KR102056941B1 - 생체분자 분리용 멤브레인 구조체 - Google Patents
생체분자 분리용 멤브레인 구조체 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102056941B1 KR102056941B1 KR1020180039836A KR20180039836A KR102056941B1 KR 102056941 B1 KR102056941 B1 KR 102056941B1 KR 1020180039836 A KR1020180039836 A KR 1020180039836A KR 20180039836 A KR20180039836 A KR 20180039836A KR 102056941 B1 KR102056941 B1 KR 102056941B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- window
- membrane
- membrane structure
- biomolecule
- frame substrate
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 58
- 210000004725 window cell Anatomy 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 210000001808 exosome Anatomy 0.000 claims description 6
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000693 micelle Substances 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 2
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 238000001015 X-ray lithography Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- -1 and in particular Chemical compound 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000009739 binding Methods 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000019491 signal transduction Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
- B01D69/108—Inorganic support material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1213—Laminated layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/0213—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
- C12N15/1003—Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
- C12N15/1017—Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by filtration, e.g. using filters, frits, membranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6806—Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
- B01D2325/0283—Pore size
- B01D2325/02833—Pore size more than 10 and up to 100 nm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
- B01D2325/0283—Pore size
- B01D2325/02834—Pore size more than 0.1 and up to 1 µm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/04—Characteristic thickness
Abstract
생체분자 분리용 멤브레인 구조체에 관한 기술이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체분자 분리용 멤브레인 구조체는, 상기 멤브레인 구조체의 지지 구조를 이루는 프레임 기판; 및 상기 프레임 기판에 형성된 복수의 윈도 셀을 포함하고, 각각의 윈도 셀은, 상기 프레임 기판을 관통하도록 구성된 윈도; 및 일정 크기 이하의 생체분자를 통과시키는 미세 홀들을 가지며 상기 윈도의 개구를 커버하는 다공막을 포함하여, 생체분자의 손상을 방지하고 생체분자 분리 과정에 요구되는 시간과 비용을 절감함은 물론, 멤브레인 구조체의 내구성을 개선하고 멤브레인 구조체의 취급과 설치를 용이하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체분자 분리용 멤브레인 구조체는, 상기 멤브레인 구조체의 지지 구조를 이루는 프레임 기판; 및 상기 프레임 기판에 형성된 복수의 윈도 셀을 포함하고, 각각의 윈도 셀은, 상기 프레임 기판을 관통하도록 구성된 윈도; 및 일정 크기 이하의 생체분자를 통과시키는 미세 홀들을 가지며 상기 윈도의 개구를 커버하는 다공막을 포함하여, 생체분자의 손상을 방지하고 생체분자 분리 과정에 요구되는 시간과 비용을 절감함은 물론, 멤브레인 구조체의 내구성을 개선하고 멤브레인 구조체의 취급과 설치를 용이하게 한다.
Description
본 발명은 생체분자 분리용 멤브레인 구조체에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 나노 사이즈의 미세 홀을 통해 시료에 포함된 생체분자를 분리하는 생체분자 분리용 멤브레인 구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 생체분자(biomolecule)는 핵산, 단백질, 미세 소포 등과 같이 생체를 구성하는 물질 또는 생체에서 유래된 물질을 말한다. 최근, 세포들 간 신호 전달 물질인 엑소좀(exosome)을 이용하여 암이나 알츠하이머 등의 질병을 진단할 수 있다는 사실이 알려지면서, 엑소좀과 같은 특정 생체분자를 효율적으로 분리할 수 있는 기술에 대한 관심과 연구가 급증하고 있다.
그러나, 미국 공개특허공보 제2012-0142001호에 개시된 바와 같이, 소포 단백질에 달라붙는 항체를 마이크로 칩에 고정시켜 체액 내 소포를 분리하는 기존 기술은, 전처리 과정으로서 원심 분리 과정을 거쳐야 하며 항체를 고정하기 위해 고가의 장비를 사용해야 하기 때문에, 생체분자의 손상을 초래하고 생체분자 분리 과정에 많은 시간과 비용이 요구되는 문제가 있다.
또한, 한국 등록특허공보 제10-0550515호 등에 개시된 바와 같이, 다공막을 사용하여 생체분자를 분리하는 기존 기술은, 단순한 필름 형태의 DFR(dry film resist) 막을 사용하거나 폴리카보네이트(polycarbonate) 막을 사용하기 때문에, 다공막의 내구성이 떨어지고 취급과 설치가 어려운 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 생체분자의 손상을 방지하고 생체분자 분리 과정에 요구되는 시간과 비용을 절감함은 물론, 내구성이 개선되고 취급과 설치가 용이한 생체분자 분리용 멤브레인 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체분자 분리용 멤브레인 구조체는, 상기 멤브레인 구조체의 지지 구조를 이루는 프레임 기판; 및 상기 프레임 기판에 형성된 복수의 윈도 셀을 포함하고, 각각의 윈도 셀은, 상기 프레임 기판을 관통하도록 구성된 윈도; 및 일정 크기 이하의 생체분자를 통과시키는 미세 홀들을 가지며 상기 윈도의 개구를 커버하는 다공막을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 프레임 기판은, 상기 복수의 윈도 셀이 격자 형태로 배열된 윈도 프레임부; 및 상기 윈도 프레임부에서 연장되어 지지 구조를 이루는 지지 프레임부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프레임 기판은, 실리콘 기판을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프레임 기판은, 상기 실리콘 기판에 적층된 산화 실리콘(SiO2) 층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 윈도 셀의 다공막은, 상기 프레임 기판의 일면에 적층되어 지지되며 상기 윈도 셀의 윈도 개구를 커버하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 윈도 셀의 다공막은, 실리콘계 화합물로 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 실리콘계 화합물은, 질화 실리콘(Si3N4)일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 윈도 셀의 다공막은, 50nm 이상 500nm 이하 범위에 해당하는 두께를 가지도록 구성되고, 상기 다공막의 미셀 홀들은, 10nm 이상 3000nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 생체분자는 엑소좀이고, 상기 다공막의 미셀 홀들은, 10nm 이상 300nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 시료에 포함된 생체분자를 다공성 구조를 가진 멤브레인 구조체를 통해 필터링하는 방식으로 분리하도록 함으로써, 생체분자의 손상을 방지하고 생체분자 분리 과정에 요구되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.
또한, 멤브레인 구조체의 지지 구조를 이루는 프레임 기판에 복수의 윈도 셀을 형성하고, 파손되기 쉬운 다공막을 상기 프레임 기판에 적층하여 윈도 셀 단위로 지지함으로써, 멤브레인 구조체의 내구성을 개선하고 멤브레인 구조체의 취급과 설치를 용이하게 할 수 있다.
또한, 실리콘 기판에 산화 실리콘을 적층하여 프레임 기판을 구성함으로써, 잔류 응력으로 인한 멤브레인 구조체의 변형이나 크랙 발생을 방지할 수 있다.
또한, 실리콘계 화합물, 특히 높은 강도를 가지면서 나노 사이즈의 미세 홀 형성이 용이한 질화 실리콘으로 다공막을 구성함으로써, 다공막의 두께를 감소시키고 공극률을 높일 수 있으며, 그 결과 생체분자 분리 효율을 개선할 수 있다.
나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 다양한 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체분자 분리용 멤브레인 구조체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 생체분자 분리용 멤브레인 구조체의 윈도 셀 부분을 나타낸 확대도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A-A′ 부분을 나타낸 수직 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 생체분자 분리용 멤브레인 구조체의 윈도 셀 부분을 나타낸 확대도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A-A′ 부분을 나타낸 수직 단면도이다.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에 있어서, ‘생체분자’는 핵산, 단백질, 미세 소포 등과 같이 생체를 구성하는 물질과 생체에서 유래된 물질은 물론, 이러한 생체분자들이 결합, 분해, 변형, 또는 변이되어 이루어진 모든 물질들을 의미하는 것이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체분자 분리용 멤브레인 구조체(100)가 사시도로 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체(100)는 프레임 기판(110) 및 상기 프레임 기판(110)에 형성되는 복수의 윈도 셀(120)을 포함한다.
프레임 기판(110)은, 멤브레인 구조체(100)의 지지 구조를 이루는 것으로서, 전체적으로 평판 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 프레임 기판(110)은 윈도 프레임부(110a)와 지지 프레임부(110b)를 포함할 수 있다.
윈도 프레임부(110a)는, 복수의 윈도 셀(120)이 형성되어 격자 형태로 배열되는 부분으로서, 후술되는 윈도 셀(120)의 다공막을 지지하는 서브 프레임에 해당하는 부분이다.
지지 프레임부(110b)는, 윈도 프레임부(110a)에서 연장 또는 확장되어 지지 구조를 이루는 부분으로서, 멤브레인 구조체(100)의 운반시 사용자에 의해 파지되거나 멤브레인 구조체(100)의 설치시 다른 구조체에 접착 또는 삽입되어, 윈도 프레임부(110a)를 지지하는 메인 프레임에 해당하는 부분이다.
프레임 기판(110)이 도 1과 같이 사각형의 평판 형태로 구성되는 경우, 윈도 프레임부(110a)는 프레임 기판(110)의 중심 부분에 위치하고, 지지 프레임부(110b)는 프레임 기판(110)의 테두리 부분에 위치할 수 있다. 프레임 기판(110)의 형태, 크기, 윈도 프레임부(110a)와 지지 프레임부(110b)의 위치 등은 멤브레인 구조체(100)가 적용되는 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 프레임 기판(110)은 실리콘 기판으로 구성될 수 있다. 또한, 프레임 기판(110)은 잔류 응력으로 인한 기판의 변형이나 크랙(crack)의 발생을 방지하기 위해, 실리콘 기판에 적층되는 산화 실리콘(SiO2) 층을 포함할 수 있다.
복수의 윈도 셀(120)은, 상술한 바와 같이 프레임 기판(110)의 윈도 프레임부(110a)에 형성되며 격자 형태로 배열될 수 있다.
본 발명에 있어서 유의할 점은, 시료에 포함된 필터링 대상 생체분자는, 윈도 셀(120) 자체에 의해 분리되는 것이 아니라, 각각의 윈도 셀(120)에 형성된 미세 홀들에 의해 분리되는 것이라는 점이다. 즉, 윈도 셀(134)의 크기와 형태는, 필터링 대상 생체분자의 크기와는 무관한 것이다.
도 2에는 도 1에 도시된 생체분자 분리용 멤브레인 구조체(100)의 윈도 셀(120) 부분이 확대도로 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 윈도 셀(120)에는 다수의 미세 홀(h)이 형성된다. 이러한 윈도 셀(120)의 크기는, 예컨대 프레임 기판(110)이 50×50mm 사이즈로 구성되는 경우 1.2×1.2mm 사이즈로 구성될 수 있다. 즉, 윈도 셀(120)의 크기와 형태는, 필터링 대상 생체분자의 크기와는 무관한 것이며, 윈도 셀(120)을 구성하는 다공막의 강도와 두께 등에 따라 다양하게 변경될 수 있는 것이다.
한편, 윈도 셀(120)에 형성되는 미세 홀(h)의 크기는, 필터링 대상 생체분자의 크기에 따라 결정된다. 즉, 윈도 셀(120)에 형성되는 다수의 미세 홀(h)은 10nm 이상 3000nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다. 예컨대, 필터링 대상 생체분자가 엑소좀(exosome)인 경우, 윈도 셀(120)에 형성되는 다수의 미세 홀(h)은 10nm 이상 300nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다.
도 3에는 도 2에 도시된 A-A′ 부분이 수직 단면도로 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 프레임 기판(110)은 적층 구조로 구성될 수 있다. 즉, 프레임 기판(110)은 코어 층을 이루는 실리콘 기판(112)을 포함할 수 있다. 또한, 프레임 기판(110)은 잔류 응력으로 인한 기판의 변형이나 크랙(crack)의 발생을 방지하기 위해, 실리콘 기판에 적층되는 산화 실리콘 층(114)을 더 포함할 수 있다. 산화 실리콘 층(114)은 도 3과 같이 실리콘 기판(112)의 상부 면과 하부 면에 모두 적층될 수 있으며, 실시예에 따라 상·하부 면 중 어느 한 면에만 적층될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 산화 실리콘 층(114)은 반도체 제조 기술의 증착 공정을 통해 실리콘 기판(112)에 적층될 수 있다.
한편, 각각의 윈도 셀(120)은, 윈도(122)와 다공막(124)을 포함할 수 있다.
윈도(122)는, 생체분자 필터링이 수행되는 단위 공간에 해당하는 것으로서, 프레임 기판(110)을 관통하도록 구성된다. 이 경우, 윈도(122)는 반도체 제조 기술의 리소그래피(lithography) 공정을 통해 상술한 프레임 기판(110)의 윈도 프레임부(110a)에 형성될 수 있다.
다공막(124)은, 일정 크기 이하의 생체분자를 통과시키는 다수의 미세 홀(h)을 가지며 상기 윈도(122)의 개구를 커버한다. 이 경우, 다공막(124)은 프레임 기판(110)의 일면에 적층되어 지지되며 윈도(122)의 개구를 커버하도록 구성될 수 있다. 즉, 다공막(124)은 도 3과 같이 프레임 기판(110)의 상부면에 적층되어 지지되며, 윈도(122)의 상단 개구를 커버하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 다공막(124)은 실리콘계 화합물로 구성될 수 있다. 예컨대, 다공막(124)은 질화 실리콘(Si3N4), 산화 실리콘(SiO2) 및 탄화 실리콘(SiC)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 구성될 수 있으며, 특히 질화 실리콘(Si3N4)으로 구성될 수 있다.
질화 실리콘은, 주로 반도체 제조시 알칼리 이온이 반도체 표면으로 확산하는 것을 방지하는 패시베이션(passivation) 막으로 사용되는 소재이다. 본 발명에서는, 질화 실리콘의 특성, 즉 강도가 높고(상온 굽힘 강도 100~140㎏/㎟), 열 팽창률이 낮으며(열 팽창률 3×10-6/℃), 내열 충격성이 뛰어난 점 등을 고려하여, 질화 실리콘이 다공막(124)의 소재로서 채택된다. 이와 같이, 다공막(124)을 질화 실리콘으로 구성함으로써, 다공막의 두께를 감소시키고 공극률을 높일 수 있으며, 그 결과 멤브레인 구조체의 생체분자 분리 효율을 개선할 수 있다.
이 경우, 다공막(124)은 나노 사이즈의 두께, 즉 50nm 이상 500nm 이하 범위에 해당하는 두께를 가지도록 구성될 수 있다. 다공막(124)의 두께가 50nm 미만이면 다공막(124)의 강도가 떨어지고 제조시 또는 사용시에 파손되기 쉽다. 반면, 다공막(124)의 두께가 500nm를 초과하면 생체분자 분리 시간이 길어지고 분리 효율이 떨어지게 된다. 막 강도와 생체분자 분리 효율을 더욱 향상시키기 위해, 다공막은 100nm 이상 300nm 이하 범위에 해당하는 두께를 가지도록 구성될 수도 있다.
한편, 다공막(124)에 형성되는 미세 홀(h)의 크기는, 필터링 대상 생체분자의 크기에 따라 결정된다. 즉, 다공막(124)에 형성되는 다수의 미세 홀(h)은 10nm 이상 3000nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다. 예컨대, 필터링 대상 생체분자가 엑소좀(exosome)인 경우, 다공막(124)에 형성되는 다수의 미세 홀(h)은 10nm 이상 300nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다. 이 경우, 다공막(124)에 형성되는 나노 사이즈의 미세 홀들은 높은 해상도를 가지는 전자 빔 리소그래피(electron beam lithography)나 X선 리소그래피(X-ray lithography) 공정을 통해 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 시료에 포함된 생체분자를 다공성 구조를 가진 멤브레인 구조체를 통해 필터링하는 방식으로 분리하도록 함으로써, 생체분자의 손상을 방지하고 생체분자 분리 과정에 요구되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.
또한, 멤브레인 구조체의 지지 구조를 이루는 프레임 기판에 복수의 윈도 셀을 형성하고, 파손되기 쉬운 다공막을 상기 프레임 기판에 적층하여 윈도 셀 단위로 지지함으로써, 멤브레인 구조체의 내구성을 개선하고 멤브레인 구조체의 취급과 설치를 용이하게 할 수 있다.
또한, 실리콘 기판에 산화 실리콘을 적층하여 프레임 기판을 구성함으로써, 잔류 응력으로 인한 멤브레인 구조체의 변형이나 크랙 발생을 방지할 수 있다.
또한, 실리콘계 화합물, 특히 높은 강도를 가지면서 나노 사이즈의 미세 홀 형성이 용이한 질화 실리콘으로 다공막을 구성함으로써, 다공막의 두께를 감소시키고 공극률을 높일 수 있으며, 그 결과 생체분자 분리 효율을 개선할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 멤브레인 구조체 110 : 프레임 기판
110a: 윈도 프레임부 110b: 지지 프레임부
112 : 실리콘 기판 114 : 산화 실리콘 층
120 : 윈도 셀 122 : 윈도
124 : 다공막
110a: 윈도 프레임부 110b: 지지 프레임부
112 : 실리콘 기판 114 : 산화 실리콘 층
120 : 윈도 셀 122 : 윈도
124 : 다공막
Claims (9)
- 생체분자 분리용 멤브레인 구조체로서,
상기 멤브레인 구조체의 지지 구조를 이루는 프레임 기판; 및
상기 프레임 기판에 형성된 복수의 윈도 셀을 포함하고,
각각의 윈도 셀은,
상기 프레임 기판을 관통하도록 구성된 윈도; 및
일정 크기 이하의 생체분자를 통과시키는 미세 홀들을 가지며 상기 윈도의 개구를 커버하는 다공막을 포함하며
상기 윈도 셀의 다공막은 상기 프레임 기판의 일면에 적층되어 지지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 생체분자 분리용 멤브레인 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 프레임 기판은,
상기 복수의 윈도 셀이 격자 형태로 배열된 윈도 프레임부; 및
상기 윈도 프레임부에서 연장되어 지지 구조를 이루는 지지 프레임부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체분자 분리용 멤브레인 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 프레임 기판은, 실리콘 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체분자 분리용 멤브레인 구조체. - 제3항에 있어서,
상기 프레임 기판은, 상기 실리콘 기판에 적층된 산화 실리콘(SiO2) 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체분자 분리용 멤브레인 구조체.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 윈도 셀의 다공막은, 실리콘계 화합물로 구성된 것을 특징으로 하는 생체분자 분리용 멤브레인 구조체. - 제6항에 있어서,
상기 실리콘계 화합물은, 질화 실리콘(Si3N4)인 것을 특징으로 하는 생체분자 분리용 멤브레인 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 윈도 셀의 다공막은, 50nm 이상 500nm 이하 범위에 해당하는 두께를 가지도록 구성되고,
상기 다공막의 미셀 홀들은, 10nm 이상 3000nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 생체분자 분리용 멤브레인 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 생체분자는, 엑소좀이고,
상기 다공막의 미셀 홀들은, 10nm 이상 300nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 생체분자 분리용 멤브레인 구조체.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180039836A KR102056941B1 (ko) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | 생체분자 분리용 멤브레인 구조체 |
| PCT/KR2019/001299 WO2019194400A1 (ko) | 2018-04-05 | 2019-01-30 | 생체분자 분리용 멤브레인 구조체 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180039836A KR102056941B1 (ko) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | 생체분자 분리용 멤브레인 구조체 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190116799A KR20190116799A (ko) | 2019-10-15 |
| KR102056941B1 true KR102056941B1 (ko) | 2019-12-17 |
Family
ID=68101056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180039836A KR102056941B1 (ko) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | 생체분자 분리용 멤브레인 구조체 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102056941B1 (ko) |
| WO (1) | WO2019194400A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220023073A (ko) | 2020-08-20 | 2022-03-02 | (주)메타포어 | 생체분자 분리용 필터 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100934267B1 (ko) | 2008-02-04 | 2009-12-28 | 한국과학기술원 | 다공성 나선 구조를 가지는 믹서 및 필터와, 이를 구비한 마이크로 채널 소자 |
| WO2011068753A1 (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-09 | Corning Incorporated | Method of insertion of porous materials in microfluidic devices |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3488465B2 (ja) * | 1993-10-28 | 2004-01-19 | ヒューストン・アドバンスド・リサーチ・センター | 結合反応を別々に検出する微細加工フロースルー多孔性装置 |
| KR100550515B1 (ko) * | 2003-12-26 | 2006-02-10 | 한국전자통신연구원 | 생체분자 필터 및 그 제조방법 |
| KR20140117944A (ko) * | 2013-03-27 | 2014-10-08 | 한국전자통신연구원 | 멤브레인 구조체의 제조 방법 및 멤브레인 구조체를 사용한 세포배양 장치 |
-
2018
- 2018-04-05 KR KR1020180039836A patent/KR102056941B1/ko active IP Right Grant
-
2019
- 2019-01-30 WO PCT/KR2019/001299 patent/WO2019194400A1/ko active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100934267B1 (ko) | 2008-02-04 | 2009-12-28 | 한국과학기술원 | 다공성 나선 구조를 가지는 믹서 및 필터와, 이를 구비한 마이크로 채널 소자 |
| WO2011068753A1 (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-09 | Corning Incorporated | Method of insertion of porous materials in microfluidic devices |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220023073A (ko) | 2020-08-20 | 2022-03-02 | (주)메타포어 | 생체분자 분리용 필터 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190116799A (ko) | 2019-10-15 |
| WO2019194400A1 (ko) | 2019-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101566103B1 (ko) | Mems 음향 트랜스듀서, mems 마이크로폰, mems 마이크로스피커, 스피커들의 어레이 및 음향 트랜스듀서 제조 방법 | |
| AU2004202002B2 (en) | Method and apparatus for processing biological and chemical samples | |
| US20080232615A1 (en) | Condenser microphone chip | |
| KR102056941B1 (ko) | 생체분자 분리용 멤브레인 구조체 | |
| US20160067738A1 (en) | Functionalized carbon membranes | |
| JP7204733B2 (ja) | 試料測定のための方法および装置 | |
| WO2008109406A1 (en) | Membrane supports with reinforcement features | |
| US20080297992A1 (en) | Hollow sealing structure and manufacturing method for hollow sealing structure | |
| JP6121507B2 (ja) | サンプル収集デバイス及びその製造方法及びサンプル収集デバイスアレイ | |
| KR102056938B1 (ko) | 매트릭스 구조를 가진 멤브레인 구조체 및 이를 이용한 생체분자 필터 | |
| US9678031B2 (en) | Biochip and biodevice using same | |
| JP2008032657A (ja) | バイオチップ用フィルター、およびバイオチップ用フィルターの製造方法、ならびにバイオチップ用フィルターを用いたバイオチップ | |
| JP2006102720A (ja) | バイオセパレーション用フィルターおよびそれを用いたバイオセパレーション用キット | |
| US20230115834A1 (en) | Piezoelectric device | |
| KR20230114850A (ko) | 다공막을 포함하는 멤브레인 구조체 및 이의 제조방법 | |
| US9527729B2 (en) | Process for fabrication of a micromechanical and/or nanomechanical structure comprising a porous surface | |
| CN105658782B (zh) | 膜囊泡回收设备、膜囊泡回收方法及膜囊泡分析方法 | |
| NL2003340C2 (en) | Method of manufacturing a micro unit and micro unit for use in a microscope. | |
| KR20140073051A (ko) | 미세 채널을 이용한 세포 분리 장치 | |
| US10792661B2 (en) | Array plates and methods for making and using same | |
| KR102139256B1 (ko) | 생체분자 필터 및 이를 이용한 생체분자 동적 분리 장치 | |
| KR101280349B1 (ko) | Ｍｅｍｓ 공진기 및 그 제조방법 | |
| EP1762838A1 (en) | Sample stand arrangement for scanning type probe microscope | |
| van den Hurk | AlMo Nanocomposite Characterization, Device Fabrication and Biosensors | |
| US20220184620A1 (en) | Micro- and nano-fluidic chip, method of fabricating the same, and applications thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |