KR20070078925A

KR20070078925A - 마이크로칩을 이용한 시료 분석 방법

Info

Publication number: KR20070078925A
Application number: KR1020060009370A
Authority: KR
Inventors: 한종훈; 황얜; 리밍
Original assignee: 학교법인 포항공과대학교; 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-03
Also published as: KR100762532B1

Abstract

본 발명은 마이크로칩을 이용한 시료의 분석 방법에 관한 것으로서, 채널이 형성되어 있는 마이크로칩에 모세관팁을 통해 시료를 채널내로 주입하여 형광법 또는 전기화학검출법으로 검출함으로써 시료를 분석하는 방법에 있어서, 시료 주입시 물에 섞이지 않는 제 1 이온성 액체, 전해질 수용액과 시료의 혼합액, 및 물에 섞이지 않는 제 2 이온성 액체를 전기장을 이용하여 순차적으로 주입하는 것을 포함하는 본 발명의 시료주입분석 방법은, 시료 확산에 의한 신호의 손실을 최대한 막아주므로 검출 감도가 우수하고 높은 이론 단수를 제공하여 미량의 농도로 존재하는 물질 및 특히, 생명과학 연구에서 단세포 분석과 같은 극소부피의 세포내 물질의 검출을 포함한 다양한 시료 검출에 유용하게 적용할 수 있다.

Description

마이크로칩을 이용한 시료 분석 방법 {SAMPLE ANALYSIS METHOD USING MICROCHIP}

도 1은 테이퍼링한 모세관팁에, 본 발명에 따라, 물과 섞이지 않는 이온성 액체와 극소 부피의 수용액 시료가 분절 주입된 모습을 보여주는 도이다.

도 2 (a) 및 (b)는 각각 본 발명에 따른 시료주입 장치를 보여주는 모식도 및 사진이다.

도 3은 도 2의 (b)에 나타낸 시료주입 장치에 있어서 마이크로칩 기판과 모세관팁 사이의 연결부위의 확대사진이다.

도 4 및 도 5는 각각 마이크로칩 기판과 모세관팁을 제조하는 방법을 나타낸 공정도이다.

도 6은 모세관팁 내벽을 폴리머로 코팅한 후 모세관 내벽의 물질 상태를 보여주는 모식도이다.

도 7 및 도 8은 전기장을 이용하여 각각 300 pL 및 30 pL 부피의 시료를 시료주입 장치에 주입한 결과사진이다.

도 9는 본 발명에 따른 시료주입 장치를 이용한 멀티 분절 시료주입 결과사진이다.

도 10은 본 발명의 시료주입 장치를 이용하여 주입된 시료의 이온성 액체 사용 여부에 따른 리보플라빈(riboflavine)의 아르곤이온 레이저유도형광 시그널 비교 결과이다..

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 레이저로 테이퍼링한 용융실리카 모세관팁

2 : 모세관에 충진된 시료

3 : 모세관에 충진된 완충용액

4 : 모세관에 충진된 이온성 액체

5 : 칩 기판

6 : 인터페이싱부

7 : 완충용액 저장소

8 : 마이크로칩 채널

본 발명은 마이크로칩을 이용한 시료주입분석 방법에 관한 것이다.

과학기술의 발전으로 극미량 분석이 가능해지면서 극소부피의 시료나 시약들 을 다루는 기술에 대한 관심이 늘어나고 있다. 특히 최근 합성화학과 생명과학의 발전으로 신약개발이나 진단 등의 분야에서 분석해야 하는 표적물질의 증가를 가져오게 되었고, 이에 따라 고가의 시약이나 시료를 다량으로 필요로 하게 되어 극미량 분석을 통한 비용의 절감에 대한 필요성이 높아지고 있다.

극미량의 시료나 시약을 다루는 일의 비중이 증가하면서 각광 받게 된 것이 랩온어칩 (lab-on-a-chip) 기술이다. 랩온어칩은 반도체 분야에서 널리 사용되는 사진 석판인쇄(photolithography) 기술이나 미세가공 기술(micromachining)을 이용하여 수 cm² 크기의 칩 위에 여러 가지 장치들을 집적시킨 화학 마이크로프로세서로, 고속, 고효율, 저비용의 자동화된 실험이 가능하다.

랩온어칩은 주로 유리, 실리콘, 플라스틱 기판 위에서 구현이 되는데 초기에는 유리를 이용한 칩이 많이 만들어 졌다. 그러나 최근에는 재현성 있고 표준화된 칩을 대량으로 생산하기에 적합한 플라스틱 칩으로의 전환이 빠르게 진행되고 있다. 플라스틱 칩에 사용되는 물질로는 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타아크릴레이 (poly(methylmethacrylate), PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 등의 고분자 물질들이 사용된다. 그 중에서도 PDMS는 광학적 투과성이 우수하고 성형하기 쉬운 장점으로 가장 많이 사용하는 플라스틱 재료이다.

최근 폭발적인 인기를 얻고 있는 랩온어칩은 화학물의 고속 분리 및 분석, 환경 모니터링, 의약 물질의 분석, 군사 용도의 개발 등 그 응용범위가 넓어지고 있다. 그 중에서 가장 널리 이용되는 용도는 화합물/의약 물질의 고속/고성능 분리 및 분석에 있다. 분리 실험에서 중요한 점은 분리 효율을 높이는 것이며, 이는 주입된 샘플 플러그의 모양에 따라 많은 영향을 받는다. 그러므로 시료의 주입은 분리/분석에서 매우 중요한 과정 중 하나이다.

최근에는 생명과학의 연구에서 살아 있는 단세포분석에 대한 연구가 많이 행해지고 있으며 랩온어칩은 세포의 크기 수준에서 비슷하기 때문에 이를 이용한 많은 연구가 이루어지고 있다.

랩온어칩 채널내로 극미량 시료를 주입하는 기존 방법의 하나로 전기장을 이용하는 방법이 있다. 이는 용액이 채워진 미세한 채널 양단에 전압을 걸어 용액의 흐름을 제어하고, 미세채널의 기하학(geometry)을 이용하여 시료를 주입하는 방법으로, 칩 상에서 모세관 전기영동을 이용한 분리/분석이 가능하고, 현재 가장 보편적으로 사용되고 있다. 주로 더블 티(double T), 크로스 (cross)와 같은 채널에 전기장의 세기를 조절하여 극미량 시료를 주입하는 게이티드 모드(gated mode) 또는 핀치드 모드(pinched mode)가 마이크로칩 분리/분석에 많이 사용되고 있다. 이 방법은 비교적 쉽고 간단하기 때문에 랩온어칩에 가장 널리 이용되는 방법이지만 용액의 흐름이 주입하고자 하는 용액의 산도나 이온세기, 점성 등과 같은 물리적인 특성에 크게 영향을 받기 때문에 어려움이 있다. 또한 이 방법은 용액을 흘려주면서 일정량만 분리채널로 흘려보내는 방법이므로 시료의 낭비가 매우 많아 비경제적이고, 유체를 조작하기 위한 장치들이 복잡한 단점이 있다. 그리고 수위 차에 영향을 많이 받으므로 실험조건을 잡는 것이 매우 힘들고, 한 종류의 시료만 주입이 가 능하다는 단점이 있다.

또한, 상기 전기삼투흐름을 이용하는 방법 외에도 압력을 이용하여 극미량의 시료를 분리채널로 주입하는 방법이 있다. 하지만 이는 모세관 전기영동 분리에 이용할 수 없기 때문에 응용에 한계가 있다.

최근에는 위의 두 가지 방법을 혼합한 방법이 제안되었다. 시료의 로딩은 수압을 이용하고, 분리는 전기장을 이용하는 방법으로 단일 세포 연구에서 전기충격(electroporation)을 방지하고, 세포가 채널 내 표면에 달라붙는 현상을 줄일 수 있다. 하지만, 방법이 복잡하고 조작에 어려움이 있으며, 시료를 주입할 때 분리채널로의 누수가 발생한다는 치명적인 단점을 가지고 있다.

또한, 캘리퍼(Caliper) 사에서 개발한 시퍼(sipper) 칩을 이용하는 방법이 있다. 이것은 칩의 밑면에 모세관을 수직으로 붙인 후 진공을 이용하여 웰(well)에서 시료를 정량적으로 미세채널에 주입하는 방법이다. 하지만, 이 방법은 단백질 카이네이즈 분석을 위한 특정한 용도로 제작되었기에 다양한 응용이 어렵고 칩의 제작 또한 힘들다는 단점이 있다.

이 외에도, 극미량 시료의 분석을 위해 많은 연구가 수행되었지만, 대부분 시료의 확산으로 신호가 노이즈에 가려지는 경우가 발생하여 시료 분석에 어려움이 있었고, 공간 선택적으로 살아 있는 세포나 조직 또는 기관 내의 생체물질을 직접적으로 극미량으로 샘플링 할 수 있는 주입분석 기술은 보고되지 않았다.

본 발명의 목적은 확산에 의한 신호의 손실을 최대한 막아 검출 감도가 우수하고 높은 이론 단수를 제공하여 미량의 농도로 존재하는 물질 및 특히, 생명과학 연구에서 단세포 분석과 같은 극소부피의 세포 검출을 포함한 다양한 시료 검출에 유용할 뿐만 아니라 동일한 팁으로 멀티 분절 시료주입이 가능한, 마이크로칩을 이용한 시료 분석 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 채널이 형성되어 있는 마이크로칩에 모세관팁을 통해 시료를 채널내로 주입하여 형광법 또는 전기화학법으로 검출함으로써 시료를 분석하는 방법에 있어서, 시료 주입시 물에 섞이지 않는 제 1 이온성 액체, 전해질 수용액과 시료의 혼합액, 및 물에 섞이지 않는 제 2 이온성 액체를 전기장을 이용하여 순차적으로 주입하는 것을 특징으로 하는, 시료 분석 방법을 제공한다.

이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 시료 분석 방법은 시료주입 전과 후에 이온성 액체를 전기장을 이용하여 주입함으로써 확산에 의한 신호의 손실을 최대한 막아주므로 검출 감도가 우수하고 높은 이론 단수를 제공하여 미량의 농도로 존재하는 물질 및 특히, 생명과학 연구에서 단세포 분석과 같은 극소부피의 세포 검출에도 유용할 뿐만 아 니라, 동일한 팁으로 멀티 분절 시료주입이 가능하다.

본 발명에서 사용되는 이온성 액체는 물에 섞이지 않는 소수성 액체로서, 알킬이미다졸륨 또는 N-알킬피리디늄 등의 양이온계 이온성 액체와, 헥사플루오로포스페이트, 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드, 트리플루오로메틸설포네이트 또는 테트라플루오로보레이트 등의 음이온계 액체를 들 수 있다. 양이온계 이온성 액체 중 알킬이미다졸륨 및 N-알킬피리디늄은 알킬기가 탄소수 2 내지 12인 것이 바람직하다. 예를 들어, 알킬이미다졸륨은 1-부틸-3-메틸-이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드, 1-부틸-3-메틸-이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트, 1-에틸-3-메틸-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드, 1-에틸-3-메틸-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트, 1-에틸-2,3-메틸-이미다졸륨 트리플루오로메탄설포네이트 및 1-부틸-2,3-메틸-이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트를 들 수 있으며, N-알킬피리디늄은 N-부틸-피리디늄 트리플루오로메탄설포네이트, 3-메틸-N-부틸-피리디늄 헥사플루오로포스페이트 등을 들 수 있다.

본 발명에 따라 분석 가능한 시료로는 세포나 조직, 기관 내의 여러 가지 생리활성물질들로서 신경전달물질, DNA, RNA, 단백질, 효소, 대사물질성분, 당류, 무기이온 등이 있으며, 이 외에도, 양이 극미량이고 고가인 천연물질 또는 환경분석시료들도 포함되나 이들로 국한되는 것은 아니다.

본 발명의 마이크로칩 분석을 위한 바람직한 시료주입 장치를 첨부한 도면을 참조로 구체적으로 설명하나, 이는 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

먼저, 도 1은 본 발명의 마이크로칩 분석을 위한 분절 시료주입 장치에 있어서, 시료를 채취하는 모세관팁(1)에 전기장에 의하여 물에 섞이지 않는 이온성 액체(4)와 수용액 시료(2)가 분절 주입된 모습을 보여준다.

도 2 (a) 및 (b)는 시료주입 장치를 나타낸 모식도 및 실제 제작된 장치의 사진이다. 본 발명에 따른 시료주입 장치는 채널(8)이 형성되어 있는 마이크로칩 기판(5)과 시료 채집을 위한 모세관팁(1), 및 이들 간의 인터페이싱부(6)로 구성되어 있다. 마이크로칩 기판에 형성되어 있는 채널은 에칭, 몰딩, 프레싱, 기계가공, 레이저 가공 등의 방법 중 어느 하나를 이용하여 미세 채널로 제작할 수 있으며, 이는 양 끝이 완충용액 저장소(7)와 모세관팁(1)에 연결되어 있다.

본 발명에서 사용되는 마이크로칩 기판은 통상적으로 사용되는 고무, 실리콘계 고무, 플라스틱, 금속, 유리 또는 실리카를 들 수 있으며, 범용적으로는 플라스틱 칩에 사용되는 물질로서 폴리디메틸실록산(PDMS)를 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 모세관팁은 고무, 실리콘계 고무, 플라스틱, 금속, 유리 또는 실리카 재질의 것을 사용할 수 있으며, 유리 또는 실리카 재질을 사용할 경우에는 이산화탄소 레이저를 이용하여 주사 바늘 모양으로 테이퍼링 가공하여 제작할 수 있다.

도 3은 마이크로칩과 모세관팁간의 인터페이싱 부분의 확대사진으로서, 인터페이싱은 모세관 직경의 80%의 칩의 너비를 가지는 칩에 유기용매를 넣어 채널을 확장한 다음 모세관팁을 위치시켜 고정함으로써 달성할 수 있다.

도 4에 본 발명에 따른 랩온어칩용 마이크로칩 기판을 제작하는 통상의 공정 ((a) 내지 (f))을 나타내었으며, 도 5에 본 발명에 따른 모세관팁을 제작 공정((a) 내지 (d))하는 공정을 나타내었다.

도 4를 참조하면 랩온어칩용 마이크로칩 기판을 제작하기 위해서는 먼저, 음성감광층(negative photoregist)을 실리콘웨이퍼 위에 코팅한다(단계 (a)). 웨이퍼의 재료로는 고무, 실리콘계 고무, 플라스틱, 유리, 실리카 등이 사용될 수 있으며, 음성감광층은 통상의 시판되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어, SU-8(Microchem.), AL-217(Aldrich) 또는 KTFR(Kodak) 등이 있다. 코팅 방법으로는 스핀코팅 또는 딥 코팅 등이 있으며, 바람직하게는 스핀코팅이 좋다. 또한, 코팅 횟수에도 제한은 없으나 1회 내지 2회가 바람직하다.

음성감광층(negative photoregist)을 실리콘웨이퍼 위에 코팅한 후, 그 위에 포토마스크를 덮고 자외선에 노출시켜 노광한다(단계 (b)). 노광한 실리콘웨이퍼를 현상하면 원하는 패턴을 가진 양각 틀이 얻어진다(단계 (c)).

양각 틀이 형성된 실리콘 웨이퍼에 PDMS 등의 프리폴리머를 도포하여 상판을 캐스팅하고 이를 경화시킨 다음(단계 d), 실리콘 웨이퍼에서 박리한다(단계 (e)).

상기와 같이하여 복제된 상판을 테슬라코일을 이용하여 형성된 코로나 방전(corona discharge)으로 표면처리하여 산화한 다음, 표면이 깨끗하게 세척된 유리판 또는 실리콘웨이퍼 등의 평평한 하판과 접착제로 고정함으로써(단계 (f)) 시료주입 팁 홀더가 있는 랩온어칩용 마이크로칩 기판을 완성할 수 있다.

도 5에 나타낸 모세관팁 제조 공정은 우선, 내부에 모세관이 형성된 용융 실리카 재질의 봉(단계 (a))을 마이크로 파이펫 풀러(puller)를 이용하여 이산화탄소 레이저에 의한 용융상태에서 양 말단을 잡아 당겨 테이퍼링한 후(단계 (b)), 테이퍼링된 부분을 커터를 사용하여 절단하고 마이크로 파이펫 베벨러(beveler)를 이용하여 0.3 μm 알루미나 플레이트로 30분간 연마한다. 얻어진 모세관팁을 일정한 길이만큼 자르고 각이 진 부분을 부드러운 사포로 갈아준 다음, (단계 (c)), 필요에 따라 양이온 폴리머로 내부 코팅하는 단계를 포함할 수 있으며, 이를 마이크로칩 기판 (5)에 결합시킨다(단계(d)).

양이온 폴리머 코팅은 채널과 팁 양쪽 끝을 0.5% 폴리머가 포함된 완충용액에 담그고 양끝에 일정한 전기장을 걸어 주어 전기삼투적 흐름으로 이루어질 수 있으며, 코팅 후의 모세관팁 내벽에서의 물질 상태를 도 6에 모식도로서 나타내었다. 양이온 폴리머 코팅은 이온성 액체를 전기장하에서 모세관팁 및 채널내로 주입하기 위한 것으로서, 양이온성 폴리머 코팅 후에 전기장 하에서 용액의 전기삼투적흐름과 이온성액체의 유동 방향이 일치하게 되어 시료를 모세관 팁 내로 도입할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 양이온 폴리머로는 폴리디메틸디알릴 암모늄 클로라이드(PDDAC), 폴리브렌(PB), 폴리에틸렌이민(PEI), 폴리(메톡시에톡시에틸)에틸이민(PolyEG₂) 또는 폴리라이신(PL) 등이 있다.

본 발명에 따라 제작된 랩온어칩용 분절 시료주입 장치를 이용하여 시료를 분석하는 방법은 다음과 같다(도 1 및 도 2(a) 참조).

먼저, 마이크로칩 상에 있는 완충용액 저장소(7)에 완충용액을 채우고, 완충 용액 저장소에 백금 전극을 넣어 전압을 걸어준다. 이 때, 모세관팁의 입구부분 직 경 및 시료 채취 부피에 따라 전압과 시간을 조절할 수 있으며, 예를 들어, 모세관 또는 채널(3)의 내경이 20-100 μm 이고 모세관 길이가 1-5 cm인 경우, 1 내지 600 V/cm 범위의 전기장을 0.1초 내지 5분간 인가할 수 있다. 또한, 모세관팁(1) 부분을 이온성 액체에 담근 후 백금 전극을 넣어 접지하여 전압을 가하여 모세관팁에 이온성 액체(4)를 주입하고, 같은 방법으로 전해질 수용액과 시료(2) 및 이온성 액체(4)에 모세관팁 부분을 순차적으로 담그어 전압을 가하여 전기장을 발생시킴으로써 이온성 액체와 시료 함유 혼합액이 교대로 반복되는 형태로 복수 개의 시료가 모세관팁 내로 분절 주입될 수 있다. 이 때, 제 1 이온성 액체 주입시 제 2 이온성 액체를 주입할 때 보다 긴 시간 동안 전압을 가해주는 것이 필요한데, 이는 모세관팁의 입구부분 직경이 작을수록 높은 저항을 갖기 때문이다.

이와 같이, 본 발명에 따르는 시료분석 방법에 의하면, 시료주입 전후에 이온성 액체를 전기장을 이용하여 주입함으로써 확산에 의한 신호의 손실을 최대한 막아주므로 검출 감도가 우수하고 높은 이론 단수를 제공하여 미량의 농도로 존재하는 물질 및 특히, 생명과학 연구에서 단세포 분석과 같은 극소부피의 세포 검출을 포함한 다양한 시료 검출에 유용할 뿐만 아니라, 동일한 팁으로 멀티 분절 시료주입이 가능하며, 시료의 확산이 없기 때문에 분석준비 시간이 긴 경우에 시료를 일정 시간동안 저장할 수 있다.

이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예

본 발명에 따라 폴리디메틸실록산(PDMS)의 마이크로칩 기판과 팁 끝 부분의 내경이 10 μm이하인 테이퍼링된 용융실리카 모세관팁(외경:360 μm, 내경:50 μm)으로 구성된 시료주입 장치를 사용하여 붕소산-수산화나트륨 완충용액 상에서 액체시료의 샘플링 실험에 적용해 보았다.

먼저, 길이가 45 mm이고 칩의 완충용액 저장소에서 인터페이싱된 모세관팁 끝부분까지의 길이가 30 mm인 모세관팁을 제작하였다. 완성된 칩에 실린지 펌프로 0.1M NaOH용액을 채우고 15분 후 400 μL의 증류수로 씻어주었다. 그 다음 0.5% 폴리디메틸디알릴 암모늄 클로라이드(PDDAC) 전해질 용액으로 채널을 채워 주고 20분간 0.5% PDDAC의 완충용액에 양단을 담그고 전기영동을 하였다.

그 다음, 마이크로칩 기판상에 있는 완충용액 저장소에 완충용액을 채운 후, 팁 끝부분을 완충용액에 담그고, 여기에 백금전극을 넣었다. 한편, 모세관팁 끝 부분을 각각 이온성액체, 전해질 수용액과 시료의 혼합액, 이온성액체 순으로 담그고 각각의 용액마다 백금 전극을 넣고 접지시켰다. 주입될 시료로 0.1 μM 리보플라빈을 사용하였고, 이온성 액체는 물에 섞이지 않는 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드를 선택하여 사용하였다. 투명한 액체시료의 시료주입 과정을 모니터링하기 위하여 상기 이온성 액체에 Sudan III 시약을 용해시켜 붉은 색을 띄게 하였다. 완충용액에 연결된 백금 전극에 450 V(약 70 V/cm) 전압을 걸어 주고, 팁이 담기는 이온성 액체에 전압을 0 V(Ground)로 하여 제 1 이온성 액체와 제 2 이온성 액체에 각각 20초와 5초 동안 인가하여 이온성 액체를 팁내로 주입하였다. 또한, 시료에 대하여 각각 1초 및 0.1초 동안 전압을 인가하여 샘플링하여 300 pL 및 30 pL의 두개의 상 분리된 분절시료를 얻었다. 멀티샘플링의 경우 0.1 μM 리보플라빈 수용액을 매번 1초 동안 전압을 인가하여 팁 내로 주입하였다.

본 발명에 따른 샘플링 모식도를 도 7 내지 9에 나타내었다. 도 7 및 8은 각각 300 pL와 30 pL의 부피의 시료가 샘플링된 사진이며, 도 9는 여러 개로 분절되어 멀티샘플링된 시료의 이미지를 나타낸 것이다.

본 발명의 시료주입 방법을 테이퍼링된 모세관팁을 이용하였으므로 pL 수준의 적은 양의 시료를 주입할 수 있고, 테이퍼링 정도에 따라서 fL 수준의 시료의 샘플링도 가능하며, 두 가지 상의 액체 기질을 사용하기 때문에 샘플링 후 시료의 확산이 발생하지 않는다.

시험예

본 발명의 실시예에 따라 전기장을 이용하여 300 pL의 0.1 μM 리보플라빈수용액 시료주입을 완성한 후 샘플링한 칩을 30초 내에 레이저유도형광 시스템에 위치시켜 시그널을 측정하였다(도 10 (a)). 또한, 본 발명의 시료의 시그널의 감도를 비교하기 위하여 본 발명의 실시예와 동일한 환경조건(실시예와 동일한 전압 및 시간)에서 이온성 액체를 사용하지 않고 10배(1 μM) 진한 농도의 시료만을 1초 동안 300 pL를 팁 내로 주입하여 레이저유도 형광 시그널을 측정하였다(도 10 (b)). 도 10에서 확인할 수 있듯이, 같은 조건에서 이온성 액체를 사용하지 않았을 경우, 10배 진한 농도의 시료를 주입하였음에도 불구하고 확산으로 인하여 시그널이 노이즈에 가려 피크를 관찰할 수 없었다.

이와 같이, nL 내지 pL 이하의 극미량 시료를 취급할 경우, 시료의 확산으로 인하여 시그널이 노이즈에 쉽게 가리게 되나 본 발명의 분석 방법으로는 이러한 영향을 최소화 할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에 따라, 시료주입 전후에 이온성 액체를 전기장을 이용하여 주입하는 시료분석 방법은 확산에 의한 신호의 손실을 최대한 막아주므로 검출 감도가 우수하고 높은 이론 단수를 제공하여 미량의 농도로 존재하는 물질 및 특히, 생명과학 연구에서 단세포 분석과 같은 극소부피의 세포 검출을 포함한 다양한 시료 검출에 유용할 뿐만 아니라, 동일한 팁으로 멀티 분절 시료주입이 가능하여 종래의 검출 방법에 비해 시간 및 경비가 절감되어 랩온어칩상에서 유용하게 이용될 수 있다.

Claims

채널이 형성되어 있는 마이크로칩에 모세관팁을 통해 시료를 채널내로 주입하여 형광법 또는 전기화학검출법으로 검출함으로써 시료를 분석하는 방법에 있어서, 시료 주입시 물에 섞이지 않는 제 1 이온성 액체, 전해질 수용액과 시료의 혼합액, 및 물에 섞이지 않는 제 2 이온성 액체를 전기장을 이용하여 순차적으로 주입하는 것을 포함하는, 시료 분석 방법.
제1항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 이온성 액체는 알킬이미다졸륨 및 N-알킬피리디늄 중에서 선택된 양이온계 이온성 액체 또는 헥사플루오로포스페이트, 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드, 트리플루오로메틸설포네이트 및 테트라플루오로보레이트 중에서 선택된 음이온계 액체임을 특징으로 하는, 시료 분석 방법.
제2항에 있어서,

알킬기가 탄소수 2 내지 12인 것임을 특징으로 하는, 시료 분석 방법.
제1항에 있어서,

0.1초 내지 5분간 1 내지 600 V/cm 범위의 전기장을 상기 제 1 및 제 2 이온성 액체 또는 전해질 수용액과 시료의 혼합액에 순차적으로 인가하여 상기 이온성 액체 및 시료 혼합액을 주입하는 것을 특징으로 하는, 시료 분석 방법.
제1항에 있어서,

모세관팁의 내벽이 양이온 폴리머로 코팅된 것임을 특징으로 하는, 시료 분석 방법.
제5항에 있어서,

양이온 폴리머가 폴리디메틸디알릴 암모늄 클로라이드(PDDAC), 폴리브렌(PB), 폴리에틸렌이민(PEI), 폴리(메톡시에톡시에틸)에틸이민(PolyEG₂) 및 폴리라이신(PL)중에서 선택된 것임을 특징으로 하는, 시료 분석 방법.
제1항에 있어서,

마이크로칩의 기판이 고무, 실리콘계 고무, 플라스틱, 금속, 유리 및 실리카 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는, 시료 분석 방법.
제1항에 있어서,

모세관팁이 고무, 실리콘계 고무, 플라스틱, 금속, 유리 및 실리카 중에서 선택된 재질의 것임을 특징으로 하는, 시료 분석 방법.
제1항에 있어서,

모세관팁이 테이퍼링 가공된 것임을 특징으로 하는, 시료 분석 방법.
제1항에 있어서,

이온성 액체와 시료 함유 혼합액이 교대로 반복되는 형태로 복수개의 시료가 분절 주입됨을 특징으로 하는, 시료 분석 방법.