KR102127146B1 - A disease diagnosis information providing method and slide using plasmonic enhancement effect - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈모닉 효과를 이용한 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법 및 질병 진단용 슬라이드에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 제공 방법은 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 진단용 슬라이드의 웰(well) 상에 항원액을 점적(drip)하는 단계, 웰 상에 간접면역형광항체법(indirect immunofluorescence antibody)을 이용하여 표면증강라만산란 신호를 생성하는 단계, 생성된 표면증강라만산란 신호를 항체의 역가에 따라 측정하는 단계 및 측정된 표면증강라만산란 신호를 분석하여 질병의 양성 또는 음성인지 여부를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for providing information necessary for diagnosis of a disease using a plasmonic effect and a slide for diagnosis of a disease, and the method for providing information according to an embodiment of the present invention is on a well of a diagnostic slide in which a plasmonic nanostructure is formed. Step of dripping the antigen solution to, generating a surface-enhanced Raman scattering signal using an indirect immunofluorescence antibody on the well, and generating the surface-enhanced Raman scattering signal according to the titer of the antibody Characterized in that it comprises the step of determining whether the positive or negative of the disease by analyzing the measuring step and the measured surface-enhanced Raman scattering signal.
Description
본 발명은 플라즈모닉 효과를 이용하여 질병의 양성 또는 음성여부를 진단하는 방법 및 이를 위한 질병 진단용 슬라이드에 관한 방법으로서, 더욱 상세하게는 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 슬라이드에 간접면역형광항체법을 이용하여 표면증강라만산란을 발생시키고 이를 통해 질병의 양성 또는 음성여부를 진단을 용이하게 하기 위한 질병의 진단 방법 및 진단용 슬라이드에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing whether a disease is positive or negative using a plasmonic effect and a slide for diagnosing a disease therefor, more specifically, using an indirect immunofluorescence antibody method on a slide formed with a plasmonic nanostructure. The present invention relates to a method for diagnosing disease and a slide for diagnosing disease to facilitate diagnosis of whether the disease is positive or negative by generating surface-enhanced Raman scattering.
질병 진단을 위한 실험실적 검사방법에는 바일-펠릭스(Weil-Felix OX-K agglutination)법, 병소 감염 진단(ELISA: Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)법, PCR(Polymerase Chain Reaction)법 등이 있으며, 간접면역형광항체법(indirect immunofluorescence antibody: IFA)이 표준 검사법으로 여겨지고 있다. 우리나라에서는 간접면역형광항체법과 함께 검사방법이 간편하고 신속한 결과를 제공하는 면역크로마토그래피법(immunochromatography: ICA)이 민간검사기관에서 널리 사용되고 있다.Laboratory tests for disease diagnosis include Weil-Felix OX-K agglutination (ELISA) method, Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) method, PCR (Polymerase Chain Reaction) method, and indirect immunity. Indirect immunofluorescence antibody (IFA) is considered the standard assay. In Korea, immunochromatography (ICA), which provides an easy and quick result of the indirect immunofluorescence antibody method, is widely used in private inspection agencies.
그러나, 이러한 질병 진단 방법에 있어서 민간검사기관과 질병관리본부의 사용하는 항원균주, 슬라이드 제작방식, 2차 항체, 혈청학적 진단기준이 불일치하고, 간접면역형광항체검사의 특성과 관련하여 판독시 오차 (±1 항체역가의 허용범위), 검사자의 변이, 검체 보관 조건에 따른 변이, 항체 사용 및 항원형 선택의 적정성을 고려할 때 단일 컷-오프(cut-off)를 진단기준으로 적용하는 것은 부적절한 문제점이 있다.However, in these disease diagnosis methods, the antigen strain, slide production method, secondary antibody, and serological diagnostic criteria used by the private inspection agency and the disease management headquarters are inconsistent, and errors in reading regarding the characteristics of the indirect immunofluorescence antibody test. When considering the appropriateness of antibody use and antigen type selection, it is inappropriate to apply a single cut-off as a diagnostic criterion. There is this.
또한, 종래의 검사법은 치료 종료 후 진단을 확인하는데 이용되어 임상적 유용성이 낮고 항체 역가 평가에 있어 정량적인 수치를 객관화하기 힘들다.In addition, the conventional test method is used to confirm the diagnosis after the end of treatment, so it has low clinical usefulness, and it is difficult to objectively quantify quantitative values in antibody titer evaluation.
더불어, 최근 특이 유전자를 대상으로 분자생물학적 방법을 이용한 방법들로 질병을 진단하고자 하는 다양한 시도를 하고 있으나 항생제 투여 환자의 경우 유전자 확인이 안되는 단점이 있고, 고가의 시약, 장비 설비가 필요하다는 문제점이 있으며, goEL 유전자에 대한 loop amplification 법은 아직까지 시료의 오염문제나 특이성에 대한 검증이 이루어지지 않은 문제점이 있다.In addition, recently, various attempts have been made to diagnose diseases by methods using molecular biological methods targeting specific genes, but there is a disadvantage in that genes are not identified in patients with antibiotics, and expensive reagents and equipment are needed. In addition, the loop amplification method for the goEL gene has a problem that has not yet been verified for the contamination or specificity of the sample.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간접면역형광항체법에 플라즈모닉 형광신호증폭효과를 도입함으로써, 형광신호의 안정성을 확보하고 검출 민감도를 향상시키는데 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, and by introducing a plasmonic fluorescent signal amplification effect to the indirect immunofluorescence antibody method, it is an object to secure the stability of the fluorescent signal and improve the detection sensitivity.
또한, 본 발명은 플라즈모닉 효과를 이용하여 표면증강라만산란 신호를 측정함으로써, 형광 신호의 정량적 분석이 가능하여 항체 역가 평가를 객관화하고 이를 통해 종래 진단기준의 모호함을 극복하는데 목적이 있다.In addition, the present invention aims to overcome the ambiguity of the conventional diagnostic criteria by objectively evaluating antibody titers through quantitative analysis of fluorescence signals by measuring surface-enhanced Raman scattering signals using the plasmonic effect.
더불어, 본 발명은 항체 역가 수준을 다양하게 구성할 수 있는 복수개의 웰들 및 항체 역가 수준의 다양성을 표시하는 표시부를 슬라이드 상에 형성함으로써, 항체 역가 수준 등을 직관적으로 파악할 수 있게 하고, 검사 비용 및 소요시간을 단축시켜 검사의 효율성을 향상시키는데 목적이 있다.In addition, the present invention is to form a plurality of wells capable of variously configuring the antibody titer level and a display unit displaying the diversity of the antibody titer level on a slide, so that it is possible to intuitively grasp the antibody titer level, etc. The purpose is to improve the efficiency of inspection by shortening the time required.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈모닉 효과를 이용한 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법은, 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 진단용 슬라이드의 웰(well) 상에 항원액을 점적(drip)하는 단계, 웰 상에 간접면역형광항체법(indirect immunofluorescence antibody)을 이용하여 표면증강라만산란 신호를 생성하는 단계, 생성된 표면증강라만산란 신호를 항체의 역가에 따라 측정하는 단계 및 측정된 표면증강라만산란 신호를 분석하여 질병의 양성 또는 음성인지 여부를 판정하는 단계를 포함할 수 있다.A method of providing information necessary for diagnosis of a disease using a plasmonic effect according to an embodiment of the present invention comprises: dripping an antigen solution on a well of a diagnostic slide in which a plasmonic nanostructure is formed, on a well Generating a surface-enhanced Raman scattering signal using an indirect immunofluorescence antibody method, measuring the generated surface-enhanced Raman scattering signal according to the titer of the antibody, and analyzing the measured surface-enhanced Raman scattering signal It may include the step of determining whether the disease is positive or negative.
본 발명의 일 실시예에 따른 진단용 슬라이드에는 복수개의 웰들이 형성되어 있고, 복수개의 웰들 중 동일한 제 1 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰들은 제 1 양성대조군(positive control)이고, 제 1 항체 역가와는 상이한 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰들은 제 2 양성대조군이며, 제 1 양성대조군 및 제 2 양성대조군과의 비교를 위한 음성대조군(negative control)이 상기 진단용 슬라이드에 포함될 수 있다.A plurality of wells are formed in the diagnostic slide according to an embodiment of the present invention, and two or more wells having the same first antibody titer among the plurality of wells are the first positive control and the first antibody titer Two or more wells having different antibody titers are the second positive control, and a negative control for comparison with the first positive control and the second positive control may be included in the diagnostic slide.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강라만산란 신호의 분석에서는, 동일한 항체 역가를 갖는 양성대조군에서 측정된 표면증강라만산란 신호의 형광 강도(intensity) 피크(peak)값을 평균하여 질병의 양성 또는 음성인지 여부를 판정하기 위한 판정값이 산출될 수 있다.In the analysis of the surface-enhanced Raman scattering signal according to an embodiment of the present invention, the fluorescence intensity (intensity) peak value of the surface-enhanced Raman scattering signal measured in the positive control group having the same antibody titer is averaged to indicate a disease positive or A determination value for determining whether or not it is negative can be calculated.
본 발명의 일 실시예에 따른 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법에 있어서 질병에는 쯔쯔가무시증이 포함될 수 있다.In the method for providing information necessary for diagnosing a disease according to an embodiment of the present invention, the disease may include Tsutsugism.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈모닉 나노 구조는 웰 상에서 복수개의 금속들이 이용되어 형성된 합금 나노섬이 포함될 수 있다.Plasmonic nanostructures according to an embodiment of the present invention may include alloy nanosums formed by using a plurality of metals on a well.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈모닉 효과를 이용한 질병 진단용 슬라이드에는, 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 복수개의 웰(well)들이 포함되고, 복수개의 웰들 중 동일한 제 1 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰들은 제 1 양성대조군(positive control)이고, 제 1 항체 역가와는 상이한 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰들은 제 2 양성대조군이며, 제 1 양성대조군 및 제 2 양성대조군과의 비교를 위한 음성대조군(negative control)이 상기 진단용 슬라이드에 포함될 수 있다.In the slide for diagnosing a disease using a plasmonic effect according to an embodiment of the present invention, a plurality of wells having a plasmonic nanostructure are included, and two or more wells having the same first antibody titer among the plurality of wells are One positive control, two or more wells having an antibody titer different from the first antibody titer are the second positive control, and a negative control for comparison with the first positive control and the second positive control This can be included in the diagnostic slide.
본 발명의 일 실시예에 따른 진단용 슬라이드에는 항체의 역가 수준을 나타낸 역가표시부가 더 포함될 수 있다. The diagnostic slide according to an embodiment of the present invention may further include a titer display unit showing the titer level of the antibody.
본 발명의 일 실시예에 따른 질병 진단용 슬라이드에 있어서 질병에는 쯔쯔가무시증이 포함될 수 있다.In the slide for diagnosing disease according to an embodiment of the present invention, the disease may include tsutsugamushisi.
본 발명의 일 실시예에 따른 질병 진단용 슬라이드는 유리, 실리콘, 종이, 고분자 중 적어도 하나가 이용되어 제조될 수 있다.The slide for disease diagnosis according to an embodiment of the present invention may be manufactured by using at least one of glass, silicone, paper, and polymer.
본 발명의 일 실시예에 따른 질병 진단용 슬라이드를 이용한 표면증강라만산란 신호의 분석에서는 플루오레세인(fluorescein), 플루오레세인이소티오시안산염(fluorescein isothiocyanate), 콩고 레드(congo red), 메틸렌블루(methylene blue), 로다민(rhodamine), 크리스털 바이올렛(crystal violet), 톨루이딘 블루(toluidine blue) 중 어느 하나가 형광물질 또는 라만신호 표지자로써 사용될 수 있다.In the analysis of the surface-enhanced Raman scattering signal using a slide for disease diagnosis according to an embodiment of the present invention, fluorescein, fluorescein isothiocyanate, congo red, methylene blue ( Any one of methylene blue, rhodamine, crystal violet, and toluidine blue can be used as a fluorescent material or a Raman signal marker.
본 발명의 일 실시예로서 제공되는 질병의 진단 방법 및 이를 위한 슬라이드에 의하면, 플라즈모닉 나노 구조를 형성하여 간접면역형광항체법을 이용 시 종래의 간접면역형광항체법의 문제점인 판독 시 오차, 검사자의 변이 등의 한계를 극복할 수 있다.According to a method for diagnosing a disease provided as an embodiment of the present invention and a slide therefor, when using an indirect immunofluorescence antibody method by forming a plasmonic nanostructure, errors in reading, which are problems with a conventional indirect immunofluorescence antibody method, are testers You can overcome the limitations of the variation.
또한, 플라즈모닉 표면증강라만산란을 이용하여 항체 역가에 대한 객관화된 수치를 측정하고 데이터화 할 수 있으며, 정량 분석이 가능해짐에 따라 항혈청 변화 추이를 고감도로 판별하여 질병 진단 및 질병 역학조사에 효율적으로 활용될 수 있다.In addition, using plasmonic surface-enhanced Raman scattering, it is possible to measure and data an objective value for antibody titer, and as quantitative analysis is possible, the anti-serum change trend can be determined with high sensitivity to efficiently diagnose diseases and investigate epidemiological diseases. Can be utilized.
또한, 종래의 검사 방법에서는 한 개의 검체에 대하여 단계 희석을 수행하여 형광 신호를 읽는 방식으로 항체의 역가를 판정하게 되나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 하나의 웰에서 신호를 판독함으로써 항체의 역가를 판정할 수 있기 때문에 검사 비용 및 소요시간을 단축할 수 있다.In addition, in the conventional test method, the titer of the antibody is determined by performing a step dilution on one sample and reading the fluorescent signal, but according to an embodiment of the present invention, the antibody titer is read by reading a signal from one well. Because it can be determined, the inspection cost and the time required can be shortened.
도 1은 (a) 간접면역형광항체법을 이용한 종래의 진단방법의 예, (b) 형광현미경을 통한 관찰의 문제점을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈모닉 효과를 이용한 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 항체의 역가 수준에 따른 양성검체 및 음성검체에서 측정된 표면증강라만산란 신호의 예, (b) 동일한 항체 역가를 가지는 양성대조군에서 형광 강도 피크값의 평균값을 구하는 방법의 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 질병 진단용 슬라이드의 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 종래의 질병 진단 방법 대비 본 발명의 항체 역가 수준에 따른 형광 안정성의 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 종래의 방법을 이용한 슬라이드 대비 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 슬라이드에서 발생되는 표면증강라만산란 신호를 표시하는 그래프의 예, (b) 항체 역가 수준에 따른 표면증강라만산란 신호를 표시하는 그래프의 예, (c) 항체의 역가 농도에 따른 표면증강라만산란 신호의 상대적 강도 변화를 나타낸 그래프의 예를 나타낸다.1 shows an example of (a) a conventional diagnostic method using an indirect immunofluorescence antibody method, and (b) a problem of observation through a fluorescence microscope.
2 is a flowchart illustrating a method for providing information necessary for diagnosis of a disease using a plasmonic effect according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an example of the surface-enhanced Raman scattering signal measured in the positive and negative samples according to the antibody titer level (a) according to an embodiment of the present invention, (b) fluorescence intensity peak in the positive control group having the same antibody titer An example of a method for obtaining the average value of values is shown.
Figure 4 shows an example of a disease diagnostic slide according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows an example of fluorescence stability according to the antibody titer level of the present invention compared to the conventional disease diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an example of a graph showing a surface-enhanced Raman scattering signal generated from a slide formed with a plasmonic nanostructure compared to a slide using a conventional method according to an embodiment of the present invention, (b) antibody titer level An example of a graph displaying the surface-enhanced Raman scattering signal according to (c) shows an example of a graph showing the relative intensity change of the surface-enhanced Raman scattering signal according to the titer concentration of the antibody.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in the present specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terminology used in the present invention has been selected, while considering the functions in the present invention, general terms that are currently widely used have been selected, but this may vary according to the intention or precedent of a person skilled in the art or the appearance of new technologies. In addition, in certain cases, some terms are arbitrarily selected by the applicant, and in this case, their meanings will be described in detail in the description of the applicable invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the entire contents of the present invention, not a simple term name.
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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When a certain part of the specification "includes" a certain component, it means that the component may be further included other than excluding other components, unless otherwise specified. In addition, terms such as "... unit" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 (a) 간접면역형광항체법을 이용한 종래의 진단방법의 예, (b) 형광현미경을 통한 관찰의 문제점을 나타낸다.1 shows an example of (a) a conventional diagnostic method using an indirect immunofluorescence antibody method, and (b) observation problems through a fluorescence microscope.
도 1의 (a)를 참조하면, 간접면역형광항체법을 이용한 종래의 진단의 경우 형광현미경을 통해 확인된 사진을 12구역으로 나누어 무작위로 4구역의 균수를 판독자가 육안으로 카운팅함으로써 측정한 후 측정된 4구역의 균수의 총합을 4로 나누고 12를 곱하여 전체의 균수를 추정하고 이를 통해 양성인지 음성인지를 진단한다. 판독자가 육안으로 카운팅하고 전체 균수를 카운팅하는 것이 아닌 일부만 카운팅하여 전체 평균수를 추정하는 것이기 때문에 오차 발생률이 높은 단점이 있다. 또한, 판독자의 시력 등에 따라 카운팅 편차가 발생될 수 있고, 사람의 눈의 정확도는 그리 높지 않다는 점에서 정확한 결과 데이터를 획득하는데는 여전히 한계가 있다. Referring to (a) of FIG. 1, in the case of a conventional diagnosis using an indirect immunofluorescence antibody method, a photograph identified through a fluorescence microscope is divided into 12 sections and randomly measured by counting the number of bacteria in 4 sections by the naked eye. The total number of bacteria in the measured 4 zones is divided by 4 and multiplied by 12 to estimate the total number of bacteria and diagnose whether it is positive or negative. The error rate is high because the reader estimates the total average number by counting only a part rather than counting the total number of bacteria with the naked eye. In addition, counting deviation may occur depending on the eyesight of the reader, and the accuracy of the human eye is not very high, so there is still a limit to obtaining accurate result data.
도 1의 (b)를 참조하면, 실제 형광 양성을 보이는 세포가 다수인 도면과 육안으로 확인했을 시 형광 양성을 보이는 세포가 많이 보이는 도면이 상이한 것을 확인할 수 있다. 즉, 이러한 종래의 형광 관찰법의 경우 검사자의 변이, 판독 시 오차 등이 발생할 가능성이 다분한 단점이 있다.Referring to (b) of FIG. 1, it can be confirmed that a drawing in which a number of cells showing actual fluorescence positive and a drawing showing a lot of cells showing fluorescence positive when visually confirmed are different. That is, in the case of such a conventional fluorescence observation method, there is a disadvantage in that it is likely that an examiner's variation or an error in reading occurs.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈모닉 효과를 이용한 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 항체의 역가 수준에 따른 양성대조군 및 음성대조군에서 측정된 표면증강라만산란 신호의 예, (b) 동일한 항체 역가를 가지는 양성대조군에서 형광 강도 피크값의 평균값을 구하는 방법의 예를 나타낸다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 질병 진단용 슬라이드(100)의 예를 나타낸다.Figure 2 is a flow chart showing a method for providing information necessary for diagnosis of a disease using the plasmonic effect according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a positive according to the titer level of the antibody (a) according to an embodiment of the present invention Examples of surface-enhanced Raman scattering signals measured in the control and negative control groups, and (b) show examples of methods for obtaining the average value of the fluorescence intensity peak values in the positive control group having the same antibody titer. In addition, Figure 4 shows an example of a
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈모닉 효과를 이용한 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법은, 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 진단용 슬라이드(100)의 웰(well)(110) 상에 항원액을 점적(drip)하는 단계(S100), 웰(110) 상에 간접면역형광항체법(indirect immunofluorescence antibody)을 이용하여 표면증강라만산란 신호를 생성하는 단계(S200), 생성된 표면증강라만산란 신호를 항체의 역가에 따라 측정하는 단계(S300) 및 측정된 표면증강라만산란 신호를 분석하여 질병의 양성 또는 음성인지 여부를 판정하는 단계(S400)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, a method for providing information necessary for diagnosing a disease using a plasmonic effect according to an embodiment of the present invention is provided on a well 110 of a
플라즈모닉 효과란, 금속 내의 자유전자가 집단적으로 진동하며 강한 전기장을 생성하는 현상을 일컫는다. 금속 나노 입자에서는 빛에 의한 전기장과 플라스몬이 결합되면서 광 흡수가 일어나서 선명한 색을 띠게 된다. 다시 말해서, 금속 나노 입자에서는 표면증강라만산란 신호가 발생될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법으로써 이러한 표면증간라만산란 신호를 이용하여 질병의 발병여부를 판단하고자 한다. The plasmonic effect refers to a phenomenon in which free electrons in a metal oscillate collectively and generate a strong electric field. In the metal nanoparticles, light is absorbed as the electric field by light and plasmon are combined, resulting in a vivid color. In other words, a surface-enhanced Raman scattering signal may be generated from the metal nanoparticles. As a method according to an embodiment of the present invention, it is intended to determine whether a disease has occurred using the surface-enhanced Raman scattering signal.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 진단용 슬라이드(100)에는 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 복수개의 웰(well)(110)들이 형성되어 있고, 복수개의 웰(110)들 중 동일한 제 1 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰(110)들은 제 1 양성대조군(positive control)(120)이고, 제 1 항체 역가와는 상이한 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰(110)들은 제 2 양성대조군(130)이며, 제 1 양성대조군(120) 및 제 2 양성대조군(130)과의 비교를 위한 음성대조군(negative control)(140)이 상기 진단용 슬라이드(100)에 포함될 수 있다. 또한, 제 2 양성대조군(130)은 항체의 역가를 단계별로 희석함에 따라 복수개로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, according to an embodiment of the present invention, a plurality of
도 3의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 표면증강라만산란 신호는 양성검체의 경우 항체의 농도가 가장 높은 경우 가장 강한 형광 강도를 나타내며, 단계적으로 희석됨에 따라 형광 강도가 점점 약해진다. 반면, 음성검체의 경우 항원항체 반응이 일어나지 않으므로, 표면증강라만산란 신호가 나타나지 않는다. 따라서, 육안으로 확인하던 종래의 방식에 비해 더욱 정밀하고 정확하게 판별할 수 있다.Referring to Figure 3 (a), the surface-enhanced Raman scattering signal generated according to an embodiment of the present invention shows the strongest fluorescence intensity when the antibody concentration is highest in the case of a positive sample, and fluorescence as it is diluted stepwise. Strength is getting weaker. On the other hand, in the case of a negative sample, since the antigen-antibody reaction does not occur, the surface-enhanced Raman scattering signal does not appear. Therefore, it can be discriminated more accurately and accurately than the conventional method which was visually confirmed.
도 3의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강라만산란 신호의 분석에서는, 동일한 항체 역가를 갖는 양성대조군에서 측정된 표면증강라만산란 신호의 형광 강도(intensity) 피크(peak)값을 평균하여 질병의 양성 또는 음성인지 여부를 판정하기 위한 판정값이 산출될 수 있다. 다시 말해서, 하나의 웰(110)당 1초의 측정시간을 설정하여, 복수개의 동일한 항체 역가를 가지는 웰(110)들로부터 표면증강라만산란 신호를 측정하고, 측정된 복수개의 표면증강라만산란 신호에서 태그(tag)된 형광 물질의 지문 표면증강라만산란(fingerprint SERS) 피크값의 평균을 산출하여 판정값을 결정할 수 있다. 이때, 동일한 항체 역가를 갖는지 여부는 표준 항혈청에 대한 교정(calibration)값을 이용하여 판정할 수 있다.Referring to (b) of FIG. 3, in the analysis of the surface-enhanced Raman scattering signal according to an embodiment of the present invention, the fluorescence intensity (intensity) peak of the surface-enhanced Raman scattering signal measured in the positive control group having the same antibody titer ( The peak value may be averaged to determine a determination value for determining whether the disease is positive or negative. In other words, by setting a measurement time of 1 second per
본 발명의 일 실시예에 따른 질병의 양성 또는 음성인지 여부를 판정하는 기준은 기 설정된 컷-오프 값(cut-off value)에 의해 결정될 수 있으며, 표면증강라만산란 신호를 분석하여 산출된 판정값이 컷-오프 값보다 작을 경우 음성, 컷-오프 값과 같거나 그보다 클 경우 양성으로 판정할 수 있다.A criterion for determining whether a disease is positive or negative according to an embodiment of the present invention may be determined by a predetermined cut-off value, and a determination value calculated by analyzing a surface enhancement Raman scattering signal If it is smaller than the cut-off value, it can be judged as positive if it is equal to or greater than the negative or cut-off value.
본 발명의 일 실시예에 따른 질병 진단 방법에 있어서 질병에는 쯔쯔가무시증뿐만 아니라 보렐리아균에 의한 라임병(Lyme Borreliosis) 등 면역형광염색을 이용한 혈청학적 검사가 시행되는 모든 질병이 포함될 수 있다. 또한, 사람의 질병뿐만 아니라 강아지의 바베시아증(Babesiosis) 등 동물의 질병도 포함될 수 있나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the disease diagnosis method according to an embodiment of the present invention, the disease may include all diseases in which serological tests using immunofluorescence staining, such as Lyme disease caused by Borrelia, as well as Tsutsugassisis, are performed. In addition, animal diseases such as baby's bebesiosis as well as human diseases may be included, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈모닉 나노 구조는 웰(110) 상에서 복수개의 금속들이 이용되어 형성된 합금 나노섬을 포함할 수 있다. 또한, 금속나노 필름의 고체상 비젖음 현상이 이용되어 형성된 합금 나노섬을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The plasmonic nanostructure according to an embodiment of the present invention may include an alloy nanosum formed by using a plurality of metals on the
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강라만산란 신호를 이용한 질병 진단용 슬라이드(100)에는, 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 복수개의 웰(well)(110)들이 포함되고, 복수개의 웰(110)들 중 동일한 제 1 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰(110)들은 제 1 양성대조군(positive control)(120)이고, 제 1 항체 역가와는 상이한 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰(110)들은 제 2 양성대조군(130)이며, 제 1 양성대조군(120) 및 제 2 양성대조군(130)과의 비교를 위한 음성대조군(negative control)(140)이 상기 진단용 슬라이드(100)에 포함될 수 있다. 또한, 제 2 양성대조군(130)은 항체의 역가를 단계별로 희석함에 따라 복수개로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, a
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 질병 진단용 슬라이드(100)에는 항체의 역가 수준을 나타낸 역가표시부(150)가 더 포함될 수 있다. 역가표시부(150)는 항체의 역가를 단계별로 희석하여 복수개의 양성대조군이 형성되었을 경우, 항체의 역가 수준을 구분하기 위해 진단용 슬라이드(100)에 직접 또는 간접적으로 구성될 수 있다. 이러한 역가표시부(150)에 의하여 검사자는 역가의 수준을 직관적으로 파악할 수 있다는 점에서 검사 시간 등을 단축시켜 검사의 효율을 향상시킬 수 있다. Referring to Figure 4, the
본 발명의 일 실시예에 따른 질병 진단용 슬라이드(100)는 유리, 실리콘, 종이, 고분자 중 적어도 하나가 이용되어 제조될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 질병 진단용 슬라이드(100)를 이용한 표면증강라만산란 신호의 분석에서는 플루오레세인(fluorescein), 플루오레세인이소티오시안산염(fluorescein isothiocyanate), 콩고 레드(congo red), 메틸렌블루(methylene blue), 로다민(rhodamine), 크리스털 바이올렛(crystal violet), 톨루이딘 블루(toluidine blue) 중 어느 하나가 형광물질 또는 라만신호 표지자로써 사용될 수 있다.In the analysis of the surface-enhanced Raman scattering signal using the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 종래의 질병 진단 방법 대비 본 발명의 항체 역가 수준에 따른 형광 안정성의 예를 나타낸다. Figure 5 shows an example of fluorescence stability according to the antibody titer level of the present invention compared to the conventional disease diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면 합금 나노섬이 형성되지 않은 종래의 슬라이드 대비 금과 은의 비율을 달리하여 금-은 합금 나노섬이 형성된 슬라이드(100)의 형광 안정성을 비교해본 결과, 종래의 방법을 이용한 슬라이드에 비해 약 2배 이상의 형광 안정성을 보임을 확인할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by comparing the fluorescence stability of the gold-silver alloy nanosum-formed
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 종래의 방법을 이용한 슬라이드 대비 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 슬라이드(100)에서 발생되는 표면증강라만산란 신호를 표시하는 그래프의 예, (b) 항체 역가 수준에 따른 표면증강라만산란 신호를 표시하는 그래프의 예, (c) 항체의 역가 농도에 따른 표면증강라만산란 신호의 상대적 강도 변화를 나타낸 그래프의 예를 나타낸다.Figure 6 is an example of a graph showing a surface-enhanced Raman scattering signal generated from a
도 6의 (a)를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따라 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 슬라이드(100)에서는 표면증강라만산란 신호가 발생되는 반면, 종래의 방법을 이용한 슬라이드는 플라즈모닉 금속 나노 구조가 없기 때문에 표면증강라만산란 효과가 없어 거의 신호가 나오지 않음을 확인할 수 있다. 또한, 도 6의 (b)를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따라 발생하는 표면증강라만산란 신호를 항체의 역가에 따라 그래프로 나타낼 수 있고, 이를 통해 도 6의 (c)에서와 같이, 항체 역가의 신호를 정량화 할 수 있다. 또한, 도 6의 (c)를 참조하면, 항체의 역가 농도가 증가할수록 표면증강라만산란 신호의 강도가 상대적으로 점점 증가함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6(a), while the surface-enhanced Raman scattering signal is generated in the
본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이드와 관련하여서는 전술한 방법에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 슬라이드와 관련하여, 전술한 방법에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.With respect to the slide according to an embodiment of the present invention, the content of the above-described method may be applied. Therefore, with respect to the slide, the description of the same contents as the contents of the above-described method is omitted.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration only, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention. .
100: 질병 진단용 슬라이드 110: 웰(well)
120: 제 1 양성대조군 130: 제 2 양성대조군
140: 음성대조군 150: 역가표시부100: disease diagnosis slide 110: well
120: first positive control 130: second positive control
140: negative control 150: titer display
Claims (11)
플라즈모닉 나노 구조가 형성된 진단용 슬라이드의 웰(well) 상에 항원액을 점적(drip)하는 단계;
상기 웰 상에 간접면역형광항체법(indirect immunofluorescence antibody)을 이용하여 표면증강라만산란 신호를 생성하는 단계;
상기 생성된 표면증강라만산란 신호를 항체의 역가에 따라 측정하는 단계; 및
상기 측정된 표면증강라만산란 신호를 분석하여 상기 질병의 양성 또는 음성인지 여부를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 효과를 이용한 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법.
In the method for providing information necessary for the diagnosis of diseases using the plasmonic effect,
Dripping an antigenic solution onto a well of a diagnostic slide in which a plasmonic nanostructure is formed;
Generating a surface-enhanced Raman scattering signal using an indirect immunofluorescence antibody on the well;
Measuring the generated surface-enhanced Raman scattering signal according to the titer of the antibody; And
And analyzing the measured surface-enhanced Raman scattering signal to determine whether the disease is positive or negative, a method for providing information necessary for diagnosis of a disease using a plasmonic effect.
상기 진단용 슬라이드에는 복수개의 웰들이 형성되어 있고,
상기 복수개의 웰들 중 동일한 제 1 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰들은 제 1 양성대조군(positive control)이고, 상기 제 1 항체 역가와는 상이한 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰들은 제 2 양성대조군이며, 상기 제 1 양성대조군 및 제 2 양성대조군과의 비교를 위한 음성대조군(negative control)이 상기 진단용 슬라이드에 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 효과를 이용한 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
A plurality of wells are formed in the diagnostic slide,
Two or more wells having the same first antibody titer among the plurality of wells are a first positive control, and two or more wells having an antibody titer different from the first antibody titer are a second positive control, and the A method for providing information necessary for diagnosis of a disease using a plasmonic effect, characterized in that a negative control for comparison with the 1 positive control group and the 2nd positive control group is included in the diagnostic slide.
상기 표면증강라만산란 신호의 분석에서는, 동일한 항체 역가를 갖는 양성대조군에서 측정된 상기 표면증강라만산란 신호의 형광 강도(intensity) 피크(peak)값을 평균하여 상기 질병의 양성 또는 음성인지 여부를 판정하기 위한 판정값이 산출되는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 효과를 이용한 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법.
According to claim 2,
In the analysis of the surface-enhanced Raman scattering signal, it is determined whether the disease is positive or negative by averaging the fluorescence intensity peak value of the surface-enhanced Raman scattering signal measured in the positive control group having the same antibody titer. Method for providing information necessary for diagnosis of a disease using a plasmonic effect, characterized in that the determination value for calculating.
상기 질병에는 쯔쯔가무시증이 포함되는 것인 플라즈모닉 효과를 이용한 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
The disease is a method of providing information necessary for the diagnosis of a disease using a plasmonic effect that includes Tsutsugism.
상기 플라즈모닉 나노 구조는 상기 웰 상에서 복수개의 금속들이 이용되어 형성된 합금 나노섬을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 효과를 이용한 질병의 진단에 필요한 정보 제공 방법.
According to claim 1,
The plasmonic nanostructure is a method for providing information necessary for diagnosis of a disease using a plasmonic effect, characterized in that it comprises an alloy nanosum formed by using a plurality of metals on the well.
상기 진단용 슬라이드에는 플라즈모닉 나노 구조가 형성된 복수개의 웰(well)들이 포함되고
상기 복수개의 웰들 중 동일한 제 1 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰들은 제 1 양성대조군(positive control)이고, 상기 제 1 항체 역가와는 상이한 항체 역가를 가지는 둘 이상의 웰들은 제 2 양성대조군이며, 상기 제 1 양성대조군 및 제 2 양성대조군과의 비교를 위한 음성대조군(negative control)이 상기 진단용 슬라이드에 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 효과를 이용한 질병 진단용 슬라이드.
In the slide for diagnosing disease using the plasmonic effect,
The diagnostic slide includes a plurality of wells formed with plasmonic nanostructures
Two or more wells having the same first antibody titer among the plurality of wells are a first positive control, and two or more wells having an antibody titer different from the first antibody titer are a second positive control, and the A slide for diagnosing disease using a plasmonic effect, characterized in that a negative control for comparison with the 1 positive control and the 2nd positive control is included in the diagnostic slide.
상기 진단용 슬라이드에는 항체의 역가 수준을 나타낸 역가표시부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 효과를 이용한 질병 진단용 슬라이드.
The method of claim 6,
The diagnostic slide is a slide for diagnosing diseases using a plasmonic effect, further comprising a titer display unit showing the titer level of the antibody.
상기 질병에는 쯔쯔가무시증이 포함되는 것인 플라즈모닉 효과를 이용한 질병 진단용 슬라이드.
The method of claim 6,
The disease is a slide for diagnosing disease using a plasmonic effect that includes Tsutsugism.
상기 플라즈모닉 나노 구조는 상기 웰 상에서 복수개의 금속들이 이용되어 형성된 합금 나노섬을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 효과를 이용한 질병 진단용 슬라이드.
The method of claim 6,
The plasmonic nanostructure is a slide for diagnosing disease using a plasmonic effect, characterized in that it comprises an alloy nanosum formed by using a plurality of metals on the well.
상기 질병 진단용 슬라이드는 유리, 실리콘, 종이, 고분자 중 적어도 하나가 이용되어 제조되는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 효과를 이용한 질병 진단용 슬라이드.
The method of claim 6,
The slide for diagnosing diseases is a slide for diagnosing diseases using a plasmonic effect, characterized in that at least one of glass, silicone, paper, and polymer is used.
상기 질병 진단용 슬라이드를 이용한 표면증강라만산란 신호의 분석에서는 플루오레세인(fluorescein), 플루오레세인이소티오시안산염(fluorescein isothiocyanate), 콩고 레드(congo red), 메틸렌블루(methylene blue), 로다민(rhodamine), 크리스털 바이올렛(crystal violet), 톨루이딘 블루(toluidine blue) 중 어느 하나가 형광물질 또는 라만신호 표지자로써 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈모닉 효과를 이용한 질병 진단용 슬라이드.
The method of claim 6,
In the analysis of the surface-enhanced Raman scattering signal using the disease diagnostic slide, fluorescein, fluorescein isothiocyanate, congo red, methylene blue, rhodamine ( Rhodamine), crystal violet, or toluidine blue (toluidine blue) any one of the slides for diagnosing disease using the plasmonic effect, characterized in that used as a fluorescent material or Raman signal marker.
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2017
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2018
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