KR100917465B1 - A method of separating a microorganism using a nonplanar solid substrate and device for separating a microorganism using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비평면 형상의 고체 지지체와, 미생물을 포함하는 시료를 pH 3.0 내지 6.0의 범위에서 접촉시키는 단계를 포함하는, 미생물을 분리하는 방법을 제공한다. The present invention provides a method for separating microorganisms, the method comprising contacting a non-planar solid support with a sample containing microorganisms in the range of pH 3.0 to 6.0.

비평면 형상, 고체 지지체, 세포, 농축 Non-planar shape, solid support, cells, enrichment

Description

비평면 형상의 고체 지지체를 이용하여 미생물을 분리하는 방법 및 미생물분리 장치{A method of separating a microorganism using a nonplanar solid substrate and device for separating a microorganism using the same}A method of separating a microorganism using a nonplanar solid substrate and device for separating a microorganism using the same}

도 1은 버퍼 종류가 유동 장치 내에서 존재하고 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체에 대장균이 부착되는데 미치는 영향을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing the effect of E. coli attachment to a solid support having a type of buffer present in the flow apparatus and having a columnar array formed thereon.

도 2는 염 농도가 유동 장치 내에서 존재하고 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체에 대장균이 부착되는데 미치는 영향을 나타내는 도면이다.FIG. 2 shows the effect of salt concentration on the attachment of E. coli to a solid support having a surface present in a flow apparatus and having a columnar array formed thereon.

도 3은 pH 및 기둥의 어레이가 형성되어 있는 표면의 특성이 유동 장치 내에서 존재하고 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체에 혈액 내 대장균이 부착되는데 미치는 영향을 나타내는 도면이다.FIG. 3 shows the effect of pH and the properties of the surface on which the array of pillars are formed in the presence of E. coli in the blood on a solid support that is present in the flow apparatus and has the surface on which the pillar arrays are formed.

도 4는 아세테이트 버퍼로 희석된 혈액 시료 (pH 5.2)를 유동 장치 내에서 존재하고 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 통하여 흘려주고, 100 mM 소듐 아세테이트 (pH 4.0)를 흘려주어 세척한 후, 상기 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 광학 현미경으로 관찰한 결과이다.FIG. 4 shows a sample of blood diluted with acetate buffer (pH 5.2) flowing through a solid support having a surface present in a flow apparatus and having a columnar array formed therein, and washed with 100 mM sodium acetate (pH 4.0) Then, it is the result of observing the surface in which the said column array is formed with the optical microscope.

도 5는 희석된 뇨 시료 pH에 따라 시료 내 대장균의 고체 지지체 부착에 대 한 영향을 나타내는 도면이다.5 is a view showing the effect on the solid support adhesion of E. coli in the sample according to the diluted urine sample pH.

도 6은 pH 및 표면 성질이 희석 뇨 시료 중의 대장균이 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체에 부착하는데 미치는 영향을 나타내는 도면이다.FIG. 6 shows the effect of pH and surface properties on the adhesion of E. coli in a diluted urine sample to a solid support having a surface on which a columnar array is formed.

도 7은 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용하여 뇨 중의 세포를 분리한 결과를 나타내는 것으로, 뇨의 변이에 따른 결과를 나타내는 것이다.Figure 7 shows the result of separating the cells in the urine using a solid support having a surface on which the columnar array is formed, showing the result of the variation of the urine.

도 8은 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용하여 뇨 중의 대장균을 분리한 결과를 나타내는 것으로, 뇨의 희석에 따른 결과를 나타내는 것이다.8 shows the result of separating E. coli in urine using a solid support having a surface on which pillar arrays are formed, and shows the result of dilution of urine.

도 9은 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용하여 뇨 중의 대장균을 분리한 결과를 나타내는 것으로, 염도 따른 결과를 나타내는 것으로, 뇨의 구성성분의 영향을 나타내는 것이다. Fig. 9 shows the results of the E. coli separation in urine using a solid support having a surface on which pillar arrays are formed.

도 10은 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용하여 뇨 중의 대장균을 농축한 결과를 나타내는 것으로, 뇨의 희석 및 유속에 따른 결과를 나타내는 것이다. FIG. 10 shows the results of concentration of E. coli in urine using a solid support having a surface on which pillar arrays are formed, showing the results of dilution and flow rate of urine.

본 발명은 비평면 형상의 고체 지지체를 이용하여 미생물을 분리하는 방법 및 미생물분리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for separating microorganisms using a non-planar solid support and a microorganism separation apparatus.

종래 미생물을 분리하는 방법에는 원심분리 및 여과의 과정이 일반적으로 사용되었다. 또한, 특정한 세포를 농축 또는 분리하기 위하여는, 상기 특정한 세포에 특이적으로 결합하는 수용체 또는 리간드가 결합되어 있는 지지체에 상기 세포를 특이적으로 결합시켜, 이를 농축 또는 분리하는 방법이 사용되었다. 예를 들면, 상기 세포에 특이적인 단백질에 결합하는 항체가 결합되어 있는 지지체에 상기 세포가 포함되어 있는 시료를 흘려 보내주어 상기 세포를 상기 항체에 결합시키고, 결합되지 않은 세포는 세척하는 단계를 포함하는, 친화성 크로마토그래피 방법이 포함된다. In the conventional method of separating microorganisms, centrifugation and filtration processes have been generally used. In addition, in order to concentrate or isolate a specific cell, a method of specifically binding the cell to a support to which a receptor or ligand that specifically binds the specific cell is bound, and a method of concentrating or separating the cell has been used. For example, by flowing a sample containing the cells to a support having an antibody binding to a protein specific to the cells bound to bind the cells to the antibody, and washing the unbound cells Affinity chromatography methods are included.

또한, 한국특허 공개 제2006-0068979호에는 상부 유리 기판의 양끝에 연결되어 있으며, 외부로부터의 전기적 입력을 기계적 진동으로 변환하여 상기 상부 유리 기판에 가하는 압전 트랜스듀서; 및 상기 상부 유리 기판과 평행한 하부 기판 상에 배열된 N개의 전극을 포함하되, 상기 상부 유리 기판과 하부 기판의 사이는 세포가 혼합된 유체로 채워지며, 상기 각 전극은 상기 압전 트랜스듀서의 길이 방향과 수직인 방향으로 놓여져 있으며, 상기 N개의 전극들은 상기 압전 트랜스듀서의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 배열되어 있는 세포 분리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파장 및 진행파 유전영동을 이용한 세포 분리 시스템이 개시되어 있다. In addition, Korean Patent Publication No. 2006-0068979 discloses a piezoelectric transducer connected to both ends of an upper glass substrate and converting an electrical input from the outside into mechanical vibration to apply to the upper glass substrate; And N electrodes arranged on a lower substrate parallel to the upper glass substrate, wherein a gap between the upper glass substrate and the lower substrate is filled with a fluid mixed with cells, and each electrode has a length of the piezoelectric transducer. And the N electrodes are arranged in a direction perpendicular to the direction, the cell separation system using an ultrasonic field and traveling wave electrophoresis, characterized in that it comprises a cell separation device arranged at a predetermined interval along the longitudinal direction of the piezoelectric transducer. Is disclosed.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술은 모두 고체 기판 상에 리간드 또는 수용체를 고정화하거나, 외부 동력을 제공하여 특정한 세포를 선택적으로 농축 또는 분리하는 것이다. 따라서, 고체 지지체 자체 특성 및 액체 매질의 조건을 이용하여 세포를 분리하는 방법 및 장치는 알려진 바 없다. However, all of the prior art as described above is to immobilize a ligand or receptor on a solid substrate, or to provide external power to selectively concentrate or isolate specific cells. Thus, methods and apparatus for separating cells using the properties of the solid support itself and the conditions of the liquid medium are unknown.

본 발명의 비평면 형상의 고체 지지체를 이용하여 미생물을 분리하는 방법을 제공하는 것이다. It is to provide a method for separating microorganisms using the non-planar solid support of the present invention.

또한, 본 발명은 비평면 형상의 고체 지지체를 포함하는 미생물을 농축하는 장치를 제공하는 것이다. The present invention also provides an apparatus for concentrating a microorganism comprising a non-planar solid support.

본 발명은, 비평면 형상의 고체 지지체와, 미생물을 포함하는 시료를 pH 3.0 내지 6.0의 범위에서 접촉시키는 단계를 포함하는, 미생물을 분리하는 방법을 제공한다. The present invention provides a method for separating microorganisms, the method comprising contacting a non-planar solid support with a sample containing microorganisms in the range of pH 3.0 to 6.0.

본 발명은 비평면 형상의 고체 지지체와, 미생물을 포함하는 시료를 pH 3.0 내지 6.0의 범위에서 접촉시키는 단계를 포함한다. 상기 접촉에 의하여 상기 미생물은 상기 고체 지지체에 부착하게 된다. The present invention includes contacting a non-planar solid support with a sample containing microorganisms in the range of pH 3.0 to 6.0. The contact causes the microorganism to adhere to the solid support.

고체 지지체가 포함되어 있는 액체 매질 중에서, 미생물은 액체 매질 중에 존재하거나 고체 지지체에 부착할 수 있다. 이러한 액체 매질과 고체 지지체 사이의 분포는, 액체 매질의 표면 장력과 박테리아의 표면 장력의 차이에 의하여 결정되는 것으로 알려져 있다. 즉, 액체 매질의 표면 장력이 박테리아의 표면 장력보다 큰 경우, 상기 박테리아는 표면장력이 작은 고체 지지체, 즉 소수성 고체 지지체에 더 잘 부착하고, 박테리아의 표면 장력이 액체 매질의 표면 장력보다 큰 경우, 상 기 박테리아는 표면장력이 큰 고체 지지체, 즉 친수성 고체 지지체에 더 잘 부착하고, 박테리아의 표면 장력이 액체 매질의 표면 장력과 동일한 경우에는, 박테리아 세포의 고체 지지체 부착에는 표면 장력의 영향이 없고 정전기적 상호작용과 같은 다른 상호작용이 영향을 미치는 것으로 보고된 바 있다 (Applied and Environmental Microbiology, July 1983, p.90-97). 또한, 상기의 표면 장력에 근거한 열역학적 접근을 통하여, 박테리아 세포가 부착할 뿐만 아니라 정전기적 인력 특성을 통하여서도 박테리아 세포가 표면에 부착할 수 있다는 것도 알려져 있다. 그러나, 이러한 현상들은 그 부착 속도가 매우 느리다는 문제점이 있었다. Among the liquid media in which the solid support is included, the microorganisms may be present in or attached to the solid support. The distribution between this liquid medium and the solid support is known to be determined by the difference between the surface tension of the liquid medium and the surface tension of the bacteria. That is, if the surface tension of the liquid medium is greater than the surface tension of the bacteria, the bacteria adhere better to the solid support, that is, the hydrophobic solid support, the surface tension of the bacteria is greater than the surface tension of the liquid medium, The bacteria adhere better to a solid support having a high surface tension, ie, a hydrophilic solid support, and if the surface tension of the bacteria is equal to the surface tension of the liquid medium, there is no effect of surface tension on the attachment of the solid support of the bacterial cells and an electrostatic Other interactions, such as miracle interactions, have been reported to affect (Applied and Environmental Microbiology, July 1983, p. 90-97). It is also known that through thermodynamic approach based on surface tension, bacterial cells can adhere to surfaces not only by bacterial cells but also through electrostatic attraction characteristics. However, these phenomena have a problem that their attachment speed is very slow.

이에 본 발명자들은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 비평면 형상의 고체 지지체를 사용하는 동시에, 미생물을 포함하는 시료를 pH 3.0 내지 6.0의 범위에서 상기 고체 지지체와 접촉시킴으로써, 높은 수율로 미생물을 분리할 수 있음을 확인하였다. 이는 고체 지지체의 표면적이 증가하는 동시에, pH 3.0 내지 6.0의 액체 매질을 사용함으로써 미생물의 세포막이 변성되어 용액에 대한 용해도가 저하되어 고체 표면에 부착하는 비율이 상대적으로 높아지는 것으로 여겨지나, 본 발명의 범위가 이러한 특정한 기작에 한정되는 것은 아니다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present inventors use a non-planar solid support, and at the same time by contacting the sample containing microorganisms with the solid support in the range of pH 3.0 to 6.0, It was confirmed that the microorganisms can be separated. This is believed to increase the surface area of the solid support and at the same time, by using a liquid medium of pH 3.0 to 6.0, the cell membrane of the microorganisms is denatured, solubility in the solution is lowered, so that the rate of attachment to the solid surface is relatively high, but of the present invention The scope is not limited to this particular mechanism.

상기 접촉 단계에 있어서, 상기 시료는 미생물을 포함하는 시료이면 어느 것이나 포함된다. 바람직하게는, 상기 미생물을 포함하는 생물학적 시료, 임상 시료 및 실험실 시료로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이다. 본 발명에 있어서, "생물학적 시료 (biological sample)"란 개체로부터 분리된 세포 또는 생물학적 액체와 같은, 세포 또는 조직물을 포함하거나 그들로 구성된 시료를 의미한다. 상기 개 체는 사람을 포함한 동물일 수 있다. 생물학적 시료의 예에는, 타액, 가래, 혈액, 혈액 세포 (예, 백혈구, 적혈구), 양막액, 혈청, 정액, 골수, 조직 또는 미세 바늘 생검 시료, 뇨, 복막액, 늑막액 및 세포 배양물이 포함된다. 생물학적 시료에는 조직학적 목적을 위하여 취하여진 냉동 절편과 같은 조직 절편이 포함된다. 바람직하게는, 상기 생물학적 시료는, 인간 환자로부터 유래된 시료인 "임상 시료 (clinical sample)"이고, 더욱 바람직하게는, 상기 시료는 혈액, 뇨, 타액, 또는 가래이다. In the contacting step, the sample includes any sample containing a microorganism. Preferably, it is selected from the group consisting of biological samples, clinical samples and laboratory samples containing the microorganisms. In the present invention, "biological sample" means a sample containing or consisting of cells or tissues, such as cells or biological liquids isolated from an individual. The object may be an animal including a human. Examples of biological samples include saliva, sputum, blood, blood cells (e.g. white blood cells, red blood cells), amniotic fluid, serum, semen, bone marrow, tissue or microneedle biopsy samples, urine, peritoneal fluid, pleural fluid and cell culture. Included. Biological samples include tissue sections, such as frozen sections taken for histological purposes. Preferably, the biological sample is a "clinical sample" which is a sample derived from a human patient, and more preferably, the sample is blood, urine, saliva, or sputum.

본 발명에 있어서, 분리의 대상이 되는 미생물에는 박테리아 세포, 곰팡이 및 바이러스가 포함된다. In the present invention, microorganisms to be isolated include bacterial cells, fungi and viruses.

상기 접촉 단계에 있어서, 상기 시료는 상기 미생물을 낮은 pH에서 완충 역할을 할 수 있는 용액 또는 버퍼에 의하여 희석될 수 있다. 바람직하게는, 상기 버퍼는 포스페이트 버퍼 (예, 소듐 포스페이트, pH 3.0 내지 6.0) 또는 아세테이트 버퍼 (소듐 아세테이트, pH 3.0 내지 6.0)로 희석된 것일 수 있다. 상기 희석의 정도는 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는, 1:1 내지 1:1,000의 배율, 더욱 바람직하게는, 1:1 내지 1:10의 배율로 희석되는 것일 수 있다.In the contacting step, the sample may be diluted with a solution or a buffer that can serve as a buffer for the microorganism at low pH. Preferably, the buffer may be diluted with phosphate buffer (eg sodium phosphate, pH 3.0 to 6.0) or acetate buffer (sodium acetate, pH 3.0 to 6.0). The degree of dilution is not particularly limited, but may be preferably diluted at a magnification of 1: 1 to 1: 1,000, more preferably 1: 1 to 1:10.

상기 접촉 단계에 있어서, 상기 시료는 10 mM 내지 500 mM, 바람직하게는, 50 mM 내지 300 mM의 염 농도를 갖는 것이다. 상기 시료는, 10 mM 내지 500 mM, 바람직하게는, 50 mM 내지 300 mM의 아세테이트 및 포스페이트로 구성된 군으로부터 선택된 이온 농도를 갖는 것이다In the contacting step, the sample is one having a salt concentration of 10 mM to 500 mM, preferably 50 mM to 300 mM. The sample has an ion concentration selected from the group consisting of 10 mM to 500 mM, preferably 50 mM to 300 mM acetate and phosphate.

상기 접촉 단계에 있어서, 상기 고체 지지체는 비평면 형상을 가지고 있어, 표면적이 평면에 비하여 증가되어 있는 표면을 갖는 것이다. 상기 고체 지지체는 표면에 요철 구조가 형성되어 있는 것일 수 있다. 본 발명에 있어서, "요철 구조"란 표면이 부드럽지 않고 오목함과 볼록함이 있는 구조를 말한다. 이러한 요철 구조에는 복수 개의 기둥이 형성되어 있는 기둥 구조를 갖는 표면 또는 복수 개의 공극 (pore)이 형성되어 있는 망상 구조를 갖는 표면이 포함되나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. In the contacting step, the solid support has a non-planar shape and thus has a surface whose surface area is increased compared to the plane. The solid support may be a concave-convex structure is formed on the surface. In the present invention, the "concave-convex structure" refers to a structure having a concave and convex surface without smooth surface. The uneven structure includes a surface having a columnar structure in which a plurality of pillars are formed or a surface having a network structure in which a plurality of pores is formed, but is not limited to these examples.

상기 접촉 단계에 있어서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 표면에 복수 개의 기둥 (pillar)이 형성되어 있는 기둥 구조를 갖는 고체 지지체, 비드 형상을 갖는 고체 지지체, 및 표면에 복수 개의 공극 (pore)이 형성되어 있는 체 (sieve) 구조를 갖는 고체 지지체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 있다. 상기 고제 지지체는, 단독으로 또는 복수 개의 상기 고체 지지체의 집합 (예를 들면, 관 또는 용기 내에 충진된 집합체)으로 사용될 수 있다. In the contacting step, the non-planar solid support may have any shape. For example, a solid support having a pillar structure having a plurality of pillars formed on a surface thereof, a solid support having a bead shape, and a sieve structure having a plurality of pores formed on a surface thereof. It may be selected from the group consisting of a solid support. The solid support may be used alone or as a collection of a plurality of the solid supports (eg, an aggregate packed in a tube or a container).

상기 접촉 단계에 있어서, 상기 고체 지지체는 미세유동장치 내의 마이크로채널 또는 마이크로챔버의 내벽의 형태인 것일 수 있다. 따라서, 본 발명의 미생물을 분리하는 방법은 하나 이상의 입구 및 출구가 구비되어 있고, 상기 입구 및 출구가 채널 또는 마이크로채널을 통하여 연통되어 있는 유동 장치 (fluidic device) 또는 미세유동장치 (microfluidic device) 내에서 수행될 수 있다. In the contacting step, the solid support may be in the form of an inner wall of the microchannel or microchamber in the microfluidic device. Accordingly, the method for separating microorganisms of the present invention is provided in a fluidic device or microfluidic device in which one or more inlets and outlets are provided and the inlets and outlets are communicated through channels or microchannels. It can be performed in.

본 발명의 방법의 일 구체예는, 본 발명의 방법에 있어서 상기 접촉 단계에 있어서, 상기 고체 지지체는 그 표면에 복수 개의 기둥이 형성되어 있는 기둥 구조 를 갖는 것일 수 있다. 고체 지지체 상에 기둥 (pillar)을 제조하는 것은 당업계에 널리 알려져 있다. 예를 들면, 반도체 제조 공정에 사용되는 포토리소그래피 공정 등을 사용하여 미세 기둥을 높은 밀도로 형성시킬 수 있다. 상기 기둥은 어스팩비 (aspect ratio)가 1:1 내지 20:1인 것이 바람직하나, 상기 범위에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, "어스팩비 (aspect ratio)" 란 기둥의 단면 직경 대 높이의 비율을 의미한다. 상기 기둥 구조는 기둥 높이 대 기둥 사이의 거리의 비율이 1:1 내지 25:1인 것일 수 있다. 상기 기둥 구조는 기둥 사이의 거리가 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위를 갖는 것일 수 있다. One embodiment of the method of the present invention, in the contacting step in the method of the present invention, the solid support may have a columnar structure in which a plurality of pillars are formed on the surface. The manufacture of pillars on solid supports is well known in the art. For example, fine pillars can be formed at high density using a photolithography process or the like used in a semiconductor manufacturing process. The pillar has an aspect ratio of 1: 1 to 20: 1, but is not limited thereto. In the present invention, "aspect ratio" means the ratio of the cross-sectional diameter to the height of the column. The pillar structure may be a ratio of the distance between the pillar height and the pillar is 1: 1 to 25: 1. The pillar structure may have a distance between the pillars in a range of 5 μm to 100 μm.

본 발명의 방법에 있어서 상기 접촉 단계에 있어서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 물 접촉각이 70°내지 95°인 소수성을 갖는 것일 수 있다. 상기 물 접촉각이 70°내지 95°인 소수성은 고체 지지체의 표면을 옥타데실디메틸(3-트리메톡시실릴 프로필)암모늄 (OTC) 및 트리데카플루오로테트라히드로옥틸트리메톡시실란 (DFS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물이 코팅되어, 부여되는 것일 수 있다. 상기 물 접촉각이 70°내지 95°인 표면은 바람직하게는, 고체 지지체의 SiO2 층에 옥타데실디메틸(3-트리메톡시실릴 프로필)암모늄 (OTC) 및 트리데카플루오로테트라히드로옥틸트리메톡시실란 (DFS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물이 자가조립단분자 (SAM) 코팅되어 있는 것일 수 있다. In the contacting step in the method of the present invention, the non-planar solid support may have a hydrophobicity of 70 ° to 95 ° water contact angle. The hydrophobicity with a water contact angle of 70 ° to 95 ° consists of octadecyldimethyl (3-trimethoxysilyl propyl) ammonium (OTC) and tridecafluorotetrahydrooctyltrimethoxysilane (DFS). The compound selected from the group may be coated and given. The surface having a water contact angle of 70 ° to 95 ° preferably has octadecyldimethyl (3-trimethoxysilyl propyl) ammonium (OTC) and tridecafluorotetrahydrooctyltrimethoxy in the SiO 2 layer of the solid support. Compounds selected from the group consisting of silanes (DFS) may be self-assembled monolayer (SAM) coated.

본 발명의 방법에서, 상기 접촉 단계에 있어서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 표면에 아민계의 관능기를 하나 이상 갖는 것일 수 있다. 상기 아민계의 관 능기를 하나 이상 갖는 표면은 상기 고체 지지체의 표면에 폴리에틸렌이민트리메톡시실란 (PEIM)이 코팅되어 있는 것일 수 있다. 상기 코팅된 표면은 바람직하게는, 고체 지지체의 SiO2 층에 폴리에틸렌이민트리메톡시실란 (PEIM)이 자기조립단분자 (SAM) 코팅되어 있는 것일 수 있다. 상기 아민계의 관능기는 pH 3.0 내지 6.0의 범위에서 양전하를 띤다.In the method of the present invention, in the contacting step, the non-planar solid support may have one or more amine-based functional groups on its surface. The surface having at least one functional group of the amine system may be coated with polyethyleneiminetrimethoxysilane (PEIM) on the surface of the solid support. The coated surface may preferably be a self-assembled monomolecular (SAM) coating of polyethyleneiminetrimethoxysilane (PEIM) on the SiO 2 layer of the solid support. The amine-based functional group has a positive charge in the range of pH 3.0 to 6.0.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 접촉 단계에 있어서, 상기 고제 지지체는 상기한 바와 같은 물 접촉각 특성을 갖는 것 또는 그 표면에 하나 이상의 아민계 관능기를 갖는 것이면 어떠한 재질의 지지체도 포함된다. 예를 들면, 유리, 실리콘 웨이퍼, 및 플라스틱 물질 등이 포함되나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 상기 물 접촉각이 70°내지 95°인 표면 또는 그 표면에 하나 이상의 아민계 관능기를 갖는 표면은, 상기 표면을 가진 고체 지지체에 미생물을 포함하는 시료가 접촉되는 경우, 미생물이 부착하는 것으로 여겨지나, 본 발명이 특정한 기작에 한정되는 것은 아니다. In the method of the present invention, in the contacting step, the solid support includes a support of any material as long as it has water contact angle characteristics as described above or one or more amine-based functional groups on its surface. For example, glass, silicon wafers, plastic materials, and the like are included, but are not limited to these examples. The surface having a water contact angle of 70 ° to 95 ° or a surface having at least one amine-based functional group on the surface thereof is considered to be attached to the microorganism when the sample containing the microorganism contacts the solid support having the surface. The present invention is not limited to a specific mechanism.

본 발명의 미생물을 분리하는 방법은, 상기 접촉 단계 후에 상기 고체 지지체에 부착되지 않은 목적 미생물 이외의 물질을 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 세척에는 상기 고체 지지체 표면에 부착된 목적 미생물은 상기 고체 지지체로부터 이탈시키지 않으면서, 후속 공정에 악영향을 미칠 수 있는 불순물을 제거할 수 있는 임의의 용액이 사용될 수 있다. 예를 들면, 결합 버퍼로 사용된 아세테이트 버퍼 및 포스페이트 버퍼 등이 사용될 수 있다. 상기 세척 용액은 바람직하게 는, pH 3.0 내지 6.0의 범위에 포함되는 pH를 갖는 버퍼이다. The method for separating the microorganism of the present invention may further include washing a substance other than the target microorganism not attached to the solid support after the contacting step. The washing may be any solution capable of removing impurities that may adversely affect subsequent processes without leaving the target microorganisms attached to the solid support surface from the solid support. For example, acetate buffers and phosphate buffers used as binding buffers can be used. The washing solution is preferably a buffer having a pH in the range of pH 3.0 to 6.0.

본 발명에 있어서, "미생물의 분리"란 시료 중의 미생물을 순수 분리하는 것 뿐만 아니라 농축하는 것을 포함하는 것이다. In the present invention, "separation of microorganisms" includes not only pure separation of microorganisms in a sample but also concentration.

본 발명의 방법에 따라, 상기 고체 지지체 상에 부착되어 농축된 미생물은, 상기 고체 지지체 상에 부착된 상태로 DNA의 분리와 같은 추가의 처리 단계에 사용될 있다. 또한, 상기 고체 지지체 상에 부착되어 농축된 미생물은, 상기 고체 지지체로부터 용출되어 추가의 처리 단계에 사용될 있다. According to the method of the present invention, the microorganisms attached and concentrated on the solid support can be used for further processing steps such as the separation of DNA while attached on the solid support. In addition, the microorganisms attached and concentrated on the solid support can be eluted from the solid support and used for further processing steps.

따라서, 본 발명의 방법은 상기 접촉단계 및/또는 세척 단계 후에 상기 부착된 미생물을 용출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 용출 단계에 있어서, 용출에 사용되는 용액은 상기 고체 지지체로부터 미생물을 이탈시키는 성질을 갖는 것이면, 당업계에 알려진 임의의 용액이 사용될 수 있다. 예를 들면, 물 및 트리스 버퍼 등이 사용될 수 있다. 상기 용출 용액은 바람직하게는, pH 6.0 이상인 용액이다.Thus, the method may further comprise eluting the attached microorganism after the contacting and / or washing step. In the eluting step, any solution known in the art may be used as long as the solution used for eluting has a property of detaching microorganisms from the solid support. For example, water and tris buffers and the like can be used. The elution solution is preferably a solution of pH 6.0 or higher.

본 발명은 또한, 비평면 형상의 고체 지지체가 포함되어 있는 용기, 상기 용기에 구비된 시료 주입구 및 상기 용기에 구비된 버퍼 용액 저장부를 포함하는, 미생물 분리 장치를 제공한다. The present invention also provides a microorganism separation device including a container including a non-planar solid support, a sample inlet provided in the container, and a buffer solution storage provided in the container.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 고체 지지체는 비평면 형상을 가지고 있어, 표면적이 평면에 비하여 증가되어 있는 표면을 갖는 것이다. 상기 고체 지지체는 표면에 요철 구조가 형성되어 있는 것일 수 있다. 본 발명에 있어서, "요철 구조"란 표면이 부드럽지 않고 오목함과 볼록함이 있는 구조를 말한다. 이러한 요철 구 조에는 복수 개의 기둥이 형성되어 있는 기둥 구조를 갖는 표면 또는 복수 개의 공극 (pore)이 형성되어 있는 체 (sieve) 구조 또는 망상 구조를 갖는 표면이 포함되나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. In the apparatus of the present invention, the solid support has a non-planar shape and has a surface whose surface area is increased compared to the plane. The solid support may be a concave-convex structure is formed on the surface. In the present invention, the "concave-convex structure" refers to a structure having a concave and convex surface without smooth surface. Such uneven structure includes a surface having a columnar structure in which a plurality of pillars are formed or a surface having a sieve structure or a network structure in which a plurality of pores are formed, but is not limited to these examples. .

본 발명의 장치에 있어서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 표면에 복수 개의 기둥 (pillar)이 형성되어 있는 기둥 구조를 갖는 고체 지지체, 비드 형상을 갖는 고체 지지체, 및 표면에 복수 개의 공극 (pore)이 형성되어 있는 체 (sieve) 구조를 갖는 고체 지지체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 있다. 상기 고제 지지체는, 단독으로 또는 복수 개의 상기 고체 지지체의 집합 (예를 들면, 관 또는 용기 내에 충진된 집합체)으로 사용될 수 있다. In the apparatus of the present invention, the non-planar solid support may have any shape. For example, a solid support having a pillar structure having a plurality of pillars formed on a surface thereof, a solid support having a bead shape, and a sieve structure having a plurality of pores formed on a surface thereof. It may be selected from the group consisting of a solid support. The solid support may be used alone or as a collection of a plurality of the solid supports (eg, an aggregate packed in a tube or a container).

본 발명의 장치에 있어서, 상기 고체 지지체는 미세유동장치 내의 마이크로채널 또는 마이크로챔버의 내벽의 형태인 것일 수 있다. 따라서, 본 발명의 미생물분리 장치는, 하나 이상의 입구 및 출구가 구비되어 있고, 상기 입구 및 출구가 채널 또는 마이크로채널을 통하여 연통되어 있는 유동 장치 (fluidic device) 또는 미세유동장치 (microfluidic device)일 수 있다. In the apparatus of the present invention, the solid support may be in the form of the inner wall of the microchannel or microchamber in the microfluidic device. Accordingly, the microbial separation device of the present invention may be a fluidic device or a microfluidic device having one or more inlets and outlets, the inlets and outlets communicating through channels or microchannels. have.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 고체 지지체는 그 표면에 복수 개의 기둥이 형성되어 있는 기둥 구조를 갖는 것일 수 있다. 고체 지지체 상에 기둥 (pillar)을 제조하는 것은 당업계에 널리 알려져 있다. 예를 들면, 반도체 제조 공정에 사용되는 포토리소그래피 공정 등을 사용하여 미세 기둥을 높은 밀도로 형성시킬 수 있다. 상기 기둥은 어스팩비 (aspect ratio)가 1:1 내지 20:1인 것이 바람직하나, 상 기 범위에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, "어스팩비 (aspect ratio)" 란 기둥의 단면 직경 대 높이의 비율을 의미한다. 상기 기둥 구조는 기둥 높이 대 기둥 사이의 거리의 비율이 1:1 내지 25:1인 것일 수 있다. 상기 기둥 구조는 기둥 사이의 거리가 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위를 갖는 것일 수 있다. In the apparatus of the present invention, the solid support may have a columnar structure in which a plurality of pillars are formed on the surface thereof. The manufacture of pillars on solid supports is well known in the art. For example, fine pillars can be formed at high density using a photolithography process or the like used in a semiconductor manufacturing process. Preferably, the pillar has an aspect ratio of 1: 1 to 20: 1, but is not limited thereto. In the present invention, "aspect ratio" means the ratio of the cross-sectional diameter to the height of the column. The pillar structure may be a ratio of the distance between the pillar height and the pillar is 1: 1 to 25: 1. The pillar structure may have a distance between the pillars in a range of 5 μm to 100 μm.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 물 접촉각이 70°내지 95°인 소수성을 갖는 것일 수 있다. 상기 물 접촉각이 70°내지 95°인 소수성은 고체 지지체의 표면을 옥타데실디메틸(3-트리메톡시실릴 프로필)암모늄 (OTC) 및 트리데카플루오로테트라히드로옥틸트리메톡시실란 (DFS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물이 코팅되어, 부여되는 것일 수 있다. 상기 물 접촉각이 70°내지 95°인 표면은 바람직하게는, 고체 지지체의 SiO2 층에 옥타데실디메틸(3-트리메톡시실릴 프로필)암모늄 (OTC) 및 트리데카플루오로테트라히드로옥틸트리메톡시실란 (DFS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물이 자가조립단분자 (SAM) 코팅되어 있는 것일 수 있다. In the apparatus of the present invention, the non-planar solid support may have a hydrophobicity with a water contact angle of 70 ° to 95 °. The hydrophobicity with a water contact angle of 70 ° to 95 ° consists of octadecyldimethyl (3-trimethoxysilyl propyl) ammonium (OTC) and tridecafluorotetrahydrooctyltrimethoxysilane (DFS). The compound selected from the group may be coated and given. The surface having a water contact angle of 70 ° to 95 ° preferably has octadecyldimethyl (3-trimethoxysilyl propyl) ammonium (OTC) and tridecafluorotetrahydrooctyltrimethoxy in the SiO 2 layer of the solid support. Compounds selected from the group consisting of silanes (DFS) may be self-assembled monolayer (SAM) coated.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 표면에 아민계의 관능기를 하나 이상 갖는 것일 수 있다. 상기 아민계의 관능기를 하나 이상 갖는 표면은 상기 고체 지지체의 표면에 폴리에틸렌이민트리메톡시실란 (PEIM)이 코팅되어 있는 것일 수 있다. 상기 코팅된 표면은 바람직하게는, 고체 지지체의 SiO2 층에 폴리에틸렌이민트리메톡시실란 (PEIM)이 자기조립단분자 (SAM) 코팅되어 있는 것일 수 있다. In the device of the present invention, the non-planar solid support may have one or more amine-based functional groups on its surface. Surface having at least one functional group of the amine-based may be a polyethyleneimine trimethoxysilane (PEIM) is coated on the surface of the solid support. The coated surface may preferably be a self-assembled monomolecular (SAM) coating of polyethyleneiminetrimethoxysilane (PEIM) on the SiO 2 layer of the solid support.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 고제 지지체는 상기한 바와 같은 물 접촉각 특성을 갖는 것 또는 그 표면에 하나 이상의 아민계 관능기를 갖는 것이면 어떠한 재질의 지지체도 포함된다. 예를 들면, 유리, 실리콘 웨이퍼, 및 플라스틱 물질 등이 포함되나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 상기 물 접촉각이 70°내지 95°인 표면 또는 그 표면에 하나 이상의 아민계 관능기를 갖는 표면은, 상기 표면을 가진 고체 지지체에 미생물을 포함하는 시료가 접촉되는 경우, 미생물이 부착하는 것으로 여겨지나, 본 발명이 특정한 기작에 한정되는 것은 아니다. In the apparatus of the present invention, the solid support may include a support of any material as long as it has water contact angle characteristics as described above or one or more amine-based functional groups on its surface. For example, glass, silicon wafers, plastic materials, and the like are included, but are not limited to these examples. The surface having a water contact angle of 70 ° to 95 ° or a surface having at least one amine-based functional group on the surface thereof is considered to be attached to the microorganism when the sample containing the microorganism contacts the solid support having the surface. The present invention is not limited to a specific mechanism.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 고체 지지체가 포함되어 있는 용기는, 임의의 형태의 용기일 수 있다. 예를 들면, 챔버, 채널, 또는 칼럼의 형태일 수 있다. 본 발명의 장치의 일 구체예는, 비드 형상의 상기 고체 지지체가 칼럼 내에 충진되어 있는 장치이다. In the apparatus of the present invention, the container in which the solid support is included may be any type of container. For example, it may be in the form of a chamber, channel, or column. One embodiment of the device of the present invention is a device in which the bead-shaped solid support is filled in a column.

본 발명의 장치는, 또한 상기 용기에 구비된 미생물 시료 주입구 및 버퍼 저장부를 포함한다. 상기 버퍼 저장부는 상기 미생물 시료를 pH 3.0 내지 6.0으로 조정하거나 희석하는데 사용될 수 있는 버퍼를 포함한다. 상기 버퍼는 예를 들면, 아세테이트 버퍼 또는 포스페이트 버퍼가 될 수 있다. 상기 주입구와 상기 저장부는 상기 용기의 내부와 유체연통되어 있다. The apparatus of the present invention also includes a microbial sample inlet and a buffer reservoir provided in the container. The buffer reservoir includes a buffer that can be used to adjust or dilute the microbial sample to pH 3.0 to 6.0. The buffer can be, for example, acetate buffer or phosphate buffer. The injection port and the reservoir are in fluid communication with the interior of the container.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예Example

실시예Example 1: 버퍼 형태 및 농도가 유동 장치 내의 기둥 어레이가 형성되어 있는 고체 지지체를 이용한 박테리아 농축에 미치는 영향 1: Effect of Buffer Type and Concentration on Bacterial Concentration Using Solid Supports with Column Arrays in Flow Devices

본 실시예에서는 입구와 출구가 구비되어 있고, 크기 10 mm x 23 mm인 실리콘 재질의 칩 상에 기둥의 어레이가 형성되어 있는 챔버를 갖는 유동 장치에 박테리아 세포를 포함한 시료를 흘려주면서 세포를 상기 고체 지지체 상에 부착시키고, 흘러나오는 시료 중의 세포의 수를 콜로니 계수 (counting)를 통하여 결정하고, 이로부터 상기 고체 지지체에 의한 박테리아 세포 포획 효율을 계산하였다. 상기 기둥 어레이에 있어서, 기둥 사이의 거리는 12 ㎛이고, 기둥 높이가 100 ㎛이고, 각 기둥의 단면은 한 변의 길이가 25 ㎛이 정사각형이다.In the present embodiment, the solids are flowed while the sample including the bacterial cells is flowed into a flow apparatus having an inlet and an outlet and a chamber in which an array of pillars is formed on a silicon chip having a size of 10 mm x 23 mm. The number of cells in the sample flowing out and adhered to the support was determined via colony counting, from which the bacterial cell capture efficiency by the solid support was calculated. In the pillar array, the distance between the pillars is 12 µm, the pillar height is 100 µm, and the cross section of each pillar has a square length of 25 µm on one side.

상기 기둥 어레이가 형성된 영역의 표면은 물 접촉각이 70° 내지 95°의 범위에 포함되는 OTC (물 접촉각 80 °)가 코팅된 표면을 가진다. The surface of the region where the pillar array is formed has a surface coated with OTC (water contact angle 80 °) having a water contact angle in a range of 70 ° to 95 °.

사용된 박테리아 시료는 LB 배지 중의 1.0 OD600의 대장균 시료를 pH 7.0의 1x PBS에 현탁하고, 그것을 각각의 버퍼로 100 배 희석하여 0.01 OD의 시료를 제작하였다. 상기 시료는 100 mM 소듐 포스페이트 버퍼 (pH 4.0), 100 mM 소듐 아세테이트 버퍼 (pH 4.0) 및 100 mM 소듐 시트레이트 버퍼 (pH 4.0)를 사용하여 pH 4.0으로 조정된 것을 사용하였으며, 200 ㎕를 유속 300 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 흘려 주었다. 실험은 각각 3회 반복하였다. The bacterial samples used were suspended in 1.0 × OD 600 Escherichia coli samples in LB medium in 1 × PBS at pH 7.0 and diluted 100-fold with respective buffers to prepare 0.01 OD samples. The sample was adjusted to pH 4.0 using 100 mM sodium phosphate buffer (pH 4.0), 100 mM sodium acetate buffer (pH 4.0) and 100 mM sodium citrate buffer (pH 4.0), 200 μl flow rate 300 Flow from the inlet through the chamber to the outlet at μl / min. The experiment was repeated three times each.

도 1은 버퍼 종류가 유동 장치 내에서 존재하고 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체에 세포가 부착되는데 미치는 영향을 나타내는 도면이 다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 낮은 pH에서 완충력 (buffering power)을 갖는 버퍼 중에서도 소듐 포스페이트 버퍼와 소듐 아세테이트 버퍼가 박테리아 세포를 고체 지지체에 부착시키는 효율이 높았다. 1 is a diagram showing the effect of the attachment of cells to a solid support having a type of buffer present in the flow apparatus and having a column array formed thereon. As shown in FIG. 1, sodium phosphate buffer and sodium acetate buffer had high efficiency in attaching bacterial cells to the solid support, even among buffers having buffering power at low pH.

도 2는 염 농도가 유동 장치 내에서 존재하고 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체에 세포가 부착되는데 미치는 영향을 나타내는 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 염 농도가 낮을수록 고체 지지체에 세포를 부착시키는 효율이 높았다. 그러나, 생물학적 시료와 같은 실제 시료 (real sample)는 pH 3.0 내지 6.0의 범위로 유지하기 위하여는, 일정한 수준의 완충력을 갖는 버퍼 용액이 필요로 한다. 이를 고려한 경우, 고체 지지체에 세포를 높은 효율로 부착하기에 적합한 염 농도는, 10 mM 내지 500 mM, 바람직하게는, 50 mM 내지 300 mM이다 (데이터는 나타내지 않음). FIG. 2 shows the effect of salt concentration on cell attachment to a solid support having a surface in which a column array is formed and present in a flow apparatus. As shown in FIG. 2, the lower the salt concentration, the higher the efficiency of attaching the cells to the solid support. However, real samples, such as biological samples, require a buffer solution with a certain level of buffering to maintain a range of pH 3.0 to 6.0. Given this, salt concentrations suitable for attaching the cells to the solid support with high efficiency are 10 mM to 500 mM, preferably 50 mM to 300 mM (data not shown).

실시예Example 2: 유동 장치 내의 기둥 어레이가 형성되어 있는 고체 지지체를 이용한 혈액 중의 박테리아 세포 농축 2: Concentration of Bacterial Cells in Blood Using Solid Supports with Column Arrays in Flow Devices

본 실시예에서는 입구와 출구가 구비되어 있고, 크기 10 mm x 23 mm인 실리콘 재질의 칩 상에 기둥의 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 챔버를 갖는 유동 장치에 박테리아 세포를 포함한 시료를 흘려주면서 박테리아 세포를 상기 고체 지지체 상에 부착시키고, 흘러나오는 시료 중의 박테리아 세포의 수를 콜로니 계수 (counting)를 통하여 결정하고, 이로부터 상기 고체 지지체에 의한 박테리아 세포 포획 효율을 계산하였다. 상기 기둥 어레이에 있어서, 기둥 사이의 거리는 12 ㎛이고, 기둥 높이가 100 ㎛이고, 각 기둥의 단면은 한 변의 길이가 25 ㎛이 정사각형 이다.In this embodiment, the sample containing bacteria cells is flowed into a flow apparatus having an inlet and an outlet and having a chamber having a surface having an array of pillars formed on a silicon chip having a size of 10 mm x 23 mm. Cells were attached onto the solid support and the number of bacterial cells in the outflowing sample was determined through colony counting, from which bacterial cell capture efficiency by the solid support was calculated. In the pillar array, the distance between the pillars is 12 µm, the pillar height is 100 µm, and the cross section of each pillar has a square length of 25 µm on one side.

상기 기둥 어레이가 형성된 영역의 표면은 SiO2 층을 갖는 표면, 및 SiO2 층 상에 PEIM, OTC, 및 DFS가 각각 코팅된 표면을 가진다. The surface of the region where the pillar array is formed has a surface having a SiO 2 layer and a surface coated with PEIM, OTC, and DFS, respectively, on the SiO 2 layer.

1x PBS (pH 7.0)에 현탁된 1.0 OD 대장균 10 ㎕를 혈액과 버퍼 (pH 3.0, pH 7.0)가 각각 450 ㎕ 씩 섞인 990 ㎕의 용액에 넣어서 0.01 OD의 혈액 희석시료를 준비하였다. 10 μl of 1.0 OD Escherichia coli suspended in 1 × PBS (pH 7.0) was added to 990 μl of a mixture of 450 μl of blood and buffer (pH 3.0, pH 7.0), respectively, to prepare a 0.01 OD blood diluted sample.

상기 희석된 혈액 시료는 유속 200 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 200 ㎕를 흘려 주었다. 다음으로, 100 mM 소듐 아세테이트 (pH 4.0)를 유속 200 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 300 ㎕ 흘려 주어 세척하였다. 실험은 각각 3회 반복하였다. The diluted blood sample flowed 200 μl from the inlet to the outlet through the chamber at a flow rate of 200 μl / min. Next, 100 mM sodium acetate (pH 4.0) was washed at a flow rate of 200 μl / min by flowing 300 μl from the inlet to the outlet through the chamber. The experiment was repeated three times each.

도 3은 pH 및 기둥의 어레이가 형성되어 있는 표면의 특성이 유동 장치 내에서 존재하고 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체에 대장균이 부착되는데 미치는 영향을 나타내는 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 낮은 pH를 갖는 시료를 사용하는 경우, 고체 지지체에 부착시키는 효율이 높았다. 반면, 고체 지지체 표면의 특성이 세포 부착에 미치는 영향은 상대적으로 약하였다. 그러나, 정전기적 특성이 약하고 표면 장력이 큰 SiO2 보다 정전기적 특성이 존재하거나 표면 장력이 낮은, 즉 상대적으로 소수성인 표면이 동일한 낮은 pH에서 우수한 특성을 보였다. FIG. 3 is a diagram showing the effect of E. coli attachment to a solid support having pH and surface characteristics on which an array of pillars is formed and present in the flow apparatus and having a surface on which pillar arrays are formed. As shown in FIG. 3, when using a sample having a low pH, the efficiency of adhering to a solid support was high. On the other hand, the effect of the surface of the solid support surface on the cell adhesion was relatively weak. However, the electrostatic properties are weak and the surface tension is greater than the electrostatic properties SiO 2 present or lower surface tension, that showed excellent characteristics in the same low pH is relatively hydrophobic surface.

도 4는 소듐 아세테이트 버퍼로 희석된 혈액 시료 (pH 5.2)를 유동 장치 내 에서 존재하고 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 통하여 흘려주고, 100 mM 소듐 아세테이트 (pH 4.0)를 흘려주어 세척한 후, 상기 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 광학 전자현미경으로 관찰한 결과이다. 콜로니 수를 통하여 정량하였을 경우, 대장균 세포는 용출되지 않았다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 세척 과정에 의하여 PCR 저해제로 작용할 수 있는 적혈구와 같은 동물세포가 제거되었다는 것을 육안으로 확인할 수 있다. FIG. 4 shows a sample of blood diluted with sodium acetate buffer (pH 5.2) flowing through a solid support having a surface present in the flow apparatus and having a columnar array formed therein, and flushed with 100 mM sodium acetate (pH 4.0) After that, the surface on which the pillar array is formed is observed by an optical electron microscope. E. coli cells were not eluted when quantified through colony counts. In addition, as shown in Figure 4, it can be visually confirmed that the animal cell, such as red blood cells that can act as a PCR inhibitor by the washing process was removed.

실시예Example 3: 평평한 고체 지지체를 이용한 뇨 중의 박테리아 세포 부착 3: Bacterial Cell Adhesion in Urine Using a Flat Solid Support

본 실시예에서는 크기 25.4 mm x 25.4 mm 인 평평한 SiO2 층으로 된 표면을 갖는 실리콘 칩, 상기 칩 상에 각각 PEIM, OTC, 및 DFS가 코팅되어 있는 표면을 갖는 기판에 박테리아 세포를 포함하는 시료를 가하여 박테리아 세포를 상기 고체 지지체 상에 부착시키고, 세척한 다음, 현미경을 통하여 박테리아 세포의 부착 거동을 관찰하였다. In this embodiment, a sample containing bacterial cells is placed on a silicon chip having a surface of a flat SiO 2 layer having a size of 25.4 mm x 25.4 mm, and a substrate having a surface coated with PEIM, OTC, and DFS, respectively. Bacterial cells were added on the solid support, washed, and observed for attachment of bacterial cells through a microscope.

1x PBS (pH 7.0)에 현탁된 1.0 OD 대장균 10 ㎕를 버퍼 (pH 3.0, pH 7.0)와 뇨가 각각 495 ㎕ 씩 섞인 990 ㎕의 용액에 10 ㎕를 넣어서 0.01 OD 시료를 제작하였다. 10 μl of 1.0 OD Escherichia coli suspended in 1 × PBS (pH 7.0) was added to 990 μl of a mixture of 495 μl of buffer (pH 3.0, pH 7.0) and urine, respectively, to prepare a 0.01 OD sample.

상기 희석된 뇨 시료는 패치가 덮여진 상기 기판 상에 가하고 5분 동안 방치한 다음, 5분 동안 각각의 버퍼 즉, 소듐 아세테이트 버퍼를 사용한 것은 소듐 아세테이트 버퍼로, 소듐 포스페이트 버퍼를 사용한 것은 소듐 포스페이트 버퍼로 세척하였다. The diluted urine sample was placed on the patch-covered substrate and left for 5 minutes, and then each buffer, i.e., sodium acetate buffer, was used as sodium acetate buffer for 5 minutes, and sodium phosphate buffer was used for sodium phosphate buffer. Washed with.

도 5는 희석된 뇨 시료 pH에 따라 시료 내 대장균의 고체 지지체 부착에 대한 영향을 나타내는 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 대장균의 상기 고체 지지체에의 부착은 pH에 의하여 영향을 상당한 정도 받는다는 것을 알 수 있다. 또한, pH 6.0 이상에서는 대장균이 상기 고체 지지체에 부착이 되지 않는다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 박테리아 세포를 분리하기 위하여는 pH 6.0 이하에서 수행하는 것이 바람직하다.5 is a diagram showing the effect on the solid support adhesion of E. coli in the sample according to the diluted urine sample pH. As shown in Figure 5, it can be seen that the adhesion of E. coli to the solid support is significantly affected by pH. In addition, at pH 6.0 or above, it can be seen that E. coli is not attached to the solid support. Therefore, in order to isolate bacterial cells, it is preferable to carry out at pH 6.0 or less.

실시예Example 4: 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용한 뇨 중의 박테리아 세포의 농축 4: concentration of bacterial cells in urine using a solid support having a surface on which pillar arrays are formed

본 실시예에서는 입구와 출구가 구비되어 있고, 크기 10 mm x 23 mm 인 실리콘 기판 상에 기둥의 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 챔버를 갖는 유동 장치에 박테리아 세포를 포함한 시료를 흘려주면서 세포를 상기 고체 지지체 상에 부착시키고, 흘러나오는 시료 중의 세포의 수를 콜로니 계수 (counting)를 통하여 결정하고, 이로부터 상기 고체 지지체에 의한 박테리아 세포 포획 효율을 계산하였다. 상기 기둥 어레이에 있어서, 기둥 사이의 거리는 12 ㎛이고, 기둥 높이가 100 ㎛이고, 각 기둥의 단면은 한 변의 길이가 25 ㎛이 정사각형이다. In this embodiment, the cells are introduced while flowing a sample containing bacterial cells into a flow apparatus having a chamber having a surface having an inlet and an outlet and having a surface having an array of pillars formed on a silicon substrate having a size of 10 mm x 23 mm. The number of cells in the sample flowing out attached to the solid support was determined via colony counting, from which the bacterial cell capture efficiency by the solid support was calculated. In the pillar array, the distance between the pillars is 12 µm, the pillar height is 100 µm, and the cross section of each pillar has a square length of 25 µm on one side.

상기 기둥 어레이가 형성된 영역의 표면은 SiO2 층 및 상기 SiO2 층 상에 PEIM이 각각 코팅된 표면을 가진다. The surface of the region where the pillar array is formed has a SiO 2 layer and a surface coated with PEIM on the SiO 2 layer, respectively.

1x PBS (pH 7.0)에 현탁된 1.0 OD 대장균 10 ㎕를 버퍼 (pH 3.0, pH 7.0)와 뇨가 각각 495 ㎕ 씩 섞인 990 ㎕의 용액에 10 ㎕를 넣어서 0.01 OD 시료를 제작하 였다. 10 μl of 1.0 OD Escherichia coli suspended in 1 × PBS (pH 7.0) was added to 990 μl of a mixture of 495 μl of buffer (pH 3.0, pH 7.0) and urine, respectively, to prepare a 0.01 OD sample.

상기 희석된 뇨 시료는 유속 200 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 200 ㎕를 흘려 주었다. 다음으로, 100 mM 소듐 아세테이트 (pH 4.0)를 유속 200 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 300 ㎕ 흘려 주어 세척하였다. 실험은 각각 3회 반복하였다. The diluted urine sample flowed 200 μl from the inlet to the outlet through the chamber at a flow rate of 200 μl / min. Next, 100 mM sodium acetate (pH 4.0) was washed at a flow rate of 200 μl / min by flowing 300 μl from the inlet to the outlet through the chamber. The experiment was repeated three times each.

도 6은 pH 및 표면 성질이 희석 뇨 시료 중의 대장균이 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체에 부착하는데 미치는 영향을 나타내는 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, pH 4.7에서 대장균의 부착효율이 높았다. 본 실시예에서 측정된 세포 포획 효율은 다음 표 1과 같다. FIG. 6 shows the effect of pH and surface properties on the adhesion of E. coli in a diluted urine sample to a solid support having a surface on which a columnar array is formed. As shown in Figure 6, the adhesion efficiency of E. coli at pH 4.7 was high. The cell capture efficiency measured in this example is shown in Table 1 below.

표 1.Table 1.

희석 버퍼 및 최종 pHDilution buffer and final pH 아세테이트 버퍼 (pH3) 최종 pH 4.7Acetate buffer (pH3) final pH 4.7 포스페이트 버퍼 (pH3) 최종 pH 6.1Phosphate Buffer (pH3) Final pH 6.1 표면 특성 (물 접촉각)Surface Characteristics (Water Contact Angle) SiO2 (<10°)SiO2 (<10 °) PEIM (약 35°)PEIM (about 35 °) SiO2 (<10°)SiO 2 (<10 °) PEIM (약 35°)PEIM (about 35 °) 포획 효율(%)Capture efficiency (%) 44 3030 1111 00

실시예Example 5: 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용한 뇨 중의 박테리아 세포의 농축 : 뇨 성질의  5: Concentration of bacterial cells in urine using a solid support having a surface on which columnar arrays are formed: 변이성에On variability 따른 농축 효과 측정 The concentration effect

본 실시예에서는 입구와 출구가 구비되어 있고, 크기 10 mm x 23 mm 인 실리콘 칩 상에 기둥의 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 챔버를 갖는 유동 장치에 박테리아 세포를 포함한 시료를 흘려주면서 세포를 상기 고체 지지체 상에 부착시키고, 흘러나오는 시료 중의 세포의 수를 콜로니 계수 (counting)를 통하여 결정하고, 이로부터 상기 고체 지지체에 의한 세포 포획 효율을 계산하였다. 상기 기둥 어레이에 있어서, 기둥 사이의 거리는 12 ㎛이고, 기둥 높이가 100 ㎛이고, 각 기 둥의 단면은 한 변의 길이가 25 ㎛이 정사각형이다.In this embodiment, the cells are introduced while flowing a sample including bacterial cells into a flow apparatus having a chamber having an inlet and an outlet and having a surface having an array of pillars formed on a silicon chip having a size of 10 mm x 23 mm. The number of cells in the sample flowing out attached to the solid support was determined via colony counting, from which the cell capture efficiency by the solid support was calculated. In the pillar array, the distance between the pillars is 12 µm, the pillar height is 100 µm, and the cross section of each pillar has a square length of 25 µm on one side.

상기 기둥 어레이가 형성된 영역의 표면은 SiO2 층 상에 PEIM이 코팅된 표면을 가진다. The surface of the region where the pillar array is formed has a surface coated with PEIM on the SiO 2 layer.

1x PBS (pH 7.0)에 현탁된 1.0 OD 대장균 10 ㎕를 버퍼 (pH 3.0, pH 7.0)와 뇨가 각각 495 ㎕ 씩 섞인 990 ㎕의 용액에 10 ㎕를 넣어서 0.01 OD 시료를 제작하였다. 10 μl of 1.0 OD Escherichia coli suspended in 1 × PBS (pH 7.0) was added to 990 μl of a mixture of 495 μl of buffer (pH 3.0, pH 7.0) and urine, respectively, to prepare a 0.01 OD sample.

상기 희석된 뇨 시료는 유속 200 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 200 ㎕를 흘려 주었다. 다음으로, 100 mM 소듐 아세테이트 (pH 4.0)를 유속 200 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 300 ㎕를 흘려 주어 세척하였다. 세포 계수는, 상기 고체 지지체에 뇨 시료를 흘려주기 전과 흘려준 후 출구를 통하여 나오는 유출액 중의 세포를 세었다. The diluted urine sample flowed 200 μl from the inlet to the outlet through the chamber at a flow rate of 200 μl / min. Next, 100 mM sodium acetate (pH 4.0) was washed by flowing 300 μl from the inlet to the outlet through the chamber at a flow rate of 200 μl / min. The cell count counted the cells in the effluent flowing through the outlet before and after the urine sample was poured into the solid support.

도 7은 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용하여 뇨 중의 대장균 세포를 농축한 결과를 나타내는 것으로, 뇨의 변이에 따른 결과를 나타내는 것이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 뇨의 종류에 따라, 세포 포획 효율이 크게 달랐다. 이는 신체의 상태 및 섭취 음식물의 종류에 따른 염의 농도와 기타 성분들이 이러한 세포 포획 효율의 차이를 야기시키는 것으로 여겨지나, 본 발명이 특정한 기작에 한정되는 것은 아니다. 다만, pH나 전도도는 이러한 포획 효율의 차이와는 상관성이 없는 것으로 여겨진다 (데이터는 나타내지 않음).Fig. 7 shows the result of concentrating E. coli cells in urine using a solid support having a surface on which columnar arrays are formed, showing the result of variation in urine. As shown in FIG. 7, the cell capture efficiency was significantly different depending on the type of urine. It is believed that the concentration of salt and other components depending on the state of the body and the type of ingested food cause the difference in cell capture efficiency, but the present invention is not limited to a specific mechanism. However, pH and conductivity do not seem to correlate with this difference in capture efficiency (data not shown).

실시예Example 6: 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용한 뇨 중의 박테리아 세포의 농축 :  6: Concentration of bacterial cells in urine using a solid support having a surface on which pillar arrays are formed: 뇨의Urinary 희석 및 세척에 따른 농축 효과 측정 Determination of concentration effect by dilution and washing

본 실시예에서는 입구와 출구가 구비되어 있고, 크기 10 mm x 23 mm 인 실리콘 칩 상에 기둥의 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 챔버를 갖는 유동 장치에 박테리아 세포를 포함한 시료를 흘려주면서 박테리아 세포를 상기 고체 지지체 상에 부착시키고, 흘러나오는 시료 중의 박테리아 세포의 수를 콜로니 계수 (counting)를 통하여 결정하고, 이로부터 상기 고체 지지체에 의한 박테리아 세포 포획 효율을 계산하였다. 상기 기둥 어레이에 있어서, 기둥 사이의 거리는 12 ㎛이고, 기둥 높이가 100 ㎛이고, 각 기둥의 단면은 한 변의 길이가 25 ㎛이 정사각형이다.In this embodiment, bacterial cells are introduced while flowing a sample containing bacterial cells into a flow apparatus having a chamber having a surface having an inlet and an outlet and having a surface having an array of pillars formed on a silicon chip having a size of 10 mm x 23 mm. The number of bacterial cells in the sample flowing out and adhered to the solid support was determined via colony counting, from which the bacterial cell capture efficiency by the solid support was calculated. In the pillar array, the distance between the pillars is 12 µm, the pillar height is 100 µm, and the cross section of each pillar has a square length of 25 µm on one side.

상기 기둥 어레이가 형성된 영역의 표면은 SiO2 층 상에 PEIM, 및 OTC가 각각 코팅된 표면을 가진다. The surface of the region where the pillar array is formed has a surface coated with PEIM and OTC, respectively, on the SiO 2 layer.

상기 세포 시료는 0.01 OD600의 대장균을 포함하는 100 mM 소듐 아세테이트 버퍼 (pH 3.0)와 1:1로 혼합하여, 최종 pH가 3.97인 시료 (이하 '1/2 희석 시료'라 함), 0.01 OD600의 대장균을 포함하는 100 mM 소듐 아세테이트 버퍼 (pH 4.0)와 1:4로 혼합하여, 최종 pH가 4.05인 시료(이하 '1/5 희석 시료'라 함), 및 0.01 OD600의 대장균을 포함하는 100 mM 소듐 아세테이트 버퍼 (pH 4.0)와 1:6로 혼합하여, 최종 pH가 4.05인 시료(이하 '1/7 희석 시료'라 함)를 사용하였다. The cell sample was mixed 1: 1 with 100 mM sodium acetate buffer (pH 3.0) containing E. coli 0.01 OD 600 , a sample having a final pH of 3.97 (hereinafter referred to as '1/2 dilution sample'), 0.01 OD 1: 4 with 100 mM sodium acetate buffer (pH 4.0) containing 600 E. coli, containing a sample having a final pH of 4.05 (hereinafter referred to as '1/5 dilution sample'), and E. coli 0.01 OD 600 Was mixed 1: 100 with 100 mM sodium acetate buffer (pH 4.0), and a sample having a final pH of 4.05 (hereinafter referred to as '1/7 dilution sample') was used.

상기 희석된 뇨 시료는 유속 200 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 200 ㎕를 흘려 주었다. 다음으로, 100 mM 소듐 아세테이트 (pH 4.0)를 유속 200 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 300 ㎕를 흘려 주어 세척하였다. 실험은 각각 3회 반복하였다. 세포 계수는, 상기 고체 지지체에 뇨 시료를 흘려주기 전과 흘려준 후 출구를 통하여 나오는 유출액 중의 대장균 세포를 세었다. The diluted urine sample flowed 200 μl from the inlet to the outlet through the chamber at a flow rate of 200 μl / min. Next, 100 mM sodium acetate (pH 4.0) was washed by flowing 300 μl from the inlet to the outlet through the chamber at a flow rate of 200 μl / min. The experiment was repeated three times each. The cell count was counted for the E. coli cells in the effluent flowing through the outlet before and after the urine sample flowed to the solid support.

도 8은 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용하여 뇨 중의 세포를 농축한 결과를 나타내는 것으로, 뇨의 희석에 따른 결과를 나타내는 것이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 희석 배수가 높아짐에 따라, 세포 포획 효율이 크게 증가하였다. 세척 과정에서는 세포 용출이 거의 없었다. FIG. 8 shows the result of concentration of cells in urine using a solid support having a surface on which pillar arrays are formed, showing the result of dilution of urine. As shown in FIG. 8, as the dilution fold increased, cell capture efficiency greatly increased. There was little cell elution in the washing process.

실시예Example 7: 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용한 뇨 모사 용액 중의 대장균의 농축 : 세포 포획을 방해하는 인자 탐색 7: Concentration of Escherichia Coli in Urine Simulation Solution Using Solid Support with Surface with Pillar Array Formation: Screening for Factors Interrupting Cell Capture

본 실시예에서는 입구와 출구가 구비되어 있고, 크기 10 mm x 23 mm 인 실리콘 칩 상에 기둥의 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 챔버를 갖는 유동 장치에 박테리아 세포를 포함한 시료를 흘려주면서 세포를 상기 고체 지지체 상에 부착시키고, 흘러나오는 시료 중의 박테리아 세포의 수를 콜로니 계수 (counting)를 통하여 결정하고, 이로부터 상기 고체 지지체에 의한 박테리아 세포 포획 효율을 계산하였다. 상기 기둥 어레이에 있어서, 기둥 사이의 거리는 12 ㎛이고, 기둥 높이가 100 ㎛이고, 각 기둥의 단면은 한 변의 길이가 25 ㎛이 정사각형이다.In this embodiment, the cells are introduced while flowing a sample including bacterial cells into a flow apparatus having a chamber having an inlet and an outlet and having a surface having an array of pillars formed on a silicon chip having a size of 10 mm x 23 mm. The number of bacterial cells in the sample flowing out and adhered to the solid support was determined via colony counting, from which the bacterial cell capture efficiency by the solid support was calculated. In the pillar array, the distance between the pillars is 12 µm, the pillar height is 100 µm, and the cross section of each pillar has a square length of 25 µm on one side.

상기 기둥 어레이가 형성된 영역의 표면은 SiO2 층 상에 OTC가 SAM 코팅된 표면을 가진다. The surface of the region where the pillar array is formed has an OTC SAM coated surface on a SiO 2 layer.

상기 세포 시료는, 0.01 OD600의 대장균을 포함하는, 소듐 아세테이트 버퍼에 기초한 용액과 투석된 뇨에 기초한 용액을 사용하였다. The cell sample used a solution based on sodium acetate buffer and a solution based on dialysis urine, including E. coli 0.01 OD 600 .

상기 소듐 아세테이트 버퍼에 기초한 용액 (pH 4.0)은 다음과 같다: The solution (pH 4.0) based on the sodium acetate buffer is as follows:

버퍼: 100 mM 소듐 아세테이트 버퍼 (pH 4.0).Buffer: 100 mM sodium acetate buffer (pH 4.0).

버퍼+염: 100 mM 소듐 아세테이트 버퍼 (pH 4.0)에 염의 농도, 88 mM NaCl, 67 mM KCl, 38 mM NH4Cl 및 18 mM Na2SO4가 되도록, NaCl 0.514 g, KCl 0.5 g, NH4Cl 0.203 g, Na2SO4 0.259 g을 첨가하여 얻어진 용액.Buffer + salt: 100 mM sodium acetate buffer so that the (pH 4.0) to the salt concentration, 88 mM NaCl, 67 mM KCl , 38 mM NH 4 Cl and 18 mM Na 2 SO 4, NaCl 0.514 g, KCl 0.5 g, NH 4 A solution obtained by adding 0.203 g of Cl and 0.259 g of Na 2 SO 4 .

버퍼+염+요소: 상기 "버퍼+염" 용액에 333 mM 요소를 포함하는 용액.Buffer + Salt + Urea: A solution comprising 333 mM urea in the "Buffer + Salt" solution.

버퍼+염+요소+크레아틴: 상기 "버퍼+염" 용액에 333 mM 요소 및 9.8 mM 크레아틴을 포함하는 용액.Buffer + Salt + Urea + Creatine: A solution comprising 333 mM urea and 9.8 mM creatine in the "Buffer + Salt" solution.

버퍼+염+요소+크레아틴+요산: 상기 "버퍼+염" 용액에 333 mM 요소 및 9.8 mM 크레아틴 및 2.5 mM 요산을 포함하는 용액.Buffer + Salt + Urea + Creatine + Uric Acid: A solution comprising 333 mM urea and 9.8 mM creatine and 2.5 mM uric acid in the "buffer + salt" solution.

버퍼+염+요소+크레아틴+요산+포도당: 상기 "버퍼+염" 용액에 333 mM 요소 및 9.8 mM 크레아틴 및 2.5 mM 요산 및 0.6 mM 포도당을 포함하는 용액.Buffer + Salt + Urea + Creatine + Uric Acid + Glucose: A solution comprising 333 mM urea and 9.8 mM creatine and 2.5 mM uric acid and 0.6 mM glucose in the "buffer + salt" solution.

상기 투석된 뇨에 기초한 용액은 투석된 뇨와 2x상기 소듐 아세테이트 버퍼에 기초한 각 용액을 1:1로 혼합하여 얻어진, 최종 pH가 3.97이다. The dialysis-based solution was obtained by mixing 1: 1 of dialysis urine with each solution based on 2 × the sodium acetate buffer, with a final pH of 3.97.

상기 뇨 시료는 유속 200 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 200 ㎕를 흘려 주었다. 실험은 각각 3회 반복하였다. 세포 계수는, 상기 고체 지지체에 뇨 시료를 흘려주기 전과 흘려준 후 출구를 통하여 나오는 유출액 중의 세포 를 세었다. The urine sample flowed 200 μl from the inlet to the outlet through the chamber at a flow rate of 200 μl / min. The experiment was repeated three times each. The cell count counted the cells in the effluent flowing through the outlet before and after the urine sample was flowed to the solid support.

도 9는 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용하여 뇨 중의 세포를 농축한 결과를 나타내는 것이다. 뇨 내에 존재하는 염의 농도 및 기타의 물질 (주로 크레아틴)에 의하여 포획 효율이 낮아짐을 알 수 있다. 이것은 염 제거 장치 (전기 투석 및 제올라이트 처리)에 의해 충분히 개선될 수 있다. Fig. 9 shows the result of concentration of cells in urine using a solid support having a surface on which pillar arrays are formed. It can be seen that the capture efficiency is lowered by the concentration of salts present in the urine and by other substances (mainly creatine). This can be sufficiently improved by the salt removal device (electrodialysis and zeolite treatment).

실시예Example 8: 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용한 뇨 중의 대장균의 농축 :  8: Concentration of E. coli in urine using a solid support having a surface on which columnar arrays are formed: 뇨의Urinary 희석 비율 및 유속에 따른 농축 효과 측정 Determination of concentration effect according to dilution rate and flow rate

본 실시예에서는 입구와 출구가 구비되어 있고, 크기 10 mm x 23 mm 인 실리콘 칩 상에 기둥의 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 챔버를 갖는 유동 장치에 박테리아 세포를 포함한 시료를 흘려주면서 박테리아 세포를 상기 고체 지지체 상에 부착시키고, 흘러나오는 시료 중의 세포의 수를 콜로니 계수 (counting)를 통하여 결정하고, 이로부터 상기 고체 지지체에 의한 박테리아 세포 포획 효율을 계산하였다. 상기 기둥 어레이에 있어서, 기둥 사이의 거리는 12 ㎛이고, 기둥 높이가 100 ㎛이고, 각 기둥의 단면은 한 변의 길이가 25 ㎛이 정사각형이다.In this embodiment, bacterial cells are introduced while flowing a sample containing bacterial cells into a flow apparatus having a chamber having a surface having an inlet and an outlet and having a surface having an array of pillars formed on a silicon chip having a size of 10 mm x 23 mm. The number of cells in the sample flowing out on the solid support was determined via colony counting, from which bacterial cell capture efficiency by the solid support was calculated. In the pillar array, the distance between the pillars is 12 µm, the pillar height is 100 µm, and the cross section of each pillar has a square length of 25 µm on one side.

상기 기둥 어레이가 형성된 영역의 표면은 SiO2 층 상에 PEIM이 SAM 코팅된 표면을 가진다. The surface of the region where the pillar array is formed has a surface coated with PEIM on the SiO 2 layer.

시료는 다음과 같이 준비하였다. 버퍼와 뇨를 희석 배율에 맞추면서 최종 부피가 1 ml가 되도록 혼합하였다. 여기에 10 ㎕의 1.0 OD 대장균을 넣었다. Samples were prepared as follows. The buffer and urine were mixed to a final volume of 1 ml while adjusting the dilution scale. 10 μl of 1.0 OD Escherichia coli was added thereto.

상기 희석된 뇨 시료는 유속 200 ㎕/분으로 입구로부터 상기 챔버를 통하여 출구로 200 ㎕를 흘려 주었다. 실험은 각각 3회 반복하였다. 박테리아 세포 계수는, 상기 고체 지지체에 뇨 시료를 흘려주기 전과 흘려준 후 출구를 통하여 나오는 유출액 중의 세포를 세었다. The diluted urine sample flowed 200 μl from the inlet to the outlet through the chamber at a flow rate of 200 μl / min. The experiment was repeated three times each. Bacterial cell counts counted the cells in the effluent flowing through the outlet before and after the urine sample was poured into the solid support.

도 10은 기둥 어레이가 형성되어 있는 표면을 갖는 고체 지지체를 이용하여 뇨 중의 세포를 농축한 결과를 나타내는 것으로, 뇨의 희석 및 유속에 따른 결과를 나타내는 것이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 희석 배수가 증가함에 따라 세포 포획 효율이 증가하고, 유속이 증가함에 따라 세포 포획 효율이 감소하였다.FIG. 10 shows the results of concentration of cells in urine using a solid support having a surface on which pillar arrays are formed, showing the results of dilution and flow rate of urine. As shown in FIG. 10, as the dilution fold increased, the cell capture efficiency increased, and as the flow rate increased, the cell capture efficiency decreased.

본 발명의 미생물을 분리하는 방법에 의하면, 생물학적 시료 중에 존재하는 박테리아 세포, 곰팡이 세포 또는 바이러스를 포함한 미생물 세포를 효율적으로 분리할 수 있다.According to the method for separating the microorganism of the present invention, microbial cells including bacterial cells, fungal cells or viruses present in a biological sample can be efficiently separated.

본 발명의 미생물을 분리하기 위한 장치에 의하면, 박테리아 세포, 곰팡이 세포 또는 바이러스를 포함한 미생물 세포를 효율적으로 분리할 수 있다.According to the device for isolating the microorganism of the present invention, it is possible to efficiently separate microbial cells including bacterial cells, fungal cells or viruses.

Claims (26)

비평면 형상의 고체 지지체와, 미생물을 포함하는 시료를 pH 3.0 내지 6.0의 범위에서 접촉시키는 단계를 포함하는 미생물을 분리하는 방법으로서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 표면에 기둥 (pillar)이 형성되어 있는 기둥 구조를 갖는 고체 지지체이고, 상기 기둥은 어스팩비가 1:1 내지 20:1인 것, 기둥 높이 대 기둥 사이의 거리의 비율이 1:1 내지 25:1인 것 및 기둥 사이의 거리가 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위를 갖는 것으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 미생물을 분리하는 방법.A method for separating microorganisms comprising contacting a non-planar solid support with a sample containing microorganisms in a range of pH 3.0 to 6.0, wherein the non-planar solid support has pillars formed on a surface thereof. A solid support having a columnar structure, wherein the pillar has an aspect ratio of 1: 1 to 20: 1, the ratio of the height of the pillar to the distance of the pillar is 1: 1 to 25: 1, and the distance between the pillars. Is selected from the group consisting of 5 μm to 100 μm. 제1항에 있어서, 상기 미생물은 박테리아, 곰팡이 또는 바이러스인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the microorganism is a bacterium, fungus or virus. 제1항에 있어서, 상기 시료는 생물학적 시료인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the sample is a biological sample. 제3항에 있어서, 상기 시료는 혈액, 뇨, 또는 타액인 것인 방법.The method of claim 3, wherein the sample is blood, urine, or saliva. 제1항에 있어서, 상기 시료는 포스페이트 버퍼 또는 아세테이트 버퍼로 희석된 것인 방법.The method of claim 1, wherein the sample is diluted with phosphate buffer or acetate buffer. 제5항에 있어서, 상기 희석은 1:1 내지 1:10의 비율로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 5, wherein the dilution is performed at a ratio of 1: 1 to 1:10. 제5항에 있어서, 상기 시료는 10 mM 내지 500 mM의 염 농도를 갖는 것인 방법. The method of claim 5, wherein the sample has a salt concentration of 10 mM to 500 mM. 제7항에 있어서, 상기 시료는 50 mM 내지 300 mM의 염 농도를 갖는 것인 방법. 8. The method of claim 7, wherein the sample has a salt concentration of 50 mM to 300 mM. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 비평면 형상의 고체 지지체와, 미생물을 포함하는 시료를 pH 3.0 내지 6.0의 범위에서 접촉시키는 단계를 포함하는 미생물을 분리하는 방법으로서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 물 접촉각이 70°내지 95°인 소수성을 갖는 것 또는 그 표면에 아민계의 관능기를 갖는 것이고, 상기 미생물은 박테리아, 곰팡이 또는 바이러스인 것인 미생물을 분리하는 방법으로서, 상기 소수성은 상기 고체 지지체의 표면을 옥타데실디메틸(3-트리메톡시실릴 프로필)암모늄 (OTC) 또는 트리데카플루오로테트라히드로옥틸트리메톡시실란 (DFS)의 화합물로 코팅하여 부여되는 성질인 것을 특징으로 하는 방법.A method for separating microorganisms comprising contacting a non-planar solid support with a sample containing microorganisms in a range of pH 3.0 to 6.0, wherein the non-planar solid support has a water contact angle of 70 ° to 95 °. Phosphorus hydrophobic or having an amine-based functional group on its surface, wherein the microorganism is a bacterium, fungus or virus is a method for separating the microorganism, wherein the hydrophobicity is the octadecyldimethyl (3- A process characterized by coating with a compound of trimethoxysilyl propyl) ammonium (OTC) or tridecafluorotetrahydrooctyltrimethoxysilane (DFS). 삭제delete 비평면 형상의 고체 지지체와, 미생물을 포함하는 시료를 pH 3.0 내지 6.0의 범위에서 접촉시키는 단계를 포함하는 미생물을 분리하는 방법으로서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 그 표면에 아민계의 관능기를 갖는 것이고, 상기 미생물은 박테리아, 곰팡이 또는 바이러스인 것인 미생물을 분리하는 방법으로서, 상기 아민계의 관능기를 갖는 표면은 폴리에틸렌이민트리메톡시실란 (PEIM)으로 코팅되어 있는 것인 방법.A method for separating microorganisms comprising contacting a non-planar solid support with a sample containing microorganisms in the range of pH 3.0 to 6.0, wherein the non-planar solid support is characterized by Wherein the microorganism is a bacterium, fungus or virus, wherein the surface having the amine-based functional group is coated with polyethyleneiminetrimethoxysilane (PEIM). 제1항에 있어서, 상기 접촉 단계 후에 상기 고체 지지체에 부착되지 않은 목적 미생물 이외의 물질을 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 further comprising washing material other than the desired microorganism that is not attached to the solid support after the contacting step. 비평면 형상의 고체 지지체가 포함되어 있는 용기, 상기 용기에 구비된 시료 주입부 및 상기 용기에 구비된 버퍼 용액 저장부를 포함하는 미생물 분리 장치로서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 표면에 기둥 (pillar)이 형성되어 있는 기둥 구조를 갖는 고체 지지체이고, 상기 기둥은 어스팩비가 1:1 내지 20:1인 것, 기둥 높이 대 기둥 사이의 거리의 비율이 1:1 내지 25:1인 것 및 기둥 사이의 거리가 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위를 갖는 것으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 미생물 분리 장치.A microorganism separation device comprising a container including a non-planar solid support, a sample injection unit provided in the container, and a buffer solution storage unit provided in the container, wherein the non-planar solid support has a pillar on the surface thereof. ) Is a solid support having a columnar structure, the pillar has an aspect ratio of 1: 1 to 20: 1, the ratio of the distance between the pillar height and the pillar is 1: 1 to 25: 1 The microbial separation device is selected from the group consisting of having a distance between 5 μm and 100 μm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 비평면 형상의 고체 지지체가 포함되어 있는 용기, 상기 용기에 구비된 시료 주입부 및 상기 용기에 구비된 버퍼 용액 저장부를 포함하는 미생물 분리장치로서, 상기 비평면 형상의 고체 지지체는 물 접촉각이 70°내지 95°인 소수성을 갖는 것 또는 그 표면에 아민계의 관능기를 갖는 것이고, 상기 미생물은 박테리아, 곰팡이 또는 바이러스인 것을 특징으로 하는 장치.A microorganism separation device comprising a container including a non-planar solid support, a sample injection unit provided in the container, and a buffer solution storage unit provided in the container, wherein the non-planar solid support has a water contact angle of 70 °. Device having a hydrophobicity of 95 to 95 degrees or having an amine-based functional group on the surface, the microorganism is a bacteria, fungus or virus. 제23항에 있어서, 상기 소수성은 상기 고체 지지체의 표면을 옥타데실디메틸(3-트리메톡시실릴 프로필)암모늄 (OTC) 또는 트리데카플루오로테트라히드로옥틸트리메톡시실란 (DFS)의 화합물로 코팅하여 부여되는 성질인 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 23, wherein the hydrophobicity is coated on the surface of the solid support with a compound of octadecyldimethyl (3-trimethoxysilyl propyl) ammonium (OTC) or tridecafluorotetrahydrooctyltrimethoxysilane (DFS). Apparatus characterized in that the property is given by. 삭제delete 제23항에 있어서, 상기 아민계의 관능기를 갖는 표면은 폴리에틸렌이민트리메톡시실란 (PEIM)으로 코팅되어 있는 것인 장치.The device of claim 23, wherein the surface having amine-based functional groups is coated with polyethyleneiminetrimethoxysilane (PEIM).
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