KR102597246B1 - Surfaced enhanced Raman scattering substrate for detecting target substances, and preparing method thereof - Google Patents
Surfaced enhanced Raman scattering substrate for detecting target substances, and preparing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR102597246B1 KR102597246B1 KR1020160171924A KR20160171924A KR102597246B1 KR 102597246 B1 KR102597246 B1 KR 102597246B1 KR 1020160171924 A KR1020160171924 A KR 1020160171924A KR 20160171924 A KR20160171924 A KR 20160171924A KR 102597246 B1 KR102597246 B1 KR 102597246B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- metal
- enhanced raman
- raman spectroscopy
- bacteriophage
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 179
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000013076 target substance Substances 0.000 title claims description 41
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 title claims description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 210
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 210
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims abstract description 149
- 241001515965 unidentified phage Species 0.000 claims abstract description 132
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 77
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 58
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 44
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 42
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 29
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 26
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 21
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 17
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 9
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims description 6
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 102000018697 Membrane Proteins Human genes 0.000 description 5
- 108010052285 Membrane Proteins Proteins 0.000 description 5
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical group [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108020005202 Viral DNA Proteins 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 2
- 238000007852 inverse PCR Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 1
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- 239000005630 Diquat Substances 0.000 description 1
- 241000724791 Filamentous phage Species 0.000 description 1
- 101710193132 Pre-hexon-linking protein VIII Proteins 0.000 description 1
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- SYJFEGQWDCRVNX-UHFFFAOYSA-N diquat Chemical compound C1=CC=[N+]2CC[N+]3=CC=CC=C3C2=C1 SYJFEGQWDCRVNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002061 nanopillar Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- FIKAKWIAUPDISJ-UHFFFAOYSA-L paraquat dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].C1=C[N+](C)=CC=C1C1=CC=[N+](C)C=C1 FIKAKWIAUPDISJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 239000000447 pesticide residue Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000009870 specific binding Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
- G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
- G01N21/554—Attenuated total reflection and using surface plasmons detecting the surface plasmon resonance of nanostructured metals, e.g. localised surface plasmon resonance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/44—Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/44—Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
- G01J3/4412—Scattering spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
Abstract
본 발명은 기판; 상기 기판에 의해 지지되는 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지;를 포함하고 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 상기 본 발명에 의하면, 타겟 물질 검출의 선택성 및 민감도를 개선할 수 있다. The present invention relates to a substrate; A substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material, comprising a metal-containing nanowire and a bacteriophage supported by the substrate, and forming a nanogap by inducing surface plasmon resonance between the adjacent metal-containing nanowires, and manufacturing the same. It's about method. According to the present invention, the selectivity and sensitivity of target material detection can be improved.
Description
본 발명은 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판, 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 타겟 물질 검출의 선택성 및 민감도가 개선된 표면증강 라만 분광용 기판, 이의 제조방법 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances, and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy with improved selectivity and sensitivity for detecting target substances, a manufacturing method thereof, and an analysis method using the same.
라만 분광법은 물질의 고유한 진동 스펙트럼을 통해 각 물질의 정성, 정량적인 분석이 가능한 분석법이다. 라만 분광법은 물분자에 의한 간섭의 영향을 받지 않아서 단백질, 유전자 등의 생체분자의 검출에 특히 유용하다.Raman spectroscopy is an analysis method that allows qualitative and quantitative analysis of each material through the material's unique vibration spectrum. Raman spectroscopy is particularly useful for detecting biomolecules such as proteins and genes because it is not affected by interference from water molecules.
표면증강 라만 분광법은 전자기파에 의해 여기되는 표면 플라즈몬(surface plasmon) 공명 현상에 기인하며 전자기적 공명현상에 의해 신호의 세기가 증폭된다. 따라서, 표면증강 라만분광은 기존의 라만분광 분석법에 비하여 감도가 매우 높은 장점이 있다.Surface-enhanced Raman spectroscopy is based on the surface plasmon resonance phenomenon excited by electromagnetic waves, and the intensity of the signal is amplified by the electromagnetic resonance phenomenon. Therefore, surface-enhanced Raman spectroscopy has the advantage of very high sensitivity compared to existing Raman spectroscopic analysis methods.
이러한 표면증강 라만산란을 유도하기 위한 다양한 구조에 대하여 연구해 왔다. 특히 바이오 분야에는 시료를 미량으로 수득하는 경우가 많고, 시료의 농축이 어렵거나 비용이 많이 소모될 수 있다. 미량의 바이오 시료에 대한 라만 분광신호가 미약해서 분석 시 고출력의 레이저에 오랜 시간 노출할 필요가 있다. 따라서 분석 비용이 많이 소모되거나 시료의 유실 또는 변성이 발생할 수 있어 고감도의 표면증강 라만산란 기판이 요구되어 왔다.Various structures to induce such surface-enhanced Raman scattering have been studied. Particularly in the bio field, samples are often obtained in trace amounts, and sample concentration can be difficult or costly. Because the Raman spectral signal for a trace amount of bio sample is weak, it is necessary to expose it to a high-power laser for a long time during analysis. Therefore, as analysis costs can be high or sample loss or denaturation can occur, a highly sensitive surface-enhanced Raman scattering substrate has been required.
대한민국 등록특허 제10-1272316호에는 플라즈모닉 나노필러 어레이를 포함하는 표면강화 라만 분광기판 및 그 제조방법이 개시되어 있다.Republic of Korea Patent No. 10-1272316 discloses a surface-enhanced Raman spectroscopy substrate including a plasmonic nanopillar array and a method of manufacturing the same.
본 발명의 목적은 타겟 물질 검출 선택성을 가지는 박테리오파지를 포함하여, 타겟 물질에 대한 선택성 및 민감도가 개선되어 고감도의 검출특성을 가지는 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판, 이의 제조방법 및 이를 이용한 분석방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances, including bacteriophages with selectivity for detecting target substances, and having improved selectivity and sensitivity for target substances and thus having high-sensitivity detection characteristics, a method of manufacturing the same, and analysis using the same. It provides a method.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 상세한 설명의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood from the detailed description.
본 발명은 타겟 물질 검출 선택성을 가지는 박테리오파지 및 금속 함유 나노와이어를 포함하여, 타겟 물질에 대한 선택성 및 민감도가 개선되어 고감도의 검출특성을 가지는 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판, 이의 제조방법 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것이다.The present invention provides a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances, including bacteriophage and metal-containing nanowires with target substance detection selectivity, and has improved selectivity and sensitivity for target substances and has high sensitivity detection characteristics, a method of manufacturing the same, and This is about the analysis method using this.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판에 의해 지지되는 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지;를 포함하고 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판이 제공된다.According to one aspect of the present invention, a substrate; A substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material is provided, which includes a metal-containing nanowire and a bacteriophage supported by the substrate and forms a nanogap by inducing surface plasmon resonance between the adjacent metal-containing nanowires. .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판은 다수의 공극을 포함하고, 상기 금속 함유 나노와이어는 상기 공극을 통과하지 않은 크기를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the substrate includes a plurality of pores, and the metal-containing nanowires may have a size that does not pass through the pores.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지는 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the bacteriophage may further include a receptor that specifically reacts with the target substance.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지 상에는 금속 함유 나노입자가 형성되어, 상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 금속 함유 나노와이어와 인접한 박테리오파지에 형성된 금속 함유 나노입자에 의해 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, metal-containing nanoparticles are formed on the bacteriophage, and surface plasmon resonance is induced by the metal-containing nanowire and the metal-containing nanoparticle formed on the bacteriophage adjacent to the metal-containing nanowire to form a nanogap. can be formed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지는 M13 박테리오파지, fd, 또는 fl일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the bacteriophage may be M13 bacteriophage, fd, or fl.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어와 상기 박테리오파지는 혼합되어 있다. According to one embodiment of the present invention, the metal-containing nanowire and the bacteriophage are mixed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어 상에 상기 박테리오파지가 적층되어 있다.According to one embodiment of the present invention, the bacteriophage is stacked on the metal-containing nanowire.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어 상에 형성된 절연막; 및 상기 절연막 상에 상호 이격되어 형성된 금속 함유 나노입자;를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, an insulating film formed on the metal-containing nanowire; and metal-containing nanoparticles formed on the insulating film to be spaced apart from each other.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속은 Ag, Al, Au, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru 및 이의 합금 중 어느 하나일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the metal may be any one of Ag, Al, Au, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru, and alloys thereof.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노입자는 라만활성물질을 진공증착시켜 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the metal-containing nanoparticles may be formed by vacuum deposition of a Raman active material.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지를 포함하는 용액을 형성하는 용액 형성 단계; 상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지가 집적되도록, 상기 용액을 여과시키는 여과 단계; 및 상기 기판을 건조시키는 건조 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of pores; A solution forming step of forming a solution containing metal-containing nanowires and bacteriophages; A filtration step of filtering the solution so that metal-containing nanowires and bacteriophages are integrated on the substrate; and a drying step of drying the substrate, wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, but generate surface plasmon resonance between adjacent metal-containing nanowires. A method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material is provided, which involves forming a nanogap by inducing a nanogap.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어가 집적되도록 금속 함유 나노와이어를 포함하는 용액을 여과시키는 제1여과 단계; 상기 기판을 건조시키는 제1건조 단계; 상기 기판 및 금속 함유 나노와이어 상에 금속 함유 나노입자가 형성된 박테리오파지가 집적되도록, 박테리오파지를 포함하는 용액을 여과시키는 제2여과 단계; 및 상기 기판을 건조시키는 제2건조 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of pores; A first filtration step of filtering a solution containing metal-containing nanowires so that the metal-containing nanowires are integrated on the substrate; A first drying step of drying the substrate; A second filtration step of filtering a solution containing bacteriophages so that bacteriophages formed with metal-containing nanoparticles accumulate on the substrate and metal-containing nanowires; And a second drying step of drying the substrate; wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, but surface plasmons are generated between adjacent metal-containing nanowires. A method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material, which forms a nanogap by inducing resonance, is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 박테리오파지는 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the bacteriophage may further include the step of forming a receptor that specifically reacts with the target substance.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 여과는 진공여과 방식을 이용한 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the filtration may be performed using a vacuum filtration method.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지는 각기 불규칙한 방향을 가지며, 기 설정된 두께 이상으로 집적되고, 상기 기 설정되는 두께는 표면증강 라만 분광용 기판의 라만 신호 증가가 포화되는 두께를 기준으로 설정되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the metal-containing nanowire and the bacteriophage each have an irregular direction and are integrated to a preset thickness or more, and the preset thickness saturates the Raman signal increase of the substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy. It may be set based on the thickness.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지가 집적되는 두께는 상기 용액 내 금속 함유 나노 와이어 및 상기 박테리오파지의 농도 및 상기 용액의 여과량을 이용하여 조절되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the thickness at which the metal-containing nanowire and the bacteriophage are integrated may be adjusted using the concentration of the metal-containing nanowire and the bacteriophage in the solution and the filtration amount of the solution.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지가 집적되는 밀도는 상기 용액 내 금속 함유 나노 와이어 및 상기 박테리오파지의 농도 및 상기 용액의 여과량을 이용하여 조절되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the density at which the metal-containing nanowires and the bacteriophages are integrated may be adjusted using the concentration of the metal-containing nanowires and the bacteriophages in the solution and the filtration amount of the solution.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈몬 공명의 파장은 상기 금속 함유 나노와이어 및 금속 함유 나노입자의 재질, 지름, 길이 중 적어도 어느 하나를 이용하여 조절되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the wavelength of the plasmon resonance may be adjusted using at least one of the material, diameter, and length of the metal-containing nanowire and metal-containing nanoparticle.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 금속 함유 나노와이어, 및 박테리오파지를 포함하는 용액에 분석물질을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 혼합 용액 형성 단계; 상기 혼합 용액을 상기 기판에 여과시키는 여과 단계; 상기 기판을 건조시키는 건조 단계; 및 상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of pores; A mixed solution forming step of forming a mixed solution by mixing an analyte with a solution containing metal-containing nanowires and bacteriophages; A filtration step of filtering the mixed solution onto the substrate; A drying step of drying the substrate; And detecting a Raman signal by irradiating the analyte with light, wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, and the adjacent metal-containing nanowire does not pass through the pores of the substrate. An analysis method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy is provided, which forms a nanogap by inducing surface plasmon resonance between wires.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명에 의한 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 분석물질을 여과시키는 단계; 및 상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하는, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, preparing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to the present invention; filtering the analyte through the substrate; and detecting a Raman signal by irradiating the analyte with light. An analysis method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material is provided, including a step.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 타겟 물질 검출 선택성을 가질 수 있는 박테리오파지를 포함하여, 타겟 물질에 대한 신호증폭 효과 및 농축효과로 고감도의 검출특성을 가지는 타겟 물질 검출 선택성이 개선된 표면증강 라만 분광용 기판을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, surface-enhanced Raman spectroscopy has improved selectivity for detecting target substances, including bacteriophages that can have selectivity for detecting target substances, and has high sensitivity detection characteristics due to signal amplification and concentration effects for target substances. A substrate for use may be provided.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 금속 함유 나노와이어 및 금속 함유 나노입자가 형성된 박테리오파지를 동시에 포함하여, 금속 함유 나노와이어 간의 나노갭, 상기 금속 함유 나노와이어와 박테리오파지에 결합된 금속 함유 나노입자 간의 나노갭, 및 박테리오파지에 결합된 금속 함유 나노입자 간의 나노갭이 형성될 수 있다. 따라서, 다차원적인 라만 신호 증강 효과를 발생시켜 타겟 물질 검출 민감도가 개선된 표면증강 라만 분광용 기판을 제공할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, it includes simultaneously a metal-containing nanowire and a bacteriophage formed with a metal-containing nanoparticle, a nano gap between the metal-containing nanowire, and a nano gap between the metal-containing nanowire and the metal-containing nanoparticle bound to the bacteriophage. A nanogap may be formed between the gap and the metal-containing nanoparticle bound to the bacteriophage. Therefore, it is possible to provide a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy with improved sensitivity for detecting target substances by generating a multidimensional Raman signal enhancement effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 함유 나노입자가 형성된 금속함유 나노와이어를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법을 나타낸 순서도이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram schematically showing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a metal-containing nanowire formed with metal-containing nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a flowchart showing an analysis method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a flowchart showing an analysis method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy according to an embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms and words used in this specification and claims should not be interpreted in their usual, dictionary meaning, and the principle is that the inventor can appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on this, it must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as 'include' or 'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.In this application, when a part “includes” a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. In addition, throughout the specification, “on” means located above or below the object part, and does not necessarily mean located above the direction of gravity.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
도 1의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 의해, 기판(110), 상기 기판(110)에 의해 지지되는 금속 함유 나노와이어(120); 및 박테리오파지(140);를 포함하고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어(120) 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판(100)이 제공된다.Referring to (a) of FIG. 1, according to one aspect of the present invention, a
기판(110)은 상기 나노와이어(120) 및 상기 박테리오파지(140)가 지지될 수 있으면 특별한 제한은 없다.The
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판(110)은 용액이 여과될 수 있도록 다수의 공극이 형성되도록 구성될 수 있다. 기판(110)에 포함되어 있는 다수의 공극은 금속 함유 나노와이어(120) 및/또는 박테리오파지(140)를 포함하는 용액을 기판(110)에 여과 시에 금속 함유 나노와이어(120) 및/또는 박테리오파지(140)를 제외한 물질이 여과될 수 있도록 한다.According to one embodiment of the present invention, the
기판(110)은 알루미나, 테프론(Polytetrafluoroethlylene, PTFE), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 유리섬유, 셀룰로오스(cellulose) 및 종이 중 어느 하나를 이용하여 제조될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 기판(110)은 재질에 상관없이 여과 기능을 지니는 기판이라면 사용이 가능하다.The
본 발명의 일 실시예에서는 기판(110)으로써 유리섬유를 이용한 여과지를 사용하였다. 유리 섬유(glass fiber)는 다양한 유기 용제를 사용할 수 있고, 신호잡음이 크지 않고, 비용이 저렴한 장점이 있다.In one embodiment of the present invention, filter paper using glass fiber was used as the
본 발명에 의한 표면증강 라만 분광용 기판에 열처리 등의 건조과정을 포함하는 후속공정을 수행할 필요가 있는 경우 고온에 견딜 수 있는 내열성 확보가 요구된다. 한편, 라만 신호를 분석함에 있어, 분석하고자 하는 가스나 용액이 높은 온도일 수 있으며, 분석 과정에 있어서도 레이저 광에 의한 가열에 견딜 수 있는 내열성이 요구될 수 있다. 본 발명의 실시예의 하나로 기판(110)을 유리 섬유로 사용하는 경우 상술한 상황에서 내열성이 우수한 특징을 갖는 표면증강 라만 분광용 기판을 제조할 수 있다.If it is necessary to perform a subsequent process including a drying process such as heat treatment on the substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy according to the present invention, it is necessary to secure heat resistance that can withstand high temperatures. Meanwhile, when analyzing Raman signals, the gas or solution to be analyzed may have a high temperature, and heat resistance that can withstand heating by laser light may be required during the analysis process. In one embodiment of the present invention, when glass fiber is used as the
금속 함유 나노와이어(120)는 상기 기판(110)의 공극을 통과하지 않을 정도의 길이를 가질 수 있다. 상기 기판(110)상에서 적층되는 금속 함유 나노와이어(120)는 수많은 교차점을 형성하며 이들은 근처에서는 나노갭이 형성되어 다수의 핫스팟(hot spots)이 된다. The metal-containing
상기 박테리오파지(140) 상에는 금속 함유 나노입자(130)가 형성되어, 상기 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 금속 함유 나노와이어(120)와 인접한 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130)에 의해 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성할 수 있다. Metal-containing
도 1의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)를 나타낸다. Figure 1 (b) shows a
도 1의 (b)를 참조하면, 상기 박테리오파지(140)는 그 표면에 금속 함유 나노입자(130) 및 수용체(receptor, 150)가 형성되어 있다. 또한, 상기 박테리오파지(140)는 금속 함유 나노와이어(120)와의 물리적 및/또는 화학적 결합을 통해 공극을 통과하지 않는 길이, 직경 및/또는 높이를 가질 수 있다.Referring to Figure 1 (b), the
상기 금속 함유 나노입자(130)의 금속은 박테리오파지(140) 상에 상호 이격되어 형성된다. 또한, 금속 함유 나노입자(130)는 상호 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 나노갭을 형성할 수 있다.The metals of the metal-containing
상기 금속 함유 나노입자(130)는 형성과정에서의 제어를 통하여 이격된 간격을 조절할 수 있으며 상호간에 나노갭이 형성되도록 조절될 수 있다.The distance between the metal-containing
상기 수용체(150)는 박테리오파지(140)의 표면 단백질에 포함되어, 타겟 물질에 특이적으로 결합하거나 금속 함유 나노입자(130)을 부착시키는 역할을 한다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지(140)는 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체(150)일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
상기 수용체(150)와 타겟 물질과의 특이적 결합에 의해 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판(100)의 선택성을 개선할 수 있다. 또한, 금속 함유 나노입자(130)의 결합에 의해 선택된 타겟 물질의 신호를 증폭시켜, 표면증강 라만 분광용 기판(100)의 민감도를 개선할 수 있다. The selectivity of the
상기 수용체(150)는 타겟 물질과 특이적으로 반응할 수 있는 펩타이드 또는 항체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 펩타이드는 공지의 유전공학 기술을 이용하여 박테리오파지(140)의 표면 단백질에 발현되도록 할 수 있다. 예를 들어 유해물질에 따른 유전자 프라이머를 설계하고, 인버스 PCR(inverse PCR) 기법을 통해 다양한 종류의 특이성 바이러스 DNA를 재구성하고, 이를 기반으로 유해물질 선택성 박테리오파지를 개발할 수 있다. The
타겟 물질은 용도에 따라 다양하게 선택할 수 있다. 예를 들어 타겟 물질은 잔류농약, 항생제, 마약, 환경호르몬, 병원균, 독소, 또는 생체신호물질 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Target materials can be selected in a variety of ways depending on the purpose. For example, the target substance may be pesticide residues, antibiotics, drugs, environmental hormones, pathogens, toxins, or biosignal substances, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지는 농약 검출용일 수 있다. 상기 농약은 예를 들어 비피리딜리움(bipyridylium)계 다이코(diquat), 파라코(paraquat) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the bacteriophage may be used to detect pesticides. The pesticide may include, for example, bipyridylium diquat, paraquat, etc., but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지는 M13 박테리오파지, fd, 또는 fl일 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 박테리오파지는 M13 박테리오파지일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the bacteriophage may be M13 bacteriophage, fd, or fl. Although not limited thereto, the bacteriophage may be an M13 bacteriophage.
M13 박테리오파지는 사상형(filamentous) 박테리오파지로 원형의(circular) 외가닥(single strand) DNA를 가진 긴 원통형(cylinder)의 단백질 외피로 구성되어 있고 길이는 약 880nm, 직경은 약8nm인 구조로 되어 있다.M13 bacteriophage is a filamentous bacteriophage composed of a long cylindrical protein envelope with circular single-stranded DNA, and has a structure of approximately 880 nm in length and approximately 8 nm in diameter.
상기 M13 박테리오파지는 각종 유전자 라이브러리(library) 등을 제작하거나 특정 단백질의 기능을 규명하기 위한 유용한 박테리오파지로 사용되고 있다.The M13 bacteriophage is used as a useful bacteriophage for producing various gene libraries or identifying the function of a specific protein.
M13 박테리오파지는 약 2700쌍의 일정한 표면단백질을 발현하는 구조를 지니고, 표면단백질 중 가장 많은 부분을 차지하는 pVIII 말단에 특정 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체(150)인 펩타이드를 발현시킬 수 있다.M13 bacteriophage has a structure that expresses about 2,700 pairs of constant surface proteins, and can express a peptide at the end of pVIII, which accounts for the largest part of the surface proteins, as a receptor (150) that specifically reacts with a specific target substance.
도 1의 (a)를 참조하면, 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)는 기판(110) 상에 상하층 구분 없이, 혼합된 상태로 결합되어 네트워크 구조를 이루도록 구성된다. Referring to (a) of Figure 1, the
도 1의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 혼합된 모습을 나타낸다. Figure 1 (c) shows a mixture of
도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130)는 상기 금속 함유 나노입자(130)와 인접한 금속 함유 나노와이어(120)에 의해 나노갭이 형성될 수 있다.As shown in (c) of Figure 1, the metal-containing
이에 따라, 금속 함유 나노와이어(120) 간의 나노갭, 상기 금속 함유 나노와이어(120)와 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130) 간의 나노갭, 및 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130) 간의 나노갭이 형성되어, 다차원적인 라만 신호 증강 효과를 발생시킬 수 있다. Accordingly, the nanogap between the metal-containing
박테리오파지(140)의 수용체(150)가 특정 타겟 물질과 특이적으로 결합하는 기능에 의해, 나노갭 인근에 타겟 물질의 부분적 농도가 증가될 수 있다. 따라서 표면증강 라만 분광용 기판의 타겟 물질의 검출 선택성 및 민감도를 개선할 수 있다.Due to the function of the
또한, 본 실시예에 의하면, 금속 함유 나노와이어(120) 네트워크 내부까지 박테리오파지(140)가 혼합되어 타겟 물질에 대한 선택성 및 민감도를 기판(110) 전체에 부여할 수 있다.In addition, according to this embodiment, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 나타낸 도면이다. Figure 2 is a diagram showing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
도 2의 (a)를 참조하면, 금속 함유 나노와이어(120) 상에 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 형성된 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판(100)을 개략적으로 나타낸다. Referring to (a) of Figure 2, a
도 2의 (b)를 참조하면, 금속 함유 나노와이어(120)의 상부에 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 위치하여, 금속 함유 나노와이어(120)와 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130) 사이의 나노갭 형성을 표면으로 집중시킬 수 있다. 이에 따라, 표면증강 라만 산란 신호를 증강시킬 수 있다.Referring to (b) of Figure 2, the
본 실시예는 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 금속 함유 나노와이어(120)에 의한 네트워크 구조의 표면에 적층되는 것을 특징으로 한다. 즉, 금속 함유 나노와이어(120)를 이용한 네트워크 구조의 표면 증강 라만산란 기판(100)을 미리 형성한 후 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)를 도입한다. 이에 따라 표면 증강 라만산란 기판(100)의 표면 부분에 금속 함유 나노와이어(120)와 박테리오파지(140)의 금속 함유 나노입자(130) 간의 나노갭 형성이 집중화된다. 라만산란효과 및 타겟 물질의 포획을 표면 증강 라만산란 기판(100)의 최표면으로 국한하여, 라만 신호 증강 효과 및 타겟 물질 농축 효과를 향상시킬 수 있다. This embodiment is characterized in that
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)는 상기 기판(110) 상에 불규칙한 방향으로 집적되어 다수의 교차점(cross point)을 형성한다. 또한, 금속 함유 나노와이어(120)와 박테리오파지(140)에 결합된 금속 함유 나노입자(130) 사이에 나노갭이 형성되며, 상기 교차점 근처 및 상기 나노갭에서는 플라즈몬 공명을 일으키는 핫스팟(hot spots)이 형성되기 때문에 광조사 시 라만 신호가 증강될 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the metal-containing
기판(110) 상에 집적되는 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)는, 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)를 포함하는 용액(200)을 기판(110)에 진공여과하여 형성할 수 있다. 상기 용액(200)은 나노와이어 잉크(nanowire ink)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 금속 함유 나노와이어(120), 및 상기 금속 함유 나노와이어(120)와의 물리적 및/또는 화학적 결합된 박테리오파지(140)는 기판(110)의 공극을 통과하지 않을 정도의 길이를 갖기 때문에 진공여과시에 대부분이 기판(110)을 통과하지 못하고 기판(110) 상에 집적된다.The metal-containing
핫스팟들은 수직적으로도 수평적으로도 형성될 수 있다. 이러한 금속 함유 나노와이어(120)가 두껍게 적층될수록 라만 신호는 증강될 수 있으나 일정 두께 이상에서는 라만 신호가 뚜렷이 증가하지는 않는다. 본 명세서에서는 이를 라만 신호의 증가가 포화되는 두께로 표현한다. 라만 신호가 뚜렷이 증가하지 않는 두께를 미리 알고 있으면 이를 제조 과정에 활용할 수 있다. 즉, 라만 신호가 뚜렷이 증가되지 않기 시작하는 두께를 기록하여 설정하고 이를 기준으로 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 적층되는 두께를 설정할 수 있다. 이렇게 하면, 라만 신호를 이용한 분석 시에 레이저 초점 거리에 따른 의존성이 감소된다.Hotspots can be formed both vertically and horizontally. As the metal-containing
금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)는, 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 금속 함유 나노와이어(120)와 인접한 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130)에 의해 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 나노갭을 형성할 수 있도록, 금속 함유 나노와이어(120), 박테리오파지(140), 및 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130)의 크기 및 밀도를 조절할 수 있다.The
금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)가 집적되는 밀도의 조절은 여러 가지 요소로 달성될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 용액(200) 내 금속 함유 나노와이어(120), 박테리오파지(140), 및 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130)의 각각의 농도 및 용액(200)의 여과량을 이용하여 조절할 수 있다.Control of the density at which the metal-containing
또한, 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)는 일정한 배향성을 지니지 않고 불규칙적인 방향을 갖기 때문에 라만 신호를 이용한 분석 시에 레이저의 방향성에 따른 결과의 차이가 거의 없는 이점을 가진다.In addition, since the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 함유 나노입자가 형성된 금속함유 나노와이어를 나타낸 도면이다.Figure 3 is a diagram showing a metal-containing nanowire formed with metal-containing nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의해, 금속 함유 나노와이어(120) 상에 절연막(122) 및 금속 함유 나노입자(130)가 더 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, according to an embodiment of the present invention, an insulating
절연막(122)은 금속 함유 나노와이어(120) 상에 형성된다. 절연막(122)은 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130) 사이에 형성되어 이들 사이에 나노갭이 형성될 수 있는 역할을 한다. The insulating
절연막(122)은 알루미나, 금속산화물, 금속황화물, 금속할로겐화물, 실리카, 산화지르코늄 및 산화철 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The insulating
절연막(122)은 진공증착 및 용액공정 중 어느 하나를 이용할 수 있으며 절연막(122)을 형성하기 위한 다른 공정을 이용할 수 있다.The insulating
금속 함유 나노입자(130)는 절연막(122) 상에 상호 이격되어 형성된다. 또한, 금속 함유 나노입자(130)는 상호 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 나노갭을 형성할 수 있다. 따라서 본 실시예에 의하면, 표면증강 라만 분광용 기판의 민감도를 더욱 향상시킬 수 있다.The metal-containing
상기 금속 함유 나노입자(130)는 형성과정에서의 제어를 통하여 이격된 간격을 조절할 수 있으며 상호간에 나노갭이 형성되도록 조절될 수 있다.The distance between the metal-containing
본 명세서에 있어서, 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)의 금속은 Ag, Al, Au, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru 및 이의 합금 중 어느 하나일 수 있다. 상기 금속 나노와이어의 금속은 은(Ag)이 적합하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 금속 함유 나노입자의 금속은 금(Au) 또는 은(Ag)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In this specification, the metal of the metal-containing
상기 금속 함유 나노입자(130)는 라만활성물질을 진공증착시켜 형성될 수 있다.The metal-containing
상기 금속 함유 나노입자(130)는 2 내지 500nm의 직경을 가질 수 있다.The metal-containing
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지를 포함하는 용액을 형성하는 용액 형성 단계; 상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지가 집적되도록, 상기 용액을 여과시키는 여과 단계; 및 상기 기판을 건조시키는 건조 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of pores; A solution forming step of forming a solution containing metal-containing nanowires and bacteriophages; A filtration step of filtering the solution so that metal-containing nanowires and bacteriophages are integrated on the substrate; and a drying step of drying the substrate, wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, but generate surface plasmon resonance between adjacent metal-containing nanowires. A method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material is provided, which involves forming a nanogap by inducing a nanogap.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.Figure 4 is a schematic diagram schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention. Figure 5 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, S100 단계에서 기판(110)을 준비한다. 상기 기판(110)은 다수의 공극을 포함한다.Referring to Figures 4 and 5, the
S110 단계에서 금속 함유 나노와이어(120), 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)를 포함하는 용액(200)을 형성한다.In step S110, a
박테리오파지(140)는 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체(도 1의 150)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 수용체(150)는 타겟 물질과 특이적으로 반응할 수 있는 펩타이드 또는 항체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 펩타이드는 공지의 유전공학 기술을 이용하여 박테리오파지(140)의 표면 단백질에 발현되도록 할 수 있다. 예를 들어 유해물질에 따른 유전자 프라이머를 설계하고, 인버스 PCR(inverse PCR) 기법을 통해 다양한 종류의 특이성 바이러스 DNA를 재구성하고, 이를 기반으로 유해물질 선택성 박테리오파지를 개발할 수 있다.The
S120 단계에서 기판(110) 상에 금속 함유 나노와이어(120), 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 집적되도록, 상기 용액(200)을 여과시킨다.In step S120, the
본 발명의 일 실시예에서는 진공여과 방식을 사용하였다.In one embodiment of the present invention, a vacuum filtration method was used.
기판(110) 상에 집적되는 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)는 나노와이어 잉크(nanowire ink)와 같은 용액(200)에 혼합되어 감압에 의해 진공으로 여과된다. 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 금속 함유 나노와이어(120)와 결합된 박테리오파지(140)는 기판(110)의 공극을 통과하지 않을 정도의 길이를 갖기 때문에 진공 여과 시에 대부분이 기판(110)을 통과하지 못하고 기판(110) 상에 집적된다.The metal-containing
상기 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 박테리오파지(140)는 각기 불규칙한 방향을 가지며, 기 설정된 두께 이상으로 집적되고, 상기 기 설정되는 두께는 표면증강 라만 분광용 기판의 라만 신호 증가가 포화되는 두께를 기준으로 설정될 수 있다.The metal-containing
상기 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 박테리오파지(140)가 집적되는 두께는 상기 용액(200) 내 금속 함유 나노 와이어(120) 및 상기 박테리오파지(140)의 농도 및 상기 용액(200)의 여과량을 이용하여 조절될 수 있다.The thickness at which the metal-containing
상기 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 박테리오파지(140)가 집적되는 밀도는 상기 용액(200) 내 금속 함유 나노 와이어(120) 및 박테리오파지(140)의 농도 및 상기 용액(200)의 여과량을 이용하여 조절될 수 있다.The density at which the metal-containing
상기 플라즈몬 공명의 파장은 상기 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)의 재질, 지름, 길이 중 적어도 어느 하나를 이용하여 조절될 수 있다.The wavelength of the plasmon resonance can be adjusted using at least one of the material, diameter, and length of the metal-containing
S130 단계에서 금속 함유 나노와이어(120), 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 집적된 기판을 건조시킨다. In step S130, the substrate on which the metal-containing
기판(110)을 건조하면 여과과정에서 미처 여과되지 못하고 잔존하는 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)를 제외한 물질들이 제거될 수 있다. 건조를 촉진하기 위해 열처리를 이용할 수도 있다.When the
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어가 집적되도록 금속 함유 나노와이어를 포함하는 용액을 여과시키는 제1여과 단계; 상기 기판을 건조시키는 제1건조 단계; 상기 기판 및 금속 함유 나노와이어 상에 금속 함유 나노입자가 형성된 박테리오파지가 집적되도록, 박테리오파지를 포함하는 용액을 여과시키는 제2여과 단계; 및 상기 기판을 건조시키는 제2건조 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of pores; A first filtration step of filtering a solution containing metal-containing nanowires so that the metal-containing nanowires are integrated on the substrate; A first drying step of drying the substrate; A second filtration step of filtering a solution containing bacteriophages so that bacteriophages formed with metal-containing nanoparticles accumulate on the substrate and metal-containing nanowires; And a second drying step of drying the substrate; wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, but surface plasmons are generated between adjacent metal-containing nanowires. A method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material, which forms a nanogap by inducing resonance, is provided.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 이하, 도 4 및 도 5에 도시된 방법과 동일한 부분은 상세한 설명을 생략한다. Figure 6 is a schematic diagram schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention. Figure 7 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, detailed description of parts that are the same as the method shown in FIGS. 4 and 5 will be omitted.
도 6 및 도 7를 참조하면, S200 단계에서 다수의 공극을 포함하는 기판(110)을 포함한다.Referring to FIGS. 6 and 7 , in step S200, a
S210 단계에서 기판(110) 상에 금속 함유 나노와이어(120)가 집적되도록 금속 함유 나노와이어(120)를 포함하는 용액(200)을 여과시킨다.In step S210, the
S220 단계에서 금속 함유 나노와이어(120)가 집적된 기판을 건조시킨다.In step S220, the substrate on which the metal-containing
S230 단계에서 상기 기판(110) 및 금속 함유 나노와이어(120) 상에 상기 박테리오파지(140)가 집적되도록, 상기 박테리오파지(140)를 포함하는 용액을 여과시킨다. In step S230, the solution containing the
S240 단계에서 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)가 집적된 기판을 건조시킨다.In step S240, the substrate on which the metal-containing
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지를 포함하는 용액에 분석물질을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 혼합 용액 형성 단계; 상기 혼합 용액을 상기 기판에 여과시키는 여과 단계; 상기 기판을 건조시키는 건조 단계; 및 상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of pores; A mixed solution forming step of forming a mixed solution by mixing an analyte with a solution containing metal-containing nanowires and bacteriophages; A filtration step of filtering the mixed solution onto the substrate; A drying step of drying the substrate; And detecting a Raman signal by irradiating the analyte with light, wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, and the adjacent metal-containing nanowire does not pass through the pores of the substrate. An analysis method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy is provided, which forms a nanogap by inducing surface plasmon resonance between wires.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법을 나타낸 순서도이다.Figure 8 is a flowchart showing an analysis method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, S300 단계에서 기판(110)을 준비한다. 기판(110)의 재질 및 특성 등은 상술한 바와 같다. Referring to FIG. 8, the
S310 단계에서는 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)가 포함된 용액(200)에 분석물질을 혼합한다. 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)의 종류, 크기 및 특성 등은 상술한 바와 같다.In step S310, the analyte is mixed with the
S320 단계에서는 상기 혼합 용액(200)을 여과시킨다. 본 발명의 일 실시예에서는 진공여과 방식을 사용하였다. 혼합 용액(200)을 여과시키게 되면 분석물질은 별도의 조치가 없이도 자연히 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)의 금속 함유 나노입자(130) 간의 나노갭에 위치하게 된다. 즉, 핫스팟 지점에 분석물질이 놓이게 되어 라만 신호 분석 시 효율적으로 증강된 라만 신호를 얻을 수 있다.In step S320, the
S330 단계에서는 기판(110)을 건조한다. 기판(110)을 건조하게 되면 여과 과정에서 미처 여과되지 못하고 잔존하는 금속 함유 나노와이어(122), 박테리오파지(140) 및 분석물질을 제외한 물질들이 제거될 수 있다.In step S330, the
S340 단계에서는 기판(110)에 레이저광 조사와 같은 방법에 따라 분석물질의 라만 신호를 검출하게 된다. 분석물질은 상술한 바와 같이 나노갭 사이에 존재하게 되어 증강된 라만 신호를 얻을 수 있다.In step S340, the Raman signal of the analyte is detected by a method such as irradiating laser light to the
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명에 의한 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 분석물질을 여과시키는 단계; 및 상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하는, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, preparing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to the present invention; filtering the analyte through the substrate; and detecting a Raman signal by irradiating the analyte with light. An analysis method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material is provided, including a step.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법을 나타낸 순서도이다.Figure 9 is a flowchart showing an analysis method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, S400 단계에서 상술한 구조적 특징을 지닌 표면증강 라만 분광용 기판을 준비하게 된다. 이러한 표면증강 라만 분광용 기판은 상술한 제조방법에 의해 제조할 수 있다.Referring to Figure 9, in step S400, a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy having the structural characteristics described above is prepared. This substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy can be manufactured by the manufacturing method described above.
S410 단계에서는 분석물질을 여과시키게 된다. 분석물질은 여과과정에서 상술한 다양한 나노갭 중 어느 한 곳에 흡착될 수 있다.In step S410, the analyte is filtered. The analyte may be adsorbed to any one of the various nanogaps described above during the filtration process.
S420 단계에서는 레이저광 조사와 같은 방법에 따라 분석물질의 라만신호를 검출하게 된다. 분석물질은 상술한 바와 같이 나노갭 사이에 존재하게 되어 증강된 라만 신호를 얻을 수 있다.In step S420, the Raman signal of the analyte is detected using a method such as laser light irradiation. As described above, the analyte is present between the nanogaps and an enhanced Raman signal can be obtained.
100: 표면증강 라만 분광용 기판
110: 기판
120: 금속 함유 나노와이어
122: 절연막
130: 금속 함유 나노입자
140: 박테리오파지
150: 수용체
200: 용액100: Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy
110: substrate
120: Metal-containing nanowire
122: insulating film
130: Metal-containing nanoparticles
140: Bacteriophage
150: receptor
200: solution
Claims (20)
상기 기판에 의해 지지되는 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지;를 포함하고,
인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.Board;
Includes metal-containing nanowires and bacteriophages supported by the substrate,
Forming a nanogap by inducing surface plasmon resonance between the adjacent metal-containing nanowires,
Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 기판은 다수의 공극을 포함하고,
상기 금속 함유 나노와이어는 상기 공극을 통과하지 않은 크기를 가지는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.According to paragraph 1,
The substrate includes a plurality of pores,
The metal-containing nanowire has a size that does not pass through the pore,
Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 박테리오파지는 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체를 더 포함하는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.According to paragraph 1,
The bacteriophage further includes a receptor that specifically reacts with the target material,
Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 박테리오파지 상에는 금속 함유 나노입자가 형성되어, 상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 금속 함유 나노와이어와 인접한 박테리오파지에 형성된 금속 함유 나노입자에 의해 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.According to paragraph 1,
Metal-containing nanoparticles are formed on the bacteriophage, and a nanogap is formed by inducing surface plasmon resonance by the metal-containing nanowire and the metal-containing nanoparticle formed on the bacteriophage adjacent to the metal-containing nanowire,
Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 박테리오파지는 M13 박테리오파지, fd, 또는 fl인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.According to paragraph 1,
The bacteriophage is M13 bacteriophage, fd, or fl,
Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 금속 함유 나노와이어와 상기 박테리오파지는 혼합되어 있는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.According to paragraph 1,
The metal-containing nanowire and the bacteriophage are mixed,
Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 금속 함유 나노와이어 상에 상기 박테리오파지가 적층되어 있는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판. According to paragraph 1,
The bacteriophage is layered on the metal-containing nanowire,
Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 금속 함유 나노와이어 상에 형성된 절연막; 및
상기 절연막 상에 상호 이격되어 형성된 금속 함유 나노입자;를 더 포함하는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.According to paragraph 1,
an insulating film formed on the metal-containing nanowire; and
Further comprising: metal-containing nanoparticles formed on the insulating film and spaced apart from each other,
Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 금속은 Ag, Al, Au, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru 및 이의 합금 중 어느 하나인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.According to paragraph 1,
The metal is any one of Ag, Al, Au, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru and alloys thereof,
Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 금속 함유 나노입자는 라만활성물질을 진공증착시켜 형성된,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.According to paragraph 1,
The metal-containing nanoparticles are formed by vacuum deposition of a Raman active material,
Substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지를 포함하는 용액을 형성하는 용액 형성 단계;
상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지가 집적되도록, 상기 용액을 여과시키는 여과 단계; 및
상기 기판을 건조시키는 건조 단계;를 포함하되,
상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.A substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of voids;
A solution forming step of forming a solution containing metal-containing nanowires and bacteriophages;
A filtration step of filtering the solution so that metal-containing nanowires and bacteriophages are integrated on the substrate; and
Including a drying step of drying the substrate,
The metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, but form a nanogap by inducing surface plasmon resonance between the adjacent metal-containing nanowires,
Method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어가 집적되도록 금속 함유 나노와이어를 포함하는 용액을 여과시키는 제1여과 단계;
상기 기판을 건조시키는 제1건조 단계;
상기 기판 및 금속 함유 나노와이어 상에 박테리오파지가 집적되도록, 박테리오파지를 포함하는 용액을 여과시키는 제2여과 단계; 및
상기 기판을 건조시키는 제2건조 단계;를 포함하되,
상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.A substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of voids;
A first filtration step of filtering a solution containing metal-containing nanowires so that the metal-containing nanowires are integrated on the substrate;
A first drying step of drying the substrate;
A second filtration step of filtering a solution containing bacteriophages so that the bacteriophages accumulate on the substrate and metal-containing nanowires; and
Includes a second drying step of drying the substrate,
The metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, but form a nanogap by inducing surface plasmon resonance between the adjacent metal-containing nanowires,
Method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.The method of claim 11 or 12, wherein the bacteriophage further comprises forming a receptor that specifically reacts with the target substance.
Method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 여과는 진공여과 방식을 이용한 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.According to claim 11 or 12,
The filtration uses a vacuum filtration method,
Method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지는 각기 불규칙한 방향을 가지며, 기 설정된 두께 이상으로 집적되고,
상기 기 설정되는 두께는 표면증강 라만 분광용 기판의 라만 신호 증가가 포화되는 두께를 기준으로 설정되는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.According to claim 11 or 12,
The metal-containing nanowires and the bacteriophages each have irregular directions and are integrated beyond a preset thickness,
The preset thickness is set based on the thickness at which the Raman signal increase of the substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy saturates,
Method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지가 집적되는 두께는 상기 용액 내 금속 함유 나노 와이어 및 상기 박테리오파지의 농도 및 상기 용액의 여과량을 이용하여 조절되는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.According to claim 11 or 12,
The thickness at which the metal-containing nanowires and the bacteriophages are integrated is controlled using the concentration of the metal-containing nanowires and the bacteriophages in the solution and the filtration amount of the solution,
Method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지가 집적되는 밀도는 상기 용액 내 금속 함유 나노 와이어 및 상기 박테리오파지의 농도 및 상기 용액의 여과량을 이용하여 조절되는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.According to claim 11 or 12,
The density at which the metal-containing nanowires and the bacteriophages are integrated is controlled using the concentration of the metal-containing nanowires and the bacteriophages in the solution and the filtration amount of the solution,
Method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
상기 플라즈몬 공명의 파장은 상기 금속 함유 나노와이어 및 금속 함유 나노입자의 재질, 지름, 길이 중 적어도 어느 하나를 이용하여 조절되는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.According to claim 11 or 12,
The wavelength of the plasmon resonance is adjusted using at least one of the material, diameter, and length of the metal-containing nanowire and metal-containing nanoparticle,
Method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
금속 함유 나노와이어, 및 박테리오파지를 포함하는 용액에 분석물질을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 혼합 용액 형성 단계;
상기 혼합 용액을 상기 기판에 여과시키는 여과 단계;
상기 기판을 건조시키는 건조 단계; 및
상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하되,
상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법.A substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of voids;
A mixed solution forming step of forming a mixed solution by mixing an analyte with a solution containing metal-containing nanowires and bacteriophages;
A filtration step of filtering the mixed solution onto the substrate;
A drying step of drying the substrate; and
Detecting a Raman signal by irradiating the analyte with light,
The metal-containing nanowire, and the bacteriophage combined with the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, but form a nanogap by inducing surface plasmon resonance between the adjacent metal-containing nanowires, surface-enhanced Raman. Analysis method using a spectroscopic substrate.
상기 기판에 분석물질을 여과시키는 단계; 및
상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법.Preparing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to any one of claims 1 to 10;
filtering the analyte through the substrate; and
Comprising: detecting a Raman signal by irradiating the analyte with light,
Analysis method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160171924A KR102597246B1 (en) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | Surfaced enhanced Raman scattering substrate for detecting target substances, and preparing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160171924A KR102597246B1 (en) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | Surfaced enhanced Raman scattering substrate for detecting target substances, and preparing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180069980A KR20180069980A (en) | 2018-06-26 |
| KR102597246B1 true KR102597246B1 (en) | 2023-11-03 |
Family
ID=62788396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160171924A KR102597246B1 (en) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | Surfaced enhanced Raman scattering substrate for detecting target substances, and preparing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102597246B1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102161573B1 (en) * | 2018-08-20 | 2020-10-05 | 국방과학연구소 | Fabrication method of anisotropic nanostructure using functional bacteriophage and high sensitivity explosive sensor using it |
| KR102641570B1 (en) * | 2019-05-20 | 2024-02-29 | ㈜피코파운드리 | 3D SERS substrate functionalized with carboxylic acid |
| KR102255110B1 (en) * | 2020-01-16 | 2021-05-25 | 한국재료연구원 | Mutiplexing plasmonic chip and method of manufacturing the same |
| KR102646810B1 (en) * | 2022-12-12 | 2024-03-14 | 한국재료연구원 | Highly sensitive and rapid detection kit of phthalates and method for detecting phthalates using the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101460439B1 (en) | 2012-05-14 | 2014-11-12 | 서울대학교산학협력단 | Nanoprobe and method for detecting target substance using the same |
| KR101545989B1 (en) | 2014-11-21 | 2015-08-24 | 한국기계연구원 | substrate for surfaced enhanced raman scattering, fabricating method for the same and analyzing method using the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2340121B1 (en) * | 2008-04-09 | 2011-04-08 | Consejo Superior De Investigaciones Cientificas (Csic) | PROCEDURE AND SYSTEM TO DETECT AND / OR QUANTIFY BACTERIOFAGOS, USE OF A SENSOR MICROELECTRONIC DEVICE TO DETECT SUCH BACTERIOPHAGOS AND SENSOR MICROELECTRONIC DEVICE TO CARRY OUT SUCH PROCEDURE. |
-
2016
- 2016-12-15 KR KR1020160171924A patent/KR102597246B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101460439B1 (en) | 2012-05-14 | 2014-11-12 | 서울대학교산학협력단 | Nanoprobe and method for detecting target substance using the same |
| KR101545989B1 (en) | 2014-11-21 | 2015-08-24 | 한국기계연구원 | substrate for surfaced enhanced raman scattering, fabricating method for the same and analyzing method using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180069980A (en) | 2018-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102597246B1 (en) | Surfaced enhanced Raman scattering substrate for detecting target substances, and preparing method thereof | |
| Li et al. | Towards practical and sustainable SERS: a review of recent developments in the construction of multifunctional enhancing substrates | |
| KR101545989B1 (en) | substrate for surfaced enhanced raman scattering, fabricating method for the same and analyzing method using the same | |
| Zhang et al. | Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) combined techniques for high-performance detection and characterization | |
| Kim et al. | Facile fabrication of a silver nanoparticle immersed, surface-enhanced Raman scattering imposed paper platform through successive ionic layer absorption and reaction for on-site bioassays | |
| Wang et al. | Ciliated micropillars for the microfluidic-based isolation of nanoscale lipid vesicles | |
| Liao et al. | Determination of chemical hazards in foods using surface-enhanced Raman spectroscopy coupled with advanced separation techniques | |
| US8409863B2 (en) | Nanoparticulate chemical sensors using SERS | |
| US8988679B2 (en) | SERS nanotag assays | |
| US20110170103A1 (en) | Nanoantenna and uses thereof for biosensing | |
| US11353450B2 (en) | Analyte detection using Raman spectroscopy | |
| Godoy et al. | Ultrasensitive inkjet-printed based SERS sensor combining a high-performance gold nanosphere ink and hydrophobic paper | |
| CN1957245A (en) | Optical sensor with layered plasmon structure for enhanced detection of chemical groups by sers | |
| Sun et al. | Constructing a highly sensitivity SERS sensor based on a magnetic metal–organic framework (MOF) to detect the trace of thiabendazole in fruit juice | |
| Tycova et al. | Recent strategies toward microfluidic‐based surface‐enhanced Raman spectroscopy | |
| Yang et al. | The application of coffee-ring effect in analytical chemistry | |
| Lin et al. | Applications of surface-enhanced Raman spectroscopy in detection fields | |
| Shin et al. | Protein quantification and imaging by surface‐enhanced raman spectroscopy and similarity analysis | |
| Mekonnen et al. | Plasmonic paper substrates for point-of-need applications: recent developments and fabrication methods | |
| JP2005195441A (en) | Raman spectroscopy, and device for raman spectroscopy | |
| Zhou et al. | Inkjet-printed Ag micro-/nanostructure clusters on Cu substrates for in-situ pre-concentration and surface-enhanced Raman scattering | |
| Lin et al. | Rapid synthesis of a highly active and uniform 3-dimensional SERS substrate for on-spot sensing of dopamine | |
| Lin et al. | Design, fabrication, and applications of SERS substrates for food safety detection | |
| EP2010893A1 (en) | Surface enhanced resonant raman spectroscopy | |
| Chauhan et al. | Advances in surface-enhanced Raman spectroscopy-based sensors for detection of various biomarkers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |