KR101572901B1 - Method for detecting target material and fluorescence sensor based on conjugated polyelectrolyte and aptamer probe using 2-step FRET - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2-단계 FRET를 이용한 공액고분자 전해질 및 압타머 프로브 기반 표적 물질의 검출 방법 및 형광 센서에 관한 것으로, ~ nM 수준까지 표적 물질의 검출이 가능하며, 압타머 프로브의 스페이서 길이 및 양이온성 공액 고분자 전해질의 농도를 조절함으로써 형광 신호를 미세하게 조절할 수 있고 표적 물질의 동적 검출 범위 및 검출 한계를 개선시킨 효과가 있다.The present invention relates to a method for detecting a target substance based on a conjugated polyelectrolyte and an extramamer probe using a two-step FRET and a fluorescence sensor, which is capable of detecting a target substance to a level of ~ nM and has a spacer length and a cationic By controlling the concentration of the conjugated polyelectrolyte, it is possible to finely control the fluorescence signal and to improve the dynamic detection range and the detection limit of the target substance.

Description

2-단계 FRET를 이용한 공액고분자 전해질 및 압타머 프로브 기반 표적 물질의 검출 방법 및 형광 센서{Method for detecting target material and fluorescence sensor based on conjugated polyelectrolyte and aptamer probe using 2-step FRET} FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a conjugated polyelectrolyte and aptamer probe using 2-step FRET,

본 발명은 2-단계 FRET을 이용한 공액고분자 전해질 및 압타머 프로브 기반 표적 물질 검출 방법 및 형광 센서에 관한 것으로, 압타머 프로브의 스페이서 길이 및 양이온성 공액 고분자 전해질의 농도를 조절함으로써, 형광 신호, 검출 한계 및 검출 범위와 같은 센서 특성을 미세하게 조절할 수 있는 검출 방법 및 형광 센서에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a conjugate polymer electrolyte and a method of detecting a target substance based on an electrode and a fluorescence sensor using 2-step FRET. By controlling the spacer length of the electrode tip and the concentration of the cationic conjugated polymer electrolyte, To a detection method and a fluorescence sensor which can finely control the characteristics of the sensor such as limit and detection range.

최근 공액 고분자 전해질(Conjugated Polyelectrolyte, CPE)은 독특한 전기적 및 광학적 특성으로 인해 화학 및 바이오센서로 많이 응용되고 있다. 또한, CPE는 고유의 집광성(light harvesting) 및 분자선 효과 (molecular wire effect)로 인해 신호 증폭을 위한 광학 안테나로 사용된다. 따라서 신호 증폭 특성을 활용하여 DNA, RNA, 단백질, ATP 및 트롬빈(thrombin) 등과 같은 화학 및 생물 분자를 검출하기 위한 광범위한 범위의 CPE가 표적 부위(targeting moieties)와 함께 디자인 및 연구되어 왔다. Recently, conjugated polyelectrolyte (CPE) has been widely applied as a chemical and biosensor due to its unique electrical and optical properties. In addition, the CPE is used as an optical antenna for signal amplification due to inherent light harvesting and molecular wire effects. Therefore, a wide range of CPEs have been designed and studied with targeting moieties to detect chemical and biological molecules such as DNA, RNA, protein, ATP and thrombin utilizing signal amplification characteristics.

압타머(aptamer)는 높은 친화력 및 특이성을 가지고 특정 표적 분자(specific target molecule)에 선택적으로 결합하는 올리고핵산염(oligonucleotides)이다. 구아닌(G)이 풍부한 염기 서열을 갖는 일부 단일 가닥(single-strand) 압타머는 특정 알칼리 금속 이온의 존재 하에 분자 내 수소 결합을 통해 선형 구조로부터 G-사중 나선구조(G-quadruplex)와 같은 두 번 접힌 구조로 변형될 수 있다. 특히 칼륨 이온은 이러한 변형을 촉진시킨다. 금속 이온 및/또는 바이오 종을 검출하기 위한 압타머-기반 프로브 시스템에 대해 광범위한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 압타머의 구조 변화를 화학 또는 바이오센서에 이용하는 경우, 협소한 동적 범위로 인해 검출 가능한 농도 범위가 제한적이라는 한계를 가진다. 따라서 많은 연구들이 동적 범위를 유용하게 조정하거나 넓히는데 초점을 맞추고 있으며, 효율적인 센서를 개발하기 위해서는 높은 선택성 및 감도뿐만 아니라 넓고/범위를 조정할 수 있는 동적 검출 범위가 함께 고려되어야 한다.An aptamer is an oligonucleotide that selectively binds to a specific target molecule with high affinity and specificity. Some single-stranded aptamers having a guanine (G) -rich base sequence can be obtained from a linear structure via intramolecular hydrogen bonding in the presence of a specific alkali metal ion in the presence of a double G-quadruplex, such as a G-quadruplex It can be deformed into a folded structure. In particular, potassium ions promote such deformation. Extensive research has been conducted on plummeter-based probe systems for detecting metal ions and / or biomolecules. However, when the structural change of the plummeter is applied to a chemical or biosensor, the range of detectable concentration is limited due to a narrow dynamic range. Therefore, many studies focus on useful tuning or broadening of the dynamic range, and in order to develop an efficient sensor, a dynamic detection range that can be adjusted not only for high selectivity and sensitivity but also for wide / range should be considered.

형광 공명 에너지 전이(fluorescence resonance energy transfer, FRET) 현상은 다양한 센서 방식(sensory schemes)으로 널리 이용되어 왔다. 하나의 형광 공여체 및 형광 수용체를 갖는 통상적인 단일-단계 FRET뿐만 아니라 장거리의 에너지 전이, 큰 스토크스 이동(stokes shift) 및 높은 감도를 가진 2-단계 및 다중-단계 FRET-기반 센서 시스템이 개발되어 왔다. 그러나 높은 선택성 및 감도를 가진 2-단계 또는 다중-단계 FRET 기반 검출 시스템(detection system)의 응용 및 디자인은 여전히 도전적인 문제이다.The phenomenon of fluorescence resonance energy transfer (FRET) has been widely used as various sensor schemes. A two-stage and multi-stage FRET-based sensor system with long-range energy transfer, large stokes shift and high sensitivity as well as conventional single-stage FRET with one fluorescent donor and fluorescent receptor has been developed come. However, the application and design of a two- or multi-step FRET-based detection system with high selectivity and sensitivity is still a challenging problem.

칼륨 이온(K+)은 생리학적으로 중요한 세포내(intracellular) 양이온이다. 세포외(extracellular) K+ 이온의 감소는 아폽토시스(apoptosis)와 관련 있는 반면, K+ 이온의 증가는 과잉민감성(hyperexcitability)으로 이어질 수 있다. 또한 칼륨 이온은 근육의 강도 및 효소의 활성을 유지하는 등 신경 전달과 같은 다른 생물학적 과정에 중요한 역할을 한다. 따라서 K+ 이온을 검출하는 바이오어세이(bioassay)를 만들기 위한 상당한 노력이 행해져왔다. 그럼에도 불구하고 수용액에서의 효과적인 검출, 다른 세포내 및 세포외 양이온(예로, Na+)에 대한 높은 선택성, 높은 검출 감도 및 조정 가능한 검출 범위 등에서 여전히 해결해야 할 많은 문제들이 존재하고 있다.
Potassium ion (K + ) is a physiologically important intracellular cation. Decreases in extracellular K + ions are associated with apoptosis, whereas increases in K + ions can lead to hyperexcitability. Potassium ions also play an important role in other biological processes such as neurotransmission, such as maintaining muscle strength and enzyme activity. Thus, considerable efforts have been made to create a bioassay for detecting K + ions. Nevertheless, there are still many problems that still need to be addressed in effective detection in aqueous solutions, high selectivity for other intracellular and extracellular cations (e.g., Na + ), high detection sensitivity, and adjustable detection range.

본 발명자들은 생체 내 표적물질의 효율적인 검출 방법 및 검출 센서에 대해 탐색하던 중, 공액 고분자 전해질과 압타머 프로브 기반의 2-단계 FRET을 이용한 표적 물질의 검출 방법 및 형광 센서를 제안하였으며 압타머 프로브의 스페이서 길이 및 양이온성 공액 고분자전해질의 농도를 조절함으로써 형광 신호를 미세하게 조절하고 더 나아가 검출 한계 및 검출 범위를 제어할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다. The inventors of the present invention have proposed a fluorescence sensor and a method of detecting a target substance using a two-step FRET based on a conjugated polyelectrolyte and an electrothermal probe while searching for an efficient detection method and a detection sensor of a target substance in vivo. The length of the spacer and the concentration of the cationic conjugated polyelectrolyte can be controlled to finely control the fluorescence signal and further to control the detection limit and the detection range.

따라서 본 발명은 2-단계 FRET를 이용한 공액고분자 전해질 및 압타머 프로브 기반의 칼륨 이온 검출 방법과 검출 한계 및 검출 범위의 제어가 가능한 형광 센서를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a method for detecting potassium ion based on a conjugated polyelectrolyte and an extramamer probe using two-step FRET, and a fluorescence sensor capable of controlling the detection limit and detection range.

본 발명은 2-단계 FRET를 이용한 공액고분자 전해질 및 압타머 프로브 기반의 칼륨 이온 검출 방법과 검출 한계 및 검출 범위의 제어가 가능한 형광 센서를 제공한다. The present invention provides a method for detecting potassium ions based on a conjugated polyelectrolyte and an extramamer probe using two-step FRET, and a fluorescence sensor capable of controlling a detection limit and a detection range.

본 발명에 따른 2-단계 FRET를 이용한 공액고분자 전해질 및 압타머 프로브 기반의 형광 센서는 ~ nM 수준까지 표적 물질의 검출이 가능하며, 압타머 프로브의 스페이서 길이 및 양이온성 공액 고분자 전해질의 농도를 조절함으로써 형광 신호를 미세하게 조절할 수 있고 표적 물질의 검출 범위 및 검출 한계를 개선시킨 효과가 있다. The conjugated polyelectrolyte and platemer probe-based fluorescence sensor using the two-step FRET according to the present invention can detect the target substance up to the nM level and can control the spacer length of the platamer probe and the concentration of the cationic conjugated polyelectrolyte The fluorescence signal can be finely adjusted and the detection range and detection limit of the target substance can be improved.

도 1은 양이온성 공액 고분자 전해질 (P1)의 제조 과정을 나타내는 도이다.
도 2는 수용액에서 P1, 6-FAM 및 TAMRA의 흡수 및 방출 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 3은 P1의 농도([P1]= 2.5 × 10-7 M ~ 2.5 × 10-5 M)에 따른 PL 스펙트럼의 강도(intensity)를 확인함으로써 P1의 용해도(solubility)를 측정한 도이다.
도 4는 서로 다른 스페이서(spacer)를 갖는 3가지 유형의 압타머 프로브의 염기 서열 및 형광체의 분자 구조, 공액 고분자 전해질의 비존재 하에서 단일 단계 FRET에 의한 칼륨 이온 검출 시스템을 나타내는 도이다.
도 5는 공액 고분자 전해질의 비존재 하에서 칼륨 이온의 존재 여부에 따른 서로 다른 스페이서(spacer)를 갖는 (a) 압타머 1, (b) 압타머 2 및 (c) 압타머 3의 PL 스펙트럼을 나타내는 도이다. Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머] = 10 nM 및 [K+] = 50 mM에 대한 형광 신호를 490 nm에서 여기하여 확인하였다.
도 6은 칼륨 이온의 농도([K+]) 증가에 따른 압타머 1의 (a) PL 스펙트럼 및 (b) FRET 비율(I585nm/I517nm)을 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는 Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머] = 10 nM, [K+] = 50 mM이고 490 nm에서 여기되었다.
도 7은 칼륨 이온의 농도([K+]) 증가에 따른 압타머 2의 (a) PL 스펙트럼과 (b) FRET 비율(I585nm/I517nm) 및 압타머 3의 (c) PL 스펙트럼과 (d) FRET 비율(I585nm/I517nm)을 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는 Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머] = 10 nM, [K+] = 50 mM이고 490 nm에서 여기되었다.
도 8은 (a) 압타머 1, (b) 압타머 2 및 압타머 3의 칼륨 이온(K+)에 대한 동적 검출 범위를 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는 Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머] = 10 nM, [K+] = 0 ~ 300 mM이다.
도 9는 2-단계 FRET에 의한 칼륨 이온 검출 시스템을 나타내는 도이다.
도 10은 칼륨 이온의 존재 여부에 따른 양이온성 공액 고분자(P1)의 첨가시 압타머 1의 PL 스펙트럼을 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는, Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머] = 10 nM 및 [K+] = 20 mM이고, 390 nm에서 여기되었다. 삽도는 365 nm에서 UV 조사하에 칼륨 이온의 존재(오른쪽) 및 부존재(왼쪽)에 따른 용액의 사진을 나타낸다.
도 11은 390 nm에서 여기되어 P1/TAMRA로 표지된 압타머(5'-GGTT GGTG TGGT TGG-TAMRA-3')의 PL 스펙트럼을 나타내는 도이다(중간 매개체인 6-FAM이 없는 시스템). 여기서 사용된 농도는, Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머] = 10 nM 및 [P1]= 1.0 × 10-7 M ~ 6.0 × 10-7 M이다.
도 12는 칼륨 이온의 부존재시 정전기적 복합체인 압타머/P1의 6-FAM 및 TAMRA 사이의 분자간 에너지 전이를 나타내는 도이다.
도 13은 칼륨 이온의 농도([K+]) 증가에 따른 압타머 1/P1 기반 센서의 (a) 2-단계 FRET 유도된 PL 스펙트럼과 (b) 정규화한 스펙트럼 및 (c) FRET 비율(I585nm/I425nm)을 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는 Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머 1] = 10 nM 및 [P1] = 4.5 × 10-7 M이고 390 nm에서 여기되었다.
도 14는 칼륨 이온의 농도([K+]) 증가에 따른 압타머 2/P1 기반 센서의 (a) 2-단계 FRET 유도된 PL 스펙트럼 (b) 정규화한 스펙트럼과 (c) FRET 비율(I585nm/I425nm) 및 압타머 3/P1 기반 센서의 (d) 2-단계 FRET 유도된 PL 스펙트럼, (e) 정규화한 스펙트럼과 (f) FRET 비율(I585nm/I425nm) 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는 Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머] = 10 nM 및 전하 비율[+]:[-] = 6:1인 공액고분자전해질 농도를 사용하였고 390 nm에서 여기되었다.
도 15는 분자 압타머 프로브와 표적 물질인 칼륨 이온 간의 결합력을 확인하기 위해, 압타머 용액에 공액 고분자전해질을 첨가하여 대부분의 압타머가 선형 구조의 정전기적 복합체를 형성하도록 한 후 칼륨 이온을 넣고 열처리한 PL 스펙트럼 변화를 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는 Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머] = 10 nM 및 [P1] = 4.5 × 10-7 M이다.
도 16은 생물학적 물질인 단백질 (BSA; bovine serum albumin) 존재 시 압타머 1/P1 센서의 PL 스펙트럼을 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는 Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머] = 10 nM 및 [P1] = 4.5 × 10-7 M이며 0.5, 1.0, 2.0, 5.0 wt%의 BSA 농도가 사용되었다.
도 17은 P1의 존재 시 칼륨 이온(K+)을 가진 압타머의 6-FAM 및 TAMRA 사이의 분자간 분리 (공액 고분자전해질 내에서 전전기적 인력으로 유동성을 잃음)를 나타내는 도이다.
도 18은 전하 비율(P1의 [+]: 압타머의 [-])에 따른 압타머 3/P1-기반 센서의 칼륨 이온(K+)에 대한 동적 검출 범위를 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는, Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머 3] = 10 nM 및 [P1] = 1.5 × 10-7 M([+]:[-] = 1:1), 4.5 × 10-7 M([+]:[-] = 3:1), 7.5 × 10-7 M([+]:[-] = 5:1) 및 9.0 × 10-7 M([+]:[-] = 6:1)이고 390 nm에서 여기하였다.
도 19은 압타머 1/P1 기반 센서의 (a) 다양한 금속 이온 및 (b) 금속 이온이 칼륨 이온과 공존 시에 따른 따른 칼륨 이온의 선택성을 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는 Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머 1] = 10 nM, [금속 이온들] = 20 mM 및 [P1] = 4.5 × 10-7 M이다.
도 20은 압타머 2/P1 기반 센서의 (a) 다양한 금속 이온 및 (c) 금속 이온이 칼륨 이온과 공존 시 및 압타머 3/P1 기반 센서의 (b) 다양한 금속 이온 및 (d) 금속 이온이 칼륨 이온과 공존 시에 따른 칼륨 이온의 선택성을 나타내는 도이다. 여기서 사용된 농도는, Tris-HCl 완충 용액(20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)에서 [압타머] = 10 nM, [금속 이온들] = 20 mM 및 전하 비율은 [+]:[-] = 6:1인 공액 고분자 전해질을 사용하였다.
1 is a diagram showing a process for producing a cationic conjugated polyelectrolyte ( P1 ).
Figure 2 shows the absorption and emission spectra of P1 , 6-FAM and TAMRA in aqueous solution.
FIG. 3 is a graph showing the solubility of Pl by confirming the intensity of the PL spectrum according to the concentration of P1 ([ P1 ] = 2.5 × 10 -7 M to 2.5 × 10 -5 M).
Fig. 4 is a diagram showing a base sequence of three types of platemaker probes having different spacers and the molecular structure of the phosphors, and a potassium ion detection system by single step FRET in the absence of a conjugated polyelectrolyte.
FIG. 5 is a graph showing PL spectra of (a) platemer 1, (b) platamer 2 and (c) platamer 3 having different spacers depending on the presence or absence of potassium ion in the absence of conjugated polymer electrolyte . Fluorescence signals for [piezometer] = 10 nM and [K + ] = 50 mM in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl) were confirmed by excitation at 490 nm.
6 is a graph showing (a) PL spectrum and (b) FRET ratio (I 585 nm / I 517 nm) of plummeter 1 with increasing potassium ion concentration ([K + ]). The concentration used here was excited at 490 nm with [piezometer] = 10 nM, [K + ] = 50 mM in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)
7 is a graph showing the relationship between (a) PL spectrum, (b) FRET ratio (I 585 nm / I 517 nm ), and (c) PL spectrum of platemmer 2 with increasing potassium ion concentration [K + d) FRET ratio (I 585 nm / I 517 nm ). The concentration used here was excited at 490 nm with [piezometer] = 10 nM, [K + ] = 50 mM in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)
8 is a graph showing dynamic detection ranges of potassium ion (K + ) in (a) compressor 1, (b) compressor 2, and compressor 3. The concentration used here is [platamer] = 10 nM and [K + ] = 0 to 300 mM in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)
9 is a diagram showing a potassium ion detection system by two-step FRET.
10 is a graph showing a PL spectrum of platemaker 1 when cationic conjugated polymer ( P1 ) is added depending on the presence or absence of potassium ions. The concentrations used here were excited at 390 nm with [piezometer] = 10 nM and [K + ] = 20 mM in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl). The figure shows a photograph of a solution according to the presence (right) and absence (left) of potassium ion under UV irradiation at 365 nm.
FIG. 11 is a graph showing the PL spectrum of an extramammer (5'-GGTT GGTG TGGT TGG-TAMRA-3 ') excited at 390 nm and labeled with P1 / TAMRA (a system without intermediate mediator 6-FAM). The concentration used here is [Platamer] = 10 nM and [ Pl ] = 1.0 x 10 -7 M to 6.0 x 10 -7 M in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl) .
12 is a diagram showing the intermolecular energy transfer between 6-FAM and TAMRA of electrotamper / P1 , which is an electrostatic complex in the absence of potassium ions.
Figure 13 is a concentration ([K +]) of the aptamer 1 / P1-based sensor according to an increase (a) 2- step FRET derived PL spectra and (b) the normalized spectrum, and (c) FRET ratio of the potassium ion (I 585 nm / I 425 nm ). The concentrations used here were excited at 390 nm with [piezometer 1] = 10 nM and [ Pl ] = 4.5 x 10 -7 M in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl).
Figure 14 is a concentration ([K +]) of the aptamer 2 / P1-based sensor according to an increase (a) 2- step FRET induced PL spectrum (b) the normalized spectrum and (c) FRET ratio of the potassium ion (I 585nm / I 425nm) and a graph showing aptamer 3 / P1-based sensors of the (d) 2- step FRET inducing the PL spectrum, (e) the normalized spectrum and (f) FRET ratio (I 585nm / I 425nm). The concentration used here was the concentration of conjugated polyelectrolyte [Tryptophan] = 10 nM and charge ratio [+]: [-] = 6: 1 in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl) And excited at 390 nm.
Fig. 15 is a graph showing the relationship between the concentration of the potassium ion and the molecular weight of the probe. In order to confirm the binding force between the molecular tympanic probe and the target potassium ion, a conjugated polyelectrolyte is added to the platemaker solution so that most of the aptamers form linear electrostatic complexes. Fig. 5 shows a change in PL spectrum. The concentration used here is [platamer] = 10 nM and [ Pl ] = 4.5 x 10 -7 M in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl)
16 is a graph showing the PL spectrum of the platemaker 1 / P1 sensor in the presence of bovine serum albumin (BSA). The concentrations used here were [piezometer] = 10 nM and [ P1 ] = 4.5 × 10 -7 M in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl) % BSA concentration was used.
17 is a diagram showing the intermolecular separation between the 6-FAM and the TAMRA (loss of fluidity by a total electrical attraction in the conjugated polyelectrolyte) of the plumbers having potassium ion (K + ) in the presence of P1 .
18 is a diagram showing the dynamic detection range for potassium ion (K + ) of platemaker 3 / P1 -based sensor according to the charge ratio ([+] of P1 : [-] of plummeter). The concentrations used here were: [pi] tamer 3] = 10 nM and [ Pl ] = 1.5 x 10-7 M ([+]: [-] in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl) -] = 1: 1), 4.5 x 10-7 M ([+]: [-] = 3: 1), 7.5 x 10-7 M -7 M ([+]: [-] = 6: 1) and excited at 390 nm.
FIG. 19 is a diagram showing the selectivity of potassium ions according to the coexistence of (a) various metal ions and (b) metal ions of potassium ion based sensor of platemaker 1 / P1 . FIG. The concentrations used here were: [Aptamer 1] = 10 nM, [metal ions] = 20 mM, and [ P1 ] = 4.5 x 10 -7 in 20 mM Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl) M.
Figure 20 is aptamer 2 / a P1-based sensors (a) various metal ions, and (c) metal ion (b) various metal ions, and (d) the metal ions of potassium during ions coexist and aptamer 3 / P1-based sensors And the selectivity of potassium ion according to coexistence with the potassium ion. The concentration used here was 10 mM, [metal ions] = 20 mM and charge ratio [+]: [-] in the Tris-HCl buffer solution (20 mM, pH = 7.4, 100 mM NaCl) ] = 6: 1 was used as the conjugated polyelectrolyte.

본 발명은The present invention

양이온성 공액 고분자전해질(CPE)과 G-사중 나선 구조가 정전기적 인력으로 인해 복합체(CPE/G-사중 나선 구조)를 형성함으로써 효율적인 FRET(fluorescence resonance energy transfer) 현상을 구현하여 표적 물질을 검출하는 방법을 기반으로 하였다.(CPE / G-quadruple spiral structure) due to the electrostatic attraction between the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) and the G-quadruple helix structure, thereby realizing efficient FRET (fluorescence resonance energy transfer) Method.

상기 G-사중 나선 구조는 표적 물질과 선형 구조인 분자 압타머 프로브의 상호 작용에 의해 형성된다.The G-quadruple helix structure is formed by the interaction of the target substance and the linear molecular structure of a molecular tympanic probe.

상기 분자 압타머 프로브는 스페이서의 유무에 따라 3가지로 디자인하였으며 양쪽 말단에 각각 서로 다른 두 형광체(5' 말단 및 3' 말단 형광체)로 표지되어 있다.The molecular pressure tamer probes were designed in three ways depending on the presence or absence of spacers and labeled at two ends with two different phosphors (5 'terminal and 3' terminal phosphor), respectively.

상기 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)은 제 1 형광 공여체로서, 제 1 형광 수용체인 분자 압타머 프로브의 5' 말단 형광체 (6-FAM)로 1-단계 FRET이 이루어진다. 이후 상기 5' 말단 형광체는 다시 제 2 형광 공여체로서 최종 형광 수용체인 3' 말단 형광체 (TAMRA)로 2-단계 FRET가 이루어진다.The cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) is a first fluorescent donor and is subjected to a one-step FRET with a 5'-end fluorescent material (6-FAM) of a molecular tympanum probe as a first fluorescent receptor. Thereafter, the 5'-end fluorescent material is again subjected to a 2-step FRET with a 3'-end fluorescent material (TAMRA) as a second fluorescent donor, which is a final fluorescent acceptor.

또한 상기 분자 압타머 프로브의 스페이서 길이를 조절함으로써 공액 고분자전해질이 존재하지 않을 때 압타머 프로브 말단의 형광체간 거리를 조정하여 FRET 효율을 제어할 수 있다 (1-단계 FRET).Also, by adjusting the spacer length of the molecular pressure tamer probe, the FRET efficiency can be controlled by adjusting the distance between the phosphors at the end of the plamma probe when the conjugated polyelectrolyte is not present (1-step FRET).

양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)의 농도를 조절함으로써 서로 다른 신호 증대 효과를 통해 검출 한계 및 검출 범위를 조정할 수 있는 검출 방법을 제공한다 (2-단계 FRET).(2-step FRET) by adjusting the concentration of the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) to adjust the detection limit and detection range through different signal amplification effects.

본 발명은 압타머-칼륨 이온 간의 강한 결합력으로 CPE, 선형 압타머 프로브 및 칼륨이온의 도입 순서에 크게 영향을 받지 않으며 생물학적 물질인 단백질 존재 하에서도 검출이 가능하다.The present invention is strongly influenced by the order of introduction of CPE, linear plumamer probe and potassium ion due to strong binding force between platemaker and potassium ion, and can be detected even in the presence of protein, which is a biological substance.

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

본 발명에 따른 2-단계 FRET을 이용한 표적 물질의 검출 방법은 분자 압타머 프로브의 스페이서 길이 및 양이온성 공액 고분자 전해질의 농도를 조절함으로써 1- 또는 2-단계 FRET에 의한 형광 효율을 조절하고 나아가 센서의 검출 한계 및 검출 범위를 제어하는 것을 특징으로 한다. The method for detecting a target substance using two-step FRET according to the present invention can control the fluorescence efficiency by 1- or 2-step FRET by controlling the spacer length of the molecular pressure thermometer probe and the concentration of the cationic conjugated polyelectrolyte, And a detection range of the detection signal.

본 명세서 상에서 “검출”이란, 단순히 시료 내에 표적물질이 존재하는지 여부에 대한 “검출”과 시료 내 대상 표적 물질의 “정량 분석”을 모두 일컫는다. As used herein, the term " detection " refers simply to " detection " of whether a target substance is present in a sample and " quantitative analysis "

본 명세서 상의 "표적 물질"은 분자 압타머의 특이 염기 서열을 단순히 변경하여 분자 압타머와 상호 작용하여 G-사중 나선 구조를 형성하는 물질이라면 제한 없이 검출될 수 있다. 즉 표적 물질은 분자 압타머 프로브의 염기 서열을 변경함에 의해 G-사중 나선 구조를 형성하는 것이 가능한 다양한 금속 이온 및 DNA, RNA, 단백질, ATP 및 트롬빈(thrombin) 등과 같은 화학 및 바이오 종을 일컫는다. The "target substance" in the present specification can be detected without limitation as long as it is a substance that simply changes the specific base sequence of the molecular pressure thermometer to form a G-quadruple helical structure by interacting with the molecular pressure thermometer. That is, the target substance refers to chemical and biological species such as DNA, RNA, protein, ATP, and thrombin, and various metal ions capable of forming a G-quadruple helical structure by changing the base sequence of the molecular pressure tamer probe.

상기 금속이온으로는 칼륨 이온이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The metal ion is preferably potassium ion, but not limited thereto.

상기 “압타머 (aptamer)”는 핵산 리간드로서 매우 높은 선택성과 친화도를 가지고 표적 물질에 결합할 수 있음을 특징으로 한다. 특히 구아닌 염기가 매우 풍부한 서열을 가진 단일 가닥 DNA는 2차 구조를 형성할 수 있으며, 내부 분자의 수소 결합에 의하여 G-사중 나선 구조(G-quadruplex)를 형성한다. 상기 압타머는 바람직하게는 G-사중 나선구조를 형성할 수 있는 염기 서열을 가지며, 압타머 특이적인 표적 물질 존재 시 G-사중 나선 구조 형성이 증진됨을 특징으로 한다. 칼륨 이온 존재 하에서 G-사중 나선 구조의 형성이 더욱 촉진될 수 있다. The " aptamer " is characterized by being able to bind to the target substance with a very high selectivity and affinity as a nucleic acid ligand. In particular, single-stranded DNA with a very rich sequence of guanine bases can form a secondary structure and form a G-quadruplex structure by hydrogen bonding of internal molecules. The aptamer preferably has a base sequence capable of forming a G-quadruple helix structure and is characterized in that G-quadruple helix structure formation is promoted in the presence of an electrometer-specific target substance. Formation of the G-quadruple helix structure in the presence of potassium ions can be further promoted.

상기 "분자 압타머 프로브"는 검출하고자 하는 표적 물질에 특이적으로 결합하는 압타머를 가지고 있으며, 표적 물질과의 상호 작용에 의해 선형 구조로부터 G-사중 나선 구조로 형태 변형을 하고 양쪽 말단에 각각 서로 다른 두 형광체(5' 말단 및 3' 말단 형광체)로 표지되어 있는 올리고핵산염(oligonucleotides) 탐침을 말한다. 상기 말단에 표지된 두 형광체의 형광 신호가 G-사중 나선 구조의 형태 변형에 의해 변화됨을 확인함으로써 표적 물질을 검출할 수 있다.The above-mentioned "molecular-massamer probe" has a platamer that specifically binds to a target substance to be detected. It forms a G-quadruple helical structure from a linear structure by interaction with a target substance, Refers to oligonucleotide probes labeled with two different phosphors (5'-terminal and 3'-terminal fluorophores). The target substance can be detected by confirming that the fluorescence signals of the two phosphors labeled at the ends are changed by morphological deformation of the G-quadruple helical structure.

본 발명은 표적 물질 존재 시 G-사중 나선 구조를 형성할 수 있는 압타머의 경우에 제한 없이 사용할 수 있다. 특히 본 발명의 칼륨 이온 검출을 위한 분자 압타머 프로브는 칼륨 이온에 특이적으로 결합하는 압타머 염기 서열인 GGTT GGTG TGGT TGG(서열번호 1)을 갖는 것을 특징으로 하나, 이에 제한됨 없이 칼륨 이온 검출에 사용될 수 있는 압타머 염기서열(GGGT TAGG GTTA GGGT TAGGG(서열번호 2), TGAG GGTG GGGA GGGT GGGG AA(서열번호 3), GTGG GTCA TTGT GGGT GGGT GTGG(서열번호 4), TTTA AGGG TGTG GGTG TGGG TGTG(서열번호 5) 등)이라면 사용 가능하다.The present invention can be used without limitation in the case of compressors capable of forming a G-quadruple helical structure in the presence of a target substance. In particular, the molecular tympanum probe for detecting potassium ions of the present invention is characterized by having an alkaline protease sequence GGTT GGTG TGGT TGG (SEQ ID NO: 1) that specifically binds to potassium ions. However, (SEQ ID NO: 2), TGAG GGTG GGGA GGGT GGGG AA (SEQ ID NO: 3), GTGG GTCA TTGT GGGT GGGT GTGG (SEQ ID NO: 4), TTTA AGGG TGTG GGTG TGGG TGTG SEQ ID NO: 5), etc.).

상기 분자 압타머 프로브의 스페이서는 염기 서열 -TTTT A- 또는 -TTTT ATTT TA- 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 분자 압타머 프로브의 스페이서 길이 조절은 분자 압타머 프로브에 하나 이상의 스페이서를 도입함으로써 이루어질 수 있다. FRET 효율은 분자 압타머 프로브의 두 형광체인 형광 공여체와 형광 수용체간의 거리가 멀어짐에 따라 크게 감소하므로 분자 압타머 프로브내 스페이서 길이를 조절함으로써 두 형광체간의 거리를 조절할 수 있다. The spacer of the molecular pressure tamer probe may be, but is not limited to, the base sequence -TTTT A- or -TTTT ATTT TA-. Adjustment of the spacer length of the molecular pressure tamer probe can be accomplished by introducing one or more spacers into the molecular pressure tamer probe. The FRET efficiency is greatly reduced as the distance between the fluorescent donor and the fluorescent receptor of the molecular pressure tamer probe is greatly decreased. Therefore, the distance between the two phosphors can be controlled by adjusting the spacer length in the molecular pressure tamer probe.

본 발명에서는 서로 다른 스페이서 길이를 갖는 세가지 분자 압타머 프로브를 디자인하였다(15개의 염기(5' -6-FAM-GGTT GGTG TGGT TGG(서열번호 1)-TAMRA-3'), 20개의 염기(5' -6-FAM-TTTT AGGT TGGT GTGG TTGG(서열번호 6)-TAMRA-3') 및 30개의 염기(5' -6-FAM-TTTT ATTT TAGG TTGG TGTG GTTG GTTT TA(서열번호 7)-TAMRA-3').In the present invention, three molecular pressure thermometer probes having different spacer lengths were designed (15 bases (5 '-6-FAM-GGTT GGTG TGGT TGG (SEQ ID NO: 1) -TAMRA-3' TAMRA-3 ') and 30 bases (5'-6-FAM-TTTT ATTT TAGG TTGG TGTG GTTG GTTT TA (SEQ ID NO: 7) -TAMRA- 3 ').

본 발명의 일 예로 상기 분자 압타머 프로브는 5' 말단에 형광체 6-FAM (6-carboxyfluorescein) 및 3' 말단에 형광체 TAMRA (6-carboxytetramethylrhodamine)로 표지될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the molecular pressure tamer probe may be labeled with 6-carboxyfluorescein at the 5 'terminus and 6-carboxytetramethylrhodamine at the 3' terminus.

상기 "형광체"는 광을 방출할 수 있는 물질, 즉 신호 발색군으로써 다른 형광체 및 공액 고분자 전해질로부터 에너지를 흡수할 수 있는 물질을 포함한다. 전형적인 형광체로는 형광 염료, 반도체 나노 크리스탈, 란탄화물 킬레이트 및 녹색 형광 단백질을 포함한다. The "phosphor" includes a material capable of emitting light, that is, a material capable of absorbing energy from other phosphors and conjugated polyelectrolytes as a signal coloring group. Typical phosphors include fluorescent dyes, semiconductor nanocrystals, lanthanide chelates and green fluorescent proteins.

형광염료의 예로는, 플루오레신(fluorescein), 6-FAM(6-carboxyfluorescein), TAMRA(6-carboxytetramethylrhodamine), 로다민, 텍사스 레드(Texas Red), 테트라메틸로다민, 카르복시로다민, 카르복시로타민 6G, 카르복시로돌, 카르복시로다민 110, 캐스케이드 블루(Cascade Blue), 캐스케이트 옐로우(Cascade Yellow), 코마린, Cy2(상표명), Cy3(상표명), Cy3.5(상표명), Cy5(상표명), Cy5.5(상표명), Cy-크롬, 피코에리트린, PerCP(페리디닌 클로로필-a 단백질), PerCP-Cy5.5, JOE(6-카르복시-4',5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레신), NED, ROX(5-(및-6)-카르복시-X-로다민), HEX, 루시퍼 옐로우(Lucifer Yellow), 마리나 블루(Marina Blue), 오레곤 그린(Oregon Green) 488, 오레곤 그린(Oregon Green) 500, 오레곤 그린(Oregon Green) 514, 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, 7-아미노-4-메틸코마린-3-아세트산, 보디피(BODIPY, 상표명) FL, 보디피(상표명) FL-Br 2, 보디피(상표명) 530/550, 보디피(상표명) 558/568, 보디피(상표명) 564/570, 보디피(상표명) 576/589, 보디피(상표명) 581/591, 보디피(상표명) 630/650, 보디피(상표명) 650/665, 보디피(상표명) R6G, 보디피(상표명) TMR, 보디피(상표명) TR, 이의 콘쥬게이트화물, 이들의 배합물을 포함한다. 란탄화물 킬레이트의 예로는 유로피윰(europium) 킬레이트, 테르비윰(terbium) 킬레이트 및 사마리윰(samarium) 킬레이트를 포함할 수 있다.Examples of fluorescent dyes include fluorescein, 6-carboxyfluorescein, 6-carboxytetramethylrhodamine, rhodamine, Texas Red, tetramethylrhodamine, carboxydodamine, carboxy (Cyanine), Cy3 (trade name), Cy3.5 (trade name), Cy5 (trade name, trade name) Cy5.5 (trade name), Cy-chrome, picoeritrin, PerCP (peridinin chlorophyll-a protein), PerCP-Cy5.5, JOE (6-carboxy-4 ', 5'- Dimethoxyfluorescene), NED, ROX (5- (and -6) -carboxy-X-rhodamine), HEX, Lucifer Yellow, Marina Blue, Oregon Green Green 488, Oregon Green 500, Oregon Green 514, Alexa Fluor 350, Alexa Floor 430, Alexa Floor 488, Alexa Floor (trademark) Alexa Floor (trade name) 532, Alexa Floor 546, Alexa Floor 568, Alexa Floor 594, Alexa Floor 633, Alexa Floor 647, Alexa Floor 660, Alexa Floor ) 680, 7-amino-4-methylcoumarin-3-acetic acid, BODIPY FL, BODIPY FL-Br 2, BODIPY 530/550, 556/568, BodipiTM 564/570, BodipiTM 576/589, BodipiTM 581/591, BodipiTM 630/650, BodipiTM 650/665, P. R6G, Bodipi TMR, Bodipi TR, conjugated cargoes thereof, and combinations thereof. Examples of lanthanide chelates include europium chelates, terbium chelates and samarium chelates.

본 명세서 상의 “양이온성 공액 고분자 전해질 (Cationic Conjugated Polyelectrolytes)”은 FRET에 의해 형광체의 형광이 증폭되는 고분자의 안테나 효과를 기대할 수 있다. The " cationic conjugated polyelectrolytes " in the present specification can expect the antenna effect of the polymer in which the fluorescence of the phosphor is amplified by FRET.

상기 양이온성 공액 고분자 전해질은 분자 압타머 프로브와의 소수성 상호 작용 및 정전기적 인력에 의하여 복합체를 형성할 수 있다. The cationic conjugated polyelectrolyte can form a complex by hydrophobic interaction with electrostatic primer probe and electrostatic attraction.

상기 양이온성 공액 고분자 전해질은 소수성의 공액 고분자 주쇄 (폴리파라페닐렌, 폴리 플루오렌, 폴리파라페닐렌비닐렌, 폴리티오펜, 폴리카바졸 등)에 양이온성 이온 그룹을 갖는 곁사슬을 도입하여 친수성을 동시에 부여한 구조는 모두 사용 가능하다. 바람직하게는 양이온성 공액 고분자 전해질로서 하기 표 1의 양이온성 공액 고분자 전해질 등을 사용할 수 있다. The cationic conjugated polyelectrolyte can be produced by introducing a side chain having a cationic ion group into a hydrophobic conjugated polymer main chain (polyparaphenylene, polyfluorene, polyparaphenylenevinylene, polythiophene, polycarbazole, etc.) Can be used at the same time. Preferably, the cationic conjugated polyelectrolyte of Table 1 can be used as the cationic conjugated polyelectrolyte.

양이온성 공액 고분자 전해질Cationic conjugated polymer electrolyte Poly[((9,9´-bis(4-(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)phenyl)fluorene)-2,7-diyl)-alt-(benzene-1,4-diyl)]dibromidePoly [((9,9'-bis ( 4- (6- N, N, N -trimethylammoniumhexyl) phenyl) fluorene) -2,7-diyl) - alt - (benzene-1,4-diyl)] dibromide Poly[((9,9´-bis(4-(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)phenyl)fluorene)-2,7-diyl)-co-((9,9´-bis(3,4-bis(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)phenyl)fluorene)-2,7-diyl)-co-(benzene-1,4-diyl)]tribromidePoly [((9,9'-bis ( 4- (6- N, N, N -trimethylammoniumhexyl) phenyl) fluorene) -2,7-diyl) - co - ((9,9'-bis (3,4 -bis (6- N, N, N -trimethylammoniumhexyl) phenyl) fluorene) -2,7-diyl) - co - (benzene-1,4-diyl)] tribromide Poly[((9,9´-bis(3,4-bis(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)phenyl)fluorene)-2,7-diyl)-alt-(benzene-1,4-diyl)]tetrabromidePoly [((9,9'-bis ( 3,4-bis (6- N, N, N -trimethylammoniumhexyl) phenyl) fluorene) -2,7-diyl) - alt - (benzene-1,4-diyl) ] tetrabromide Poly[((9,9´-bis(3,4-bis(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)phenyl)fluorene)-2,7-diyl)-co-((9,9´-bis(3,4,5-tris(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)phenyl)fluorene)-2,7-diyl)-co-(benzene-1,4-diyl)]pentabromidePoly [((9,9'-bis ( 3,4-bis (6- N, N, N -trimethylammoniumhexyl) phenyl) fluorene) -2,7-diyl) - co - ((9,9'-bis ( 3,4,5-tris (6- N, N , N -trimethylammoniumhexyl) phenyl) fluorene) -2,7-diyl) - co - (benzene-1,4-diyl)] pentabromide Poly[((9,9´-bis(3,4,5-tris(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)phenyl)fluorene)-2,7-diyl)-alt-(benzene-1,4-diyl)]hexabromidePoly [((9,9'-bis ( 3,4,5-tris (6- N, N, N -trimethylammoniumhexyl) phenyl) fluorene) -2,7-diyl) - alt - (benzene-1,4- diyl)] hexabromide Poly[9,9´-bis(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)fluorene-alt-phenylene]dibromide Poly [9,9'-bis (6- N , N, N -trimethylammoniumhexyl) fluorene- alt -phenylene] dibromide Poly[9,9´-bis(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)fluorene]dibromidePoly [9,9'-bis (6- N, N, N- trimethylammoniumhexyl) fluorene] dibromide Poly[9,9´-bis(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)fluorene]dibromidePoly [9,9'-bis (6- N, N, N- trimethylammoniumhexyl) fluorene] dibromide Poly[9,9´-bis(2-(2-(2-methoxyethoxy)ethoxy)ethyl)fluorene-alt-phenylene]dibromidePoly [9,9'-bis (2- ( 2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) ethyl) fluorene- alt -phenylene] dibromide Poly[9,9´-bis(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)fluorene-alt-1,4-(2,5-bis(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyloxy)phenylene)]tetrabromide Poly [9,9'-bis (6- N , N, N -trimethylammoniumhexyl) fluorene- alt -1,4- (2,5-bis (6- N, N, N -trimethylammoniumhexyloxy) phenylene)] tetrabromide Poly[3-(6-trimethylammoniumhexyl)thiophene]bromidePoly [3- (6-trimethylammoniumhexyl) thiophene] bromide Poly[9,9´-bis(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)fluorene-alt-thiophene]dibromidePoly [9,9'-bis (6- N, N, N- trimethylammoniumhexyl) fluorene- alt- thiophene] dibromide Poly[2,5-bis(6-N,N,N-trimethylammoniumhexyl)phenylene-alt-phenylene]dibromide Poly [2,5-bis (6- N , N, N -trimethylammoniumhexyl) phenylene- alt -phenylene] dibromide

상기 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)의 농도는 분자 압타머 프로브 용액에 양이온성 공액 고분자전해질을 첨가하며 최대 FRET 신호를 보이는 농도 범위를 선택하는 것이 바람직하다. 보통 양이온성인 공액 고분자 전해질과 음이온성인 분자 압타머 프로브의 전하 비율은 [+]:[-]=1:1 ~ 10:1 바람직하다. 두 물질간의 전하 비율을 조절함으로써 공액 고분자의 안테나 효과를 조정할 수 있으며 결과적으로 FRET 효율을 조절할 수 있다. It is preferable that the concentration of the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) is selected by adding a cationic conjugated polyelectrolyte to the molecular pressure thermometer probe solution and selecting the concentration range showing the maximum FRET signal. The charge ratio of the cationic conjugated polyelectrolyte and the anionic molecular compressamer probe is preferably [+]: [-] = 1: 1 to 10: 1. By adjusting the charge ratio between the two materials, the antenna effect of the conjugated polymer can be adjusted and consequently the FRET efficiency can be controlled.

본 명세서 상의 "형광 공명 에너지 전이(fluorescence resonance energy transfer, FRET)" 현상은 서로 다른 종류의 형광체들이 가까운 거리에 있을 때 공명에 의해 에너지를 전달하는 현상을 말한다. 이 때, 형광 공여체로 이용되는 형광체의 형광 스펙트럼과 형광 수용체로 이용되는 형광체의 흡수 스펙트럼 간 겹치는 부분이 존재하여야 한다.The term " fluorescence resonance energy transfer (FRET) "phenomenon in this specification refers to a phenomenon in which energy is transferred by resonance when different kinds of phosphors are close to each other. At this time, there must be a portion overlapping between the fluorescence spectrum of the fluorescent material used as the fluorescent donor and the absorption spectrum of the fluorescent material used as the fluorescent receptor.

상기 2-단계 FRET은 양이온성 공액 고분자전해질(CPE)과 G-사중 나선 구조의 상호 작용에 의한 정전기적 복합체 (CPE/G-사중 나선 구조)에서 확인할 수 있다. 양이온성 공액 고분자전해질(CPE, 제 1 형광 공여체)이 에너지를 받아 여기되었을 때 결과적으로 형광 신호는 두 단계의 FRET을 거쳐 형광 신호를 전달하게 됨을 특징으로 한다. 즉, 상기 양이온성 공액고분자로부터 분자 압타머 프로브의 5' 말단에 있는 형광체 (6-FAM)로 일차적인 FRET이 발생하며 에너지를 전달 및 증폭하고, 연속적으로 5' 말단에 있는 형광체는 다시 형광 공여체로서 최종 형광 수용체인 3' 말단에 있는 형광체 (TAMRA)에 에너지를 전달하게 된다.The two-step FRET can be confirmed in an electrostatic complex (CPE / G-quadruple spiral structure) by interaction of a cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) with a G-quadruple helix structure. When the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE, first fluorescence donor) is energized and excited, the fluorescence signal is transmitted through the two-step FRET to transmit the fluorescence signal. That is, primary FRET occurs from the cationic conjugated polymer to the fluorescent substance (6-FAM) at the 5'-end of the molecular extramamer probe to transfer and amplify energy, and the fluorescent substance at the 5'- (TAMRA) at the 3 'end, which is the final fluorescent receptor.

표적 물질이 존재하지 않을 때 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)과 분자 압타머 프로브가 선형 구조의 정전기적 복합체를 형성하고 분자 압타머 프로브의 선형 구조로 인해 양쪽 말단에 있는 두 형광체의 거리는 멀어지므로 비효율적인 2-단계 FRET가 일어난다.When the target substance is not present, the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) and the molecular pressure thermometer probe form an electrostatic complex of a linear structure. Due to the linear structure of the molecular extreme probe, the distances between the two phosphors at both ends are distanced, 2-step FRET occurs.

또한 상기 CPE/G-사중 나선 구조는 1) 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)과 선형 구조인 분자 압타머 프로브의 상호 작용에 의한 선형의 정전기적 복합체 (CPE/선형구조 압타머 프로브)를 형성한 후에 칼륨 이온을 첨가하거나, 또는 2) 선형 구조인 분자 압타머 프로브와 칼륨 이온의 상호 작용에 의한 G-사중 나선 구조를 형성한 후에 CPE를 첨가하여 형성될 수 있다. 이는 본 센서 방식이 CPE, 선형 압타머 프로브, 칼륨이온의 도입순서에 큰 영향을 받지 않음을 의미한다.The CPE / G-quadruple helix structure is formed by 1) forming a linear electrostatic complex (CPE / linear structure plamer probe) by interaction of a cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) and a linear molecular structure Followed by addition of potassium ions, or 2) formation of a G-quadruple helix structure by interaction of potassium ion with a molecular-massamer probe, which is a linear structure, followed by addition of CPE. This means that the present sensor system is not significantly influenced by the introduction order of CPE, linear plumer probe, and potassium ion.

단백질의 일종인 bovine serum albumin (BSA) 존재 시에도 칼륨 이온의 존재 유무에 따른 PL 스펙트럼의 turn on/off를 확인할 수 있었으며 실제 생물학적 환경에서도 검출이 가능할 것으로 보인다.
In the presence of bovine serum albumin (BSA), the turn on / off of PL spectrum according to presence or absence of potassium ion was confirmed, and it is possible to detect it in actual biological environment.

또한, 본발명은In addition,

양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)과 G-사중 나선 구조의 상호 작용에 의한 정전기적 복합체(CPE/G-사중 나선 구조)를 포함하고, 상기 G-사중 나선 구조는 표적 물질과 선형 구조인 분자 압타머 프로브의 상호 작용에 의해 형성되며, 상기 분자 압타머 프로브는 스페이서를 가지며, 양쪽 말단에 각각 서로 다른 두 형광체(5' 말단 및 3' 말단 형광체)로 표지되어 있고, 상기 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)은 제 1 형광 공여체로서, 제 1 형광 수용체인 분자 압타머 프로브의 5' 말단 형광체로 1-단계 FRET가 이루이지고, 상기 5' 말단 형광체는 다시 제 2 형광 공여체로서, 최종 형광 수용체인 3' 말단 형광체로 2-단계 FRET가 이루어지며, 상기 분자 압타머 프로브의 스페이서 길이 및 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)의 농도를 조절함으로써 형광 신호, 검출 한계 및 검출 범위를 조절하는 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 형광 센서를 제공한다. (CPE / G-quadruple spiral structure) by interaction of a cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) with a G-quadruple spiral structure, wherein the G-quadruple spiral structure comprises a molecular mass (5'-terminal and 3'-terminal fluorescent material), and the cationic conjugated polymer electrolyte (hereinafter referred to as " fluorescent material " CPE) is a first fluorescent donor, and a 1-step FRET is made with a 5'-terminal fluorescent substance of a molecular tympanic probe as a first fluorescent receptor, and the 5'-terminal fluorescent substance is again a second fluorescent donating substance, Stage FRET is carried out by adjusting the spacer length of the molecular tympanic probe and the concentration of the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE), whereby the fluorescence signal, Provides a fluorescent sensor using the two-step FRET, it characterized in that the adjustment range.

상기 "표적 물질"은 분자 압타머의 특이 염기 서열을 단순히 변경하여 분자 압타머와 상호 작용하여 G-사중 나선 구조를 형성하는 물질이라면 제한 없이 검출될 수 있다. 즉 표적 물질은 분자 압타머 프로브의 염기 서열을 변경함에 의해 G-사중 나선 구조를 형성하는 것이 가능한 다양한 금속 이온 및 DNA, RNA, 단백질, ATP 및 트롬빈(thrombin) 등과 같은 화학 및 바이오 종을 일컫는다. The "target material" can be detected without limitation as long as it is a substance that simply changes the specific base sequence of the molecular pressure tamer to form a G-quadruple helical structure by interacting with the molecular pressure tamer. That is, the target substance refers to chemical and biological species such as DNA, RNA, protein, ATP, and thrombin, and various metal ions capable of forming a G-quadruple helical structure by changing the base sequence of the molecular pressure tamer probe.

상기 금속이온으로는 칼륨 이온이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
The metal ion is preferably potassium ion, but not limited thereto.

따라서 본 발명은Therefore,

양 말단에 스페이서 및 서로 다른 두 형광체 (5' 말단 및 3' 말단 형광체)를 가지는 분자 압타머 프로브를 이용하며 검출하고자 하는 칼륨 이온 존재 시 G-사중 나선 구조를 형성함으로써 양 말단의 두 형광체간 거리가 가까워짐을 활용한다. 분자 압타머 프로브의 스페이서 길이에 따라 FRET 현상을 조절할 수 있다. 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE) 도입 시 G-사중 나선 구조와 정전기적 복합체(CPE/G-사중 나선 구조)를 형성하며 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)은 제 1 형광 공여체로서 제 1 형광 수용체인 분자 압타머 프로브의 5' 말단 형광체로 1-단계 FRET을 일으킨다. 연속적으로 상기 5' 말단 형광체는 제 2 형광 공여체로서 최종 형광 수용체인 3' 말단 형광체로 2-단계 FRET이 이루어진다. 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)의 농도를 조절함으로써 형광 효율을 조절, 결과적으로 센서의 검출 한계 및 검출 범위를 조정할 수 있다는 점을 특징으로 한다.
A molecular extramamer probe having spacers at both ends and two different phosphors (5 'terminal and 3' terminal phosphor) is used to form a G-quadruple helical structure in the presence of the potassium ion to be detected, . The FRET phenomenon can be controlled by the spacer length of the molecular pressure tamer probe. The cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) forms a G-quadruple helical structure and an electrostatic complex (CPE / G-quadruple helical structure) upon introduction of a cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) A 1-step FRET is generated by the 5'-terminal fluorophore of the molecular pressure tamer probe. Subsequently, the 5'-end fluorescent material is subjected to a two-step FRET with a 3'-end fluorescent material which is a final fluorescent acceptor as a second fluorescent donor. The concentration of the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) can be controlled to adjust the fluorescence efficiency, and consequently, the detection limit and detection range of the sensor can be adjusted.

이하, 본 발명을 제조예 및 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조예 및 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Production Examples and Examples. However, the following Preparation Examples and Examples are illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following Production Examples and Examples.

제조예Manufacturing example 1. 시료 및 측정 방법 1. Samples and measurement methods

1-1. 시료 및 분자 압타머 프로브의 준비1-1. Preparation of samples and molecular-pressure tamer probes

본 발명의 모든 화학 물질은 Aldrich Chemical Co.에서 구입하였으며, 달리 언급되지 않는한 그대로 사용하였다. K+ 이온을 검출하기 위해 15개의 염기(압타머 1: 5′-6-FAM-GGTT GGTG TGGT TGG-TAMRA-3’), 20개의 염기(압타머 2: 5’-6-FAM-TTTT AGGT TGGT GTGG TTGG-TAMRA-3′) 및 30개의 염기(압타머 3: 5’-6-FAM-TTTT ATTT TAGG TTGG TGTG GTTG GTTT TA-TAMRA-3’)를 가진 세 종류의 HPLC 급으로 정제된 분자 압타머를 Sigma-Genosys로부터 구입하였다.
All chemicals of the present invention were purchased from Aldrich Chemical Co. and used as is unless otherwise noted. K + 15 bases in order to detect ions (aptamer 1: 5'-6-FAM- GGTT GGTG TGGT TGG-TAMRA-3 '), 20 bases (aptamer 2: 5'-6-FAM- TTTT AGGT TGGT < / RTI > GTGG TTGG-TAMRA-3 ') and 30 bases (Adtamer 3: 5'-6-FAM-TTTT ATTT TAGG TTGG TGTG GTTG GTTT TA- Aptamer was purchased from Sigma-Genosys.

1-2. 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)의 제조1-2. Preparation of cationic conjugated polyelectrolyte (CPE)

(1) 제조 과정(1) Manufacturing process

양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)의 물에 대한 용해도 및 생체 분자와의 상호 작용은 생물학적 응용을 위해 매우 중요하다. 또한, CPE의 광학 특성은 수용성 매체에서의 용해도에 크게 의존한다. 한편, 소수성 상호 작용 또한 CPE와 생체 분자사이의 상호 작용에 중요한 역할을 한다. The solubility of the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) in water and its interaction with biomolecules are very important for biological applications. In addition, the optical properties of CPEs are highly dependent on their solubility in aqueous media. On the other hand, hydrophobic interactions also play an important role in the interaction between CPE and biomolecules.

따라서, 플루오렌(fluorene)-기반의 양이온성 공액 고분자 전해질(P1)이 디자인되었고, 화학 및 바이오센서 응용을 위한 광학 플랫폼으로 합성되었다. 물에 대한 용해도를 향상시키기 위해, 이온성 테트라알킬암모니윰 브로마이드 (tetraalkylammonium bromide) 및 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide)가 곁사슬(side chain)에 포함되었다. 또한 올리고핵산염과의 소수성 상호작용을 향상시키기 위해 페닐 고리를 고분자의 주사슬 안에 포함하였다. 양이온성 공액 고분자 전해질(P1)의 제조 과정을 도 1에 나타내었다. Thus, a fluorene-based cationic conjugated polymer electrolyte ( P1 ) was designed and synthesized as an optical platform for chemical and biosensor applications. In order to improve solubility in water, ionic tetraalkylammonium bromide and ethylene oxide were included in the side chain. The phenyl ring was also included in the main chain of the polymer to improve the hydrophobic interaction with the oligonucleotide salt. The production process of the cationic conjugated polyelectrolyte ( P1 ) is shown in Fig.

도 1에 나타난 바와 같이, (PPh3)4Pd(0) 촉매 하에, 85°C에서 36시간 동안 톨루엔/물(2:1 부피비)에서 2,7-비스(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-9,9-비스(6'-브로모헥실)플루오렌 (2,7-bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9,9-bis(6'-bromohexyl)fluorene) (1)과 2,7-디브로모-9,9-비스(3,4-비스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)페닐)플루오렌 (2,7-dibromo-9,9-bis(3,4-bis(2-(2-methoxyethoxy)ethoxy)phenyl)fluorene) (3)간의 스즈키 커플링 (Suzuki coupling) 반응을 진행하여 폴리플루오렌(polyfluorene)-기반 양이온성 P1을 합성하였고, 연속적으로 메탄올에 녹아 있는 트리메틸아민(trimethylamine)과 4차화 반응(quaternization)을 통해 알킬 사슬 말단에 이온 그룹을 도입하여 수용성 공액 고분자를 합성하였다. 중성 P1의 수-평균(Mn) 및 중량-평균 분자량(Mw)은 25,000 g mol-1 및 31,000 g mol-1 (PDI = 1.26)로 확인하였다.
As shown in Fig. 1, (PPh 3) 4 Pd (0) under the catalyst, toluene / water for 36 hours at 85 ° C (2: 1 volume ratio) of 2,7-bis (4,4,5,5-in 2-yl) -9,9-bis (6'-bromohexyl) fluorene (2,7-bis (4,4,5,5-tetramethyl -1,3,2-dioxaborolan-2-yl) -9,9-bis (6'-bromohexyl) fluorene) (1) and 2,7-dibromo-9,9- (2,7-dibromo-9,9-bis (3,4-bis (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) phenyl) fluorene) (3), Suzuki coupling reaction was carried out to synthesize polyfluorene-based cationic P1 , and the reaction was continuously carried out by using trimethylamine dissolved in methanol and quaternization A water - soluble conjugated polymer was synthesized by introducing an ion group at the terminal of the alkyl chain. The number-average (M n ) and weight-average molecular weights (M w ) of neutral P1 were found to be 25,000 g mol -1 and 31,000 g mol -1 (PDI = 1.26).

(2) 단량체의 제조(2) Production of monomers

1) 2,7-비스(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-9,9-비스(6'-브로모헥실)플루오렌 (1)1) Synthesis of 2,7-bis (4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl) -9,9-bis (6'-bromohexyl) fluorene (One)

화합물 (1)을 기존에 공지되어 있는 방법[J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1188-1196]에 따라 제조하였다. 수율: 0.95 g (42%). Compound (1) is reacted with a known method [J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1188-1196. Yield: 0.95 g (42%).

1H NMR (300 MHz, CDCl3, δ): 7.82 (d, 2H), 7.73 (m, 4H), 3.34 (t, 4H), 2.02 (m, 4H), 1.62 (q, 4H), 1.39 (s, 24H), 1.17 (q, 4H), 1.04 (m, 4H), 0.55 (m, 4H). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ,?): 7.82 (d, 2H), 7.73 (m, 4H), 3.34 s, 24H), 1.17 (q, 4H), 1.04 (m, 4H), 0.55 (m, 4H).

13C NMR (75 MHz, CDCl3, δ): 150.27, 144.09, 133.99, 128.93, 119.67, 83.97, 55.24, 40.12, 34.19, 32.84, 29.15, 27.93, 23.55. 13 C NMR (75 MHz, CDCl 3 , 隆): 150.27, 144.09, 133.99, 128.93, 119.67, 83.97, 55.24, 40.12, 34.19, 32.84, 29.15, 27.93, 23.55.

Anal.calcd for C36H52B2Br2O4: C, 59.21; H, 7.18; B, 2.96; Br, 21.88. Found: C, 59.31; H, 7.21.
Anal.calcd for C 36 H 52 B 2 Br 2 O 4: C, 59.21; H, 7.18; B, 2.96; Br, 21.88. Found: C, 59.31; H, 7.21.

2) 2,7-디브로모-9,9-비스(3,4-히드록실페닐)플루오렌 (2)2) 2,7-dibromo-9,9-bis (3,4-hydroxylphenyl) fluorene (2)

80℃에서 피로카테콜(pyrocatechol) (1.5 g, 13.6 mmol), 2,7-디브로모플루오레논(dibromofluorenone) (2.0 g, 5.92 mmol) 및 3-머캡토프로피온 산(mercaptopropionic acid) (1 mL)의 혼합물에 진한 황산(0.5 mL)을 천천히 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 80℃에서 2시간 동안 교반한 후 톨루엔을 첨가하였다. 침전물을 뜨거울 물로 몇 번 세척 및 여과하였고, 이를 건조하여 생성물을 얻었다. 수율: 86% (2.76 g). Pyrocatechol (1.5 g, 13.6 mmol), 2,7-dibromofluorenone (2.0 g, 5.92 mmol) and 3-mercaptopropionic acid (1 mL ) Was slowly added concentrated sulfuric acid (0.5 mL). The reaction mixture was stirred at 80 < 0 > C for 2 hours and then toluene was added. The precipitate was washed and filtered several times with hot water and dried to obtain the product. Yield: 86% (2.76 g).

1H NMR (300 MHz, CDCl3, δ): 8.90 (d, 4H), 7.87 (d, 2H), 7.56 (d, 2H), 7.45 (s, 2H), 6.64 (d, 2H), 6.52 (s, 2H), 6.35 (d, 2H). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3, δ): 8.90 (d, 4H), 7.87 (d, 2H), 7.56 (d, 2H), 7.45 (s, 2H), 6.64 (d, 2H), 6.52 ( s, 2 H), 6.35 (d, 2 H).

13C NMR (75 MHz, CDCl3, δ): 153.87, 144.94, 137.58, 135.07, 130.56, 128.92, 128.22, 125.33, 122.71, 120.98, 118.54, 115.25, 64.15.
13 C NMR (75 MHz, CDCl 3 , 隆): 153.87, 144.94, 137.58, 135.07, 130.56, 128.92, 128.22, 125.33, 122.71, 120.98, 118.54, 115.25, 64.15.

3) 2,7-디브로모-9,9-비스(3,4-비스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)페닐)플루오렌 (3)3) 2,7-dibromo-9,9-bis (3,4-bis (2- (2-methoxyethoxy)

화합물 (2)(1.0 g, 1.9 mmol), K2CO3 (3.0 g, 21.7 mmol) 및 KI (0.15 g, 0.9 mmol)의 혼합물에 1-브로모-2-(2-메톡시에톡시)에탄 (2.0 g, 10.9 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 2일 동안 환류시키고 실온으로 냉각하였다. 침전물을 여과하여 제거하였고, 여과액을 감압 하에 농축하였다. 염화메틸렌(methylene chloride)으로 잔여물(residue)을 추출한 후, 추출액을 뜨거운 물로 몇 번 세척하고 황산 마그네슘(magnesium sulfate)으로 건조하였다. 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 표제 화합물 (3)을 얻었다. 수율: 63% (1.1 g) To a mixture of compound (2) (1.0 g, 1.9 mmol), K 2 CO 3 (3.0 g, 21.7 mmol) and KI (0.15 g, 0.9 mmol) was added 1- bromo -2- (2-methoxyethoxy) Ethane (2.0 g, 10.9 mmol). The reaction mixture was refluxed for 2 days and cooled to room temperature. The precipitate was removed by filtration, and the filtrate was concentrated under reduced pressure. After the residue was extracted with methylene chloride, the extract was washed several times with hot water and dried with magnesium sulfate. The residue was purified by column chromatography to obtain the title compound (3). Yield: 63% (1.1 g)

1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ): 7.45 (d, 2H, J=8.0 Hz), 7.36 (m, 4H), 6.67 (m, 4H), 6.53 (d, 2H, J=8.4 Hz), 4.04 (t, 4H, J=5.2 Hz), 3.94 (t, 4H, J=5.2 Hz), 3.74 (t, 4H, J=5.2 Hz), 3.70 (t, 4H, J=5.2 Hz), 3.54 (m, 8H), 3.44 (m, 8H), 3.27 (s, 12H). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3, δ): 7.45 (d, 2H, J = 8.0 Hz), 7.36 (m, 4H), 6.67 (m, 4H), 6.53 (d, 2H, J = 8.4 Hz) 4H, J = 5.2 Hz), 3.94 (t, 4H, J = 5.2 Hz), 4.04 (t, (m, 8 H), 3.44 (m, 8 H), 3.27 (s, 12 H).

13C-NMR (100 MHz, CDCl3, δ): 153.01, 148.30, 148.11, 137.60, 137.10, 130.67, 128.91, 121.48, 121.44, 120.76, 115.17, 113.81, 71.73, 71.67, 70.46, 69.46, 69.39, 68.73, 68.48, 64.52, 58.76. 13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ,?): 153.01, 148.30, 148.11, 137.60, 137.10, 130.67, 128.91, 121.48, 121.44, 120.76, 115.17, 113.81, 71.73, 71.67, 70.46, 69.46, 69.39, 68.73, 68.48, 64.52, 58.76.

Anal.calcd for C45H56Br2O12: C, 56.97; H, 5.95; Br, 16.84. Found: C, 57.11; H, 5.99.
Anal.calcd for C 45 H 56 Br 2 O 12 : C, 56.97; H, 5.95; Br, 16.84. Found: C, 57.11; H, 5.99.

(3) 중합 반응(polymerization) 및 4차화 반응(quaternization)(3) Polymerization and quaternization

단량체 (1) (0.164 g, 0.220 mmol), 단량체 (3) (0.209 g, 0.220 mmol) 및 15mg의 (PPh3)4Pd(0)의 혼합물에 2M의 수용성 탄산 칼륨(4 mL, N2 furged) 및 상 전이 촉매, Aliquat®336 (8 mL, N2 furged)을 첨가하여 혼합하였다. 상기 반응 혼합물을 24시간 동안 85 ℃에서 가열한 후, 과량의 브로모벤젠(bromobenzen)을 end-capper로서 첨가하였고, 12시간 동안 더욱 반응시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각하고, 격렬하게 교반하면서 메탄올(200 mL)속에서 침전시켰다. 이를 여과하여 고분자 섬유(polymer fibers)를 얻었고, 저중합체(oligomer) 및 촉매 잔류물을 제거하기 위해 속슬렛(Soxhlet) 장치와 아세톤으로 2일 동안 세척하였다. 중성의 고분자를 감압 건조하여 얻었다. 수율: 66% (186 mg). Mn = 25,000 g mol-1 (Mw/Mn = 1.26). Monomer (1) (0.164 g, 0.220 mmol), the monomer (3) (0.209 g, 0.220 mmol) and 15mg of (PPh 3) 4 aqueous potassium carbonate 2M in a mixture of Pd (0) (4 mL, N 2 furged ) And a phase transfer catalyst, Aliquat ® 336 (8 mL, N 2 furged) were added and mixed. The reaction mixture was diluted with 85 After heating at < RTI ID = 0.0 > 0 C < / RTI > an excess of bromobenzene was added as an end-capper and further reacted for 12 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature and precipitated in methanol (200 mL) with vigorous stirring. This was filtered to obtain polymer fibers and washed with a Soxhlet apparatus and acetone for 2 days to remove oligomers and catalyst residues. The neutral polymer was obtained by drying under reduced pressure. Yield: 66% (186 mg). M n = 25,000 g mol -1 (M w / M n = 1.26).

트리메틸아민(trimethylamine)을 이용하여 상기 중성 전구체의 4차화 반응(quaternization)을 수행하였다. 응축된 트리메틸아민(3 ~ 5 mL)을 -78 ℃에서 10 mL의 THF 속에 있는 중성 전구체(100mg) 용액 안에 떨어뜨려 첨가하였다. 저온에서 혼합된 상기 혼합물을 하룻밤 동안 실온으로 유지하였다. 메탄올을 첨가하여 상기 침전물을 다시 용해하였고, -78 ℃에서 2mL의 트리메틸아민을 첨가하였다. 최종 혼합물을 실온에서 24시간 동안 추가적으로 교반하였다. 감압하에 용매를 제거한 후에, 하전된 폴리머(P1)를 침전시키기 위해 아세톤을 첨가하였다. 이후, 침전된 P1를 수집 및 진공 건조하였다. 수율: 85% (93 mg). The quaternization of the neutral precursor was performed using trimethylamine. Condensed trimethylamine (3-5 mL) was added dropwise at -78 <0> C in a solution of neutral precursor (100 mg) in 10 mL of THF. The mixture, which was mixed at low temperature, was kept at room temperature overnight. Methanol was added to re-dissolve the precipitate and 2 mL of trimethylamine was added at -78 &lt; 0 &gt; C. The resulting mixture was further stirred at room temperature for 24 hours. After removing the solvent under reduced pressure, acetone was added to precipitate the charged polymer ( P1 ). The precipitated P1 was then collected and vacuum dried. Yield: 85% (93 mg).

1H NMR (300 MHz, DMSO-d6, δ): 8.36 (s, 2H), 7.80-7.62 (br, 6H), 7.22 (br, 6H), 6.92 (br, 4H), 4.03 (br, 6H), 3.69 (br, 8H), 3.41 (br, 10H), 3.02 (s, 18H), 2.11 (br, 10H), 1.66 (br, 4H), 1.41 (br, 18H), 1.04 (br, 12H).
1 H NMR (300 MHz, DMSO -d 6, δ): 8.36 (s, 2H), 7.80-7.62 (br, 6H), 7.22 (br, 6H), 6.92 (br, 4H), 4.03 (br, 6H ), 3.69 (br, 8H), 3.41 (br, 10H), 3.02 (s, 18H), 2.11 (br, .

1-3. 측정 방법1-3. How to measure

1H 및 13C-NMR 스펙트럼은 300 MHz 및 75 MHz에서 작동하는 JEOL (JNM-AL300) FT NMR 시스템으로 각각 측정하였다. 고분자의 수- 및 중량-평균 분자량은 Agilent GPC 1200 시리즈(겔 투과 크로마토 그래피 (GPC) 장비)를 통해 확인하였다. The 1 H and 13 C-NMR spectra were measured with a JEOL (JNM-AL300) FT NMR system operating at 300 MHz and 75 MHz, respectively. The number- and weight-average molecular weights of the polymers were determined using the Agilent GPC 1200 series (Gel Permeation Chromatography (GPC) instrument).

UV/Vis 흡수 스펙트럼은 Jasco (V-630)로 측정하였으며, 광발광(photoluminescence, PL) 스펙트럼은 Xenon 램프를 여기 소스로 가지는 Jasco (FP-6500) 분광광도계를 사용하여 측정하였다. 고분자의 PL 양자 수율은 pH = 11에서 준비된 플루오레세인(fluorescein) 용액을 기준으로 측정하였다. The UV / Vis absorption spectrum was measured with a Jasco (V-630) and the photoluminescence (PL) spectrum was measured using a Jasco (FP-6500) spectrophotometer with a Xenon lamp as the excitation source. The quantum yield of PL of the polymer was measured on the basis of a fluorescein solution prepared at pH = 11.

모든 PL 실험은 염으로서 100 mM NaCl을 포함하는 20 mM Tris-HCl 완충 용액 (pH = 7.4)에서 수행하였다. 세 종류 칼륨 압타머의 농축액(10-6 M)이 탈이온수(deionized water)로 준비되었다. 20 uL 압타머 농축액을 2 mL 완충 용액에 희석하였고, K+ 이온과 함께 60 ℃에서 30분 동안 열처리하였다. 열처리된 용액을 1시간 동안 실온으로 냉각시키고, 490 nm에서 6-FAM을 여기시켜 PL 스펙트럼을 측정하였다(1-단계 FRET). All PL experiments were performed in 20 mM Tris-HCl buffer (pH = 7.4) containing 100 mM NaCl as the salt. Three concentrates of potassium tympanic acid (10 -6 M) were prepared as deionized water. The 20 uL pressure buffer concentrate was diluted in 2 mL buffer and heat treated with K + ions at 60 ° C for 30 min. The heat-treated solution was cooled to room temperature for 1 hour and the PL spectrum was measured by exciting 6-FAM at 490 nm (1-step FRET).

그 후, 양이온성 공액 고분자 전해질(P1 )이 상기 용액에 첨가되었고, 390 nm에서 고분자를 여기시켜 PL 스펙트럼을 다시 측정하였다(2-단계 FRET). 선택성 평가를 위해, 같은 프로토콜을 KCl 대신 NaCl, CaCl2, LiCl, MgCl2, NH4Cl, CuCl2, AgCl, ZnCl2 및 AlCl3 (각각 20 mM) 의 존재하에 반복하였다.
A cationic conjugated polyelectrolyte ( P1 ) was then added to the solution and the polymer was excited at 390 nm to measure the PL spectrum again (2-step FRET). For the selectivity evaluation, the same protocol was repeated in the presence of NaCl, CaCl 2 , LiCl, MgCl 2 , NH 4 Cl, CuCl 2 , AgCl, ZnCl 2 and AlCl 3 (20 mM each) instead of KCl.

실험예 1. 양이온성 공액 고분자 전해질의 특성 평가Experimental Example 1. Characterization of cationic conjugated polyelectrolyte

1-1. 공액 고분자 전해질(P1)의 광학 특성 분석1-1. Optical Characterization of Conjugated Polymer Electrolyte (P1)

수용액에서의 P1의 UV-Vis 흡수 및 형광(PL) 스펙트럼을 도 2에 나타내었다. UV-Vis absorption and fluorescence (PL) spectra of P1 in aqueous solution are shown in Fig.

도 2에 나타난 바와 같이, P1의 UV 및 PL 스펙트럼의 최대 값은 값은 λabs = 391 nm 및 λPL = 425 nm에서 관찰되었다. P1의 측정된 몰 흡광 계수 및 PL 양자 효율은 각각, 5.2×10-4 M-1cm-1 및 ~58% 이었다. P1(FRET 형광 공여체)과 6-FAM(중간 FRET 형광 수용체) 및 6-FAM(중간 FRET 형광 공여체)과 TAMRA(FRET 형광 수용체)의 흡수 및 방출 스펙트럼 사이에서 스펙트럼 중첩(overlap)이 관찰되었다.
As shown in Fig. 2, the maximum values of the UV and PL spectra of P1 were observed at? Abs = 391 nm and? PL = 425 nm. The molar absorption coefficient and the PL quantum efficiency measurements of P1 are respectively, 5.2 × 10 -4 M -1 cm -1 and ~ 58%. Spectral overlap between the absorption and emission spectra of P1 (FRET fluorescent donor) and 6-FAM (intermediate FRET fluorescent receptor) and 6-FAM (intermediate FRET fluorescent donor) and TAMRA (FRET fluorescent receptor) was observed.

1-2. 공액 고분자 전해질(P1)의 물에 대한 용해도 평가1-2. Evaluation of solubility of conjugated polyelectrolyte (P1) in water

물에 대한 P1의 용해도를 결정하기 위해, 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO)에 P1의 농축액(stock solution)을 준비하였고, 물로 희석하여 2.5×10-7 M ~ 2.5×10-5 M의 시료를 준비하였다. 용해도에 대한 유기 용매 효과를 제거하기 위해, DMSO은 물에서 0.12 부피(vol.)%을 유지하였다. P1의 농도([P1]= 2.5 × 10-7 M ~ 2.5 × 10-5 M)에 따른 PL 스펙트럼을 도 3에 나타내었다. To determine the solubility of P1 in water, a stock solution of P1 was prepared in dimethylsulfoxide (DMSO) and diluted with water to give a sample of 2.5 × 10 -7 M to 2.5 × 10 -5 M Prepared. To remove the organic solvent effect on solubility, DMSO was maintained at 0.12 volume (vol.)% In water. The PL spectrum according to the concentration of P1 ([ P1 ] = 2.5 x 10 -7 M to 2.5 x 10 -5 M) is shown in Fig.

도 3에 나타난 바와 같이, 물에 대한 P1의 용해도는 5μM 인것으로 평가하였다.
As shown in Figure 3, the solubility of P1 in water was estimated to be 5 [mu] M.

실시예 1. FRET에 의한 칼륨 이온 검출 Example 1. Detection of potassium ion by FRET

1-1. 1-단계 FRET에 의한 칼륨 이온 검출 시스템1-1. Potassium Ion Detection System by 1-Step FRET

서로 다른 스페이서(spacer) 길이를 갖는 세 가지 압타머 프로브의 분자 구조 및 FRET에 의한 칼륨 이온 검출 시스템을 도 4에 나타내었다.The molecular structure of the three abdominal probes with different spacer lengths and the potassium ion detection system by FRET are shown in Fig.

도 4에 나타난 바와 같이, 15개의 염기(GGTT GGTG TGGT TGG)를 가진 구아닌(G)-풍부한 K+-특이 압타머는 K+ 이온의 존재하에 G-사중 나선 구조를 형성하므로 K+ 인식 단위(recognizing unit)로 사용하였다. 세 가지 스페이서를 갖는 K+-특이 압타머 프로브의 5'- 및 3'- 말단을 각각 6-FAM 및 TAMRA로 표지하였다.4, the base 15 (GGTT GGTG TGGT TGG) guanine (G) with - K + rich-specific aptamers K +, so the presence of the ion to form a K + G- quadruple helix recognition unit (recognizing unit). The 5'- and 3'-ends of the K + -specific platemer probes with three spacers were labeled with 6-FAM and TAMRA, respectively.

K+ 이온이 존재하지 않을 경우 압타머는 주로 선형 형태로 남아 있으며 6-FAM에서 TAMRA로 비효율적인 FRET으로 인해 약한 TAMRA의 형광 신호가 예상된다. 그러나 K+ 이온이 존재하는 경우 압타머는 선형 형태로부터 접혀진 G-사중 나선 구조로 변화하며 두 형광체 간 거리를 가깝게 만든다. 6-FAM을 여기하면 6-FAM으로부터 TAMRA로의 효율적인 FRET가 발생하여 강한 TAMRA 형광이 발생한다. K+ 이온의 존재 여부에 따른 압타머의 형태 변화는 FRET 신호 변화를 유도하므로 높은 감도 및 선택성을 가진 칼륨 검출을 가능하게 한다.
In the absence of K + ions, the aptamer remains predominantly in linear form and a weak TAMRA fluorescent signal is expected due to inefficient FRET from 6-FAM to TAMRA. However, in the presence of K + ions, the aptamer changes from a linear shape to a folded G-quadruple helical structure, bringing the distance between the two phosphors close to each other. When 6-FAM is excited, efficient FRET from 6-FAM to TAMRA occurs and strong TAMRA fluorescence occurs. The change in the shape of the tympanic membrane depending on the presence of K + ion induces a change in FRET signal, thus enabling potassium detection with high sensitivity and selectivity.

1One -2. 스페이서 길이에 따른 FRET에 의한 칼륨 이온 검출-2. Detection of potassium ions by FRET according to spacer length

칼륨 이온의 존재 여부에 따른 (a) 압타머 1, (b) 압타머 2 및 (c) 압타머 3의 1단계 FRET에 의한 PL 스펙트럼을 도 5에 나타내었다. Tris-HCl 완충 용액(20mM, pH = 7.4, NaCl 100mM)에서 [압타머] = 10nM 및 [K+] = 50 mM을 사용하였고 PL 스펙트럼을 측정하기 전 G-사중 나선 구조의 형성을 위해 용액을 30분 동안 60 ℃로 열처리한 후 1시간 동안 실온으로 냉각하였다. PL 스펙트럼은 490nm에서 6-FAM을 여기시켜 측정하였다.FIG. 5 shows PL spectra obtained by the first-step FRET of (a) platamer 1, (b) platamer 2 and (c) platemer 3 according to the presence or absence of potassium ion. [Uttamer] = 10 nM and [K + ] = 50 mM in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, NaCl 100 mM) was used and the solution for the formation of the G- Heat treatment was performed at 60 캜 for 30 minutes and then cooled to room temperature for 1 hour. PL spectra were measured by excitation of 6-FAM at 490 nm.

도 5에 나타난 바와 같이, 칼륨 이온이 존재하지 않는 경우, 압타머는 선형 형태로 존재한다. 3가지 유형의 압타머 중 압타머 1에서의 TAMRA 신호가 압타머 2 및 3에 비해 높은 것을 확인할 수 있었다. 이것은 FRET 형광 공여체(6-FAM) 및 형광 수용체(TAMRA) 사이의 분자 간 간격에 의해 설명될 수 있다. 압타머 1은 두 염료 사이에 15개의 염기를 가지나, 압타머 2 및 3은 각각 20개 및 30개의 염기를 가진다. FRET 비율(kFRET)은 분자간 거리에 매우 민감하며 식 (1)에 따라 rDA 6에 반비례한다.As shown in Fig. 5, when there is no potassium ion, the aptamer exists in a linear form. It was confirmed that TAMRA signal of pressure tester 1 was higher than that of pressure tester 2 and 3 among the three types of pressure tampers. This can be explained by the intermolecular spacing between the FRET fluorescent donor (6-FAM) and the fluorescent receptor (TAMRA). Compressor 1 has 15 bases between the two dyes, while Compressor 2 and 3 have 20 and 30 bases, respectively. The FRET ratio (k FRET ) is very sensitive to the intermolecular distance and is inversely proportional to r DA 6 according to equation (1).

Figure 112013062994255-pat00001
식 (1)
Figure 112013062994255-pat00001
Equation (1)

여기서, Q D 는 FRET 형광 수용체의 부재하에 형광 공여체의 PL 양자 수율이고, k 2 는 형광 공여체 및 형광 수용체의 전이 쌍극자 모멘트(transition dipole moments)의 상대적인 방향과 관련된다. 적분(integral) 부분은 형광 공여체의 형광 스펙트럼 및 형광 수용체의 흡수 스펙트럼 간 중첩과 관련되며 τD는 형광 수용체의 부재 시 형광 공여체의 PL lifetime, rDA는 형광 공여체와 형광 수용체사이의 분자간 거리((D-A 거리), n은 용매의 굴절률이다. Where Q D is the PL quantum yield of the fluorescent donor in the absence of a FRET fluorescent acceptor and k 2 is related to the relative orientation of the transition dipole moments of the fluorescent donor and the fluorescent acceptor. The integral part is related to the overlap between the fluorescence spectra of the fluorescent donor and the absorption spectrum of the fluorescent receptor, τ D is the lifetime of the fluorescent donor in the absence of the fluorescent acceptor, r DA is the intermolecular distance between the fluorescent donor and the fluorescent acceptor ( DA distance), and n is the refractive index of the solvent.

K+ 이온이 첨가되면, 모든 압타머에 대해 FRET 신호는 향상되고, K+ 이온의 존재 여부에 따라 490nm에서 여기된 6-FAM에 의해 명확한 turn-on 및 -off 상태가 관찰된다. 3가지 유형의 압타머 중 압타머 1이 가장 높은 on/off 비율을 나타내었다. 이는 칼륨 이온 부재 시와 마찬가지로 칼륨 이온에 의해 G-사중 나선 구조를 형성한 후 칼륨 이온과 결합하지 않는 스페이서에 의해 압타머 1은 압타머 2 및 3에 비해 두 형광체 간 가까운 거리를 유지하기 때문으로 볼 수 있다. 압타머 2 및 3은 양쪽 말단에 각각 하나의 스페이서 그룹(TTTT A) 및 두개의 스페이서 그룹(TTTT ATTT TA 및 TTTT A)을 가지므로, 이 두 염료는 압타머 1에 비해 긴 분자간 거리를 가지며 K+ 이온을 가진 G-사중 나선 구조를 형성한 후에도, 여전히 분리되어 있는 것으로 나타났다. 압타머의 1의 FRET 비율((I585 nm/I517 nm)은 1.72로서 압타머 2 및 3의 각각 0.77 및 0.35에 비해 더 높게 측정되었다.
When the K + ion is added, the FRET signal is enhanced for all plumbers, and a clear turn-on and -off state is observed by 6-FAM excited at 490 nm depending on the presence of K + ions. Among the three types of compressors, compressor 1 had the highest on / off ratio. This is because, as in the absence of potassium ions, the spacers that form the G-quadruple helical structure by potassium ions and do not bind to potassium ions maintain the distances between the two phosphors in comparison with those of the piezoelectric elements 2 and 3 can see. Compteramines 2 and 3 have one spacer group (TTTT A) and two spacer groups (TTTT ATTT TA and TTTT A) at both ends, respectively, so that these two dyes have a longer intermolecular distance than Comptomer 1 and K After forming the G-quadruple helix structure with + ions, they were still separated. The FRET ratio (I 585 nm / I 517 nm ) of platamer 1 was 1.72, which was higher than that of platamers 2 and 3, 0.77 and 0.35, respectively.

1One -3. 칼륨이온의 농도 증가에 따른 FRET에 의한 칼륨 이온 검출-3. Detection of potassium ions by FRET with increasing potassium ion concentration

칼륨 이온의 농도([K+]) 증가에 따른 압타머 1의 (a) PL 스펙트럼 및 (b) FRET 비율(I585nm/I517nm)을 도 6에 나타내었고, 압타머 2의 (a) PL 스펙트럼 및 (b) FRET 비율(I585nm/I517nm)과 압타머 3의 (c) PL 스펙트럼 및 (d) FRET 비율(I585nm/I517nm)을 도 7에 나타내었다. (A) PL spectrum and (b) FRET ratio (I 585 nm / I 517 nm ) of platemmer 1 with increasing potassium ion concentration ([K + ]) (B) the FRET ratio (I 585 nm / I 517 nm ) and (c) the PL spectrum of platemaker 3 and (d) the FRET ratio (I 585 nm / I 517 nm ) are shown in FIG.

도 6(a), 도 7(a) 및 도 7(c)에 나타난 바와 같이 [K+]의 증가에 따라 FRET에 의해 유도된 TAMRA의 형광 신호는 점점 증가하였고 이것은 K+을 가진 G-사중 나선 구조의 형성이 증가하는 것을 의미한다. Figure 6 (a), Figure 7 (a) and the fluorescent signal of the TAMRA-induced FRET with increasing [K +] As shown in Fig. 7 (c) was gradually increased fourfold with this G- K + Which means that the formation of the helical structure increases.

도 6(b), 도 7(b) 및 도 7(d)에 나타난 바와 같이 교정 곡선으로부터 계산된 검출 한계(LOD)는 압타머 1, 2 및 3에 대해서 각각 22.5 μM, 0.82 mM 및 3.3 mM인 것으로 결정되었다 (3s/기울기, 여기서 s는 각각 측정한 5개 샘플이 보인 형광 신호의 표준 편차이다). As shown in Figures 6 (b), 7 (b) and 7 (d), the detection limit (LOD) calculated from the calibration curves was 22.5 [mu] M, 0.82 mM and 3.3 mM (3s / slope, where s is the standard deviation of the fluorescence signal from each of the five measured samples).

칼륨 이온의 농도([K+]) 증가에 따른 압타머 1, 압타머 2 및 압타머 3의 동적 검출 범위를 도 8에 나타내었다. The dynamic detection range of platemer 1, platemaker 2 and platemer 3 with increasing potassium ion concentration ([K + ]) is shown in Fig.

도 8에 나타난 바와 같이 3개 유형의 압타머 시스템의 동적 검출 범위의 상한은 140 mM 인 것으로 측정되었다 (압타머 3의 경우 낮은 FRET 비율로 인해 효과적인 칼륨 이온 검출이 어려울 수 있다).As shown in Fig. 8, the upper limit of the dynamic detection range of the three types of platemaker systems was measured to be 140 mM (in the case of platemer 3, effective potassium ion detection may be difficult due to the low FRET ratio).

실시예 2. 2-단계 FRET에 의한 칼륨 이온 검출Example 2. Detection of potassium ion by 2-step FRET

2-1. 2-단계 FRET에 의한 칼륨 이온 검출 시스템2-1. Potassium ion detection system by 2-step FRET

신호 플랫폼으로서 압타머 및 CPE를 가진 2-단계 FRET에 의한 칼륨 이온 검출 시스템을 도 9에 나타내었다. A potassium ion detection system by two-step FRET with platemaster and CPE as signal platform is shown in Fig.

도 9에 나타난 바와 같이 K+ 이온이 존재하는 경우 G 염기가 풍부한 압타머 서열은 선형 형태로부터 접혀진 G-사중 나선 구조로 형태 변화를 유도하여 칼륨 이온 검출이 가능하도록 한다. 양이온성 CPE를 첨가하면 CPE/G-사중 나선 구조의 정전기적 복합체가 형성되고 CPE를 여기시킴으로써 효율적인 2-단계 FRET가 발생한다. 에너지는 CPE로부터 6-FAM을 거쳐 TAMRA까지 전달될 수 있으며 그 결과 강한 TAMRA 형광 신호가 발생한다.As shown in FIG. 9, when the K + ion is present, the G-base abundant plastomer sequence induces a morphological change from a linear shape to a folded G-quadruple structure to enable potassium ion detection. The addition of cationic CPE results in the formation of an electrostatic complex of CPE / G-quadruple helices and an efficient two-step FRET by exciting CPE. Energy can be transferred from CPE to 6-FAM to TAMRA, resulting in a strong TAMRA fluorescence signal.

K+ 이온이 존재하지 않는 경우 압타머는 CPE와의 정전기적 복합체를 형성한 후에도 대부분 선형 형태로 남아있다. 따라서 두 형광체 사이의 먼 거리로 인해 2-단계 FRET는 상대적으로 비효율적이고 CPE를 여기시키더라도 약한 TAMRA 형광만이 발생한다. 이 단순한 방식을 통해 2-단계 FRET에 의해 유도된 TAMRA 형광 신호는 K+ 이온의 존재 여부에 따라 명확한 turn-on 및 -off을 보인다. 뿐만 아니라 동적 검출 범위 및 LOD와 같은 센서 특성은 광학 안테나로서 집광성을 갖는 P1을 첨가함으로써 mM에서 nM로 성공적으로 변조되었다.In the absence of K + ions, aptamers remain largely linear after forming electrostatic complexes with CPE. Thus, due to the large distance between the two phosphors, the two-step FRET is relatively inefficient and only weak TAMRA fluorescence occurs when CPE is excited. Through this simple method, TAMRA fluorescence signals induced by two-step FRET show clear turn-on and -off depending on the presence of K + ions. In addition, the dynamic detection range and sensor characteristics such as LOD were successfully modulated from mM to nM by adding P1 as a focusing optical antenna.

2-2. K2-2. K + + 이온의 존재 여부에 따른 광학 특성 평가Evaluation of optical characteristics according to existence of ions

P1의 첨가 후 K+ 이온의 존재 여부에 따른 압타머 1의 2-단계 FRET 스펙트럼을 도 10에 나타내었다. 여기서 K+ 이온의 존재 및 부존재의 경우 모두 과량의 P1이 열처리한 압타머 용액에 첨가되었다. 최종 P1 농도는 [P1] = ~ 4.5 × 10-7 M (고분자 반복 단위을 기초로 전하 비율 = P1의 [+]: 압타머의 [-] = 6:1)로 조정되었고 압타머는 정전기적 및 소수성 상호작용을 통해 P1과 복합체를 형성하였다. FIG. 10 shows a two-step FRET spectrum of platemer 1 depending on the presence or absence of K + ions after addition of P1 . Here, in the case of the presence and absence of K + ions it was all added to the solution of the aptamer excess P1 heat treatment. The final P1 concentration was adjusted to [ P1 ] = ~ 4.5 × 10 -7 M ([+]: [-] = 6: 1 for the charge ratio = P1 based on polymer repeat units) and the aptamer was electrostatically and hydrophobically And interacted with P1 to form a complex.

도 10에 나타난 바와 같이 390nm에서 P1을 여기시킴으로써 P1에서 6-FAM으로 그리고 6-FAM에서 TAMRA로의 형광 에너지 전이가 가능하고 2-단계 FRET에 의해 유도된 TAMRA의 형광 신호가 발생하였다. Figure 10 is in the P1 P1 by exciting at 390nm with 6-FAM and 6-FAM fluorescence energy transfer is possible and the fluorescent signal of the TAMRA induced by a 2-step FRET to TAMRA was generated as shown in.

P1과 TAMRA 간 FRET을 확인하기 위해 P1/TAMRA로 표지된 압타머(5'-GGTT GGTG TGGT TGG-TAMRA-3') 복합체를 390 nm에서 여기하여 측정한 PL 스펙트럼을 도 11에 나타내었고, 칼륨 이온의 부존재시 정전기적 복합체인 압타머/P1의 6-FAM 및 TAMRA 사이의 분자간 에너지 전이를 도 12에 나타내었다. The PL spectrum measured by excitation at 390 nm of the platamer (5'-GGTT GGTG TGGT TGG-TAMRA-3 ') labeled with P1 / TAMRA to confirm FRET between P1 and TAMRA is shown in FIG. 11, Fig. 12 shows the intermolecular energy transfer between 6-FAM and TAMRA of the electrostatic complex / platamer / P1 in the absence of ions.

도 11에 나타난 바와 같이 중간 매개체인 6-FAM이 없어도 P1에서 TAMRA로의 직접적인 에너지 전이 역시 가능한 것으로 보이며 이는 P1의 형광 스펙트럼과 TAMRA의 흡수 스펙트럼 간 작은 스펙트럼 중첩에 의한 것으로 생각된다. 따라서 칼륨 이온이 없을 때 P1-6-FAM-TAMRA 복함체를 390 nm에서 여기하면 약한 TAMRA의 형광을 확인할 수 있다. 하지만 칼륨 이온 존재 유무에 따라 FRET에 의한 TAMRA 형광 신호의 차이가 큰 것으로 보아 TAMRA 형광 신호는 P1과 6-FAM을 거친 2-단계 FRET에 의해 증가하는 것으로 보인다.As shown in FIG. 11, direct energy transfer from P1 to TAMRA is also possible without an intermediate mediator, 6-FAM, possibly due to a small spectral overlap between the fluorescence spectrum of P1 and the absorption spectrum of TAMRA. Therefore, where the P1 -6-FAM-TAMRA clothing enclosure in the absence of potassium ions at 390 nm can be confirmed by fluorescence of weak TAMRA. However, the difference in TAMRA fluorescence signal due to FRET depending on the presence or absence of potassium ion is large, and TAMRA fluorescence signal seems to be increased by two-step FRET through P1 and 6-FAM.

또한, 도 12에 나타난 바와 같이 칼륨 이온의 부존재 시 약한 TAMRA 방출은 이웃하는 분자들 사이에서 6-FAM에서 TAMRA로의 분자간 FRET으로부터 발생할 수도 있다.
In addition, as shown in Figure 12, weak TAMRA release upon the absence of potassium ions may occur from intermolecular FRET between 6-FAM and TAMRA between neighboring molecules.

22 -3. K-3. K + + 이온의 농도에 따른 광학 특성 평가Evaluation of optical characteristics according to ion concentration

칼륨 이온의 농도([K+]) 증가에 따른 압타머 1/P1 기반 센서의 (a) 2-단계 FRET 유도된 PL 스펙트럼과 (b) 정규화한 스펙트럼 및 (c) FRET 비율(I585nm/I425nm)을 도 13에 나타내었고, 압타머 2/P1 기반 센서의 (a) 2-단계 FRET 유도된 PL 스펙트럼, (b) 정규화한 스펙트럼과 (c) FRET 비율(I585nm/I425nm) 및 압타머 3/P1 기반 센서의 (d) 2-단계 FRET 유도된 PL 스펙트럼, (e) 정규화한 스펙트럼과 (f) FRET 비율(I585nm/I425nm)을 도 14에 나타내었다. The aptamer 1 / P1-based sensor according to an increase in the concentration ([K +]) of the potassium ion (a) 2- step FRET induced PL spectra and (b) the normalized spectrum, and (c) FRET ratio (I 585nm / I showed in Figure 13 to 425nm), aptamer 2 / P1 of the sensor-based (a) 2- step FRET derived PL spectrum, (b) the normalized spectrum and (c) FRET ratio (I 585nm / I 425nm) and pressure (D) two-step FRET-induced PL spectra, (e) normalized spectra and (f) FRET ratios (I 585 nm / I 425 nm ) of the Timer 3 / P1 based sensor are shown in FIG.

도 13 및 도 14에 나타난 바와 같이 [K+] = 0 ~ 50 nM까지의 범위에서 2-단계 FRET 신호는 [K+]에 선형 의존도를 보인다. 또한 CPE의 집광성 또는 광학 증폭 효과로 인해 공액 고분자전해질 부존재 시에 비해 크게 증가한 TAMRA의 형광 신호가 세 압타머 모두에 대하여 관찰되었다. 566nm에서 TAMRA 형광체를 직접적으로 여기하여 관찰한 신호와 비교했을 때 압타머 1/P1, 2/P1, 및 3/P1 센서 시스템에 대해 2-단계 FRET을 통해 TAMRA 형광 신호는 각각 ~9, ~7 및 ~7배 향상되었다.
As shown in FIGS. 13 and 14, the 2-stage FRET signal exhibits linear dependence on [K + ] in the range of [K + ] = 0 to 50 nM. In addition, fluorescence signals of TAMRA, which were greatly increased compared with those in the absence of conjugated polyelectrolyte due to the light - condensing or optical amplification effect of CPE, were observed for all three pressure chambers. The TAMRA fluorescence signals through the two-step FRET for the platemer 1 / P1 , 2 / P1 , and 3 / P1 sensor systems were ~ 9 and ~ 7, respectively, when compared to the signals observed directly by excitation of the TAMRA phosphor at 566 nm And ~ 7 times.

2-4. K2-4. K + + 이온과 분자 압타머 프로브간 결합력 평가Evaluation of binding force between ion and molecular tympanic probe

압타머 프로브와 표적 물질인 칼륨 이온 간의 결합력을 확인하기 위해 압타머 용액과 칼륨 이온을 함께 열처리한 후 공액 고분자전해질을 첨가하여 PL 스펙트럼을 확인한 상기 검출 방법과는 달리 압타머 용액에 공액 고분자전해질을 첨가하여 대부분의 압타머가 선형 구조의 정전기적 복합체를 형성하도록 한 후 칼륨 이온을 넣고 열처리하였다. In order to confirm the binding force between the platemaker probe and the potassium ion, unlike the above detection method in which the platemer solution and the potassium ion are heat-treated together and the conjugated polymer electrolyte is added to confirm the PL spectrum, a conjugated polymer electrolyte And most of the aptamers were allowed to form an electrostatic complex of a linear structure, followed by heat treatment with potassium ions.

압타머 용액에 공액 고분자전해질을 첨가하여 대부분의 압타머가 선형 구조의 정전기적 복합체를 형성하도록 한 후 칼륨 이온을 넣고 열처리한 PL 스펙트럼 변화를 도 15에 나타내었다.Fig. 15 shows the change in PL spectra by adding a conjugated polyelectrolyte to the platamer solution so that most of the aptamer forms an electrostatic complex of a linear structure and then heat-treated with potassium ions.

도 15에 나타난 바와 같이 압타머가 공액 고분자전해질과 정전기적 복합체를 형성하고 있더라도 칼륨 이온이 첨가되면 G-사중 나선 구조를 형성하며 FRET에 의한 형광 신호가 증가함을 관찰할 수 있다.
As shown in FIG. 15, even though the aptamer forms an electrostatic complex with the conjugated polymer electrolyte, the addition of potassium ion forms a G-quadruple helical structure and an increase in fluorescence signal due to FRET can be observed.

2-5. 생물학적 환경 내에서 칼륨 이온 검출 평가2-5. Evaluation of Potassium Ion Detection in a Biological Environment

생물학적 환경 내에서 본 시스템의 작동 여부를 확인하기 위해 단백질의 일종인 bovine serum albumin (BSA)가 존재하는 완충 용액에서 칼륨 이온 검출을 시도하였다. BSA는 흰색 파우더로 완충 용액에 0.5, 1.0, 2.0, 5.0 wt%만큼 첨가하였다. 생물학적 물질인 단백질 (BSA; bovine serum albumin) 존재 시 압타머 1/P1 센서의 PL 스펙트럼을 도 16에 나타내었다.In order to confirm the operation of the system in a biological environment, potassium ion detection was attempted in a buffer solution containing bovine serum albumin (BSA), a kind of protein. BSA was added as a white powder to the buffer solution by 0.5, 1.0, 2.0 and 5.0 wt%. The PL spectrum of platemaker 1 / P1 sensor in the presence of bovine serum albumin (BSA) is shown in FIG.

도 16에 나타난 바와 같이, BSA 존재 시에도 분명한 PL 스펙트럼의 turn on/off를 확인할 수 있었으며 이는 본 센서가 실제 생물학적 환경에서도 작동이 가능하다는 것을 의미한다. 단, BSA 존재 시 (특히 과량의 5.0 wt% BSA 용액에서) FRET에 의한 TAMRA 형광의 세기가 감소함을 관찰할 수 있다. 이는 pH = 7.4인 완충 용액에서 등전점이 4.8인 BSA가 음전하를 띠므로 공액 고분자전해질과 정전기적 상호작용을 일으키며 P1/압타머 복합체에 영향을 미치기 때문으로 보인다.
As shown in FIG. 16, it was confirmed that the PL spectrum was turned on / off clearly even in the presence of BSA, which means that the present sensor can be operated in a real biological environment. However, it can be seen that the intensity of TAMRA fluorescence by FRET decreases in the presence of BSA (especially in excess 5.0 wt% BSA solution). This is because the BSA with an isoelectric point of 4.8 in the buffer solution having pH = 7.4 exhibits a negative charge and thus electrostatically interacts with the conjugated polyelectrolyte and affects the P1 / platemater complex.

실시예Example 3. 동적 검출 범위 및 검출 한계( 3. Dynamic detection range and detection limit ( LODLOD ) 평가) evaluation

33 -1. -One. P1P1 의 존재 여부에 따른 평가Evaluation according to existence of

CPE의 광학 단위(optical unit)에서 생성된 엑시톤은 π-공액 구조의 주사슬(backbone)을 통해 이동하고 낮은 에너지 위치에 집적됨으로써 PL 신호를 증폭시킨다. The excitons generated in the optical unit of the CPE migrate through the backbone of the pi-conjugated structure and are amplified at low energy locations to amplify the PL signal.

도 13 및 도 14에 나타난 바와 같이 FRET에 의해 유도된 TAMRA 형광 신호는 [K+] = ~ 50 nM에서 포화되었고 검출 한계는 P1을 첨가한 압타머 1, 2 및 3에 대해 각각 0.3 nM, 3.6 nM 및 3.9nM로 확인되었다. 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)은 광학 안테나로 작용하기 때문에 CPE가 없는 1-단계 FRET와 비교할 때 검출 한계(LOD)가 상당히 향상되었다. CPE(P1)가 존재하지 않는 경우, 이 센서 방식은 mM 범위의 [K+] 이온을 검출할 수 있으나 CPE([+]:[-] = 6:1)를 추가함으로써 동적 검출 범위는 nM 농도 범위까지 조정되었다. CPE가 존재하지 않는 경우, 3가지 유형의 압타머에 대해 6-FAM 및 TAMRA 사이의 다른 분자간 거리로 인해 명확한 신호 차이가 관찰되었다. 압타머 2 및 3과 비교할 때 압타머 1는 6 FAM 및 TAMRA 사이의 더 짧은 분자간 거리로 인해 22.5 μM의 가장 낮은 LOD 값과 가장 강한 TAMRA 형광 신호를 보였다. 흥미롭게도 CPE의 추가에 의해 압타머 1 ~ 3은 모두 유사한 FRET 신호, 검출 한계(LOD) 및 동적 검출 범위를 나타내었다. P1의 존재 여부에 따른 칼륨 이온(K+)을 가진 압타머의 예상되는 6-FAM 및 TAMRA 사이의 분자간 거리를 도 17에 나타내었다.13 and the TAMRA fluorescence signal induced by FRET, as shown in 14 is a [K +] = ~ were saturated at 50 nM detection limit of 0.3 nM, respectively for a single aptamer 1, 2 and 3, the addition of P1, 3.6 nM and 3.9 nM, respectively. Since the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) acts as an optical antenna, the detection limit (LOD) is significantly improved when compared to the 1-step FRET without CPE. In the absence of CPE ( P1 ), this sensor method can detect [K + ] ions in the mM range, but by adding CPE ([+]: [-] = 6: 1) . In the absence of CPE, distinct signal differences were observed due to different intermolecular distances between 6-FAM and TAMRA for the three types of compressors. Compared with platameras 2 and 3, platemer 1 showed the lowest LOD value and strongest TAMRA fluorescence signal of 22.5 μM due to the shorter intermolecular distance between 6 FAM and TAMRA. Interestingly, with the addition of CPE, platameras 1-3 all showed similar FRET signals, detection limits (LOD), and dynamic detection range. The intermolecular distance between the expected 6-FAM and TAMRA of the platamer with potassium ion (K + ) according to the presence or absence of P1 is shown in Fig.

도 17에 나타난 바와 같이 P1이 첨가됨에 따라 정전기적 인력에 의해 P1/압타머/칼륨 이온 복합체를 형성 시 압타머 2와 3의 스페이서 역시 정전기적 인력으로 고분자 매트릭스에 갇히게 되며 유동성이 제한되기 때문으로 생각된다. 따라서, 3가지 유형의 압타머 모두에 대해 두 형광체 사이의 거리가 감소하므로 P1과의 정전기적 복합체를 형성한 후 압타머 1 ~ 3은 유사한 센서 특성을 나타내었다.
As shown in FIG. 17, when P1 is added to the P1 / platemer / potassium ion complex due to the electrostatic attraction, the spacers of platameras 2 and 3 are also trapped in the polymer matrix by the electrostatic attraction, I think. Thus, since the distance between two phosphors decreases for all three types of plumbers, platamers 1-3 exhibit similar sensor characteristics after forming an electrostatic complex with P1 .

33 -2. P1의 농도(전하 비율) 조절에 따른 평가-2. Evaluation of the concentration of P1 (charge ratio)

P1이 존재하지 않는 경우 K+ 이온은 mM 농도 범위에서 22.5 μM ~ 3.3 mM의 LOD를 보이며 검출되었다. P1이 존재하는 경우 (전하 비율, [+]:[-] = 6:1), K+ 이온은 nM 범위에서 ~ 3 nM의 LOD를 가진 고 감도 검출이 실현되었다. P1 첨가로 인해 향상된 검출 범위 및 LOD는 P1의 농도 조절을 통한 신호 증폭 효과를 제어함으로써 더욱 확장되었다. P1의 농도에 대한 검출 범위의 변화를 알아보기 위해 [+]:[-] = 1:1 ~ 6:1의 서로 다른 전하 비율을 가지는 공액 고분자전해질을 압타머 용액에 첨가하였다. In the absence of P1 , K + ions were detected with an LOD of 22.5 μM to 3.3 mM in the mM concentration range. In the presence of P1 (charge ratio, [+]: [-] = 6: 1), high sensitivity detection of K + ions with an LOD of ~ 3 nM in the nM range was realized. The enhanced detection range and LOD due to the P1 addition were further extended by controlling the signal amplification effect through P1 concentration control. To investigate the change of the detection range with respect to the concentration of P1 , conjugated polymer electrolytes having different charge ratios of [+]: [-] = 1: 1 to 6: 1 were added to the platemaker solution.

전하 비율 (P1의 [+]: 압타머의 [-])에 따른 압타머 3/P1-기반 센서의 동적 검출 범위를 도 18에 나타내었다. Tris-HCl 완충 용액(20mM, pH = 7.4, NaCl 100 mM)에 [압타머 3] = 10nM 및 [P1] = 1.5 × 10-7 M([+]:[-] = 1:1), 4.5 × 10-7 M([+]:[-] = 3:1), 7.5 × 10-7 M([+]:[-] = 5:1) 및 9.0 × 10-7 M([+]:[-] = 6:1)을 첨가하여 실험을 진행하였다. The dynamic detection range of the plummeter 3 / P1 -based sensor according to the charge ratio ([+] of P1 : [-] of plummeter) is shown in FIG. ([+]: [-] = 1: 1), [4.5] in the presence of [Tryptophan 3] = 10 nM and [ Pl ] = 1.5 x 10-7 M in Tris-HCl buffer (20 mM, pH = 7.4, NaCl 100 mM) × 10 -7 M ([+] : [-] = 3: 1), 7.5 × 10 -7 M ([+]: [-] = 5: 1) and 9.0 × 10 -7 M ([+ ]: [-] = 6: 1).

도 18에 나타난 바와 같이 P1의 농도 증가에 따라 검출 범위는 K+의 mM 농도로부터([+]:[-] = 1:1~3:1) μM ([+]:[-] = 5:1) 및 nM ([+]:[-] = 6:1) 농도까지 성공적으로 조정되었다. FRET에 의해 유도된 최대 TAMRA 형광 신호는 전하 비율 1:6인 공액 고분자전해질 ([+]:[-] = 6:1)이 첨가되었을 때 나타났다.
As shown in FIG. 18, as the concentration of P1 increases, the detection range is increased from mM concentration of K + ([+]: [-] = 1: 1 to 3: 1) and nM ([+]: [-] = 6: 1). The maximum TAMRA fluorescence signal induced by FRET appeared when a conjugated polyelectrolyte ([+]: [-] = 6: 1) with a charge ratio of 1: 6 was added.

실시예Example 4.  4. 칼륨이온의Potassium-ion 선택성 평가 Selectivity evaluation

압타머 1/P1, 압타머 2/P1 및 압타머 3/P1 기반 센서의 다양한 금속 이온 및 공존하는 금속 이온의 존재에 따른 칼륨 이온의 선택성을 도 19 및 도 20에 나타내었다. K+ 검출 시 사용된 것과 동일한 방식으로 20 mM NaCl, CaCl2, LiCl, MgCl2, NH4Cl, CuCl2, AgCl, ZnCl2, 및 AlCl3 의 존재 하에 PL 스펙트럼을 측정하였다. Piptamer 1 / P1 , The selectivity of potassium ions according to the presence of various metal ions and coexisting metal ions in platemaker 2 / P1 and platemaker 3 / P1 based sensors is shown in Figs. 19 and 20. PL spectra were measured in the presence of 20 mM NaCl, CaCl 2 , LiCl, MgCl 2 , NH 4 Cl, CuCl 2 , AgCl, ZnCl 2 , and AlCl 3 in the same manner as used for K + detection.

도 19 및 도 20에 나타난 바와 같이 FRET에 의해 유도된 TAMRA 신호(FRET 비율 ((I585 nm/I425 nm) = ~8)는 오직 K+ 이온의 존재 하에만 강하게 측정되었고 다른 금속 이온들에 비해 우수한 선택성을 나타내었다. 또한, Ca2+ 및 Mg2+ 이온의 존재 시 약한 TAMRA 형광 신호(I585 nm/I425 nm = 0.2~0.3)가 관찰되었다. 이것은 Ca2+ 및 Mg2+ 이온 또한 G-사중 나선 구조를 안정화할 수 있기 때문이나 K+ 이온에 비해 압타머 1 내지 3과의 결합력이 훨씬 약했다. As shown in FIGS. 19 and 20, the FRET-induced TAMRA signal (FRET ratio (I 585 nm / I 425 nm ) = ~ 8) was strongly measured only in the presence of K + In the presence of Ca 2+ and Mg 2+ ions, a weak TAMRA fluorescence signal (I 585 nm / I 425 nm = 0.2-0.3) was observed, indicating that Ca 2+ and Mg 2+ ions In addition, since the G-quadruple helix structure can be stabilized, the bonding strength with platameras 1 to 3 is much weaker than that with K + ions.

칼륨 이온 검출 시 다른 이온들의 영향을 알아보기 위해 K+이온 및 다른 이온(20 mM)이 공존하는 경우의 PL 스펙트럼을 측정하였다. 앞의 실험과 마찬가지로 I585 nm/I425 nm = ~8의 높은 FRET 비율이 측정되었고 이는 다른 이온들의 간섭에도 불구하고 칼륨 이온과 특이적으로 결합, 검출이 가능하다는 것을 나타낸다. 압타머 및 K+ 이온의 강한 결합 친화력은 다른 금속 이온들의 존재로부터 거의 영향을 받지 않았다. To investigate the effect of other ions on the detection of potassium ions, PL spectra of K + ions and other ions (20 mM) were measured. As in the previous experiment, a high FRET ratio of I 585 nm / I 425 nm = ~ 8 was measured, indicating that it is capable of specifically binding and detecting potassium ions despite interference from other ions. The strong binding affinity of platamer and K + ions was hardly affected by the presence of other metal ions.

상기 결과는 2-단계 FRET 기반 센서 시스템이 다양한 금속 이온에 대해 K+ 이온을 선택적으로 감지하는 것을 명확하게 보여주고 있다. 더욱 중요한 것은 압타머의 특이 염기 서열을 단순히 변경함에 의해 이 센서 방식이 압타머와 G-사중 나선 구조를 형성할 수 있는 넓은 범위의 표적 종을 검출할 수 있다는 것이다. The results clearly show that a two-step FRET-based sensor system selectively senses K + ions for various metal ions. More importantly, by simply altering the specific nucleotide sequence of the platamer, this sensor approach can detect a wide range of target species that can form an elliptical and G-quadruple helical structure.

<110> Pusan National University Industry-University Cooperation Foundation <120> Method for detecting target material and fluorescence sensor based on conjugated polyelectrolyte and aptamer probe using 2-step FRET <130> P20130183KR-00 <160> 7 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 1 ggttggtgtg gttgg 15 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 2 gggttagggt tagggttagg g 21 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 3 tgagggtggg gagggtgggg aa 22 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 4 gtgggtcatt gtgggtgggt gtgg 24 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 5 tttaagggtg tgggtgtggg tgtg 24 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 6 ttttaggttg gtgtggttgg 20 <210> 7 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 7 ttttatttta ggttggtgtg gttggtttta 30 <110> Pusan National University Industry-University Cooperation Foundation <120> Method for detecting target material and fluorescence sensor          based on conjugated polyelectrolyte and aptamer probe using          2-step FRET <130> P20130183EN-00 <160> 7 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 1 ggttggtgtg gttgg 15 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 2 gggttagggt tagggttagg g 21 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 3 tgagggtggg gagggtgggg aa 22 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 4 gtgggtcatt gtgggtgggt gtgg 24 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 5 tttaagggtg tgggtgtggg tgtg 24 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 6 ttttaggttg gtgtggttgg 20 <210> 7 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer probe <400> 7 ttttatttta ggttggtgtg gttggtttta 30

Claims (15)

양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)과 G-사중 나선 구조의 상호 작용에 의한 정전기적 복합체(CPE/G-사중 나선 구조)를 포함하는 2-단계 FRET(fluorescence resonance energy transfer)을 이용한 표적 물질의 검출 방법에 있어서,
상기 G-사중 나선 구조는 표적 물질과 선형 구조인 압타머 프로브의 상호 작용에 의해 형성되고,
상기 압타머 프로브는 스페이서를 가지며, 양쪽 말단에 각각 서로 다른 두 형광체(5' 말단 및 3' 말단 형광체)로 표지되어 있고,
상기 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)은 제 1 형광 공여체로서, 제 1 형광 수용체인 압타머 프로브의 5' 말단 형광체로 1-단계 FRET가 이루어지고, 상기 5' 말단 형광체는 다시 제 2 형광 공여체로서 최종 형광 수용체인 3' 말단 형광체로 2-단계 FRET가 이루어지며,
상기 압타머 프로브 및 용액 내 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)의 농도를 조절함으로써 고분자의 신호 증대 효과 제어를 통한, 검출 한계 및 검출 범위를 조절할 수 있는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.
Detection of target substance using two-step fluorescence resonance energy transfer (FRET) including electrostatic complex (CPE / G-quadruple spiral structure) by interaction of cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) with G-quadruple helix structure In the method,
The G-quadruple helical structure is formed by the interaction of the target material and the plamer probe, which is a linear structure,
The plumer probe has a spacer and is labeled at two ends with two different phosphors (5'-terminal and 3'-terminal fluorophores), respectively,
The cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) is a first fluorescent donor, and a 1-step FRET is performed with a 5'-end fluorescent material of an aptamer probe which is a first fluorescent receptor, and the 5'-end fluorescent material is again a second fluorescent donor 2-step FRET is achieved with the 3'-end fluorescent material, which is the final fluorescent receptor,
A method for detecting a target substance using a two-step FRET capable of controlling the detection limit and detection range by controlling the signal amplification effect of the polymer by controlling the concentration of the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) in the plamer probe and the solution .
제 1항에 있어서, 상기 표적 물질은 압타머 프로브의 염기 서열을 변경함에 의해서 G-사중 나선 구조를 형성할 수 있는 금속 이온, DNA, RNA, 단백질, ATP 및 트롬빈(thrombin)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.The method of claim 1, wherein the target material is selected from the group consisting of metal ions, DNA, RNA, protein, ATP, and thrombin capable of forming a G-quadruple helical structure by altering the base sequence of the platamer probe Wherein the target substance is detected by a two-step FRET. 제 2항에 있어서, 상기 금속 이온은 칼륨 이온인 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.3. The method of claim 2, wherein the metal ion is a potassium ion. 제 1항에 있어서, 상기 압타머 프로브의 염기 서열은 서열번호 1 내지 5로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 칼륨 이온 특이 염기 서열인 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.The method of detecting a target substance using 2-step FRET according to claim 1, wherein the base sequence of the platemaker probe is any one of potassium ion specific base sequences selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 1 to 5. 제 1항에 있어서, 상기 압타머 프로브의 스페이서는 염기 서열 -TTTT A- 또는 -TTTT ATTT TA- 으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.The method according to claim 1, wherein the spacer of the plummeter probe is any one selected from the group consisting of a base sequence -TTTT A- or -TTTT ATTT TA-. 제 1항에 있어서, 상기 압타머 프로브의 두 형광체 사이의 거리 조절은 압타머 프로브에 하나 이상의 스페이서를 도입함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.2. The method of claim 1, wherein the adjustment of the distance between the two phosphors of the platemaker probe is performed by introducing one or more spacers into the platemaker probe. 제 1항에 있어서, 상기 형광체는 형광 염료, 반도체 나노 크리스탈, 란탄화물 킬레이트 및 녹색 형광 단백질로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법. The method of claim 1, wherein the fluorescent material is any one selected from the group consisting of fluorescent dyes, semiconductor nanocrystals, lanthanide chelates, and green fluorescent proteins. 제 7항에 있어서, 상기 형광 염료는 6-FAM 또는 TAMRA으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.The method according to claim 7, wherein the fluorescent dye is any one selected from 6-FAM or TAMRA. 제 1항에 있어서, 상기 양이온성 공액 고분자 전해질은 하기 표 1에 기재된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.
[표 1]
Figure 112013062994255-pat00002
The method according to claim 1, wherein the cationic conjugated polyelectrolyte is any one selected from the group of those listed in Table 1 below.
[Table 1]
Figure 112013062994255-pat00002
제 1항에 있어서, 상기 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)의 농도 조절은 양이온성인 공액 고분자 전해질과 음이온성인 압타머 프로브의 전하 비율이 1:1 내지 10:1 사이에서 조절하는 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.2. The method of claim 1, wherein the concentration of the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) is controlled by controlling the charge ratio of the cationic conjugated polyelectrolyte and the anionic adductamer probe to between 1: 1 and 10: A method for detecting a target substance using two-step FRET. 제 1항에 있어서, 표적 물질이 존재하지 않을 때 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)과 선형 구조의 압타머 프로브가 정전기적 복합체를 형성하고, 압타머 프로브의 선형 구조로 인해 비효율적인 2-단계 FRET가 이루어지는 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.The method of claim 1, wherein the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) and the linearly structured plumamer probe form an electrostatic complex when the target material is absent, and the linear structure of the plamther probe results in an inefficient two-step FRET Wherein the target substance is detected by a two-step FRET. 제 1항에 있어서, 상기 CPE/G-사중 나선 구조는 1) 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)과 선형 구조인 압타머 프로브의 상호 작용에 의한 정전기적 복합체 (CPE/선형구조 압타머 프로브)를 형성한 후에 칼륨 이온을 첨가하거나, 또는 2) 선형 구조인 압타머 프로브와 칼륨 이온의 상호 작용에 의한 G-사중 나선 구조를 형성한 후에 CPE를 첨가함으로써 형성된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 표적 물질의 검출 방법.The CPE / G-quadruple helical structure according to claim 1, wherein the CPE / G-quadruple helix structure comprises: 1) an electrostatic composite (CPE / linear structure plamer probe) by interaction of a cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) Or 2) adding CPE after forming a G-quadruple spiral structure by interaction of potassium ion with a platamer probe which is a linear structure, or 2) adding 2- A method for detecting a target substance using a step FRET. 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)과 G-사중 나선 구조의 상호 작용에 의한 정전기적 복합체(CPE/G-사중 나선 구조)를 포함하고, 상기 G-사중 나선 구조는 표적 물질과 선형 구조인 압타머 프로브의 상호 작용에 의해 형성되며, 상기 압타머 프로브는 스페이서를 가지며, 양쪽 말단에 각각 서로 다른 두 형광체(5' 말단 및 3' 말단 형광체)로 표지되어 있고, 상기 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)은 제 1 형광 공여체로서, 제 1 형광 수용체인 압타머 프로브의 5' 말단 형광체로 1-단계 FRET가 이루이지고, 상기 5' 말단 형광체는 다시 제 2 형광 공여체로서, 최종 형광 수용체인 3' 말단 형광체로 2-단계 FRET가 이루어지며, 상기 압타머 프로브 및 용액 내 양이온성 공액 고분자 전해질(CPE)의 농도를 조절함으로써 고분자의 신호 증대 효과 제어를 통한, 검출 한계 및 검출 범위를 조절하는 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 형광 센서.(CPE / G-quadruple spiral structure) by interaction of a cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) with a G-quadruple helix structure, wherein the G- quadruple spiral structure comprises a target material and a linear structure, Wherein the platemaker probe has a spacer and is labeled at two ends with two different phosphors (5'-terminal and 3'-terminal fluorophores), respectively, and the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) Is a first fluorescent donor, and a 1-step FRET is formed by a 5'-terminal fluorescent substance of an Aptamer probe as a first fluorescent receptor, and the 5'-terminal fluorescent substance is again a second fluorescent donor, Step FRET is performed. By controlling the concentration of the cationic conjugated polyelectrolyte (CPE) in the platemaker probe and the solution, the detection limit and detection Wherein the range is adjusted by using a two-step FRET. 제 13항에 있어서, 상기 표적 물질은 압타머 프로브의 염기 서열을 변경함에 의해서 G-사중 나선 구조를 형성할 수 있는 금속 이온, DNA, RNA, 단백질, ATP 및 트롬빈(thrombin)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 형광 센서.14. The method of claim 13, wherein the target material is selected from the group consisting of metal ions, DNA, RNA, protein, ATP, and thrombin capable of forming a G-quadruple helical structure by altering the base sequence of the plamma probe Wherein the fluorescence sensor is a fluorescence sensor using two-step FRET. 제 14항에 있어서, 상기 금속 이온은 칼륨 이온인 것을 특징으로 하는, 2-단계 FRET를 이용한 형광 센서.15. The fluorescence sensor of claim 14, wherein the metal ion is a potassium ion.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105527433A (en) * 2015-12-18 2016-04-27 南京邮电大学 Fluorescence method for detecting tumor marker

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3019559A4 (en) 2013-08-22 2017-04-05 Sony Corporation Water soluble fluorescent or colored dyes and methods for their use
CN107454903B (en) 2015-02-26 2021-01-01 索尼公司 Water-soluble fluorescent or colored dyes containing conjugated groups
CN105548322B (en) * 2016-01-28 2018-12-28 常州大学 A kind of method of capillary electrophoresis detection fibrin ferment and tetra- serobila association rate of G-
CN105548323B (en) * 2016-01-28 2018-12-28 常州大学 A kind of method of capillary electrophoresis detection concentration of thrombin
US11434377B2 (en) 2016-04-01 2022-09-06 Sony Corporation Ultra bright dimeric or polymeric dyes with rigid spacing groups
JP7068192B2 (en) 2016-05-10 2022-05-16 ソニーグループ株式会社 Compositions containing polymer dyes and cyclodextrins, and their use
JP2019519490A (en) 2016-05-10 2019-07-11 ソニー株式会社 Ultra bright polymer dye having a peptide backbone
CN109071961B (en) 2016-05-11 2021-04-27 索尼公司 Ultra-bright dimeric or polymeric dyes
US11377563B2 (en) 2016-06-06 2022-07-05 Sony Corporation Ionic polymers comprising fluorescent or colored reporter groups
EP3710062A1 (en) 2017-11-16 2020-09-23 Sony Corporation Programmable polymeric drugs
WO2019182765A1 (en) 2018-03-19 2019-09-26 Sony Corporation Use of divalent metals for enhancement of fluorescent signals
US20210032474A1 (en) 2018-03-21 2021-02-04 Sony Corporation Polymeric tandem dyes with linker groups
CN109097491B (en) * 2018-07-26 2021-11-19 湘潭大学 Fluorescent probe based on HIV gene detection
US20230176064A1 (en) * 2018-08-28 2023-06-08 Jl Medilabs, Inc. Methods and kits for detecting target substances
CN109827938A (en) * 2019-03-25 2019-05-31 广州城市职业学院 A kind of bio-sensing method measuring melamine
WO2021062176A2 (en) 2019-09-26 2021-04-01 Sony Corporation Polymeric tandem dyes with linker groups

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Anal. Chim. Acta., Vol. 581, No. 1, pp. 125-131 (2006.08.15.)*
J. Am. Chem. Soc., Vol. 134, No. 6, pp. 3133-3138 (2012.02.07.)*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105527433A (en) * 2015-12-18 2016-04-27 南京邮电大学 Fluorescence method for detecting tumor marker

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