KR101777483B1 - 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분자의 인식을 가속하기 위한 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센싱하고자 하는 분자와 자성입자가 결합하여 형성되는 분자-자성입자 복합체와 상기 복합체에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가하는 자기장발생부를 포함하여, 상기 복합체의 자연적인 운동을 본 현상 그대로 증폭시켜 복합체의 운동 활성화로 분자 인식 속도를 향상시킬 수 있고, 상기 복합체에 가해지는 자기장을 조절하여 즉 복합체의 운동 활성화를 제어하여, 분자인식 속도를 향상시키거나 복합체와 센서의 결합을 제거할 수 있는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템 및 방법에 대한 것이다.

Description

자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템 및 방법{System and method for accelerating molecular recognition by controlling magnetic particle}
본 발명은 분자의 인식을 가속하기 위한 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인식하고자 하는 용해된 상태의 분자와 자성입자가 결합하여 형성되는 분자-자성입자 복합체와 상기 복합체에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가하는 자기장발생부를 포함하여, 상기 복합체의 자연적인 운동을 본 현상 그대로 증폭시켜 복합체의 운동 활성화로 분자 인식 속도를 향상시킬 수 있고, 상기 복합체에 가해지는 자기장을 조절하여 즉 복합체의 운동 활성화를 제어하여, 분자인식 속도를 향상시키거나 복합체와 센서의 결합을 제거할 수 있는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템 및 방법에 대한 것이다.
종래에 질병의 진단을 위해서는 의사를 찾아가 검사를 받아야 하였는데, 이 방법은 많은 시간과 비용을 필요로 하는 문제가 있었다. 따라서, 하기 특허문헌처럼 생물이 가지고 있는 기능을 이용하여 물질 특히 유기화합물의 상태와 농도를 측정하여 암 등의 질병을 진단하는 바이오센서를 활용하여 간편하게 질병을 진단하기 위한 기술이 개발되고 있다. 또한, 상기 바이오센서는 질병의 진단뿐만 아니라 생화학 물질을 검출하는 등의 다양한 분야에 적용하기 위한 연구가 널리 진행되고 있다.
<특허문헌>
공개특허 제10-2002-0004357호(2002. 06. 10. 공개) "바이오센서"
하지만, 종래의 바이오센서를 이용하는 기술은 센싱하고자 하는 분자를 센싱영역으로 이동시키기 위한 원동력으로 상온 용액의 자연적인 브라운 운동에 국한된 분자 확산 현상을 이용하기 때문에 상대적으로 센싱(분자 인식) 시간이 길어지는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 분자-자성입자 복합체에 가하여, 상기 복합체의 자연적인 운동을 본 현상 그대로 증폭시켜 복합체의 운동 활성화로 분자 인식 속도를 향상시킬 수 있는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 분자-자성입자 복합체에 가해지는 자기장을 조절하여 즉 복합체의 운동 활성화를 제어하여, 분자인식 속도를 향상시키거나 분자-자성입자의 결합을 제거할 수 있는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 자성입자를 부착할 수 있는 작용기를 가진 모든 분자에 적용하여 병렬/대량으로 이루어지는 약물 스크리닝, DNA 시퀀싱, 앱타머 선별(SELEX) 등의 어레이형 분자결합 판별 기술의 소요시간을 단축할 수 있는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템 및 방법은 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템은 용매 내에 위치하며, 센싱하고자 하는 분자와 자성입자가 결합하여 형성되는 분자-자성입자 복합체와; 상기 복합체에 자기장을 가하는 자기장발생부;를 포함하며, 상기 자기장발생부는 상기 복합체에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템은 상기 복합체를 수용하며 센싱 영역을 가지는 챔버;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템에 있어서 상기 자기장발생부는 상기 전류공급부로부터 전류를 공급받아 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 발생시키는 자기장원과, 상기 자기장원에 특정 주파수 영역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 공급하는 전류공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템에 있어서 상기 전류공급부는 화이트 노이즈 소스(White noise source)와 f-2 필터를 포함하며, 상기 f-2 필터는 적분기(integrator)가 사용되어, 상기 화이트 노이즈 소스에서 출력되는 특정 주파수 영역에서 주파수에 대해 일정한 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 상기 적분기가 두 번 적분을 수행하여 특정 주파수 영역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 생성하여 자기장원에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템에 있어서 상기 자기장발생부는 상기 복합체에 가해지는 자기장을 조절하여 복합체의 운동 활성화를 제어하는 자기장조절부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템에 있어서 상기 자기장조절부는 자기장원의 세기를 조절하거나 on/off 상태를 바꾸어, 실시간으로 복합체의 운동을 활성화시키거나 분자와 센자의 결합을 해제할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템에 있어서 상기 자성입자는 paramagnetic 또는 superparamagnetic 나노 자성입자가 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속방법은 센싱하고자 하는 분자와 자성입자를 결합시켜 분자-자성입자 복합체를 형성하는 복합체형성단계와, 상기 복합체에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가해 상기 복합체의 확산속도를 증가시키는 자기장제공단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속방법은 상기 자기장제공단계 후 센싱 영역에 도달한 복합체의 분자를 센싱하는 센싱단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속방법에 있어서 상기 자기장제공단계는 전류공급부가 자기장원에 특정 주파수 영역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 공급하는 전류공급단계와, 상기 자기장원이 상기 전류공급부로부터 전류를 공급받아 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 상기 복합체에 공급하는 자기장공급단계와, 상기 자기장공급단계에서 가해진 자기장에 의해 확산 속도가 향상된 상기 복합체가 센서 영역에 도달하는 이동단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 분자-자성입자 복합체에 가하여, 상기 복합체의 자연적인 운동을 본 현상 그대로 증폭시켜 복합체의 운동 활성화로 분자 인식 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 분자-자성입자 복합체에 가해지는 자기장을 조절하여 즉 복합체의 운동 활성화를 제어하여, 분자인식 속도를 향상시키거나 분자-자성입자의 결합을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 자성입자를 부착할 수 있는 작용기를 가진 모든 분자에 적용하여 병렬/대량으로 이루어지는 약물 스크리닝, DNA 시퀀싱, 앱타머 선별(SELEX) 등의 어레이형 분자결합 판별 기술의 소요시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분자 인식 가속시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분자 인식 가속 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하에서는 본 발명에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템을 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 분자 인식 가속시스템은 용매 내에 위치하며, 센싱하고자 하는 분자(11)와 자성입자(12)가 결합하여 형성되는 분자-자성입자 복합체(1)와; 상기 복합체(1)에 자기장을 가하는 자기장발생부(3);를 포함하며, 상기 자기장발생부(3)는 상기 복합체(1)에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가하는 것을 특징으로 한다.
앞서 본 바와 같이, 종래 바이오센서 등을 이용하여 특정 분자를 센싱(분자 인식)하는 방법은 센싱하고자 하는 분자가 브라운 운동에 의한 확산에 의해 센싱 영역으로 도달하면 감지하는 방식인데, 상기 브라운 운동(Brownian motion)은 무방향성 열운동으로, 액체, 기체 속 용매 또는 용질 분자들이 운동에너지를 갖고 이동, 회전 및 진동하는 현상을 말하며, 액체 또는 기체에 용해된 분자들의 확산 현상의 원인이 되며, 생체 내 분자들이 목표지점으로 전달되는 원동력으로 작용한다. 하지만, 상기 브라운 운동의 정도는 용매의 열역학 에너지 레벨에 의해 결정되기 때문에 분자 확산 현상을 가능케 하는 한편, 더 빠른 분자 전달을 가로막는 장애물로 작용하여, 센싱하고자 하는 분자의 양이 적은 경우 분자의 확산 속도가 느려 센싱(분자 인식)에 많은 시간이 소요되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 센싱하고자 하는 분자를 자성입자에 결합시켜 복합체를 형성하고, 상기 복합체에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가해, 복합체의 무방향성의 열운동(브라운 운동)을 증폭(활성화)하여 복합체의 확산 속도를 증가시켜, 즉 자성입자에 결합한 분자가 센싱 영역에 빨리 도달하도록 하여 센싱(분자 인식)을 가속화할 수 있게 된다.
앞서 설명한 기술적 사상을 이용한 분자 인식 가속시스템을 구체적으로 살펴보면, 상기 분자 인식 가속시스템은 센싱하고자 하는 분자(11)와 자성입자(12)가 결합하여 형성되는 분자-자성입자 복합체(1)와, 상기 복합체(1)를 수용하며 센싱 영역을 가지는 챔버(2)와, 상기 챔버(2) 내에 위치하는 상기 복합체(1)에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가하는 자기장발생부(3)를 포함하여, 상기 복합체(1)의 무방향성의 열운동(브라운 운동)을 증폭(활성화)하여 복합체(1)의 확산 속도를 증가시켜, 자성입자(12)에 결합한 분자(11)가 센싱 영역에 빨리 도달하도록 하여 분자 인식을 가속화할 수 있는 특징이 있다.
상기 분자-자성입자 복합체(1)는 센싱하고자 하는 분자(11)와 자성입자(12)가 결합하여 형성되는 구성으로, 상기 자기장발생부(3)에서 가해지는 자기장에 의해 상기 챔버(2)의 용매(21) 내에서의 확산 속도가 증가하게 된다.
상기 분자(11)는 센싱(분자 인식)하고자 하는 특정 물질로, 예컨대 단백질, 펩타이드, DNA, RNA, 항원, 항체, 유기화합물, 무기화합물 등의 다양한 물질을 대상으로 할 수 있다.
상기 자성입자(12)는 센싱하고자 하는 특정 분자(11)와 결합할 수 있는 수용체를 가지며 자성을 띠도록 형성된 입자로, 나노 또는 마이크로 사이즈의 자성을 띠는 다양한 입자가 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 자성입자(12)는 paramagnetic/superparamagnetic 나노 자성입자가 활용될 수 있는데, 이는 여러 개의 permanent magnetic dipole 입자를 클러스터 형식으로 결속시킨 형태로, 평소에는 자기모멘트(magnetic moment)들이 각기 다른 방향으로 나열하여 자기장을 띠지 않다가, 외부 자기장이 가해졌을 시 magnetic moment들이 같은 방향으로 나열되며 자성을 띠는 것을 의미한다. 이는 외부 자기장이 작용하지 않는 동안 나노 자성입자들이 aggregate(응집)하는 것을 방지할 수 있다.
상기 챔버(2)는 상기 복합체(1)를 수용하며 센싱 영역(22)을 가지는 구성으로, 상기 챔버(2) 내에는 액체상태의 용매(21)가 채워져 있고 상기 챔버(2)의 일 부분에는 특정 분자(11)를 센싱할 수 있는 센싱 영역(22)이 존재하게 된다. 상기 센싱 영역(22)에는 특정 분자(11)의 존재 및 양을 분석하는 센서(미도시)가 위치하게 된다. 상기 센서는 질병, 화합물 등을 진단하기 위해 사용하는 종래의 나노센서 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 센서는 센싱하고자 하는 분자(11)가 근접하거나 결합했을 시에 전기적, 광학적 또는 화학적인 변화를 생산하는 센서로, 전기화학센서(electrochemical sensor(potentiometric, amperometric)), 광학센서(optical sensor), 형광센서(fluorescence sensor) 등이 활용될 수 있다. 상기 자성입자(12)를 수용하는 챔버(2) 내에 센싱하고자 하는 분자(11)를 공급하면, 상기 자성입자(12)는 상기 분자(11)와 특이적으로 결합하여 복합체(1)를 형성하고, 이후 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 상기 복합체(1)에 가해 상기 복합체(1)의 무방향성의 열운동(브라운 운동)을 증폭(활성화)하여 복합체(1)의 확산 속도를 증가시켜, 자성입자(12)에 결합한 분자(11)가 센싱 영역(22)에 빨리 도달하도록 하는데, 이에 대해서는 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 자기장발생부(3)는 챔버(2) 내에 위치하는 상기 복합체(1)에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가하는 구성으로, 자기장원(31), 전류공급부(32), 자기장조절부(33) 등을 포함한다.
상기 자기장원(31)은 상기 전류공급부(32)로부터 전류를 공급받아 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 공급하는 구성으로, 상기 복합체(1)가 위치하는 챔버(2)를 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 상기 자기장원(31)은 전기적 제어가 가능하도록 전자석이 사용되며, 바람직하게는 상기 자성입자(12)가 자기장에 의해 받는 힘은 자기장의 공간적 변화값(spatial gradient)에 비례하므로 공간적 변화값을 갖는 자기장원이 사용되며 일 예로 일직선 전선, 솔레노이드(코일) 등이 사용될 수 있다. 상기 자기장원(31)은 상기 챔버(2)의 일측 또는 양측에 설치될 수 있다. 상기 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장이라 함은 특정 주파수 대역(예컨대 0 내지 100KHz)에서 f2(f는 주파수를 의미함)에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도(power spectral density)를 가지는 자기장을 의미한다. 무방향적 브라운 운동하는 입자의 이동 양상을 브라운 노이즈(Brownian noise)라고 하는데, 브라운 노이즈 스펙트럼(Brownian noise spectrum)을 보면 특정 주파수 대역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지게 된다. 따라서, 상기 자기장원(31)은 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 복합체(1)에 가해, 용매 내 복합체(1)의 무방향성 열운동(브라운 운동)을 증폭(활성화)하여 복합체(1)의 확산 속도를 증가시키게 된다(즉, 상기 복합체(1)의 자연적인 운동(브라운 운동)을 본 현상 그대로 증폭시킨다).
상기 전류공급부(32)는 상기 자기장원(31)이 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 공급할 수 있도록 특정 주파수 영역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 공급하게 된다. 상기 전류공급부(32)는 일 예로 화이트 노이즈 소스(White noise source)와 f-2 필터를 이용하여 특정 주파수 영역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 생성 공급하게 된다. 상기 f-2 필터는 적분기(integrator)가 사용될 수 있으며, 상기 화이트 노이즈 소스에서 출력되는 특정 주파수 영역에서 주파수에 대해 일정한 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 상기 적분기가 두 번 적분을 수행하여 특정 주파수 영역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 생성하여 자기장원(31)에 공급하게 된다.
상기 전류공급부(32)는 다른 예로 다른 주파수와 크기를 가지는 복수 개의 교류전류를 생성하고, 상기 복수 개의 교류전류를 중첩하여(superpose) 생성된 교류전류를 상기 자기장원(31)에 공급하게 된다.
상기 자기장조절부(33)는 상기 복합체(1)에 가해지는 자기장을 조절하여 복합체(1)의 운동 활성화를 제어한다. 상기 센싱하고자 하는 분자(11)와 센서의 결합력은 기 정해져 있으므로, 상기 복합체(1)의 운동 활성화를 점차 크게 하는 경우 상기 복합체(1)의 확산속도가 증가하다고 상기 분자(11)와 센서의 결합이 해제되게 된다. 즉, 복합체(1)의 열확산성을 작게 높여주는 경우(분자와 센서의 결합력을 해제할 수 없을 정도) 분자 인식 속도를 향상시킬 수 있고, 복합체(1)의 열확산성을 크게 높여 주는 경우(분자와 센서의 결합력을 해제할 수 있을 정도 이상) 복합체와 센서의 결합을 분리시킬 수도 있다. 즉, 상기 자기장조절부(33)는 자기장원(31)의 세기를 조절하거나 on/off 상태를 바꾸어 주면서 실시간으로 복합체(1)의 운동을 활성화시키거나 센서와의 결합을 해제할 수 있다. 예컨대, 상기 자기장조절부(33)는 상기 전류공급부(32)에 의해 공급되는 전류의 세기를 조절하거나 전류 공급의 on/off를 통해 상기 복합체(1)에 가해지는 자기장을 조절할 수 있다.
앞서 설명한 기술적 사상과 분자 인식 가속시스템을 이용하는 분자 인식을 가속화하는 방법을 도 1 및 2를 참조하여 설명하면, 상기 분자 인식 가속화 방법은 센싱하고자 하는 분자(11)와 자성입자(12)를 결합시켜 분자-자성입자 복합체(1)를 형성하는 복합체형성단계(S1)와, 상기 복합체(1)에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가해 상기 복합체(1)의 확산속도를 증가시키는 자기장제공단계(S2)와, 상기 자기장제공단계(S2) 후 센싱 영역에 도달한 복합체(1)의 분자를 센싱하는 센싱단계(S3) 등을 포함한다.
상기 복합체형성단계(S1)는 센싱하고자 하는 분자(11)와 자성입자(12)를 결합시켜 분자-자성입자 복합체(1)를 형성하는 단계로, 투입단계(S11), 반응단계(S12) 등을 포함한다.
상기 투입단계(S11)는 용매가 채워져 있으며 일 부분에 센싱 영역이 존재하는 챔버 내에 센싱하고자 하는 분자(11)와 자성입자(12)를 투입하는 단계이다.
상기 반응단계(S12)는 상기 용매 내에서 상기 분자가 상기 자성입자의 수용체에 결합하여 분자-자성입자 복합체(1)를 형성하는 단계이다.
상기 자기장제공단계(S2)는 상기 복합체(1)에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가해 상기 복합체(1)의 확산속도를 증가시키는 단계로, 전류공급단계(S21), 자기장공급단계(S22), 이동단계(S23) 등을 포함한다.
상기 전류공급단계(S21)는 전류공급부(32)가 상기 자기장원(31)에 특정 주파수 영역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 공급하는 단계이다.
상기 자기장공급단계(S22)는 상기 자기장원(31)이 상기 전류공급부(32)로부터 전류를 공급받아 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 공급하는 단계이다.
상기 이동단계(S23)는 상기 자기장공급단계(S22)에서 가해진 자기장에 의해 확산 속도가 향상된 상기 복합체(1)가 센서 영역에 도달하는 단계이다. 상기 자기장제공단계(S2)에서는 상기 자기장원(31)이 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 복합체(1)에 가해, 용매 내 복합체(1)의 무방향성 열운동(브라운 운동)을 증폭(활성화)하여 복합체(1)의 확산 속도를 증가시켜 상기 분자가 센싱 영역에 도달하는 시간을 단출할 수 있다.
상기 센싱단계(S3)은 센싱 영역에 도달한 복합체(1)의 분자를 센싱하여 특정 분자의 존재 또는 양 등을 검출하는 단계이다. 용매 내에서의 분자는 브라운 운동에 의한 확산에 의해 센싱 영역으로 이동하게 되는데, 자연적인 운동만을 이용하는 경우 분자 인식에 많은 시간이 소용되어, 본원발명은 우선 분자를 자성입자에 결합시켜 복합체를 형성하고 복합체의 브라운 운동을 증폭할 수 있는 자기장을 공급하여 확산 속도를 증가시켜 센싱에 소용되는 시간을 감축하게 된다. 또한, 본원발명은 직류에 의해 자기장을 발생시켜 자성입자를 끌어당기는 방식이나 단일 주파수의 교류에 의해 자기장을 발생시키는 방식이 아니라, 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자자기장을 가해 분자 또는 복합체의 자연적인 운동을 본 현상 그대로 증폭하여 확산 속도를 증가시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 자성입자를 부착할 수 있는 작용기를 가진 모든 분자에 적용하여 병렬/대량으로 이루어지는 약물 스크리닝, DNA 시퀀싱, 앱타머 선별(SELEX) 등의 어레이형 분자결합 판별 기술의 소요시간을 단축할 수 있는 특징이 있다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 복합체 2: 챔버 3: 자기장발생부
11: 분자 12: 자성입자 21: 용매
22: 센싱영역 31: 자기장원 32: 전류공급부
33: 자기장조절부

Claims (10)

  1. 용매 내에 위치하며, 센싱하고자 하는 분자와 자성입자가 결합하여 형성되는 분자-자성입자 복합체와; 상기 복합체에 자기장을 가하는 자기장발생부;를 포함하며,
    상기 자기장발생부는 상기 복합체에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가하는 것을 특징으로 하는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템은
    상기 복합체를 수용하며 센싱 영역을 가지는 챔버;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자기장발생부는
    전류공급부로부터 전류를 공급받아 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 발생시키는 자기장원과, 상기 자기장원에 특정 주파수 영역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 공급하는 전류공급부를 포함하며, f는 주파수를 의미하는 것을 특징으로 하는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전류공급부는
    화이트 노이즈 소스(White noise source)와 f-2 필터를 포함하며, 상기 f-2 필터는 적분기(integrator)가 사용되어, 상기 화이트 노이즈 소스에서 출력되는 특정 주파수 영역에서 주파수에 대해 일정한 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 상기 적분기가 두 번 적분을 수행하여 특정 주파수 영역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 생성하여 자기장원에 공급하며, f는 주파수를 의미하는 것을 특징으로 하는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 자기장발생부는
    상기 복합체에 가해지는 자기장을 조절하여 복합체의 운동 활성화를 제어하는 자기장조절부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 자기장조절부는
    자기장원의 세기를 조절하거나 on/off 상태를 바꾸어, 실시간으로 복합체의 운동을 활성화시키거나 복합체와 센서의 결합을 해제할 수 있는 것을 특징으로 하는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템.
  7. 제3항에 있어서, 상기 자성입자는
    paramagnetic 또는 superparamagnetic 나노 자성입자가 사용되는 것을 특징으로 하는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속시스템.
  8. 센싱하고자 하는 분자와 자성입자를 결합시켜 분자-자성입자 복합체를 형성하는 복합체형성단계와, 상기 복합체에 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 가해 상기 복합체의 확산속도를 증가시키는 자기장제공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속방법은
    상기 자기장제공단계 후 센싱 영역에 도달한 복합체의 분자를 센싱하는 센싱단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 자기장제공단계는
    전류공급부가 자기장원에 특정 주파수 영역에서 f2에 반비례하는 파워스펙트럼 밀도를 가지는 교류전류를 공급하는 전류공급단계와, 상기 자기장원이 상기 전류공급부로부터 전류를 공급받아 브라운 노이즈 스펙트럼형의 자기장을 상기 복합체에 공급하는 자기장공급단계와, 상기 자기장공급단계에서 가해진 자기장에 의해 확산 속도가 향상된 상기 복합체가 센서 영역에 도달하는 이동단계를 포함하며, f는 주파수를 의미하는 것을 특징으로 하는 자성입자 제어를 통한 분자 인식 가속방법.
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