KR20100045831A - 혈관성장인자 감지를 위한 압타머 기반의 암 진단용 실리콘나노와이어 바이오센서, 이의 제조방법 및 이를 이용한 혈관 성장인자 검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 황반변성 치료에 사용되며 혈관성장인자를 특이적으로 인식하는 anti-VEGF 압타머를 실리콘 나노와이어 전계효과 트랜지스터에 적용함으로써, 조기에 암 진단을 가능하게 하는 바이오센서와 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 바이오센서는 소스, 드레인 및 게이트를 포함하며 상기 소스와 드레인 사이의 채널영역이 실리콘 나노와이어로 이루어진 전계효과 트랜지스터와, 상기 실리콘 나노와이어의 표면에 고정된 혈관성장인자(VEGF)와 선택적으로 결합하는 RNA 압타머(aptamer)를 포함하며, 상기 압타머에 혈관성장인자가 결합될 때 발생하는 화학적 게이트 현상을 이용하여 혈관성장인자를 감지하는 것을 구성적 특징으로 한다.

바이오센서, 혈관성장인자, 암, 조기진단

Description

혈관성장인자 감지를 위한 압타머 기반의 암 진단용 실리콘 나노와이어 바이오센서, 이의 제조방법 및 이를 이용한 혈관 성장인자 검출방법 {APTAMER-BASED SILICON NANOWIRE BIOSENSOR FOR CANCER DIAGNOSES BASED ON DETECTION OF　VEGF, AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND DETECTING VEGF USING THE SAME}

본 발명은 압타머 기반의 실리콘 나노와이어 전계 효과 트랜지스터를 이용한 고감응도 바이오센서와 이의 제조방법 및 이를 이용하여 혈관성장인자를 선택적으로 검출하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 나노와이어 전계 효과 트랜지스터의 채널을 구성하는 실리콘 나노와이어 표면에 혈관성장인자에 특이적으로 결합하는 압타머를 고정시키고 압타머에 선택적으로 결합된 혈관성장인자에 의해 발생하는 화학적 게이트 효과를 통해 혈관성장인자를 전기적으로 감지하는 바이오 센서와 이를 이용한 혈관성장인자의 검출방법에 관한 것이다.

바이오센서는 생체 체계 물질로부터 발생하는 광학적, 기계적 또는 전기적인 신호를 변환하여 그 반응 체계를 인식하도록 하는 기구이다. 이러한 바이오센서는 의료부분에서 진단 목적을 위한 응용적 연구뿐 아니라 다양한 생체 반응 기구를 연구하는 기초 의학 부분에서도 매우 중요한 기능을 담당하고 있다.

한편, 바이오센서에 대한 기술 개발은 광학적, 기계적인 진동, 또는 전기/화학적인 신호전달 체계에 의한 센서의 형태로 연구되고 있는데, 최근의 기술 개발 동향은 기존의 단일 생물학적 기제의 검출 기능을 넘어서 연속적인 생물학적 반응에서 복잡계의 생물학적 기제를 생체 내에서 직접 검출 (in vivo detection) 하는 방향으로 이루어지고 있다.

이와 같이 생체 내에서의 직접 검출을 하기 위한 센서 소자의 구현에 있어서는 센서의 고집적화 (high integration), 고감응도화 (high sensitivity), 특정 바이오 분자에 대한 고선택성 (high selectivity) 등의 기술적인 요소를 전제로 한다.

이에 대한 연구로서 최근 몇 년간 부피가 작고 비표면적이 높은 저차원 나노 구조에 기반한 바이오 나노 센서 소자의 개발이 크게 대두되고 있다. 특히 일차원적 반도체 물질은 전기적 신호를 센서 기구로 하는 나노 바이오센서의 구현에 상대적으로 적합하여 이에 대한 연구가 많이 이루어져 오고 있다.

저차원 나노 구조에 기반한 바이오센서의 대표적인 예로, 탄소나노튜브(CNT)를 이용한 전계효과 트랜지스터 바이오센서에 대한 연구가 전 세계적으로 가장 활발히 수행되어 오고 있다.

그런데 탄소나노튜브는 전기적 특성을 합성 단계에서 선택적으로 조절하는 것이 불가능하고, 합성 후의 효과적 분류 또한 어려울 뿐 아니라, 강한 탄소 공유결합을 갖는 표면으로 인해 생체물질의 선택적 고정화를 위한 표면 개질이 용이하지 않은 등의 소재 자체의 특성으로 인해, 바이오 소자를 구성함에 있어 한계가 있 다.

바이오센서와 관련하여 미국 하버드(Harvard) 대학의 C. Lieber 그룹은 2001년에 pH 센싱 실리콘 나노와이어 전계효과트랜지스터 기반 pH 센서를 처음 보고한 후, 단백질과 DNA및 바이러스의 검출에 효과적으로 적용할 수 있음을 보고하고 있다. 또한, 실리콘 나노와이어는 목적에 따라 적절한 전기 전도성을 가지는 나노와이어의 형태로 합성이 가능하기 때문에 센서로서의 기본적인 전기적 특성을 비교적 쉽게 예측할 수 있다. 나아가 지금까지의 박막형 실리콘 센서 연구에서의 표면 개질에 대한 축적된 지식의 활용은 생체 물질과의 직접적인 반응에 따른 소자 특성의 연구를 가능하게 한다.

한편, 암을 치유하는데 있어서 가장 중요한 것은 암의 조기 발견을 위한 암 진단 기술이다. 이에 종양관련 항원에 대한 항체 또는 수용체 리간드에 대한 많은 연구 결과들을 바탕으로 단일 항체 및 면역세포를 이용하는 암 진단 연구 및 치료 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 그중에서도 세포 내에서 형성되는 혈관내피세포성장인자 (vascular endothelial growth factor, VEGF, 이하 '혈관성장인자'라 함)는 조직의 새로운 혈관의 형성을 자극하는 물질로 암세포의 성장에 있어서 중요한 요소이다. 암세포는 비정상적으로 빠르게 성장하고 분열하므로 충분한 양의 영양분과 산소의 공급을 필요로 하며 이를 얻기 위해 VEGF라는 혈관성장인자를 만들고 암세포 주위에 혈관이 증식하게끔 한다.

이와 같이 암세포가 증식함에 따라 혈관성장인자의 과발현이 이루어지게 되므로 이를 효과적으로 감지할 경우 암의 조기 진단과 치료가 가능할 수 있다. 그 런데 이와 관련된 연구는 아직 초기 단계에 있는 실정이며 현재까지 혈관성장인자를 전기적으로 검출해내는 실용 가능한 바이오센서는 보고된 바가 없다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 황반변성 치료에 사용되고 있고 혈관성장인자를 특이적으로 인식하는 anti-VEGF 압타머를 실리콘 나노와이어 전계효과 트랜지스터에 적용함으로써, 조기에 암 진단을 가능하게 하는 바이오센서 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 발명의 다른 과제는 상기 바이오센서를 이용하여 생체 내에서 혈관성장인자를 직접 검출할 수 있는 검출방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 소스, 드레인 및 게이트를 포함하며 상기 소스와 드레인 사이의 채널영역이 실리콘 나노와이어로 이루어진 전계효과 트랜지스터와, 상기 실리콘 나노와이어의 표면에 고정된 혈관성장인자(VEGF)와 선택적으로 결합하는 RNA 압타머(aptamer)를 포함하며, 상기 압타머에 혈관성장인자가 결합될 때 발생하는 화학적 게이트 현상을 통해 혈관성장인자를 감지하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 트랜지스터 바이오센서를 제공한다.

이러한 구성을 통해 본 발명에 따른 바이오센서는 비표지 방식으로 혈관성장인자를 높은 감응도와 선택성으로 실시간으로 검출할 수 있게 된다.

상기 RNA 압타머로는 혈관성장인자와 선택적으로 결합할 수 있는 것이면 어느 것이나 가능하며, 그 예로 망막 아래의 신생 혈관의 생장을 억제하는 기능으로 인해 환반변성 치료에 사용되고 있는 페갑타니브 나트륨(Pegaptanib Sodium, Macugen)이 있다.

또한, 상기 RNA 압타머는 아민기를 갖는 부분이 카르복실기로 표면개질된 실리콘 나노와이어의 표면과 결합되고 다른 부분이 혈관성장인자와의 결합을 위해 남아있는 형태로 상기 실리콘 나노와이어에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 채널을 구성하는 실리콘 나노와이어는 n형 또는 p형으로 도핑이 되며 단결정으로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 채널을 구성하는 실리콘 나노와이어는 100nm 이하의 직경을 가지는 것이 고감도로 혈관성장인자를 검출하는데 유리하다.

또한, 본 발명은 혈관성장인자를 검출할 수 있는 바이오센서의 제조방법으로, (a) 실리콘 나노와이어를 기판 상에 분산시킨 후 그 양 단에 금속 전극을 형성하여, 소스, 드레인 및 게이트를 포함하며 채널 영역이 상기 실리콘 나노와이어로 이루어진 전계효과 트랜지스터를 제조하는 단계; (b) 상기 실리콘 나노와이어의 표면을 카르복실기로 표면개질하는 단계; 및 (c) 상기 카르복실기로 치환된 표면에 혈관성장인자에 선택적으로 결합할 수 있는 RNA의 압타머를 공유결합을 통해 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법을 제공한다.

상기 (a) 단계에 있어서, 실리콘 나노와이어는 다양한 방법으로 형성될 수 있으나, 금을 촉매로 한 화학기상증착법을 통해 형성되는 것이 바람직하며, 100nm 이하의 직경을 갖도록 촉매의 크기를 조절한다.

상기 (b) 단계에 있어서, 상기 실리콘 나노와이어 표면을 3-APDES (3- (aminopropyl)diethoxysilane)를 이용하여 아민기로 치환한 후, 숙신산 무수물(Succinic Anhydride)을 통해 카르복실기로 치환하는 방법으로 표면개질을 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 타겟 물질을 검출하는 방법으로, 전술한 실리콘 전계효과 트랜지스터의 채널영역을 구성하는 실리콘 나노와이어에 고정된 압타머에 검출용 물질을 노출시키는 단계; 상기 검출용 물질 중 상기 압타머와 특이적으로 결합하는 타겟 물질이 상기 압타머에 노출되었을 때 나타나는 실리콘 나노와이어의 전기전도도 변화를 측정하는 단계; 및 상기 전기전도도 변화 데이터를 기초로 혈관성장인자의 양을 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관성장인자 검출방법을 제공한다.

이러한 검출방법을 통해, 암 세포의 성장 시 다량으로 발생되어 암세포 주위에 혈관 증식을 촉진시키는 혈관성장인자를 검출 및 확인함으로써, 다양한 암을 조기에 진단할 수 있다.

또한, 상기 검출용 물질은 상기 실리콘 나노와이어 트랜지스터의 채널 영역에 테프론 셀을 접촉시켜 주입시킬 수 있는데, 상기 테프론 셀은 상단부에 큰 구멍이 있고 하단부에 작은 구멍이 있으며 나사를 조여서 바이오센서와 완전히 접촉될 수 있는 구조로 되어 있어 상기 하단부 구멍을 실리콘 나노와이어 트랜지스터의 채널 영역에 접촉시킨 후 상기 상단부 구멍을 통해 타겟 물질을 주입하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 실리콘 나노와이어 트랜지스터에 표면개질을 통해 압타머를 고정함으로써 혈관성장인자를 선택적으로 검출할 수 있는 고감응도의 바이오센서를 제작할 수 있으며, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저 혈관성장인자의 선택적인 검출을 실시간으로 할 수 있는 바이오센서를 제작함으로써 다양한 종류의 암의 조기 진단에 응용할 수 있다.

또한, 단결정 실리콘 나노와이어를 화학적 게이트 효과를 이용한 전기적 바이오센서의 채널 물질로 사용함으로써 나노 몰 단위의 농도까지 감지할 수 있는 고감응도의 바이오센서를 제작할 수 있다.

또한, 실리콘 나노와이어를 채널 물질로 사용하면 목적에 따라 적절한 전기 전도성을 가지는 나노와이어의 형태로 합성이 가능하고 지금까지 박막형 실리콘 센서 연구에서의 표면 개질에 대한 축적된 지식을 통해 보다 다양한 용도로 응용할 수 있다.

또한, 압타머를 혈관성장인자의 인지를 위한 물질로 사용함으로써 혈관성장인자 감지에 있어서의 선택성을 높일 수 있고 드바이 길이(Debye length) 보다 작은 압타머의 사이즈 때문에 게이트 효과에 의한 타겟물질 감지 시 전하 운반자에 의한 과잉 전하의 영향이 차단되는 것을 막을 수 있다.

본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 의미이다. 그리고 "포함한다"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및 /또는 성분 을 구체화하며 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외하는 것은 아니다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오센서의 구조와 그 제조방법을 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.

실리콘 나노와이어의 제조

실리콘 나노와이어는 금을 촉매로 이용한 화학 기상 증착법을 이용하여 제조하는데, 쿼츠 튜브 내에서 500℃ 이상의 온도와 수십 torr의 압력 하에서 성장시키며, 나노와이어의 성장 시에 기상의 전구물질(precursor)인 실란(silane) 가스와 함께 포스핀(phosphine) 또는 디보란(diborane) 도판트 가스를 5000:1 의 비율로 화학기상 증착기의 쿼츠 튜브 내로 흘려주어 각각 n형 또는 p형으로 도핑을 하였다.

그리고 나노와이어의 직경은 촉매로 사용하는 금 입자의 크기를 이용하여 조절할 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 20nm 크기의 금 입자를 사용하여, 도 1에서 확인되는 바와 같이, 직경 약 20 nm의 나노와이어를 제조하였다.

이와 같이 제조된 나노와이어를 고분해능 투과전자현미경을 이용하여 관찰한 결과, 도 1c에 나타난 바와 같이 결함이 거의 없는 단결정의 실리콘 나노와이어가 잘 성장되었고, 성장된 나노와이어는 대체적으로 일차원 형태로 곧게 뻗었으며 표면 역시 매끄러운 상태를 보여주고, 표면의 가장 바깥쪽에는 소량의 실리콘 옥사이드 막이 존재함이 확인되었다.

전계효과 트랜지스터의 제조

상술한 바와 같이 제조된 실리콘 나노와이어를 소량의 에탄올이 담긴 유리병에 넣고 약 10초 정도의 초음파 처리(sonication)를 통해 기판으로부터 떼어낸 뒤, 산화막이 형성되어 있는 실리콘 기판 위에 이 나노와이어의 현탁액을 떨어뜨리고 건조시키는 방법으로 분산시킨다.

그리고 광 리소그래피를 이용하여 미리 제작되어있는 외부 금 전극 패턴을 기준으로 분산된 나노와이어의 위치를 찾은 뒤, 기판 위에 EL9과 PMMA 950k 2% 물질을 각각 4000rpm의 속도로 스핀 코팅한다. 여기에 약 50pA의 전류값을 갖는 전자빔을 200~300μC/cm² 도즈 값으로 나노와이어의 양 단에 쬐어주는 전자빔 리소그래피를 통해 금속 전극을 연결시켜, 도 2에 도시된 바와 같이 소스, 드레인, 게이트를 포함하며 채널 영역이 나노와이어로 구성된 나노와이어 전계효과 트랜지스터를 제조하였다.

바이오센서의 제조

이상과 같이 제조한 트랜지스터의 채널 영역을 구성하는 나노와이어의 표면 에 혈관성장인자에 선택적으로 결합하는 RNA 압타머를 고정시킴으로써 바이오센서를 제조하며, RNA 압타머를 고정시키는 구체적으로는 도 3에 도시된 바와 같이 수행하였다.

먼저, 채널을 이루게 될 실리콘 나노와이어의 표면을 3-APDES (3-(amino propyl)diethoxysilane) 200μl, 에탄올 10ml와 3시간 동안 반응시켜 아민기 (NH2)로 치환한다.

이와 같이 아민기로 치환된 실리콘 나노와이어의 표면을 10%의 숙신산 무수물(Succinic Anhydride), 0.1M, pH 14의 나트륨 탄산염 완충액(Sodium Carbonate Buffer) 100mM와 4시간 동안 반응시켜 카르복실기(COOH)로 치환한다.

이후 아민기로 치환된 RNA 압타머(pegapnib), EDC, N-히드록시설포숙신이미드 (sulfo-NHS), 200mM, pH 8의 인산 완충용액과 2시간동안 반응시켜 실리콘 나노와이어의 표면에 압타머를 고정시켰다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 실리콘 나노와이어의 표면에 혈관성장인자와 선택적으로 반응하는 압타머를 고정시키기 전후의 변화를 보여주는 원자 힘 현미경 이미지이다.

도 4a는 표면 처리를 하기 전에 실리콘 나노와이어가 실리콘 기판위에 분산된 상태의 모습으로, 실리콘 나노와이어의 직경이 약 23.5 nm이며 표면이 매끈한 상태임을 보여준다. 이에 비해, 도 4b에서 보여지는 바와 같이, 나노와이어에 표면 처리를 하여 압타머가 고정된 실리콘 나노와이어는 직경이 약 4 nm 증가한 27 nm이며 기판과 나노와이어의 표면에 작은 압타머 입자들이 붙어 울퉁불퉁한 형태를 보여준다.

이때 측정된 입자들의 크기는 계산을 통해 예측 가능한 실리콘 표면 작용기-압타머 복합체의 크기인 3 ~ 5nm에 부합한다.

혈관성장인자의 검출

본 발명의 실시예에 따라 제조된 혈관성장인자 검출용 바이오센서의 기능을 다음과 같이 시험,평가하였다.

평가를 위해 도 5에 도시된 바와 같이 실리콘 나노와이어 트랜지스터의 채널 영역에 테프론 셀을 접촉시키고 셀의 상단부 구멍을 통해 타겟물질(즉, 혈관성장인자를 포함한 물질)을 주입하였다. 이때 상기 테프론 셀은 하부 개구부가 상부 개구부에 비해 적은 것을 사용함으로써, 주입된 타겟물질이 트랜지스터의 채널 영역 외의 불필요한 부분과 접촉되는 것을 최대한 막고 장시간 검출시의 타겟물질이나 완충용액의 증발도 최소화 할 수 있도록 하였다.

이와 같이 타겟물질을 실리콘 나노와이어 트랜지스터의 채널 영역에 접촉시키게 되면, 도 2의 개략도에 나타낸 바와 같이, RNA 압타머가 타겟물질과 결합하게 되고 이에 의해 생성되는 화학적 게이트 효과에 의해 전기적 신호에 변화가 발생하게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 압타머 기반의 실리콘 나노와이어 바이오센서를 이용하여 혈관성장인자를 실시간으로 검출한 결과를 보여주는 그래프이다.

음가의 전하를 띠고 있는 실리콘 나노와이어 표면의 압타머가 pH 5.4의 실험 환경에서 양가의 전하를 띠는 혈관성장인자와 선택적으로 반응함에 따라 화학적 게이트 효과가 작용하여 트랜지스터의 전기적 신호에 변화가 생기게 되며, 전기적 신호의 변화는 주입되는 혈관성장인자의 농도가 높아질수록 커진다.

도 6a를 참조하면, n형 실리콘 채널을 이용한 나노와이어 바이오센서에서는 양가의 전하를 띠는 혈관성장인자의 주입에 따라 나노와이어 채널에 화학적 게이트 효과가 작용하여 흐르는 전류량이 증가하는 현상을 보였으며, 감지 가능한 최소 농도는 1.04 nM 이었다.

도 6b를 참조하면 p형 실리콘 채널을 이용한 나노와이어 바이오센서에서는 n형 실리콘 채널과는 반대로 혈관성장인자의 주입에 따라 전류량이 감소하는 현상을 보였으며, 감지 가능한 최소 농도는 104 pM 이었다.

도 6c를 참조하면 주입된 혈관성장인자의 농도 변화에 따른 나노와이어 바이오센서의 감응도 변화를 나타내는 그래프이다. 10 nM 이하의 농도에서는 혈관성장인자의 농도가 증가할수록 감응도가 급격히 증가하다가 일정 이상의 농도에서는 감응도가 점차 안정화되는 형태로 나타난다.

이상과 같은 시험을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서는 혈관성장인자에 높은 감응도와 선택성을 가지므로, 다양한 종류의 암의 조기진단에 적용될 수 있음을 확인하였다.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 실리콘 나노와이어의 형상과 결정성을 보여주는 고분해능 투과 현미경 사진이다.

도 2a 내지 2b는 본 발명의 실리콘 나노와이어 전계효과 트랜지스터의 실리콘 표면에 VEGF에 선택적으로 결합하는 압타머를 고정시키고 이를 이용하여 VEGF를 검출하는 방법을 설명하는 개략도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계효과 트랜지스터의 채널영역을 구성하는 실리콘 나노와이어에 표면 처리를 통해 VEGF에 선택적으로 결합하는 압타머를 고정시키는 방법을 보여주는 개략도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 VEGF와 선택적으로 결합하는 압타머를 실리콘 나노와이어의 표면에 고정시키기 전, 후의 차이를 보여주는 원자 힘 현미경 이미지이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서에 검출용 물질을 접촉시키는 것을 보여주는 이미지이다.

도 6a 내지 6b는 본 발명의 실험 예에 따라 각각 n형과 p형 실리콘 나노와이어 바이오센서를 이용하여 실시간으로 VEGF를 주입하고 주입된 VEGF의 농도 변화에 따른 전도성 변화와 감응도 변화를 보여주는 그래프이다.

Claims (11)

1. 소스, 드레인 및 게이트를 포함하며 상기 소스와 드레인 사이의 채널영역이 실리콘 나노와이어로 이루어진 전계효과 트랜지스터와,

   상기 실리콘 나노와이어의 표면에 고정된 혈관성장인자(VEGF)와 선택적으로 결합하는 RNA 압타머(aptamer)를 포함하며,

   상기 압타머에 혈관성장인자가 결합될 때 발생하는 화학적 게이트 현상을 통해 혈관성장인자를 감지하는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 트랜지스터 바이오센서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 RNA 압타머는 페갑타니브 나트륨 (Pegaptanib Sodium)인 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 트랜지스터 바이오센서.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 압타머는 아민기를 갖는 부분이 카르복실기로 표면개질된 실리콘 나노와이어의 표면과 결합되고 다른 부분이 혈관성장인자와의 결합을 위해 남아있는 형태로 상기 실리콘 나노와이어에 고정되는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 트랜지스터 바이오센서.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 나노와이어로 구성된 채널은 n형 또는 p형으로 도핑이 되고 단결정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 트랜 지스터 바이오센서.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 나노와이어는 100nm 이하의 직경을 가진 것을 특징으로 하는 실리콘 나노와이어 트랜지스터 바이오센서.
6. 혈관성장인자를 검출할 수 있는 바이오센서의 제조방법으로,

   (a) 실리콘 나노와이어를 기판 상에 분산시킨 후 그 양 단에 금속 전극을 형성하여, 소스, 드레인 및 게이트를 포함하며 채널 영역이 상기 실리콘 나노와이어로 이루어진 전계효과 트랜지스터를 제조하는 단계;

   (b) 상기 실리콘 나노와이어의 표면을 카르복실기로 표면개질하는 단계; 및

   (c) 상기 카르복실기로 치환된 표면에 혈관성장인자에 선택적으로 결합할 수 있는 RNA의 압타머를 공유결합을 통해 고정시키는 단계;를 포함하는 바이오센서의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 (a) 단계의 실리콘 나노와이어는 금을 촉매로 한 화학기상증착법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 (b) 단계의 표면개질은 상기 실리콘 나노와이어 표면을 3-APDES (3-(aminopropyl)diethoxysilane)를 이용하여 아민기로 치환한 후, 숙신산 무수물(Succinic Anhydride)을 통해 카르복실기로 치환하는 방법에 의해 이 루어지는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
9. 혈관성장인자를 검출하는 방법으로,

   제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 실리콘 나노와이어 트랜지스터의 압타머에 검출용 물질을 노출시키는 단계;

   상기 검출용 물질 중 상기 압타머와 특이적으로 결합하는 타겟 물질이 상기 압타머에 노출되었을 때 나타나는 실리콘 나노와이어의 전기전도도 변화를 측정하는 단계; 및

   상기 전기전도도 변화 데이터를 기초로 혈관성장인자의 양을 검출하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈관성장인자 검출방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 검출용 물질은 상기 실리콘 나노와이어 트랜지스터의 채널 영역에 테프론 셀을 접촉시켜 주입시키는 것을 특징으로 하는 혈관성장인자 검출방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 테프론 셀은 상단부에 큰 구멍이 있고 하단부에 작은 구멍이 있으며 나사를 조여서 바이오센서와 완전히 접촉될 수 있는 구조로 되어 있으며, 상기 하단부 구멍을 실리콘 나노와이어 트랜지스터의 채널 영역에 접촉시킨 후 상기 상단부 구멍을 통해 타겟 물질을 주입하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 혈광성장인자 검출방법.

Images