KR20090124669A - 자기조립 단분자층의 잉크젯 프린팅을 이용한 바이오물질패턴 형성방법 및 바이오센서 제조방법 - Google Patents

자기조립 단분자층의 잉크젯 프린팅을 이용한 바이오물질패턴 형성방법 및 바이오센서 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이오물질 패턴 형성방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 바이오물질 패턴 형성방법은, 기재 표면에 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 단계; 상기 기재 표면에 형성된 자기조립 단분자층 패턴에 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계; 및 상기 바이오물질 고정화 링커에 바이오물질을 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 잉크젯 프린팅 방법으로 자기조립 단분자층 패턴을 형성함으로써 간단한 공정으로 자기조립 단분자층 패턴을 형성할 수 있어 바이오물질 패턴의 형성 공정이나 바이오센서의 제조 공정이 매우 간단하고 빠르게 이루어지는 효과가 있다.
자기조립 단분자층, 바이오센서, 바이오물질 패턴, 잉크젯 프린팅

Description

자기조립 단분자층의 잉크젯 프린팅을 이용한 바이오물질 패턴 형성방법 및 바이오센서 제조방법 {METHOD FOR FORMING BIOMATERIAL PATTERN AND MANUFACTURING BIOSENSOR BY USING INKJET PRINTING OF SELF-ASSEMBLY MONOLAYER}
본 발명은 바이오물질 패턴 형성방법과 바이오센서 제조방법 및 이에 이용되는 자기조립 단분자층 형성방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 자기조립 단분자층을 이용한 바이오물질 패턴 형성방법과 바이오센서 제조방법 및 이에 이용되는 잉크젯 프린팅을 이용한 자기조립 단분자층 형성방법에 관한 것이다.
최근 자기조립 단분자층이 기질의 표면개질, 리소그래피의 저항막, 나노전자소자 및 바이오칩 제작등의 분야에서 많은 관심을 받고 있다. 박막의 성장거동은 기질의 표면 특성에 크게 의존하는데, 자기조립 단분자층을 적용하면 특정 재료의 표면을 개질할 수 있어 박막특성을 향상시킬 수 있다. 자기조립 단분자층은 기질의 표면과 막을 이루는 분자들 사이에 직접적인 공유결합을 형성하여 튼튼한 분자막을 만들 수 있다. 그리고 기질의 모양이나 크기에 영향을 받지 않기 때문에 복잡한 모양의 기질 위에도 제조가 가능할 뿐 아니라, 넓은 면적에 적용하는 것도 가 능하다.
종래의 자기조립 단분자층의 패턴 형성에는 포토리소그래피 공정에 의한 리프트-오프(lift-off) 방법 및 마이크로 접촉 프린팅 방법 등을 이용한다.
리프트-오프 방법은 우선 기판 위에 감광액을 도포하고, 노광공정 및 현상공정에 의하여 패턴을 형성하고 자기조립 단분자층 용액을 패턴 표면에 코팅한다. 이후 남아있는 감광액을 제거하여 최종적으로 자기조립 단분자층 패턴을 형성한다. 이러한 리프트-오프 방법은 제작비용이 높고 공정시간이 길며, 감광액을 제거할 때 사용되는 용액에 의하여 자기조립 단분자층이 손상되는 문제가 있다.
마이크로 접촉 프린팅 방법은 탄성중합체 도장에 자기조립 박막용 용액을 묻히고 이 탄성중합체 도장을 기판에 접촉하여 박막용 용액을 기판에 옮긴 후 선택적으로 전사하여 패터닝하는 기술이다. 이러한 마이크로 접촉 프린팅 방법은 탄성중합체 도장을 제작하기 위하여 포토리소그래피 공정, 탈기 및 경화 탈착 공정 등을 을 실시해야만 하고, 더욱이 이 포토리소그래피 공정은 노광공정, 현상공정, 세정, 검사공정 등 다수의 공정을 포함하고 있다. 따라서 마이크로 접촉 프린팅 방법은 제작비용이 높고, 제작 시간이 길며, 넓은 면적에 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 잉크젯 프린팅 방법으로 패터닝한 자기조립 단분자층을 이용한 바이오물질 패턴 형성방법과 바이오센서 제조방법 및 이에 이용되는 잉크젯 프린팅을 이용한 자기조립 단분자층 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 바이오물질 패턴 형성방법은, 기재 표면에 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 단계; 상기 기재 표면에 형성된 자기조립 단분자층 패턴에 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계; 및 상기 바이오물질 고정화 링커에 바이오물질을 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기재와 자기조립 단분자층의 반응성 향상을 위하여 상기 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 단계를 실시하기 전에 기재의 표면을 개질하기위해 표면처리하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다. 이 표면처리는 기재의 표면에 -OH 그룹을 형성하는 박막 형성 방법 또는 플라즈마 표면처리 방법을 사용할 수 있다.
또한 본 발명에서 사용되는 기재는 실리콘웨이퍼, 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 상기 기판 표면에 형성된 전도성 폴리머층 중에서 하나일 수 있다.
본 발명에서 고정되는 바이오물질은 단백질이며, 자세하게는 효소 또는 항체중의 하나인 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 단백질 고정화 링커는 특히 한정되지 않으나, 칼릭스아렌 유도체 또는 칼릭스크라운 유도체 등을 사용할 수 있다. 이때, 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 단백질 고정화 링커를 자기조립 단분자층 위에 선택적으로 흡착시키는 방법을 사용할 수 있으며, 자기조립 단분자층이 형성된 기재를 단백질 고정화 링커 용액에 담구는 방법으로 흡착시킬 수도 있다.
본 발명에 의한 바이오센서 제조방법은 기재 표면에 금속전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 금속전극 패턴 사이에 전도성 폴리머 층을 형성하는 단계; 상기 전도성 폴리머 층의 위에 잉크젯 프린팅 방법으로 자기조립 단분자층을 형성하는 단계; 상기 전도성 폴리머 층 위에 형성된 자기조립 단분자층에 단백질 고정화 링커를 형성하는 단계; 상기 단백질 고정화 링커에 단백질을 고정하는 단계; 및 상기 단백질이 고정되지 않은 금속전극 패턴의 표면에 단백질 흡착 차단제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 바이오센서를 제조함에 있어서, 금속전극 패턴을 형성하는 방법은 리프트-오프(lift-off) 방법 등을 이용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 전도성 폴리머는 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene), 폴리파라페닐렌 비닐렌(polyparaphenylene vinylene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리파라페닐렌 설파이드(polyparaphenylene sulfide), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리디아미노나프탈렌(polydiaminonaphthalene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4- ethylenedioxythiophene)) 등을 선택할 수 있다.
본 발명에서 고정되는 바이오물질은 단백질이며, 자세하게는 효소 또는 항체중의 하나인 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 단백질 고정화 링커는 특히 한정되지 않으나, 칼릭스아렌 유도체 또는 칼릭스크라운 유도체 등을 사용할 수 있다. 이때, 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 단백질 고정화 링커를 자기조립 단분자층 위에 선택적으로 흡착시키는 방법을 사용할 수 있으며, 자기조립 단분자층이 형성된 기재를 단백질 고정화 링커 용액에 담구는 방법으로 흡착시킬 수도 있다.
본 발명에 의한 자기조립 단분자층 패턴 형성방법은 자기조립 단분자 용액의 점도, 표면장력 또는 용해도를 조절하여 프린팅용 잉크를 준비하는 단계; 상기 잉크를 적재하고, 원하는 자기조립 단분자층 패턴의 모양과 크기에 따라 상기 잉크를 노즐을 통하여 분사하기 위해 전압 펄스를 조절하는 단계; 및 전 단계에서 조절된 바에 따라 잉크를 분사하고, 분사된 잉크 방울을 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이런 단계들 이후에 노즐을 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 자기조립 단분자 용액의 점도, 표면장력 또는 용해도를 조절한 것에 의해 얻어질 수 있는 바람직한 자기조립 단분자층 패턴 라인의 폭은 30 내지 500㎛이며, 자기조립 단분자층 패턴 라인 사이의 간격은 수십㎚에서 수백㎛이다.
본 발명에 의한 자기조립 단분자층 형성방법에 사용되는 자기조립 단분자 용액은 -NCO, -NH2, -COOH, -NO2, -COH, -COCl, -PO4 2-, -OSO3-, -SO3-, -CONH2, -(OCH2CH2)nOH, -(OCH2CH2)nOCH3, -PO3H-, -CN, -SH, -CH2I, -CH2Cl 및 -CH2Br 작용기를 포함하는 자기조립 단분자 용액 중에서 선택된 하나이다.
본 발명에 따르면, 잉크젯 프린팅 방법으로 자기조립 단분자층 패턴을 형성함으로써 간단한 공정으로 자기조립 단분자층 패턴을 형성할 수 있어 바이오물질 패턴의 형성 공정이나 바이오센서의 제조 공정이 매우 간단하고 빠르게 이루어지는 효과가 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바이오물질 패턴 형성방법에 의해 바이오물질 패턴을 형성하는 과정을 나타내는 측단면도이다.
먼저 도 1a는 기판 베이스로 사용할 기재(11)이며, 이 기재(11)는 실리콘웨이퍼, 유리 기판 및 플라스틱 기판 중에서 하나를 선택한다.
도 1b는 기재(11)의 표면에 산화막 처리를 하여 산화막(12)을 형성시킨 것이다. 이 산화막(12)은 자기조립 단분자층이 형성되기 쉽게 하려는 것이며, SiO2, HfO2, Al2O3, TiO2, Ta2O5, Nb2O5, ZrO2, BaTiO3 등의 반도체 산화막이 가능하다. 이러한 산화막(12)은 증기 증착법, 스퍼터링, 화학 기상 증착법으로 형성될 수 있다. 이때, 자기조립 단분자층의 형성을 쉽게하는 방법으로 기재의 표면을 O2/H2 플라즈 마 처리 또는 O2 처리를 할 수도 있다.
도 1c는 산화막(12) 위에 자기조립 단분자층(13)을 형성한 모습이다. 이 자기조립 단분자층(13)은 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 원하는 패턴의 모양으로 직접 형성된다. 따라서 특정 패턴의 형상으로 자기조립 단분자층(13)을 형성하는 공정이 매우 간단하고 빠르게 이루어질 수 있다.
잉크젯 프린팅 방법으로 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 방법으로서, 먼저 자기조립 단분자 용액을 이용하여 잉크를 준비한다. 이때 자기조립 단분자 용액은 -NCO, -NH2, -COOH, -NO2, -COH, -COCl, -PO4 2-, -OSO3-, -SO3-, -CONH2, -(OCH2CH2)nOH, -(OCH2CH2)nOCH3, -PO3H-, -CN, -SH, -CH2I, -CH2Cl 및 -CH2Br 작용기를 갖는 자기조립 단분자 용액에서 사용용도에 맞춰 선택할 수 있다. 그리고 잉크를 준비하는 과정에서 잉크의 점도, 표면장력 또는 용해도를 조절하는데, 이들을 조절함으로써 잉크 방울이 노즐을 통해 분사되는 간격을 조절할 수 있게 된다.
다음으로 준비된 잉크를 잉크젯 프린팅 기계에 적재하고, 잉크방울을 분사시키는 전압 펄스를 조절한다. 잉크의 점도, 표면장력, 용해도 또는 전압 펄스를 조절하여 최종적으로 잉크 방울이 노즐을 통해 분사되는 간격이 결정된다. 이에 따라 자기조립 단분자층 패턴의 패턴 라인의 폭을 30 내지 500㎛로 조절할 수 있으며, 자기조립 단분자층 패턴 라인 사이의 간격을 수십㎚에서 수백㎛까지 조절할 수 있다.
전압 펄스의 조절이 끝난 잉크젯 프린팅 기계를 이용하여 원하는 패턴의 형상으로 기재 위에 잉크를 분사한 뒤 소결과정을 실시하고, 이후에 잉크를 분사한 노즐을 세정한다.
도 1d는 상기 과정을 통해 형성된 자기조립 단분자층(13)의 위에 단백질 고정화 링커(14)를 흡착시킨 모습이다. 이 단백질 고정화 링커(14)는 잉크젯 프린팅 방법으로 자기조립 단분자층(13)위에 선택적으로 흡착되거나, 자기조립 단분자층이 형성된 기재를 단백질 고정화 링커 용액에 담구는 디핑(dipping) 방법에 의해서 자기조립 단분자층(13)에 흡착된다. 단백질 고정화 링커(14)의 종류는 그 용도에 따라 선택이 가능하다.
도 1e는 단백질 고정화 링커(14)에 제1단백질(15)이 고정된 모습이다. 제1단백질(15)은 단백질 고정화 링커(14)가 형성된 패턴 위에 선택적으로 고정된다. 제1단백질(15)의 종류는 효소 또는 항체중의 하나인 것을 특징으로 한다.
도 1f는 제1단백질(15) 패턴이 형성된 이외의 부분에 단백질 흡착 차단제(16)를 도포한 모습이다. 이는 제1단백질(15)이 형성된 부분이 아닌 다른 곳에 단백질이 흡착되는 것을 막기 위한 것이다.
도 1g는 제1단백질(15)에 제2단백질(17)이 흡착된 모습을 보이는 모습이다. 제2단백질(17)은 제1단백질(15)에 특이적으로 결합하는 단백질이며, 효소 또는 항원 등일 수 있다.
도 2는 본 발명의 바이오센서 제조방법에 의해 바이오센서를 제조하는 과정을 나타내는 측단면도이다.
도 2a는 기판 베이스로 사용할 기재(21)이며, 이 기재(21)는 실리콘웨이퍼, 유리 기판 및 플라스틱 기판 중에서 하나를 선택한다.
도 2b는 리프트-오프 방법으로 기재(21)위에 금속전극 패턴을 형성하기 위해 감광막을 코팅한 뒤, 노광공정을 통해 감광막 패턴(22)을 형성한 모습이다.
도 2c는 감광막 패턴(22)이 형성된 기재(21)에 금속 전극(23)을 증착한 모습이고, 도 2d는 감광막 패턴(22)을 제거하여 금속 전극(23)의 패턴을 형성한 모습이다.
도 2e는 금속 전극(23)의 패턴 간격 사이에 전도성 폴리머 층(24)을 형성한 모습이다. 전도성 폴리머 층(24)은 생체 물질의 반응을 전기적인 신호로 변환하는 것이며, 리프트-오프 방법 또는 잉크젯 프린팅 방법으로 형성된다. 전도성 폴리머 재료로는 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene), 폴리파라페닐렌 비닐렌(polyparaphenylene vinylene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리파라페닐렌 설파이드(polyparaphenylene sulfide), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리디아미노나프탈렌(polydiaminonaphthalene), 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 등을 사용할 수 있다.
도 2f는 전도성 폴리머 층(24)의 위에 자기조립 단분자층(25)을 형성한 모습이다. 이 자기조립 단분자층(25)은 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 원하는 패턴의 모양으로 직접 형성된다. 따라서 특정 패턴의 형상으로 자기조립 단분자층(25)을 형성하는 공정이 매우 간단하고 빠르게 이루어질 수 있다. 잉크젯 프린팅 방법으 로 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 방법은 앞에서 설명한 것과 같다.
도 2g는 자기조립 단분자층(25)의 위에 단백질 고정화 링커(26)를 흡착시킨 모습이다. 이 단백질 고정화 링커(14)는 잉크젯 프린팅 방법으로 자기조립 단분자층(13)위에 선택적으로 흡착되거나, 자기조립 단분자층이 형성된 기재를 단백질 고정화 링커 용액에 담구는 디핑(dipping) 방법에 의해서 자기조립 단분자층(13)에 흡착된다. 단백질 고정화 링커(26)의 종류는 그 용도에 따라 선택이 가능하다.
도 2h는 단백질 고정화 링커(26)에 항체(27)가 고정된 모습이다.
도 2i는 항체(27)가 형성된 이외의 부분에 단백질 흡착 차단제(28)를 도포한 모습이다. 이는 항체(27)가 형성된 부분이 아닌 다른 곳에 항원이 흡착되는 것을 막기 위한 것이다. 이와 같은 과정을 거쳐 제조된 바이오센서에 항원이 포함된 용액 또는 혈액을 주입하면, 항체(27)에 항원이 결합하게 된다.
도 2j는 항체(27)에 항원(29)이 결합된 모습이다. 용액 또는 혈액 중의 항원(29)이 바이오센서의 항체(27)에 결합하면, 전도성 폴리머 층(24)은 산화 및 환원반응에 의해서 저항률이 변한다. 이러한 전도성의 변화를 측정하여 용액이나 혈액 속 항원(29)의 농도를 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바이오물질 패턴 형성방법에 의한 실시예에 따른 바이오물질 패턴의 구조를 나타내는 측단면도이다.
기재는 플라스틱 기판(31)을 이용하였으며, 자기조립 단분자층을 형성하기 위한 -OH 그룹을 표면에 생성하기 위하여 표면에 HfO2 박막(32)을 100㎚ 증착하였 다.
그 다음 HfO2 박막(32) 위에 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 자기조립 단분자 층(33)의 패턴을 형성하였다. 이때 사용한 자기조립 단분자 용액은 실란 기반의 자기조립 단분자 용액 중에서 다른 분자들이 표면에 흡착되기 위한 프라이머 분자로 이용되는 (3-아미노프로필)트리메톡시실란((3-aminopropyl)trimethoxysilane, (CH3O)3SiCH2CH2CH2NH2)을 사용하였다. (3-아미노프로필)트리메톡시실란 처리가 된 기질에서는 소수성의 기질 특성을 친수성의 기질 특성으로 바꾸며, 이는 실제 물에 대한 접촉각 측정으로 알 수 있다. 실제 사용된 기질의 접촉각이 74.109°에서 13.72°로 변화하여 친수성의 특성을 보였다. 그리고 (3-아미노프로필)트리메톡시실란 자기조립 단분자층의 위쪽으로 배열되어있는 아민기는 효소, 항원 등의 다른 분자 및 세포의 고정화를 용이하게 한다. 잉크젯 프린팅 방법을 위한 잉크는 2.15㎖의 (3-아미노프로필)트리메톡시실란 용액과 15㎖의 에틸 알콜 용액을 혼합하여 제조하였다. 이렇게 점도, 표면장력 및 용해도를 조절한 잉크를 30㎛의 노즐로 분사하여 수십㎛ 사이즈의 패턴을 형성하였다.
이후, 3시간 정도 실온에서 보관한 뒤, 플라스틱 기판(31)의 표면을 알콜로 헹구고 건조시켰다. 그리고 플라스틱 기판(31)을 오븐에서 120℃로 30분동안 굽고, 톨루엔:에탄올=1:1 용액에서 초음파 처리 후 에탄올에서 세정하였다. 여기까지의 화학적 반응 결과를 살펴보면, HfO2 박막(32) 표면의 -OH 그룹과 (3-아미노프로필)트리메톡시실란의 Si 헤드 그룹이 결합되고, CH2가 골격을 형성하며, NH2 꼬리 그룹이 표면에서 아민 그룹을 형성하고 있다.
상기의 방법으로 형성된 자기조립 단분자층(33) 패턴에 단백질 고정화 링커인 칼릭스 크라운 유도체(calixcrown derivatives)를 잉크젯 프린팅 방법이나 디핑 방법으로 형성시킨 뒤, 12시간 내지 24시간 후에 알콜로 헹구고 건조시킴으로써 단백질 연결체 패턴(34)을 형성하였다.
상기의 방법으로 형성된 단백질 연결체 패턴(34)에 항체(35)를 고정하였으며, 항체(35)는 전립선 암의 바이오마커인 PSA(prostate sepcific antibody)를 사용하였다. PSA와 인산완충식염수(phosphate buffered saline)를 섞은 용액에 단백질 연결체 패턴(34)이 형성된 시편을 넣고, 25℃의 온도에서 1시간동안 처리한 뒤에 인신완충식염수와 트윈 20(tween 20,상품명)을 섞은 용액으로 세정하였다. 칼리스 크라운 유도체 위쪽의 크라운 그룹과 항체의 아민 그룹이 호스트-게스트 상호작용(host-guest interaction)에 의하여 결합된다.
항체(35) 패턴이 형성된 기판의 항체(35) 패턴 이외의 부분에 항원 또는 다른 단백질이 흡착되는 것을 막기 위해서 수용성 표준 단백질로 알려진 소 혈청 알부민(BSA, bovine serum albumin) 용액에 실온에서 1시간 동안 담갔다. 이후에 인산완충식염수와 트윈 20 혼합 용액으로 세정하고 최종적으로 인산완충식염수로 세정하여, 항체(35) 패턴이 형성되지 않은 부분과 단백질의 비특이적(non-specific) 반응을 제거하였다.
이상의 방법의 항체(35) 패턴이 형성된 기판 위에, PSA 항원과 염색 분자(Cy3)가 결합된 항원-Cy3 결합체(170)가 포함된 용액을 흘려주었다. 그 결과 항 체(35) 패턴이 형성된 부분에만 항원-Cy3 결합체(170)가 결합되었음을 다초점현미경을 이용하여 형광으로 확인하였다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바이오물질 패턴 형성방법에 의해 바이오물질 패턴을 형성하는 과정을 나타내는 측단면도
도 2는 본 발명의 바이오센서 제조방법에 의해 바이오센서를 제조하는 과정을 나타내는 측단면도
도 3은 본 발명의 바이오물질 패턴 형성방법에 의한 실시예에 따른 바이오물질 패턴의 구조를 나타내는 측단면도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
11,21 : 기재 12 : 산화막
13,25 : 자기조립 단분자층 14,26 : 단백질 고정화 링커
15 : 제1단백질 16,28 : 단백질 흡착 차단제
17 : 제2단백질 23 : 금속 전극
24 : 전도성 폴리머 층 27 : 항체
29 : 항원

Claims (21)

  1. 기재 표면에 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기재 표면에 형성된 자기조립 단분자층 패턴에 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계; 및
    상기 바이오물질 고정화 링커에 바이오물질을 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오물질 패턴 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 단계를 실시하기 전에 상기 기재와 자기조립 단분자층의 반응성 향상을 위하여 기재의 표면을 개질하기 위해 표면처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오물질 패턴 형성방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 표면처리하는 단계가 상기 기재의 표면에 -OH 그룹을 형성하는 박막 형성 방법인 것을 특징으로 하는 바이오물질 패턴 형성방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 표면처리하는 단계가 상기 기재의 표면에 -OH 그룹을 형성하는 산소 플 라즈마 표면처리 방법인 것을 특징으로 하는 바이오물질 패턴 형성방법
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기재가 실리콘웨이퍼, 유리 기판, 플라스틱 기판 및 상기 기판 표면에 형성된 전도성 폴리머층 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 바이오물질 패턴 형성방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바이오물질이 단백질인 것을 특징으로 하는 바이오물질 패턴 형성방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단백질이 효소 또는 항체 중에 하나인 것을 특징으로 하는 바이오물질 패턴 형성방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계에서 사용되는 바이오물질 고정화 링커가 칼릭스아렌 유도체 또는 칼릭스크라운 유도체인 것을 특징으로 하는 바이오물질 패턴 형성방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계에서 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 방법이 잉크젯 프린팅을 이용하여 자기조립 단분자층 위에 선택적으로 흡착시키는 방법인 것을 특징으로 하는 바이오물질 패턴 형성방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계에서 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 방법이 자기조립 단분자층이 형성된 기재를 바이오물질 고정화 링커 용액에 담구는 방법인 것을 특징으로 하는 바이오물질 패턴 형성방법.
  11. 기재 표면에 금속전극 패턴을 형성하는 단계;
    상기 금속전극 패턴 사이에 전도성 폴리머 층을 형성하는 단계;
    상기 전도성 폴리머 층의 위에 잉크젯 프린팅 방법으로 자기조립 단분자층을 형성하는 단계;
    상기 전도성 폴리머 층 위에 형성된 자기조립 단분자층에 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계;
    상기 바이오물질 고정화 링커에 바이오물질을 고정하는 단계; 및
    상기 바이오물질이 고정되지 않은 금속전극 패턴의 표면에 단백질 흡착 차단제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머 층을 형성하는 단계에서 사용되는 전도성 폴리머가 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene), 폴리파라페닐렌 비닐렌(polyparaphenylene vinylene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리파라페닐렌 설파이드(polyparaphenylene sulfide), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리디아미노나프탈렌(polydiaminonaphthalene), 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오센서 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 바이오물질이 단백질인 것을 특징으로 하는 바이오센서 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 단백질이 효소 또는 항체 중에 하나인 것을 특징으로 하는 바이오센서 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계에서 사용되는 바이오물질 고정화 링커가 칼릭스아렌 유도체 또는 칼릭스크라운 유도체인 것을 특징으로 하는 바이오센서 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계에서 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 방법이 잉크젯 프린팅을 이용하여 자기조립 단분자층 위에 선택적으로 흡착시키는 방법인 것을 특징으로 하는 바이오센서 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계에서 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 방법이 자기조립 단분자층이 형성된 기재를 바이오물질 고정화 링커 용액에 담구는 방법인 것을 특징으로 하는 바이오센서 제조방법.
  18. 자기조립 단분자 용액의 점도, 표면장력 또는 용해도를 조절하여 프린팅용 잉크를 준비하는 단계;
    상기 잉크를 적재하고, 원하는 자기조립 단분자층 패턴의 모양과 크기에 따라 상기 잉크를 노즐을 통하여 토출하기 위해 전압 펄스를 조절하는 단계; 및
    전 단계에서 조절된 바에 따라 잉크를 토출하고, 토출된 잉크 방울을 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 자기조립 단분자층 형성 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자 용액의 점도, 표면장력 및 용해도를 조절한 것에 의한 자기조립 단분자층 패턴 라인의 폭이 30 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 자기조립 단분자층 형성 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자 용액의 점도, 표면장력 및 용해도를 조절한 것에 의한 자기조립 단분자층 패턴 라인 사이의 간격이 수십㎚에서 수백㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 자기조립 단분자층 형성 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 잉크젯 프린팅 방법으로 자기조립 단분자층을 형성하는 방법에서 사용되는 자기조립 단분자 용액이 -NCO, -NH2, -COOH, -NO2, -COH, -COCl, -PO4 2-, -OSO3-, -SO3-, -CONH2, -(OCH2CH2)nOH, -(OCH2CH2)nOCH3, -PO3H-, -CN, -SH, -CH2I, -CH2Cl 및 -CH2Br 작용기를 포함하는 자기조립 단분자 용액 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 자기조립 단분자층 형성 방법.
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