 있는 것이면 어느 것이든지 포함할 수 있다. 상기 표면 특성으로는, 예를 들어, 패턴의 형상, 화학적 성질, 생물학적 성질, 물리적 성질 등을 들 수 있다. 상기 표면 특성의 보다 구체적인 예로는, 패턴의 형상, 친수성, 소수성, 극성, 거칠기, 전하량, 물 접촉각, 표면에 부착된 생물 분자 또는 소재의 종류 등을 들 수 있으나, 이들에 특별히 한정되지는 않는다.
상기와 같은 표면 특성을 구비하는 생물막 칩은 다양한 형태로 설계될 수 있다. 상기 생물막 칩은 표면 특성이 1차원적 또는 2차원 이상의 다차원적으로 변화할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 생물막 칩을 설명하기 위한 평면도들이다. 구체적으로, 도 2는 표면 특성이 1차원적으로 변화하는 기판을 구비하는 생물막 칩을 설명하기 위한 평면도이고, 도 3은 표면 특성이 2차원 이상의 다차원적으로 변화하는 기판을 구비하는 생물막 칩을 설명하기 위한 평면도이며, 도 4는 복수개의 하위 기판들을 포함하는 고집적의 생물막 칩을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 생물막 칩은 표면 특성이 제1 방향(X-X')으로 일차원적으로 변화하는 제1 기판(100)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 제1 기판(100)은 소정의 표면 특성이 그 정도를 달리하여 제1 방향으로 변화하거나, 서로 다른 종류의 표면 특성이 제1 방향으로 배열될 수 있다. 표면 특성(○)이 그 정도를 달리하여 제1 방향으로 변화하는 경우, 상기 표면 특성은 연속적으로 변화할 수 도 있고 일정한 간격을 두고 불연속적으로 변화할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 생물막 칩은 패턴의 형상이 일차원적으로 변화하는 기판을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 생물막 칩은 패턴의 높이가 소정의 경사도를 가지고 변화하는 패턴 구조의 기판을 구비할 수 있다. 기공의 깊이가 소정의 경사도를 가지고 변화하는 금속 템플레이트를 제조한 후, 상기 금속 템플레이트의 기공에 고분자 용융물을 주입하여 패턴의 높이가 소정의 경사도로 변화하는 고분자 패턴 구조의 기판으로 제조할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 생물막 칩은 표면 특성이 2차원 이상의 다차원적으로 배열될 수 있다. 상기 표면 특성의 다차원적인 배열은, 한 종류의 표면 특성이 그 정도를 달리하여 다차원적으로 배열되는 경우와, 서로 다른 종류의 둘 이상의 표면 특성이 다차원적으로 배열되는 경우를 포함한다. 예를 들어, 상기 생물막 칩은 제1 표면 특성(○)이 제1 방향(X-X')으로 변화하고, 제2 표면 특성(△)이 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향(Y-Y')으로 변화하는 제2 기판(200)을 구비할 수 있다. 표면 특성이 2차원 이상의 다차원적으로 변화하는 경우에도 1차원적으로 변화하는 경우와 마찬가지로, 상기 표면 특성이 연속적으로 변화할 수도 있고 일정한 간격을 두고 불연속적으로 변화할 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 생물막 칩은 복수개의 하위 기판들(310)을 포함하는 제3 기판(300)을 구비할 수 있다. 하위 기판들(310)은 각기 서로 다른 종류의 표면 특성을 가질 수도 있고, 한 종류이되 그 정도가 상이한 표면 특성을 가질 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 하위 기판들(310)은 각각의 하위 기판 내에서의 위치에 따라 표면 특성이 변화할 수도 있다. 즉, 각각의 하위 기판(310)은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 바와 같은 1차원 또는 2차원 이상의 다차원적으로 변화하는 표면 특성을 가질 수 있다. 표면 특성이 각각의 하위 기판 내에서의 위치에 따라 변화하고, 하위 기판들(310)이 각기 서로 다른 종류의 표면 특성을 가지는 경우에는 상기 생물막 칩은 고집적 및 고밀도로 다양한 표면 특성을 가질 수 있다.
또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 하위 기판들(310)은 다양한 표면 특성을 가지는 복수개의 2차적인 하위 기판들로 이루어질 수도 있다. 상기 2차적인 하위 기판 각각은 1차원 또는 2차원 이상의 다차원적으로 변화하는 표면 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 2차적인 하위 기판들은 변화하는 한 종류의 표면 특성을 가지거나 또는 서로 다른 종류의 표면 특성을 가질 수 있다.
상기와 같은 생물막 칩의 제조는 생물막 칩을 이루는 기판의 위치에 별로 표면 처리를 함으로써 표면 특성을 조절할 수 있다. 일예로, 표면의 거칠기가 기판의 위치에 따라 변화하는 생물막 칩의 경우, 표면의 조도(surface roughness)를 유발하는 용액을 이용하여 기판의 위치 별로 그 접촉 시간을 조절하여 표면 조도가 변화하는 생물막 칩을 제조할 수 있다. 다른 예로, 패턴의 높이가 소정의 경사도를 가지고 변화하는 패턴 구조의 기판을 구비하는 생물막 칩은 기공의 깊이가 변화하는 템플레이트를 이용하여 제조할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따라서 패턴의 높이가 소정의 경사도를 가지고 변화하는 기판을 구비하는 생물막 칩의 제조를 설명하기 위한 사시 도들이다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 기공의 깊이가 소정의 경사도를 가지고 변화하는 무기 템플레이트를 제조한 후, 상기 무기 템플레이트의 기공에 고분자 용융물을 주입하여 패턴의 높이가 소정의 경사도로 변화하는 고분자 패턴 구조의 기판으로 제조할 수 있다.
예를 들어, 상기 무기 템플레이트의 기공은 알루미늄과 같은 금속을 산화하거나 실리콘계열의 무기물을 식각할 수 있는 용액과 상기 템플레이트를 접촉시켜 형성할 수 있으며, 템플레이트의 위치에 따라 산화 시간을 조절하여 기공의 깊이, 직경 등의 형상을 조절할 수 있다. 이외에도, 나노 기공 구조를 가지는 다공성 실리카와 같이 무기계열의 나노 세공 물질을 템플레이트로 사용할 수 있다. 상기 템플레이트의 기공에 채울 수 있는 고분자의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지와 에폭시 등의 열경화성 수지 등을 들 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 1을 참조하면, 상기와 같은 생물막 칩을 미생물이 존재하는 환경에 노출시킨다(S20). 상기 미생물은 표면 특성 및 환경의 변화에 따른 성장 속도 및 생물막의 형성 정도 등을 파악하고자 하는 대상으로서, 그 종류에 특별한 제한이 없고 다양한 종류의 미생물이 상기 생물막 칩에 적용될 수 있다. 상기 미생물이 존재하는 환경은 미생물의 생장에 영향을 미치는 환경적인 조건으로, 온도, 습도, 매질, 영양분 등을 들 수 있다. 상기 환경 조건들은 미생물의 성장에 적합한 최적의 상태로 유지될 수도 있고, 필요에 따라서 적절히 조절될 수도 있다. 이와 같이, 미 생물의 종류 및 환경적인 조건을 조절하여, 상기 생물막 칩 상에서 미생물의 성장 및 생물막의 형성을 유도할 수 있다.
이후, 상기 생물막 칩 상의 미생물을 관찰하여 생물막의 형성 여부 및 미생물의 부착능을 분석한다(S30). 상기 생물막 칩을 분석하는 단계는 미생물의 일반적인 분석 방법이 두루 사용될 수 있다. 다만, 분석의 효율성을 고려하여, 형광현미경, 형광리더기 또는 공초점 현미경 등을 이용하여 상기 생물막 칩을 한번에 스캐닝함으로써, 다양한 표면 특성에 따른 미생물의 분포 및 생물막의 형성 여부를 한꺼번에 분석하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 형광 현미경을 이용하는 경우에는 생물막 칩 상의 미생물을 형광 물질로 염색하고 여기서 나오는 형광을 측정하여 미생물의 분포를 정량할 수 있다. 현미경의 대물렌즈를 일정한 간격으로 움직여서 생물막 칩의 전체 영역을 스캐닝하면서 미세한 영역을 보여주는 영상들을 수집하고 이들을 통합하여 전체를 보여주는 하나의 영상을 제시할 수 있다. 또한, 공초점 현미경을 사용하는 경우에는 생물막 칩 상에 형성된 생물막을 3차원적인 영상으로 구현할 수 있으며, 이를 통해 생물막을 보다 정확하게 정성적 및 정량적으로 분석할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 미생물의 통합적 분석 방법에서는 다양한 표면 특성을 가지는 생물막 칩에 대하여 생물막의 형성 여부 및 미생물의 부착능을 분석함으로써, 어떠한 특성을 가지는 표면 부위에 어떠한 미생물이 어느 정도로 부착하는지를 한번에 정량 및 정성적으로 분석할 수 있다. 따라서 다양한 소재와 표면 특성들에 대한 미생물의 부착능을 일일이 조사하는 방식을 탈피하여 소재들이 가지는 표면 특성의 경향성을 하나의 칩 위에 구현하여 한번에 분석함으로써 생물막 및 미생물의 제어 기술에 필요한 통합적인 정보를 얻을 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의하여 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
생물막 칩의 제조
실시예 1
알루미늄 판을 옥살산 전해질에서 12시간 동안 1차 양극 산화시켰다. 상기 1차 양극 산화된 알루미늄 판을 옥살산 전해질에서 2차로 양극 산화시켰으며, 이 때 기공 깊이가 경사를 가질 수 있도록 알루미늄 판의 부분별로 2차 양극 산화 시간을 10초, 30초, 70초 및 90초로 조절하여 반응시켰다. 그 결과, 상기 알루미늄 판 내에서의 위치에 따라 기공 깊이가 변화하는 알루미늄 템플레이트가 제조되었다. 상기 알루미늄 템플레이트의 제조에 사용된 알루미늄 판의 크기는 제조하고자 하는 chip크기에 따라 다양하게 조절할 수 있으며, 알루미늄 판의 양극 산화는 0.03M의 옥살산 전해질에서 40V의 전압을 가하여 각각 이루어졌다. 이와 같은 방법은 알루미늄 판 뿐만 아니라, 다공성 실리콘에 대해서도 적용할 수 있다.
상기 제조된 알루미늄 템플레이트의 기공에 폴리스티렌을 채워 넣어 돌출된 막대(rod)의 길이가 칩의 위치 별로 상이한 고분자 나노 패턴을 가지는 생물막 칩을 제조하였다. 나노기공에 채울수 있는 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리 카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리우레탄 등의 열가소성 수지와 에폭시 등의 열경화성 수지 등 매우 다양하다. 다만, 본 실시예에서는 구체적으로, -[CH2CH(C6H5)]n-의 화학식으로 표시되고 중량평균 분자량이 280,000이고 유리 전이 온도가 약 100℃인 상업용 폴리스티렌에 190℃의 열을 가한 후, 고분자 용융물의 나노 기공에 대한 모세관 작용(capillary action)이용하여 폴리스티렌을 나노 기공에 채워 넣었다. 상기 반응물을 진공 하에서 12시간 동안 반응시킨 후 상온에서 식히고 CuCl2/HCl 용액과 3wt% NaOH용액을 이용하여 알루미늄 판과 산화알루미늄 막을 녹여내, 막대(rod)의 돌출된 길이가 소정의 경사로도 변화하는 고분자 나노패턴의 생물막 칩을 제조하였다.
비교예 1
평평한 폴리스티렌 표면과 나노구조를 가지는 폴리스티렌 표면의 영향을 비교하기 위하여, 스핀 코팅법을 이용해 평평한 폴리스티렌 기판을 제작하였다. 상기 평평한 폴리에스테르 기판은 나노 구조 제작에 사용된 것과 동일한 폴리스티렌을 톨루엔에 2wt%의 농도로 용해시켜 3000rpm으로 약 1분간 스핀 코팅하여 제조하였다.
생물막의 형성 여부 평가
실시예 1에서 제조된 생물막 칩과 비교예 1에서 제조된 평평한 폴리스티렌 기판을 표면 부착 성질이 강한 것으로 알려진 그람 음성균 지표 미생물인 녹농균(P. aeruginosa PA01)과 접촉시켜 생물막의 형성 여부를 평가하였다. 구체적으로, 녹농균(P. aeruginosa PA01)을 pH 7.2의 인산 완충용액에 1x108 CFU/mL의 농도로 준비한 후, 상기 실시예 1에서 제조된 생물막 칩과 비교예 1에서 제조된 평평한 폴리스티렌 기판을 상온에서 각기 24시간 동안 접촉시켰다.
이후, 시편의 표면을 형광현미경으로 촬영하여 미생물의 분포를 분석하였다. 구체적으로, 실시예 1의 생물막 칩의 제조에서 알루미늄 템플레이트의 2차 양극 산화 시간을 달리한 부위 별로 물 접촉각(water contact angle)을 측정하고, 상기 부위 별로 부착된 녹농균의 수를 형광 현미경을 이용하여 측정하였다. 또한, 비교예 1의 평평한 폴리스티렌 기판의 물 접촉각과 부착된 녹농균의 수를 측정하였다. 생물막 시편의 위치에 따른 미생물의 분석 결과는 하기 표 1에 나타낸다.
표 1
Figure 112007077396250-pat00001
표 1을 참조하면, 고분자 패턴의 돌출된 막대의 길이가 변화함에 따라 물 접촉각이 변화함을 알 수 있다. 또한, 상기 물 접촉각의 변화에 수반하여 고분자 패턴 상에 부착되는 녹농균의 개체 수가 변화함을 알 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 실시예 1에서 제조된 생물막 칩 상에 분포하는 미생물을 촬영한 형광 현미경 사진들이다. 구체적으로, 도 6a 내지 도 6d는 각기 알루미늄 템플레이트의 10초 산화지점, 30초 산화지점, 70초 산화지점 및 90초 산화지점에 대응하는 고분자 패턴 상에 분포하는 미생물들을 촬영한 사진들이다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 위치 별로 패턴의 길이가 상이하게 제조된 고분자 패턴 상에 분포하는 미생물들을 형광 현미경으로 측정한 결과, 각각의 위치에서 미생물의 개체 수가 상이하게 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서 물 접촉각 내지는 패턴의 길이가 변화하는 생물막 칩을 한번에 스캐닝하여 물 접촉각 또는 패턴의 길이 변화에 따른 미생물의 분포 및 생물막의 형성 여부를 용이하게 분석할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 미생물의 통합적 분석 방법에서는 다양한 표면 특성을 가지는 생물막 칩에 대하여 생물막의 형성 여부 및 미생물의 개체 분포를 분석함으로써, 어떠한 특성을 가지는 표면 부위에 어떠한 미생물이 어느 정도로 부착하는지를 한번에 정량 및 정성적으로 분석할 수 있다. 따라서 다양한 소재와 표면 특성들에 대한 미생물의 부착능을 일일이 조사하는 방식을 탈피하여 소재들이 가지는 표면 특성의 경향성을 하나의 칩 위에 구현하여 한번에 분석함으로써 생물막 및 미생물의 제어 기술에 필요한 통합적인 정보를 얻을 수 있다. 또한, 상기 정보를 의료, 환경, 가전 분야 등의 다양한 제품의 표면 가공에 응용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야 의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 미생물의 통합적 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 생물막 칩을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물막 칩의 제조를 설명하기 위한 사시도들이다.
도 6a 내지 도 6d는 실시예 1에서 제조된 생물막 칩 상에 분포하는 미생물을 촬영한 형광 현미경 사진들이다.

Claims (11)

  1. 기판 내의 위치에 따라 표면 특성이 변화하는 기판을 구비하는 생물막 칩을 마련하는 단계;
    상기 생물막 칩을 미생물이 존재하는 환경에 노출시키는 단계; 및
    상기 생물막 칩 상의 미생물을 분석하는 단계를 포함하는 미생물의 통합적 분석 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 생물막 칩은 적어도 하나 이상의 표면 특성이 1차원적 또는 2차원 이상의 다차원적으로 변화하는 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 미생물의 통합적 분석 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 생물막 칩은 각 기판 내의 위치에 따라 표면 특성이 변화하는 복수개의 하위 기판들을 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물의 통합적 분석 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 생물막 칩은 복수개의 하위 기판들을 포함하고, 상기 하위 기판들 가운데 적어도 둘은 서로 다른 종류의 표면 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 미생물의 통합적 분석 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 표면 특성은 패턴의 형상, 친수성, 소수성, 극성, 거칠기, 전하량, 물 접촉각, 표면에 부착된 생물 분자 또는 소재의 종류를 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물의 통합적 분석 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 생물막 칩 상의 미생물을 분석하는 단계는 형광현미경, 형광리더기 또는 공초점 현미경으로 상기 생물막 칩을 스캐닝하여 수행되는 것을 특징으로 하는 미생물의 통합적 분석 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 생물막 칩을 마련하는 단계는,
    위치에 따라 기공의 형상이 변화하는 무기계 템플레이트를 제조하는 단계; 및
    상기 무기계 템플레이트의 상기 기공에 고분자 용융물을 채워 넣어 돌출된 막대의 길이가 위치에 따라 변화하는 패턴 구조의 고분자 기판을 구비하는 생물막 칩을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물의 통합적 분석 방법.
  8. 기판 내의 위치에 따라 패턴의 형상, 화학적 성질, 생물학적 성질 또는 물리적 성질을 포함하는 표면 특성이 변화하는 기판을 구비하는 미생물의 통합 분석용 생물막 칩.
  9. 제8항에 있어서, 상기 생물막 칩은 적어도 하나 이상의 표면 특성이 1차원적 또는 2차원 이상의 다차원적으로 변화하는 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 미생물의 통합 분석용 생물막 칩.
  10. 제8항에 있어서, 상기 생물막 칩은 각 기판 내의 위치에 따라 표면 특성이 변화하는 복수개의 하위 기판들을 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물의 통합 분석용 생물막 칩.
  11. 제8항에 있어서, 상기 생물막 칩은 복수개의 하위 기판들을 포함하고, 상기 하위 기판들 가운데 적어도 둘은 서로 다른 종류의 표면 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 미생물의 통합 분석용 생물막 칩.
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