KR20040076067A - 전기화학 발광 방식의 인터컬레이터를 이용하는 항원검출기 및 항원 검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인터컬레이터에 의하여 유도되는 루테늄 이온의 전기화학발광(electrochemiluminescence)을 이용하여 단백질 상호작용을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 전극과 별도의 기판에 단백질(항체)을 자기조립법(self-assembly)으로 고정화시키고, 인터컬레이터를 이용하여 루테늄 이온의 전기화학발광을 유도하여 발생하는 빛을 측정함으로써 기판에 고정화된 항체와 면역반응을 일으키는 항원의 존재 여부 및 존재 정도를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

전기화학 발광 방식의 인터컬레이터를 이용하는 항원 검출기 및 항원 검출방법{DEVICE AND METHOD FOR ANTIGEN DETECTION USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE TYPE INTERCALATORS}

본 발명은 루테늄 이온[ruthenium(II)]의 전기화학발광(electrochemi-luminescence)을 이용하여 단백질 상호작용을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 전극과 별도의 전기화학 발광특성이 우수한 미세 제작된 기판 위에 항체을 자기조립법(self-assembly)으로 고정화시키고, 전기화학발광을 유도하고 측정함으로써 이와 선택적이며 특이적으로 결합하는 항원의 결합 여부 및 결합 정도를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

생체 구성 성분 중 가장 다양하면서 중심적인 기능을 수행하는 단백질들에 대한 연구는 전통적으로 개별 단백질의 동정과 그 기능 및 조절작용 규명에 초점을 맞추어 수행되어 왔다. 최근 인간 유전자의 구조가 밝혀지면서 인체를 구성하는 유전자의 기능연구에 대한 관심이 급증하고 있고, 방대한 양의 정보가 축적되기 시작하면서 단백질 관련 기술 동향은 점차 대규모화, 고효율화 되는 추세를 보이고 있다. 단백질은 생명현상을 표현하는 최종 매개체이며, 유전자가 가진 정보보다 많은양의 정보를 표현할 수 있다. 즉, 한 유전자로부터 다양한 단백질이 만들어지며 합성된 단백질 사이에서의 단백질-단백질 상호작용에서의 차이, 단백질 변형과정에서의 차이, 그리고 세포 내 분포에서의 차이 등에 따라 다양한 기능을 발휘할 수 있다.

또한, 대부분의 질병이 유전자 수준이 아닌 단백질 수준에서 유발되기 때문에, 현재까지 개발되는 의약품의 90 % 이상이 단백질을 표적으로 하고 있다. 따라서, 특정 단백질 또는 리간드 (Ligand)와 특이적으로 상호 작용하는 생체분자의 기능 및 역할을 밝히고, 단백질 기능을 분석하여 얻어진 자료를 바탕으로, 질병에 대한 치료 및 예방법을 개발하는 연구는 생명과학, 보건 및 의료 분야에 있어서 주된 과제가 되고 있다.

이러한 단백질체에 대한 연구와 질병 진단 연구에 필수적으로 이용될 수 있는 핵심기술이 단백질 칩이다. 단백질 칩은 작은 기판이나 슬라이드에 수 십 ~ 수 백 개 정도의 단백질을 고정화시켜 놓은 것으로, 동시적으로 다양한 단백질의 결합과 기능을 분석하는 데 사용된다. 단백질 칩은 단백질의 발현 및 기능 연구, 단백질의 상호작용 연구 등을 가능하게 하여, 신약개발 분야, 질병의 진단 분야, 환경 모니터링, 식품안정성 측정 등 다양한 분야에 광범위하게 이용될 수 있다. 이러한 단백질 칩 관련 기술은 생물, 화학, 전자, 재료, 기계공학 등 여러 학문이 상호 연계된 첨단기술의 종합학문 분야로 개발되어야 한다.

생물학적 활성을 갖고 있는 분자를 고체상태의 소형 박막에 공유결합 또는 비 공유결합 형태로 부착시켜 생체 물질간의 반응 또는 결합을 전기적 신호로 변화시켜 모니터링하는 일련의 장치를 바이오 센서라고 한다. 최근에는 생물학적 분자들의 정량 및 정성 분석을 위한 미세 장비를 포함하여 광범위한 의미로 바이오 칩이라 부르기도 한다. 바이오 칩은 고체 기판 위에 형성된 박막 재료와 분석하고자 하는 대상에 따라 DNA칩, 세포 칩, 단백질 칩으로 분류할 수 있다. 단백질 칩은 특정 단백질과 반응할 수 있는 수 십 ~ 수 백 종류 이상의 서로 다른 단백질, 리간드, 또는 세포막 단백질 등을 금속, 유리, 플라스틱 또는 마아크로 비드(bead) 등과 같은 고체 표면에 고정화시킨 후, 이들과 특이적 반응할 수 있는 생체분자 또는 유기물이 결합되는 것을 여러 가지 측정 방법으로 정량화하는 장치를 의미한다.

단백질 칩 기술은 칩의 제조와 관련된 단백질 마이크로어레이(protein microarray) 기술과 어레이 상태로 고정화된 단백질과 관찰하고자 하는 단백질 간의 상호반응 정도를 정량적으로 검출하고 비교하는 분석기술로 구분할 수 있다. 단백질 마이크로어레이 기술은 단백질을 고체 표면에 고정화하기 위한 표면 처리 기술, 고순도의 단백질 정제 및 펩티드 합성기술, 항체와 효소 및 리간드을 고정화시키는 고정기술로 세분할 수 있다. 분석기술은 형광, 전기화학, 화학발광, 전기발광, 질량분석, 흡광측정 등 기존의 검출기술을 이용하는 측정기술과 이들의 기술을 프로테오믹스 연구, 고속 신약 스크리닝 등에 활용하는 응용 기술로 나눌 수 있다.

단백질 칩 기술에 있어서, 단백질 칩은 표면에 항체, 펩티드, 리간드, 또는 세포막단백질 등을 고정화시키는 기술과 고체 표면에의 고정화에 따른 생물학적 활성의 상실, 비특이적 표면 고정화, 상대적으로 낮은 생체활성 물질의 표면 농도, 생체물질의 표면 이탈에 따른 분석신호 소멸 등과 같은 기술적 장애 요인을 해결하는 연구가 필요하다. 금속 표면에 단백질을 고정화하는 경우에는 티올(thiol)기를 이용하는 자기조립법(self assembly)과 LB 막을 형성하는 방법이 많이 이용되고 있다. 또한, 단백질 고정화는 아비딘-바이오틴(avidin-biotin) 결합을 이용하거나 수용체와 단백질 칩 표면과의 친수성, 소수성, 이온교환성 성질을 이용한다. 단백질 칩의 표면에는 초미량의 특정 생물학적 물질에 대한 선택적 친화력을 바탕으로 분석대상물질을 인식하고, 이를 감지 가능한 전기적 신호로 발생시키는 부분이 있다.

환자의 질병진단의 경우 혈액과 조직에서 얻어지는 진단을 목적으로 하는 단백질의 양은 극소량이기 때문에, 검출 및 정량을 위해서는 정밀도가 높은 새로운 분석장치가 필요하다. 현재, 단백질 연구에 사용되는 간편하고 대표적인 기술은 2 차원 전기영동법이다. 그러나, 이 방법은 낮은 재현성, 알카리성 단백질과 고분자 단백질의 처리불능, 불완전한 자동화 등의 여러 한계점을 안고 있기 때문에, 향후 신약개발 등에 활용하기 위해서는 자동화된 대량분석법의 등장이 요구된다.

최근에는 MALDI(matrix assisted laser desorption/ionization)-TOF(time-of -flight) MS(mass spectrometry)의 기술혁신으로 고속화 단계에 접어들고 있다. 이 방법은 분자량이 비교적 큰 시료와 매트릭스가 혼합된 결정에 순간적으로 레이저를 조사하여 이온화시킨 후, 이온들을 TOF MS를 통과시켜 검출기까지 도달하는 시간을 측정하여 분자량을 얻는 방법이다. 생체 고분자와 같은 비휘발성, 열적 불안정성을 갖는 시료의 분자량을 측정하기 위하여 시료를 자외선 발광 흡수체인 유기 화합물 매트릭스에 희석, 분산시킨 후, 짧고 강한 펄스 레이저를 조사하여 순간적인 상 변화와 탈착 이온화를 유도하여, 분사 이온을 검출함으로써, 분자량을 측정하게 된다. 분자량을 모르는 이온에 일정한 에너지를 가한 후, 이미 알고 있는 거리를 날아가는데 걸리는 시간을 측정함으로써, 그 이온의 분자량을 측정할 수 있게 된다. 이러한 기술은 고분자 합성 시료 및 생체물질(단백질, 핵산, 탄수화물 등)의 분자량을 측정하고, 핵산 및 단백질의 분해에 의한 서열 분석, 미량의 생화학 및 석유화학 혼합물의 분자량 측정에 이용된다.

방사성 물질이나 형광물질을 이용한 표지 없이 단백질 등과 같은 생체물질의 결합 친화도를 측정할 수 있는 기술로서 표면 플라즈몬 공명(SPR, surface plasmon resonance) 기술이 있다. SPR은 광이 두 매질의 경계면에서 전반사 될 때, 계면에 있는 금속 층 전자들에 의한 표면 플라즈몬의 진동이 계면 근처의 유전 상수에 의하여 영향을 받아, 유전 층의 두께나 굴절률 변화에 민감하게 반응하는 현상이다. 이 방법은 형광 표지 과정 없이 광학적 원리만으로 분자간의 상호 작용을 측정 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 단백질의 기능을 분석하는데 이 시스템은 유용하게 사용되고 있다. 분자량으로는 피코 몰 수준까지 측정이 가능하며, 분자량 180 Da (Dalton)의 저분자에서부터 세포수준까지 측정할 수 있다. 최근에는 다수의 단백질이 어레이된 단백질 칩 상에서도 SPR 신호를 검출하려는 시도가 이루어지고 있다.

본 발명은 루테늄 이온[ruthenium(II)]의 전기화학발광을 이용하여 단백질 상호작용을 검출하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 전극과 별도의 전기화학 발광특성이 우수한 미세 제작된 기판 위에 항체을 자기조립법으로 고정화시키고, 이와 선택적이며 특이적으로 결합하는 항원의 결합 여부 및 결합 정도를 전기화학발광을이용하여 선택적으로 검출하는 장치 및 방법을 제공하여, 항원-항체 간 상호 반응작용을 간편하고 용이하게 고감도로 검출할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 항체를 자기조립법에 의해 올린 기판을 나타낸 것이다.

도 2는 항원-항체 반응을 측정하는 장치의 모식도이다.

도 3은 포탠티오스탯(12)을 이용하여 전압을 인가하면서 칩 상에서의 단백질 상호 작용을 컴퓨터를 통해 측정하는 모습은 나타낸 것이다.

*** 도면 주요부의 설명 ***

1. 항체

2. 머켑토에탄올

3. 기판

4. 항원

5. 인터컬레이터 또는 ECL발광 유도 물질

6. 류테늄 용액

7. 인가전압(1.19볼트)

8. 기준전극(reference electrode)

9. 작업전극(working electrode)

10. 대전극(counter electrode)

11. 대물렌즈

12. 포텐시오스테트

13. 단백질 칩 측정용액 용기

14. 포톤 카운터(photon counter)

본 발명은 트리스(2,2-바이피리딜)루테늄 이가이온 「Tris(2,2'-bipyridiyl) ruthenium(II), Ru(bpy)₃ ²⁺]과 같은 루테늄 이온의 전기화학발광(electrochemi-luminescence)을 이용하여 단백질 상호작용을 검출하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 전극과 별도의 전기화학발광 특성이 우수한 금이 코팅된 미세 제작된 기판 위에 항체를 자기조립법(self-assembly)으로 고정화시키고, 전기화학발광을 유도하고 측정함으로써, 이와 선택적이며 특이적으로 결합하는 항원의 결합 여부 및 결합 정도를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 장치 및 방법을 통하여 단백질 상호 반응을 고감도로 검출할 수 있다.

본 발명은 전기화학발광을 이용하여 항원-항체 상호 반응을 검출하는 방법에 관한 것으로서, 선택적이며 특이적으로 결합하는 면역반응에 의한 결합 정도를 전기화학발광을 이용하여 선택적으로 검출한다.

본 발명은 전기화학발광이 우수한 인터컬레이터와 검출하고자 하는 항원을 화학적으로 결합시키고, 이를 기판 상에 고정화된 항체와 항원-항체 반응시키고, 루테늄 이온의 전기화학발광을 유도하고, 그 결과를 전기화학적인 순환 전압-전류 곡선 (cyclic voltammogram, CV) 및 ECL(electrochemiluminescence) 빛 감도로 구별함으로써, 상기 항원-항체 반응을 정량 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 검출기 및 검출 방법을 이용하면, 전기화학반응을 이용하여 항원-항체 반응 여부 및 정도를 손쉽게 측정할 수 있으므로 측정시간을 단축시키고 측정의 정확성을 높일 수 있을 뿐 아니라, 별도의 형광물질을 결합시켜 표지하는 공정을 생략할 수 있으므로 공정의 단순화가 가능해지고, 원천적으로 레이저 등의 고가 보조장비를 사용하지 않으므로 경제적인 항원 검출을 할 수 있다는 장점이 있다.

우선, 본 발명은 전기화학발광 방식의 인터컬레이터를 이용하는 항원 검출기를 제공한다. 본 발명의 항원 검출기는,

- 항체(1)를 자기조립법 등을 이용하여 올린 기판(3), 검출하고자 하는 항원(4)과 인터컬레이터(5) 복합체를 포함하는 측정용액(13);

- 루테늄 이온(6)을 포함하는 수용액;

- 상기 기판과의 사이에 일정한 최적 간격을 유지하면서 수용액 내에 위치하는 작업전극(working electrode, 9), 기준전극(reference electrode, 8) 및 대전극(counter electrode, 10);

- 상기 수용액에 전압을 가할 수 있는 포탠시오스텟(potentiostat, 12); 및

- 발광하는 빛을 측정하는 포톤카운터(11 또는 14)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 항체가 고정화되는 기판으로서 유리, 실리콘, PCB(printed circuit board), 플라스틱류 등의 재료 위에 금을 얇게 코팅하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 기판은 구멍이 있는 형태로 사용될 수 있으며, 이 경우 구멍의 내부면에 금이코팅되어 여기에 항체를 고정화시켜서 사용한다. 이 때, 상기 구멍은 기판의 양면에 크기가 다른 입구를 가지도록 경사각을 가지고 비스듬하게 뚫린 형성된 형태로 사용될 수 있으며, 비스듬한 내부 경사면에 금을 코팅하여 여기에 항체를 고정화시켜 사용한다(도 2 참조). 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 경사면이 형성된 구멍을 갖는 기판을 사용하는 경우에는 넓게 뚫린 부분이 작업전극을 향하도록 하고 좁게 뚫린 부분이 포톤 카운터를 향하도록 하여 발생한 빛을 집중시키고 다른 구멍에서의 발광에 간섭을 받지 않고 측정 가능하도록 할 수 있다.

본 발명에서 검출하고자 하는 항원은 단백질 뿐 아니라 바이러스, 미생물, 화학물질 등을 포함한다. 본 발명은 항원 검출을 위하여 검출될 항원에 인터컬레이터를 결합시킨 항원-인터컬레이터 복합체를 사용한다(도 1 참조). 이 때 사용될 수 있는 인터컬레이터에는, 훽스트 33258 (hoechest 33258), DAPI(4',6-diamidino-2-phenylindole), 프롤린(proline), 노갈라마이신(nogalamycin), 디스타마이신 A(distamycin A), EtBr, 다우노루비신(daunorubicin), 독소루비신(doxorubucin) 등이 있으며, 항원-인터컬레이터 복합체의 항원이 금판에 고정화되어 있는 항체와 결합하면 항원에 결합되어 있는 인터컬레이터가 수용액 내의 루테늄 이온의 전기화학발광 반응을 유도하고, 이 때 발생하는 빛을 측정하여 항원의 존재 여부 및 정도를 검출한다. 본 발명의 구체예에 있어서, 상기 루테늄 이온으로 트리스(2,2-바이피리딜)루테늄 이가이온 「Tris(2,2'-bipyridiyl) ruthenium(II), Ru(bpy)₃ ²⁺]을 사용하였으나, 본 발명에서 사용가능한 루테늄 이온의 종류가 여기에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 작업전극과 별도의 기판을 사용하여 여기에 항체를 고정화시킴으로써, 기판으로 사용되는 물질의 재료의 선택에 있어서 전기를 통하여야 한다는 제약이 없으며, 전기에 의한 항체의 손상도 방지할 수 있다. 효율적인 검출을 위하여, 작업전극을 항체가 고정화된 기판과 적정한 간격을 유지하도록 위치시켜야 한다. 이 때, 기판과 작업전극 사이의 최적 간격은 실험에 의하여 결정되며, 본 발명에 있어서, 약 0.5 - 2 mm 의 간격을 유지시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 항원 검출기는 작업전극을 여러 개 설치하고 이에 대응하는 위치에 서로 다른 종류의 항체를 고정화시킨 기판을 위치시킴으로써, 동시에 여러 종류의 항원을 동시에 검출할 수 있다. 이 때, 설치할 수 있는 작업전극의 수에 따라 측정 가능한 항원 샘플의 수가 결정되므로 작업전극의 수를 조절하여 검출 가능한 항원 종류의 수를 임의적으로 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 인터컬레이터와 항원이 결합된 항원-인터컬레이터 복합체를 이용하여 항원을 효과적으로 검출할 수 있는 방법을 제공한다. 본 발명의 항원 검출 방법은 다음의 단계를 포함하여 구성된다:

(1) 기판 위에 항체를 고정화시키는 단계;

(2) 루테늄 이온이 포함된 수용액 내에 상기 항체가 고정화된 기판을 위치시키고, 상기 기판과과 적정 간격을 두고 작업전극, 기준전극 및 대전극을 위치시키는 단계:

(3) 항원과 인터컬레이터를 결합시켜 항원-인터컬레이터 복합체를 제조한후, 이를 상기 기판이 있는 수용액에 투여하여 항원-항체 면역반응을 유도하는 단계; 및

(4) 전원을 가한 후, 인터컬레이터에 의하여 유도된 루테늄 이온의 전기화학발광을 측정하는 단계.

상기 방법에 사용된 기판과 인터컬레이터는 앞서 설명한 바와 같다. 또한, 적정한 작업전극과 기판 사이의 간격은 약 0.5 - 2 mm 이다. 항원과 인터컬레이터의 결합은 항원에 존재하는 COOH기와 인터컬레이터에 존재하는 NH₃기 간의 화학적 결합에 의하여 이루어진다. 상기한 바와 같이, 작업전극의 수를 조절하여 검출 가능한 항원의 종류를 조절할 수 있다. 상기 전기화학발광의 측정은 포톤 카운터를 사용하여 수행할 수 있다.

상기 방법을 도면을 이용하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다:

도 1은 기판(3)위에 항체(1)를 고정화시키는 모습을 보여주는 것이다. 우선, 기판(3)을 증류수로 5 분간 세척한 후, 메탄올로 5 분간 세척하여 준다. 그리고 나서, 다시 증류수에 5 분간 세척하여 기판(2) 위의 불순물을 완전히 제거한다. 항체가 기판(3)위에 고정화될 때, 티올(thiol)기가 결합된 항체가 기판 위에 자기조립법에 의한 모노레이어(monolayer)를 형성하여 고정화되게 된다. 통상적으로, 자기조립법에 의한 방법은 티올기가 있는 항체를 기판(3)에 가한 후 하룻밤 동안(overnight) 건조하지 않은 습윤 챔버에서 유지시키면 수행된다. 항체를 고정화시킨 기판(3)에 항원(4)과 인터컬레이터(5) 복합체(4+5)를 투여하여 면역반응을 일으킨다. 상온 (약 25℃)으로 일정하게 유지되는 습윤 챔버에서 3 ~ 6시간 정도반응시킨다. 항원-항체 반응이 끝난 금판(3)을 PBS(인산버퍼, phosphate buffer saline)로 5번 정도 세척하여 항원-항체 반응하지 않은 항원-인터컬레이터 복합체(4+5)를 완전히 제거한다. 적절한 전압이 인가되면 항원과 결합된 인터컬레이터에 의하여 루테늄 이온의 전기화학발광이 유도되며, 이 때 발생하는 빛을 측정하여 시료 내의 기판에 고정화된 항체에 대응하는 항원의 존재 여부 및 양을 검출할 수 있다.

도 2는 45 °의 경사각으로 비스듬하게 형성된 구멍을 갖는 기판의 구멍 내부의 경사면에 금이 코팅이 되어 있고, 여기에 항체가 고정화되어 있는 모습을 보여주는 것이다. 발광된 빛에 대한 순환 전압-전류 곡선(CV 곡선)을 얻기 위하여, 항원-항체 반응이 일어날 루테늄 이온이 일정 농도(약 1 - 5 mM)로 포함된 수용액 (예컨대, PBS 용액) 내에서 작업전극(9)를 이용하여 적정 전압을 가하는 모습을 나타낸다. 기준전극(8)과 대전극(10)도 작업전극과 함께 루테늄 이온이 포함된 수용액 속에 위치하게 된다. 이 때, 기판(3)과 작업전극(9)사이에는 1.19 볼트로 전압이 인가되고 항원-항체 반응이 일어난 정도에 따라 발광하는 빛의 양 또는 이의 증가 현상을 포톤카운터(11 또는 14)로 측정하게 된다. 측정 동안에는 작업전극(9)과 기판(3) 사이의 간격이 일정하게(약 0.5 - 2.0 mm) 유지되어야 한다. 이는 작업전극(9)과 기판(3)사이의 간격에 따라서 발생하는 빛의 양에 차이가 생길 수 있기 때문이다.

도 3은 항체가 고정화되어 있는 금판(3)과 단백질이 올려져 있는 금판(12)을 3 x 3 형태로 보여준 모습이다. 전압이 발생하는 전압장치(12)와 작업전극(9), 대전극(10)과 기준전극(8)을 구성한 그림이다. 빛을 검출하는 렌즈(11)는 수평방향으로 설치되어 있고, 작업전극에 표면에 초점이 맞추어져 있고, 발광하는 빛을 포톤카운터(14)로 빛의 양을 측정한다.

본 발명은 항체를 직접 작업전극 위에 올리지 않고, 적정 간격을 두고 떨어져 있는 금이 코팅된 기판에 항체를 자기조립법에 의하여 고정시킨한 후, 항원 항체 반응을 일으키고, 전류를 흘려주어 전기화학발광반응을 유도함으로써, 전극에 항체를 직접 고정화시키는 것 보다 안정적인 전기화학발광이 유도되고 표면에 부착된 항체의 물리적 손상이 최소화된 항원 검출기 및 이를 이용한 항원 검출방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 항원을 인터컬레이터와 결합시켜서 항원-항체 반응결과를 실시간으로 보다 간단하게 구별해 낼 수 있을 뿐 아니라, CV 곡선을 이용하여 전기화학발광반응을 보다 손쉽게 측정으로써 측정시간 단축 및 측정의 정확성을 높일 수 있다. 또한, 별도의 형광물질로의 표지를 필요로하지 않으므로, 레이저와 같은 고가 보조장비의 사용을 원천적으로 하지 않고 경제적인 항원 검출장비를 제공한다.

Claims (10)

1. - 항체(1)를 자기조립법 등을 이용하여 올린 기판(3);

   - 검출하고자 하는 항원(4)과 인터컬레이터(5)가 결합된 항원-인터컬레이터 복합체를 포함하는 측정용액(13);

   - 루테늄 이온(6)을 포함하는 수용액;

   - 상기 기판과의 사이에 일정한 최적 간격을 유지하면서 수용액 내에 위치하는 작업전극(working electrode, 9), 기준전극(reference electrode, 8) 및 대전극(counter electrode, 10);

   - 상기 수용액에 전압을 가할 수 있는 포탠시오스텟(potentiostat, 12); 및

   - 발광하는 빛을 측정하는 포톤카운터(11 또는 14)를 포함하여 구성되는 전기화학발광 방식의 인터컬레이터를 이용하는 항원 검출기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 검출하고자 하는 항원이 단백질, 미생물, 바이러스 또는 화학물질인 항원 검출기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판이 유리, 실리콘, PCB(printed circuit board) 또는 플라스틱류 위에 금을 얇게 코팅한 것인 항원 검출기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기판이 구멍이 뚫린 형태이며, 구멍의 내부 면에 금이 코팅되어 있고 여기에 항체가 고정화되어 있는 항원 검출기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 구멍이 기판의 양면에 크기가 다른 입구를 가지도록 경사각을 가지고 비스듬하게 형성되어 있으며, 비스듬한 내부 경사면에 금이 코팅되어 여기에 항체가 고정화된 항원 검출기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 기판의 경사면이 형성된 구멍의 넓게 뚫린 부분이 작업전극을 향하도록 되어 있고 좁게 뚫린 부분이 포톤 카운터를 향하도록 되어 있는 항원 검출기.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 인터컬레이터가 훽스트 33258 (hoechest 33258), DAPI(4',6-diamidino-2-phenylindole), 프롤린(proline), 노갈라마이신(nogalamycin), 디스타마이신 A(distamycin A), EtBr, 다우노루비신(daunorubicin) 및 독소루비신(doxorubucin)으로 구성된 군 중에서 선택된 것인 항원 검출기.
8. 제 1 항에 있어서, 기판과 작업전극 사이의 간격이 0.5 ~ 2.0 mm 인 항원 검출기.
9. 제 1 항에 있어서, 작업전극이 여러 개 설치되어 있고 설치된 작업전극에 대응하는 수의 서로 다른 종류의 항체가 고정화된 기판이 각각의 작업전극에 대응하는 위치에 위치함으로써, 여러 종류의 단백질을 동시에 검출할 수 있는 항원 검출기.
10. (1) 기판 위에 항체를 고정화시키는 단계;

    (2) 루테늄 이온이 포함된 수용액 내에 상기 항체가 고정화된 기판을 위치시키고, 기판의 항체가 고정화된 위치와 적정 간격을 두고 작업전극, 기준전극 및 대전극을 위치시키는 단계:

    (3) 검출하고자 하는 항원과 인터컬레이터를 결합시켜 항원-인터컬레이터 복합체를 제조한 후, 이를 상기 기판이 있는 수용액에 투여하여 항원-항체 면역반응을 유도하는 단계; 및

    (4) 전원을 가하고, 인터컬레이터에 의하여 유도된 루테늄 이온의 전기화학발광을 측정하는 단계를 포함하여 구성되는, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 항원 검출기를 사용하는 항원 검출 방법.