KR102472151B1

KR102472151B1 - Detachable apparatus for refining organic particle and method for refining organic particle using the same apparatus

Info

Publication number: KR102472151B1
Application number: KR1020200183808A
Authority: KR
Inventors: 도영락; 고민지
Original assignee: 국민대학교산학협력단
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2022-11-28
Also published as: KR20220092234A

Abstract

본 발명은 탈부착형 생체입자 정제장치 및 이를 사용한 생체입자 정제방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 소량의 시료로부터 필요한 생체입자를 고농도로 분리할 수 있으며, 생체입자의 변형 및 손상을 최소화하여 정제할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for purifying detachable bioparticles and a method for purifying bioparticles using the same. Specifically, necessary bioparticles can be separated from a small amount of sample at high concentration, and bioparticles can be purified by minimizing deformation and damage. It relates to an apparatus and method.

Description

Detachable bioparticle purification apparatus and bioparticle purification method using the same {Detachable apparatus for refining organic particle and method for refining organic particle using the same apparatus}

엑소좀(exosome)은 거의 모든 진핵세포에서 분비회는 50~150㎚ 크기의 세포 소포체로서, 세포의 때 또는 세포의 분신(또는 아바타)이라고 불린다. 세포는 세포마다 고유의 엑소좀을 분비하고 흡수하므로, 엑소좀은 세포 간 정보 전달 물질로 사용된다.An exosome is a cell endoplasmic reticulum with a size of 50 to 150 nm, which is secreted in almost all eukaryotic cells, and is called a cell stain or a cell division (or avatar). Cells secrete and absorb exosomes unique to each cell, so exosomes are used as intercellular information transfer materials.

췌장암은 그 증상을 자각할 시점에는 전이가 많이 진행되어 생존률이 극히 낮은 경우가 많아 최악의 암이라고도 불리며, 혈관 침습이 일어나지 않더라도 전이가 일어나는 것으로 알려져 있다. 이와 같이 혈관 침습 없이 전이가 일어나는 메커니즘은 엑소좀의 분비와 정보 전달력을 바탕으로 하는 것으로 알려져 있다. 역설적으로, 엑소좀에 췌장암에 치명적인 물질을 탑재한 후 암의 방어 기작을 쉽게 뚫고 들어가서, 세포 내로 약물을 침투시켜 효과적으로 작동하게 하면, 엑소좀을 췌장암을 무력화시킬 수 있는 강력한 약물 운반 수단이 될 수 있다.Pancreatic cancer is often referred to as the worst cancer because many metastases progress at the time the symptoms are recognized, and the survival rate is extremely low, and it is known that metastasis occurs even if vascular invasion does not occur. It is known that the mechanism by which metastasis occurs without vascular invasion is based on the secretion of exosomes and the ability to transmit information. Paradoxically, if exosomes are loaded with a substance that is lethal to pancreatic cancer, easily penetrates the defense mechanism of cancer, and penetrates the drug into cells to work effectively, exosomes can become a powerful drug delivery vehicle that can neutralize pancreatic cancer. have.

엑소좀은 다양한 바이오 마커로서 진단에 사용 가능하고, 약물 운반체로서 치료에 사용이 가능하다. 엑소좀은 독성이 없고 면역 반응을 일으키지 않으므로 타인에게도 이용 가능하고, BBB(Brain Blood Barrier)를 통과할 뿐만 아니라, 신체 내 거의 모든 장기로 이동이 가능하므로 약물 운반뿐만 아니라 세포의 분신 역할을 하여, 줄기세포 치료 시 대체 치료물질로도 사용이 가능하다.Exosomes can be used for diagnosis as various biomarkers and for treatment as drug carriers. Exosomes are non-toxic and do not cause an immune response, so they can be used by others, pass through the BBB (Brain Blood Barrier), and move to almost all organs in the body. It can also be used as an alternative treatment material for stem cell treatment.

엑소좀은 인체 내에서 세포와 마찬가지의 다양한 역할을 하고 있으므로 건강한 삶을 유지하는 데 많은 영향을 미칠 수 있는 중요한 바이오 소재이지만 현재까지는 원래의 형태와 기능을 유지한 채로 대량으로 분리해 내는 데 많은 기술적 어려움이 있다. Exosomes play various roles in the human body, just like cells, so they are important biomaterials that can have a lot of impact on maintaining a healthy life. There are difficulties.

기존에 엑소좀 정제에 사용한 기술은 UCT(UltraCentrifugation-based Techniques), SbT(Size-based Techniques), IAT(Immunoaffinity-based Techniques), MFT(MicroFluidics-based Techniques)의 4가지 기술이 주로 사용되었다. 현재까지 알려진 이들 정제방법에서는 정제 과정에서 엑소좀 샘플의 손상 또는 변형이 일어나고, 샘플의 손실률이 높으며, 분리 효율이 낮고, 과정이 복잡하며, 분리된 엑소좀의 활성도가 저하되는 문제점이 있는 것으로 보고되고 있다.In the past, four technologies were mainly used for exosome purification: UCT (UltraCentrifugation-based Techniques), SbT (Size-based Techniques), IAT (Immunoaffinity-based Techniques), and MFT (MicroFluidics-based Techniques). These purification methods known to date have problems such as damage or deformation of exosome samples during the purification process, high sample loss rate, low separation efficiency, complicated process, and reduced activity of isolated exosomes. It is becoming.

이들 가운데 현재 가장 많이 사용되는 방법은 UCT로서, 가장 높은 분리 효율을 보여준다고 알려져 있지만, 이 방법의 가장 큰 단점은 높은 원심력 값을 이용하기 때문에 샘플의 변형 및 손상이 필연적으로 발생하므로 활성도가 크게 저하된다는 것이다.Among them, the most widely used method is UCT, which is known to show the highest separation efficiency. However, the biggest disadvantage of this method is that deformation and damage of the sample inevitably occur because it uses a high centrifugal force value, so that the activity is greatly reduced. will be.

따라서, 손상과 변형 없이 원래의 기능이 유지된 채로 고순도 엑소좀을 대량으로 정제하는 신기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for the development of a new technology for purifying high-purity exosomes in large quantities while maintaining their original functions without damage or transformation.

KR 제10-1732207호 (2017.04.25. 등록)KR No. 10-1732207 (2017.04.25. Registration)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 생체입자를 손상되거나 변형 없이 분리할 수 있고, 소량의 시료로부터 필요한 생체입자를 고농도로 확보할 수 있는 생체입자 정제장치 및 정제 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is to separate bioparticles without damage or deformation, and bioparticles capable of securing a high concentration of necessary bioparticles from a small amount of sample. It is to provide a purification apparatus and a purification method.

상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 (1) 다수의 나노공극을 포함하는 제1 나노필터, 상기 제1 나노필터의 일면에 형성되고 생체입자를 포함하는 용액이 주입되는 제1 공간부, 및 상기 제1 나노필터의 타면에 형성되고 생체입자를 포함하지 않는 버퍼 용액(buffer solution)이 주입되는 제2 공간부를 포함하되, 제1 공간부와 제2 공간부는 각각 서로 상기 제1 나노필터를 사이에 두고 대향되게 전극을 포함하여 전원을 연결하는 경우 전기 영동에 의하여 상기 제1 나노필터를 통하여 필터링이 수행되는 제1 캡슐형 분리장치; In order to achieve the above object, the present invention provides (1) a first nanofilter including a plurality of nanopores, a first space formed on one surface of the first nanofilter and into which a solution containing bioparticles is injected; and a second space formed on the other surface of the first nanofilter and into which a buffer solution containing no bioparticles is injected, wherein the first space and the second space respectively separate the first nanofilter. A first capsule-type separator in which filtering is performed through the first nanofilter by electrophoresis when power is connected by including electrodes facing each other;

(2) 상기 제1 나노필터보다 작은 크기의 다수의 나노공극을 포함하는 제2 나노필터, 상기 제2 나노필터의 일면에 형성되고 생체입자를 포함하는 용액이 주입되는 제3 공간부 및 상기 제2 나노필터의 타면에 형성되고 생체입자를 포함하지 않는 버퍼 용액이 주입되는 제4 공간부를 포함하되, 제3 공간부와 제4 공간부는 각각 서로 상기 제2 나노필터를 사이에 두고 대향되게 전극을 포함하여 전원을 연결하는 경우 전기 영동에 의하여 제2 나노필터를 통하여 필터링이 수행되는 제2 캡슐형 분리장치; 및(2) a second nanofilter including a plurality of nanopores smaller than the first nanofilter, a third space formed on one surface of the second nanofilter and into which a solution containing bioparticles is injected, and the first nanofilter. A fourth space formed on the other surface of the 2 nanofilter and into which a buffer solution containing no bioparticles is injected, wherein the third space and the fourth space have electrodes facing each other with the second nanofilter interposed therebetween. A second capsule-type separator in which filtering is performed through a second nanofilter by electrophoresis when power is connected; and

(3) 상기 제1 캡슐형 분리장치와 상기 제2 캡슐형 분리장치를 각각 탈부착 가능하고, 상기 제1 캡슐형 분리장치와 제2 캡슐형 분리장치가 부착되는 경우 상기 전극을 통하여 전원을 공급할 수 있는 전원 공급장치;를 포함하며,(3) The first capsule-type separator and the second capsule-type separator are detachable, respectively, and power can be supplied through the electrode when the first capsule-type separator and the second capsule-type separator are attached. Including; power supply with

상기 제1 캡슐형 분리장치와 제2 캡슐형 분리장치는 각각 독립적으로 1~100㎖의 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 탈부착형 생체입자 정제장치를 제공한다.The first capsule-type separator and the second capsule-type separator provide a detachable bioparticle purification device, characterized in that each independently has a capacity of 1 to 100 ml.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 제1 캡슐형 분리장치는 상기 전원 공급장치에 부착된 경우 제1 공간부 측의 전극이 음극이 되고 제2 공간부 측의 전극이 양극이 될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, when the first capsule-type separator is attached to the power supply, the electrode on the side of the first space can be a negative electrode and the electrode on the side of the second space can be a positive electrode. .

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 전원은 비대칭의 펄스상 직류 전압을 가하는 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the power source may apply an asymmetrical pulsed DC voltage.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 제1 나노필터에 포함된 나노공극은 120~200㎚의 평균 크기를 갖고, 상기 제2 나노필터에 포함된 나노공극은 30~70㎚의 평균 크기를 가질 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the nanopores included in the first nanofilter have an average size of 120 to 200 nm, and the nanopores included in the second nanofilter have an average size of 30 to 70 nm. can have

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 제1 나노필터와 제2 나노필터는 각각 독립적으로 200~800㎚의 두께를 가질 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the first nanofilter and the second nanofilter may each independently have a thickness of 200 to 800 nm.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, (1) 다수의 나노공극을 포함하는 제1 나노필터, 상기 제1 나노필터보다 작은 다수의 나노공극을 포함하는 제2 나노필터, 상기 제1 나노필터의 일면에 형성되는 제1 공간부, 상기 제1 나노필터의 타면과 상기 제2 나노필터의 일면 사이에 배치되게 형성되는 제2 공간부, 및 상기 제2 나노필터의 타면에 형성되는 제3 공간부를 포함하되,According to another embodiment of the present invention, (1) a first nanofilter including a plurality of nanopores, a second nanofilter including a plurality of nanopores smaller than the first nanofilter, and the first nanofilter A first space formed on one surface, a second space formed between the other surface of the first nanofilter and one surface of the second nanofilter, and a third space formed on the other surface of the second nanofilter. include,

상기 제1 나노필터 및 제2 나노필터를 사이에 두고 상기 제1 공간부와 제3 공간부에는 전극이 대향되게 배치되어 있어, 전원을 연결하는 경우 전기 영동에 의하여 상기 제1 나노필터 및 제2 나노필터를 통하여 필터링이 수행되는 캡슐형 분리장치; 및Electrodes are disposed to face each other in the first and third spaces with the first nanofilter and the second nanofilter interposed therebetween, so that when a power source is connected, the first nanofilter and the second nanofilter are electrophoresed. A capsule-type separator in which filtering is performed through a nanofilter; and

(2) 상기 캡슐형 분리장치를 탈부착 가능하고, 상기 캡슐형 분리장치가 부착되는 경우 상기 전극을 통하여 전원을 공급할 수 있는 전원 공급장치;를 포함하며,(2) a power supply device capable of attaching and detaching the capsule-type separator and supplying power through the electrode when the capsule-type separator is attached;

상기 캡슐형 분리장치는 1~100㎖의 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 탈부착형 생체입자 정제장치를 제공한다.The capsule-type separation device provides a detachable bioparticle purification device, characterized in that it has a capacity of 1 ~ 100㎖.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 있어서, 상기 캡슐형 분리장치는 상기 전원 공급장치에 부착된 경우, 제1 공간부 측의 전극이 음극이 되고 제3 공간부 측의 전극이 양극이 되는 것일 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, when the capsule-type separator is attached to the power supply, the electrode on the side of the first space can be a negative electrode and the electrode on the side of the third space can be a positive electrode. have.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 있어서, 상기 전원은 비대칭의 펄스 전압을 가하는 것일 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, the power source may apply an asymmetric pulse voltage.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 있어서, 상기 제1 나노필터에 포함된 나노공극은 120~200㎚의 평균 크기를 갖고, 상기 제2 나노필터에 포함된 나노공극은 30~70㎚의 평균 크기를 갖는 것일 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, the nanopores included in the first nanofilter have an average size of 120 to 200 nm, and the nanopores included in the second nanofilter have an average size of 30 to 70 nm. may have.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 있어서, 상기 제1 나노필터와 제2 나노필터는 각각 독립적으로 200~800㎚의 두께를 갖는 것일 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, the first nanofilter and the second nanofilter may each independently have a thickness of 200 to 800 nm.

본 발명은 또한, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 정제장치를 이용하여 생체입자를 정제하는 방법에 있어서,The present invention also provides a method for purifying bioparticles using the purification device according to an embodiment of the present invention described above,

상기 제1 캡슐형 분리장치 및 제2 캡슐형 분리장치를 상기 전원공급장치에 부착하고, 전원을 연결하는 단계; 상기 제1 캡슐형 분리장치의 제1 공간부에 50~150㎚의 크기를 갖는 생체입자가 함유된 용액을 주입하고 제2 공간부에 버퍼 용액을 주입하여 전기 영동을 수행하는 단계; 및 상기 제1 캡슐형 분리장치에서 전기 영동에 의하여 여과된 용액을 상기 제2 공간부로부터 추출하여 상기 제3 공간부에 주입하고, 제4 공간부에 버퍼 용액을 주입하여 전기 영동을 수행하고 제3 공간부로부터 정제된 생체입자를 수득하는 단계;를 포함하는 생체입자의 정제 방법을 제공한다.attaching the first capsule type separator and the second capsule type separator to the power supply unit and connecting power thereto; performing electrophoresis by injecting a solution containing bioparticles having a size of 50 to 150 nm into the first space of the first capsule-type separator and injecting a buffer solution into the second space; and extracting the solution filtered by electrophoresis in the first capsule-type separator from the second space and injecting it into the third space, and injecting a buffer solution into the fourth space to perform electrophoresis. 3 obtaining purified bioparticles from the space;

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 생체입자는 엑소좀(exosome)일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the bioparticle may be an exosome.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 생체입자가 함유된 용액과 상기 버퍼 용액의 용매는 동일한 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the solvent of the solution containing the bioparticles and the buffer solution may be the same.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 제1 캡슐형 분리장치의 두 전극 사이에는 200mV~6V의 전압을 가하고, 상기 제2 캡슐형 분리장치의 두 전극 사이에는 400mV~10V의 전압을 가할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, a voltage of 200mV to 6V is applied between the two electrodes of the first capsule separator, and a voltage of 400mV to 10V is applied between the two electrodes of the second capsule separator. have.

또한 본 발명은, 상술한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 정제 장치를 이용하여 생체입자를 정제하는 방법에 있어서,In addition, the present invention, in the method for purifying bioparticles using the purification device according to another embodiment of the present invention described above,

상기 캡슐형 분리장치를 상기 전원공급장치에 부착하고, 전원을 연결하는 단계; 및 상기 제1 공간부에 50~150㎚의 크기를 갖는 생체입자가 함유된 용액을 주입하고 제2 공간부 및 제3 공간부에 생체입자를 함유하지 않는 버퍼 용액을 주입하여 전기 영동을 수행하고 제2 공간부로부터 정제된 생체입자를 수득하는 단계;를 포함하는 생체입자의 정제 방법을 제공한다.attaching the capsule-type separation device to the power supply device and connecting power thereto; and performing electrophoresis by injecting a solution containing bioparticles having a size of 50 to 150 nm into the first space and injecting a buffer solution containing no bioparticle into the second and third spaces, It provides a method for purifying bioparticles comprising: obtaining purified bioparticles from the second space.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 두 전극의 사이에는 200㎷~500V의 전압을 가할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, a voltage of 200 mV to 500 V may be applied between the two electrodes.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 생체입자를 함유하는 용액과 버퍼 용액의 용매는 동일한 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the solvent of the solution containing the bioparticles and the buffer solution may be the same.

본 발명에 따른 생체입자 정제장치 및 이를 이용하여 생체입자를 분리하는 방법에 따르면, 소프트하고 전하를 띤 표면 물성을 갖는 생체입자를 변형 또는 손상 없이 정제할 수 있으며, 상기 생체입자를 함유하는 용액 시료를 소량만 사용하더라도 목적하는 수준의 고농도로 수득할 수 있는 효과가 있다.According to the bioparticle purification apparatus and method for separating bioparticles using the same according to the present invention, bioparticles having soft and charged surface properties can be purified without deformation or damage, and a solution sample containing the bioparticles Even if only a small amount is used, there is an effect that can be obtained at a high concentration of the desired level.

도 1은 엑소좀의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 나노필터에 공극을 형성하는 나노구체 패터닝을 각 단계별로 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 나노필터에 공극을 형성하는 나노임프린트 패터닝을 각 단계별로 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 나노필터에 공극을 형성하는 바닥층-기반 역나노구체 마스크 공법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 무수 화합물로 엑소좀의 표면 작용기를 캡핑(capping)하여 표면 전하를 조절하는 반응을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 생체입자 정제 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6b는 본 발명의 다른 바람직한 일실시예에 따른 생체입자 정제 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 세포 내에서 엑소좀이 배출되는 메커니즘을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing the internal structure of exosomes.
2 is a diagram schematically showing each step of nanosphere patterning to form pores in a nanofilter.
3 is a diagram schematically showing each step of nanoimprint patterning to form pores in a nanofilter.
4 is a diagram schematically illustrating a bottom layer-based inverse nanosphere mask method of forming pores in a nanofilter.
5 is a diagram schematically illustrating a reaction of controlling surface charge by capping surface functional groups of exosomes with an anhydrous compound.
6A is a diagram schematically showing the structure of a bioparticle purification device according to a preferred embodiment of the present invention.
6B is a diagram schematically showing the structure of a bioparticle purification device according to another preferred embodiment of the present invention.
7 is a diagram schematically illustrating a mechanism by which exosomes are released from cells.

이하, 본 발명의 상세한 구성 및 효과에 대하여 첨부된 도면 및 실시예를 참고하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the detailed configuration and effect of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings and embodiments.

상술한 바와 같이, 종래의 생체입자 분리 내지는 정제 방법의 경우에는 분리 과정에서 생체입자가 손상 또는 변형되는 문제가 있거나, 분리 효율이 좋지 않아 소량 시료로 고농도의 정제 생체입자를 얻기가 어려운 문제점이 있었다.As described above, in the case of conventional bioparticle separation or purification methods, there are problems in that bioparticles are damaged or deformed during the separation process, or it is difficult to obtain high-concentration purified bioparticles with a small amount of samples due to poor separation efficiency. .

본 발명자들은 이러한 문제를 해결하기 위한 방법을 연구한 결과 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors have researched a method for solving this problem and have led to the present invention.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예는 (1) 다수의 나노공극을 포함하는 제1 나노필터, 상기 제1 나노필터의 일면에 형성되고 생체입자를 포함하는 용액이 주입되는 제1 공간부, 및 상기 제1 나노필터의 타면에 형성되고 생체입자를 포함하지 않는 버퍼 용액(buffer solution)이 주입되는 제2 공간부를 포함하되, 제1 공간부와 제2 공간부는 각각 서로 상기 제1 나노필터를 사이에 두고 대향되게 전극을 포함하여 전원을 연결하는 경우 전기 영동에 의하여 상기 제1 나노필터를 통하여 필터링이 수행되는 제1 캡슐형 분리장치;The present invention has been devised to solve the above problems, and an embodiment of the present invention provides (1) a first nanofilter including a plurality of nanopores, formed on one side of the first nanofilter and including bioparticles. a first space into which a solution to be injected, and a second space formed on the other surface of the first nanofilter and into which a buffer solution containing no bioparticles is injected, comprising: A first capsule-type separator in which space units include electrodes facing each other with the first nanofilter interposed therebetween to perform filtering through the first nanofilter by electrophoresis when power is connected;

또는, 본 발명의 다른 실시예는 (1) 다수의 나노공극을 포함하는 제1 나노필터, 상기 제1 나노필터보다 작은 다수의 나노공극을 포함하는 제2 나노필터, 상기 제1 나노필터의 일면에 형성되는 제1 공간부, 상기 제1 나노필터의 타면과 상기 제2 나노필터의 일면 사이에 배치되게 형성되는 제2 공간부, 및 상기 제2 나노필터의 타면에 형성되는 제3 공간부를 포함하되,Alternatively, another embodiment of the present invention is (1) a first nanofilter including a plurality of nanopores, a second nanofilter including a plurality of nanopores smaller than the first nanofilter, and one surface of the first nanofilter. A first space formed on the first nanofilter, a second space formed between the other surface of the first nanofilter and one surface of the second nanofilter, and a third space formed on the other surface of the second nanofilter. but

상술한 바와 같은 구성을 갖는 탈부착형 생체입자 정제장치를 이용함으로써 유체의 흐름을 최소화하면서 전기 영동으로 특정한 입자 크기를 갖는 생체입자를 변형이나 손상 없이 정제할 수 있으며, 캡슐형 분리장치를 도입하여 소량의 시료에 대하여 고순도로 빠르게 생체입자의 정제가 가능하다.By using the detachable bioparticle purification device having the configuration described above, it is possible to purify bioparticles having a specific particle size by electrophoresis without deformation or damage while minimizing the flow of fluid. It is possible to rapidly purify bioparticles with high purity for samples of

먼저 2종의 캡슐형 분리장치를 포함하는 형태의 생체입자 정제장치 및 이를 이용한 생체입자 정제방법에 대하여 설명한다.First, a bioparticle purification device including two types of capsule-type separators and a bioparticle purification method using the same will be described.

1) 2종의 캡슐형 분리장치를 포함하는 생체입자 정제장치 및 방법1) Device and method for purifying bioparticles including two types of capsule-type separators

본 발명의 일실시예에 따른 정제장치는 서로 다른 크기의 2종의 나노필터를 포함하는 2개의 캡슐형 분리장치를 통하여 전기영동에 의하여 특정 크기를 갖는 생체입자를 분리 및 정제할 수 있다.The purification device according to an embodiment of the present invention can separate and purify bioparticles having a specific size by electrophoresis through two capsule-type separators including two types of nanofilters of different sizes.

상기 생체입자는 바람직하게는 50~150㎚의 크기를 갖는 엑소좀(exosome)일 수 있다.The bioparticle may preferably be an exosome having a size of 50 to 150 nm.

엑소좀은 세포에서 분비되는 수십 나노미터 크기의 소포로서, 지질 이중층(lipid bilayer) 또는 지질 단층(lipid monolayer) 내부에 세포질 또는 세포에서 생성되는 단백질과 RNA가 포함되어 있는 구조이다. 엑소좀은 단백질 및 RNA의 교환을 통한 세포간 의사소통의 수단이며, 세포내 불필요한 물질의 배출 기능도 담당하고 있으며, 마이크로 RNA(microRNA, miRNA)를 포함하고 있어 암 등의 질병 조기진단과 같은 분자진단에 있어 유용한 마커로 활용 가능하다.Exosomes are vesicles with a size of several tens of nanometers secreted from cells, and have a structure in which proteins and RNAs produced in the cytoplasm or cells are included inside a lipid bilayer or a lipid monolayer. Exosomes are a means of communication between cells through the exchange of proteins and RNAs, and are also responsible for the function of excretion of unnecessary substances in cells, and contain microRNAs (microRNA, miRNA), so they can be used for early diagnosis of diseases such as cancer. It can be used as a useful marker in diagnosis.

엑소좀은 표면 전하를 제타 퍼텐셜(zeta potential)로 측정하면 약 -15.0㎷ 내외의 음전하 값을 보이고, 표면에 일부 존재하는 NH⁺ 양전하를 시트라코닉산 무수물(citraconic anhydride)로 캡핑하면 -50.0㎷까지 조절이 가능하다. 또한 엑소좀은 약 50~150㎚의 직경을 갖는 것으로 알려져 있어, 본 발명에 따른 정제 장치를 사용하여 정제하는 경우 서로 다른 크기의 2종의 나노필터에 의하여 이보다 큰 입자 및 작은 크기를 갖는 입자를 효과적으로 제거하여 정제된 엑소좀을 수득할 수 있다.Exosomes show a negative charge value of about -15.0mV when the surface charge is measured by zeta potential, and -50.0mV when the NH ⁺ positive charge partially present on the surface is capped with citraconic anhydride. can be adjusted up to In addition, exosomes are known to have a diameter of about 50 to 150 nm, so when purified using the purification device according to the present invention, two types of nanofilters of different sizes can be used to obtain larger and smaller particles. Effective removal can yield purified exosomes.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 생체입자 정제장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an apparatus for purifying bioparticles according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도6a는 본 발명의 일실시예에 따른 탈착형 생체입자 정제장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 6a is a diagram schematically showing the structure of a detachable bioparticle purification device according to an embodiment of the present invention.

도 6a를 참조하면, 탈착형 생체입자 정제장치(1000)는 제1 캡슐형 분리장치(100), 제2 캡슐형 분리장치(200) 및 전원 공급장치(300)을 포함한다.Referring to FIG. 6A , the detachable bioparticle purifier 1000 includes a first capsule-type separator 100 , a second capsule-type separator 200 and a power supply 300 .

상기 제1 캡슐형 분리장치(100)와 제2 캡슐형 분리장치(200)는 각각 상기 전원 공급장치(300)로부터 탈착이 가능하며, 그 용량이 각각 독립적으로 1~100㎖로 제한되어 소량의 시료로도 빠르고 높은 순도로 생체입자의 정제가 가능하다.The first capsule-type separator 100 and the second capsule-type separator 200 can be detached from the power supply 300, and their capacities are independently limited to 1 to 100 ml, so that a small amount of It is possible to purify bioparticles quickly and with high purity even from samples.

여기서 용량이란 제1 캡슐형 분리장치(100)의 경우, 제1 공간부(110)와 제2 공간부(130)의 부피를 합쳐 그 내부에 수용할 수 있는 생체입자 함유 용액과 버퍼 용액의 부피를 의미하며, 제2 캡슐형 분리장치(200)의 경우 제3 공간부(210)와 제4 공간부(230)의 부피를 합쳐 그 내부에 수용할 수 있는 생체입자 함유 용액과 버퍼 용액의 부피를 의미한다.Here, in the case of the first capsule-type separator 100, the capacity is the sum of the volumes of the first space 110 and the second space 130 and the volume of the bioparticle-containing solution and the buffer solution that can be accommodated therein. In the case of the second capsule-type separator 200, the volume of the bioparticle-containing solution and the buffer solution that can be accommodated therein is the sum of the volumes of the third space 210 and the fourth space 230. means

제1 캡슐형 분리장치(100) 또는 제2 캡슐형 분리장치(200)의 용량이 1㎖ 미만이면 유의미한 양의 정제된 생체입자를 얻을 수 없고, 100㎖를 초과하는 경우에는 정제 시간이 오래 걸리고 마커 등의 용도로 필요한 생체 입자에 비하여 과량의 생체입자를 얻게 되므로 적절하게 상기한 범위로 용량을 한정하는 것이 바람직하다.If the capacity of the first capsule-type separator 100 or the second capsule-type separator 200 is less than 1 ml, it is not possible to obtain a significant amount of purified bioparticles, and if it exceeds 100 ml, the purification time is long. Since an excess amount of bioparticles is obtained compared to the bioparticles required for use as a marker, etc., it is preferable to appropriately limit the dose within the above range.

상기 제1 캡슐형 분리장치(100)와 제2 캡슐형 분리장치(200)는 상기 전원 공급장치(300)에 부착되는 경우 각각의 분리장치 내에 제1 나노필터(120) 및 제2 나노필터(220)에 대향되는 위치에 배치된 전극에 의하여 각 캡슐형 분리장치 내의 용액에 전기장이 걸리며, 이에 따라서 전기영동(electrophoresis)을 수행할 수 있다.When the first capsule-type separator 100 and the second capsule-type separator 200 are attached to the power supply 300, the first nanofilter 120 and the second nanofilter ( 220), an electric field is applied to the solution in each capsule-type separator by electrodes disposed opposite to each other, and thus electrophoresis can be performed.

제1 캡슐형 분리장치(100)는 다수의 나노공극(121)을 포함하는 제1 나노필터(120), 상기 제1 나노필터(120)의 양면에 형성된 제1 공간부(110) 및 제2 공간부(130)를 포함한다. 제1 공간부(110)에는 생체입자를 함유하는 용액이 주입되며, 제2 공간부(130)에는 생체입자를 함유하지 않는 용액이 주입된다.The first capsule-type separator 100 includes a first nanofilter 120 including a plurality of nanopores 121, a first space 110 formed on both sides of the first nanofilter 120, and a second It includes the space part 130. A solution containing bioparticles is injected into the first space 110 , and a solution containing no bioparticles is injected into the second space 130 .

생체입자를 함유하지 않는 용액은 버퍼 용액(buffer solution)이라 하며, 버퍼 용액은 상기 생물학적 시료인 생체입자를 함유하는 용액과 혼합되더라도 상기 생체입자의 지질막(lipid bilayer) 구조에 영향을 주지 않는 것이라면 그 종류가 제한되지 않으며, 바람직하게는 상기 생체입자를 함유하는 용액의 용매와 동일한 것일 수 있다.A solution that does not contain bioparticles is called a buffer solution, and a buffer solution is one that does not affect the structure of the lipid bilayer of the bioparticle even when mixed with the solution containing the bioparticle, which is the biological sample. The type is not limited, and preferably may be the same as the solvent of the solution containing the bioparticles.

바람직하게는 상기 버퍼 용액은 인산 완충 식염수(phosphate buffer saline, PBS), 수크로오스(sucrose)를 포함하는 PBS 용액, 글라이신(glycin)을 포함하는 PBS 용액 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 수크로오스를 포함하는 PBS 용액일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the buffer solution may be phosphate buffer saline (PBS), a PBS solution containing sucrose, a PBS solution containing glycine, etc., preferably containing sucrose. It may be a PBS solution, but is not necessarily limited thereto.

도 6a를 참조하면, 상기 제1 캡슐형 분리장치(100)에서, 상기 제1 나노필터(120)는 일면에 제1 공간부(110)를, 타면에 제2 공간부(130)를 구비하고, 상기 제1 공간부(110)와 제2 공간부(130)에는 각각 전극(111, 131)이 배치된다. 두 전극(111, 131)은 상기 제1 캡슐형 분리장치(100)를 전원 공급장치(300)에 부착하는 경우 동일 전원에 의하여 전기적으로 연결되게 된다.Referring to FIG. 6A, in the first capsule-type separator 100, the first nanofilter 120 has a first space 110 on one side and a second space 130 on the other side, , Electrodes 111 and 131 are disposed in the first space 110 and the second space 130, respectively. The two electrodes 111 and 131 are electrically connected by the same power when the first capsule type separator 100 is attached to the power supply 300.

바람직하게는 상기 제1 공간부(110)의 전극(111)은 음극, 제2 공간부(130)의 전극(131)은 양극이 될 수 있다.Preferably, the electrode 111 of the first space 110 may be a cathode, and the electrode 131 of the second space 130 may be an anode.

바람직하게는 상기 제1 캡슐형 분리장치(100)를 전원에 연결하는 경우, 양 전극(111, 131)에는 직류 전원(DC)이 가해질 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 직류 전원은 펄스상으로 가해질 수 있다. 이 경우 상기 제1 공간부(110)의 전극(111)은 주기적으로 음극에서 양극으로 또는 양극에서 음극으로 변환될 수 있고, 제2 공간부(130)의 전극(131)은 양극에서 음극으로 또는 음극에서 양극으로 변환될 수 있다. 그러나, 상기 펄스 전압은 대칭적으로 변화되는 것이 아니라 비대칭적인 주기를 가질 수 있다. 즉, 제1 공간부(110)의 전극(111)은 음극인 시간이 양극인 시간보다 길 수 있고, 제2 공간부(130)의 전극(131)은 양극인 시간이 음극인 시간보다 길 수 있다.Preferably, when the first capsular separator 100 is connected to a power source, direct current power (DC) may be applied to both electrodes 111 and 131, and more preferably, the direct current power may be applied in pulse form. can In this case, the electrode 111 of the first space portion 110 may be periodically converted from a cathode to an anode or from an anode to a cathode, and the electrode 131 of the second space portion 130 may be converted from an anode to a cathode or can be converted from cathode to anode. However, the pulse voltage may not change symmetrically but may have an asymmetric period. That is, the electrode 111 of the first space portion 110 may be a cathode for a longer period of time than the anode period, and the electrode 131 of the second space portion 130 may be a cathode for a longer period of time than a cathode period. have.

이 경우 펄스가 아닌 직류전원을 가하는 경우에 비하여 분리 효율이 향상되는 장점이 있을 수 있으며, 최종적으로는 제1 공간부(110)의 전극(111)은 음극인 시간이 길고 제2 공간부(130)의 전극(131)은 양극인 시간이 더 길기 때문에 시간에 따른 순전기장은 제2 공간부(130)의 전극(131)로부터 제1 공간부(110)의 전극(111) 방향을 향할 수 있다.In this case, there may be an advantage in that the separation efficiency is improved compared to the case of applying DC power instead of a pulse, and finally, the electrode 111 of the first space part 110 takes a long time to be a cathode and the second space part 130 Since the electrode 131 of ) has a longer time as an anode, the forward electric field according to time may be directed from the electrode 131 of the second space 130 to the electrode 111 of the first space 110 .

상기 제1 공간부(110)의 전극(111)과 제2 공간부(130)의 전극(131)은 상기 제1 나노필터(120)를 사이에 두고 대향되게 배치되어 있어, 제1 공간부(110), 제2 공간부(130) 및 그 사이에 배치된 상기 제1 나노필터(120)는 전극(111, 131)을 전원에 연결하는 경우, 양극과 음극 사이에서 형성되는 전기장의 영향을 받는다. 바람직하게는 상기 두 전극(111, 131)은 평행하게 배치되어 있어, 상기 전기장은 양극에서 음극 방향의 평행한 전기장일 수 있다.The electrode 111 of the first space 110 and the electrode 131 of the second space 130 are disposed to face each other with the first nanofilter 120 interposed therebetween, so that the first space ( 110), the second space 130, and the first nanofilter 120 disposed therebetween are affected by an electric field formed between the anode and the cathode when the electrodes 111 and 131 are connected to a power source. . Preferably, the two electrodes 111 and 131 are disposed in parallel, so that the electric field may be a parallel electric field in a direction from an anode to a cathode.

따라서, 전극(111, 131)을 전원에 연결하면 제1 공간부(110)에 있던 표면 음전하를 띤 생체입자가 전기동역학적 원리에 의하여 제2 공간부(130)로 이동하며 제1 나노필터(120)를 통과하게 되며, 여기서 제1 나노필터(120)의 나노공극(121)을 통하여 생체입자는 그 입자의 크기에 따라 나노공극(121)보다 큰 입자는 제1 공간부(110)에 잔류하고, 나노공극(121)보다 작은 입자는 제2 공간부(130)로 이동한다.Therefore, when the electrodes 111 and 131 are connected to a power source, bioparticles with negative surface charges in the first space 110 move to the second space 130 by the electrodynamic principle, and the first nanofilter 120 ), and here, through the nanopores 121 of the first nanofilter 120, the bioparticles are larger than the nanopores 121 according to the size of the particles and remain in the first space 110. , Particles smaller than the nanopores 121 move to the second space 130 .

마찬가지로, 도 6a를 참조하면, 상기 제2 캡슐형 분리장치(200)에서, 상기 제2 나노필터(220)는 일면에 제3 공간부(210)를, 타면에 제4 공간부(230)를 구비하고, 상기 제3 공간부(210)와 제4 공간부(230)에는 각각 전극(211, 231)이 배치된다. 두 전극(211, 231)은 상기 제2 캡슐형 분리장치(200)를 전원 공급장치(300)에 부착하는 경우, 동일 전원에 의하여 전기적으로 연결되게 된다.Similarly, referring to FIG. 6A, in the second capsule-type separator 200, the second nanofilter 220 has a third space 210 on one side and a fourth space 230 on the other side. and electrodes 211 and 231 are disposed in the third space part 210 and the fourth space part 230, respectively. When the second capsule type separator 200 is attached to the power supply 300, the two electrodes 211 and 231 are electrically connected by the same power source.

바람직하게는 상기 제3 공간부(210)의 전극(211)은 음극, 제2 공간부(230)의 전극(231)은 양극이 될 수 있다.Preferably, the electrode 211 of the third space 210 may be a cathode, and the electrode 231 of the second space 230 may be an anode.

바람직하게는 상기 제2 캡슐형 분리장치(200)를 전원에 연결하는 경우, 양 전극(211, 231)에는 직류 전원(DC)이 가해질 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 직류 전원은 펄스상으로 가해질 수 있다. 이 경우 상기 제1 공간부(210)의 전극(211)은 주기적으로 음극에서 양극으로 또는 양극에서 음극으로 변환될 수 있고, 제2 공간부(230)의 전극(231)은 양극에서 음극으로 또는 음극에서 양극으로 변환될 수 있다. 그러나, 상기 펄스 전압은 대칭적으로 변화되는 것이 아니라 비대칭적인 주기를 가질 수 있다. 즉, 제1 공간부(210)의 전극(211)은 음극인 시간이 양극인 시간보다 길 수 있고, 제2 공간부(230)의 전극(231)은 양극인 시간이 음극인 시간보다 길 수 있다.Preferably, when the second capsule-type separator 200 is connected to a power source, direct current power (DC) may be applied to both electrodes 211 and 231, and more preferably, the direct current power may be applied in pulse form. can In this case, the electrode 211 of the first space portion 210 may be periodically converted from a cathode to an anode or from an anode to a cathode, and the electrode 231 of the second space portion 230 may be changed from an anode to a cathode or from an anode to a cathode. can be converted from cathode to anode. However, the pulse voltage may not change symmetrically but may have an asymmetric period. That is, the period of time in which the electrode 211 of the first space 210 is a cathode may be longer than the period of time in which it is an anode, and the period of time in which the electrode 231 of the second space 230 is an anode may be longer than that of a cathode. have.

이 경우 펄스가 아닌 진류 전원을 가하는 경우에 비하여 분리 효율이 향상되는 장점이 있을 수 있으며, 최종적으로는 제3 공간부(210)의 전극(211)은 음극인 시간이 길고 제2 공간부(230)의 전극(231)은 양극인 시간이 더 길기 때문에 시간에 따른 순전기장(net-electric field)은 제2 공간부(230)의 전극(231)로부터 제1 공간부(110)의 전극(111) 방향을 향할 수 있다.In this case, there may be an advantage in that the separation efficiency is improved compared to the case of applying current power instead of a pulse, and finally, the electrode 211 of the third space 210 takes a long time to be a cathode and the second space 230 Since the electrode 231 of ) has a longer time as an anode, the net-electric field over time is transferred from the electrode 231 of the second space 230 to the electrode 111 of the first space 110. ) can be directed.

또한, 상기 제3 공간부(210)의 전극(211)과 제4 공간부(230)의 전극(231)은 상기 제2 나노필터(220)를 사이에 두고 대향되게 배치되어 있어, 제3 공간부(210)와 제4 공간부(230)는 전극을 전원에 연결하는 경우 상기 제3 공간부(210), 제4 공간부(230) 및 그 사이에 배치된 제2 나노필터(220)는 제4 공간부(230)의 전극(231)에서 제3 공간부(210)의 전극(211)을 향하는 전기장 내에 놓여 그 영향을 받게 된다. 바람직하게는 상기 제3 공간부(210)의 전극(211)과 제4 공간부(230)의 전극(231)은 평행하게 배치되어 있어 상기 전기장은 두 전극(211, 231) 사이의 평행한 전기장일 수 있다.In addition, the electrode 211 of the third space 210 and the electrode 231 of the fourth space 230 are disposed to face each other with the second nanofilter 220 interposed therebetween, so that the third space When the electrodes of the unit 210 and the fourth space 230 are connected to a power source, the third space 210, the fourth space 230 and the second nanofilter 220 disposed therebetween The electrode 231 of the fourth space 230 is placed in an electric field directed toward the electrode 211 of the third space 210 and is affected by the electric field. Preferably, the electrode 211 of the third space 210 and the electrode 231 of the fourth space 230 are disposed in parallel so that the electric field is a parallel electric field between the two electrodes 211 and 231. can be

따라서, 전극(211, 231)을 전원에 연결하면 제3 공간부(210)에 있던 표면 음전하를 띤 생체입자가 전기동역학적 원리에 의하여 제4 공간부(230)로 이동하여 제2 나노필터(220)를 통과하게 되며, 여기서 제2 나노필터(220)의 나노공극(221)보다 큰 입자는 제3 공간부(210)에 잔류하고, 작은 입자는 제4 공간부(230)로 이동하게 된다.Therefore, when the electrodes 211 and 231 are connected to a power source, bioparticles having surface negative charges in the third space 210 move to the fourth space 230 by the electrodynamic principle, and the second nanofilter 220 ), where particles larger than the nanopores 221 of the second nanofilter 220 remain in the third space 210, and small particles move to the fourth space 230.

상기 제1 공간부(110), 제2 공간부(130), 제3 공간부(210) 및 제4 공간부(230)은 각각 유입구를 포함한다. 상기 유입구를 통하여 생체입자를 함유하는 용액 또는 생체입자를 함유하지 않는 버퍼 용액을 주입 또는 추출할 수 있다.Each of the first space part 110, the second space part 130, the third space part 210 and the fourth space part 230 includes an inlet. A solution containing bioparticles or a buffer solution not containing bioparticles may be injected or extracted through the inlet.

바람직하게는 제1 공간부(110)의 유입구에는 생체입자를 함유하는 용액, 바람직하게는 엑소좀을 함유하는 용액을 주입하고, 제2 공간부(130)의 유입구에는 생체입자를 함유하지 않는 버퍼 용액을 주입할 수 있으며, 전기영동을 통하여 정제 작업을 수행한 후에 정제된 생체입자를 함유하는 용액을 제2 공간부(130)의 유입구를 통하여 추출할 수 있다.Preferably, a solution containing bioparticles, preferably a solution containing exosomes, is injected into the inlet of the first space 110, and a buffer not containing bioparticles is injected into the inlet of the second space 130. A solution may be injected, and after a purification operation is performed through electrophoresis, a solution containing purified bioparticles may be extracted through an inlet of the second space 130 .

또한, 제3 공간부(210)의 유입구에는 상기 제1 캡슐형 분리장치(100)의 제2 공간부(130) 유입구로부터 추출한 정제된 생체입자를 함유하는 용액을 주입하고, 제4 공간부(230)의 유입구에는 생체입자를 함유하지 않는 버퍼 용액을 주입할 수 있으며, 전기영동을 통하여 정제작업을 수행한 후에는 정제된 생체입자, 바람직하게는 엑소좀을 포함하는 용액을 제3 공간부(130)의 유입구로부터 추출할 수 있다.In addition, a solution containing purified bioparticles extracted from the inlet of the second space 130 of the first capsule-type separator 100 is injected into the inlet of the third space 210, and the fourth space ( 230), a buffer solution containing no bioparticles may be injected into the inlet, and after purification is performed through electrophoresis, a solution containing purified bioparticles, preferably exosomes, may be injected into the third space ( 130) can be extracted from the inlet.

상기 제1 나노필터(120)에 포함된 나노공극(121)은 바람직하게는 120~200㎚의 평균 크기를 가질 수 있고, 제2 나노필터(220)에 포함된 나노공극(221)은 바람직하게는 30~70㎚의 평균 크기를 갖는 것일 수 있다.The nanopores 121 included in the first nanofilter 120 may preferably have an average size of 120 to 200 nm, and the nanopores 221 included in the second nanofilter 220 may preferably have an average size of 120 to 200 nm. may have an average size of 30 to 70 nm.

따라서, 제1 캡슐형 분리장치(100)에 의하여서 본 발명에 따른 정제장치를 통하여 정제하고자 하는 생체입자보다 큰 크기를 갖는 입자를 분리할 수 있고, 제2 캡슐형 분리장치(200)에 의하여 본 발명에 따른 정제장치를 통하여 정제하고자 하는 생체입자보다 작은 크기를 갖는 입자를 분리할 수 있다.Therefore, particles having a larger size than the bioparticles to be purified can be separated through the purification device according to the present invention by the first capsule-type separator 100, and by the second capsule-type separator 200 Particles having a smaller size than the bioparticles to be purified can be separated through the purification apparatus according to the present invention.

또한, 상기 제1 나노필터(120)와 제2 나노필터(220)는 각각 독립적으로 200~800㎚의 두께를 갖는 것일 수 있다. 만일 나노필터의 두께가 200㎚ 미만인 경우 나노필터의 내구성이 낮아져 정제장치의 수명이 감소되는 원인이 되며, 두께가 800㎚를 초과하는 경우, 나노필터의 막힘이 발생하여 정제 속도 및 효율이 감소할 수 있다.In addition, the first nanofilter 120 and the second nanofilter 220 may each independently have a thickness of 200 to 800 nm. If the thickness of the nanofilter is less than 200 nm, the durability of the nanofilter is lowered, resulting in a reduction in the lifespan of the purification device, and if the thickness exceeds 800 nm, the nanofilter is clogged, reducing purification speed and efficiency can

상기 제1 나노필터(120)와 제2 나노필터(220)는 SiNx 단층박막 대신에 SiN_x/SiO₂/고분자, SiN_x/SiO₂/SAMs 및 SiNx/SiO₂/SAMs-고분자 하이브리드의 다층 구조를 갖는 나노필터를 사용할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 생체입자 분리/정제 기술에서 사용되는 다른 나노필터 소재 중에서도 선택할 수 있다.The first nanofilter 120 and the second nanofilter 220 have a multi-layer structure of SiN _x /SiO ₂ /polymer, SiN _x /SiO ₂ /SAMs, and SiNx/SiO ₂ /SAMs-polymer hybrid instead of the SiNx monolayer thin film. A nanofilter having can be used. However, it is not necessarily limited thereto and may be selected from other nanofilter materials used in bioparticle separation/purification technology.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 제1 나노필터에 포함된 나노공극은 120~200㎚의 평균 크기를 갖고, 상기 제2 나노필터에 포함된 나노공극은 30~70㎚의 평균 크기를 갖는 것일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the nanopores included in the first nanofilter have an average size of 120 to 200 nm, and the nanopores included in the second nanofilter have an average size of 30 to 70 nm. may have

따라서 제1 나노필터(120)에 의하여 정제하려는 생체입자보다 큰 크기의 입자를 분리하고, 제2 나노필터(220)에 의하여 정제하려는 생체입자보다 작은 크기의 입자를 분리할 수 있다. Therefore, particles larger than the bioparticles to be purified can be separated by the first nanofilter 120 and particles smaller than the bioparticles to be purified can be separated by the second nanofilter 220 .

상술한 나노공극은 바람직하게는 나노구체(nanosphere) 패터닝 기술 또는 나노 임프린팅(nanoimprinting) 패터닝 기술로 형성할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The nanopores described above may be preferably formed by nanosphere patterning technology or nanoimprinting patterning technology. However, it is not necessarily limited thereto.

도 2 및 도 3에는 제1 나노필터 또는 제2 나노필터에 나노공극을 형성하는 과정이 개략적으로 나타나 있다. 도 2는 나노구체 패터닝에 의하여 나노공극을 형성하는 방법을 도시하고 있으며, 도 3은 나노 임프린팅 패터닝에 의하여 나노공극을 형성하는 방법을 도시하고 있다.2 and 3 schematically show a process of forming nanovoids in the first nanofilter or the second nanofilter. FIG. 2 illustrates a method of forming nanovoids by nanosphere patterning, and FIG. 3 illustrates a method of forming nanovoids by nanoimprinting patterning.

나노구체 패터닝의 경우 나노구체의 이중층이 발생하거나 공극의 크기가 불규칙해지는 단점이 있을 수 있다. 이를 해결하기 위하여 도 4에 도시된 바닥층기반 역나노구체 마스크 공법을 도입할 수 있다. 즉, 기판 상에 나노구체를 도포한 후, 스핀코팅에 의하여 불규칙성이 해소된 마스크의 제작이 가능해진다.In the case of nanosphere patterning, a double layer of nanospheres may occur or the size of pores may be irregular. To solve this problem, the bottom layer-based inverse nanosphere mask method shown in FIG. 4 may be introduced. That is, after coating the nanospheres on a substrate, it is possible to fabricate a mask in which irregularities are eliminated by spin coating.

본 발명은 또한 상술한 생체입자 정제용 장치를 사용하여 생체입자를 정제하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for purifying bioparticles using the above-described apparatus for purifying bioparticles.

즉, 본 발명은 상기 제1 캡슐형 분리장치(100) 및 제2 캡슐형 분리장치(200)를 상기 전원공급장치(300)에 부착하고 전원을 연결하는 단계;That is, the present invention includes the steps of attaching the first capsule type separator 100 and the second capsule type separator 200 to the power supply unit 300 and connecting power thereto;

50~150㎚의 크기를 갖는 생체입자가 함유된 용액을 제1 공간부(110)에 주입하고, 상기 제2 공간부(130)에 생체입자가 함유되지 않은 버퍼 용액을 주입하며, A solution containing bioparticles having a size of 50 to 150 nm is injected into the first space 110, and a buffer solution containing no bioparticles is injected into the second space 130,

상기 제1 공간부(110)의 전극(111)과 상기 제2 공간부(130)의 전극(131) 사이에 전압을 가하여 전기영동을 수행한 후, 제2 공간부(130)의 유입구로 정제된 생체입자가 함유된 용액을 추출하는 단계; 및Electrophoresis is performed by applying a voltage between the electrode 111 of the first space 110 and the electrode 131 of the second space 130, and then purification through the inlet of the second space 130 extracting a solution containing the bioparticles; and

상기 제2 공간부(130)에서 추출한 정제된 생체입자가 함유된 용액을 제2 캡슐형 분리장치(200)의 제3 공간부(210)의 유입구로 주입하고, 제4 공간부(230)의 유입구로 생체입자를 함유하지 않은 버퍼 용액을 주입한 후, 전기 영동을 수행하여 제3 공간부(210)의 유입구로부터 정제된 생체입자를 수득하는 단계;를 포함한다.The solution containing the purified bioparticles extracted from the second space 130 is injected into the inlet of the third space 210 of the second capsule-type separator 200, and the fourth space 230 After injecting a buffer solution containing no bioparticles into the inlet, electrophoresis is performed to obtain purified bioparticles from the inlet of the third chamber 210 .

바람직하게는 상기 생체입자는 엑소좀일 수 있다.Preferably, the bioparticle may be an exosome.

또한, 바람직하게는 상기 생체입자가 함유된 용액과 상기 버퍼 용액의 용매는 동일한 것일 수 있다.Also, preferably, the solvent of the solution containing the bioparticles and the buffer solution may be the same.

본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 제1 캡슐형 분리장치(100)의 두 전극(111, 131) 사이에는 200㎷~6V의 전압을 가하고, 상기 제2 캡슐형 분리장치(200)의 두 전극(211, 231) 사이에는 400㎷~10V의 전압을 가할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, a voltage of 200 mV to 6V is applied between the two electrodes 111 and 131 of the first capsule separator 100, and the second capsule separator 200 A voltage of 400 mV to 10 V may be applied between the two electrodes 211 and 231 .

여기서 말하는 전압이란 실효 전압(Root mean square of Voltage)을 의미하는 것일 수 있다.The voltage referred to herein may mean a root mean square of voltage.

제1 캡슐형 분리장치(100)의 두 전극(111, 131) 사이에 가하는 전압이 200㎷ 미만인 경우 분리 효율이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 6V를 초과하는 경우 나노 필터의 막힘 문제가 있을 수 있다.If the voltage applied between the two electrodes 111 and 131 of the first capsule type separator 100 is less than 200 mV, there may be a problem of deterioration in separation efficiency, and if it exceeds 6 V, there may be a problem of clogging of the nano filter. have.

이러한 정제는 1회가 아니라 바람직하게는 상기 제3 공간부(210)의 유입구로 추출한 정제된 생체입자를 포함하는 용액을 다시 제1 공간부(110)의 유입구로 주입하여 2회 이상 다시 정제를 수행하는 방식으로 하여 정제 효율을 제고할 수 있다.This purification is not performed once, but preferably twice or more by injecting the solution containing the purified bioparticle extracted through the inlet of the third space 210 back into the inlet of the first space 110. Purification efficiency can be improved by performing the method.

2) 1종의 캡슐형 분리장치를 포함하는 생체입자 정제장치 및 방법2) Apparatus and method for purifying bioparticles including one type of capsule-type separator

본 발명의 다른 일실시예에 따른 탈부착형 생체입자 정제장치는 (1) 다수의 나노공극을 포함하는 제1 나노필터, 상기 제1 나노필터보다 작은 다수의 나노공극을 포함하는 제2 나노필터, 상기 제1 나노필터의 일면에 형성되는 제1 공간부, 상기 제1 나노필터의 타면과 상기 제2 나노필터의 일면 사이에 배치되게 형성되는 제2 공간부, 및 상기 제2 나노필터의 타면에 형성되는 제3 공간부를 포함하되,A detachable bioparticle purification device according to another embodiment of the present invention includes (1) a first nanofilter including a plurality of nanopores, a second nanofilter including a plurality of nanopores smaller than the first nanofilter, A first space formed on one surface of the first nanofilter, a second space formed between the other surface of the first nanofilter and one surface of the second nanofilter, and the other surface of the second nanofilter. Including a third space portion formed,

(2) 상기 캡슐형 분리장치를 탈부착 가능하고, 상기 캡슐형 분리장치가 부착되는 경우 상기 전극을 통하여 전원을 공급할 수 있는 전원 공급장치;를 포함한다. 또한, 상기 캡슐형 분리장치는 1~100㎖의 용량을 가진다.(2) a power supply device capable of attaching and detaching the capsule-type separator and supplying power through the electrode when the capsule-type separator is attached. In addition, the capsule type separator has a capacity of 1 to 100 ml.

도 6b는 상기 단일 캡슐형 분리장치를 갖는 탈부착형 생체입자 정제장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.6B is a diagram schematically showing the structure of the detachable bioparticle purifying device having the single capsule type separation device.

도 6b를 참조하면 위와 같은 구성을 갖는 탈부착형 생체입자 정제장치(2000)는 하나의 캡슐형 분리장치(400)를 포함하며, 상기 캡슐형 분리장치(400)는 전원 공급장치(500)에 탈부착이 가능하다.Referring to FIG. 6B, the detachable bioparticle purifier 2000 having the above configuration includes one capsule-type separator 400, and the capsule-type separator 400 is detachable from the power supply 500. this is possible

또한, 상기 캡슐형 분리장치(400)를 상기 캡슐형 분리장치(500)에 부착하는 경우, 전극(411, 451)에 전원이 연결되어 전기 영동을 수행하여 생체입자를 정제할 수 있다. 상기 생체입자는 바람직하게는 엑소좀이다.In addition, when the capsule-type separator 400 is attached to the capsule-type separator 500, power is connected to the electrodes 411 and 451 to perform electrophoresis to purify bioparticles. The bioparticle is preferably an exosome.

상기 캡슐형 분리장치(400)는 제1 나노필터(420), 제2 나노필터(440) 및 상기 제1 나노필터(420)와 제2 나노필터(440) 사이에 구비된 제2 공간부(430), 상기 제1 나노필터(420)에 대하여 제2 공간부(430)의 반대면에 형성된 제1 공간부(410) 및 상기 제2 나노필터(440)에 대하여 제2 공간부(430)의 반대면에 형성된 제3 공간부(450)를 포함한다. 상기 제1 공간부(410)와 제3 공간부(450)에는 각각 전극(411, 451)이 포함된다.The capsule-type separator 400 includes a first nanofilter 420, a second nanofilter 440, and a second space provided between the first nanofilter 420 and the second nanofilter 440 ( 430), the first space 410 formed on the opposite side of the second space 430 with respect to the first nanofilter 420 and the second space 430 with respect to the second nanofilter 440 It includes a third space portion 450 formed on the opposite side of. Electrodes 411 and 451 are included in the first space 410 and the third space 450 , respectively.

상기 캡슐형 분리장치(400)는 바람직하게는 그 용량이 1~100㎖로 제한되어 소량의 시료로도 빠르고 높은 순도로 생체입자의 정제가 가능하다.The capsular separation device 400 preferably has a capacity of 1 to 100 ml, so that bioparticles can be purified quickly and with high purity even with a small amount of sample.

여기서 용량이란, 제1 공간부(410), 제2 공간부(430) 및 제3 공간부(450)의 부피를 합쳐 그 내부에 수용할 수 있는 생체입자 함유 용액과 버퍼 용액의 부피를 의미한다.Here, the capacity refers to the volume of the bioparticle-containing solution and the buffer solution that can be accommodated in the first space 410, the second space 430, and the third space 450 together. .

상기 캡슐형 분리장치(400)의 용량이 1㎖ 미만이면 유의미한 양의 정제된 생체입자를 얻을 수 없고, 100㎖를 초과하는 경우에는 정제 시간이 오래 걸리고 마커 등의 용도로 필요한 생체 입자에 비하여 과량의 생체입자를 얻게 되므로, 적절하게 상기한 범위로 용량을 한정하는 것이 바람직하다.If the capacity of the capsule-type separator 400 is less than 1 ml, it is impossible to obtain a significant amount of purified bioparticles, and if it exceeds 100 ml, the purification time is long and the amount is excessive compared to the bioparticles required for use as a marker. Since bioparticles of ? are obtained, it is preferable to appropriately limit the dose to the above range.

상기 제1 공간부(410), 제2 공간부(430) 및 제3 공간부(450)는 각각 유입구를 포함하며, 제1 공간부(410)의 유입구로는 생체입자를 함유하는 용액이 주입되고, 제2 공간부(430) 및 제3 공간부(450)의 유입구로는 생체입자를 함유하지 않는 버퍼 용액이 주입된다.The first space 410, the second space 430, and the third space 450 each include an inlet, and a solution containing bioparticles is injected into the inlet of the first space 410. , and a buffer solution containing no bioparticles is injected into the inlets of the second space 430 and the third space 450 .

버퍼 용액의 의미는 위에서 설명한 내용과 동일하다. 버퍼 용액은 바람직하게는 상기 생체입자를 함유하는 용액과 동일한 용매를 포함할 수 있다.The meaning of the buffer solution is the same as that described above. The buffer solution may preferably contain the same solvent as the solution containing the bioparticles.

도 6b를 참조하면, 상기 캡슐형 분리장치(400)에서, 상기 제1 나노필터(420)는 일면에 제1 공간부(410)를, 타면에 제2 공간부(430)를 구비하고, 제2 나노필터(440)은 일면에 제2 공간부(430)을, 타면에 제3 공간부(450)를 구비한다. 제2 공간부(430)는 상기 제1 나노필터(420)과 제2 나노필터(440)의 사이에 구비된다.Referring to FIG. 6B, in the capsule-type separator 400, the first nanofilter 420 has a first space 410 on one side and a second space 430 on the other side, The 2 nanofilter 440 has a second space 430 on one side and a third space 450 on the other side. The second space portion 430 is provided between the first nanofilter 420 and the second nanofilter 440 .

상기 제1 공간부(410)와 제3 공간부(450)에는 각각 전극(411, 451)이 배치된다. 두 전극(411, 451)은 상기 캡슐형 분리장치(400)를 전원 공급장치(500)에 부착하는 경우 동일 전원에 의하여 전기적으로 연결되게 된다.Electrodes 411 and 451 are respectively disposed in the first space part 410 and the third space part 450 . The two electrodes 411 and 451 are electrically connected by the same power when the capsule type separator 400 is attached to the power supply 500.

바람직하게는 상기 제1 공간부(410)의 전극(411)은 음극, 제2 공간부(430)의 전극(431)은 양극이 될 수 있다.Preferably, the electrode 411 of the first space 410 may be a cathode, and the electrode 431 of the second space 430 may be an anode.

바람직하게는 상기 캡슐형 분리장치(400)를 전원에 연결하는 경우, 양 전극(411, 451)에는 직류 전원(DC)이 가해질 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 직류 전원은 펄스상으로 가해질 수 있다. 이 경우 상기 제1 공간부(410)의 전극(411)은 주기적으로 음극에서 양극으로 또는 양극에서 음극으로 변환될 수 있고, 제3 공간부(450)의 전극(451)은 양극에서 음극으로 또는 음극에서 양극으로 변환될 수 있다. 그러나, 상기 펄스 전압은 대칭적으로 변화되는 것이 아니라 비대칭적인 주기를 가질 수 있다. 즉, 제1 공간부(410)의 전극(411)은 음극인 시간이 양극인 시간보다 길 수 있고, 제2 공간부(450)의 전극(451)은 양극인 시간이 음극인 시간보다 길 수 있다.Preferably, when the capsule type separator 400 is connected to a power source, DC power may be applied to both electrodes 411 and 451, and more preferably, the DC power may be applied in pulse form. . In this case, the electrode 411 of the first space portion 410 may be periodically converted from a cathode to an anode or from an anode to a cathode, and the electrode 451 of the third space portion 450 may be converted from an anode to a cathode or from an anode to a cathode. can be converted from cathode to anode. However, the pulse voltage may not change symmetrically but may have an asymmetric period. That is, the period of time in which the electrode 411 of the first space 410 is a cathode may be longer than the period of time in which it is an anode, and the period of time in which the electrode 451 of the second space 450 is an anode may be longer than that of a cathode. have.

이 경우 펄스가 아닌 직류전원을 가하는 경우에 비하여 분리 효율이 향상되는 장점이 있을 수 있으며, 최종적으로는 제1 공간부(410)의 전극(411)은 음극인 시간이 길고 제3 공간부(450)의 전극(451)은 양극인 시간이 더 길기 때문에 시간에 따른 순전기장(net electric field)은 제3 공간부(450)의 전극(451)로부터 제1 공간부(410)의 전극(411) 방향을 향할 수 있다.In this case, there may be an advantage in that the separation efficiency is improved compared to the case of applying DC power instead of a pulse, and finally, the electrode 411 of the first space 410 takes a long time to be a cathode and the third space 450 Since the electrode 451 of ) has a longer time as an anode, the net electric field over time is transferred from the electrode 451 of the third space 450 to the electrode 411 of the first space 410. direction can be directed.

상기 제1 공간부(410)의 전극(411)과 제3 공간부(450)의 전극(451)은 상기 제1 나노필터(420) 및 제2 나노필터(440)를 사이에 두고 대향되게 배치되어 있어, 제1 공간부(410), 제2 공간부(430), 제3 공간부(450) 및 그 사이에 배치된 상기 제1 나노필터(420) 및 제2 나노필터(440)는 전극(411, 451)을 전원에 연결하는 경우, 양극과 음극 사이에서 형성되는 전기장의 영향을 받는다.The electrode 411 of the first space 410 and the electrode 451 of the third space 450 are disposed oppositely with the first nanofilter 420 and the second nanofilter 440 interposed therebetween. Thus, the first space 410, the second space 430, the third space 450, and the first nanofilter 420 and the second nanofilter 440 disposed therebetween are electrodes. When (411, 451) is connected to a power source, the electric field formed between the anode and the cathode is affected.

바람직하게는, 상기 두 전극(411, 451)은 평행하게 배치되어 있어, 상기 전기장은 양극에서 음극 방향의 평행한 전기장일 수 있다.Preferably, the two electrodes 411 and 451 are disposed in parallel, so that the electric field may be a parallel electric field in a direction from an anode to a cathode.

따라서, 전극(411, 451)을 전원에 연결하면 제1 공간부(410)에 있던 표면 음전하를 띤 생체입자가 전기동역학적 원리에 의하여 제3 공간부(450)로 이동하며, 제1 나노필터(420) 및 제2 나노필터(440)를 통과하게 되며, 여기서 제1 나노필터(420)의 나노공극(421)보다 큰 입자는 제1 공간부(410)에 잔류하고, 나노공극보다 작은 입자는 제3 공간부(450)로 이동하며, 제1 나노필터(420)의 나노공극(421)보다는 작고 제2 나노필터(440)의 나노공극(441)보다 큰 입자는 제2 공간부(430)까지 이동한다.Therefore, when the electrodes 411 and 451 are connected to a power source, bioparticles with negative surface charges in the first space 410 move to the third space 450 by the electrodynamic principle, and the first nanofilter ( 420) and the second nanofilter 440, where particles larger than the nanopores 421 of the first nanofilter 420 remain in the first space 410, and particles smaller than the nanopores Particles that move to the third space 450 and are smaller than the nanopores 421 of the first nanofilter 420 and larger than the nanopores 441 of the second nanofilter 440 enter the second space 430 move up to

제1 나노필터(420) 및 제2 나노필터(440)는 각각 상기 2종의 캡슐형 분리장치를 포함하는 정제장치에서의 제1 나노필터(120), 제2 나노필터(220)에 대응하며, 각각의 나노필터의 두께, 소재, 나노공극의 크기 및 제조방법에 관한 사항은 상기에서 설명한 것과 동일하다.The first nanofilter 420 and the second nanofilter 440 respectively correspond to the first nanofilter 120 and the second nanofilter 220 in the purification device including the two types of capsule separators, , The thickness, material, nanopore size and manufacturing method of each nanofilter are the same as those described above.

본 발명은 또한 상술한 단일 캡슐형 분리장치(400)를 포함하는 생체입자 정제용 장치(2000)를 사용하여 생체입자를 정제하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for purifying bioparticles using the device 2000 for purifying bioparticles including the single capsule-type separation device 400 described above.

즉, 본 발명은 상기 캡슐형 분리장치(400)를 장기 전원공급장치(500)에 부착하고, 전원을 연결하는 단계; 및That is, the present invention includes the steps of attaching the capsule-type separation device 400 to the long-term power supply device 500 and connecting power thereto; and

상기 제1 공간부(410)에 50~150㎚의 크기를 갖는 생체입자가 함유된 용액을 주입하고 제2 공간부(430) 및 제3 공간부(450)에 생체입자를 함유하지 않는 버퍼 용액을 주입하여 전기 영동을 수행하고, 제2 공간부로부터 정제된 생체입자를 수득하는 단계;를 포함한다.A solution containing bioparticles having a size of 50 to 150 nm is injected into the first space 410, and a buffer solution containing no bioparticles is injected into the second space 430 and the third space 450. and performing electrophoresis by injecting and obtaining purified bioparticles from the second space.

상기 생체입자는 엑소좀일 수 있으며, 상기 생체 입자가 함유된 용액되 상기 버퍼 용액의 용매는 동일한 것일 수 있다.The bioparticles may be exosomes, and the solution containing the bioparticles may contain the same solvent as the buffer solution.

두 전극(411, 451) 사이에는 바람직하게는 200㎷~10V의 전압을 가할 수 있다. 여기서 200㎷~10V의 전압이란 바람직하게는 비대칭 펄스 전압의 실효 전압을 의미하는 것일 수 있다. 만일 전압이 200㎷ 미만인 경우 분리 효율이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 10V를 초과하는 경우에는 나노 필터의 막힘 문제가 있을 수 있다.Preferably, a voltage of 200 mV to 10 V may be applied between the two electrodes 411 and 451. Here, the voltage of 200 mV to 10 V may preferably mean the effective voltage of the asymmetric pulse voltage. If the voltage is less than 200 mV, there may be a problem of lowering the separation efficiency, and if it exceeds 10 V, there may be a problem of clogging of the nano filter.

상기 2종의 캡슐형 분리장치를 포함하는 생체입자 정제장치를 사용하여 생체입자를 정제하는 방법에서와 같이, 정제는 1회가 아니라, 정제된 생체입자를 포함하는 용액을 다시 제1 공간부(410)로 주입하여 2회 이상 다시 정제를 수행하여 정제 효율을 제고할 수 있다.As in the method of purifying bioparticles using the bioparticle purification device including the two types of capsule-type separators, the purification is not performed once, but the solution containing the purified bioparticles is re-purified into the first space ( 410) to perform purification twice or more to improve purification efficiency.

1000: 정제장치
100: 제1 캡슐형 분리장치
110: 제1 공간부
111: 전극
120: 제1 나노필터
121: 나노공극
130: 제2 공간부
131: 전극
200: 제2 캡슐형 분리장치
210: 제3 공간부
211: 전극
220: 제2 나노필터
221: 나노공극
230: 제4 공간부
231: 전극
300: 전원공급장치
2000: 정제장치
400: 캡슐형 분리장치
410: 제1 공간부
411: 전극
420: 제1 나노필터
421: 나노공극
430: 제2 공간부
440: 제2 나노필터
441: 나노공극
450: 제3 공간부
451: 전극
500: 전원공급장치1000: refiner
100: first capsule type separator
110: first space
111: electrode
120: first nanofilter
121: nanopore
130: second space
131: electrode
200: second capsule type separator
210: third space
211: electrode
220: second nanofilter
221: nanopore
230: fourth space unit
231 electrode
300: power supply
2000: refinery
400: capsule type separator
410: first space
411 electrode
420: first nanofilter
421: nanopore
430: second space
440: second nanofilter
441: nanopore
450: third space
451 electrode
500: power supply

Claims

(1) a first nanofilter having a multi-layered structure including a plurality of nanopores and including SiN _x and SiO ₂ layers, a first nanofilter formed on one surface of the first nanofilter and injected with a solution containing bioparticles; A space part and a second space part formed on the other surface of the first nanofilter and into which a buffer solution containing no bioparticles is injected, wherein the first space part and the second space part are mutually related to each other, respectively. A first capsule-type separator in which filtering is performed through the first nanofilter by electrophoresis when power is connected by including electrodes facing each other with a nanofilter interposed therebetween;
(2) a second nanofilter including a plurality of nanopores smaller in size than the first nanofilter and having a multi-layered structure including a SiN _x and SiO ₂ layer, formed on one side of the second nanofilter, and bioparticles and a fourth space formed on the other side of the second nanofilter and into which a buffer solution containing no bioparticles is injected, the third space and the fourth space, respectively. a second capsule-type separator in which filtering is performed through the second nanofilter by electrophoresis when power is connected including electrodes facing each other with the second nanofilter interposed therebetween; and
(3) The first capsule-type separator and the second capsule-type separator are detachable, respectively, and when the first capsule-type separator and the second capsule-type separator are attached, an asymmetrical pulse phase is formed through the electrode. A power supply capable of supplying direct current (DC) power; includes,
The detachable bioparticle purification device, characterized in that the first capsule-type separator and the second capsule-type separator each independently have a capacity of 1 to 100 ml.

According to claim 1,
When the first capsule-type separator is attached to the power supply, the electrode on the side of the first space becomes a cathode and the electrode on the side of the second space becomes an anode.

delete

According to claim 1,
The nanopores included in the first nanofilter have an average size of 120 to 200 nm,
The detachable bioparticle purification device, characterized in that the nanopores included in the second nanofilter have an average size of 30 to 70 nm.

According to claim 1,
The detachable bioparticle purification device, characterized in that the first nanofilter and the second nanofilter each independently have a thickness of 200 to 800 nm.

(1) a first nanofilter having a multi-layered structure including a plurality of nanopores and including a layer of SiN _x and SiO ₂ , a plurality of nanopores smaller than the first nanofilter, and a layer of SiN _x and SiO ₂ A second nanofilter having a multi-layered structure, a first space formed on one surface of the first nanofilter, and a second space formed between the other surface of the first nanofilter and one surface of the second nanofilter. , And a third space formed on the other surface of the second nanofilter,
Electrodes are disposed to face each other in the first and third spaces with the first nanofilter and the second nanofilter interposed therebetween, so that when a power source is connected, the first nanofilter and the second nanofilter are electrophoresed. A capsule-type separator in which filtering is performed through a nanofilter; and
(2) a power supply capable of attaching and detaching the capsule-type separator and supplying DC power in an asymmetrical pulse form through the electrode when the capsule-type separator is attached;
The detachable bioparticle purification device, characterized in that the capsule-type separator has a capacity of 1 ~ 100㎖.

According to claim 6,
When the capsule-type separator is attached to the power supply device, the detachable bioparticle purification device, characterized in that the electrode on the side of the first space becomes a cathode and the electrode on the side of the third space becomes an anode.

delete

According to claim 6,
The nanopores included in the first nanofilter have an average size of 120 to 200 nm,
The detachable bioparticle purification device, characterized in that the nanopores included in the second nanofilter have an average size of 30 to 70 nm.

According to claim 6,
The detachable bioparticle purification device, characterized in that the first nanofilter and the second nanofilter each independently have a thickness of 200 to 800 nm.

A method for purifying bioparticles using the detachable bioparticle purification device according to any one of claims 1, 2, 4 and 5,
attaching the first capsule-type separator and the second capsule-type separator to the power supply device and connecting power thereto;
performing electrophoresis by injecting a solution containing bioparticles having a size of 50 to 150 nm into the first space of the first capsule-type separator and injecting a buffer solution into the second space; and
The solution filtered by electrophoresis in the first capsule separator is extracted from the second space and injected into the third space, and a buffer solution is injected into the fourth space to perform electrophoresis. A method for purifying bioparticles comprising: obtaining purified bioparticles from the space portion.

According to claim 11,
The bioparticle purification method, characterized in that the bioparticle is an exosome.

According to claim 11,
The method of purifying bioparticles, characterized in that the solvent of the solution containing the bioparticles and the buffer solution are the same.

According to claim 11,
A voltage of 200 mV to 6 V is applied between the two electrodes of the first capsule-type separator,
A bioparticle purification method characterized in that a voltage of 400mV to 10V is applied between the two electrodes of the second capsule-type separator.

A method for purifying bioparticles using the detachable bioparticle purification device according to any one of claims 6, 7, 9 and 10,
attaching the capsule-type separation device to the power supply device and connecting power thereto;
Electrophoresis is performed by injecting a solution containing bioparticles having a size of 50 to 150 nm into the first space and injecting a buffer solution containing no bioparticle into the second and third spaces. A method for purifying bioparticles comprising: obtaining purified bioparticles from the second space.

According to claim 15,
The bioparticle purification method, characterized in that the bioparticle is an exosome.

According to claim 15,
A bioparticle purification method characterized in that a voltage of 200 mV to 10 V is applied between the two electrodes.

According to claim 15,
The method of purifying bioparticles, characterized in that the solvent of the solution containing the bioparticle and the buffer solution are the same.