KR101710885B1 - Protein preconcentration device using capillary and fabrication method thereof - Google Patents

Protein preconcentration device using capillary and fabrication method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101710885B1
KR101710885B1 KR1020150010741A KR20150010741A KR101710885B1 KR 101710885 B1 KR101710885 B1 KR 101710885B1 KR 1020150010741 A KR1020150010741 A KR 1020150010741A KR 20150010741 A KR20150010741 A KR 20150010741A KR 101710885 B1 KR101710885 B1 KR 101710885B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capillary
fluid channel
pressure
micro magnetic
protein
Prior art date
Application number
KR1020150010741A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160090661A (en
Inventor
이정훈
한성일
유용경
이준우
Original Assignee
광운대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 광운대학교 산학협력단 filed Critical 광운대학교 산학협력단
Priority to KR1020150010741A priority Critical patent/KR101710885B1/en
Publication of KR20160090661A publication Critical patent/KR20160090661A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101710885B1 publication Critical patent/KR101710885B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/10Separation or concentration of fermentation products
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44Ion-selective electrodialysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K1/00General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
    • C07K1/14Extraction; Separation; Purification
    • C07K1/34Extraction; Separation; Purification by filtration, ultrafiltration or reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/12Purification
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4005Concentrating samples by transferring a selected component through a membrane
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/0098Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor involving analyte bound to insoluble magnetic carrier, e.g. using magnetic separation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N2001/4038Concentrating samples electric methods, e.g. electromigration, electrophoresis, ionisation

Abstract

본 발명은 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝 된 모세관의 유체 채널을 이용한 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 단백질 농축 소자는 유체 채널을 형성하는 모세관, 상기 모세관의 양 끝 단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 유체 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 한 쌍의 단백질 시료 레저버(reservoir), 상기 단백질 시료 레저버 중 하나의 레저버 상에 마련되며 상기 유체 채널에 압력을 발생시키는 압력발생기, 상기 모세관의 소정 위치에 마련되고, 상기 전위차와 압력이 발생하면 상기 유체 채널을 통해 이동하는 단백질 시료 중 이온 투과가 가능한 물질만 선택적으로 투과시키는 이온 선택성 막, 상기 모세관 내에 표적 물질과 결합하는 항체가 고정된 미세 자성 구슬이 마련된 추출부, 상기 항체와 결합하는 표적물질을 추출하기 위하여, 상기 미세 자성 구슬이 마련된 모세관 외주 측면에 설치되어 자력을 발생시키는 자력발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protein concentration device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a protein concentration device using a fluid channel of a capillary having a patterned material capable of selectively ion- A pair of protein sample reservoirs which are formed at both ends of the capillary and in which a positive electrode and a negative electrode are connected to each other to generate a potential difference across both ends of the fluid channel, A pressure generator provided on the reservoir of the reservoir and generating pressure in the fluid channel, a substance provided in a predetermined position of the capillary, and capable of permeating ions in the protein sample moving through the fluid channel when the potential difference and the pressure are generated An ion-selective membrane selectively permeable to the capillary, Provided to a fixed micro magnetic bead extraction unit body, to extract the target substance binding to the antibody, it characterized in that it comprises a capillary tube installed on the outer circumference side is the micro magnetic beads provided for generating a magnetic force generating magnetic force.

Description

모세관을 이용한 단백질 농축 장치 및 이를 이용한 농축 방법{PROTEIN PRECONCENTRATION DEVICE USING CAPILLARY AND FABRICATION METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protein concentration apparatus using a capillary,

본 발명은 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝 된 모세관의 유체 채널을 이용한 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protein concentration device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a protein concentration device using a fluid channel of a capillary having selective ion permeable materials patterned thereon.

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.Modern medicine aims not only to extend life span, but also to prolong the healthy lifetime. Therefore, future medicine is not centered on therapeutic medicine, but paradigm is changing by implementing 3P of Preventive Medicine, Predictive Medicine, and Personalized Medicine. Early identification and early treatment of diseases are becoming very important means to achieve this specifically, and biomarkers have been actively studied as a means to achieve this.

바이오마커는 정상이나 병적인 상태를 구분할 수 있거나 치료반응을 예측할 수 있고 객관적으로 측정할 수 있는 표지자를 말한다.A biomarker is a marker that can distinguish between normal or pathological conditions, or can be predicted and objectively measured.

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 표적인 만성골수성백혈병의 bcr-abl 유전자 융합 같은 유전자 등이 모두 바이오마커에 해당하며 임상에서 실제적으로 사용하는 바이오마커이다.Biomarkers include nucleic acid DNA, RNA (genes), proteins, lipids, metabolites, and their pattern changes. That is, from simple substances such as blood glucose for diagnosis of diabetes to genes such as bcr-abl gene fusion of chronic myelogenous leukemia, which is a therapeutic target of Gleevec, are all biomarkers, and they are practically used biomarkers in clinical practice.

DNA(Deoxyribonucleic Acid)는 핵 내에 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. DNA (Deoxyribonucleic Acid) is a genetic material that exists in the nucleus, and a gene is a place where chemical information that determines the kind of protein that an organism produces is stored. The information constituting the human body can be grasped by analyzing the DNA, and various DNA analysis techniques are being researched and utilized for the prevention and treatment of diseases. To analyze disease using DNA, gene amplification technology called PCR (Polymerase Chain Reaction) is used. PCR is a method of repeating heating and cooling with a thermostable DNA polymerase to use a single strand produced by sequential separation of a double strand of DNA as an original to make a new double strand. First, heat the DNA and divide it into two chains . Add a short DNA called "primer" to this and cool it so that the primer binds to the DNA. When an enzyme called DNA polymerase is added to this, the primer part becomes the starting point and the DNA is replicated. The DNA is doubled in one cycle called "heating and cooling". Repeating this dozens of times will cause DNA to multiply in billions of times in about an hour.

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. Protein is a complex molecule made up of relatively simple molecules called amino acids, and is generally very large in molecular weight. There are about 20 kinds of amino acids that make proteins. These amino acids are connected to each other through chemical bonds to form polypeptides. In this case, the binding of amino acids is referred to as a peptide bond, and the peptide bond is referred to as a polypeptide. Proteins in a broad sense can also be called polypeptides. In general, a polypeptide having a relatively small molecular weight is referred to as a polypeptide, and a protein having a very large molecular weight is referred to as a protein. Such a protein is a representative molecule constituting the body of an organism, and is a substance that acts as a catalyst for various chemical reactions in cells and immunity (immunity). Proteins are very important organisms that constitute living organisms and participate in in vivo reactions and energy metabolism.

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.By analyzing the DNA or protein as described above, it is possible to grasp the fuming and progress of the cancer or disease. In particular, for the early diagnosis and treatment of intractable diseases such as cancer, a blood fingerprint analysis technique is known in which an indicator protein showing minute changes in the initial stage of normal cells in the blood is developed into cancer cells.

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. Blood fingerprint analysis is a comprehensive analysis of the metabolism data of metabolites present in the blood of cancer patients, taking into account that metabolites of the human body can change depending on the presence or absence of cancer. .

그러나 현재 소개되어 있는 단백질 분석을 위한 기술 및 소자들은 비교적 고가이고, 소요시간이 많이 든다는 문제점이 있다. 또한, 현재 소개되어 있는 기술 및 소자들을 이용하면 샘플 양이 적을 경우, 정성적 분석이나 정량적 분석을 위해서 많은 시간과 많은 비용이 들고, 반면, 샘플의 양이 증가하면 농축하기 어렵다는 단점이 있다.
However, the technologies and devices for analyzing the proteins that are currently being introduced are relatively expensive and require a long time. In addition, with the technologies and devices currently introduced, it is time-consuming and expensive to perform qualitative or quantitative analysis when the amount of the sample is small, while it is difficult to concentrate when the amount of the sample increases.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 선택적 이온투과 막과 모세관 그리고 전극을 이용하여 매우 간단하고 효율적으로 단백질을 농축할 수 있는 단백질 농축 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a protein concentration device capable of concentrating a protein very simply and efficiently using a selective ion-permeable membrane, a capillary, and an electrode

또한, 유체 채널에 선택적 이온투과 막을 형성함으로써 농축 효율이 우수한 단백질 농축 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a protein concentration device that is excellent in concentration efficiency by forming a selective ion permeable membrane in a fluid channel.

또한, 농축 소자 자체에 미세 자성 구슬(마그네틱 비드)과 같은 간단한 장치를 이용하여 바이오 에세이(Bio assay, 생체물질 검출), 단백질 분리와 같은 활용이 가능하고, 다른 분석 장비와의 연결이 용이하여 확장성이 우수한 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, it is possible to utilize bioassay (biosensor) and protein separation by using a simple device such as micro magnetic beads (magnetic beads) in the concentrating device itself, The present invention aims to provide a device having excellent characteristics.

이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 단백질 농축 소자는 유체 채널을 형성하는 모세관과, 상기 모세관의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 마련되어 형성된 이온 선택성 막과, 상기 모세관의 양 끝 단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 유체 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 한 쌍의 단백질 시료 레저버(reservoir)와, 상기 단백질 시료 레저버 중 하나의 레저버 측에 마련되며 상기 유체 채널에 압력을 발생시키는 압력발생기와, 상기 모세관 내에 표적 물질과 결합하는 항체가 고정된 미세 자성 구슬이 마련된 추출부와, 상기 항체와 결합하는 표적물질을 추출하기 위하여, 상기 미세 자성 구슬이 마련된 모세관 외주 측면에 설치되어 자력을 발생시키는 자력발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a protein concentration device according to an embodiment of the present invention includes a capillary for forming a fluid channel, an ion selective membrane formed by providing a material capable of selectively transmitting ions at a predetermined position of the capillary, A pair of protein sample reservoirs formed at both ends of the protein sample reservoir and connected to the positive electrode and the negative electrode to generate a potential difference across both ends of the fluid channel; An extraction unit provided with a pressure generator for generating a pressure in the fluid channel, an extraction unit provided with a micro magnetic bead in which an antibody binding to a target substance is immobilized in the capillary, and a micro- And a magnetic force generating part provided on the outer surface of the capillary to generate a magnetic force The.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모세관을 이용한 단백질 농축 방법은 유체 채널을 형성하는 모세관의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질을 투과시키는 이온 선택성 막을 패터닝하여 형성하는 단계와, 상기 모세관 내에 표적 물질과 결합하는 항체가 고정된 미세 자성 구슬을 주입하는 단계와, 상기 모세관의 양 끝 단에 마련되어 단백질 시료를 수용하는 단백질 시료 레저버(reservoir)에 외부전원을 연결하여 상기 모세관에 전위차를 발생시키고, 상기 단백질 시료 레저버 중 하나의 레저버 상에 마련된 압력발생기에 의해 상기 모세관 내에 압력을 발생시키는 단계와, 상기 전위차와 압력의 발생에 의해 유체 채널 내에서 이동하는 단백질 시료 중 이온 투과가 가능한 물질만 상기 이온 선택성 막을 투과시키는 단계와, 상기 미세 자성 구슬이 주입된 상기 모세관의 외주 측면에 자력을 발생시켜 상기 이온 선택성 막을 투과한 물질 중에서 상기 항체에 의해 결합된 표적 물질을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of concentrating a protein using a capillary comprising the steps of: forming an ion selective membrane through which a substance capable of selectively ion permeation is patterned at a predetermined position of a capillary forming a fluid channel; Injecting micro-magnetic beads with a binding antibody immobilized thereon; generating an electric potential difference in the capillary by connecting an external power source to a protein sample reservoir provided at both ends of the capillary to house the protein sample; Generating a pressure in the capillary by a pressure generator provided on a reservoir of one of the protein sample reservoirs; and detecting a substance in the protein sample moving in the fluid channel by the potential difference and the pressure, Transmitting an ion-selective membrane, and injecting the micro- Generates a magnetic force on the outer peripheral side of the capillary is characterized in that it comprises a step of extracting a target material bonded by the antibody from the material that has passed through the ion selective membrane.

본 발명의 실시 예에 의하면, 시료 내에서 선택적으로 분리하려는 단백질 물질들을 매우 빠른 시간에 특정 위치에 효율적으로 농축시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the protein substances to be selectively separated in the sample can be efficiently concentrated to a specific position in a very short time.

또한, 범용의 모세관을 사용함으로써 소자의 제작이 매우 용이하며 소자의 확장성이 우수하고 활용범위가 매우 넓은 효과가 있다.
Also, by using a general-purpose capillary tube, it is very easy to fabricate the device, and the device has excellent expandability and wide application range.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단백질 농축 소자의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따르는 모세관의 소정 위치에 이온 선택성 막을 패터닝하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도 1의 단백질 농축소자의 농축방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단백질 농축 소자의 활용 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 단백질 농축 소자의 활용 방법을 도시한 도면이다.
1 is a view showing a configuration of a protein concentration device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a method of patterning an ion selective film at a predetermined position of a capillary tube according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a method of concentration of the protein concentration device of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a method of utilizing a protein concentration device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a method of utilizing a protein concentration device according to a third embodiment of the present invention.

이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In describing the embodiments, descriptions of techniques which are well known in the technical field to which this specification belongs and which are not directly related to this specification are not described. This is for the sake of clarity without omitting the unnecessary explanation and without giving the gist of the present invention.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.

이하, 본 명세서의 실시 예들에 의하여 모세관을 이용한 단백질 농축 소자 및 이를 이용한 농축 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 명세서에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present specification will be described with reference to the drawings for explaining a protein concentration device using a capillary and a concentration method using the capillary according to the embodiments of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 방법을 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a protein concentration device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1 실시 예First Embodiment

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단백질 농축 소자의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 모세관의 소정 위치에 이온 선택성 막(20)을 패터닝하는 방법을 설명하는 도면이다. FIG. 1 illustrates a structure of a protein concentration device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 illustrates a method of patterning an ion selective film 20 at a predetermined position of a capillary according to an embodiment of the present invention Fig.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 단백질 농축 소자는 채널을 형성하는 모세관(10), 기 모세관의 중앙부 내부 표면에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝되어 형성된 이온 선택성 막(20) 및 상기 모세관의 양 끝 단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 유체 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40), 단백질 시료 레저버의 양전극과 음전극에 전위차를 발생시키는 외부 전원(50) 및 단백질 시료 레저버 중 어느 하나의 레저버 측에 마련되어 상기 유체 채널 내에 압력을 발생시키는 압력발생기, 일 예로, 주사기(60)를 포함할 수 있다. The protein concentration device according to the first embodiment of the present invention comprises a capillary 10 for forming a channel, an ion-selective membrane 20 formed by patterning a material capable of selectively ion-permeating the inner surface of a center portion of the capillary tube, A protein sample reservoir (30, 40) formed at the end of the protein sample reservoir and connected to the positive electrode and the negative electrode to generate a potential difference across the fluid channel, an external electrode And a pressure generator, for example, a syringe 60, provided on the reservoir side of the power source 50 and the protein sample reservoir to generate pressure in the fluid channel.

도 1에 도시된 단백질 농축 소자를 이용하여 단백질을 농축하는 검출 방법을 설명한다. A detection method for concentrating proteins using the protein concentration device shown in Fig. 1 will be described.

먼저, 유체 채널을 형성하는 모세관(10)의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질을 투과시키는 이온 선택성 막(20)을 패터닝하여 형성한다. First, an ion selective film 20 is formed by patterning a predetermined position of a capillary tube 10 forming a fluid channel to allow selective ion permeable material to pass therethrough.

본 실시 예에서 선택적 이온 투과가 가능한 물질로 나피온(nafion)을 사용하였으나 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.In this embodiment, naphion is used as a material capable of selective ion permeation, but a polyelectrolyte such as polystyrene sulfonate (PSS) and polyallylamine hydrochloride (PAH) may be applied. However, the present invention is not limited thereto Any material may be used as long as it is selectively ion permeable.

우선 모세관의 양단에 전압을 가함으로써 발생되는 단백질의 거동 및 이동에 대해서 설명한다. First, the behavior and movement of proteins generated by applying voltage to both ends of the capillary will be described.

모세관에 혈액과 같은 샘플이 투입되면 모세관의 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 모세관으로 전기장을 걸어주면, 유체 내에 존재하는 이온들이 이온들의 전기적 성질과 반대인 전극 쪽으로 이끌리게 된다. 이와 같이 이온들이 전기적 성질에 따라서 모세관 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.
When a sample such as blood is injected into the capillary, the surface of the capillary comes into contact with the blood fluid, and induction charges of different nature are generated between the two. A specific layer in which induced charges generated in the fluid exist is called an electric double layer (EDL). When an electric field is applied to the capillary, the ions in the fluid are attracted to the electrode opposite to the electrical properties of the ions. In this way, the ions move in the capillary according to their electrical properties and lead the fluid particles together by the viscous force. Therefore, the flow of the whole fluid occurs, and the movement of the fluid is called electro-osmosis flow (EOF), and the movement of ions is called electrophoresis (EP).

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 모세관의 소정 위치에 이온 선택성 막(20)을 패터닝하는 방법을 설명하는 도면이다. 2 is a diagram illustrating a method of patterning an ion selective film 20 at a predetermined position of a capillary tube according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 본 실시 예에서 사용되는 모세관의 단면을 도시한 도면이다.2A is a cross-sectional view of a capillary tube used in the present embodiment.

모세관(10) 내부의 중앙부에 필터 역할을 하는 이온 선택성 막을 형성하기 위하여 도 2b에 도시된 바와 같이, 주사기의 니들(80)을 삽입하여 나피온과 같은 선택적 이온 투과가 가능한 물질(21)을 주입한다.2B, in order to form an ion selective membrane functioning as a filter in the central portion of the capillary tube 10, a needle 80 of a syringe is inserted and a selective ion permeable substance 21 such as Nafion is injected do.

이후, 선택적 이온 투과가 가능한 물질(21)이 주입된 모세관(10)을 대략 80℃ 정도에서 가열하여 도 2c와 같이 이온 선택성 막(20)이 모세관(10) 중앙부 내부 표면에 패터닝 형성되도록 한다.The ion-selective membrane 20 is then patterned on the inner surface of the central portion of the capillary 10, as shown in FIG. 2C, by heating the capillary 10 injected with the selectively ion-permeable substance 21 at about 80.degree.

이온 선택성 막(20)은 양성자를 선택하여 투과시키는 일종의 나노 필터의 역할을 수행한다. 예를 들면, 이온 선택성 막(20)이 나피온(nafion)인 경우 나피온의 화학 구조 중 SO3- 로 인해서 H+ 이온이 호핑(hopping) 및 비이클 메커니즘(vehicle mechanism)에 의하여 선택적으로 빠르게 투과되도록 한다. 따라서, 상기 이온 선택성 막(20)은 나노채널의 역할을 수행하며, 나노채널의 양전극을 향한 전단부에 분석하고자 하는 단백질 물질들을 매우 빠른 시간에 효율적으로 농축할 수 있게 된다. The ion selective membrane 20 serves as a kind of nanofilter that selectively transmits protons. For example, when the ion-selective membrane 20 is nafion, H + ions are selectively and rapidly permeated by the hopping and vehicle mechanism due to SO3- in the chemical structure of the ion. . Accordingly, the ion selective membrane 20 functions as a nanochannel, and protein substances to be analyzed can be efficiently concentrated in the front end toward the positive electrode of the nanochannel in a very short time.

이온 선택성 막(20)이 형성되고 나면, 다시 도 1을 참조하여, 나노채널을 형성하는 모세관(10)의 양 끝 단에, 각각 양전극과 음전극이 연결되어 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40)를 연결한다. 상기 레저버(30, 40)는 와이어를 통해서 전원을 공급하는 외부 전원(50)과 연결된다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 상기 레저버(30, 40) 에는 외부 전원과 연결될 수 있도록 박막전극이 구비될 수도 있다.1, the positive electrode and the negative electrode are connected to both ends of the capillary tube 10 forming the nano channel, thereby forming a protein sample reservoir the reservoirs 30 and 40 are connected. The reservoirs 30 and 40 are connected to an external power source 50 that supplies power through wires. According to another embodiment of the present invention, the reservoirs 30 and 40 may be provided with thin-film electrodes to be connected to an external power source.

본 실시 예에서는, 내경이 1~2㎜인 모세관을 사용하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 모세관의 내경이 너무 커질 경우, 농축을 위해 더 큰 압력을 인가해야 하고, 압력을 인가한다고 해도 일정 크기 이상이 되면 농축 효율이 현저히 떨어지게 된다. 반면 모세관의 내경이 더 작아지는 경우에 나피온 패터닝이 어려워지고, 가압에 의한 효과를 충분히 얻기 어려울 수 있다. 실리카 모세관(10)은 전해질을 함유하는 버퍼 용액으로 채워진다. 모세관(10)의 각 단부는 버퍼 전해질을 수용하는 분리된 유체 저장조인 레저버(30, 40) 내에 위치한다. In this embodiment, a capillary having an inner diameter of 1 to 2 mm is used, but it is not limited thereto. However, if the inner diameter of the capillary tube is too large, a larger pressure must be applied for the concentration, and if the capillary is applied to the capillary tube, a concentration of the capillary becomes excessively large. On the other hand, when the inner diameter of the capillary becomes smaller, the Nafion patterning becomes difficult, and it may be difficult to sufficiently obtain the effect of the pressing. The silica capillary tube 10 is filled with a buffer solution containing an electrolyte. Each end of the capillary tube 10 is positioned within the reservoir 30, 40, which is a separate fluid reservoir that receives the buffer electrolyte.

상기 레저버 중 하나(30)에 제1 포텐셜 전압이 놓이고, 다른 레저버(40)에 제2 포텐셜 전압이 놓인다. 따라서, 단백질 시료에서 포지티브로 하전된 입자 및 네거티브로 하전된 입자들은, 레저버(30, 40)에 인가된 두 포텐셜 전압에 의해 형성된 전장의 영향을 받아 모세관(10)을 통해 각각 반대 방향으로 이동하게 된다.A first potential voltage is placed on one of the reservoirs (30) and a second potential voltage is placed on another reservoir (40). Thus, the positively charged particles and the negatively charged particles in the protein sample undergo the influence of the electric field formed by the two potential voltages applied to the reservoirs 30 and 40, respectively, and move through the capillary 10 in opposite directions .

한편, 레저버(30) 상에 놓인 주사기(60)에 의해 모세관(10) 내에 압력을 발생시킨다. 가압은 전기영동에 의해 발생하는 유체의 흐름을 제어하고 농축 플러그의 위치 및 농도를 제어하기 위한 것이다. 이와 같이, 전위차와 압력을 조절하여, 농축 플러그의 이동 속도, 농축비, 농축 위치를 제어할 수 있다. On the other hand, a pressure is generated in the capillary tube 10 by the syringe 60 placed on the reservoir 30. Pressurization is for controlling the flow of fluid generated by electrophoresis and for controlling the position and concentration of the concentrating plug. Thus, by controlling the potential difference and the pressure, the moving speed, the concentration ratio, and the concentration position of the concentration plug can be controlled.

다시 말하면, 유체의 각 성분의 전기삼투성 유동, 전기영동형 이동도(mobility) 및 가압은 각 유체 성분에 대한 전반적 이동을 결정한다. 즉, 유체의 이동도는 전기삼투성, 전기영동성 이동도 및 가압의 합이며, 유체의 속도는 전기삼투성 속도, 전기영동성 속도 및 가압의 합이다.In other words, the electroosmotic flow, electrophoretic mobility and pressurization of each component of the fluid determine the overall movement for each fluid component. That is, the mobility of the fluid is the sum of the electroosmotic property, the electrophoretic mobility and the pressure, and the velocity of the fluid is the sum of the electroosmotic velocity, the electrophoretic velocity and the pressure.

한편, 음극이 위치하는 레저버(40) 측에 마련되어 음극에서 양극 방향으로 발생되는 압력은 음압 (negative pressure)이라고 하고 양극이 위치하는 레저버(30) 측에 마련되어 양극에서 음극 방향으로 발생되는 압력은 양압(positive pressure)이라고 한다. On the other hand, the pressure generated in the direction of the anode from the cathode is provided on the side of the reservoir 40 where the cathode is located, and the pressure generated in the direction of the cathode from the anode is provided on the reservoir 30 side where the anode is located, Is called positive pressure.

한편, 모세관(10)의 중앙부에 설치된 이온 선택성 막(20)은 나노채널의 역할을 수행하여 특정 이온들을 선택적으로 매우 빠르게 투과시킨다. On the other hand, the ion selective membrane 20 provided at the center of the capillary tube 10 performs a role of a nanochannel so that specific ions are selectively and rapidly transmitted.

도 3는 도 1의 단백질 농축소자를 이용한 단백질 농축방법을 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view showing a protein concentration method using the protein concentration device of FIG. 1;

도 3에 도시한 바와 같이 모세관(10)의 중앙부에 설치된 이온 선택성 막(20)을 선택적으로 투과한 입자들은 농축 플러그를 형성한다. 이 때 앞서 설명한 전기삼투성과 전기영동성 이동도(F2) 및 압력(F1) 이 조합되어 농축비가 증가한다. 또한, 이러한 힘을 조절하여 농축 플러그의 위치를 제어할 수 있다. As shown in Fig. 3, the particles selectively passing through the ion selective film 20 provided at the center of the capillary tube 10 form a concentration plug. At this time, the electroosmosis and electrophoretic mobility (F2) and the pressure (F1) described above are combined to increase the concentration ratio. It is also possible to control the position of the concentrating plug by adjusting this force.

또한, 모세관(10)의 특정 영역에 직접 분석 대상 단백질 입자들을 농축하고 농축영역(70)에 플러그를 설치하여 각종 MEMS 센서 또는 플루이딕 센서 등에 농축된 단백질 입자를 공급함으로써, 농축된 시료를 감지하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시 예에 따른 단백질 농축 소자는 질량분석기 또는 ESI Spray 등과 연결이 용이하여 다양한 분석장비와 자유롭게 연동할 수 있는 장점이 있다.
It is also possible to directly concentrate the protein particles to be analyzed in the specific region of the capillary 10 and to install the plug in the concentration region 70 to supply concentrated protein particles to various MEMS sensors or fluidic sensors to detect the concentrated sample It is possible. In addition, the protein concentration device according to the present embodiment is advantageous in that it can be easily connected to a mass spectrometer or ESI Spray or the like, and thus can freely interoperate with various analysis equipment.

제2 실시 예Second Embodiment

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단백질 농축소자의 활용방법을 도시한 도면이다.4 is a view illustrating a method of utilizing a protein concentration device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 단백질 농축 소자는 모세관(10), 기 모세관의 중앙부 내부 표면에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝되어 형성된 이온 선택성 막(20) 및 상기 모세관의 양 끝 단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 유체 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40),도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단백질 농축소자의 활용방법을 도시한 도면이다.The protein concentration device according to the second embodiment of the present invention comprises a capillary tube 10, an ion selective membrane 20 formed by patterning a material capable of selectively ionizing the inner surface of a central portion of the capillary tube, A reservoir 30, 40, which is connected to a positive electrode and a negative electrode to generate a potential difference across both ends of the fluid channel, FIG. 4 illustrates a method of using the protein concentration device according to the second embodiment of the present invention Fig.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 단백질 농축 소자는 모세관(10), 기 모세관의 중앙부 내부 표면에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝되어 형성된 이온 선택성 막(20) 및 상기 모세관의 양 끝 단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 유체 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40), 단백질 시료 레저버의 양전극과 음전극에 전위차를 발생시키는 외부 전원(50), 단백질 시료 레저버 중 어느 하나의 레저버 상에 마련되어 상기 유체 채널 내에 압력을 발생시키는 압력발생기, 일 예로 주사기(60), 표적 물질과 결합하는 항체가 고정된 미세 자성 구슬(80), 이 미세 자성 구슬(80)이 마련된 모세관 외주 측면에 설치되어 자력을 발생시키는 자력발생부(90)를 포함할 수 있다. The protein concentration device according to the second embodiment of the present invention comprises a capillary tube 10, an ion selective membrane 20 formed by patterning a material capable of selectively ionizing the inner surface of a central portion of the capillary tube, A protein sample reservoir 30 and 40 connected to a positive electrode and a negative electrode to generate a potential difference across the fluid channel, an external power source 50 generating a potential difference between the positive electrode and the negative electrode of the protein sample reservoir, , A protein sample reservoir, and a pressure generator, for example, a syringe (60) provided on the reservoir to generate pressure in the fluid channel, a micro magnetic bead (80) to which an antibody binding to the target substance is immobilized, And a magnetic force generating portion 90 provided on the outer surface of the capillary having the magnetic beads 80 to generate a magnetic force.

자력발생부(90)는 자력을 인가할 수 있는 수단이면, 특별히 제한되지 않으나, 이용의 편의성을 위해 바람직하게는 영구적인 고정자석이다.The magnetic force generating section 90 is not particularly limited as long as it can apply a magnetic force, but it is preferably a permanent magnet for the sake of convenience of use.

다음, 도 4에 도시된 단백질 농축 소자를 이용하여 단백질을 농축하는 검출 방법을 설명한다. Next, a detection method for concentrating the protein using the protein concentration device shown in Fig. 4 will be described.

먼저, 유체 채널을 형성하는 모세관(10)의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질을 투과시키는 이온 선택성 막(20)을 패터닝하여 형성한다. First, an ion selective film 20 is formed by patterning a predetermined position of a capillary tube 10 forming a fluid channel to allow selective ion permeable material to pass therethrough.

본 실시 예에서도 선택적 이온 투과가 가능한 물질로 나피온(nafion)을 사용하였으나 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.In this embodiment, naphion is used as a material capable of selective ion permeation, but a polyelectrolyte such as polystyrene sulfonate (PSS) or polyallylamine hydrochloride (PAH) may be applied. However, the present invention is not limited thereto Any material may be used as long as it is selectively ion permeable.

모세관(10) 내부의 중앙부에 필터 역할을 하는 이온 선택성 막을 형성하기 위하여 도 2b에 도시된 바와 같이, 주사기의 니들(80)을 삽입하여 나피온과 같은 선택적 이온 투과가 가능한 물질(20)을 주입한다.2B, in order to form an ion selective membrane functioning as a filter in the center of the capillary tube 10, a needle 80 of a syringe is inserted and a selective ion permeable substance 20 such as Nafion is injected do.

이후, 선택적 이온 투과가 가능한 물질(20)이 주입된 모세관(10)을 대략 80℃ 정도에서 가열하여 도 2c와 같이 이온 선택성 막(20)이 모세관(10) 중앙부 내부 표면에 패터닝 형성되도록 한다.The ion-selective membrane 20 is then patterned on the inner surface of the central portion of the capillary 10 by heating the capillary 10 having the selectively ion-permeable substance 20 at about 80 ° C., as shown in FIG.

상기 이온 선택성 막(20)은 양성자를 선택하여 투과시키는 일종의 나노 필터의 역할을 수행한다. 예를 들면, 이온 선택성 막(20)이 나피온(nafion)인 경우 나피온의 화학 구조 중 SO3- 로 인해서 H+ 이온이 호핑(hopping) 및 비이클 메커니즘(vehicle mechanism)에 의하여 선택적으로 빠르게 투과되도록 한다. 따라서, 상기 이온 선택성 막(20)은 나노채널의 역할을 수행하며, 나노채널의 양전극을 향한 전단부에 분석하고자 하는 단백질 물질들을 매우 빠른 시간에 효율적으로 농축할 수 있게 된다. The ion selective membrane 20 serves as a kind of nanofilter for selectively transmitting protons. For example, when the ion-selective membrane 20 is nafion, H + ions are selectively and rapidly permeated by the hopping and vehicle mechanism due to SO3- in the chemical structure of the ion. . Accordingly, the ion selective membrane 20 functions as a nanochannel, and protein substances to be analyzed can be efficiently concentrated in the front end toward the positive electrode of the nanochannel in a very short time.

이온 선택성 막(20)이 형성된 모세관 내에 표적 물질과 결합하는 항체가 고정된 미세 자성 구슬을 주입한다. Micro-magnetic beads having immobilized antibodies binding to the target substance are injected into the capillary in which the ion-selective membrane 20 is formed.

미세 자성 구슬을 주입하기 위한 방법의 일 예로는, 도 2b에서 설명한 주사기 니들 방법이 있다. 주사기 니들 방법은 농축하고자 하는 표적 물질과 결합하는 항체가 고정된 미세 자성 구슬을 담은 주사기의 니들은 모세관(10)의 원하는 위치까지 삽입한 후, 미세 자성 구슬을 주입한다. 본 발명의 일 실시 예에서는 미세 자성 구슬을 주입하기 위하여 주사기 니들 방법을 이용함을 예시하였지만 이에 한정하는 것은 아니다. One example of a method for injecting micro magnetic beads is the needle needle method described in Figure 2B. In the needle needle method, a needle of a syringe containing micro-magnetic beads with an antibody fixed thereto, which binds with a target substance to be concentrated, is inserted to a desired position of the capillary tube 10, and then micro-magnetic beads are injected. In an embodiment of the present invention, the use of a needle needle method for injecting a micro magnetic bead is illustrated, but the present invention is not limited thereto.

항체는 원하는 특정 물질 또는 세포만 선택적으로 검출 또는 분리할 수 있기 때문에, 매우 낮은 농도의 물질 또는 세포를 검출하고자 하는 경우에 유용할 수 있다. Antibodies can be useful when it is desired to detect very low concentrations of substances or cells, since only certain substances or cells of interest can be selectively detected or isolated.

미세 자성 구슬(80)로의 항체(84) 고정은 당 기술분야에 공지된 항체의 고정화 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 항체와 결합되도록 미세 자성 구슬 입자 표면을 화학적으로 처리한 후 항체를 고정시킬 수 있다. 즉, 미세 자성 구슬 입자는 항체와 결합할 수 있는 활성화기를 보유하게 되어 항체를 비드 입자에 고정할 수 있게 된다. 또한, 항체에 존재하는 특정 수용체와 결합하는 리간드를 미세 자성 구슬 입자 표면에 부착한 후 항체를 결합시키는 방식으로 항체를 고정할 수 있다.The immobilization of the antibody 84 to the micro magnetic beads 80 can be carried out using immobilization methods known in the art. For example, the antibody can be immobilized after chemically treating the surface of the micro magnetic bead particle to bind to the antibody. That is, the micro magnetic bead particle has an activating group capable of binding to the antibody, so that the antibody can be immobilized on the bead particle. In addition, the antibody can be immobilized by attaching a ligand, which binds to a specific receptor present in the antibody, to the surface of the micro magnetic bead particle and then binding the antibody.

이온 선택성 막(20)과 미세 자성 구슬(80)이 마련된 모세관(10)의 양 끝 단에, 각각 양전극과 음전극이 연결되어 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40)를 연결한다. 상기 레저버(30, 40)는 와이어를 통해서 전원을 공급하는 외부 전원(50)과 연결된다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 상기 레저버(30, 40)에는 외부 전원과 연결될 수 있도록 박막전극이 구비될 수도 있다.A protein sample reservoir 30 or 40 is provided at both ends of the capillary tube 10 provided with the ion selective membrane 20 and the micro magnetic beads 80 so that the positive electrode and the negative electrode are connected to each other to generate a potential difference. Lt; / RTI > The reservoirs 30 and 40 are connected to an external power source 50 that supplies power through wires. According to another embodiment of the present invention, the reservoirs 30 and 40 may be provided with thin-film electrodes to be connected to an external power source.

앞서 설명한 바와 같이, 도 2와 같은 모세관 전기영동은 샘플 성분들을 분리하기 위해 분자의 전기영동 특성 및/또는 작은 모세관 내 샘플의 전기삼투성 유동을 활용하는 기법이다. As described above, capillary electrophoresis as in Fig. 2 is a technique that utilizes the electrophoretic characteristics of molecules and / or the electroosmotic flow of a sample in a small capillary to separate sample components.

본 실시 예에 따른, 실리카 모세관(10)은 전해질을 함유하는 버퍼 용액으로 채워진다. 모세관(10)의 각 단부는 버퍼 전해질을 수용하는 분리된 유체 저장조인 레저버(30, 40) 내에 위치한다. According to the present embodiment, the silica capillary tube 10 is filled with a buffer solution containing an electrolyte. Each end of the capillary tube 10 is positioned within the reservoir 30, 40, which is a separate fluid reservoir that receives the buffer electrolyte.

상기 레저버 중 하나(30)에 제1 포텐셜 전압이 놓이고, 다른 레저버(40)에 제2 포텐셜 전압이 놓인다. 따라서, 단백질 시료에서 포지티브로 하전된 입자 및 네거티브로 하전된 입자들은, 레저버(30, 40)에 인가된 두 포텐셜 전압에 의해 형성된 전장의 영향을 받아 모세관(10)을 통해 각각 반대 방향으로 이동하게 된다. A first potential voltage is placed on one of the reservoirs (30) and a second potential voltage is placed on another reservoir (40). Thus, the positively charged particles and the negatively charged particles in the protein sample undergo the influence of the electric field formed by the two potential voltages applied to the reservoirs 30 and 40, respectively, and move through the capillary 10 in opposite directions .

한편, 레저버(30) 상에 놓인 주사기(60)에 의해 모세관(10) 내에 압력을 발생시킨다. 발생된 압력은 유체 전체에 영향을 미치게 된다. On the other hand, a pressure is generated in the capillary tube 10 by the syringe 60 placed on the reservoir 30. The generated pressure will affect the entire fluid.

이때, 유체의 각 성분의 전기삼투성 유동, 전기영동형 이동도(mobility) 및 압력은 각 유체 성분에 대한 전반적 이동을 결정한다. 즉, 유체의 이동도는 전기삼투성, 전기영동성 이동도 및 압력의 합이며, 유체의 속도는 전기삼투성 속도, 전기영동성 속도 및 압력의 합이다.At this time, the electroosmotic flow, electrophoretic mobility and pressure of each component of the fluid determine the overall movement for each fluid component. That is, the mobility of the fluid is the sum of the electroosmotic property, the electrophoretic mobility and the pressure, and the velocity of the fluid is the sum of the electroosmotic velocity, the electrophoretic velocity and the pressure.

한편, 모세관(10)의 중앙부에 설치된 이온 선택성 막(20)은 나노채널의 역할을 수행하여 특정 이온들을 선택적으로 매우 빠르게 투과시킨다.On the other hand, the ion selective membrane 20 provided at the center of the capillary tube 10 performs a role of a nanochannel so that specific ions are selectively and rapidly transmitted.

이온 선택성 막(20)을 투과한 단백질 입자들 중 일부(70)는, 앞서 설명한 전기삼투성과 전기영동성 이동도(F2) 및 압력(F1)에 의해 형성된 와류에 의해 농축된다. A portion (70) of the protein particles transmitted through the ion selective membrane (20) is concentrated by the vortex formed by the electroosmosis and electrophoretic mobility (F2) and the pressure (F1) described above.

한편, 물질의 고유 성질에 따라 전기삼투성과 전기영동성 이동도(F2) 및 압력(F1)에 의해 형성된 와류를 벗어나 이동하는 단백질 입자들 중 미세 자성 구슬(80)의 항체(82)에 결합된다. On the other hand, it is bound to the antibody 82 of the micro magnetic beads 80 among the protein particles moving out of the vortex formed by the electroosmosis and electrophoretic mobility F 2 and the pressure F 1 according to the intrinsic property of the substance.

이 미세 자성 구슬(80)이 마련된 모세관(10)의 외주 측면에 설치된 자력발생부(90)에 의해 발생된 자력에 의해 표적 물질과 결합된 미세 자성 구슬 (80)이 포획된다. 이로써, 항체(82)와 결합된 물질을 검출할 수 있게 된다.
The micro magnetic beads 80 bound to the target material are captured by the magnetic force generated by the magnetic force generating portion 90 provided on the outer peripheral side surface of the capillary tube 10 provided with the micro magnetic beads 80. [ As a result, it becomes possible to detect the substance bound to the antibody 82.

제3 실시 예Third Embodiment

도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 단백질 농축소자를 활용하는 방법을 도시한 도면이다.5 is a view showing a method of utilizing a protein concentration device according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 단백질 농축 소자는 유체 채널을 형성하는 모세관(10), 기 모세관의 중앙부 내부 표면에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝되어 형성된 이온 선택성 막(20) 및 상기 모세관의 양 끝 단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 유체 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40), 단백질 시료 레저버의 양전극과 음전극에 전위차를 발생시키는 외부 전원(50), 상기 단백질 시료 레저버 중 어느 하나의 레저버 상에 마련되어 상기 유체 채널 내에 압력을 발생시키는 주사기(60), 제1 표적 물질과 결합하는 제1 항체가 고정된 제1 미세 자성 구슬(80), 제2 표적 물질과 결합하는 제2 항체가 고정된 제2 미세 자성 구슬(180) 및 미세 자성 구슬(80)이 마련된 모세관 외주 측면에 설치되어 자력을 발생시키는 자력발생부(90)를 포함할 수 있다. 자력발생부(90)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 미세 자성 구슬(80)이 마련된 영역과 제2 미세 자성 구슬(180)이 마련된 영역에 각각(92, 94)이 마련될 수 있다. 다른 실시 예에서는 제1 미세 자성 구슬(80)이 마련된 영역과 제2 미세 자성 구슬(180)이 마련된 영역을 모두 커버하는 하나의 자력발생부(90)가 마련될 수도 있다. The protein concentration device according to the third embodiment of the present invention includes a capillary 10 for forming a fluid channel, an ion selective membrane 20 formed by patterning a material capable of selectively ion-permeating the inner surface of a center portion of the capillary, A protein sample reservoir (30, 40) formed at both ends and connected to the positive electrode and the negative electrode to generate a potential difference across the fluid channel, a potential difference between the positive electrode and the negative electrode of the protein sample reservoir An external power supply (50), a syringe (60) provided on one of the reservoirs of the protein sample reservoir for generating a pressure in the fluid channel, a first micro magnetism A bead 80, a second micro magnetic beads 180 to which a second antibody binding to the second target material is immobilized, and a micro magnetic beads 80, Which may comprise a magnetic force generating unit 90. The magnetic force generating section 90 may be provided in the area where the first micro magnetic beads 80 are provided and the area where the second micro magnetic beads 180 are provided as shown in FIG. In another embodiment, one magnetic force generating unit 90 may be provided to cover both the area where the first micro magnetic beads 80 are provided and the area where the second micro magnetic beads 180 are provided.

자력발생부(90)는 자력을 인가할 수 있는 수단이면, 특별히 제한되지 않으나, 이용의 편의성을 위해 바람직하게는 영구적인 고정자석이다.The magnetic force generating section 90 is not particularly limited as long as it can apply a magnetic force, but it is preferably a permanent magnet for the sake of convenience of use.

다음, 도 5에 도시된 단백질 농축 소자를 이용하여 단백질을 농축하는 검출 방법을 설명한다. Next, a detection method of concentrating the protein using the protein concentration device shown in Fig. 5 will be described.

먼저, 유체 채널을 형성하는 모세관(10)의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질을 투과시키는 이온 선택성 막(20)을 패터닝하여 형성한다. First, an ion selective film 20 is formed by patterning a predetermined position of a capillary tube 10 forming a fluid channel to allow selective ion permeable material to pass therethrough.

본 실시 예에서도 선택적 이온 투과가 가능한 물질로 나피온(nafion)을 사용하였으나 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.In this embodiment, naphion is used as a material capable of selective ion permeation, but a polyelectrolyte such as polystyrene sulfonate (PSS) or polyallylamine hydrochloride (PAH) may be applied. However, the present invention is not limited thereto Any material may be used as long as it is selectively ion permeable.

모세관(10) 내부의 중앙부에 필터 역할을 하는 이온 선택성 막을 형성하기 위하여 제1 실시 예와, 제2 실시 예에서 설명한 바와 같이, 주사기의 니들을 이용하여, 나피온과 같은 선택적 이온 투과가 가능한 물질(20)을 주입하고, 가열하여, 모세관 내부 표면에 패터닝 형성되도록 한다.As described in the first embodiment and the second embodiment, in order to form an ion selective membrane serving as a filter in the center of the inside of the capillary tube 10, a needle capable of selectively ion-permeable, such as Nafion, (20) is injected and heated so as to be patterned on the inner surface of the capillary.

상기 이온 선택성 막(20)은 양성자)를 선택하여 투과시키는 일종의 나노 필터의 역할을 수행한다. The ion-selective membrane 20 serves as a kind of nanofilter that selectively transmits a proton).

이온 선택성 막(20)이 형성된 모세관 내에 표적 물질과 결합하는 항체가 고정된 미세 자성 구슬을 주입한다. Micro-magnetic beads having immobilized antibodies binding to the target substance are injected into the capillary in which the ion-selective membrane 20 is formed.

미세 자성 구슬을 주입하기 위해서는, 제2 실시 예에서 설명한 바와 같이, 주사기 니들 방법을 이용한다. 즉, 농축하고자 하는 표적 물질과 결합하는 항체가 고정된 미세 자성 구슬을 담은 주사기의 니들은 모세관(10)의 원하는 위치까지 삽입한 후, 미세 자성 구슬을 주입한다. To inject the micro magnetic beads, as described in the second embodiment, a needle needle method is used. That is, the needle of the syringe containing the micro-magnetic beads immobilized with the antibody binding to the target substance to be concentrated is inserted to the desired position of the capillary 10, and then the micro magnetic beads are injected.

즉, 주사기의 니들을 상기 모세관 일측단으로부터 중앙부로 삽입하여 상기 제1 표적 물질과 결합하는 제1 항체가 고정된 제1 미세 자성 구슬(80)을 1차 주입하고, 상기 제2 표적 물질과 결합하는 제2 항체가 고정된 제2 미세 자성 구슬(180)을 주입한다. 이 때, 제2 미세 자성 구슬(180)은 제2 표적 물질과 소정의 간격으로 이격시켜 주입하는 것을 특징으로 한다. That is, the needles of the syringe are inserted from one end of the capillary to the center thereof, and the first micro magnetic beads 80 to which the first antibody binding to the first target material is immobilized are firstly injected, The second micro magnetic beads 180 to which the second antibody is immobilized. In this case, the second micro magnetic beads 180 are separated from the second target material by a predetermined distance.

이 때, 제2 표적물질이 검출 대상 물질이 된다. 제1 표적물질은 검출 대상 물질인 제2 표적물질을 검출할 때 방해되는 물질로서, 제2 표적물질과 분리하기 위해 이용한다. At this time, the second target material becomes the detection target material. The first target substance is a substance which is disturbed when detecting the second target substance, which is the substance to be detected, and is used for separating from the second target substance.

항체를 미세 자성 구슬에 고정하는 방법에 대해서는 제2 실시 예에서 설명하였으므로, 그 설명을 생략한다. The method of immobilizing the antibody on the micro magnetic beads has been described in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

이온 선택성 막(20), 제1 미세 자성 구슬(80) 및 제2 미세 자성 구슬(180)이 마련된 모세관(10)의 양 끝 단에, 각각 양전극과 음전극이 연결되어 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40)를 연결한다. 상기 레저버(30, 40)는 와이어를 통해서 전원을 공급하는 외부 전원(50)과 연결된다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 레저버(30, 40)에는 외부 전원과 연결될 수 있도록 박막전극이 구비될 수도 있다. 이러한 전극은 일 예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.A positive electrode and a negative electrode are connected to both ends of the capillary tube 10 provided with the ion selective membrane 20, the first minute magnetic beads 80 and the second minute magnetic beads 180, Connect sample reservoirs (30, 40). The reservoirs 30 and 40 are connected to an external power source 50 that supplies power through wires. According to another embodiment of the present invention, the reservoirs 30 and 40 may be provided with thin-film electrodes to be connected to an external power source. Such an electrode is merely an example, but is not limited thereto.

앞서 설명한 바와 같이, 도 2와 같은 모세관 전기영동은 샘플 성분들을 분리하기 위해 분자의 전기영동 특성 및/또는 작은 모세관 내 샘플의 전기삼투성 유동을 활용하는 기법이다. As described above, capillary electrophoresis as in Fig. 2 is a technique that utilizes the electrophoretic characteristics of molecules and / or the electroosmotic flow of a sample in a small capillary to separate sample components.

다만, 모세관(10)은 이온 선택성 막(20)이 미세 자성 구슬(80, 180)이 주입된 영역을 기준으로 음 전극 방향으로 오도록 한다. However, the capillary 10 allows the ion-selective membrane 20 to be in the negative electrode direction with respect to the region where the micro magnetic beads 80 and 180 are implanted.

본 실시 예에 따른, 실리카 모세관(10)은 전해질을 함유하는 버퍼 용액으로 채워진다. 모세관(10)의 각 단부는 버퍼 전해질을 수용하는 분리된 유체 저장조인 레저버(30, 40) 내에 위치한다. According to the present embodiment, the silica capillary tube 10 is filled with a buffer solution containing an electrolyte. Each end of the capillary tube 10 is positioned within the reservoir 30, 40, which is a separate fluid reservoir that receives the buffer electrolyte.

상기 레저버 중 하나(30)에 제1 포텐셜 전압 레저버(40)에 제2 포텐셜 전압이 놓인다. 따라서, 단백질 시료에서 포지티브로 하전된 입자 및 네거티브로 하전된 입자들은, 레저버(30, 40)에 인가된 다른 포텐셜 전압에 의해 형성된 전장의 영향을 받아 모세관(10)을 통해 각각 반대 방향으로 이동하게 된다. 또한, 주사기(60)에 의해 모세관(10) 내에 압력을 발생시킨다. A second potential voltage is placed on the first potential voltage reservoir (40) in one of the reservoirs (30). Thus, the positively charged particles and the negatively charged particles in the protein sample undergo the influence of the electric field formed by the different potential voltages applied to the reservoirs 30, 40 and move in opposite directions through the capillary tube 10, respectively . Further, a pressure is generated in the capillary tube 10 by the injector 60.

이때, 유체의 각 성분의 전기삼투성 유동, 전기영동형 이동도(mobility) 및 압력은 각 유체 성분에 대한 전반적 이동을 결정한다. 상기 전위차와 압력을 조절하여, 농축 플러그의 이동 속도, 농축비, 농축 위치를 조절한다. At this time, the electroosmotic flow, electrophoretic mobility and pressure of each component of the fluid determine the overall movement for each fluid component. The potential difference and the pressure are adjusted to adjust the moving speed, the concentration ratio, and the concentration position of the concentration plug.

한편, 모세관(10)의 중앙부에 설치된 이온 선택성 막(20)은 나노채널의 역할을 수행하여 특정 이온들을 선택적으로 매우 빠르게 투과시킨다.On the other hand, the ion selective membrane 20 provided at the center of the capillary tube 10 performs a role of a nanochannel so that specific ions are selectively and rapidly transmitted.

이온 선택성 막(20)을 투과한 단백질 입자들 중 일부(70)는, 앞서 설명한 전기삼투성과 전기영동성 이동도(F2) 및 압력(F1)에 의해 형성된 와류에 의해 농축된다. A portion (70) of the protein particles transmitted through the ion selective membrane (20) is concentrated by the vortex formed by the electroosmosis and electrophoretic mobility (F2) and the pressure (F1) described above.

한편, 물질의 고유 성질에 따라 전기삼투성과 전기영동성 이동도(F2) 및 압력(F1)에 의해 형성된 와류를 벗어나 이동하는 단백질 입자들 중 제1 미세 자성 구슬(80)의 항체(82)에 결합된다. On the other hand, binding to the antibody 82 of the first minute magnetic beads 80 among the protein particles moving out of the vortex formed by the electroosmosis and electrophoretic mobility F2 and the pressure F1 according to the intrinsic properties of the substance do.

이 미세 자성 구슬(80)가 마련된 모세관(10)의 외주 측면에 설치된 자력발생부(92)에 의해 발생된 자력에 의해 표적 물질과 결합된 제1 미세 자성 구슬(80)이 포획된다. The first minute magnetic beads 80 combined with the target material are captured by the magnetic force generated by the magnetic force generating portion 92 provided on the outer peripheral side surface of the capillary tube 10 provided with the minute magnetic beads 80. [

물질의 고유 성질에 따라 전기삼투성과 전기영동성 이동도(F2) 및 압력(F1)에 의해 형성된 와류를 벗어나 이동하는 단백질 입자들 중 제2 표적 물질이 제2 미세 자성 구슬(180)의 제2 항체에 결합된다. Of the protein particles moving out of the vortex formed by electroosmosis and electrophoretic mobility (F2) and pressure (F1) depending on the intrinsic properties of the material, the second target material is the second antibody of the second micro magnetic beads 180 Lt; / RTI >

제2 미세 자성 구슬(180)이 마련된 모세관(10)의 외주 측면에 설치된 자력발생부(94)에 의해 발생된 자력에 의해 제2 표적 물질과 결합된 제2 미세 자성 구슬(180)이 포획된다. The second micro magnetic beads 180 combined with the second target material are captured by the magnetic force generated by the magnetic force generating portion 94 provided on the outer peripheral side of the capillary tube 10 provided with the second micro magnetic beads 180 .

주사기의 가압의 세기 또는 전위차를 조절하여 단백질 시료의 유체 내 이동속도를 제어할 수 있다.
The moving speed of the protein sample in the fluid can be controlled by controlling the intensity or the potential difference of the pressure of the syringe.

본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present specification may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present specification is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present specification Should be interpreted.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is not intended to limit the scope of the specification. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10: 모세관
20: 이온 선택성 막
30: 단백질 시료 레저버(reservoir)
50: 외부 전원
60: 주사기
80: 미세 자성 구슬
90: 자력발생부
10: capillary
20: ion selective membrane
30: Protein sample reservoir
50: External power source
60: Syringe
80: Micro magnetic beads
90:

Claims (9)

유체 채널을 형성하는 모세관;
상기 모세관의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 마련되어 형성된 이온 선택성 막;
상기 모세관의 양 끝 단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 유체 채널 양단에 전위차가 발생되고, 상기 전위차의 크기는 조절가능한 한 쌍의 단백질 시료 레저버(reservoir);
상기 단백질 시료 레저버 중 하나의 레저버 측에 마련되며 상기 유체 채널에 압력을 발생시키고, 상기 압력의 세기는 조절가능한 압력발생기;
상기 모세관 내에 표적 물질과 결합하는 항체가 고정된 미세 자성 구슬이 마련된 추출부; 및
상기 항체와 결합하는 표적물질을 추출하기 위하여, 상기 미세 자성 구슬이 마련된 모세관 외주 측면에 설치되어 자력을 발생시키는 자력발생부
를 포함하고,
외부 전극으로부터의 전위차 및 상기 압력발생기의 가압의 세기를 조절하여 상기 유체 채널 내에서 이동하는 농축 플러그의 이동 속도 및 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 모세관을 이용한 단백질 농축 소자.
A capillary forming a fluid channel;
An ion selective membrane formed by providing a material capable of selectively transmitting ions at a predetermined position of the capillary;
A pair of protein sample reservoirs formed at both ends of the capillary and having positive and negative electrodes connected to each other to generate a potential difference at both ends of the fluid channel, the potential difference being adjustable;
A pressure generator provided on a reservoir side of one of the protein sample reservoirs for generating a pressure in the fluid channel, the pressure intensity being adjustable;
An extraction unit provided with a micro magnetic bead in which an antibody binding to a target substance is immobilized in the capillary; And
In order to extract a target substance binding to the antibody, a magnetic force generating unit, which is provided on the outer peripheral side of the capillary having the micro magnetic beads and generates magnetic force,
Lt; / RTI >
And adjusting the movement speed and position of the concentrating plug moving in the fluid channel by adjusting the potential difference from the external electrode and the pressure of the pressure generator.
제1항에 있어서, 상기 추출부는 제1 표적 물질과 결합하는 제1 항체가 고정된 제1 미세 자성 구슬과 제2 표적 물질과 결합하는 제2 항체가 고정된 제2 미세 자성 구슬이 소정의 간격으로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 모세관을 이용한 단백질 농축 소자.[2] The method of claim 1, wherein the extracting unit comprises: a first micro magnetic bead in which a first antibody binding to a first target substance is immobilized, and a second micro magnetic bead in which a second antibody binding to a second target substance is immobilized, And a capillary-type protein concentration device. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 미세 자성 구슬은 상기 모세관 일측단으로부터 중앙부로 삽입하여 상기 미세 자성 구슬을 주입하여 배치되는 것을 특징으로 하는 모세관을 이용한 단백질 농축 소자.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the micro magnetic beads are inserted from one end of the capillary to the center and injected with the micro magnetic beads.
제1항에 있어서, 상기 단백질 시료 중 소정 단백질 입자들이 전위차와 압력이 발생된 상기 유체 채널을 통과하면서 상기 이온 선택성 막의 전단부에 농축되는 것을 특징으로 하는 모세관을 이용한 단백질 농축 소자.The capillary-based protein concentration device according to claim 1, wherein predetermined protein particles in the protein sample are concentrated at the front end of the ion selective membrane while passing through the fluid channel in which a potential difference and a pressure are generated. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 선택적 이온 투과가 가능한 물질은 나피온(nafion)인 것을 특징으로 하는 모세관을 이용한 단백질 농축 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the selective ion permeable material is nafion. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
유체 채널을 형성하는 모세관의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질을 투과시키는 이온 선택성 막을 패터닝하여 형성하는 단계;
상기 모세관 내에 표적 물질과 결합하는 항체가 고정된 미세 자성 구슬을 주입하는 단계;
상기 모세관의 양 끝 단에 마련되어 단백질 시료를 수용하는 단백질 시료 레저버(reservoir)에 마련된 한쌍의 전극을 통해 외부전원과 연결되어 상기 모세관에 전위차를 발생시키고, 상기 단백질 시료 레저버 중 하나의 레저버 측에 마련된 압력발생기에 의해 상기 모세관 내에 압력을 발생시키는 단계;
상기 전위차와 압력의 발생에 의해 유체 채널 내에서 이동하는 단백질 시료 중 이온 투과가 가능한 물질만 상기 이온 선택성 막을 투과시키는 단계;
상기 미세 자성 구슬이 주입된 상기 모세관의 외주 측면에 자력을 발생시켜 상기 이온 선택성 막을 투과한 물질 중에서 상기 항체에 의해 결합된 표적 물질을 추출하는 단계를 포함하고,
상기 결합된 표적 물질을 추출하는 단계에서, 외부 전극으로부터의 전위차 및 상기 압력발생기의 가압의 세기를 조절하여 상기 유체 채널 내에서 이동하는 농축 플러그의 이동 속도 및 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 모세관을 이용한 단백질 농축 방법.
Forming an ion selective film through a selective ion permeable substance at a predetermined position of a capillary forming a fluid channel;
Injecting a micro magnetic bead having an antibody binding to the target substance immobilized therein;
A capillary disposed at both ends of the capillary and connected to an external power source through a pair of electrodes provided in a protein sample reservoir for receiving a protein sample to generate a potential difference between the capillary and one of the protein sample reservoirs, Generating a pressure in the capillary by a pressure generator provided on a side of the capillary;
Transmitting only the ion permeable substance in the protein sample moving in the fluid channel by the generation of the potential difference and the pressure through the ion selective membrane;
Generating a magnetic force on an outer peripheral side surface of the capillary into which the micro magnetic beads are injected to extract a target substance bound by the antibody among the substances transmitted through the ion selective membrane,
And controlling the moving speed and position of the concentrating plug moving in the fluid channel by adjusting the potential difference from the external electrode and the pressure intensity of the pressure generator in the step of extracting the combined target material A method of protein concentration using a capillary.
제7항에 있어서,
상기 항체가 고정된 미세 자성 구슬을 주입하는 단계에서,
제1 표적 물질과 결합하는 제1 항체가 고정된 제1 미세 자성 구슬을 상기 모세관 일측단으로부터 중앙부로 1차 주입하고, 제2 표적 물질과 결합하는 제2 항체가 고정된 제2 미세 자성 구슬을 상기 제1 미세 자성 구슬과 이격시켜 주입하는 것을 특징으로 하는 모세관을 이용한 단백질 농축 방법.
8. The method of claim 7,
In the step of injecting the micro magnetic beads to which the antibody is immobilized,
A first micro magnetic bead having a first antibody immobilized thereon immobilized on a first target substance is first injected from the one end of the capillary to the center and a second micro magnetic bead with a second antibody immobilized thereon, Wherein the first micro magnetic beads are injected at a distance from the first micro magnetic beads.
삭제delete
KR1020150010741A 2015-01-22 2015-01-22 Protein preconcentration device using capillary and fabrication method thereof KR101710885B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150010741A KR101710885B1 (en) 2015-01-22 2015-01-22 Protein preconcentration device using capillary and fabrication method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150010741A KR101710885B1 (en) 2015-01-22 2015-01-22 Protein preconcentration device using capillary and fabrication method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160090661A KR20160090661A (en) 2016-08-01
KR101710885B1 true KR101710885B1 (en) 2017-02-28

Family

ID=56706885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150010741A KR101710885B1 (en) 2015-01-22 2015-01-22 Protein preconcentration device using capillary and fabrication method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101710885B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102305925B1 (en) 2020-10-16 2021-09-28 강원대학교산학협력단 Water removing unit and method for purifying biological samples

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101948408B1 (en) * 2016-11-18 2019-02-14 주식회사 켈스 Preconcentration Kit for Lateral Flow Assay Strip
WO2018093175A1 (en) * 2016-11-18 2018-05-24 주식회사 켈스 Concentration kit for lateral flow assay strip
KR102185922B1 (en) * 2018-10-12 2020-12-02 광운대학교 산학협력단 Lateral Flow Assay Strip for Preconcentration Fabricated by Infiltration Process
KR102312256B1 (en) * 2020-03-11 2021-10-12 광운대학교 산학협력단 Assembly Biosample Concentration Device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2005294467B2 (en) * 2004-10-06 2011-03-31 New England Biolabs, Inc. Methods and compositions for concentrating secreted recombinant protein
US20090120796A1 (en) * 2007-09-26 2009-05-14 Jongyoon Han Electrokinetic concentration device and methods of use thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Annu. Rev. Anal. Chem., Vol. 7, pp. 317-335 (2014.04.14.)*
Microfluid Nanofluid, Vol. 1, pp. 22-40 (2004.10.02.)*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102305925B1 (en) 2020-10-16 2021-09-28 강원대학교산학협력단 Water removing unit and method for purifying biological samples

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160090661A (en) 2016-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101575056B1 (en) Protein preconcentration device using capillary and fabrication method thereof
KR101710885B1 (en) Protein preconcentration device using capillary and fabrication method thereof
Saylor et al. A review of microdialysis coupled to microchip electrophoresis for monitoring biological events
Dittrich et al. Micro total analysis systems. Latest advancements and trends
US9114402B2 (en) Channel device and sample treatment apparatus including the same
CA2864125C (en) Methods for creating bilayers for use with nanopore sensors
KR20160097639A (en) Biomolecular preconcentrator integrative electrical sensor and fabrication method thereof
US8329115B2 (en) Nanofluidic preconcentration device in an open environment
KR20140015420A (en) Nanopipette apparatus for manipulating cells
KR20180056342A (en) Preconcentration Kit for Lateral Flow Assay Strip
Borberg et al. Light-controlled selective collection-and-release of biomolecules by an on-chip nanostructured device
KR20190020915A (en) Sample Separation Device Based on Origami Using Filtering Layer
KR101853602B1 (en) Single layer biomolecular preconcentrating device and fabrication method thereof
US20170219523A1 (en) Extraction and concentration device
KR101577523B1 (en) Protein preconcentration device for controlling surface charge based on microfluidic system and fabrication method thereof
KR101577524B1 (en) Ion selective micropore device and fabrication method thereof
US20230256430A1 (en) MICROFLUIDIC PRESSURE IN PAPER (µPIP) FOR ULTRA LOW-COST PRECISION MICRO TOTAL ANALYSIS SYSTEMS
KR101770557B1 (en) Biomolecular preconcentrating device
JP6914326B2 (en) Origami-based sample separator
US20210114023A1 (en) Detection system and method for producing same
Vu‐Dinh et al. A dielectrophoresis‐based platform of cancerous cell capture using aptamer‐functionalized gold nanoparticles in a microfluidic channel
KR101718951B1 (en) Biomolecular preconcentration device and fabrication method thereof
KR101789043B1 (en) Origami-based biosample concentration device
EP2049901B1 (en) Method for analyzing samples including a gas evolving means
Yan et al. Chemical cytometry on microfluidic chips

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200218

Year of fee payment: 4