KR20070031759A - Method for Fabricating a Biochip Using Polymer?gel - Google Patents

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KR20070031759A
KR20070031759A KR1020050086545A KR20050086545A KR20070031759A KR 20070031759 A KR20070031759 A KR 20070031759A KR 1020050086545 A KR1020050086545 A KR 1020050086545A KR 20050086545 A KR20050086545 A KR 20050086545A KR 20070031759 A KR20070031759 A KR 20070031759A
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김재권
이은정
조준형
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주식회사 엘지생명과학
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Abstract

본 발명은 고분자겔을 이용한 바이오칩의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생체분자를 비드에 고정시켜 비드 현탁액을 제조하고, 상기 비드 현탁액에 고분자겔을 형성할 수 있는 단량체와 가교제의 혼합물을 첨가한 다음 혼합하고, 이를 기판 상에 스팟팅(spotting)한 다음, 상기 스팟팅된 스팟을 중합시켜 기판 상에 고정시키는 것을 포함하는 바이오칩의 제조방법에 관한 것이다.  The present invention relates to a method for manufacturing a biochip using a polymer gel, and more particularly, to prepare a bead suspension by fixing a biomolecule to the bead, and adding a mixture of a monomer and a crosslinking agent capable of forming a polymer gel to the bead suspension. And then mix, spotting on the substrate, and then polymerizing and fixing the spotted spot on the substrate.

본 발명의 제조방법에 의해 제작된 바이오칩은 생체분자가 고정된 비드를 고분자겔의 다공 구조 내부에 캡슐화함으로써, 생체 친화적 환경을 조성하고 마이크로 수준 크기의 포어를 형성하여 생체분자의 물질 전달을 용이하게 할 수 있다.  The biochip manufactured by the manufacturing method of the present invention encapsulates the beads fixed with the biomolecule inside the porous structure of the polymer gel, thereby creating a bio-friendly environment and forming pores having a micro-level size, thereby facilitating mass transfer of the biomolecule. can do.

고분자겔, 바이오칩, 생체분자 Polymer gel, biochip, biomolecule

Description

고분자겔을 이용한 바이오칩의 제조방법 {Method for Fabricating a Biochip Using Polymer-gel} Manufacturing method of biochip using polymer gel {Method for Fabricating a Biochip Using Polymer-gel}

도 1은 본 발명에 따른 바이오칩의 제조방법에서 생체분자가 고정된 비드를 포함하는 단량체 혼합물을 겔화시켜 기판 상에 고분자겔로 이루어진 스팟을 형성하는 과정을 나타내는 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing a process of forming a spot made of a polymer gel on a substrate by gelling a monomer mixture including beads in which a biomolecule is immobilized in the method of manufacturing a biochip according to the present invention.

도 2a는 기판 상에 고정된 고분자겔 스팟을 주사 전자 현미경으로 관찰한 사진이고, 도 2b는 마이크로포어를 가지는 고분자겔에 프로브가 고정된 비드가 담지되어 있는 것을 관찰한 현미경 사진이다.  Figure 2a is a photograph of the observation of the polymer gel spot fixed on the substrate with a scanning electron microscope, Figure 2b is a micrograph observing that the bead fixed to the probe is supported on the polymer gel having a micropore.

도 3은 1~20 부피%의 단량체 함량을 가지는 스팟을 각각 관찰한 사진이다.Figure 3 is a photograph observing each spot having a monomer content of 1 to 20% by volume.

도 4는 스팟팅되는 액적의 부피에 따라 기판에 형성되는 스팟의 크기를 관찰한 사진이다. 4 is a photograph observing the size of the spot formed on the substrate according to the volume of the droplet to be spotted.

도 5a는 아민 수식된 폴리메틸메타크릴레이트 기판을 ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) 분석하여 검출된 아민기의 특정 피크(N1s)를 나타낸 그래프이고, 도 5b는 아민 수식된 기판 표면 아민기를 형광분석하여 정량한 값 및 원자힘 현미경(Atomic Force Microscopy)로 관찰하여 측정한 표면 거칠기 값 나타낸 그래프이다.  FIG. 5A is a graph showing specific peaks (N1s) of amine groups detected by an Electron Spectroscopy for Chemical Analysis (ESCA) analysis of an amine-modified polymethylmethacrylate substrate, and FIG. 5B is a fluorescence analysis of an amine-modified substrate surface amine group And surface roughness values measured by atomic force microscopy.

도 6a는 본 발명의 방법에 따라 제작된 스팟의, 기판 재질에 따른 고정력을 비교한 그래프이고, 도 6b는 기판 재질에 따른 고정력을 비교한 사진이다. Figure 6a is a graph comparing the fixing force according to the substrate material of the spot produced according to the method of the present invention, Figure 6b is a photograph comparing the fixing force according to the substrate material.

도 7은 본 발명에 따른 바이오칩의 제조방법에 있어서, 첨가제를 배합하여 형성한 스팟에 대하여 세척과정에서 발생하는 비드 소실률을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing the results of measuring the bead loss rate generated during the washing process for the spot formed by mixing the additive in the method of manufacturing a biochip according to the present invention.

도 8a는 고분자겔 스팟의 포어채널 구조를 전자 현미경으로 관찰한 사진이며, 도 8b는 고분자겔 스팟의 마이크로포어 구조를 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.  Figure 8a is a photograph of the pore channel structure of the polymer gel spot by electron microscope, Figure 8b is a photograph of the micropore structure of the polymer gel spot by electron microscope.

도 9a는 단백질 코팅 비드를 고분자겔을 형성하여 칩 기판상에 고정한 스팟의 자체형광을 정량한 그래프이고, 도 9b는 단백질의 비특이적 결합 정도를 정량한 그래프이다. Figure 9a is a graph quantifying the self-fluorescence of the spot in which the protein-coated beads are fixed on the chip substrate by forming a polymer gel, Figure 9b is a graph quantifying the degree of nonspecific binding of the protein.

도 10a는 본 발명의 방법에 따라 제조된 바이오칩을 이용하여 다양한 농도의 SAH(S-아데노실-L-호모시스테인)를 경쟁적 면역 검출법으로 검출한 형광 스캐너 사진이고, 도 10b는 본 발명의 방법에 따라 제조된 바이오칩과 맥시소프(MaxiSorp) 칩에 대하여 표적물질 SAH에 대한 경쟁적 면역 검출을 수행하고, 그 결과를 서로 비교한 그래프이다. FIG. 10A is a fluorescence scanner picture of detecting various concentrations of SAH (S-adenosyl-L-homocysteine) using a competitive immunodetection method using a biochip manufactured according to the method of the present invention, and FIG. 10B is a method of the present invention. Competitive immunodetection against the target material SAH was performed on the manufactured biochip and MaxiSorp chip, and the results are compared with each other.

본 발명은 고분자겔을 이용한 바이오칩의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생체분자를 비드에 고정시켜 비드 현탁액을 제조하고, 상기 비드 현탁액에 고분자겔을 형성할 수 있는 단량체와 가교제의 혼합물을 첨가한 다음 혼합하고, 이를 기판 상에 스팟팅(spotting)한 다음, 상기 스팟팅된 스팟을 중합시켜 기판 상에 고정시키는 것을 포함하는 바이오칩의 제조방법에 관한 것이다.  The present invention relates to a method for manufacturing a biochip using a polymer gel, and more particularly, to prepare a bead suspension by fixing a biomolecule to the bead, and adding a mixture of a monomer and a crosslinking agent capable of forming a polymer gel to the bead suspension. And then mix, spotting on the substrate, and then polymerizing and fixing the spotted spot on the substrate.

바이오칩(biochip)은 다양한 종류의 생체 프로브를 단위 면적의 고체상 지지체 표면에 고정화한 것으로, 바이오칩을 이용하면 소량의 시료로도 질병의 진단, 고효율 스크리닝(High Throughput Screening; HTS) 및 효소활성측정 등의 실험을 손쉽게 수행할 수 있다. Biochip is immobilized various types of biological probes on the surface of solid support of unit area.By using biochip, it is possible to diagnose disease, high throughput screening (HTS) and enzyme activity measurement even with a small amount of sample. Experiments can be easily performed.

생체분자를 기판에 고정시키는 기술은 오래 전부터 개발되어온 기술로 전통적으로 자기조립 단분자층(self assembled monolayer)을 형성한 기판 위에 생체분자를 직접 고정하는 방법이 적용되었다(한국특허공개 2003-0038932; 한국특허공개 2005-0023753).  그러나 상기와 같은 2차원 고정 방법은 작은 면적에 고밀도의 생체분자를 고정하기가 어렵고, 또한 결합된 생체분자들의 생리활성 기능을 보존하기 어려웠다. The technique of fixing biomolecules to a substrate has been developed for a long time, and a method of directly fixing biomolecules onto a substrate on which a self-assembled monolayer has been traditionally applied has been applied (Korean Patent Publication 2003-0038932; Korean Patent Published 2005-0023753). However, the two-dimensional fixation method as described above is difficult to fix high-density biomolecules in a small area, and it is difficult to preserve the bioactive function of the bound biomolecules.

상기와 같은 2차원 고정 방법의 문제점을 해결하기 위해서, 고분자 매트릭스나 다공성겔을 이용한 3차원 고정화 기술이 개발되었다(한국특허공개 2003-0095645; Lofas, S.J., Colloid Interface Sci. 65:423, 1993; Haab, B.B., Genome Biology 2:0004.1-0004.13, 2001).  예컨대, 산택(Xantec)사의 코팅 슬라이드는 유 리 기판 위에 글루코오스, 폴리라이신, 키토산, 덱스트란, 폴리알릴아민, 폴리비닐알코올 등의 생체친화성 고분자로 이루어진 3차원의 고분자 매트릭스를 고정화면으로 이용하였고, 패커드 바이오사이언스사의 히드로겔TM 슬라이드는 실란처리된 유리 기판에 다공성 폴리아크릴아미드겔을 올려놓음으로써, 생체분자가 고정되는 표면적을 넓게 하고, 생체분자의 입체 장애를 개선하였다. In order to solve the above problems of the two-dimensional fixing method, a three-dimensional immobilization technology using a polymer matrix or a porous gel has been developed (Korean Patent Publication 2003-0095645; Lofas, SJ, Colloid Interface Sci . 65: 423, 1993; Haab, BB, Genome Biology 2: 0004.1-0004.13, 2001). For example, Xantec's coating slide used a three-dimensional polymer matrix composed of biocompatible polymers such as glucose, polylysine, chitosan, dextran, polyallylamine, and polyvinyl alcohol on a glass substrate as a fixed screen. The Hydrogel TM slide of Packard Biosciences, by placing a porous polyacrylamide gel on a silane-treated glass substrate, widens the surface area to which the biomolecules are fixed and improves steric hindrance of the biomolecules.

한편, 생체분자의 다공성겔에 대한 고정율을 높이기 위한 방법으로서 겔화과정부터 반응성 유도체를 가지는 생체분자를 혼합하여 고분자 또는 무기계 겔 내부에 생체분자를 고정하여 생체분자의 결합력을 향상시키고, 생체분자의 입체구조를 유지시켜 생체 활성이 소실되는 것을 개선하는 방법이 개발되었다(US Patent 2004/0241713; US Patent 5,034,428; US Patent 5,482,996; Yakovleva, J., Biosens . Bioelectron., 19:21, 2003; Gill, I., Trends in Biotechnology 18:282, 2000). On the other hand, as a method for increasing the fixation rate of the biomolecule to the porous gel, by mixing the biomolecule having a reactive derivative from the gelation process to fix the biomolecule inside the polymer or inorganic gel to improve the binding force of the biomolecule, Methods to improve loss of bioactivity by maintaining conformation have been developed (US Patent 2004/0241713; US Patent 5,034,428; US Patent 5,482,996; Yakovleva, J., Biosens . Bioelectron ., 19:21, 2003; Gill, I., Trends in Biotechnology 18: 282, 2000).

그러나, 상기의 방법들은 여전히 기술적인 한계를 지니는데, 고분자 매트릭스 방법은 생체분자의 고정이 매트릭스 표면 주위로 제한되고, 또한, 생체분자의 고정력을 높이기 위하여 공유적 결합할 경우 외부 환경에 민감한 효소나 기타 다른 단백질들의 생리활성을 유지하는데 큰 제약이 있다.  However, the above methods still have technical limitations. The polymer matrix method is limited to fixation of biomolecules around the surface of the matrix, and also, when covalently bound to increase the anchoring force of biomolecules, There are significant limitations in maintaining the bioactivity of other proteins.

한편, 3차원 다공성겔 구조는 생체분자의 생체활성을 유지하는 측면에서 매우 효과적이지만, 일반적으로 포어의 크기가 수십 나노미터 이내로서 실험 결과의 분석을 위하여 특별한 혼합 장비 등을 이용해야만 하는 번거로움이 있고, 단백질 혹은 DNA 등의 생체분자가 겔 내부로 물질확산(mass transfer)하는데 충분한 시간이 필요하다는 단점이 있다.  또한, 이러한 단점은 랩온어칩과 같이 미세유로 내에 표적 생체분자를 도입하여 제한된 조건에서 면역 반응을 진행해야 하는 경우에 더 큰 제약이 된다. On the other hand, the three-dimensional porous gel structure is very effective in maintaining the bioactivity of the biomolecule, but in general, the pore size is within several tens of nanometers, it is troublesome to use special mixing equipment for the analysis of the experimental results In addition, there is a disadvantage that sufficient time is required for mass transfer of biomolecules such as proteins or DNA into the gel. In addition, such disadvantages are more limited when the target biomolecules are introduced into the microfluidic channel such as lab-on-a-chip to proceed with an immune response under limited conditions.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 수십 나노미터에서 수 마이크론에 이르는 비드를 매개로한 생체분자를 기판에 고정시키는 새로운 3차원 고정화 기술이 개발되었다(Sato, K., Adv Drug Deliv Rev., 55:379, 2003; Andersoon, H., Electrophoresis, 22:249, 2001; Choi, J.W., Biomed . Microdevices, 3:191, 2001).  상기 방법은 원하는 목적의 생체분자를 고체의 비드 지지체에 고정시킨 다음, 이것을 다시 랩온어칩의 미세유로 내에 도입하는 방법으로서, 3차원 비드의 넓은 표면적을 고정화면으로 활용할 수 있어 생체분자의 고정량을 향상시킬 수 있고, 또한 취급이 용이한 고체 비드를 사용하여 칩의 가공성을 증대할 수 있는 방법이다. In order to solve the above problems, a new three-dimensional immobilization technology has been developed for immobilizing bead-borne biomolecules ranging from tens of nanometers to several microns (Sato, K., Adv Drug Deliv Rev. , 55). : 379, 2003; Andersoon, H., Electrophoresis , 22: 249, 2001; Choi, JW, Biomed . Microdevices , 3: 191, 2001). The above method is to fix a biomolecule of a desired purpose to a solid bead support, and then to introduce it into the micro-channel of the lab-on-a-chip, the large surface area of the three-dimensional bead can be utilized as a fixed screen fixed amount of biomolecule It is a method that can improve the processability of the chip by using a solid bead that can improve the, and easy to handle.

그러나, 상기 비드를 칩 위에 도입하거나 고정하기 위해서는 물리적 장벽을 이용하여 비드를 미세유로 내에 가두는 방법과 자기장을 이용하여 고정하는 방법 그리고 초음파나 레이저 트위저(laser tweezer)를 이용한 방법이 대표적으로 사용되는데, 상기와 같은 방법들은 비드의 선택이 제한되고, 칩을 제작하는 가공 공정이 복잡하며 또한 광학측정시 노이즈가 크고, 칩 내부 혹은 외부에 별도의 장치를 필요로 하여 랩온어칩 제작에 적용하기에는 다소 비경제적이다(Sato, K., Adv Drug Deliv Rev., 55:379, 2003; Andersoon, H., Electrophoresis, 22:249, 2001; Choi, J.W., Biomed . Microdevices , 3:191, 2001; Meng, A., Transducers, Sendai , Japan, 876, 1999; Dorre, K., Bioimaging, 5:139, 1997). However, in order to introduce or fix the beads on a chip, a method of confining beads in a microchannel using a physical barrier, a method of fixing using a magnetic field, and a method using an ultrasonic wave or a laser tweezer are typically used. However, the methods described above are limited in the selection of beads, complicated processing process for manufacturing chips, and high in noise during optical measurement, and require a separate device inside or outside the chip. is not economical (Sato, K., Adv Drug Deliv Rev, 55: 379, 2003; Andersoon, H., Electrophoresis, 22:. 249, 2001; Choi, JW, Biomed Microdevices, 3:. 191, 2001; Meng, A., Transducers, Sendai , Japan, 876, 1999; Dorre, K., Bioimaging , 5: 139, 1997).

한편, 본 출원인은 비드를 칩 상에 도입하기 위한 방법의 일환으로 프로브 또는 프로브가 고정된 비드를 점착제를 이용하여 기판의 표면에 고정시키는 것을 특징으로 하는 바이오칩의 제조방법에 대해 특허출원(대한민국 특허출원번호 제10-2004-104944호)을 한 바 있다. 상기 특허에 따르면, 프로브가 고정된 비드를 기판에 물리적 장벽이나 전기장에 의하지 않고 점착제에 의해 고정시키는 것이 가능하나, 이 역시 비드를 기판에 고정시키기 위해서는 별도의 점착제를 첨가해야 하는 번거로움이 여전히 존재한다. On the other hand, the present applicant filed a patent for a method of manufacturing a biochip, characterized in that the bead fixed to the surface of the substrate using a pressure-sensitive adhesive as a probe or a probe is fixed as part of the method for introducing the beads on the chip (Korean patent Application No. 10-2004-104944). According to the above patent, it is possible to fix the bead to which the probe is fixed to the substrate by means of an adhesive without a physical barrier or an electric field, but this still hass to add a separate adhesive to fix the beads to the substrate. do.

상기 발명의 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 생체분자를 고정하는 지지체와 칩 기판 표면에 대한 점착제로서의 특징을 동시에 가져서 별도의 장치 및 처리 과정 없이 바이오칩 상에 직접 고정시킬 수 있는 점착성 비드 및 이를 이용한 바이오칩을 개발하여 특허출원(대한민국 특허출원번호 제10-2005-0086284호)를 한 바 있다.  그러나, 본 출원인의 상기 발명은 기판에 부착되는 경제적이고 편리한 점착성 비드에 대한 것이고, 점착성 비드가 아닌 통상적인 비드를 칩 내부 혹은 외부에 도입하는 방법에 대한 방법에 대해서는 제시하고 있지 않다. In order to solve the problems of the present invention, the applicant has the characteristics as a pressure-sensitive adhesive to the surface of the support and the chip substrate fixing the biomolecules at the same time to be directly fixed on the biochip without a separate device and treatment process and using the same He developed a biochip and filed a patent application (Korean Patent Application No. 10-2005-0086284). However, the present applicant's invention relates to economical and convenient adhesive beads attached to a substrate, and does not suggest a method for introducing a conventional bead into or out of a chip other than the adhesive beads.

따라서, 당업계에서는 생체분자가 고정된 비드를 칩 내부 혹은 외부에 별도의 장치 및 처리 과정 없이 간단한 공정을 통하여 상기 비드를 바이오칩 상에 직접 고정시킬 수 있고, 생체분자의 생리활성을 유지하는데 적합한 바이오칩의 제조방법 의 개발이 절실히 요구되고 있다. Therefore, in the art, the beads fixed with biomolecules can be directly immobilized on the biochips through a simple process without a separate device and processing process inside or outside the chip, and biochips suitable for maintaining the biomolecule bioactivity There is an urgent need for the development of a process for the preparation of methacrylates.

이에 본 발명자들은, 생체분자가 고정된 비드를 칩 내부 혹은 외부에 별도의 장치 및 처리 과정 없이 간단한 공정을 통하여 상기 비드를 바이오칩 상에 직접 고정시킬 수 있고, 생체분자의 생리활성을 유지하는데 적합한 바이오칩을 개발하고자 예의 노력한 결과 본 발명을 완성하게 되었다. Accordingly, the present inventors can directly fix the beads fixed on the biomolecule on the biochip through a simple process without a separate device and processing process inside or outside the chip, and suitable for maintaining the biological activity of the biomolecule Efforts have been made to develop the present invention.

결국 본 발명의 주된 목적은, 생체분자를 비드에 고정시켜 비드 현탁액을 제조하고, 상기 비드 현탁액에 고분자겔을 형성할 수 있는 단량체와 가교제의 혼합물을 첨가한 다음 혼합하고, 이를 기판 상에 스팟팅(spotting)한 다음, 상기 스팟팅된 스팟을 중합시켜 기판 상에 고정시키는 것을 포함하는 바이오칩의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 바이오칩을 제공하는데 있다. Eventually, the main object of the present invention is to prepare a bead suspension by immobilizing the biomolecules to the beads, add a mixture of monomer and crosslinking agent capable of forming a polymer gel to the bead suspension, then mix and spot it on the substrate. The present invention provides a method of manufacturing a biochip, which comprises polymerizing the spotted spot and then fixing the spotted spot on a substrate, and a biochip manufactured by the method.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 바이오칩에 표적물질을 함유하는 시료를 적용하고, 바이오칩 상의 생체분자와 특이적으로 결합하는 표적물질을 검출하는 단계를 포함하는 시료 내 표적물질의 검출방법을 제공하는데 있다. Still another object of the present invention is to provide a method for detecting a target material in a sample, comprising applying a sample containing the target material to the biochip and detecting a target material that specifically binds to the biomolecule on the biochip. .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 생체분자를 비드에 고정시켜 비드 현탁액을 제조하는 단계; (b) 상기 비드 현탁액에 고분자겔을 형성할 수 있는 단량체와 가교제의 혼합물을 첨가한 다음, 혼합하는 단계; (c) 상기 혼합물을 기판 상에 스팟팅(spotting)하는 단계; 및 (d) 상기 스팟팅된 스팟을 중합시켜 기판 상에 고정시키는 단계를 포함하는 바이오칩의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of (a) fixing the biomolecules to the beads to prepare a bead suspension; (b) adding a mixture of a monomer capable of forming a polymer gel and a crosslinking agent to the bead suspension, followed by mixing; (c) spotting the mixture on a substrate; And (d) polymerizing the spotted spots to fix the spotted spots onto a substrate.

본 발명에 있어서, (e) 상기 중합된 스팟을 건조하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 건조 온도는 단백질의 경우 15~33℃이고, DNA의 경우는 15~90℃인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 (a) 단계의 비드 현탁액은 수성 현탁액인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 생체분자는 핵산, 아미노산, 단백질, 펩타이드, 지질, 탄수화물, 효소기질, 리간드 및 코팩터로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, (e) it may be characterized in that it further comprises the step of drying the polymerized spot, the drying temperature is 15 ~ 33 ℃ for protein, 15 ~ 90 ℃ for DNA It may be characterized in that, the bead suspension of step (a) may be characterized in that the aqueous suspension, the biomolecule is a nucleic acid, amino acids, proteins, peptides, lipids, carbohydrates, enzyme substrates, ligands and cofactors It may be characterized in that any one selected from the group consisting of.

본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 비드는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 셀룰로오스, 폴리글리시딜 메타크릴레이트, 폴리피롤, 폴리티오펜, 유리, 쿼츠, 실리카 및 메탈계 비드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 (a) 단계의 생체분자를 비드에 고정시키는 방법은 소수성 흡착, 공유결합 및 정전기적 인력으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the bead of step (a) from the group consisting of polystyrene, polymethyl methacrylate, cellulose, polyglycidyl methacrylate, polypyrrole, polythiophene, glass, quartz, silica and metal-based beads It may be characterized in that any one selected, the method of immobilizing the biomolecule of the (a) to the bead may be characterized in that any one selected from the group consisting of hydrophobic adsorption, covalent bonds and electrostatic attraction.

본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계의 단량체 혼합물은 물, 에탄올, 메탄올, 디엠에프, 디엠에스오, 아세톤 및 엔엠피로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 수성 매질에 단량체 및 가교제를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 (b) 단계의 단량체는 아크릴아미드, 이소프로필아크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 팔리톨레산, 올레산, 리놀레산, 아라키돈산, 리놀렌산, 알릴알콜 및 비닐알콜로 이 루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 (b) 단계의 가교제는 비스아크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 폴리에틸렌글리콜 다메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the monomer mixture of step (b) is prepared by mixing the monomer and the crosslinking agent in any one or more aqueous medium selected from the group consisting of water, ethanol, methanol, DM, DMS, acetone and NMP. The monomer of step (b) may be acrylamide, isopropylacrylamide, polyethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, paritoleic acid, oleic acid, linoleic acid, arachidonic acid, It may be characterized in that any one or more selected from the group consisting of linolenic acid, allyl alcohol and vinyl alcohol, wherein the crosslinking agent of step (b) is made of bisacrylamide, polyethylene glycol diacrylate and polyethylene glycol dimethacrylate It may be characterized in that any one or more selected from the group have.

본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계에서 중합개시제를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 중합개시제는 암모늄퍼설페이트, 테트라메틸에틸렌디아민(TEMED), 리보플라빈, 리보플라빈-5'-포스페이트, 2-히드록시-2-메틸프로파논 및 2,2-디에톡시아세토페논으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, it may be characterized in that the addition of the polymerization initiator in step (b), the polymerization initiator is ammonium persulfate, tetramethylethylenediamine (TEMED), riboflavin, riboflavin-5'-phosphate, It may be characterized in that any one or more selected from the group consisting of 2-hydroxy-2-methylpropanone and 2,2-diethoxyacetophenone.

본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계에서 글리시딜메타크릴레이트, N-히드록시숙신이미드화 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트 및 가지형 폴리에틸렌글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 첨가제를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 (b) 단계에서 염화나트륨, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화암모늄, 황산나트륨, 황산마그네슘, 황산칼슘, 황산암모늄, 탄산나트륨, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 탄산암모늄, 질산나트륨, 질산칼슘, 질산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 염을 추가로 첨가하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, in addition to the addition of any one or more additives selected from the group consisting of glycidyl methacrylate, N-hydroxysuccinimide polyethylene glycol acrylate and branched polyethylene glycol in the step (b) It may be characterized in that, in step (b) sodium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, ammonium chloride, sodium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, ammonium sulfate, sodium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, ammonium carbonate, sodium nitrate, calcium nitrate, It may be characterized by further adding any one or more salts selected from the group consisting of ammonium nitrate.

본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계의 스팟팅은 잉크젯에 의해 수행하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 (e) 단계의 중합은 화학적 중합법, UV 중합법 및 광화학적 중합법으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 방법인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the spotting of the step (d) may be performed by inkjet, the polymerization of the step (e) is from the group consisting of chemical polymerization, UV polymerization and photochemical polymerization It may be characterized in that it is any one method selected.

본 발명에 있어서, 상기 기판은 마이크로웰, 슬라이드 기판 및 랩온어칩의 미세유로로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 기판의 재료는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 시클릭 올레핀 코폴리머(Cyclic olefin copolymer), 폴리노르보넨(polynorbonene), 스틸렌-부타디엔 코폴리머(SBC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene), 유리, 실리콘, 히드로겔, 실리콘, 금속, 세라믹 및 다공성 멤브레인으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 기판의 표면은 기능기로 수식된 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 기능기는 아민기, 카르복실기, 에폭시기, 이소시아닐기, 이미드기, 아지드기, 할로겐기, 포스페이트기, 설페이트기, 암모늄기, 벤조퀴논 및 안트라퀴논으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the substrate may be any one selected from the group consisting of microchannels of a microwell, a slide substrate, and a lab-on-a-chip, and the material of the substrate is polymethyl methacrylate (PMMA), poly Carbonate (PC), polystyrene (PS), cyclic olefin copolymer, polynorbonene, styrene-butadiene copolymer (SBC), acrylonitrile butadiene styrene, glass, It may be characterized in that any one or more selected from the group consisting of silicon, hydrogel, silicon, metal, ceramic and porous membrane, the surface of the substrate may be characterized in that the functional group modified, the functional group is an amine group, Carboxyl group, epoxy group, isocyanyl group, imide group, azide group, halogen group, phosphate group, sulfate group, ammonium group, benzo Not less than one selected from the group consisting of rice and anthraquinone can be characterized.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조된 바이오칩을 제공한다. The present invention also provides a biochip manufactured by the above method.

본 발명은 또한, (a) 제21항의 바이오칩에 표적물질을 함유하는 시료를 적용하는 단계; 및 (b) 상기 바이오칩 상의 생체분자와 특이적으로 결합하는 표적물질을 검출하는 단계를 포함하는 시료 내 표적물질의 검출방법을 제공하며, 상기 표적물질의 검출은 방사성 동위 원소나 발광(luminescence) 또는 발색 염료 등의 생체표지자(biolabel)를 이용한 검출법, 생체 효소를 이용한 면역 검출법(enzyme-linked immunoassay, ELISA), 전기화학적 검출법(electrochemical immunoassay), 입자 탁도를 이용한 검출법(particle turbidimetric immunoassay)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다. The present invention also comprises the steps of: (a) applying a sample containing a target material to the biochip of claim 21; And (b) detecting a target material that specifically binds to the biomolecule on the biochip, wherein the detection of the target material comprises radioisotopes or luminescence or From the group consisting of a detection method using a biolabel such as a coloring dye, an enzyme-linked immunoassay (ELISA), an electrochemical immunoassay, a particle turbidimetric immunoassay (particle turbidimetric immunoassay) It may be characterized by using any one or more selected.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

(1) 생체분자가 고정된 비드 수성 현택액의 제조 (1) Preparation of Bead-Aqueous Suspensions Fixing Biomolecules

고분자겔의 포어 크기는 전체 혼합물에서 차지하는 단량체와 가교제의 함량 및 첨가 물질을 사용하여 조절할 수 있다.  단량체의 함량은 10~60 부피%의 범위가 바람직하고, 10~40 부피%가 더욱 바람직하며, 가교제의 함량은 1~20 부피%의 범위가 바람직하고, 1~10 부피%의 범위가 더욱 바람직하다. The pore size of the polymer gel can be controlled using the content of monomers and crosslinkers and the additives in the total mixture. The content of the monomer is preferably in the range of 10 to 60% by volume, more preferably 10 to 40% by volume, the content of the crosslinking agent is preferably in the range of 1 to 20% by volume, and more preferably in the range of 1 to 10% by volume. Do.

상기 서술한 단량체 중 1종 이상과 가교제 중 1종 이상의 혼합물을 기본 물질로 사용할 수 있으며, 칩 표면에 대한 고분자겔의 고정력을 향상하기 위하여 추가적으로 첨가제를 혼합할 수 있다.  첨가제의 함량은 1~20 부피% 범위가 바람직하며, 1~10 부피% 범위가 더욱 바람직하다. Mixtures of one or more of the monomers described above and one or more of crosslinking agents may be used as the base material, and additives may be additionally mixed to improve the fixing force of the polymer gel to the chip surface. The content of the additive is preferably in the range of 1 to 20% by volume, more preferably in the range of 1 to 10% by volume.

또한, 생체분자의 확산이 촉진되도록 마크로포러스 고분자겔 스팟을 형성하기 위하여, 상기 단량체 혼합물에 염을 첨가할 수 있다. In addition, salts may be added to the monomer mixture to form macroporous polymer gel spots so as to promote diffusion of biomolecules.

본 발명은 비드 고정을 위한 고분자겔을 형성하기 위하여 단량체를 중합하는 겔화과정을 수반한다.  이때, 중합의 효율을 높이기 위해 중합법에 따라 적절한 중합 개시제를 첨가할 수 있으며, 중합 개시제의 함량은 0.1~10 부피%가 바람직하다. The present invention involves a gelation process for polymerizing monomers to form polymer gels for bead fixation. In this case, in order to increase the efficiency of the polymerization, an appropriate polymerization initiator may be added according to the polymerization method, and the content of the polymerization initiator is preferably 0.1 to 10% by volume.

상기 단량체 혼합물을 제조할 때 사용하는 수성 매질로는 수성 특성을 갖는 임의의 용매를 사용할 수 있으며, 예를 들면 물, 에탄올, 메탄올, 디엠에프, 디엠에스오, 아세톤, 엔엠피가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 물이 사용될 수 있다. As the aqueous medium used to prepare the monomer mixture, any solvent having aqueous properties may be used, and examples thereof include water, ethanol, methanol, DM, DMS, acetone, and NMP, but are not limited thereto. However, water may be used.

상기 제조된 비드 수성 현탁액과 단량체 혼합물을 배합하여 스팟팅하는데,  이때 각 배합비는 형성하고자 하는 바이오칩에서 검출하고자 하는 검출원의 농도 범위 그리고 목적하는 다공 구조의 포어 크기에 따라 결정되는데, 바람직하게는 비드 수성 현탁액은 0.1~5 부피% 범위, 단량체 혼합물은 5~30 부피% 범위가 적당하다.  단량체 혼합물이 전체 30 부피%를 초과하면 상용성이 떨어지고 칩 기재 상에 스팟 형성이 제대로 되지 않는다. The above-mentioned bead aqueous suspension and monomer mixture are combined and spotted, wherein each compounding ratio is determined according to the concentration range of the detection source to be detected in the biochip to be formed and the pore size of the desired porous structure. Suitable aqueous suspensions range from 0.1 to 5% by volume and monomer mixtures from 5 to 30% by volume. If the monomer mixture exceeds 30% by volume in total, the compatibility is poor and spot formation on the chip substrate is poor.

(2) 고분자 겔화반응을 이용하여 생체분자가 고정된 비드를 칩 기판 상에 고정화 (2) Immobilization of Biomolecule-immobilized Beads on a Chip Substrate by Polymer Gelation

상기 비드 수성 현탁액과 단량체 혼합물의 혼합액이 제조되면, 그 혼합액을 기판 상에 스팟팅함으로써 상기 생체분자가 고정된 비드를 기판 표면에 고정 시킨다.  상기 스팟팅은 당업계에서 통상적으로 사용되는 임의의 스팟팅 방법을 이용할 수 있으며, 대표적으로 잉크젯에 의해 스팟팅을 수행할 수 있다.  잉크젯을 사용할 경우 본 발명에서 개발된 단량체 혼합액을 정량적으로 기판 위에 분사하는 것이 용이하므로 유리하다. Once the mixed solution of the bead aqueous suspension and monomer mixture is prepared, the beads fixed with the biomolecules are fixed to the substrate surface by spotting the mixed solution on a substrate. The spotting may use any spotting method conventionally used in the art, and typically, spotting may be performed by inkjet. When using an inkjet it is advantageous because it is easy to quantitatively spray the monomer mixture solution developed in the present invention on a substrate.

분주된 스팟의 겔화반응은 기본적으로 단량체 혼합물의 고분자 중합 과정으로서, 개시제의 화학적인 분해를 통해 반응을 진행하는 화학적 중합법과 UV 혹은 플라스마와 같은 광개시에 의해 반응을 진행하는 광화학적 중합법 등이 가능하다. The gelation reaction of the spots is basically a polymer polymerization process of the monomer mixture, such as a chemical polymerization process that proceeds through chemical decomposition of an initiator and a photochemical polymerization process that proceeds by photoinitiation such as UV or plasma. It is possible.

도 1은 본 발명에 따른 바이오칩의 제조방법에서 생체분자가 고정된 비드를 포함하는 단량체 혼합물을 겔화시켜 기판 상에 고분자겔로 이루어진 스팟을 형성하는 과정을 나타내는 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing a process of forming a spot made of a polymer gel on a substrate by gelling a monomer mixture including beads in which a biomolecule is immobilized in the method of manufacturing a biochip according to the present invention.

상기 스팟팅 단계와 겔화단계를 수행한 후, 필요에 따라 스팟의 수성 매질을 건조하는 단계를 추가할 수 있다.  건조는 스팟팅에 의한 바이오칩을 제조할 때 사용되는 통상적인 건조 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들어 상온 건조가 있다. 물질에 따라 적정한 건조 온도가 있는데, 단백질의 경우는 15~33℃이고 DNA의 경우는 15~90℃이다. After performing the spotting step and the gelling step, a step of drying the aqueous medium of the spot may be added as necessary. Drying may be used a conventional drying method used when manufacturing a biochip by spotting, for example, room temperature drying. There is an appropriate drying temperature depending on the material, 15-33 ℃ for proteins and 15-90 ℃ for DNA.

도 2a는 기판 상에 고정된 고분자겔 스팟을 주사 전자 현미경으로 관찰하여 촬영한 사진이고, 도 2b는 마크로포어를 가지는 고분자겔에 생체분자가 고정된 비드가 담지되어 있는 것을 관찰한 현미경 사진이다.  Figure 2a is a photograph taken by observing the polymer gel spot fixed on the substrate with a scanning electron microscope, Figure 2b is a micrograph observing that the bead is fixed to the biomolecule on the polymer gel having a macropore.

실시예Example 1:  One: 칩상에서On a chip 겔화반응을Gelation reaction 통한  through 스팟의Spot 형성 formation

형광염료인 Cyanine 3가 표지된 면역글로불린을 폴리스티렌 비드(직경 600nm)에 고정하여, 1 중량%의 비드 수성 현탁액을 제조하였다.  또한, 수성 매질인 증류수에 단량체인 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(평균분자량 360), 가교제인 폴리에틸렌글리콜 다메타크릴레이트(평균분자량 550) 및 중합개시제 2-히드록시-2-메틸프로파논[시바 가이지(Ciba Geigy)사의 다로큐어(DAROCURTM) 1173]을 각각 90:9:1 부피비로 섞어 단량체 함량이 40 부피%인 단량체 혼합물을 제조하였다.  The fluorescent dye Cyanine 3 labeled immunoglobulin was immobilized on polystyrene beads (600 nm in diameter) to prepare an aqueous suspension of 1% by weight of beads. In addition, polyethylene glycol methacrylate (average molecular weight 360) as a monomer, polyethylene glycol damethacrylate (average molecular weight 550) as a crosslinking agent, and polymerization initiator 2-hydroxy-2-methylpropanone [Shiba Gaiji] are used in distilled water as an aqueous medium. DAROCUR 1173] (Ciba Geigy) was mixed at a volume ratio of 90: 9: 1, respectively, to prepare a monomer mixture having a monomer content of 40% by volume.

상기 준비된 비드 수성 현탁액과 단량체 혼합물을 1:1 부피비로 혼합하여 최종적으로 단량체 함량이 20 부피%, 비드 함량이 0.5 무게%인 혼합물을 제조하였다.  또한 상기에 기술한 바와 같은 방법으로 단량체 10 부피%, 5 부피% 및 1 부피% 의 혼합액을 각각 제조하였다.  The prepared bead aqueous suspension and monomer mixture were mixed in a 1: 1 volume ratio to prepare a mixture having a monomer content of 20% by volume and a bead content of 0.5% by weight. In addition, a mixture of 10% by volume, 5% by volume and 1% by volume of the monomer was prepared in the same manner as described above.

상기 제조된 단량체 20 부피%, 10 부피%, 5 부피% 및 1 부피% 혼합액을 PMMA 슬라이드 상에 0.5㎕ 부피의 액적을 스팟팅하고, UV(365nm, 100mW/cm2)를 1분간 조사하여 겔화시켰다(도 3).  그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 10~20 부피%의 고분자겔 함량을 가지는 스팟들의 비드가 우수한 균일도를 가지는 것을 확인할 수 있었다.  20% by volume, 10% by volume, 5% by volume and 1% by volume of the prepared monomers were spotted onto the PMMA slide with a volume of 0.5 μl, and gelled by irradiation of UV (365 nm, 100 mW / cm 2 ) for 1 minute. (FIG. 3). As a result, as shown in Figure 3, it was confirmed that the beads of the spot having a polymer gel content of 10 to 20% by volume has excellent uniformity.

한편, 스팟팅되는 액적의 부피를 조절하여 기판에 형성되는 스팟의 크기를 조절하였다.  상기와 같은 방법으로 20 부피%와 15 부피%의 단량체 혼합액을 준비하고, 잉크젯 어레이어를 이용하여 각각 50 및 20nL의 액적을 아민 수식된 PMMA(AmPMMA) 기판 상에 분주하였다(도 4).  그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 스팟팅되는 액적의 부피를 적게 함으로써 기판에 고정된 고분자겔 스팟의 크기를 작게 조절할 수 있었으며, 고분자겔을 20nL를 분주한 경우에도 형광 비드의 분포가 균일하였다. On the other hand, the size of the spot formed on the substrate was adjusted by adjusting the volume of the droplet to be spotted. In the same manner as described above, 20% by volume and 15% by volume of the monomer mixture were prepared, and 50 and 20 nL of droplets were respectively dispensed onto the amine-modified PMMA (AmPMMA) substrate using an inkjet arrayer (FIG. 4). As a result, as shown in FIG. 4, the size of the polymer gel spot fixed to the substrate was reduced by reducing the volume of the droplet to be spotted, and the distribution of the fluorescent beads was uniform even when 20 nL of the polymer gel was dispensed. .

실시예Example 2: PMMA 기판의 표면  2: surface of PMMA substrate 아민화Amination 수식 Equation

고분자겔 스팟과 기판 간의 공유 결합을 가능하게 하기 위하여 기판 표면을 아민화 수식하였다.  에틸렌디아민과 2.5 M 부틸리슘을 부피비 67:33로 준비하고, 알곤 대기 조건에서 5시간 반응하여 아민활성화 용액을 준비하였다.  The substrate surface was aminated to modify the covalent bond between the polymer gel spot and the substrate. Ethylenediamine and 2.5 M butyllithium were prepared in a volume ratio of 67:33, and reacted for 5 hours under argon atmosphere to prepare an amine activation solution.

폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 기판을 이소프로필알콜과 증류수로 초음파 세 척하고, 상기 아민활성화 용액에 30초간 침지시킨 다음, 이를 에탄올과 증류수로 초음파 세척하고, 건조하여 아민 수식된 폴리메틸메타크릴레이트 기판을 제조하였다.  상기 제조된 기판을 ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) 분석하였다(도 5a).  그 결과, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 수식된 아민기의 특정 피크(N1s)를 확인할 수 있었다.  또한, 상기 제조된 기판을 AFM(Atomic Force Microscopy) 분석을 통해, 기판 표면의 거칠기를 측정하였는데(도 5b), 그 결과, 도 5b에 나타난 바와 같이, 4nm(RMS) 수준의 고른 표면 거칠기를 가짐을 알 수 있었다.  The polymethyl methacrylate (PMMA) substrate was ultrasonically washed with isopropyl alcohol and distilled water, immersed in the amine activation solution for 30 seconds, and then ultrasonically washed with ethanol and distilled water, dried and amine-modified polymethylmethacryl. Rate substrates were prepared. The prepared substrate was analyzed by Electron Spectroscopy for Chemical Analysis (ESCA) (FIG. 5A). As a result, as shown in FIG. 5A, the specific peak (N1s) of the modified amine group was confirmed. In addition, the prepared substrate was measured by AFM (Atomic Force Microscopy) analysis to measure the roughness of the substrate surface (FIG. 5B). As a result, as shown in FIG. 5B, the substrate has an even surface roughness of 4 nm (RMS) level. And it was found.

형광 정량법을 이용하여, 수식된 아민기의 상대적인 치환율을 평가하였다.  반응성 형광 염료로서 5-(6-)카르복시테트라메틸로다민 숙신에스터(TAMRA)를 사용하였고, 정량을 위한 장치로 엑슨(Axon)사의 형광 스캐너를 이용하였다.  도 5b에 나타난 바와 같이, 상기 제조된 기판은 상용화된 대표적인 아민실란화 유리 슬라이드인 코닝(Corning)사의 아민 치환율에 근접하는 수준으로 상기 기판이 제조됨을 알 수 있었다. Fluorescence quantitation was used to evaluate the relative substitution rates of the modified amine groups. 5- (6-) carboxytetramethylhodamine succinic ester (TAMRA) was used as a reactive fluorescent dye, and an fluorescence scanner of Axon Corporation was used as a device for quantification. As shown in Figure 5b, the prepared substrate was found to be prepared at a level close to the amine substitution rate of Corning (Corning), a representative commercial amine silanated glass slide.

비교예Comparative example 1: 기판 재질에 따른  1: according to the substrate material 고분자겔Polymer gel 스팟의Spot 형상 비교 및  Shape comparison and 고정력Holding force 시험 exam

기판 재질에 따른 고분자겔 스팟의 고정력을 비교하였다.  상기 실시예 1과 같은 방법으로 Cyanine 3 형광 표지 면역글로불린이 코팅된 폴리스티렌 비드 0.5 중량%를 포함하는, 18 부피% 단량체 혼합액을 제조하였다.  The fixing force of the polymer gel spots according to the substrate material was compared. In the same manner as in Example 1, 18% by volume monomer mixture containing 0.5 wt% of polystyrene beads coated with Cyanine 3 fluorescently labeled immunoglobulin was prepared.

비교 대상이 되는 기판인 일반 유리(코닝사), 아미노실란 처리된 유리(제노 포어(Xenopore)사), PMMA(LG화학의 EG920, IF870), 아민 수식된 PMMA, 시클릭 올레핀 코폴리머(Euray 슬라이드, 엑시콘(Exiqon)사) 슬라이드를 준비하고, 각각의 기판 위에 0.5㎕의 단량체 혼합액을 20개씩 스팟팅한 후, 겔화시켰다.  Comparative glass substrates (Corning), aminosilane-treated glass (Xenopore), PMMA (EG920, IF870 from LG Chem), amine-modified PMMA, cyclic olefin copolymer (Euray slide, Exiqon) slides were prepared, and 20 μl of a monomer mixture solution was spotted on each substrate, followed by gelation.

상기 기판을 0.1 부피%의 트윈(Tween 20)을 포함한 포스페이트 버퍼 수용액(pH 7.4)으로 10분간 2회 흔들어 세척하였고, 보다 강한 세척 조건으로 메모렉(Memorec)사의 aHybTM 기기를 사용하여 150㎕/분의 유속으로 1분간 2회 강하게 세척하였다.  각각의 세척 단계 전후의 스팟의 개수를 세어 상기 기판에 대한 고분자겔 스팟의 고정력을 상대적으로 평가하였다(도 6a).  그 결과, 도 6a에 나타난 바와 같이, PMMA 계열의 기판에 대하여 스팟의 고정력이 우수함을 알 수 있었다.  또한, 유리 소재에 형성된 스팟에 비하여, 플라스틱 소재의 기판에 형성된 스팟의 형상이 보다 균일함을 알 수 있었다(도 6b). The substrate was washed by shaking 2 0.1% by volume of Tween (Tween 20) containing a phosphate buffer solution for 10 min (pH 7.4) times, using a stronger washing conditions to note rack (Memorec)'s aHyb TM device 150㎕ / Strong washing was performed twice for 1 minute at a flow rate of minutes. The number of spots before and after each washing step was counted to relatively evaluate the fixing force of the polymer gel spots on the substrate (FIG. 6A). As a result, as shown in Figure 6a, it was found that the spot fixing force is excellent for the PMMA series substrate. In addition, it was found that the shape of the spot formed on the substrate of the plastic material is more uniform than the spot formed on the glass material (FIG. 6B).

실시예Example 3: 첨가제를 이용한  3: with additive 고분자겔의Of polymer gel 고정력Holding force 향상 Improving

아민 수식된 PMMA 기판의 표면 반응기와 공유결합이 가능한 첨가제를 단량체 혼합액에 첨가하여 스팟의 기판에 대한 고정력을 향상시켰다.  An additive covalently bonded to the surface reactor of the amine-modified PMMA substrate was added to the monomer mixture to improve the fixing force of the spot to the substrate.

수성 매질인 카보네이트 버퍼 수용액(pH 11) 310㎕에 단량체인 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(평균분자량 360)와 가교제인 폴리에틸렌글리콜 다메타크릴레이트(평균분자량 550)를 10:1 부피비로 섞은 혼합물 100㎕에 중합개시제인 2-히드록시-2-메틸프로파논[시바 가이지(Ciba Geigy)사의 다로큐어(DAROCURTM) 1173]를 40 ㎕와 첨가제인 글리시딜메타크릴산 50㎕를 넣고 혼합하였다. To 100 μl of a mixture of polyethylene glycol methacrylate (average molecular weight 360) and polyethyleneglycol dimethacrylate (average molecular weight 550) as a crosslinking agent in 310 μl of aqueous carbonate buffer solution (pH 11) as an aqueous medium. 40 μl of 2-hydroxy-2-methylpropanone (DAROCUR 1173, manufactured by Ciba Geigy), a polymerization initiator, and 50 μl of glycidylmethacrylic acid as an additive were added and mixed.

상기 혼합물에 Cyanine3 형광 표지 면역글로불린이 코팅된 폴리스티렌 비드 1 중량%의 수성 현탁액 500㎕를 혼합하여, 상기 첨가제 및 비드가 각각 5 부피%, 0.5 부피% 포함되고, 전체 단량체 함량이 15 부피%인 단량체 혼합물을 제조하였다. 500 µl of an aqueous suspension of 1% by weight of polystyrene beads coated with Cyanine3 fluorescently labeled immunoglobulin was mixed with the mixture, and the monomers contained 5% by volume and 0.5% by volume, respectively, and the total monomer content was 15% by volume. A mixture was prepared.

상술한 방법으로 첨가제(글리시딜메타크릴레이트)가 1 부피% 포함되고 전체 단량체 함량이 15 부피%인 단량체 혼합물과 첨가제를 포함하지 않는 15 부피% 단량체 혼합물을 각각 제조하였다. In the above-described method, a monomer mixture containing 1% by volume of an additive (glycidyl methacrylate) and a total monomer content of 15% by volume and a 15% by volume monomer mixture containing no additives were prepared, respectively.

상기 제조된 5 부피%, 1 부피%의 첨가제를 포함하는 혼합물 및 첨가제를 포함하지 않는 혼합물을 아민 수식된 PMMA 기판 상에 0.5㎕씩 스팟팅하고, 실시예 1과 같은 방법으로 겔화한 후, 메모렉(Memorec)사의 a-HybTM 기기를 사용하여 150㎕/분 유속으로 1분간 2회 강하게 세척하였다.  상기 강한 조건의 세척과정에서 스팟 내에 존재하는 비드가 소실되는데, 세척 전후의 스팟이 가지는 형광 세기의 변화를 측정하여 비드의 소실률을 측정하였다(도 7).  그 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 첨가제 함량이 증가할수록 비드의 소실률이 감소하는 것을 알 수 있었다. 0.5 μl of each of the prepared mixture containing 5% by volume and 1% by volume of the additive and the mixture without the additive was spotted on an amine-modified PMMA substrate, and gelled in the same manner as in Example 1. Washing was vigorously twice for 1 minute at 150 μl / min flow rate using a-Hyb instrument from Memorec. In the strong washing process, the beads present in the spot are lost, and the loss rate of the beads was measured by measuring the change in fluorescence intensity of the spot before and after washing (FIG. 7). As a result, as shown in Figure 7, it can be seen that as the additive content increases the loss rate of the beads decreases.

실시예Example 4:  4: 마크로포러스Macroporus (( macroporousmacroporous ) ) 고분자겔의Of polymer gel 형성 formation

고분자겔의 포어를 마이크로 수준의 크기로 크게 형성하였다.  단량체 혼합물에 염을 첨가하면, 스팟팅액이 겔화하는 과정에서 수성 매질과 상분리가 촉진되므로, 형성되는 고분자겔의 포어를 마이크로 수준으로 크게 할 수 있다. The pores of the polymer gel were largely formed at the micro level. When salt is added to the monomer mixture, the aqueous medium and the phase separation are promoted in the process of gelling the spotting liquid, so that the pore of the formed polymer gel can be made to a micro level.

먼저, 단량체인 아크릴아미드와 비스아크릴아미드를 37.5:1 부피비로 혼합하고, 이를 3.3M 염화나트륨 수용액에 5~10 중량% 첨가한 다음, 이 수용액 40㎕에 5 중량%의 암모늄퍼설페이트 수용액 2㎕, 테트라메틸에틸렌디아민 1.2㎕를 혼합한 후, 이 혼합액을 PMMA 기판 상에 스팟팅하여 40분간 실시예 1과 같은 겔화 과정을 진행하였다(도 8a, 8b).  그 결과, 도 8a 및 도 8b에 나타난 바와 같이, 10~20㎛ 수준의 깊은 포어 채널과 동시에 2~3㎛ 수준의 마이크로포어가 형성되었다. First, the monomer acrylamide and bisacrylamide are mixed in a volume ratio of 37.5: 1, and 5 to 10 wt% of the monomer is added to a 3.3 M aqueous sodium chloride solution, and then 2 μl of a 5 wt% aqueous solution of ammonium persulfate is added to 40 μl of the aqueous solution. After mixing 1.2 μl of tetramethylethylenediamine, the mixture was spotted on a PMMA substrate, and then gelled for 40 minutes as in Example 1 (FIGS. 8A and 8B). As a result, as shown in FIGS. 8A and 8B, micropores of 2 to 3 μm were formed simultaneously with deep pore channels of 10 to 20 μm.

또한, 비드 수성 현탁액을 포함한 단량체 혼합액을 상기와 같은 방법으로 진행하면, 도 2b에 나타난 바와 같이 마이크로포어에 비드가 담지된 스팟을 제조할 수 있다. In addition, when the monomer mixture including the aqueous bead suspension is carried out in the same manner as described above, as shown in Figure 2b it is possible to prepare a spot on which beads are supported in the micropores.

실시예Example 5:  5: 스팟의Spot 자체 형광 측정 및 비특이적 단백질 결합 Self-fluorescence measurement and nonspecific protein binding

본 발명의 고분자겔을 이용한 비드 고정 방법을 바이오칩에 응용하기 위한 사전 실험으로서 상기의 비드를 포함하는 단량체 혼합액을 칩 기재상에 나노스팟팅하고 자체형광(autofluorescence)과 비특이적 결합(non-specific binding) 정도를 측정하였다.  생체분자를 비드에 고정하기 위하여, 3.1mg/㎕ 농도의 소혈청알부민 포스페이트 수용액 200㎕와 2 중량% 폴리스티렌 비드(직경 600nm) 수성 현탁액 200㎕를 혼합하고, 상온에서 15시간 동안 흔들면서 반응시켰다.  As a preliminary experiment for applying the bead fixation method using the polymer gel of the present invention to a biochip, the monomer mixture containing the beads is nanospotted on a chip substrate, and the degree of autofluorescence and non-specific binding is different. Was measured. To fix the biomolecules into beads, 200 μl of an aqueous solution of bovine serum albumin phosphate at a concentration of 3.1 mg / μl and 200 μl of an aqueous suspension of 2 wt% polystyrene beads (600 nm in diameter) were mixed and reacted by shaking at room temperature for 15 hours.

상기 현탁액을 원심분리 및 세척을 반복하여 1.0 또는 2.5 중량%의 비드 수성 현탁액을 각각 제조하였다.  상기 비드 수성 현탁액 15㎕에 10 중량% 단량체 혼합물(아크릴아미드:비스아크릴아미드 37.5:1 부피비, 5M 염화나트륨 수용액) 15㎕ 와 중합개시제인 2-히드록시-2-메틸프로파논[시바 가이지(Ciba Geigy)사의 다로큐어(DAROCURTM) 1173]을 0.4㎕를 섞어, 최종 비드 함량이 0.5%와 1.25 중량%인 단량체 혼합액을 제조하였다.  The suspension was centrifuged and washed repeatedly to prepare 1.0 or 2.5 wt% aqueous beads suspension, respectively. 15 μl of the aqueous bead suspension, 15 μl of a 10% by weight monomer mixture (acrylamide: bisacrylamide 37.5: 1 volume ratio, 5M aqueous sodium chloride solution) and 2-hydroxy-2-methylpropanone as a polymerization initiator [Ciba Gaiji (Ciba) 0.4 μl of DAROCUR 1173 Co., Ltd. was mixed to prepare a monomer mixture having a final bead content of 0.5% and 1.25% by weight.

상기 단량체 혼합액을 잉크젯어레이어를 이용하여 PMMA 기판 상에 스팟팅하고, UV(365nm, 100mW/cm2)를 30분간 조사하여 스팟을 형성시켰다.  이 경우, 0.5 중량% 비드를 포함하는 단량체 혼합액은 50 nL, 1.25 중량% 비드를 포함하는 단량체 혼합액은 20㎕의 부피로 스팟팅하였다.  상기 기판을 상온에서 10시간 건조한 후, 형광이미지 스캐너(엑슨사)를 이용하여 고착된 스팟의 자체형광 세기를 측정하였다(도 9a).  그 결과, 도 9a에 나타난 바와 같이, 고분자겔 스팟의 자체형광 세기가 기저(background)의 형광 세기 대비(Signal-To-Noise Ratio; SNR)가 3을 넘지 않아 자체형광이 미미함을 알 수 있었다. The monomer mixture was spotted on the PMMA substrate using an inkjet array, and spots were formed by irradiating UV (365 nm, 100 mW / cm 2 ) for 30 minutes. In this case, 50 nL of the monomer mixture containing 0.5 wt% beads and the monomer mixture containing 1.25 wt% beads were spotted in a volume of 20 μl. After drying the substrate for 10 hours at room temperature, the fluorescence intensity of the spot adhered by using a fluorescence image scanner (Exxon) was measured (Fig. 9a). As a result, as shown in Fig. 9a, the self-fluorescence intensity of the polymer gel spot was less than 3 compared to the signal-to-noise ratio (SNR) of the background, indicating that the self-fluorescence was insignificant. .

한편, 상기와 같이 고분자겔에 의해 기판에 고정된 소혈청알부민 코팅 비드를 항 SAH(S-아데노실-L-호모시스테인) 항체 수용액으로 처리하여 단백질의 비특이적 결합 정도를 측정하였다(도 9b).  그 결과, 도 9b에 나타난 바와 같이, 항 SAH 항체의 비특이적 결합 반응 후에 측정한 스팟의 형광세기는 기저 형광 세기 대비 3을 넘지 않아 단백질의 비특이적 결합이 거의 없음을 알 수 있었다. On the other hand, the bovine serum albumin-coated beads immobilized on the substrate by the polymer gel as described above was treated with an anti-SAH (S-adenosyl-L-homocysteine) aqueous solution of the protein to determine the degree of nonspecific binding (Fig. 9b). As a result, as shown in Figure 9b, the fluorescence intensity of the spot measured after the non-specific binding reaction of the anti-SAH antibody did not exceed 3 compared to the base fluorescence intensity, it can be seen that there is almost no non-specific binding of the protein.

상기와 같은 자체 형광 세기 및 비특이적 결합이 미미하다는 상기 실험 결과는, 본 발명에서 제조된 점착성 비드를 기판에 고정하여 제조된 바이오칩의 성능이 우수하다는 것을 의미한다. The results of the experiment that the self-fluorescence intensity and non-specific binding as described above are insignificant means that the performance of the biochip manufactured by fixing the adhesive beads prepared in the present invention to the substrate is excellent.

실시예Example 6:  6: SAHSAH (S-(S- 아데노실Adenosyl -L-호모시스테인)의 표적물질에 대한 경쟁적 면역 검출 시험-L-homocysteine) competitive immunodetection test

상기 비드 지지체를 플라스틱 기판 상에 나노스팟팅하여, SAH 표적물질을 검출할 수 있는 간단한 바이오칩을 제작하고 면역 검출을 시험하였다.  The bead support was nanospotted on a plastic substrate to fabricate a simple biochip capable of detecting SAH targets and to test for immune detection.

상기 실시예 5와 같은 방법으로, 소혈청알부민과 SAH가 표지된 소혈청알부민을 코팅한 비드(0.5 중량% 및 1.25 중량%)를 포함하는 단량체 혼합물을 PMMA 기판 상에 50nL및 부피 20nL부피로 스팟팅한 후, 겔화하고 상온에서 20시간 건조하였다.  이 칩을 3 중량%의 소혈청알부민과 0.05 부피%의 Tween이 포함된 포스페이트버퍼(pH 7.4)로 30분간 블록킹(blocking)하고 세척하였다.  형광검출을 위하여 Cy3가 표지된 2차 항체(secondary antibody)를 항 SAH 항체와 미리 30분간 반응시킨 후, 여기에 검출하고자 하는 표적물질로서 SAH를 농도별로 혼합하여 칩의 스팟과 경쟁적 면역반응을 진행하였다.  SAH 농도에 따른 스팟의 형광 스캐너 사진 및 검출 결과를 도 10a와 10b(-●-, -▼-)에 각각 나타내었다.  형광신호는 표적물질 SAH를 첨가하지 않았을 때의 시그널을 100으로 하여 상대값으로 나타내었다.  본 실시예에서 제작된 칩을 이용한 경쟁적 면역 검출에 의한 SAH의 검출은 표적물질 SAH가 없는 경우 대비 80%이상 형광 신호가 감소하였으며, 이때의 검출 상한(highest detection limit)은 0.5~1μM 수준이었다. In the same manner as in Example 5, spotting a monomer mixture comprising bovine serum albumin and a bovine serum albumin coated with SAH (0.5 wt% and 1.25 wt%) onto a PMMA substrate with 50 nL and 20 nL volume After gelation, gelled and dried at room temperature for 20 hours. The chip was blocked for 30 minutes with phosphate buffer (pH 7.4) containing 3 wt% bovine serum albumin and 0.05 vol% Tween and washed. After detecting the Cy3-labeled secondary antibody (secondary antibody) with anti-SAH antibody for 30 minutes in advance for fluorescence detection, SAH is mixed by concentration as a target substance to be detected therein, and a competitive immune reaction is performed with the spot of the chip. It was. Fluorescence scanner photographs and detection results of spots according to SAH concentration are shown in FIGS. 10A and 10B (-●-,-▼-), respectively. The fluorescence signal was expressed as a relative value with a signal of 100 when the target material SAH was not added. In the SAH detection by competitive immunodetection using the chip fabricated in this embodiment, the fluorescence signal was reduced by more than 80% compared to the absence of the target material SAH, and the upper limit of detection was 0.5 ~ 1 μM.

비교예Comparative example 2: 2차원 생체분자 고정화법과 비교 2: Comparison with 2D Biomolecule Immobilization

본 발명의 고분자겔을 이용한 3차원 고정화법의 우수성을 검증하기 위하여, 다른 생체분자 고정화법으로서 상용화된 종래의 2차원 고정화법과 면역검출 성능을 비교하였다.  In order to verify the superiority of the three-dimensional immobilization method using the polymer gel of the present invention, compared with the conventional two-dimensional immobilization method and the immunodetection performance commercialized as another biomolecule immobilization method.

생체분자의 2차원 고정화가 가능한 대표적인 칩으로서 넝크(Nunc)사의 맥시소프(MaxiSorp)칩을 선택하여 SAH 표적물질에 대한 경쟁적 면역검출을 시험하고 그 결과를 실시예 6과 비교하였다. As a representative chip capable of two-dimensional immobilization of biomolecules, Nunc's MaxiSorp chip was selected to test competitive immunodetection against SAH target material and the results were compared with Example 6.

소혈청알부민과 SAH(S-아데노실-L-호모시스테인)가 표지된 소혈청알부민을 각각 글리세롤 20 부피%가 포함된 포스페이트버퍼에 0.5 mg/mL의 농도 용액으로 준비한 후, 맥시소프칩에 스팟팅하고 항습 챔버(humidity chamber)에서 20시간 동안 건조하였다.  스팟팅된 칩을 세척한 후, 실시예 6과 같은 방법으로 경쟁적 면역 반응을 진행하였다.  그 결과, 도 10b(-▲-)에 나타낸 바와 같이, 경쟁 반응에 의한 형광 신호의 최대 감소값은 50% 수준이며, 표준 정량 범위는 0.01~0.5μM로 실시예 6의 고분자겔을 이용한 고정화법의 검출 수준에 크게 미치지 못하였다. Bovine serum albumin and SAH (S-adenosyl-L-homocysteine) labeled bovine serum albumin were prepared in a solution of 0.5 mg / mL in a phosphate buffer containing 20% by volume of glycerol, respectively, and spotted on maxi chip. And dried for 20 hours in a humidity chamber. After washing the spotted chip, a competitive immune response was performed in the same manner as in Example 6. As a result, as shown in Figure 10b (-▲-), the maximum reduction value of the fluorescent signal by the competition reaction is 50% level, the standard quantification range is 0.01 ~ 0.5μM immobilization method using the polymer gel of Example 6 It did not reach the level of detection significantly.

상기 결과는 맥시소프칩을 이용한 종래의 2차원 고정화법은 생체분자의 집적화 정도가 낮고, 칩표면에 대한 입체 장애가 큰 것에 기인한 것이다.  이 결과로부터, 본 발명에 따른 고분자겔을 이용한 바이오칩이 종래의 바이오칩보다 상대적으로 우수함을 확인할 수 있었다. The above results are due to the fact that the conventional two-dimensional immobilization method using the maxi chip is low in the degree of integration of biomolecules and large steric hindrance to the chip surface. From this result, it was confirmed that the biochip using the polymer gel according to the present invention is relatively superior to the conventional biochip.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태 일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항 들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. As described above in detail specific parts of the present invention, for those of ordinary skill in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, which are not intended to limit the scope of the present invention. Will be obvious. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

본 발명에 따르면, 비드와 같이 넓은 표면적을 가지는 담체를 매개로 하므로, 고밀도의 생체분자를 효과적으로 바이오칩 기판 표면에 집적시킬 수 있고, 생체분자가 고정된 비드를 칩 내부 혹은 외부에 별도의 장치 및 처리 과정 없이 간단한 공정을 통하여 상기 비드를 바이오칩 상에 직접 고정시킬 수 있어 경제적으로 뛰어난 효과가 있다    According to the present invention, since a carrier having a large surface area such as a bead is used, high density biomolecules can be efficiently integrated on the surface of the biochip substrate, and beads fixed with the biomolecules are separately disposed in or outside the chip. The beads can be fixed directly on the biochip through a simple process without a process, which is economically effective.

본 발명에 따른 바이오칩은 상기 생체분자가 고정된 비드를 고분자겔의 다공 구조 내부에 캡슐화함으로써, 생체 친화적 환경을 조성하고 마이크로 수준 크기의 포어를 형성하여 생체분자의 생리활성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 면역검출 반응시 생체물질의 전달을 용이하게 하는 것이 가능하다.  The biochip according to the present invention encapsulates the beads in which the biomolecules are immobilized inside the porous structure of the polymer gel, thereby creating a bio-friendly environment and forming pores having a micro level size to maintain the biomolecule's physiological activity as well as the immunity. It is possible to facilitate the delivery of the biomaterial in the detection reaction.

Claims (23)

다음의 단계를 포함하는 바이오칩의 제조방법: Biochip manufacturing method comprising the following steps: (a) 생체분자를 비드에 고정시켜 비드 현탁액을 제조하는 단계; (a) immobilizing the biomolecules to the beads to prepare a bead suspension; (b) 상기 비드 현탁액에 고분자겔을 형성할 수 있는 단량체와 가교제의 혼합물을 첨가한 다음, 혼합하는 단계; (b) adding a mixture of a monomer capable of forming a polymer gel and a crosslinking agent to the bead suspension, followed by mixing; (c) 상기 혼합물을 기판 상에 스팟팅(spotting)하는 단계; 및 (c) spotting the mixture on a substrate; And (d) 상기 스팟팅된 스팟을 중합시켜 기판 상에 고정시키는 단계. (d) polymerizing and fixing the spotted spots on a substrate. 제1항에 있어서, (e) 상기 중합된 스팟을 건조하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1 further comprising (e) drying the polymerized spot. 제2항에 있어서, 상기 건조 온도는 단백질의 경우 15~33℃이고, DNA의 경우는 15~90℃인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 2, wherein the drying temperature is 15 to 33 ° C. for proteins and 15 to 90 ° C. for DNA. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 비드 현탁액은 수성 현탁액인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1 wherein the bead suspension of step (a) is an aqueous suspension. 제1항에 있어서, 상기 생체분자는 핵산, 아미노산, 단백질, 펩타이드, 지질, 탄수화물, 효소기질, 리간드 및 코팩터로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the biomolecule is any one selected from the group consisting of nucleic acids, amino acids, proteins, peptides, lipids, carbohydrates, enzyme substrates, ligands and cofactors. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 비드는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 셀룰로오스, 폴리글리시딜 메타크릴레이트, 폴리피롤, 폴리티오펜, 유리, 쿼츠, 실리카 및 메탈계 비드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법. The group of claim 1, wherein the bead of step (a) comprises polystyrene, polymethylmethacrylate, cellulose, polyglycidyl methacrylate, polypyrrole, polythiophene, glass, quartz, silica, and metal-based beads. And any one selected from. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 생체분자를 비드에 고정시키는 방법은 소수성 흡착, 공유결합 및 정전기적 인력으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the method of immobilizing the biomolecule of the step (a) is any one selected from the group consisting of hydrophobic adsorption, covalent bonding and electrostatic attraction. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 단량체 혼합물은 물, 에탄올, 메탄올, 디엠에프, 디엠에스오, 아세톤 및 엔엠피로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 수성 매질에 단량체 및 가교제를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the monomer mixture of step (b) is prepared by mixing the monomer and the crosslinking agent in any one or more aqueous medium selected from the group consisting of water, ethanol, methanol, DM, DMSO, acetone and NMP. Characterized in that the method. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 단량체는 아크릴아미드, 이소프로필아크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 팔리톨레산, 올레산, 리놀레산, 아라키돈산, 리놀렌산, 알릴알콜 및 비닐알콜로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the monomer of step (b) is acrylamide, isopropylacrylamide, polyethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, paritoleic acid, oleic acid, linoleic acid, arachidonic acid, At least one selected from the group consisting of linolenic acid, allyl alcohol and vinyl alcohol. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 가교제는 비스아크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 폴리에틸렌글리콜 다메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the crosslinking agent of step (b) is at least one selected from the group consisting of bisacrylamide, polyethylene glycol diacrylate, and polyethylene glycol dimethacrylate. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 중합개시제를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, further comprising adding a polymerization initiator in the step (b). 제11항에 있어서, 상기 중합개시제는 암모늄퍼설페이트, 테트라메틸에틸렌디아민(TEMED), 리보플라빈, 리보플라빈-5'-포스페이트, 2-히드록시-2-메틸프로파논 및 2,2-디에톡시아세토페논으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법. 12. The method of claim 11, wherein the polymerization initiator is ammonium persulfate, tetramethylethylenediamine (TEMED), riboflavin, riboflavin-5'-phosphate, 2-hydroxy-2-methylpropanone and 2,2-diethoxyacetophenone At least one selected from the group consisting of a method. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 글리시딜메타크릴레이트, N-히드록시숙신이미드화 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트 및 가지형 폴리에틸렌글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 첨가제를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein in step (b) further adding at least one additive selected from the group consisting of glycidyl methacrylate, N-hydroxysuccinimide-ized polyethylene glycol acrylate and branched polyethylene glycol Characterized in that the method. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 염화나트륨, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화암모늄, 황산나트륨, 황산마그네슘, 황산칼슘, 황산암모늄, 탄산나트륨, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 탄산암모늄, 질산나트륨,질산칼슘, 질산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 염을 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein in step (b), sodium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, ammonium chloride, sodium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, ammonium sulfate, sodium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, ammonium carbonate, sodium nitrate, calcium nitrate, And further adding at least one salt selected from the group consisting of ammonium nitrate. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 스팟팅은 잉크젯에 의해 수행하는 것을 특 징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the spotting in step (d) is performed by inkjet. 제1항에 있어서, 상기 (e) 단계의 중합은 화학적 중합법, UV 중합법 및 광화학적 중합법으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 방법인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the polymerization in the step (e) is any one selected from the group consisting of chemical polymerization, UV polymerization and photochemical polymerization. 제1항에 있어서, 상기 기판은 마이크로웰, 슬라이드 기판 및 랩온어칩의 미세유로로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the substrate is any one selected from the group consisting of microchannels of a microwell, a slide substrate, and a lab-on-a-chip. 제17항에 있어서, 상기 기판의 재료는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 시클릭 올레핀 코폴리머(Cyclic olefin copolymer), 폴리노르보넨(polynorbonene), 스틸렌-부타디엔 코폴리머(SBC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene), 유리, 실리콘, 히드로겔, 실리콘, 금속, 세라믹 및 다공성 멤브레인으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 17, wherein the material of the substrate is polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), cyclic olefin copolymer (Cyclic olefin copolymer), polynorbonene, styrene Butadiene copolymer (SBC), acrylonitrile butadiene styrene, glass, silicone, hydrogel, silicone, metal, ceramic and porous membrane. 제1항에 있어서, 상기 기판의 표면은 기능기로 수식된 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the surface of the substrate is modified with a functional group. 제19항에 있어서, 상기 기능기는 아민기, 카르복실기, 에폭시기, 이소시아닐기, 이미드기, 아지드기, 할로겐기, 포스페이트기, 설페이트기, 암모늄기, 벤조퀴논 및 안트라퀴논으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 19, wherein the functional group is any selected from the group consisting of amine group, carboxyl group, epoxy group, isocyanyl group, imide group, azide group, halogen group, phosphate group, sulfate group, ammonium group, benzoquinone and anthraquinone At least one method. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 바이오칩. A biochip manufactured by the method of any one of claims 1 to 20. 다음의 단계를 포함하는 시료 내 표적물질의 검출방법: A method for detecting a target substance in a sample comprising the following steps: (a) 제21항의 바이오칩에 표적물질을 함유하는 시료를 적용하는 단계; 및 (a) applying a sample containing a target substance to the biochip of claim 21; And (b) 상기 바이오칩 상의 생체분자와 특이적으로 결합하는 표적물질을 검출하는 단계. (b) detecting a target material that specifically binds to the biomolecule on the biochip. 제22항에 있어서, 상기 표적물질의 검출은 방사성 동위 원소나 발광 (luminescence) 또는 발색 염료 등의 생체표지자(biolabel)를 이용한 검출법, 생체 효소를 이용한 면역 검출법(enzyme-linked immunoassay, ELISA), 전기화학적 검출법(electrochemical immunoassay), 입자 탁도를 이용한 검출법(particle turbidimetric immunoassay) 및 형광 발색단(fluorophore)을 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 22, wherein the detection of the target material is performed using a biolabel such as a radioisotope, a luminescence or a coloring dye, an immunoassay using an enzyme, or an enzyme-linked immunoassay (ELISA). Electrochemical immunoassay, particle turbidimetric immunoassay and fluorophore characterized in that any one or more selected from the group consisting of.
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