KR101964614B1 - 웨스턴 블로팅용 전사탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자체 냉각 기능을 가지고 있어 간편하면서 실험 효율이 높고 결과 데이터가 보다 정확한 웨스턴 블로팅용 전사탱크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기영동 겔과 전사막 등이 접면하여 결합된 카세트가 하나 또는 복수개 장착되며 버퍼용액이 담기는 탱크와, 장착되는 카세트의 면과 대면하는 상기 탱크의 양쪽 측벽에 설치된 전극을 가지는, 웨스턴 블로팅을 위한 전사탱크에 있어서, 상기 측벽은, (A) 측벽 크기의 마주보는 두 개의 열전도판; (B) 상기 열전도판 사이에 개재된 열전도수단; (C) 상기 열전도판 중 탱크의 외부를 향하는 열전도판에 접면하여 장착된 펠티어 소자; 및 (D) 상기 펠티어 소자의 타면에 접면하여 장착된 방열부;를 포함하는 전사탱크에 관한 것이다.

Description

웨스턴 블로팅용 전사탱크{Transfer Tank for Western Blot}

본 발명은 웨스턴 블로팅용 전사탱크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자체 냉각 기능을 가지고 있어 간편하면서 실험 효율이 높고 결과 데이터가 보다 정확한 웨스턴 블로팅용 전사탱크에 관한 것이다.

분자 생물학이나 생화학 분야에서 DNA, RNA 또는 단백질 등의 생체분자를 분리하고 분석하는 방법으로 전기영동법과 블로팅의 조합이 널리 알려져 활용되고 있다.

먼저 여러 가지 분리 매체(예를 들면, Poly-Acrylamide Gel)를 사용하여 전기영동을 수행함으로써 생체분자를 전하 및 분자량에 따라 정교하게 분리한다. 이어서 전기영동으로 매체상에 분리된 생체분자를 소정의 전사막(니트로셀룰로오스막 또는 Polyvinylidene difluoride막 등)에 전사(transfer)하여 고정하는 블로팅을 진행하는 것이다. 이렇게 전사막에 고정된 생체분자는 분석에 용이하며, 장기간 안정적으로 보존될 수 있어 매우 편리하다.

분리대상 생체분자가 DNA, RNA 또는 단백질인지에 따라 다소 변이가 있지만 본질적으로는 동일한 원리에 의하여 분리되며, 이들을 분리하는 방법을 각각 서던(Southern), 노던(Northern) 및 웨스턴(Western) 블로팅(Blotting)이라 한다.

종래, 전기영동과 블로팅은 각각 독립된 장치를 사용하여 연구자의 수작업에 의해 이루어지는 것이 일반적이었다. 예를 들어, 전기영동 장치에서 등전점 전기영동 및 SDS-PAGE를 행한 후, 겔을 장치로부터 꺼내서 [지지그리드-패드-필터페이퍼-겔-전사막-필터페이퍼-패드-지지그리드] 순서로 적층하고 클램프 등으로 고정한 상태('카세트' 또는 '샌드위치'라 불리기도 함)로 조작한 다음 버퍼용액 존재하에서 겔에 있는 생체분자를 전사막으로 전사(transfer)하는 블로팅을 수행하는 것이다.

한편, 단백질을 분리하는 웨스턴 블로팅에서는 전사하는 과정에서 카세트를 버퍼용액이 들어 있는 전사탱크에 장착하고 전류를 가하게 된다. 종래 방식에 따른 전사과정에서 카세트가 담긴 전사탱크 사진을 도 1에 도시하였다. 도면에서 (A)와 (B)는 각각 전사탱크의 뚜껑을 닫기 전후의 사진이다.

1~2시간 동안의 전사과정에서 전류가 가해지는데, 이때 전기저항이 발생하면서 버퍼용액의 온도가 올라가 심지어는 끓어 넘치는 사태가 발생하기도 한다. 특히 분자량이 큰 단백질인 경우 더 높은 전압의 전류를 가해야 하기 때문에 발열문제가 더욱 심각해진다. 전사과정에서 열이 발생하면 설정해 놓은 전류 특성이 변화하면서 실험결과가 달라질 수도 있으며, 특히 열에 의해 겔이 미세하게 녹으면서 밴드(band)가 왜곡되어 부정확한 실험결과를 야기하게 된다.

한편, 본 발명자들이 사전 테스트한 바, 전사과정에서 열이 많이 발생하지 않더라도 카세트의 면 기준으로 온도차이가 발생하면 역시 실험결과가 부정확하게 됨을 확인하였다. 예를 들면, 카세트의 좌우의 온도를 달리하면 단백질의 전사가 균일하게 일어나지 않는 현상이 발생하여 최종적으로 분리된 단백질들의 양에 대한 잘못된 정보를 얻게 되는 것이다.

이러한 발열 및 열적 불균형 문제를 해결하기 위하여, 종래 대부분의 경우 전사탱크에 미리 얼려놓은 아이스팩을 넣거나 버퍼용액을 냉장보관하여 차가운 상태에서 사용하거나, 전사탱크를 얼음이 채워진 아이스박스에 담근 상태에서 전사과정을 수행하고 있다. 그러나 이들 방법은 얼음의 사전 준비, 실험 과정 중 녹은 물의 일부 제거와 얼음의 보충, 실험 후 녹은 얼음물의 청소(제거) 등 상당히 성가신 면이 있으며, 냉각온도의 제어가 거의 불가능하다는 단점이 있다. 또한 전사탱크가 일종의 전기기구인데 물에 담겨진 상태에서 누전되는 경우 실험결과가 왜곡되거나 사고의 원인이 될 수 있다는 문제점도 있다. 한편, 시판되는 전사탱크에서는 얼음 대신 외부의 냉각수를 전사탱크 내부로 순환시키는 냉각라인을 두는 사례도 있다. 그러나 이의 사용을 위해 별도의 냉각수 공급장치를 두어야 한다.

한편, 공개특허 10-2016-0142359는 전기영동에 의해 검체를 분리하고, 분리된 그 검체를 버퍼조 내의 배출부로부터 배출하고, 전사막을 그 배출부에 접촉시켜 이동시킴으로써 분리된 그 검체를 그 전사막에 "연속식으로" 전사하는 샘플 분리 전사 장치에 관한 것인데, 장치의 양극 버퍼조 외저면에 펠티에 소자를 두어 버퍼용액의 온도를 조절할 수 있음을 언급하고 있다. 그러나 이 장치는 전기영동 후 "카세트-전사탱크-전류공급"하는 통상의 전사가 아니라, 전기영동과 전사가 동시에 진행되는 방식이다. 따라서 카세트나 전사탱크의 개념이 없으며, 따라서 카세트 면의 열적 불균형 문제와는 아무런 관련이 없다. 또한 통상 펠티어 소자의 방열판이 소자 크기의 4~5배 이상 되어야 하는데, 방열판의 위치와 구조 등에 대한 아무런 언급 없이 상당한 크기의 펠티어 소자를 양극버퍼조 외저면에 설치한다고만 언급/도시되어 있을 뿐이다.

공개특허 10-2016-0142359

본 발명은 실험자의 불편함을 최소화하면서 과열 또는 열적 불균형 문제가 없는 웨스턴 블로팅을 위한 전사탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은

전기영동 겔과 전사막 등이 접면하여 결합된 카세트가 하나 또는 복수개 장착되며 버퍼용액이 담기는 탱크와, 장착되는 카세트의 면과 대면하는 상기 탱크의 양쪽 측벽에 설치된 전극을 가지는, 웨스턴 블로팅을 위한 전사탱크에 있어서,

상기 측벽은,

(A) 측벽 크기의 마주보는 두 개의 열전도판; (B) 상기 열전도판 사이에 개재된 열전도수단; (C) 상기 열전도판 중 탱크의 외부를 향하는 열전도판에 접면하여 장착된 펠티어 소자; 및 (D) 상기 펠티어 소자의 타면에 접면하여 장착된 방열부;를 포함하는 전사탱크인 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 의한 전사탱크는, 종래 얼음팩을 사용하거나 얼음물에 담그거나 별도의 냉각수단과 연결하지 않고도 버퍼용액의 냉각이 가능하므로 전사를 위한 성가신 준비과정이 생략되어 간편한 전사를 실시할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 전사과정에서 일정하고 지속적으로 버퍼용액의 냉각이 유지되어 중간관리가 불필요하기 때문에 실험 효율을 높일 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 카세트의 면, 즉 겔-전사막의 면에 대하여 균일한 온도가 유지되므로 보다 정확한 결과 데이터를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 블로팅 과정중에 카세트가 담긴 전사탱크 사진.
도 2는 냉각블록과 펠티어 소자가 결합된 측벽을 가지는 본 발명에 의한 전사탱크 예의 개념적 사시도.
도 3은 금속격자 형식의 열전도수단이 적용된 냉각블록 일예의 수직단면도와 수평단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다. 또한 청구범위의 구성요소에 도면부호가 병기되어 있는 경우, 이는 설명 위한 예시적인 것일 뿐 도면부호로 구성요소를 한정하려는 의도는 아니다.

앞서 설명하였듯이 본 발명은, 전기영동 겔과 전사막 등이 접면하여 결합된 카세트(C)가 하나 또는 복수개 장착되며 버퍼용액이 담기는 탱크와, 장착되는 카세트(C)의 면과 대면하는 상기 탱크의 양쪽 측벽에 설치된 전극을 가지는, 웨스턴 블로팅을 위한 전사탱크(T)에 관한 것이다. 본 발명은 상기 측벽에 특징이 있는 것이다.

본 발명에서 상기 측벽의 어느 하나 또는 둘 모두는, (A) 측벽 크기의 마주보는 두 개의 열전도판(11); (B) 상기 열전도판(11) 사이에 개재된 열전도수단; (C) 상기 열전도판(11) 중 탱크의 외부를 향하는 열전도판(11)에 접면하여 장착된 펠티어 소자(13); 및 (D) 상기 펠티어 소자(13)의 타면에 접면하여 장착된 방열부;를 포함한다.

이러한 본 발명에 의한 전사탱크(T)의 측벽은, 전사탱크(T)의 벽을 이루면서 그 자체가 두 장의 열전도판(11)에 의해 내부 공간을 가지는 납작한 블록구조(이하 편의를 위해 이러한 블록구조를 '냉각블록(B)'이라 칭함)의 외부면에 펠티어 소자(13)와 방열부가 결합되어 있는 것이다. 도 2에 냉각블록(B)(적색으로 표시)과 펠티어 소자(13)가 결합된 측벽을 가지는 본 발명에 의한 전사탱크(T)의 예를 도시하였다. 펠티어 소자(13)의 노출면에는 당연히 방열부가 밀착결합되어 있는데, 도면에서 방열부의 도시를 생략하였다. 도면에서는 측벽에 한 개의 펠티어 소자(13)가 적용된 예를 도시하였지만, 복수개가 적용되는 것도 가능함은 당연할 것이다. 또한 도면에 도시되지는 않았지만, 방열부의 열이 냉각블록(B)으로 역류되지 않도록 펠티어 소자(13)가 접면된 열전도판(11)과 방열부 사이에 단열재를 개재시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 전사탱크(T)에서 냉각블록(B)이 아닌 벽들은 단열재질인 것이 바람직할 것이다.

본 발명에서 상기 열전도수단은, 펠티어 소자(13)에 집중된 냉각능력(=열흡수 능력)이 냉각블록(B)의 전사탱크(T) 내부면으로 고르게 확산되도록 기능을 한다. 즉, 펠티어 소자(13)의 집중된 냉각능력은 외부면의 열전도판(11)에 의한 1차 확산 → 냉각블록(B) 내부의 열전도수단에 의한 2차 확산 → 내부면의 열전도판(11)에 의한 3차 확산을 거쳐 전사탱크(T)의 버퍼용액에 고르게 영향을 미치게 되는 것이다.

본 발명에서는 열전도수단에 의한 냉각능력의 '2차 확산'이 보다 정확하게 이루어지도록 열전도수단을 다양하게 변형시킬 수 있다.

예를 들면, 상기 열전도수단은, 두 열전도판(11)을 연결하는 금속편 또는 금속봉으로서, 펠티어 소자(13)에 가까울수록 낮은 밀도로, 멀수록 높은 밀도로 형성되도록 하는 것이 바람직하다(도시 생략). 또는 상기 열전도수단은, 상기 두 열전도판(11)을 연결하는 금속격자(12a)로서, 펠티어 소자(13)에 가까울수록 격자간 간격이 넓고, 멀수록 격자간 간격이 좁게 형성되도록 할 수도 있을 것이다. 이렇게 분포(밀도)를 달리한 금속편/금속봉 또는 금속격자(12a)에 의해 펠티어 소자(13)의 냉각능력이 펠티어 소자(13)와 가까운 곳은 적게, 먼 곳은 많이 전달되도록 하여 궁극적으로 측벽의 내부면에 열적 편향이 없는 상태가 잘 유지된다. 도 3에 금속격자(12a) 형식의 열전도수단이 적용된 냉각블록(B) 일예의 수직단면도와 수평단면도를 예시적으로 도시하였다. 도면에서 볼 수 있듯이, 금속격자(12a) 사이의 간격은 펠티어 소자(13)와의 거리와 대략 반비례 되도록 배치된다. 도시된 예는 직사각형 격자이지만 타원형 격자일 수도 있고, 격자와 격자 사이에 또 다른 금속격자가 설치될 수도 있을 것이다.

냉각능력의 '2차 확산'이 더욱 잘 이루어지도록, 상기 냉각블록(B)의 두 열전도판(11)의 테두리가 밀봉되어 있으며, 밀봉된 내부에 액상 열매체를 충진하는 것도 바람직하다. 냉각블록(B)에 충진된 열매체에 의해 펠티어 소자(13)의 냉각능력이 보다 빠르고 고르게 내부면의 열전도판(11)으로 분산된다.

이상과 같은 본 발명에 의한 전사탱크(T)를 사용하면 종래 얼음물이나 얼음팩, 별도의 냉각장치 등이 필요하지 않기 때문에 웨스턴 블로팅 과정을 간편하고 신속하게 수행할 수 있으며, 카세트(C) 면에 대하여 균일한 온도가 유지되므로 일관되고 정확한 실험 결과를 얻을 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 온도응답성이 높아 짧은 시간에 냉각이 가능하며 지속적으로 같은 온도 유지가 가능하게 된다.

이외에도 냉각수단으로 펠티어 소자(13)를 채택함으로써 전사탱크(T)의 소형화가 가능하며, 기계적 가동부분이 없어 무소음, 무진동으로 작동 가능한 반영구적 전사탱크(T)가 가능하게 된다.

T. 전사탱크
C. 카세트
B. 냉각블록
11. 열전도판 12a. 금속격자 13. 펠티어 소자

Claims (5)

1. 전기영동 겔과 전사막 등이 접면하여 결합된 카세트(C)가 하나 또는 복수개 장착되며 버퍼용액이 담기는 탱크와, 장착되는 카세트(C)의 면과 대면하는 상기 탱크의 양쪽 측벽에 설치된 전극을 가지는, 웨스턴 블로팅을 위한 전사탱크(T)에 있어서,
   상기 측벽의 어느 하나 또는 둘 모두는
   (A) 측벽 크기의 마주보는 두 개의 열전도판(11);
   (B) 상기 열전도판(11) 사이에 개재된 열전도수단;
   (C) 상기 열전도판(11) 중 탱크의 외부를 향하는 열전도판(11)에 접면하여 장착된 펠티어 소자(13);
   (D) 상기 펠티어 소자(13)의 타면에 접면하여 장착된 방열부; 및
   (E) 상기 펠티어 소자(13)가 접면된 열전도판(11)과 방열부 사이에 개재된 단열재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사탱크(T).
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 열전도수단은,
   상기 두 열전도판(11)을 연결하는 금속편 또는 금속봉으로서, 펠티어 소자(13)에 가까울수록 낮은 밀도로, 멀수록 높은 밀도로 형성되는 것을 특징으로 하는 전사탱크(T).
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 열전도수단은,
   상기 두 열전도판(11)을 연결하는 금속격자(12a)로서, 펠티어 소자(13)에 가까울수록 격자간 간격이 넓고, 멀수록 격자간 간격이 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 전사탱크(T).
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 두 열전도판(11)의 테두리가 밀봉되어 있으며, 밀봉된 내부에는 액상 열매체가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 전사탱크(T).
   
5. 삭제

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