KR101109082B1 - Reusable biochip and Using method of the same - Google Patents

Reusable biochip and Using method of the same Download PDF

Info

Publication number
KR101109082B1
KR101109082B1 KR1020100023097A KR20100023097A KR101109082B1 KR 101109082 B1 KR101109082 B1 KR 101109082B1 KR 1020100023097 A KR1020100023097 A KR 1020100023097A KR 20100023097 A KR20100023097 A KR 20100023097A KR 101109082 B1 KR101109082 B1 KR 101109082B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase change
substrate
biochip
reusable
replacement slide
Prior art date
Application number
KR1020100023097A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110104144A (en
Inventor
김수경
리학철
안진홍
박영준
Original Assignee
(주)나노스토리지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)나노스토리지 filed Critical (주)나노스토리지
Priority to KR1020100023097A priority Critical patent/KR101109082B1/en
Publication of KR20110104144A publication Critical patent/KR20110104144A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101109082B1 publication Critical patent/KR101109082B1/en

Links

Images

Abstract

본 발명은 재사용이 가능한 바이오칩에 관한 것으로, 상변화물질이 채워진 전극 사이의 저항을 측정하기 위한 측정스팟이 형성된 재사용 기판 및 상기 재사용 기판에 교체 가능하게 부착되며, 결합물질이 부착된 반응스팟이 형성된 교체 슬라이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바이오칩에 있어서, 재사용이 가능한 상변화물질을 이용하여 교체가 가능한 타입의 슬라이드를 제공할 수 있도록 하며, 바이오칩의 사용효율을 증대시키고, 이를 통해 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
The present invention relates to a reusable biochip, wherein a reusable substrate having a measuring spot for measuring resistance between electrodes filled with a phase change material and a reaction spot having a binding material attached thereto are formed to be interchangeably attached to the reusable substrate. Replacement slide; characterized in that it comprises a.
In the present invention, in the biochip, it is possible to provide a slide of a replaceable type by using a reusable phase change material, increase the use efficiency of the biochip, and thereby reduce the manufacturing cost.

Description

재사용이 가능한 바이오칩 및 그 사용방법{Reusable biochip and Using method of the same}Reusable biochip and using method of the same

본 발명은 재사용이 가능한 바이오칩의 구조 및 이를 이용한 바이오칩의 사용방법에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a reusable biochip and a method of using the biochip using the same.

바이오 칩이란 기질 상에 부착하고자 하는 DNA, 단백질 등의 생분자(biomolecules) 프로브를 고밀도로 부착시킨 칩으로서, 샘플 내 유전자 발현 양상, 유전자 결함, 단백질 분포, 반응 양상 등을 분석해 낼 수 있다. 바이오 칩은 프로브의 부착형태에 따라 고체 기질상에 부착된 마이크로어레이 칩과 미세 채널 상에 부착된 랩온어칩으로 나눌 수 있다.A biochip is a chip in which biomolecules probes such as DNA and protein to be attached on a substrate are densely attached, and the gene expression patterns, gene defects, protein distribution, and reaction patterns in a sample can be analyzed. Biochips can be divided into microarray chips attached to a solid substrate and lab-on-a-chip attached to the microchannels according to the attachment form of the probe.

이러한 바이오 칩에서는 샘플에 프로브(결합물질)와 결합할 수 있는 표적 분자(타겟물질)가 존재하는지를 알아내기 위하여, 기질 상에 고정된 프로브와 표적 분자의 결합 여부를 검출할 수 있는 시스템이 필요하다.In such biochips, a system capable of detecting the binding of a target molecule to a probe immobilized on a substrate is required to determine whether a target molecule (target material) capable of binding a probe (binding material) is present in a sample. .

현재 유전자 분석용 DNA 칩은 대부분 샘플 DNA에 형광색소를 라벨링하고, 칩 위의 프로브(probe)와 반응시킨 후 공초점 현미경(confocal microscope)이나 CCD 카메라를 이용하여 칩 표면에 남은 형광 물질을 검출하는 방법을 사용한다.Currently, DNA chips for genetic analysis mostly label fluorescent dyes on sample DNA, react with probes on the chip, and detect fluorescent materials remaining on the chip surface using a confocal microscope or CCD camera. Use the method.

그러나, 이러한 광학적인 검출법은 소형화가 어렵고, 디지털화된 출력을 볼 수 없기 때문에, 전기적인 신호로 결과를 낼 수 있는 새로운 검출법의 개발에 관하여 많은 연구가 진행 중이다.However, since such an optical detection method is difficult to miniaturize and the digitized output cannot be seen, much research is being conducted on the development of a new detection method capable of producing an electrical signal.

이에 본 출원인은 상변화층(GST layer)을 이용하여, 상변화층의 양단에 연결되어 있는 전극 사이의 저항을 측정하여 상변화층의 결정화 정도를 검출함으로써 간단하고 정확하게 유전자 등의 바이오 정보를 검출할 수 있는 상변화 바이오 칩 검출방법에 대하여 출원한 바 있다.Accordingly, the present applicant simply and accurately detects bioinformation such as genes by measuring the resistance between electrodes connected to both ends of the phase change layer using a GST layer to detect the degree of crystallization of the phase change layer. A method for detecting a phase change biochip has been filed.

상기와 같은 방식의 상변화 바이오 칩은, 도 1을 참조하면, 아래에서부터 순차적으로 Si기판, Si기판 위에 형성된 전극, 전극 위에 형성된 상변화층(GST), 그 위에 형성된 보호막(SiO2), 그 위에 형성된 유기물 및 유기물에 부착되어 있는 나노입자로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, the phase change biochip according to the above-described method may include a Si substrate, an electrode formed on the Si substrate, a phase change layer (GST) formed on the electrode, a protective film (SiO 2 ) formed thereon, and the like. It consists of the organic material formed on the top and nanoparticles attached to the organic material.

이와 같은 상변화 바이오칩의 제작은 MASK를 이용하여 리소그래피(LITHOGRAPHY) 공정을 진행하고, 이렇게 하여 형성된 Ti/TiN 단위 전극에 GST/SiO2 layer를 형성한다. 상기 GST와 SiO2 layer 증착 장비는 마그네트론 스퍼터 방식을 이용하는 장비로 GST와 SiO2 film을 증착할 수 있게 설계되어 있다.In the fabrication of such phase change biochips, a lithography (LITHOGRAPHY) process is performed by using a MASK, and a GST / SiO 2 layer is formed on the Ti / TiN unit electrode thus formed. The GST and SiO 2 layer deposition equipment is a device that uses a magnetron sputtering method and is designed to deposit GST and SiO 2 film.

상기와 같이 설계된 바이오 칩은 소형화가 가능하고 디지털화된 출력을 볼 수 있는 장점이 있으나, 제작 공정이 복잡하고 고가임에도 불구하고 한 번 사용하면 재사용이 불가능한 문제가 있다.The biochip designed as described above has the advantage of miniaturization and digitized output, but there is a problem that it cannot be reused once used even though the manufacturing process is complicated and expensive.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 상변화층과 전극을 포함하는 부분은 재사용이 가능한 기판을 사용하고, 결합물질과 타겟물질이 결합하는 부분은 교체 가능한 슬라이드를 이용함으로써, 바이오칩의 사용효율을 증대시키고 이를 통해 제조비용을 절감할 수 있는 바이오칩 및 그 사용방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, by using a reusable substrate for the portion including the phase change layer and the electrode, and by using a replaceable slide for the portion where the bonding material and the target material combine, An object of the present invention is to provide a biochip and a method of using the same, which may increase the use efficiency of the biochip and thereby reduce manufacturing costs.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 상변화 물질이 채워진 전극 사이의 저항을 측정하기 위한 재사용 기판; 및 상기 재사용 기판에 교체 가능하게 부착되며 결합물질이 부착된 교체 슬라이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 바이오칩을 제공할 수 있도록 한다.The present invention in order to solve the above problems is a reuse substrate for measuring the resistance between the electrode filled with a phase change material; And a replacement slide replaceably attached to the reusable substrate and having a bonding material attached thereto to provide a reusable biochip.

또한, 상기 재사용 기판은, 상기 상변화 물질의 결정화 정도에 따라 전극 사이의 저항을 달리하는 측정스팟을 포함하며, 상기 교체 슬라이드는, 상기 결합물질이 타겟물질과 결합하기 위한 반응스팟을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the reuse substrate includes a measuring spot for varying the resistance between the electrodes according to the degree of crystallization of the phase change material, the replacement slide, that the binding material includes a reaction spot for binding to the target material It features.

또한, 본 발명에 따른 바이오칩의 구조에서 상기 재사용 기판 및 상기 교체 슬라이드는, 상기 측정스팟과 상기 반응스팟이 일치하도록 부착되는 것이 바람직하다.In addition, in the structure of the biochip according to the present invention, the reuse substrate and the replacement slide are preferably attached so that the measurement spot and the reaction spot coincide.

아울러 본 발명에 따른 상기 재사용 기판은, Si기판, Si Oxide층과 상기 Si Oxide층 하부에 형성된 전극 및 상기 Si Oxide층으로부터 적층되며 상기 전극을 매립하는 상변화층을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the reuse substrate according to the present invention may be configured to include a Si substrate, a Si Oxide layer and an electrode formed under the Si Oxide layer and a phase change layer that is stacked from the Si Oxide layer and embeds the electrode.

또한, 본 발명에 따른 상기 교체 슬라이드와 상기 유리기판 두께의 합은 630㎛인 것이 바람직하다.In addition, the sum of the thickness of the replacement slide and the glass substrate according to the present invention is preferably 630㎛.

본 발명에 따른 바이오칩은 다음과 같은 방법으로 사용할 수 있다.The biochip according to the present invention can be used in the following manner.

구체적으로는, 상변화물질이 채워진 전극 사이의 저항을 측정하기 위한 측정스팟이 형성된 재사용 기판 및 상기 재사용 기판에 교체 가능하게 부착되며, 프로브 DNA가 부착된 반응스팟이 형성된 교체 슬라이드를 포함하는 재사용 가능한 바이오칩을 이용하여 바이오 물질을 검출하되, 상기 교체 슬라이드의 반응스팟에 타겟 물질을 유도하기 위한 결합물질을 부착시키는 단계; 상기 타겟물질에 금속 나노입자를 부착시킨 후, 상기 결합물질과 상보적인 결합을 유도하는 단계; 상기 교체 슬라이드를 상기 재사용 기판에 부착시키는 단계; 레이저를 조사하여 상기 상변화물질의 결정화를 유도하는 단계; 를 포함하는 재사용 가능한 바이오칩을 사용하는 방법으로 구성할 수 있다.Specifically, a reusable substrate includes a reusable substrate on which a measurement spot for measuring resistance between electrodes filled with a phase change material is formed, and a replacement slide which is replaceably attached to the reusable substrate, and on which a reaction spot on which a probe DNA is attached is formed. Detecting a biomaterial using a biochip, and attaching a binding material for inducing a target material to a reaction spot of the replacement slide; Attaching metal nanoparticles to the target material and inducing complementary binding to the binding material; Attaching the replacement slide to the reuse substrate; Irradiating a laser to induce crystallization of the phase change material; It can be configured by using a reusable biochip comprising a.

본 발명은 바이오칩에 있어서, 상변화층과 전극을 포함하는 부분은 재사용이 가능한 기판을 사용하고, 결합물질과 타겟물질이 결합하는 부분은 교체 가능한 슬라이드를 이용함으로써, 바이오칩의 사용효율을 증대시키고 이를 통해 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, in the biochip, the portion including the phase change layer and the electrode uses a reusable substrate, and the portion in which the binding material and the target material are combined uses a slide that can be replaced, thereby increasing the use efficiency of the biochip. Through this, the manufacturing cost can be reduced.

도 1은 종래 상변화 바이오 칩 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바이오칩의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상변화 바이오 칩의 상변화층의 결정화를 위한 레이저광 조사 및 전기적 특성 검출을 나타낸 개략도이다.
도 4는, 본 발명의 상변화 바이오 칩의 전극 구조를 나타낸 평면도이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a conventional phase change biochip structure.
2 is a perspective view schematically showing the structure of a biochip according to the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating laser light irradiation and electrical property detection for crystallization of a phase change layer of a phase change biochip according to the present invention.
4 is a plan view showing the electrode structure of the phase change biochip of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation according to the present invention. In the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

도 2를 참조하면, 본 발명의 상변화 바이오 칩은, 상변화물질이 채워진 전극 사이의 저항을 측정하기 위한 측정스팟(S)이 형성된 재사용 기판(100)과 상기 재사용 기판에 교체 가능하게 부착되며, 결합물질이 부착된 반응스팟(P)이 형성된 교체 슬라이드(200)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the phase change biochip of the present invention may be interchangeably attached to the reuse substrate 100 and the reuse substrate on which a measurement spot S for measuring resistance between electrodes filled with a phase change material is formed. , It comprises a replacement slide 200 is formed with a reaction spot (P) attached to the binding material.

상기 재사용 기판(100)은 아래에서부터 순차적으로 Si기판(110), 상기 Si기판 위에 형성된 Si Oxide층(120), 그 위에 형성된 전극(130), 그 위에 형성된 상변화층(140), 그 위에 형성된 보호층(150)을 포함하여 형성된다.The reuse substrate 100 is sequentially formed from below the Si substrate 110, the Si oxide layer 120 formed on the Si substrate, the electrode 130 formed thereon, the phase change layer 140 formed thereon, formed thereon It is formed including the protective layer 150.

상기 전극(130)은 도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 상변화층(140) 내에서 전극 사이의 저항을 측정함으로써 상변화층(140)의 상변화 정도를 검출하기 위한 역할을 하는 것으로 Si Oxide층(120) 상에 형성된 전극 패턴은 소정 간격으로 측정스팟(S)을 형성시켜 전극 사이의 저항이 측정된다.2 and 4, the electrode 130 serves to detect the degree of phase change of the phase change layer 140 by measuring the resistance between the electrodes in the phase change layer 140. The electrode pattern formed on the oxide layer 120 forms a measurement spot S at predetermined intervals so that the resistance between the electrodes is measured.

상기 상변화층(140)에 상변화가 발생한 정도에 따라, 결정질의 분율이 높아질수록 정해놓은 기준저항 보다 상대적으로 낮은 저항을 보이게 되고, 비정질의 분율이 높아질수록 정해놓은 기준저항 보다 상대적으로 높은 저항을 보이게 된다.Depending on the degree of phase change in the phase change layer 140, the higher the crystalline fraction, the lower the resistance compared to the predetermined reference resistance. Will be shown.

상기 전극(130)으로 사용되는 금속은 티타늄(titanium, Ti), 티타늄 나이트라이드(TiN), 텅스텐(tungsten, W), 금(Au), 알루미늄(Aluminum, Al), 탄탈륨(Tantalum, Ta), 탄탈륨 나이트라이드(TaN), 몰리브데늄(Molybdenum, Mo), 구리(Copper, Cu)를 예로 들 수 있으며, 전도성의 특징을 가진 것이라면 제한 없이 사용 가능하다.The metal used as the electrode 130 is titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tungsten (tungsten, W), gold (Au), aluminum (Aluminum, Al), tantalum (Tantalum, Ta), Tantalum nitride (TaN), molybdenum (Molybdenum, Mo), copper (Copper, Cu) may be exemplified, and any one having a conductive characteristic may be used without limitation.

상기 상변화층(140)은 Te, Se, Ge, Sb, Bi, Pb, Sn, As, In, Ag, S, Si, P 및 O로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 원소로 이루어진 칼코제나이드 물질, GeaSbbTec(a, b, c는 각각 원자 몰분율, a+b+c=1, 0<a,b,c<1) 또는 IndAgeSbfTeg(d, e, f, g는 각각 원자 몰분율, d+e+f+g=1, 0<d,e,f,g<1)을 사용하며, 특히 Ge2Sb2Te5를 사용하는 것이 바람직하다. 상변화층은 레이저 조사 등의 열변화에 있어, 일정한 온도 이상의 변화가 있는 경우, 결정화가 이루어져 상변화를 일으키는 물질을 사용하는 것으로, 본 발명의 상변화 바이오 칩은 이와 같은 상변화층의 특징을 이용하여 유전자 등의 바이오 정보를 검출하도록 하는 것이다.The phase change layer 140 is a chalcogenide material composed of at least one element selected from the group consisting of Te, Se, Ge, Sb, Bi, Pb, Sn, As, In , Ag, S, Si, P, and O. , Ge a Sb b Te c (a, b, c are the atomic mole fractions, a + b + c = 1, 0 <a, b, c <1) or In d Ag e Sb f Te g (d, e, f and g each use an atomic mole fraction, d + e + f + g = 1, 0 <d, e, f, g <1), and it is particularly preferable to use Ge 2 Sb 2 Te 5 . The phase change layer is a material that causes phase change due to crystallization when there is a change over a certain temperature in thermal change such as laser irradiation, and the phase change biochip of the present invention has the characteristics of such a phase change layer. It is to detect bio information such as genes.

보호층(150)은 상변화층(140)이 손상되는 것을 방지하기 위한 것으로 바람직하게는 SiO2 층으로 형성된다.
The protective layer 150 is for preventing the phase change layer 140 from being damaged and is preferably formed of a SiO 2 layer.

교체 슬라이드(200)는 상기 보호층(150)과 동일한 물질로 형성되며, 결합물질을 부착하기 위한 반응스팟(P)이 상기 측청스팟(S)에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 반응스팟은 결합물질이 부착되는 위치를 알 수 있도록 홈 또는 선으로 표시될 수 있다.Replacement slide 200 is formed of the same material as the protective layer 150, the reaction spot (P) for attaching the bonding material is formed at a position corresponding to the side-spot (S). The reaction spot may be marked with a groove or a line so as to know where the binding material is attached.

본 발명에 따른 바이오칩의 바람직한 실시 구조는, 상기 재사용 기판(100)과 상기 교체 슬라이드(200)가 결합한 상태에서 상기 보호층(150)과 교체 슬라이드(200) 두께(t)의 합은 630㎛가 되도록 설정됨이 바람직하다.In the preferred embodiment of the biochip according to the present invention, the sum of the thickness (t) of the protective layer 150 and the replacement slide 200 in the state in which the reuse substrate 100 and the replacement slide 200 are combined is 630 μm. It is preferred to be set to.

특히, 도 3에서 나타낸 바와 같이, DVD 광픽업 장치의 레이저(L)의 초점이 DVD의 두께인 0.6mm에 맞추어 고정되는 것을 고려하여 630㎛로 설정하면 DVD 광픽업 장치의 레이저 초점을 정확히 상변화층에 맺히도록 할 수 있다. 이로써 레이저광의 에너지가 충분히 상변화층에 전달된다.
In particular, as shown in FIG. 3, when the focal point of the laser L of the DVD optical pickup apparatus is fixed to 0.6 mm, which is the thickness of the DVD, the laser focus of the DVD optical pickup apparatus is accurately changed. You can get to the floor. As a result, the energy of the laser light is sufficiently transmitted to the phase change layer.

이상과 같은 본 발명에 따른 바이오칩의 제조와 관련하여, 재사용 기판(100)을 형성하는 공정은 다음과 같다.In connection with the manufacture of the biochip according to the present invention as described above, the process of forming the reuse substrate 100 is as follows.

(1) Ti/TiN 전극(130) 형성공정(1) Ti / TiN electrode 130 forming process

Si기판(110)을 대기중에 노출시킴으로써 Si Oxide층(120)이 형성되고, 그 위에 Ti/TiN을 인시트(in-situ)로 증착한다. 다음에 상기 MASK를 이용하여 리소그래피(LITHOGRAPHY) 공정을 진행한다. 여기서 포토 레지스트(Photoresist)의 제거 정도를 향상시키기 위하여 ICP 방식으로 N2/Ar 가스를 이용하여 에싱(Ashing) 공정을 진행한다. 이로써 Si Oxide층(120) 상에 Ti/TiN 단위 전극이 형성된다.
The Si oxide layer 120 is formed by exposing the Si substrate 110 to the atmosphere, and Ti / TiN is deposited in-situ thereon. Next, a lithography (LITHOGRAPHY) process is performed using the MASK. Here, an ashing process is performed using N 2 / Ar gas in an ICP method to improve the degree of removal of the photoresist. As a result, a Ti / TiN unit electrode is formed on the Si oxide layer 120.

(2) 상변화층(140) 증착 공정(2) Phase Change Layer 140 Deposition Process

상기 전극(130)이 형성된 Si Oxide층(120) 상에 상변화층(140)을 형성한다. 상변화층(140)은 Si Oxcide층(120)으로부터 시작하여 전극(140)을 완전히 매립하는 두께로 증착된다. 상변화층(140)의 증착 장비는 마그네트론 스퍼터 방식을 이용하는 장비로 상변화층을 증착할 수 있게 설계되었다. 여기서 증착될 상변화층(140)은 칼코젠나이드 화합물인 Ge2Sb2Te5이며, 공정조건은 Base Pressure < 5.0X10-6Torr, Power = DC 10 W 등이다.
The phase change layer 140 is formed on the Si oxide layer 120 on which the electrode 130 is formed. The phase change layer 140 is deposited to a thickness that completely fills the electrode 140, starting from the Si oxide layer 120. The deposition equipment of the phase change layer 140 is designed to deposit a phase change layer by using a magnetron sputtering method. Here, the phase change layer 140 to be deposited is Ge 2 Sb 2 Te 5 which is a chalcogenide compound, and the process conditions are Base Pressure <5.0X10 -6 Torr, Power = DC 10 W, and the like.

(3) 보호층(150) 형성공정(3) Process of forming protective layer 150

상변화층(140)이 증착된 후 보호층이 형성된다. 보호층은 레이저가 투과될 수 있는 투명한 재질로 형성되며 바람직하게는 SiO2로 형성된다.
After the phase change layer 140 is deposited, a protective layer is formed. The protective layer is formed of a transparent material through which a laser can be transmitted, and is preferably formed of SiO 2 .

다음으로 상기 재상용 기판에 부착되는 교체 슬라이드(200)의 제조공정의 일례를 설명하면 다음과 같다.Next, an example of a manufacturing process of the replacement slide 200 attached to the recyclable substrate will be described.

(1) 글루타르알데히드(glutaradehyde)(160) 처리 후 결합물질(170) 부착 공정(1) Glutaraldehyde (glutaradehyde) (160) after the process of attaching the binding material 170

상기 재사용 기판(100)의 보호층(150)과 동일 재질의 SiO2기판을 글루타르알데히드(glutaradehyde) 용액(2%)에 담그고 봉인된 보관함에 넣고 2~4시간 동안 상온에서 보관한다. 이 단계 후에 DI water로 씻고 질소 기체로 건조한다. 이로써, 교체 슬라이드(200) 상에 결합물질을 부착하기 위한 표면처리가 완성된다.A SiO 2 substrate of the same material as the protective layer 150 of the reused substrate 100 is immersed in a glutaraldehyde solution (2%) and placed in a sealed container and stored at room temperature for 2 to 4 hours. After this step, wash with DI water and dry with nitrogen gas. This completes the surface treatment for attaching the bonding material on the replacement slide 200.

상기 표면처리가 완성된 교체 슬라이드(200)을 0.2% SDS로 10분간 세척한다. 이어서 상기 예비 상변화 바이오 칩을 3차 증류수로 5분간 2회 세척한다. 다음에 0.7g sodium borohydride와 500ml 환원 용액을 혼합한 용액에서 10분간 교반하면서 반응한다. 상기 혼합용액은 사용하기 바로 전에 제조하여야 한다. 계속하여 3차 증류수로 5분간 세척한다. 이어서 0.2% SDS로 5분간 세척한다. 다음에 3차 증류수로 1분씩 3회 세척한다. 계속하여 N2 gas 또는 원심분리기를 이용하여 건조한다. 이어서 건조가 완료된 상기 교체 슬라이드(200)를 흡습제가 들어있는 슬라이드 박스(slide box)에 넣어서 건조기(desiccator)에 보관한다. 이로써 교체 슬라이드에 결합물질(170)이 부착된다.
The replacement slide 200 of which the surface treatment is completed is washed with 0.2% SDS for 10 minutes. Subsequently, the preliminary phase change biochip is washed twice with tertiary distilled water for 5 minutes. Next, the reaction was stirred for 10 minutes in a solution of 0.7 g sodium borohydride and 500 ml reduction solution. The mixed solution should be prepared just before use. Then wash for 5 minutes with tertiary distilled water. Then wash for 5 minutes with 0.2% SDS. Then, washed three times with 1 minute distilled water. Then dry using N 2 gas or centrifuge. Subsequently, the replacement slide 200, which has been dried, is placed in a slide box containing a moisture absorbent and stored in a desiccator. This attaches the bonding material 170 to the replacement slide.

(2) 금속 나노입자(190)로 표시된 타겟물질(180) 부착 공정 (2) Process of Attaching Target Material 180 Marked with Metal Nanoparticles 190

상술한 교체 슬라이드(200)에 부착된 결합물질에 금속 나노입자(190)로 표시된 타겟물질(180)을 부착하기 위한 공정을 아래에서 설명한다. 금속 나노입자는 금, 은, 구리 등의 금속이 사용될 수 있다.A process for attaching the target material 180 represented by the metal nanoparticles 190 to the bonding material attached to the replacement slide 200 described above will be described below. Metal nanoparticles, such as gold, silver, copper may be used.

먼저, 500 마이크로튜브에 미코박테리아(Mycobacteria) 제노타입핑(Genotyping) PCR Product 5μl, 스트렙타비딘 나노입자 복합체(streptavidin conjugated AuNP)(40nm diameter)와 하이브리다이제이션 버퍼(Hybridization buffer) 80μl를 첨가하여 하이브리다이제이션 혼합물(Hybridization Mixture)을 만든다. 이어서 보텍스(vortex)를 이용하여 혼합하고, 원심분리하여 뚜껑에 묻어 있는 용액을 제거한다. 계속하여 바닥에 물이 채워진 하이브리다이제이션 챔버(Hybridization Chamber)에 상기 교체 슬라이드(200)를 올려 놓는다. 이어서 상기 교체 슬라이드를 덮고 있는 커버에 존재하는 시료 주입구를 통하여 하이브리다이제이션 혼합물을 기포가 생기지 않도록 주의하면서 주입한다. 계속하여 하이브리다이제이션 챔버의 덮개를 닫는다. 이어서 상온에서 하이브리다이저(Hybridizer)에 넣고 1시간 동안 반응시킨다. 다음에 하이브리다이제이션이 끝난 교체 슬라이드의 커버를 제거한다. 계속하여 워싱 버퍼(Washing buffer)에서 2분 동안 50rpm으로 쉐이킹(shaking) 또는 스터링(stirring)을 실시하여 세척한다. 다음에 증류수에서 1분 동안 50 rpm으로 쉐이킹(shaking) 또는 스터링(stirring)을 실시하여 세척한다. 이어서 교체 슬라이드를 1000rpm에서 1분 동안 원심분리하거나, 압축공기를 이용하여 건조한다. 이로써, 상기 결합물질(170)에 금속 나노입자(190)로 표시된 타겟물질(180)이 부착된다.
First, 5 μl of Mycobacteria Genotyping PCR Product, streptavidin conjugated AuNP (40 nm diameter) and 80 μl of hybridization buffer were added to 500 microtubes. Create a Hybridization Mixture. The mixture is then mixed using a vortex and centrifuged to remove the solution from the lid. Subsequently, the replacement slide 200 is placed in a hybridization chamber filled with water at the bottom. The hybridization mixture is then injected with care to avoid bubbles through the sample inlets present in the cover covering the replacement slide. Then close the cover of the hybridization chamber. Subsequently, the mixture is placed in a hybridizer at room temperature and reacted for 1 hour. Then remove the cover of the replacement slide after hybridization. The washing is then performed by shaking or stirring at 50 rpm for 2 minutes in a washing buffer. Next, washing is performed by shaking or stirring at 50 rpm for 1 minute in distilled water. The replacement slide is then centrifuged at 1000 rpm for 1 minute or dried using compressed air. As a result, the target material 180 represented by the metal nanoparticles 190 is attached to the binding material 170.

이하, 상기 방법으로 제조된 바이오칩의 사용방법에 대한 적용예 설명한다.Hereinafter, an application example of a method of using a biochip manufactured by the above method will be described.

재사용 기판(100)을 바이오칩 검출장치(미도시)에 삽입하고, 타겟물질이 결합된 교체 슬라이드(200)를 부착한다. 재사용 기판(100)과 교체 슬라이드(200)의 부착은 재사용 기판(100)이 삽입되는 위치에 지그 등을 설치하여 항상 정위치 되도록 하는 것이 바람직하다.The reuse substrate 100 is inserted into a biochip detection device (not shown), and the replacement slide 200 to which the target material is coupled is attached. Attachment of the reuse substrate 100 and the replacement slide 200 is preferably to always be in place by installing a jig or the like in the position where the reuse substrate 100 is inserted.

이후, DVD 광픽업 장치를 이용하여 상변화층(140)의 결정화를 유도하기 위한 레이저를 조사하면, 금속 나노입자의 존재 여부에 따라 상변화 정도가 달라 지게 된다. 상기 결합물질에 상보적인 염기서열을 가진 타겟물질이 고밀도로 부착된 경우에는, 레이저가 상기 타켓물질의 금속나노입자에 의해 차단되는 정도가 크기 때문에 상변화층의 상변화의 정도를 적게할 것이다. 반면에 상기 결합물질에 상보적인 염기서열을 가진 타겟물질이 저밀도로 부착된 경우에는, 상기 레이저가 상기 타켓물질의 금속 나노입자에 의해 차단되는 정도가 작기 때문에, 상기 상변화층의 상변화의 정도를 많게 할 것이다. 이로써, 레이저가 조사된 바이오 칩이 완성된다.Subsequently, when the laser for inducing the crystallization of the phase change layer 140 is irradiated using the DVD optical pickup device, the degree of phase change varies according to the presence or absence of metal nanoparticles. When the target material having a base sequence complementary to the binding material is attached at a high density, the degree of phase change of the phase change layer will be reduced since the laser is blocked by the metal nanoparticles of the target material. On the other hand, when the target material having a base sequence complementary to the binding material is attached at low density, the degree of phase change of the phase change layer is small because the laser is blocked by the metal nanoparticles of the target material. Will make a lot. Thereby, the biochip to which the laser was irradiated is completed.

레이저가 조사된 바이오 칩은 전압을 인가하여 전극 사이의 저항을 측정할 수 있다. 상변화층의 상변화가 발생한 정도에 따라, 결정질의 분율이 높아질수록 정해놓은 기준저항 보다 상대적으로 낮은 저항을 보이게 되고, 비정질의 분율이 높아질수록 정해놓은 기준저항 보다 상대적으로 높은 저항을 보이게 되며, 기준저항은 실험에 의하여 결정할 수 있다.
The bio-chip irradiated with the laser may apply a voltage to measure resistance between the electrodes. Depending on the degree of phase change of the phase change layer, the higher the crystalline fraction, the lower the resistance than the predetermined reference resistance. The reference resistance can be determined by experiment.

타겟물질의 유무를 검출하기 위한 전기적 특성 측정이 끝나고, 바이오칩을 재사용하기 위한 과정은 다음과 같다.After measuring the electrical properties to detect the presence or absence of the target material, the process for reusing the biochip is as follows.

측정이 끝난 바이오칩은 교체 슬라이드(200)를 제거하고, 재사용 기판(100)에 상변화층(140)을 다시 원상태(비정질)로 되돌리기 위한 레이저를 조사한다. 재사용을 위한 레이저는 상변화층(140) 결정화를 위한 레이저의 출력에 비하여 높은 출력(30mW~70mW)과 낮은 펄스로 조사된다. The measured biochip removes the replacement slide 200 and irradiates a laser for returning the phase change layer 140 to its original state (amorphous) to the reuse substrate 100. The laser for reuse is irradiated with a high output (30mW ~ 70mW) and a low pulse compared to the output of the laser for the phase change layer 140 crystallization.

레이저 조사에 의해 상변화층(140)이 원래의 비정질 상태로 돌아가면, 교체 슬라이드(200)에 검출하고자 하는 타겟물질과 상보적으로 결합할 수 있는 결합물질을 부착하는 공정이 수행된다. 교체 슬라이드에 타겟물질을 상보적으로 결합시킨 후 상기 재사용 기판에 부착하고 상술한 과정을 거친 후, 전극 사이의 전기적 특성을 검출한다.
When the phase change layer 140 returns to the original amorphous state by laser irradiation, a process of attaching a binding material that can complementarily bind to the target material to be detected is performed on the replacement slide 200. Complementary bonding of the target material to the replacement slide is attached to the reused substrate and after the above-described process, the electrical properties between the electrodes are detected.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention as described above, specific embodiments have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical idea of the present invention should not be limited to the embodiments of the present invention but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.

100: 재사용 기판 110: Si기판
120: Si Oxide층 130: 전극
140: 상변화층 150: 보호층
160: 글루타르알데히드 170: 결합물질
180: 타겟물질 190: 금속 나노입자
200: 교체 슬라이드 P: 반응스팟
S: 측정스팟
100: reused substrate 110: Si substrate
120: Si oxide layer 130: electrode
140: phase change layer 150: protective layer
160: glutaraldehyde 170: binding material
180: target material 190: metal nanoparticles
200: replacement slide P: reaction spot
S: measuring spot

Claims (8)

상변화 물질이 채워진 전극 사이의 저항을 측정하기 위한 재사용 기판; 및
상기 재사용 기판에 교체 가능하게 부착되며 결합물질이 부착된 교체 슬라이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 바이오칩.
A reuse substrate for measuring resistance between electrodes filled with a phase change material; And
And a replacement slide replaceably attached to the reusable substrate and to which a bonding material is attached.
제 1항에 있어서, 상기 재사용 기판은,
상기 상변화 물질의 결정화 정도에 따라 전극 사이의 저항을 달리하는 측정스팟을 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용이 가능한 바이오칩.
The method of claim 1, wherein the reuse substrate,
Reusable biochip comprising a measurement spot for varying the resistance between the electrodes according to the degree of crystallization of the phase change material.
제 2항에 있어서, 상기 교체 슬라이드는,
상기 결합물질이 타겟물질과 결합하기 위한 반응스팟을 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용이 가능한 바이오칩.
The method of claim 2, wherein the replacement slide,
Reusable biochip, characterized in that the binding material comprises a reaction spot for binding to the target material.
제 3항에 있어서, 상기 재사용 기판 및 상기 교체 슬라이드는,
상기 측정스팟과 상기 반응스팟이 일치하도록 부착되는 것을 특징으로 하는 재상용 가능한 바이오칩.
The method of claim 3, wherein the reuse substrate and the replacement slide,
Recyclable biochip, characterized in that the measuring spot and the reaction spot is attached to match.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재사용 기판은,
Si 기판;
Si Oxide층;
상기 Si Oxide층 상부에 형성된 전극;
상기 Si Oxide층으로부터 적층되며 상기 전극을 매립하는 상변화층; 및
상기 상변화층 상부에 형성된 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 바이오칩.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the reuse substrate,
Si substrate;
Si Oxide layer;
An electrode formed on the Si Oxide layer;
A phase change layer stacked from the Si oxide layer and filling the electrode; And
Reusable biochip comprising a protective layer formed on the phase change layer.
제 5항에 있어서,
상기 보호층과 상기 교체 슬라이드 두께의 합은 630㎛인 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 바이오칩.
6. The method of claim 5,
And the sum of the protective layer and the replacement slide thickness is 630 μm.
상변화 물질이 채워진 전극 사이의 저항을 측정하기 위한 측정스팟이 형성된 재사용 기판 및 상기 재사용 기판에 교체 가능하게 부착되며, 결합물질 부착된 반응스팟이 형성된 교체 슬라이드를 포함하는 재사용 가능한 바이오칩을 이용하여 바이오 정보를 검출하되,
상기 교체 슬라이드의 반응스팟에 타겟물질을 유도하기 위한 결합물질을 부착시키는 단계;
상기 타겟물질에 금속 나노입자를 부착시킨 후, 상기 결합물질과 상보적인 결합을 유도하는 단계;
상기 교체 슬라이드를 상기 재사용 기판에 부착시키는 단계;
레이저를 조사하여 상기 상변화 물질의 결정화를 유도하는 단계; 및
상기 전극 사이의 저항을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 바이오칩을 사용하는 방법.
Bio using a reusable biochip comprising a reusable substrate having a measuring spot for measuring the resistance between the electrode filled with a phase change material and a replacement slide that is replaceably attached to the reusable substrate and a reaction spot having a binder attached thereto is formed. Detect information,
Attaching a binding material for inducing a target material to the reaction spot of the replacement slide;
Attaching metal nanoparticles to the target material and inducing complementary binding to the binding material;
Attaching the replacement slide to the reuse substrate;
Irradiating a laser to induce crystallization of the phase change material; And
Measuring the resistance between the electrodes; method comprising using a reusable biochip.
제 7항에 있어서, 상기 전극 사이의 저항을 측정한 후,
상기 교체 슬라이드를 제거하는 단계; 및
상기 재사용 기판에 레이저를 조사하여 상기 상변화 물질을 원상태로 되돌리는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 바이오칩을 사용하는 방법.
The method of claim 7, wherein after measuring the resistance between the electrodes,
Removing the replacement slide; And
Irradiating a laser on the reuse substrate to return the phase change material to its original state.
KR1020100023097A 2010-03-16 2010-03-16 Reusable biochip and Using method of the same KR101109082B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100023097A KR101109082B1 (en) 2010-03-16 2010-03-16 Reusable biochip and Using method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100023097A KR101109082B1 (en) 2010-03-16 2010-03-16 Reusable biochip and Using method of the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110104144A KR20110104144A (en) 2011-09-22
KR101109082B1 true KR101109082B1 (en) 2012-01-31

Family

ID=44954983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100023097A KR101109082B1 (en) 2010-03-16 2010-03-16 Reusable biochip and Using method of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101109082B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05232113A (en) * 1991-06-07 1993-09-07 Hewlett Packard Co <Hp> Measuring method by mass biosensor
JPH09189701A (en) * 1995-12-27 1997-07-22 Behringwerke Ag Mass-sensitive biosensor
KR100811697B1 (en) 2006-09-21 2008-03-11 (주)나노스토리지 Method and apparatus for bio-chip scannig using phase change type
KR20100110044A (en) * 2009-04-02 2010-10-12 (주)나노스토리지 Bio chip including phase change layer, method of detecting bio chip using phase change and diagnostic kit with the bio chip

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05232113A (en) * 1991-06-07 1993-09-07 Hewlett Packard Co <Hp> Measuring method by mass biosensor
JPH09189701A (en) * 1995-12-27 1997-07-22 Behringwerke Ag Mass-sensitive biosensor
KR100811697B1 (en) 2006-09-21 2008-03-11 (주)나노스토리지 Method and apparatus for bio-chip scannig using phase change type
KR20100110044A (en) * 2009-04-02 2010-10-12 (주)나노스토리지 Bio chip including phase change layer, method of detecting bio chip using phase change and diagnostic kit with the bio chip

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110104144A (en) 2011-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1947452B1 (en) Method for specifically detecting a test substance using photocurrent
WO2006018981A1 (en) Dna chip manufacturing method, manufacturing system, hybridization detection method, detection system, substrate treatment device, and substrate treatment method
JP4483279B2 (en) Biological substance fluorescent labeling agent, biological substance fluorescent labeling method, and bioassay method and apparatus
US20100197524A1 (en) Electrochemical biosensor arrays and instruments and methods of making and using same
CN105339785A (en) Method for treating a semiconductor device
KR20060120439A (en) Substrate and device for bioassay and method for making the substrate
CN104535769A (en) Method for preparing bio-macromolecular monomolecular chip by virtue of high-density nano-hollow
EP2160242B1 (en) Optical discs for analysing biomolecules
JP2010537168A (en) Method for producing a microarray suitable for high-throughput detection
JP2007508543A (en) Improved method and apparatus for identification of biological molecules and methods for identification of nucleic acid sequences, proteins, antigens and antibodies
US20050003521A1 (en) Addressable microarray device, methods of making, and uses thereof
KR101109082B1 (en) Reusable biochip and Using method of the same
WO2012144631A1 (en) Electrode chip for detecting biological molecule, and method for detecting biological molecule
KR101121005B1 (en) Bio chip including phase change layer, method of detecting bio chip using phase change and diagnostic kit with the bio chip
JP4735860B2 (en) Specific detection method of test substance using photocurrent, electrode used therefor, measuring cell and measuring apparatus
US20210384031A1 (en) Sequencing chip and manufacturing method therefor
KR20110095733A (en) Phase-change bio chip having a electrode and method of detecting bio information using the same
US9040251B2 (en) Biomolecule fixing board and method of manufacturing the same
WO2005003770A1 (en) Biochemical reaction system, biochemical reaction substrate, process for producing hybridization substrate and hybridization method
JP2006284413A (en) Blocking agent for pigment sensitization type biosensor
JP4367210B2 (en) DNA chip manufacturing method and DNA chip
JP4569420B2 (en) Sample reaction device and target molecule detection device
US7879765B2 (en) Method and apparatus for detecting bio-chip by using phase-change
KR20110095734A (en) Phase-change bio chip by metal nanoparticles and method of detecting bio information using the same
JP4696782B2 (en) Sample reaction device and target molecule detection device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee