KR101875470B1 - 바이오 센서 기판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 바이오 센서 - Google Patents

바이오 센서 기판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 바이오 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이오 센서 기판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 바이오 센서에 관한 것이다.

Description

바이오 센서 기판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 바이오 센서{SUBSTRATE FOR BIOSENSOR, METHOD FOR PREPARING THE SAME, AND BIOSENSOR COMPRISING THE SAME}
본 발명은 다중 진단용 바이오 센서를 제조하는데 사용되는 바이오 센서 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재까지 다양한 바이오/화학 센서가 개발되고 있고, 그 중 헬스케어 진단 산업 분야에서 위해요소(hazard)를 감지하는 바이오 센서(예를 들어, PCR, 진단 키트 등)는 정확성과 정밀성에서 우수한 결과를 보여줌으로써 산업용으로 널리 활용되고 있다.
상기 바이오 센서의 기판(플랫폼)은 유리, 실리콘, 또는 고분자 등의 소재로 이루어져 있으며, 바이오 센서의 용도에 따라 기판의 소재가 결정되고 있다. 예를 들어 리얼타임 피씨알(RT-PCR)이나 바이오 칩과 같은 바이오 센서는 유리 또는 실리콘 소재의 기판이 사용되고 있다.
이러한 바이오 센서의 측정은 유체역학에 기반을 두고 있어, 바이오 센서의 성능은 기판의 표면 성질에 따라 확연한 차이를 나타낸다. 예를 들어, 바이오 칩은 그 표면이 친수성인지 소수성인지에 따라 유체의 흐름이 달라져 반응속도의 차이를 가져오며, 이는 바이오 센서의 반응시간과 민감도에 중요한 영향을 끼치게 된다. 따라서 바이오 센서의 성능을 향상시키기 위해서는 어떠한 표면처리를 실시하여 제조된 기판을 사용할 것인지에 대해 중요하게 고려되어야 한다.
그런데 현재 바이오 센서의 기판을 제조함에 있어 기판의 선택적 표면 기능화의 기술 개발이 부족한 상태임에 따라 다중 진단용 바이오 센서를 얻는데 한계가 있다. 또한 목표 물질을 검출하기 위한 바이오 탐침(항원, 압타머, 단백질 등)을 기판에 부착하기 위해 복잡한 후처리 공정이 요구됨에 따라 바이오 센서의 제조 효율이 떨어지는 문제점도 있다.
대한민국 공개특허공보 제2012-0036623호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 다중 진단용 바이오 센서를 효율적으로 제공할 수 있는 바이오 센서 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 상기 바이오 센서 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 바이오 센서 기판을 포함하는 바이오 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 상기 바이오 센서의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 기판부; 및 상기 기판부의 표면에 결합되며, 빛 감응형 유도체를 포함하는 개질부;를 포함하고, 상기 빛 감응형 유도체가 노르보나디엔(Norbornadiene)계 유도체인 것인 바이오 센서 기판을 제공한다.
상기 노르보나디엔계 유도체는 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017032983412-pat00001
상기 기판부는 유리, 실리콘 및 석영으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 개질부는 상기 기판부의 표면에 복수 개로 결합될 수 있다.
본 발명은, a) 기판부를 준비하는 단계; b) 상기 준비된 기판부를 아민 함유 알콕시실란계 화합물과 반응시키는 단계; 및 c) 상기 아민 함유 알콕시실란계 화합물과 반응한 기판부에 노르보나디엔(Norbornadiene)계 화합물을 도입하여 개질부를 형성하는 단계;를 포함하는 바이오 센서 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 아민 함유 알콕시실란계 화합물은 (3-아미노프로필)트리메톡시실란((3-aminopropyl)trimethoxysilane) 및 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 노르보나디엔계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017032983412-pat00002
본 발명은, 상기 바이오 센서 기판; 및 상기 바이오 센서 기판의 개질부에 결합된 바이오 탐침부;를 포함하는 바이오 센서를 제공한다.
상기 바이오 탐침부는 복수 개로 포함되며, 상기 복수 개의 바이오 탐침부는 서로 상이한 표적물질을 탐침할 수 있다.
본 발명은, A) 상기 바이오 센서 기판을 준비하는 단계; B) 상기 바이오 센서 기판의 일부 영역을 마스킹(masking)하고, 빛을 조사하여 활성화된 개질부와 비활성화된 개질부를 형성하는 단계; C) 상기 활성화된 개질부에 바이오 탐침부를 결합시키는 단계; D) 상기 비활성화된 개질부를 활성화시키는 단계; 및 E) 상기 D) 단계에서 활성화된 개질부에 상기 C) 단계에서 결합된 바이오 탐침부와 상이한 표적물질을 탐침하는 바이오 탐침부를 결합시키는 단계;를 포함하는 바이오 센서의 제조방법을 제공한다.
상기 D) 단계에서 비활성화된 개질부의 활성화는 열처리 또는 전이금속 과의 반응에 의해 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 바이오 센서 기판은 빛에 의해 선택적으로 활성화 또는 비활성화되는 개질부를 포함하기 때문에 이를 이용하여 바이오 센서를 제조할 경우 다중 진단용 바이오 센서를 효율적으로 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바이오 센서 기판을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 바이오 센서 기판의 제조방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 바이오 센서를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 바이오 센서의 제조방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 실험예 1을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 본 발명의 실험예 2를 설명하기 위한 참고도이다.
이하 본 발명을 설명한다.
본 발명은 바이오 센서의 베이스 기재가 되는 바이오 센서 기판의 표면을 개질함에 있어, 표면을 전체적 또는 일괄적으로 개질하던 종래의 방법(예를 들어, 플라즈마 처리)과 달리 표면을 선택적으로 개질하여 다양한 바이오 탐침부를 결합시킬 수 있도록 한 것이 특징으로, 이에 대해 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1. 바이오 센서 기판
도 1을 참조하면, 본 발명의 바이오 센서 기판은 기판부(10)와 개질부(20)를 포함한다.
본 발명의 바이오 센서 기판에 포함되는 기판부(10)는 바이오 센서 기판의 베이스 역할을 하는 것으로, 당 업계에 공지된 물질로 이루어질 수 있다. 구체적으로 기판부(10)는 유리, 실리콘 및 석영으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 바이오 센서 기판에 포함되는 개질부(20)는 기판부(10)의 표면에 결합되어 존재한다. 상기 개질부(20)는 바이오 센서 기판의 제조과정에서 기판부(10)의 표면개질 과정을 거침에 따라 형성되는 것으로, 빛 감응형 유도체를 포함한다.
상기 빛 감응형 유도체는 노르보나디엔(Norbornadiene)계 유도체인 것으로, 상기 노르보나디엔계 유도체에 의해 개질부(20)는 빛(예를 들어, 자외선)이 조사될 경우 선택적으로 활성화 또는 비활성화될 수 있다. 상기 노르보나디엔계 유도체는 특별히 한정되지 않으나, 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물은 빛에 대한 반응성이 우수하면서 특정 조건에 따라 개질부(20)의 활성화와 비활성화의 유도를 용이하게 실시할 수 있기 때문이다.
[화학식 1]
Figure 112017032983412-pat00003
이러한 노르보나디엔계 유도체는 일 측에 아민기를 포함하고 타 측에 친수성기를 포함하는 링커(linker)에 의해 기판부(10)에 결합될 수 있다. 즉, 개질부(20)는 링커와 노르보나디엔계 유도체로 이루어지며, 상기 링커의 친수성기가 기판부(10)의 표면에 결합되고, 상기 링커의 아민기측에 노르보나디엔계 유도체가 결합되어 개질부(20)가 기판부(10)의 표면에 고정될 수 있다.
구체적으로 상기 링커는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복 단위를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112017032983412-pat00004
상기 화학식 3에서 n은 100 내지 1,000,000의 정수이다.
참고로, 상기 화학식 2 및 화학식 3에서 *는 화학식 2와 화학식 3이 서로 결합되는 부위를 의미한다.
한편 개질부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개로 기판부(10)의 표면에 결합될 수 있다.
2. 바이오 센서 기판의 제조방법
본 발명은 상술한 바이오 센서 기판의 제조방법을 제공하는데, 이에 대해 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
a) 기판부(10)의 준비
먼저, 기판부(10)를 준비한다. 상기 기판부(10)의 준비는 통상적으로 공지된 방법에 의해 이루어질 수 있다.
b) 아민 함유 알콕시실란계 화합물과의 반응
상기 준비된 기판부(10)를 아민 함유 알콕시실란계 화합물과 반응시킨다. 구체적으로, 기판부(10)를 아민 함유 알콕시실란계 화합물과 유기 용매(예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등)가 혼합된 용액에 담그고 일정 시간 동안 반응시켜 기판부(10)의 표면에 빛 감응형 화합물의 유도체를 고정시킬 수 있는 링커를 결합시킨다.
상기 아민 함유 알콕시실란계 화합물은 특별히 한정되지 않으나, (3-아미노프로필)트리메톡시실란((3-aminopropyl)trimethoxysilane) 및 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물인 것이 바람직하다.
상기 기판부(10)와 아민 함유 알콕시실란계 화합물의 반응은 불활성 가스(예를 들어, 질소, 또는 아르곤) 존재 하에 이루어질 수 있고, 반응 시간은 특별히 한정되지 않으나 3 내지 9 시간일 수 있다.
c) 개질부(20)의 형성
상기 아민 함유 알콕시실란계 화합물과 반응한 기판부(10)에 노르보나디엔(Norbornadiene)계 화합물을 도입하여 개질부(20)를 형성한다. 구체적으로, 아민 함유 알콕시실란계 화합물과 반응한 기판부(10)를 빛 감응형 화합물인 노르보나디엔계 화합물과 유기 용매(예를 들어, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈 등)가 혼합된 용액에 담그고 일정 시간 동안 반응시켜 기판부(10)의 표면에 결합된 링커에 노르보나디엔계 화합물의 유도체를 고정시킨다.
상기 노르보나디엔계 화합물은 특별히 한정되지 않으나, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112017032983412-pat00005
상기 기판부(10)와 노르보나디엔계 화합물의 반응 시간은 특별히 한정되지 않으나, 10 내지 15 시간일 수 있다.
3. 바이오 센서
본 발명은 다양한 바이오 표적물질을 탐침(검출)할 수 있는 바이오 센서를 제공하는데, 이에 대해 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바이오 센서는 바이오 센서 기판(100)과 바이오 탐침부(200)를 포함한다.
본 발명의 바이오 센서에 포함되는 바이오 센서 기판(100)은 바이오 센서의 베이스 기재 역할을 하는 것으로, 이에 대한 설명은 상기 '1. 바이오 센서 기판'에서 설명한 바와 동일하므로 생략한다.
본 발명의 바이오 센서에 포함되는 바이오 탐침부(200)는 바이오 센서 기판(100)의 개질부(20)에 결합(구체적으로, 개질부(20)의 노르보나디엔계 유도체에 결합)되는 것으로, 바이오 표적물질(예를 들어, 표적 헥산, 혈당, 당화 단백질 등)을 탐침 및 검출한다. 상기 바이오 탐침부(200)는 바이오 센서 기판(100)의 개질부(20)와 결합되는 작용기(예를 들어, -S- 등)와 바이오 표적물질과 결합할 수 있는 반응기(예를 들어, 항원, 압타머, 단백질 등)를 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
한편 바이오 센서 기판(100)에 개질부(20)가 복수 개일 경우, 바이오 센서에 포함되는 바이오 탐침부(200)도 복수 개로 구비될 수 있다. 이때, 복수 개의 바이오 탐침부는 서로 상이한 바이오 표적물질을 탐침할 수 있는 것으로, 이로 인해 본 발명은 다중 진단용 바이오 센서를 제공할 수 있다.
4. 바이오 센서의 제조방법
본 발명은 상술한 바이오 센서의 제조방법을 제공하는데, 이에 대해 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
A) 바이오 센서 기판(100)의 준비
먼저, 상술한 바이오 센서 기판(100)을 준비한다.
B) 활성화된 개질부(20a)와 비활성화된 개질부(20b)의 형성
상기 준비된 바이오 센서 기판(100)의 일부 영역을 마스킹(masking)하고, 빛(예를 들어, 자외선)을 조사하여 활성화된 개질부(20a)와 비활성화된 개질부(20b)를 형성한다.
구체적으로, 바이오 센서 기판(100)에서 바이오 탐침부(200)를 결합시키고자 하는 영역을 선택한 후, 선택된 영역 위에 마스크를 올려놓고 빛을 조사하면 선택된 영역의 개질부(20a)는 활성화 상태를 유지하게 되고, 선택되지 않은 영역의 개질부(20b)는 빛 감응형 유도체와 빛의 반응에 의해 비활성화 상태에 놓이게 되어 활성화된 개질부(20a)와 비활성화된 개질부(20b)를 형성할 수 있다.
C) 바이오 탐침부(200a)의 결합
상기 활성화된 개질부(20a)에 바이오 탐침부(200a)를 결합시킨다. 상기 바이오 탐침부(200a)의 결합은 통상적으로 공지된 방법(예를 들어, 바이오-티올레이션(bio-thiolation))에 의해 이루어질 수 있다.
D) 비활성화된 개질부(20b)의 활성화
상기 바이오 탐침부(200a)를 결합시킨 후 비활성화된 개질부(20b)를 활성화시킨다. 상기 비활성화된 개질부(20b)를 활성화시키는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 열처리 또는 전이금속과의 반응에 의해 이루어질 수 있다.
상기 개질부(20b)의 열처리 조건은 특별히 한정되지 않으나, 70 내지 90 ℃에서 15 내지 24 시간 동안 이루어질 수 있다.
상기 개질부(20b)와 전이금속의 반응도 특별히 한정되지 않으나, 은(Ag), 코발트(Co), 또는 주석(Sn)이 함유된 용액에 바이오 센서 기판(100)을 담그고 10 내지 14 시간 동안 반응시키는 것으로 이루어질 수 있다.
E) 바이오 탐침부(200b)의 결합
상기 D) 단계를 통해 활성화된 개질부(20b)에 상기 C) 단계에서 결합된 바이오 탐침부(200a)와 상이한 바이오 표적물질을 탐침하는 바이오 탐침부(200b)를 결합시킨다.
구체적으로, 바이오 탐침부(200a)가 결합된 개질부(20a) 영역과, 이미 결합된 바이오 탐침부(200a)와 상이한 바이오 표적물질을 탐침하는 새로운 바이오 탐침부(200b)를 결합시킬 개질부(20b) 영역을 마스킹(masking)하고 빛(예를 들어, 자외선)을 조사하여 마스킹되지 않은 영역을 비활성화시킨 후, 새로운 바이오 탐침부(200b)를 결합시키는 과정을 거쳐 상기 C) 단계에서 결합된 바이오 탐침부(200a)와 상이한 바이오 표적물질을 탐침하는 바이오 탐침부(200b)를 결합시킬 수 있다.
상기 바이오 탐침부(200a)와 상이한 바이오 표적물질을 탐침하는 바이오 탐침부(200b)의 결합은 통상적으로 공지된 방법(예를 들어, 바이오-티올레이션(bio-thiolation))에 의해 이루어질 수 있다.
이와 같은 E) 단계를 반복 실시함에 따라 본 발명은 다양한 바이오 표적물질을 탐침 및 검출할 수 있는 바이오 센서를 제조할 수 있다.
이상에 따른 본 발명은 빛이 조사될 경우 비활성화되었다가 특정 조건(예를 들어, 열처리, 전이금속과의 반응 등)에 의해 활성화되는 가역 반응이 가능한 빛 감응형 화합물을 이용하여 바이오 센서 기판 및 이를 포함하는 바이오 센서를 제조하기 때문에 다중 진단용 바이오 센서의 제조 효율을 높일 수 있다.
구체적으로 본 발명은 빛 감응형 유도체가 결합된 개질부를 포함하는 바이오 센서 기판에 빛을 조사함에 있어, 원하는 영역별로 빛을 조사하여 바이오 센서 기판을 선택적으로(영역별로) 활성화 또는 비활성화시키고, 활성화된 영역에 다양한 바이오 탐침부를 결합시켜 바이오 센서를 제조함에 따라 다중 진단용 바이오 센서를 효율적으로 제조할 수 있다.
또한 본 발명은 마스크를 사용하여 바이오 센서 기판의 활성화와 비활성화를 선택적으로(영역별로) 유도할 수 있기 때문에 초소형이면서 마이크로 패턴을 갖는 바이오 센서를 용이하게 제조할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[원료 물질 및 기기 ]
디시클로펜타디엔(dicyclopentadiene), 2-부틴디오익산(2-butynedioic acid), 1,4-디옥산(1,4-dioxane), N,N'-디시클로헥실카르보디이미드(N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide), 3-(아미노프로필)트리메톡시실란((3-aminopropyl)trimethoxysilane)(97 %)을 각각 알드리치(Aldrich)사로부터 구입하여 정제없이 사용하였다. 측정 기기(Instrumentation)로는 A JEOL 3700를 사용하였다.
[ 합성예 1] 노르보르나딘 -2,3- 디카르복시산 ( Norbornadiene -2,3-dicarboxylic acid)의 합성
디시클로펜타디엔(7 ㎖, 52 mmol)을 증류하여 모노머릭 시클로펜타디엔(monomeric cyclopentadiene)을 얻었다. 얻어진 모노머릭 시클로펜타디엔(2.0 g, 30 mmol)을 쿨링 시스템(ice-water bath) 하의 1,4-디오닉산(20 ㎖) 및 2-부틴디오익산(3.0 g, 26.3 mmol)이 혼합된 용액에 첨가하였다. 다음, 모노머릭 시클로펜타디엔이 첨가된 용액을 상온에서 밤새도록 저어준 후 헥산(5 ㎖)을 첨가하고 수집하는 과정을 거쳐 고체 침전물(4.18 g, 수율: 88 %)을 얻었다.
[ 합성예 2] 2.5- 노르보르나딘 -2,3- 디카르복시산 무수물(2,5-Norbornadiene-2,3-dicarboxylic acid anhydride)의 합성
합성예 1에서 합성된 노르보르나딘-2,3-디카르복시산(500 mg, 2.78 mmol, 1.0 eq)과 아세톤(28 ㎖)이 혼합된 혼합물을 N,N'-디시클로헥실카르보디이미드(573 mg, 2.78 mmol, 1.0 eq) 용액에 첨가하였다. 다음, 혼합물이 첨가된 용액을 상온에서 밤새도록 저어준 후 여과 및 증발 과정(evaporating process)을 거쳐 생성물을 수득하였다. 수득된 생성물을 숏 컬럼 크로마토그래피(short column chromatography)를 통해 정제하여 정제된 생성물(215 mg, 수율: 43 %)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3): d 2.71 (s, 2H), 3.99 (s, 2H), 6.98 (s, 2H).
[ 실시예 1]
유리기판(glass substrate)을 톨루엔(20 ㎖)과 3-(아미노프로필)트리메톡시실란(10 ㎕)이 혼합된 용액에 담그고, 질소 분위기 하에 6 시간 동안 흔들어 주는 과정을 거쳐 아민-기능화된 유리기판을 얻었다. 다음, 아민으로 기능화된 유리기판을 톨루엔으로 세정하고, 톨루엔과 메탄올이 1:1의 부피비로 혼합된 혼합물로 미반응된 3-(아미노프로필)트리메톡시실란을 제거하였다.
합성예 2에서 얻어진 2.5-노르보르나딘-2,3-디카르복시산 무수물을 디메틸포름아미드(dimethylformamide)에 용해시켰다. 다음, 2.5-노르보르나딘-2,3-디카르복시산 무수물이 용해된 용액에 아민-기능화된 유리기판을 담그고, 12 시간 동안 흔들어 주는 과정을 거쳐 아민-기능화된 유리기판에 2.5-노르보르나딘-2,3-디카르복시산 무수물을 도입하였다.
[ 제조예 1]
2.5-노르보르나딘-2,3-디카르복시산 무수물이 도입된 실시예 1의 유리기판의 일부 표면을 마스크(hand-made mask)로 커버하였다. 다음, 유리기판의 표면에 자외선(≤300 ㎚)을 조사하여 마스크로 커버되지 않은 유리기판의 표면을 비활성화시켜(quadricyclane form) thiolation 반응이 일어나지 않도록 하였다(A) 및 B) 단계).
그 다음, 형광 라벨(fluorescence label)된 thiol-terminal bioprobe(펩타이드(HS-CDMSPPWHK-K-FITC, Lusen Sci.,))가 함유된 10 ㎕의 용액과 1 ㎖의 디메틸포름아미드가 혼합된 용액에 일부 표면만이 활성화된 유리기판을 담그고 12 시간 동안 반응시킨 후, 디메틸포름아미드 및 탈이온수로 세정하였다(C) 단계).
다음, thiol-terminal bioprobe와 반응한 유리 기판을 AgClO4와 메탄올이 혼합된 용액에 담그고 12 시간 동안 반응시켜 비활성화되었던 유리기판의 표면을 활성화시켰다(D) 단계).
이후, 상기 A) 내지 D) 단계를 반복하여 다른 thiol-terminal bioprobe(압타머(HS-TATCAGTTCTTTGACCTTTGTCA-FAM-3', Bioneer))가 결합된 바이오 센서를 제조하였다.
[ 실험예 1] 기판의 활성화와 비활성화 여부 검증
2.5-노르보르나딘-2,3-디카르복시산 무수물이 도입된 실시예 1의 유리기판의 일부 표면을 마스크(hand-made mask)로 커버하였다. 다음, 유리기판의 표면에 자외선(≤300 ㎚)을 조사하여 마스크로 커버되지 않은 유리기판의 표면을 비활성화시켜(quadricyclane form) thiolation 반응이 일어나지 않도록 하였다.
다음, 활성화 영역과 비활성화 영역을 갖는 유리기판을, 디메틸포름아미드(1 mL)에 4-브로모벤젠사이올(4-Bromobenzenethiol, 5 mg)이 용해된 용액에 담그고 상온에서 12시간 동안 반응 후, 디메틸포름아미드 및 탈이온수로 유리기판을 세정하였다.
세정이 완료된 유리기판을 x-ray 광전자분광법으로 분석하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6을 참조하면, 마스크로 커버되지 않아 활성화 상태가 유지된 영역은 비활성화된 영역에 비해 약 6배 이상의 브롬이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 점은 빛 감응형 화합물인 2,5-노르보르나딘-2,3-디카르복시산 무수물을 유리기판에 도입함에 따라 활성화 영역과 비활성화 영역이 형성된다는 점을 뒷받침하는 것이다.
[ 실험예 2]
서로 다른 종류의 thiol-terminal bioprobe가 결합되었는지를 확인하기 위해 제조예 1에서 제조된 바이오 센서를 형광현미경(EVOS® FL Cell Imaging System, ThermoFisher SCIENTIFIC)으로 분석하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7을 참조하면, 서로 다른 종류의 thiol-terminal bioprobe가 결합된 것을 확인할 수 있다.
10: 기판부
20: 개질부
100: 바이오 센서 기판
200: 바이오 탐침부

Claims (11)

  1. 기판부; 및
    상기 기판부의 표면에 결합되며, 빛 감응형 유도체를 포함하는 개질부;를 포함하고,
    상기 빛 감응형 유도체가 노르보나디엔기를 포함하는 노르보나디엔(Norbornadiene)계 유도체인 것인 바이오 센서 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 노르보나디엔계 유도체가 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 갖는 것인 바이오 센서 기판.
    [화학식 1]
    Figure 112017032983412-pat00006
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판부가 유리, 실리콘 및 석영으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 바이오 센서 기판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 개질부가 상기 기판부의 표면에 복수 개로 결합된 것인 바이오 센서 기판.
  5. a) 기판부를 준비하는 단계;
    b) 상기 준비된 기판부를 아민 함유 알콕시실란계 화합물과 반응시키는 단계; 및
    c) 상기 아민 함유 알콕시실란계 화합물과 반응한 기판부에 노르보나디엔(Norbornadiene)계 화합물을 도입하여 노르보나디엔기를 포함하는 개질부를 형성하는 단계;를 포함하는 바이오 센서 기판의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 아민 함유 알콕시실란계 화합물이 (3-아미노프로필)트리메톡시실란((3-aminopropyl)trimethoxysilane) 및 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 바이오 센서 기판의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 노르보나디엔계 화합물이 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것인 바이오 센서 기판의 제조방법.
    [화학식 2]
    Figure 112017032983412-pat00007
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 바이오 센서 기판; 및
    상기 바이오 센서 기판의 개질부에 결합된 바이오 탐침부;를 포함하는 바이오 센서.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 바이오 탐침부가 복수 개로 포함되며,
    상기 복수 개의 바이오 탐침부는 서로 상이한 표적물질을 탐침하는 것인 바이오 센서.
  10. A) 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 바이오 센서 기판을 준비하는 단계;
    B) 상기 바이오 센서 기판의 일부 영역을 마스킹(masking)하고, 빛을 조사하여 활성화된 개질부와 비활성화된 개질부를 형성하는 단계;
    C) 상기 활성화된 개질부에 바이오 탐침부를 결합시키는 단계;
    D) 상기 비활성화된 개질부를 활성화시키는 단계; 및
    E) 상기 D) 단계에서 활성화된 개질부에 상기 C) 단계에서 결합된 바이오 탐침부와 상이한 표적물질을 탐침하는 바이오 탐침부를 결합시키는 단계;를 포함하는 바이오 센서의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 D) 단계에서 비활성화된 개질부의 활성화는 열처리 또는 전이금속 과의 반응에 의해 이루어지는 것인 바이오 센서의 제조방법.
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