KR101734377B1 - 핵산 추출키트 및 이를 이용한 핵산 추출방법 - Google Patents

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백창윤
박경숙
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 핵산 추출키트 및 이를 이용한 핵산 추출방법에 의하면, 제 1주사기를 이용하여 생물학적 농축 및 파괴할 수 있으며, 제 2 주사기를 이용하여 핵산을 농축 및 정제할 수 있다. 제 1 주사기의 유로에 제 2주사기의 주입부가 맞닿도록 삽입가능하여, 제 1튜브 내의 공간과 제 2튜브 내의 내부공간이 연통될 수 있다. 따라서 캡부를 통하여 시료용액으로부터 비드를 간단하게 분리함과 동시에 파괴된 시료용액을 제 1주사기에서 제 2주사기로 간편하게 이동시킬 수 있다. 그리고 자성체를 이용하여 핵산이 붙어있는 자성입자를 포착하여 불순물을 제거할 수 있다. 따라서 핵산을 단시간에 정제할 수 있어 순도 높은 핵산을 제공할 수 있다. 더불어 자성체는 자성입자가 핵산을 회수 할 때 같이 흘러나오는 것을 방지할 수 있어 핵산용액의 추출이 용이하다.
따라서 시간이 단축되고, 순도 높은 핵산의 추출이 가능하여, 검출 효율성이 높은 핵산 추출키트 및 핵산 추출방법을 제공할 수 있다.

Description

핵산 추출키트 및 이를 이용한 핵산 추출방법{Nucleic acid extracting kit, and nucleic acid extracting method utilizing it}
본 발명은 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 키트(Kit) 및 핵산 추출키트를 이용한 핵산 추출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용 제약이 저감되어 활용도가 높고, 검출 효율성이 향상된 핵산 추출키트 및 이를 이용한 핵산 추출방법에 관한 것이다.
최근 민감하고 정확하게 병원균을 검출하기 위하여 핵산을 추출하는 방법으로, 선택적배지 방법(Selective media method), 특정 항체 또는 항원을 이용한 특이적 반응법, 핵산 증폭법과 같은 방법 등이 개발되고 있다. 특히 대용량의 샘플(Sample) 내에서 극소량의 검체를 검출하는 검출 한계점(Limor of dection; LOD)을 높이기 위한 방법은 나노 파티클(Nano particle), 효소(Enzyme), 화학발광시약(Chemiluminescent reagent), 리포좀(Liposome)과 같은 몇몇의 생물학적 또는 화학적 재료들을 이용한 검출 신호 증폭의 도입에 의하여 급격하게 발전되었다. 또한 식수와 과일, 야채와 같은 간단한 음식 샘플에 내재되어 있는 병원균의 핵산 추출하기 위한 물리적, 화학적, 또는 생물학적 농축 방법은 원심분리법, 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol; PEG)을 이용한 퇴적법, 전하를 띈 필터를 이용한 농축법, NaCl을 이용한 이온세기 증가를 통한 흡착법, 2가 양이온(Ca2 +, Mg2 +)을 이용한 농축법 및 항체를 이용한 분리법 등이 개발되어 있다.
상기한 바와 같이 핵산을 추출하기 위한 종래의 핵산 추출장치는 대한민국 공개특허 제10-2010-0119231호가 개시되어 있다.
하지만, 종래의 핵산 추출장치는 전처리 과정(농축, 정제) 별로 각각의 장치가 필요하며, 하나의 전처리과정이 끝난 후 다른 장치로 이동시켜야 하므로 긴 시간을 필요로 한다. 그러므로 종래의 핵산 추출방법은 긴 전처리과정으로 검출 효율성이 낮다는 문제점이 있다. 따라서 현장에서 핵산을 빠르고 생산성 있게 검출하기 위한 핵산 추출장치 및 핵산 추출방법이 요구된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로, 단순한 피스톤주사기의 구조를 이용하여 생물학적 시료에서 핵산을 추출함으로써 시간을 단축하고 검출 효율을 높일 수 있는 핵산 추출키트 및 이를 이용한 핵산 추출방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핵산 추출키트 및 이를 이용한 핵산 추출방법은, 생물학적 시료 내의 핵산을 추출하는 핵산 추출키트에 있어서, 양단이 개구되고, 내부에 공간이 형성된 관인 제 1튜브와, 상기 제 1튜브의 일측에 상기 시료를 내부로 주입하도록 관통된 주입홀과, 상기 제 1튜브의 타단을 막도록 구비되어, 상기 제 1튜브의 내측에서 슬라이딩 이동하는 제 1피스톤을 포함하는 제 1몸체부와, 상기 제 1몸체부의 일단에 결합되어, 상기 제 1튜브의 일단을 선택적으로 막아 상기 시료를 걸러내는 망으로 구성된 캡부와, 상기 캡부를 통과한 시료가 이동하도록 내부를 관통하는 유로가 형성된 유로부와, 상기 유로부에 분리가능하게 결합되어 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐부를 포함하는 제 1주사기; 및 양단이 개구되고, 내부에 내부공간이 형성된 관인 제 2튜브와, 상기 제 2튜브의 일단에 구비되고, 상기 유로에 삽입되도록 돌출되며, 내부가 관통된 주입관이 형성된 주입부와, 상기 제 2튜브의 타단을 막도록 구비되어, 상기 제 2튜브의 내측에서 슬라이딩 이동하는 제 2피스톤을 포함하는 제 2몸체부와, 상기 제 2몸체부의 일단에 분리가능하게 결합되고, 자성을 가지는 자성체를 포함하는 제 2주사기를 포함한다.
여기서 상기 캡부는, 중앙부가 상기 제 1튜브의 내측에 위치되도록 절곡되어 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 유로부는, 일측이 상기 캡부와 맞닿도록 결합되는 유로부몸체와, 상기 유로부몸체의 일측에 구비되어, 상기 캡부와 맞닿고, 상기 제 1튜브의 내측으로 삽입되도록 돌출되어 형성된 돌출부재와, 상기 캡부로부터 걸러진 시료가 이동하도록 상기 돌출부재와 상기 유로부몸체를 관통하여 형성된 유로를 포함할 수 있다.
또한 상기 개폐부는, 파지가 가능하도록 형성된 손잡이부재와, 상기 손잡이부재의 일단에 돌출되도록 형성되어 상기 유로에 삽입 가능한 돌출봉을 포함할 수 있다.
또한 상기 주입부는, 상기 주입관의 내경이 상기 유로의 내경보다 작도록 형성되고, 외측면이 상기 유로의 내측면과 맞닿도록 삽입되는 것이 바람직하다.
또한 상기 제 1주사기는, 상기 제 1몸체부와 상기 캡부의 사이에 구비되는 오링(O-ring)을 더 포함할 수 있다.
다른 한편으로 본 발명은, 상기 핵산 추출키트를 이용하여, 생물학적 시료 내의 핵산을 추출하는 핵산추출 방법에 있어서, 상기 제 1튜브 내의 공간으로, 완충용액(buffer solution)과 비드 (bead)와, 상기 시료를 주입하는 시료 주입단계; 상기 시료와 상기 비드를 흔들어 상기 비드에 의하여 상기 시료를 파괴시키는 시료 파괴단계; 상기 시료파괴단계에서 파괴된 시료를 상기 캡부에 의하여 비드로부터 분리하고, 분리된 시료용액을 상기 제 2튜브의 내부공간에 주입하는 핵산 분리단계; 상기 시료용액이 주입된 상기 제 2튜브 내의 내부공간에, 자성입자와 상기 시료용액의 핵산이 상기 자성입자에 흡착 가능하도록 하는 첨가용액을 주입하여, 상기 자성체에 의하여 상기 시료용액 내의 핵산을 흡착시키는 핵산 농축단계; 및 상기 핵산 농축단계로부터 흡착된 핵산을 추출하는 핵산 추출단계를 포함한다.
여기서 상기 핵산 분리단계는, 상기 캡부로부터 상기 개폐부를 이탈시켜 상기 유로를 개방하는 유로개방단계와, 상기 주입부를 상기 유로에 삽입시켜, 상기 제 1 튜브와 상기 제 2 튜브를 연통시키는 연통단계, 및 상기 제 1피스톤을 상기 제 1튜브의 일측으로 슬라이딩 이동시켜, 상기 시료용액을 상기 제 1튜브의 공간에서 상기 제 2튜브의 내부공간으로 주입하는 시료 주입단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 핵산 농축단계는, 상기 흡착된 핵산 외의 불순물 용액을 제거하는 불순물 제거단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 핵산 농축단계는, 상기 불순물을 제거한 후, 자성입자에 흡착된 핵산이 수용된 제 2튜브의 내부공간에, 상기 핵산이 상기 자성입자에 흡착 가능하도록 하는 첨가용액을 주입하여, 상기 자성체를 이용하여 상기 핵산을 정제시키는 핵산정제단계를 더 포함할 수 있다. 상기 핵산 정제단계는, 상기 생물학적 시료에 따라 반복 수행 할 수 있다.
또한 상기 생물학적 시료는 침, 객담 및 변으로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 핵산 추출키트 및 이를 이용한 핵산 추출방법에 의하면, 제 1주사기를 이용하여 생물학적 시료를 파괴할 수 있으며, 제 2 주사기를 이용하여 핵산을 농축 및 정제할 수 있다.
제 1 주사기의 유로에 제 2주사기의 주입부가 맞닿도록 삽입가능하여, 제 1튜브 내의 공간과 제 2튜브 내의 내부공간이 연통될 수 있다. 따라서 캡부를 통하여 시료용액으로부터 비드를 간단하게 분리함과 동시에 파괴된 시료용액을 제 1주사기에서 제 2주사기로 간편하게 이동시킬 수 있다.
그리고 자성체를 이용하여 핵산이 붙어있는 자성입자를 포착하여 불순물을 제거할 수 있다. 따라서 핵산을 단시간에 정제할 수 있으며, 순도 높은 핵산을 제공할 수 있다. 더불어 자성체는 자성입자가 핵산을 회수 할 때 같이 흘러나오는 것을 방지할 수 있어 핵산용액의 추출이 용이하다. 따라서 시간이 단축되고, 순도 높은 핵산의 추출이 가능하여, 검출 효율성이 높다.
더불어 피스톤 주사기 타입으로써 연구자들 및 의료진에게 친숙한 플랫폼(Platform)으로 핵산 추출키트를 제공함으로써 사용의 제약이 저감되어 활용성이 높다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 핵산 추출 키트의 제1 주사기의 사시도,
도 2는 도 1의 제 1 주사기의 일부를 절개하여 도시한 절개도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 핵산 추출 키트의 제 2 주사기의 사시도,
도 4는 도 3의 제 2 주사기의 일부를 절개하여 도시한 절개도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 핵산 추출 키트를 이용한 핵산 추출방법을 개략적으로 도시한 블록도,
도 6은 도 5의 핵산 추출 방법의 시료 주입단계 및 시료 파괴단계를 개략적으로 도시한 단면도,
도 7은 도 5의 핵산 추출 방법의 핵산 분리단계를 개략적으로 도시한 단면도,
도 8은 도 5의 핵산 추출 방법의 핵산 정제단계를 개략적으로 도시한 단면도,
도 9는 도 5의 핵산 추출 방법의 핵산 추출단계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 핵산 추출 키트(10)는, 생물학적 시료 내의 핵산을 추출하는 키트(10)로 제 1주사기(100)와 제 2주사기(200)를 포함한다. 상기 생물학적 시료는 침, 객담 및 변으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 제 1주사기(100)는 상기 시료를 용해하고, 시료 내의 핵산을 분리하기 위한 것으로, 제 1몸체부(110), 캡부(120), 유로부(130) 및 개폐부(140)를 포함한다.
상기 제 1몸체부(110)는 제 1 튜브(111), 주입홀(112) 및 제 1피스톤(113)을 포함한다.
상기 제 1튜브(111)는 상기 시료를 수용하는 곳으로, 양단이 개구되고, 내부에 공간(1111)이 형성된 관이다. 따라서 상기 공간(1111)에 상기 시료가 수용될 수 있다. 상기 제 1튜브(111)의 부피는 5ml인 것이 바람직하다. 5ml의 부피는 생물학적 시료를 단시간에 제공하는 양을 고려하였을 경우 충분한 부피이나 이에 한정하는 것은 아니며, 실험용도에 따라 다양한 크기로 변경가능 할 것이다.
상기 주입홀(112)은 상기 제 1튜브(111)의 일측에 형성된다. 즉 상기 주입홀(112)은 상기 제 1튜브(111)의 일측에서 상기 공간(1111)으로 관통되도록 형성되며, 상기 주입홀(112)을 통하여 상기 시료를 상기 공간(1111)으로 주입할 수 있다. 더불어 상기 주입홀(112)을 통하여 상기 시료를 용해하기 위한 완충용액(buffer solution) 및 시료를 파괴하기 위한 비드(B)를 주입할 수 있다.
상기 제 1피스톤(113)은 상기 제 1튜브(111)의 타단을 막도록 구비된다. 또한 상기 제 1피스톤(113)은 상기 제 1튜브(111)의 내측에서 슬라이딩 이동한다. 즉 상기 제 1피스톤(113)은 상기 제 1튜브(111)의 타단을 막은 상태로 슬라이딩 이동이 가능하다. 상기 제 1피스톤(113)의 슬라이딩 이동을 통하여 상기 시료, 완충용액 및 비드(B)를 상기 제 1튜브(111)의 일단으로 이동시킬 수 있다. 또한 상기 제 1피스톤(113)을 슬라이딩 이동시켜, 상기 시료의 용량에 맞추어 상기 공간(1111)의 크기를 선택적으로 가변시킬 수 있다.
상기 캡부(120)는 상기 제 1몸체부(110)의 일단에 결합되어, 상기 제 1튜브(110)의 일단을 선택적으로 막아 상기 시료로부터 상기 비드(B)를 걸러낸다. 즉 상기 비드(B)가 수용된 제 1튜브(110)에 상기 시료 및 완충용액을 주입한 후 흔들어 상기 시료 내의 세균 및 바이러스를 파괴시킨 후, 상기 캡부(120)를 통해 비드(B)를 제외한 시료만을 통과시킴으로써 상기 시료로부터 상기 비드(B)를 걸러 낼 수 있다. 이를 위하여 상기 캡부(120)는 망으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 캡부(120)의 중앙부(121)가 상기 제 1튜브(111)의 내측에 위치되도록 절곡되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기 유로부(130)는 상기 캡부(120)를 통과한 시료용액이 이동하는 곳으로, 상기 유로부(130)를 통하여 상기 시료용액은 후술(後述) 할 제 2주사기(200)로 이동할 수 있다. 이를 위하여 상기 유로부(130)는 유로부몸체(133), 돌출부재(132) 및 유로(131)를 포함한다.
상기 유로부몸체(133)는 일측이 상기 캡부(120)와 맞닿도록 결합한다.
상기 돌출부재(132)는 상기 유로부몸체(133)의 일단이 돌출되어 형성되며, 상기 캡부(120)의 절곡된 중앙부(121)와 맞닿는다. 즉 상기 돌출부재(132)는 상기 중앙부(121)의 크기와 형상에 대응하도록 돌출되어 상기 제 1튜브(111)의 내측으로 삽입된다. 따라서 상기 돌출부재(132)의 외측면과 상기 중앙부(121)의 내측면이 맞닿도록 결합되며, 이러한 결합구조를 통하여 상기 돌출부재(132)와 상기 캡부(120) 사이의 결합력을 향상시켜, 구조적인 안정감으로 높여준다.
상기 유로(131)는 상기 캡부(120)로부터 걸러진 시료용액이 이동하는 공간으로, 상기 돌출부재(132)와 상기 유로부몸체(133)를 관통하여 형성한다. 즉 상기 유로(131)를 통하여 비드(B)를 제외한 시료용액이 상기 제 2주사기(200)로 전달된다.
상기 개폐부(140)는 상기 유로부(130)에 분리가능하게 결합되어 상기 유로(131)를 선택적으로 개폐한다. 상기 개폐부(140)는 손잡이부재(141)와 돌출봉(142)을 포함한다.
상기 손잡이부재(141)는 파지가 가능하도록 형성된다. 따라서 손잡이 부재(141)를 파지하여 힘을 가함으로써 상기 개폐부(140)를 상기 유로부(130)로부터 결합 및 탈거 시킬 수 있다.
상기 돌출봉(142)은 상기 손잡이부재(141)의 일단에 돌출되도록 형성된다. 상기 돌출봉(142)은 상기 유로(131)에 대응하는 형상으로 형성되어, 상기 유로(131)에 삽입가능하며, 상기 돌출봉(142)을 상기 유로(131)에 삽입함으로써 상기 유로(131)를 폐쇄시킬 수 있다. 부연하면, 상기 시료, 완충용액 및 비드를 흔들어 상기 시료로부터 세균 및 바이러스를 파괴시킬 때 상기 돌출봉(142)을 상기 유로(131)에 삽입시켜 상기 유로(131)를 폐쇄시킨 후 흔들 수 있다. 상기 돌출봉(142)을 통하여 상기 유로(131)가 폐쇄되어 상기 시료, 완충용액 및 비드가 외부로 흘러나가는 것을 방지 할 수 있다. 또한 상기 돌출봉(142)을 탈거시켜 상기 유로(131)를 개방함으로써 파괴된 시료를 상기 제 2 주사기(200)로 이동시킬 수 있다.
한편 상기 제 1주사기(100)는 상기 제 1몸체부(110)와 상기 캡부(120)의 사이에 구비되는 오링(O-ring)(150)을 더 포함 할 수 있다. 상기 오링(150)은 상기 제 1튜브(111)의 일단과 상기 캡부(120)의 사이에 구비되어 상기 제 1튜브(111)내의 공간(1111)에 수용된 시료가 외부로 흘러나가지 않도록 실링(sealing) 효과를 준다. 또한 또 다른 상기 오링(150)은 상기 제 1튜브(111)의 내측면과 상기 중앙부(121)의 외측면 사이에 구비되어 상기 제 1튜브(111)내의 공간(1111)에 수용된 시료가 외부로 흘러나가지 않도록 실링(sealing) 효과를 준다. 상기한 바와 같이 오링(150)은 필요에 따라 복수개가 구비 될 수 있으며, 개수와 결합위치는 변경가능 할 것이다.
상기 제 2주사기(200)는 세균 및 바이러스가 파괴되어 핵산이 분리된 시료용액을 상기 제 1주사기(100)로부터 전달받아 농축 및 정제하여 추출한다. 상기 제 2주사기(200)는 제 2몸체부(210)와 자성체(220)를 포함한다.
상기 제 2몸체부(210)는 제 2튜브(211), 주입부(212) 및 제 2피스톤(213)을 포함한다.
상기 제 2튜브(211)는 상기 제 1주사기(100)로부터 이동된 시료를 수용하는 곳으로, 양단이 개구되고, 내부에 내부공간(2111)이 형성된 관이다. 따라서 상기 내부공간(2111)에 상기 제 1주사기(100)로부터 전달받은 시료를 수용한다.
상기 주입부(212)는 상기 제 2튜브(211)의 일단에 구비된다. 또한 상기 주입부(212)는 상기 유로(131)에 대응하도록 형성되어 상기 유로(131)에 삽입된다. 즉 상기 주입부(212)는 상기 제 2튜브(211)의 일단에서 상기 유로(131)에 대응하는 형상과 크기로 돌출된다. 또한 상기 주입부(212)는 상기 시료용액을 전달받기 위하여 내부가 관통된 주입관(2121)이 형성되며, 상기 주입관(2121)은 상기 제 2튜브(211)의 내부공간(2111)과 연통된다. 부연하면 상기 주입부(212)는, 상기 주입관(2121)의 내경이 상기 유로(131)의 내경보다 작도록 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 주입부(212)의 외측면이 상기 유로(131)의 내측면과 맞닿도록 삽입될 수 있다. 상기 주입부(212)가 상기 유로(131)의 내측면과 맞닿도록 삽입됨으로써 상기 시료용액이 외부로 흘러나가지 않고 제 2 튜브(211)의 내부공간(2111)으로 용이하게 이동될 수 있다.
한편, 상기 주입부(212)는 주입부 마개(미도시)를 더 포함할 수 있다. 주입부 마개는 상기 주입부(212)의 일단에서 상기 주입관(2121)을 막도록 구성하여 상기 제 2주사기(200)를 흔들어 핵산을 농축, 정제 및 추출할 때, 시료용액이 외부로 흘러나가는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 2피스톤(213)은 상기 제 2튜브(211)의 타단을 막도록 구비된다. 또한 상기 제 2피스톤(213)은 상기 제 2튜브(211)의 내측에서 슬라이딩 이동한다. 즉 상기 제 2피스톤(213)은 상기 제 2튜브(211)의 타단을 막은 상태로 슬라이딩 이동이 가능하다. 상기 제 2피스톤(213)의 슬라이딩 이동을 통하여 상기 내부공간(2111)에 수용된 시료용액, 불순물 용액, 자성입자, 자성입자가 핵산과 흡착되도록 하는 용액 등을 이동시켜 외부로 배출시킬 수 있다. 또한 상기 제 2피스톤(213)을 슬라이딩 이동시켜, 상기 시료용액의 용량에 맞추어 상기 내부공간(2111)을 선택적으로 가변시킬 수 있다.
상기 자성체(220)는 상기 제 2몸체부(210)의 일단에 분리가능하게 결합되고, 자성을 가진다. 상기 자성체(220)는 상기 주입부(212)의 외주에 형성되어 상기 제 2몸체부(210)의 일단에 결합되는 것이 바람직하며, 도 4에 도시한 바와 같이, 일측이 상기 제 2몸체부(210)의 일단의 형상에 대응하도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 자성체(220)는 핵산이 흡착된 자성입자(M)를 포착하여, 핵산을 제외한 불순물을 제거할 수 있도록 한다. 또한 상기 자성체(220)는 정제된 핵산이 분리된 자성입자(M)를 포착하여, 핵산용액을 추출할 수 있도록 상기 자성입자(M)가 외부로 흘러나오는 것을 방지 할 수 있다. 따라서 상기 자성체(220)를 이용하여 순도 높은 핵산을 추출 할 수 있어, 효율적인 핵산 추출이 가능하다.
상기한 바와 같은 핵산추출 키트(10)는 임상시료 뿐만 아니라 식품, 환경 시료에 직접적으로 사용이 가능하므로 의료 및 환경 내에 존재하는 다양한 생물체를 검사하고 분석하는 연구에 사용이 가능할 것이다. 더불어 주사기 타입으로써 연구자들 및 의료진에게 친숙한 플랫폼(Platform)으로 활용성이 높다.
이하에서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 핵산 추출키트(10)를 이용한 핵산 추출방법(S10)에 대하여 상세하게 설명한다. 상기 생물학적 시료는 침, 객담 및 변으로 이루어진 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 상기 핵산 추출방법(S10)은 생물학적 시료 내의 핵산을 추출하기 위한 방법으로, 시료 주입단계(S100), 시료 파괴단계(S200), 핵산 분리단계(S300), 핵산 농축단계(S400) 및 핵산 추출단계(S500)를 포함한다.
도 6을 참조하면 시료 주입단계(S100) 및 상기 시료 파괴단계(S200)는, 상기 제 1튜브(111) 내의 공간(1111)에, 완충용액(buffer solution), 비드(bead)(B), 및 상기 시료를 주입한다. 상기 완충용액은 트리스-염산(Tris-HCl) 용액인 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며 다른 완충용액을 적용할 수도 있다. 또한 상기 비드(B)는 유리비드(Glass bead) 및 지르코니아 비드(Zirconia bead)인 것이 바람직하나 시료 내 핵산을 분리하기 위하여 세균 및 바이러스를 파괴시킬 수 있는 다른 비드(B)를 적용시킬 수 있다. 상기 시료 주입단계(S100)를 통해 상기 시료를 용해시킬 수 있다. 또한 상기 완충용액에는 상기 시료의 종류에 따라 계면활성제가 더 포함될 수 도 있으며, 상기 계면활성제는 소듐 도데실 설페이트(Sodium Dodecyl Sulfate; SDS)인 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 시료 파괴단계(S200)는 상기 시료 내의 세균 및 바이러스를 파괴하여 핵산을 분리시키는 단계이다. 상기 시료 파괴단계(S200)는 상기 제 1튜브(111)의 공간(1111)에 수용된 완충용액, 시료 및 비드(B)를 흔드는 비드 비팅(Bead beating)을 수행하여 상기 시료를 파괴시킨다. 더욱 구체적으로 설명하면, 완충용액, 시료 및 비드(B) 용액을 믹서(Vortexer)에 장착하여 30 내지 100 Hz 조건으로 3분 내지 10분 동안 흔드는 것이 바람직하며. 상기 비드 비팅에 의하여 상기 시료 내의 세균 및 바이러스를 빠르고 간단하게 파괴할 수 있다.
도 7을 참조하면 상기 핵산 분리단계(S300)는, 시료 파괴단계(S200)에서 파괴된 시료용액를 비드(B)로부터 분리시켜 상기 제 1튜브(111)의 공간(1111)에서 상기 제 2 튜브(211)의 내부공간(2111)으로 이동시키는 단계이다. 여기서 상기 비드(B)는 상기 캡부(120)에 의하여 이동이 제한되고, 파괴된 시료용액만이 이동가능하다. 상기 핵산 분리단계(S300)는 유로개방단계(S310), 연통단계(S320), 시료 주입단계(S330)를 포함할 수 있다.
상기 유로개방단계(S310)는 상기 개폐부(140)에 의하여 폐쇄된 상기 유로(131)를 개방시키는 단계이다. 즉 상기 유로부(130)로부터 상기 개폐부(140)를 이탈시켜 상기 유로(131)를 개방한다.
상기 연통단계(S320)는 상기 제 1주사기(100)와 상기 제 2주사기(200)를 연결하여 상기 제 1튜브(111)의 공간(1111)과 상기 제 2튜브(211)의 내부공간(2111)을 연통시킨다. 즉 상기 유로개방단계(S310)에서 개방된 유로(131)에 상기 주입부(212)를 삽입시켜, 상기 제 1 튜브(111)와 상기 제 2 튜브(211)를 연통시킨다.
상기 시료 주입단계(S330)는 상기 제 1튜브(111)의 공간(1111)에 있는 시료용액을 상기 제 2튜브(211)의 내부공간(2111)으로 주입시키는 단계이다. 상기 제 1피스톤(113)을 상기 제 1튜브(111)의 일측(도 7의 우측)으로 슬라이딩 이동시켜, 상기 시료용액을 상기 제 1튜브(111)의 공간(1111)에서 상기 제 2튜브(211)의 내부공간(2111)으로 주입한다. 상기 시료 주입단계(S330)에서 상기 비드(B)는 상기 캡부(120)에 의하여 이동이 제한되어 상기 제 1튜브(111)의 공간(1111)에 남아 있게되고, 비드(B)를 제외한 시료 용액만이 상기 제 2튜브(211)의 내부공간(21111)으로 이동가능하다.
도 8을 참조하면 상기 핵산 농축단계(S400)는 시료로부터 순도 높은 핵산을추출하기 위하여 농축시키는 단계로 불순물 제거단계(S410)를 포함한다.
상기 핵산 농축단계(S400)는 상기 시료용액이 주입된 상기 제 2튜브(211) 내의 내부공간(2111)에, 자성입자(M)와 상기 시료용액의 핵산이 상기 자성입자(M)에 흡착 가능하도록 하는 첨가용액(C1)을 주입한다. 다음으로 상기 주입부마개(미도시)에 의하여 상기 주입부(212)를 막고 상기 제 2주사기(200)를 흔들어준다. 더욱 구체적으로 설명하면, 상기 제 2주사기(200)를 믹서에 장착하여 2분 동안 흔들어, 상기 자성입자(M)에 핵산을 흡착시킬 수 있으며, 흔드는 방법 및 시간은 이에 한정하는 것은 아니며 시료에 따라 변경될 수 있다. 상기 자성입자(M)에 핵산을 흡착시킨 후 상기 자성체(220)를 상기 제 2몸체부(210)에 결합시키면, 핵산이 흡착된 자성입자(M)가 자성체(220)에 반응하여 상기 몸체부(210)의 일측으로 포착된다.
상기 불순물 제거단계(S410)는, 상기 자성체(220)에 의하여 포착된 핵산이 흡착된 자성입자(M) 외의 불순물 용액을 제거하는 단계이다. 상기 불순물 제거단계(S410)는 상기 자성체(220)에 의하여 핵산이 흡착된 자성입자(M)가 포착되면, 상기 제 2피스톤(213)을 상기 주입부(212)측으로 슬라이딩 이동시켜 상기 제 2튜브(211)의 내부공간(2111)에 있는 불순물 용액을 상기 제 2주사기(200)의 외측으로 밀어 제거한다.
상기 핵산 농축단계(S400)는 핵산 정제단계(S420)를 더 포함할 수 있다. 상기 핵산 정제단계(S420)는 남아있는 불순물을 제거하고 순도를 높이도록 시료용액을 헹구는 단계이다. 상기 핵산 정제단계(S420)는 상기 불순물 제거단계(S410)에서 불순물 용액을 제거한 후, 자성입자(M)에 흡착된 핵산이 수용된 제 2튜브(211)의 내부공간(2111)에, 상기 핵산이 상기 자성입자(M)에 흡착 가능하도록 하고, 남은 불순물을 제거하여 순도를 높이도록 사용하는 첨가용액(C2)을 주입한다. 다음으로 상기 주입부마개(미도시)에 의하여 상기 주입부(212)를 막고 상기 제 2주사기(200)를 흔들어 상기 자성입자(M)에 남아있는 불순물을 제거하도록 한다. 더욱 구체적으로 설명하면, 상기 제 2주사기(200)를 믹서에 장착하여 2분 동안 흔들어, 상기 자성입자(M)에 남아있는 불순물을 제거할 수 있으며, 흔드는 방법 및 시간은 이에 한정하는 것은 아니며 시료에 따라 변경될 수 있다. 상기 자성입자(M)에 의하여 불순물을 제거한 후 상기 자성체(220)를 상기 제 2몸체부(210)에 결합시키면, 핵산이 흡착된 자성입자(M)가 자성체(220)에 반응하여 상기 몸체부(210)의 일측으로 포착된다. 상기 자성체(220)에 의하여 핵산이 흡착된 자성입자(M)가 포착되면, 상기 포착된 핵산이 흡착된 자성입자(M) 외에 불순물 용액을 상기 제 2주사기(200)의 외부로 밀어 제거한다. 즉 상기 제 2피스톤(213)을 상기 주입부(212)측으로 슬라이딩 이동시켜 상기 제 2튜브(211)의 내부공간(2111)에 있는 불순물 용액을 상기 제 2주사기(200)의 외부로 밀어 제거함으로써 상기 핵산을 정제시킨다. 상기 핵산 정제단계(S420)는, 상기 생물학적 시료에 따라 반복 수행할 수 있다. 상기 생물학적 시료가 침(Saliva)일 경우, 시료내의 불순물이 적어 상기 핵산 정체단계(S420)를 필요로 하지 않는다. 반면에, 생물학적 시료가 객담(Sputum)이나 변(Stool)일 경우, 상기 핵산 정제단계(S420)를 3회 이상 반복 수행하는 것이 바람직하다. 더불어 생물학적 시료가 객담 및 변 일 경우, 상기 핵산 정체단계(S420)를 반복 수행 한 후, 마지막으로 수행하는 상기 핵산 정제단계(S420)에서는 상기 주입부마개(미도시)에 의하여 상기 주입부(212)를 막고 상기 제 2주사기(200)를 손으로 흔들어 상기 자성입자(M)에 핵산이 흡착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 9를 참조하면 상기 핵산 추출단계(S500)는, 상기 핵산 농축단계(S400)로부터 흡착된 핵산을 추출하는 단계이다. 상기 핵산 추출단계(S500)는 핵산이 흡착된 자성입자(M)가 수용된 제 2튜브(211)의 내부공간(2111)에 추출용액(C3)을 첨가한다. 상기 주입부마개(미도시)에 의하여 상기 주입부(212)를 막고, 상기 제 2주사기(200)를 흔들어준다. 다음으로 상기 자성체(220)를 상기 제 2몸체부(210)에 결합시키면, 자성입자(M)가 자성체(220)에 반응하여 상기 몸체부(210)의 일측으로 포착된다. 상기 자성체(220)에 의하여 자성입자(M)가 포착되면, 상기 자성입자(M) 외 핵산용액을 상기 제 2주사기(200)의 외부로 밀어 회수한다. 즉 상기 자성체(220)에 의하여 상기 자성입자(M)는 상기 제 2튜브(211)의 내부공간(2111)에 남아있게 되고, 핵산이 포함된 핵산용액 만이 외부로 배출되어 핵산을 회수할 수 있다. 상기 핵산 추출단계(S500)를 통하여 핵산용액을 회수한 후 PCR(Polymerase Chain Reaction, 중합효소 연쇄반응)을 실시함으로써 순도 높은 핵산을 검출 할 수 있다.
본 발명에 따른 핵산 추출키트(10) 및 이를 이용한 핵산 추출방법(S10)에 의하면, 제 1주사기(100)를 이용하여 생물학적 농축 및 파괴할 수 있으며, 제 2 주사기(200)를 이용하여 핵산을 농축 및 정제할 수 있다.
제 1 주사기(100)의 유로(131)에 제 2주사기(200)의 주입부(212)가 맞닿도록 삽입가능하여 제 1튜브(111) 내의 공간(1111)과 제 2튜브(211) 내의 내부공간(2111)이 연통될 수 있다. 따라서 캡부(120)를 통하여 시료용액으로부터 비드(B)를 간단하게 분리함과 동시에 파괴된 시료용액을 제 1주사기(100)에서 제 2주사기(200)로 간편하게 이동시킬 수 있다.
그리고 자성체(200)를 이용하여 핵산이 붙어있는 자성입자(M)를 포착하여 불순물을 제거할 수 있다. 따라서 핵산을 단시간에 정제할 수 있고, 순도 높은 핵산을 제공할 수 있다. 더불어 자성체(200)는 자성입자(M)가 핵산을 회수 할 때 같이 흘러나오는 것을 방지할 수 있어 핵산용액의 추출이 용이하다. 따라서 시간이 단축되고, 순도 높은 핵산의 추출이 가능하여, 검출 효율성이 높다.
더불어 주사기 타입으로써 연구자들 및 의료진에게 친숙한 플랫폼(Platform)으로 핵산 추출키트(10)를 제공함으로써 사용의 제약이 저감되어 활용성이 높다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 핵산 추출키트 100 : 제 1주사기
110 : 제 1몸체부 111 : 제 1튜브
1111 : 공간 112 : 주입홀
113 : 제 1피스톤 120 : 캡부
121 : 중앙부 130 : 유로부
131 : 유로 132 : 돌출부재
133 : 유로부몸체 140 : 개폐부
141 : 손잡이부재 142 : 돌출봉
150 : 오링 200 : 제 2 주사기
210 : 제 2몸체부 211 : 제 2튜브
2111 : 내부공간 212 : 주입부
2121 : 주입관 213 : 제 2피스톤
220 : 자성체 B : 비드
M : 자성입자

Claims (12)

  1. 생물학적 시료 내의 핵산을 추출하는 핵산 추출키트에 있어서,
    양단이 개구되고, 내부에 공간이 형성된 관인 제 1튜브와,
    상기 제 1튜브의 일측에 상기 시료를 내부로 주입하도록 관통된 주입홀과,
    상기 제 1튜브의 타단을 막도록 구비되어, 상기 제 1튜브의 내측에서 슬라이딩 이동하는 제 1피스톤을 포함하는 제 1몸체부와,
    상기 제 1몸체부의 일단에 결합되어, 상기 제 1튜브의 일단을 선택적으로 막아 상기 시료를 걸러내는 망으로 구성된 캡부와,
    상기 캡부을 통과한 시료가 이동하도록 내부를 관통하는 유로가 형성된 유로부와,
    상기 유로부에 분리가능하게 결합되어 상기 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐부를 포함하는 제 1주사기; 및
    양단이 개구되고, 내부에 내부공간이 형성된 관인 제 2튜브와,
    상기 제 2튜브의 일단에 구비되고, 상기 유로에 삽입되도록 돌출되며, 내부가 관통된 주입관이 형성된 주입부와,
    상기 제 2튜브의 타단을 막도록 구비되어, 상기 제 2튜브의 내측에서 슬라이딩 이동하는 제 2피스톤을 포함하는 제 2몸체부와,
    상기 제 2몸체부의 일단에 분리가능하게 결합되고, 자성을 가지는 자성체를 포함하는 제 2주사기를 포함하고,
    상기 캡부는,
    중앙부가 상기 제 1튜브의 내측에 위치되도록 절곡되어 형성되며,
    상기 유로부는,
    일측이 상기 캡부와 맞닿도록 결합되는 유로부몸체와,
    상기 유로부몸체의 일측에 구비되어, 상기 캡부와 맞닿고, 상기 제 1튜브의 내측으로 삽입되도록 돌출되어 형성된 돌출부재와,
    상기 캡부로부터 걸러진 시료가 이동하도록 상기 돌출부재와 상기 유로부몸체를 관통하여 형성된 유로를 포함하는 핵산 추출키트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐부는,
    파지가 가능하도록 형성된 손잡이부재와,
    상기 손잡이부재의 일단에 돌출되도록 형성되어 상기 유로에 삽입가능한 돌출봉을 포함하는 핵산추출키트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 주입부는,
    상기 주입관의 내경이 상기 유로의 내경보다 작도록 형성되고,
    외측면이 상기 유로의 내측면과 맞닿도록 삽입되는 핵산 추출키트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1주사기는,
    상기 제 1몸체부와 상기 캡부의 사이에 구비되는 오링(O-ring)을 더 포함하는 핵산 추출키트.
  7. 청구항 1, 청구항 4 내지 청구항 6항 중 어느 한 항의 핵산 추출키트를 이용하여, 생물학적 시료 내의 핵산을 추출하는 핵산추출 방법에 있어서,
    상기 제 1튜브 내의 공간으로, 완충용액(buffer solution)과 비드 (bead)와, 상기 시료를 주입하는 시료 주입단계;
    상기 시료와 상기 비드를 흔들어 상기 비드에 의하여 상기 시료를 파괴시키는 시료 파괴단계;
    상기 시료파괴단계에서 파괴된 시료를 상기 캡부에 의하여 비드로부터 분리하고, 분리된 시료용액을 상기 제 2튜브의 내부공간에 주입하는 핵산 분리단계;
    상기 시료용액이 주입된 상기 제 2튜브 내의 내부공간에, 자성입자와 상기 시료용액의 핵산이 상기 자성입자에 흡착 가능하도록 하는 첨가용액을 주입하여, 상기 자성체에 의하여 상기 시료용액 내의 핵산을 흡착시키는 핵산 농축단계; 및
    상기 핵산 농축단계로부터 흡착된 핵산을 추출하는 핵산 추출단계를 포함하는 핵산추출 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 핵산 분리단계는,
    상기 캡부로부터 상기 개폐부를 이탈시켜 상기 유로를 개방하는 유로개방단계와,
    상기 주입부를 상기 유로에 삽입시켜, 상기 제 1 튜브와 상기 제 2 튜브를 연통시키는 연통단계, 및,
    상기 제 1피스톤을 상기 제 1튜브의 일측으로 슬라이딩 이동시켜, 상기 시료용액을 상기 제 1튜브의 공간에서 상기 제 2튜브의 내부공간으로 주입하는 시료 주입단계를 포함하는 핵산 추출방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 핵산 농축단계는,
    상기 흡착된 핵산 외의 불순물 용액을 제거하는 불순물 제거단계를 포함하는 핵산추출방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 핵산 농축단계는,
    상기 불순물을 제거한 후, 자성입자에 흡착된 핵산이 수용된 제 2튜브의 내부공간에, 상기 핵산이 상기 자성입자에 흡착 가능하도록 하는 첨가용액을 주입하여, 상기 자성체를 이용하여 상기 핵산을 정제시키는 핵산정제단계를 더 포함하는 핵산추출 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 핵산 정제단계는,
    상기 생물학적 시료에 따라 반복 수행하는 핵산추출 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 생물학적 시료는 침, 객담 및 변 중 어느 하나로 이루어진 핵산 추출방법.
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