KR20070051074A - Ａｕ－ＤＮＡ 집합체를 이용한 ＤＮＡ 검출방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Au-DNA 집합체에서 DNA의 상보결합이 풀어질 때 전기전도도가 특이하게 변하는 특성을 이용하여 DNA를 검출하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 DNA 검출방법은 Au 나노입자를 제공하는 단계, Au 나노입자의 표면에 각각 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)를 결합시키는 단계, 탐침 DNA-1(110)과 탐침DNA-2(120)가 결합된 Au 나노입자 수용액을 섞은 후 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)와 각각 상보결합을 할 수 있는 타겟 DNA를 추가함으로써 Au-DNA 집합체를 만들거나, 혹은 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)를 직접 상보결합시킴으로써 Au-DNA 집합체를 만드는 단계, Au-DNA 집합체를 전극이 형성되어 있는 기판 위에 위치시키는 단계, 일정한 상대습도 하에서 온도를 서서히 올리면서 전기전도성을 측정하는 단계를 포함한다. 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)를 직접 상보결합시켜서 Au-DNA 집합체를 만드는 경우에는 탐침 DNA-1(110)은 탐침 DNA가 되며 탐침 DNA-2(120)는 타겟 DNA가 된다. 본 발명에 따르면 DNA에 방사성물질이나 형광물질로 표지할 필요가 없고, 측정할 때마다 세척할 필요가 없으므로 검출방법이 간단하고 분해능이 높을 뿐만 아니라, DNA 검출부가 매우 작으므로 어레이 형태로 제작하면 여러 종류의 DNA를 한꺼번에 검출하는 DNA 칩으로도 응용할 수 있다.
DNA 검출, Au 나노입자, DNA 상보결합, Au-DNA 집합체, 전기전도도

Description

Ａｕ－ＤＮＡ 집합체를 이용한 ＤＮＡ 검출방법{DNA detection method using the Au-DNA aggregates}
도 1은 본 발명의 실시예에 의하여 제조한 Au 나노입자의 투과전자현미경 사진.
도 2a는 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)가 결합된 Au 나노입자 용액을 섞은 후 타겟 DNA를 추가함으로써 Au-DNA 집합체를 만드는 과정.
도 2b는 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)를 직접 상보결합시킴으로써 Au-DNA 집합체를 만드는 과정.
도 3은 Au-DNA 집합체의 전기전도성을 측정하기 위하여 제작한 전극의 주사전자현미경 사진.
도 4a는 전기전도성을 측정하기 위하여 Au-DNA 집합체를 전극 주위에 위치시킨 저배율 주사전자현미경 사진.
도 4b는 전기전도성을 측정하기 위하여 Au-DNA 집합체를 전극 주위에 위치시킨 고배율 주사전자현미경 사진.
도 5a는 12 베이스 길이의 탐침 DNA에 의하여 결합된 Au-DNA 집합체 수용액의 온도변화에 따른 색깔 변화.
도 5b는 24 베이스 길이의 탐침 DNA에 의하여 결합된 Au-DNA 집합체 수용액 의 온도변화에 따른 색깔 변화.
도 6a는 12 베이스 길이의 탐침 DNA에 의하여 결합된 Au-DNA 집합체의 온도변화에 따른 전기전도성 변화.
도 6b는 24 베이스 길이의 탐침 DNA에 의하여 결합된 Au-DNA 집합체의 온도변화에 따른 전기전도성 변화.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100: Au 나노입자
110: 탐침 DNA-1
120: 탐침 DNA-2
130: 타겟 DNA
140: DNA의 상보결합에 의하여 형성된 Au-DNA 나노집합체.
본 발명은 DNA의 검출방법에 관한 것으로, 특히 DNA의 상보결합에 의하여 결합된 Au 나노입자 집합체(이하, Au-DNA 집합체)의 전기전도성이 일정한 상대습도 하에서 DNA의 상보결합이 풀어질 때 특이하게 변하는 특성을 이용하여 DNA를 검출하는 방법에 관한 것이다. 여기서 DNA의 상보결합이란 DNA의 구성요소인 아데닌, 티민, 구아닌, 시토신 중 아데닌은 티민과 그리고 구아닌은 시토신과 각각 수소결합을 이루는 것을 의미한다.
질병의 유전적 요인이 점점 밝혀지고 또한 이와 같은 정보를 바탕으로 하는 유전적 치료방법에 관한 관심이 증가함에 따라 편리하고 정확한 DNA 검출방법의 요구도 증대하고 있다. DNA 검출법은 고체 표면에 고정된 탐침 DNA와 미지의 타겟 DNA가 상보결합에 의하여 이중나선 DNA를 형성하는지를 측정하는 것에 기초를 두고 있는데, 이중나선의 형성여부를 판단하기 위하여 미리 DNA에 방사성물질이나 형광물질로 표지를 한다. 방사성 물질로 표지하는 서던블랏팅법(southern blotting)은 특별히 교육을 받은 기술자가 다루어야 하고 폐기물 처리에도 주의하여야 하며, 형광물질로 표지하는 레이저 유도 형광법(laser induced fluorescene)의 경우에는 DNA에 형광물질을 표지하고 분리 및 정제하는 복잡한 과정을 거쳐야 한다. DNA에 표지를 하지 않고 표면에 결합되는 물질의 양에 따른 굴절률의 변화를 측정하는 표면플라즈몬 공명법도 있으나 이 방법은 감도가 떨어진다는 단점이 있다.
최근 온도변화에 따른 Au-DNA 집합체의 색변화를 관찰하거나, 혹은 표면에 고정된 탐침 DNA와 방사성물질이나 형광물질 대신 Au 나노입자를 부착한 타겟 DNA와의 상보결합에 의한 이중나선 DNA의 형성여부를 판단함으로써 DNA를 검출하는 방법이 소개되었다. Au 나노입자를 이용하는 이러한 방법들은 방사성표지법이나 형광표지법보다 감도가 매우 뛰어나며 극미량의 DNA도 검출할 수 있지만, 이중나선 DNA를 이룬 부분과 그렇지 못한 부분을 분리하기 위하여 각 측정 단계마다 세척을 해야 하는 불편함이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, Au-DNA 집합체의 전기적 특성 변화를 이용하여 DNA를 검출함으로써, DNA에 방사성물질이나 형광물질로 표지할 필요가 없고, 측정할 때마다 세척할 필요가 없으므로 검출방법이 간단하고 분해능이 높을 뿐만 아니라, DNA 검출부가 매우 작으므로 어레이 형태로 제작하면 여러 종류의 DNA를 한꺼번에 검출하는 DNA 칩으로도 응용할 수 있는 DNA 검출방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, DNA 분자의 상보결합성을 이용하여 Au-DNA 집합체(140)를 형성하는 단계(S100);
전극이 인쇄된 기판위에 Au-DNA 집합체(140)가 분산되어 있는 수용액을 분사하여 전극 주위에 Au-DNA 집합체(140)를 위치시키는 단계(S200);
Au-DNA 집합체(140)의 전류-전압 관계를 측정하여 Au-DNA 집합체(140)의 전기전도성을 측정하는 단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법에 의해 달성될 수 있다.
그리고, Au-DNA 집합체(140)의 형성단계(S100)는, 각 Au 나노입자(100)의 표면에 결합된 탐침 DNA(110, 120)들 간의 직접적인 상보결합에 의하여 Au-DNA 집합체(140)를 형성하는 단계를 포함하거나, Au 나노입자(100)의 표면에 결합된 탐침 DNA(110, 120)들과 상보결합을 할 수 있는 타겟 DNA(130)를 추가함으로써 Au-DNA 집합체(140)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, Au-DNA 집합체(140)의 위치단계(S200)는, 전극이 인쇄된 기판위에 Au-DNA 집합체(140)가 분산되어 있는 수용액을 분사하여 건조시키는 단계(S210);를 포함함으로서 전극과 Au-DNA 집합체(140)를 전기적으로 접촉시키는 것이 적합할 수 있다.
또한, 전극은 포토리소그라피 혹은 전자빔 리소그라피에 의해 형성되고, 그리고 각 전극은 폭과 간격이 각각 50 nm ~ 200 nm이며, 4개 이상의 전극이 평행하게 배열된 것이 더욱 바람직할 수 있다.
아울러, 전극은 평행 전극세트를 어레이 형태로 배열하여 여러 종류의 DNA의 전기전도성을 한꺼번에 측정하는 것이 더욱 더 바람직하다.
그리고, 전기전도성의 측정단계(S300)는, Au-DNA 집합체(140)와 접촉하고 있는 전극에 전류를 흘리면서 전압을 측정하는 단계(S310)를 포함하거나 또는 Au-DNA 집합체(140)와 접촉하고 있는 전극에 전압을 인가하면서 전류를 측정하는 단계(S330);를 포함할 수 있다.
뿐만 아니라, Au 나노입자(100)의 크기는 10 nm ~ 20 nm인 것이 가장 바람직하다.
그리고, Au 나노입자(100)는, 제 1 농도의 사염화금산 수용액을 교반 및 환류하며 가열하는 단계(S110);
제 2 농도의 구연산나트륨 수용액을 첨가하는 단계(S120);
10 분동안 교반 및 환류하는 단계(S130);
15 분동안 교반한 뒤 냉각하여 여과하는 단계(S140);에 의해 준비된다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명자들은 DNA의 상보결합성을 이용하여 제조한 Au-DNA 집합체의 전기적 특성이, 일정한 상대습도하에서 온도상승에 의하여 DNA의 상보결합이 풀어져서 Au-DNA 집합체가 해체될 때, 급격히 변하는 특성을 이용함으로써 극미량의 DNA를 검출할 수 있고, 또 DNA 염기배열의 미소한 변화까지도 검출할 수 있음을 밝혀내어 본 방법을 개발하게 되었다.
따라서, 본 발명은 DNA의 상보결합성을 이용하여 제조한 Au-DNA 집합체의 전기적 특성을 이용한 DNA 검출 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 DNA 검출방법은 Au 나노입자를 제공하는 단계, Au 나노입자의 표면에 각각 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)를 결합시키는 단계, 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)가 결합된 Au 나노입자 수용액을 섞은 후 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)와 각각 상보결합을 할 수 있는 타겟 DNA(130)를 추가함으로써 Au-DNA 집합체(140)를 만들거나, 혹은 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)를 직접 상보결합시킴으로써 Au-DNA 집합체를 만드는 단계, Au-DNA 집합체를 전극이 형성되어 있는 기판 위에 위치시키는 단계, 일정한 상대습도 하에서 온도를 서서히 올리면서 전기전도성을 측정하는 단계를 포함한다. 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)를 직접 상보결합시켜서 Au-DNA 집합체를 만드는 경우에는 탐침 DNA-1(110)은 탐침 DNA가 되며 탐침 DNA-2(120)는 타겟 DNA가 된다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하 기로 한다.
사염화금산(HAuCl4ㆍ3H2O) 수용액을 교반 및 환류하며 가열하는 동안 구연산나트륨(Na3C6H5O7ㆍ2H2O) 수용액을 신속히 첨가하여 Au 나노입자를 생성시킨다.
합성한 Au 나노입자 수용액을 각각 5′-말단과 3′-말단에 Au와 결합할 수 있는 티올(thiol)작용기가 존재하는 탐침 DNA-1 수용액 및 탐침 DNA-2 수용액과 혼합함으로써 Au 나노입자 표면에 탐침 DNA를 결합시킨다.
탐침 DNA-1(110) 및 탐침 DNA-2(120)가 결합한 Au 나노입자 수용액을 같은 몰비로 혼합하여 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)를 직접 상보결합시킴으로써, 혹은 탐침 DNA-1(110) 및 탐침 DNA-2(120)와 각각 상보결합을 할 수 있는 타겟 DNA 수용액을 추가함으로써 Au-DNA 집합체(140)를 생성시킨다.
이와 같이 제조한 Au-DNA 집합체(140) 수용액을 마이크로피펫을 이용하여 전극 주위에 한 방울 떨어뜨리고 건조시킨 후, 일정한 상대습도하에서 온도를 서서히 올리면서 전기전도성을 측정한다. DNA의 상보결합이 풀어져서 Au-DNA 집합체(140)가 해체되는 온도, 즉 전기전도도가 급격히 변하는 온도를 측정하고 분석함으로써 DNA를 검출할 수 있다.
본 발명에서 확립된 DNA 검출방법을 이용하면 DNA에 방사성물질이나 형광물질로 표지할 필요가 없고, 또한 각 측정 단계마다 세척할 필요가 없으며, DNA의 상보결합이 풀어질 때는 2 ℃ ~ 3 ℃의 좁은 영역에서 전기전도도가 급격히 변하므로, 분해능이 우수하여 DNA 염기배열의 미소한 변화까지도 검출할 수 있으며, 측정 부분이 미세하므로 어레이 형태로 배열하면 여러 종류의 DNA를 한꺼번에 검출하는 DNA 칩 형태로도 응용할 수 있다.
이하 본 발명은 다음의 단계별 실시예에 의하여 좀 더 구체적으로 설명되지만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
실시 제 1 단계
Au 나노입자(100)를 제공하는 단계는 1 mM 농도의 사염화금산 수용액 450 ml를 교반 및 환류하며 가열하는 단계(S110)와, 38.8 mM 농도의 구연산나트륨 수용액 50 ml를 신속히 첨가하는 단계(S120)와, 10분 더 교반 및 환류하며 가열하는 단계(S130)와, 다시 15분 더 교반한 후 냉각 및 여과하는 단계(S140)로 이루어진다. 도 1은 본 발명에 의하여 제조된 Au 나노입자(100)의 투과전자현미경(TEM) 사진이다. Au 나노입자(100)는 둥근모양이며 크기는 평균적으로 지름이 약 13 nm 임을 알 수 있다.
실시 제 2 단계
Au 나노입자의 표면에 아래와 같은 과정을 통하여 각각 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)를 결합시킨다. 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)에는 각각 5′-말단과 3′-말단에 Au와 결합할 수 있는 티올(thiol)작용기가 존재한다. 14 nM 농도의 Au 나노입자(100) 수용액 6.1 ml를 pH 7인 10 mM 농도의 인산완충용액(phosphate buffer solution)에 분산된 11.9 μM 농도의 탐침 DNA-1(110) 및 탐침 DNA-2(120) 수용액 1.59 ml와 각각 섞은 후 하루 동안 둔다. 각각의 혼합용액을 pH 7의 0.1 M 염화나트륨, 10 mM 인산완충용액 7.5 ml와 섞어서 40 시간 둔 후, 13,900 rpm으로 약 30분간 원심분리를 한다. 위쪽의 맑은 액은 버리고 아래 부분의 붉은 색 Au 나노입자(100) 부분을 pH 7의 0.1 M 염화나트륨, 10 mM 인산완충용액 5 mL로 세척한 후 다시 13,900 rpm으로 약 30분간 원심분리를 한다. 다시 위쪽의 맑은 액은 버리고 아래 부분의 붉은 색 Au 나노입자(100) 부분을 pH 7의 0.3 M 염화나트륨, 10 mM 인산완충용액, 0.01 % 아지드(azide) 용액 6 mL에 분산시킨다. 이 과정을 거치면 각 Au 나노입자(100)에는 약 200개의 DNA 분자가 결합된다.
실시 제 3 단계
도 2a 및 도 2b는 DNA의 상보결합성을 이용하여 Au-DNA 집합체(140)를 형성하는 모식도이다. 도 2a는 탐침 DNA-1(110)와 탐침 DNA-2(120)와 각각 상보결합을 할 수 있는 타겟 DNA(130)를 추가함으로써 Au-DNA 집합체(140)를 만드는 과정이다. 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)가 결합된 10 nM의 Au 나노입자(100) 수용액을 각각 730 μl씩 혼합하는 단계와, pH 7의 0.3 M 염화나트륨, 10 mM 인산완충용액, 0.01 % 아지드 수용액 1500 μl를 첨가하는 단계와, 다시 pH 7의 0.3 M 염화나트륨, 10 mM 인산완충용액, 0.01 % 아지드 수용액에 분산된 36.5 μM 농도의 타겟 DNA(130) 수용액 40 μl를 첨가하고 흔들어서 잘 섞어주는 단계를 포함한다.
이와 같은 과정을 거친 용액을 가만히 두면 DNA들이 상보결합을 이루어감에 따라 Au-DNA 집합체(140)가 형성되고, 용액의 색깔은 붉은 색에서 푸른색으로 변해가며, 동시에 Au-DNA 집합체(140)는 바닥으로 서서히 가라앉는다. 도 2b는 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)가 직접 상보결합을 하는 경우로서 이 경우 탐침 DNA-1(110)은 탐침 DNA가 되며 탐침 DNA-2(120)는 타겟 DNA가 된다. 탐침 DNA- 1(110)과 탐침 DNA-2(120)가 결합된 Au 나노입자(100) 수용액을 동일한 부피로 잘 섞어서 가만히 두면, 역시 DNA들이 상보결합을 이루어감에 따라 Au-DNA 집합체(140)가 형성되고 용액의 색깔은 붉은 색에서 푸른색으로 변해가며 동시에 Au-DNA 집합체(140)는 바닥으로 서서히 가라앉는다.
실시 제 4 단계
도 3은 Au-DNA 집합체(140)의 전기적 특성을 측정하기 위한 전극으로서 포토리소그라피와 전자빔 리소그라피를 이용하여 실리콘옥사이드(SiO2) 기판 위에 길이가 30 μm이고 폭과 간격이 각각 100 ~ 200 nm인 6개가 한 세트인 평행한 전극을 제작하였다. Au-DNA 집합체(140)를 전극이 형성되어 있는 기판 위에 위치시키는 단계에서는, 0.3 M 아세트산암모늄으로 2회 세척하여 용액 속의 염화나트륨을 제거한 Au-DNA 집합체(140) 수용액 약 1 ㎕ ~ 2 ㎕를 마이크로피펫을 이용하여 전극 주위에 위치시킨 후 건조시킨다.
도 4a와 도 4b는 Au-DNA 집합체(140)를 전극 주위에 위치시킨 후 관찰한 주사전자현미경(SEM) 사진이다. Au 나노입자(100)들은 서로 녹아서 융합되지 않고 원래의 크기와 모양을 유지하고 있는 것을 알 수 있다. 즉 Au 나노입자(100)들은 DNA를 매개체로 하여 배열되어 있으며 서로 직접 접촉하고 있지는 않다는 것을 알 수 있다. 또한 주사전자현미경 사진으로부터 Au-DNA 집합체(140)는 전극 주위에 한 층 정도의 두께로 덮여있는 것으로 추정되는데, 이 경우 전극 주위에 존재하는 각 DNA의 양은 약 10 atomole이다.
실시 제 5 단계
Au-DNA 집합체(140)를 전극 주위에 위치시킨 후, 습도챔버 (PGC Inc. 9145-5110) 속에서 상대습도와 온도를 조절하면서 정밀 파라메타 에널라이저(HP4156A)를 이용하여 전기전도성을 측정하였다.
시험에 사용된 각 DNA는 12 베이스 혹은 24 베이스 길이의 인공합성 DNA로서, 아래의 염기배열을 갖는다. 먼저 도 2a에서처럼 12 베이스의 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120) 및 24 베이스의 타겟 DNA(130)를 이용하여 Au-DNA 집합체(140)를 형성하는 경우에는
탐침 DNA-1(110): 5′TCT CAA CTC GTA (CH2)3 Thiol 3′
탐침 DNA-2(120): 5′Thiol (CH2)6 CGC ATT CAG GAT 3′
타겟 DNA(130) : 5′TAC GAG TTG AGA ATC CTG AAT GCG 3′이며,
도 2b에서처럼 24 베이스의 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120)를 직접 상보결합시킴으로써 Au-DNA 집합체(140)를 형성하는 경우 (이 경우에, 탐침 DNA-1은 탐침 DNA가 되며 탐침 DNA-2는 타겟 DNA가 된다.) 에는
탐침 DNA: 5′Thiol (CH2)6 TAC GAG TTG AGA ATC CTG AAT GCG 3′
타겟 DNA: 5′Thiol (CH2)6 CGC ATT CAG GAT TCT CAA CTC GTA 3′이다.
우선 각 경우, DNA의 상보결합이 풀어져서 Au-DNA 집합체(140)가 해체되는 온도를 알아보기 위하여 온도에 따른 각 수용액의 색깔변화를 관찰하였다. 12 베이스의 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120) 및 24 베이스의 타겟 DNA(130)를 이용하 여 Au-DNA 집합체(140)를 형성한 경우에는 도 5a에서 볼 수 있듯이 약 51 ℃부터 해체된 Au 나노입자(100)들이 수용액 속으로 퍼짐에 따라 용액의 색깔이 붉은 색으로 변해간다. 그러나 24 베이스의 DNA-1과 DNA-2를 직접 상보결합시킴으로써 Au-DNA 집합체(140)를 형성한 경우에는 DNA 분자들 사이의 상보결합력이 크기 때문에 도 5b에서 약 78 ℃부터 Au-DNA 집합체(140)가 해체됨을 알 수 있다.
도 4a에서 안쪽 2 개의 전극을 전압단자로 그리고 바깥쪽 2 개의 전극을 전류단자로 하여 전류-전압 관계를 분석함으로써 Au-DNA 집합체(140)의 전기전도성을 측정하였다. 12 베이스의 탐침 DNA-1(110)과 탐침 DNA-2(120) 및 24 베이스의 타겟 DNA(130)를 이용하여 형성한 Au-DNA 집합체(140)의 경우에는 도 6a에서처럼 49 ℃ 부근에서 전기전도도가 급격히 변하지만, 24 베이스의 DNA-1과 DNA-2를 직접 상보결합시킴으로써 형성한 Au-DNA 집합체(140)의 경우에는 온도를 70 ℃까지 올려도 전기전도성이 급격히 변하는 지점은 나타나지 않는다.
즉, DNA의 상보결합이 풀어져서 Au-DNA 집합체(140)가 해체되는 지점에서 전기전도성이 급격히 변하는 것을 알 수 있다. 그러나 Au-DNA 집합체(140)가 해체됨에 따라 수용액의 색깔은 51 ℃부터 변하지만 전기전도성은 49 ℃ 부근에서 급격히 변하는데, 이는 각 Au 나노입자(100)들이 여러 개의 DNA 분자간의 상보결합에 의하여 연결되어 있기 때문이다. 즉 이 경우 DNA의 상보결합은 실제로는 약 49 ℃부터 풀어지기 시작하지만 Au 나노입자(100)가 자유롭게 용액 속으로 퍼져나가는 것은 많은 수의 DNA의 상보결합이 풀어지는 52 ℃부터이기 때문이다.
결과적으로 본 발명은 DNA의 상보결합이 풀어지는 온도를 DNA에 방사성물질 이나 형광물질로 표지하지 않고도 매우 정확하게 측정할 수 있는 DNA 검출방법으로서 분해능이 높기 때문에, 본 발명의 방법을 이용하면 타겟 DNA의 염기배열의 미소한 변이까지도 검출할 수 있다.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 본 발명은 Au-DNA 집합체에서 DNA의 상보결합이 풀어질 때 전기전도성이 특이하게 변하는 특성을 이용하여 DNA를 검출할 수 있다. 특히 DNA의 상보결합이 풀어지는 온도를 DNA에 방사성물질이나 형광물질로 표지하지 않고도 매우 정확하게 측정할 수 있다.
또한 각 측정 단계마다 세척할 필요가 없으며, 도 3과 도 4에서 알 수 있듯이 검출기 부분의 크기가 약 30×3 μm2으로 매우 작기 때문에 어레이 형태로 제작하면 여러 종류의 DNA를 한꺼번에 검출하는 DNA 칩 형태로도 응용할 수 있다. 본 발명의 DNA 검출방법을 이용하면 DNA의 상보결합이 풀어지는 온도를 정확하게 측정할 수 있으므로, DNA 염기배열 상의 미소한 변이 (예를 들면 1 베이스 미스매치나 1 베이스 결손 등)도 검출할 수 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.

Claims (10)

  1. DNA 분자의 상보결합성을 이용하여 Au-DNA 집합체(140)를 형성하는 단계(S100);
    전극이 인쇄된 기판위에 상기 Au-DNA 집합체(140)가 분산되어 있는 수용액을 분사하여 상기 전극 주위에 상기 Au-DNA 집합체(140)를 위치시키는 단계(S200); 및
    상기 Au-DNA 집합체(140)의 전류-전압 관계를 측정하여 상기 Au-DNA 집합체(140)의 전기전도성을 측정하는 단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 Au-DNA 집합체(140)의 형성단계(S100)는,
    각 Au 나노입자(100)의 표면에 결합된 탐침 DNA(110, 120)들 간의 직접적인 상보결합에 의하여 Au-DNA 집합체(140)를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 Au-DNA 집합체(140)의 형성단계(S100)는,
    Au 나노입자(100)의 표면에 결합된 탐침 DNA(110, 120)들과 상보결합을 할 수 있는 타겟 DNA(130)를 추가함으로써 상기 Au-DNA 집합체(140)를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 Au-DNA 집합체(140)의 위치단계(S200)는,
    전극이 인쇄된 기판위에 상기 Au-DNA 집합체(140)가 분산되어 있는 수용액을 분사하여 건조시키는 단계(S210);를 포함함으로서 상기 전극과 상기 Au-DNA 집합체(140)를 전기적으로 접촉시키는 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전극은 포토리소그라피 혹은 전자빔 리소그라피에 의해 형성되고,
    상기 각 전극은 폭과 간격이 각각 50 nm ~ 200 nm이며, 4개 이상의 전극이 평행하게 배열된 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전극은 평행 전극세트를 어레이 형태로 배열하여 여러 종류의 DNA의 전기전도성을 한꺼번에 측정하는 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전기전도성의 측정단계(S300)는,
    상기 Au-DNA 집합체(140)와 접촉하고 있는 전극에 전류를 흘리면서 전압을 측정하는 단계(S310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전기전도성의 측정단계(S300)는,
    상기 Au-DNA 집합체(140)와 접촉하고 있는 전극에 전압을 인가하면서 전류를 측정하는 단계(S330);를 포함하는 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법.
  9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 Au 나노입자(100)의 크기는 10 nm ~ 20 nm인 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법.
  10. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 Au 나노입자(100)는,
    제 1 농도의 사염화금산 수용액을 교반 및 환류하며 가열하는 단계(S110);
    제 2 농도의 구연산나트륨 수용액을 첨가하는 단계(S120);
    10 분동안 교반 및 환류하는 단계(S130);
    15 분동안 교반한 뒤 냉각하여 여과하는 단계(S140);에 의해 준비되는 것을 특징으로 하는 Au-DNA 집합체를 이용한 DNA 검출방법.
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