KR101198556B1 - Sensor apparatus and sensor chip using polarization, method for manufaturing the same and method for detecting target - Google Patents

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KR101198556B1 KR1020100140225A KR20100140225A KR101198556B1 KR 101198556 B1 KR101198556 B1 KR 101198556B1 KR 1020100140225 A KR1020100140225 A KR 1020100140225A KR 20100140225 A KR20100140225 A KR 20100140225A KR 101198556 B1 KR101198556 B1 KR 101198556B1
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Abstract

본 발명은 편광을 이용한 센서 장치, 센서 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 타겟 검출 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 센서 칩은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 박막층; 상기 박막층에 접합되는 제1 생체유기분자; 및 나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 포함하되, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자 중 하나가 타겟 물질과 결합하는 캡쳐 물질이며, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자가 결합되는 경우, 입사광에 대해 편광자로 기능하여 상기 타겟 물질을 검출한다. 본 발명에 따르면 복잡한 시스템 없이 극소량의 원하는 타겟 물질을 빠르게 검출할 수 있는 장점이 있다. The present invention discloses a sensor device using a polarized light, a sensor chip, a manufacturing method thereof and a target detection method using the same. According to an exemplary embodiment of the present invention, a sensor chip includes: a substrate; A thin film layer formed on the substrate; A first bioorganic molecule bonded to the thin film layer; And a nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate, wherein one of the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule is a capture material that binds to a target material, and the first bioorganic molecule and the second biomolecule. When organic molecules are combined, the target material is detected by functioning as a polarizer for incident light. According to the present invention there is an advantage that can quickly detect a small amount of the desired target material without a complicated system.

Description

편광을 이용한 센서 장치, 센서 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 타겟 검출 방법{SENSOR APPARATUS AND SENSOR CHIP USING POLARIZATION, METHOD FOR MANUFATURING THE SAME AND METHOD FOR DETECTING TARGET}Sensor device, sensor chip, manufacturing method thereof and target detection method using polarization {SENSOR APPARATUS AND SENSOR CHIP USING POLARIZATION, METHOD FOR MANUFATURING THE SAME AND METHOD FOR DETECTING TARGET}

본 발명은 편광을 이용한 센서 장치, 센서 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 타겟 검출 방법에 관한 것으로서, 간단한 구성으로 검출 정확도를 높일 수 있는 센서 장치, 센서 칩 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a sensor device using a polarized light, a sensor chip, a manufacturing method thereof and a target detection method using the same, and relates to a sensor device, a sensor chip, and a method capable of increasing detection accuracy with a simple configuration.

빛을 이용하는 종래의 센서 칩, 특히 바이오 센서 칩은 대부분 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance: SPR)을 이용하고 있다.Conventional sensor chips that use light, particularly biosensor chips, mostly use Surface Plasmon Resonance (SPR).

플라스몬은 금속 내의 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자이다. 금속층에 플라스몬이 표면에 국부적으로 존재하기 때문에 표면 플라스몬이라 하며, 표면 플라스몬이 입사광(광자)과 결합되어 강화된 전기장이 발생되는 현상을 표면 플라스몬 공명이라 한다. Plasmons are like particles in which free electrons in a metal vibrate collectively. The surface plasmon is called surface plasmon because the plasmon is locally present on the surface of the metal layer, and the surface plasmon is combined with incident light (photons) to generate an enhanced electric field called surface plasmon resonance.

이와 같은 SPR 방식은 이미 오래 전에 제시되었고 현재까지도 연구가 꾸준히 진행되고 있다. SPR 방식은 금/은과 같은 금속 표면 상에 시료의 흡착 정도를 측정하는 표준형 계측 장비로 주로 이용되고 있는데, 미세한 플라즈몬의 공명 현상을 이용하는 기술인 만큼 시스템이 복잡해지는 문제점이 있다. Such SPR method has been suggested long time ago and the research is ongoing. SPR method is mainly used as a standard measuring equipment for measuring the degree of adsorption of the sample on the metal surface, such as gold / silver, there is a problem that the system is complicated as it uses a technology of fine plasmon resonance.

SPR 방식 외에 빛을 이용하는 방식으로 형광 영상법이 있다. In addition to the SPR method, there is a fluorescence imaging method using light.

형광 영상법은 생체 분자에 형광체를 붙여 세포나 조직 내에 주입하고 특정 파장의 광원을 통해 형광체를 여기(excitation)시켜 영상을 얻는 방법으로서, 생체 내 분자간의 상호 작용에 대한 연구 등에 주로 사용되고 있다.Fluorescence imaging is a method of obtaining an image by attaching a phosphor to a living body molecule, injecting it into a cell or tissue, and exciting the phosphor through a light source having a specific wavelength, and is mainly used for research on interaction between molecules in a living body.

이러한 형광 영상법은 측정할 형광 물질, 형광 물질을 여기시킬 광원, 형광 물질에서 나오는 형광 신호를 측정할 관측 기기 등 많은 수의 장치를 필요로 하기 때문에 SPR 방식과 마찬가지로 시스템이 복잡해지는 문제점이 있다. Since the fluorescence imaging method requires a large number of devices, such as a fluorescent material to be measured, a light source to excite the fluorescent material, and an observation device to measure the fluorescent signal emitted from the fluorescent material, the system is complicated as in the SPR method.

상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 시스템 복잡도를 줄이면서 측정이 간단한 편광을 이용한 센서 장치, 센서 칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 타겟 검출 방법을 제안하고자 한다. In order to solve the above problems of the prior art, it is proposed a sensor device, a sensor chip, a manufacturing method thereof, and a target detection method using the same polarized light while reducing the system complexity.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 박막층; 상기 박막층에 접합되는 제1 생체유기분자; 및 나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 포함하되, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자 중 하나가 타겟 물질과 결합하는 캡쳐 물질이며, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자가 결합되는 경우, 입사광에 대해 편광자로 기능하여 상기 타겟 물질을 검출하는 센서 칩이 제공된다.In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, a substrate; A thin film layer formed on the substrate; A first bioorganic molecule bonded to the thin film layer; And a nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate, wherein one of the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule is a capture material that binds to a target material, and the first bioorganic molecule and the second biomolecule. When organic molecules are combined, a sensor chip is provided that functions as a polarizer for incident light and detects the target material.

상기 제1 생체유기분자는 상기 기판 상에 와이어 그리드 패턴으로 접합될 수 있다. The first bioorganic molecule may be bonded to a wire grid pattern on the substrate.

상기 와이어 그리드 패턴의 단위 격자 주기는 10 nm 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. The unit lattice period of the wire grid pattern may be 10 nm or more and 100 μm or less.

상기 제1 생체유기분자는 캡쳐 물질일 수 있다. The first bioorganic molecule may be a capture material.

상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자는 상보 결합이 가능한 단일 가닥(single strand) DNA일 수 있다. The first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule may be single stranded DNA capable of complementary binding.

상기 기판은 상기 입사광을 투과시키는 투명 기판이며, 상기 박막층의 하부는 상기 투명 기판에 접착 가능한 금, 크롬, 니켈, 티타늄, 알루미늄, 몰리브덴, 구리, 백금, 팔라듐 및 이들의 산화물 중 적어도 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The substrate is a transparent substrate that transmits the incident light, and the lower portion of the thin film layer is at least one of gold, chromium, nickel, titanium, aluminum, molybdenum, copper, platinum, palladium, and oxides thereof, which can be adhered to the transparent substrate. It can be made in combination.

상기 박막층 및 상기 나노입자는 금속 및 실리카 중 적어도 하나 또는 이들의 화합물이며, 상기 금속은 금, 은, 백금, 알루미늄, 구리, 티타늄, 카드뮴 및 이들의 산화물 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The thin film layer and the nanoparticles may be at least one of metals and silica or compounds thereof, and the metal may include at least one of gold, silver, platinum, aluminum, copper, titanium, cadmium, and oxides thereof, or a combination thereof. have.

상기 제2 생체유기분자의 끝단에 부착된 티올기(thiol)와 상기 나노입자를 결합하여 상기 나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 형성할 수 있다. A thiol group attached to the end of the second bioorganic molecule and the nanoparticle may be combined to form the nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate.

끝단이 아민으로 변이된 상기 제2 생체유기분자와 카르복실기가 부착된 상기 나노입자의 아민-카르복실기 크로스 링킹 반응을 이용하여 상기 나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 형성할 수 있다. The nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate may be formed by using an amine-carboxyl crosslinking reaction of the second bioorganic molecule having a terminal mutated to an amine and the nanoparticle having a carboxyl group attached thereto.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 두 개의 서로 편광방향이 동일하지 않은 입사광을 제공하는 광원; 기판 및 상기 기판 상에 형성된 박막층을 구비하는 센서 칩; 및 상기 입사광의 편광 여부를 검출하는 검출부를 포함하되, 상기 기판에는 제1 생체유기분자, 나노입자-제2 생체유기분자의 접합체가 각각 제공되고, 상기 제1 생체유기분자는 상기 박막층에 접합되며, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자 중 하나가 타겟 물질과 결합하는 캡쳐 물질이고, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자가 결합되는 경우, 상기 입사광에 대해 편광자로 기능하여 상기 타겟 물질을 검출하는 센서 장치가 제공된다. According to another aspect of the invention, the light source for providing the incident light of the two polarization directions are not the same; A sensor chip having a substrate and a thin film layer formed on the substrate; And a detector configured to detect whether the incident light is polarized, wherein the substrate is provided with a conjugate of a first bioorganic molecule and a nanoparticle-second bioorganic molecule, and the first bioorganic molecule is bonded to the thin film layer. , When one of the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule is a capture material that binds to a target material, and the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule are combined, a polarizer is applied to the incident light. A sensor device is provided that functions to detect the target material.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 편광을 이용한 센서 칩 제조 방법으로서, 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 박막층을 제공하는 단계; 상기 박막층 상에 레지스트를 스핀 코팅하고, 리소그래피 공정을 통해 패터닝하는 단계; 상기 패터닝을 통해 형성된 박막층의 노출면에 제1 생체유기분자를 접합시키는 단계; 및 나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 상기 제1 생체유기분자에 제공하는 단계를 포함하되, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자 중 하나가 타겟 물질과 결합하는 캡쳐 물질이며, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자가 결합되는 경우, 입사광에 대해 편광자로 기능하여 상기 타겟 물질을 검출하는 센서 칩 제조 방법이 제공된다. According to another aspect of the invention, a method for manufacturing a sensor chip using polarization, comprising the steps of: providing a substrate; Providing a thin film layer on the substrate; Spin coating a resist on the thin film layer and patterning the same through a lithography process; Bonding a first bioorganic molecule to an exposed surface of the thin film layer formed through the patterning; And providing a nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate to the first bioorganic molecule, wherein one of the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule is a capture material that binds to a target material, When the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule are combined, a sensor chip manufacturing method for detecting the target material by functioning as a polarizer for incident light is provided.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 센서 칩을 이용한 타겟 검출 방법으로서, 박막층이 형성된 기판을 제공하는 단계; 상기 박막층에 제1 생체유기분자를 접합시키는 단계; 상기 기판에 나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 제공하는 단계; 및 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자의 결합에 의해 상기 센서 칩이 입사광에 대해 편광자로 기능하는지 여부를 검출하는 단계를 포함하되, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자 중 하나가 타겟 물질과 결합하는 캡쳐 물질이며, 상기 검출 단계는, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자가 결합하여 상기 센서 칩이 상기 입사광에 대해 편광자로 기능하여 상기 타겟 물질이 존재하는 것으로 판단하는 타겟 검출 방법이 제공된다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a target detection method using a sensor chip, comprising: providing a substrate on which a thin film layer is formed; Bonding a first bioorganic molecule to the thin film layer; Providing a nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate to the substrate; And detecting whether the sensor chip functions as a polarizer to incident light by combining the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule, wherein the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule are detected. One of the molecules is a capture material that binds to a target material, and the detecting step includes the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule combined to allow the sensor chip to function as a polarizer with respect to the incident light so that the target material is A target detection method is determined that exists.

본 발명에 따르면, 복잡한 시스템 없이도 원하는 극소량의 타겟 물질을 빠르게 검출할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, there is an advantage in that it is possible to quickly detect a desired small amount of target material without a complicated system.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 장치의 블록도.
도 2은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 칩의 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 칩의 정면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 칩의 측면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 칩의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 센서 칩의 제조 과정을 도시한 도면. 1 is a block diagram of a sensor device according to one preferred embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a sensor chip according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view of a sensor chip according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a side view of a sensor chip in accordance with one preferred embodiment of the present invention.
5 is a plan view of a sensor chip according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a view showing a manufacturing process of a sensor chip according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the same reference numerals will be used for the same means regardless of the reference numerals in order to facilitate the overall understanding.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 편광을 이용한 센서 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of a sensor device using polarization according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 센서 장치는 광원부(100), 센서 칩(102) 및 검출부(104)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the sensor device according to the present invention may include a light source unit 100, a sensor chip 102, and a detector 104.

광원부(100)는 두 개의 편광방향이 동일하지 않은 입사광(Two Polarized Lights)을 센서 칩(102)으로 입사한다. The light source unit 100 receives incident light (Two Polarized Lights) in which the two polarization directions are not identical to the sensor chip 102.

본 발명에 따른 센서 칩(102)은 상기한 두 개의 입사광을 투과 또는 반사시키며, 검출부(104)는 센서 칩(102)을 투과한 광을 검출한다. The sensor chip 102 according to the present invention transmits or reflects the above two incident lights, and the detector 104 detects the light transmitted through the sensor chip 102.

검출부(104)는 두 입사광의 투과율을 측정하여 소광비를 계산한다. The detector 104 calculates the extinction ratio by measuring the transmittance of two incident lights.

여기서, 소광비는 센서 칩(102)을 거친 두 입사광에 대한 투과율의 강도의 비를 의미하며, 이를 통해 센서 칩(102)이 편광자로서 기능하는지 여부를 판단한다.Here, the extinction ratio refers to the ratio of the intensity of the transmittance to the two incident light through the sensor chip 102, through which it is determined whether the sensor chip 102 functions as a polarizer.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 센서 칩(102)에는 제1 분자 물질 및 나노입자-제2 분자 물질 접합체가 제공된다. 여기서, 제1 분자 물질은 센서 칩(102)에 소정 패턴(바람직하게는, 와이어 그리드 패턴)으로 제공되며, 제1 분자 물질과 제2 분자 물질이 결합 (혼성화: hydridization)하는 경우, 센서 칩(102)에 상기한 패턴에 상응하게 나노입자층이 형성된다. 이처럼 소정 패턴의 나노입자층이 형성되는 경우, 센서 칩(102)는 편광자로서의 역할을 하게 된다. According to one preferred embodiment of the invention, the sensor chip 102 is provided with a first molecular material and a nanoparticle-second molecular material conjugate. Here, the first molecular material is provided to the sensor chip 102 in a predetermined pattern (preferably, a wire grid pattern). When the first molecular material and the second molecular material are combined (hybridized), the sensor chip ( A nanoparticle layer is formed corresponding to the pattern described above at 102. As such, when the nanoparticle layer having a predetermined pattern is formed, the sensor chip 102 serves as a polarizer.

상기한 제1 분자 물질은 타겟 물질과 반응하는 캡쳐 물질 및 제2 분자 물질은 타겟 물질(검출하고자 하는 물질)일 수 있다. The first molecular material described above may be a capture material reacting with the target material and the second molecular material may be a target material (material to be detected).

센서 칩이 바이오 물질 검출에 이용되는 경우, 제1 분자 물질 및 제2 분자 물질은 항원-항체와 같이 특이적 결합이 가능한 생체유기분자일 수 있으며, 또한, 상보 결합이 가능한 단일 가닥의 DNA 올리고머일 수 있다. When the sensor chip is used for biomaterial detection, the first molecular material and the second molecular material may be bioorganic molecules capable of specific binding, such as antigen-antibodies, and may also be single-stranded DNA oligomers capable of complementary binding. Can be.

상기에서는 나노입자에 접합되는 물질이 타겟 물질이라 하였으나, 이에 한정됨이 없이 캡쳐 물질이 나노입자에 접합되어 있을 수도 있다. In the above, the material to be bonded to the nanoparticles is referred to as a target material, but without being limited thereto, the capture material may be bonded to the nanoparticles.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 칩의 구성을 도시한 도면이다. 2 to 5 are views showing the configuration of a sensor chip according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 센서 칩은 기판(200), 박막층(202), 분자층(204) 및 나노입자층(206)을 포함할 수 있다. As illustrated in FIGS. 2 to 4, the sensor chip according to the present invention may include a substrate 200, a thin film layer 202, a molecular layer 204, and a nanoparticle layer 206.

기판(200)은 입사광이 투과될 수 있도록 투명(glass) 기판일 수 있으며, 기판(200) 상에는 박막층(202)이 형성된다. The substrate 200 may be a glass substrate to allow incident light to pass therethrough, and a thin film layer 202 is formed on the substrate 200.

본 발명에 따른 박막층(202)은 금속 및 실리카 중 적어도 하나 또는 이들의 화합물일 수 있으며, 상기한 금속은 금, 은, 백금, 알루미늄, 구리, 티타늄, 카드뮴 및 이들의 산화물 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The thin film layer 202 according to the present invention may be at least one of metal and silica or a compound thereof, and the metal may be at least one of gold, silver, platinum, aluminum, copper, titanium, cadmium, and oxides thereof. Combinations.

하기에서는 설명의 편의를 위해, 박막층(202)이 금속을 포함하는 금속 박막층인 것으로 가정하여 설명한다. In the following description, it is assumed that the thin film layer 202 is a metal thin film layer including a metal.

유리 재질의 투명 기판(200)에 금속 박막층(202)이 접합되도록 하기 위해, 금속 박막층(202)의 하단(기판 측)에는 투명 기판(200)에 접착될 수 있는 금, 크롬, 니켈, 티타늄, 알루미늄, 몰리브덴, 구리, 백금, 팔라듐 및 이들의 산화물 중 적어도 하나 또는 이들의 조합이 제공될 수 있다. In order to bond the metal thin film layer 202 to the transparent substrate 200 made of glass, the bottom of the metal thin film layer 202 (substrate side) may be gold, chromium, nickel, titanium, At least one or combinations of aluminum, molybdenum, copper, platinum, palladium and oxides thereof may be provided.

금속 박막층(202) 상에는 와이어 그리드(Wire Grid) 패턴으로 분자층(204)이 제공된다. The molecular layer 204 is provided on the metal thin film layer 202 in a wire grid pattern.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 와이어 그리드 패턴은 기판(200)의 가로 또는 세로 방향으로 와이어 그리드(선형 격자)가 일정한 간격을 가지면서 배열된 패턴을 의미한다. As shown in FIGS. 2 to 5, the wire grid pattern refers to a pattern in which the wire grids (linear gratings) are arranged at regular intervals in the horizontal or vertical direction of the substrate 200.

본 발명에 따르면, 와이어 그리드 패턴의 단위 격자의 주기는 10nm 이상 100㎛ 이하일 수 있다. According to the present invention, the period of the unit grid of the wire grid pattern may be 10 nm or more and 100 μm or less.

여기서, 와이어 그리드 패턴의 단위 격자의 주기는 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 단위 격자(제1 분자층, 500)에서 다음 단위 격자(제2 분자층, 502)까지의 거리(A)로 정의될 수 있다. Here, the period of the unit grid of the wire grid pattern is a distance (A) from one unit grid (first molecular layer, 500) to the next unit grid (second molecular layer, 502) as shown in FIG. Can be defined.

와이어 그리드 패턴을 형성하기 위해 금속 박막층(202) 상에 레지스트를 스핀 코팅하고, 리소그래피(lithography) 공정을 통해 금속 박막층(202)의 일부만이 노출되도록 한다. 여기서, 금속 박막층(202)의 노출면이 와이어 그리드 패턴으로 형성될 수 있다.The resist is spin coated on the metal thin film layer 202 to form a wire grid pattern, and only a part of the metal thin film layer 202 is exposed through a lithography process. Here, the exposed surface of the metal thin film layer 202 may be formed in a wire grid pattern.

상기에서는 E-Beam 리소그래피 공정을 이용하는 것으로 설명하였으나, 금속 박막층(202) 상에 선택적으로 노출면을 형성하는 공정이라면 제한 없이 적용될 수 있다. Although the above description has been made using an E-Beam lithography process, any process of selectively forming an exposed surface on the metal thin film layer 202 may be applied without limitation.

여기서, 금속 박막층(202)에 잔존하는 레지스트는 저항층으로 기능하기 때문에 분자층(204)은 금속 박막층(202)의 노출면에만 접합된다. Here, since the resist remaining in the metal thin film layer 202 functions as a resistive layer, the molecular layer 204 is bonded only to the exposed surface of the metal thin film layer 202.

분자층(204)의 상부에는 나노입자층(206)이 배치된다. The nanoparticle layer 206 is disposed on the molecular layer 204.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 분자층(204)에는 개별 분자에 나노입자가 부착된 형태로 제공되며, 분자층(204)이 와이어 그리드 패턴으로 금속 박막층(202)에 접합되는 경우에 나노입자층(206) 역시 분자층(204)과 동일한 패턴으로 배치된다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the molecular layer 204 is provided in the form of nanoparticles attached to individual molecules, and the nano-layer is bonded to the metal thin film layer 202 in a wire grid pattern. The particle layer 206 is also arranged in the same pattern as the molecular layer 204.

상기한 바와 같이, 나노입자층(206)이 와이어 그리드 패턴으로 배치되는 경우, 광원부(100)에서 입사된 입사광에 대해 편광자로서의 역할을 하게 된다. As described above, when the nanoparticle layer 206 is disposed in a wire grid pattern, the nanoparticle layer 206 serves as a polarizer with respect to incident light incident from the light source unit 100.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 분자층(204)은 제1 분자 물질 및 제2 분자 물질이 결합된 형태일 수 있다. 도 6은 제1 분자 물질 및 제2 분자 물질의 결합을 이용하여 센서 칩을 제공하는 과정을 도시한 도면이다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the molecular layer 204 may be in a form in which the first molecular material and the second molecular material are combined. FIG. 6 is a diagram illustrating a process of providing a sensor chip using a combination of a first molecular material and a second molecular material.

도 6에서는 제1 분자 물질 및 제2 분자 물질이 상보 결합이 가능한 생체유기분자(예를 들어, 단일 가닥 DNA)인 것으로 가정하여 설명한다. In FIG. 6, it is assumed that the first molecular material and the second molecular material are bioorganic molecules (eg, single-stranded DNA) capable of complementary binding.

도 6a를 참조하면, 투명 기판(200) 상에 금속 박막층(202)이 제공되며, 금속 박막층(202) 상에 와이어 그리드 패턴의 레지스트(저항층: 600)가 제공된다. Referring to FIG. 6A, a metal thin film layer 202 is provided on the transparent substrate 200, and a resist of a wire grid pattern (resistance layer 600) is provided on the metal thin film layer 202.

도 6b에 도시된 바와 같이, 레지스트를 피해 노출된 금속 박막층(202) 상에 제1 생체유기분자(610)가 제공되며, 제1 생체유기분자(610)는 이 노출면(602)에 접합(부동화(immobilization))된다. As shown in FIG. 6B, a first bioorganic molecule 610 is provided on the metal thin film layer 202 which is exposed to the resist, and the first bioorganic molecule 610 is bonded to the exposed surface 602. Immobilization).

제1 생체유기분자(610)가 금속 박막층(202)에 바람직한 정렬을 가지면서 접합되도록 하고, 동시에 저항층(600)을 제거하기 위해 MCH(6-Mercapto-1-Hexanol) 처리가 이루어질 수 있다. MCH (6-Mercapto-1-Hexanol) treatment may be performed to allow the first bioorganic molecules 610 to be bonded to the metal thin film layer 202 with the desired alignment, and at the same time to remove the resistive layer 600.

또한, 제1 생체유기분자(610)가 금속 박막층(202)에 접합될 수 있도록 플라즈마 세정 처리를 통해 금속 박막층(202)의 노출면이 친수성(hydrophilic)을 되도록 할 수 있으며, 또한 KH2PO4 버퍼가 첨가될 수 있다. In addition, the exposed surface of the metal thin film layer 202 may be hydrophilic through the plasma cleaning process so that the first bioorganic molecules 610 may be bonded to the metal thin film layer 202, and may also be KH 2 PO 4. Buffer may be added.

이후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 저항층(600)이 제거된 금속 박막층(202)의 제1 생체유기분자 상에 제2 생체유기분자-나노입자 접합체(612)가 제공된다. Thereafter, as shown in FIG. 6C, a second bioorganic molecule-nanoparticle conjugate 612 is provided on the first bioorganic molecule of the metal thin film layer 202 from which the resistance layer 600 is removed.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 생체유기분자(614)의 끝단에 티올기(thiol)기를 부착하고 이를 나노입자(616)와 결합하여 제2 생체유기분자-나노입자 접합체(612)를 생성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a thiol group is attached to the end of the second bioorganic molecule 614 and combined with the nanoparticle 616 to form the second bioorganic molecule-nanoparticle conjugate 612. Can be generated.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2 생체유기분자(614)의 끝단을 아민(amine)으로 변이시키고, 나노입자(616)의 끝단에 카르복실기를 부착한 후, 아민-카르복실기 크로스 링킹(cross-linking) 반응을 이용하여 제2 생체유기분자-나노입자 접합체(612)를 생성할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the end of the second bioorganic molecule 614 is changed to an amine, and after attaching a carboxyl group to the end of the nanoparticle 616, the amine-carboxyl group cross-linking (cross- The second bioorganic molecule-nanoparticle conjugate 612 may be generated using a linking reaction.

크로스 링킹 반응을 원활하게 하기 위해, EDC(N-ethyl-N′-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide)와 NHS(N-hydroxysuccinimide)라는 물질()이 첨가될 수 있다. In order to facilitate the crosslinking reaction, a substance () such as N-ethyl-N '-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS) may be added.

본 발명에 따른 나노입자(616)는 직경이 수 nm 또는 수 십 nm인 금속이나 실리카, 또는 이들의 화합물이며, 이 때 사용되는 금속은 금, 은, 백금, 알루미늄, 구리, 티타늄, 카드뮴 및 이들의 산화물 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The nanoparticles 616 according to the present invention are metals or silicas having a diameter of several nm or tens of nm, or compounds thereof, and the metals used are gold, silver, platinum, aluminum, copper, titanium, cadmium, and the like. At least one of oxides or a combination thereof may be included.

도 6d와 같이, 제1 생체유기분자(610)와 제2 생체유기분자(614)의 상보 결합이 일어나는 경우, 도 2 내지 도 5와 같이, 투명 기판(200) 상에 와이어 그리드 패턴으로 나노입자(616)가 배치될 수 있다. As shown in FIG. 6D, when complementary coupling of the first bioorganic molecule 610 and the second bioorganic molecule 614 occurs, as shown in FIGS. 2 to 5, nanoparticles are formed in a wire grid pattern on the transparent substrate 200. 616 may be disposed.

여기서, 상보 결합은 혼성화(hydridization)로 정의될 수 있다. Here, complementary bonds can be defined as hybridization.

만일, 제1 생체유기분자(610) 및 제2 생체유기분자(614)의 상보 결합이 일어나지 않는 경우, 와이어 그리드 패턴으로 나노입자(616)가 배치되지 못하며, 이러한 경우에는 편광이 일어나지 않게 된다. If the first bioorganic molecule 610 and the second bioorganic molecule 614 do not have complementary coupling, the nanoparticles 616 are not arranged in a wire grid pattern, and in this case, polarization does not occur.

전술한 바와 같이, 본 발명은 편광이 발생하는지 여부를 이용하여 타겟 물질을 검출할 수 있다. As described above, the present invention can detect the target material using whether or not polarization occurs.

예를 들어, 제1 생체유기분자(610)를 원하는 타겟 물질을 검출하기 위한 캡쳐 물질이라 할 때, 제2 생체유기분자(614)가 상기한 캡쳐 물질과 상보 결합할 수 있는 타겟 물질이라면, 기판 상부에 와이어 그리드 패턴으로 나노입자(616)가 배치될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 생체유기분자(610,614)가 결합하는 경우, 소정 패턴의 나노입자층이 존재하게 되며, 이로 인해 입사광에 대해 편광자로서의 기능을 하게 된다. For example, when the first bioorganic molecule 610 is a capture material for detecting a desired target material, if the second bioorganic molecule 614 is a target material that can complementarily combine with the capture material, the substrate The nanoparticles 616 may be disposed on the wire grid pattern. That is, when the first and second bioorganic molecules 610 and 614 are combined, a nanoparticle layer having a predetermined pattern is present, thereby functioning as a polarizer for incident light.

그러나, 제2 생체유기분자(614)가 캡쳐 물질과 상보 결합하지 않는 물질이라면 기판 상에 와이어 그리드 패턴의 나노입자가 존재하기 않게 되며, 이러한 경우, 편광이 일어나지 않아 제2 생체유기분자(614)가 검출을 원하는 타겟 물질이 아니라는 것을 확인할 수 있다. However, if the second bioorganic molecule 614 is a material that does not complementarily combine with the capture material, the nanoparticles of the wire grid pattern do not exist on the substrate, and in this case, polarization does not occur and thus the second bioorganic molecule 614 It can be confirmed that is not the target substance desired for detection.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. Additions should be considered to be within the scope of the following claims.

Claims (12)

기판;
상기 기판 상에 형성된 박막층;
상기 박막층에 접합되는 제1 생체유기분자; 및
나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 포함하되,
상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자 중 하나가 타겟 물질과 결합하는 캡쳐 물질이며, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자가 결합되는 경우, 입사광에 대해 편광자로 기능하여 상기 타겟 물질을 검출하는 센서 칩.Board;
A thin film layer formed on the substrate;
A first bioorganic molecule bonded to the thin film layer; And
Nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate,
One of the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule is a capture material that binds to a target material, and when the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule are combined, it functions as a polarizer for incident light. Sensor chip for detecting the target material. 제1항에 있어서,
상기 제1 생체유기분자는 상기 기판 상에 와이어 그리드 패턴으로 접합되는 센서 칩. The method of claim 1,
And the first bioorganic molecules are bonded to the substrate in a wire grid pattern. 제2항에 있어서,
상기 와이어 그리드 패턴의 단위 격자 주기는 10 nm 이상 100 ㎛ 이하인 센서 칩. The method of claim 2,
The unit lattice period of the wire grid pattern is 10 nm or more and 100 μm or less. 제1항에 있어서,
상기 제1 생체유기분자는 캡쳐 물질인 센서 칩. The method of claim 1,
And the first bioorganic molecule is a capture material. 제1항에 있어서,
상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자는 상보 결합이 가능한 단일 가닥(single strand) DNA인 센서 칩. The method of claim 1,
And the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule are single stranded DNA capable of complementary binding. 제1항에 있어서,
상기 기판은 상기 입사광을 투과시키는 투명 기판이며,
상기 박막층의 하부는 상기 투명 기판에 접착 가능한 금, 크롬, 니켈, 티타늄, 알루미늄, 몰리브덴, 구리, 백금, 팔라듐 및 이들의 산화물 중 적어도 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 센서 칩. The method of claim 1,
The substrate is a transparent substrate that transmits the incident light,
And a lower portion of the thin film layer comprises at least one of gold, chromium, nickel, titanium, aluminum, molybdenum, copper, platinum, palladium, and oxides thereof, or a combination thereof. 제1항에 있어서,
상기 박막층 및 상기 나노입자는 금속 및 실리카 중 적어도 하나 또는 이들의 화합물이며,
상기 금속은 금, 은, 백금, 알루미늄, 구리, 티타늄, 카드뮴 및 이들의 산화물 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 센서 칩. The method of claim 1,
The thin film layer and the nanoparticles are at least one or a compound thereof of metal and silica,
Wherein said metal comprises at least one of gold, silver, platinum, aluminum, copper, titanium, cadmium, and oxides thereof or combinations thereof. 제1항에 있어서,
상기 제2 생체유기분자의 끝단에 부착된 티올기(thiol)와 상기 나노입자를 결합하여 상기 나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 형성하는 센서 칩. The method of claim 1,
And a thiol group attached to the end of the second bioorganic molecule and the nanoparticle to form the nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate. 제1항에 있어서,
끝단이 아민으로 변이된 상기 제2 생체유기분자와 카르복실기가 부착된 상기 나노입자의 아민-카르복실기 크로스 링킹 반응을 이용하여 상기 나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 형성하는 센서 칩.The method of claim 1,
A sensor chip for forming the nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate by using an amine-carboxyl crosslinking reaction of the second bioorganic molecule and the carboxyl group is attached to the amine end is amine-terminated end. 두 개의 서로 편광방향이 동일하지 않은 입사광을 제공하는 광원;
기판 및 상기 기판 상에 형성된 박막층을 구비하는 센서 칩; 및
상기 입사광의 편광 여부를 검출하는 검출부를 포함하되,
상기 기판에는 제1 생체유기분자, 나노입자-제2 생체유기분자의 접합체가 각각 제공되고, 상기 제1 생체유기분자는 상기 박막층에 접합되며,
상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자 중 하나가 타겟 물질과 결합하는 캡쳐 물질이고, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자가 결합되는 경우, 상기 입사광에 대해 편광자로 기능하여 상기 타겟 물질을 검출하는 센서 장치. A light source for providing incident light having two polarization directions that are not the same;
A sensor chip having a substrate and a thin film layer formed on the substrate; And
Including a detection unit for detecting whether the incident light polarized,
The substrate is provided with a conjugate of a first bioorganic molecule and a nanoparticle-second bioorganic molecule, and the first bioorganic molecule is bonded to the thin film layer,
When one of the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule is a capture material that binds to a target material, and the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule are combined, the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule function as a polarizer with respect to the incident light. To detect the target material. 편광을 이용한 센서 칩 제조 방법으로서,
기판을 제공하는 단계;
상기 기판 상에 박막층을 제공하는 단계;
상기 박막층 상에 레지스트를 스핀 코팅하고, 리소그래피 공정을 통해 패터닝하는 단계;
상기 패터닝을 통해 형성된 박막층의 노출면에 제1 생체유기분자를 접합시키는 단계; 및
나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 상기 제1 생체유기분자에 제공하는 단계를 포함하되,
상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자 중 하나가 타겟 물질과 결합하는 캡쳐 물질이며, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자가 결합되는 경우, 입사광에 대해 편광자로 기능하여 상기 타겟 물질을 검출하는 센서 칩 제조 방법. As a sensor chip manufacturing method using polarization,
Providing a substrate;
Providing a thin film layer on the substrate;
Spin coating a resist on the thin film layer and patterning the same through a lithography process;
Bonding a first bioorganic molecule to an exposed surface of the thin film layer formed through the patterning; And
Providing a nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate to the first bioorganic molecule,
One of the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule is a capture material that binds to a target material, and when the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule are combined, it functions as a polarizer for incident light. Sensor chip manufacturing method for detecting the target material. 센서 칩을 이용한 타겟 검출 방법으로서,
박막층이 형성된 기판을 제공하는 단계;
상기 박막층에 제1 생체유기분자를 접합시키는 단계;
상기 기판에 나노입자-제2 생체유기분자 접합체를 제공하는 단계; 및
상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자의 결합에 의해 상기 센서 칩이 입사광에 대해 편광자로 기능하는지 여부를 검출하는 단계를 포함하되,
상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자 중 하나가 타겟 물질과 결합하는 캡쳐 물질이며,
상기 검출 단계는, 상기 제1 생체유기분자 및 상기 제2 생체유기분자가 결합하여 상기 센서 칩이 상기 입사광에 대해 편광자로 기능하여 상기 타겟 물질이 존재하는 것으로 판단하는 타겟 검출 방법.As a target detection method using a sensor chip,
Providing a substrate on which a thin film layer is formed;
Bonding a first bioorganic molecule to the thin film layer;
Providing a nanoparticle-second bioorganic molecule conjugate to the substrate; And
Detecting whether the sensor chip functions as a polarizer for incident light by combining the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule,
One of the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule is a capture material that binds to a target material,
In the detecting step, the first bioorganic molecule and the second bioorganic molecule are combined to determine the presence of the target material by the sensor chip functioning as a polarizer with respect to the incident light.
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