KR20070023354A - Method for Single-Molecule Detection in Cell Using a Combination of Differential Interference Contrast Microscopy and Total Reflection Fluorescencee Microscopy and the Apparatus therefor - Google Patents

Method for Single-Molecule Detection in Cell Using a Combination of Differential Interference Contrast Microscopy and Total Reflection Fluorescencee Microscopy and the Apparatus therefor Download PDF

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KR20070023354A
KR20070023354A KR1020050077860A KR20050077860A KR20070023354A KR 20070023354 A KR20070023354 A KR 20070023354A KR 1020050077860 A KR1020050077860 A KR 1020050077860A KR 20050077860 A KR20050077860 A KR 20050077860A KR 20070023354 A KR20070023354 A KR 20070023354A
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Abstract

본 발명은 투과광 미분간섭효과 현미경 법에 의하여 살아있는 세포의 정확한 이미지를 측정하고, 시료의 이동없이 곧 바로, 1개 또는 2개 이상의 서로 다른 파장의 광원을 이용한 전반사형광현미경 기술을 적용하는 것이다. 본 발명은 시료의 이동없이 좌우 양면과 위 아래 모든 면이 빛이 잘 투과하는 프리즘을 사용하여, 전반사를 유도하는 프리즘 형태의 전반사형광현미경 기술과 투과광 미분간섭효과현미경 기술이 결합된 방법을 이용하여 두 가지 방법을 시료에 함께 적용하여 살아있는 세포는 물론이고, 세포 내의 하나 또는 두 개 이상의 단일생체분자들로부터 서로 다른 파장의 광원에 의해 기인된 하나 또는 2개 이상의 단일생체분자들의 정확한 분포의 측정 및 단일생체분자들의 작용 및 특성을 실시간으로 분석할 수 있다. The present invention is to measure the accurate image of the living cell by the transmission light differential interference microscopy, and apply a total reflection optical microscope technique using a light source of one or two or more different wavelengths immediately, without moving the sample. The present invention uses a prism that allows light to pass through both the left and right sides and all the top and bottom without moving the sample, using a method of combining the total reflection fluorescence microscope technology of the prism shape and the transmitted light differential interference microscope technology to induce total reflection The two methods can be applied together to a sample to determine the precise distribution of one or more single biomolecules attributable to light sources of different wavelengths from living cells as well as from one or more single biomolecules within the cell, and Analyze the actions and properties of single biomolecules in real time.

미분간섭효과현미경, 전반사형광현미경, 단일생체분자 Differential effect microscope, total reflection fluorescence microscope, single biomolecule

Description

미분간섭효과 현미경 기술과 전반사형광 현미경 기술을 결합하여 이용한 세포 내 단일 분자의 검출 방법 및 그 장치{Method for Single-Molecule Detection in Cell Using a Combination of Differential Interference Contrast Microscopy and Total Reflection Fluorescencee Microscopy and the Apparatus therefor}Method for Single-Molecule Detection in Cell Using a Combination of Differential Interference Contrast Microscopy and Total Reflection Fluorescencee Microscopy and the Apparatus therefor }

도1은 미분간섭효과 현미경과 삼각형 모양의 프리즘 형태의 전반사형광 현미경이 결합된 단일분자 검출 장치를 도시한 것이다.1 shows a single molecule detection device in which a differential interference microscope and a triangular prism-shaped total reflection fluorescence microscope are combined.

도2a는 전반사형광현미경 기술을 이용하여 용액 내에 살아있는 세포를 측정한 이미지, 도2b는 미분간섭효과현미경 기술을 이용하여 동일한 세포를 측정한 이미지, 도2c는 도2a와 도2b를 중첩한 통합 이미지이다. FIG. 2A is an image of living cells in solution using a total reflection fluorescence microscope technique, FIG. 2B is an image of identical cells measured using a differential interference microscope technique, FIG. 2C is an integrated image of FIG. 2A and FIG. to be.

도3은 도1은 미분간섭효과 현미경과 위아래면이 투명하고 평평한 도브프리즘의 전반사형광 현미경이 결합된 단일분자 검출 장치를 도시한 것이다.FIG. 3 shows a single molecule detection device in which a differential interference microscope and a total reflection fluorescence microscope of a dove prism having a transparent and flat top and bottom surfaces are combined.

도4a 내지 도4c는 다양한 종류의 프리즘과 일반적인 유리재질의 커버글라스 위에 살아있는 세포를 올려 배양한 후, 측정한 세포의 미분간섭효과 현미경 이미지들이다. Figures 4a to 4c is a microscopic image of the differential interference effect of the measured cells after incubating the living cells on the glass cover glass of various kinds of prisms and general glass materials.

도5a 내지 도5c는 커버글라스 위에서 배양한 세포를 위아래면이 투명하고 평평한 도브프리즘위에 올려놓고 100 대물렌즈를 사용하여 측정한 이미지들이다. 5A to 5C are images measured using a 100 objective lens with cells cultured on a cover glass on a dove prism having a flat top and bottom surfaces.

도6a는 도5a와 도5c의 이미지를 중첩한 것이고, 도6b는 도5b와 도5c의 이미 지를 중첩한 것이다. 6A is a superimposition of the images of FIGS. 5A and 5C, and FIG. 6B is a superimposition of the images of FIGS. 5B and 5C.

도7a 내지 도7c는 DNA-나노입자를 세포와 혼합하고 16시간 배양한 후 배양된 세포에 대하여 도3에 도시된 장치를 이용하여 측정한 이미지들이다. 7A to 7C are images obtained by mixing the DNA-nanoparticles with the cells and incubating for 16 hours using the apparatus shown in FIG. 3 for the cultured cells.

도8a는 도7a와 도7c의 이미지를 중첩한 것이고, 도8b는 도7b와 도7c의 이미지를 중첩한 것이다.FIG. 8A overlaps the images of FIGS. 7A and 7C, and FIG. 8B overlaps the images of FIGS. 7B and 7C.

도9 내지 도11은 미분간섭효과 현미경 기술과 도브 프리즘 형태의 다중 파장 전반사형광현미경 기술을 결합한 장치들로서, 도9는, 서로 반대되는 방향에서 2개의 광원에서 유도된 2개의 파장을 이용한 경우이고, 도10은 한 쪽 방향에서 2개 이상의 다른 파장의 빛을 이용한 것이고, 도11은, 양 방향에서 2개 이상의 다른 파장의 빛을 이용한 것을 도시한 것이다. 9 to 11 are devices combining a differential interference microscope technique and a dove prism type multi-wavelength total reflection fluorescence microscope technique, and FIG. 9 is a case of using two wavelengths derived from two light sources in opposite directions. FIG. 10 shows light of two or more different wavelengths in one direction, and FIG. 11 shows light of two or more different wavelengths in both directions.

도12는 본 발명에서 사용될 수 있는 다양한 프리즘들을 예시한 것이다. Figure 12 illustrates various prisms that can be used in the present invention.

본 발명은 살아있는 세포 내의 단일 분자의 정확한 검출과 특성을 파악하기 위한 것으로서, 미분간섭효과 현미경과 전반사형광 현미경의 측정 기술을 복합한 것을 특징으로 한다. The present invention is to determine the precise detection and characteristics of a single molecule in living cells, characterized by a combination of the measurement technology of the differential interference microscope and the total reflection fluorescence microscope.

단일분자검출(single-molecule detection, SMD) 기술은 다양한 기술 분야에서 원자나 분자 수준에서의 연구가 가능하도록 하고, 특히 생명과학 또는 이와 관련된 분야에서는 이를 이용하여 생명현상의 파악, 병의 진단 및 생체 분자 상호간 의 반응 및 작용기작 등, 생체 시스템의 원리를 규명하기 위한 연구가 활발하게 진행 중이다. Single-molecule detection (SMD) technology enables research at the atomic or molecular level in a variety of technical fields, and in particular in the life sciences or related fields, it can be used to identify life phenomena, diagnose diseases, and Research into the principles of biological systems, including reactions and mechanisms of interaction between molecules, is being actively conducted.

용액 내에서 단일생체분자를 검출하고, 분자들 간의 상호 작용 및 거동을 측정하는 방법으로 형광염료를 이용한 형광검출방법이 종래에 널리 사용되었다. 그런데, 최근 들어 단일생체분자 검출 및 조작 실험은 생체 외(in vitro)에서 생체 내(in vivo) 실험으로 관심이 집중되고 있다. Fluorescence detection using fluorescent dyes has been widely used as a method of detecting single biomolecules in solution and measuring interaction and behavior between molecules. However, in recent years, single biomolecule detection and manipulation experiments have attracted attention as in vitro experiments in vitro.

간섭반사현미경(interference reflection microscopy, IRM)이나 전반사형광현미경(total reflection fluorescence microscopy, TIRFM) 등과 같은 광학기술이 세포벽과 용액의 접촉 영역과 같은 고체/액체 경계면에서 단일생체분자를 검출하는데 주로 사용되었다. 또한, 세포막과 기질 경계면에서는 전반사형광현미경 기술이 간섭반사현미경 기술보다 더욱 뛰어난 감도와 재현성있는 안정된 결과를 보이는 것이라는 이론이 제시되었고, 실험적으로도 용액 내에서 잡음을 최소화시킬 수 있는 것으로 증명되었다. Optical techniques, such as interference reflection microscopy (IRM) and total reflection fluorescence microscopy (TIRFM), have been used to detect single biomolecules at solid / liquid interfaces, such as cell wall and solution contact areas. In addition, the theory that the total reflection fluorescence microscopy technique showed more stable and reproducible and stable results than the interference reflection microscopy at the cell membrane and substrate interface, and experimentally proved that the noise in the solution can be minimized.

전반사형광현미경 기술의 원리는 다음과 같다. 빛이 유리와 물 등과 같이 굴절률이 서로 다른 2개의 다른 매체를 지날 때, Snell의 공식에 의해 굴절과 산란이 일어나는데, 어느 특정한 입사각에서 빛이 더 밀도가 큰 매질 방향으로 전반사(total internal reflection, TIF)가 일어난다. 이때 유리 혹은 고분자 물질 등과 같은 고체의 반대쪽 표면위의 용액 내에 약 150 nm의 EFL(evanescent field layer)가 발생하는데, 이 영역에서는 빛의 입사각에서 올 수 있는 방해 효과(노이즈)가 최소화되어 입사광의 세기를 적절히 증가시키면 신호-대-잡음 비를 효율적으로 극 대화시켜 검출 감도를 단일 분자의 검출이 가능한 단계까지 높일 수 있다. The principle of total reflection fluorescence microscope technology is as follows. When light passes through two different media with different indices of refraction, such as glass and water, Snell's formula causes refraction and scattering, with total internal reflection (TIF) in the direction of the more dense medium at a particular angle of incidence. ) Occurs. At this time, an EFL (evanescent field layer) of about 150 nm occurs in a solution on the opposite surface of a solid such as glass or a polymer material. In this region, the incident light intensity is minimized by minimizing the disturbance effect (noise) that can come from the incident angle of light. Properly increasing can effectively maximize the signal-to-noise ratio, increasing the detection sensitivity to the level where single molecules can be detected.

그러나 이러한 장점에도 불구하고, 전반사형광현미경 기술을 이용한 단일분자검출 방법은 고책/액체 경계면에서 약 150nm 내인 EFL 에서만 단일생체분자를 측정할 수 있으므로, 예컨대, 유전자나 단백질과 같은 단일생체분자가 세포 내의 어느 영역에 분포되어었는지를 측정하는 데에는 어려움이 많다. Despite these advantages, however, the single-molecule detection method using total reflection fluorescence microscopy can only measure single biomolecules at EFL within about 150 nm at the high-book / liquid interface, so that single biomolecules such as genes or proteins It is difficult to measure in which area it is distributed.

미분간섭효과현미경 기술의 원리는 다음과 같다. 측정 및 비교 빔 시스템이 서로 간섭한다는 점에서 통상의 간섭계와 유사하나, 그 차이점은 비교 빔도 물체를 통과한다는 점이다. 두 개의 빔 사이의 거리는 약 1㎛ 단위로서 매우 가깝다. 때로는 회절 제한에 의하여 정의되는 최소 해상도 거리 이하가 되도록 신중하게 선택된다. 투과광에서의 미분간섭효과의 원리는 2개의 Wollaston 프리즘을 사용하기 때문에 반사광의 미분간섭효과보다 더 복잡하다. 미분간섭효과 현미경에서는 지나가는 광로 차이에 의하여 시료의 이미지를 볼 수 있다. 관찰된 높이 및 깊이가 단지 시료를 통과하는 광로의 구배에 있어서 국부적인 차이를 나타낸다 하더라도, 미분간섭효과에 의하여 얻은 영상의 유연성은 우수하다. 최근에는 투과광 미분간섭효과현미경을 이용하여 마이크로칩에서 살아있는 세포의 측정과 단일유전자분자의 검출과 조작, 동력학적 측정이 보고되고 있다. The principle of differential interference microscope technique is as follows. Although similar to conventional interferometers in that the measurement and comparison beam systems interfere with each other, the difference is that the comparison beam also passes through the object. The distance between the two beams is very close in units of about 1 μm. Sometimes it is carefully chosen to be below the minimum resolution distance defined by the diffraction limit. The principle of differential interference in transmitted light is more complicated than the differential interference of reflected light because of the use of two Wollaston prisms. In the differential interference microscope, the image of the sample can be viewed by the difference in the optical path passing through. Although the observed height and depth only show local differences in the gradient of the optical path through the sample, the flexibility of the image obtained by the differential interference effect is excellent. Recently, measurement of living cells in microchips, detection and manipulation of single gene molecules, and kinetic measurements using transmitted light differential interference microscopes have been reported.

미분간섭효과현미경은 단지 통상의 커버슬립 및 슬라이드 글라스를 사용하여 고정된 시료의 영상을 얻는데 적용된다. 일반적으로 투과 미분간섭효과현미경을 이용한 시료의 측정은 유리 재질의 바이오칩, 슬라이드글라스 및 커버슬립과 같이 시료를 평평한 곳에 올려놓고 측정한다. 그러나, 형광물질로 표지된 단일생체분자가 세포의 외벽이나 내벽, 위나 아래에 있어도 동시에 검출되므로 살아있는 세포 시료의 어느 위치나 영역에 생체분자가 존재하는지 측정하기 쉽지 않으며, 조사되는 광원의 세기에 의해 형광물질이 결합된 단일생체분자를 측정하는 동안 광표백효과로 정확한 분자의 이미지를 얻는 것이 어렵다. Differential effect microscopes are only used to obtain images of fixed samples using conventional coverslips and slide glasses. In general, the measurement of a sample using a transmission differential interference microscope is measured by placing the sample on a flat surface, such as glass biochips, slide glass and cover slip. However, even if a single biomolecule labeled with a fluorescent substance is detected simultaneously on the outer wall, the inner wall, above or below the cell, it is not easy to determine where the biomolecule is present in the living cell sample, and the intensity of the irradiated light source While measuring single biomolecules bound with fluorescent materials, it is difficult to obtain accurate molecular images by the photobleaching effect.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 전반사형광현미경 기술 및 미분간섭효과현미경 기술을 결합하여 살아있는 세포 내의 단일생체분자들의 정확한 분포를 측정하고 생체분자들의 작용 및 특성을 실시간으로 분석하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention is a method and apparatus for combining the conventional total reflection microscopy technique and the differential interference effect microscope technique as described above to measure the accurate distribution of single biomolecules in living cells and to analyze the action and properties of the biomolecules in real time. Its purpose is to provide.

본 발명은 투과광 미분간섭효과 현미경 법에 의하여 살아있는 세포의 정확한 이미지를 측정하고, 시료의 이동없이 곧 바로, 1개 또는 2개 이상의 서로 다른 파장의 광원을 이용한 전반사형광현미경 기술을 적용하는 것이 특징이다. The present invention is characterized by measuring the accurate image of the living cell by the transmitted light differential interference effect microscopy method, and applying a total reflection optical microscope technique using a light source of one or two or more different wavelengths immediately without moving the sample. .

본 발명에서 시료의 이동없이 곧 바로 전반사형광현미경 기술을 적용하기 위하여, 좌우 양면과 위 아래 모든 면이 빛이 잘 투과하는 프리즘을 사용하는 것이 필수적이다. 전반사를 유도하는 프리즘 형태의 전반사형광현미경 기술과 투과광 미분간섭효과현미경 기술이 결합된 방법을 이용하여 두 가지 방법을 시료에 함께 적용하여 살아있는 세포는 물론이고, 세포 내의 하나 또는 두 개 이상의 단일생체분자들로부터 서로 다른 파장의 광원에 의해 기인된 하나 또는 2개 이상의 단일생체분자들의 정확한 분포의 측정 및 단일생체분자들의 작용 및 특성을 실시간으로 분 석하도록 한다. In order to apply the total reflection fluorescence microscopy technique immediately without moving the sample in the present invention, it is essential to use a prism through which light passes through both the left and right sides and the top and the bottom. Using a method that combines total reflection fluorescence microscopy technique with transmitted light differential interference microscopy technique that induces total reflection, two methods are applied together to a sample, and not only living cells but also one or two single biomolecules within the cells. From this, the precise distribution of one or two or more single biomolecules caused by light sources of different wavelengths and the action and characteristics of single biomolecules are analyzed in real time.

본 발명에 따르면, 먼저 살아있는 세포를 커버글라스에 올려놓고 프리즘 형태의 전반사형광현미경의 프리즘 위에 커버글라스에 올려 놓는다. 프리즘은 일반적인 삼각형 모양의 right-angle 프리즘을 사용할 수도 있으나, 좌/우 양면과 위, 아래 모든 면에서 빛이 잘 투과되는 마름모 모양의 도브 프리즘과 같이 밑면과 윗면이 모두 평평한 형태의 프리즘을 사용할 경우 더욱 뚜렷한 세포의 이미지를 얻을 수 있다. According to the present invention, the living cells are first placed on the cover glass and then placed on the cover glass on the prism of the prism type total reflection fluorescence microscope. The prism may use a regular triangular right-angle prism, but when using a prism with a flat bottom and top, such as a rhombus dove prism that transmits light well on both left and right sides, and on both sides of the top and bottom. More pronounced cell images can be obtained.

세포 내의 단일생체분자의 검출은 프리즘 한 쪽 혹은 양쪽에서 조사되는 레이저에 의해 유도된 전반사형광현미경 기법의 약 50~400 nm EFL 층에 있는 단일생체분자에서 발생되는 형광의 검출로 이루어진다. 고정된 세포에 대해 미분간섭효과 현미경 기술을 이용하여 얻은 정확한 세포의 이미지와 세포내 단일 생체분자의 이미지를 서로 겹치면 살아있는 세포 내의 단일생체분자의 분포성과 위치 및 생체분자상호간의 작용과 특성의 측정이 가능하다.The detection of single biomolecules in cells consists of the detection of fluorescence generated in single biomolecules in the approximately 50-400 nm EFL layer of a total reflection fluorescence microscopy technique induced by a laser irradiated on one or both prisms. Overlapping the exact cell image obtained by using the microdispersive microscopy technique on the fixed cells and the image of a single biomolecule in the cell, the measurement of the distribution and position of the single biomolecule in living cells, and the action and characteristics of the biomolecule interactions It is possible.

단일생체분자 자체에서 발생하는 고유의 형광 빛을 이용하거나 자체의 자연 형광을 가지지 못한 경우, 형광을 유발할 수 있는 양자 입자, 형광 염료 또는 나노 입자 등과 같은 화합물을 사용하여 각 분자를 염색한 후, 하나 또는 2개 이상의 광원에서 유도된 하나 또는 2개 이상의 다른 파장의 빛을 광원으로 사용한다. 수은 램프, 아크 램프, 중수소 램프, 형광 램프, 백색광 등에서 원하는 파장을 선택하여 사용하거나 다양한 종류의 기체레이저, 반도체레이저, 레이저다이오드 등과 같은 고유의 파장을 가지는 다양한 레이저를 하나 또는 2개 이상 사용하여 다중 파장의 광원으로 사용한다. If each molecule is stained with a compound such as quantum particles, fluorescent dyes, or nanoparticles, which can induce fluorescence, by using a unique fluorescent light generated by a single biomolecule itself or having no natural fluorescence, Or light of one or two or more different wavelengths derived from two or more light sources. Select the desired wavelength from mercury lamps, arc lamps, deuterium lamps, fluorescent lamps, white light, etc., or use one or two or more various lasers having unique wavelengths such as various kinds of gas lasers, semiconductor lasers, laser diodes, etc. Use as a light source of wavelength.

조사한 광원의 입사각을 조절하여 유리나 프리즘 표면에서 전반사형광을 유발하거나 전반사형광현미경용 대물렌즈를 사용하여 유발되는 전반사형광에서 용액 내이 단일 분자의 에너지 상태를 들뜨게 하여 발광되는 서로 다른 파장의 빛을 이용하여 단일 분자 개개의 이미지나 분자-분자 상호간의 반응, 혹인 생체 내(in vivo)에서의 단일 분자들을 실색 실시간으로 검출한다. By adjusting the angle of incidence of the irradiated light source, the total reflection fluorescence is induced on the surface of glass or prism, or in the total reflection fluorescence caused by using the objective lens for total reflection fluorescence microscope. Single-molecule individual images, molecular-molecule interactions, or single molecules in vivo are detected in real time.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 의한, 미분간섭효과 현미경 및 전반사형광 현미경 기술을 이용한 살아있는 세포 내 단일 분자의 검출 방법 및 그 장치를 소상하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method and apparatus for detecting single molecules in living cells using microdispersive effect microscopy and total reflection fluorescence microscopy techniques according to the present invention will be described in detail.

<실시예 1><Example 1>

실시예 1은, 미분간섭효과현미경 기술과 삼각형 모양의 프리즘 형태의 전반사형광현미경 기술이 결합된 단일분자 검출 장치를 이용하여 살아있는 세포 내의 나노입자와 결합된 단일 유전자 분자를 검출한 것이다. Example 1 detects a single gene molecule bound to nanoparticles in a living cell using a single molecule detection device in which a differential interference effect microscope technique and a triangular prism-shaped total reflection fluorescence microscope technique are combined.

도1은 미분간섭효과 현미경과 삼각형 모양의 프리즘 형태의 전반사형광 현미경이 결합된 단일분자 검출 장치를 도시한 것이다. 실시예1에서는 올림푸스 정립현미경(Upright Olympus BX51, Olympus Optical Co., Ltd., Shinjuku-ku, Tokyo, Japan)을 기본으로 사용하였으며, 대물렌즈는 오일타입의 100× (Olympus UPLFL 100×/1.3 N.A., W.D. 0.1)를 사용한다. 살아있는 세포 분자를 관찰하기 위해 상용화되는 커버글라스(No.1 Corning, 22 ㎜ square)에 단일 세포를 배양시켰으며, 세포의 두께를 감안하여 배양액을 5㎕ 떨어뜨려 프리즘에 고정시킨다. CCD(Cascade 512B, Photometrics, Tucson, AZ, USA) 카메라는 할로겐 램프가 있는 현미경의 상단에 직접 장착한다. CCD의 노출 시간은 10 내지 300 이다. 1 shows a single molecule detection device in which a differential interference microscope and a triangular prism-shaped total reflection fluorescence microscope are combined. In Example 1, Olympus upright microscopes (Upright Olympus BX51, Olympus Optical Co., Ltd., Shinjuku-ku, Tokyo, Japan) were used as standard, and the objective lens was an oil type 100 × (Olympus UPLFL 100 × / 1.3 NA). , WD 0.1). Single cells were incubated in a commercially available cover glass (No. 1 Corning, 22 mm square) to observe living cell molecules, and 5 μl of the culture solution was fixed to the prism in consideration of the thickness of the cells. CCD (Cascade 512B, Photometrics, Tucson, AZ, USA) cameras mount directly on top of microscopes with halogen lamps. The exposure time of the CCD is 10 to 300.

도1에 도시된 장치에서 미분간섭효과 이미지를 검출할 수 있도록 할로겐 램프와 DIC 슬라이더(U-DICT, Olympus)를 장착한다. 형광 이미지를 측정하기 위하여 수은램프와 필터큐브(U-MWB2, 450~480 nm/50 nm, Olympus)를 장착하였으며, 전반사형광현미경 기술로 시료를 검출할 수 있도록 488 nm의 파장을 갖는 아르곤 레이저(model 35-LAP-431-220, Melles Griot, Irvin, CA, USA)를 현미경의 좌측에 장착한다. A halogen lamp and a DIC slider (U-DICT, Olympus) are mounted to detect the differential interference image in the apparatus shown in FIG. A mercury lamp and a filter cube (U-MWB2, 450-480 nm / 50 nm, Olympus) were installed to measure fluorescence images, and an argon laser with a wavelength of 488 nm was used to detect the sample using a total reflection fluorescence microscope technique. mount model 35-LAP-431-220, Melles Griot, Irvin, CA, USA) on the left side of the microscope.

레이저에서 나온 빛은 삼각형 모양의 프리즘(RP)(fused-silica prism, Melles Griot, Irvine, CA, USA; Prism UVGSFS, A=B=C=25.4 mm)를 통과한다. 레이저에서 나온 빛은 프리즘(RP)과 굴절률이 1.518인 오일(IO)을 사용하여 굴절률을 조절하고 세포를 배양한 커버슬립(CS) 사이의 경계면에서 전반사가 이루어지도록 빛의 입사각을 조절한다. 이때 형성되는 EFL 영역에서 세포내 단일유전자분자를 관찰한다. 시료의 광표백 현상을 줄이기 위하여 프리즘(RP) 앞에 기계적인 셔터(MS)(VMM-D1 Shutter Driver, Vincent Associates, Rochester, NY, USA)를 사용하여 단일유전자분자의 형광 측정시에만 레이저 빛이 시료에 조사되도록 한다. 단일생체분자의 이미지 측정과 데이터 처리를 위하여 MetaMorph 6.3(Universal Imaging Co., PA, USA) 라는 소프트웨어를 사용한다. Light from the laser passes through a triangular prism (RP) (fused-silica prism, Melles Griot, Irvine, CA, USA; Prism UVGSFS, A = B = C = 25.4 mm). The light from the laser is adjusted using a prism (RP) and an oil (IO) with a refractive index of 1.518 to adjust the refractive index and adjust the angle of incidence of the light so that total reflection occurs at the interface between the cells and the cover slip (CS). At this time, the intracellular single gene molecule is observed in the formed EFL region. To reduce photobleaching of the sample, laser light is only applied to the sample during fluorescence measurements of single gene molecules using a mechanical shutter (MS) in front of the prism (RP) (VMM-D1 Shutter Driver, Vincent Associates, Rochester, NY, USA). To be investigated. For image measurement and data processing of single biomolecules, a software called MetaMorph 6.3 (Universal Imaging Co., PA, USA) is used.

- 시료 준비Sample preparation

DMEM(Dulbecco's Modified Eagle Medium), dPBS(Dulbecco's Buffered Saline), FBS (Fetal Bovine Serum), Trypsin-EDTA, 항생제로 사용한 Penicillin-streptomycin은 기브코(GIBCO, Invitrogen, Grand Island, NY, USA)사로부터 구입한다. DMEM은 순수한 3차 증류수 1 L에 구입한 DMEM 1포를 녹여 제조한다. 얼려있는 FBS는 실험하기 전에 55.7℃의 끓는 물에 30분 정도 중탕하여 녹인 후 DMEM의 10%, 항생제 1% 비율로 섞어 배양액을 제조하고, dPBS는 세포를 세척하는데 사용한다. 세포에 닿을 만한 모든 실험 기구는 멸균하여 사용한다. Penicillin-streptomycin used as antibiotics such as Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM), Dulbecco's Buffered Saline (dPBS), Fetal Bovine Serum (FBS), Trypsin-EDTA, and antibiotics was purchased from Gibco (GIBCO, Invitrogen, Grand Island, NY, USA) do. DMEM is prepared by melting one package of DMEM purchased in 1 liter of pure tertiary distilled water. The frozen FBS is dissolved in boiling water of 55.7 ° C for 30 minutes before experimenting, and then mixed with 10% of DMEM and 1% of antibiotics to prepare a culture solution, and dPBS is used to wash the cells. All experimental instruments that may come into contact with cells should be sterilized.

- 나노 비드-Nano beads

본 발명에서 사용한 나노비드 폴리머는 14,000의 분자량으로 표면에 1차아민이 약 64개 정도 있으며, 메탄올에 녹아있는 PAMAM-Dendrimer (Sigma-Aldrich, Yongin, Korea)를 사용한다. 적당량을 마이크로-피펫으로 취하여 질소가스를 이용하여 메탄올을 건조시킨다. 이때 너무 세게 질소가스를 불어주면 시료가 손상될 수 있으니 주의해야 한다. 메탄올이 모두 증발되면 동결건조시켜 하루를 방치하고, 형광염료 FITC가 결합되도록 제조한다. The nanobead polymer used in the present invention has a molecular weight of 14,000 and has about 64 primary amines on the surface, and PAMAM-Dendrimer (Sigma-Aldrich, Yongin, Korea) dissolved in methanol is used. Take an appropriate amount with a micro-pipette and dry the methanol using nitrogen gas. Be careful not to blow nitrogen gas too hard as this may damage the sample. When all the methanol is evaporated, it is left to freeze-drying for one day, and the fluorescent dye FITC is prepared to bind.

- 세포 배양 -Cell culture

냉장보관하던 새로운 배양액을 세포가 배양하는데 최적조건인 37℃의 물중탕에서 약 10분 정도 보관한다. 청정실에서 세포를 배양하기 위해 필요한 시약인 dPBS와 Trypsin-EDTA를 별도로 준비한다. 배양하고 있던 세포의 이전 배양액을 깨끗이 제거하기 위해 피펫으로 dPBS를 이용하여 3번 정도 세척하였다. 세포가 세포배양접시 (35×10 mm, Sewon Plastic Labware, Korea)에서 떨어지도록 마이크로-피펫을 이용하여 적당양의 Trysin-EDTA를 넣어 세포를 적셔준 후, 다시 Trysin-EDTA 를 완전히 제거하고 배양기 (37℃, CO2 5%)에서 약 5분 정도 보관한다. 그 사이에 세포의 이미지를 측정하기 위해 새로운 세포배양접시에 코닝사에서 구입한 22 mm 정사각형 커버글라스를 넣고, 새로운 배양액을 커버글라스 위에 떨어뜨린다. 시간 별로 세포의 이미지 형상을 측정하기 위해서 커버글라스를 넣은 세포배양접시를 여러 개 준비한다. 배양 5분 후 세포가 있는 배양접시를 손으로 여러 번 쳐서 세포가 배양접시에서 떨어지도록 하였다. 여기에 새로운 배양액을 부어 여러 번 피펫으로 혼합해주면 배양하던 세포가 개별적으로 떨어지게 되는데, 이 세포들을 미리 준비한 새로운 세포배양접시 안에 있는 커버글라스 위에 적당량 뿌려준다. 위와 같은 과정으로 준비한 세포는 인큐베이터에 보관하고, 측정하기 전 나노입자가 세포 안으로 삽입되는 정도를 관찰하기 위해 나노입자를 혼합한다. 일정한 시간 간격으로 세포배양접시를 한 개씩 꺼내어 세포의 이미지를 측정하였다. Store the fresh culture in refrigerated water for about 10 minutes in a water bath at 37 ° C, which is optimal for cell culture. Separately prepare dPBS and Trypsin-EDTA, which are necessary reagents for culturing cells in the clean room. In order to cleanly remove the previous culture of the cells in culture, the pipette was washed three times using dPBS. Put the appropriate amount of Trysin-EDTA using a micro-pipette so that the cells fall from the cell culture dish (35 × 10 mm, Sewon Plastic Labware, Korea), wet the cells, and then completely remove Trysin-EDTA and incubator ( Store at 37 ° C., 5% CO 2 ) for about 5 minutes. Meanwhile, a 22 mm square cover glass purchased from Corning is placed in a new cell culture dish to measure the image of the cells, and the new culture is dropped onto the cover glass. In order to measure the image shape of the cells with time, several cell culture dishes with cover glass are prepared. After 5 minutes of incubation, the plate containing the cells was struck several times by hand to allow the cells to fall from the plate. If you pour a new culture solution and pipette it several times, the cells that you have cultured fall off individually, and then spray the appropriate amount onto the cover glass in a new cell culture dish prepared in advance. Cells prepared by the above procedure are stored in an incubator and mixed with nanoparticles to observe the degree of insertion of nanoparticles into the cells before measurement. The cell culture dish was taken out one by one at regular time intervals and the image of the cells was measured.

- 실험 결과- Experiment result

도2a는 전반사형광현미경 기술을 이용하여 용액 내에 살아있는 세포를 측정한 이미지이다. 도2b는 미분간섭효과현미경 기술을 이용하여 동일한 세포를 측정한 이미지이다. 도2c는 도2a와 도2b를 중첩한 통합 이미지로서 형광을 갖는 DNA-나노입자가 세포의 어느 위치에 분포되어 있는지 정확히 확인할 수 있다. FIG. 2A is an image of living cells in solution using a total reflection fluorescence microscope technique. FIG. Figure 2b is an image of the same cell measured using a differential interference microscope technique. FIG. 2C is an integrated image of FIG. 2A and FIG. 2B, which shows precisely where DNA-nanoparticles having fluorescence are distributed in cells.

<실시예 2><Example 2>

실시예 2는, 미분간섭효과 현미경 기술과 모든 면이 투명한 마름모 형태의 도보프리즘을 이용한 전반사형광현미경 기술이 결합된 단일분자 검출 장치를 이용 하여 살아있는 세포 내에서 나노 입자와 결합된 단일 유전자 분자를 검출한 것이다. Example 2 detects a single gene molecule bound to nanoparticles in a living cell using a single molecule detection device that combines a differential interference microscopy technique with a total reflection fluorescence microscopy technique using a walking prism in a transparent rhombus shape. It is.

도3에 도시된 단일 분자 검출 장치는, 프리즘을 삼각형 모양의 프리즘(RP)을 사용하지 아니하고, 상하 좌우 모든 면이 투명한 마름모 모양의 도브프리즘(DP)(BK7, 15mm×63mm×15mm, Korea Electro-Optics Co., LTD., Korea)을 사용하는 것을 제외하고는 도2의 장치와 동일하다. In the single-molecule detection device shown in FIG. 3, the prism is not using a triangular prism (RP), and the rhombic dove prism (DP) (BK7, 15 mm x 63 mm x 15 mm) is transparent on all sides. -Optics Co., LTD., Korea) is the same as the apparatus of FIG.

- 시료 준비Sample preparation

상기 실시예 1과 동일함Same as Example 1 above

- DNA와 나노 비드의 결합-DNA and nanobead binding

본 실시예에서 사용하는 나노비드는 14,000의 분자량을 갖는 PAMAM- Dendrimer로 표면에 1차아민이 약 64개 정도 있으며 FITC라는 형광염료가 결합되도록 제조한 것이다. DNA는 luciferase를 발현하는 플라스미드로 8-kb의 크기를 갖는다. 나노입자와 DNA는 4:1 비율로 혼합하여 나노입자가 결합된 DNA를 제조한다. The nanobeads used in this example are PAMAM-Dendrimers having a molecular weight of 14,000, and are prepared to have about 64 primary amines on the surface and to combine a fluorescent dye called FITC. DNA is a plasmid expressing luciferase and has a size of 8-kb. The nanoparticles and the DNA are mixed in a 4: 1 ratio to prepare the DNA to which the nanoparticles are bound.

- 세포 배양 -Cell culture

상기 실시예 1에서의 방법과 동일하나, 본 실시예 2에서는 형광염료가 결합된 나노입자를 세포 내에 도입하는 대신, 나노입자와 8-kb DNA를 4:1로 혼합한 DNA-나노입자가 세포 안으로 도입되도록 한다. In the same manner as in Example 1, in Example 2, instead of introducing the fluorescent dye-bound nanoparticles into the cells, the DNA-nanoparticles 4: 1 mixed with the nanoparticles and 8-kb DNA is a cell To be introduced inside.

- 실험 결과- Experiment result

도4는 다양한 종류의 프리즘과 일반적인 유리재질의 커버글라스 위에 살아있는 세포를 올려 배양한 후, 측정한 세포의 미분간섭효과 현미경 이미지들이다. 도 4a는, 기존의 고정된 세포를 검출하기 위해서 주로 사용하는 커버글라스/커버글라스를 사용하여 얻은 살아있는 세포의 이미지이다. 도4b는 상기 실시예1의 장치인 삼각형 모양의 프리즘 위에서의 이미지이다. 도4c는 실시예 2의 장치인 도브 프리즘 위에서의 세포 이미지이다. 도4b는 도4a에 비하여, 프리즘의 각이 있는 비스듬한 빗면으로 DIC용 광원이 도입되기 때문에 빛이 시료를 통과하는데 동일한 경로에서 어느 정도 벗어나, 커버글라스를 사용한 세포의 이미지 측정에 비해 상대적으로 이미지가 뚜렷하지 않음을 알 수 있었다. 그러나, 도4c의 경우, 기존에 일반적으로 사용되는 커버글라스 위에서 검출된 이미지와 유사한 형상을 나타내었고, 실시예 2의 경우인 도4b에 비하여 월등히 뛰어난 세포의 이미지 측정이 가능하였다. Figure 4 is a microscopic image of the non-intrusive effect of the measured cells after incubating living cells on the glass cover glass of various kinds of prisms and general glass materials. 4A is an image of living cells obtained using the cover glass / cover glass mainly used for detecting existing fixed cells. Fig. 4B is an image on a triangular prism which is the device of the first embodiment. 4C is a cell image on the dove prism, the device of Example 2. FIG. FIG. 4B shows a comparison of FIG. 4A with the introduction of a DIC light source at an oblique oblique angled surface of the prism, so that light passes through the sample to some extent, and the image is relatively compared to the image measurement of the cell using the cover glass. It can be seen that it is not clear. However, in the case of Figure 4c, it showed a similar shape to the image detected on the cover glass that is commonly used in the past, it was possible to measure the image of the cell significantly superior to Figure 4b of the case of Example 2.

도5는 커버글라스 위에서 배양한 세포를 위 아래면이 투명하고 평평한 도브 프리즘위에 올려놓고 100 대물렌즈를 사용하여 측정한 이미지들이다. 도5a는 일반적인 형광분석법(epifluorescence)을 이용한 것이고, 도5b는 전반사형광현미경법의 기술을 이용한 것이고, 도5c는 미분간섭효과 현미경 기술을 이용하여 살아있는 세포에 대해 각각 측정한 것으로서, 세포를 배양하는 과정 중 4시간 전에 형광유도체가 결합되어 있는 나노비드와 DNA를 4 대 1 비율로 혼합한 DNA-나노비드를 도입시켜 배양한 세포를 검출한 것이다. 도5c의 경우 세포가 분화되기 시작하는 시간이라 원형으로 측정되었다. 도5b를 보면, 4시간 정도면 DNA-나노비드가 세포 안으로 충분히 들어가는 충분함 시간임을 알 수 있었다. 또한 일반적인 형광분석법인 epifluorescence에 의해 측정한 이미지인 도5a는, 형광이 세포 내부, 외부 모든 영역에서 존재하는 DNA-노비드를 동시에 측정함으로써, 정확히 DNA-나노비드가 세포 막을 투과하여 세포 내에 존재하고 있는지 아니면 외부의 세포 표면에 존재하는지 정확한 분포를 파악하기가 어렵다는 점을 확인할 수 있다. 그러나, 도5b로부터, 전반사형광현미경법을 이용하면 ~150 nm정도의 영역에 생성되는 ELF 영역 내의 단일분자를 검출함으로써 살아있는 세포 안에 존재하는 DNA-나노비드의 정확한 검출이 가능하기 때문에 전반사형광현미경법의 이미지에 의해 DNA가 세포 안으로 삽입되었다는 것을 알 수 있다.FIG. 5 shows images measured using a 100 objective lens with cells cultured on a cover glass on a dove prism having a flat top and bottom surfaces. Figure 5a is a conventional fluorescence (epifluorescence) method, Figure 5b is a technique using a total reflection fluorescence microscopy technique, Figure 5c is a measurement of each of the living cells by using a differential interference microscopy technique, to culture the cells Four hours before the procedure, the cells were cultured by introducing DNA-nanobeads mixed with nanobeads and DNA in a ratio of 4 to 1, in which fluorescent derivatives were bound. In the case of Figure 5c it was measured as a circle because the time that the cells start to differentiate. 5b, it can be seen that about 4 hours is sufficient time for DNA-nanobed to fully enter the cell. In addition, Fig. 5a, which is an image measured by a general fluorescence method, epifluorescence, shows that fluorescence simultaneously detects DNA-beads present in all regions inside and outside of a cell, thereby accurately checking whether DNA-nanobeads penetrate the cell membrane and exist in the cell. Or it is difficult to determine the exact distribution that exists on the outside of the cell surface. However, from FIG. 5B, total reflection fluorescence microscopy is possible by using total reflection fluorescence microscopy because accurate detection of DNA-nanobeads in living cells is possible by detecting single molecules in ELF regions generated in a region of about 150 nm. The image shows that the DNA has been inserted into the cell.

도6a는 도5a와 도5c의 이미지를 중첩한 것이고, 도6b는 도5b와 도5c의 이미지를 중첩한 것이다. 도6b를 보면 DNA-나노비드가 세포의 어느 위치에 분포되어 있는지를 정확히 측정할 수 있음을 확인할 수 있다. 6A is a superimposed image of FIGS. 5A and 5C, and FIG. 6B is a superimposed image of FIGS. 5B and 5C. Referring to Figure 6b it can be seen that the precise location of the DNA-nanobeads in the cell can be measured.

<실시예 3><Example 3>

실시예 3은, 미분간섭효과 현미경 기술과 모든 면이 투명한 마름모 형태의 도보프리즘을 이용한 전반사형광현미경 기술이 결합된 도3에 도시된 단일분자 검출 장치를 이용하여 세포 배양 차이에 따른 세포 내의 DNA을 검출한 것이다. Example 3 uses the single molecule detection device shown in FIG. 3, which combines an undifferentiated effect microscope technique and a total reflection fluorescence microscopy technique using a walking prism in a transparent rhombus shape, to detect DNA in cells according to cell culture differences. It is detected.

- 시료 준비Sample preparation

상기 실시예 1 및 실시예 2와 동일하다.It is the same as Example 1 and Example 2 mentioned above.

- DNA-나노비드의 합성-Synthesis of DNA-Nanovides

상기 실시예 2와 동일하다. Same as Example 2 above.

- 세포 배양-Cell culture

상기 실시예 2와 동일하다. 다만, 실시예 2에서 세포가 세포배양접시에서 떨어지도록 Trysin-EDTA를 처리하여 실험했던 것과는 달리, 실시예 3에서는 Trysin- EDTA 처리 과정을 생략하고 세포가 자연 배양하도록 한다. Same as Example 2 above. However, in Example 2, unlike the experiment by treating Trysin-EDTA so that the cells fall from the cell culture dish, Example 3 omits the Trysin-EDTA treatment and allows the cells to be naturally cultured.

- 실험 결과- Experiment result

도7은 DNA-나노입자를 세포와 혼합하고 16시간 배양한 후 배양된 세포에 대하여 도3에 도시된 장치를 이용하여 측정한 이미지들이다. 도7a는 일반적인 형광분석법(epifluorescence)을 이용한 것이고, 도7b는 전반사형광현미경법의 기술을 이용한 것이고, 도7c는 미분간섭효과 현미경 기술을 이용한 것이다. Trysin-EDTA로 처리된 경우에 원형이었던 세포 이미지인 도5와 비교하여 볼 때, 세포가 점차적으로 분화되고 있음을 쉽게 알 수 있다. 이렇나 과정에서도 살아있는 세포 내의 DNA 분자를 검출하고, 정확한 위치 분포를 알 수 있다. FIG. 7 shows images measured using the apparatus shown in FIG. 3 of the cultured cells after DNA-nanoparticles were mixed with cells and cultured for 16 hours. Figure 7a is a conventional fluorescence (epifluorescence) method, Figure 7b is a technique using a total reflection fluorescence microscopy technique, Figure 7c is a differential interference effect microscope technology. It can be easily seen that the cells are gradually differentiated as compared to FIG. 5, which is a circular cell image when treated with Trysin-EDTA. In this process, DNA molecules in living cells can be detected and the exact location distribution can be known.

도8a는 도7a와 도7c의 이미지를 중첩한 것이고, 도8b는 도7b와 도7c의 이미지를 중첩한 것이다. 도8b를 보면 DNA-나노비드가 세포의 어느 위치에 분포되어 있는지를 정확히 측정할 수 있음을 확인할 수 있다. FIG. 8A overlaps the images of FIGS. 7A and 7C, and FIG. 8B overlaps the images of FIGS. 7B and 7C. Referring to FIG. 8B, it can be seen that DNA-nanobeads can be accurately measured in which positions of cells.

본 발명에 따른 미분간섭효과 현미경 기술과 전반사형광 현미경 기술을 결합하여 이용한 세포 내 단일 분자의 검출 방법 및 그 장치는, 전반사형광 현미경 기술에 따라서 다양하게 변형될 수 있다. 특히, 2개 이상의 광원에서 유도된 다중 파장의 빛을 이용하는 경우 다양한 변형이 가능하다. The method and apparatus for detecting a single molecule in a cell using a non-interference effect microscope technique and a total reflection fluorescence microscope technique according to the present invention can be variously modified according to the total reflection fluorescence microscope technique. In particular, various modifications are possible when using light of multiple wavelengths derived from two or more light sources.

도9 내지 도11은 미분간섭효과 현미경 기술과 도브 프리즘 형태의 다중 파장 전반사형광현미경 기술을 결합한 장치로서, 도9는, 서로 반대되는 방향에서 2개의 광원에서 유도된 2개의 파장을 이용한 경우이고, 도10은 한 쪽 방향에서 2개 이상의 다른 파장의 빛을 이용한 것이고, 도11은, 양 방향에서 2개 이상의 다른 파장의 빛을 이용한 것을 도시한 것이다. 9 to 11 is a device combining a differential interference effect microscope technique and a dove prism type multi-wavelength total reflection fluorescence microscope technique, and FIG. 9 is a case where two wavelengths derived from two light sources are used in opposite directions. FIG. 10 shows light of two or more different wavelengths in one direction, and FIG. 11 shows light of two or more different wavelengths in both directions.

도12는 본 발명에서 사용될 수 있는 다양한 프리즘들을 예시한 것이다. Figure 12 illustrates various prisms that can be used in the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 용액 안의 살아있는 세포 내의 하나 또는 그 이상의 유전자 또는 단백질과 같은 단일생체분자들을 실시간으로 측정하는 것이 가능하여 단일생체분자들의 상호간의 반응 기작, 반응 속도 및 동력학 측정이나 생체 내(in vivo) 또는 살아있는 세포 내의 단일생체분자의 검출 및 특성연구의 응용이 가능하게 된다. As described above, according to the present invention, it is possible to measure single biomolecules such as one or more genes or proteins in living cells in a solution in real time, thereby measuring the reaction mechanisms, reaction rates, and dynamics of single biomolecules. In addition, application of detection and characterization of single biomolecules in vivo or in living cells becomes possible.

Claims (8)

미분간섭효과 현미경 기법을 이용하여 시료 중 단일분자의 이미지를 획득하는 단계;Acquiring an image of a single molecule in a sample using differential interference microscopy; 상기 시료를 이동시키지 않은 상태에서 전반사형광 현미경 기법을 이용하여 단일분자에서 발생된 빛을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미분간섭효과 현미경 기술과 전반사형광 현미경 기술을 결합하여 이용한 세포 내 단일 분자의 검출 방법.Intracellular single molecule using a differential interference microscopy technique and a total reflection fluorescence microscopy technique comprising the step of detecting light generated from a single molecule using a total reflection fluorescence microscopy technique without moving the sample Detection method. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 미분간섭효과 현미경 기법은 투과광을 이용하는 것임을 특징으로 하는 미분간섭효과 현미경 기술과 전반사형광 현미경 기술을 결합하여 이용한 세포 내 단일 분자의 검출 방법.The non-interference effect microscope technique is a method of detecting a single molecule in a cell using a non-interference effect microscope technique and a total reflection fluorescence microscope technique characterized in that using the transmitted light. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 전반사형광 현미경 기법을 이용하는 단계는, 하나 또는 그 이상의 광원으로부터 유도된 하나 또는 그 이상의 파장의 빛을 사용하는 것임을 특징으로 하는 미분간섭효과 현미경 기술과 전반사형광 현미경 기술을 결합하여 이용한 세포 내 단일 분자의 검출 방법.The step of using the total reflection fluorescence microscopy technique, a single molecule in the cell using a non-differentiation effect microscopy technique and a total reflection fluorescence microscopy technique characterized in that using the light of one or more wavelengths derived from one or more light sources Detection method. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 전반사형광 현미경 기법을 이용하는 단계는, 광효백 효과를 줄이기 위하여 단일분자 측정시에만 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 미분간섭효과 현미경 기술과 전반사형광 현미경 기술을 결합하여 이용한 세포 내 단일 분자의 검출 방법.The method using the total reflection fluorescence microscopy method is a method for detecting a single molecule in a cell using a non-interference effect microscopy technique and a total reflection fluorescence microscopy technique characterized in that the light is irradiated only when measuring a single molecule in order to reduce the light whitening effect . 미분간섭효과 현미경 기법을 이용하여 시료 중 단일분자의 이미지를 획득하는 수단;Means for obtaining an image of a single molecule in a sample using differential interference microscopy; 상기 시료를 이동시키지 않은 상태에서 전반사형광 현미경 기법을 이용하여 단일분자에서 발생된 빛을 검출하는 수단을 포함하는 것을 미분간섭효과 현미경 기술과 전반사형광 현미경 기술을 결합하여 이용한 세포 내 단일 분자의 검출 장치.Apparatus for detecting a single molecule in cells using a non-interference effect microscopy technique and a total reflection fluorescence microscopy technique comprising a means for detecting light generated from a single molecule using a total reflection fluorescence microscopy technique without moving the sample . 청구항 5에 있어서, The method according to claim 5, 상기 시료를 이동시키지 않은 상태에서 전반사형광 현미경 기법을 이용하는 수단은, 상하 좌우 모든 면에서 빛이 투과되는 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 미분간섭효과 현미경 기술과 전반사형광 현미경 기술을 결합하여 이용한 세포 내 단일 분자의 검출 장치.Means using the total reflection fluorescence microscopy technique without moving the sample, the cell using a non-interference effect microscopy technique and a total reflection fluorescence microscope technique characterized in that it comprises a prism through which light is transmitted from all sides up and down Single molecule detection device. 청구항 6에 있어서, The method according to claim 6, 상기 프리즘은 삼각형 모양의 right-angle 프리즘 또는 윗면과 아래면 모두 투명한 마름모 모양의 도브 프리즘 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미분간섭효과 현미경 기술과 전반사형광 현미경 기술을 결합하여 이용한 세포 내 단일 분자의 검출 장치.The prism is any one of a triangular right-angle prism or a top- and bottom-side transparent rhombus dove prism, characterized in that the detection of a single molecule in a cell using a combination of differential interference microscopy and total reflection fluorescence microscopy Device. 청구항 5에 있어서, The method according to claim 5, 전반사형광 현미경 기법을 이용하는 상기 수단은, 광표백 효과를 줄이기 위하여 단일분자 측정시에만 빛이 조사되도록 셔터 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 미분간섭효과 현미경 기술과 전반사형광 현미경 기술을 결합하여 이용한 세포 내 단일 분자의 검출 장치.The means using the total reflection fluorescence microscopy technique further comprises a shutter device so that light is irradiated only when measuring a single molecule in order to reduce the light bleaching effect. Single molecule detection device.
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