KR100900955B1 - 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판 및 이를 이용하여자기조립된 분자의 커버리지를 분석하는 방법 - Google Patents

자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판 및 이를 이용하여자기조립된 분자의 커버리지를 분석하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판 및 나노 입자를 이용하여 벌크 고체 표면이나 고체 표면 또는 고체 표면에 패턴된 나노선, 나노채널에 자기조립된 분자의 커버리지를 분석하는 방법에 관한 것으로서, 나노입자를 자기조립된 분자에 포함된 작용기와 결합시켜서 상기 기판에 도입시킨 후 표면에 존재하는 금 나노 입자 개수를 분석하여 자기조립된 분자의 특정 작용기 유무와 반응 정도 및 이를 이용한 자기조립된 분자의 커버리지를 분석하는 방법을 제공한다.
기판 표면, 나노선, 나노 패턴, DNA 분자, 아민기, 나노입자

Description

자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판 및 이를 이용하여 자기조립된 분자의 커버리지를 분석하는 방법 {Substrates for analyzing the coverage of self-assembled molecules and methods of analyzing the coverage of self-assembled molecules using the same}
본 발명은 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판 및 이를 이용하여 자기조립된 분자의 커버리지를 분석하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노입자를 자기조립된 분자에 포함된 작용기와 결합시켜서 생체물질 고정용 기판에 도입시킴으로써 자기조립된 분자의 특정 작용기 유무 및 반응 정도를 측정하기 위한 기판 및 이를 이용하는 분석 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT 신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호: 2006-S-007-01, 과제명: 유비쿼터스 건강관리용 모듈 시스템].
생체물질 고정용 기판은 생물에서 유래된 효소, 단백질, 항체, DNA, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경세포 및 기관, 신경세포 등의 생체 유기물과 반도체와 같은 무기물을 조합하여 기존의 반도체 칩 형태로 만든 소자이다. 생체물질 고정용 기판은 크게 DNA 탐침이 고정된 "DNA 칩", 효소, 항체, 항원 등의 단백질이 고정된 "단백질 칩", 시료의 전처리, 생화학 반응, 검출, 자료해석 기능까지 소형 집적화되어 자동 분석기능을 갖는 "랩-온-어-칩(lab-on-a-chip)" 등으로 분류될 수 있다.
상기 생체물질 고정용 기판을 개발하기 위해서는 생체물질과 고정화 기판의 계면을 효율적으로 형성하고 생체물질의 고유 기능을 최대한 활용할 수 있도록 하는 생체물질의 고정화 기술이 중요하며, 특히 고정하고자 하는 생체물질을 마이크로미터 스케일의 제한된 영역에 고정화하는 일이 무엇보다 중요하다.
생체물질을 기판의 표면에 부착시키는 방법으로는 랑뮈르-블로젯(Langmuir-Bloegett: LB) 기술과 자기조립(Self-Assembly: SA) 기술이 대표적이다. 이들 중, LB 기술은 수면상에 살포된 양친매성(amphiphilic) 분자들이 기상-액상 계면간에 단분자막 형태로 존재하는 특성을 이용한 것으로서, 수면상에 분산된 물질의 면적당 밀도를 임의로 조절함으로써 고체 표면상에 적층되는 단분자층의 밀도를 조절할 수 있으며, 누적 횟수 조절에 따라 고체 기판상에 단층 분자막 및 다층 분자막을 제조할 수 있지만, 이러한 제조 공정에는 많은 시간과 복잡한 장치가 수반되어야 하는 단점이 있어서, 이러한 방법 보다는 상기 자기조립 기술이 더 널리 사용된다.
한편, 이러한 자기조립 분자 또는 생체물질의 작용기를 측정하거나 표면상에서의 반응 정도를 측정하는 방법으로는 FT-IR, XPS, 또는 형광 분석법 등이 사용된 다. 그러나, 이들 방법은 분석 절차가 복잡하고 매우 전문적인 분석 기술을 필요로 한다는 단점이 있다. 특히, 자기조립 분자의 표면에 존재하는 작용기는 매우 작은 유기분자에 의해 얇게 형성되어 있어서, 상기 방법으로는 작용기의 유무를 판정하기도 어려워 그 커버리지 상태를 알아낸다는 것은 더욱 어려운 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 복잡한 분석 장비 없이도 나노입자를 이용하여 자기조립 분자의 표면에 존재하는 작용기의 유무 및 반응 정도를 측정할 수 있는 커버리지 분석용 기판 및 이를 이용하여 커버리지를 분석하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 생체물질 고정용 기판; 상기 기판 상에 형성되며 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지는 자기조립 분자층; 상기 자기조립 분자층과 결합되는 아민기 말단을 가지는 포획 DNA 분자; 및 상기 포획 DNA 분자와 결합하며 그 표면에 나노입자가 부착된 탐침 DNA 분자를 포함하는, 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 생체물질 고정용 기판; 상기 기판 상에 형성되며 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지는 자기조립 분자층; 상기 자기조립 분자층과 결합하 며 그 표면에 나노입자가 부착된 포획 DNA 분자를 포함하는, 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 생체물질 고정용 기판에 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지는 분자로 자기조립 분자층을 형성하는 단계; 상기 자기조립 분자층과 포획 DNA 분자를 결합시키는 단계; 표면에 나노입자가 부착된 탐침 DNA 분자와 상기 포획 DNA 분자를 상보결합시키는 단계; 및 상기 기판의 표면에 존재하는 나노입자의 수를 측정하는 단계를 포함하는, 자기조립 분자의 커버리지를 분석하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 생체물질 고정용 기판에 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지는 분자로 자기조립 분자층을 형성하는 단계; 나노입자 표면에 아민기를 가진 포획 DNA를 부착하는 단계; 상기 자기조립 분자층과 상기 포획 DNA 분자를 결합시키는 단계; 및 상기 기판의 표면에 존재하는 나노입자의 수를 측정하는 단계를 포함하는, 자기조립 분자의 커버리지를 분석하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 FT-IR, XPS, 형광법 등의 복잡한 방법을 사용하지 않고도 나노입자를 이용하여 기판 표면에 자기조립된 분자의 표면에 존재하는 작용기의 유무 및 반응 정도를 효율적으로 측정할 수 있는 커버리지 분석용 기판 및 이를 이용하여 커버리지를 분석하는 방법을 제공할 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 형태를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 이용되는 생체물질 고정용 기판은 투명한 고체 기질 또는 실리콘과 같은 불투명 고체 기질의 어느 것도 사용할 수 있다. 바람직하게는, 환경적으로 안정하거나 내화학성을 가진 유리, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 웨이퍼 등이 가능하나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 기판은 그 표면에 나노패턴, 나노선, 또는 나노채널을 포함할 수 있으며, 자기조립 분자층과의 반응을 향상시키기 위하여 표면처리될 수 있다. 상기 표면처리에 사용되는 표면처리제로는 머캅토에탄올 용액 또는 머캅토프로피온산 용액, 에틸렌 글라이콜, 폴리에틸렌 글라이콜을 예로 들 수 있다.
상기 자기조립(SA) 기술은 나노 크기의 분자들을 크기와 구성성분을 제어하면서 조립블록화 하고, 이들을 일정한 성질과 기능을 갖는 큰 구조로 조립하는 이른바 바텀-업(bottom-up) 방식을 이용하여 많이 사용되는데, 탑-다운(Top-down)이 나 바텀-업 방식에 의해 제조되는 단백질, DNA, 효소, 바이러스 등의 생체물질 고정용 기판을 제조하기 위해서는 원하는 생체물질을 검출하기 위하여 기판의 표면에 타겟 분자와 특이적인 결합을 하는 특정 생체물질을 고정화 시키는 작업을 선행해야 한다.
따라서, 본 발명에 따른 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판은 상기 생체물질 고정용 기판 상에 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지는 자기조립 분자층을 형성하여, 이 분자층으로 하여금 타겟 분자와 결합하도록 한다. 상기 자기조립 분자층은, 그 한 쪽에는 생체물질 고정용 기판 표면의 작용기와 반응할 수 있는 작용기를 가지고 있고, 다른 한쪽에는 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지고 있다. 이러한 자기조립 분자층을 상기 생체물질 고정용 기판의 표면에 자기조립되어 상기 기판의 표면에 생체물질을 고정화시키는 작용을 한다.
상기 생체물질 고정용 기판 표면의 작용기와 반응할 수 있는 작용기는, 상기 기판 표면의 작용기와 공유결합을 하거나 친수성 또는 소수성 작용기와 물리적, 화학적 흡착에 의하여 결합할 수 있는 것으로서, -SH, -NH2, -Si(OCH3)3, -Si(OC2H5)3, -Si(Cl)3 등의 작용기가 그 예이다. 또한, 상기 아민기와 반응할 수 있는 작용기는, 아민기와 반응할 수 있어서 상기 기판 상에 DNA 입자를 도입할 수 있는 작용기라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 이러한 예로는 알데히드기 또는 카복실기를 들 수 있다. 특히, 상기 기판 표면의 작용기가 하이드록시기(OH)일 때, 상기 자기조립 분자는 트리알콕시실란 작용기를 가지는 것이 바람직하며, 이러한 화합물의 예 로는 아미노프로필 트리메톡시 실란, 아미노프로필 트리에톡시 실란, 알데히드 프로필 트리메톡시 실란, 알데히드 프로필 트리에톡시 실란 등이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 커버리지 분석용 기판은 상기 생체물질 고정용 기판과 상기 자기조립 분자층의 반응이 더욱 효과적으로 이루어지도록 하기 위하여 그 사이에 링커 분자층을 더 형성할 수 있다.
상기 링커 분자층은 생체물질 고정용 기판의 위에 형성되는데, 그 한 쪽은 생체물질 고정용 기판 표면의 작용기와 반응할 수 있는 작용기를 가지고 있고, 다른 한쪽에는 자기조립 분자층과 반응할 수 있는 작용기를 가지고 있다. 이러한 링커 분자층은 상기 기판의 표면에 자기조립되어 다음 자기조립 분자 도입을 위한 매개체로 사용됨으로써 기판의 표면에 생체물질을 더 효율적으로 고정시키는 작용을 한다.
상기 생체물질 고정용 기판 표면의 작용기와 반응할 수 있는 작용기는, 상기 기판 표면의 작용기와 공유결합을 하거나 친수성 또는 소수성 작용기와 물리적, 화학적 흡착에 의하여 결합할 수 있는 것으로서, -SH, -NH2, -Si(OCH3)3, -Si(OC2H5)3, -Si(Cl)3 등의 작용기를 예로 들 수 있다. 특히, 상기 기판 표면의 작용기가 하이드록시기(OH)일 때, 상기 링커 분자는 트리알콕시실란 작용기를 가지는 것이 바람직하며, 이러한 화합물의 예로는 아미노프로필 트리메톡시 실란, 아미노프로필 트리에톡시 실란 등이다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 알데히드기를 가진 분자의 커버리지 분석용 기판을 도시하였다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 기판을 보다 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 기판은 생체물질 고정용 기판(100)의 표면에 링커 분자층(101)이 형성되어 있고, 그 상부에 알데히드기를 가지는 자기조립 분자층(102)이 구비되어 있다. 상기한 바와 같이, 상기한 링커 분자층(101)은 상기 생체물질 고정용 기판(100)과 상기 자기조립 분자층(102) 사이의 반응이 더욱 효과적으로 이루어지도록 하기 위한 매개체로 형성된 것이며, 본 발명에 따른 자기조립 분자의 커버리지 분석용 기판은 링커 분자층 없이 자기조립 분자층이 생체물질 고정용 기판과 직접 결합함으로써 형성될 수 있다.
알데히드기를 가진 분자의 커버리지는 도입된 알데히드기(103)와 말단에 아민기를 포함하는 포획 DNA 분자(200)가 서로 화학 결합을 형성한 후, 나노입자 표면에 결합된 탐침 DNA 분자(201)가 상기 포획 DNA 분자(200)에 상보 결합되면서 상기 기판의 표면에 나노입자(300)가 유도되게 되고, 이러한 나노입자의 개수를 분석하면 기판의 표면에 결합된 알데히드기를 가진 분자의 커버리지를 알 수 있다. 즉, 기판 표면에 존재하는 나노입자는 기판 표면에 자기조립되어 결합된 알데히드기를 가진 분자에 의한 것이므로, 상기 나노입자의 개수가 많을수록 기판 표면에 알데히드기를 가지는 자기조립 분자층의 커버리지가 좋다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판은 다음과 같은 방법에 의하여 제조할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 생체물질 고정용 기판을 상기한 표면처리제를 사용하여 세정한 다음, 세정된 기판을 여러 분자를 함유하는 슬러리 상태의 코팅액으로 코팅하여 상기 링커 분자층을 형성한다. 상기 코팅액에 포함되어 링커 분자로 사용되는 물질은 상기한 바와 같고, 상기 코팅액은 링커 분자를 희석용매에 첨가하여 제조한다. 상기 희석용매는 물, 유기용매, 또는 물과 유기용매의 혼합용매를 사용할 수 있다. 상기 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 셀로솔브류 용매, 및 디메틸 포름알데히드로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
코팅액에 함유된 링커 분자의 농도는 0.001 내지 10 중량% 인 것이 바람직하다. 상기 농도가 0.001 중량% 보다 낮으면 링커 효과가 나타나기 어렵고, 10 중량%가 넘으면 기판이 불균일해진다.
상기 링커 분자층을 기판에 코팅하는 방법으로는 자기조립 방식, 스핀코팅법, 침적법, 스프레이법, 프린팅법, 또는 LB 기법 등의 습식 코팅방법을 사용할 수 있으며, 균일하고 원하는 두께의 분자층을 형성시킬 수 있다는 점에서 자기조립 방식이 바람직하다. 이렇게 형성된 링커 분자층은 기판과 자기조립 되는 알데히드기를 가진 분자층의 결합에 매개체 역할을 한다.
상기 링커 분자층은 그 표면의 나노패턴, 나노선, 또는 나노채널을 분석할 수 있으며, 상기 나노 구조의 길이는 1 ~ 50000 ㎚, 높이는 1 ~ 5000 ㎚, 및 폭은 1 ~ 10000 ㎚이다.
상기 링커 분자층이 형성된 기판을 한쪽에는 링커 분자와 반응할 수 있고 한쪽에는 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지고 있는 분자 용액에 담가서 반응시 킴으로써 링커 분자층 위에 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지는 자기조립 분자층을 형성한다.
상기 아민과 반응할 수 있는 작용기를 가지는 자기조립 분자층은 그 표면의 나노패턴, 나노선, 또는 나노채널을 분석할 수 있으며, 상기한 나노 구조의 길이는 1 ~ 50000 ㎚, 높이는 1 ~ 5000 ㎚, 및 폭은 1 ~ 10000 ㎚이다.
상기 포획 DNA는 한쪽 말단에 아민기를 가지고 있으며, 이 작용기를 이용하여 상기 자기조립 분자층과 결합하는데, 상기 결합은 화학 분자, 빛, 습식, 건식, 또는 레이저에 의하는 것을 특징으로 한다.
상기 포획 DNA는 자기조립 분자층에 결합된 다음, 나노입자 표면에 부착된 탐침 DNA 분자와 상보결합함으로써 나노입자를 기판에 도입할 수 있지만, 그 나노입자 표면에 포획 DNA 분자를 직접 부착시킨 다음 이를 자기조립 분자층과 직접 결합하도록 함으로써 나노입자를 기판에 도입할 수도 있다.
상기 포획 DNA 분자 또는 탐침 DNA 분자에 나노입자를 부착하는 방법은 다음과 같다.
한쪽 끝에 싸이올 분자가 부착된 탐침 DNA 분자(또은 한쪽 끝에 싸이올 분자 그리고 다른 한 쪽 끝에는 아민 작용기가 부착된 포획 DNA 분자)를 금 나노입자 용액에 담가서 상기 DNA 분자를 나노입자 표면에 부착 시킨다.
상기 나노입자는 금, 은, 백금, 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 나노 구조의 분석을 위해서는 그 직경이 1 ~ 500 ㎚인 것이 바람직하다.
상기한 방법으로 제조된 자기조립된 분자층을 가진 기판에 아민기 말단을 가지는 포획 DNA 분자를 결합시키고, 나노입자 표면에 부착된 탐침 DNA 분자를 상기 포획 DNA 분자와 상보결합시켜서 생체물질 고정용 기판에 나노입자를 도입하고, 전자현미경을 통하여 도입된 나노입자의 수를 세어 자기조립된 분자의 커버리지를 분석할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 생체물질 고정용 기판에 알데히드기를 자기조립하는 과정을 도시하고 있고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 자기조립된 알데히드기를 가지는 분자에 나노입자를 가진 DNA 분자가 결합하여 기판의 표면에 나노입자가 도입되는 과정을 도시하고 있다. 이들 도 2 및 도 3을 참조하면, 표면에 하이드록시기를 가진 생체물질 고정용 기판에 아미노프로필 트리에톡시실란(aminopropyl triethoxysilane)을 고정화시켜 상기 기판의 표면에 아민기를 도입한 후, 글루타르알데히드(glutaraldehyde)를 반응시켜 최종적으로 기판의 표면에 알데히드기를 도입한다. 도 3을 참조하면, 상기에서 알데히드기가 도입된 기판의 말단에 아민기를 가지는 포획 DNA를 알데히드기와 화학 결합시킨 다음, 탐침 DNA에 의해 안정화된 나노입자를 상기 포획 DNA와 상보 결합시켜 나노입자가 상기 기판의 표면에 유도되도록 한다. 도 3에서 기판의 표면에 나노입자를 도입하는 단계는 아민기가 포함되어 있는 포획 DNA를 알데히드기와 화학 결합시킨 다음에 탐침 DNA에 의해 안정화된 나노입자를 상기 포획 DNA와 상보 결합하는 방법 이외에, 말단에 아민기를 가지는 DNA에 의해 안정화된 나노입자를 기판 표면에 자기조립된 알데히드기와 직접 반응 시키는 방법도 가능하다.
본 발명에 따른 커버리지 분석용 기판은 상기 생체물질 고정용 기판과 상기 자기조립 분자층의 반응이 더욱 효과적으로 이루어지도록 하기 위하여 그 사이에 링커 분자층을 더 형성할 수도 있다.
나노입자의 수를 측정하는 단계는 FE-SEM, 광학 현미경, AFM, TEM 등과 같은 나노입자 형태를 볼 수 있는 측정 장비를 이용하여 육안으로 분석하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
다음과 같은 방법으로 본 발명에 따른 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판을 제조하였다.
도 1에 나타낸 바와 같이 실리콘 기판(Si)를 이용하여 알데히드 작용기를 도입하였다. 먼저 실리콘 기판(Si)에 25 W에서 5분 동안 O2 플라즈마 에싱(plasma ashing) 처리하여 하이드록시 작용기를 도입하였다. 다음은, 1% APTES (aminopropyl triethoxy silane)의 에탄올 용액 20 ㎖에 30 분 동안 담근 후 120℃ 에서 구워 아민 작용기를 도입하였다. 마지막으로, 0.1 g NaBH3CN이 녹아 있는 25 wt.% 글루타르알데히드(glutaraldehyde) 용액에 위 기판을 2시간 동안 담궈 알데히드 작용기를 도입하였다.
도 3은 알데히드가 도입된 실리콘 기판에 DNA-금 나노 입자를 부착시키는 과정을 보여 준다. 먼저, 한쪽 끝에 아민 작용기가 있는 DNA 분자를 4 mM NaBH3CN 환원제 용액에 (pH 8.4)에 담궈 6시간 반응을 보내, DNA 분자를 실리콘 기판에 도입하였다. 다음으로, DNA 분자가 표면에 고정된 금 나노입자를 DNA용액에 DNA 분자가 고정된 실리콘 기판을 담근 후 4시간 동안 상보결합 반응을 통하여 금 나노입자를 실리콘 표면에 도입하였다.
[실험예] 기판 표면에 결합된 나노입자의 수 측정
상기한 실시예를 통해 제조된 기판의 표면에 결합된 나노입자의 수를 FE-SEM을 사용하여 측정하였으며, 그 결과를 도 4 및 도 5에 나타내었다.
도 4는 상기 실시예에서 제조된 아민기를 포함하는 포획 DNA를 기판의 표면에 있는 알데히드기와 화학 결합 반응을 시킨 다음, 탐침 DNA에 의해 안정화된 나노입자를 포획 DNA와 상보 결합시켜 벌크 실리콘 표면에 유도 시킨 나노입자의 FE-SEM 이미지이다. 나노입자는 13 ㎚ 직경을 갖는 것을 사용하였으며, 나노입자의 커버리지는 약 1100 개/㎛2 로써 매우 좋은 커버리지를 나타내고 있다. 기판 표면의 나노입자는 기판 표면의 알데히드기에 의한 것이기 때문에 나노입자의 커버리지는 고체 표면에 존재하는 알데히드기의 커버리지를 대신한다고 할 수 있다. 사용 된 나노입자가 13 ㎚였지만 나노입자 표면에 약 3 ㎚ 길이인 12 base 의 DNA가 존재하기 때문에 나노입자 1개가 차지하는 표면적은 직경이 ~19 ㎚ 정도로 추정할 수 있으며, 이는 기판 표면에 적어도 50% 이상의 알데히드기를 포함하는 자기조립 분자의 커버리지가 존재함을 의미한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 아민기를 포함하는 포획 DNA를 기판 표면에 있는 알데히드기와 화학 결합 반응을 시킨 다음, 탐침 DNA에 의해 안정화된 나노입자를 포획 DNA와 상보 결합시켜 실리콘 산화 기판 표면에 제조된 실리콘 나노선에 유도 시킨 나노입자의 FE-SEM 이미지이다. 기판 표면에 패턴된 나노선에 알데히드기를 포함하는 자기조립 분자층의 커버리지를 나노입자 개수 확인에 의해 알 수 있다. 나노선에 많은 수의 나노입자가 존재함을 알 수 있다 (~1100 개/㎛2 ).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알데히드기를 가진 분자의 커버리지 분석용 기판의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 기판에 알데히드기를 가진 분자를 자기조립하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 알데히드기를 가진 자기조립 분자층에 나노입자가 도입되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 기판의 표면에 도입된 나노입자의 전계 방출 주사 전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microsope: FE-SEM) 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 기판의 표면에 도입된 나노입자의 전계방출 주사 전자현미경 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 생체물질 고정용 기판
101: 링커 분자층
102: 한쪽 끝에 알데히드기를 가지는 자기조립 분자층
103: 알데히드기
200: 아민기를 가지는 포획 DNA
201: 탐침 DNA에 의해 안정화된 나노입자 혹은 아민 작용기를 포함하는 탐침 DNA에 의해 안정화된 나노 입자
300: 자기조립 분자층에 포함된 알데히드기와 결합된 나노입자

Claims (12)

  1. 생체물질 고정용 기판; 상기 기판 상에 형성되며 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지는 자기조립 분자층; 상기 자기조립 분자층과 결합되는 아민기 말단을 가지는 포획 DNA 분자; 및 상기 포획 DNA 분자와 결합하며 그 표면에 나노입자가 부착된 탐침 DNA 분자를 포함하는 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판.
  2. 생체물질 고정용 기판; 상기 기판 상에 형성되며 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지는 자기조립 분자층; 상기 자기조립 분자층과 결합하며 그 표면에 나노입자가 부착된 포획 DNA 분자를 포함하는 자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 생체물질 고정용 기판은 유리, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 웨이퍼로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는
    자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자기조립 분자층은 그 한 쪽에는 생체물질 고정용 기판 표면의 작용기와 반응할 수 있는 작용기를 가지고, 다른 한 쪽에는 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 갖는 것을 특징으로 하는
    자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 생체물질 고정용 기판 표면의 작용기와 반응할 수 있는 작용기는 -SH, -NH2, -Si(OCH3)3, -Si(OC2H5)3, 및 -Si(Cl)3로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는
    자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판은 링커 분자층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 링커 분자층은 그 한 쪽에는 생체물질 고정용 기판 표면의 작용기와 반응할 수 있는 작용기를 가지고, 다른 한 쪽에는 자기조립 분자층과 반응할 수 있는 작용기를 갖는 것을 특징으로 하는
    자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 생체물질 고정용 기판 표면의 작용기와 반응할 수 있는 작용기는 -SH, -NH2, -Si(OCH3)3, -Si(OC2H5)3, 및 -Si(Cl)3로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는
    자기조립된 분자의 커버리지 분석용 기판.
  9. (i) 생체물질 고정용 기판에 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지는 분자로 자기조립 분자층을 형성하는 단계;
    (ii) 상기 자기조립 분자층과 포획 DNA 분자를 결합시키는 단계;
    (iii) 표면에 나노입자가 부착된 탐침 DNA 분자와 상기 포획 DNA 분자를 상보결합시키는 단계; 및
    (iv) 상기 기판의 표면에 존재하는 나노입자의 수를 측정하는 단계;
    를 포함하는, 자기조립 분자의 커버리지를 분석하는 방법.
  10. (i) 생체물질 고정용 기판에 아민기와 반응할 수 있는 작용기를 가지는 분자로 자기조립 분자층을 형성하는 단계;
    (ii) 나노입자 표면에 아민기를 가진 포획 DNA를 부착하는 단계;
    (iii) 상기 자기조립 분자층과 상기 포획 DNA 분자를 결합시키는 단계; 및
    (iv) 상기 기판의 표면에 존재하는 나노입자의 수를 측정하는 단계;
    를 포함하는, 자기조립 분자의 커버리지를 분석하는 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 단계 (iv)의 나노입자의 수를 측정하는 단계는 측정 장비를 사용하여 육안으로 분석하는 것을 특징으로 하는
    자기조립 분자의 커버리지를 분석하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측정 장비는 FE-SEM, 광학 현미경, AFM, 및 TEM으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는
    자기조립 분자의 커버리지를 분석하는 방법.
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