KR20040043677A - Device and method for detecting a nucleic acid hybridization using hole-type nucleic acid chips - Google Patents

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KR20040043677A
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Abstract

PURPOSE: An apparatus and method for detecting nucleic acid hybridization using hole-type nucleic acid chips are provided, thereby increasing the amount of probe nucleic acids fixed by increasing the surface area of a nucleic acid chip because nucleic acids are fixed on the hole-type construct. CONSTITUTION: An apparatus for detecting nucleic acid hybridization using hole-type nucleic acid chips comprises (1) a hole-type nucleic acid chip where the probe nucleic acid is fixed; (2) a reaction vessel for efficiently supplying and reacting a probe nucleic acid solution, buffer solution, target nucleic acid containing unknown sample, intercalator solution and transition metal complex solution; (3) electrodes and an electric power supplying device; and (4) a light measuring device for detecting luminescence of the intercalator and transition metal complex. A method for detecting nucleic acid hybridization comprises the steps of: fixing a probe nucleic acid on the hole inner wall(16) of the nucleic acid chip; washing the hole inner wall(16) with phosphate buffer solution and distilled water and supplying a target nucleic acid containing sample to hybridize them; washing the hole inner wall(16) with buffer solution to remove an unhybridized sample, supplying intercalator solution to bind the intercalator with the hybridized double strand nucleic acid; washing the hole inner wall(16) with buffer solution to remove an unbound intercalator; and positioning the hole type nucleic acid apart from a distance of a working electrode(15), supplying transition metal complex solution, and applying electric voltage to the surface of the electrode(15) to induce oxidation-reduction between the intercalator and transition metal complex.

Description

홀 타입 핵산 칩을 이용한 핵산 혼성화 검출기 및 핵산 혼성화 검출방법{DEVICE AND METHOD FOR DETECTING A NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION USING HOLE-TYPE NUCLEIC ACID CHIPS}Nucleic acid hybridization detector and nucleic acid hybridization detection method using hole-type nucleic acid chip {DEVICE AND METHOD FOR DETECTING A NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION USING HOLE-TYPE NUCLEIC ACID CHIPS}

본 발명은 전기화학발광(Electrochemiluminescence)을 이용한 핵산 혼성화검출 방법에 있어서, 특히 홀 타입의 핵산칩을 사용하는 것에 관한 것으로, 홀의 내벽에 탐침 핵산을 고정시키고 지시 전극 주위에 위치시킴으로써, 보다 효과적으로 전기화학발광 반응을 유발하고, 이를 측정하여 핵산을 검출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nucleic acid hybridization detection method using electrochemiluminescence, and more particularly, to using a hole-type nucleic acid chip, and more effectively electrochemically by immobilizing a probe nucleic acid on an inner wall of a hole and placing it around an indicator electrode. The present invention relates to a method of inducing a luminescent response and detecting the nucleic acid.

최근 들어, 특정한 염기서열을 가진 핵산을 분석하는 방법으로서, 많은 양의 유전정보를 고체 기판 위에 배열시킨 핵산 칩이 개발되었다. 이는 좁은 고체 기판에 염기서열에 대한 정보를 알고있는 핵산을 고밀도로 배열하여 고정시킨 것으로, 상기 표면에 결합 또는 고정화된 핵산을 탐침(probe) 핵산이라 하며, 미지의 서열을 갖는 핵산을 포함하는 미지 시료를 반응시켜 탐침 핵산과의 혼성화(hybridization) 여부를 측정함으로써, 미지 시료 내의 핵산에 대한 정보를 알아내는데 사용된다. 이 때, 탐침 핵산과 결합하여 혼성화를 일으켜서 이중나선형태를 형성하게 되는 미지 시료 중의 핵산을 타겟(target) 핵산이라 한다.Recently, as a method for analyzing a nucleic acid having a specific base sequence, a nucleic acid chip in which a large amount of genetic information is arranged on a solid substrate has been developed. This is a high density arrangement of nucleic acids known to know the information about the base sequence on a narrow solid substrate, the nucleic acid bound or immobilized on the surface is called a probe nucleic acid, the unknown containing a nucleic acid having an unknown sequence The sample is reacted to determine whether hybridization with the probe nucleic acid is used to find out information about the nucleic acid in the unknown sample. At this time, the nucleic acid in the unknown sample that is hybridized with the probe nucleic acid to form a double helix form is called a target nucleic acid.

핵산의 혼성화 반응 결과를 알기 위해서는 일반적으로 타겟 핵산을 방사성 동위원소 또는 형광 색소를 이용하여 표지반응을 시키는 방법이 널리 이용된다. 상기 방사성 동위원소로는32P나35S가 사용되며, 사진 건판을 이용하여 결합상태를 알아내는데, 이러한 방법은 방사성 동위원소의 안전성 확보가 어렵고, 분해능이 낮고, 분석시간이 오래 걸린다는 단점을 가지고 있다. 또한, 형광색소를 사용하는 경우에는 형광색소를 여기시켜서 나오는 특정한 파장을 읽어내기 위한 고가의 레이저 스캐너(laser scanner)가 필요하다.In order to know the result of hybridization of nucleic acids, a method of labeling a target nucleic acid using a radioisotope or a fluorescent dye is generally widely used. 32 P or 35 S is used as the radioisotope, and the binding state is determined using a photographic plate. This method has a disadvantage in that it is difficult to secure safety of the radioisotope, low resolution, and long analysis time. Have. In addition, when fluorescent dyes are used, an expensive laser scanner for reading out specific wavelengths generated by exciting the fluorescent dyes is required.

상기한 두 가지 방법 외에, 전기화학방법에 의한 핵산의 혼성화 측정 방법이 있다. 이는 전기화학적인 활성을 가진 전이 금속 착물과 핵산의 산화 환원 반응을 통해 생기는 전기화학적 특성을 측정하는 것이다(U.S. pat. No.5312527). 이러한 전기화학적 방법은 간단한 시스템의 저가의 측정장치로 가능하지만, 감도가 좋지 않다는 단점이 있다.In addition to the above two methods, there is a method for measuring hybridization of nucleic acid by an electrochemical method. This is to measure the electrochemical properties resulting from the redox reaction of the transition metal complex and nucleic acid with electrochemical activity (U.S. pat. No. 5312527). Such an electrochemical method is possible with a low cost measuring device of a simple system, but has a disadvantage of poor sensitivity.

본 발명에서 사용한 방법인 전기화학발광을 이용한 검출기술은 탐침 핵산과 상보적인 핵산의 혼성화 반응을 전이금속착물과 이중나선 구조의 핵산에 특이적으로 결합하는 인터컬레이터(intercalator)와의 산화환원 반응을 통한 발광을 측정함으로써 검출하는 것이다. 이러한 방법은 시료를 미리 표지물질과 공유결합 시키고 분리 정제해야 하는 과정이 필요치 않고, 표지 물질을 검출해내기 위한 레이져 또는 램프 등과 같은 외부광원이 필요하지 않기 때문에, 측정 시스템의 저가, 소형화 및 단순화가 가능해진다. 그러나, 인가전압을 가해주는 전극에 핵산을 고정시킬 경우 안정적인 전압인가가 어렵고, 혼성화 반응과 발광을 일으키기 위해 필요한 시료들을 처리하기 위한 과정이 복잡하고 번거롭다는 점에서 이를 개선시키려는 요구가 있었다.The detection technique using electrochemiluminescence, which is a method used in the present invention, provides a redox reaction with an intercalator that specifically binds a hybridization reaction between a probe nucleic acid and a complementary nucleic acid to a transition metal complex and a nucleic acid having a double-helix structure. It is by measuring the light emission through. This method eliminates the need to covalently separate and purify the sample with the label in advance, and eliminates the need for external light sources such as lasers or lamps to detect the label. It becomes possible. However, when the nucleic acid is immobilized on the electrode to which the applied voltage is applied, it is difficult to apply a stable voltage, and there is a need to improve the process of processing a sample required to cause a hybridization reaction and light emission.

또한, 전기화학발광을 이용한 혼성화 측정에 있어서, 작업전극 위에 직접 탐침 핵산을 고정시킬 경우, 전극에 일정 전압을 인가하는 과정에서 탐침핵산의 손상이 일어나거나, 탐침핵산이 전극표면에서 전이금속착물 간의 산화-환원반응을 저해하여 전기화학발광이 감소하고 재현성이 떨어지는 문제가 발생할 수도 있다.In addition, in the measurement of hybridization using electrochemiluminescence, when the probe nucleic acid is immobilized directly on the working electrode, damage to the probe nucleic acid occurs in the process of applying a constant voltage to the electrode, or the probe nucleic acid is interposed between transition metal complexes on the electrode surface. Inhibition of the oxidation-reduction reaction may result in a decrease in electrochemiluminescence and inferior reproducibility.

본 발명은 홀 방식의 핵산칩을 이용함으로써, 상기한 문제점을 해결하고, 전체 혼성화 검출에 걸리는 시간과 필요한 시료의 양을 줄임으로써, 간편하고 측정 감도가 우수한 새로운 방식의 효과적인 핵산 혼성화 검출기 및 핵산 혼성화 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention solves the above problems by using a hole-type nucleic acid chip, and reduces the time required for total hybridization detection and the amount of samples required, thereby providing an effective nucleic acid hybridization detector and nucleic acid hybridization with a simple and excellent measurement sensitivity. It is an object to provide a detection method.

또한, 본 발명은 탐침핵산이 고정화되는 홀 내벽과 전극을 일정한 간격을 두고 분리시킴으로써, 보다 용이하게 전기화학적발광을 측정할 수 있는 핵산 혼성화 검출기 및 핵산 혼성화 검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a nucleic acid hybridization detector and a nucleic acid hybridization detection method capable of more easily measuring electrochemical luminescence by separating the hole inner wall and the electrode to which the probe nucleic acid is immobilized at regular intervals.

도 1은 탐침 핵산을 고정하는 홀 방식(hole type)의 핵산칩을 나타낸 것이다.1 illustrates a hole type nucleic acid chip for fixing a probe nucleic acid.

도 2는 칩 상의 인터컬레이터에 의한 전기화학발광의 원리를 보여주는 것이다.2 shows the principle of electrochemiluminescence by an intercalator on a chip.

도 3은 홀 방식의 핵산칩을 이용하여 전기화학발광을 측정하는 방법을 보여주는 것이다.Figure 3 shows a method for measuring electrochemiluminescence using a nucleic acid chip of the hole method.

도 4는 핵산의 혼성화 측정시의 홀 방식 핵산칩과 기준전극의 위치를 보여주는 모식도이다.Figure 4 is a schematic diagram showing the position of the hole-type nucleic acid chip and the reference electrode when measuring the hybridization of nucleic acid.

도 5는 다우노루비신(daunorubicin)을 이용한 홀 방식 핵산 칩의 전기화학발광 측정결과를 보여주는 것이다.Figure 5 shows the electrochemiluminescence measurement results of the hole-type nucleic acid chip using daunorubicin (daunorubicin).

도 6은 독소루비신(doxorubicin)을 이용한 홀 방식 핵산 칩의 전기화학발광 측정결과를 보여주는 것이다.Figure 6 shows the electrochemiluminescence measurement results of the hole-type nucleic acid chip using doxorubicin (doxorubicin).

도 7은 DAPI를 이용한 홀 방식 핵산 칩의 전기화학발광 측정결과를 보여주는 것이다.Figure 7 shows the electrochemiluminescence measurement results of the hole-type nucleic acid chip using DAPI.

도 8은 다수의 홀 방식 핵산 칩에 동시에 시료를 처리하기 위한 방법을 보여주는 것으로, 홀을 통한 유체의 흐름을 통하여 각종 시료를 효과적으로 처리할 수 있다.8 shows a method for simultaneously processing a sample in a plurality of hole-type nucleic acid chips, it is possible to effectively process a variety of samples through the flow of the fluid through the hole.

도 9는 pH 변화에 따른 Ru(bpy)3 2+의 전기화학발광량의 변화를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the change in electrochemical light emission of Ru (bpy) 3 2+ with pH.

*** 도면 주요부의 설명 ****** Description of the main parts of the drawing ***

1 : 탐침 핵산이 고정되는 홀의 내벽, 2 : 기판1: inner wall of hole to which probe nucleic acid is fixed, 2: substrate

3 : 금 박막 처리한 홀의 내벽, 4 : 탐침 핵산3: inner wall of hole with gold thin film treatment, 4: probe nucleic acid

5 : 타겟 핵산, 6. 인터컬레이터5: target nucleic acid, 6. intercalator

7 : 전이 금속 착물인 루테늄 용액, 8 : 홀 방식의 핵산칩7: ruthenium solution, a transition metal complex, 8: hole-type nucleic acid chip

9 : 지시 전극(working electrode), 10 : 대전극(counter electrode)9: working electrode, 10: counter electrode

11 : 기준 전극(reference electrode), 12 : 포텐시오스태트(potentiostat)11: reference electrode, 12: potentiostat

13 : 측정용기의 투명창, 14 : 광 측정장치13: transparent window of the measuring vessel, 14: optical measuring device

15 : 지시 전극, 16 : 핵산이 부착된 홀의 내벽15: indicator electrode, 16: inner wall of the hole to which the nucleic acid is attached

17 : 투명창, 18 : 광 측정장치17: transparent window, 18: light measuring device

본 발명은 전기화학발광법을 도입하여 핵산 혼성화 측정에 이용함에 있어서 보다 효과적인 핵산 혼성화 검출기와 이를 이용한 핵산의 혼성화 검출의 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nucleic acid hybridization detector which is more effective in introducing an electrochemiluminescence method and measuring the nucleic acid hybridization, and a method for hybridization detection of nucleic acid using the same.

이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.

우선, 본 발명에 따른 핵산 검출기는First, the nucleic acid detector according to the present invention

1) 탐침 핵산이 고정되는 홀 타입의 핵산 칩 부분,1) a hole-type nucleic acid chip portion to which a probe nucleic acid is fixed,

2) 전이금속착물 용액, 버퍼 용액, 타겟 핵산이 포함된 미지시료, 인터컬레이터 등을 효율적으로 공급하고 반응시킬 수 있는 용기,2) a container capable of efficiently supplying and reacting a transition metal complex solution, a buffer solution, an unknown sample containing a target nucleic acid, an intercalator, and the like,

3) 전극부분과 전기공급장치부분, 및3) electrode part and electric supply part, and

4) 인터컬레이터와 전이금속착물의 발광반응을 측정하는 광측정 장치 부분을 포함하여 구성된다.And 4) an optical measuring device portion for measuring the luminescence reaction of the intercalator and the transition metal complex.

이 때, 상기 홀 타입 핵산 칩에 고정되는 탐침 핵산은 측정하고자 하는 시료의 타겟 핵산과 상보적인 서열을 가지는 단일가닥 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotides)로 말단부위가 티올기 또는 아민기를 포함하도록 유도된 것이 바람직하다.In this case, the probe nucleic acid immobilized on the hole-type nucleic acid chip is a single-stranded oligonucleotide having a sequence complementary to the target nucleic acid of the sample to be measured, and the terminal nucleic acid is preferably induced to include a thiol group or an amine group. .

상기 홀 타입의 핵산 칩은 기판에 기판두께를 관통하는 구멍을 뚫고, 구멍내벽에 다양한 염기서열을 가지는 핵산물질을 고밀도로 고정시킨 것으로, 기판으로서 PCB, 유리, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 또는 기타 플라스틱 합성물질을 사용할 수 있으며, 구멍 내벽에 금을 입히거나, 폴리-L-라이신(poly-L-lycine), 알데하이드 또는 아민기를 갖는 화학품 또는 스트렙토아비딘을 입히는 것이 바람직하며, 여기에 티올 작용기 또는 아민 작용기를 5' 말단에 갖는 탐침 핵산이 고정화된다. 이와 같은 홀 타입 핵산 칩은 홀 내벽에 고정화된 핵산(탐침 핵산)에 대하여 상보적인 염기서열을 갖는 미지의 시료에 있는 타겟 핵산과 혼성화 시킴으로써, 미지의 시료 내의 핵산에 대한 정보를 알아내는 데 사용된다.The hole-type nucleic acid chip is a hole that penetrates the substrate thickness to the substrate, and the nucleic acid material having various base sequences is fixed to the inner wall of the hole at a high density. As a substrate, PCB, glass, silicon wafer or other plastic Synthetic materials may be used, and it is preferable to coat the inner wall of the pores with a chemical or streptoavidine with poly-L-lycine, aldehyde or amine groups, and to add thiol functional groups or amine functional groups. The probe nucleic acid at the 5 'end is immobilized. Such a hole-type nucleic acid chip is used to find out information about nucleic acid in an unknown sample by hybridizing with a target nucleic acid in an unknown sample having a base sequence complementary to a nucleic acid (probe nucleic acid) immobilized on the inner wall of the hole. .

본 발명에 따른 검출방법에 사용되는 인터컬레이터는 상기 홀 타입의 핵산칩에 고정화된 탐침 핵산과 시료용액 상의 타겟 핵산간의 혼성화 반응으로 형성되는 이중나선 핵산(double-stranded nucleic acid)에 특이적으로 결합하며, 전이금속착물의 산화-환원 반응을 유도하여 전기화학발광이 나타나도록 하는 것을 특징으로 한다. 상기 핵산 인터컬레이터로 사용되는 물질은 핵산 이중나선구조에 특이적으로 결합하며 전이금속착물의 산화-환원 반응을 유발시킬 수 있는 것으로, 인터컬레이터로 쓰이는 물질로서 독소루비신(doxorubicin), 다우노루비신(daunorubicin), 노갈라마이신(nogalamycin), DAPI (4',6-Diamidino-2-phenylindole) 등이 있다. 상기전이금속착물로는 트리스(2,2'-바이피리딜)루테늄(II)[tris (2,2'-bipyridyl) ruthenium(II), Ru(bpy)3 2+], 트리스(1,10-페난스롤라인)루테늄(II)「tris(1,10-phenanthroline)ruthenium(II), Ru(phe)3 2+] 등과 같은 루테늄 유도체 또는 트리스(2,2'-바이피리딜)오스뮴(II)[tris(2,2'-bipyridyl)osmium(II), Os(bpy)3 2+] 등을 사용할 수 있다.The intercalator used in the detection method according to the present invention specifically relates to a double-stranded nucleic acid formed by a hybridization reaction between a probe nucleic acid immobilized on the hole-type nucleic acid chip and a target nucleic acid on a sample solution. It is characterized in that the electrochemical luminescence is induced by inducing the oxidation-reduction reaction of the transition metal complex. The material used as the nucleic acid intercalator may bind specifically to the nucleic acid double helix structure and induce an oxidation-reduction reaction of the transition metal complex. As a material used as the intercalator, doxorubicin and daunorubicin are used. daunorubicin, nogalamycin, and DAPI (4 ', 6-Diamidino-2-phenylindole). The transition metal complexes include tris (2,2'-bipyridyl) ruthenium (II) [tris (2,2'-bipyridyl) ruthenium (II), Ru (bpy) 3 2+ ], tris (1,10) -Phenanthroline) ruthenium (II) ruthenium derivatives such as tris (1,10-phenanthroline) ruthenium (II), Ru (phe) 3 2+ ] or tris (2,2'-bipyridyl) osmium ( II) [tris (2,2'-bipyridyl) osmium (II), Os (bpy) 3 2+ ] and the like can be used.

상기 전극부분은 삼전극계 또는 이전극계로 구성이 가능하다. 삼전극계를 채택하는 경우, 상기 전극부분은 핵산이 고정되어 있는 홀의 내벽 중심에서 일정한 간격을 유지한 지시 전극(working electrode), 기준 전극(reference electrode) 및 대전극(counter electrode)으로 구성되며, 지시전극으로서 금전극, 기준전극으로서 Ag/AgCl 전극 또는 은선(silver wire), 대전극으로서 백금선이 사용된다. 이전극계를 사용하는 경우, 상기 전극부분은 핵산이 고정되어 있는 홀의 내벽 중심에서 일정한 간격을 유지한 지시 전극 및 대전극으로 구성되며, 지시전극은 삼전극의 경우와 동일하고, 대전극으로서 그라운드(ground) 또는 백금선이 사용된다. 상기 전기공급장치로서 기준전극과 지시 전극간의 인가 전압을 조절하여주는 포텐시오스태트(potentiostat)를 사용할 수 있다.The electrode portion may be composed of a three-electrode system or a two-electrode system. In the case of adopting a three-electrode system, the electrode portion is composed of a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode that maintain a constant distance from the center of the inner wall of the hole where the nucleic acid is fixed. Gold electrodes are used as electrodes, Ag / AgCl electrodes or silver wires as reference electrodes, and platinum wires are used as counter electrodes. In the case of using the two-electrode system, the electrode portion is composed of an indicator electrode and a counter electrode having a constant distance from the center of the inner wall of the hole in which the nucleic acid is fixed, and the indicator electrode is the same as that of the three electrode, ground) or platinum wire is used. As the electricity supply device, a potentiostat for controlling an applied voltage between the reference electrode and the indicator electrode may be used.

전극과 핵산칩을 고정하는 단계에서 원형의 지시 전극과 실제 탐침 핵산이 고정되어있는 홀 타입 핵산 칩의 홀 중심을 맞추어 줌으로써, 탐침 핵산과 지시 전극의 전압인가 부분이 일정한 간격을 두고 위치하도록 한다. 이는 이중나선 형태의핵산에 결합되어있는 인터컬레이터가 전이금속착물의 전기화학반응을 활성화시키기 위한 적절한 거리를 주기 위한 것이며, 홀 구조가 여기서 나오는 전기화학발광을 검출하는 단계에서 사방으로 흩어지는 빛을 모아주는 역할을 하도록 하기 위한 것이기도 하다. 또한, 이와 같이, 탐침핵산이 고정되어 있는 부위와 전극부위가 분리되어 있음으로써, 작업전극 위에 직접 탐침 핵산을 고정시킬 경우에 발생하는 여러 가지 문제점들, 즉 전극에 일정 전압을 인가하는 과정에서 탐침핵산이 손상된다거나, 탐침핵산에 의하여 전극표면에서의 전이금속착물 간의 산화-환원반응이 저해되어 전기화학발광이 감소되고 재현성이 떨어진다는 등의 문제점을 해결할 수 있다.In the fixing of the electrode and the nucleic acid chip, the center of the hole of the hole-type nucleic acid chip in which the circular indicator electrode and the actual probe nucleic acid are fixed is aligned so that the voltage application portions of the probe nucleic acid and the indicator electrode are positioned at regular intervals. This is because the intercalator bound to the double-helix type nucleic acid gives the proper distance to activate the electrochemical reaction of the transition metal complex, and the light scattered in all directions when the hole structure detects the electrochemical emission It is also intended to serve as a gathering tool. In addition, as described above, since the probe nucleic acid is fixed and the electrode portion are separated, various problems that occur when the probe nucleic acid is fixed directly on the working electrode, that is, the probe in the process of applying a constant voltage to the electrode The nucleic acid may be damaged or the oxidation-reduction reaction between the transition metal complexes on the electrode surface may be inhibited by the probe nucleic acid, thereby reducing electrochemical emission and reducing reproducibility.

본 발명에서와 같이 홀 타입의 핵산칩을 사용하는 경우, 혼성화 반응과 인터컬레이터 처리 및 세척 과정에 있어서, 적은 양의 용액을 사용하여 여러 개를 동시에 수행할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 홀 타입 핵산 칩을 일렬로 위치시켜 홀들의 위치를 맞춰주고 이를 채널로 연결한 후 필요한 용액을 흘려주면 공간과 시간을 절약하고 적은 양의 시료를 가지고 효과적으로 실험을 수행할 수 있다.In the case of using the hole-type nucleic acid chip as in the present invention, in the hybridization reaction, the intercalator treatment and the washing process, there is an advantage that several can be simultaneously performed using a small amount of solution. In other words, by placing the hole-type nucleic acid chips in a row to match the positions of the holes, connecting them to the channel, and then flowing the necessary solution, space and time can be saved and the experiment can be effectively performed with a small amount of samples.

또한, 본 발명에 따른 측정방법은,In addition, the measuring method according to the present invention,

여러 개의 홀 타입 핵산 칩을 일렬로 배열하고 홀을 맞추어 채널을 설치하고 그 채널을 통해 탐침 핵산, 버퍼 용액. 타겟 핵산을 포함하는 시료, 및 인터컬레이터 용액을 정밀펌프를 통해 공급해주면서,Arrange several hole-type nucleic acid chips in a row, set up holes to fit channels, and probe nucleic acid and buffer solutions through the channels. While supplying the sample containing the target nucleic acid, and the intercalator solution through a precision pump,

- 탐침 핵산을 핵산 칩의 홀 내벽에 고정화시키는 단계;Immobilizing the probe nucleic acid on the inner wall of the hole of the nucleic acid chip;

- 탐침 핵산이 단층으로 올라간 핵산 칩의 홀 내벽을 인산 버퍼 용액과 증류수로 세척한 후, 타겟 핵산을 포함하는 시료를 공급하여 혼성화시키는 단계;Washing the inner wall of the hole of the nucleic acid chip in which the probe nucleic acid has risen to a monolayer with a phosphate buffer solution and distilled water, and then feeding and hybridizing a sample containing the target nucleic acid;

- 버퍼 용액으로 세척하여 혼성화되지 않은 시료를 제거한 후, 인터컬레이터 용액을 공급하여, 상기 혼성화된 이중 나선 핵산에 인터컬레이터를 결합시키는 단계;Washing with buffer solution to remove unhybridized sample, and then supplying an intercalator solution to bind an intercalator to said hybridized double helix nucleic acid;

- 버퍼 용액으로 세척하여 결합하지 않은 인터컬레이터를 제거하는 단계; 및Washing with buffer solution to remove unbound intercalator; And

- 상기 혼성화된 이중나선 구조의 핵산과 이에 결합한 인터컬레이터를 포함하는 홀 타입 핵산칩을 지시 전극과 일정간격을 두고 위치시킨 후, 전이금속착물 용액을 공급하고 전극 상에 인가전압을 걸어주어, 상기 인터컬레이터가 전이금속착물의 산화-환원반응을 유도하여 전기화학발광이 나타나게 하는 단계를 포함하여 이루어진다. 이 때, 온도는 상온 정도면 된다. 또한 pH가 증가함에 따라 전기화학발광량도 증가하는 경향이 있는데, 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 약 pH 7 내지 9 사이에서 수행하는 것이 가장 바람직하다.A hole type nucleic acid chip comprising the hybridized double-stranded nucleic acid and an intercalator coupled thereto is positioned at a predetermined distance from the indicator electrode, and then supplied with a transition metal complex solution and applied an applied voltage on the electrode, The intercalator includes a step of inducing an oxidation-reduction reaction of the transition metal complex to cause electrochemical light emission. At this time, the temperature may be about room temperature. In addition, the amount of electrochemiluminescence tends to increase with increasing pH, as can be seen in Figure 9, it is most preferably performed between about pH 7 to 9.

이 때, 전기화학발광은 광검출기로 검출하고, 검출된 빛을 PC에 전달하여 시간에 대한 광량 변화로 자료를 분석한다. 상기 버퍼 용액으로 인산버퍼(phosphate buffer saline), 5X SSC 버퍼 또는 1X SSC 버퍼용액을 사용할 수 있다. 상기 전기화학장치는 미세패턴 된 금으로 된 지시전극, 백금(Pt) 와이어로 된 대전극, 및 Ag/AgCl로 된 기준전극의 삼전극계를 구성하여 사용하거나, 미세패턴된 금으로 된 지시전극 및 그라운드 또는 백금선으로 된 대전극의 이전극계를 구성하여 사용할 수 있다. 여기에 기준전극과 지시전극 간의 전압을 인가해 주는 장치로 +1.19 V의 전압을 걸어주어 루테늄 유도체와 인터컬레이터의 산화-환원반응이 일어나면서 발생하는 빛을 측정한다. 광측정 장치 부분은 암실상자(dark box) 안에서포토카운터(Photo-counter) 검출기가 사용되어 전이금속이 나타내는 빛의 변화량을 디지털 신호로 변환시켜서 PC 에서 시간에 대한 발광량을 그래프로 표시하고 자료를 저장하는 역할을 한다.At this time, the electrochemiluminescence is detected by a photodetector, and the detected light is transmitted to the PC to analyze the data as the light quantity change with time. Phosphate buffer (phosphate buffer saline), 5X SSC buffer or 1X SSC buffer solution may be used as the buffer solution. The electrochemical device may be configured by using a three-electrode system of a microelectrode of a fine patterned gold electrode, a counter electrode of platinum (Pt) wire, and a reference electrode of Ag / AgCl, or a microelectrode of gold electrode It is possible to construct and use a two-electrode system of a counter electrode made of ground or platinum wire. A device that applies a voltage between the reference electrode and the indicator electrode applies a voltage of +1.19 V to measure the light generated by the redox reaction between the ruthenium derivative and the intercalator. Photo-counter detector is used in the dark box to convert the change of light represented by the transition metal into a digital signal, displaying the amount of light over time on the PC and storing the data. It plays a role.

본 발명에서 검출하고자 하는 핵산(nucleic acid)은 올리고뉴클레오타이드(oligo-nucleotide), DNA, RNA, PNA, cDNA 등을 총칭한다.Nucleic acid (nucleic acid) to be detected in the present invention refers to oligonucleotide, DNA, RNA, PNA, cDNA and the like generically.

본 발명은 위의 인터컬레이터를 선택·사용하여 홀 타입 핵산칩에서 핵산의 혼성화를 검출하는 방법에 관한 것으로, 특히, 타겟 핵산에 특별한 사전 표지 작업이 필요 없고, 신속하고 저렴하며 감도가 높은 측정방법을 제공한다.The present invention relates to a method for detecting nucleic acid hybridization in a hole-type nucleic acid chip using the above-described intercalator, and in particular, does not require any special pre-labeling operation on a target nucleic acid, and is fast, inexpensive and highly sensitive. Provide a method.

도 1은 홀 타입의 핵산 칩의 일례를 보여준다. 홀 내벽(1)은 금(gold) 박막으로 처리되어 있고. 기판(2)의 재료는 PCB(2)를 사용하였다.1 shows an example of a hole type nucleic acid chip. The hole inner wall 1 is treated with a thin film of gold. The material of the board | substrate 2 used the PCB 2.

도 2은 인터컬레이터에 의한 전기화학발광의 원리를 나타낸다. 도 1의 홀 타입의 핵산 칩의 금박막 처리한 구멍 내벽(3)에 5'-포스페이트 위치에 티올(thiol) 작용기를 가지고 있는 탐침 핵산(4)을 흘려주어 자기 조립 단분자층(self-assembled monolayer; SAM)을 형성하도록 한다. 이와 같이 탐침 핵산을 홀 내벽에 고정시킨 홀 핵산 칩에 타겟핵산(5)이 포함된 미지시료를 투여하면, 탐침핵산에 상보적인 서열을 가지고 있는 타겟핵산이 탐침핵산과 혼성화되고, 비상보적인 핵산들은 세척과정을 통해 제거된다. 여기에 인터컬레이터(6)를 투여하는데, 이 때 인터컬레이터는 주로 이중나선구조의 마이너그루브, 메이저그루브의 염기 쌍사이에 결합한다. 인터컬레이터로 쓰이는 물질은 독소루비신(doxorubicin), 다우노루비신 하이드로크로라이드(daunorubicin hydrochloride),노갈라마이신(nogalamycin), DAPI (4',6-Diamidino-2-phenylindole) 등이 있다. 인터컬레이터가 결합된 상태의 홀 타입 핵산칩에 전이금속착물인 루테늄 용액(7)을 흘려주고, 약 1.2볼트의 인가전압을 걸어주면 용액 속의 Ru(bpy)3 2+이 산화되어 Ru(bpy)3 3+유도체가 되고, 이는 인터컬레이터와의 산화환원 반응을 통해 여기상태의 Ru(bpy)3 2+*유도체가 되는데, 이 유도체가 기저상태인 Ru(bpy)3 2+로 되돌아올 때 약 620 nm의 빛을 발생하게 된다. 이 때 발생하는 빛을 광 검출기로 검출한다.2 shows the principle of electrochemiluminescence by an intercalator. A self-assembled monolayer is made by flowing a probe nucleic acid 4 having a thiol functional group at a 5'-phosphate position into the gold thin film-treated hole inner wall 3 of the hole-type nucleic acid chip of FIG. 1; SAM). As described above, when an unknown sample including the target nucleic acid (5) is administered to the hole nucleic acid chip in which the probe nucleic acid is immobilized on the inner wall of the hole, the target nucleic acid having a sequence complementary to the probe nucleic acid hybridizes with the probe nucleic acid, and the non-complementary nucleic acid. Are removed by a washing process. Here, the intercalator 6 is administered, and the intercalator mainly binds between the double-helix minor groove and major groove base pairs. Intercalators include doxorubicin, daunorubicin hydrochloride, nogalamycin, and DAPI (4 ', 6-Diamidino-2-phenylindole). The ruthenium solution (7), which is a transition metal complex, is flowed to the hole-type nucleic acid chip in which the intercalator is coupled, and an applied voltage of about 1.2 volts is applied to Ru (bpy) 3 2+ in the solution to oxidize Ru (bpy). ) 3 3+ derivative, which becomes an excited Ru (bpy) 3 2 + * derivative through redox reaction with an intercalator, which returns to the grounded Ru (bpy) 3 2+ . When about 620 nm light is generated. Light generated at this time is detected by a photo detector.

도 3은 홀 타입의 핵산칩을 포함하는 핵산 검출기 및 이를 이용하여 전기화학발광현상을 측정함으로써 핵산의 혼성화 여부를 측정하는 방법을 보여준다. 홀 내벽에 탐침핵산과 타겟핵산이 고정되고 여기에 인터컬레이터가 결합되어 있는 핵산 칩(8)을 지시전극(working electrode)(9)과 나란히 배열한다. 이 때, 지시전극은 핵산 칩의 홀 직경보다 작은 직경을 가진 미세 패턴된 원형의 금 전극을 사용하며, 원형 이외의 부분은 절연막으로 코팅한다. 대전극(10)으로 백금(Pt) 와이어를, 기준전극(11)으로 Ag/AgCl을 사용하고, 전압을 가하기 위해 포텐시오스태트(potentiostat)(12)를 사용할 수 있다. 측정 용기의 창(13)은 빛 투과력이 뛰어난 PDMS로 만들고, 그 안에 루테늄 용액을 주입한 후, 여기에 +1.19V의 인가전압을 가하면 전기화학발광반응이 일어나고, 약 620nm의 빛이 방출되며, 이를 광 측정장치(14)를 통하여 측정하게 된다. 광측정 장치로서는 포토멀티플라이어튜브(Photomultiplier Tube: PMT), 아바란체 포토다이오드(Avalanche photodiode) 등과 같이 증폭 능력을 가진 광검출기를 사용할 수 있으며, 냉각 CCD 카메라(Cooled CCD camera)등을 사용하는 것도 가능하다.FIG. 3 shows a nucleic acid detector including a hole-type nucleic acid chip and a method of measuring hybridization of nucleic acids by measuring electrochemical luminescence using the same. A nucleic acid chip 8 having a probe nucleic acid and a target nucleic acid fixed to an inner wall of the hole and having an intercalator coupled thereto is arranged in parallel with a working electrode 9. At this time, the indicator electrode uses a fine patterned circular gold electrode having a diameter smaller than the hole diameter of the nucleic acid chip, and the portions other than the circle are coated with an insulating film. A platinum wire may be used as the counter electrode 10, Ag / AgCl may be used as the reference electrode 11, and a potentiostat 12 may be used to apply a voltage. The window 13 of the measuring vessel is made of PDMS having excellent light transmission, injecting a ruthenium solution therein, and applying an applied voltage of +1.19 V to the electrochemical luminescence reaction to emit light of about 620 nm, This is measured through the optical measuring device 14. As an optical measuring device, a photodetector having an amplifying capability such as a photomultiplier tube (PMT) or an avalanche photodiode can be used, and a cooled CCD camera or the like can also be used. It is possible.

도 4는 측정 시에 홀 타입 핵산칩과 지시 전극의 위치를 보여주는 그림으로, 왼쪽은 지시 전극과 핵산칩을 측정장치 방향에서 본 것이며 오른쪽은 위에서 본 것으로, 지시전극이 패턴화된 기판과 핵산이 고정되어있는 핵산칩, 투명창과 광측정 장치의 위치를 보여준다. 기판에 핵산칩의 각 홀과 중심이 일치하도록 원형의 금전극을 패턴하여 이를 지시전극으로 사용하며, 지시전극과 핵산칩의 위치가 항상 일정하도록 한다. 이와 같이 지시전극을 고정화 시켜두면, 측정 시 핵산칩만 바꿔서 사용할 수 있다. 각 칩에 고정되어있는 핵산 물질들이 전압을 가하는 지시전극과 직접 접촉하지는 않으면서도 인접하여 일정한 거리를 두게 되므로, 전기화학발광시 안정된 결과를 보이게 된다. 또한, 루테늄의 전기화학발광에서 나오는 빛이 지시전극의 금표면과 핵산칩의 홀 내벽에서 반사되어 측정 장치쪽으로 모아지게 되므로, 측정할 수 있는 발광량이 많아지게 된다.4 is a view showing the position of the hole-type nucleic acid chip and the indicator electrode in the measurement, the left side of the indicator electrode and the nucleic acid chip in the direction of the measuring device and the right side is viewed from above, the substrate and the nucleic acid patterned indicator electrode It shows the position of the fixed nucleic acid chip, the transparent window and the optical measuring device. A circular gold electrode is patterned on the substrate so that the center of the nucleic acid chip coincides with the center of the hole and used as the indicator electrode, so that the position of the indicator electrode and the nucleic acid chip is always constant. In this way, if the indicator electrode is immobilized, only the nucleic acid chip can be used for measurement. Nucleic acid materials immobilized on each chip are spaced adjacent to each other without being directly in contact with a voltage-applying indicator electrode, thereby providing stable results during electrochemical light emission. In addition, since light emitted from the electrochemical emission of ruthenium is reflected from the gold surface of the indicator electrode and the inner wall of the hole of the nucleic acid chip, the light is collected toward the measurement device, thereby increasing the amount of light that can be measured.

도 5, 6 및 7은 상기 홀 타입의 핵산칩을 포함하는 핵산 검출기를 통하여 핵산의 혼성화 결과를 검출하는 실험의 결과를 보여준다. 이들은 각각 다우노루비신(도 5), 독소루비신(도6), DAPI(도 7)를 인터컬레이터로 사용하여 실험한 것으로, +1.19V의 인가전압을 가한 후, 시간(t)에 따른 상대적인 발광량(RLU)을 측정한 것이다. 도 5는 혼성화 반응을 시킨 핵산 칩에 1mM 다우노루비신을 30분간 처리한 후, 버퍼와 증류수로 세척과정을 거친 후에 5mM 루테늄 용액에서 +1.19V의 인가전압을 가하여 얻은 발광량을 각 시간대 별로 나타낸 것이다. 탐침 핵산을 처리하지않은 것, 단일 나선 형태의 핵산이 고정된 것, 이중나선 형태의 핵산이 고정된 것의 인터컬레이터를 처리 전과 처리 후에 나타나는 전기화학 발광을 측정한 결과를 나타낸 것이다. 그래프에서 보는 바와 같이, 이중나선 구조의 핵산이 고정되어있는 부분에서는 인터컬레이터 및 다우노루비신을 처리한 후에 나타나는 발광량의 증가가 단일 나선 핵산이 고정되어있는 부분에서보다 두드러진 것을 알 수 있다. 도 6 는 1mM 독소루비신을 처리한 것이며, 도 7은 1mM DAPI를 처리한 결과이다. 도 5의 경우와 마찬가지로, 이중나선핵산 부분의 발광량이 단일나선 핵산 부분과 구별되는 차이를 보였고, 특히, 동일 조건에서 DAPI가 큰 차이를 보인 것을 알 수 있다.5, 6 and 7 show the results of experiments for detecting the hybridization results of nucleic acids through a nucleic acid detector including the hole-type nucleic acid chip. These experiments were performed using daunorubicin (FIG. 5), doxorubicin (FIG. 6), and DAPI (FIG. 7) as an intercalator. After applying an applied voltage of + 1.19V, relative light emission with time (t) was measured. (RLU) is measured. FIG. 5 shows the amount of luminescence obtained by applying a voltage of +1.19 V in 5 mM ruthenium solution after treatment with 1 mM Daunorubicin for 30 minutes to the hybridized nucleic acid chip, followed by washing with buffer and distilled water. . Electrochemical luminescence which appeared before and after the treatment of the intercalator of untreated probe nucleic acid, fixed single-stranded nucleic acid and fixed double-stranded nucleic acid was shown. As shown in the graph, it can be seen that the increase in the amount of light emitted after treatment with the intercalator and daunorubicin in the portion where the double-stranded nucleic acid is fixed is more pronounced than in the portion where the single-stranded nucleic acid is fixed. FIG. 6 shows the treatment of 1 mM doxorubicin, and FIG. 7 shows the result of the treatment of 1 mM DAPI. As in the case of FIG. 5, the light emission amount of the double-stranded nucleic acid portion was different from that of the single-stranded nucleic acid portion, and in particular, the DAPI showed a large difference under the same conditions.

도 8은 홀 타입 핵산 칩을 일렬로 배열하여 용액 주입구와 배출구를 홀에 연결시켜서 ECL 반응을 일으키기 위한 미지시료, 세척버퍼 및 인터컬레이터 용액 등이 홀을 통해 흘러가는 것을 보여준다. 보통 판형의 칩을 사용하는 경우, 혼성화나 세척단계에서 사용되는 시료의 양이 많아지고 여러 개의 칩을 동시에 처리하려면 공간이 많이 필요하게 된다. 그러나, 홀 타입의 핵산칩을 이용하면 여러 개의 칩을 일렬로 세움으로써 좁은 공간에서 여러 개를 동시에, 그리고 적은 양의 시료를 써서 처리할 수 있으므로, 각 단계에 사용되는 시간과 비용을 절감할 수 있게 된다.FIG. 8 shows that the unknown sample, the washing buffer, and the intercalator solution flow through the hole to connect the solution inlet and outlet to the hole by arranging the hole type nucleic acid chips in a row. In the case of using a plate-shaped chip, a large amount of sample is used in the hybridization or washing step, and a lot of space is required to process several chips simultaneously. However, the hole-type nucleic acid chip can be used to process several pieces at the same time and a small amount of samples in a narrow space by lining up several chips, thereby reducing the time and cost used in each step. Will be.

본 발명에 따른 핵산 검출기 또는 이를 이용하는 핵산 검출 방법은 핵산을 지시 전극(working electrode)위나 평면상에 올리지 아니하고, 홀형태의 구조물에 고정시킴으로써 평면상태의 칩보다 핵산을 고정시킬 수 있는 표면적이 늘어나기 때문에, 고정시킬 수 있는 탐침 핵산의 양을 늘릴 수 있어서, 검출한계를 증가시킬수 있다. 또한, 작업전극으로부터 핵산의 고정면을 일정한 거리에 위치시킬 수 있기 때문에 전기화학발광실험의 재현성을 향상시킬 수 있다. 또한, 홀 형태의 칩이 사방으로 흩어지는 빛을 검출 장치쪽으로 모아주는 역할을 함으로써 광량 검출 감도가 향상된다. 또한, 홀 형태의 칩을 나란히 배열하면 홀을 통한 유체의 흐름이 유리하여지므로 혼성화, 세척, 인터컬레이션 등의 과정을 매우 빠르고 효과적으로 수행할 수 있다.The nucleic acid detector according to the present invention or a nucleic acid detection method using the same does not raise the nucleic acid on a working electrode or on a flat surface, and fixes the nucleic acid rather than the planar state of the chip by fixing the hole in a hole-shaped structure. Thus, the amount of probe nucleic acid that can be immobilized can be increased, thereby increasing the detection limit. In addition, since the fixing surface of the nucleic acid can be positioned at a predetermined distance from the working electrode, the reproducibility of the electrochemical luminescence experiment can be improved. In addition, since the hole-shaped chip collects light scattered in all directions toward the detection device, light quantity detection sensitivity is improved. In addition, by arranging the chips in the form of holes side by side, the flow of fluid through the holes is advantageous, so that the processes such as hybridization, washing, and intercalation can be performed very quickly and effectively.

Claims (18)

1) 탐침 핵산이 고정되는 홀 타입의 핵산 칩 부분,1) a hole-type nucleic acid chip portion to which a probe nucleic acid is fixed, 2) 탐침 핵산 용액, 버퍼 용액, 타겟 핵산이 포함된 미지시료, 인터컬레이터 용액 및 전이금속착물 용액을 효율적으로 공급하고 반응시킬 수 있는 반응 용기,2) a reaction vessel capable of efficiently supplying and reacting probe nucleic acid solution, buffer solution, unknown sample containing target nucleic acid, intercalator solution and transition metal complex solution, 3) 전극부분과 전기공급장치부분, 및3) electrode part and electric supply part, and 4) 인터컬레이터와 전이금속착물의 발광반응을 측정하는 광측정 장치 부분을 포함하여 구성되며, 탐침 핵산이 고정되는 홀 타입의 핵산 칩 부분과 전극부분이 분리되어 위치하는, 핵산 혼성화 검출기.4) A nucleic acid hybridization detector comprising a portion of an optical measuring device for measuring a luminescence reaction of an intercalator and a transition metal complex, wherein a portion of a hole-type nucleic acid chip to which a probe nucleic acid is fixed and an electrode portion are separately located. 제 1 항에 있어서, 상기 탐침 핵산의 5' 말단 부위가 티올 작용기 또는 아민 작용기를 포함하는 핵산 혼성화 검출기.The nucleic acid hybridization detector of claim 1, wherein the 5 ′ terminal portion of the probe nucleic acid comprises a thiol functional group or an amine functional group. 제 1 항에 있어서, 상기 홀 타입의 핵산 칩이 PCB, 유리, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 또는 기타 플라스틱 합성물질로 된 기판에 기판두께를 관통하는 구멍을 뚫고, 구멍 내벽에 금을 입히거나, 폴리-L-라이신(poly-L-lycine), 알데하이드 또는 아민기를 갖는 화학품 또는 스트렙토아비딘을 입혀 제작된 것인 핵산 혼성화 검출기.The method of claim 1, wherein the hole-type nucleic acid chip is drilled through the thickness of the substrate in the substrate of the PCB, glass, silicon wafer or other plastic composite material, the inner wall of the hole is gold or poly- A nucleic acid hybridization detector produced by applying a chemical product having L-lysine (poly-L-lycine), an aldehyde or an amine group or streptoavidine. 제 1 항에 있어서, 상기 인터컬레이터가 핵산 이중나선구조에 특이적으로 결합하며 전이금속착물의 산화-환원 반응을 유발시킬 수 있는 것으로서, 독소루비신(doxorubicin), 다우노루비신(daunorubicin), 노갈라마이신(nogalamycin), DAPI (4',6-Diamidino-2-phenylindole)로 구성된 군 중에서 선택되는 핵산 혼성화 검출기.The method according to claim 1, wherein the intercalator specifically binds to the nucleic acid double helix structure and can induce an oxidation-reduction reaction of the transition metal complex, doxorubicin, daunorubicin, or nogala. A nucleic acid hybridization detector selected from the group consisting of mycin (nogalamycin) and DAPI (4 ', 6-Diamidino-2-phenylindole). 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속착물이 트리스(2,2'-바이피리딜)루테늄(II)[tris (2,2'-bipyridyl) ruthenium(II), Ru(bpy)3 2+] 및 트리스(1,10-페난스롤라인)루테늄(II)「tris(1,10-phenanthroline)ruthenium(II), Ru(phe)3 2+]에서 선택되는 루테늄 유도체 또는 트리스(2,2'-바이피리딜)오스뮴(II)[tris(2,2'-bipyridyl)osmium(II), Os(bpy)3 2+]인 핵산 혼성화 검출기.The method of claim 1, wherein the transition metal complex is tris (2,2'-bipyridyl) ruthenium (II) [tris (2,2'-bipyridyl) ruthenium (II), Ru (bpy) 3 2+ ] and Tris (1,10-phenanthroline) ruthenium (II) Ruthenium derivative or tris (2,2'- selected from tris (1,10-phenanthroline) ruthenium (II), Ru (phe) 3 2+ ] A nucleic acid hybridization detector wherein bipyridyl) osmium (II) [tris (2,2'-bipyridyl) osmium (II), Os (bpy) 3 2+ ]. 제 1 항에 있어서, 상기 전극부분이 핵산이 고정되어 있는 홀의 내벽 중심에서 일정한 간격을 유지한 지시 전극(working electrode), 기준 전극(reference electrode) 및 대전극(counter electrode)의 삼전극계로 구성되며, 지시전극으로서 금 전극, 기준전극으로서 Ag/AgCl 전극 또는 은선(silver wire), 대전극으로서 백금선을 사용하여 구성된 것인 핵산 혼성화 검출기.According to claim 1, wherein the electrode portion is composed of a three-electrode system of a working electrode, a reference electrode (reference electrode) and a counter electrode at a constant distance from the center of the inner wall of the hole in which the nucleic acid is fixed A nucleic acid hybridization detector comprising a gold electrode as an indicator electrode, an Ag / AgCl electrode or silver wire as a reference electrode, and a platinum wire as a counter electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 전극부분이 핵산이 고정되어 있는 홀의 내벽 중심에서 일정한 간격을 유지한 지시 전극 및 대전극의 이전극계로 구성되며, 지시전극으로서 금 전극, 대전극으로서 그라운드(ground) 또는 백금선을 사용하여 구성된 것인 핵산 혼성화 검출기.The method of claim 1, wherein the electrode portion is composed of a two-electrode of the indicator electrode and the counter electrode at a constant distance from the center of the inner wall of the hole in which the nucleic acid is fixed, a gold electrode as the indicator electrode, ground (ground) or A nucleic acid hybridization detector constructed using platinum wires. 제 1 항에 있어서, 상기 전기공급장치가 기준전극과 지시 전극간의 인가 전압을 조절하여주는 포텐시오스태트(potentiostat)인 핵산 혼성화 검출기.The nucleic acid hybridization detector of claim 1, wherein the electricity supply device is a potentiostat for controlling an applied voltage between the reference electrode and the indicator electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 광측정 장치로서 포토멀티플라이어튜브(Photomultiplier Tube: PMT), 아바란체 포토다이오드(Avalanche photodiode) 또는 냉각 CCD 카메라(Cooled CCD camera)를 포함하는 핵산 혼성화 검출기.The nucleic acid hybridization detector of claim 1, further comprising a photomultiplier tube (PMT), an avalanche photodiode, or a cooled CCD camera. 제 1 항에 따른 홀 타입의 핵산 칩 부분, 반응 용기, 전극부분, 전기공급장치부분, 및 광측정 장치 부분을 포함하는 핵산 혼성화 검출기를 사용하여, 여러 개의 홀 타입 핵산 칩을 일렬로 배열하고 홀 중심을 맞추어 채널을 설치하고 그 채널을 통해 탐침 핵산, 버퍼 용액. 타겟 핵산을 포함하는 시료, 인터컬레이터 용액, 전이금속착물 용액을 정밀펌프를 통해 공급해주면서,Using a nucleic acid hybridization detector comprising a hole-type nucleic acid chip portion according to claim 1, a reaction vessel, an electrode portion, an electricity supply portion, and an optical measuring device portion, several hole-type nucleic acid chips are arranged in a row and Center the channel and install the probe nucleic acid, buffer solution through that channel. While supplying the sample containing the target nucleic acid, the intercalator solution, the transition metal complex solution through the precision pump, - 탐침 핵산을 핵산 칩의 홀 내벽에 고정화시키는 단계;Immobilizing the probe nucleic acid on the inner wall of the hole of the nucleic acid chip; - 탐침 핵산이 단층으로 올라간 핵산 칩의 홀 내벽을 인산 버퍼 용액과 증류수로 세척한 후, 타겟 핵산을 포함하는 시료를 공급하여 혼성화시키는 단계;Washing the inner wall of the hole of the nucleic acid chip in which the probe nucleic acid has risen to a monolayer with a phosphate buffer solution and distilled water, and then feeding and hybridizing a sample containing the target nucleic acid; - 버퍼 용액으로 세척하여 혼성화되지 않은 시료를 제거한 후, 인터컬레이터 용액을 공급하여, 상기 혼성화된 이중 나선 핵산에 인터컬레이터를 결합시키는 단계;Washing with buffer solution to remove unhybridized sample, and then supplying an intercalator solution to bind an intercalator to said hybridized double helix nucleic acid; - 버퍼 용액으로 세척하여 결합하지 않은 인터컬레이터를 제거하는 단계; 및Washing with buffer solution to remove unbound intercalator; And - 상기 혼성화된 이중나선 구조의 핵산과 이에 결합된 인터컬레이터를 포함하는 홀 타입 핵산칩을 지시 전극과 일정간격을 두고 위치시킨 후, 전이금속착물 용액을 공급하고 전극 상에 인가전압을 걸어주어, 상기 인터컬레이터가 전이금속착물의 산화-환원반응을 유도하여 전기화학발광이 나타나게 하는 단계를 포함하여 이루어지는 핵산 혼성화 검출기를 사용하여 수행되는 핵산 혼성화 검출 방법.A hole-type nucleic acid chip including the hybridized double-stranded nucleic acid and an intercalator coupled thereto is positioned at a predetermined distance from the indicator electrode, and then supplied with a transition metal complex solution and applied an applied voltage on the electrode. And a nucleic acid hybridization detection method, wherein the intercalator induces an oxidation-reduction reaction of a transition metal complex to cause electrochemical emission. 제 10 항에 있어서, 상기 탐침 핵산으로서 5' 말단 부위가 티올 작용기 또는 아민 작용기를 포함하는 올리고뉴클레오타이드를 사용하는 핵산 혼성화 검출 방법.The nucleic acid hybridization detection method according to claim 10, wherein the probe nucleic acid uses an oligonucleotide having a 5 'terminal portion containing a thiol functional group or an amine functional group. 제 10 항에 있어서, 상기 홀 타입의 핵산 칩으로서 PCB, 유리, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 또는 기타 플라스틱 합성물질로 된 기판에 기판두께를 관통하는 구멍을 뚫고, 구멍 내벽에 금을 입히거나, 폴리-L-라이신(poly-L-lycine), 알데하이드 또는 아민기를 갖는 화학품 또는 스트렙토아비딘을 입혀 제작된 것을 사용하는 핵산 혼성화 검출 방법.The hole type nucleic acid chip according to claim 10, wherein the hole-type nucleic acid chip is made of a substrate made of PCB, glass, silicon wafer, or other plastic composite material, through which a hole penetrates the thickness of the substrate, and gold is formed on the inner wall of the hole. A nucleic acid hybridization detection method using a L-lysine (poly-L-lycine), an aldehyde or a chemical product having an amine group, or one prepared with streptoavidine. 제 10 항에 있어서, 상기 전극부분이, 미세 패턴된, 금 전극으로 된 지시 전극, Ag/AgCl 전극 또는 은선으로 된 기준 전극(reference electrode) 및 백금선으로 된 대전극(counter electrode)의 삼전극계로 구성되며, 이들 전극을 핵산이 고정되어 있는 홀의 내벽 중심에서 일정한 간격을 유지하도록 하여 수행하는 핵산 혼성화 검출 방법.The electrode according to claim 10, wherein the electrode portion comprises a finely patterned three-electrode system of a reference electrode made of a gold electrode, an Ag / AgCl electrode, or a reference electrode made of silver wire and a counter electrode made of platinum wire. And a nucleic acid hybridization detection method, wherein the electrodes are arranged at regular intervals at the center of the inner wall of the hole in which the nucleic acid is fixed. 제 10 항에 있어서, 상기 전극부분이 금전극으로 된 지시전극 및 그라운드 또는 백금선으로 된 대전극의 이전극계로 구성되며, 이들 전극을 핵산이 고정되어 있는 홀의 내벽 중심에서 일정한 간격을 유지하도록 하여 수행하는 핵산 혼성화 검출 방법.11. The method of claim 10, wherein the electrode portion is composed of a two-electrode system of an indicator electrode made of a gold electrode and a counter electrode made of a ground or platinum wire, and the electrodes are held at a constant distance from the center of the inner wall of the hole in which the nucleic acid is fixed. Nucleic acid hybridization detection method. 제 10 항에 있어서, 상기 전기공급장치로서 기준전극과 지시 전극간의 인가 전압을 조절하여주는 포텐시오스태트(potentiostat)를 사용하는 핵산 혼성화 검출 방법.The nucleic acid hybridization detection method according to claim 10, wherein a potentiostat that adjusts an applied voltage between a reference electrode and an indicator electrode is used as the electricity supply device. 제 10 항에 있어서, 상기 버퍼 용액으로서 인산버퍼(phosphate buffer saline), 5X SSC 버퍼 또는 1X SSC 버퍼용액을 사용하는 핵산 혼성화 검출 방법.The nucleic acid hybridization detection method according to claim 10, wherein a phosphate buffer, 5X SSC buffer, or 1X SSC buffer solution is used as the buffer solution. 제 10 항에 있어서, 상기 인터컬레이터로서, 핵산 이중나선구조에 특이적으로 결합하며 전이금속착물의 산화-환원 반응을 유발시킬 수 있는 것을,독소루비신(doxorubicin), 다우노루비신(daunorubicin), 노갈라마이신(nogalamycin), DAPI (4',6-Diamidino-2-phenylindole)로 구성된 군 중에서 선택하여 사용하는 핵산 혼성화 검출 방법.The method of claim 10, wherein the intercalator, which specifically binds to the nucleic acid double helix structure and can induce an oxidation-reduction reaction of the transition metal complex, doxorubicin, daunorubicin, A nucleic acid hybridization detection method selected from the group consisting of nogalamycin and DAPI (4 ', 6-Diamidino-2-phenylindole). 제 10 항에 있어서, 상기 전이금속착물로서 트리스(2,2'-바이피리딜)루테늄(II)[tris (2,2'-bipyridyl) ruthenium(II), Ru(bpy)3 2+] 및 트리스(1,10-페난스롤라인)루테늄(II)「tris(1,10-phenanthroline)ruthenium(II), Ru(phe)3 2+]에서 선택되는 루테늄 유도체 또는 트리스(2,2'-바이피리딜)오스뮴(II)[tris(2,2'-bipyridyl)osmium(II), Os(bpy)3 2+]을 사용하는 핵산 혼성화 검출 방법.The method of claim 10, wherein as the transition metal complex, tris (2,2'-bipyridyl) ruthenium (II) [tris (2,2'-bipyridyl) ruthenium (II), Ru (bpy) 3 2+ ] and Tris (1,10-phenanthroline) ruthenium (II) Ruthenium derivative or tris (2,2'- selected from tris (1,10-phenanthroline) ruthenium (II), Ru (phe) 3 2+ ] A nucleic acid hybridization detection method using bipyridyl) osmium (II) [tris (2,2'-bipyridyl) osmium (II), Os (bpy) 3 2+ ].
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