KR101347104B1 - Method and apparatus for transfering and extending a nucleic acid using immobilization of nanoparticles in a nanochannel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노입자를 핵산의 한쪽 말단과 결합시키는 단계; 상기 핵산을 나노채널에 도입하는 단계; 및 상기 단수 또는 복수 개의 나노채널 내부에 나노입자를 고정시키는 단계를 포함하는 핵산 서열 분석 방법 및 한쪽 말단에 나노입자를 붙인 핵산; 상기 핵산이 도입된 단수 또는 복수 개의 나노채널; 및 상기 나노채널 내부에서 유동하는 용액을 포함하는 핵산 서열 분석 장치를 제공한다. 본 발명은 나노채널 내에서 핵산의 펼침 효과를 증대시킬 수 있고, 효소와 염기를 포함하는 용액이 유동하기 때문에 염기서열 분석의 정확도가 높고, 잡음신호가 작아서 고효율로 신호를 검출할 수 있다. 또한 기존의 효소가 수명을 다해도 유동 용액에서 공급되는 새로운 효소에 의해 지속적으로 중합 반응이 일어날 수 있어, 핵산의 서열 분석 길이에 제한이 없다.The present invention comprises the steps of binding the nanoparticles to one end of the nucleic acid; Introducing the nucleic acid into the nanochannel; And a nucleic acid sequencing method comprising the step of fixing the nanoparticles in the singular or plural nanochannels; Single or plural nanochannels into which the nucleic acid is introduced; And a solution flowing within the nanochannel. The present invention can increase the spreading effect of the nucleic acid in the nanochannel, and because the solution containing the enzyme and the base flows, the accuracy of sequencing analysis is high, the noise signal is small, it is possible to detect the signal with high efficiency. In addition, even if the existing enzyme reaches the end of life, the polymerization reaction can be continuously caused by the new enzyme supplied from the flow solution, there is no limit to the length of the nucleic acid sequence analysis.

Description

나노입자의 나노채널 내 고정을 이용한 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSFERING AND EXTENDING A NUCLEIC ACID USING IMMOBILIZATION OF NANOPARTICLES IN A NANOCHANNEL}TECHNICAL AND APPARATUS FOR TRANSFERING AND EXTENDING A NUCLEIC ACID USING IMMOBILIZATION OF NANOPARTICLES IN A NANOCHANNEL}

본 발명은 핵산 서열 분석 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to methods and apparatus for nucleic acid sequencing.

핵산 분석 방법으로 생어방법(Sanger Method)이 있는데, 이 방법은 시간과 돈이 많이 소요되는 단점이 있다. 또한 단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism: SNP)을 검출하는데 여러 번의 PCR(Polymerase Chain Reaction)과 생어방법을 반복해야 하므로 비효율적이다.There is a Sanger method as a nucleic acid analysis method, which takes a lot of time and money. In addition, multiple PCR (Polymerase Chain Reaction) and Sanger method have to be repeated to detect single nucleotide polymorphism (SNP).

또, DNA 분자를 무작위로 자른 다음 각각을 특정 단편들과 혼성화(hybridization)하여 서열을 알아내고 컴퓨터로 수없이 중복하는 서열들을 하나로 연결하는 혼성화에 의한 시퀀싱 방법, DNA 분자에 특정 단편을 붙였다 떼었다 하면서 서열을 알아내는 단계적 효소 분해 및 절단에 따른 대량 평행 시퀀싱(massively parallel sequencing with stepwise enzymatic ligation and cleavage)등의 방법이 있는데, 이들은 긴 길이의 서열을 분석하지 못하는 단점이 있다(한국공개특허 제10-2006-0030835호 참조). In addition, the DNA molecules were randomly cut and then hybridized with specific fragments to identify sequences, and a sequencing method of hybridization, in which a number of overlapping sequences were connected by a computer, and a specific fragment was attached to a DNA molecule. However, there are methods such as massively parallel sequencing with stepwise enzymatic ligation and cleavage, which find out the sequence, but have the disadvantage of failing to analyze long sequences (Korean Patent Publication No. 10). -2006-0030835).

또한, 나노구조물 가공기술과 나노광학 등의 나노기술의 발전과 함께 출현한 것으로 나노기공(nanopore), 나노채널(nanochannel) 등과 같이 DNA와 비교될 만한 작은 크기의 구조물을 이용하여 각각의 DNA로부터 염기의 순서를 전기적 또는 광학적으로 읽어내는 방법이 있다. 이 기술은 나노 구조물 내에서 엉켜있는 DNA를 효율적으로 펼치는 것이 문제이고, 긴 길이의 DNA 경우에는 서열 분석에 있어 정확도가 떨어지는 문제점이 있다. In addition, with the development of nano-structure processing technology and nano-optics, such as nanopore (nanopore), nanochannel (nanochannel), such as using a small size of the structure compared to the DNA base from each DNA There is a method of reading the order of electrical or optically. This technique has a problem of efficiently unfolding the tangled DNA in the nanostructures, and the problem of inferior accuracy in sequencing for long length DNA.

한국공개특허 제10-2006-0030835호Korean Patent Publication No. 10-2006-0030835

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 핵산의 한쪽 말단을 고정시키고 신장시켜 지속적으로 핵산 합성 효소와 염기를 공급해주어서 긴 길이의 핵산 서열을 분석할 수 있는 핵산 서열 분석 방법 및 핵산 서열 분석 장치를 제공한다.The present invention provides a nucleic acid sequencing method and nucleic acid sequencing apparatus capable of analyzing a long length nucleic acid sequence by fixing and extending one end of the nucleic acid to continuously supply the nucleic acid synthase and base to solve the above problems do.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 나노입자를 핵산의 한쪽 말단과 결합시키는 단계; 상기 핵산을 단수 또는 복수 개의 나노채널에 도입하는 단계; 및 상기 나노채널 내부에 나노입자를 고정시키는 단계를 포함하는 핵산 서열 분석 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of combining the nanoparticles with one end of the nucleic acid; Introducing the nucleic acid into a single or a plurality of nanochannels; And it provides a nucleic acid sequence analysis method comprising the step of fixing the nanoparticles in the nanochannel.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 나노채널에 도입하는 단계는 나노입자가 결합된 핵산을 채널 내에서 이송됨과 동시에 신장시킬 수 있으며, 나노입자의 고정시키는 단계 이후에 핵산을 추가하여 더욱 신장시킬 수 있다. In the nucleic acid sequencing method, the step of introducing into the nanochannel may be extended at the same time as the nucleic acid to which the nanoparticles are bound in the channel, and may be further extended by adding the nucleic acid after the step of immobilizing the nanoparticles.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 고정시키는 단계 이후에, 핵산 합성 효소와 염기를 포함하는 용액을 나노채널에 도입하여 핵산을 합성하는 단계를 더 포함하는 핵산 서열 분석 방법을 제공한다.After fixing in the nucleic acid sequencing method, it provides a nucleic acid sequencing method further comprising the step of synthesizing the nucleic acid by introducing a solution containing the nucleic acid synthetase and the base into the nanochannel.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 상기 나노입자는 단백질, 압타머, 금 나노입자 및 이들의 혼합체로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. In the nucleic acid sequencing method, the nanoparticles may be selected from the group consisting of proteins, aptamers, gold nanoparticles, and mixtures thereof.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 상기 나노입자의 직경은 핵산 직경의 2~100배인 것일 수 있다. In the nucleic acid sequence analysis method, the diameter of the nanoparticles may be 2 to 100 times the diameter of the nucleic acid.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 상기 나노입자는 핵산 갯수의 10~10000배 비율로 혼합하여 핵산의 말단과 결합시키는 것일 수 있다.In the nucleic acid sequencing method, the nanoparticles may be combined with the ends of the nucleic acid by mixing at a ratio of 10 to 10,000 times the number of nucleic acids.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 상기 나노채널의 직경은 10~100nm 인 것일 수 있다. In the nucleic acid sequence analysis method, the diameter of the nanochannel may be 10 to 100 nm.

상기 핵산 서열 분석 방법의 상기 고정시키는 단계에서 나노입자의 고정 또는 핵산의 신장은 유전영동, 단수 또는 복수 지점에서의 광포획, 나노채널 내에 단수 또는 복수 개의 돌출부의 형성 또는 pH 조절에 의해서 이루어지는 것일 수 있다.In the immobilizing step of the nucleic acid sequencing method, the immobilization of the nanoparticles or the extension of the nucleic acid may be performed by genophoresis, light capture at a singular or plural point, formation of a singular or plural protrusions in the nanochannel, or pH adjustment. have.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 상기 핵산 합성 효소는 핵산 중합효소를 포함하는 것일 수 있다.In the nucleic acid sequencing method, the nucleic acid synthase may include a nucleic acid polymerase.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 상기 염기는 항체, 올리고펩티드, 방사성 동위원소 또는 형광으로 표지된 것일 수 있다.In the nucleic acid sequencing method, the base may be labeled with an antibody, oligopeptide, radioisotope, or fluorescence.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 상기 용액은 나노채널 내에서 핵산 서열 중합 속도의 100~10000배의 속도로 유동하는 것일 수 있으며 유동속도는 핵산의 중합조건 및 신호검출의 조건에 따라 조절될 수 있다.In the nucleic acid sequence analysis method, the solution may be flowing at a rate of 100-10000 times the nucleic acid sequence polymerization rate in the nanochannel, and the flow rate may be adjusted according to the conditions of polymerization and signal detection of the nucleic acid.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 상기 핵산을 합성하는 단계는 합성되는 염기의 신호를 검출하여 서열을 분석하는 것을 포함하는 것일 수 있다.Synthesizing the nucleic acid in the nucleic acid sequence analysis method may include analyzing a sequence by detecting a signal of a base to be synthesized.

상기 핵산 서열 분석 방법에서 상기 핵산은 단일 가닥 DNA 또는 단일 가닥 RNA인 것일 수 있다.In the nucleic acid sequencing method, the nucleic acid may be single stranded DNA or single stranded RNA.

본 발명은 한쪽 말단에 나노입자를 붙인 핵산; 상기 핵산이 도입된 단수 또는 복수 개의 나노채널; 및 상기 나노채널 내부에서 유동하는 용액을 포함하며, 상기 용액은 핵산 합성 효소 및 염기를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 서열 분석 장치를 제공한다. The present invention is a nucleic acid having a nanoparticle attached to one end; Single or plural nanochannels into which the nucleic acid is introduced; And a solution flowing inside the nanochannel, wherein the solution includes a nucleic acid synthetase and a base.

상기 핵산 서열 분석 장치는 나노입자를 고정시키거나 핵산을 신장시키는 장치를 더 포함하는 것일 수 있다.The nucleic acid sequencing device may further include a device for fixing the nanoparticles or extending the nucleic acid.

상기 핵산 서열 분석 장치는 핵산 합성을 검출하는 장치를 더 포함하는 것일 수 있다.The nucleic acid sequencing device may further include a device for detecting nucleic acid synthesis.

상기 핵산 서열 분석 장치에서 상기 나노입자는 단백질, 압타머, 금 나노입자 및 이들의 혼합체로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.In the nucleic acid sequencing device, the nanoparticles may be selected from the group consisting of proteins, aptamers, gold nanoparticles, and mixtures thereof.

상기 핵산 서열 분석 장치에서 상기 나노채널의 직경은 10~100nm인 것일 수 있다.In the nucleic acid sequencing device, the diameter of the nanochannel may be 10 to 100 nm.

상기 핵산 서열 분석 장치에서 상기 핵산은 단일 가닥 DNA 또는 단일 가닥 RNA인 것일 수 있다.In the nucleic acid sequencing device, the nucleic acid may be single stranded DNA or single stranded RNA.

본 발명은 나노채널 내에서 핵산의 펼침 효과를 증대시킬 수 있고, 채널 내의 핵산에 합성된 염기에 의한 신호를 단분자 수준으로 검출하기 때문에 염기서열 분석의 정확도가 높고, 잡음신호가 작아서 고효율로 신호를 검출할 수 있다. 또한 기존의 효소가 수명을 다해도 유동 용액에서 공급되는 새로운 효소에 의해 지속적으로 중합 반응이 일어날 수 있어, 핵산의 서열 분석 길이에 제한이 없다.The present invention can enhance the unfolding effect of nucleic acid in the nanochannel, and since the signal by the base synthesized to the nucleic acid in the channel is detected at a single molecule level, the accuracy of sequencing analysis is high, and the noise signal is small and the signal is highly efficient. Can be detected. In addition, even if the existing enzyme reaches the end of life, the polymerization reaction can be continuously caused by the new enzyme supplied from the flow solution, there is no limit to the length of the nucleic acid sequence analysis.

도 1은 나노채널 내에서 나노입자를 고정시키고, 엉켜 있는 단일가닥 DNA(ssDNA)를 신장시키는 것을 나타낸 것이다.
도 2는 나노채널 내에서 핵산을 합성하는 것을 나타낸 것이다.
도 3은 핵산 합성에 의한 신호 검출 과정을 나타낸 것이다.
도 4는 다양한 크기의 나노입자가 결합된 핵산을 보여주는 실시예를 나타낸 것이다.
도 5는 나노입자가 결합된 핵산이 나노채널에 도입되어 일차적인 펼침이 일어나는 과정을 나타낸 실시예를 나타낸 것이다.
도 6은 나노채널 내에서 나노입자를 고정하는 실시예를 나타낸 것이다.
도 7은 나노채널 내에서 효소 합성하는 실시예를 나타낸 것이다.
도 8은 형광신호를 검출할 때 핵산 가닥에 중합된 염기와 채널 내에 부유하는 염기의 속도차이를 보여주는 실시예를 나타낸 것이다.
FIG. 1 shows immobilization of nanoparticles within nanochannels and stretching tangled single stranded DNA (ssDNA).
2 shows the synthesis of nucleic acids in nanochannels.
Figure 3 shows the signal detection process by nucleic acid synthesis.
Figure 4 shows an embodiment showing a nucleic acid to which nanoparticles of various sizes are bound.
Figure 5 shows an embodiment showing a process in which the nucleic acid to which the nanoparticles are bound is introduced into the nanochannel to cause the primary unfolding.
6 illustrates an embodiment of fixing nanoparticles in a nanochannel.
Figure 7 shows an embodiment of the enzyme synthesis in the nanochannel.
Figure 8 shows an embodiment showing the difference in speed between the base polymerized on the nucleic acid strand and the floating in the channel when detecting the fluorescent signal.

DNA나 RNA와 같은 핵산의 경우 실타래 형태의 꼬인 상태로 존재하게 되고, 이를 나노채널에 통과시켜 주면 어느 정도의 펼침 효과를 얻을 수 있으나 제한이 있다. 본 발명자들은 핵산의 펼침 효과를 극대화하기 위하여 핵산의 한쪽 말단을 고정하는 방법을 개발하였다.  Nucleic acids such as DNA or RNA are present in a twisted state in the form of a thread, and if passed through the nanochannels, some unfolding effect can be obtained, but there are limitations. The present inventors have developed a method for fixing one end of a nucleic acid in order to maximize the spreading effect of the nucleic acid.

이하 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.Unless defined otherwise, technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

본 발명에서 핵산은 단일 가닥 DNA(deoxyribonucleic acid) 또는 단일 가닥 RNA(ribonucleic acid)를 말하는 것으로, 게놈 DNA, 플라스미드 DNA, 파지 DNA, 유전자 재조합 DNA, mRNA, rRNA, tRNA, 유전자 재조합 RNA, micro RNA 등을 포함한다. In the present invention, the nucleic acid refers to single-stranded DNA (deoxyribonucleic acid) or single-stranded RNA (ribonucleic acid), genomic DNA, plasmid DNA, phage DNA, recombinant DNA, mRNA, rRNA, tRNA, recombinant RNA, microRNA, etc. It includes.

본 발명의 일 실시예는 나노입자를 핵산의 한쪽 말단과 결합시키는 단계; 상기 핵산을 단수 또는 복수 개의 나노채널에 도입하는 단계; 및 상기 나노채널 내부에 나노입자를 고정시키는 단계를 포함하는 핵산 서열 분석 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention comprises the steps of combining the nanoparticles with one end of the nucleic acid; Introducing the nucleic acid into a single or a plurality of nanochannels; And it provides a nucleic acid sequence analysis method comprising the step of fixing the nanoparticles in the nanochannel.

본 발명의 일 실시예에서 상기 핵산은 단일 가닥 DNA 또는 단일 가닥 RNA일 수 있다.In one embodiment of the invention the nucleic acid may be single stranded DNA or single stranded RNA.

본 발명의 일 실시예에서 상기 나노입자는 단백질, 압타머, 다양한 소재의 나노입자 및 이들의 혼합체로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the nanoparticles may be selected from the group consisting of proteins, aptamers, nanoparticles of various materials, and mixtures thereof.

상기 나노입자의 직경은 채널 내에서 고정을 효과적으로 할 수 있도록 핵산 가닥의 직경보다 크고, 나노채널 내에 도입될 수 있도록 채널의 직경 이하인 것이 바람직하다. 따라서 핵산 직경의 2~100배, 구체적으로는 5~50배일 수 있다. 2배 미만이면 나노입자의 고정에 어려움이 있고, 100배 초과이면 나노채널에 도입하기 어려울 수 있다. 도 4는 다양한 크기의 나노입자가 결합된 핵산을 보여주는 실시예를 나타낸 것이다. (a)는 나노입자 직경이 핵산 가닥 직경의 2배인 경우를 나타낸 것이고, (b)는 나노입자 직경이 핵산 가닥 직경의 5~50배인 경우를 나타낸 것이며, (c)는 나노입자 직경이 핵산 가닥 직경의 100배인 경우를 나타낸 것이다.The diameter of the nanoparticles is preferably larger than the diameter of the nucleic acid strand to effectively fix in the channel, or less than the diameter of the channel to be introduced into the nanochannel. Therefore, it may be 2 to 100 times the nucleic acid diameter, specifically 5 to 50 times. If less than 2 times difficult to fix the nanoparticles, more than 100 times may be difficult to introduce into the nanochannel. Figure 4 shows an embodiment showing a nucleic acid to which nanoparticles of various sizes are bound. (a) shows the case where the nanoparticle diameter is twice the diameter of the nucleic acid strand, (b) shows the case where the nanoparticle diameter is 5 to 50 times the diameter of the nucleic acid strand, and (c) the nanoparticle diameter is the nucleic acid strand It shows the case 100 times the diameter.

본 발명의 일 실시예에서 상기 나노입자는 핵산 갯수의 1~10000배, 구체적으로는 10~1000배 비율로 핵산과 혼합하여 핵산의 말단과 결합시킬 수 있다. 10000배 초과의 갯수를 혼합할 경우 결합효율이 떨어질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nanoparticles may be mixed with the nucleic acid at a ratio of 1 to 10000 times, specifically, 10 to 1000 times the number of nucleic acids, to bind to the ends of the nucleic acids. If you mix more than 10000 times, the coupling efficiency may decrease.

상기 나노채널은 단수 또는 복수 개일 수 있다. 복수 개의 나노채널을 사용하여 핵산 서열을 분석하면 핵산 서열을 병렬적으로 동시에 분석할 수 있어서, 처리 속도를 배가시키고, 반복적 서열 분석에 따른 오류를 최소화할 수 있다.The nanochannels may be singular or plural. Analyzing nucleic acid sequences using a plurality of nanochannels can simultaneously analyze nucleic acid sequences in parallel, thereby doubling the processing speed and minimizing errors due to repetitive sequence analysis.

본 발명의 일 실시예에서 상기 나노채널의 직경은 10~100nm ,구체적으로는 30~70nm일 수 있다. 이는 핵산의 영속 길이(persistence length)와 쿤 길이(Kuhn length)를 고려한 것이다. 10nm 미만이면 통상적으로 50 nm의 영속길이를 갖는 DNA 사슬을 나노채널 내에 도입하기 어려워진다. 100nm 초과면 나노입자의 고정이 어렵고, 핵산의 펼침 효율이 떨어지게 된다. 단일가닥 DNA 분석의 경우 영속길이가 5 nm 이하인 것을 고려하여 나노채널의 직경은 도입이 가능한 수준에서 최소화하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the diameter of the nanochannel may be 10 to 100 nm, specifically, 30 to 70 nm. This takes into account the persistence length and Kuhn length of the nucleic acid. If it is less than 10 nm, it is difficult to introduce a DNA chain having a permanent length of 50 nm into the nanochannel. If it is more than 100nm, it is difficult to fix the nanoparticles, and the spreading efficiency of nucleic acids will be reduced. In the case of single-stranded DNA analysis, considering that the endurance length is 5 nm or less, it is desirable to minimize the diameter of the nanochannel at a level that can be introduced.

상기 나노채널의 길이에는 제한이 없다. 서열 분석을 원하는 핵산의 길이보다 크기만 하면 된다. There is no limitation on the length of the nanochannels. All that is needed is a size larger than the length of the desired nucleic acid.

상기 나노입자와 결합된 핵산을 나노채널에 도입하는 과정에서 뭉쳐진 핵산이 펼쳐질 수 있다. 이때, 나노입자와 핵산의 질량 비대칭에 의해 나노입자가 결합된 핵산 말단은 느리게 이동되고, 나노입자가 결합되지 않은 다른 쪽의 말단은 채널 방향으로 상대적으로 빠르게 이동한다. 이러한 차별적인 이동에 따라 1차적인 핵산의 펼침이 일어날 수 있다. 도 5는 나노입자가 결합된 핵산이 나노채널에 도입되어 일차적인 펼침이 일어나는 과정을 나타낸 실시예로서, (a)는 질량 비대칭을 이용하여 핵산이 일차적으로 펼쳐지는 것을 나타낸 것이다.In the process of introducing the nucleic acid bound to the nanoparticles in the nanochannel, the aggregated nucleic acids may be unfolded. At this time, the nucleic acid ends to which the nanoparticles are bound move slowly due to the mass asymmetry of the nanoparticles and the nucleic acid, and the other end to which the nanoparticles are not bound moves relatively fast in the channel direction. This differential migration can lead to unfolding of the primary nucleic acid. Figure 5 is an embodiment showing the process of the first unfolding is introduced by the nanoparticle-bound nucleic acid is introduced into the nanochannel, (a) shows that the nucleic acid is first unfolded by using mass asymmetry.

또한 결합되는 나노입자의 전기적 특성에 의한 효과에 의해서도 핵산의 펼침이 일어날 수 있다. 예를 들어 결합된 나노입자가 전기적으로 중성일 경우 전기장 내에서의 전기영동 이동이 음전하를 갖는 핵산 가닥에 비해 느리게 진행되어 속도차를 가지게 되며, 반대로 나노입자의 전하량이 핵산보다 클 경우 나노입자가 핵산을 이끌 수 있게 되기도 하기 때문이다. 도 5의 (b)는 전하량 비대칭을 이용하여 핵산이 일차적으로 펼쳐지는 것을 나타낸 것이다. In addition, unfolding of nucleic acid may occur due to the effect of the electrical properties of the nanoparticles to be bound. For example, if the bound nanoparticles are electrically neutral, the electrophoretic movement in the electric field is slower than that of negatively charged nucleic acid strands, resulting in a rate difference. This is because it can lead to nucleic acid. Figure 5 (b) shows that the nucleic acid is first unfolded by using the charge asymmetry.

본 발명의 일 실시예에서 상기 고정시키는 단계는 나노입자의 고정과 동시에 또는 이후에 핵산을 신장시키는 것일 수 있다. 상기 핵산을 신장시키는 것은 핵산이 펼쳐지는 것을 의미한다. 상기 나노입자의 고정 또는 핵산의 신장은 전기장을 가하거나 외력 및 주변의 물리화학적 환경을 부가하여 이루어질 수 있다. 구체적으로, 나노채널 돌출부에 의해 유도되는 유전영동, 광포획, 또는 pH 조절에 의해서 이루어지는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the fixing may be to stretch the nucleic acid simultaneously with or after fixing the nanoparticles. Stretching the nucleic acid means spreading the nucleic acid. Fixation of the nanoparticles or extension of the nucleic acid may be achieved by applying an electric field or adding an external force and the surrounding physicochemical environment. Specifically, it may be made by the electrophoresis, light capture, or pH control induced by the nanochannel protrusion.

예를 들어, 나노채널에 전기영동을 걸어서 유도된 유전영동력(dielectrophoretic force)이 생겨서 나노입자가 고정되고 핵산이 펼쳐질 수 있다. 이를 나노채널 내에 돌출부를 형성함으로써 국부적으로 전기장을 집중시켜 유전영동 힘에 의해 나노입자를 고정시킬 수 있다. 상기 돌출부는 나노채널 내에서 단수 또는 복수개가 형성될 수 있다. 나노채널 내에 복수 개의 돌출부가 형성된 경우, 핵산에 결합된 나노입자가 나노채널 내에서 복수 개가 고정되어 병렬적으로 핵산 서열 분석이 가능하고, 정확도가 더욱 향상되는 이점이 있다. 도 6은 나노채널 내에서 나노입자를 고정하는 실시예로서, (a)는 유전영동을 이용하여 나노입자를 고정하는 것을 나타낸 것이다.For example, a dielectrophoretic force induced by electrophoresis on the nanochannel may be generated to fix the nanoparticles and unfold the nucleic acid. By forming protrusions in the nanochannels, the electric field can be locally concentrated to fix the nanoparticles by the electrophoretic force. The protrusion may be formed in singular or plural in the nanochannel. In the case where a plurality of protrusions are formed in the nanochannel, a plurality of nanoparticles bound to the nucleic acid are fixed in the nanochannel, thereby allowing nucleic acid sequence analysis in parallel and further improving accuracy. Figure 6 is an embodiment for fixing the nanoparticles in the nanochannel, (a) shows the fixing of the nanoparticles by using electrophoresis.

또한, 광포획에 의해 나노입자를 고정시킬 수 있다. 나노채널 내에서 단수 또는 복수 개의 지점에서 광포획하여 나노입자를 고정시킬 수 있다. 복수 개의 지점에서 광포획을 실시할 경우, 핵산에 결합된 나노입자가 나노채널 내에서 복수 개가 고정되어 병렬적으로 핵산 서열 분석이 가능하고, 정확도가 더욱 향상되는 이점이 있다. 도 6의 (b)는 광포획을 이용하여 나노입자를 고정하는 실시예를 나타낸 것이다. In addition, the nanoparticles can be fixed by light capture. The nanoparticles may be fixed by light trapping at a single point or a plurality of points within the nanochannels. When the light capture is carried out at a plurality of points, a plurality of nanoparticles bound to the nucleic acid are fixed in the nanochannel, thereby allowing nucleic acid sequence analysis in parallel and further improving accuracy. Figure 6 (b) shows an embodiment of fixing the nanoparticles using light capture.

채널 내에 도입되는 용액의 pH 값 조절에 의해서도 핵산을 펼칠 수 있다. 나노채널 내에 핵산과 함께 도입되는 용액의 pH 값을 일시적으로 혹은 단계적으로 증가시킴에 따라 핵산이 펼쳐지는 효과를 볼 수 있다.Nucleic acid can also be expanded by adjusting the pH value of the solution introduced into the channel. As the pH value of the solution introduced with the nucleic acid in the nanochannel increases temporarily or stepwise, the nucleic acid can be spread.

상기 방법에 의해 나노입자 부분이 안정적으로 고정된 상태에서 전기영동 흐름이 지속되어 핵산의 펼침 효과를 Contour length 이상의 수준으로 향상시킬 수 있다. By the above method, the electrophoretic flow is continued in the state where the nanoparticle portion is stably fixed, thereby improving the unfolding effect of the nucleic acid to a level of Contour length or more.

본 발명의 일 실시예는 상기 고정시키는 단계 이후에, 핵산 합성 효소와 염기를 포함하는 용액을 나노채널에 도입하여 핵산을 합성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 7은 나노채널 내에서 효소 합성하는 실시예를 나타낸 것이다.One embodiment of the present invention may further include the step of synthesizing the nucleic acid by introducing a solution containing a nucleic acid synthetase and a base into the nanochannel after the fixing step. Figure 7 shows an embodiment of the enzyme synthesis in the nanochannel.

본 발명의 일 실시예에서 상기 용액은 래더-형성 올리고뉴클레오티드 프라이머 및/또는 키메릭 올리고뉴클레오티드 프라이머, 완충성분, 마그네슘 염 및 증폭반응을 수행하기 위해 필요한 성분과 같은 그 등가물을 더 함유할 수 있다. In one embodiment of the present invention the solution may further contain equivalents such as ladder-forming oligonucleotide primers and / or chimeric oligonucleotide primers, buffering components, magnesium salts and components necessary for carrying out the amplification reaction.

본 발명의 일 실시예에서 상기 핵산합성효소는 핵산 중합효소를 포함할 수 있다. 나선 치환 활성을 가진 DNA 중합효소라면 어떠한 것이라도 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 그의 예시는 대장균( Escherichia coli: E. coli)에서 유래한 DNA 중합효소 Ⅰ의 큰 단편 (Klenow 단편) 뿐만 아니라, 바실러스 스티아로더모필러스 (이하, B. st로 기재됨) 및 바실러스 칼도테넥스 (이하, B. ca로 기재됨)와 같은 바실러스 속의 고온성세균에서 유래한 5'→3' 엑소뉴클레아제 활성이 결여된 DNA 중합효소를 포함할 수 있다. 중온성 및 열-저항성 DNA 중합효소 모두 본 발명에 따라 바람직하게 사용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nucleic acid synthase may include a nucleic acid polymerase. Any DNA polymerase having helix substitution activity can be used according to the present invention. Examples thereof include large fragments of DNA polymerase I (Klenow fragment) derived from Escherichia coli (E. coli), as well as Bacillus stiadermophilus (hereafter described as B. st) and Bacillus caldotenex DNA polymerases lacking 5 ′ → 3 ′ exonuclease activity derived from thermophilic bacteria of the genus Bacillus, hereinafter described as B. ca. Both mesophilic and heat-resistant DNA polymerases can be preferably used according to the present invention.

본 발명의 일 실시예에서 상기 염기는 dNTP, 변형된 디옥시리보뉴클레오티드 또는 디옥시뉴클레오티드 트리포스페이트 유사체를 함유할 수 있다. In one embodiment of the invention the base may contain dNTPs, modified deoxyribonucleotides or deoxynucleotide triphosphate analogs.

본 발명의 일 실시예에서 상기 염기는 항체, 올리고펩티드, 방사성 동위원소 또는 형광으로 표지된 것일 수 있다. In one embodiment of the invention the base may be labeled with an antibody, oligopeptide, radioisotope or fluorescence.

본 발명의 일 실시예에서 상기 용어 “표지”는 항체, 올리고펩티드 또는 다른 유기 분자에 직접 또는 간접적으로 접합된 검출가능한 화합물 또는 조성물을 의미하고, 그 자체로 검출 가능하거나, 검출 가능한 기질화합물이나 조성물의 화학적 변경을 촉매할 수 있다. 또한, 표지의 예로, 화학발광(chemiluminescent) 표지, FRET(Fluorescence resonance energy transfer) 표지, 양자점(quantum dot) 표지 또는 금속 표지의 예도 들 수 있다. In one embodiment of the present invention, the term “label” means a detectable compound or composition conjugated directly or indirectly to an antibody, oligopeptide or other organic molecule, and is itself a detectable or detectable matrix compound or composition. It can catalyze the chemical alteration of. In addition, examples of the label include a chemiluminescent label, a Fluorescence resonance energy transfer (FRET) label, a quantum dot label or a metal label.

본 발명의 일 실시예에서 상기 형광 표지는 예를 들어, Cy-5, Cy-3, Alexa 647, Alexa 488, TOTO 등을 포함하는 유기 형광 표지, 비오틴-결합물질, 테트라메틸로다민(TMR), 테트라메틸로다민 이소시아네이트(TMRITC), x-로다민 및 텍사스 레드 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 다른 형광 표지들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 공지된 것이라 할 것이다. In one embodiment of the present invention, the fluorescent label is, for example, Cy-5, Cy-3, Alexa 647, Alexa 488, organic fluorescent labels including TOTO, etc., biotin-binding material, tetramethyltamine (TMR) , Tetramethylhodamine isocyanate (TMRITC), x-rhodamine, Texas red and the like can be used. Other fluorescent labels that can be used in the present invention will be known to those of ordinary skill in the art.

본 발명의 일 실시예에서 상기 용액은 나노채널 내에서 일정한 속도로 유동하는 것일 수 있다. 예를 들어, 용액의 유동 속도는 핵산 서열 중합 속도의 100~10000배일 수 있다. 중합 속도의 100배 미만이면 용액 내의 염기의 이동 속도가 느리기 때문에 유동 용액 내의 염기가 중합반응을 검출하는 형광 신호의 노이즈로 작용한다. 그래서, 중합반응에 참여하는 염기의 중합 연장 속도와 중합반응에 참여하지 않는 용액 내의 염기의 유동 속도의 차별성이 떨어져서, 신호분석의 정확도가 떨어진다. 한편, 중합 속도의 10000배 초과일 경우는 중합 반응 자체의 효율이 떨어질 수 있다. In one embodiment of the present invention, the solution may be to flow at a constant speed in the nanochannel. For example, the flow rate of the solution may be 100-10000 times the rate of nucleic acid sequence polymerization. If it is less than 100 times the polymerization rate, since the movement speed of the base in a solution is slow, the base in a fluid solution acts as a noise of the fluorescent signal which detects a polymerization reaction. Therefore, the difference between the polymerization extension rate of the base participating in the polymerization reaction and the flow rate of the base in the solution not participating in the polymerization is inferior, resulting in poor signal analysis accuracy. On the other hand, when it is more than 10000 times the polymerization rate, the efficiency of the polymerization reaction itself may be lowered.

이러한 용액의 유동속도는 시간에 따라 변화를 주어 적용할 수 있다. 효소 및 염기가 중합반응이 안정적으로 일어날 수 있도록 용액의 속도를 일시적으로 0으로 설정하여 반응을 유도한 후 형광신호를 검출할 때에는 일정 유동속도를 가한다. 이를 통해 비교적 안정적인 합성과 신호 검출이 가능하다.The flow rate of such a solution can be applied by varying with time. In order to stably polymerize the enzyme and base, the rate of the solution is set to 0 temporarily to induce the reaction, and then a constant flow rate is applied when detecting the fluorescent signal. This allows relatively stable synthesis and signal detection.

용액의 유동은 채널의 양쪽 끝에 전극을 위치시켜서 전기영동 힘을 이용할 수 있다. 이때 나노채널 입구의 용액이 출구로 대부분 이동하였을 때 같은 농도의 용액을 입구에 공급하여 용액의 농도와 유동속도 및 환경을 일정하게 유지시킬 수 있다. 도 7의 (a)는 전기영동 힘을 이용하여 용액을 유동시키고, 핵산을 효소 합성하는 실시예를 나타난 것이다.The flow of solution can utilize electrophoretic forces by placing electrodes at both ends of the channel. At this time, when the solution at the inlet of the nanochannel is mostly moved to the outlet, a solution of the same concentration can be supplied to the inlet to maintain a constant solution concentration, flow rate, and environment. Figure 7 (a) shows an embodiment of flowing the solution using the electrophoretic force, enzyme synthesis of nucleic acid.

또한 나노채널의 입구와 출구를 서로 연결하여 펌핑을 하여 용액을 순환시킬 수 있다. 이때 용액의 유동 속도를 유지시킬 수 있는 장점이 있고, 반응을 하지 않은 효소나 염기들이 순환되어 활용될 수 있는 장점이 있어 효율적이다. 도 7의 (b)는 나노채널의 입구와 출구를 서로 연결하여 펌핑을 하여 용액을 순환시키고, 핵산을 효소 합성하는 실시예를 나타난 것이다.In addition, the inlet and outlet of the nanochannels can be connected to each other to pump the solution. At this time, there is an advantage that can maintain the flow rate of the solution, it is efficient because there is an advantage that can be utilized by circulating the enzyme or base that has not reacted. 7 (b) shows an embodiment in which the inlet and the outlet of the nanochannels are connected to each other to pump the solution, circulate the solution, and enzymatically synthesize the nucleic acid.

본 발명의 일 실시예에서 상기 핵산을 합성하는 단계는 합성되는 염기의 신호를 검출하여 서열을 분석하는 것을 포함한다. In one embodiment of the present invention the step of synthesizing the nucleic acid comprises analyzing the sequence by detecting a signal of the base to be synthesized.

본 발명에서 핵산 합성효소는 핵산과 염기 사이에 중합 반응을 유도한다. 핵산 주변의 채널 내에서 핵산 합성 효소와 염기들이 용액의 순환에 의해 계속적으로 공급되므로 하나의 효소가 중합반응 도중 불활성화되더라도 새로 공급되는 주변의 다른 효소들에 의해 중합이 연속적으로 이루어질 수 있다. 핵산 중합 효소가 지속적으로 공급되지 않고 단일 효소일 경우에는 형광 검출을 위한 고에너지 레이저에 오랫동안 노출되어 중합효소가 불활성화되기 쉽다. 이러한 경우 형광 신호를 검출할 수 있는 핵산 합성 길이가 제한적이어서 문제가 있다. 그러나, 본 발명은 핵산 합성 효소가 지속적으로 공급되므로 서열 분석을 할 수 있는 핵산 길이에 제한이 없다.In the present invention, the nucleic acid synthase induces a polymerization reaction between the nucleic acid and the base. Since the nucleic acid synthetase and the bases are continuously supplied by the circulation of the solution in the channel around the nucleic acid, even if one enzyme is inactivated during the polymerization, the polymerization may be continuously performed by other newly supplied enzymes. If the nucleic acid polymerase is not continuously supplied and is a single enzyme, the polymerase is likely to be inactivated by prolonged exposure to a high energy laser for fluorescence detection. In this case, there is a problem in that the length of nucleic acid synthesis capable of detecting a fluorescent signal is limited. However, the present invention is not limited to the length of nucleic acid that can be sequenced because the nucleic acid synthetase is continuously supplied.

또한 용액에서 핵산 합성 염기의 농도는 기존의 효소합성을 기반으로 하는 서열 분석 방법에 비하여 낮은 농도만으로도 반응이 가능하다. 종래의 나노 구조를 이용하는 방식의 경우 염기가 용액 내에 확산에 의해 효소에 도달하는 것이므로 Km(반응이 일어나는 농도)의 수십 배에 해당하는 농도의 염기를 포함하는 용액을 이용하였다. 반면 본 발명의 경우 나노채널 내에 염기를 포함한 용액을 유동에 의하여 직접적으로 효소에 적용되므로 Km 값에 준하는 농도만으로 반응시킬 수 있다. In addition, the concentration of the nucleic acid synthesis base in the solution can be reacted with only a low concentration compared to the conventional sequencing method based on enzyme synthesis. In the conventional method using a nanostructure, since the base reaches the enzyme by diffusion in the solution, a solution containing a base having a concentration corresponding to several tens of Km (the concentration at which the reaction occurs) was used. On the other hand, in the case of the present invention, since the solution containing the base in the nanochannel is directly applied to the enzyme by flow, it can be reacted at a concentration corresponding to the Km value only.

본 발명에서의 서열 분석은 합성되는 염기 신호를 검출하여 서열을 분석하는 데 채널 내에서 유동하는 염기는 채널 내의 유동과 확산 운동에 의해 레이저에 의한 검출 공간에서의 체류 시간이 상대적으로 매우 짧다. 한편, 주변의 유동 용액 속의 염기들에 비하여 핵산 서열에 부착되는 염기의 경우 형광 신호를 내는 일정 위치에서의 체류 시간이 매우 길게 되므로 형광이 안정적이고 강해서 형광 신호 검출의 효율을 높이게 된다. 이는 종래의 기술보다 주변 형광 염기에 의한 잡음신호를 현저하게 줄일 수 있는 장점을 가진다. 도 8은 형광신호를 검출할 때 핵산 가닥에 중합되는 염기와 채널 내에 부유하는 염기의 속도차이를 보여주는 실시예를 나타낸 것이다. 본 실시예에서 중합되는 염기의 검출 공간 내에서의 체류 시간은 약 10~30 msec 이고, 채널 내에서 부유하는 염기의 검출 공간 내에서의 체류 시간은 약 10 ㎲ec - α이다. 여기서 α는 용액의 유동으로 발생하는 힘에 의한 것이다. 본 발명에 의하면, 중합 염기의 체류 시간이 부유 염기의 체류 시간보다 1000배 이상의 차이가 발생하므로, 종래보다 더 낮은 농도로 신호 검출의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. In the present invention, the sequence analysis detects the base signal to be synthesized, and the sequence flowing in the channel has a relatively short residence time in the detection space by the laser due to flow and diffusion motion in the channel. On the other hand, the base attached to the nucleic acid sequence compared to the bases in the surrounding fluid solution has a very long residence time at a certain position for emitting a fluorescent signal, so that the fluorescence is stable and strong, thereby increasing the efficiency of detecting the fluorescent signal. This has the advantage of significantly reducing the noise signal caused by the surrounding fluorescent base than the prior art. Figure 8 shows an embodiment showing the difference in speed between the base polymerized on the nucleic acid strand and the floating in the channel when detecting the fluorescent signal. In the present embodiment, the residence time in the detection space of the base to be polymerized is about 10-30 msec, and the residence time in the detection space of the base suspended in the channel is about 10 sec-α. Where α is due to the force generated by the flow of the solution. According to the present invention, since the retention time of the polymerization base is 1000 times or more different than the retention time of the floating base, there is an effect that the efficiency of signal detection can be improved at a lower concentration than the conventional one.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (19)

나노입자를 핵산의 한쪽 말단과 결합시키는 단계;
상기 핵산을 단수 또는 복수 개의 나노채널에 도입하는 단계; 및
상기 나노채널 내부에 나노입자를 고정시키는 단계를 포함하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
Binding the nanoparticles to one end of the nucleic acid;
Introducing the nucleic acid into a single or a plurality of nanochannels; And
Fixing and extending the nucleic acid in the nanochannel comprising the step of fixing the nanoparticles in the nanochannel.
제1항에 있어서,
상기 고정시키는 단계는 나노입자의 고정과 동시에 또는 이후에 핵산을 신장시키는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
The method of claim 1,
Wherein said immobilizing comprises elongating the nucleic acid simultaneously with or after immobilization of the nanoparticles.
제1항에 있어서,
상기 고정시키는 단계 이후에,
핵산 합성 효소와 염기를 포함하는 용액을 나노채널에 도입하여 핵산을 합성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
The method of claim 1,
After the fixing step,
A method of transporting and stretching nucleic acids in a nanochannel, further comprising the step of synthesizing the nucleic acid by introducing a solution comprising a nucleic acid synthetase and a base into the nanochannel.
제1항에 있어서,
상기 나노입자는 단백질, 압타머, 금 나노입자 및 이들의 혼합체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
The method of claim 1,
The nanoparticles are selected from the group consisting of proteins, aptamers, gold nanoparticles and mixtures thereof.
제4항에 있어서,
상기 나노입자의 직경은 핵산 직경의 2~100배인 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
5. The method of claim 4,
The diameter of the nanoparticles is 2 to 100 times the diameter of the nucleic acid, characterized in that the transfer and extension method of the nucleic acid in the nanochannel.
제1항에 있어서,
상기 나노입자는 핵산 갯수의 10~10000배 비율로 혼합하여 핵산의 말단과 결합시키는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
The method of claim 1,
Said nanoparticles are mixed at a ratio of 10 to 10,000 times the number of nucleic acids to bind to the ends of the nucleic acids, characterized in that the transport and extension of nucleic acids in the nanochannel.
제1항에 있어서,
상기 나노채널의 직경은 10~100nm 인 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
The method of claim 1,
The nanochannel diameter is 10 ~ 100nm, characterized in that the transfer and extension method of the nucleic acid in the nanochannel.
제2항에 있어서,
상기 고정시키는 단계에서 나노입자의 고정 또는 핵산의 신장은 유전영동, 단수 또는 복수 지점에서의 광포획, 나노채널 내에 단수 또는 복수 개의 돌출부의 형성 또는 pH 조절에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
3. The method of claim 2,
In the fixation step, the fixation of the nanoparticles or the elongation of the nucleic acid is performed by genophoresis, light capture at the singular or plural points, formation of the singular or plural protrusions in the nanochannel, or pH adjustment. Of nucleic acid transport and elongation.
제3항에 있어서,
상기 핵산 합성 효소는 핵산 중합효소를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
The method of claim 3,
The nucleic acid synthetase comprises a nucleic acid polymerase method of transferring and stretching the nucleic acid in the nanochannel.
제3항에 있어서,
상기 염기는 항체, 올리고펩티드, 방사성 동위원소 또는 형광으로 표지된 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
The method of claim 3,
Wherein said base is labeled with an antibody, oligopeptide, radioisotope or fluorescence.
제3항에 있어서,
상기 용액은 나노채널 내에서 핵산 서열 중합 속도의 100~10000배의 일정한 속도로 유동하는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
The method of claim 3,
The solution is a method for transporting and stretching nucleic acids in the nanochannel, characterized in that the flow at a constant rate of 100-10000 times the rate of polymerization of the nucleic acid sequence in the nanochannel.
제3항에 있어서,
상기 핵산을 합성하는 단계는 합성되는 염기의 신호를 검출하여 서열을 분석하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
The method of claim 3,
Synthesizing the nucleic acid comprises analyzing a sequence by detecting a signal of a base to be synthesized.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핵산은 단일 가닥 DNA 또는 단일 가닥 RNA인 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 방법.
13. The method according to any one of claims 1 to 12,
Wherein said nucleic acid is single-stranded DNA or single-stranded RNA.
한쪽 말단에 나노입자를 붙인 핵산;
상기 핵산이 도입된 단수 또는 복수 개의 나노채널; 및
상기 나노채널 내부에서 유동하는 용액을 포함하며,
상기 용액은 핵산 합성 효소 및 염기를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 장치.
Nucleic acids having nanoparticles attached to one end thereof;
Single or plural nanochannels into which the nucleic acid is introduced; And
It includes a solution flowing in the nanochannel,
The solution comprises a nucleic acid synthetase and a base, characterized in that for transporting and stretching the nucleic acid in the nanochannel.
제14항에 있어서,
상기 장치는 나노입자를 고정시키거나 핵산을 신장시키는 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 장치.
15. The method of claim 14,
The device further comprises a device for immobilizing or stretching the nucleic acid nanoparticles device for transporting and stretching the nucleic acid in the nanochannel.
제14항에 있어서,
상기 장치는 핵산 합성을 검출하는 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein said device further comprises a device for detecting nucleic acid synthesis.
제14항에 있어서,
상기 나노입자는 단백질, 압타머, 금 나노입자 및 이들의 혼합체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 장치.
15. The method of claim 14,
The nanoparticle is a protein, aptamers, gold nanoparticles and mixtures thereof, characterized in that the transport and stretching apparatus of nucleic acid in the nanochannels, characterized in that characterized in that the group.
제14항에 있어서,
상기 나노채널의 직경은 10~100nm인 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 장치.
15. The method of claim 14,
A device for transferring and stretching nucleic acids in a nanochannel, characterized in that the diameter of the nanochannel is 10 ~ 100nm.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핵산은 단일 가닥 DNA 또는 단일 가닥 RNA인 것을 특징으로 하는 나노채널 내에서의 핵산의 이송 및 신장 장치.
19. The method according to any one of claims 14 to 18,
Wherein said nucleic acid is single-stranded DNA or single-stranded RNA.
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KR20100018495A (en) * 2007-03-28 2010-02-17 바이오나노매트릭스, 인크. Methods of macromolecular analysis using nanochannel arrays
KR20110047823A (en) * 2009-10-30 2011-05-09 배재대학교 산학협력단 Methods for Detection and Isolation of DNAs Using Nanoparticles

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