KR101092859B1 - 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩 및 이의 제조방법 - Google Patents

공간 분리형 나노 어레이 바이오칩 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 돌출부를 구비한 3차원적인 구조체에 의해 단백질, DNA, RNA 스팟이 공간적으로 분리되어 형성되는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 바이오칩은 로터스 효과를 이용하여 간단히 수천 개의 나노 스팟을 생성할 수 있으므로 경제적이며 효율적이다.
단백질, 공간 분리, 3차원 구조, 돌출부, 나노 바이오칩.

Description

공간 분리형 나노 어레이 바이오칩 및 이의 제조방법{Spatially Separation Nano Array Biochip and Method of preparing the same}
본 발명은 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 돌출부를 구비한 3차원적인 구조체에 의해 단백질, DNA, RNA 스팟이 공간적으로 분리되어 형성되는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 많은 연구자들은 단백질 수준에서 프로테오믹스 (proteomics)를 분석하거나 특정 질병의 진단 및 바이오마커의 발굴 등을 위해 단백질칩(protein chip)을 개발하고 있다. 단백질칩은 단백질의 발현 및 기능연구, 단백질 상호작용 연구뿐만 아니라, 신약 개발 및 질병의 진단, 식품 및 환경 모니터링 등에 있어 DNA 칩보다 더 유용한 수단으로 기대되고 있다.
단백질칩은 특정 단백질과 결합하는 수십에서 수백 종류 이상의 서로 다른 단백질 또는 리간드 등을 고체(유리, 금속, 플라스틱 등) 기판 상에 고정하고, 이 들과 특이적으로 반응하는 생체분자의 존재, 또는 기능 및 역할을 형광, SPR (surface plasma resonance), 질량분석기 등의 여러 가지 분석 방법을 이용하여 대량으로 신속하게 분석하는 시스템으로 정의된다. 따라서, 단백질칩은 수십 내지 수천 개의 유전자를 유리 또는 플라스틱 기판 상에 고정시키고 이들의 상호작용을 정량분석 함으로써, 유전자의 발현이나 돌연변이를 검색하는 DNA 마이크로어레이 칩과 유사한 기술적 특성을 갖는다. 단백질칩을 제작함에 있어, 기판 표면에 단백질을 고정화시키는 기술과 패턴을 만드는 기술이 중요하다. 기판상 단백질 고정화 방법에는 카르복시메틸-덱스트란(carboxymethyl-dextran)을 이용하거나 아비딘-바이오틴 (avidin-biotin) 결합을 이용하는 방법이 널리 사용되어 왔다. 또한, 단백질을 기판의 표면에 고정시키기 위해 기판 표면을 미리 화학물질로 처리하거나 불특정 다수의 단백질을 결합시키기 위해 폴리라이신 또는 칼릭스크라운을 이용하는 방법이 알려져 있으나 매우 복잡하고 비효율적이다.
단백질 패턴은 종래기술에 따라 포토리소그래피(photolithography), 마이크로컨택트 프린팅 (microcontact printing), 스팟 어레이 (spot array) 등을 포함하는 다양한 방법에 의해서 수행될 수 있다.
한편, 단백질칩의 스팟 사이즈를 줄이기 위한 연구가 진행되고 있다. 전자 빔 리소그래피와 AFM을 이용하여 100nm 이하 크기의 나노 패턴을 만들었음이 보고되었다. 그러나, 형광신호가 특정 거리 내에서는 명확히 인식되지 않기 때문에 검출원리가 형광에 기초한 경우에는 100nm 이하 크기의 나노 스팟 또는 패턴은 요구되지 않을뿐더러 또한, 이런 기술들은 정교하고 비싼 장비를 요구하므로 상용성이 낮다.
최근, 엘라스토머 스탬프를 이용한 직접 프린팅 방법과 같은 sub 마이크로미터 스케일의 제조를 위한 간단하고 빠른 방법들이 서브 마이크로 단백질 패턴을 개발하기 위해 연구되고 있다. 그러나, 직접 프린팅 방법은 물리적 접촉에 의한 단백질의 직접 흡수를 이용하기 때문에 대면적용의 재현성을 해결할 수 없다.
본 발명은 간단하면서도 효율적으로 고밀도 바이오칩을 제공하고자 한다.
본 발명은 대면적에 적용가능한 나노수준의 바이오칩을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나의 양상은 기판 ; 및 상기 기판상에 나노간격으로 형성된 복수개의 돌출부를 포함하는 바이오칩으로서, 상기 바이오칩은 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포가 상기 돌출부의 정상부에만 고정되어 스팟을 형성하고, 및 상기 돌출부에 의해 상기 스팟 사이가 공간적으로 분리는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩에 관계한다.
본 발명의 다른 양상은 기판 및 상기 기판상에 나노간격으로 형성된 복수 개의 돌출부를 포함하는 나노 어레이 구조체를 제공하는 단계 ; 및 상기 구조체를 뒤집어 상기 돌출부의 정상부를 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포의 수용액에 접촉시 켜 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포를 상기 돌출부의 정상부에 고정하는 단계를 포함하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 제조방법에 관계한다.
본 발명에 의하면 로터스 효과를 적용할 수 있는 고종횡비를 가지는 3차원적인 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩을 제공할 수 있다. 본 발명에 의한 바이오칩은 로터스 효과를 이용하여 간단하면서도 효율적으로 수천 개의 나노 스팟을 생성할 수 있으므로 경제적이며 상용화 가능성이 높다.
본 발명에 의한 공간 분리형 나노 어레이 바이오 칩은 기판 ; 및 상기 기판상에 나노간격으로 형성된 복수 개의 돌출부를 포함하는 바이오칩으로서, 상기 바이오칩은 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포가 상기 돌출부의 정상부에만 고정되어 스팟을 형성하고, 및 상기 돌출부에 의해 상기 스팟 사이가 공간적으로 분리된 것을 특징으로 한다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상술한다.
도 1은 본 발명에 의한 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 개략 사시도이다. 도 1을 참조하면, 상기 바이오칩(100)은 기판(10), 상기 기판(10) 상에 나노간격으로 형성된 복수 개의 돌출부(20)을 포함한다. 상기 돌출부(20)의 정상부에 단 백질, DNA, RNA 또는 상피세포(이하, 단백질등(30)으로 통칭함)가 고정되어 스팟을 형성한다.
상기 바이오칩(100)은 상기 돌출부(20)에 의해 상기 스팟 사이가 공간적으로 분리되는 공간 분리형 나노어레이 바이오칩이다.
본 발명에서 사용된 용어 “공간 분리(Spatially Separation)”라는 표현은 평면구조인 기판에 직접 스팟이 생성된 기존의 바이오칩과 달리 기판에 돌출되어 3차원 구조를 가진 돌출부의 상부에 스팟이 형성되므로 서로 다른 3차원 공간상에 스팟이 존재하게 되는 구조를 나타낸다. 또한, 공간 분리형이라는 표현은 스팟 사이에 빈 공간이 존재하여 형성되므로 스팟들이 공간적으로 분리되어 있음을 나타낸다.
본 발명에 의한 공간 분리형 나노 어레이 바이오 칩은 3차원 구조의 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부의 정상부에 로터스 효과(연잎 효과)(LOTUS EFFECT)를 이용하여 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포를 고정할 수 있다.
로터스 효과는 연잎은 강한 소수성 표면이 나노구조체를 형성함으로써 물방울이 떨어지면 방울 형태를 그대로 유지하고 표면이 조금이라도 기울어져 있으면 미끄러져 내린다. 이것은 연잎이 매우 미세한 나노 표면 구조를 가지고 있고 표면에 직경 1 나노미터의 소수성 왁스 결정이 코팅되어 있기 때문에 발생하는 것으로 알려져 있다.
상기 기판(10)은 유리뿐만 아니라 플라스틱, 금속(metals), 유기 박막 (organic thin film) 및 기타 절연체 (insulator) 등 다양한 소재가 사용될 수 있 다.
상기 돌출부(20)는 기판 표면에서 나노 내지 마이크로 사이즈 높이로 돌출되고, 상기 돌출부(20) 들 사이 간격이 나노사이즈로 형성된다. 상기 바이오칩은 기판 표면에서 나노사이즈로 형성된 상기 돌출부(20)에 의해 연잎과 같이 나노 표면 구조를 가진다.
바람직하게는 상기 돌출부(20)는 기판에서 나노사이즈로 돌출되는 것이면 형상에 특별한 제한이 없으나, 돌출부(20) 상부에 단백질등이 고정될 수 있는 구조인 것이 보다 바람직하다. 상기 돌출부(20)는 돌출기둥 형상일 수 있다.
상기 돌출부(20)가 소수성 물질로 형성되거나 또는 소수성 물질로 코팅될 수 있다.
상기 소수성 물질은 소수성의 플라스틱뿐만 아니라 소수성을 나타내는 어떠한 재료를 제한 없이 사용할 수 있다. 일예로 폴리우레탄아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 왁스, 올레핀계 고분자 및 PVC의 군에서 선택된 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 돌출부(20)가 소수성 물질로 형성되지 않는 경우에는 상기 소수성 물질들로 상기 돌출부를 코팅할 수 있다.
상기 바이오칩의 소수성을 증대시키기 위해 돌출부(20)의 높이(H)와 돌출부들 사이 간격(L)비가 고종횡비를 나타내도록 설계하는 것이 좋다. 상기 H ; L이 1 : 0.1~1.5, 바람직하게는 1 : 0.5~1.2이다.
상기 돌출부(20)는 나노사이즈의 높이, 크기 및 간격을 가지는 것이 좋다. 상기 돌출부들 사이의 간격이 100~3000nm, 바람직하게는 200~2000nm, 상기 돌출부의 높이가 500~2000nm, 바람직하게는 1000~1500nm, 직경이 100~1000nm 바람직하게는 300~800nm이다.
상기 돌출부(20)의 직경, 높이 및 이들 사이의 간격을 조절하여 적절한 시간 동안에 원하는 단백질 등의 양을 돌출부의 정상부에만 고정하고 기판의 바닥으로 흘러내리거나 바닥에 흡착되는 것을 억제할 수 있다.
상기 바이오칩 100㎛2 당 1000~4000, 바람직하게는 2000~3000개의 스팟이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예 등에서 상기“돌출부들 사이의 간격”을 “갭 사이즈”로 줄여서 표현한다.
다른 양상에서 본 발명은 바이오칩용 나노 어레이 구조체에 관계한다. 상기 구조체는 기판(10) 및 상기 기판상에 나노간격으로 형성된 복 수개의 돌출부(20)을 포함한다. 상기 돌출부의 정상부에 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포를 고정할 수 있다.
상기 나노 어레이 구조체의 기판(10) 및 돌출부(20)에 대해서는 앞에서 상술하였으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 나노어레이 구조체의 제조방법에 대해서는 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 상기 돌출부들 사이의 간격이 100~3000nm, 바람직하게는 200~2000nm, 상기 돌출부의 높이가 500~2000nm, 바람직하게는 1000~1500nm, 직경이 100~1000nm 바람 직하게는 300~800nm이 되도록 기판상에 돌출부를 공지의 방법으로 형성할 수 있다.
일예로, 기판 위에 구조체 형성용 물질을 도포한 후 그 위에 감광성 포토레지스터 조성물을 코팅하고, 상기 구조체 부분을 제외한 부분을 선택적으로 노광하고 및 상기 노광된 부분을 에칭하여 구조체를 형성할 수 있다. 이때 사용가능한 포토레지스터 조성물, 노광 조건 등은 특별히 제한되지 않는다.
상기 구조체 형성용 물질로 폴리우레탄아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 왁스, 올레핀계 고분자, PVC등 뿐만 유· 무기 절연체 등도 사용할 수 있다. 상기 구조체의 외면을 소수성 고분자로 코팅할 수 있다.
또한, 상기 나노어레이 구조체(200)를 제공하는 방법은 음각 패턴이 형성된 마스터 몰드 상에 고분자를 도포하여 음각의 구멍에 고분자를 채우는 단계 ; 상기 고분자층 위에 기판을 적층하는 단계 ; 자외선 경화시키는 단계 ; 상기 마스터 몰드를 제거하는 단계를 포함한다.
도 2는 상기 나노어레이 구조체(200)를 제조하는 과정을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 음각으로 구멍이 형성된 몰드(210)에 고분자를 도포하여 구멍에 고분자를 채울 수 있다. 상기 고분자는 소수성 고분자이거나 아닐 수 있다. 소수성 고분자가 아닌 경우에는 추후 그 표면을 소수성을 나타내는 물질로 코팅할 수 있다.
상기 방법은 고분자를 구멍에 채운 후 몰드 표면에 잔류하는 고분자를 제거할 수 있다.
이어서, 상기 몰드(40)상에 기판(10)을 적층한 후 UV경화한다. 경화조건에 대해 특별한 제한이 없다. 일예로 상기 경화는 250-400nm 파장에서 0.5-1.0시간으 로 할 수 있다. 이어서 몰드(40)를 제거하고 다시 UV경화하여 나노어레이 구조체를 형성할 수 있다.
다른 양상에서 본 발명은 기판 및 상기 기판상에 나노간격으로 형성된 복수개의 돌출부를 포함하는 나노 어레이 구조체를 제공하는 단계 ; 및 상기 구조체를 뒤집어 상기 돌출부의 정상부를 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포의 수용액에 접촉시켜 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포를 상기 돌출부의 정상부에 고정하는 단계를 포함하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 제조방법에 관계한다.
상기 나노 어레이 구조체를 제공하는 단계는 앞에서 상술하였으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 단백질 등을 돌출부의 정상부에 고정하는 단계는 상기 나노 어레이 구조체에 로터스 효과(연잎 효과)(LOTUS EFFECT)를 이용하여 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포를 고정하는 단계를 포함한다.
도 3은 본 발명에 의한 나노 어레이 구조체와 로터스 효과를 보여주는 개략도이다. 도 3을 참조하면, 수용액이 구조체에 접촉하여도 로터스 효과에 의해 기판 바닥까지 수용액이 흘러 내려가지 않음을 보여준다. 로터스 효과에 의하면 표면에서 수용액(물)의 접촉각은 120°를 유지할 수 있다. 따라서 돌출부 부분에서만 수용액이 접촉하므로 단백질이 기판 바닥에 고정되지 않는다.
도 4는 본 발명에서 로터스 효과를 이용하여 단백질을 돌출부(20)의 정상부에 고정시키는 것을 보여주는 개략도이다. 도 4를 참조하면, 상기 방법은 상기 나 노 어레이 구조체(200)를 뒤집어 단백질 수용액 속에 놓아 돌출부과 단백질 수용액을 일정시간 동안 접촉시킨다. 그 결과, 돌출부 사이에 갇혀진 공기의 저항과 또한, 로터스 효과에 의해 물방울 형태를 계속 유지하려는 힘에 의해 장시간 접촉에 의해서도 수용액이 기판의 바닥으로 상승하는 모세관 현상이나 흡착전이의 발생이 쉽지 않다.
본 발명에 의한 방법에 의하면, 돌출부과 수용액이 장시간 접촉하여도 기판 바닥으로 수용액이 상승 및 접촉하게 되지 않으므로 돌출부의 정상부에만 단백질이 고정될 수 있는 것이다. 본 발명은 로터스 효과를 응용하여 간단하고 경제적으로 나노 어레이된 단백질 칩을 제공할 수 있다.
한편, 상기 단백질이 돌출부의 정상부 표면상에 비특이적으로 흡착된다. 이것은 단백질과 정전기적인 흡착을 유도하는 소수성 물질과 관련이 있다. 일예로, 카르복실 그룹을 가지는 고분자의 경우 돌출부의 정상부에 고정되는 단백질의 양이 시간에 따라 증가하고, 또한, pH가 높을수록 흡착이 더 잘 일어남을 보여준다.
상기 방법은 상기 돌출부의 정상부상에 고정되는 상기 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포의 양을 최대화하고 및 상기 기판 표면에 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포가 고정되는 것을 억제하도록 상기 돌출부의 높이와 직경 및 상기 돌출부 사이 간격을 조절할 수 있다.
상기 고정단계는 상기 돌출부의 정상부와 상기 수용액과의 접촉시간을 조절하여 상기 정상부상에 고정되는 상기 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포의 양을 최적화하고 및 상기 기판상에 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포가 고정되는 것을 억제할 수 있다.
상기 접촉시간은 돌출부의 높이, 직경, 이들의 간격에 따라 달라질 수 있다. 상기 접촉시간은 10분 내지 4시간이 될 수 있고, 30분 내지 2시간 정도가 바람직하고, 1시간 정도가 가장 바람직하다. 일반적으로 3시간을 초과하면, 단백질이 기판 바닥에 전이되는 현상이 발생할 수 있다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이러한 실시예들은 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1(나노 어레이 구조체의 제조)
구조체 사이 간격(gap size)이 (a)2㎛, (b)1.4㎛, (c)800nm, (d)200nm, 높이 12㎛, 직경이 500nm인 4가지 서로 다른 형상의 실리콘 마스터 몰드가 준비되고, 이것의 상부에 자외선 경화성 폴리우레탄아크릴레이트(PUA) 폴리머(MINS-311RM, MINUTA TECHNOLOGY. CO)떨어뜨린 후 편평하고 가요성인 폴리에칠렌 테레프탈레이트(PET)(두께 188㎛)(SKC CO)로 살짝 눌렀다. PET 필름은 실리콘 마스터 몰드보다 높은 표면에너지를 가지고, 이것은 본 실험에서 백 본(back bone)으로 사용되어진다. 상기 샘플을 UV 250 -400nm 파장에서 40초 정도 경화시켰다. PET 백플레인을 구비한 UV경화된 PUA필름을 실리콘 마스터로부터 벗겨낸 후 상기 조건과 같이 1시간 동안 추가로 경화시켜 나노어레이 구조체를 수득하였다. 수득한 구조체를 SEM으로 촬영하여 도 5에 나타내었다.
실시예 2(공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 제조)
texas red가 태그된 anti-rabbit IgG(I+G) 10ng/㎕를 녹인 단백질 용액을 편평한 PUA 상에 떨어뜨린 다음 실시예 1에서 제조한 구조체들을 각각 뒤집어 단백질 용액 상에 놓은 후 0.5, 1, 2, 3 시간동안 상온에서 접촉시켰다. 상기 단백질이 흡착된 나노 어레이 바이오칩을 PBS 버퍼로 3회 세척하여 수득하였다.
실험 1
pH 7, pH 9에서 갭 간격이 1400nm인 구조체의 접촉시간에 따른 형광세기를 측정하여 도 6에 나타내었다.
도 6을 참조하면, 돌출부(PUA) 상에 고정화된 IgG의 양이 접촉시간에 비례하여 증가되었고, 한편 pH가 높을수록 잘 흡착됨을 확인할 수 있다.
실험 2
실시예 2에서 수득한 갭 간격이 1400nm, 접촉시간이 1시간인 바이오칩에 대한 AFM(Atomic Force Microscope) topology를 측정하여 도 7에 나타내었다. 도 7을 참조하면, 돌출부의 정상부에서는 단백질 응집(50~100nm)이 확인되었으나, 기판 바닥에서는 단백질의 응집을 확인할 수 없었다.
실험 3
실시예 2에서 접촉시간을 3시간으로 하여 수득한 바이오칩에 대한 형광이미지를 측정하고 이를 도 8에 나타내었다.
도 8에 의하면, 갭 간격이 2000nm인 경우에는 돌출부 사이에 다른 형광 신호가 있음을 확인할 수 있다. 즉, 단백질이 기판 바닥에 전이되어 삽입되었다. 또한, 갭 간격이 200, 800nm인 경우 명확한 형광 패턴이 보이지 않았다. 이에 반해, 1400nm 갭 간격을 가진 바이오칩은 돌출부 사이에 어떤 불순 형광 신호가 포착되지 않았으며 밝고 클리어함을 확인할 수 있다.
실험 4
실시예 2에서 접촉시간을 0.5, 1, 2, 3시간으로 하여 수득한 각각의 바이오칩에 대한 형광신호를 측정하고 이를 도 9에 나타내었다
도 9에 의하면, 접촉시간이 증가하고 갭사이즈가 감소함에 따라 형광신호가 높아짐을 보여준다.
실험 5
실시예 2에서 접촉시간을 0.5, 1, 2, 3시간으로 하여 수득한 각각의 바이오칩에 대한 갭 사이즈와 접촉시간의 영향을 관찰하고자 RT /B(탑부/바텀부의 신호비)를 측정하여 이를 도 10에 나타내었다.
도 10에 의하면, 짧은 갭 사이즈(200, 800nm)일 때 낮은 RT /B를 보여준다. 한편, 2000nm갭 사이즈의 경우, RT /B는 접촉시간이 증가할 때 감소하였는데, 이것은 기판 바닥부로 수용액이 삽입되었기 때문이다. 1400nm 갭 사이즈의 경우에는 단백질의 고정양이 접촉시간에 따라 비례하지만, RT /B가 2시간 이후에 감소함을 확인할 수 있으므로 접촉시간이 1시간 경과하면 단백질 수용액이 기판 바닥으로 삽입됨을 유추할 수 있다.
실시예 3(공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 제조)(면역반응 테스트)
본 발명의 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 성능을 입증하고자, β-actin(13E5) RABBIT mAb를 상기의 방법을 이용해 나노 어레이 구조체(1400nm 갭 간격)의 정상부에 고정하고, 단백질이 고정된 상기 나노 어레이 구조체를 BSA로 처리하였다. 한편, texas red가 태그된 anti-rabbit IgG(I+G)(0.1~10ng/㎕)를 함유하는 인공샘플이 PBS버퍼와 함께 준비되었다. 나노 어레이 구조체 상에서 texas red가 태그된 anti-rabbit IgG(I+G)와 β-actin(13E5) RABBIT mAb 사이에면역반응을 수행하였다.
도 11은 상기 반응에 의해 나노 어레이 바이오칩 상에 검출된 IgG의 농도에 따른 형광신호의 세기를 나타낸다. 도 11에 의하면, 항체 IgG의 농도 증가에 따라 형광신호도 높아지므로, 본 발명에 의한 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩이 면역반응을 적절히 수행하였음을 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 개략 사시도이다.
도 2는 상기 나노어레이 구조체를 제조하는 과정을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 의한 나노 어레이 구조체와 로터스 효과를 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명에서 로터스 효과를 이용하여 단백질을 돌출부(20)의 정상부에 고정시키는 것을 보여주는 개략도이다.
도 5는 실시예 1에서 수득한 나노어레이 구조체를 나타낸다.
도 6은 실시예 2에서 수득한 구조체(pH 7, pH 9, 갭 간격 1400nm)의 접촉시간에 따른 형광신호를 측정한 그래프이다.
도 7은 실시예 2에서 수득한 갭 간격이 1400nm, 접촉시간이 1시간인 바이오칩에 대한 AFM(Atomic Force Microscope) topology를 측정한 것이다.
도 8은 실시예 2에서 접촉시간을 3시간으로 하여 수득한 바이오칩에 대한 형광이미지를 측정한 것이다.
도 9는 실시예 2에서 접촉시간을 0.5, 1, 2, 3시간으로 하여 수득한 각각의 바이오칩에 대한 형광신호를 측정한 것이다.
도 10은 실시예 2에서 접촉시간을 0.5, 1, 2, 3시간으로 하여 수득한 각각의 바이오칩에 대한 RT /B(탑부/바텀부의 신호비)를 측정한 것이다.
도 11은 상기 반응에 의해 나노 어레이 바이오칩 상에 검출된 IgG의 농도에 따른 형광신호의 세기를 나타낸다.

Claims (10)

  1. 기판 ; 및
    상기 기판상에 나노간격으로 형성된 복수 개의 돌출부를 포함하는 바이오칩으로서, 상기 바이오칩은 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포가 상기 돌출부의 정상부에만 고정되어 스팟을 형성하고, 및 상기 돌출부에 의해 상기 스팟 사이가 공간적으로 분리된 것을 특징으로 하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부가 소수성 물질로 형성되거나 또는 소수성 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 소수성 물질은 폴리우레탄아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 왁스, 올레핀계 고분자 및 PVC의 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부의 높이(H)와 돌출부 사이 간격(L)비가 1 : 0.1~1.5인 것을 특징으로 하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부들 사이 간격이 100~3000nm인 것을 특징으로 하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부의 높이가 500~2000nm, 직경이 100~1000nm인 것을 특징으로 하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩.
  7. 기판 및 상기 기판상에 나노간격으로 형성된 복수 개의 돌출부를 포함하는 나노 어레이 구조체를 제공하는 단계 ; 및
    상기 구조체를 뒤집어 상기 돌출부의 정상부를 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포의 수용액에 접촉시켜 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포를 상기 돌출부의 정상부에 고정하는 단계를 포함하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 나노어레이 구조체를 제공하는 단계는
    음각패턴이 형성된 마스터 몰드상에 소수성 고분자층을 도포하는 단계 ;
    상기 소수성 고분자층 위에 기판을 적층하는 단계 ;
    상기 소수성 고분자층을 자외선으로 경화시키는 단계 ; 및
    상기 마스터 몰드를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 나노어레이 구조체를 제공하는 단계는 상기 돌출부의 정상부상에 고정되는 상기 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포의 양을 최대화하고 및 상기 기판 표면에 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포가 고정되는 것을 억제하도록 상기 돌출부의 높이와 직경 및 상기 돌출부 사이 간격을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 고정단계는 상기 돌출부의 정상부와 상기 수용액과의 접촉시간을 10분 내지 4시간으로 조절하여 상기 정상부상에 고정되는 상기 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포의 양을 최적화하고 및 상기 기판상에 단백질, DNA, RNA 또는 상피세포가 고정되는 것을 억제하는 단계인 것을 특징으로 하는 공간 분리형 나노 어레이 바이오칩의 제조방법.
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