KR102286211B1 - Method of detecting antigen using magnetic support based bio-sensor - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 높은 민감도로 항원을 검출할 수 있는 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법을 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법은, 자성 지지체에 포획 항체를 부착하는 단계; 상기 자성 지지체를 항원을 포함하는 용액에 투입하여, 상기 포획 항체가 상기 항원을 포획하는 단계; 상기 용액에 과산화 효소가 표지된 검출 항체를 투입하여, 상기 항원과 상기 검출 항체가 결합하여 검출 대상체를 형성하는 단계; 상기 검출 대상체에 전자 발생체를 투입하는 단계; 및 상기 과산화 효소에 의하여 상기 전자 발생체가 산화되면서 전자를 발생시키고, 상기 전자를 측정하여 상기 검출 대상체를 검출하는 단계;를 포함한다.The present invention provides an antigen detection method using a magnetic support capable of detecting antigen with high sensitivity. An antigen detection method using a magnetic support according to an embodiment of the present invention comprises the steps of attaching a capture antibody to the magnetic support; adding the magnetic support to a solution containing an antigen so that the capture antibody captures the antigen; adding a peroxidase-labeled detection antibody to the solution so that the antigen and the detection antibody bind to form a detection object; injecting an electron generator into the detection object; and generating electrons while the electron generator is oxidized by the peroxidase, and detecting the detection target by measuring the electrons.

Description

자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법{Method of detecting antigen using magnetic support based bio-sensor}Method of detecting antigen using magnetic support based bio-sensor

본 발명의 기술적 사상은 센서를 이용하여 항원을 검출하는 방법에 대한 것으로서, 구체적으로 자성 지지체 기반으로 하는 바이오 센서를 이용하여 높은 감도로 항원을 검출하는 방법에 대한 것이다. The technical idea of the present invention relates to a method for detecting an antigen using a sensor, and specifically to a method for detecting an antigen with high sensitivity using a biosensor based on a magnetic support.

최근 의료분야에서 바이오 센서를 이용하여 미량의 생물학적 요소(항원, 항체, 효소 등)를 정확하게 감지하는 기술의 중요도가 점점 증가하고 있다. 이러한 바이오 센서를 이용한 생물학적 요소의 정밀한 감지는 질병의 정확한 진단 및 치료에 필수적으로 필요한 중요한 요소이다. Recently, in the medical field, the importance of a technology for accurately detecting trace amounts of biological elements (antigens, antibodies, enzymes, etc.) using a biosensor is increasing. Precise detection of biological elements using such biosensors is an important element essential for accurate diagnosis and treatment of diseases.

예를 들어 통상적으로 치매로 지칭되는 알츠하이머 병(Alzheimer's disease)의 정확한 진단을 위해서는 알츠하이머 병을 유발하는 원인에 대한 정확한 분석이 필요하다. 알츠하이머 병의 경우, 뇌에서 아밀로이드 베타(Amyloid beta)가 비정상적으로 과잉으로 생성되고 축적되어 발병하는 것으로 알려져 있다. 이러한 알츠하이머 병의 원인을 밝혀 직접적 치료 방법 및 치료제를 개발하고, 더 나아가 조기 진단을 통해 발병 전에 미리 예방하기 위해서는 우선적으로 발명의 원인이 되는 아밀로이드 베타의 생성 및 축적에 대한 정밀한 감지 및 분석이 필요하다. 이러한 항원에 대한 정확한 감지 및 분석을 위해서는 높은 감도를 가지는 바이오 센서의 활용이 필요함은 물론이다. For example, in order to accurately diagnose Alzheimer's disease, which is commonly referred to as dementia, an accurate analysis of the cause of Alzheimer's disease is required. Alzheimer's disease is known to be caused by abnormally excessive production and accumulation of amyloid beta in the brain. Precise detection and analysis of the production and accumulation of amyloid beta, which is the cause of the invention, is required in order to discover the cause of Alzheimer's disease, develop direct treatment methods and therapeutic agents, and further prevent the onset through early diagnosis. . Of course, it is necessary to use a biosensor with high sensitivity for accurate detection and analysis of these antigens.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 민감도로 항원을 검출할 수 있는 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide an antigen detection method using a magnetic support capable of detecting an antigen with high sensitivity.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. However, these tasks are exemplary, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 관점에 의하면, 자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided an antigen detection method using a magnetic support-based biosensor.

상기 항원 검출 방법은, 내부에 작용 전극 및 상대 전극이 배치된 미세 우물을 포함하는 바이오 센서를 준비하는 단계; 상기 미세 우물 내에 과산화 효소가 표지된 검출 항체를 포함하는 검출 대상체를 투입하는 단계; 상기 미세 우물 내로 전자 발생체를 투입하는 단계; 및 상기 과산화 효소와 상기 전자 발생체의 반응에 의해 발생된 전자를 상기 바이오 센서가 전기적 신호로 검출하는 단계;를 포함한다. The antigen detection method includes: preparing a biosensor including a micro-well having a working electrode and a counter electrode disposed therein; introducing a detection object including a detection antibody labeled with peroxidase into the fine well; introducing an electron generator into the micro-well; and detecting, by the biosensor, electrons generated by the reaction between the peroxidase and the electron generator as an electrical signal.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 항원 검출 방법은, 내부에 작용 전극 및 상대 전극이 배치된 미세 우물을 포함하는 바이오 센서를 준비하는 단계; 상기 미세 우물 내에 분자량이 10 kDa 이상인 물질 혹은 나노 입자가 표지된 검출 항체를 포함하는 검출 대상체를 투입하는 단계; 및 상기 검출 대상체에 전기장을 인가하여 임피던스를 측정하는 단계;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, the antigen detection method comprises the steps of: preparing a biosensor including a micro-well having a working electrode and a counter electrode disposed therein; introducing a detection object including a detection antibody labeled with a substance or nanoparticles having a molecular weight of 10 kDa or more into the micro-well; and measuring an impedance by applying an electric field to the detection object.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 검출 대상체는, 항원을 중심으로, 상기 항원의 일측에 상기 포획 항체가 결합되고, 상기 항원의 타측에 상기 검출 항체가 결합되며, 상기 포획 항체의 타측는 자성 지지체의 표면과 결합된 구조를 가지는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the detection object, the capture antibody is bound to one side of the antigen with respect to the antigen, the detection antibody is bound to the other side of the antigen, and the other side of the capture antibody is magnetic It may have a structure coupled to the surface of the support.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 미세 우물은, 바닥면을 구성하는 기판을 포함하고, 상기 기판의 일면 상에는 상기 작용 전극 및 상대 전극이 형성되며, 상기 작용 전극 및 상대 전극 각각의 상부에 상기 자성 지지체를 외부와 격리하여 수용할 수 있는 우물 형태의 내부 공간을 형성하는 부동태층을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the micro-well includes a substrate constituting a bottom surface, the working electrode and the counter electrode are formed on one surface of the substrate, and the working electrode and the counter electrode are formed on each of the working electrode and the counter electrode. It may include a passivation layer forming an inner space in the shape of a well that can be accommodated by isolating the magnetic support from the outside.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 과산화 효소는 서양고추냉이 과산화 효소(horseradish peroxidase, HRP), NADH 과산화 효소(NADH peroxidase), 황색효소 과산화 효소(flavoprotein oxidases), 망간 과산화 효소(manganese peroxidase) 및 리그닌 과산화 효소(lignin peroxidase) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the peroxidase is horseradish peroxidase (HRP), NADH peroxidase (NADH peroxidase), yellow enzyme peroxidase (flavoprotein oxidases), manganese peroxidase (manganese peroxidase) and It may include any one of lignin peroxidase.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전자 발생체는 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘 (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine, TMB)를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the electron generator may include 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine, TMB).

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 항원은 아밀로이드 베타, 타우 항원(Tau), 뉴로필라멘트 라이트 항원(Neurofilament light ), PSA 항원(Prostate-Specific Antigen) 및 트로포닌 항원(Troponin) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the antigen includes any one of amyloid beta, tau antigen (Tau), neurofilament light antigen (Neurofilament light), PSA antigen (Prostate-Specific Antigen) and troponin antigen (Troponin) can do.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 포획 항체 및 상기 검출 항체 중 어느 하나 이상은 안티 아밀로이드 베타 항체, 안티 타우 항체(anti-Tau antibody), 안티 뉴로필라멘트 라이트 항체(anti-Neurofilament light antibody), 안티 PSA 항체(anti Prostate-Specific Antigen antibody) 및 안티 트로포닌 항체(anti Troponin antibody) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, at least one of the capture antibody and the detection antibody is an anti-amyloid beta antibody, an anti-Tau antibody, an anti-neurofilament light antibody, an anti It may include any one of an anti-Prostate-Specific Antigen antibody (PSA) and an anti-Troponin antibody.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 검출 대상체를 형성하는 방법은, 상기 자성 지지체에 포획 항체를 부착하는 단계; 상기 자성 지지체를 항원을 포함하는 용액에 투입하여, 상기 포획 항체가 상기 항원을 포획하는 단계; 및 상기 용액에 과산화 효소가 표지된 검출 항체를 투입하여, 상기 항원과 상기 검출 항체를 결합시키는 단계;를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the method of forming the detection target may include attaching a capture antibody to the magnetic support; adding the magnetic support to a solution containing an antigen so that the capture antibody captures the antigen; and adding a peroxidase-labeled detection antibody to the solution to bind the antigen to the detection antibody.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 검출 대상체를 형성하는 방법은, 상기 자성 지지체에 포획 항체를 부착하는 단계; 상기 자성 지지체를 항원을 포함하는 용액에 투입하여, 상기 포획 항체가 상기 항원을 포획하는 단계; 및 상기 용액에 분자량이 10 kDa 이상인 물질 혹은 나노 입자가 표지된 검출 항체를 투입하여, 상기 항원과 상기 검출 항체를 결합시키는 단계;를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the method of forming the detection target may include attaching a capture antibody to the magnetic support; adding the magnetic support to a solution containing an antigen so that the capture antibody captures the antigen; and adding a detection antibody labeled with a substance or nanoparticles having a molecular weight of 10 kDa or more to the solution, thereby binding the antigen to the detection antibody.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 분자량이 10 kDa 이상인 물질은, 서양고추냉이 과산화 효소(horseradish peroxidase, HRP), NADH 과산화 효소(NADH peroxidase), 황색효소 과산화 효소(flavoprotein oxidases), 망간 과산화 효소(manganese peroxidase) 및 리그닌 과산화 효소(lignin peroxidase) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the material having a molecular weight of 10 kDa or more is horseradish peroxidase (HRP), NADH peroxidase (NADH peroxidase), yellow enzyme peroxidase (flavoprotein oxidases), manganese peroxidase (manganese peroxidase) and lignin peroxidase (lignin peroxidase) may include any one.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 나노 입자는, 금속 또는 세라믹를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the nanoparticles may include a metal or a ceramic.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 나노 입자는, 10nm 내지 200nm 범위를 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the nanoparticles may have a range of 10 nm to 200 nm.

본 발명의 기술적 사상에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법은 높은 신호 대 노이즈 비율로 1 pg/ml 수준 또는 그 이하까지의 농도의 항원을 검출할 수 있으므로, 매우 높은 민감도를 제공할 수 있다. The antigen detection method using a magnetic support according to the technical spirit of the present invention can detect an antigen at a concentration of 1 pg/ml or less with a high signal-to-noise ratio, and thus can provide very high sensitivity.

상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above-described effects of the present invention have been described by way of example, and the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법을 개략적으로 도시하는 모식도들이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법을 수행하는 바이오 센서를 개략적으로 도시한다.
도 4는 미세 우물이 형성된 바이오 센서를 이용하여 측정한 결과를 도시한다.
도 5는 미세 우물이 형성되지 않은 바이오 센서를 이용하여 측정한 결과를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법의 순환전류전압 측정 결과를 나타내는 그래프들이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예 및 비교예 의한 임피던스 측정 방법을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예 및 비교예 의한 임피던스 측정 결과를 도시한 것이다. 1 is a flowchart illustrating an antigen detection method using a magnetic support according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram schematically illustrating an antigen detection method using the magnetic support of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
3 schematically shows a biosensor performing the antigen detection method using the magnetic support of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
4 shows a measurement result using a biosensor in which a micro-well is formed.
5 shows a measurement result using a biosensor in which a micro-well is not formed.
6 is a graph showing the cyclic current voltage measurement results of the antigen detection method using a magnetic support according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating an antigen detection method using a magnetic support according to a second embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating an impedance measurement method according to a second embodiment and a comparative example of the present invention.
9 shows impedance measurement results according to the second embodiment and the comparative example of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the technical idea of the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, The scope of the technical idea is not limited to the following examples. Rather, these embodiments are provided so as to more fully and complete the present disclosure, and to fully convey the technical spirit of the present invention to those skilled in the art. In the present specification, the same reference numerals refer to the same elements throughout. Furthermore, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the technical spirit of the present invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.

효소결합 면역흡착제 검정법(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)은 면역 측정법(immunoassay)으로 현대 생명공학 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 상기 효소결합 면역흡착제 검정법은 항원이나 항체에 효소를 결합하고, 상기 효소의 활성을 측정하여, 항원-항체 반응의 강도와 그 양을 정량적으로 측정하는 방법이다. An enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is an immunoassay that is widely used in the field of modern biotechnology. The enzyme-linked immunosorbent assay is a method for quantitatively measuring the strength and amount of an antigen-antibody reaction by binding an enzyme to an antigen or antibody and measuring the activity of the enzyme.

그러나, 종래의 효소결합 면역흡착제 검정법은 수십 pg/ml 이상의 항원 농도를 요구하므로, 체액 내에 매우 낮은 농도로 존재하는 항원을 검출하기에는 부적합하다. 따라서, 아밀로이드 베타 올리고머와 같이 체액 내에 매우 낮은 농도로 존재하는 항원을 검출하기 위하여는, 보다 민감하고 정밀한 검출 방법이 필요하다.However, since the conventional enzyme-linked immunosorbent assay requires an antigen concentration of several tens of pg/ml or more, it is not suitable for detecting antigens present at very low concentrations in body fluids. Therefore, in order to detect antigens present in very low concentrations in body fluids such as amyloid beta oligomers, a more sensitive and precise detection method is required.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating an antigen detection method (S100) using a magnetic support according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법(S100)을 개략적으로 도시하는 모식도들이다.2 is a schematic diagram schematically illustrating an antigen detection method (S100) using the magnetic support of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법(S100)은, 자성 지지체에 포획 항체를 부착하는 단계(S110); 상기 자성 지지체를 항원을 포함하는 용액에 투입하여, 상기 포획 항체가 상기 항원을 포획하는 단계(S120); 상기 용액에 과산화 효소가 표지된 검출 항체를 투입하여, 상기 항원과 상기 검출 항체가 결합하여 검출 대상체를 형성하는 단계(S130); 상기 검출 대상체에 전자 발생체를 투입하는 단계(S140); 및 상기 과산화 효소에 의하여 상기 전자 발생체가 산화되어 전자를 발생시키고, 상기 전자를 전기적 신호로서 측정하여 상기 검출 대상체를 검출하는 단계(S150);를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the method for detecting an antigen using a magnetic support according to the first embodiment (S100) includes attaching a capture antibody to the magnetic support (S110); adding the magnetic support to a solution containing an antigen so that the capture antibody captures the antigen (S120); adding a peroxidase-labeled detection antibody to the solution, and binding the antigen and the detection antibody to form a detection object (S130); injecting an electron generator into the detection object (S140); and detecting the detection target by oxidizing the electron generator by the peroxidase to generate electrons, and measuring the electrons as an electrical signal (S150).

도 1 및 도 2의 (a)를 참조하면, 상기 포획 항체를 부착하는 단계(S110)에서는, 자성 지지체(110)에 포획 항체(120)를 부착한다.1 and 2 (a) , in the step of attaching the capture antibody ( S110 ), the capture antibody 120 is attached to the magnetic support 110 .

자성 지지체(110)는 그 표면에 포획 항체(capture antibody)(120)를 부착하기 위한 구조체로서 자성을 가지는 물질, 또는 자화가 가능한 물질로 이루어진다. 예를 들어 철, 코발트, 니켈 등으로 포함하는 금속 또는 합성 소재를 포함할 수 있다. 이러한 자성 지지체(110)로는 자성 비드(bead)나 자성 입자를 포함할 수 있다. 도 2에는 예시적으로 자성 지지체(110)로서 자성 비드를 사용한 경우나 나타나 있다. 비드 형태의 자성 지지체(110)는, 예를 들어 약 1 μm 내지 4 μm 범위의 직경을 가질 수 있고, 예를 들어 2.8 μm의 직경을 가질 수 있다.The magnetic support 110 is a structure for attaching the capture antibody 120 to the surface thereof, and is made of a material having magnetism or a material capable of magnetization. For example, it may include a metal or a synthetic material including iron, cobalt, nickel, and the like. The magnetic support 110 may include magnetic beads or magnetic particles. 2 shows a case in which a magnetic bead is used as the magnetic support 110 by way of example. The magnetic support 110 in the form of a bead, for example, may have a diameter in the range of about 1 μm to 4 μm, for example, may have a diameter of 2.8 μm.

자성 지지체(110)은 그 표면에 포획 항체(capture antibody)(120)를 부착하기 위하여 표면 기능화될 수 있다. 예를 들어 토실레이트가 활성화된 비드(tosylactivated bead)나 스트렙타비딘이 활성화된 비드(Streptavidin bead)를 준비한다. 상기 토실레이트가 활성화된 비드에는 아민기(NH2)가 활성화된 포획항체가 부착될 수 있으며, 스트렙타비딘이 활성화된 비드에는 바이오틴(biotin)이 활성화된 포획항체가 부착될 수 있다. 자성 지지체(110)는 원하는 양의 포획 항체(120)가 부착되도록 준비된다. 또한, 자성 지지체(110)의 측정되지 않는 부착 가능위치들은 차단될 수 있다.The magnetic support 110 may be surface-functionalized to attach a capture antibody 120 to its surface. For example, tosylate-activated beads (tosylactivated bead) or streptavidin-activated beads (Streptavidin bead) are prepared. An amine group (NH 2 )-activated capture antibody may be attached to the tosylate-activated beads, and a biotin-activated capture antibody may be attached to the streptavidin-activated beads. The magnetic support 110 is prepared so that a desired amount of the capture antibody 120 is attached. In addition, non-measured attachable positions of the magnetic support 110 may be blocked.

포획 항체(120)는, 알츠하이머 병의 검진을 위하여는, 안티 아밀로이드 베타 항체(anti-Aβ antibody)를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 포획 항체(120)가 다른 다양한 물질을 포함하는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 예를 들어, 포획 항체는 포획하고자 하는 항원에 따라 안티 타우 항체(anti-Tau antibody), 안티 뉴로필라멘트 라이트 항체(anti-Neurofilament light antibody), 안티 PSA 항체(anti Prostate-Specific Antigen antibody), 안티 트로포닌 항체(anti Troponin antibody) 등 다양한 항체가 가능하다.The capture antibody 120 may include an anti-amyloid beta antibody (anti-Aβ antibody) for the diagnosis of Alzheimer's disease. However, this is exemplary, and the case where the capture antibody 120 includes various other materials is also included in the technical spirit of the present invention. For example, the capture antibody may be an anti-Tau antibody, an anti-Neurofilament light antibody, an anti-PSA antibody (anti Prostate-Specific Antigen antibody), or an anti-trophic antibody depending on the antigen to be captured. Various antibodies such as anti-Troponin antibody are possible.

도 1 및 도 2의 (b)를 참조하면, 상기 항원을 포획하는 단계(S120)에서는, 자성 지지체(110)를 항원(130)을 포함하는 용액에 투입하여, 포획 항체(120)가 항원(130)을 포획한다. 상기 항원을 포획하는 단계(S120)는, 포획 항체(120)와 항원(130) 사이의 항원-항체 반응을 통하여 이루어질 수 있다. 상기 항원을 포획하는 단계(S120)는 자성 지지체(110)를 투입한 상기 용액을 일정 시간 동안 유지하여 인큐베이션(incubation)함으로써 이루어질 수 있다. 상기 인큐베이션은, 예를 들어 1 분 내지 1 시간 범위의 시간동안 수행될 수 있고, 예를 들어 30 분 동안 수행될 수 있다. 1 and 2 (b), in the step of capturing the antigen (S120), the magnetic support 110 is added to a solution containing the antigen 130, and the capture antibody 120 is the antigen ( 130) is captured. The step of capturing the antigen ( S120 ) may be accomplished through an antigen-antibody reaction between the capture antibody 120 and the antigen 130 . The step of capturing the antigen ( S120 ) may be accomplished by incubating the solution in which the magnetic support 110 is added by maintaining it for a predetermined time. The incubation may be performed, for example, for a time ranging from 1 minute to 1 hour, for example, for 30 minutes.

항원(130)은, 알츠하이머 병의 검진을 위한 것으로, 아밀로이드 베타 올리고머(Amyloid beta oligomer)를 포함할 수 있다. 상기 아밀로이드 베타 올리고머는 재조합형(recombinant) Aβ42 올리고머를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 항원(130)이 다른 다양한 물질을 포함하는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 예를 들어, 타우 항원(Tau),뉴로필라멘트 라이트 항원(Neurofilament light ), PSA 항원(Prostate-Specific Antigen), 트로포닌 항원(Troponin) 등 다양한 항원의 사용이 가능하다. 항원(130)을 포함하는 상기 용액은 혈액, 림프액, 조직액 등을 포함하는 체액일 수 있고, 세포내액과 세포외액을 포함할 수 있다. The antigen 130 is for screening for Alzheimer's disease, and may include an amyloid beta oligomer. The amyloid beta oligomer may include a recombinant Aβ 42 oligomer. However, this is exemplary, and the case where the antigen 130 includes various other substances is also included in the technical spirit of the present invention. For example, various antigens such as tau antigen (Tau), neurofilament light antigen (Neurofilament light), PSA antigen (Prostate-Specific Antigen), troponin antigen (Troponin) can be used. The solution containing the antigen 130 may be a body fluid including blood, lymph fluid, tissue fluid, etc., and may include intracellular fluid and extracellular fluid.

도 1 및 도 2의 (c)를 참조하면, 상기 검출 대상체를 형성하는 단계(S130)에서는, 자성 지지체(110)의 포획 항체(120)에 포획된 항원(130)을 포함하는 상기 용액에 검출 항체(detection antibody)(140)를 투입하고, 항원(130)과 검출 항체(140)가 결합하여 검출 대상체(100)가 형성된다. 1 and 2 (c), in the step of forming the detection target (S130), detection is performed in the solution containing the antigen 130 captured by the capture antibody 120 of the magnetic support 110. An antibody (detection antibody) 140 is introduced, and the antigen 130 and the detection antibody 140 are combined to form a detection object 100 .

상기 검출 대상체를 형성하는 단계(S130)는, 검출 항체(140)와 항원(130) 사이의 항원-항체 반응을 통하여 이루어질 수 있다. 검출 항체(140)는 항원(130)의 측정 위치에 부착될 수 있고, 예를 들어 비오틴-결합(biotin-conjugated)으로 부착될 수 있다. 참고로, 포획 항체(120)에 결합된 항원(130)의 농도가 낮은 경우에는 검출 항체(140)가 결합하지 않을 수 있다.The step of forming the detection object ( S130 ) may be performed through an antigen-antibody reaction between the detection antibody 140 and the antigen 130 . The detection antibody 140 may be attached to the measurement site of the antigen 130, for example, biotin-conjugated (biotin-conjugated) may be attached. For reference, when the concentration of the antigen 130 bound to the capture antibody 120 is low, the detection antibody 140 may not bind.

검출 대상체(100)는 항원(130)을 중심으로, 항원(130)의 일측에 포획 항체(120)가 결합되고, 항원(130)의 타측에 검출 항체(140)가 부착됨으로써, 대칭형의 샌드위치 구조를 형성할 수 있다. 만일, 항원(130)이 없는 경우에는 상기 샌드위치 구조가 형성되지 않는다. 또한, 항원(130)과 검출 항체(140)의 부착은 검출 항체(140)를 투입한 후에 일정 시간 동안 유지하여 인큐베이션(incubation)함으로써 이루어질 수 있다.The detection object 100 has an antigen 130 as the center, and the capture antibody 120 is coupled to one side of the antigen 130 and the detection antibody 140 is attached to the other side of the antigen 130, thereby forming a symmetrical sandwich structure. can form. If there is no antigen 130, the sandwich structure is not formed. In addition, the antigen 130 and the detection antibody 140 may be attached to each other by adding the detection antibody 140 and then maintaining it for a certain period of time and incubating it.

검출 항체(140)는 알츠하이머 병의 검진을 위하여는, 안티 아밀로이드 베타 항체(anti-Aβ antibody)를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 검출 항체(140)가 다양한 물질을 포함하는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 예를 들어, 검출항체는 측정하고자 하는 항원의 종류에 따라 안티 타우 항체(anti-Tau antibody), 안티 뉴로필라멘트 라이트 항체(anti-Neurofilament light antibody), 안티 PSA 항체(anti Prostate-Specific Antigen antibody), 안티 트로포닌 항체(anti Troponin antibody) 등 다양한 항체가 가능하다.The detection antibody 140 may include an anti-amyloid beta antibody (anti-Aβ antibody) for the detection of Alzheimer's disease. However, this is exemplary, and the case where the detection antibody 140 includes various substances is also included in the technical spirit of the present invention. For example, the detection antibody may be an anti-Tau antibody, an anti-Neurofilament light antibody, an anti-PSA antibody (anti Prostate-Specific Antigen antibody), depending on the type of antigen to be measured. Various antibodies such as anti-troponin antibody are possible.

검출 항체(140)는 과산화 효소(150)가 표지(tagged)될 수 있다. 과산화 효소(150)는 후술하는 전자 발생체를 산화시켜 전자를 발생시키는 역할을 수행하게 된다. 과산화 효소(150)는, 예를 들어 서양고추냉이 과산화 효소(horseradish peroxidase, HRP)를 포함할 수 있다. 상기 서양고추냉이 과산화 효소는 서양고추냉이의 뿌리에서 발견되는 효소로서, 생화학적 응용에 광범위하게 사용되며, 많은 형태를 가지는 금속 효소이고 가장 많이 사용되는 유형은 C 유형이다. 포함된 과산화수소(hydrogen peroxide)에 의하여 많은 유기 기질의 산화 반응에서 촉매 작용을 한다. 그러나, 이는 예시적이며, 과산화 효소(150)가 다양한 물질을 포함하는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 예를 들어, 과산화 효소로는 NADH 과산화 효소(NADH peroxidase), 황색효소 과산화 효소(flavoprotein oxidases), 망간 과산화 효소(manganese peroxidase, 리그닌 과산화 효소(lignin peroxidase) 등을 이용할 수 있다.The detection antibody 140 may be tagged with a peroxidase 150 . The peroxidase 150 serves to generate electrons by oxidizing an electron generator, which will be described later. The peroxidase 150 may include, for example, horseradish peroxidase (HRP). The horseradish peroxidase is an enzyme found in the root of horseradish, widely used in biochemical applications, has many forms, and the most used type is type C. It catalyzes the oxidation reaction of many organic substrates by the contained hydrogen peroxide. However, this is exemplary, and the case where the peroxidase 150 includes various substances is also included in the technical spirit of the present invention. For example, as the peroxidase, NADH peroxidase, flavoprotein oxidases, manganese peroxidase, lignin peroxidase, etc. may be used.

선택적으로, 상기 검출 대상체를 형성하는 단계(S130)를 수행한 후에, 검출 대상체(100)를 PBS(phosphate buffer saline)를 이용하여 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Optionally, after performing the step of forming the detection object ( S130 ), the method may further include washing the detection object 100 using phosphate buffer saline (PBS).

도 1 및 도 2의 (d)를 참조하면, 상기 검출 대상체(100)를 바이오 센서(200)에 투입한다. 검출 대상체(100)는 액적(droplet) 형태로 투입될 수 있고, 작용 전극(WE)과 상대 전극(CE) 사이의 우물에 투입될 수 있다. 자성체(magnetic bar)는 검출 대상체(100)의 자성 지지체(110)를 상기 우물 내로 이동시켜 고정할 수 있다. 바이오 센서(200)에 대하여는 도 3을 참조하여 하기에 상세하게 설명하기로 한다.Referring to FIGS. 1 and 2 ( d ) , the detection target 100 is inserted into the biosensor 200 . The detection object 100 may be injected in the form of a droplet, or may be injected into a well between the working electrode WE and the counter electrode CE. A magnetic bar may be fixed by moving the magnetic support 110 of the detection object 100 into the well. The biosensor 200 will be described in detail below with reference to FIG. 3 .

도 1 및 도 2의 (e)를 참조하면, 상기 전자 발생체를 투입하는 단계(S140)는 바이오 센서(200)의 상기 우물 내에 수용된 검출 대상체(100)에 전자 발생체를 투입한다. Referring to FIGS. 1 and 2E , in the step of injecting the electron generator ( S140 ), the electron generator is introduced into the detection target 100 accommodated in the well of the biosensor 200 .

전자 발생체는 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘 (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine, TMB)를 포함한다. 상기 TMB는 면역조직화학(immunohistochemistry)에서의 분별 염색에 사용되는 발색 기질(chromogenic substrate)이며, ELISA 에서 사용될 때에는 가시성 시약으로 사용된다. 상기 TMB는 희색 분말이고, 아세트산 에틸(ethyl acetate)에 용해시 약한 청녹색 용액이 된다. 상기 TMB는 태양광선과 형광에 의하여 열화될 수 있다.Electron generators include 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine, TMB). The TMB is a chromogenic substrate used for differential staining in immunohistochemistry, and is used as a visibility reagent when used in ELISA. The TMB is a white powder, and when dissolved in ethyl acetate, it becomes a weak blue-green solution. The TMB may be degraded by sunlight and fluorescence.

상기 TMB는 용매, 예를 들어 과산화수소에 용해된 용액으로 투입될 수 있다. The TMB may be added as a solution dissolved in a solvent, for example, hydrogen peroxide.

도 1 및 도 2의 (e)를 참조하면, 상기 검출 대상체를 검출하는 단계(S150)에서는, 과산화 효소(150)에 의하여 상기 전자 발생체가 산화되면서 전자를 발생시킨다. 이와 같이 발생한 상기 전자를 바이오 센서(200)가 측정하여 검출 대상체(100)를 검출한다. 상기 전자는 바이오 센서(200)의 전극에 의하여 유동하여 전류를 발생시킨다. 이와 같이 발생한 전류는 순환전류전압측정법(Cyclic Voltammogram, CV) 및 전류측정법(amperometric measurement)에 의하여 측정이 가능하며, 전류의 발생 유무 및 크기로부터 상기 항원, 예를 들어 아밀로이드 베타 올리고머의 농도를 산출할 수 있다.1 and 2 (e), in the step of detecting the detection target (S150), the electron generator is oxidized by the peroxidase 150 to generate electrons. The biosensor 200 measures the generated electrons to detect the detection object 100 . The electrons flow by the electrodes of the biosensor 200 to generate a current. The generated current can be measured by cyclic voltammogram (CV) and amperometric measurement, and the concentration of the antigen, for example, amyloid beta oligomer, can be calculated from the presence or absence and size of the current. can

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법을 수행하는 바이오 센서(200)를 개략적으로 도시한다.3 schematically shows the biosensor 200 for performing the antigen detection method using a magnetic support according to an embodiment of the present invention.

도 3에서, (a)는 바이오 센서(200)를 여러 단계로 확대하여 도시하고, (b)는 바이오 센서(200) 내에 검출 대상체(100)가 수용되어 검출되는 상태를 도시한다.In FIG. 3 , (a) shows the biosensor 200 enlarged in several stages, and (b) shows a state in which a detection object 100 is accommodated and detected in the biosensor 200 .

도 3을 참조하면, 바이오 센서(200)는 항원의 검출을 위한 바이오 센서로서, 기판(290) 상에 배치된 작용 전극(210), 상대 전극(220), 기준 전극(230), 및 미세 우물 어레이(240)을 포함한다. 도 3의 바이오 센서(200)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 3 , the biosensor 200 is a biosensor for antigen detection, and includes a working electrode 210 , a counter electrode 220 , a reference electrode 230 , and a microwell disposed on a substrate 290 . an array 240 . The structure of the biosensor 200 of FIG. 3 is only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

미세 우물(250)의 바닥면을 구성하는 기판(290)은 전기적으로 부도체인 물질로서, 예를 들어 유리, 폴리머 등을 포함할 수 있다. 기판(290) 상에 작용 전극(210)과 상대 전극(220)이 배치되어 있다. 작용 전극(210)과 상대 전극(220)은 각각 전도성 물질, 예를 들어 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 티티늄 또는 백금 등을 포함할 수 있다. 작용 전극(210)과 상대 전극(220) 각각의 상부에 부동태층(280)이 형성되어 있다. 부동태층(280)은 자성 지지체를 외부와 격리하여 수용할 수 있는 우물 형태의 내부 공간을 형성하는 벽과 같은 구조체로서의 역할을 수행할 수 있다. 부동태층(280)은 전기 절연성을 가지는 물질로서, 예를들어 전기 절연성 수지 등을 포함할 수 있다. The substrate 290 constituting the bottom surface of the micro-well 250 is an electrically non-conductive material, and may include, for example, glass, a polymer, or the like. A working electrode 210 and a counter electrode 220 are disposed on the substrate 290 . Each of the working electrode 210 and the counter electrode 220 may include a conductive material, for example, a metal, and may include, for example, titanium or platinum. A passivation layer 280 is formed on each of the working electrode 210 and the counter electrode 220 . The passivation layer 280 may serve as a structure such as a wall that forms an internal space in the form of a well that can be accommodated by isolating the magnetic support from the outside. The passivation layer 280 is an electrically insulating material, and may include, for example, an electrically insulating resin.

기판(290)은 기 설정된 두께를 가지면서 평면 형상으로 형성되어, 작용 전극(210), 상대 전극(220), 기준 전극(230) 및 부동태층(280)을 지지할 수 있다.The substrate 290 has a predetermined thickness and is formed in a planar shape to support the working electrode 210 , the counter electrode 220 , the reference electrode 230 , and the passivation layer 280 .

작용 전극(210)과 상대 전극(220)은 검출 대상체(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 검출 대상체(100)에서 발생하는 전자를 흐르게 하여 전류량을 측정할 수 있고, 또는 검출 대상체(100)에 전기장을 인가하여 임피던스를 측정할 수 있다. 이러한 방법은 미세한 양의 항원을 검출할 수 있다. 이를 위해 바이오 센서(200)에는 미세 우물 내에서 발생된 전자를 전기적 신호로 검출하는 측정부 혹은 검출 대상체(100)의 임피던스를 측정할 수 있는 측정부가 구비된다.The working electrode 210 and the counter electrode 220 may be electrically connected to the detection object 100 . Accordingly, the amount of current may be measured by flowing electrons generated from the detection object 100 , or impedance may be measured by applying an electric field to the detection object 100 . This method can detect small amounts of antigen. To this end, the biosensor 200 is provided with a measuring unit that detects electrons generated in the micro-well as an electrical signal or a measuring unit that can measure the impedance of the detection object 100 .

부동태층(280)에 의하여 한정된 미세 우물(250)이 형성될 수 있다. 미세 우물(250)은 검출 대상체(100)가 수용될 수 있는 크기를 가지며, 예를 들어 3 μm 내지 10 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 미세 우물(250)의 형상은 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상이 가능하다. 자성체를 이용하여 자성 지지체(110)를 미세 우물(250)에 수용시켜 기판(290)의 표면에 부착시킬 수 있다. 미세 우물(250)은 하나 또는 그 이상의 검출 대상체(100)를 수용할 수 있고, 전기장과 산화에 의하여 발생한 전자를 국한시킬 수 있다.A fine well 250 defined by the passivation layer 280 may be formed. The fine well 250 has a size that can accommodate the detection object 100 , and may have, for example, a diameter in the range of 3 μm to 10 μm. The shape of the fine well 250 may have various shapes, such as a circle, an ellipse, and a polygon. The magnetic support 110 may be accommodated in the micro-well 250 using a magnetic material and attached to the surface of the substrate 290 . The fine well 250 may accommodate one or more detection objects 100 and may confine electrons generated by an electric field and oxidation.

미세 우물 어레이(240)에는 복수의 미세 우물(250)들이 배열되어 있다. 각각의 미세 우물(250)에는 작용 전극(210)과 상대 전극(220)이 배치되어 있다. 도 3의 미세 우물 어레이(240)에는 직경 8 μm의 미세 우물(250)들이 가로 20개 세로 20개로 배치되어 있다. 미세 우물 어레이(240)에 의하여 전류 량을 증가시킬 수 있고, 자성 지지체(110)의 위치 편차에 의한 오차를 감소시킬 수 있다. 또한, 미세 우물(250) 내에 전기장이 집중될 수 있어 자성 지지체(110)에 국부화되고, 따라서 검출 민감도를 향상시킬 수 있다. 또한 미세 우물(250)이 형성될 경우, 미세 우물(250)의 벽에 의해 항원 및 반응에 의해 생성된 전자의 확산이 제한되어 측정 전극 사이의 항원 및 전자의 농도가 증가됨에 따라 검출 한계 및 신호 감도가 증가되는 효과를 얻을 수 있다.A plurality of micro-wells 250 are arranged in the micro-well array 240 . A working electrode 210 and a counter electrode 220 are disposed in each microwell 250 . In the micro-well array 240 of FIG. 3 , 20 micro-wells 250 having a diameter of 8 μm are arranged in 20 horizontally and 20 vertically. The amount of current may be increased by the micro-well array 240 and an error caused by a positional deviation of the magnetic support 110 may be reduced. In addition, the electric field can be concentrated in the micro-well 250 to be localized to the magnetic support 110, thus improving the detection sensitivity. In addition, when the micro-well 250 is formed, diffusion of antigens and electrons generated by the reaction is restricted by the wall of the micro-well 250, so that the concentration of antigen and electrons between the measuring electrodes increases, so that the detection limit and signal The effect of increasing the sensitivity can be obtained.

본 발명의 제 1 실시예를 따르는 바이오 센서는, 내부에 작용 전극 및 상대 전극이 배치된 미세우물; 및 상기 미세 우물 내에 각각 또는 혼합하여 투입되는, 전자 발생체와 과산화 효소가 표지된 검출 항체를 포함하는 검출 대상체간에 일어나는 상기 전자 발생체 및 상기 과산화 효소의 반응에 의해 발생된 전자를 전기적 신호로 검출하는 측정부;를 포함한다. 이때 상기 검출 대상체는, 항원을 중심으로, 상기 항원의 일측에 상기 포획 항체가 결합되고, 상기 항원의 타측에 상기 검출 항체가 결합되며, 상기 포획 항체의 타측에는 자성비드의 표면과 결합된 구조를 가지게 된다. A biosensor according to a first embodiment of the present invention includes: a microwell having a working electrode and a counter electrode disposed therein; and electrons generated by the reaction between the electron generator and the peroxidase that occur between the detection object including the detection antibody labeled with the electron generator and the peroxidase, respectively or mixed into the microwell, are converted into electrical signals. It includes a measuring unit for detecting. In this case, the detection object has a structure in which the capture antibody is bound to one side of the antigen, the detection antibody is bound to the other side of the antigen, and the other side of the capture antibody is bound to the surface of the magnetic bead, with the antigen as the center. will have

이하에서는, 본 발명의 제 1 실시예를 따르는 바이오 센서를 이용하여 항원을 검출하는 방법에 대한 구체적인 실험결과에 대해서 기술하기로 한다. 하기의 실험에서는, 자성 지지체로서 자성 비드를 사용하였다. 항원으로서 아밀로이드 베타 올리고머를 사용하였고, 과산화 효소로서 HRP을 사용하였고, 전자 발생체로서 TMB를 사용하였다. 바이오 센서는 도 3의 미세 우물이 형성된 것을 사용하였으며, 비교예로서 미세 우물이 없이 금속 배선만이 형성된 바이오 센서를 사용하였다. Hereinafter, specific experimental results for a method for detecting an antigen using the biosensor according to the first embodiment of the present invention will be described. In the following experiments, magnetic beads were used as magnetic supports. Amyloid beta oligomer was used as antigen, HRP was used as peroxidase, and TMB was used as electron generator. As the biosensor, the one in which the fine wells of FIG. 3 were formed was used, and as a comparative example, a biosensor in which only metal wires were formed without the fine wells was used.

도 4의 (a)에는 미세 우물이 형성된 바이오 센서를 이용하여 측정한 항원의 농도에 따른 전압-전류 그래프가 나타나 있으며, (b)에는 항원의 농도에 따른 전류가 나타나 있으며, (c)에는 항원의 농도에 따른 전류의 변화량(change)이 도시되어 있다. 한편, 비교예로서 도 5의 (a), (b) 및 (c)에는 각각 미세 우물이 형성되지 않은 바이오 센서를 이용하여 측정한 전압-전류 그래프, 항원의 농도에 따른 전류 및 항원의 농도에 따른 전류 변화량(change)이 도시되어 있다. 도 4의 (a) 및 도 5의 (a)의 "control"은 항원을 포함하지 않는 기준 신호를 지칭한다. Figure 4 (a) shows a voltage-current graph according to the antigen concentration measured using a biosensor in which a fine well is formed, (b) shows the current according to the antigen concentration, and (c) shows the antigen The change amount (change) of the current according to the concentration of is shown. On the other hand, as a comparative example, in Fig. 5 (a), (b) and (c), the voltage-current graph measured using the biosensor in which the micro-well is not formed, the current according to the concentration of the antigen and the concentration of the antigen are shown. The current change is shown. 4 (a) and 5 (a) "control" refers to a reference signal that does not include an antigen.

도 4의 (b) 및 도 5의 (b)를 참조하면, 미세 우물이 형성되지 않은 바이오 센서를 사용한 경우 항원의 검출 한계는 10pg/ml임에 비해 미세 우물이 형성된 바이오 센서를 사용한 경우에는 1pg/ml까지도 검출이 가능함을 알 수 있다. 4 (b) and 5 (b), when using a biosensor in which micro-wells are not formed, the antigen detection limit is 10 pg/ml, whereas in the case of using a biosensor in which micro-wells are formed, 1 pg It can be seen that even /ml can be detected.

또한 도 4의 (c) 및 도 5의 (c)를 참조하면, 바이오 센서의 신호 감도에 해당되는 기울기에 있어서, 미세 우물이 형성된 바이오 센서의 기울기가 7.2%dec로서 미세 우물이 형성되지 않은 바이오 센서의 기울기인 4.6%dec에 비해 더 우수한 값을 나타냄을 확인할 수 있다. 이러한 검출 한계 및 신호 감도의 차이는 미세 우물에 의한 전기장의 집중, 항원 및 전자의 확산 방지 효과에 의해 기인하는 것으로 판단된다. Also, referring to FIGS. 4(c) and 5(c), in the slope corresponding to the signal sensitivity of the biosensor, the slope of the biosensor in which the microwell is formed is 7.2%dec, and the biosensor in which the microwell is not formed is 7.2%dec. It can be seen that the sensor has a better value than 4.6%dec, which is the slope. This difference in detection limit and signal sensitivity is considered to be caused by the concentration of electric field by the micro-well and the effect of preventing the diffusion of antigens and electrons.

도 6은 도 4의 순환전류전압 측정 결과 중 인가되는 전압을 -0.2V로 고정한 상태에서 항원 농도에 대한 반응 전류를 측정한 결과이다. 도 6의 그래프에서, "control"은 항원을 포함하지 않는 기준 신호를 지칭하며, 농도는 항원의 농도를 의미한다.6 is a result of measuring the reaction current with respect to the antigen concentration in a state where the applied voltage is fixed to -0.2V among the results of measuring the cyclic current voltage of FIG. 4 . In the graph of FIG. 6 , "control" refers to a reference signal that does not contain an antigen, and concentration refers to the concentration of the antigen.

도 6를 참조하면, 기준 신호와 항원 농도에 대한 신호들은 큰 차이의 전류값을 나타내었다. 기준 신호는 매우 낮은 전류값을 가지며, 이는 항원이 없고 전극 영역이 최소화되었기 때문으로 분석된다. 각각의 항원 농도에서 명확한 전류 신호가 측정되었다. 항원 농도가 증가함에 따라 전류가 증가하였다. 이러한 결과는 효소-기질 상호반응에 의하여 형성된 전자들의 수가 증가하였기 때문으로 분석된다. Referring to FIG. 6 , the signals for the reference signal and the antigen concentration showed a large difference in current values. The reference signal has a very low current value, which is analyzed because there is no antigen and the electrode area is minimized. A clear current signal was measured at each antigen concentration. As the antigen concentration increased, the current increased. This result is analyzed because the number of electrons formed by the enzyme-substrate interaction increased.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법은 높은 신호 대 노이즈 비율로 1 pg/ml 수준 또는 그 이하까지의 농도의 항원을 검출할 수 있으므로, 매우 높은 민감도를 제공할 수 있다. 따라서, 체액 속에 매우 낮은 농도로 존재하는 아밀로이드 베타 올리고머를 매우 높은 민감도로 검출함으로써, 알츠하이머 병을 조기에 진단하기에 매우 유용하다.Therefore, the antigen detection method using a magnetic support according to an embodiment of the present invention can detect an antigen at a concentration of 1 pg/ml or less with a high signal-to-noise ratio, and thus can provide very high sensitivity. there is. Therefore, it is very useful for early diagnosis of Alzheimer's disease by detecting amyloid beta oligomer present in a very low concentration in body fluid with very high sensitivity.

본 발명의 제 2 실시예를 따르는 바이오 센서는, 내부에 작용 전극 및 상대 전극이 배치된 미세우물; 및 상기 미세 우물 내에 투입되는 검출 대상체의 임피던스를 측정할 수 있는 측정부;를 포함한다. 이때 상기 검출 항체는 분자량이 10 kDa 이상인 물질 혹은 나노 입자가 표지된 것이며, 이때 상기 검출 대상체는, 항원을 중심으로, 상기 항원의 일측에 상기 포획 항체가 결합되고, 상기 항원의 타측에 상기 검출 항체가 결합되며, 상기 포획 항체의 타측에는 자성비드의 표면과 결합된 구조를 가지게 된다. A biosensor according to a second embodiment of the present invention includes: a microwell having a working electrode and a counter electrode disposed therein; and a measuring unit capable of measuring the impedance of the detection target input into the micro-well. In this case, the detection antibody is a substance or nanoparticles with a molecular weight of 10 kDa or more labeled with the target, wherein the capture antibody is bound to one side of the antigen with the antigen as the center, and the detection antibody to the other side of the antigen is bound, and the other side of the capture antibody has a structure bound to the surface of the magnetic bead.

이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예를 따르는 바이오 센서를 이용하여 항원을 검출하는 방법에 대한 구체적인 실험결과에 대해서 기술하기로 한다. Hereinafter, specific experimental results for a method for detecting an antigen using the biosensor according to the second embodiment of the present invention will be described.

도 7에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법(S200)을 도시하는 흐름도가 나타나 있다. 도 7를 참조하면, 제 2 실시예의 경우, (S210) 단계 내지 (S230)는 상술한 제 1 실시예의 (S110) 단계 내지 (S130) 단계와 동일하며, 다만, (S230) 단계에 있어, 검출 항체에는 검출 대상체의 임피던스를 증가시킬 수 있는 물질이 표지된다는 점에서만 차이가 있다. 이러한 물질로서, 분자량이 큰 물질 혹은 나노 입자를 포함한다. 7 is a flowchart illustrating an antigen detection method (S200) using a magnetic support according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7 , in the second embodiment, steps (S210) to (S230) are the same as steps (S110) to (S130) of the first embodiment described above, except that in step (S230), detection The difference is only that the antibody is labeled with a substance capable of increasing the impedance of the detection target. As such a substance, a substance or nanoparticles having a large molecular weight are included.

본 제 2 실시예에 있어서, 상기 검출 항체에는 검출대상체의 임피던스를 크게 증가시킬 수 있는 물질이 표지되는 것을 특징으로 한다. 본 실시예를 따르는 바이오 센서는 자성 지지체의 표면에 전계(electric field)를 집중시킬 수 있는 특징을 가진다. 자성 지지체에 항원, 검출 항체 등이 부착되는 경우, 이로 인해 자성 지지체 표면에 존재하는 전하 및 유전율의 변화가 나타나게 되며, 따라서 이에 연동하여 자성 지지체에서의 전계 변화가 나타나게 된다. 항원과 같이 크기가 작고 분자량이 작은 유기물이 부착되는 경우, 자성 지지체 표면에서의 전계 변화량을 무시할 정도의 수준이다. 그러나 수준 검출 항체에 표지되는 물질로서 분자량이 큰 물질이나 소정의 크기를 가지는 나노 입자를 사용할 경우, 자성 지지체 표면에서의 현저한 전계 변화를 일으키게 되며, 이러한 전계 변화에 따라 검출 대상체의 임피던스의 증가가 나타나게 된다. 따라서 검출 항체에 표지된 표지 물질에 의해 검출 대상체(100)의 임피던스가 증가함에 따라 센싱 감도는 종래의 이러한 표지 물질을 사용하지 않은 것에 비해 현저하게 증가하게 된다. In the second embodiment, it is characterized in that the detection antibody is labeled with a substance capable of greatly increasing the impedance of the detection object. The biosensor according to this embodiment has a feature that can focus an electric field on the surface of the magnetic support. When an antigen, a detection antibody, or the like is attached to the magnetic support, a change in electric charge and permittivity present on the surface of the magnetic support occurs, and accordingly, a change in the electric field in the magnetic support appears in conjunction with this. When an organic material having a small size and low molecular weight, such as an antigen, is attached, the amount of electric field change on the surface of the magnetic support is negligible. However, when a material with a large molecular weight or a nanoparticle having a predetermined size is used as a material labeled for the level detection antibody, a significant electric field change occurs on the surface of the magnetic support, and the impedance of the detection object increases according to the electric field change. do. Therefore, as the impedance of the detection object 100 increases by the labeling substance labeled with the detection antibody, the sensing sensitivity is significantly increased compared to the conventional one in which the labeling substance is not used.

상기 검출 항체에 표지되는 분자량이 큰 물질은 분자량이 10 kDa 이상인 물질을 의미한다. 분자량이 10 kDa 미만일 경우에는 임피던스 증가에 따른 센싱 감도 증가 효과를 기대하기 어렵다. 분자량이 10 kDa이상의 표지 물질로는 대표적으로 서양고추냉이 과산화 효소(horseradish peroxidase, HRP, 44 kDa), NADH 과산화 효소(NADH peroxidase, 4Х50 kDa), 황색효소 과산화 효소(flavoprotein oxidases, 40 kDa), 망간 과산화 효소(manganese peroxidase, -50 kDa), 리그닌 과산화 효소(lignin peroxidase, -17 kDa) 등이 해당될 수 있다.The high molecular weight material labeled by the detection antibody means a material having a molecular weight of 10 kDa or more. When the molecular weight is less than 10 kDa, it is difficult to expect the effect of increasing the sensing sensitivity according to the impedance increase. Representative substances with a molecular weight of 10 kDa or more include horseradish peroxidase (HRP, 44 kDa), NADH peroxidase (4Х50 kDa), flavoprotein oxidases (40 kDa), and manganese. peroxidase (manganese peroxidase, -50 kDa), lignin peroxidase (-17 kDa), and the like.

한편, 검출 항체에 표지되는 나노 입자는 금속 또는 세라믹이 가능하다. 금속은 예를 들어, 금, 백금 등을 포함할 수 있다. 세라믹으로는 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 망간산화물, 산화철 등을 포함할 수 있다. Meanwhile, the nanoparticles labeled with the detection antibody may be metal or ceramic. The metal may include, for example, gold, platinum, or the like. The ceramic may include silicon oxide, aluminum oxide, manganese oxide, iron oxide, and the like.

상기 나노 입자의 크기는 10nm 내지 200nm의 범위를 가질 수 있다. 10nm 미만의 크기를 가질 경우에는 경우에는 임피던스 증가에 따른 센싱 감도 증가 효과를 기대하기 어렵다. 반면 200nm 이상을 초과할 경우, 나노 입자가 표지되어 자성 지지체 상에 부착되는 검출 항체의 수가 제한됨에 따라 센싱 감도를 증가시키는 효과를 기대할 수 없다. The size of the nanoparticles may range from 10 nm to 200 nm. In the case of having a size of less than 10 nm, it is difficult to expect an effect of increasing sensing sensitivity according to an increase in impedance. On the other hand, when it exceeds 200 nm, the effect of increasing the sensing sensitivity cannot be expected as the number of detection antibodies that are labeled with nanoparticles and attached to the magnetic support is limited.

검출 항체에 나노 입자를 표지하기 위하여 나노 입자의 표면을 활성화시킨 후 검출항체와 반응시켜 표지시킬 수 있다. 예를 들어, 금 나노입자의 경우, 금 나노입자 표면에, 비특이적 흡착을 최소화할 수 있는 물질로 말단이 -SH기이고 카르복실기(-COOH)와 하이드록실기(-OH)가 결합되어 있는 에틸렌글라이콜 화합물을 반응시킨 후 EDC/NHS [(1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl)-carbodiimide hydrochloride)/(N-hydroxylsuccinimide)] 물질로 표면을 활성한 후 검출 항체와 반응시켜 표지할 수 있다. In order to label the nanoparticles with the detection antibody, the surface of the nanoparticles is activated and then the detection antibody is reacted to label the nanoparticles. For example, in the case of gold nanoparticles, a material capable of minimizing non-specific adsorption on the surface of gold nanoparticles is ethylene glycol, which has a -SH group at the end and a carboxyl group (-COOH) and a hydroxyl group (-OH) bonded to it. After reacting the lycol compound, the surface is activated with EDC/NHS [(1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl)-carbodiimide hydrochloride)/(N-hydroxylsuccinimide)] there is.

(S230) 단계가 완료되어 검출 대상체가 형성되면, 이를 바이오 센서(200)에 투입한 후 작용 전극(210) 및 상대 전극(220) 사이에 전기장을 인가하여 임피던스를 측정한다(S240). 이러한 측정된 임피던스 값으로부터 검출 대상이 되는 항원의 유무를 감지할 수 있으며, 항원이 존재할 경우에는 그 농도를 유추할 수 있다. When the step (S230) is completed and the detection target is formed, the impedance is measured by applying an electric field between the working electrode 210 and the counter electrode 220 after inputting it into the biosensor 200 (S240). The presence or absence of an antigen to be detected can be detected from the measured impedance value, and when the antigen is present, its concentration can be inferred.

이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자성 지지체를 이용한 항원 검출 방법의 실험 결과를 설명하기로 한다. 본 실험에서는 제 1 실시예의 실험에서와 동일한 검출 대상체(100)를 사용하였다. 다만, 본 실험예에 사용된 검출 항체에 표지된 서양고추냉이 과산화 효소는 제 1 실시예에서의 전자 발생체를 산화시키는 역할이 아닌 검출 대상체의 임피던스를 증가시켜 센싱 감도를 향상시키기 위한 표지로 이용된다. Hereinafter, the experimental results of the antigen detection method using the magnetic support according to the second embodiment of the present invention will be described. In this experiment, the same detection object 100 as in the experiment of the first embodiment was used. However, horseradish peroxidase labeled with the detection antibody used in this Experimental Example does not play a role in oxidizing the electron generator in Example 1, but is used as a label to improve the sensing sensitivity by increasing the impedance of the detection object. do.

도 8의 (a)에는 종래의 방법으로서 포획 항체와 항원만이 결합된 자성 지지체를 이용하여 임피던스를 측정하는 방법이 나타나 있으며, 도 9의 (a)에는 이에 따른 항원의 농도에 대한 임피던스의 측정값이 나타나 있다. 한편, 도 8의 (b)에 본 발명의 제 2 실시예에 의한 임피던스 측정방법이 나타나 있으며, 도 9의 (b)에는 이에 따른 항원의 농도에 대한 임피던스의 측정값이 나타나 있다.Figure 8 (a) shows a conventional method for measuring impedance using a magnetic support to which only a capture antibody and an antigen are bound. value is shown. Meanwhile, FIG. 8(b) shows an impedance measurement method according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9(b) shows the impedance measurement value with respect to the antigen concentration.

도 9의 (a) 및 (b)를 참조하면, 검출 항체가 없는 경우의 기울기는 10.2%dec임에 비해 검출 항체가 있는 경우에는 27.3%dec으로서, 신호 감도가 약 3배 정도 증폭되었음을 확인할 수 있다. Referring to (a) and (b) of Figure 9, the slope in the absence of the detection antibody is 10.2% dec, whereas in the presence of the detection antibody, the slope is 27.3% dec, confirming that the signal sensitivity is amplified by about 3 times. there is.

이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The technical spirit of the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is the technical spirit of the present invention that various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which this belongs.

100: 검출 대상체, 110: 자성 지지체, 120: 포획 항체,
130: 항원, 140: 검출 항체, 150: 과산화 효소,
200: 바이오 센서, 210: 작용 전극, 220: 상대 전극
230: 기준 전극, 240: 미세 우물 어레이,
250: 미세 우물, 280: 부동태층, 290: 기판100: detection object, 110: magnetic support, 120: capture antibody,
130: antigen, 140: detection antibody, 150: peroxidase,
200: biosensor, 210: working electrode, 220: counter electrode
230: reference electrode, 240: micro-well array;
250: fine well, 280: passivation layer, 290: substrate

Claims (15)

내부에 작용 전극 및 상대 전극이 배치된 미세 우물을 포함하는 바이오 센서를 준비하는 단계;
상기 미세 우물 내에 과산화 효소가 표지된 검출 항체를 포함하는 검출 대상체를 투입하는 단계;
상기 미세 우물 내로 전자 발생체를 투입하는 단계; 및
상기 과산화 효소와 상기 전자 발생체의 반응에 의해 상기 미세 우물 내에서 발생된 전자를 상기 바이오 센서가 전기적 신호로 검출하는 단계;를 포함하고,
상기 검출 대상체는, 항원을 중심으로, 상기 항원의 일측에 포획 항체가 결합되고, 상기 항원의 타측에 상기 검출 항체가 결합되며, 상기 포획 항체의 타측는 자성 지지체의 표면과 결합된 구조를 가지되,
상기 검출 대상체와, 상기 작용 전극 및 상대 전극은 이격되어 배치되는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.preparing a biosensor including a micro-well having a working electrode and a counter electrode disposed therein;
introducing a detection object including a detection antibody labeled with peroxidase into the fine well;
introducing an electron generator into the micro-well; and
detecting, by the biosensor, electrons generated in the micro-well by the reaction of the peroxidase and the electron generator as an electrical signal;
The detection object has a structure in which the capture antibody is bound to one side of the antigen, the detection antibody is bound to the other side of the antigen, and the other side of the capture antibody is bound to the surface of the magnetic support, centered on the antigen. ,
The detection object, the working electrode, and the counter electrode are disposed to be spaced apart,
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 내부에 작용 전극 및 상대 전극이 배치된 미세 우물을 포함하는 바이오 센서를 준비하는 단계;
상기 미세 우물 내에 분자량이 10 kDa 이상인 물질 혹은 나노 입자가 표지된 검출 항체를 포함하는 검출 대상체를 투입하는 단계; 및
상기 검출 대상체에 전기장을 인가하여 임피던스를 측정하는 단계;를 포함하고,
상기 검출 대상체는, 항원을 중심으로, 상기 항원의 일측에 상기 포획 항체가 결합되고, 상기 항원의 타측에 상기 검출 항체가 결합되며, 상기 포획 항체의 타측는 자성 지지체의 표면과 결합된 구조를 가지고,
상기 분자량이 10 kDa 이상인 물질 혹은 나노 입자는 상기 검출 대상체의 임피던스를 증가시키고,
상기 검출 대상체와, 상기 작용 전극 및 상대 전극은 이격되어 배치되고,
상기 임피던스는
상기 작용 전극 및 상대 전극 사이에 전기장을 인가함으로써 상기 검출 대상체에 발생되도록 마련된,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.preparing a biosensor including a micro-well having a working electrode and a counter electrode disposed therein;
introducing a detection object including a detection antibody labeled with a substance or nanoparticles having a molecular weight of 10 kDa or more into the micro-well; and
Including; measuring impedance by applying an electric field to the detection object;
The detection object has a structure in which the capture antibody is coupled to one side of the antigen, the detection antibody is coupled to the other side of the antigen, and the other side of the capture antibody is coupled to the surface of a magnetic support, with an antigen as the center. ,
The substance or nanoparticles having a molecular weight of 10 kDa or more increases the impedance of the detection target,
The detection target, the working electrode, and the counter electrode are disposed to be spaced apart,
The impedance is
provided to be generated in the detection object by applying an electric field between the working electrode and the counter electrode,
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 미세 우물은,
바닥면을 구성하는 기판을 포함하고,
상기 기판의 일면 상에는 상기 작용 전극 및 상대 전극이 형성되며,
상기 작용 전극 및 상대 전극 각각의 상부에 상기 자성 지지체를 외부와 격리하여 수용할 수 있는 우물 형태의 내부 공간을 형성하는 부동태층을 포함하는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The fine well is
It includes a substrate constituting the bottom surface,
The working electrode and the counter electrode are formed on one surface of the substrate,
and a passivation layer on each of the working electrode and the counter electrode to form a well-shaped inner space that can accommodate the magnetic support in isolation from the outside;
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 1 항에 있어서,
상기 과산화 효소는 서양고추냉이 과산화 효소(horseradish peroxidase, HRP), NADH 과산화 효소(NADH peroxidase), 황색효소 과산화 효소(flavoprotein oxidases), 망간 과산화 효소(manganese peroxidase) 및 리그닌 과산화 효소(lignin peroxidase) 중 어느 하나를 포함하는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.The method of claim 1,
The peroxidase is any one of horseradish peroxidase (HRP), NADH peroxidase, flavoprotein oxidases, manganese peroxidase and lignin peroxidase. including one,
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 1 항에 있어서,
상기 전자 발생체는 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘 (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine, TMB)를 포함하는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.The method of claim 1,
The electron generator comprises 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine, TMB),
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 항원은 아밀로이드 베타, 타우 항원(Tau), 뉴로필라멘트 라이트 항원(Neurofilament light ), PSA 항원(Prostate-Specific Antigen) 및 트로포닌 항원(Troponin) 중 어느 하나를 포함하는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The antigen includes any one of amyloid beta, tau antigen (Tau), neurofilament light antigen, PSA antigen (Prostate-Specific Antigen) and troponin antigen (Troponin),
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 포획 항체 및 검출 항체 중 어느 하나 이상은, 안티 아밀로이드 베타 항체(anti-Aβ antibody), 안티 타우 항체(anti-Tau antibody), 안티 뉴로필라멘트 라이트 항체(anti-Neurofilament light antibody), 안티 PSA 항체(anti Prostate-Specific Antigen antibody) 및 안티 트로포닌 항체(anti Troponin antibody) 중 어느 하나를 포함하는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Any one or more of the capture antibody and the detection antibody is an anti-Aβ antibody, an anti-Tau antibody, an anti-Neurofilament light antibody, an anti-PSA antibody ( containing any one of an anti Prostate-Specific Antigen antibody and an anti Troponin antibody,
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 자성 지지체는 자성 비드 또는 자성 입자를 포함하는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The magnetic support comprises magnetic beads or magnetic particles,
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 1 항에 있어서,
상기 검출 대상체를 형성하는 방법은,
상기 자성 지지체에 포획 항체를 부착하는 단계;
상기 자성 지지체를 항원을 포함하는 용액에 투입하여, 상기 포획 항체가 상기 항원을 포획하는 단계; 및
상기 용액에 과산화 효소가 표지된 검출 항체를 투입하여, 상기 항원과 상기 검출 항체를 결합시키는 단계;를 포함하는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.The method of claim 1,
The method of forming the detection object comprises:
attaching a capture antibody to the magnetic support;
adding the magnetic support to a solution containing an antigen so that the capture antibody captures the antigen; and
Including; adding a detection antibody labeled with a peroxidase to the solution to bind the antigen to the detection antibody;
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 2 항에 있어서,
상기 검출 대상체를 형성하는 방법은,
상기 자성 지지체에 포획 항체를 부착하는 단계;
상기 자성 지지체를 항원을 포함하는 용액에 투입하여, 상기 포획 항체가 상기 항원을 포획하는 단계; 및
상기 용액에 분자량이 10 kDa 이상인 물질 혹은 나노 입자가 표지된 검출 항체를 투입하여, 상기 항원과 상기 검출 항체를 결합시키는 단계;를 포함하는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.3. The method of claim 2,
The method of forming the detection object comprises:
attaching a capture antibody to the magnetic support;
adding the magnetic support to a solution containing an antigen so that the capture antibody captures the antigen; and
Including, by adding a detection antibody labeled with a substance or nanoparticles having a molecular weight of 10 kDa or more to the solution, and binding the antigen and the detection antibody;
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 10 항에 있어서,
상기 분자량이 10 kDa 이상인 물질은,
서양고추냉이 과산화 효소(horseradish peroxidase, HRP), NADH 과산화 효소(NADH peroxidase), 황색효소 과산화 효소(flavoprotein oxidases), 망간 과산화 효소(manganese peroxidase) 및 리그닌 과산화 효소(lignin peroxidase) 중 어느 하나를 포함하는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.11. The method of claim 10,
The material having a molecular weight of 10 kDa or more,
containing any one of horseradish peroxidase (HRP), NADH peroxidase, flavoprotein oxidases, manganese peroxidase and lignin peroxidase ,
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 10 항에 있어서,
상기 나노 입자는,
금속 또는 세라믹를 포함하는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.11. The method of claim 10,
The nanoparticles are
containing metal or ceramic;
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 제 10 항에 있어서,
상기 나노 입자는,
10nm 내지 200nm 범위를 가지는,
자성 지지체 기반 바이오 센서를 이용한 항원 검출 방법.11. The method of claim 10,
The nanoparticles are
having a range from 10 nm to 200 nm,
Antigen detection method using a magnetic support-based biosensor. 내부에 작용 전극 및 상대 전극이 배치된 미세우물; 및
상기 미세 우물 내에 각각 또는 혼합하여 투입되는, 전자 발생체와 과산화 효소가 표지된 검출 항체를 포함하는 검출 대상체간에 일어나는 상기 전자 발생체 및 상기 과산화 효소의 반응에 의해 상기 미세 우물 내에서 발생된 전자를 전기적 신호로 검출하는 측정부;를 포함하며,
상기 검출 대상체는, 항원을 중심으로, 상기 항원의 일측에 포획 항체가 결합되고, 상기 항원의 타측에 상기 검출 항체가 결합되며, 상기 포획 항체의 타측에는 자성비드의 표면과 결합된 구조를 가지되,
상기 검출 대상체와, 상기 작용 전극 및 상대 전극은 이격되어 배치되는,
자성 지지체 기반 바이오센서.a microwell having a working electrode and a counter electrode disposed therein; and
Electrons generated in the micro-well by the reaction of the electron generator and the peroxidase occurring between the electron generator and the detection object including the detection antibody labeled with the peroxidase, each or a mixture of which is introduced into the microwell a measuring unit that detects as an electrical signal;
The detection object has a structure in which the capture antibody is bound to one side of the antigen, the detection antibody is bound to the other side of the antigen, and the other side of the capture antibody is bound to the surface of the magnetic bead. ,
The detection object, the working electrode, and the counter electrode are disposed to be spaced apart,
A magnetic support-based biosensor. 내부에 작용 전극 및 상대 전극이 배치된 미세우물; 및
상기 미세 우물 내에 투입되는 검출 대상체의 임피던스를 측정할 수 있는 측정부;를 포함하며,
검출 항체는 분자량이 10 kDa 이상인 물질 혹은 나노 입자가 표지된 것이며,
상기 검출 대상체는, 항원을 중심으로, 상기 항원의 일측에 포획 항체가 결합되고, 상기 항원의 타측에 상기 검출 항체가 결합되며, 상기 포획 항체의 타측에는 자성비드의 표면과 결합된 구조를 가지고,
상기 분자량이 10 kDa 이상인 물질 혹은 나노 입자는 상기 검출 대상체의 임피던스를 증가시키고,
상기 검출 대상체와, 상기 작용 전극 및 상대 전극은 이격되어 배치되고,
상기 임피던스는
상기 작용 전극 및 상대 전극 사이에 전기장을 인가함으로써 상기 검출 대상체에 발생되도록 마련된,
자성 지지체 기반 바이오센서.

a microwell having a working electrode and a counter electrode disposed therein; and
a measuring unit capable of measuring the impedance of the detection target input into the micro-well;
The detection antibody is a substance or nanoparticles labeled with a molecular weight of 10 kDa or more,
The detection object has a structure in which the capture antibody is bound to one side of the antigen, the detection antibody is bound to the other side of the antigen, and the other side of the capture antibody is bound to the surface of a magnetic bead,
The substance or nanoparticles having a molecular weight of 10 kDa or more increases the impedance of the detection target,
The detection target, the working electrode, and the counter electrode are disposed to be spaced apart,
The impedance is
provided to be generated in the detection object by applying an electric field between the working electrode and the counter electrode,
A magnetic support-based biosensor.
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