KR101577523B1 - 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 단백질 농축 소자 제조 방법은, 기판(substrate)의 상부 표면을 테플론(Teflon)을 이용하여 표면 처리하는 단계; 표면 처리된 기판의 상부면에 마이크로 플로우 패터닝(microflow patterning) 기법을 이용하여 선택적 이온투과막을 형성하는 단계; 상기 선택적 이온투과막이 형성된 상기 기판의 상부면에 PDMS(polydimethylsiloxane)를 부어서 상기 기판의 상부면으로 PDMS 몰드(mold)를 형성하는 단계; 상기 기판과 상기 PDMS 몰드를 분리하여, 상기 분리된 PDMS 몰드 내부에 상기 선택적 이온투과막이 포함되는 제1 PDMS 층을 형성하는 단계; 및 상기 선택적 이온투과막이 노출되는 상기 제1 PDMS 층의 상부면에 마이크로 채널이 형성된 제2 PDMS 층을 본딩(bonding)하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면에서는 상기 제1 PDMS 층에 포함된 상기 선택적 이온투과막과 상기 제2 PDMS 층에 포함된 상기 마이크로 채널이 상호 교접하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 선택적 이온 투과막을 통하여 마이크로 채널이 나노 채널의 기능을 수행할 수 있도록 구성된 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현대의학은 단순하게 수명을 연장하는 것이 아니라, 건강하게 오래 사는 건강수명의 연장을 실현하는 것을 목적으로 한다. 따라서 미래의학은 치료의학 중심이 아니라, 예방의학(Preventive Medicine), 예측의학(Predictive Medicine), 맞춤의학(Personalized Medicine)의 3P를 구현하는 것으로 패러다임이 변화하고 있다. 이를 구체적으로 실현하기 위해서는 질병의 조기발견 및 조기 치료 등이 매우 중요한 수단이 되고 있으며, 이를 위한 수단으로서 바이오마커(biomarker)에 대한 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다.
바이오마커는 정상이나 병적인 상태를 구분할 수 있거나 치료반응을 예측할 수 있고 객관적으로 측정할 수 있는 표지자를 말한다.
바이오마커에는 핵산 DNA, RNA(유전자), 단백질, 지방질, 대사물질 등과 그 패턴의 변화 등이 이용되고 있다. 즉, 당뇨병의 진단을 위한 혈중 포도당 같은 간단한 물질부터 글리벡의 치료 타겟인 만성골수성백혈병의 BCR-ABL 유전자 융합 같은 유전자 등이 모두 바이오마커에 해당하며 임상에서 실제적으로 사용하는 바이오마커이다.
DNA(Deoxyribonucleic Acid)는 핵내에 존재하는 유전자 물질이며, 유전자는 생물체가 생성하는 단백질의 종류를 결정해주는 화학 정보가 저장된 곳이다. 인체를 구성하는 정보들은 DNA를 분석함으로써 파악할 수 있으며, 질병의 예방 및 치료를 위하여 다양한 DNA 분석 기법이 연구 개발 및 활용되고 있다. DNA를 이용하여 질병을 분석하기 위해서는 PCR(Polymerase Chain Reaction)이라는 유전자 증폭기술을 사용하고 있다. PCR은 DNA의 이중나선을 연속적으로 분리시켜 생긴 단일가닥을 새로운 이중나선을 만드는 원본으로 사용하기 위하여 열에 안정한 DNA 중합효소로 가열 및 냉각을 반복하는 것으로서, 우선 DNA에 열을 가하여 2개의 사슬로 나눈다. 이것에 '프라이머(primer)'라고 하는 짧은 DNA를 추가하여 냉각하면 프라이머가 DNA에 결합하게 된다. 이것에 DNA 폴리머라아제(Polymerase)라는 효소를 더하면 프라이머 부분이 출발점이 되어 DNA가 복제된다. 이 '가열 및 냉각'이라고 하는 1사이클로 DNA는 2배가 된다. 이것을 수십 회 반복하면 약 1시간에 DNA는 수십억 배로 불어난다.
단백질(protein)은 아미노산(amino acid)이라고 하는 비교적 단순한 분자들이 연결되어 만들어진 복잡한 분자로, 대체적으로 분자량이 매우 큰 편이다. 단백질을 이루고 있는 아미노산에는 약 20 종류가 있는데, 이 아미노산들이 화학결합을 통해 서로 연결되어 폴리펩티드(polypeptide)를 만든다. 이때 아미노산들의 결합을 펩티드결합이라 하며, 이러한 펩티드결합이 여러(poly-)개 존재한다는 뜻에서 폴리펩티드라 부른다. 넓은 의미에서 단백질도 폴리펩티드라 할 수 있으며, 일반적으로는 분자량이 비교적 작으면 폴리펩티드라 하고, 분자량이 매우 크면 단백질이라고 한다. 이와 같은 단백질은 생물체의 몸의 구성하는 대표적인 분자이며, 세포 내의 각종 화학반응의 촉매 역할과 면역(免疫)을 담당하는 물질이다. 단백질은 이처럼 생체를 구성하고 생체내의 반응 및 에너지 대사에 참여하는 매우 중요한 유기물이다.
상기와 같은 DNA 또는 단백질을 분석하여 암 또는 질병의 발연 및 진행 정도를 파악할 수 있다. 특히 암 등의 난치병 조기진단과 치료를 위해서는 혈액 속에 들어 있는 단백질 중 정상세포가 암세포로 발전하는 초기 단계에서 미세한 변화를 보이는 지표 단백질을 찾아내는 혈액지문분석 기법이 알려져 있다.
혈액지문분석이란, 암의 유무에 따라 인체의 대사 물질들이 변화될 수 있다는데 착안하여, 암환자들의 혈액 내에 존재하는 대사 물질들의 질량분석데이터를 종합적으로 분석해 패턴의 변화추이를 통해 암 발생 여부를 진단하는 기법이다.
그러나 현재 소개되어 있는 단백질 분석을 위한 기술 및 소자들은 나노 기술을 이용함으로써 소자의 제작이 어렵고 비교적 고가이어서 보급화 되기 어려운 문제점이 있다. 또한, 단백질 분석 장치에 고감도의 센서가 필요하거나 적은 샘플로는 정확한 분석이 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 마이크로 크기의 채널 하부면에 선택적 이온투과 물질이 패터닝 된 PDMS 층을 접하도록 소자를 이중 레이어로 구성함으로써 선택적 이온투과막의 형상 제한을 최소화하면서 비교적 손쉽게 제조가 가능한 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 외형적으로는 마이크로 채널을 형성하지만 실질적으로는 선택적 이온투과막을 통해서 마이크로 채널이 나노 채널의 기능을 수행할 수 있는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법은, 기판(substrate)의 상부 표면을 테플론(Teflon)을 이용하여 표면 처리하는 단계; 표면 처리된 기판의 상부면에 마이크로 플로우 패터닝(microflow patterning) 기법을 이용하여 선택적 이온투과막을 형성하는 단계; 상기 선택적 이온투과막이 형성된 상기 기판의 상부면에 PDMS(polydimethylsiloxane)를 부어서 상기 기판의 상부면으로 PDMS 몰드(mold)를 형성하는 단계; 상기 기판과 상기 PDMS 몰드를 분리하여, 상기 분리된 PDMS 몰드 내부에 상기 선택적 이온투과막이 포함되는 제1 PDMS 층을 형성하는 단계; 및 상기 선택적 이온투과막이 노출되는 상기 제1 PDMS 층의 상부면에 마이크로 채널이 형성된 제2 PDMS 층을 본딩(bonding)하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면에서는 상기 제1 PDMS 층에 포함된 상기 선택적 이온투과막과 상기 제2 PDMS 층에 포함된 상기 마이크로 채널이 상호 교접하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법은, 기판(substrate)의 상부 표면을 테플론(Teflon)을 이용하여 표면 처리하는 단계; 표면 처리된 기판의 상부면에 마이크로 플로우 패터닝(microflow patterning) 기법을 이용하여 선택적 이온투과막을 형성하는 단계; 상기 선택적 이온투과막의 표면에 옥사이드(oxide)를 증착하여 유전층을 형성하는 단계; 상기 증착된 옥사이드의 표면에 금속막(metal layer)을 형성하되, 상기 금속막은 상기 선택적 이온투과막 패턴이 형성되지 않은 상기 기판의 양쪽 측면까지 연장되어 양 끝단에서 각각 전극(electrode) 패턴이 형성되도록 하는 금속막 패턴 형성 단계; 상기 선택적 이온투과막, 유전층 및 금속막이 형성된 상기 기판의 상부면에 PDMS(polydimethylsiloxane)를 부어서 상기 기판의 상부면으로 PDMS 몰드(mold)를 형성하는 단계; 상기 기판과 상기 PDMS 몰드를 분리하여, 상기 분리된 PDMS 몰드 내부에 표면으로부터 순차적으로 상기 선택적 이온투과막, 유전층 및 금속막이 포함되는 제1 PDMS 층을 형성하는 단계; 및 상기 선택적 이온투과막이 노출되는 상기 제1 PDMS 층의 상부면에 마이크로 채널이 형성된 제2 PDMS 층을 본딩(bonding)하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면에서는 상기 제1 PDMS 층에 포함된 상기 선택적 이온투과막과 상기 제2 PDMS 층에 포함된 상기 마이크로 채널이 상호 교접하며, 상기 금속막의 전극 패턴은 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면 외부로 노출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법은, 기판(substrate)의 상부 표면을 테플론(Teflon)을 이용하여 표면 처리하는 단계; 표면 처리된 기판의 상부면에 마이크로 플로우 패터닝(microflow patterning) 기법을 이용하여 선택적 이온투과막을 형성하는 단계; 상기 선택적 이온투과막의 표면에 금속막(metal layer)을 형성하되, 상기 금속막은 상기 선택적 이온투과막 패턴이 형성되지 않은 상기 기판의 양쪽 측면까지 연장되어 양 끝단에서 각각 전극(electrode) 패턴이 형성되도록 하는 금속막 패턴 형성 단계; 상기 선택적 이온투과막 및 금속막이 형성된 상기 기판의 상부면에 PDMS(polydimethylsiloxane)를 부어서 상기 기판의 상부면으로 PDMS 몰드(mold)를 형성하는 단계; 상기 기판과 상기 PDMS 몰드를 분리하여, 상기 분리된 PDMS 몰드 내부에 표면으로부터 순차적으로 상기 선택적 이온투과막 및 금속막이 포함되는 제1 PDMS 층을 형성하는 단계; 및 상기 선택적 이온투과막이 노출되는 상기 제1 PDMS 층의 상부면에 마이크로 채널이 형성된 제2 PDMS 층을 본딩(bonding)하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면에서는 상기 제1 PDMS 층에 포함된 상기 선택적 이온투과막과 상기 제2 PDMS 층에 포함된 상기 마이크로 채널이 상호 교접하며, 상기 금속막의 전극 패턴은 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면 외부로 노출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법들에 있어서, 상기 기판은 글래스 기판, PC(polycarbonate) 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 플라스틱 기판 또는 실리콘 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선택적 이온투과막은 나피온(nafion), polystyrene sulfonate (PSS) 또는 polyallylamine hydrochloride(PAH)로 형성될 수 있으며, 상기 기판상으로 돌출되는 상기 이온투과막의 두께는 바람직하게는 제2PDMS층의 마이크로 채널 높이의 5%이내 이거나 또는 100nm 내지 100μm 이내인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로 채널의 양끝단에는 각각 레저버(reservoir)가 형성되며, 상기 레저버는 외부 전원과 연결할 수 있는 와이어 또는 박막전극이 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속막의 전극을 통해서 전압 또는 전하를 공급함으로써, 상기 선택적 이온투과막으로 투과하는 이온의 양 또는 이온의 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자는, 선택적 이온투과막 패턴을 내부에 포함하는 제1 PDMS(polydimethylsiloxane)층과, 상기 제1 PDMS층의 상부에 접합되며 내부에 마이크로 채널을 포함하는 제2 PDMS층을 포함하며, 상기 선택적 이온투과막은 상기 제1 PDMS층 상부 표면으로 노출되며, 상기 마이크로 채널은 상기 제2 PDMS층 하부 표면으로 노출되고, 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면에서는 상기 제1 PDMS 층에 포함된 상기 선택적 이온투과막과 상기 제2 PDMS 층에 포함된 상기 마이크로 채널이 상호 교접하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 PDMS층은 상기 선택적 이온투과막의 하부에 금속막을 더 포함하며, 상기 금속막으로 전하가 공급될 수 있는 전극 패턴이 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면 외부로 노출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 PDMS층은 상기 선택적 이온투과막과 상기 금속막 사이에 옥사이드(oxide) 층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속막의 전극 패턴을 통해서 전압 또는 전하를 공급함으로써, 상기 선택적 이온투과막으로 투과하는 이온의 양 또는 이온의 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 선택적 이온투과가 가능한 물질을 이용하여 이온투과막을 형성함으로써 나노 채널을 사용하지 않더라도 단백질 농축 효율이 매우 우수한 단백질 농축 소자가 제공되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 단백질 농축 소자 제조 방법에 따르면 종래 마이크로 플로잉 기술과 비교하여 큰 단면적을 갖는 나노 채널의 제작이 가능하고 단백질 농축칩의 효율이 증진되는 효과가 있다.
또한, 종래 마이크로 플로잉 기법을 이용할 경우 선택적 이온 투과막의 형상이 제한되거나 불완전한 본딩에 기인한 리크(leak)가 발생되는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 1h는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 단면을 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 2i 및 도 2j는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 단면을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 3e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 단면을 도시한 도면이다.
도 3f는 본 발명의 제3 실시예에 따른 단백질 농축 소자에서 direct 포텐셜이 형성되는 것을 설명하기 위한 참고도이다.
도 1h는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 단면을 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 2i 및 도 2j는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 단면을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 3e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 단면을 도시한 도면이다.
도 3f는 본 발명의 제3 실시예에 따른 단백질 농축 소자에서 direct 포텐셜이 형성되는 것을 설명하기 위한 참고도이다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 방법을 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1
실시예
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
우선, 도 1a에 도시된 바와 같이 소정의 두께와 면적을 갖는 사각 형상의 기판(substrate)(110)을 형성한다. 상기 기판(110)은 글래스 기판, PC(Polycarbonate) 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 등의 플라스틱 기판, 또는 실리콘 기판 등으로 형성될 수 있다. 상기 기판의 상부는 표면에 테플론(Teflon) 등을 이용하여 표면 처리하는 것이 바람직하다.
이후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 테플론 처리된 기판(110)의 상부면에 마이크로플로우 패터닝 기법(microflow patterning method)를 이용하여 선택적 이온 투과가 가능한 permselective membrane(120)을 형성한다. 상기 permselective membrane(120)은 특정 이온을 선택적으로 투과시키는 막으로써 이하에서는 선택적 이온투과막(120)으로 칭한다. 선택적 이온투과막(120)은 선택적 이온 투과가 가능한 물질로 형성되며, 대표적으로 나피온(nafion)이 사용된다. 그러나 본 발명에서는 나피온 이외에도 polystyrene sulfonate (PSS), polyallylamine hydrochloride (PAH) 등의 고분자 전해질(polyelectrolyte)을 적용할 수도 있으며, 본 발명에서는 이에 한정되지 아니하며 선택적으로 이온 투과가 가능한 물질이라면 어떠한 것을 적용하더라도 무방하다.
도 1b에 도시된 바와 같이 기판(110) 상부면에 패터닝 형성된 선택적 이온투과막(120)은 microflow patterning 기법을 통해서 소정의 두께와 길이를 갖는 나피온 멤브레인(120)으로 형성되며 수백나노에서 수십 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 선택적 이온투과막(120)을 본 실시예와 같은 microflow patterning 기법을 사용하지 않고 기판(110) 상부면에 본딩(bonding) 기법으로 형성할 경우에는 불완전한 본딩으로 인한 리크(leak)가 발생될 수 있다.
이후, 도 1c에 도시된 바와 같이, 선택적 이온투과막(120)이 패턴 형성된 기판(110)의 상부면에 PDMS(polydimethylsiloxane)를 부어서 도 1d에 도시된 바와 같이 PDMS 몰드(mold)(130)를 형성한다. 본 실시예에서는 PDMS를 이용하여 몰드(130)를 형성하는 것을 설명하였으나, 본 발명에서는 PDMS 이외에도 PD, PC 등의 폴리머(polymer)를 부어서 도 1d에 도시된 바와 같이 선택적 이온투과막(120)이 패턴 형성된 기판(110)의 상부면에 몰드(mold)(130)를 형성하는 것도 가능하다.
이후, 그래핀 패터닝(graphene patterning) 기법을 통하여 기판(110)과 PDMS 몰딩 레이어(130)를 분리하면, 도 1e에 도시된 바와 같이, PDMS 내부에 선택적 이온투과막(120)이 포함되는 PDMS 층(130)이 형성된다. 선택적 이온투과막(120)이 기판(110) 상부에서 분리되어 PDMS 층(130) 내부로 손쉽게 포함되도록 하기 위해서는 앞서 설명한 바와 같이 기판(110)의 상부 표면에 테플론(Teflon) 등을 이용하여 표면 처리하는 것이 바람직하다.
도 1f는 선택적 이온투과막(120)이 포함된 PDMS 층(130)의 단면도이다.
그래핀 패터닝 기법을 이용하여 선택적 이온투과막(120)이 포함된 제1 PDMS 층(130)을 형성한 후, 제1 PDMS 층(130) 상부에 마이크로 채널(150)이 형성되어 있는 제2 PDMS 층(140)을 본딩함으로써 도 1g와 같은 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자를 완성한다.
도 1h는 최종 완성된 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자의 단면을 도시한 도면이다. 상기 소자는, 상부 표면에 선택적 이온투과막(120)이 형성되는 제1 PDMS 층(130)과, 상기 제1 PDMS 층(130)의 상부에 형성되어 상기 선택적 이온투과막(120)과 교접하는 마이크로 채널(150)이 내부에 형성된 제2 PDMS 층(140)을 포함한다.
본 실시예에서의 마이크로 채널(150)의 양 입구에는 각각 분석하고자 하는 단백질 시료가 수용되는 레저버(reservoir)(도시하지 않음)가 형성되며, 레저버에는 각각 외부 전원과 연결될 수 있는 와이어(도시하지 않음)가 형성된다. 와이어를 통해서 레저버에는 각각 음전극과 양전극이 연결되어 상기 선택적 이온 투과막(120)을 기준으로 양단에 전위차가 발생된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 레저버에는 외부 전원과 연결될 수 있도록 박막전극이 구비될 수도 있다.
마이크로 채널(150)의 외부에 패턴 형성되어 마이크로 채널과 교접하는 선택적 이온투과막(120)은 양성자(proton)를 선택하여 투과시키는 일종의 나노 필터의 역할을 수행한다. 예를 들면, 선택적 이온투과막(120)이 나피온(nafion)인 경우 나피온의 화학 구조 중 SO3- 로 인해서 H+ 이온이 호핑(hopping) 및 vehicle mechanism에 의하여 선택적으로 빠르게 투과되도록 한다. 따라서, 상기 선택적 이온 투과막(120)은 마이크로 채널(150)이 실질적으로 나노채널의 역할을 수행하도록 하는 기능을 부여하며, 나노채널의 양전극을 향한 전단부에 분석하고자 하는 단백질 물질들을 매우 빠른 시간에 효율적으로 농축할 수 있게 된다. 본 발명은 마이크로 크기의 채널(150) 하부면에 선택적 이온투과 물질이 패터닝 된 PDMS 층(130)을 접하도록 소자를 구성함으로써 선택적 이온투과막(120)의 형상 제한을 최소화하면서 비교적 손쉽게 소자를 제작할 수 있다. 또한, 외형적으로는 마이크로 채널(150)을 형성하지만 실질적으로는 선택적 이온투과막(120)을 통해서 마이크로 채널(150)이 나노 채널의 기능을 수행하는 것을 주요한 특징으로 한다.
상기와 같은 마이크로 채널에 혈액 샘플이 투입되면 선택적 이온투과막(120)의 표면과 혈액 유체가 접촉되어 둘 사이에 서로 다른 성질의 유도 전하가 발생한다. 이와 같이 유체 내에 발생한 유도 전하들이 존재하는 특정한 층을 전기 이중층(EDL: Electric Double Layer)이라고 한다. 이때 마이크로 채널 양단으로 전기장을 걸어주면, 유체내에 존재하는 이온들이 이온들의 전기적 성질과 반대인 전극쪽으로 이끌리게 된다. 이와 같이 이온들이 전기적 성질에 따라서 마이크로 채널(150) 내에서 움직이면서 점성력에 의해 유체 입자들을 같이 이끌고 가게 된다. 따라서 전체적인 유체의 유동이 발생하게 되며, 이와 같은 유체의 이동현상을 전기삼투(EOF: electro-osmosis flow)라고 하고, 이온의 움직임을 전기영동(EP: electrophoresis) 이라 한다.
상기와 같은, 전기영동(Capillary electrophoresis) 및 전기삼투(electro-osmosis)의 특성은 나노채널 근처에서 그 특성이 달라지며 나노채널 혹은 선택적 이온 투과막 근처에서 이온 농도 분극(ion concentration polarization)이 발생하여 나노채널을 기준으로 음극쪽에는 농축(enrichment)이 양극쪽에서는 depletion 이 발생하게 된다. 이때, depletion의 낮은 이온농도와 그에 따른 높은 전기장에 의해 depletion zone이 charge를 띈 단백질에 대해 일종의 electric barrier로 작용을 하게 된다. 그 결과 단백질은 depletion zone을 통과하지 못하고 그 앞에 농축된다.
제2
실시예
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
우선, 도 1을 참조하여 설명한 제1 실시예와 마찬가지로, 도 2a에 도시된 바와 같이 소정의 두께와 면적을 갖는 사각 형상의 테플론 처리된 기판(110) 상부면에 마이크로플로우 패터닝 기법(microflow patterning method)를 이용하여 선택적 이온 투과가 가능한 선택적 이온투과막(120)을 형성한다. 선택적 이온투과막(120)은 선택적 이온 투과가 가능한 물질로 형성되며, 대표적으로 나피온(nafion)이 사용된다. 그러나 본 발명에서는 나피온 이외에도 polystyrene sulfonate (PSS), polyallylamine hydrochloride (PAH) 등의 고분자 전해질(polyelectrolyte)을 적용할 수도 있으며, 본 발명에서는 이에 한정되지 아니하며 선택적으로 이온 투과가 가능한 물질이라면 어떠한 것을 적용하더라도 무방하다. 또한, 상기 기판(110)은 글래스 기판, PC(Polycarbonate) 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 등의 플라스틱 기판, 또는 실리콘 기판 등으로 형성될 수 있다.
이후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 선택적 이온투과막(120)의 표면으로 SiO2 등의 산화물(Oxide)을 증착하여 옥사이드층(121)을 형성한다.
도 2c 및 도 2d는 기판(110)의 상부 표면에 형성된 나피온 패턴(즉, 선택적 이온투과막)(120)에 oxide(121)가 증착된 단면을 도시한 것으로서, 각각 정면 및 측면에서 바라본 단면도이다.
선택적 이온투과막(120)의 표면에 oxide(121)가 증착된 후, 상기 oxide(121)의 표면에 금속(metal)(160)을 증착한다. 금속은 Au, Pt 등을 통하여 oxide(121)의 표면에 증착될 수 있다. 증착된 금속막 또는 금속층(160)은 전극의 역할을 하며, 나피온 멤브레인을 통과하는 이온의 양을 조절하거나 또는 나피온 멤브레인의 surface-potential 및 zeta-potential을 조절하는 역할을 한다. 도 2e는 선택적 이온투과막(120)에 증착된 oxide(121)의 표면에, 길이 방향을 따라서 길게 금속층(160)이 증착된 전체 패턴을 도시한 도면이다.
따라서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 상부면에는 각각 선택적 이온투과막(120), oxide층(121) 및 금속층(160)이 순서대로 패턴 형성된다. 상기 금속층(160)은, 도 2e에 도시된 바와 같이, 선택적 이온투과막(120)과 oxide층(121) 패턴이 형성되지 않은 기판(110)의 양측 끝면까지 넓게 형성되며 양 측면에서는 넓은 면적의 패턴(161, 162)이 형성되어 각각 양전극 또는 음전극이 연결될 수 있도록 구성된다.
이후, 선택적 이온투과막(120), oxide(121) 및 금속층(160)이 패턴 형성된 기판(110)의 상부면에 PDMS를 부어서 도 2g에 도시된 바와 같이 기판(110)의 상부면에 PDMS 몰드(mold)(131)를 형성한다.
본 실시예에서는 PDMS를 이용하여 몰드(131)를 형성하는 것을 설명하였으나, 제1 실시예와 마찬가지로, 본 발명에서는 PDMS 이외에도 PD, PC 등의 폴리머(polymer)를 부어서 기판(110)의 상부면에 몰드(131)를 형성하는 것도 가능하다.
이후, 제1 실시예와 동일하게, 그래핀 패터닝(graphene patterning) 기법을 통하여, 기판(110)과 PDMS 몰딩 레이어(131)가 분리됨으로써 PDMS(131) 내부에 선택적 이온투과막(120), oxide(121) 및 금속층(160)이 순차적으로 포함되는 제1 PDMS 층(131)이 형성된다.
그래핀 패터닝 기법을 이용하여 제1 PDMS 층(131)이 완성된 후, 제1 PDMS 층(131) 상부에 마이크로 채널이 형성되어 있는 제2 PDMS 층(141)을 본딩함으로써 도 2h와 같은 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자를 완성한다. 이때, 마이크로 채널이 형성되어 있는 제2 PDMS 층(141)은 제1 PDMS 층(131) 보다 면적이 작도록 구성함으로써, 금속층(160)의 양 끝면에 형성된 전극 패턴(161, 162)이 외부로 노출되도록 구성한다.
도 2i 및 도 2j는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자의 단면도이며, 도 2i는 도 2h의 A-A' 단면도이고, 도 2j는 도 2h의 B-B' 단면도이다.
상기 소자는, 상부 표면에 노출 형성된 선택적 이온투과막(120), 상기 선택적 이온투과막(120)의 하부 표면을 감싸며 증착 형성된 oxide층(121), 상기 oxide층(121)의 하부면으로 길이방향을 따라서 증착 형성된 금속박막층(160)이 순차적으로 내부에 형성된 제1 PDMS 층(131)과, 상기 제1 PDMS 층(131)의 상부에 형성되어 상기 선택적 이온투과막(120)과 교접하는 마이크로 채널(151)이 내부에 형성된 제2 PDMS 층(141)을 포함한다. 이때, 도 2h의 B-B' 단면도인 도 2j를 참조하면, 제1 PDMS층(131)의 양측 표면에는 금속박막층의 일부가 외부로 노출되도록 전극 패턴이 형성됨으로써 전하(charge)가 금속층(160)으로 공급 혹은 소진될 수 있다. 예를들어 전극 패턴을 통하여 전하(charge)가 소진됨으로써, 금속층(160) 내부에는 음전하(negative charge)가 형성된다. 한편, 금속층과 접하고 있는 oxide층(121)에는 이와 반대로 양전하(positive charge)가 형성되고, 반대쪽인 선택적 이온투과막(120) 표면과 접하고 있는 oxide층(121)에는 음전하(negative charge)가 형성되는 특성을 띠게 된다. 이러한 oxide표면의 음전하를 보정하여 전기적중성을 유지하기 위해서 선택적 이온투과막은 유체내에 양이온을 더 많이 보유하게 된다.
이와 같이, 금속층(160)에 가해지는 소스(source)의 특성에 따라서 유전체층(즉, oxide)의 surface-potential과 zeta-potential을 조절하는 것이 가능하며, 결과적으로 선택적 이온투과막을 통과하는 이온의 양을 조절할 수 있다. 선택적 이온투과막을 통과하는 이온의 양은 이온 농도 분극현상의 세기에 직접적으로 연관되며, 이를 조절함으로써 농축정도를 조절할 수 있게 된다.
여기서 제타 포텐셜(zeta-potential)은 대전된 입자표면에 붙어 있는 불가동수분과 입자로부터 쉽게 떨어져 나갈 수 있는 가동수분의 확산 이중층에서의 양전하 밀도차이에서 유래되는 전기역학적인 전위차를 말한다. 일반적으로 외부에서 전장을 가하면 콜로이드 입자는 그 표면전위의 부호와 반대방향으로 영동(이동)하게 되는데, 이때의 입자이동속도를 가해준 전장의 세기와 유체역학적인 효과(용매의 점도, 유전율 등)를 고려하여 계산되는 것이 제타 포텐셜이다.
마이크로 채널(151) 양단으로 전기장을 걸어주면, 유체내에 존재하는 이온들이 전기적 성질에 따라서 마이크로 채널(151) 내에서 움직이면서 점성력에 의해 유체 입자들을 같이 이끌고 가게 된다. 따라서 전체적인 유체의 유동이 발생하게 되며, 제타 포텐셜을 제어함으로써 전기삼투(EOF: electro-osmosis flow) 및 전기영동(EP: electrophoresis) 특성을 조절할 수 있게 된다.
본 실시예에서의 마이크로 채널(151)의 양 입구에는 각각 분석하고자 하는 단백질 시료가 수용되는 레저버(reservoir)가 형성되며, 레저버에는 각각 외부 전원과 연결될 수 있는 와이어가 형성된다. 와이어를 통해서 레저버에는 각각 음전극과 양전극이 연결되어 상기 선택적 이온 투과막(120)을 기준으로 양단에 전위차가 발생된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 레저버에는 외부 전원과 연결될 수 있도록 박막전극이 구비될 수도 있다.
제3
실시예
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
제3 실시예에서는 도 2를 참조하여 설명한 제2 실시예와 마찬가지로, 소정의 두께와 면적을 갖는 사각 형상의 테플론 처리된 기판(110) 상부면에 마이크로플로우 패터닝 기법(microflow patterning method)를 이용하여 선택적 이온 투과가 가능한 선택적 이온투과막(120)을 형성한다. 선택적 이온투과막(120)은 선택적 이온 투과가 가능한 물질로 형성되며, 대표적으로 나피온(nafion)이 사용된다.
한편, 제3 실시예에서는 제2 실시예와 달리 oxide 층을 형성하지 않고 나피온 멤브레인(즉, 선택적 이온투과막(120))의 표면에 직접 금속을 증착하여 금속층(160)을 형성한다. 도 3a는 기판(110) 상부에 형성된 선택적 이온투과막(120)과, 선택적 이온투과막(120)의 표면에 형성된 금속층(161)을 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 도 2f를 참조하여 설명한 제2 실시예와 마찬가지로, 금속층(160)은 양측 끝면으로 넓은 면적의 패턴(161, 162)이 형성되어 각각 양전극 또는 음전극이 연결될 수 있도록 구성된다.
따라서, 기판(110)의 상부면에는 선택적 이온투과막(120) 및 금속층(160)이 순서대로 패턴 형성된다.
이후, 선택적 이온투과막(120) 및 금속층(160)이 패턴 형성된 기판(110)의 상부면에 PDMS를 부어서 도 3b에 도시된 바와 같이 기판(110)의 상부면에 PDMS 몰드(mold)(131)를 형성한다.
본 실시예에서는 PDMS를 이용하여 몰드(131)를 형성하는 것을 설명하였으나, 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로, 본 발명에서는 PDMS 이외에도 PD, PC 등의 폴리머(polymer)를 부어서 기판(110)의 상부면에 몰드(131)를 형성하는 것도 가능하다.
이후, 제1 및 제2 실시예와 동일하게, 그래핀 패터닝(graphene patterning) 기법을 통하여, 기판(110)과 PDMS 몰딩 레이어(131)가 분리됨으로써 PDMS(131) 내부에 선택적 이온투과막(120) 및 금속층(160)이 순차적으로 포함되는 제1 PDMS 층(131)이 형성된다. 이때, 제2 실시예와 차이점은, 본 실시예에서는 oxide층이 존재하지 않으며, 선택적 이온투과막(120)의 표면에 직접 금속층(160)이 증착 형성되는 것이다.
그래핀 패터닝 기법을 이용하여 제1 PDMS 층(131)이 완성된 후, 제1 PDMS 층(131) 상부에 마이크로 채널이 형성되어 있는 제2 PDMS 층(141)을 본딩함으로써 도 3d와 같은 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자를 완성한다. 이때, 마이크로 채널이 형성되어 있는 제2 PDMS 층(141)은 제1 PDMS 층(131) 보다 면적이 작도록 구성함으로써, 금속층(160)의 양 끝면에 형성된 전극 패턴(161, 162)이 외부로 노출되도록 구성한다.
도 3e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자의 C-C' 단면도이다.
상기 소자는, 상부 표면에 노출 형성된 선택적 이온투과막(120) 및 상기 선택적 이온투과막(120)의 하부면으로 길이방향을 따라서 증착 형성된 금속박막층(160)이 순차적으로 내부에 형성된 제1 PDMS 층(131)과, 상기 제1 PDMS 층(131)의 상부에 형성되어 상기 선택적 이온투과막(120)과 교접하는 마이크로 채널(151)이 내부에 형성된 제2 PDMS 층(141)을 포함한다. 한편, PDMS층(131)의 양측 표면에는 금속박막층의 일부가 외부로 노출되어 각각 전극이 연결될 수 있다. 따라서, 도 3f와 같이 금속층에 전압을 인가함으로써 선택적 이온투과막을 통과하는 이온의 속도(전기영동(EP: electrophoresis)에 의한)를 조절하는 것이 가능하다. 이온의 속도는 곧 시간당 선택적 이온투과막을 통과하는 이온의 양을 뜻하며, 이를 통하여 이온 농도 분극현상과 농축정도를 조절할 수 있다.
본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
110: 기판 120: 선택적 이온투과막
121: 옥사이드(oxide) 130, 131: 제1 PDMS층
140, 141: 제2 PDMS층 150, 151: 마이크로 채널
160: 금속층 161, 161: 전극
121: 옥사이드(oxide) 130, 131: 제1 PDMS층
140, 141: 제2 PDMS층 150, 151: 마이크로 채널
160: 금속층 161, 161: 전극
Claims (28)
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- 기판(substrate)의 상부 표면을 테플론(Teflon)을 이용하여 표면 처리하는 단계;
표면 처리된 기판의 상부면에 마이크로 플로우 패터닝(microflow patterning) 기법을 이용하여 선택적 이온투과막을 형성하는 단계;
상기 선택적 이온투과막의 표면에 옥사이드(oxide)를 증착하여 유전층을 형성하는 단계;
상기 증착된 옥사이드의 표면에 금속막(metal layer)을 형성하되, 상기 금속막은 상기 선택적 이온투과막 패턴이 형성되지 않은 상기 기판의 양쪽 측면까지 연장되어 양 끝단에서 각각 전극(electrode) 패턴이 형성되도록 하는 금속막 패턴 형성 단계;
상기 선택적 이온투과막, 유전층 및 금속막이 형성된 상기 기판의 상부면에 PDMS(polydimethylsiloxane)를 부어서 상기 기판의 상부면으로 PDMS 몰드(mold)를 형성하는 단계;
상기 기판과 상기 PDMS 몰드를 분리하여, 상기 분리된 PDMS 몰드 내부에 표면으로부터 순차적으로 상기 선택적 이온투과막, 유전층 및 금속막이 포함되는 제1 PDMS 층을 형성하는 단계; 및
상기 선택적 이온투과막이 노출되는 상기 제1 PDMS 층의 상부면에 마이크로 채널이 형성된 제2 PDMS 층을 본딩(bonding)하는 단계;를 포함하며,
상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면에서는 상기 제1 PDMS 층에 포함된 상기 선택적 이온투과막과 상기 제2 PDMS 층에 포함된 상기 마이크로 채널이 상호 교접하며, 상기 금속막의 전극 패턴은 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면 외부로 노출되도록 하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 기판은 글래스 기판, PC(polycarbonate) 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 플라스틱 기판 또는 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 선택적 이온투과막은 나피온(nafion)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 선택적 이온투과막은 나피온(nafion), polystyrene sulfonate (PSS) 또는 polyallylamine hydrochloride(PAH)로 형성되며, 상기 기판상으로 돌출되는 상기 이온투과막의 두께는 상기 제2 PDMS 층의 마이크로 채널의 높이의 5% 이내이거나 또는 100nm 내지 100μm 이내인 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 마이크로 채널의 양끝단에는 각각 레저버(reservoir)가 형성되며, 상기 레저버는 외부 전원과 연결할 수 있는 와이어 또는 박막전극이 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 선택적 이온투과막은 나노채널(nanochannel)의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 금속막의 전극을 통해서 전하를 공급 또는 제거함으로써, 상기 선택적 이온투과막을 통과하는 이온의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 기판(substrate)의 상부 표면을 테플론(Teflon)을 이용하여 표면 처리하는 단계;
표면 처리된 기판의 상부면에 마이크로 플로우 패터닝(microflow patterning) 기법을 이용하여 선택적 이온투과막을 형성하는 단계;
상기 선택적 이온투과막의 표면에 금속막(metal layer)을 형성하되, 상기 금속막은 상기 선택적 이온투과막 패턴이 형성되지 않은 상기 기판의 양쪽 측면까지 연장되어 양 끝단에서 각각 전극(electrode) 패턴이 형성되도록 하는 금속막 패턴 형성 단계;
상기 선택적 이온투과막 및 금속막이 형성된 상기 기판의 상부면에 PDMS(polydimethylsiloxane)를 부어서 상기 기판의 상부면으로 PDMS 몰드(mold)를 형성하는 단계;
상기 기판과 상기 PDMS 몰드를 분리하여, 상기 분리된 PDMS 몰드 내부에 표면으로부터 순차적으로 상기 선택적 이온투과막 및 금속막이 포함되는 제1 PDMS 층을 형성하는 단계; 및
상기 선택적 이온투과막이 노출되는 상기 제1 PDMS 층의 상부면에 마이크로 채널이 형성된 제2 PDMS 층을 본딩(bonding)하는 단계;를 포함하며,
상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면에서는 상기 제1 PDMS 층에 포함된 상기 선택적 이온투과막과 상기 제2 PDMS 층에 포함된 상기 마이크로 채널이 상호 교접하며, 상기 금속막의 전극 패턴은 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면 외부로 노출되도록 하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 기판은 글래스 기판, PC(polycarbonate) 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 플라스틱 기판 또는 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 선택적 이온투과막은 나피온(nafion)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 선택적 이온투과막은 나피온(nafion), polystyrene sulfonate (PSS) 또는 polyallylamine hydrochloride(PAH)로 형성되며, 상기 기판상으로 돌출되는 상기 이온투과막의 두께는 상기 제2 PDMS 층의 마이크로 채널의 높이의 5% 이내이거나 또는 100nm 내지 100μm 이내인 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 마이크로 채널의 양끝단에는 각각 레저버(reservoir)가 형성되며, 상기 레저버는 외부 전원과 연결할 수 있는 와이어 또는 박막전극이 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 선택적 이온투과막은 나노채널(nanochannel)의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 금속막의 전극을 통해서 전하를 공급함으로써, 상기 선택적 이온투과막의 surface-potential 및 zeta-potential을 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자 제조 방법.
- 제7항 내지 제20항 중 어느 한 항의 방법을 통해서 제조된 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자.
- 선택적 이온투과막 패턴을 내부에 포함하는 제1 PDMS(polydimethylsiloxane)층과,
상기 제1 PDMS층의 상부에 접합되며 내부에 마이크로 채널을 포함하는 제2 PDMS층을 포함하며,
상기 선택적 이온투과막은 상기 제1 PDMS층 상부 표면으로 노출되며, 상기 마이크로 채널은 상기 제2 PDMS층 하부 표면으로 노출되고,
상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면에서는 상기 제1 PDMS 층에 포함된 상기 선택적 이온투과막과 상기 제2 PDMS 층에 포함된 상기 마이크로 채널이 상호 교접하며,
상기 제1 PDMS층은 상기 선택적 이온투과막의 하부에 금속막을 더 포함하며, 상기 금속막으로 전하가 공급 또는 제거될 수 있는 전극 패턴이 상기 제1 PDMS 층과 상기 제2 PDMS 층이 접하는 경계면 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자.
- 제22항에 있어서,
상기 선택적 이온투과막은 나피온(nafion), polystyrene sulfonate (PSS) 또는 polyallylamine hydrochloride(PAH)로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자.
- 제22항에 있어서,
상기 마이크로 채널의 양끝단에는 각각 레저버(reservoir)가 형성되며, 상기 레저버는 외부 전원과 연결할 수 있는 와이어 또는 박막전극이 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자.
- 삭제
- 제22항에 있어서,
상기 제1 PDMS층은 상기 선택적 이온투과막과 상기 금속막 사이에 옥사이드(oxide) 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자.
- 제22항에 있어서,
상기 금속막의 전극 패턴을 통해서 전하를 공급 또는 제거함으로써, 상기 선택적 이온투과막을 통과하는 이온의 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자.
- 제26항에 있어서,
상기 금속막의 전극 패턴을 통해서 전하를 공급 또는 제거함으로써, 상기 선택적 이온투과막을 통과하는 이온의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체 기반 표면전하 제어형 단백질 농축 소자.
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