KR20070033091A - Method for manufacturing nanohybrid particle using for biomolecule detection, biomolecule detection system, biomolecule detection method, and analysis apparatus using for biomolecule detection using nanohybrid particle - Google Patents

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Abstract

Provided are a method for manufacturing nano-hybrid particle used for detecting a biomolecule, and a biomolecule detection system and method for detecting a biomolecule in a convenient manner at low costs. The nano-hybrid particle is manufactured by preparing core particles, and nano-particles to be coated around the core particles; measuring zeta potential for pH; examining a pH section with zeta potentials of opposite symbols; titrating pH of a mixed solution of the core particles and the nano-particles; forming nano-hybrid particles where the nano-particles are coated around the core particles; collecting the nano-hybrid particles by using a magnet; and drying the collected nano-hybrid particles to obtain nano-hybrid particle powder. The analysis apparatus for biomolecule detection comprises a magnetic force generation wire(230a), a magnetic force change sensing wire(230b), a power distribution unit(240a), a power distribution sensor(240b), a magnetic force change sensor(250), and a power generator(260).

Description

생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법, 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템, 생체분자 검출 방법 및 생체분자 검출용 분석장치{Method for manufacturing nanohybrid particle using for biomolecule detection, biomolecule detection system, biomolecule detection method, and analysis apparatus using for biomolecule detection using nanohybrid particle}Methods for manufacturing nanohybrid particle using for biomolecule detection, biomolecule detection system, biomolecule detection method , and analysis apparatus using for biomolecule detection using nanohybrid particle}

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노하이브리드 입자를 개략적으로 도시한 도면들이고, 도 1c 및 도 1d는 나노하이브리드 입자에 생체분자가 고정된 모습을 개략적으로 도시한 도면들이다. 1A and 1B are diagrams schematically showing nanohybrid particles according to a preferred embodiment of the present invention, and FIGS. 1C and 1D are diagrams schematically showing biomolecules fixed to nanohybrid particles.

도 2는 금(Au)과 γ-산화철(γ-Fe2O3)의 pH에 따른 제타포텐셜을 보여주는 그래프이다. 2 is a graph showing zeta potential according to pH of gold (Au) and γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ).

도 3은 금(Au)과 γ-산화철(γ-Fe2O3)이 반응하여 나노하이브리드 입자(Au/γ-Fe2O3)를 형성하는 모습을 도시한 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which gold (Au) and γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) react to form nanohybrid particles (Au / γ-Fe 2 O 3 ).

도 4는 파장(wavelength)에 따른 흡광도(absorbance)를 측정한 그래프이다.FIG. 4 is a graph measuring absorbance according to wavelength.

도 5는 X-레이 회절 패턴(X-ray diffraction patterns)을 도시한 그래프이다.5 is a graph showing X-ray diffraction patterns.

도 6a 내지 도 6c는 금/γ-산화철(Au/γ-Fe2O3) 나노하이브리드 입자의 투과 전자현미경(Transmission Electron Microscope) 사진들이다.6A to 6C are transmission electron microscope (Transmission Electron Microscope) photographs of gold / γ-iron oxide (Au / γ-Fe 2 O 3 ) nanohybrid particles.

도 7은 티올 그룹을 가진 생체분자와 나노하이브리드 입자(Au/γ-Fe2O3)가 반응하여 생체 복합 입자를 이루는 모습을 보여주는 도면이다. FIG. 7 is a diagram showing a biomolecule having a thiol group and nanohybrid particles (Au / γ-Fe 2 O 3 ) reacting to form a biocomposite particle.

도 8은 생체분자인 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane)이 나노하이브리드 입자(SiO2/γ-Fe2O3)와 반응하여 생체 복합 입자를 이루는 모습을 보여주는 도면이다. FIG. 8 is a view illustrating a biomolecule, 3-aminopropyltriethoxysilane, reacting with nanohybrid particles (SiO 2 / γ-Fe 2 O 3 ) to form biocomposite particles.

도 9는 글루타치온(glutachione)의 농도에 따른 흡광도(absorbance)를 측정한 그래프이다.9 is a graph measuring absorbance according to the concentration of glutathione.

도 10a 내지 도 10d는 생체분자 검출용 분석장치를 개략적으로 도시한 도면들이다.10A to 10D are diagrams schematically showing an apparatus for detecting biomolecules.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 나노하이브리드 입자 110: 코어 입자100: nanohybrid particle 110: core particle

120: 나노입자 130: 생체분자120: nanoparticle 130: biomolecule

200: 생체 복합 입자200: biological composite particles

210: 기판 220: 생체분자 담지셀210: substrate 220: biomolecule carrying cell

230a: 자력발생선 230b: 자력변화 감지선230a: magnetic field generating line 230b: magnetic field change detecting line

240a: 전기 분급 수단 240b: 전기 분급 감지수단240a: electric classification means 240b: electric classification detection means

250: 자력변화 감지장치 260: 전기 발생수단250: magnetic change detection device 260: electricity generating means

본 발명은 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법, 생체분자 검출 시스템, 생체분자 검출 방법 및 생체분자 검출용 분석장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자력에 반응하는 코어 입자와 상기 코어 입자의 주위에 코팅된 나노입자를 이용하여 생체분자를 검출하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법, 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템, 생체분자 검출 방법 및 생체분자 검출용 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing biomolecule detection nanohybrid particles, a biomolecule detection system, a biomolecule detection method and an analysis device for biomolecule detection, and more particularly, around the core particles and the core particles in response to magnetic force. The present invention relates to a method for producing biomolecule detection nanoparticles for detecting biomolecules using nanoparticles coated on the substrate, a biomolecule detection system using nanohybrid particles, a biomolecule detection method, and an analysis device for biomolecule detection.

동식물의 구성성분을 관찰하고 연구하기 위한 분자생물학 분야는 개개의 단백질이나 복합 생물학전 분자들의 특성 및 정량에 대한 분석에 의거하여 일정한 단백질의 존재나 농도에 따라 질병의 예방이나 진단, 병원균의 존재검출 등과 같이 광범위한 의학분야에 적용되고 있다. The field of molecular biology for observing and studying the components of animals and plants is based on the analysis of the characteristics and quantification of individual proteins or complex biological molecules, and the prevention or diagnosis of diseases, the detection of the presence of pathogens, etc. It is applied to a wide range of medical fields.

바이오칩(bio chip)은 핵산 등 생물학적 물질이 기판(substrate) 위에 고정되어 있는 것으로, DNA 등을 포함한 생체분자에 대하여 생화학적 분석에 사용되는 탐침(probe)를 정렬시킨 물질 또는 장치를 말한다. 바이오칩의 일종인 DNA칩은 기판 위에 DNA가 고정되어 있고, 단백질칩은 기판 위에 단백질이 고정되어 있는 경우이다. 이러한 바이오칩의 원리는 기판에 고정된 탐침(probe) 분자와 표적(target) 분자 사이의 상호작용에 기초한다. 바이오칩은 기판에 고정된 핵산, 단백질 등과 결합할 수 있는 핵산, 단백질, 기타 물질을 탐색하는데 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 탐침 분자와 결합하는 표적 분자가 시료속에 존재하는지에 대한 분석 등에도 이용이 가능하다. 이와 같이 바이오칩은 생물학 연구, 의료진단, 신약 탐색, 법의학 등에 널리 이용되고 있다. Biochip is a biological material such as nucleic acid is fixed on the substrate (substrate), refers to a material or device that is aligned with the probe (probe) used for biochemical analysis for biomolecules including DNA and the like. DNA chips, which are a type of biochip, have DNA fixed on a substrate, and protein chips have a protein fixed on a substrate. The principle of such biochips is based on the interaction between probe molecules and target molecules immobilized on the substrate. Biochips can be used to search for nucleic acids, proteins, and other substances that can bind to nucleic acids, proteins, etc., immobilized on a substrate, and can also be used to analyze whether a target molecule that binds to a probe molecule exists in a sample. Do. As such, biochips are widely used in biological research, medical diagnosis, drug discovery, and forensics.

바이오칩을 이용한 생체분자 검출 방법에는 블랏 혼성화 방법(blot hybridization method), 방사성 사진법(radioactive photograph), 레이저 유도 형광법(laser induced fluorescence), 표면 플라즈마 공명법(surface plasma resonance), 전기화학적 방법(electrochemical method) 등이 있다. Biomolecule detection methods using biochips include blot hybridization method, radioactive photograph, laser induced fluorescence, surface plasma resonance, and electrochemical method. ).

블랏 혼성화 방법은 많은 노동력과 시간 및 막대한 자원이 필요하다. 예컨대, 10개의 염기서열로 이루어진 DNA 단편의 경우 가능한 분자의 종류가 410개이므로 블랏 혼성화 방법을 이용하여 검출하는 데에는 많은 시간과 노력이 필요하다는 문제점이 있다. The blot hybridization method requires a lot of labor, time and huge resources. For example, in the case of a DNA fragment consisting of 10 nucleotide sequences, since there are 4 10 possible kinds of molecules, there is a problem in that it takes a lot of time and effort to detect using the blot hybridization method.

방사성 사진법은 분석 시간이 몇 시간에서 하루 정도 소요되지만, 분해능이 0.1㎛∼10㎛ 차수(order) 밖에 안되며, 방사성 동위원소의 안정성 문제점이 있다. Radiophotographic analysis takes several hours to one day, but has a resolution of only 0.1 μm to 10 μm order, and there is a problem of stability of radioisotopes.

레이저 유도 형광법은 시료의 DNA를 측정 전에 형광물질로 표지하고 분리 정제하는 공정이 복잡하며, 레이저, 광학측정용 부속장치 등 고가의 장비 및 이미지 스캐너가 필요하다.Laser-induced fluorescence is complicated by the process of labeling and separating and purifying the DNA of a sample with fluorescent material before measurement, and requires expensive equipment such as a laser and an optical measurement accessory and an image scanner.

표면 플라즈마 공명법은 1㎠의 표면에 약 1011 정도의 탐침 DNA가 고정화되어 있어야만 검출이 가능하므로 감도가 좋지 않다는 문제점이 있다. Surface plasma resonance method has a problem that the sensitivity is not good because it can be detected only if the probe DNA of about 10 11 is immobilized on the surface of 1 cm 2.

전기화학적 방법은 검출 방법이 간단하고 저가형 측정장치를 사용하며 검출 방법이 간단하지만, 감도가 좋지 않다는 문제점이 있다. The electrochemical method has a problem that the detection method is simple, uses a low-cost measuring device and the detection method is simple, but the sensitivity is not good.

DNA 검출방법에 대하여 개시된 선행 기술 문헌으로는, DNA 탐침으로 광화학 반응을 이용하는 방법(PCT 특허공개번호 WO 9984813호 A1 19990826 참조) 등이 있다. Prior art publications on DNA detection methods include methods using photochemical reactions with DNA probes (see PCT Publication No. WO 9984813 A1 19990826).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 생체분자를 검출하는데 사용되는 나노하이브리드 입자의 제조방법을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide a method for producing nanohybrid particles used to detect biomolecules.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 제작이 간단하고 적은 시간과 비용으로 간단하게 생체분자를 검출할 수 있는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템을 제공함에 있다. Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a biomolecule detection system using nanohybrid particles that are simple to manufacture and can easily detect biomolecules at a low time and cost.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 적은 시간과 비용으로 간단하게 생체분자를 검출할 수 있는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 방법을 제공함에 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a biomolecule detection method using nanohybrid particles that can easily detect the biomolecules in a small time and cost.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 제작이 간단하고 적은 시간과 비용으로 간단하게 생체분자를 검출할 수 있는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출용 분석장치를 제공함에 있다. Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an analysis device for detecting biomolecules using nanohybrid particles, which is simple to manufacture and can easily detect biomolecules at low time and cost.

본 발명은, 자력에 반응하는 코어 입자와 상기 코어 입자의 주위에 코팅하거나 흡착할 나노입자를 준비하는 단계와, 상기 코어 입자와 상기 나노입자에 대하여 전구간의 pH에 대한 제타포텐셜을 측정하는 단계와, 상기 코어 입자와 상기 나노입자에 대하여 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 갖는 pH 구간을 조사하는 단계와, 상 기 코어 입자와 상기 나노입자의 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 갖는 pH 구간을 갖도록 상기 코어 입자와 상기 나노입자가 혼합될 용액의 pH를 적정하는 단계와, 상기 코어 입자와 상기 나노입자를 상기 용액에 혼합하여 상기 나노입자가 상기 코어 입자 주위에 코팅되거나 흡착된 나노하이브리드 입자를 형성하는 단계와, 자력을 이용하여 나노하이브리드 입자를 포집하는 단계와, 포집된 나노하이브리드 입자를 건조하여 나노하이브리드 입자 분말을 얻는 단계를 포함하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법을 제공한다. The present invention comprises the steps of preparing the core particles and the nanoparticles to be coated or adsorbed around the core particles in response to the magnetic force, and measuring the zeta potential of the pH between the core particles and the nanoparticles in the global range; And irradiating a pH section having zeta potentials having opposite signs on the core particles and the nanoparticles, and allowing the core particles to have a pH section having zeta potentials opposite to each other. And titrating a pH of a solution to which the nanoparticles are mixed, and mixing the core particles and the nanoparticles into the solution to form nanohybrid particles coated or adsorbed around the core particles. Collecting the nanohybrid particles using magnetic force, and drying the collected nanohybrid particles It provides a process for the preparation of nanohybrid particles for biomolecule detection, comprising the step of obtaining the bleed particle powder.

또한, 본 발명은, 자력에 반응하는 코어 입자 및 상기 코어 입자의 주위에 코팅되거나 흡착된 나노입자를 포함하는 나노하이브리드 입자를 포함하며, 상기 나노하이브리드 입자는 생체분자와 반응하여 생체분자가 혼성화된 생체 복합 입자를 형성하고, 상기 생체 복합 입자는 자성체에 반응하는 특성을 갖는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템을 제공한다.In addition, the present invention includes a nano-hybrid particles comprising a core particle reacts to magnetic force and nanoparticles coated or adsorbed around the core particle, the nanohybrid particles react with a biomolecule to hybridize the biomolecule The present invention provides a biomolecule detection system using nanohybrid particles having a property of reacting with a magnetic body, wherein the biocomposite particles are formed.

또한, 본 발명은, 자력에 반응하는 코어 입자와, 상기 코어 입자의 주위에 코팅되거나 흡착된 나노입자를 포함하는 나노하이브리드 입자를 준비하는 단계와, 생체분자를 상기 나노하이브리드 입자에 반응시켜 혼성화시키는 단계와, 자력을 이용하여 상기 생체분자가 혼성화된 나노하이브리드 입자를 추출하는 단계와, 추출된 상기 생체분자가 혼성화된 나노하이브리드 입자를 자력을 이용한 분석장치를 이용하여 분석하는 단계를 포함하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법을 제공한다.In addition, the present invention is to prepare a nano-hybrid particles comprising a core particle reacts to magnetic force, and nanoparticles coated or adsorbed around the core particles, and to react and hybridize biomolecules to the nanohybrid particles And extracting the nanohybrid particles mixed with the biomolecules using magnetic force, and analyzing the extracted nanohybrid particles with the hybridized material using an analysis device using magnetic force. Provided is a method for detecting biomolecules using particles.

또한, 본 발명은, 기판과, 자력에 반응하는 코어 입자와 상기 코어 입자의 주위에 코팅되거나 흡착된 나노입자를 포함하는 나노하이브리드 입자에 생체분자가 혼성화된 생체복합 입자 또는 생체분자를 담을 수 있도록 상기 기판의 전면에 구비되고, 가로 및 세로 방향으로 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 복수의 생체분자 담지셀과, 상기 기판의 전면에 가로 또는 세로 방향으로 배열된 자력변화감지 배선과, 기판의 후면에 상기 자력변화감지 배선과 수직한 방향으로 배열된 자력발생 배선을 포함하며, 상기 자력변화감지 배선과 상기 자력발생 배선이 교차하는 영역은 각각 상기 생체분자 담지셀에 대응하도록 구비되는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출용 분석장치를 제공한다.In addition, the present invention, so that the biomolecule hybridized biocomposite particles or biomolecules can be contained in the nano-hybrid particles including the substrate, the core particles react to the magnetic force and the nanoparticles coated or adsorbed around the core particles A plurality of biomolecule supporting cells arranged on a front surface of the substrate and arranged in a matrix in a horizontal and vertical direction, a magnetic force change sensing wiring arranged in a horizontal or vertical direction on a front surface of the substrate, and a rear surface of the substrate And a magnetic field generating line arranged in a direction perpendicular to the magnetic field change detecting line, wherein an area where the magnetic field change detecting line and the magnetic field generating line cross each includes nanohybrid particles provided to correspond to the biomolecule supporting cell. Provided is an analysis device for detecting biomolecules.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen. Like numbers refer to like elements in the figures.

생체분자의 검출 및 분석은 특정 유전자의 검색 및 염기서열 분석, 바이러스, 병원성 미생물의 감염 여부 판정 등 생물학 연구나 의료진단, 시약탐색, 법의학 등에 있어 매우 중요하다. The detection and analysis of biomolecules is very important for biological research, medical diagnosis, reagent search, forensics, etc., such as searching for specific genes and sequencing, and determining whether viruses or pathogenic microorganisms are infected.

종래의 생체분자 분석법들은 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 많은 인력이 필요하며, 고가의 장비가 필요하기 때문에 새로운 생체분자 분석법이 요구되고 있다. Conventional biomolecule assays are not only time-consuming but also require a lot of manpower and require expensive equipment, and thus new biomolecule assays are required.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 나노입자가 코팅(또는 흡착)된 철(Fe) 산 화물에 타겟(target) 생체분자를 고정시켜 자성체의 자성 특성을 측정함으로써 생체분자 분석 공정을 단순화하고, 짧은 시간에 분석을 마칠 수 있는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법, 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템, 생체분자 검출방법 및 생체분자 검출용 분석장치를 제시한다. In a preferred embodiment of the present invention, the target biomolecules are immobilized on iron (Fe) oxides coated with (or adsorbed) nanoparticles to measure the magnetic properties of the magnetic material, thereby simplifying the biomolecule analysis process and in a short time. The present invention provides a method for preparing nanohybrid particles for biomolecule detection, a biomolecule detection system using nanohybrid particles, a biomolecule detection method, and an analysis device for biomolecule detection.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노하이브리드 입자를 개략적으로 도시한 도면들이고, 도 1c 및 도 1d는 나노하이브리드 입자에 생체분자가 고정된 모습을 개략적으로 도시한 도면들이다. 1A and 1B are diagrams schematically showing nanohybrid particles according to a preferred embodiment of the present invention, and FIGS. 1C and 1D are diagrams schematically showing biomolecules fixed to nanohybrid particles.

도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체분자 검출 시스템은 나노하이브리드 입자(100)를 포함하며, 상기 나노하이브리드 입자(100)는 자력에 반응하는 코어 입자(110)와, 코어 입자(110)의 주위에 코팅되거나 흡착된 나노입자(120)를 포함한다. 나노하이브리드 입자(100)는 생체분자(130)와 반응하여 생체분자(130)가 혼성화(hybridization)된 생체 복합 입자(200)를 형성하며, 생체 복합 입자(200)는 전자기력에 반응하는 특성을 갖는다. 상기 생체분자(130)는 나노입자(120)에 고정(immobilized) 또는 혼성화된다. 상기 코어 입자(110)는 자성체에 반응하는 산화철계 물질인 γ-Fe2O3 또는 Fe3O4 등 일 수 있다. 상기 나노입자(120)는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 파라듐(Pd), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 아연(Zn) 등의 금속 나노입자 또는 산화실리콘(SiO2) 등일 수 있다. 도 1a는 금(Au) 등의 금속 나노입자(120)가 코어 입자(110) 주위에 흡착된 모습을 보여주는 도면이고, 도 1c는 금속 나노입자(120)에 생체분자가 고정된 모습을 보여주는 도면 이다. 도 1b는 산화실리콘(SiO2)(120)이 코어 입자(110) 주위에 코팅된 모습을 보여주는 도면이고, 도 1d는 산화실리콘(SiO2)(120)에 생체분자가 고정된 모습을 보여주는 도면이다. 1A to 1D, a biomolecule detection system according to a preferred embodiment of the present invention includes a nanohybrid particle 100, and the nanohybrid particle 100 includes a core particle 110 reacting to a magnetic force. , Nanoparticles 120 coated or adsorbed around the core particles 110. The nanohybrid particle 100 reacts with the biomolecule 130 to form the biocomposite particle 200 in which the biomolecule 130 is hybridized, and the biocomposite particle 200 has a characteristic of responding to electromagnetic force. . The biomolecule 130 is immobilized or hybridized to the nanoparticle 120. The core particle 110 may be γ-Fe 2 O 3 or Fe 3 O 4 , which is an iron oxide-based material reacting with a magnetic body. The nanoparticles 120 may be metal nanoparticles such as gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), or zinc (Zn) or silicon oxide. (SiO 2 ) and the like. FIG. 1A is a diagram illustrating a metal nanoparticle 120 such as gold (Au) adsorbed around a core particle 110, and FIG. 1C is a diagram illustrating a biomolecule fixed to the metal nanoparticle 120. to be. Figure 1b is a view of silicon oxide (SiO 2) (120) showing the appearance coating around the core particle 110, Fig. 1d is a view showing a state of a biomolecule fixed to the silicon oxide (SiO 2) (120) to be.

이하에서, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 파라듐(Pd), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn)과 같은 금속 나노입자(nanoparticle)는 특허출원 제10-2003-0037065호 '전기분해법을 이용한 금속나노입자 제조방법'에 의하여 제조할 수도 있고, 일반 상용화된 금속나노입자를 이용하여도 무방하다. Hereinafter, metal nanoparticles such as gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), and zinc (Zn) are patent applications. 10-2003-0037065 may be prepared by the 'Method for producing metal nanoparticles using an electrolysis method,' or may be used for commercially available metal nanoparticles.

이하에서는 코어 입자 주위에 나노입자가 코팅 또는 흡착된 형태를 갖는 나노하이브리드 입자를 제조하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing nanohybrid particles having a form in which nanoparticles are coated or adsorbed around core particles will be described.

용액에 분산되어 있거나 부유되어 있는 입자는 입자표면의 표면극성기의 해리와 이온의 흡착에 의하여 전기적으로 음극 또는 양극으로 대전하고 있다. 따라서, 입자 주변에는 계면전하를 중화하기 위하여 과잉으로 존재하는 반대부호를 갖는 이온과 소량의 동부호를 갖는 이온이 확산적으로 분포하고 있으며, 계면으로부터 전기적 포텐셜을 보이며 완만한 포텐셜 구배를 가지고 있다. 따라서, 전하를 띤 입자에는 상대이온이 흡착되어 상대적으로 움직이지 않은 층(stern layer)이 형성되고, 상대이온과 극성 액체 분자들이 이온 확산층(diffused layer)에서 정상상태 배열(steady-state configuration)를 갖는 농도 구배를 보인다. 용액에서 전하를 띤 입자는 외부에서 가해준 전기장에 반응하여 일정한 속도를 가지고 움직이게 되는데 이 속도를 전기영동속도(electrophoretic velocity)라고 부른다. 이러한 전기 장에 의하여 입자가 전기영동하는 동안 이중층(double layer)에서 슬립이 일어나는 유체역학적 면이 나타나게 되는데, 즉 입자가 이동할 때 압축된 고정층(stern layer)은 파티클과 같이 움직이게 되지만, 이온확산층은 액상과 같이 움직인다. 이러한 경계면(shear plane)에서 미끄러지는 면이 생기고, 이 경계면에서의 전기적인 포텐셜을 제타포텐셜(zeta-potential)이라 한다. The particles dispersed or suspended in the solution are electrically charged to the cathode or the anode by dissociation of the surface polar groups on the particle surface and adsorption of ions. Therefore, in order to neutralize the interfacial charge, ions with excessively opposite counterions and ions with a small number of eastern arcs are diffusely distributed around the particles, exhibiting an electrical potential from the interface and having a gentle potential gradient. Thus, the charged particles are adsorbed with counter ions to form a relatively non-moving layer, and the counter ions and polar liquid molecules form a steady-state configuration in the diffused layer. Have a concentration gradient. The charged particles in the solution move at a constant speed in response to an externally applied electric field, which is called the electrophoretic velocity. This electric field results in a hydrodynamic plane of slipping in the double layer during electrophoresis of the particles, ie when the particles move, the compressed layer moves like particles, but the ion diffusion layer is a liquid phase. Move like this A sliding surface occurs at this shear plane, and the electrical potential at this interface is called zeta-potential.

용액의 한 부분에 전기장을 가해줌에 따라 그 결과 발생하는 입자의 유동 속도(drift velocity)를 측정함으로써 입자의 이동도와 제타포텐셜이 측정될 수 있다. 제타포텐셜은 pH와 전해액의 농도의 함수이며, pH와 전해액 농도의 증가에 의하여 대체적으로 감소하며, 계면활성제와 같은 물질의 첨가에 의하여 영향을 받는다. pH가 높아질수록 제타포텐셜은 일반적으로 점점 값이 작아져서 결국 마이너스 값을 갖게 된다. 제타포텐셜이 0(zero)이 되는 pH를 등전점(isoelectric point; iP)이라 한다. 입자와 표면 또는 입자와 입자 사이의 제타포텐셜이 같은 부호이면 서로 반발력이 작용하고, 다른 부호이면 인력이 작용한다. Particle mobility and zeta potential can be measured by measuring the drift velocity of the resulting particles as an electric field is applied to a portion of the solution. Zeta potential is a function of pH and concentration of electrolyte, and is generally reduced by increasing pH and electrolyte concentration, and is affected by the addition of substances such as surfactants. As the pH increases, the zeta potential generally decreases in value and eventually becomes negative. The pH at which the zeta potential is zero is called an isoelectric point (iP). If the zeta potentials between the particles and the surface or between the particles are of the same sign, the repulsive force acts on each other.

도 2는 금(Au)과 γ-산화철(γ-Fe2O3)의 pH에 따른 제타포텐셜을 보여주는 그래프이다. 2 is a graph showing zeta potential according to pH of gold (Au) and γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ).

도 2를 참조하면, 금(Au)의 제타포텐셜이 0(zero)이 되는 pH, 즉 등전점은 pH 2.1로서, pH 2.1 이하에서는 제타포텐셜이 양의 값을 갖는다. γ-산화철(γ-Fe2O3)의 제타포텐셜은 pH 1.6까지는 음의 값을 갖는다. 따라서, pH 2.1 이하에서는 금(Au)과 γ-산화철(γ-Fe2O3)의 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 갖기 때문에 인력 이 작용하여 혼성화(hybridization)가 일어날 수 있다. Referring to FIG. 2, the pH at which the zeta potential of gold (Au) becomes zero, that is, the isoelectric point is pH 2.1, and at pH 2.1 or less, the zeta potential has a positive value. Zeta potential of γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) is negative until pH 1.6. Therefore, below pH 2.1, since the zeta potentials of gold (Au) and γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) have opposite signs, attraction may occur and hybridization may occur.

이하에서, pH와 제타포텐셜을 이용하여 나노하이브리드 입자를 제조하는 방법을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of preparing nanohybrid particles using pH and zeta potential will be described in more detail.

먼저, 코어 입자와 코팅(또는 흡착)할 나노입자에 대하여 전구간의 pH에 대한 제타포텐셜(zeta-potential)을 측정한다. pH의 전구간에 대하여 제타포텐셜을 조사함으로서, 코어 입자와 코팅할 나노입자 사이에 반응이 가능한 영역(pH 구간)을 파악하기 위함이다. 코어 입자는 자성체에 반응하는 γ-산화철(γ-Fe2O3), 산화철(Fe3O4) 등일 수 있고, 코팅할 나노입자는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 파라듐(Pd), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn), 산화실리콘(SiO2) 등일 수 있다. First, the zeta-potential of the global pH is measured for the core particles and the nanoparticles to be coated (or adsorbed). By investigating the zeta potential for the entire pH range, it is to identify the region (pH section) where the reaction is possible between the core particles and the nanoparticles to be coated. The core particle may be γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ), iron oxide (Fe 3 O 4 ), or the like, which reacts with the magnetic material, and the nanoparticles to be coated are gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), Palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), zinc (Zn), silicon oxide (SiO 2 ), and the like.

코어 입자는 γ-산화철(γ-Fe2O3)이고, 코팅할 나노입자는 금(Au)일 경우, γ-산화철(γ-Fe2O3)은 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 pH가 1.6 보다 클 때에는 음의 제타포텐셜값을 갖고, 금(Au)은 pH가 2.1 보다 클 때에는 음의 제타포텐셜값을 갖고 pH가 2.1 보다 작을 때에는 양의 제타포텐셜값을 갖는다. When the core particles are γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ), and the nanoparticles to be coated are gold (Au), γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) has a pH as shown in FIG. 3. It has a negative zeta potential value when greater than 1.6, and gold (Au) has a negative zeta potential value when pH is greater than 2.1 and a positive zeta potential value when pH is less than 2.1.

코어 입자와 코팅할 나노입자에 대하여 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 갖는 pH 구간을 조사한다. 코어 입자와 코팅할 나노입자의 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 가는 영역에서는 서로 인력이 작용하므로, 코어 입자와 코팅할 나노입자가 반응하여 나노하이브리드 입자를 형성할 수 있다. 코어 입자가 γ-산화철(γ-Fe2O3)이고, 코팅할 나노입자가 금(Au)일 경우, pH 2.1 이하에서는 금(Au)과 γ-산화철(γ- Fe2O3)의 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 갖는다. For the core particles and the nanoparticles to be coated, the pH ranges in which the zeta potentials have opposite signs are examined. Since the attraction of the core particles and the zeta potentials of the nanoparticles to be coated are opposite to each other, the core particles and the nanoparticles to be coated may react to form nanohybrid particles. If the core particles are γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) and the nanoparticles to be coated are gold (Au), zeta of gold (Au) and γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) is below pH 2.1. Potentials have opposite signs from each other.

코어 입자와 코팅할 나노입자의 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 갖는 pH 구간을 갖도록 코어 입자와 코팅할 나노입자가 혼합될 용액(예컨대, 탈이온수)의 pH를 적정한다. pH는 염산(HCl), 수산화나트륨(NaOH) 등을 이용하여 조절할 수 있으며, 코어 입자와 코팅할 나노입자의 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 가는 pH 구간값을 갖도록 적정한다. 코어 입자가 γ-산화철(γ-Fe2O3)이고, 코팅할 나노입자가 금(Au)일 경우, 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 갖도록 pH를 2.1 이하가 되도록 염산(HCl), 수산화나트륨(NaOH) 등을 이용하여 조절한다. The pH of the solution (eg, deionized water) to which the core particles and the nanoparticles to be coated are mixed is titrated so that the zeta potentials of the core particles and the nanoparticles to be coated have a pH section having opposite signs. The pH may be adjusted using hydrochloric acid (HCl), sodium hydroxide (NaOH), and the like, and the titration is performed such that the zeta potentials of the core particles and the nanoparticles to be coated have opposite pH signs. When the core particles are γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) and the nanoparticles to be coated are gold (Au), hydrochloric acid (HCl), sodium hydroxide (HCl) so that the pH is below 2.1 so that the zeta potentials have opposite signs. NaOH) and the like.

코어 입자와 코팅할 나노입자를 혼합한다. 상기 pH 적정에 의하여 코어 입자와 코팅할 나노입자의 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 갖는 pH로 설정되어 있으므로, 코어 입자와 코팅할 나노입자는 서로 인력이 작용하여 혼성화가 일어나며, 코팅할 나노입자는 코어 입자를 중심으로 코팅 또는 흡착되게 된다. 금(Au)(120)과 γ-산화철(γ-Fe2O3)(110)이 반응하여 나노하이브리드 입자(Au/γ-Fe2O3)를 형성하는 모습을 도 3에 도시하였다. Mix the core particles with the nanoparticles to be coated. Since the zeta potentials of the core particles and the nanoparticles to be coated are set to pHs having opposite signs by the pH titration, the core particles and the nanoparticles to be coated are attracted to each other to cause hybridization, and the nanoparticles to be coated are cores. The particles are coated or adsorbed around the particles. Gold (Au) 120 and γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) 110 is shown in FIG. 3 to form nanohybrid particles (Au / γ-Fe 2 O 3 ).

자석을 이용하여 나노하이브리드 입자를 포집한다. 코어 입자는 자성체에 반응하는 성질을 갖고 있으며, 코어 입자와 코팅할 나노입자가 혼성화되어 생성된 나노하이브리드 입자도 코어 입자에 의해 여전히 자기적 특성을 유지하고 있으므로 자성체(자석)에 의해 포집될 수가 있다. 예컨대, 코어 입자가 γ-산화철(γ-Fe2O3) 이고 코팅할 나노입자가 금(Au)일 경우, γ-산화철(γ-Fe2O3)은 여전히 자기적 특성을 유지하고 있다. Magnets are used to collect nanohybrid particles. The core particles have a property of reacting with the magnetic body, and the nanohybrid particles generated by hybridization of the core particles with the nanoparticles to be coated can still be collected by the magnetic body (magnet) because the core particles still retain their magnetic properties. . For example, when the core particle is γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) and the nanoparticle to be coated is gold (Au), γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) still retains its magnetic properties.

자석에 의해 포집된 나노하이브리드 입자를 건조하여 나노하이브리드 입자 분말을 얻는다. The nanohybrid particles collected by the magnet are dried to obtain nanohybrid particle powder.

파장(wavelength)에 따른 흡광도(absorbance)를 측정하여 pH에 따라 코팅할 나노입자가 코어 입자에 반응하는 정도를 관찰하여 도 4에 나타내었다. By measuring the absorbance (wavelength) according to the wavelength (wavelength) by observing the degree to which the nanoparticles to be coated reacts to the core particles according to the pH is shown in FIG.

도 4는 파장(wavelength)에 따른 흡광도(absorbance)를 측정한 그래프이다. 도 4는 코팅할 나노입자로서 금(Au)을 사용하고, 코어 입자로서 γ-산화철(γ-Fe2O3)을 사용한 경우로서, 금(Au)과 γ-산화철(γ-Fe2O3)을 반응시킨 후 생성된 나노하이브리드 입자(Au/γ-Fe2O3)를 제거하고 잔류하는 금(Au) 나노입자의 자외선-가시광선 분광(UV-visible spectrometry)을 측정한 그래프이다. 도 4에서 (a)는 pH 1.74에서 반응시킨 경우이고, (b)는 pH 2.28에서 반응시킨 경우이며, (c)는 pH 6.39에서 반응시킨 경우이고, (d)는 pH 9.66에서 반응시킨 경우이다. FIG. 4 is a graph measuring absorbance according to wavelength. FIG. 4 illustrates the case of using gold (Au) as a nanoparticle to be coated and using γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) as a core particle, and gold (Au) and γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3). After the reaction, the resulting nanohybrid particles (Au / γ-Fe 2 O 3 ) were removed and the UV-visible spectrometry of the remaining gold (Au) nanoparticles was measured. In FIG. 4, (a) is a case of reacting at pH 1.74, (b) is a case of reacting at pH 2.28, (c) is a case of reacting at pH 6.39, and (d) is a case of reacting at pH 9.66. .

도 4를 참조하면, pH 1.74에서 반응시킨 경우에는 흡광도가 거의 0(zero)의 값을 가지며, pH가 2.28, 6.39, 9.66으로 증가함에 따라 흡광도가 높아진다는 것을 알 수 있다. 즉, 금(Au)과 γ-산화철(γ-Fe2O3)의 제타포텐셜이 같은 부호를 지니는 pH 영역(도 4에서 (b), (c), (d)의 경우에 해당)에서는 금(Au)이 거의 γ-산화철(γ-Fe2O3)에 코팅(또는 흡착)되지 않으나, 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 지니는 영역(도 4에서 (a)에 해당)에서는 전량의 금(Au)이 반응하였다는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, when the reaction is performed at pH 1.74, the absorbance has a value of almost zero, and as the pH increases to 2.28, 6.39, and 9.66, the absorbance increases. That is, in the pH region in which the zeta potentials of gold (Au) and γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) have the same sign (in the case of (b), (c), and (d) in FIG. 4), gold (Au) is hardly coated (or adsorbed) on γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ), but the amount of gold (Au in FIG. 4) is in the region where the zeta potentials have opposite signs. It can be seen that) reacted.

도 5는 X-레이 회절 패턴(X-ray diffraction patterns)을 도시한 그래프이다. 도 5에서, (a)는 γ-산화철(γ-Fe2O3), (b)는 금(Au), (c)는 금/γ-산화철(Au/γ-Fe2O3) 나노하이브리드 입자의 X-레이 회절 패턴을 각각 나타낸다. 금(Au)은 앞서 상술한 전기분해법을 이용하여 얻은 것을 사용하였고, γ-산화철(γ-Fe2O3)은 나노페이즈 테크사(NanoPhase Tech. Co.)의 상업용 분말(commercial powder)를 사용하였다. 5 is a graph showing X-ray diffraction patterns. In FIG. 5, (a) is γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ), (b) is gold (Au), and (c) is gold / γ-iron oxide (Au / γ-Fe 2 O 3 ) nanohybrid The X-ray diffraction pattern of the particles is shown respectively. Gold (Au) was obtained using the above-described electrolysis method, and γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) was used as commercial powder of NanoPhase Tech. Co. It was.

도 5를 참조하면, 금(Au)과 γ-산화철(γ-Fe2O3)의 강도(intensity)가 피크(peak)를 이루는 부분에서 금/γ-산화철(Au/γ-Fe2O3) 나노하이브리드 입자도 피크를 이루고 있음을 알 수 있다. 5, a gold (Au) and γ- iron oxide (γ-Fe 2 O 3) gold / iron oxide γ- strength in the portion (intensity) that make up the peak (peak) of the (Au / γ-Fe 2 O 3 It can be seen that the nanohybrid particles also form a peak.

도 6a 내지 도 6c는 금/γ-산화철(Au/γ-Fe2O3) 나노하이브리드 입자의 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope; 이하 'TEM'이라 함) 사진이다. 도 6a 내지 도 6c는 금(Au)과 γ-산화철(γ-Fe2O3)을 이용하여 pH 1.74에서 금/γ-산화철(Au/γ-Fe2O3) 나노하이브리드 입자를 제조하여 찍은 TEM 사진이다. 6A to 6C are photographs of a transmission electron microscope (hereinafter referred to as 'TEM') of gold / γ-iron oxide (Au / γ-Fe 2 O 3 ) nanohybrid particles. 6A to 6C illustrate gold / γ-iron oxide (Au / γ-Fe 2 O 3 ) nanohybrid particles prepared at pH 1.74 using gold (Au) and γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ). TEM picture.

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 금(Au)의 평균 입자 크기(mean particle size)는 7nm이고, γ-산화철(γ-Fe2O3)의 평균 입자 크기는 20nm인 것으로 측정되 었다. 도 6a 내지 도 6c에서 나타난 바와 같이, 코어 입자인 γ-산화철(γ-Fe2O3) 입자에 금(Au)이 코팅(또는 흡착)되어 있음을 알 수 있다. 6A to 6C, the average particle size of gold (Au) was 7 nm, and the average particle size of γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) was measured to be 20 nm. As shown in FIGS. 6a to 6c, it can be seen that gold (Au) is coated (or adsorbed) on γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) particles which are core particles.

이하에서, 생체분자를 나노하이브리드 입자에 고정(또는 혼성화)시키는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of immobilizing (or hybridizing) biomolecules to nanohybrid particles will be described.

먼저, 생체분자를 용액(예컨대, 탈이온수)에 용해시킨다. First, biomolecules are dissolved in a solution (eg, deionized water).

상기 생체분자는 나노하이브리드 입자가 금/γ-산화철(Au/γ-Fe2O3) 나노하이브리드 입자 또는 금/산화철(Au/Fe3O4) 나노하이브리드 입자일 경우에는 글루타치온(glutathione; GSH), 렉틴(lectin), 단백질 A(protein A), HIV 바이러스(HIV virus), 탄저균(anthrax) 등과 같은 생체분자일 수 있다. The biomolecule is glutathione (GSH) when the nanohybrid particles are gold / γ-Fe 2 O 3 nanohybrid particles or gold / iron oxide (Au / Fe 3 O 4 ) nanohybrid particles. It may be a biomolecule such as lectin, protein A, HIV virus, anthrax, and the like.

또한, 나노하이브리드 입자가 은/γ-산화철(Ag/γ-Fe2O3) 나노하이브리드 입자 또는 은/산화철(Ag/Fe3O4) 나노하이브리드 입자일 경우에 상기 생체분자는 유린 단백질(urine protein) 등일 수 있다. In addition, when the nanohybrid particles are silver / γ-iron oxide (Ag / γ-Fe 2 O 3 ) nanohybrid particles or silver / iron oxide (Ag / Fe 3 O 4 ) nanohybrid particles, the biomolecule is a urine protein (urine). protein) and the like.

또한, 나노하이브리드 입자가 산화실리콘/γ-산화철(SiO2/γ-Fe2O3) 나노하이브리드 입자 또는 산화실리콘/산화철(SiO2/Fe3O4) 나노하이브리드 입자일 경우에 상기 생체분자는 리소자임(lysozyme), 소혈청 알부민(bovine serum albumin) 등일 수 있다.In addition, the nanohybrid particles are silicon / γ- iron oxide (SiO 2 / γ-Fe 2 O 3) nanohybrid particles or silicon oxide / iron oxide (SiO 2 / Fe 3 O 4 ) the biomolecule, if one nanohybrid particles Lysozyme, bovine serum albumin, and the like.

위에서 열거한 경우 이외에도, 나노하이브리드 입자와 반응하여 고정(혼성화)될 수 있는 생체분자들은 모두 포함될 수 있음은 물론이다. In addition to the cases listed above, it is of course possible to include all biomolecules that can be immobilized (hybridized) by reacting with the nanohybrid particles.

생체분자가 용해된 탈이온수에 나노하이브리드 입자를 혼합시킨다. 생체분자 는 나노하이브리드 입자에 혼성화되게 된다. 일 예로서 DNA와 같은 생체분자는 일반적으로 메르캅토기(-SH)를 갖는 티올 그룹(thiol group)을 포함하여 이루어져 있으며, 용매(용액)에 용해된 생체분자의 메르캅토기(-SH)는 코어 입자 주위에 코팅된 금(Au)과 반응하게 되는데, 이를 아래의 반응식 1에 나타내었다. Nanohybrid particles are mixed with deionized water in which biomolecules are dissolved. Biomolecules will hybridize to the nanohybrid particles. As an example, a biomolecule such as DNA generally includes a thiol group having a mercapto group (-SH), and the mercapto group (-SH) of the biomolecule dissolved in a solvent (solution) is It is reacted with gold (Au) coated around the core particles, which is shown in Scheme 1 below.

RSH(solv)+Au(s)⇔RSAu(s)+H2(solv)RSH (solv) + Au (s) ⇔RSAu (s) + H 2 (solv)

반응식 1에서 R은 탄화수소기를 의미한다. 탈이온수에 용해된 DNA는 금(Au)과 티올 반응이 일어나 코어 입자 주위에 코팅된 금(Au)에 고정(또는 혼성화)되게 된다. 도 7은 DNA와 나노하이브리드 입자(Au/γ-Fe2O3)가 반응하여 생체 복합 입자를 이루는 모습을 보여주는 도면이다. R in Scheme 1 means a hydrocarbon group. DNA dissolved in deionized water undergoes a thiol reaction with gold (Au) to immobilize (or hybridize) to gold (Au) coated around the core particles. FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which DNA and nanohybrid particles (Au / γ-Fe 2 O 3 ) react to form biological composite particles.

다른 예로서 코어 입자 주위에 코팅된 나노 입자가 SiO2일 경우, 생체분자는 탄화수소기를 포함하는 물질이며, 상기 생체분자는 용액 내에서 코어 입자 주위에 코팅된 산화실리콘(SiO2)의 표면기인 Si-OH와 반응하게 되는데, 이를 아래의 반응식 2에 나타내었다. As another example, when the nanoparticles coated around the core particles are SiO 2 , the biomolecule is a material containing a hydrocarbon group, and the biomolecule is Si, which is a surface group of silicon oxide (SiO 2 ) coated around the core particles in a solution. It reacts with -OH, which is shown in Scheme 2 below.

SiOH(s)+R(solv)⇔SiOR'(s)SiOH (s) + R (solv) ⇔SiOR '(s)

반응식 2에서 R 및 R'은 제1 및 제2 탄화수소기를 의미한다. R and R 'in Scheme 2 refer to the first and second hydrocarbon groups.

코어 입자 주위에 코팅된 나노 입자가 SiO2일 경우의 구체적인 예로서, 생체 분자가 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane; 이하 'APTES'라 함)이고, APTES가 나노하이브리드 입자(SiO2/γ-Fe2O3)와 반응하여 생체 복합 입자를 이루는 경우를 도 8에 개략적으로 나타내었다. 산화실리콘(SiO2)의 표면기인 Si-OH와 APTES가 도 8에 나타낸 바와 같이 커플링 반응을 하게 된다. As a specific example when the nanoparticles coated around the core particles are SiO 2 , the biomolecule is 3-aminopropyltriethoxysilane (hereinafter referred to as 'APTES'), and APTES is a nanohybrid particle (SiO). 2 / γ-Fe 2 O 3 ) is schematically shown in Figure 8 to form a biological composite particles. Si-OH, which is a surface group of silicon oxide (SiO 2 ), and APTES undergo a coupling reaction as shown in FIG. 8.

생체분자와 나노하이브리드 입자가 혼성화된 입자를 자력을 이용하여 포집한다. 코어 입자는 자성체에 반응하는 성질을 갖고 있으며, 생체분자가 고정된 나노하이브리드 입자도 코어 입자에 의해 여전히 자기적 특성을 유지하고 있으므로 자력에 의해 포집될 수가 있다. 예컨대, 코어 입자가 γ-산화철(γ-Fe2O3)이고 코팅할 나노입자가 금(Au)일 경우, 생체분자가 고정된 나노하이브리드 입자는 γ-산화철(γ-Fe2O3)에 의해 여전히 자기적 특성을 유지하고 있다. The particles hybridized with the biomolecules and the nanohybrid particles are collected using magnetic force. The core particles have a property of reacting with a magnetic body, and nanohybrid particles having a biomolecule fixed therein can still be collected by magnetic force since the core particles still retain their magnetic properties. For example, when the core particle is γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ) and the nanoparticle to be coated is gold (Au), the nanohybrid particles to which the biomolecules are immobilized may be added to the γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ). It still maintains its magnetic properties.

포집된 입자를 건조시킨다. 상기 건조는 상온에서 이루어질 수 있다. The collected particles are dried. The drying may be performed at room temperature.

도 9는 글루타치온(glutachione; 이하 'GSH'라 함)의 농도에 따른 흡광도(absorbance)를 측정한 그래프이다. 도 9는 나노하이브리드 입자(Au/γ-Fe2O3)에 GSH를 고정(또는 혼성화)시킨 생체분자-나노하이브리드 입자에 디티오니트로 벤젠(Dithionitrobenzene; 이하 'DTNB'라 함)을 반응시켜 생성된 2-니트로-5-티오벤조익산(2-nitro-5-thiobenzoic acid)의 흡광도를 자외선-가시광선(UV-visible) 영역에서 측정한 결과이다. 9 is a graph measuring absorbance according to the concentration of glutathione (hereinafter, referred to as 'GSH'). 9 is produced by reacting dithionitrobenzene (hereinafter referred to as 'DTNB') to a biomolecule-nanohybrid particle having GSH immobilized (or hybridized) to a nanohybrid particle (Au / γ-Fe 2 O 3 ). The absorbance of 2-nitro-5-thiobenzoic acid was measured in the UV-visible region.

도 9를 참조하면, GSH는 DTNB와 반응하여 노란색의 부산물을 만든다. GSH의 농도를 변화시키면서 DTNB의 반응 정도를 특정 파장의 흡수도를 측정함으로써 반응한 GSH의 농도를 흡수도에 대하여 정량화한 것으로서, GSH의 농도가 증가함에 따라 흡수도도 증가한다는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 9, GSH reacts with DTNB to produce yellow by-products. As the concentration of GSH was quantified with respect to the absorbance by measuring the degree of absorption of DTNB while varying the concentration of GSH, it can be seen that the absorbance increases as the concentration of GSH increases.

표 1은 나노하이브리드 입자(Au/γ-Fe2O3)에 GSH를 고정된(immobilized) GSH의 양을 나타낸 표이다. Table 1 is a table showing the amount of GSH immobilized GSH to the nanohybrid particles (Au / γ-Fe 2 O 3 ).

Au(mg)Au (mg) Au/γ-Fe2O3(mg)Au / γ-Fe 2 O 3 (mg) 흡수된(absorbed) GSH(mM)Absorbed GSH (mM) GSH/(Au/γ-Fe2O3) 매트릭스(mM/g)GSH / (Au / γ-Fe 2 O 3 ) Matrix (mM / g) GSH/Au(mM/g)GSH / Au (mM / g) 2.32.3 12.312.3 18.2218.22 1.481.48 7.927.92 4.64.6 14.614.6 46.2046.20 3.163.16 10.0410.04 6.96.9 16.916.9 78.7478.74 4.664.66 11.4111.41 10.610.6 20.620.6 138.61138.61 6.736.73 12.0512.05

이하에서, 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법을 설명한다. Hereinafter, a method of detecting biomolecules using nanohybrid particles will be described.

먼저, 자력에 반응하는 코어 입자와, 상기 코어 입자의 주위에 코팅되거나 흡착된 나노입자를 포함하는 나노하이브리드 입자를 준비한다. 다음에, 생체분자를 상기 나노하이브리드 입자에 반응시켜 혼성화(hybridization)(또는 고정(immobilization))시킨다. 이어서, 자력(자석)을 이용하여 상기 생체분자가 혼성화된 나노하이브리드 입자를 추출하거나 분석한다. 추출된 상기 생체분자가 혼성화된 나노하이브리드 입자를 분석장치를 이용하여 분석한다. 상기 분석장치는 입자 크기를 측정할 수 있고 입자 구조를 관찰할 수 있는 TEM, 흡광도를 측정할 수 있는 분광기(spectrometer), X-레이 회전 패턴을 관찰할 수 있는 X-레이, 플럭스게이트(fluxgate) 센서 등일 수 있다. 상기 생체분자가 혼성화된 나노하이브리드 입자를 추출한 후, 상기 생체분자와 반응하는 항원(antigen) 또는 항체(antibody)에 투입하여 항원·항체 반응을 관찰하여 분석할 수도 있다. First, nanohybrid particles including core particles reacting to magnetic force and nanoparticles coated or adsorbed around the core particles are prepared. Next, biomolecules are reacted with the nanohybrid particles to hybridize (or immobilize) the biomolecules. Then, magnetic force is used to extract or analyze the nanohybrid particles hybridized with the biomolecules. The extracted hybrid nanoparticles are analyzed by using an analyzer. The analyzer is capable of measuring particle size and observing particle structure, a spectrometer for measuring absorbance, an X-ray for observing X-ray rotation patterns, and fluxgate. Sensors and the like. After extracting the nanohybrid particles hybridized with the biomolecules, the biomolecules may be injected into an antigen or an antibody that reacts with the biomolecules, and may be analyzed by observing an antigen-antibody reaction.

본 발명의 바람직한 실시예에 의할 경우, 철(Fe) 산화물(γ-Fe2O3 또는 Fe3O4)에 나노입자를 코팅(또는 흡착)하여 나노하이브리드 입자를 만들고, 상기 나노하이브리드 입자에 타겟(target) 생체분자를 고정시켜 자성체의 자성 특성을 측정함으로써 생체분자 분석 공정을 단순화하고, 짧은 시간에 분석을 마칠 수 있다. 나노하이브리드 입자에 생체분자를 고정시켜 분리 정제(또는 추출)할 수도 있으며, 타겟 생체분자가 고정된 나노하이브리드 입자를 바이오칩으로 이용할 수도 있다. 예를 들면, 금(Au)이 증착된 유리판에 실제 항원(antigen)을 고정시키고, 타겟 생체분자가 나노하이브리드 입자에 혼성화된 생체 복합 입자와 상기 항원과의 혼성화를 자기력 현미경(magnetic force microscope)으로 측정할 수 있다. 상기 자기력 현미경과 같은 외부적인 측정 장치 외에도 각종 자기저항, AC(alternating current), DC(direct current) 또는 도 10a와 같이 설계된 플럭스게이트(fluxgate) 센서(자력을 이용한 생체분자 검출장치)를 이용하여 간편하게 측정할 수 있으며, 이는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노하이브리드 입자가 바이오칩으로서 실용 가능성이 있음을 보여주는 것이다. According to a preferred embodiment of the present invention, the nanoparticles are coated (or adsorbed) on iron (Fe) oxide (γ-Fe 2 O 3 or Fe 3 O 4 ) to make nanohybrid particles, and the nanohybrid particles By targeting the target biomolecules to measure the magnetic properties of the magnetic material, the biomolecule analysis process can be simplified and the analysis can be completed in a short time. Biomolecules may be separated and purified (or extracted) by immobilizing biomolecules on the nanohybrid particles, or nanohybrid particles immobilized on target biomolecules may be used as biochips. For example, a real antigen is immobilized on a glass plate on which Au is deposited, and hybridization of the biocomposite particle and the antigen hybridized with the target biomolecule to the nanohybrid particle is carried out by a magnetic force microscope. It can be measured. In addition to external measuring devices such as the magnetic force microscope, various magnetoresistances, alternating current (AC), direct current (DC) or a fluxgate sensor (a biomolecule detection device using magnetic force) designed as shown in FIG. It can be measured, which shows that the nanohybrid particles according to the preferred embodiment of the present invention are practical as biochips.

도 10a 내지 도 10d는 생체분자 검출용 분석장치를 개략적으로 도시한 도면들이다. 도 10a는 생체분자 검출용 분석장치의 레이아웃(layout)을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 10b는 도 10a의 'A' 영역을 확대하여 도시한 도면이며, 도 10c는 도 10b의 일정 부분 영역을 절단하여 도시한 도면이고, 도 10d는 도 10b의 Ⅰ-Ⅰ' 단면을 보여주는 도면이다. 이하에서, 도 10a 내지 도 10d와 같이 설계된 플럭스게이트(fluxgate) 센서(생체분자 검출용 분석장치)를 설명한다.10A to 10D are diagrams schematically showing an apparatus for detecting biomolecules. FIG. 10A is a diagram schematically illustrating a layout of an analysis device for detecting biomolecules, and FIG. 10B is an enlarged view of a region 'A' of FIG. 10A, and FIG. 10C is a portion of FIG. 10B. FIG. 10D is a cross-sectional view of the II ′ of FIG. 10B. Hereinafter, a fluxgate sensor (analytical device for detecting biomolecules) designed as shown in FIGS. 10A to 10D will be described.

도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 유리, 폴리머 등과 같은 기판(210)을 준비하고, 기판(210)을 선택적으로 식각하여 생체분자 또는 생체복합 입자를 담을 수 있는 구덩이(220)(이하, '생체분자 담지셀'이라 함)들을 형성한다. 이때, 생체분자 담지셀(220)들이 가로 및 세로 방향으로 규칙적으로 배열된 매트릭스(matrix) 형태를 이루도록 구현한다. 즉, 하나의 생체분자 담지셀(220)이 주변의 다른 생체분자 담지셀(220)과 동일한 간격으로 이격되도록 형성하고, 이렇게 형성된 생체분자 담지셀(220)들이 가로 및 세로 방향으로 규칙적으로 배열되도록 형성한다. 10A to 10D, a substrate 210 such as glass, a polymer, or the like is prepared, and the substrate 210 may be selectively etched to contain biomolecules or biocomposite particles 220 (hereinafter, 'bio Molecular support cells'). In this case, the biomolecule carrying cells 220 are implemented to form a matrix form regularly arranged in the horizontal and vertical directions. That is, one biomolecule carrying cell 220 is formed to be spaced apart from the other biomolecule carrying cell 220 at the same interval, and the biomolecule carrying cells 220 thus formed are regularly arranged in the horizontal and vertical directions. Form.

생체분자 담지셀(220)이 형성된 기판(210)의 전면에 금속막을 증착한 후, 선택적으로 식각하여 가로 또는 세로 방향으로 배열된 자력변화감지 배선(230b)들을 형성한다. 상기 금속막은 금(Au) 또는 알루미늄막(Al) 등과 같은 금속막일 수 있다. 금속막으로 구리(Cu)를 사용할 경우, 다마신(damascene) 공정을 이용하여 자력변화감지 배선(230b)을 형성할 수도 있다. 즉, 자력변화감지 배선(230b)이 형성될 영역 패턴(예컨대, 트렌치)을 형성한 후에 구리막을 증착하고 화학기계적 연마하여 자력변화감지 배선(230b)을 형성할 수 있다. After depositing a metal film on the entire surface of the substrate 210 on which the biomolecule supporting cell 220 is formed, the magnetic force change detection lines 230b arranged in a horizontal or vertical direction are selectively formed by etching. The metal film may be a metal film such as gold (Au) or aluminum film (Al). When copper (Cu) is used as the metal film, the magnetic change detection wiring 230b may be formed using a damascene process. That is, after forming a region pattern (for example, a trench) in which the magnetic change detection wiring 230b is to be formed, the copper film may be deposited and chemically mechanically polished to form the magnetic change detection wiring 230b.

상술한 실시예에서는 생체분자 담지셀(220)을 형성한 후에 자력변화감지 배선(230b)을 형성하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 자력변화감지 배선(230b)을 형성한 후에 생체분자 담지셀(220)을 형성할 수도 있음은 물론이다. In the above-described embodiment, the case where the magnetic change sensing wiring 230b is formed after the biomolecule supporting cell 220 is formed has been described as an example, but the biomolecule supporting cell 220 after the magnetic change sensing wiring 230b is formed. Of course, it can also be formed.

자력변화감지 배선(230b)은 각 생체분자 담지셀(220)을 둘러싸는 n각형(n≥4) 또는 원 형태로 구현하고 각 생체분자 담지셀(220) 사이의 구간은 직선 형태로 구현할 수 있다. 이때, 자력변화감지 배선(230a)의 턴수(turn)는 1 이상이 되도록 한다. The magnetic force change detection wiring 230b may be implemented in an n-angle (n≥4) or a circle shape surrounding each of the biomolecule carrying cells 220, and a section between each of the biomolecule carrying cells 220 may be implemented in a straight line form. . At this time, the number of turns of the magnetic change detection wiring 230a is set to 1 or more.

생체분자 담지셀(220)이 형성된 기판(210)의 후면에 금속막을 증착한 후, 선택적으로 식각하여 자력변화감지 배선(230b)과 수직한 방향으로 배열된 자력발생 배선(230a)을 형성한다. 상기 금속막은 금(Au) 또는 알루미늄막(Al) 등과 같은 금속막일 수 있다. 금속막으로 구리(Cu)를 사용할 경우, 다마신(damascene) 공정을 이용하여 자력발생 배선(230a)을 형성할 수도 있다. 즉, 자력발생 배선(230a)이 형성될 영역 패턴(예컨대, 트렌치)을 형성한 후에 구리막을 증착하고 화학기계적 연마하여 자력발생 배선(230a)을 형성할 수 있다. After depositing a metal film on the back surface of the substrate 210 on which the biomolecule carrying cell 220 is formed, the magnetic force generating wire 230a is formed to be selectively etched so as to be arranged in a direction perpendicular to the magnetic change detection wiring 230b. The metal film may be a metal film such as gold (Au) or aluminum film (Al). When copper (Cu) is used as the metal film, the magnetic field generating wiring 230a may be formed using a damascene process. That is, after forming a region pattern (for example, a trench) in which the magnetic field generating line 230a is to be formed, the copper layer may be deposited and chemically mechanically polished to form the magnetic field generating line 230a.

자력발생 배선(230a)이 이루는 궤도의 중심부는 생체분자 담지셀(220)의 중심부에 대응되도록 형성한다. 자력발생 배선(230a)은 각 생체분자 담지셀(220)에 대응되는 부분은 n각형(n≥4) 또는 원 형태로 구현하고 각 생체분자 담지셀(220)에 대응되는 부분 이외의 구간은 직선 형태로 구현할 수 있다. 이때, 자력발생 배선(230a)의 턴수(turn)는 1 이상이 되도록 한다. The center of the track formed by the magnetic force generation wiring 230a is formed to correspond to the center of the biomolecule carrying cell 220. The magnetic force generating wiring 230a may be implemented in an n-square (n≥4) or circle shape corresponding to each biomolecule carrying cell 220, and a section other than the part corresponding to each biomolecule carrying cell 220 is straight. It can be implemented in the form. At this time, the number of turns of the magnetic force generating wiring 230a is set to 1 or more.

자력변화감지 배선(230b)과 자력발생 배선(230a)이 교차하는 각각의 영역은 각 생체분자 담지셀(220)에 대응하고, 이와 같은 교차 영역은 규칙적으로 배열되어 전체적으로 매트릭스 형태를 이루게 된다. Each region where the magnetic force change detecting wiring 230b and the magnetic field generating wiring 230a intersect corresponds to each of the biomolecule carrying cells 220, and the crossing regions are regularly arranged to form a matrix as a whole.

상술한 실시예에서는 자력변화감지 배선(230b)을 자력발생 배선(230a) 보다 먼저 형성하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 자력발생 배선(230a)을 형성한 후에 자력변화감지 배선(230b)을 형성할 수도 있음은 물론이다. In the above-described embodiment, the case where the magnetic change detection wiring 230b is formed before the magnetic force generating wiring 230a has been described as an example. However, the magnetic force change detecting wiring 230b may be formed after the magnetic force generating wiring 230a is formed. Of course you can.

각 자력발생 배선(230a)은 전기분급 수단(240a)에 전기적으로 연결되도록 구성된다. 또한, 각 자력변화감지 배선(230b)도 전기분급 감지수단(240b)에 전기적으로 연결되도록 구성된다. 전기분급 수단(240a)은 전기 발생수단(260)에 연결되고, 전기분급 감지수단(240b)은 자력변화 감지수단(250)에 연결된다. Each magnetic force generating wiring 230a is configured to be electrically connected to the electric classification means 240a. In addition, each magnetic force change detection wiring 230b is also configured to be electrically connected to the electrical classification detecting means 240b. The electric classification means 240a is connected to the electricity generating means 260, and the electric classification detecting means 240b is connected to the magnetic force change detecting means 250.

이와 같이 매트릭스 형태로 배치된 각각의 자력발생 배선(230a)과 자력변화감지 배선(230b)에 전기적 신호를 인가하여 감지하고자 하는 생체분자 담지셀(220)의 선택을 수행할 수 있다. As such, the biomolecule carrying cell 220 to be detected may be selected by applying an electrical signal to each of the magnetic field generating lines 230a and the magnetic force change detecting lines 230b arranged in a matrix form.

이와 같이 제작된 플럭스게이트 센서를 이용하여, 생체분자 담지셀(220)에 실제 항원(antigen)들을 담고, 용매에 분산된 타겟 생체분자가 나노하이브리드 입자에 혼성화된 생체 복합 입자를 각 생체분자 담지셀(220)에 담겨진 항원에 투여하여 항원과의 혼성화를 유도하여 목적하는 타겟 생체분자를 항원·항체 반응을 이용하여 고정화시킬 수 있다. 자력발생 배선(230a)과 자력변화감지 배선(230b)을 통하여 자력을 측정하고, 전기분급 수단(240a), 전기발생 수단(260), 전기분급 감지수단(240b), 자력변화 감지수단(250)을 통하여 셀의 위치를 파악하게 된다. 이를 통해 각각의 생체분자 담지셀(220)에 여러 종류의 항원을 투입한 경우, 각각의 항원·항체 반응에 따라 각종 생체분자의 종류를 파악할 수 있다. Using the fluxgate sensor fabricated as described above, the biomolecule carrying cell contains the actual antigens in the biomolecule carrying cell 220 and the target biomolecules dispersed in the solvent are hybridized to the nanohybrid particles. By administering to the antigen contained in (220), hybridization with the antigen can be induced to immobilize the desired target biomolecule using an antigen-antibody reaction. The magnetic force is measured through the magnetic force generating line 230a and the magnetic force change detecting line 230b, and the electric classifying means 240a, the electric generating means 260, the electric class detecting means 240b, and the magnetic change detecting means 250 are measured. The location of the cell is determined through. Through this, when various kinds of antigens are put into each biomolecule carrying cell 220, the kinds of biomolecules can be grasped according to the respective antigen and antibody reactions.

또한, 여러 생체분자가 혼합된 용액 내에서 특정 생체분자를 감지하는 방법은 다음과 같다. 우선 기지(旣知)의 생체분자가 나노하이브리드 입자에 혼성화된 생체 복합 입자를 특정 생체분자를 포함한 여러 생체분자가 혼합된 용액 내에 혼합시키면, 특정 생체분자와 기지의 생체분자가 나노하이브리드 입자에 혼성화된 생체 복합 입자 간의 양끝단의 반응에 의해 고정화된다. 이를 기지의 항원이 담겨진 생체분자 담지셀(220)에 유동시킨 후 고정화시키면, 특정 생체분자가 고정화된 시스템을 얻을 수 있다. 이와 같이 자력을 이용한 생체분자 검출용 분석장치를 이용하여 여러 생체분자가 혼합된 용액 내에서 특정 생체분자만을 감지할 수가 있다. In addition, a method of detecting a specific biomolecule in a solution in which several biomolecules are mixed is as follows. First, when a biocomposite particle in which a known biomolecule is hybridized to a nanohybrid particle is mixed in a solution in which several biomolecules including a specific biomolecule are mixed, a specific biomolecule and a known biomolecule hybridize to a nanohybrid particle. It is immobilized by the reaction of both ends between the biological composite particles. If this is immobilized after flowing into the biomolecule carrying cell 220 containing the known antigen, a system in which a specific biomolecule is immobilized can be obtained. As described above, only a specific biomolecule can be detected in a solution in which several biomolecules are mixed using an analysis device for detecting biomolecules using magnetic force.

본 발명의 의한 생체분자 검출 시스템은 타겟 생체분자와 탐침 생체분자 간의 혼성화를 이용하여 자성을 측정함으로서 정량분석하는데 적용할 수 있으며, 항원-항체 반응을 이용하는 생체분자 검출 등에 적용할 수 있다. The biomolecule detection system according to the present invention can be applied to quantitative analysis by measuring magnetization using hybridization between target biomolecules and probe biomolecules, and can be applied to biomolecule detection using antigen-antibody reactions.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체분자 검출은 혼성화된 DNA를 추출하고 증폭하는 과정이 필요없고, 비접촉방식이며, 별도의 마커(marker)를 첨가할 필요가 없으므로 칩 제작이 단순하고 높은 감도를 갖는다. Biomolecule detection according to a preferred embodiment of the present invention does not require a process of extracting and amplifying hybridized DNA, is a non-contact method, and does not need to add a separate marker, thus making the chip simple and having high sensitivity. .

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.

Claims (31)

자력에 반응하는 코어 입자와 상기 코어 입자의 주위에 코팅하거나 흡착할 나노입자를 준비하는 단계;Preparing core particles reacting to magnetic force and nanoparticles to be coated or adsorbed around the core particles; 상기 코어 입자와 상기 나노입자에 대하여 전구간의 pH에 대한 제타포텐셜을 측정하는 단계;Measuring zeta potential with respect to pH between the core particles and the nanoparticles; 상기 코어 입자와 상기 나노입자에 대하여 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 갖는 pH 구간을 조사하는 단계;Irradiating a pH section in which zeta potentials have opposite signs with respect to the core particles and the nanoparticles; 상기 코어 입자와 상기 나노입자의 제타포텐셜이 서로 반대 부호를 갖는 pH 구간을 갖도록 상기 코어 입자와 상기 나노입자가 혼합될 용액의 pH를 적정하는 단계;Titrating the pH of the solution in which the core particles and the nanoparticles are mixed such that the zeta potentials of the core particles and the nanoparticles have opposite pH signs; 상기 코어 입자와 상기 나노입자를 상기 용액에 혼합하여 상기 나노입자가 상기 코어 입자 주위에 코팅되거나 흡착된 나노하이브리드 입자를 형성하는 단계;Mixing the core particles and the nanoparticles in the solution to form nanohybrid particles in which the nanoparticles are coated or adsorbed around the core particles; 자석을 이용하여 나노하이브리드 입자를 포집하는 단계; 및Collecting the nanohybrid particles using a magnet; And 포집된 나노하이브리드 입자를 건조하여 나노하이브리드 입자 분말을 얻는 단계를 포함하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법.Method of manufacturing nanohybrid particles for biomolecule detection comprising the step of drying the collected nanohybrid particles to obtain nanohybrid particle powder. 제1항에 있어서, 생체분자를 탈이온수에 용해시키는 단계;The method of claim 1, further comprising dissolving the biomolecule in deionized water; 상기 생체분자가 용해된 탈이온수에 나노하이브리드 입자를 혼합시켜 상기 생체분자를 상기 나노하이브리드 입자에 혼성화하는 단계; 및Hybridizing the biomolecules to the nanohybrid particles by mixing the nanohybrid particles with deionized water in which the biomolecules are dissolved; And 상기 생체분자와 상기 나노하이브리드 입자가 혼성화된 생체 복합 입자를 자석을 이용하여 포집하는 단계를 더 포함하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법.The method of manufacturing a nano-hybrid particles for biomolecule detection further comprising the step of collecting the bio-composite particles hybridized with the biomolecule and the nanohybrid particles using a magnet. 제1항에 있어서, 상기 코어 입자는 산화철계 물질인 γ-Fe2O3 또는 Fe3O4인 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the core particles are γ-Fe 2 O 3 or Fe 3 O 4 , which is an iron oxide-based material. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 파라듐(Pd), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn) 또는 산화실리콘(SiO2)인 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the nanoparticles are gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), zinc (Zn) or silicon oxide (SiO). 2 ) a method for producing nanohybrid particles for detecting biomolecules. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 금(Au)이며, 상기 생체분자는 글루타치온(glutathione), 렉틴(lectin), 중금속 이온(heavy metal ion), 칼륨 이온(potassium ion), 단백질 A(protein A), HIV 바이러스(HIV virus) 또는 DNA인 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the nanoparticles are gold (Au), the biomolecule is glutathione (glutathione), lectin (lectin), heavy metal ion (heavy metal ion), potassium ion (potassium ion), protein A (protein A) ), A method for producing nanohybrid particles for detecting biomolecules, characterized in that the HIV virus (HIV virus) or DNA. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 금(Au)이고, 상기 생체분자는 메르캅토기(-SH)를 갖는 티올 그룹(thiol group)을 포함하여 이루어져 있으며, 상기 생체분자의 메르캅토기(-SH)는 코어 입자 주위에 코팅된 금(Au)과 아래의 반응식에 따라 반 응하는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the nanoparticles are gold (Au), the biomolecule comprises a thiol group (thiol group) having a mercapto group (-SH), the mercapto group of the biomolecule (- SH) is a method for producing nano-hybrid particles for biomolecule detection, characterized in that the gold (Au) coated around the core particles and reacts according to the following reaction formula. 반응식Scheme RSH+Au⇔RSAu+H2 (R은 탄화수소기임).RSH + Au⇔RSAu + H 2 (R is a hydrocarbon group). 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 은(Ag)이며, 상기 생체분자는 유린 단백질(urine protein)인 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the nanoparticles are silver (Ag) and the biomolecule is a urine protein. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 산화실리콘(SiO2)이며, 상기 생체분자는 리소자임(lysozyme) 또는 소혈청 알부민(bovine serum albumin)인 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the nanoparticles are silicon oxide (SiO 2 ), and the biomolecule is lysozyme or bovine serum albumin. . 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 산화실리콘(SiO2)이고, 상기 생체분자는 탄화수소기를 포함하는 물질이며, 상기 산화실리콘(SiO2)의 표면기인 Si-OH가 상기 생체분자와 아래의 반응식에 따라 반응하는 것을 특징으로 하는 생체분자 검출용 나노하이브리드 입자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the nanoparticles are silicon oxide (SiO 2 ), the biomolecule is a material containing a hydrocarbon group, Si-OH which is a surface group of the silicon oxide (SiO 2 ) is the following reaction formula with the biomolecule Method of producing a nano-hybrid particles for the detection of biomolecules, characterized in that the reaction. 반응식Scheme SiOH+R⇔SiOR'(R 및 R'은 제1 및 제2 탄화수소기임)SiOH + R⇔SiOR '(R and R' are the first and second hydrocarbon groups) 자력에 반응하는 코어 입자; 및 Core particles responsive to magnetic force; And 상기 코어 입자의 주위에 코팅되거나 흡착된 나노입자를 포함하는 나노하이브리드 입자를 포함하며, It comprises nanohybrid particles comprising nanoparticles coated or adsorbed around the core particles, 상기 나노하이브리드 입자는 생체분자와 반응하여 생체분자가 혼성화된 생체 복합 입자를 형성하고, 상기 생체 복합 입자는 자성체에 반응하는 특성을 갖는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템.The nanohybrid particles react with biomolecules to form biomolecules in which biomolecules are hybridized, and the biomolecules are nanomolecule detection systems using nanohybrid particles having a characteristic of reacting with a magnetic body. 제10항에 있어서, 상기 나노입자와 반응하여 상기 나노입자에 혼성화되는 생체분자를 더 포함하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템.The biomolecule detection system according to claim 10, further comprising biomolecules that react with the nanoparticles and hybridize to the nanoparticles. 제10항에 있어서, 상기 코어 입자는 산화철계 물질인 γ-Fe2O3 또는 Fe3O4인 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템.The biomolecule detection system according to claim 10, wherein the core particles are γ-Fe 2 O 3 or Fe 3 O 4 , which are iron oxide materials. 제10항에 있어서, 상기 나노입자는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 파라듐(Pd), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn) 또는 산화실리콘(SiO2)인 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템.The method of claim 10, wherein the nanoparticles are gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), zinc (Zn) or silicon oxide (SiO). 2 ) a biomolecule detection system using nanohybrid particles, characterized in that. 제10항에 있어서, 상기 나노입자는 금(Au)이며, 상기 생체분자는 글루타치온(glutathione), 렉틴(lectin), 단백질 A(protein A), HIV 바이러스(HIV virus) 또 는 DNA인 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템.The method of claim 10, wherein the nanoparticles are gold (Au), and the biomolecule is glutathione (glutathione), lectin (lectin), protein A (protein A), HIV virus (HIV virus) or DNA, characterized in that Biomolecule detection system using nanohybrid particles. 제10항에 있어서, 상기 나노입자는 금(Au)이고, 상기 생체분자는 메르캅토기(-SH)를 갖는 티올 그룹(thiol group)을 포함하여 이루어져 있으며, 상기 생체분자의 메르캅토기(-SH)는 코어 입자 주위에 코팅된 금(Au)과 아래의 반응식에 따라 반응하는 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템.The method of claim 10, wherein the nanoparticles are gold (Au), the biomolecule comprises a thiol group (thiol group) having a mercapto group (-SH), the mercapto group of the biomolecule (- SH) is a biomolecule detection system using nanohybrid particles, characterized in that reacted with gold (Au) coated around the core particles according to the following reaction formula. 반응식Scheme RSH+Au⇔RSAu+H2 (R은 탄화수소기임) RSH + Au⇔RSAu + H 2 (R is a hydrocarbon group) 제10항에 있어서, 상기 나노입자는 은(Ag)이며, 상기 생체분자는 유린 단백질(urine protein)인 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템.The biomolecule detection system using nanohybrid particles according to claim 10, wherein the nanoparticle is silver (Ag) and the biomolecule is a urine protein. 제10항에 있어서, 상기 나노입자는 산화실리콘(SiO2)이며, 상기 생체분자는 리소자임(lysozyme) 또는 소혈청 알부민(bovine serum albumin)인 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템.The biomolecule detection system according to claim 10, wherein the nanoparticle is silicon oxide (SiO 2 ) and the biomolecule is lysozyme or bovine serum albumin. 제10항에 있어서, 상기 나노입자는 산화실리콘(SiO2)이고, 상기 생체분자는 탄화수소기를 포함하는 물질이며, 상기 산화실리콘(SiO2)의 표면기인 Si-OH가 상기 생체분자와 아래의 반응식에 따라 반응하는 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출 시스템.The method of claim 10, wherein the nanoparticles are silicon oxide (SiO 2 ), the biomolecule is a material containing a hydrocarbon group, Si-OH is a surface group of the silicon oxide (SiO 2 ) is the biomolecule and the following reaction formula Biomolecule detection system using nanohybrid particles, characterized in that the reaction according to. 반응식Scheme SiOH+R⇔SiOR'(R 및 R'은 제1 및 제2 탄화수소기임)SiOH + R⇔SiOR '(R and R' are the first and second hydrocarbon groups) 자력에 반응하는 코어 입자와, 상기 코어 입자의 주위에 코팅되거나 흡착된 나노입자를 포함하는 나노하이브리드 입자를 준비하는 단계;Preparing nanohybrid particles comprising core particles reacting to magnetic force and nanoparticles coated or adsorbed around the core particles; 생체분자를 상기 나노하이브리드 입자에 반응시켜 혼성화시키는 단계;Reacting and hybridizing a biomolecule to the nanohybrid particles; 자력을 이용하여 상기 생체분자가 혼성화된 나노하이브리드 입자를 추출하는 단계; 및Extracting the nanohybrid particles mixed with the biomolecules using a magnetic force; And 추출된 상기 생체분자가 혼성화된 나노하이브리드 입자를 자력을 이용한 분석장치를 이용하여 분석하는 단계를 포함하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법.A method for detecting biomolecules using nanohybrid particles comprising analyzing the extracted nanomolecule hybridized nanohybrid particles using an analytical device using magnetic force. 제19항에 있어서, 상기 생체분자가 혼성화된 나노하이브리드 입자를 추출한 후, 상기 생체분자와 반응하는 항원(antigen) 또는 항체(antibody)에 투입하여 항원·항체 반응을 관찰하여 분석하는 단계를 더 포함하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법.The method of claim 19, further comprising extracting the nanohybrid particles mixed with the biomolecules, and then injecting them into an antigen or an antibody that reacts with the biomolecules to observe and analyze an antigen-antibody reaction. Biomolecule detection method using a nano-hybrid particles. 제19항에 있어서, 상기 코어 입자는 산화철계 물질인 γ-Fe2O3 또는 Fe3O4인 것을 특징으로 하는 생체분자 검출 시스템을 이용한 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법.20. The method of claim 19, wherein the core particles are γ-Fe 2 O 3 or Fe 3 O 4 which is an iron oxide-based material. 제19항에 있어서, 상기 나노입자는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 파라듐(Pd), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn) 또는 산화실리콘(SiO2)인 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법.The method of claim 19, wherein the nanoparticles are gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), zinc (Zn) or silicon oxide (SiO). 2 ) biomolecule detection method using a nano-hybrid particles, characterized in that. 제19항에 있어서, 상기 나노입자는 금(Au)이며, 상기 생체분자는 글루타치온(glutathione), 렉틴(lectin), 단백질 A(protein A), HIV 바이러스(HIV virus) 또는 DNA인 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법.The method of claim 19, wherein the nanoparticles are gold (Au), the biomolecule is glutathione (glutathione), lectin (lectin), protein A (protein A), HIV virus (HIV virus) or DNA, characterized in that Biomolecule detection method using nanohybrid particles. 제19항에 있어서, 상기 나노입자는 금(Au)이고, 상기 생체분자는 메르캅토기(-SH)를 갖는 티올 그룹(thiol group)을 포함하여 이루어져 있으며, 상기 생체분자의 메르캅토기(-SH)는 코어 입자 주위에 코팅된 금(Au)과 아래의 반응식에 따라 반응하는 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법.The method of claim 19, wherein the nanoparticles are gold (Au), the biomolecule comprises a thiol group (thiol group) having a mercapto group (-SH), the mercapto group of the biomolecule (- SH) is a method for detecting biomolecules using nanohybrid particles, characterized in that the reaction with gold (Au) coated around the core particles according to the following reaction formula. 반응식 Scheme RSH+Au⇔RSAu+H2 (R은 탄화수소기임).RSH + Au⇔RSAu + H 2 (R is a hydrocarbon group). 제19항에 있어서, 상기 나노입자는 은(Ag)이며, 상기 생체분자는 유린 단백질(urine protein)인 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법.20. The method of claim 19, wherein the nanoparticles are silver (Ag), and the biomolecule is a urine protein. 제19항에 있어서, 상기 나노입자는 산화실리콘(SiO2)이며, 상기 생체분자는 리소자임(lysozyme) 또는 소혈청 알부민(bovine serum albumin)인 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법.20. The method of claim 19, wherein the nanoparticles are silicon oxide (SiO 2 ), and the biomolecule is lysozyme or bovine serum albumin. 제19항에 있어서, 상기 나노입자는 산화실리콘(SiO2)이고, 상기 생체분자는 탄화수소기를 포함하는 물질이며, 상기 산화실리콘(SiO2)의 표면기인 Si-OH가 상기 생체분자와 아래의 반응식에 따라 반응하는 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출방법.The method according to claim 19, wherein the nanoparticles are silicon oxide (SiO 2 ), the biomolecule is a material containing a hydrocarbon group, and Si-OH, which is a surface group of the silicon oxide (SiO 2 ), is represented by the following reaction formula: Biomolecule detection method using nanohybrid particles, characterized in that the reaction according to. 반응식Scheme SiOH+R⇔SiOR'(R 및 R'은 제1 및 제2 탄화수소기임)SiOH + R⇔SiOR '(R and R' are the first and second hydrocarbon groups) 기판;Board; 자력에 반응하는 코어 입자와 상기 코어 입자의 주위에 코팅되거나 흡착된 나노입자를 포함하는 나노하이브리드 입자에 생체분자가 혼성화된 생체복합 입자 또는 생체분자를 담을 수 있도록 상기 기판의 전면에 구비되고, 가로 및 세로 방향으로 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 복수의 생체분자 담지셀;It is provided on the front surface of the substrate so that the biomolecules hybridized biomolecules or biomolecules contained in the nanohybrid particles including the core particles and nanoparticles coated or adsorbed around the core particles reacting to the magnetic force, And a plurality of biomolecule carrying cells arranged in a matrix in the longitudinal direction. 상기 기판의 전면에 가로 또는 세로 방향으로 배열된 자력변화감지 배선; 및A magnetic force change sensing wiring arranged in a horizontal or vertical direction on the front surface of the substrate; And 기판의 후면에 상기 자력변화감지 배선과 수직한 방향으로 배열된 자력발생 배선을 포함하며, It includes a magnetic field generating wiring arranged in the direction perpendicular to the magnetic change detection wiring on the back of the substrate, 상기 자력변화감지 배선과 상기 자력발생 배선이 교차하는 영역은 각각 상기 생체분자 담지셀에 대응하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출용 분석장치.And an area where the magnetic force change detecting wiring and the magnetic field generating wiring intersect is provided to correspond to the biomolecule carrying cell, respectively. 제28항에 있어서, 상기 자력변화감지 배선은, 각 생체분자 담지셀을 둘러싸는 n각형(n≥4) 또는 원 형태로 구비되고, 그 턴수(turn)는 적어도 1이 되며, 각 생체분자 담지셀 사이의 구간은 직선 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출용 분석장치.29. The method of claim 28, wherein the magnetic force change detection wiring is provided in an n-square (n≥4) or circle shape surrounding each biomolecule carrying cell, and the number of turns thereof is at least one, and each biomolecule supporting is carried. An interval between cells is a biomolecule detection assay device using nano-hybrid particles, characterized in that provided in a straight form. 제28항에 있어서, 상기 자력발생 배선은, 그 궤도의 중심부가 생체분자 담지셀의 중심부에 대응되고, 각 생체분자 담지셀에 대응되는 부분은 n각형(n≥4) 또는 원 형태로 구비되며, 그 궤도는 턴수(turn)는 적어도 1이 되고, 각 생체분자 담지셀에 대응되는 부분 이외의 구간은 직선 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출용 분석장치.29. The magnetic force generating wire of claim 28, wherein a central portion of the orbit corresponds to a central portion of the biomolecule carrying cell, and a portion corresponding to each biomolecule carrying cell is provided in an n-square (n≥4) or circle shape. The orbit is at least one turn, and the section other than the portion corresponding to each biomolecule carrying cell is provided in a straight line form, the analysis device for detecting biomolecules using nanohybrid particles. 제28항에 있어서, 상기 자력변화감지 배선과 상기 자력발생 배선이 교차하는 영역인 상기 생체분자 담지셀에서의 자력변화를 감지할 수 있도록, 상기 자력발생 배선은 전기분급 수단과 전기 발생수단에 전기적으로 연결되고, 상기 자력변화감지 배선은 전기분급 감지수단과 자력변화 감지수단에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 나노하이브리드 입자를 이용한 생체분자 검출용 분석장치.The magnetic force generating wiring of claim 28, wherein the magnetic force generating wiring is electrically connected to the electric classification means and the electricity generating means so as to detect a magnetic force change in the biomolecule carrying cell, which is an area where the magnetic force change sensing wiring and the magnetic field generating wiring intersect. And the magnetic change detection wiring is connected to an electric classification detection means and a magnetic change detection means.
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