KR20010092823A - 시험 사이트에 생체 분자를 접착하는 방법 - Google Patents

시험 사이트에 생체 분자를 접착하는 방법 Download PDF

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Abstract

시험 사이트에 생체 분자를 접착하는 방법으로서, 상기 방법은 기판 표면상에 한정된 시험 사이트를 갖는 기판을 제공하는 단계와, 다수의 프로브 분자와 접착 물질을 포함하는 솔루션을 제공하는 단계와, 상기 접착 물질이 상기 시험 사이트에 프로브 분자를 접착하게 하기 위해 광 소스로부터의 광을 상기 시험 사이트로 향하게 하는 단계를 포함하는 시험 사이트에 생체 분자를 접착하는 방법.

Description

시험 사이트에 생체 분자를 접착하는 방법{METHOD OF BONDING BIO-MOLECULES TO A TEST SITE}
본 발명은 생체 분자 분석기의 제조에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은 예를 들어 반드시 화학적으로가 아닌 물리적으로 생체 분자를 시험 사이트에 고정 또는 부착하는 접착 방법에 관한 것이다.
분자 구조의 식별은 많은 산업 분야에서 매우 중요해지고 있다. 특히, 임상 진단 분석 평가의 기초를 형성하도록 핵산과 단백질과 같은 생물학적인 분자가 분석된다. 이용되는 절차는 많은 시간을 소비하는 다수의 반복 단계를 종종 포함한다. 인간 게놈 계획(human genome project)과 같은 대규모 계획의 도래로, 더욱 빠르고 덜 복잡한 기술이 요구된다.
분자의 보다 간단하고 보다 빠른 분석이 바이오 칩(bio chip)으로서 종종 언급되는 장치의 발달에 의해 제공되어 왔는데, 상기 바이오 칩은 기판 상에 형성되는 시험 사이트의 배열이다. 다수의 시험 사이트 각각은 장치에 적용된 시료로부터 타겟(target) 분자와 접착하기 위해 시험 사이트 안에 프로브(probe)를 포함한다. 프로브에 분자를 결속함으로써 상기 분자를 식별하는 것이 주시된다.
시료 분석의 속도 및 효과를 증가시킬지라도, 시험 사이트의 배열은 프로브로서 동작하기 위해 고체 표면상에 특정 생체 분자를 여전히 고정시켜야 한다. 시험 사이트에 프로브 분자를 접착시키는 종래의 방법은 프로브 분자에 부착된 모노머(monomer)의 중합 반응을 포함한다. 상기 접착이 효과적인 반면, 빈약할 수 있다. 이에 따라 새롭고 색다른 접착 방법이 요구되고, 상기 방법은 생체 분자 프로브의 튼튼하고 균일한 부착(deposition)을 제공한다.
그러므로, 앞서 말한 결함과 종래 기술에서의 고유의 다른 결함을 개선하는 것이 매우 유리하다.
따라서, 본 발명의 목적은 새롭고 향상된 접착 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 시험 사이트에 프로브 분자를 튼튼하고 균일하게 접착하는 방법을 제공하는 것이다.
간단히 말해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 본 발명의 원하는 목적을 달성하기 위해, 기판의 표면상에 한정된 시험 사이트를 갖는 상기 기판을 제공하는 단계와, 다수의 프로브 분자와 접착 물질을 포함하는 솔루션(solution)을 제공하는 단계와, 접착 물질이 시험 사이트에 프로브 분자를 접착하게 하기 위하여 광 소스로부터의 광을 시험 사이트 상으로 향하게 하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
접착의 특정 방법에서, 접착 물질은 광의 영향하에서 생체 분자를 포획하고 유지하기 위해 교차 결합하는 바인더(binder)를 포함한다.
접착의 또 다른 특정 방법은 금속 베이스(metal base)를 갖는 시험 사이트를 제공하는 단계와, 금속 베이스에 열을 가하기 위해 금속 베이스 상으로 광을 향하게 하는 단계와, 및 생체 분자에 접착되어 금속 베이스의 열에 반응하여 녹고 시험 사이트에 부착되는 접착 물질을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이전의 또 다른 더욱 특정한 목적과 이점은 도면과 관련하여 이후의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 당업자에게 손쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 생체 분자 분석기의 단면도.
도 2는 본 발명에 따라 생체 분자 분석기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따라 시험 사이트에 생체 분자를 접착하는 방법을 도시한 크게 확대한 단면도.
도 4는 본 발명에 따라 시험 사이트에 생체 분자를 접착하는 또 다른 방법을 도시한 크게 확대한 단면도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 생체 분자 분석기 12, 45, 65: 기판
14: 전도층 16: 광전도층
22, 70: 솔루션 30, 42, 62: 시험 사이트
32: 프로브 33, 50, 69: 광
40: 프로브 분자/생체 분자 52, 67: 광소스
54, 72: 접착 물질
동일한 참조 문자가 몇몇 도면을 통해 대응하는 요소를 나타내는 도면으로 이제 전환하여, 일반적으로 지정된 생체 분자 분석기(10)를 도시한 도 1을 먼저 논한다. 생체 분자 분석기(10)는 실리콘, 유리, 플라스틱 등으로 바람직하게 제작된 기판(12)과, 상기 기판(12) 상에서 형성된 얇은 전도층(14), 및 상기 얇은 전도층(14) 상에서 형성된 광전도층(16)을 포함한다. 얇은 전도층(14)은 금, 백금 등과 같은 임의의 전도성 물질일 수도 있고, 이후의 기술로부터 명백하게 될 이유 때문에 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 다른 광학적으로 투명한 전도체일 수도 있다. 광전도층(16)은 비결정질 실리콘(amorphous silicon), Cds, CdSe, 다양한 광전도성 폴리머(polymer) 등과 같은 물질이며, 광에 노출될 때 전도성으로 된다.
이제 도 1을 참조하면, 리드(lead)(18)는 전도층(14)에 결합되고 리드(20)는 전도층(14)에 마주보는 광전도층(16)의 표면(24)과 전기적으로 접촉하여 위치한 솔루션(22)에 결합된다. 구체적으로 도시되지 않았지만, 솔루션(22)이 전도층(14)이 아니고 표면(24)에만 전기적으로 접촉하여 있다는 것을 알 것이다. 전위가 리드(18 및 20)를 통하여 공급되고 이리 하여 솔루션(22)과 전도층(14) 사이에 공급된다.
도 1을 더 참조하여, 광(33)의 빔 또는 빔들은 시험 사이트(30)(바람직하게 각 빔에 대한 하나의 시험 사이트)를 한정한 광전도층(16)의 부분(34)을 통해 향하게 된다. 이 실시예에서, 시험 사이트(30)는 각 시험 사이트(30)가 대응하는 부분(34)과 거의 동일한 공간에 걸치는 표면(24)의 영역을 갖도록, 배열로 형성된다. 광(33)의 빔 또는 빔들은 광전도층(16)의 부분(34)을 통해 전도층(14)과 솔루션(22) 사이의 전기 회로를 완성한다. 이것은 광전도층(16)의 부분(34)을 임시로 전도 매개체로 변환하는 광(33)의 빔에 의해 성취된다.
솔루션(22)은 시험 사이트(30)에 접착되도록 이온 프로브 분자를 포함한다. 회로를 완성함으로써, 솔루션(22)내의 이온 프로브 분자는 선택된 여러 시험 사이트(30)에서 근접한 표면(24)으로 유도되어 집중한다. 광전도층(16)의 선택된 부분(34)을 제어적으로 조명하는 임의의 방법, 즉 마스크된 광 소스와 같이, 레이져나 다이오드 배열(35) 또는 원하는 위치에만 광의 통과를 가능하게 하는 마스크를 대신하거나 또는 마스크와 조합하여 유사한 장치의 사용이 사용될 수 있다. 배열(35)은 개별적으로 어드레스가능한 즉, 하나 이상의 광 소스가 원하는 대로 작동될 수 있는 광 소스의 1 차원 또는 2 차원 배열일 수 있다.
표면(24) 상에 한정된 시험 사이트(30)(마이크로 위치)의 배열은 표면에 결합된 프로브(32)의 집단을 갖는다. 각 시험 사이트(30)는 특정 분자 구조에 접착될 수 있는 다수의 프로브(32)를 포함한다. 분자 구조는 예를 들어, 폴리뉴클레오타이드, 단백질, DNA, RNA, 효소, 항체, 항원 등과 같은 생체 분자를 포함할 수 있다. DNA 또는 RNA 시험의 경우에, 프로브(32)는 예를 들어, 올리고뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 주어진 시험 사이트(30)에 있는 모든 프로브(32)가 식별된다. 각 시험 사이트내의 프로브는 단일 배열 내에 있는 다수의 상이한 타겟 분자의 동시 검출을 위한 시퀀스와 다르다. 각 시험 사이트(30)는 상이한 분자 또는 시퀀스를 검출하기 위한 각 시험 사이트의 배열을 제조하기 위해 솔루션(22)으로부터 선택된 시험 사이트(들)(30)로 이온 프로브 분자를 유도하는 능력을 제공하도록 배열(35)에 의해 개별적으로 어드레스가능하다.
이전의 설명에서, 광(33)은 솔루션(22)을 통해 광전도층(16)에 향하게 된다. 도 2를 참조하면, 동일한 요소가 도시되지만, 광(33)은 기판(12)과 얇은 전도층(14)을 통해 향하게 된다. 이 경우에서, 기판(12)은 유리, 플라스틱 등과 같은 광(33)에 투명한 물질로 형성되어야 하고 얇은 전도층(14)은 인듐 주석 산화물(ITO), 다양한 얇은 금속 또는 다른 광학적으로 투명한 물질과 같은 투명 전도체가 되어야 한다. 용어 "투명한"이 문장을 걸쳐 사용될 때, 그것은 광전도층(16)을 변형하도록 사용되는 광을 투과시키는 물질의 능력을 나타낸다는 것을 알 수 있을 것이다.
생체 분자 분석기{예를 들어 분석기(10)}를 제조하는 특정 과정은 다수의 시험 사이트(30)와 전기적으로 접촉하고, 다수의 제 1 프로브 분자를 포함하는 제 1 솔루션을 제공하는 단계를 포함한다. 전기적 전위는 리드(18 및 20)를 통해 제 1 솔루션과 전기 전도성 물질의 층 사이에서 공급된다. 광(33)의 빔은, 광전도층(16)의 제 1 부분(34)과 시험 사이트 배열의 제 1 시험 사이트(30)를 통한 제 1 솔루션과 전기 전도성 물질의 층(14) 사이에 전기 회로를 완성시키기 위해 광전도층(16)의 제 1 부분(34)을 통해 향하게 된다. 전기 회로를 완성시킴으로써 제 1 솔루션내의 제 1 프로브 분자가 제 1 시험 사이트(30)에 부착되게 한다.
제 1 시험 사이트(30)에 부착된 후에, 본 발명에 따른 생체 분자를 접착하는 방법이 사용된다. 제 1 솔루션은 제 1 프로브 분자와 함께 접착 물질을 포함한다. 광 소스로부터의 광(33)의 빔은, 광의 제공에 의해 교차 결합될 접착 물질에 있는 프로브의 엔트렙먼트(entrapment)를 통해 접착 물질이 제 1 시험 사이트에 제 1 프로브 분자를 접착하게 하기 위해 제 1 시험 사이트 상으로 동시적으로 향하게 된다.
그 후에 광 소스를 비활성시킴으로써 회로는 해체되고 제 1 솔루션은 시험 사이트에 결속된 다수의 동일 프로브를 갖는 시험 사이트를 방치하도록 제거된다.
제조 과정은 다수의 시험 사이트(30)와 전기적으로 접촉하고, 다수의 제 2 프로브 분자를 포함하는 제 2 솔루션을 제공함으로써 지속된다. 전기적 전위는 리드(18 및 20)를 통해 제 2 솔루션과 전기 전도성 물질의 층(14) 사이에 공급된다. 광(33)의 빔은, 광전도층(16)의 제 2 부분(34)과 시험 사이트의 배열의 제 2 시험 사이트(30)를 통해 제 2 솔루션과 전기 전도성 물질의 층(14) 사이의 전기 회로를 완성시키기 위해 광전도층(16)의 제 2 부분(34)을 통해 향하게 된다. 전기 회로를 완성시키는 것은 제 2 프로브 분자가 아래에서 더 구체적으로 기술되고 위에서 기술된 것처럼 결속된 제 2 시험 사이트(30)에 제 2 솔루션내의 제 2 프로브 분자가 유도되게 한다.
이 과정은 상이한 프로브 분자를 갖는 원하는 수 또는 배열의 상이한 시험 사이트의 배열을 갖는 생체 분자 분석기를 생성하기 위해 필요한 만큼 반복된다. 이 방식으로, 시험 사이트의 1 또는 2차원 배열을 갖는 분석기는 작업 세기에서의감소를 통해, 탁월한 정밀함, 보다 빠른 처리 및 매우 작은 시험 사이트를 만드는 능력을 쉽게 만들 수 있다.
이제 도 3으로 전환하면, 본 발명에 따라 시험 사이트(42)에 프로브 분자(40)를 접착하는 특정 방법이 도시된다. 상기 방법은 기판 표면상에 한정된 시험 사이트(42)를 갖는 기판(45)을 제공하는 단계를 포함한다. 이 특정 실시예에서, 시험 사이트(42)는 기판(45)의 표면에 형성된 함몰 부분(depression)(48)에 의해 한정되고 함몰 부분 내에 형성된 금속 베이스(47)를 포함한다. 금속 베이스(47)는 작은 녹는 금속 팁(tip)에 의해 부착되는 방법과 같은 임의의 종래의 방법으로 형성될 수 있다. 광 소스(52)로부터의 광(50)의 빔은 금속 베이스(47)에 열을 가하기 위해 금속 베이스(47)로 향하게 된다. 솔루션(53)은 생체 분자(40)에 결합된 접착 물질(54)을 포함한다. 접착 물질(54)은 금속 베이스(47)의 열에 반응하여 녹고 함몰 부분(48)내의 시험 사이트(42)와 금속 베이스(47)에 부착된다. 프로브 분자에 접착될 수 있고 생성된 온도에서 녹는 임의의 물질이 사용될 수 있다. 접착 물질의 예는 당업자에 의해 인식된 바와 같이, 접착 또는 엔트렙먼트 특성을 형성하도록 화학적으로 변경된 폴리스티렌(polystyrene)이다. 금속 베이스(47)가 원추 형태로서 도시되었지만, 다른 형태{예를 들어 원추형, 브로브(brobs), 드롭렛(droplet), 패드 등을 포함할 수 있는 단일 형태 또는 다수의 형태}가 예견되고, 원추 형태가 가장 넓은 표면 영역을 제공하고 열 전도에 대해 가장 효과적인 형태를 제공한다는 것이 이해되어야 한다.
이제 도 4를 참조하면, 본 발명에 따라 시험 사이트(62)에 프로브 분자(60)를 접착하는 또 다른 방법이 도시된다. 상기 방법은 기판 표면상에 한정된 시험 사이트(62)를 갖는 기판(65)을 제공하는 단계를 포함한다. 이 특정 실시예에서, 시험 사이트(62)는 파선(68)에 의해 도시된 바와 같이 광 소스(67)에 의해 한정된다. 광 소스(67)로부터의 광(69)의 빔은 시험 사이트(62)로 향하게 된다. 솔루션(70)은, 광(69)의 빔의 영향하에서 교차 결합되어 프로브 분자(60)를 포획하고 유지하는 접착 물질(72)을 포함한다. 이 특정 실시예에서, 접착 물질은 폴리아크릴아미드이다. 그러나, 당업자는 광의 제공을 통해 교차 결합될 수 있는 다른 접착 물질이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
전기 회로를 사용하는 특정 분석 시스템이 전술된 경우, 이 방법이 프로브 분자가 시험 사이트에 접착되는, 즉 고정되거나 부착되는 임의의 생체 분석기를 제조하도록 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
이리하여 튼튼하고 균일하게 프로브 분자를 분배하는 시험 사이트에 프로브 분자를 접착, 고정, 또는 부착하는 방법이 제공된다.
설명을 위해서 선택된 본 명세서의 실시예에 대한 다양한 변경과 변화는 당업자에게 쉽게 발생할 것이다. 다른 변경과 변동은 이후의 청구항에 의해 한정된 바와 같이 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 이루어 질 것이다.
당업자가 이해하고 동일하게 실행할 수 있도록 하기 위해 그러한 명확하고 간결한 용어로, 본 발명과 발명의 바람직한 실시예가 충분히 기술되고 개시된다.

Claims (3)

  1. 시험 사이트에 생체 분자를 접착하는 방법에 있어서,
    기판 표면상에 한정된 상기 시험 사이트를 갖는 상기 기판을 제공하는 단계와,
    다수의 프로브 분자 및 접착 물질을 포함하는 솔루션을 제공하는 단계와,
    광 소스를 제공하는 단계, 및
    상기 접착 물질이 상기 시험 사이트에 상기 프로브 분자를 접착하게 하기 위해 상기 광 소스로부터의 광을 상기 시험 사이트로 향하게 하는 단계를 포함하는, 시험 사이트에 생체 분자를 접착하는 방법.
  2. 생체 분자 분석기를 제조하는 방법에 있어서,
    광전도층의 제 1 표면상에 전기 전도성 물질 층과 상기 광전도층의 마주보는 제 2 표면상의 시험 사이트를 갖는 광전도성 물질의 층을 제공하는 단계와;
    상기 시험 사이트와의 전기적인 접촉으로, 다수의 프로브 분자와 접착 물질을 포함하는 솔루션을 제공하는 단계와;
    상기 솔루션과 상기 전기 전도성 물질의 상기 층 사이에 전기 전위를 연결하는 단계, 및
    상기 광전도층의 부분과 상기 시험 사이트를 통해 상기 솔루션과 상기 전기 전도성 물질의 층 사이의 전기 회로를 완성하기 위해 상기 광전도성 물질의 층의부분을 통해 광의 빔을 향하게 함으로써, 상기 솔루션내의 프로브 분자가 상기 시험 사이트에 부착되고, 상기 시험 사이트는 광의 빔과 상기 접착 물질이 상기 시험 사이트에 상기 프로브 분자를 접착하게 하는 상기 광 소스에 의해 상기 전기 회로에 결합되는 광의 빔을 향하게 하는 단계를 포함하는, 생체 분자 분석기를 제조하는 방법.
  3. 다수의 시험 사이트에 생체 분자를 접착하는 방법에 있어서,
    기판 표면상에 한정된 상기 다수의 시험 사이트를 갖는 상기 기판을 제공하는 단계와;
    다수의 프로브 분자와 접착 물질을 포함하는 제 1 솔루션을 제공하는 단계와;
    광 소스를 제공하는 단계와; 및
    상기 접착 물질이 제 1 시험 사이트에 제 1 프로브 분자를 접착하게 하기 위해 상기 광 소스로부터의 광을 상기 다수의 시험 사이트의 제 1 시험 사이트로 향하게 하는 단계와;
    다수의 제 2 프로브 분자와 접착 물질을 포함하는 제 2 솔루션을 제공하는 단계, 및
    상기 접착 물질이 상기 제 2 시험 사이트에 상기 제 2 프로브 분자를 접착하게 하기 위해 상기 광 소스로부터의 광을 상기 다수의 시험 사이트의 제 2 시험 사이트로 향하게 하는 단계를 포함하는, 다수의 시험 사이트에 생체 분자를 접착하는방법.
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