KR101514321B1 - Methods of preparing biosensor for multiplexing detection system by using anisotropic biohybrid microparticles and their applications - Google Patents

Methods of preparing biosensor for multiplexing detection system by using anisotropic biohybrid microparticles and their applications Download PDF

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Abstract

본 발명은 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자(anisotropic biohybrid microparticles)를 이용한 바이오센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 마이크로입자 구조체를 이용하여 선택적인 방향성을 가지는, 두 가지 이상의 작용기에 따른 다중 검출 및 표적화 (Targeting)가 가능한 바이오센서에 관한 것이다.The present invention relates to a biosensor using anisotropic biohybrid microparticles. More particularly, the present invention relates to a biosensor using an anisotropic microhybrid microparticle, which is physically and chemically compartmentalized, And more particularly, to a biosensor capable of multiple detection and targeting according to the biosensor.

Description

이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자를 이용한 다중검출용 바이오센서 제조 방법 및 그의 응용 {METHODS OF PREPARING BIOSENSOR FOR MULTIPLEXING DETECTION SYSTEM BY USING ANISOTROPIC BIOHYBRID MICROPARTICLES AND THEIR APPLICATIONS}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a biosensor for multiple detection using anisotropic biohybrid microparticles and a method of manufacturing the biosensor for multiple detection using anisotropic biohybrid microparticles,

본 발명은 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자(anisotropic biohybrid microparticles)를 이용한 바이오센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 마이크로입자 구조체를 이용하여 항원-항체 결합에 대해 선택적인 방향성을 가지는, 두 가지 이상의 작용기에 따른 다중 검출 및 표적화 (Targeting)가 가능한 바이오센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a biosensor using anisotropic biohybrid microparticles, and more particularly, to a biosensor using an anisotropic microparticle structure, which is physically and chemically compartmentalized, to selectively orient an antigen- The present invention relates to a biosensor capable of multiple detection and targeting according to two or more functional groups.

마이크로 또는 나노크기의 입자들이 물리화학에 기초한 바이오센서에 많이 이용되고 있다. 마이크로 또는 나노크기의 입자들과 생물분자의 조합은 생명공학 분야에서 흥미롭게 여겨진다. 왜냐하면 뛰어난 생체적합성과 특정 표면적 때문에 바이오센서 본연의 역할을 향상시키는데 중요한 역할을 하며, 작은 입자일수록 그것의 표면곡률에 의하여 보다 큰 입자와 비교했을 때 본래에 가까운 단백질 구조기능을 유지하는데 도움을 주기 때문이다.Micro- or nano-sized particles are widely used in biosensors based on physical chemistry. The combination of micro- or nano-sized particles and biomolecules is of interest in biotechnology. Because of its excellent biocompatibility and specific surface area, it plays an important role in improving the biosensor's role, and its smaller surface gravitational surface curvature helps to preserve the original protein structure function compared to larger particles to be.

그러나, 기존의 전통적인 등방성 마이크로 또는 나노입자 구조체로는 생물질을 선택적으로 다중검출하는 시스템을 구현할 수 없었다. However, it has not been possible to implement a system that selectively detects multiple substances with conventional isotropic micro or nanoparticle structures.

즉, 등방성 마이크로 또는 나노입자 구조체의 경우 검출 가능한 부분이 오직 한 가지로 제한되기 때문에, 다중 바이오센싱 (Multi-biosensing)과 다중 바이오이미징 (Multi-bioimaging), 다중 약물전달 시스템 (Multi-functional drug delivery system) 및 생물질의 다중 검출용 바이오메디칼 마이크로디바이스 (Biomedical devices)응용에 한계가 있다.In other words, in the case of isotropic micro or nanoparticle structures, the detectable moiety is limited to only one, so that multiple bio-sensing, multi-bioimaging, multi-functional drug delivery system) and biomedical devices for multiple detection of biological substances.

최근에, 나노 크기에서 이방성 구획을 갖는 나노구조체가 각 구획에 의해 가지는 다기능성 (Multi-functionality) 특성을 지니는 진보된 물질로서 생산되고 있다. 상기 두 개의 구획은 각각이 단일 고분자, 두 개의 고분자의 혼합물 또는 전체적으로 다른 고분자로 구성될 수 있다. 고유의 화학적 특성을 가지는 다양한 고분자가 다양한 산업 및 바이오메디컬 적용에 대한 이방성 나노입자 및 나노섬유를 생성하기 위해 결합된다. 특히, 다양한 약물 치료적 분자 및 무기물 나노입자를 각 구획으로 도입될 수 있다. 이런 나노 크기의 이방성 구조체는 각 구획으로부터 다른 약물 방출 기작을 갖는 다양한 약물 전달 시스템, 조직 공학 지지체, 전환가능한 표면, 및 센서에 잠재적으로 적용될 수 있다. Recently, nanostructures with anisotropic segments in the nano-scale have been produced as advanced materials with multi-functional properties possessed by each segment. The two compartments may each be composed of a single polymer, a mixture of two polymers, or an entirely different polymer. A variety of polymers with inherent chemical properties are combined to produce anisotropic nanoparticles and nanofibres for a variety of industrial and biomedical applications. In particular, a variety of drug-therapeutic molecular and inorganic nanoparticles can be introduced into each compartment. Such nano-sized anisotropic structures can potentially be applied to various drug delivery systems, tissue engineering supports, switchable surfaces, and sensors having different drug release mechanisms from each compartment.

이방성 구조체는 다중 구획성을 가지기 때문에, 전환 가능 영상 표시 장치, 접점에서의 콜로이드 안정화제, 자가추진 모터, 광학센서 등의 소재로 이용될 수 있다. 반면에, 마이크로 또는 나노 크기의 활성화를 가지는 이방성 구조체에 대한 연구는 많이 이루어지지 않았는데, 이런 구조체는 조직공학, 재생의학 및 약물전달 등의 생물의약 소재로 사용될 수 있다.Since the anisotropic structure has multiple compartments, it can be used as a material for a switchable image display, a colloidal stabilizer at a contact, a self-propelled motor, an optical sensor, and the like. On the other hand, there have been few studies on anisotropic structures with micro- or nano-scale activation, and such structures can be used as biomedical materials such as tissue engineering, regenerative medicine, and drug delivery.

이에 본 발명자들은 물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자(anisotropic biohybrid microparticles) 구조체의 선택적 방향성을 가지는 특성을 이용하여, 두 가지 이상의 작용기에 따른 선택적으로 생체물질 다중 검출 및 표적화 (Targeting)가 가능한 광학적 형광에 기초한 새로운 개념의 바이오센서를 만들 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have found that, by using selective orientation properties of an anisotropic biohybrid microparticles structure compartmentalized by physico-chemical compartmentalization, it is possible to selectively detect multiple targets and two or more biomolecules depending on two or more functional groups, A novel concept of a biosensor based on the optical fluorescence capable of being produced by the method of the present invention.

Wang, L., O'Donoghue, M.B. & Tan, W.H. Nanoparticles for multiplex diagnostics and imaging. Nanomedicine-Uk1, 413-426 (2006).Wang, L., O'Donoghue, M.B. & Tan, W.H. Nanoparticles for multiplex diagnostics and imaging. Nanomedicine-Uk1, 413-426 (2006). Nolan, J.P. & Mandy, F. Multiplexed and microparticle-based analyses: Quantitative tools for the large-scale analysis of biological systems. Cytom Part A69A, 318-325 (2006).Nolan, J.P. & Mandy, F. Multiplexed and microparticle-based analyzes: Quantitative tools for the large-scale analysis of biological systems. Cytom Part A69A, 318-325 (2006). Scholler, N. et al. Bead-based ELISA for validation of ovarian cancer early detection markers. Clin Cancer Res12, 2117-2124 (2006).Scholler, N. et al. Bead-based ELISA for validation of ovarian cancer early detection markers. Clin Cancer Res 12, 2117-2124 (2006). Kellar, K.L. & Iannone, M.A. Multiplexed microsphere-based flow cytometric assays. 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본 발명의 목적은 물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자(anisotropic biohybrid microparticles) 구조체를 포함하는 다중검출용 바이오센서를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a biosensor for multiple detection that includes an anisotropic biohybrid microparticles structure that is physically and chemically compartmentalized.

본 발명의 다른 목적은 공초점 레이저 주사 현미경 (Confocal laser scanning microscope, CLSM)을 이용한, 상기 다중검출용 바이오센서로 생체물질을 다중검출하는 방법을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide a method for multiplexing biomaterials using the confocal laser scanning microscope (CLSM).

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 In order to solve the above problems,

물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자(anisotropic biohybrid microparticles) 구조체를 포함하되, An anisotropic biohybrid microparticles structure that is physically and chemically compartmentalized,

상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자의 각 구획에는 상이한 종류의 항체가 도입되어 있어, 상이한 항원-항체 반응에 따른 선택적 방향성을 지니는 것을 특징으로 하는, 다중검출용 바이오센서를 제공한다.Wherein each of the sections of the anisotropic biohybrid microparticles has different types of antibodies introduced therein and has selective orientation according to a different antigen-antibody reaction.

상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자는 가교결합을 지닌 공중합체 고분자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는데, 예를 들어, 화학적 가교결합, UV 광 가교결합, 열적 가교결합 (Thermal crosslinking) 등을 통해 가교결합을 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 열적 가교결합의 경우를 사용하였다, The anisotropic biohybrid microparticles are characterized in that they are composed of copolymer polymers having cross-linking. For example, they form cross-links through chemical cross-linking, UV light cross-linking, thermal cross-linking, can do. In one embodiment of the present invention, thermal crosslinking was used.

이 때, 상기 공중합체 고분자는 폴리(아크릴아미드-코-아크릴레이트))[poly(acrylamide-co-acrylic acid, poly(AAm-co-AA)]폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-코-스테아릴 아크릴레이트)[Poly (N-isopropyl acrylamide-co-stearyl acrylate), Poly(NIPAm-co-SA)], 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-코-알릴아민)[poly(N-isopropylacrylamide-co-allylamine), poly(NIPAM-co-AA)], 및 아크릴 부분(acrylic moiety)을 가지는 poly(NIPAM-co-AA)로 등으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서는 폴리(아크릴아미드-코- 아크릴레이트)[poly(acrylamide-co-acrylic acid, poly(AAm-co-AA)]을 사용하였다.At this time, the copolymer polymer may be a poly (acrylamide-co-acrylic acid), a poly (acrylamide-co-acrylic acid), a poly (N-isopropylacrylamide- (N-isopropyl acrylamide-co-stearyl acrylate), poly (NIPAm-co-SA), poly (N-isopropylacrylamide-co and poly (NIPAM-co-AA) having an acrylic moiety, such as poly (NIPAM-co-AA) (Acrylamide-co-acrylic acid, poly (AAm-co-AA)] was used.

본 발명의, 물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자는 전기수력학적 공동분사 (electrohydrodynamic co-jetting) 방법으로 제조할 수 있다.
The physically and chemically compartmentalized anisotropic biohybrid microparticles of the present invention can be prepared by an electrohydrodynamic co-jetting method.

특히, 본 발명의 상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자는 생체물질의 다중 검출을 위해, 각 구획에 상이한 종류의 항체를 도입하기 위한 상이한 작용기가 도입되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자의 각 구획에는 상기 상이한 작용기에 의해 상이한 종류의 항체를 도입하여 다중검출용 바이오센서로 사용한다.Particularly, the anisotropic biohybrid microparticles of the present invention are characterized in that, for multiple detection of biomaterials, different functional groups for introducing different kinds of antibodies are introduced into each compartment. That is, the different types of antibodies are introduced into the respective sections of the anisotropic biohybrid microparticles by the different functional groups to be used as a biosensor for multiple detection.

이 때, 상기 상이한 작용기는 아민기 (amine), 카르복실기 (carboxylic acid), 티올기 (thiol), 하이드록실기 (hydroxyl group), 아세틸렌 (acetylene), 아자이드 (azide) 및 다른 기능성 작용기 등으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 또한 상기 상이한 작용기에 의해 상이한 종류의 항체를 도입하기 위해 동일한 반응성을 가진 연결자 (Homobifunctional crosslinker) 군 또는 상이한 반응성을 가진 연결자 (Heterobifunctional crosslinker) 군이 선택될 수 있다. 동일한 반응성을 가진 연결자 (Homobifunctional crosslinker) 군에는 3, 3-dithiobis(sulfosuccinimidylpropionate (DTSSP), bis(sulfosuccinimidyl) suberate (BS), disulfosuccinimidyl tartarate (Sulfo-DST), disuccinimidyl glutarate (DSG), N, N disuccinimidyl carbonate (DSC), dimethyl adipimidate dihydrochloride (DMA), bismaleimidohexane (BMH) 등이 있고 이에 한정하지 않는다. 상이한 반응성을 가진 연결자 (Heterobifunctional crosslinker) 군에는 N-succinimidyl-3-(2-pyridyldithio)propionate (SPDP), 4-(4-N-maleimidophenyl)bytyric acid hydrazide hydrochloride (MPBH), N-hydroxysulfosuccinimidyl-4-azidosalicylic acid) (Sulfo-NHS-ASA) 등이 있고 이에 한정하지 않는다.At this time, the different functional groups are composed of an amine, a carboxylic acid, a thiol, a hydroxyl group, acetylene, an azide and other functional groups Lt; / RTI > A homobifunctional crosslinker group or a heterobifunctional crosslinker group may be selected to introduce different kinds of antibodies by the different functional groups. In homobifunctional crosslinkers, 3, 3-dithiobis (sulfosuccinimidylpropionate (DTSSP), bis (sulfosuccinimidyl) suberate (BS), disulfosuccinimidyl tartarate (Sulfo-DST), disuccinimidyl glutarate (DSG), N, N disuccinimidyl carbonate Succinimidyl-3- (2-pyridyldithio) propionate (SPDP), and dimethylsulfoxide (DSC), dimethyl adipimidate dihydrochloride (DMA), and bismaleimidohexane (BMH) N-hydroxysulfosuccinimidyl-4-azidosalicylic acid (Sulfo-NHS-ASA), and the like, but not limited to, 4- (4-N-maleimidophenyl) bytyric acid hydrazide hydrochloride (MPBH)

본 발명의 구체적 예에서는 상기 상이한 작용기는 각각 말레이미드(Maleimide) 및 아세틸렌 (Acetylene) 작용기를 사용하였고, 말레이미드(Maleimide) 및 아세틸렌 (Acetylene) 작용기를 다클론항체(Polyclonal antibody)에 도입된 티올(thiol)과 아자이드(azide) 작용기를 결합시킴으로써 각 구획에 상이한 종류의 항체가 도입하였다.In the specific examples of the present invention, maleimide and acetylene functional groups were used for the different functional groups, maleimide and acetylene functional groups were substituted for thiol (Polyclonal Antibody) thiol) and azide functional groups to introduce different types of antibodies into each compartment.

상기항체들을 이용하여 두 가지 이상의 생체물질을 다중검출할 때, 결과를 가시적으로 확인할 수 있도록, 상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자는 형광 프로브를 더 포함하는 것이 바람직하다.
Preferably, the anisotropic biohybrid microparticles further include a fluorescence probe so that when two or more biomaterials are multiplexed using the antibodies, the results can be visually confirmed.

예를 들어, 본 발명 바이오센서는 For example, the biosensor of the present invention may comprise

기판에 고정되어 있는 두 가지 이상의 종류의 단클론항체; 항원; 및 다클론항체가 각 구획마다 도입되어 있는 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성으로 이루어질 수 있다.Two or more types of monoclonal antibodies immobilized on a substrate; antigen; And an anisotropic biohybrid microparticle structure in which a polyclonal antibody is introduced for each compartment.

즉, 칩에 고정된 단일클론항체 (monoclonal antibody)-항원(antigen)-다클론성항체 (polyclonal antibody)가 도입되어 있는 이방성 마이크로입자의 샌드위치 타입의 방향성을 지닌 결합 (Directional binding)을 통해 생체물질을 다중검출하는 것이다. In other words, a sandwich-type directional binding of an anisotropic microparticle in which a chip-immobilized monoclonal antibody-antigen-polyclonal antibody is introduced, As shown in FIG.

이 때, 상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자 구조체는 형광염료를 추가로 함유하는 것이 바람직하고, 본 발명의 일 실시예에서는 기판으로 PDMS (Polydimethylsiloxane)로 패터닝 (Patterning) 된 유리를 사용하였다.
At this time, it is preferable that the anisotropic biohybrid microparticle structure further contains a fluorescent dye. In an embodiment of the present invention, glass patterned with PDMS (polydimethylsiloxane) is used.

또한, 본 발명은 공초점 레이져 주사 현미경(confocal laser scanning microscopy, CLSM)으로 초점의 높이를 조절하여 형광신호를 이미징하는 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는, 상기 바이오센서를 이용한 생체물질의 다중검출하는 방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for detecting a multiplexed biomaterial using the biosensor, characterized by using a method of imaging a fluorescence signal by adjusting a height of a focus using a confocal laser scanning microscope (CLSM) .

특히, 본 발명의 바이오센서는 선택적 방향성을 이용하여, 두 가지 이상의 작용기에 따른 선택적 다중 검출 및 표적화 (Targeting)가 가능한 장점이 있다.
In particular, the biosensor of the present invention is advantageous in that it can perform selective multiplex detection and targeting according to two or more functional groups using selective orientation.

본 발명은 이방성 바이오하이브리드 마이크로입자 (anisotropic biohybrid microparticles)를 이용한 생체물질 다중검출용 형광에 기초한 바이오센서 및 이의 적용에 관한 것으로, 두 가지 이상의 기능성을 지닌 작용기를 동시에 지닌 이방성 바이오하이브리드 마이크로입자의 특성을 기반으로, 구획화된 표면에 두 가지의 서로 다른 항체를 각각 도입하는 것이 가능하므로 생체물질을 다중검출 하는데 유용하다.
The present invention relates to a fluorescence-based biosensor for multi-biomolecule detection using anisotropic biohybrid microparticles and its application, and relates to an anisotropic biohybrid microparticle having two or more functional groups simultaneously , It is possible to introduce two different antibodies into the compartmentalized surface, respectively, so that it is useful for multiplex detection of biomaterials.

도 1은 EDC를 이용하여 작용기들(maleimide, acetylene)을 도입한 고분자 P(AAm-co-AA) 구조식 및 1H NMR 그래프이다.
도 2는 본 발명의 이방성 바이오하이브리드 마이크로입자를 제조하는 듀얼 노즐 기하학적 구조의 전기유체역학적 공동분사 장치; 및 두 가지 다른 다클론항체들이 각 구획에 도입된 이방성 바이오하이브리드 마이크로입자를 나타낸 그림이다.
도 3은 커버글라스에 패턴닝 (Patterning)된 PDMS를 플라즈마(Plasma) 기법을 이용하여 결합시킨 칩의 이미지(a) 및 기판에 금속과 금을 층층이 쌓은 후 패턴닝 (Patterning)된 칩의 이미지(b)이다.
도 4는 본 발명의 바이오센서를 제작하는 공정에 대한 모식도를 나타낸 그림이다. 두 가지 이상의 기능성을 지닌 작용기를 동시에 지닌 이방성 바이오하이브리드 마이크로입자의 특성을 기반으로, 구획화된 표면에 두 가지의 서로 다른 항체를 각각 도입하여 생체물질을 다중검출 하는데, 구체적으로 칩에 고정된 단일클론항체 (monoclonal antibody)-항원(antigen)-다클론항체 (polyclonal antibody)가 도입되어 있는 이방성 마이크로입자의 샌드위치 타입의 방향성을 지닌 결합 (Directional binding)을 통해 생체물질을 다중검출하는 것에 대한 모식도이다.
도 5는 등방성 마이크로입자에 각각 (A-C) 말레이미드와 (G-I) 아자이드를 도입한 입자와 (D-F) 말레이미드와 (J-L) 아자이드를 도입하지 않은 입자에 각각의 작용기와 반응할 수 있는 형광물질을 사용하여 입자에 정확히 작용기가 도입 되었는지를 확인하고, 작용기가 정확히 반응하는지에 대하여 미메틱 다이어그램(Mimetic diagram) 및 CLSM와 위상차 (Differential Interference Contrast, DIC) 이미지이다.
도 6은 등방성 마이크로입자에 항체를 도입하고 항원의 사용 유무에 따라 유리 표면과 결합을 이루는지에 대하여 미메틱 다이어그램(Mimetic diagram) 및 CLSM이다. 구체적으로 항원 유무에 따라 칩에 고정된 단일클론항체 (monoclonal antibody)-항원(antigen)-다클론항체 (polyclonal antibody)가 도입되어 있는 이방성 마이크로입자의 샌드위치 타입의 선택적 결합을 증명하는 이미지이다.
도 7은 전기유체역학적 공동분사를 이용하여 제조한 이방성 마이크로입자를 CLSM을 이용하여 (A-C) 건조된 상태와 (D-I) 수화된 상태를 나타낸 이미지이다.
도 8은 본 발명의 바이오센서에 대해 이방성 마이크로입자 한면에만 다클론항체를 도입하여 CLSM을 이용하여 초점의 높이를 아래에서 위로 조절하여 방향성을 지닌 결합을 관찰한 이미지를 나타낸 사진이다. 구체적으로 칩에 고정된 단일클론항체 (monoclonal antibody)-항원(antigen)-다클론항체 (polyclonal antibody)가 도입되어 있는 이방성 마이크로입자의 샌드위치 타입의 방향성을 지닌 결합 (Directional binding)을 통해 생체물질을 다중검출이 가능한 것을 보이는 이미지이다.
도 9 및 도1010은 도 8에서 이방성 마이크로입자의 녹색과 빨간색 부분에만 다클론항체를 도입하여 선택적으로 결합을 하는지를 구체적으로 나타낸 CLSM이미지이다. 왼쪽부터 오른쪽으로 플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC 채널), 로다민 B 이소티오시아네이트 (RITC 채널) 그리고 FITC와 RITC 채널을 겹친 채널을 나타낸 사진이다.
도 11은 본 발명의 바이오센서에 대해 이방성 마이크로입자 양쪽에 각각 상이한 다클론항체들을 도입하여 선택적으로 결합할 수 있는지에 대하여 CLSM을 이용하여 초점의 높이를 아래에서 위로 조절하여 관찰한 이미지를 나타낸 사진이다.
도 12 및 도 13은 도 11에서 이방성 마이크로입자 양쪽에 상이한 다클론항체들을 도입하여 선택적으로 결합을 하는지 구체적으로 나타낸 이미지이다. 왼쪽부터 오른쪽으로 플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC 채널), 로다민 B 이소티오시아네이트 (RITC 채널) 그리고 FITC와 RITC 채널을 겹친 채널을 나타낸 사진이다.
도 14는 상이한 다클론항체들이 각 구획에 도입된 이방성 바이오하이브리드 마이크로입자를 이용한, 생물질 다중검출용 형광 기초 바이오센서 제조 방법의 모식도이다.
FIG. 1 shows a polymer P (AAm-co-AA) structural formula and 1H NMR spectrum of a polymer introduced with maleimide (acetylene) using EDC.
2 is a dual nozzle geometry electrophysiologic co-injector for producing the anisotropic biohybrid microparticles of the present invention; And an anisotropic biohybrid microparticle in which two different polyclonal antibodies were introduced into each compartment.
FIG. 3 is a schematic view showing an image (a) of a chip in which PDMS patterned in a cover glass is coupled by a plasma technique, and an image of a patterned patterned layer after stacking metal and gold layers on a substrate b).
4 is a schematic view illustrating a process of manufacturing the biosensor of the present invention. Based on the characteristics of anisotropic biohybrid microparticles having two or more functional groups simultaneously, two different antibodies are introduced into the compartmentalized surface to detect multiple biomaterials. Specifically, a single clone immobilized on a chip This is a schematic diagram of multiple detection of a biomaterial through a sandwich-type directional binding of an anisotropic microparticle into which a monoclonal antibody-antigen-polyclonal antibody is introduced.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the activity of the isomeric microparticles (AC) and the (GI) azide-introduced particles and the (DF) maleimide and (JL) It is a mimetic diagram and a CLSM and Differential Interference Contrast (DIC) image as to whether a functional group is introduced precisely into a particle using a substance and whether the functional group reacts accurately.
FIG. 6 is a mimetic diagram and a CLSM showing whether an antibody is introduced into an isotropic microparticle and binds to a glass surface depending on whether an antigen is used or not. It is an image demonstrating the selective binding of a sandwich type of anisotropic microparticles in which a monoclonal antibody - an antigen - polyclonal antibody, immobilized on a chip according to presence or absence of an antigen, is introduced.
FIG. 7 is an image showing an anisotropic microparticle prepared by electrohydrodynamic co-injection using a CLSM (AC) dried state and a (DI) hydrated state.
FIG. 8 is a photograph showing an image obtained by observing a directional bond by adjusting a height of a focal point from below by introducing a polyclonal antibody into only one surface of an anisotropic microparticle to the biosensor of the present invention and using CLSM. Specifically, a sandwich-type directional binding of an anisotropic microparticle into which a monoclonal antibody immobilized on a chip-an antigen-polyclonal antibody is introduced, It is an image showing that multiple detection is possible.
FIGS. 9 and 1010 are CLSM images showing in detail the binding selectively by introducing polyclonal antibodies into the green and red portions of the anisotropic microparticles in FIG. From left to right is a photograph showing the channels of fluorescein isothiocyanate (FITC channel), rhodamine B isothiocyanate (RITC channel), and FITC and RITC channels.
FIG. 11 is a photograph showing images observed by adjusting the height of the focal point from the bottom to the top by using CLSM as to whether the biosensor of the present invention can selectively bind polyclonal antibodies that are different on both sides of the anisotropic microparticles. to be.
FIGS. 12 and 13 are images specifically showing whether the anchored microparticles are selectively bound by introducing different polyclonal antibodies on both sides in FIG. From left to right is a photograph showing the channels of fluorescein isothiocyanate (FITC channel), rhodamine B isothiocyanate (RITC channel), and FITC and RITC channels.
14 is a schematic diagram of a method for producing a fluorescent basic biosensor for detecting multiple biomaterials using anisotropic biohybrid microparticles in which different polyclonal antibodies are introduced into each compartment.

본 발명에서 사용되는 용어에 대한 정의는 이하와 같다.
The terms used in the present invention are defined as follows.

"나노입자(Nanoparticles)란 입자의 크기가 10 ~ 1000nm 크기의 범주에 속하는 입자이며, "마이크로입자(Microparticles)"란 1 ~ 1000 ?의 크기의 입자를 말한다."Nanoparticles are particles in the size range of 10 to 1000 nm, and" microparticles "are particles in the size of 1 to 1000 μm.

"이방성(anisotropic)"은 물성이 방향에 따라 달라지는 것을 뜻하고, 등방성은 성질이 모든 방향에 대해 동일한 것을 의미한다."Anisotropic" means that the properties vary depending on the direction, and isotropic means that the properties are the same for all directions.

"하이드로겔"은 분자 사슬간의 가교결합을 통한 3차원의 망상구조를 가진 수팽윤 고분자로서 다량의 물을 함유할 수 있으며, 물에 녹지않는 성질을 가진 고분자 복합체이다. 하이드로젤이 뛰어난 흡수성을 나타내는 것은 고분자 사슬 안에 친수성 그룹들이 있기 때문이고 이들의 가교결합을 통해서 흡수된 물들이 사슬 사이에 존재할 수 있게 되는 것으로 이와 같은 흡수체계는 화학적인 작용과 물리적인 작용의 동반작용에 의해 이루어지게 된다."Hydrogel" is a water-swellable polymer having a three-dimensional network structure through cross-linking between molecular chains. It is a polymer complex that can contain a large amount of water and is insoluble in water. Hydrogels exhibit excellent absorbency due to the presence of hydrophilic groups in the polymer chain, and through their cross-linking, the absorbed water can be present between the chains. This absorption system is a combination of chemical action and physical action As shown in FIG.

"바이오센서"란 측정대상물로부터 정보를 얻을 때 생물학적 요소를 이용하거나 또는 생물학적 요소를 모방하여 인식 가능한 유용한 신호로 변환시켜주는 시스템이다. 즉, 생체감지물질(bio-receptor)과 신호 변환기(signal transducer)로 구성되어 인식 가능한 신호로 변환하여 분석하고자하는 물질을 선택적으로 감지하는 장치이다.A "biosensor" is a system that uses biologic elements to obtain information from a measurement object or converts them into useful signals that can be recognized by mimicking biological elements. In other words, it is a device that selectively detects a substance to be analyzed by converting it into a recognizable signal which is composed of a bio-receptor and a signal transducer.

"생체감지물질"로는 특정 물질과 선택적으로 반응 및 결합할 수 있는 효소, 항체, 항원, 호르몬 수용체 등이 있으며, "신호 변환 방법"으로는 전기화학(electrochemistry), 형광, 발색, SPR(surface plasmon resonance), FET(field effect transistor), QCM(quartz crystal microbalance), 열센서 등 다양한 물리화학적 방법을 사용할 수 있다.Examples of the " biosensor "include enzymes, antibodies, antigens, and hormone receptors that can selectively react with and bind to a specific substance. Examples of the" signal conversion method "include electrochemistry, fluorescence, resonance, field effect transistor (FET), quartz crystal microbalance (QCM), and thermal sensor.

"항체"는 가장 넓은 의미로 사용되고, 구체적으로 무손상 모노클로날(단일클론) 항체, 폴리클로날 항체, 적어도 2개의 무손상 항체로부터 형성된 다중특이적 항체 (예를 들어 이중특이적 항체) 및 목적하는 생물학적 활성을 보이는 항체 단편을 포함한다."Antibody" is used in its broadest sense and specifically includes intact monoclonal (monoclonal) antibodies, polyclonal antibodies, multispecific antibodies (e. G. Bispecific antibodies) formed from at least two intact antibodies, and And antibody fragments exhibiting the desired biological activity.

"표지" 또는 "라벨"는 직접 또는 간접적으로 시약, 예를 들어 핵산 프로브 또는 항체에 컨쥬게이팅 되거나 융합되고 컨쥬게이팅 되거나 융합된 시약의 검출을 용이하게 하는 화합물 또는 조성물을 의미한다. 표지는 그 자체가 검출될 수 있거나 (예를 들어, 방사성 동위원소 표지 또는 형광 표지), 효소 표지의 경우에, 검출가능한 기질 화합물 또는 조성물의 화학적 변형을 촉매 할 수 있다. 이러한 검출 라벨은 효소, 형광물, 리간드, 발광물, 마이크로입자(microparticle), 레독스 분자 및 방사선 동위원소로 이루어진 그룹 중에서 선택할 수 있으며, 반드시 이로 제한되는 것은 아니다. "Label" or "label " means a compound or composition that facilitates the detection of a reagent, such as a reagent conjugated, conjugated, conjugated, or fused to a nucleic acid probe or antibody. The label may itself be detected (e. G., A radioactive isotope label or a fluorescent label), in the case of an enzyme label, to catalyze the chemical modification of the detectable substrate compound or composition. Such detection labels may be selected from the group consisting of enzymes, minerals, ligands, emitters, microparticles, redox molecules, and radioisotopes, but is not necessarily limited thereto.

본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.Throughout this specification, the words " comprising "and" comprising ", unless the context requires otherwise, include the stated step or element, or group of steps or elements, but not to any other step or element, And that they are not excluded.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다.
All technical terms used in the present invention are used in the sense that they are generally understood by those of ordinary skill in the relevant field of the present invention unless otherwise defined. Also, preferred methods or samples are described in this specification, but similar or equivalent ones are also included in the scope of the present invention.

이하 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명자들은 물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자(anisotropic biohybrid microparticles)을 이용하여, 각각의 구획마다 상이한 작용기에 의한 서로 다른 항체를 도입함으로써, 항원-항체 결합에 대해 선택적인 방향성을 지닌 다중검출용(multi-detection) 바이오센서를 처음으로 고안하였다.
The present inventors have used anisotropic biohybrid microparticles that are physically and chemically compartmentalized to introduce different antibodies by different functional groups in each compartment so that a selective orientation for antigen- The first multi-detection biosensor was developed.

따라서, 본 발명은 일 관점에서 Accordingly, the present invention provides, in one aspect,

물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자(anisotropic biohybrid microparticles) 구조체를 포함하되, An anisotropic biohybrid microparticles structure that is physically and chemically compartmentalized,

상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자의 각 구획에는 상이한 종류의 항체가 도입되어 있어, 상이한 항원-항체 반응에 따른 선택적 방향성을 지니는 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서에 관한 것이다.
Wherein each of the sections of the anisotropic biohybrid microparticles has different types of antibodies introduced therein and has selective orientation according to different antigen-antibody reactions.

본 발명의 바이오센서의 기반이 되는 이방성 바이오하이브리드 입자(anisotropic biohybrid particles)는 마이크로 및 나노 크기의 이방성을 가지는 고분자 구조체로서, 각 구획에 의해 가지는 다중기능성 특성을 가진다. 각 구획은 각각이 단일 고분자, 두 개의 고분자의 혼합물 또는 전체적으로 다른 고분자로 구성될 수 있고, 각각의 구획에 동시에 서로 다른 물리적, 화학적 성질을 가질 수 있다. The anisotropic biohybrid particles on which the biosensor of the present invention is based are micro and nano-sized anisotropic polymer structures having multi-functional characteristics possessed by the respective compartments. Each compartment may be composed of a single polymer, a mixture of two polymers, or an entirely different polymer, and may have different physical and chemical properties at the same time in each compartment.

입자 형태의 이방성 마이크로 구조체 또는 나노구조체 합성을 위한 기술은 공지의 기술을 이용할 수 있다: 전기수력역학적 공동분사(electrohydrodynamic co-jetting), 마이크로 플루이딕 (microfluidics), 시차 용매 증발법(differential solvent evaporation), 플로우 포커싱 리소그래피(flow focusing lithography), 스피닝 디스크(spinning disks), 선택적 증착, 마스킹에 의한 부분적 변형, 분체 입자를 이용한 유화 기술(pickering emulsion) 및 자기조립. 특히, 본 발명의 일 구체예서는 전기수력적 공동분사(electrohydrodynamic co-jetting)를 이용하여 이방성 마이크로입자를 제조하였다.Techniques for the synthesis of anisotropic microstructures or nanostructures in the form of particles can be made using known techniques: electrohydrodynamic co-jetting, microfluidics, differential solvent evaporation, , Flow focusing lithography, spinning disks, selective deposition, partial deformation by masking, picking emulsion using powder particles, and self-assembly. In particular, one embodiment of the present invention produced anisotropic microparticles using electrohydrodynamic co-jetting.

각각의 구획 내에 서로 다른 광학적, 전기적 또는 자기적 성질을 가지는 두 개의 구획으로 이루어진 마이크로 입자 또는 나노 입자는 빛, 전기, 자기장에 반응하여 역동적으로 전환할 수 있는 잠재적 능력이 있기 때문에 생물의약 기구에 널리 사용될 수 있다.Microparticles or nanoparticles, consisting of two compartments with different optical, electrical or magnetic properties within each compartment, have the potential to dynamically switch in response to light, electricity, and magnetic fields, Can be used.

본 발명의 이방성 바이오하이브리드 입자 역시 물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)되어 있으므로, 상기 각 구획에 서로 다른 작용기를 도입하여 상이한 항체들을 각 구획의 표면에 결합시킴으로써, 생체물질을 다중으로 검출할 수 있는 바이오센서의 기반 물질로 사용하는 것이다.
Since the anisotropic biohybrid particles of the present invention are also physically chemically compartmentalized, different functional groups are introduced into the respective compartments, and different antibodies are bound to the surfaces of the compartments, whereby a biosensor As a base material.

일 예로서, 하기의 방법으로 본 발명의 이방성 마이크로 입자 구조체를 제조할 수 있다:As an example, the anisotropic microparticle structure of the present invention can be prepared by the following method:

(i) 가교결합이 가능한 고분자 및 필요한 작용기를 도입시키는 단계;(i) introducing a crosslinkable polymer and necessary functional groups;

(ii) 전기수력적 공동분사(Electrohydrodynamic co-jetting) 방법을 통해 이방성 구조체로 제조하여 가교 결합을 형성시키는 단계; 및 (ii) preparing an anisotropic structure through an electrohydrodynamic co-jetting method to form a crosslinking; And

(iii) 상기 이방성 구조체에 대해 항체를 결합시키는 단계.
(iii) binding the antibody to the anisotropic structure.

이방성 바이오하이브리드 입자를 구성하는 고분자는 열적 가교결합 (Thermal crosslinking)을 지닌 공중합체 고분자로서, 예를 들어, 폴리(아크릴아미드-코-아크릴레이트)[poly(acrylamide-co-acrylic acid, poly(AAm-co-AA)], 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-코-스테아릴 아크릴레이트)[Poly (N-isopropyl acrylamide-co-stearyl acrylate), Poly(NIPAm-co-SA)], 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-코-알릴아민)[poly(N-isopropylacrylamide-co-allylamine), poly(NIPAM-co-AA)], 및 아크릴 부분(acrylic moiety)을 가지는 poly(NIPAM-co-AA)로 등으로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 구체예에서는 폴리(아크릴아미드-코-아크릴레이트)[poly(AAm-co-AA)]를 사용하였다.
The polymer constituting the anisotropic biohybrid particle is a copolymer polymer having thermal crosslinking, for example, poly (acrylamide-co-acrylic acid, poly (AAm -co-AA), poly (N-isopropyl acrylamide-co-stearyl acrylate), poly (NIPAm-co-SA) Poly (NIPAM-co-AA) having poly (N-isopropylacrylamide-co-allylamine), poly (NIPAM-co- AA), and acrylic moiety, But is not limited thereto. In one embodiment of the present invention, poly (acrylamide-co-acrylate) [poly (AAm-co-AA)] was used.

한편, 상기 이방성 바이오하이브리드 입자에 생체물질의 다중검출을 위한 항체를 결합시키기 위해, 이방성 바이오하이브리드 입자 제조 시에, 필요한 작용기를 함께 도입시킨다.On the other hand, in order to bind an antibody for multiple detection of a biomaterial to the anisotropic biohybrid particle, necessary functional groups are introduced together at the time of producing the anisotropic biohybrid particle.

본 발명의 일 구체예서는 poly(AAm-co-AA)에 [1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide], EDC를 이용하여 말레이미드 (maleimide) 또는 아세틸렌 (acetylene) 작용기들을 도입하였다.In one embodiment of the present invention, maleimide or acetylene functional groups are introduced by using [1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide] or EDC in poly (AAm-co-AA).

Figure 112013076962345-pat00001

Figure 112013076962345-pat00001

본 발명의 이방성 바이오하이브리드 입자의 구획된 표면에 필요한 다중 항체와 결합시키기 위해, 두 가지 이상의 종류의 작용기를 도입시킨다. 이러한 작용기들은 추후 도입할 항체에 따라 당업자가 적절히 선택하여 사용할 수 있다. Two or more types of functional groups are introduced to bind the multiple antigens required for the compartmentalized surface of the anisotropic biohybrid particles of the present invention. Such functional groups can be appropriately selected and used by those skilled in the art depending on the antibody to be introduced later.

즉, 상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자의 각 구획에는 상기 상이한 작용기에 의해 상이한 종류의 항체를 도입하여 다중검출용 바이오센서로 사용한다. That is, the different types of antibodies are introduced into the respective sections of the anisotropic biohybrid microparticles by the different functional groups to be used as a biosensor for multiple detection.

이 때, 상기 상이한 작용기는 예를 들어, 아민기 (amine), 카르복실기 (carboxylic acid), 티올기 (thiol), 하이드록실기 (hydroxyl group), 아세틸렌 (acetylene), 아자이드 (azide) 및 다른 기능성 작용기 등으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 또한 상기 상이한 작용기에 의해 상이한 종류의 항체를 도입하기 위해 동일한 반응성을 가진 연결자 (Homobifunctional crosslinker) 군 또는 상이한 반응성을 가진 연결자 (Heterobifunctional crosslinker) 군이 선택될 수 있다. 동일한 반응성을 가진 연결자 (Homobifunctional crosslinker) 군에는 3, 3-dithiobis(sulfosuccinimidylpropionate (DTSSP), bis(sulfosuccinimidyl) suberate (BS), disulfosuccinimidyl tartarate (Sulfo-DST), disuccinimidyl glutarate (DSG), N, N disuccinimidyl carbonate (DSC), dimethyl adipimidate dihydrochloride (DMA), bismaleimidohexane (BMH) 등이 있고 이에 한정하지 않는다. 상이한 반응성을 가진 연결자 (Heterobifunctional crosslinker) 군에는 N-succinimidyl-3-(2-pyridyldithio)propionate (SPDP), 4-(4-N-maleimidophenyl)bytyric acid hydrazide hydrochloride (MPBH), N-hydroxysulfosuccinimidyl-4-azidosalicylic acid) (Sulfo-NHS-ASA) 등이 있고 이에 한정하지 않는다.
The different functional groups may be, for example, an amine, a carboxylic acid, a thiol, a hydroxyl group, an acetylene, an azide, Functional groups, and the like. A homobifunctional crosslinker group or a heterobifunctional crosslinker group may be selected to introduce different kinds of antibodies by the different functional groups. In homobifunctional crosslinkers, 3, 3-dithiobis (sulfosuccinimidylpropionate (DTSSP), bis (sulfosuccinimidyl) suberate (BS), disulfosuccinimidyl tartarate (Sulfo-DST), disuccinimidyl glutarate (DSG), N, N disuccinimidyl carbonate Succinimidyl-3- (2-pyridyldithio) propionate (SPDP), and dimethylsulfoxide (DSC), dimethyl adipimidate dihydrochloride (DMA), and bismaleimidohexane (BMH) N-hydroxysulfosuccinimidyl-4-azidosalicylic acid (Sulfo-NHS-ASA), and the like, but not limited to, 4- (4-N-maleimidophenyl) bytyric acid hydrazide hydrochloride (MPBH)

그리고, 전기수력적 공동분사 (electrohydrodynamic co-jetting) 방법으로 물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 마이크로입자 구조체를 형성한다. 이에 관한 모식도를 도 2에 도시하였다.Then, an anisotropic microparticle structure physically and chemically compartmentalized by an electrohydrodynamic co-jetting method is formed. A schematic diagram thereof is shown in Fig.

상기 전기수력적 공동분사는 공정 파라미터의 조절을 통해 다양한 고분자 용액으로부터 다중 구획의 나노섬유 및 나노입자를 생산하는데 사용된다. 이런 다중 구획의 나노구조체는 두 가지의 혼합성 고분자 용액으로 사용됨에도 불구하고, 각 구획 내에 다른 화학적 특성을 가진다. 중요하게도, 다른 고분자 용액의 점도, 표면 장력 및 전기 전도성은 전기수력적 공동분사의 테일러 콘(Taylor cone)에서 별개의 접점을 유지시키기 위해 서로 부합되게 될 수 있고, 이는 다른 다중 구획의 이방성 나노구조체를 대량으로 제조하는데 도움을 준다. The electrohydrostatic co-injection is used to produce multiple compartments of nanofibers and nanoparticles from various polymer solutions through control of process parameters. Although these multi-compartment nanostructures are used as two mixed polymer solutions, they have different chemical properties within each compartment. Importantly, the viscosity, surface tension and electrical conductivity of other polymer solutions can be matched to each other to maintain a separate contact at the Taylor cone of the electrohydrostatic co-injection, which results in the formation of other multiple compartment anisotropic nanostructures ≪ / RTI > in large quantities.

상기와 같이 전기수력적 공동분사에 의해 이방성 마이크로입자를 제조하고, 이를 가교결합시킨다.An anisotropic microparticle is prepared by electrohydrostatic cavity injection as described above, and is crosslinked.

수용성 고분자의 "가교결합(cross-linking)"은 물에 노출될 때 용해되는 것에 대한 저항성을 주는 것에 매우 중요하다. 고분자 사슬의 내부 분자 가교결합은 이런 나노입자가 수용성 조건과 같은 실질적으로 가용화 환경에서 원래의 구조를 유지시키는데 도움을 준다. 이것은 또한 나노입자가 상당한 양의 물을 포함하는 소프트 히드로겔로서 작용하게 하는데 도움을 준다. 생분해성 고분자로 구성된 히드로겔은 조직 복구 및 약물 전달 담체에 광범위하게 이용되고 있다. "Cross-linking" of a water-soluble polymer is very important in imparting resistance to being dissolved when exposed to water. The internal molecular cross-linking of the polymer chains helps these nanoparticles maintain their original structure in a substantially solubilized environment, such as aqueous conditions. This also helps the nanoparticles to act as a soft hydrogel containing a significant amount of water. Hydrogels composed of biodegradable polymers are widely used for tissue repair and drug delivery carriers.

하이드로겔의 가교결합은 물리적, 화학적 및 광개시적 가교결합을 포함하는 다양한 기작을 통해 달성될 수 있다. 물리적 또는 화학적으로 가교결합된 나노구조체는 안정되고 수용성 환경에서 이용될 수 있다. 특히, 다중 구획의 히드로겔 나노입자 및 나노섬유의 제작은 전기수력적 공동분사 동안 외부적으로 적용되는 전기장 하에서 다른 고분자 용액의 유동학적 양립성 및 동적 순서에 의존한다. 전기수력적 공동분사 동안 고분자 용액의 유체 역학적 특성의 유지는 균일한 다중 구획의 나노입자 및 나노섬유를 생산하기 위해 가장 임계적인 파라미터가 될 수 있다. 나노섬유 내에 화학적 가교결합은 고분자 용액에 첨가되는 가교결합제가 필요하고, 이는 전기수력적 공동분사의 공정 동안 유동학적 특성을 간섭할 수 있다. 그러나, 정전 및 소수성 상호작용을 기초로 한 물리적 가교결합은 가교결합제 없이 전기수력적 공동분사를 통해 유동학적 특성 상수를 만든다. Crosslinking of hydrogels can be accomplished through a variety of mechanisms including physical, chemical, and photo initiative cross-linking. Physically or chemically cross-linked nanostructures can be used in stable and aqueous environments. In particular, the production of multiple compartments of hydrogel nanoparticles and nanofibers depends on the rheological compatibility and dynamic order of the other polymer solutions under externally applied electric fields during electrohydrostatic co-injection. The maintenance of the hydrodynamic properties of the polymer solution during electrohydraulic co-injection can be the most critical parameter for producing homogeneous multi-compartment nanoparticles and nanofibers. Chemical cross-linking within the nanofibers requires a cross-linking agent to be added to the polymer solution, which can interfere with rheological properties during the electrohydrostatic co-injection process. However, physical crosslinking based on electrostatic and hydrophobic interactions creates rheological characteristic constants through electrohydraulic co-injection without crosslinking agents.

특히, 본 발명의 일 구체예서는 고분자를 열적으로(thermally) 가교결합시켜 사용하였다.
In particular, one embodiment of the present invention uses thermally crosslinked polymers.

다음으로, 상기 이방성 바이오하이브리드 입자의 구획화된 표면에 두 가지 이상의 서로 다른 항체를 각각 도입한다.Next, two or more different antibodies are respectively introduced into the segmented surface of the anisotropic biohybrid particle.

이 때, 이방성 바이오하이브리드 입자에 도입되어 있는 작용기를 고려하여 필요한 항체와 결합시킬 수 있는 작용기를 각 항체에 도입할 수 있다. At this time, considering the functional group introduced into the anisotropic biohybrid particle, a functional group capable of binding with the required antibody can be introduced into each antibody.

본 발명의 일 구체예로서는 각 구획에 말레이미드 (Maleimide)와 아세틸렌 (Acetylene) 작용기를 도입하고, 이에 상응하여, 다클론항체 (polyclonal antibody)에 티올 (thiol)과 아자이드 (azide) 작용기를 도입하여 상기 구획화된 표면에 두 가지의 서로 다른 항체를 결합시켰다(도 2).In one embodiment of the present invention, maleimide and acetylene functional groups are introduced into each compartment, and thiol and azide functional groups are introduced into a polyclonal antibody, Two different antibodies were bound to the compartmentalized surface (Figure 2).

즉, 본 발명에서 이방성 바이오하이브리드 입자는 물리화학적으로 구획화된 표면에 각각 다른 항체가 결합되어 있는 구조체의 구성을 가지는 것을 특징으로 한다. That is, in the present invention, the anisotropic biohybrid particles are characterized by having the structure of a structure in which different antibodies are bound to physiochemically partitioned surfaces.

이 때, 상기 이방성 입자의 크기는 특별히 제한되지는 않으나 바람직하게는 0.2 - 20 마이크로미터이다. 상기 입자크기가 20 마이크로미터를 초과하면 다수 입자들의 표면적이 상대적으로 줄어들어 생체물질의 검출 효율이 낮은 문제가 있고, 0.2 마이크로미터 미만인 경우에는 이의 제조가 용이하지 않고, 광학에 기초한 신호감지에 한계가 있기 때문이다.
At this time, the size of the anisotropic particles is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 20 micrometers. When the particle size is more than 20 micrometers, the surface area of many particles is relatively reduced and the detection efficiency of the biomolecule is low. When the particle size is less than 0.2 micrometer, its production is not easy and there is a limit to the optical- It is because.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 이방성 바이오하이브리드 입자에 형광 프로브를 더 포함시키는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable to further include a fluorescence probe in the anisotropic biohybrid particle.

상기 형광프로브로로 사용되는 형광염료는 FITC, RITC, IRDye, Cy2(상표명), Cy3(상표명), Cy3.5(상표명), Cy5(상표명), Cy5.5(상표명), Cy-크롬, 피코에리트린, PerCP(페리디닌 클로로필-a 단백질), PerCP-Cy5.5, 알렉사 플로어(Alexa Fluor,상표명) 350, 알렉사 플로어(상표명) 430, 알렉사 플로어(상표명) 488, 알렉사 플로어(상표명) 532, 알렉사 플로어(상표명) 546, 알렉사 플로어(상표명) 568, 알렉사 플로어(상표명) 594, 알렉사 플로어(상표명) 633, 알렉사 플로어(상표명) 647, 알렉사 플로어(상표명) 660, 알렉사 플로어(상표명) 680 을 들 수 있다The fluorescent dyes used as the fluorescent probes are FITC, RITC, IRDye, Cy2 (trade name), Cy3 (trade name), Cy3.5 (trade name), Cy5 (trade name), Cy5.5 Alexa Fluor TM 430, Alexa FLOUR 488, Alexa FLOUR 532, Alexa FLOUR 540, and the like. Alexa Floor (TM) 566, Alexa Floor (TM) 594, Alexa Floor (TM) 633, Alexa Floor (TM) 647, Alexa Floor (TM) 660, Alexa Floor (TM) 680 Can

상기 형광프로브는 이방성 바이오하이브리드 입자 기반의 바이오센서로 생체물질을 다중으로 검출할 때 식별가능 하도록 항체마다 다른 색깔의 형광신호를 방출하도록 포함시키는 것이 바람직하다.
The fluorescence probe is preferably an anisotropic bio-hybrid particle-based biosensor, and may include fluorescence signals of different colors to be emitted for each antibody so as to be identifiable when the biomaterial is detected in multiple.

이처럼, 본 발명은 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자(anisotropic biohybrid microparticles) 구조체를 기반으로 하는 다중검출용 바이오센서에 관한 것으로, As such, the present invention relates to a biosensor for multiple detection based on an anisotropic biohybrid microparticles structure,

그 일 구체예로서, 상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자 구조체 기반의 다중검출용 바이오센서는 In one embodiment, the biosensor for multiple detection based on the anisotropic biohybrid microparticle structure

기판에 고정되어 있는 두 가지 이상의 종류의 단클론항체; 항원; 및 다클론항체가 각 구획마다 도입되어 있는 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성으로 이루어질 수 있다.Two or more types of monoclonal antibodies immobilized on a substrate; antigen; And an anisotropic biohybrid microparticle structure in which a polyclonal antibody is introduced for each compartment.

즉, 칩에 고정된 단일클론항체 (monoclonal antibody)-항원(antigen)-다클론성항체 (polyclonal antibody)가 도입되어 있는 이방성 마이크로입자의 샌드위치 타입의 방향성을 지닌 결합 (Directional binding)을 통해 생체물질을 다중검출하는 것이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 바이오센서를 제작하는 공정에 대한 모식도를 간략히 나타냈었다.In other words, a sandwich-type directional binding of an anisotropic microparticle in which a chip-immobilized monoclonal antibody-antigen-polyclonal antibody is introduced, As shown in FIG. FIG. 3 and FIG. 4 briefly show a schematic diagram of a process for manufacturing the biosensor of the present invention.

본 발명에서 사용할 수 있는 기판은 유리(glass) 등 공지의 지지체를 제한없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 패터닝(patterning)된 웰을 포함하는 것이 좋다.The substrate that can be used in the present invention may be any known support such as glass and the like, and preferably includes patterned wells.

본 발명에서 웰의 주요 성분으로 사용할 수 있는 물질은 원칙적으로, 원하는 모양이나 패턴을 쉽게 제작할 수 있으며, 항원, 항체 등의 생체물질을 결합시키는 데 있어서 적합한 물질이면 어느 것이나 무방하다. In principle, any substance that can be used as a main component of a well in the present invention can easily produce a desired shape or pattern, and may be any material suitable for binding a biomaterial such as an antigen or an antibody.

예를 들어, 폴리우레탄 아크릴레이트(polyurethane acrylate, PUA), 폴리디메틸실록산(polydimethlsiloxane, PDMS), 폴리에킬렌글리콜 (Polyethylene glycol ,PEG), 키토산 (Chitosan) 등을 사용할 수 있고, 본 발명의 일 구체예에서는 폴리디메틸실록산(polydimethlsiloxane, PDMS)를 사용할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서는 폴리디메틸실록산(polydimethlsiloxane, PDMS)로 패터닝된 유리 기판을 사용하였다. For example, polyurethane acrylate (PUA), polydimethylsiloxane (PDMS), polyethyleneglycol (PEG), chitosan, and the like can be used. Polydimethylsiloxane (PDMS) can be used in the examples. In one embodiment of the present invention, a glass substrate patterned with polydimethylsiloxane (PDMS) was used.

"디메틸실록산중합체(PDMS, polydimethylsiloxane)"는 산화규소 고분자로서 흔히 실리콘(silicone)이라고 부르며, 분자량에 따라 그 성질을 다양하게 변화시킬 수 있다. 즉 분자량 1만이하의 겔(gel)상태로부터 30만이상의 고무(rubber)상 까지 변하므로, PDMS는 원하는 모양이나 패턴을 쉽게 제작할 수 있는 장점이 있다. "Polydimethylsiloxane (PDMS)" is a silicon oxide polymer, often referred to as silicone, which can vary in its properties depending on its molecular weight. That is, since the gel state changes from a gel state under a molecular weight of 10,000 to a rubber phase of over 300,000, PDMS has an advantage that a desired shape or pattern can be easily manufactured.

상기 웰 제작 방법에 있어서, PDMS를 경화시키는 방법으로 광경화, 특히 자외선에 의한 광경화 방법을 사용할 수 있다. 자외선(UV, ultraviolet)이나 가시광선(visible ray) 또는 전자 빔(EB, electron beam) 등을 이용하는 광경화란 일반적으로 광의 조사에 의해서 광개시제(photoinitiaor)로부터 생성된 자유 라디칼(free radical)이나 양이온(cation)에 의해 개시반응이 시작되어 반응성을 가진 단량체(monomer)나 올리고머(oligomer)가 연속 반응을 통해 경화되는 과정이라 할 수 있다. 광경화 중 산업적으로는 대부분 자외선을 이용한 경화가 가장 널리 사용되고 있는데 이러한 자외선 경화의 장점으로는 가격 대비 성능이 우수하고 에너지 소모량이 적으며 VOCs의 방출이 매우 적고 경화설비가 간단하며 대상물질에 가하는 열의 양이 적으며 경화 후에는 내화학성이나 기계적 물성이 우수한 재료들을 만드는 것이 가능하다.In the well preparation method, photo-curing, in particular photo-curing by ultraviolet light, may be used as a method for curing PDMS. Photocuring using ultraviolet (UV), visible ray or electron beam (EB). Generally, free radicals or cations generated from the photoinitiaor by light irradiation. ) Initiates the initiation reaction and the monomer or oligomer having reactivity is cured through the continuous reaction. UV curing is the most widely used industry in the light curing industry. The advantages of UV curing are excellent price performance, low energy consumption, very little emission of VOCs, simple curing facilities, It is possible to make materials having excellent chemical resistance and mechanical properties after curing.

본 발명에서는 상기 PDMS를 이용하여 300nm 내지 800nm의 나노 크기 이랑/홈(ridge/groove) 패턴 어레이를, UV-assisted capillary force lithography로 글래스 커버슬립 상에 제작할 수 있다. 광경화를 이용하여 제작한 PDMS 금형을 300nm 내지 800nm의 크기로 패턴화하여, PDMS 선구물질(precursor)을 처리한 글래스 커버슬립 상에 접착시킨 후, 다시 자외선으로 경화시켜 나노 크기의 패턴화된 시트를 수득할 수 있다. In the present invention, a nano-sized ridge / groove pattern array of 300 nm to 800 nm can be fabricated on a glass cover slip by UV-assisted capillary force lithography using the PDMS. PDMS molds fabricated by photocuring are patterned at a size of 300 nm to 800 nm, adhered to a glass cover slip treated with a PDMS precursor, and then cured by ultraviolet rays to form a nano-sized patterned sheet Can be obtained.

그리고, PDMS (Polydimethylsiloxane)로 패터닝 (Patterning) 된 유리 위에 단일클론항체 (monoclonal antibody)와 항원(antigen)을 고정화시킨 후, 상기 항원에 특이적으로 결합하는 항체가 도입되어 있는, 선택적 방향성을 지니는 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자를 기판에 고정화시킨다.Then, a monoclonal antibody and an antigen are immobilized on a glass patterned with PDMS (polydimethylsiloxane), and an anisotropic (anisotropic) The biohybrid microparticles are immobilized on the substrate.

본 발명의 일 구체예에서는 APTES [(3-Aminopropyl)triethoxysilane] 용액을 이용하여 아민 (amine) 작용기를 유리 기판에 도입시키고, 글루타알데하이드 (glutaraldehyde)를 이용하여 단일클론항체 (monoclonal antibody)를 고정화하였다. 그리고 상기 단일클론항체와 결합하는 항원을 결합시키고, 이에 다클론성항체 (polyclonal antibody)가 도입되어 있는 이방성 바이오 하이브리드 마이크로입자의 지향성 결합을 통해 기판에 고정화하였다.In one embodiment of the present invention, an amine functional group is introduced into a glass substrate using a solution of APTES [(3-Aminopropyl) triethoxysilane], and a monoclonal antibody is immobilized using glutaraldehyde Respectively. Then, an antigen binding to the monoclonal antibody was bound and immobilized on the substrate through directional binding of an anisotropic biohybrid microparticle into which a polyclonal antibody was introduced.

상기 공정을 간단히 아래의 모식도에 나타냈다.The above process is briefly shown in the following schematic diagram.

Figure 112013076962345-pat00002

Figure 112013076962345-pat00002

또한, 본 발명은 다른 관점에서, 상기 바이오센서를 이용하여 생체물질을 다중으로 검출하는 방법에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to a method of detecting a plurality of biomolecules using the biosensor from a different point of view.

특히, 본 발명의 이방성 바이오 하이브리드 마이크로입자는 각 구획화된 표면에 표적 지향적 기능성을 가진 분자들을 선택적으로 고정화시킬 수 있고, 각 구획화된 내부에 각각 다른 형광신호를 선택적으로 함입하여 광학적으로 형광에 기초한 생체물질 다중검출 및 이미징이 가능한 특징이 있다. In particular, the anisotropic biohybrid microparticles of the present invention can selectively immobilize molecules having target-oriented functionality on each segmented surface, selectively inject different fluorescence signals into the respective compartments, There is a feature that multiple material detection and imaging can be done.

다양한 공지의 검출 방법을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 공초점 레이져 주사 현미경 (Confocal laser scanning microscope, CLSM)으로 초점의 높이를 조절하여 단층촬영과 유사하게 단면의 형광신호를 이미징하여 생체물질을 다중검출할 수 있다.Various known detection methods can be used. Preferably, the fluorescence signal of the cross section is imaged by controlling the height of the focus using a confocal laser scanning microscope (CLSM) can do.

또한, 본 발명의 바이오센서는 표적 물질을 검출하고자 하는 시료용액과 혼합하여 표적 물질의 유무 및 농도를 확인할 수 있는 통상의 키트로 제공될 수 있다
In addition, the biosensor of the present invention can be provided as a conventional kit capable of checking the presence or concentration of a target substance by mixing the target substance with a sample solution to be detected

이와 같이, 본 발명은 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자(anisotropic biohybrid microparticles) 기반 바이오센서에 관한 것으로, 물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 마이크로입자 구조체를 이용하여 선택적인 방향성을 가지는, 다중 검출 및 표적화 (Targeting)가 가능한 바이오센서 및 이의 이용방법에 관한 것이다.
As described above, the present invention relates to an anisotropic biohybrid microparticle-based biosensor, and more particularly, to an anisotropic biohybrid microparticle-based biosensor, which uses a compartmentalized anisotropic microparticle structure to perform multiple detection and targeting ) And a method of using the same.

실시예Example

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

실험 재료Experimental material

프로파르길아민(Propargylamine) 98%, N-(2-아미노에틸) 말레이미드 트리플루오로아세테이트 염, 2-브로모에틸아민 하이드로브로마이드 99%, 소듐 아자이드(Sodium azide), 소듐 하이드록사이드(Sodium hydroxide), 디클로로메탄 무수물(Dichloromethane anhydrous) 및 소듐 설페이트 무수물(Sodium sulfate anhydrous)를 Sigma-Aldrich로부터 구입하였다. The reaction was carried out using 98% propargylamine, N- (2-aminoethyl) maleimide trifluoroacetate salt, 99% 2-bromoethylamine hydrobromide, sodium azide, sodium hydroxide Sodium hydroxide, Dichloromethane anhydrous and Sodium sulfate anhydrous were purchased from Sigma-Aldrich.

투석용 튜브(Dialysis tubing) (MWCO 3,500, Fisher Scientific, US), 탈이온수(Deionized water)(DIW, 18.2㏁)를 Milli-Q system (Millipore S.A., Bedford, US)으로부터 수득하고, 이중 시린지 어플리케이션 어셈블리(dual syringe applicator assembly)(Fibrijet SA-0100, Micromedics, MN, US), 시린지 펌프(KDS-100, Kd scientific Inc, US). 시스테아민(Cysteamine),플루로레세인 이소티오시아네이트-덱스트란(Fluorescein isothiocyanate-dextran (MW 70,000), 로다민 B 이소티오시아네이트-덱스트란(MW 70,000), (3-아미노프로필propyl)triethoxysilane (APTES) , glutardialdehyde, 폴리클로날 항체(염소에서 생성한 항-인간IgG(-chain specific) 항체), 모노클로날 항체 (마우스에서 생성한 모노클로날 항-인간 IgG(Fc 특이적) 항체) 및 항원 (인간 혈청 유래 IgG) 을 Sigma-Aldrich에서 구입하여 사용하였다.
The dialysis tubing (MWCO 3,500, Fisher Scientific, US), deionized water (DIW, 18.2 MΩ) was obtained from a Milli-Q system (Millipore SA, Bedford, US) a dual syringe applicator assembly (Fibrijet SA-0100, Micromedics, MN, US) and a syringe pump (KDS-100, Kd scientific Inc, US). Cysteamine, Fluorescein isothiocyanate-dextran (MW 70,000), Rhodamine B isothiocyanate-dextran (MW 70,000), (3-aminopropyl propyl) human monoclonal anti-human IgG (Fc specific) antibodies (monoclonal anti-human IgG (Fc specific) antibodies), monoclonal antibodies (monoclonal antibodies), triethoxysilane (APTES), glutardialdehyde, polyclonal antibodies ) And antigen (human serum-derived IgG) were purchased from Sigma-Aldrich and used.

제조예 1 : 아세틸렌 및 말레이미드 도입된 P(AAm-co-AA)의 컨쥬게이션Production Example 1: Conjugation of acetylene and maleimide-introduced P (AAm-co-AA)

아세틸렌 및 말레이미드 도입된 폴리(아크릴아미드-코-아크릴산, 소듐염), P(AAm-co-AA) (MW 200,000; 10% acrylic acids; Polysciences, Warrington, PA, US)을, P(AAm-co-AA)s 및 프로파르길아민 또는 N-(2-아미노아세틸) 말레이미드 트리플루로로아세테이트 염 반응으로부터 각각 제조하였다.P (AAm-co-AA) (MW 200,000; 10% acrylic acids; Polysciences, Warrington, Pa., US), acetylene and maleimide- co-AA) s and propargylamine or N- (2-aminoacetyl) maleimide triflouroacetate salt respectively.

5 umol의 P(AAm-co-AA), 1.4 mmol의 1-에틸-3-(3-디메타미노프로필) 카르보디이미드 하이드로클로라이드 (EDC, Thermo SCIENTIFIC, US) 및 0.7 mmol의 프로파르길아민(propargylamine)을, 실온(RT)에서 10ml의 DIW로 밤새 반응시키고, 반응 혼합물을 상온에서 48시간 동안 증류수를 이용하여 투석하였다. 상기 용액을 냉동 건조기(freezing dryer, MCFD 8508, illShinBioBase, KR)에서 2일 동안 건조시켰다.  (EDC, Thermo SCIENTIFIC, US) and 0.7 mmol of propargylamine < RTI ID = 0.0 > propargylamine was reacted with 10 ml of DIW at room temperature (RT) overnight, and the reaction mixture was dialyzed with distilled water at room temperature for 48 hours. The solution was dried in a freezing dryer (MCFD 8508, illShinBioBase, KR) for 2 days.

5 umol의 P(AAm-co-AA) 및 1.4 mmol EDC를 9 ml DIW에 용해시켰다. 0.7 mmol N-(2-Aminoethyl)maleimide trifluoroacetate salt을 1ml DIW에 용해시켰다. 그리고, N-(2-Aminoethyl)maleimide trifluoroacetate salt 용액을 폴리머 용액에 한방울씩 첨가한 후 밤새 반응시켰다. 그 후, 반응 혼합물을 상온에서 48시간 동안 증류수를 이용하여 투석시켰다. 이 용액을 냉동 건조기에서 2일 동안 건조시켰다.
5 umol P (AAm-co-AA) and 1.4 mmol EDC were dissolved in 9 ml DIW. 0.7 mmol of N- (2-Aminoethyl) maleimide trifluoroacetate salt was dissolved in 1 ml DIW. Then, N- (2-Aminoethyl) maleimide trifluoroacetate salt solution was added dropwise to the polymer solution, and reacted overnight. The reaction mixture was then dialyzed using distilled water at room temperature for 48 hours. This solution was dried in a freeze dryer for 2 days.

도 1에서, Poly(acrylamide-co-acrylic acid), P(AAm-co-AA) (MW 200 kDa; 10% acrylic acids) 와 고분자 고리의 카르복실기에 EDC를 이용한 작용기들 (maleimide, acetylene) 이 도입한 고분자의 구조식을 도시하였다.In FIG. 1, functional groups (maleimide, acetylene) using EDC were introduced into the carboxyl groups of poly (acrylamide-co-acrylic acid) and P (AAm-co-AA) (MW 200 kDa; A structural formula of a polymer is shown.

그리고, 각각의 고분자를 D2O에 용해시켜 1H NMR을 이용하여 분석한 자료를, (a) maleimide가 도입된 P(AAm-co-AA)와 (b) acetylene이 도입된 P(AAm-co-AA)의 1H NMR 그래프를 함께 도시하였다(도 1).
Then, by dissolving each polymer in D 2 O the data analyzed using the 1 H NMR, (a) and maleimide was introduced the P (AAm-co-AA) (b) acetylene is introduced into the P (AAm- It is shown with the 1 H NMR chart of the co-AA) (Fig. 1).

제조예 2 : 2-아자이도에틸아민(azidoethylamine)의 합성 Production Example 2: Synthesis of 2-azaidoethylamine (azidoethylamine)

24 mmol의 2-브로모에틸아민 하이드로브로마이드를 30 ml DIW에 용해시켰다. 55 mmol 소듐 아자이드를 상기 용액에 첨가하였다. 수득한 용액을 밤새 75℃에서 교반시켰다. RT로 냉각시킨 후, 24 mmol 소듐 하이드록사이드를 반응된 화합물에 첨가하였다. 반응물을 디클로로메탄 (50mL)으로 3회 추출하였다. 유기상(organic phase)을 무수 소듐 설페이트로 건조시키켰다. 여과 후, 유기 용매를 회전식 증발농축기(N-1110S, EYELA, JP)를 이용하여 제거하였다.
24 mmol of 2-bromoethylamine hydrobromide were dissolved in 30 ml DIW. 55 mmol sodium azide was added to the solution. The resulting solution was stirred overnight at 75 < 0 > C. After cooling to RT, 24 mmol sodium hydroxide was added to the reacted compound. The reaction was extracted three times with dichloromethane (50 mL). The organic phase was dried over anhydrous sodium sulfate. After filtration, the organic solvent was removed using a rotary evaporator (N-1110S, EYELA, JP).

실시예 1 : 이방성 바이오하이브리드 마이크로입자 (anisotropic biohybrid microparticles) 기반의 검출장치 제조Example 1: Production of anisotropic biohybrid microparticles-based detection device

1-1. 전기 수력적 공동 분사(Electrohydrodynamic co-jetting)에 의한 단일&이상(mono&biphasic) 입자 1-1. Mono & biphasic particles by electrohydrodynamic co-jetting

2개의 폴리머 용액을 DIW에서 별도로 준비하였다. Two polymer solutions were prepared separately in DIW.

(a) 한 용액은 DIW 중 P(AAm-co-AA) (7.0 %, w/v) 및 말레이미드 modified P(AAm-co-AA) (0.1 %, w/v)를 함유하고, 다른 용액은 DIW 중 P(AAm-co-AA) (7.0 %, w/v) 및 acetylene modified P(AAm-co-AA) (0.1 %, w/v) 를 함유하였다. 2개의 용액을 1 ml 시린지들에(BD, Franklin Lakes, NJ, US)에 로딩하고, 동일 혼합물을 26 게이지 및 3.25 인치의 2개의 가느다란 관을 가지고 있는 이중 채널 팁(Dual channel tip)(Fibrijet SA-3610, Micromedics, MN, US)에 의해 나란히 준비하였다.(a) One solution contained P (AAm-co-AA) (7.0%, w / v) and maleimide modified P (AAm-co-AA) (0.1%, w / v) of P (AAm-co-AA) (7.0%, w / v) and acetylene modified P (AAm-co-AA) in DIW. The two solutions were loaded into 1 ml syringes (BD, Franklin Lakes, NJ, US) and the same mixture was loaded onto a dual channel tip (Fibrijet) with two 26- and 3.25- SA-3610, Micromedics, MN, US).

(b) 한 용액은 DIW 중 P(AAm-co-AA) (7.0%, w/v), 말레이미드 modified P(AAm-co-AA) (0.1%, w/v) 및 FITC-dextran (0.5%, w/v)을 함유하였다. 다른 용액은 DIW 중 P(AAm-co-AA) (7.0%, w/v), acetylene modified P(AAm-co-AA) (0.1% w/v) 및 RITC-덱스트란 (0.5%, w/v)을 함유하였다. 한 세트는 1 ml 시린지에 로딩하고, 다른 세트는 2개의 시린지에 별도로 혼합물로 로딩하여 이중 채널 팁에 의해 나란히 준비하였다.  (b) One solution contained P (AAm-co-AA) (7.0%, w / v), maleimide modified P (AAm-co-AA) (0.1%, w / v) and FITC-dextran %, w / v). The other solutions were P (AAm-co-AA) (7.0%, w / v), acetylene modified P (AAm-co- AA) (0.1% w / v) and RITC-dextran v). One set was loaded in a 1 ml syringe and the other set was loaded in two syringes separately as a mixture and prepared side by side by a dual channel tip.

양극(Cathode)을 니들에 연결하고 반대극을 알루미늄 호일(두께 0.018 mm, Fisherbrand, US)에 연결하였다. 두 종류의 전극 거리는 수직적으로 28~30 cm의 범위를 유지하였다. EHD 공동 분사 동안 고전압 전원 공급기(ESN-HV30, Nano NC, KR)로 직류의 15~18 kV 범위로 0.20 ml/h 전류 속도로 공급하였고, 기질을 수집하여 열적으로 175℃에서 밤새 가교결합시켰다.
The cathode was connected to the needle and the opposite electrode was connected to an aluminum foil (0.018 mm thick, Fisherbrand, US). The distance between two kinds of electrodes was kept in the range of 28 ~ 30 cm vertically. During the EHD co-injection, the high-voltage power supply (ESN-HV30, Nano NC, KR) was supplied with a current of 15 to 18 kV in a current of 0.20 ml / h and the substrate was collected and thermally crosslinked overnight at 175 ° C.

도 2에, 이방성 입자를 만들기 위한 side-by-side 듀얼 노즐 기하학적 구조의 전기유체역학적 공동분사 장치를 나타냈다. 상기 장치는 말레이미드와 아세틸렌이 도입된 고분자를 마이크로 주사기펌프를 이용하여 같은 양으로 나오게 한다[taylor cone, jet stream, jet break up]
Figure 2 shows a side-by-side dual-nozzle geometry electrophysiologic co-injector for making anisotropic particles. The apparatus allows the maleimide and acetylene-introduced polymers to be ejected in equal amounts using a micro-syringe pump [taylor cone, jet stream, jet break up]

1-2. 플루오레세인 및 FITC-BSA의 컨쥬게이션1-2. Conjugation of fluorescein and FITC-BSA

열적으로 가교결합된 단일상(monophasic) 입자들(14 μ㏖, 10 mg)을 tip sonicator (VC-505, Sonics & Materials, Inc., US)으로 각각 DIW (1 ml)에 분산시켰다. Thermally cross-linked monophasic particles (14 μmol, 10 mg) were dispersed in DIW (1 ml) with a tip sonicator (VC-505, Sonics & Materials, Inc., US).

우선, 플루오레세인 소듐염(14 μ㏖)을 DIW (1 ml)에 용해시키고 EDC (28 μ㏖)에 의해 시스테아민(14 μ㏖)과 결합시켰다. 그 후, 티올기가 도입된 플루오레세인을 상온에서 2시간 동안 말레이미드 도입된 입자와 결합시켰다. 두번째로, FITC-BSA (1.4 μ㏖)을 DIW (1 ml) 중 용해시키고 EDC (28 μ㏖)에 의해 2-아자이도에틸아민(azidoethylamine)(14 μ㏖)와 결합시킨 후, 2일 동안 DIW에서 투석하였다. 아자이드 도입된 FITC-BSA를 10 mM 구리(II) 설페이트 용액 (140 μ㏖) 및 50 mM의 소듐 아스코르베이트 용액 (140 μ㏖)에 의해 상온에서 2시간 동안 아세틸렌 도입 입자들과 결합시켰다. 원심분리를 반복하여 결합된 입자들을 정제하였다. 모든 입자들 정제 방법은 미반응 플루오레세인 염색약을 제거하기 위해 원심분리법을 이용하였다.
First, the fluorescein sodium salt (14 mu mol) was dissolved in DIW (1 ml) and coupled with cysteamine (14 mu mol) by EDC (28 mu mol). The thiol-introduced fluororesin was then combined with the maleimide-introduced particles for 2 hours at room temperature. Second, FITC-BSA (1.4 mu mol) was dissolved in DIW (1 ml) and coupled with 2-azaidoethylamine (14 mu mol) by EDC (28 mu mol) Dialyzed in DIW. The azide-introduced FITC-BSA was bound to the acetylene-introduced particles at room temperature for 2 hours with a 10 mM copper (II) sulfate solution (140 mu mol) and a 50 mM sodium ascorbate solution (140 mu mol). The centrifugation was repeated to purify the bound particles. All particles were centrifuged to remove unreacted fluorescein dye.

1-3. 티올기 및 아자이드 도입된 항체의 결합1-3. Combination of thiol group and azide-introduced antibody

25 μ㏖ 시스테아민, 25 μ㏖ EDC 및 2.5x10-2 μ㏖ 폴리클로날 항체들을각각 PBS에 용해시켰다(100 ㎕. 100 ㎕ 및 400 ㎕). 혼합된 시스테아민, EDC 용액 및 400 ㎕ PBS를 함께, 그 후 폴리클로날 항체 용액을 상기 혼합물에 한방울씩 첨가하였다. 상기 반응을 상온에서 4시간 동안 수행한 후, 반응 혼합물을 48시간 동안 4℃에서 PBS를 이용하여 투석하였다. 25 μ㏖ cysteamine, was dissolved in a 25 μ㏖ EDC and 2.5x10 -2 μ㏖ polyclonal antibody in PBS, respectively (100 ㎕. 100 ㎕ and 400 ㎕). Mixed cysteamine, EDC solution and 400 [mu] l PBS were then added, then the polyclonal antibody solution was added dropwise to the mixture. After the reaction was carried out at room temperature for 4 hours, the reaction mixture was dialyzed against PBS at 4 ° C for 48 hours.

합성된 25μ㏖ 2-아자이도에틸아민, 25μ㏖ EDC 및 2.5x10-2 μ㏖ 폴리클로날 항체를 별도로 각각 PBS에 용해시켰다(100㎕, 100㎕, 및 400㎕). 혼합된 2-아자이도에틸아민, EDC 용액, 및 300 ㎕ PBS를 함께, 그 후 폴리클로날 항체 용액을 혼합물에 방울씩 첨가하였다. 상기 반응을 상온에서 4시간 동안 수행한 후, 반응 혼합물을 48시간 동안 4℃에서 PBS에 대해 투석하였다.
The synthesized 25 mu mol 2- azaidoethylamine, 25 mu mol EDC and 2.5x10 -2 mu mol polyclonal antibody were separately dissolved in PBS (100 mu l, 100 mu l, and 400 mu l, respectively). Mixed 2-azaidoethylamine, EDC solution, and 300 [mu] l PBS were then added, then the polyclonal antibody solution was added dropwise to the mixture. After the reaction was carried out at room temperature for 4 hours, the reaction mixture was dialyzed against PBS at 4 ° C for 48 hours.

1-4. 입자와 항체의 결합1-4. Combination of Particles and Antibodies

13 nM 농도에서 PBS (1 ml) 중 단일&이상 입자들을 팁 초음파분산기(tip sonicator)에 의해 현탁하였다. 말레이미드 도입된 단일상 입자들을 티올기 도입된 항체 용액에 상온하 4시간 동안 첨가하였다. 아세틸렌 도입된 단일상 입자들을 10 mM CuSO4 용액 (140 ㎕) 및 50 mM 소듐 아스코베이트 용액 (140 ㎕)에 첨가하고, 혼합물을 한 방울씩 현탁액에 첨가하였다. 상기 반응을 상온에서 4시간 동안 수행하였다. 결합된 입자들을 원심분리를 반복하여 정제하였다. 모든 입자들 및 항체 정제 방법으로 원심분리를 이용하여 미반응 항체들을 제거하였다.
At 13 nM concentration, single & abnormal particles in PBS (1 ml) were suspended by tip sonicator. The maleimide-introduced monoclinic particles were added to the thiol-introduced antibody solution at room temperature for 4 hours. The acetylenically introduced single phase particles were added to a 10 mM CuSO 4 solution (140 μl) and a 50 mM sodium ascorbate solution (140 μl) and the mixture was added to the suspension one drop. The reaction was carried out at room temperature for 4 hours. The bound particles were purified by repeated centrifugation. Unreacted antibodies were removed using centrifugation with all particles and antibody purification method.

1-5. 1-5. PDMSPDMS (( PolydimethylsiloxanePolydimethylsiloxane )를 포함하는 기능화된 유리 기판) ≪ / RTI >

황산 및 하이드로겐 퍼옥사이드가 3:1로 혼합된 커버 글라스를, 표면 전체를 액체에 침지하여 유기 물질을 제거하였다. 경화제를 이용하여 경화된 PDMS에 직경 5 mm의 구멍을 내었다. A cover glass mixed with sulfuric acid and hydrogen peroxide in a ratio of 3: 1 was immersed in the liquid as a whole to remove organic substances. A 5 mm diameter hole was made in the cured PDMS using a curing agent.

PDMS 및 유리를 플라즈몬 처리하여(PDC-32G, Harrick Plasma, US) 두 물질을 결합시켰다. APTES를 에탄올에 용해시켰다. 50 ㎕ APTES 용액 (10 w/v% in ethanol)을 0.5시간 동안 상온 중 기판에서 배양시켰다. 배양 후, 에탄올 및 증류수로 세척하여 미반응한 APTES를 제거하였다. 50 ㎕ 글루타르디알데하이드(glutardialdehyde) 용액(5.0 %, w/v)을 상온에서 45분 동안 배양하였다. 도 3의(a)는 커버글라스와 PDMS를 결합시킨 칩의 이미지, (b)는 골드어레이를 이용한 골드를 패턴닝 (Patterning)한 칩의 이미지이다.
PDMS and glass were treated with plasmons (PDC-32G, Harrick Plasma, US) to couple the two materials. APTES was dissolved in ethanol. 50 [mu] l APTES solution (10 w / v% in ethanol) was incubated on the substrate at room temperature for 0.5 hour. After incubation, unreacted APTES was removed by washing with ethanol and distilled water. 50 [mu] l glutardialdehyde solution (5.0%, w / v) was incubated at room temperature for 45 minutes. 3 (a) is an image of a chip combining a cover glass and a PDMS, and (b) is an image of a chip patterned with gold using a gold array.

상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로입자 (anisotropic biohybrid microparticles) 기반의 검출장치 제조공정을 도 2, 도 3, 및 도 4에 도시하였다.An anisotropic biohybrid microparticle-based detection device manufacturing process is shown in FIGS. 2, 3, and 4. FIG.

도 2의 아래 그림에서 두 가지의 다중 클론성 항체에 cyateamine과 2-azidoethylamine을 각각 사용하여 티올과 아지이드를 도입하고, 말레이미드와 티올간의 maleimide-thiol coupling와 아세틸렌과 아자이드간의 1,3-dipolar cycloaddition의 반응 메커니즘의 모식도; 및 이방성 마이크로입자의 구획에 두 가지의 항체가 결합되어 있는 구성을 나타냈다.In the figure below, two cytoamine and 2-azidoethylamines were used for the two polyclonal antibodies, and thiol and azide were introduced. Maleimide-thiol coupling between maleimide and thiol and 1,3- schematic diagram of the reaction mechanism of dipolar cycloaddition; And two antibodies were bound to the anisotropic microparticle compartment.

도 3에서 (a)는 커버글라스에 페터닝된 PDMS를 플라즈마 (Plasma) 기법을 이용하여 결합시킨 칩의 이미지들을, (b)는 기판에 금속과 금을 층층이 쌓은 후 패턴닝 (Patterning)된 칩의 이미지를 나타냈다.FIG. 3 (a) shows images of a chip in which PDMS patterned in a cover glass is combined by a plasma technique, FIG. 3 (b) shows a pattern in which a layer of metal and gold is stacked on a substrate, "He said.

그리고, 도 4에서, PDMS (Polydimethylsiloxane)로 패터닝된 유리 기판 (glass substrate)에서의 샌드위치 고정화(sandwich immunocomplex) 모식도를 나타냈다. 각 공정에 대한 설명은 다음과 같다: (1) APTES [(3-Aminopropyl)triethoxysilane] 용액을 이용하여 아민 (amine) 작용기를 도입. (2) 글루타알데하이드 (glutaraldehyde)를 이용하여 단일클론항체 (monoclonal antibody) 고정화. (3) 항원(antigen) 결합. (4) 다클론성항체 (polyclonal antibody)가 도입되어 있는 이방성 마이크로입자의 방향성을 가진 결합.4, a sandwich immunocomplex pattern diagram on a glass substrate patterned with PDMS (Polydimethylsiloxane) is shown. Each process is described as follows: (1) Introducing amine functional groups using a solution of APTES [(3-Aminopropyl) triethoxysilane]. (2) Immobilization of monoclonal antibodies using glutaraldehyde. (3) Antigen binding. (4) A directional bond of an anisotropic microparticle into which a polyclonal antibody is introduced.

한편, 각 작용기를 도입한 각각의 입자들의 미메틱 다이어그램(Mimetic diagram) 및 CLSM와 DIC 이미지를 확인하였다.On the other hand, mimetic diagrams and CLSM and DIC images of each particle introduced with each functional group were confirmed.

도 5 및 도 6는 말레이미드 도입된 입자 관련한 것으로, Figures 5 and 6 relate to maleimide-introduced particles,

도 5 (A-F) 에서는 말레이미드가 도입되고 플루오레세인-SH와 결합되어 있는 입자(A)와 플루오레세인-SH가 결합되지 않은 순수입자(D)의 미메틱 다이어그램(Mimetic diagram) 및 CLSM와 DIC 이미지를 나타냈고, 도 6 (G-L) 에서는 항체와 조합된 말레이미드 도입된 입자의 형광현미경 이미지 및 CLSM 이미지를 도시하였다. 도 5 (G-L) 에서는 아세틸렌이 도입되고 FITC-BSA-N3 결합되어 있는 입자(G)와 FITC-BSA-N3 결합되어 있는 순수입자(J)의 미메틱 다이어그램(Mimetic diagram) 및 CLSM와 DIC 이미지를 나타냈고, 도 6 (H-I) 및 (K-L)) 에서는 항체와 조합된 아세틸렌 도입된 입자의 형광현미경 이미지 및 CLSM 이미지를 도시하였다.
5 (AF) shows a mimetic diagram of a particle (A) in which maleimide is introduced and bonded to fluorescein-SH and a pure particle (D) in which fluorescein-SH is not bonded, and CLSM DIC image, and in FIG. 6 (GL), fluorescence microscopic images and CLSM images of the maleimide-introduced particles in combination with antibody are shown. FIG. 5 (GL) shows a mimetic diagram and CLSM and DIC images of acetylene-introduced and FITC-BSA-N3 bonded particles (G) and pure FITC-BSA-N3 bonded particles (J) And FIGS. 6 (HI) and (KL)) show fluorescent microscope images and CLSM images of acetylene-introduced particles combined with antibody.

그리고, 도 7에는 전기유체역학적 공동분사를 이용하여 이방성 마이크로입자를 CLSM을 이용하여 나타낸 이미지를 도시하였다. FIG. 7 shows an image of anisotropic microparticles using CLSM using electrohydrodynamic co-injection.

왼쪽부터 오른쪽으로 플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC 채널), 로다민 B 이소티오시아네이트 (RITC 채널) 그리고 FITC와 RITC 채널을 겹친 채널을 나타낸 사진이다.From left to right is a photograph showing the channels of fluorescein isothiocyanate (FITC channel), rhodamine B isothiocyanate (RITC channel), and FITC and RITC channels.

특히, 이방성 마이크로입자을 전기유체역학적 공동분사를 이용하여 커버글라스에 직접 수집하여 관찰한 이미지를 도 7 (A-C)에 도시하였고, 수집된 이방성 마이크로입자를 포스페이트 완충 식염수, PBS (pH 7.4)에 현탁시켜 관찰한 이미지를 도 7 (D-I)에 도시하였다.
Particularly, an anisotropic microparticle was directly collected in a cover glass using electrohydrodynamic co-injection and observed, and an image was observed in Figure 7 (AC). The collected anisotropic microparticles were suspended in phosphate buffered saline, PBS (pH 7.4) An observed image is shown in Fig. 7 (DI).

실시예Example 2 :  2 : 이방성Anisotropy 입자를 이용한 검출 Particle detection

모노클로날 항체들(50 ㎕, 2.05 mg/ml, 0.7 μ㏖)을 알데하이드 도입된 유리 기판 웰에서 상온 중 2시간 동안 배양하였다. 위와 같이, 50 ㎕ BSA (1.0%, w/v)를 2시간 동안 웰에서 배양하였다. Monoclonal antibodies (50 l, 2.05 mg / ml, 0.7 mu mol) were incubated in aldehyde-introduced glass substrate wells at room temperature for 2 hours. As above, 50 [mu] l BSA (1.0%, w / v) was cultured in the wells for 2 hours.

한 웰을 항원(50 ㎕, 5 mg/ml)으로, 다른 웰은 항원없이 오직 PBS만으로 배양시켰다. 마지막으로, 이방성 입자로 표지된 폴리클로날 항체를 두 종류의 웰에서 상온 중 2시간 동안 배양하였다. 배양의 모든 마지막 단계에서 웰을 PBS로 세척하고 질소 가스 처리하였다.
One well was incubated with antigen (50 [mu] l, 5 mg / ml) and the other well with no antigen and only with PBS. Finally, polyclonal antibodies labeled with anisotropic particles were incubated in two wells at room temperature for 2 hours. At all final stages of incubation the wells were washed with PBS and treated with nitrogen gas.

공초점 현미경 실험을 Leica (Germany) TCS SL 공초점 레이저 스캐닝 현미경 상에서 scanning microscope using Ar, He-Ne 및 Gre-Ne 레이저 소스를 이용하여 수행하였다. Confocal microscopy experiments were performed using a scanning microscope using Ar, He-Ne and Gre-Ne laser sources on a Leica (Germany) TCS SL confocal laser scanning microscope.

단일상(mono) 및 이상(biphasic) 입자들은 100 planapochromatic oil immersion objective variable PMT gain, 디지털 줌 4 a line frequency of 200 Hz, 및 8-bit acquisition mode로 x-y-z mode에서 이미지화하였다.The mono and biphasic particles were imaged in x-y-z mode with 100 planapochromatic oil immersion objective variable PMT gain, digital zoom 4 a line frequency of 200 Hz, and 8-bit acquisition mode.

20×대물렌즈가 있는 DIC 슬라이드가 구비된 IX81 도립 현미경 (Olympus, JP)를 사용하여 결합되어 있는 입자들을 관찰하였다. 광원은 100W HBO 램프 하우징 및 HBO 트랜스포머를 이용하였다.
The bound particles were observed using an IX81 inverted microscope (Olympus, JP) equipped with DIC slides with 20 x objective. The light source was a 100W HBO lamp housing and an HBO transformer.

패턴이 된 유리 기판에 CEA 또는 IgG 단일클론항체와 항원을 도입하고, 다클론성항체들이 도입된 이방성 마이크로입자를 첨가하여 샌드위치 고정화(Sandwich immobilization)시켜 CLSM을 이용하여 초점의 높이를 아래에서 위로 조절하여 관찰한 이미지를 도 8, 9 10, 11, 12 및 13에 도시하였다.A CEA or IgG monoclonal antibody and an antigen were introduced into a patterned glass substrate, sandwich immobilization was performed by adding an anisotropic microparticle into which polyclonal antibodies were introduced, and CLSM was used to adjust the height of the focus from below to above 8, 9, 10, 11, 12 and 13 show the images observed.

이방성 마이크로입자 구조체의 선택적인 (Selective) 방향성의 특성을 이용하여 방향 지향적으로 결합(Directional binding)시키는 방법으로, 공초점 레이져 주사 현미경 (Confocal laser scanning microscope, CLSM)으로 초점의 높이를 조절하여 단층촬영과 유사하게 단면의 형광신호를 이미징하였다.A method of directional binding using the selective directionality of the anisotropic microparticle structure is to adjust the height of the focus using a confocal laser scanning microscope (CLSM) The fluorescence signal of the cross section was imaged.

그 결과, 유리 기판에 고정화 되어있는 단일클론항체의 종류에 따라 이방성 마이크로입자의 구획의 위치가 달라짐을 확인하였다(도 8, 9 ,10 ,11, 12 및 13).As a result, it was confirmed that the positions of the anisotropic microparticles were varied depending on the type of the monoclonal antibody immobilized on the glass substrate (Figs. 8, 9, 10, 11, 12 and 13).

Claims (14)

청구항 1은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 1 has been abandoned due to the setting registration fee. 물리화학적으로 구획화 (Compartmentalization)된 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자(anisotropic biohybrid microparticles) 구조체를 포함하되,
상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자의 각 구획에는 상이한 종류의 항체가 도입되어 있어, 상이한 항원-항체 반응에 따른 선택적 방향성을 지니는 것을 특징으로 하는, 다중검출용 바이오센서.
An anisotropic biohybrid microparticles structure that is physically and chemically compartmentalized,
Wherein a different kind of antibody is introduced into each of the sections of the anisotropic biohybrid microparticles and has selective orientation according to a different antigen-antibody reaction.
청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 2 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서, 상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자는 가교결합 (crosslinking)을 지닌 공중합체 고분자로 구성된 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.The biosensor for multiple detection according to claim 1, wherein the anisotropic biohybrid microparticles are composed of a copolymer polymer having crosslinking. 제2항에 있어서, 상기 가교결합은 열적 가교결합(Thermal crosslinking)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.The biosensor for multiple detection according to claim 2, wherein the cross-linking is performed by thermal crosslinking. 제2항에 있어서, 상기 공중합체 고분자는 폴리(아크릴아미드-코-아크릴릭 애시드)[poly(acrylamide-co-acrylic acid, poly(AAm-co-AAc)], 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-코-스테아릴 아크릴레이트)[Poly (N-isopropyl acrylamide-co-stearyl acrylate), Poly(NIPAm-co-SA)] 및 폴리(N-이소프로필 아크릴아미드-코-알릴아민)[poly(N-isopropylacrylamide-co-allylamine), poly(NIPAM-co-AA)] 로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.The method of claim 2, wherein the copolymer polymer is selected from the group consisting of poly (acrylamide-co-acrylic acid, poly (AAm-co-AAc) (N-isopropyl acrylamide-co-stearyl acrylate), poly (NIPAm-co-SA) and poly (N-isopropylacrylamide- co-allylamine) isopropylacrylamide-co-allylamine, poly (NIPAM-co-AA)]. 제4항에 있어서, 상기 공중합체 고분자는 폴리(아크릴아미드-코-아크릴릭 애시드)[poly(acrylamide-co-acrylic acid, poly(AAm-co-AAc)]인 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.The multi-detection biosensor according to claim 4, wherein the copolymer polymer is poly (acrylamide-co-acrylic acid, poly (AAm-co-AAc) . 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 6 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서, 상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자는 전기수력학적 공동분사 (electrohydrodynamic co-jetting) 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.The biosensor for multiple detection according to claim 1, wherein the anisotropic bio-hybrid microparticles are produced by an electrohydrodynamic co-jetting method. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 7 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서, 상기 상이한 종류의 항체는 상이한 작용기에 의해 도입되며, 상기 상이한 작용기는 각각 아민기 (amine), 카르복실기 (carboxylic acid), 티올기 (thiol), 하이드록실기 (hydroxyl group), 아세틸렌 (acetylene) 및 아자이드(azide)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.The method of claim 1, wherein the different types of antibodies are introduced by different functional groups, wherein the different functional groups are selected from the group consisting of an amine, a carboxylic acid, a thiol, a hydroxyl group, Wherein the biosensor is selected from the group consisting of acetylene and azide. 제7항에 있어서, 상기 상이한 작용기는 각각 말레이미드(Maleimide) 및 아세틸렌 (Acetylene) 작용기인 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서. 8. The biosensor for multiple detection according to claim 7, wherein the different functional groups are maleimide and acetylene functional groups, respectively. 제8항에 있어서, 상기 말레이미드(Maleimide) 및 아세틸렌 (Acetylene) 작용기와 다클론항체에 도입된 티올(thiol)과 아자이드(azide) 작용기가 결합되어, 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자의 각 구획에 상이한 종류의 항체가 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.The method according to claim 8, wherein the Maleimide and Acetylene functional groups and the thiol introduced into the polyclonal antibody are combined with the azide functional groups so that different sections of the anisotropic biohybrid microparticles Type antibody is introduced in the biosensor for multiple detection. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 10 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서, 상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자는 형광 프로브를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.The biosensor for multiple detection according to claim 1, wherein the anisotropic biohybrid microparticle further comprises a fluorescence probe. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 11 has been abandoned due to the set registration fee. 제1항에 있어서, 상기 바이오센서는
기판에 고정되어 있는 두 가지 이상의 종류의 단클론항체; 항원; 및 다클론항체가 각 구획마다 도입되어 있는 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.
2. The biosensor according to claim 1, wherein the biosensor
Two or more types of monoclonal antibodies immobilized on a substrate; antigen; And an anisotropic biohybrid microparticle structure in which a polyclonal antibody is introduced for each of the compartments.
제11항에 있어서, 상기 이방성 바이오하이브리드 마이크로 입자 구조체는 형광염료를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.12. The biosensor for multiple detection according to claim 11, wherein the anisotropic bio-hybrid microparticle structure further comprises a fluorescent dye. 제11항에 있어서, 상기 기판은 PDMS (Polydimethylsiloxane)로 패터닝 (Patterning) 된 유리인 것을 특징으로 하는 다중검출용 바이오센서.The biosensor for multiple detection according to claim 11, wherein the substrate is glass patterned with PDMS (Polydimethylsiloxane). 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 14 has been abandoned due to the setting registration fee. 공초점 레이져 주사 현미경 (Confocal laser scanning microscope, CLSM)으로 초점의 높이를 조절하여 형광신호를 이미징하는 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는, 제1항 또는 제11항의 바이오센서를 이용한 생체물질의 다중검출 방법.



The multiple detection method of biomaterial using the biosensor according to any one of claims 1 to 11, characterized by using a method of imaging a fluorescence signal by adjusting the height of the focus using a confocal laser scanning microscope (CLSM) .



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