KR20100077567A - Biomolecular microarrays having enhanced fluorescene and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A biomolecule array with improved fluorescence signal and a method for manufacturing the same are provided to obtain biomolecule array with repeat and uniform fluorescence signal. CONSTITUTION: A method for manufacturing a biomolecule array with improved fluorescence signal comprises: a step of forming an uniform metal nanopattern on a substrate; a step of forming organic and/or inorganic nanostructure thin film on the uniform metal nanopattern; and a step of arraying fluorescence-labeled biomolecules on the organic and/or inorganic nanostructure thin film or labeling fluorescence molecule.

Description

형광 신호가 향상된 생체분자 어레이 및 그 제조방법 {Biomolecular Microarrays Having Enhanced Fluorescene and Method for Preparing the Same}Biomolecule array with improved fluorescence signal and its manufacturing method {Biomolecular Microarrays Having Enhanced Fluorescene and Method for Preparing the Same}

본 발명은 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 가시광선 영역의 플라즈몬 공명 파장을 발생시키는 균일한 금속 나노패턴에 상기 플라즈몬 공명 파장과 근접 또는 중첩되는 영역에서 여기·발산 파장을 나타내는 형광을 도입하여 수득한 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biomolecule array with improved fluorescence signal and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a biomolecule array with improved fluorescence signal obtained by introducing fluorescence showing excitation and divergence wavelengths, and a method of manufacturing the same.

형광(fluorescence)은 바이오테크놀로지, 셀 이미징, 의학 진단 및 신약 개발에 있어서 가장 지배적이고 결정적인 검출 방법으로 이용되어 왔다. 특히, 형광은 대부분의 면역어세이(immunoasay)에 사용되어 왔기 때문에 새로운 신약의 발견이나 새로운 질병에 대한 진단을 가능하게 하는 중대한 열쇠가 된다. DNA의 향상과 확인을 위한 PCR(Polymerase Chain Reaction)과 DNA 칩에 있어서도 형광은 신호 검출에 있어서 가장 중요한 역할을 하며, 이는 유전자의 지도분석과 특정 유전자 검 출을 결정한다. Fluorescence has been used as the most dominant and critical detection method in biotechnology, cell imaging, medical diagnostics and drug development. In particular, since fluorescence has been used in most immunoassays, it is an important key to enable discovery of new drugs or diagnosis of new diseases. In polymerase chain reaction (PCR) and DNA chips for DNA enhancement and identification, fluorescence plays an important role in signal detection, which determines the mapping of genes and the detection of specific genes.

이렇게 형광이 다양한 응용분야를 이룰 수 있었던 이유는 형광의 민감도가 ~fM에 달하면서 다양한 형광 종류에 따라서 특정 파장에서만 여기·발산을 하므로 신호의 높은 선택성을 보여주기 때문이다. 그러나 표지(labeling)로 이루어지는 간접 방식으로 인한 양자수율의 한계, 샘플 자체의 형광으로 인한 중첩, 형광신호의 안정성 그리고 여기에 극소량을 이용한 고감도 신호 검출에 대한 요구로 인해 최근의 형광을 이용한 바이오 시스템들은 두 가지 새로운 접근 방향을 모색하고 있다. 첫째, 형광이 아닌 다른 물질을 대체하여 신호 검출에 이용하는 방식과 둘째, 다른 구조 물질 등을 잉용하여 형광의 신호를 안정적으로 향상시키는 방식이다.      The reason why the fluorescence can achieve various applications is that the fluorescence sensitivity reaches ~ fM and the signal is highly selected because it is excited and diverged only at a specific wavelength according to various fluorescence types. However, due to the limitation of the quantum yield due to the indirect method of labeling, the superposition due to the fluorescence of the sample itself, the stability of the fluorescence signal, and the need for high sensitivity signal detection using very small amounts, recent bio systems using fluorescence Two new approaches are being explored. First, a method of detecting signals by substituting other materials than fluorescence, and second, stably improving signals of fluorescence by using other structural materials.

첫 번째의 접근 방식은 형광이 아닌, 금속 나노입자, 동위원소, 양자점(quantum dot) 등의 표지물질을 사용하거나, 표면 플라즈몬 공명만을 이용한 비표지 방식으로 신호를 검출하는 것이다. 표면 플라즈몬 공명만을 이용한 비표지 방식으로 신호를 검출하는 경우는 기존의 형광을 사용하는 방식을 그대로 이용하면서 그 에너지를 향상시키거나 또는 감소시킴으로써 노이즈 대 신호의 비를 높이는 것이다. The first approach is to detect signals using non-fluorescence, labeling materials such as metal nanoparticles, isotopes, quantum dots, or other non-labeling methods using only surface plasmon resonance. In the case of detecting a signal using a non-labeled method using only surface plasmon resonance, the ratio of noise to signal is increased by increasing or decreasing the energy while using a conventional method using fluorescence.

Maryland 대학의 Lakowiz 그룹을 중심으로 금속나노구조체와 형광의 향상에 관한 실험적 결과들이 발표되었고 이러한 현상을 이용한 바이오검출시스템에 적용하고자 하는 시도들이 이루어져 왔다. 형광의 기존 응용분야에 맞추어 고발광의 단백질 형광 프로브(probe)의 실현, DNA hybridization의 검출, 이광자 흡수 또는 다광자 흡수 신호 증대 효과, 면역어세이 신호증강 등에 이용하려는 연구가 보고되었 다. 하지만 이때 사용된 금속나노구조체들은 금속 염(salt)을 환원하여 나노사이즈의 불균일한 크기의 금속닷들을 표면에 형성시켜 얻어진 것들이였다. 이러한 불균일성으로 인해 신호의 정확한 증강 효과나 재현성에 어려움이 있고 어레이 기반의 센서나, 셀과 같은 크기가 큰 바이오물질들의 신호를 얻는 것에 대한 연구결과는 전무한 실정이다. 크기의 불균일성과 함께 표면에 형성되는 나노구조체의 면적 또한 균일하지 않아 산업적인 미세소자의 실현에도 어려움을 겪고 있다 (Sabanayagam, C. R, Nucleic Acids Res., 35: e13, 2007).Experimental results on the enhancement of metal nanostructures and fluorescence have been published around the Lakowiz Group at the University of Maryland and attempts have been made to apply them to biodetection systems. In accordance with the existing application of fluorescence, studies have been reported for the use of high-luminescence protein fluorescent probes, detection of DNA hybridization, enhancement of two-photon or multiphoton absorption signals, and immunoassay signals. However, the metal nanostructures used were obtained by reducing metal salts to form metal dots of non-uniform size on the surface. Due to such non-uniformity, there is a difficulty in accurate augmentation or reproducibility of signals, and there are no researches on obtaining signals of large biomaterials such as array-based sensors or cells. As the size of the nanostructures formed on the surface along with the nonuniformity of the size is not uniform, it is also difficult to realize industrial microdevices (Sabanayagam, C. R, Nucleic Acids Res., 35 : e13, 2007).

정확한 모양을 가지는 나노구조체에 대한 시도는 E-beam lithography로 제작된 나노패턴위에서 quantum dot을 도입한 것과(Pompa, P. P, Nature Nanotechnology 1:126, 2006) 삼각형의 나노입자의 개별적인 MEF 효과를 본 것(Chen, Y, Nano letter 7:690, 2007) 등으로 아직 바이오검출소자로서의 정확한 기능과 연관에 대한 연구가 이루어지고 있지 않다. 따라서 바이오물질이 정확한 패턴을 가지는 나노구조체 위에서 고정되어 형광이 표지된 반응물질에 따른 정량적 신호 향상에 대한 연구는 반드시 필요한 상황이다.Attempts to develop precisely shaped nanostructures include the introduction of quantum dots on nanopatterns fabricated by E-beam lithography (Pompa, P. P, Nature Nanotechnology 1 : 126, 2006) and the individual MEF effects of triangular nanoparticles. This study (Chen, Y, Nano letter 7 : 690, 2007) has not been studied on the exact function and association as a biodetector. Therefore, it is necessary to study the improvement of the quantitative signal according to the fluorescent substance labeled reactant because the biomaterial is fixed on the nanostructure having the correct pattern.

본 발명자들은 특허출원 제2007-0073233호에서 개시한 바와 같이, 연성 PDMS 및 경성 PDMS 복합체 몰드를 이용하여 다양한 미세패턴을 제조하는 방법을 개발한 바 있다. 상기 특허출원은 종래기술에서 연성 PDMS(polydimethylsiloxane) 몰드를 이용하여 패턴을 형성할 경우, 연성 PDMS가 가지는 연성의 물성으로 인하여 수 마이크로에서 나노미터 스케일로 내려가는 패턴 형성시에 왜곡 또는 변형 현상이 나타내는 단점을 보완하고자, 연성 PDMS 및 경성 PDMS 복합체 몰드를 개발하여 나노 미터 스케일의 패턴까지도 제조한 기술로서, 미세패턴의 제조는 물론 패턴의 형상, 크기 등을 조절하여 다양한 미세패턴을 제조할 수 있는 기술이다.The inventors have developed a method for manufacturing various micropatterns using a soft PDMS and a hard PDMS composite mold, as disclosed in Patent Application No. 2007-0073233. The patent application is a disadvantage in that when the pattern is formed by using a flexible PDMS (polydimethylsiloxane) mold in the prior art, distortion or deformation phenomenon occurs when the pattern is down from several microns to nanometer scale due to the soft physical properties of the flexible PDMS In order to compensate for this problem, a soft PDMS and a hard PDMS composite mold were developed to manufacture even nanometer-scale patterns, and a technique capable of manufacturing various patterns by controlling the shape and size of the patterns as well as manufacturing the fine patterns. .

이에 본 발명자들은 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이를 개발하고자 예의 노력한 결과, 상기 특허출원 제2007-0073233호의 방법을 이용하여 가시광선 영역의 플라즈몬 공명 파장을 발생시키는 균일한 금속 나노패턴을 제조한 다음, 상기 금속 나노패턴상에서 적층(layer-by-layer, LBL) 조립방법을 이용하여 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하고, 상기 플라즈몬 공명 파장과 근접 또는 중첩되는 영역에서 여기·발산 파장을 나타내는 형광 분자로 표지된 생체분자를 어레이시킨 결과, 플라즈몬 공명 파장과 형광 분자의 여기·발산 파장이 겹쳐져서 형광 신호가 향상된다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made efforts to develop a biomolecule array with improved fluorescence signal, and thus, by using the method of Patent Application No. 2007-0073233, a uniform metal nanopattern for generating plasmon resonance wavelengths in the visible light region is produced. Forming a multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film using a layer-by-layer (LBL) assembly method on the metal nanopattern, and forming a multi-layer polyelectrolyte nanostructure thin film as a fluorescent molecule showing an excitation and diverging wavelength in a region proximate or overlapping with the plasmon resonance wavelength. As a result of the array of labeled biomolecules, it was confirmed that the fluorescence signal was improved by overlapping the plasmon resonance wavelength and the excitation / diffusion wavelength of the fluorescent molecule, thereby completing the present invention.

본 발명의 목적은 균일한 금속 나노패턴상에 형성되어, 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a biomolecule array and a method of manufacturing the same, which are formed on a uniform metal nanopattern and have an improved fluorescent signal.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 기판상에 균일한 금속 나노패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 균일한 금속 나노패턴상에 유기 및/또는 무기 나노구조 박막을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막상에 형광분자가 표지된 생체분자를 어레이시키거나, 또는 상기 박막상에 생체분자를 어레이시킨 다음 형광분자를 표지시키는 단계를 포함하는, 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of (a) forming a uniform metal nanopattern on the substrate; (b) forming an organic and / or inorganic nanostructured thin film on the uniform metal nanopattern; And (c) arraying biomolecules labeled with fluorescent molecules on the organic and / or inorganic nanostructured thin film, or arranging biomolecules on the thin film and then labeling fluorescent molecules. Provides a method for producing an improved biomolecule array.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조되고, 균일한 금속 나노패턴상에 형성된 유기 및/또는 무기 나노구조 박막에 형광분자가 표지된 생체분자가 고정되어 있는, 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이를 제공한다.The present invention also provides an array of biomolecules with enhanced fluorescence signal prepared by the above method, wherein biomolecules labeled with fluorescent molecules are immobilized on organic and / or inorganic nanostructured thin films formed on uniform metal nanopatterns. do.

본 발명은 또한, (a) 기판상에 균일한 금속 나노패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 균일한 금속 나노패턴상에 초기 박막을 형성하는 단계; (c) 상기 초기 박막상에 유기 및/또는 무기 나노구조 박막을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막상에 형광분자가 표지된 생체분자를 어레이시키거나, 또는 상기 박막상에 생체분자를 어레이시킨 다음 형광분자를 표지시키는 단계를 포함하는, 형 광 신호가 향상된 생체분자 어레이의 제조방법을 제공한다.The invention also comprises the steps of (a) forming a uniform metal nanopattern on a substrate; (b) forming an initial thin film on the uniform metal nanopattern; (c) forming an organic and / or inorganic nanostructured thin film on the initial thin film; And (d) arraying biomolecules labeled with fluorescent molecules on the organic and / or inorganic nanostructured thin film, or arraying biomolecules on the thin film and then labeling fluorescent molecules. Provided is a method of manufacturing a biomolecule array with improved signal.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조되고 균일한 금속 나노패턴상에 형성된 초기 박막 및 유기 및/또는 무기 나노구조 박막에 형광분자가 표지된 생체분자가 고정되어 있는, 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이를 제공한다.The present invention also provides an array of biomolecules with enhanced fluorescence signal, wherein the biomolecules labeled with fluorescent molecules are immobilized on an initial thin film and an organic and / or inorganic nanostructured thin film prepared by the above method and formed on a uniform metal nanopattern. To provide.

본 발명에 따르면, 균일한 금속패턴에서 발생하는 가시광선 영역의 플라즈몬 공명 파장 및 형광의 여기·발산 파장의 상호작용에 의하여 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이를 제조할 수 있고, 금속 나노패턴의 균일성에 의해 향상된 형광 신호가 반복적으로 일정하게 나타내는 생체분자 어레이를 수득할 수 있다.According to the present invention, a biomolecule array in which the fluorescence signal is improved can be manufactured by the interaction of the plasmon resonance wavelength in the visible light region and the fluorescence excitation and divergence wavelength generated in the uniform metal pattern, and the uniformity of the metal nanopattern can be produced. By doing so, it is possible to obtain an array of biomolecules in which the enhanced fluorescence signal is repeatedly and constantly displayed.

본 발명의 균일한 금속 나노패턴에서 사용된 용어 '균일'은 금속 나노패턴에서 동일한 크기(예를 들어, 동일한 가로, 세로 및 높이) 및 형상을 가지는 패턴이 기판상에 일정한 종횡비로 형성되어 있는 것을 가리킨다. 구체적인 일 예로서, 지름 100nm이고 높이 35nm인 닷(원기둥 모형) 형상을 가지는 금 나노패턴이 250nm의 종횡비로 기판상에 형성되어 있다면, 이를 균일한 금 나노패턴이라 할 수 있다.The term 'uniform' used in the uniform metal nanopattern of the present invention means that a pattern having the same size (eg, the same horizontal, vertical and height) and shape in the metal nanopattern is formed at a constant aspect ratio on the substrate. Point. As a specific example, if a gold nanopattern having a dot (cylindrical model) shape having a diameter of 100 nm and a height of 35 nm is formed on a substrate with an aspect ratio of 250 nm, it may be referred to as a uniform gold nanopattern.

본 발명에서 사용된 용어 '초기 박막'이란 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하기 전에 기판상에 형성하는 박막을 가리키는 용어로서, 기판과 다층 고분자전해질 나노구조 박막의 결합력을 향상시키기 위한 것이다.As used herein, the term 'initial thin film' refers to a thin film that is formed on a substrate before the multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film is formed, and is intended to improve the bonding force between the substrate and the multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film.

본 발명은 일 관점에서, (a) 기판상에 균일한 금속 나노패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 균일한 금속 나노패턴상에 유기 및/또는 무기 나노구조 박막을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막상에 형광분자가 표지된 생체분자를 어레이시키거나, 또는 상기 박막상에 생체분자를 어레이시킨 다음 형광분자를 표지시키는 단계를 포함하는, 형광이 향상된 생체분자 어레이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention in one aspect, (a) forming a uniform metal nanopattern on the substrate; (b) forming an organic and / or inorganic nanostructured thin film on the uniform metal nanopattern; And (c) arraying biomolecules labeled with fluorescent molecules on the organic and / or inorganic nanostructured thin film, or arraying biomolecules on the thin film and then labeling fluorescent molecules. A method of making an improved biomolecule array is disclosed.

본 발명은 다른 관점에서, (a) 기판상에 균일한 금속 나노패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 균일한 금속 나노패턴상에 초기 박막을 형성하는 단계; (c) 상기 초기 박막상에 유기 및/또는 무기 나노구조 박막을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막상에 형광분자가 표지된 생체분자를 어레이시키거나, 또는 상기 박막상에 생체분자를 어레이시킨 다음 형광분자를 표지시키는 단계를 포함하는, 형광이 향상된 생체분자 어레이의 제조방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention, (a) forming a uniform metal nanopattern on a substrate; (b) forming an initial thin film on the uniform metal nanopattern; (c) forming an organic and / or inorganic nanostructured thin film on the initial thin film; And (d) arraying biomolecules labeled with fluorescent molecules on the organic and / or inorganic nanostructured thin film, or arraying biomolecules on the thin film and then labeling fluorescent molecules. A method of making an improved biomolecule array is disclosed.

본 발명에 따른 상기 형광이 향상된 생체분자 어레이의 제조방법은 가시광선 영역의 플라즈몬 공명 파장를 나타내는 균일한 금속 나노패턴을 찾아내어, 상기 플라즈몬 공명 파장와 형광 물질의 여기·발산 파장과의 상호작용을 유도함으로써 형광이 향상되게 하고, 적절한 두께를 가지는 유기 및/또는 무기 나노박막 구조를 형성함으로써 상기 금속 나노패턴과 형광 사이의 상호작용을 효율적으로 이루어지게 하여 형광이 향상된 생체분자 어레이를 제조하는데 그 특징이 있다.The method of manufacturing the fluorescence-enhanced biomolecule array according to the present invention finds a uniform metal nanopattern representing a plasmon resonance wavelength in the visible light region, and induces an interaction between the plasmon resonance wavelength and the excitation and divergence wavelength of the fluorescent material. It is characterized in that the fluorescence is enhanced and the interaction between the metal nanopattern and the fluorescence is made efficiently by forming an organic and / or inorganic nano thin film structure having an appropriate thickness, thereby producing a biomolecule array with enhanced fluorescence. .

본 발명에서 사용되는 기판은 유리기판, 실리콘 기판 등을 사용할 수 있으나, 당업계에서 생체분자 어레이를 제조하는데 사용되는 기판이라면 제한없이 사용 될 수 있다.The substrate used in the present invention may be a glass substrate, a silicon substrate and the like, but may be used without limitation as long as the substrate used in the art to manufacture a biomolecule array.

본 발명에서 기판상에 금속 나노패턴을 형성하는 방법으로는 본 발명자의 특허출원 제2007-0073233호에 개시된 '고분자 몰드를 이용하여 다양한 미세패턴을 형성하는 방법'을 이용한다. In the present invention, as a method of forming a metal nanopattern on a substrate, a 'method of forming various fine patterns using a polymer mold' disclosed in the inventor's patent application No. 2007-0073233 is used.

즉, 본 발명에 있어서, 상기 (a)단계는 (i) 양각의 패턴을 갖는 실리콘 몰드에 경성 PDMS(polydimethylsiloxane)를 형성하는 모노머들, 촉매 및 경화제의 혼합용액을 스핀코팅한 후, 연성 PDMS를 형성하는 모노머 및 경화제를 혼합한 용액을 주입한 다음 경화처리하여, 연성 PDMS와 경성 PDMS 복합체 몰드를 형성하는 단계; (ii) 나노패턴이 형성될 기판상에 금속 박막을 형성하는 단계; (iii) 상기 (ii)단계의 금속 박막상에 상기 (i) 단계에서 수득된 연성 PDMS와 경성 PDMS 복합체 몰드를 접촉시킨 다음 열처리하는 단계; (iv) 상기 (iii)단계의 연성 PDMS와 경성 PDMS 복합체 몰드를 분리하여 금속 박막의 나노패턴을 형성하는 단계; 및 (v) 상기 (iv)단계에서 형성된 금속 박막의 나노패턴을 식각하여 원하는 형태 및 크기의 균일한 금속 나노패턴을 형성하는 단계를 거치는, 금속 나노패턴 형성방법으로 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.That is, in the present invention, the step (a) is performed by (i) spin coating a mixed solution of monomers, a catalyst and a curing agent to form a hard PDMS (polydimethylsiloxane) in a silicon mold having an embossed pattern, and then Injecting a mixed solution of a monomer and a curing agent to form and then curing to form a flexible PDMS and a rigid PDMS composite mold; (ii) forming a metal thin film on the substrate on which the nanopattern is to be formed; (iii) contacting the soft PDMS obtained in step (i) and the hard PDMS composite mold on the metal thin film of step (ii) followed by heat treatment; (iv) separating the flexible PDMS and the rigid PDMS composite mold of step (iii) to form a nanopattern of the metal thin film; And (v) etching the nanopattern of the metal thin film formed in step (iv) to form a uniform metal nanopattern having a desired shape and size. .

이때, 주형의 역할을 하는 양각의 나노패턴을 가지는 실리콘 몰드는 전자빔 공정 또는 포토 리쏘그래피로 준비하고, 캐필러리 리쏘그래피(Capillary Lithography)를 이용하여 상기 실리콘 몰드로부터 연성 PDMS 및 경성 PDMS 복합체 몰드를 복제한다. In this case, a silicon mold having an embossed nanopattern serving as a template may be prepared by an electron beam process or photolithography, and capillary lithography may be used to form a flexible PDMS and a rigid PDMS composite mold from the silicon mold. Duplicate

그 후, 금속 물질이 25nm 두께로 코팅된 기판 상에 상기 연성 PDMS 및 경성 PDMS 복합체 몰드를 접촉시킨 다음, 유리전이온도 이상의 온도에서 반응시켜 열처리한다.Thereafter, the flexible PDMS and the rigid PDMS composite mold are contacted on a substrate coated with a metal material having a thickness of 25 nm, and then thermally reacted at a temperature above the glass transition temperature.

열처리를 하게 되면 기판 상의 금속 물질이 액체처럼 거동하여 모세관 현상에 의해 상기 연성 PDMS 및 경성 PDMS 복합체 몰드의 빈 공간을 채움으로써 금속 나노패턴을 기판 위에 형성시킨다.The heat treatment causes the metal material on the substrate to behave like a liquid to form a metal nanopattern on the substrate by filling the empty spaces of the soft PDMS and the hard PDMS composite mold by capillary action.

나노패턴 형성 후에, 반응성 이온식각 공정을 이용하여 기판 위의 잔여층(연성 PDMS 및 경성 PDMS 복합체 몰드의 양각부분과 맞닿은 부분)을 제거하되, 식각 시간을 조절함으로써 나노패턴의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 본 발명에서 사용되는 가시광선 영역의 플라즈몬 공명 파장을 나타내는 균일한 금속 나노패턴을 조절하여 형성할 수 있다.After the nanopattern is formed, the size of the nanopattern may be adjusted by removing the remaining layer on the substrate (abutting portions of the soft PDMS and the hard PDMS composite mold) by using a reactive ion etching process, and controlling the etching time. That is, it can be formed by adjusting a uniform metal nanopattern representing the plasmon resonance wavelength of the visible light region used in the present invention.

상기 특허출원 제2007-0073233호에 개시된 미세패턴을 형성하는 방법은 기존의 연성 PDMS 몰드만을 사용하여 패턴을 제조할 경우, 연성 PDMS가 가지는 연성의 물성으로 인하여 나노미터 스케일의 미세한 패턴을 제조하기 어려운 단점을 개선하고자 연성 PDMS 및 경성 PDMS 복합체 몰드를 사용하여 나노미터 스케일의 패턴까지 제조 및 조절할 수 있도록 한 것이다. The method of forming the micropattern disclosed in the patent application No. 2007-0073233 is difficult to manufacture a nanometer-scale fine pattern due to the soft physical properties of the flexible PDMS when the pattern is manufactured using only the conventional flexible PDMS mold To improve the shortcomings, flexible PDMS and rigid PDMS composite molds can be manufactured and controlled down to nanometer scale patterns.

따라서, 본 발명에서는 상기 특허출원 제2007-0073233호의 방법을 이용하여 가시광선 영역의 플라즈몬 공명 파장을 나타내는 균일한 금속 나노패턴을 제조하여, 생체분자에 적용함으로써 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이를 제조하였다.Therefore, in the present invention, by using the method of Patent Application No. 2007-0073233, a uniform metal nanopattern exhibiting a plasmon resonance wavelength in the visible light region was manufactured, and applied to biomolecules, thereby producing a biomolecule array with improved fluorescence signal. .

본 발명에 있어서, 상기 방법에 의해 형성된 균일한 금속 나노패턴은 패턴의 가로 및 세로의 최소 길이가 각각 1~20nm이고, 높이의 최소 길이 1~40nm인 것을 특 징으로 할 수 있고, 상기 균일한 금속 나노패턴에서 상기 패턴의 형상은 닷(dot), 삼각형 및 사각형으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 패턴의 형상이 닷일 경우에는 패턴의 가로 및 세로는 지름을 의미한다. 바람직하게는 상기 균일한 금속 나노패턴은 패턴의 가로 및 세로가 각각 20~200nm이고, 높이가 30~40nm인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the uniform metal nanopattern formed by the method may be characterized in that the minimum length of the width and length of the pattern is 1-20 nm, respectively, the minimum length of 1-40 nm of the height, the uniform The shape of the pattern in the metal nanopattern may be selected from the group consisting of dots, triangles and squares. When the shape of the pattern is a dot, the width and length of the pattern mean diameter. Preferably, the uniform metal nanopattern may be characterized in that the width and length of the pattern, respectively 20 ~ 200nm, the height is 30 ~ 40nm.

이때, 상기 균일한 금속 나노패턴에서 패턴의 가로 및 세로의 최소 길이가 각각 1nm 미만이거나 20m를 초과하면, 형광 신호를 향상시킬 수 있는 영역의 플라즈몬 공명 파장을 방출할 수 없는 문제점이 있다. At this time, when the horizontal and vertical minimum lengths of the pattern in the uniform metal nanopattern are less than 1 nm or more than 20 m, respectively, there is a problem in that the plasmon resonance wavelength of the region capable of improving the fluorescence signal cannot be emitted.

본 발명에 있어서, 상기 방법에 의해 형성된 균일한 금속 나노패턴은 패턴의 높이 최소 길이가 1~40nm이고, 패턴의 형상은 닷(dot) 형상인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 금속 나노패턴의 높이의 최소 길이가 1nm 미만이면 빛의 흡수율이 떨어져서 결과적으로 형광 신호 향상 효율이 저하되는 문제점이 있고, 40nm를 초과할 경우에도 형광 신호 향상 효율이 저하되고, 또한 패턴의 요철효과 커짐으로 인해 표면젖음각이 낮아져서 마이크로어레이로 형성된 패턴이 쉽게 퍼져버리는 문제점이 있다.In the present invention, the uniform metal nanopattern formed by the method may be characterized in that the minimum height of the pattern is 1 ~ 40nm, the shape of the pattern is a dot (dot) shape, the height of the metal nanopattern If the minimum length of is less than 1 nm, the absorption of light is lowered and consequently the fluorescence signal enhancement efficiency is lowered. When it exceeds 40 nm, the fluorescence signal enhancement efficiency is also lowered. This lowers the problem that the pattern formed by the microarray is easily spread.

균일한 금속 나노패턴의 플라즈몬 공명은 불균일한 금속 나노패턴의 플라즈몬 공명에 비해서 좁은 파장폭(narrow FWHM(full-width at half maximum))을 가지고, 최대흡수파장에서 빛의 흡수율이 상대적으로 높게 나타난다. 이때, 상기 균일한 금속 나노패턴의 플라즈몬 공명은 반응하는 물질 또는 환경에 따라 더 민감하게 변하게 되고, 결국, 형광과도 더욱 민감하게 반응하게 되어 형광 신호 향상 효율도 더욱 좋아지게 되는 것이다.Plasmon resonances of uniform metal nanopatterns have a narrow full width at half maximum (FWHM) compared to plasmon resonances of non-uniform metal nanopatterns and exhibit relatively high light absorption at the maximum absorption wavelength. At this time, the plasmon resonance of the uniform metal nanopattern is changed more sensitively depending on the reacting material or environment, and thus, the plasmon resonance is more sensitively reacted with fluorescence, thereby improving the fluorescence signal enhancement efficiency.

한편, 본 발명에서 형광 신호가 향상이 되려면, 균일한 금속 나노패턴의 플라즈몬 공명의 파장 영역과 형광의 여기·발산 파장 영역의 겹침(overlap)이 있어야 하며, 겹침이 발생하여 형광 신호의 향상을 직접 확인할 수 있으려면, 상기 균일한 금속 나노패턴의 플라즈몬 공명의 파장 영역 및 형광의 여기·발산 파장 영역은 모두 가시광선 영역에 있어야 한다. On the other hand, in order to improve the fluorescence signal in the present invention, there must be an overlap of the wavelength region of the plasmon resonance of the uniform metal nanopattern and the excitation / diffusion wavelength region of the fluorescence, and the overlap occurs to directly improve the fluorescence signal. In order to be able to confirm, both the wavelength region of the plasmon resonance of the uniform metal nanopattern and the excitation / diffusion wavelength region of the fluorescence should be in the visible region.

즉, 본 발명에 있어서, 상기 균일한 금속 나노패턴의 플라즈몬 공명의 파장은 가시광선 영역인 380~800nm인 것을 특징으로 할 수 있다.That is, in the present invention, the wavelength of the plasmon resonance of the uniform metal nanopattern may be characterized in that the visible light region of 380 ~ 800nm.

또한, 상기 균일한 금속 나노패턴의 플라즈몬 공명의 파장과 겹칩이 일어나는 형광의 여기·발산 파장 영역은 380~800nm인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the wavelength range of the plasmon resonance of the uniform metal nanopattern and the fluorescence excitation and emission wavelength region in which the overlapping chip is characterized in that 380 ~ 800nm.

즉, 본 발명에서 생체분자에 표지되는 형광분자는 380~800nm의 여기·발산 파장을 나타내는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 형광분자는 Cyanine계열 형광분자, Rodamine 계열 형광분자, Alexa 계열 형광분자, FITC(fluorescein isothiocyanate) 형광분자, FAM(5-carboxy fluorescein) 형광분자 및 Texas Red 형광분자로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.That is, the fluorescent molecules labeled on the biomolecules in the present invention may be characterized by an excitation and divergence wavelength of 380 ~ 800nm, the fluorescent molecules are Cyanine-based fluorescent molecules, Rodamine-based fluorescent molecules, Alexa-based fluorescent molecules, FITC (fluorescein isothiocyanate) fluorescent molecules, FAM (5-carboxy fluorescein) fluorescent molecules and Texas Red fluorescent molecules may be selected from the group consisting of.

결국, 본 발명에 따른 생체분자 어레이에 있어서, 형광 신호 향상 효과를 나타내기 위해서는 첫째, 기판상에 균일한 금속 나노패턴이 형성되어야 하고, 둘째, 상기 균일한 금속 나노패턴에서 발생하는 플라즈몬 공명 파장과 겹침 현상을 나타내는 여기·발산 파장을 가지는 형광이 필요하며, 이때, 상기 플라즈몬 공명 파장과 형광의 여기·발산 파장은 모두 가시광선 영역에서 조절된다.As a result, in the biomolecule array according to the present invention, first, a uniform metal nanopattern should be formed on a substrate in order to exhibit a fluorescence signal enhancement effect, and second, a plasmon resonance wavelength generated in the uniform metal nanopattern Fluorescence having an excitation and divergence wavelength exhibiting an overlapping phenomenon is required, wherein both the plasmon resonance wavelength and the excitation and divergence wavelength of the fluorescence are controlled in the visible light region.

금속 나노패턴의 균일성은 본 발명에 따른 생체분자 어레이의 형광 신호 향상에 주요한 역할을 한다. 즉, 형광이 표지된 생체분자를 고정시키는 방식으로 금속 나노패턴에 형광을 도입할 때, 형광의 여기·발산된 에너지가 금속 표면의 플라즈몬을 유도하고, 그후 플라즈몬의 발산 에너지와 형광의 발산 에너지가 겹쳐진 발산 에너지가 발생하게 되어, 결과적으로 원래 형광이 가지고 있던 에너지가 향상됨으로써 형광 신호가 향상되는 것을 관찰할 수 있다. The uniformity of the metal nanopattern plays a major role in improving the fluorescence signal of the biomolecule array according to the present invention. In other words, when fluorescence is introduced into a metal nanopattern in a manner of fixing fluorescence-labeled biomolecules, the excitation and divergent energy of fluorescence induces plasmons on the metal surface, and then the emanation energy of plasmon and fluorescence divergence energy are The overlapping divergence energy is generated, and as a result, it is observed that the fluorescence signal is improved by improving the energy originally possessed by the fluorescence.

즉, 금속 나노패턴이 불균일할 때보다 균일할 때 플라즈몬 공명이 더욱 크게 나타나고, 균일한 금속 나노패턴 중에서도 상술한 바와 같이 가시광선 영역의 파장을 나타내는 플라즈몬 공명을 발생시키는 균일한 금속 나노패턴과 역시 가시광선 영역의 여기·발산 파장의 형광이 겹침 현상을 일으켜 향상된 형광 신호를 확인할 수 있다.In other words, the plasmon resonance is larger when the metal nanopattern is more uniform than the non-uniformity, and the uniform metal nanopattern and thorn also generate plasmon resonance showing the wavelength of the visible light region as described above. The fluorescence of the excitation and divergence wavelengths in the light ray region overlaps, and the improved fluorescence signal can be confirmed.

본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 금속은 금, 은, 백금, 구리 및 알루미늄으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 (a) 단계의 패턴을 형성하기 위한 물질로서 이론적으로는 모든 재료가 가능하나, 형광 향상 효과를 나타내기 위해서는 상술한 바와 같은 산란정도가 높은 금속을 사용하여 패턴을 형성하는 것이 바람직하다. In the present invention, the metal of step (a) may be selected from the group consisting of gold, silver, platinum, copper and aluminum. As a material for forming the pattern of step (a), any material is theoretically possible, but in order to exhibit fluorescence enhancement effect, it is preferable to form a pattern using a metal having a high scattering degree as described above.

본 발명에 있어서, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막은 다층 고분자전해질 나노구조 박막, 자기조립 나노구조 박막, 금속 산화물(Metal Oxide)의 나노구조 박막 및 나이트레이트(nitrate)의 나노구조 박막으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the organic and / or inorganic nanostructured thin film is composed of a multi-layered polymer electrolyte nanostructured thin film, a self-assembled nanostructured thin film, a nanostructured thin film of metal oxide (Metal Oxide) and a nanostructured thin film of nitrate (nitrate) It may be characterized in that it is selected from the group.

본 발명에 있어서, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막은 적층(layer-by-layer, LBL) 조립방법, 열증착, 플라즈마 증착, 화학증착 및 자기조립단분자층 증착으로 구성된 군에서 선택되는 방법에 의해서 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the organic and / or inorganic nanostructured thin film is selected by a method selected from the group consisting of a layer-by-layer (LBL) assembly method, thermal deposition, plasma deposition, chemical vapor deposition, and self-assembled monolayer molecular deposition. It may be characterized in that it is formed.

일반적으로, LBL 조립방법은 대전 현상을 이용한 박막적층 방법으로 양전하, 음전하를 교대로 흡착·대전시키는 가공제작 공법을 가리킨다. 본 발명에서 LBL 조립방법에 의해서, 금속 나노패턴과 생체분자에 표지된 형광이 상호작용을 하여 형광의 향상 효과를 효율적으로 나타낼 수 있는 두께를 가지는 유기 및/또는 무기 나노구조 박막을 형성할 수 있다. In general, the LBL granulation method refers to a fabrication method in which a thin film lamination method using a charging phenomenon is alternately absorbed and charged with positive and negative charges. In the present invention, the LBL assembly method may form an organic and / or inorganic nanostructure thin film having a thickness capable of efficiently exhibiting an effect of improving fluorescence by interacting the metal nanopattern with fluorescence labeled on the biomolecule. .

본 발명에 있어서, 상기 다층 고분자전해질 나노구조 박막은 음이온성 고분자전해질 나노구조 박막 및 양이온성 고분자전해질 나노구조 박막이 교차되어 적층된 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 다층 고분자전해질 나노구조 박막은 최상단의 박막의 전하와 반대 전하를 가지는 생체분자가 효율적으로 고정화되게 한다.In the present invention, the multilayer polyelectrolyte nanostructure thin film may be characterized in that an anionic polymer electrolyte nanostructure thin film and a cationic polyelectrolyte nanostructure thin film are laminated and stacked. The multi-layered polymer electrolyte nanostructure thin film allows the biomolecules having charges opposite to those of the uppermost thin film to be immobilized efficiently.

본 발명에 있어서, 상기 음이온성 고분자전해질의 고분자는 PSS(poly(sodium 4-styrenesulfonate), PAA(poly(acrylic acid)), Poly-L-glutamate 및 PSSA( poly(styrene sulfonic acid))로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 양이온성 고분자전해질의 고분자는 PAH(poly(allylamine hydrochloride)), PANi(Polyaniline), PEI(Polyethyleneimine) 및 PDADMA( (poly(diallyldimethylammonium)) 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the polymer of the anionic polyelectrolyte is PSS (poly (sodium 4-styrenesulfonate), PAA (poly (acrylic acid)), Poly-L-glutamate and PSSA (poly (styrene sulfonic acid)) group It may be characterized in that, the cationic polymer electrolyte polymer is selected from the group consisting of PAH (poly (allylamine hydrochloride)), PANi (Polyaniline), PEI (Polyethyleneimine) and PDADMA (poly (diallyldimethylammonium)) It may be characterized by.

본 발명에 있어서, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막의 두께는 1nm~10㎛인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 박막의 두께가 1nm~10㎛일 때 균일한 금속 나노패턴의 표면 플라즈몬 공명과 형광의 상호작용이 최대화가 되어, 형광 신호의 향상이 최대가 된다. 상기 박막의 두께가 1nm 미만이면 형광 신호의 소멸반응이 일어나고, 10㎛를 초과하면 형광 신호의 향상 효과가 감소하게 된다. In the present invention, the thickness of the organic and / or inorganic nanostructured thin film may be characterized in that 1nm ~ 10㎛. When the thickness of the thin film is 1 nm to 10 μm, the interaction between the surface plasmon resonance and the fluorescence of the uniform metal nanopattern is maximized, thereby improving the fluorescence signal. When the thickness of the thin film is less than 1 nm, an extinction reaction of the fluorescence signal occurs, and when the thickness is greater than 10 μm, the effect of improving the fluorescence signal is reduced.

상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막의 두께는 금속 나노패턴과 형광 사이에 상호작용이 이루어져 형광 신호의 향상이 이루어지는 두께인 동시에, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막의 상단의 전하와 반대되는 전하를 띄는 생체분자를 효율적으로 고정시켜 대면적 금속 나노패턴 위에 효과적으로 생체분자를 고정시키고 상기 생체분자와 상호결합을 이루는 분자와 반응시키게 한다.The thickness of the organic and / or inorganic nanostructure thin film is a thickness at which the interaction between the metal nanopattern and the fluorescence is performed to improve the fluorescence signal, and a charge opposite to the charge on the top of the organic and / or inorganic nanostructure thin film. Efficiently fixing the biomolecules to ensure that the biomolecules are effectively fixed on the large-area metal nanopattern and react with the molecules that interact with the biomolecules.

본 발명에 있어서, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막을 형성하기 전에 균일한 금속 나노패턴을 코팅하여 초기 박막을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 초기 박막은 폴리에틸렌이민(poly(ethyleneimene), PEI) 박막 또는 아민(amine)을 말단기로 가지는 유기나노 박막인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, before forming the organic and / or inorganic nanostructured thin film may further comprise the step of forming an initial thin film by coating a uniform metal nanopattern, the initial thin film is polyethyleneimine (poly (ethyleneimene), PEI) thin film or an organic nano thin film having an amine (amine) as a terminal group may be characterized.

상기 초기 박막은 기판상에 형성된 금속 패턴과 유기 및/또는 무기 나노구조 박막간의 결합 효율을 높여 지속적으로 결합이 유지되도록 하기 위한 것으로, 상기 PEI 박막은 양이온성으로 표면흡착효과가 우수하고, 아민을 말단기로 가지는 유기나노 박막 역시 음이온성 나노구조 박막과의 결합력이 우수하다.The initial thin film is to maintain the bonding by continuously increasing the bonding efficiency between the metal pattern formed on the substrate and the organic and / or inorganic nanostructure thin film, the PEI thin film is cationic and has excellent surface adsorption effect, and the amine The organic nano thin film having an end group also has excellent bonding strength with the anionic nanostructure thin film.

본 발명에 있어서, 상기 아민을 말단기로 가지는 유기나노 박막을 형성하는 물질은 (4-아미노페닐)트리메톡시실란[(4-aminophenyl)trimethoxysilane], (3-아미노프로필)트리에톡시실란[(3-aminopropyl)triethoxysilane], (3-아미노프로필)디에톡시메틸실란[(3-aminopropyl)diethoxymethylsilane], (3-아미노프로필)에톡시디메틸실란[(3-aminopropyl)ethoxydimethylsilane], 11-아미노-1-언데칸씨올(11-amino-1-undecanethiol) 및 시스티아민(cysteamine)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the material for forming the organic nano thin film having the amine as a terminal group is (4-aminophenyl) trimethoxysilane [(4-aminophenyl) trimethoxysilane], (3-aminopropyl) triethoxysilane [ (3-aminopropyl) triethoxysilane], (3-aminopropyl) diethoxymethylsilane [(3-aminopropyl) diethoxymethylsilane], (3-aminopropyl) ethoxydimethylsilane [(3-aminopropyl) ethoxydimethylsilane], 11-amino- It may be characterized in that it is selected from the group consisting of 1-undecanethiol (11-amino-1-undecanethiol) and cysteamine (cysteamine).

본 발명에 있어서, 상기 생체분자는 DNA, RNA, PNA, 효소, 단백질, 펩타이드, 리간드, 항원 및 항체로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 생체분자는 유기 및/또는 무기 나노구조 박막과 결합하므로, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막 상단의 박막과 반대의 전하를 띠도록 한다.In the present invention, the biomolecule may be selected from the group consisting of DNA, RNA, PNA, enzymes, proteins, peptides, ligands, antigens and antibodies. Since the biomolecule is combined with the organic and / or inorganic nanostructured thin film, the biomolecule is charged opposite to the thin film on the top of the organic and / or inorganic nanostructured thin film.

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 방법으로 제조되고, 균일한 금속 나노패턴상에 형성된 유기 및/또는 무기 나노구조 박막에, 형광분자가 표지된 생체분자가 고정되어 있는, 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이에 관한 것이다.In still another aspect, the present invention provides a biomolecule with an enhanced fluorescent signal, wherein a biomolecule labeled with a fluorescent molecule is immobilized on an organic and / or inorganic nanostructure thin film prepared by the above method and formed on a uniform metal nanopattern. Relates to an array.

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 방법으로 제조되고, 균일한 금속 나노패턴상에 형성된 초기 박막 및 유기 및/또는 무기 나노구조 박막에, 형광분자가 표지된 생체분자가 고정되어 있는, 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이에 관한 것이다.In another aspect, the present invention provides a fluorescent signal in which a biomolecule labeled with a fluorescent molecule is immobilized on an initial thin film and an organic and / or inorganic nanostructure thin film prepared by the above method and formed on a uniform metal nanopattern. An improved biomolecule array is provided.

본 발명에 있어서, 상기 균일한 금속 나노패턴에서 패턴의 크기는 가로와 세로의 최소 길이가 각각 1~20nm이고, 높이의 최소 길이가 1~40nm인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 균일한 금속 나노패턴에서 상기 패턴의 형상은 닷(dot), 삼각형 및 사각형으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게는 상기 균일한 금속 나노패턴은 패턴의 가로 및 세로가 각각 20~200nm이고, 높이가 30~40nm인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the size of the pattern in the uniform metal nanopattern may be characterized in that the minimum length of the horizontal and vertical are each 1 ~ 20nm, the minimum length of the height is 1 ~ 40nm, the uniform metal nano The shape of the pattern in the pattern may be selected from the group consisting of dots, triangles and squares. Preferably, the uniform metal nanopattern may be characterized in that the width and length of the pattern, respectively 20 ~ 200nm, the height is 30 ~ 40nm.

본 발명에 있어서, 상기 균일한 금속 나노패턴에서 발생하는 플라즈몬 공명의 파장은 380~800nm인 것을 특징으로 하는 할 수 있고, 상기 형광분자의 여기·발산 파장은 380~800nm인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the wavelength of the plasmon resonance generated in the uniform metal nanopattern may be characterized in that the wavelength of 380 ~ 800nm, the wavelength of excitation and emission of the fluorescent molecules may be characterized in that 380 ~ 800nm. .

본 발명에 있어서, 상기 형광분자는 Cyanine계열 형광분자, Rodamine 계열 형광분자, Alexa 계열 형광분자, FITC(fluorescein isothiocyanate) 형광분자, FAM(5-carboxy fluorescein) 형광분자 및 Texas Red 형광분자로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the fluorescent molecules in the group consisting of Cyanine-based fluorescent molecules, Rodamine-based fluorescent molecules, Alexa-based fluorescent molecules, FITC (fluorescein isothiocyanate) fluorescent molecules, FAM (5-carboxy fluorescein) fluorescent molecules and Texas Red fluorescent molecules It may be characterized by being selected.

본 발명에 있어서, 상기 생체분자 어레이의 유기 및/또는 무기 나노구조 박막은 다층 고분자전해질 나노구조 박막, 자기조립 나노구조 박막, 금속 산화물(Metal Oxide)의 나노구조 박막 및 나이트레이트(nitrate)의 나노구조 박막으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 할 수 있다.In the present invention, the organic and / or inorganic nanostructured thin film of the biomolecule array is a multi-layered polymer electrolyte nanostructured thin film, self-assembled nanostructured thin film, nanostructured thin film of metal oxide (Metal Oxide) and nitrate nano It may be characterized in that it is selected from the group consisting of a structural thin film.

본 발명에 있어서, 상기 다층 고분자전해질 나노구조 박막은 음이온성 고분자전해질 나노구조 박막과 양이온성 고분자전해질 나노구조 박막이 교차되어 적층된 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the multilayer polymer electrolyte nanostructured thin film may be characterized in that the anionic polymer electrolyte nanostructured thin film and the cationic polymer electrolyte nanostructured thin film are laminated with each other.

본 발명에 있어서, 상기 음이온성 고분자전해질의 고분자는 PSS(poly(sodium 4-styrenesulfonate), PAA(poly(acrylic acid)), Poly-L-glutamate 및 PSSA( poly(styrene sulfonic acid))로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있 고, 상기 양이온성 고분자전해질의 고분자는 PAH(poly(allylamine hydrochloride)), PANi(Polyaniline), PEI(Polyethyleneimine) 및 PDADMA( (poly(diallyldimethylammonium))로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the polymer of the anionic polyelectrolyte is PSS (poly (sodium 4-styrenesulfonate), PAA (poly (acrylic acid)), Poly-L-glutamate and PSSA (poly (styrene sulfonic acid)) group The cationic polymer electrolyte polymer may be selected from the group consisting of poly (allylamine hydrochloride) (PAH), polyaniline (PANi), polyethyleneimine (PEI), and PDADMA (poly (diallyldimethylammonium)). It may be characterized by being selected.

본 발명에 있어서, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막의 두께는 1nm~10㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the thickness of the organic and / or inorganic nanostructured thin film may be characterized in that 1nm ~ 10㎛.

본 발명에 있어서, 상기 생체분자는 DNA, RNA, PNA, 효소, 단백질, 펩타이드, 리간드, 항원 및 항체로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the biomolecule may be selected from the group consisting of DNA, RNA, PNA, enzymes, proteins, peptides, ligands, antigens and antibodies.

본 발명에 있어서, 상기 초기 박막은 폴리에틸렌이민(poly(ethyleneimene), PEI) 박막 또는 아민(amine)을 말단기로 가지는 유기나노 박막인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 아민을 말단기로 가지는 유기나노 박막을 형성하는 물질은 (4-아미노페닐)트리메톡시실란[(4-aminophenyl)trimethoxysilane], (3-아미노프로필)트리에톡시실란[(3-aminopropyl)triethoxysilane], (3-아미노프로필)디에톡시메틸실란[(3-aminopropyl)diethoxymethylsilane], (3-아미노프로필)에톡시디메틸실란[(3-aminopropyl)ethoxydimethylsilane], 11-아미노-1-언데칸씨올(11-amino-1-undecanethiol) 및 시스티아민(cysteamine)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the initial thin film may be characterized in that the polyimethylene (poly (ethyleneimene), PEI) thin film or an organic nano thin film having an amine as an end group, the organic nano having the amine as a terminal group Substances forming the thin film are (4-aminophenyl) trimethoxysilane, (3-aminopropyl) triethoxysilane, and (3-aminopropyl). Diethoxymethylsilane [(3-aminopropyl) diethoxymethylsilane], (3-aminopropyl) ethoxydimethylsilane [(3-aminopropyl) ethoxydimethylsilane], 11-amino-1-undecanethiol And it may be characterized in that it is selected from the group consisting of cysteamine (cysteamine).

상기 생체분자 어레이는 그 내부에 포함된 균일한 금속 나노패턴과 생체분자에 표지된 형광의 상호작용에 의한 형광 신호 향상효과를 나타내며, 상기 형광 신호 향상효과는 금속 나노패턴의 균일성으로 인하여 반복성 및 항상성을 나타낸다.The biomolecule array exhibits a fluorescence signal enhancement effect due to the interaction of uniform metal nanopatterns contained therein with fluorescence labeled on the biomolecules, and the fluorescence signal enhancement effect is repeated and due to the uniformity of the metal nanopatterns. Indicates homeostasis.

결국, 산업적인 측면에서 볼때, 나노패턴을 효율적으로 제조하는 모든 시스템을 이용하여 기판 대량 생산이 가능하다면, 상기 생체분자 어레이는 기존 형광 검출 시스템을 그대로 활용하면서 효율적으로 형광의 다양한 장점을 살려 생체분자 검출 시스템에 적용 가능하며, 극미세량 분자의 검출, 선택적 형광신호 향상, 단일 생체분자 연구, 바이오이미징 향상 및 바이오이미징 장비의 단가 절감 등에 기여할 것으로 기대된다. After all, from an industrial point of view, if mass production of substrates is possible using all the systems for efficiently manufacturing nanopatterns, the biomolecule array can efficiently utilize the various advantages of fluorescence while utilizing the existing fluorescence detection system. It can be applied to the detection system and is expected to contribute to the detection of ultra fine molecules, selective fluorescent signal enhancement, single biomolecule research, bioimaging improvement, and cost reduction of bioimaging equipment.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 균일한 금속 나노패턴상에 형성되어 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이의 제조공정을 나타낸 것이다.1 illustrates a manufacturing process of a biomolecule array having an improved fluorescent signal formed on a uniform metal nanopattern according to the present invention.

캐필러리 리쏘그래피 방법을 이용하여 기판 상에 다양하게 크기가 조절된 나노패턴을 반복 복제하거나, 나노패터닝 방법을 이용하여 대면적 금속 나노패턴을 형성한다 (도 1의 (a)). 이때, 상기 금속 나노패턴이 가지는 고유한 표면 플라즈몬 공명 파장은 가시광선 영역에 존재하도록 한다.The capillary lithography method is used to repeatedly replicate the variously scaled nanopatterns on the substrate, or the nanopatterning method is used to form large-area metal nanopatterns (FIG. 1A). In this case, the unique surface plasmon resonance wavelength of the metal nanopattern is present in the visible light region.

LBL 조립방법을 이용하여 10nm 두께의 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성한다 (도 1의 (b)).A 10 nm thick multilayered polymer electrolyte nanostructure thin film was formed using the LBL assembly method (FIG. 1B).

상기 다층 고분자전해질 나노구조 박막의 최종 표면과 반대 극성을 가지며, 형광분자로 표지된 생체분자 어레이를 제작함으로써, 최종적으로 균일한 금속 나노패턴상에 형성되어 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이를 제조한다 (도 1의 (c)).By preparing a biomolecule array having a polarity opposite to that of the final surface of the multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film and labeled with fluorescent molecules, the biomolecule array is finally formed on a uniform metal nanopattern to improve the fluorescent signal ( (C) of FIG. 1).

도 2는 기판상에 초기박막으로 PEI 박막을 형성한 후, 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하는 공정의 일 구현예를 나타낸 것이다.2 illustrates an embodiment of a process of forming a PEI thin film as an initial thin film on a substrate, and then forming a multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film.

캐필러리 리쏘그래피 방법을 이용하여 기판 상에 다양하게 크기가 조절된 나노패턴을 반복 복제하거나, 나노패터닝 방법을 이용하여 대면적 금속 나노패턴을 형성한다. 이때, 상기 금속 나노패턴이 가지는 고유한 표면 플라즈몬 공명 파장은 가시광선 영역에 존재하도록 한다.The capillary lithography method is used to repeatedly replicate the various sized nanopatterns on the substrate, or the nanopatterning method is used to form large area metal nanopatterns. In this case, the unique surface plasmon resonance wavelength of the metal nanopattern is present in the visible light region.

상기 금속 나노패턴상에 고분자전해질 박막이 잘 결합되도록, 양이온성인 PEI를 코팅하여 초기 박막층으로서 PEI 박막을 형성하였다 (도 2의 (a)).In order to bond the polymer electrolyte thin film on the metal nanopattern, cationic PEI was coated to form a PEI thin film as an initial thin film layer (FIG. 2 (a)).

상기 양이온성 PEI 박막상에 음이온성 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하여 결합시킨다 (도 2의 (b)).An anionic polymer electrolyte nanostructure thin film is formed on the cationic PEI thin film and bonded (FIG. 2 (b)).

상기 음이온성 고분자전해질 박막상에 연속적으로 양이온성 고분자전해질 나노구조 박막 및 음이온성 고분자전해질 나노구조 박막을 교차로 적층하여 총 두께가 5~10nm인 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성한다 (도 2의 (c)). The cationic polyelectrolyte nanostructure thin film and the anionic polyelectrolyte nanostructure thin film are laminated successively on the anionic polyelectrolyte thin film to form a multi-layer polyelectrolyte nanostructure thin film having a total thickness of 5 to 10 nm. c)).

도 3은 기판상에 초기박막으로 아미노실란 박막을 형성한 후, 또는 아미노 실란과 아민 알킨싸이올의 순차적 처리 후, 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하는 공정의 일 구현예를 나타낸 것이다. FIG. 3 illustrates an embodiment of a process of forming a multi-layer polyelectrolyte nanostructure thin film after forming an aminosilane thin film as an initial thin film on a substrate, or after sequential treatment of amino silane and amine alkynthiol.

캐필러리 리쏘그래피 방법을 이용하여 기판 상에 다양하게 크기가 조절된 나노패턴을 반복 복제하거나, 나노패터닝 방법을 이용하여 대면적 금속 나노패턴을 형성한다. 이때, 상기 금속 나노패턴이 가지는 고유한 표면 플라즈몬 공명 파장은 가시광선 영역에 존재하도록 한다.The capillary lithography method is used to repeatedly replicate the various sized nanopatterns on the substrate, or the nanopatterning method is used to form large area metal nanopatterns. In this case, the unique surface plasmon resonance wavelength of the metal nanopattern is present in the visible light region.

상기 금속 나노패턴상에 고분자전해질 박막이 잘 결합되도록, 양이온성인 PEI를 코팅하여 초기 박막층으로서 PEI 박막을 형성하였다 (도 3의 (a)).In order to bond the polymer electrolyte thin film on the metal nanopattern, cationic PEI was coated to form a PEI thin film as an initial thin film layer (FIG. 3 (a)).

상기 양이온성 PEI 박막상에 음이온성 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하여 결합시킨다 (도 3의 (b)).An anionic polyelectrolyte nanostructure thin film is formed on the cationic PEI thin film and bonded (FIG. 3 (b)).

상기 음이온성 고분자전해질 박막상에 연속적으로 양이온성 고분자전해질 나노구조 박막 및 음이온성 고분자전해질 나노구조 박막을 교차로 적층하여 총 두께가 5~10nm인 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성한다 (도 3의 (c)). The cationic polyelectrolyte nanostructure thin film and the anionic polyelectrolyte nanostructure thin film are successively stacked on the anionic polyelectrolyte thin film to form a multilayer polyelectrolyte nanostructure thin film having a total thickness of 5 to 10 nm (FIG. 3 ( c)).

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

실시예 1: 금속패턴상에 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 포함하는 생체분자 어레이의 제조Example 1: Preparation of a biomolecule array comprising a multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film on a metal pattern

1-1. 금속 나노패턴 형성1-1. Metal nanopattern formation

특허출원 제2007-73233호에 나타난 방법을 이용하여 아래와 같이 금속 나노패턴을 형성하였다.Using the method shown in Patent Application No. 2007-73233, a metal nanopattern was formed as follows.

(a) 양각의 패턴을 갖는 실리콘 몰드에 경성 PDMS(polydimethylsiloxane)를 제작하기 위해 trimethylsiloxy-terminated vinylmethylsiloxane-dimethylsiloxane copolymers, methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane 모노머들과, 촉매인 Pt-divinyltetramethylsiloxane 및 경화제인 2,4,6,8-tetramethyl tetravinylcyclotetrasiloxane의 혼합용액을 스핀코팅한 후 경화를 시키고, 이어 연성 PDMS를 제작하기 위한 Sylgard 184 A(DOW corning, US) 및 Sylgard 184 B(DOW corning, US) (a mixture of vinyl-terminated PDMS 와 trimethylsiloxyterminated poly(methylhydro-siloxane) polymers) 를 혼합한 용액을 연성 PDMS 몰드 위로 경화되도록 주입한 다음, 경화처리하여 연성 PDMS와 경성 PDMS 복합체 몰드를 형성하였다. (a) trimethylsiloxy-terminated vinylmethylsiloxane-dimethylsiloxane copolymers, methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane monomers, a catalyst Pt-divinyltetramethylsiloxane, and a curing agent 2,4,6,8 for the production of rigid PDMS (polydimethylsiloxane) in an embossed silicon mold Sylgard 184 A (DOW corning, US) and Sylgard 184 B (DOW corning, US) (a mixture of vinyl-terminated PDMS) for spin coating the mixed solution of -tetramethyl tetravinylcyclotetrasiloxane, followed by curing A solution containing trimethylsiloxyterminated poly (methylhydro-siloxane) polymers was injected to cure onto the flexible PDMS mold, and then cured to form a flexible PDMS and a rigid PDMS composite mold.

(b) 유리기판 상에 e-beam evaporator(Moohan Co. Ltd, 한국)를 이용하여 35 nm 두께의 금 박막을 형성하였다. 이때 금속박막과 표면과의 접착 향상을 위해 2 nm 두께의 Cr 박막을 동일 장비를 이용하여 형성시킨 후 금 박막을 형성시겼다.(b) A 35 nm thick gold thin film was formed on the glass substrate using an e-beam evaporator (Moohan Co. Ltd, Korea). At this time, in order to improve adhesion between the metal thin film and the surface, a Cr thin film having a thickness of 2 nm was formed using the same equipment, and then a gold thin film was formed.

(c) 금박막이 증착된 기판 위에 톨루엔에 녹인 0.5 wt% polystyrene (분자량 : 20,000) 용액을 3000 rpm으로 45 초동안 스핀코팅하였다. (c) A 0.5 wt% polystyrene (molecular weight: 20,000) solution dissolved in toluene was spin-coated at 3000 rpm for 45 seconds on a gold thin film-deposited substrate.

(d) 상기 (c) 단계의 금 박막상에 상기 (a) 단계에서 수득된 연성 PDMS와 경성 PDMS 복합체 몰드를 접촉시킨 다음 135℃에서 30분간 열처리시켰다. (d) The flexible PDMS obtained in step (a) and the hard PDMS composite mold were contacted on the gold thin film of step (c), and then heat-treated at 135 ° C. for 30 minutes.

(e) 상기 (d)단계의 연성 PDMS와 경성 PDMS 복합체 몰드를 분리하고 고분자 박막의 패턴을 형성하였다. (e) The flexible PDMS and the rigid PDMS composite mold of step (d) were separated and a pattern of the polymer thin film was formed.

(f) 상기 (d)단계에서 형성된 고분자 박막 패턴의 모양을 따라 수직으로 에 칭하는 공정을 통해 동일한 형상의 지름 100nm, 높이 35nm인 닷 형태의 균일한 금 나노패턴을 형성하였다. (f) A uniform gold nanopattern having a dot shape having a diameter of 100 nm and a height of 35 nm was formed by vertically etching along the shape of the polymer thin film pattern formed in step (d).

식각을 위해 우선 반응성 이온 에칭(reactive ion etching) 장비를 이용하여 O2 :CF4 = 40 sccm : 60 sccm, 20 mTorr, 80 W의 조건에서 잔여 고분자 층을 제거한 후, 이온 밀링(ion milling) 장비)를 이용하여 2분간 식각함으로써 최종적으로 균일한 금 나노패턴을 얻을 수 있었다. For etching, first, remove the residual polymer layer under the condition of O2: CF4 = 40 sccm: 60 sccm, 20 mTorr, 80 W using reactive ion etching equipment, and then ion milling equipment). By etching for 2 minutes using the final uniform gold nanopattern was obtained.

1-2. 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하는 단계1-2. Forming a multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film

톨루엔(toluene)에 (3-aminopropyl)triethoxysilane을 2 wt%로 녹인 용액에 기판을 2시간 동안 담궈놓고 toluen, aceton 및 methanol의 차례로 순차적으로 세척한 후 110℃ 오븐에 1시간동안 방치함으로써, 초기 박막으로서 두께가 2~3nm인 아미노실란을 모노레이어로 증착시켰다. The initial thin film was immersed in a solution of (3-aminopropyl) triethoxysilane in toluene at 2 wt% for 2 hours, washed sequentially with toluen, aceton and methanol, and left in a 110 ° C oven for 1 hour. As an example, aminosilane having a thickness of 2-3 nm was deposited in a monolayer.

3mg/ml의 poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS) (molecular weight 70 kDa)(pH 6.5) 수용액을 3300rpm으로 15초간 스핀코팅 한 후, 증류수를 이용하여 동일한 조건으로 스핀코팅하여 표면에 미반응된 물질을 제거하였다. 다음으로, 3 mg/ml의 poly(allylamine hydrochloride) (PAH) (molecular weight 70 kDa)(pH 6.5) 수용액을 같은 조건으로 스핀코팅한 후, 이어서 증류수로 세척을 위한 스핀코팅을 실시하였다.3 mg / ml of poly (sodium 4-styrenesulfonate) (PSS) (molecular weight 70 kDa) (pH 6.5) solution was spin-coated at 3300 rpm for 15 seconds, and then spin-coated under the same conditions using distilled water to react with the unreacted surface. The material was removed. Next, 3 mg / ml of poly (allylamine hydrochloride) (PAH) (molecular weight 70 kDa) (pH 6.5) aqueous solution was spin-coated under the same conditions, followed by spin coating for washing with distilled water.

PSS 및 증류수 스핀코팅과 PAH 및 증류수 스핀코팅을 한 과정으로 하였을 때, 상기 과정을 4회 반복하여 두께가 8nm에 도달하도록 함으로써, 다층 고분자전 해질 나노구조 박막을 형성하였다.When PSS and distilled water spin coating and PAH and distilled water spin coating were performed as one process, the process was repeated four times to reach a thickness of 8 nm, thereby forming a multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film.

1-3. 생체분자를 어레이시키는 단계1-3. Arraying biomolecules

실험군으로서, 이중 결합을 형성하는 DNA쌍 중 하나의 단일 가닥 물질을 1-2에서 형성된 다층 고분자전해질 나노구조 박막의 표면에 고정화하였다. 이때, 마이크로 어레이어를 이용하여 표면에 균일한 닷 형상과 50μM 농도의 DNA 마이크로 어레이가 형성되도록 하였다.As an experimental group, a single strand of one of the DNA pairs forming a double bond was immobilized on the surface of the multilayered polyelectrolyte nanostructure thin film formed in 1-2. At this time, the micro arrayer was used to form a DNA dot array having a uniform dot shape and 50 μM concentration on the surface.

또한, 대조군으로서 이중 결합쌍과 서열이 일치하지 않는 DNA 어레이를 1-2에서 형성된 다층 고분자전해질 나노구조 박막의 표면에 형성시켰다.In addition, as a control, a DNA array having a sequence inconsistent with a double bond pair was formed on the surface of the multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film formed in 1-2.

그 후, 실험군 및 대조군 각각을 5 × Denhardt’s solution (0.1 mg/mL each of Ficoll, poly(vinylpyrrolidone), 및 bovine serum album 함유)으로 30분간 반응 시킴으로써 미반응 표면을 비활성화 시켰다. Then, the unreacted surface was inactivated by reacting each of the experimental and control groups with 5 × Denhardt's solution (containing 0.1 mg / mL each of Ficoll, poly (vinylpyrrolidone), and bovine serum album) for 30 minutes.

이어서 상기 실험군의 말단 및 대조군 각각의 DNA 마이크로 어레이에 Cy5 형광을 표지하고, 표면에 고정화된 DNA와 상보결합서열을 가지는 DNA 분자를 떨어뜨리고 14시간 동안 방치한 후 (14시간), 미결합 분자를 세척한 상태에서 최종 형광 신호를 관측하였다. Subsequently, Cy5 fluorescence was labeled on the DNA microarrays of the terminal and the control group, and the DNA molecules having complementary binding sequences with the DNA immobilized on the surface were dropped and left for 14 hours (14 hours). The final fluorescence signal was observed in the washed state.

그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 실험군인 상보결합서열을 가지는 DNA에서는 완벽한 형광 신호가 검출되었고, 대조군인 상보결합서열을 가지지 않는 DNA에서는 형광 신호가 전혀 검출되지 않았다.As a result, as shown in Figure 4, the perfect fluorescent signal was detected in the DNA having the complementary binding sequence of the experimental group, the fluorescent signal was not detected at all in the DNA having no complementary binding sequence as the control group.

즉, 상기 관측 결과로부터, 첫째, 생체분자를 고정하고 상호 결합 반응을 유 도하는 동안, LBL에 의해 고분자전해질을 적층하여 형성된 고분자전해질 나노구조 박막이 기판 표면에서 분리되지 않고 안정된 시스템을 유지한다는 것과, 둘째, LBL에 의한 생체분자의 선택적 검색 시스템에서 생체분자가 고정되지 않은 표면을 비활성처리를 적절히 해주었을 때 비선택적 반응을 최소화 하면서 선택적 반응을 명확하게 한다는 것을 확인할 수 있었다.That is, from the above observations, first, the polymer electrolyte nanostructure thin film formed by laminating the polymer electrolyte by LBL while fixing the biomolecules and inducing the mutual coupling reaction is not separated from the surface of the substrate and maintains a stable system. Second, in the selective screening system of biomolecules by LBL, when the inactive treatment of the surface where the biomolecules are not immobilized properly, it was confirmed that the selective response was clear while minimizing the non-selective response.

실시예 2: 금속패턴상에 초기 박막 및 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 포함하는 생체분자 어레이의 제조Example 2 Preparation of Biomolecule Arrays Comprising an Initial Thin Film and a Multilayer Polymer Electrolyte Nanostructure Thin Film on a Metal Pattern

1-1. 금속 나노패턴 형성 및 초기 박막 형성1-1. Metal nanopattern formation and initial thin film formation

실험군으로서, 가로 2cm 및 세로 2cm의 유리 기판위에 지름 150 nm이고 높이가 35nm인 닷(dot) 형상의 패턴을 형성하되, 패턴간 종축 및 횡축 간격이 각각 250 nm 인, 가로 2.7 mm 및 세로 2.7 mm인 금 나노패턴을 제작하였다. 상기 금 나노패턴의 표면 플라즈몬 공명 파장은 초기에는 625 nm 로 나타났다. As an experimental group, a dot-shaped pattern having a diameter of 150 nm and a height of 35 nm was formed on a glass substrate having a width of 2 cm and a length of 2 cm, and the vertical and horizontal axis spacings between the patterns were 250 nm and 2.7 mm and 2.7 mm, respectively. Phosphorus gold nanopattern was produced. The surface plasmon resonance wavelength of the gold nanopattern was initially 625 nm.

이때, 상기 유리 기판에서 유리 기판상에 금 나노패턴이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역, 즉, 유리 기판 영역을 대조군으로 한다.In this case, the glass substrate, except for the region where the gold nanopattern is formed on the glass substrate, that is, the glass substrate region as a control.

1-2. 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하는 단계1-2. Forming a multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film

실험군 및 대조군이 동시에 형성되어 있는 유리기판을 3w%의 PEI 용액을 5000 rpm으로 15초 동안 코팅하여 초기 박막을 형성하였다.A glass substrate on which the test group and the control group were formed at the same time was coated with 3W% PEI solution at 5000 rpm for 15 seconds to form an initial thin film.

그 후, 3mg/ml의 poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS) (molecular weight 70 kDa)(pH 6.5) 수용액을 3300rpm으로 15초간 스핀코팅 한 후, 증류수를 이용하여 동일한 조건으로 스핀코팅하여 표면에 미반응된 물질을 제거하였다. 다음으로, 3 mg/ml의 poly(allylamine hydrochloride) (PAH) (molecular weight 70 kDa)(pH 6.5) 수용액을 같은 조건으로 스핀코팅한 후, 이어서 증류수로 세척을 위한 스핀코팅을 실시하였다.Thereafter, a 3 mg / ml poly (sodium 4-styrenesulfonate) (PSS) (molecular weight 70 kDa) (pH 6.5) aqueous solution was spin-coated at 3300 rpm for 15 seconds, followed by spin coating under the same conditions using distilled water. Unreacted material was removed. Next, 3 mg / ml of poly (allylamine hydrochloride) (PAH) (molecular weight 70 kDa) (pH 6.5) aqueous solution was spin-coated under the same conditions, followed by spin coating for washing with distilled water.

PSS 및 증류수 스핀코팅과 PAH 및 증류수 스핀코팅을 한 과정으로 하였을 때, 상기 과정을 4회 반복하여 두께가 8nm에 도달하도록 함으로써, 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하였다.When PSS and distilled water spin coating and PAH and distilled water spin coating were performed as one process, the process was repeated four times to reach a thickness of 8 nm, thereby forming a multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film.

1-3. 생체분자를 어레이시키는 단계1-3. Arraying biomolecules

이중 결합을 형성하는 DNA쌍 중 하나의 단일 가닥 물질을 1-2에서 형성된 다층 고분자전해질 나노구조 박막의 표면에 고정화하였다. 이때, 마이크로 어레이어를 이용하여 표면에 균일한 닷 형상과 50μM 농도의 DNA 마이크로 어레이가 형성되도록 하였다.A single strand of one of the DNA pairs forming a double bond was immobilized on the surface of the multilayer polyelectrolyte nanostructure thin film formed in 1-2. At this time, the micro arrayer was used to form a DNA dot array having a uniform dot shape and 50 μM concentration on the surface.

그 후, 5 × Denhardt’s solution (0.1 mg/mL each of Ficoll, poly(vinylpyrrolidone), 및 bovine serum album 함유)으로 30분간 반응 시킴으로써 미반응 표면을 비활성화 시켰다. Thereafter, the unreacted surface was inactivated by reacting with 5 × Denhardt's solution (containing 0.1 mg / mL each of Ficoll, poly (vinylpyrrolidone), and bovine serum album) for 30 minutes.

이어서 상기 실험군의 말단 및 대조군 각각의 DNA 마이크로 어레이에 Cy5 형광을 표지하고, 표면에 고정화된 DNA와 상보결합서열을 가지는 DNA 분자를 떨어뜨리고 14시간 동안 방치한 후, 미결합 분자를 세척한 상태에서 최종 형광 신호를 관 측하였다. Subsequently, Cy5 fluorescence was labeled on the DNA microarrays of each of the terminal and the control group of the experiment group, and the DNA molecules having complementary binding sequences with the DNA immobilized on the surface were dropped and left for 14 hours, after which the unbound molecules were washed. The final fluorescence signal was observed.

그 결과, 도 5에 나타난 바와 같이, 대조군인 유리 나노패턴 위에 형성된 DNA 마이크로 어레이에 비해 실험군인 금 나노패턴 위에 형성된 DNA 마이크로 어레이에서 뚜렷하게 형광 신호의 향상이 일어나는 것을 육안으로 확인할 수 있었다. As a result, as shown in FIG. 5, it was confirmed visually that the improvement of the fluorescence signal occurred in the DNA microarray formed on the gold nanopattern of the experimental group compared to the DNA microarray formed on the glass nanopattern as the control group.

또한, DNA 마이크로 어레이를 형성하기 위해 사용된 DNA의 농도가, 각각 0nM, 1nM, 10nM 및 100nM일 경우, 모든 농도에서 유리 나노패턴 위에 형성된 DNA 마이크로 어레이에 비해 실험군인 금 나노패턴 위에 형성된 DNA 마이크로 어레이에서 뚜렷하게 형광 신호의 향상이 일어나는 것을 육안으로 확인할 수 있었고, 평균 5배 향상된 것을 알 수 있었다.In addition, when the concentration of DNA used to form the DNA microarray is 0 nM, 1 nM, 10 nM and 100 nM, respectively, the DNA microarray formed on the gold nanopattern, which is the experimental group, compared to the DNA microarray formed on the glass nanopattern at all concentrations. It was confirmed visually that the improvement of the fluorescence signal occurred at, and the average improvement was 5 times.

결국, 금속 나노패턴에서 형성된 생체분자 어레이에서의 형광신호 향상 결과는 비금속 나노패턴에서 형성된 생체분자 어레이에서의 형광신호 향상 결과에 비해 높게 나타나며, 사용된 생체분자의 농도에 관계없이 금속 나노패턴에서 형성된 생체분자 어레이의 형광신호 향상 효과가 큰 것을 확인할 수 있었다.As a result, the fluorescence signal enhancement result of the biomolecule array formed from the metal nanopattern is higher than that of the fluorescence signal enhancement of the biomolecule array formed from the nonmetallic nanopattern, and formed from the metal nanopattern regardless of the concentration of the biomolecule used. It was confirmed that the effect of improving the fluorescence signal of the biomolecule array was great.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

도 1은 본 발명에 따른 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이의 제조공정을 나타낸 것이다.Figure 1 shows the manufacturing process of the biomolecule array with improved fluorescence signal according to the present invention.

도 2는 기판상에 초기박막으로 PEI 박막을 형성한 후, 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하는 공정의 일 구현예를 나타낸 것이다.2 illustrates an embodiment of a process of forming a PEI thin film as an initial thin film on a substrate, and then forming a multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film.

도 3은 기판상에 초기박막으로 아미노실란 박막을 형성한 후, 또는 아미노 실란 박막에 아민 알킨싸이올 처리 후, 다층 고분자전해질 나노구조 박막을 형성하는 공정의 일 구현예를 나타낸 것이다.FIG. 3 illustrates an embodiment of a process of forming a multi-layer polyelectrolyte nanostructure thin film after forming an aminosilane thin film as an initial thin film on a substrate, or after amine alkynthiol treatment on the amino silane thin film.

도 4는 본 발명에 따른 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이에서 생체분자로서 형광이 표지된 상호결합 분자를 결합시킨 경우(a)와 형광이 표지된 상호결합을 가지지 않는 분자를 결합시킨 경우(b)의 형광 신호 관찰 결과를 나타낸 것이다.FIG. 4 shows a case in which fluorescently labeled cross-linking molecules are combined as biomolecules in a biomolecule array with improved fluorescence signal according to the present invention (a) and a molecule not having a fluorescent-labeled cross-linking (b) The fluorescence signal observation result is shown.

도 5는 본 발명에 따른 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이에서 생체분자로서 기판상에 금속 나노패턴이 형성된 경우(a)와 기판상에 비금속 나노패턴이 형성된 경우(b)의 형광 신호 관찰 결과를 나타낸 것이다.FIG. 5 shows the results of fluorescence signal observation in the case where a metal nanopattern is formed on a substrate as a biomolecule (a) and a nonmetallic nanopattern is formed on a substrate (b) in a biomolecule array with improved fluorescence signal according to the present invention. will be.

Claims (31)

다음 단계를 포함하는, 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이의 제조방법:A method of making a biomolecule array with enhanced fluorescence signal, comprising the following steps: (a) 기판상에 균일한 금속 나노패턴을 형성하는 단계;(a) forming a uniform metal nanopattern on the substrate; (b) 상기 균일한 금속 나노패턴상에 유기 및/또는 무기 나노구조 박막을 형성하는 단계; 및 (b) forming an organic and / or inorganic nanostructured thin film on the uniform metal nanopattern; And (c) 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막상에 형광분자가 표지된 생체분자를 어레이시키거나, 또는 상기 박막상에 생체분자를 어레이시킨 다음 형광분자를 표지시키는 단계. (c) arraying biomolecules labeled with fluorescent molecules on the organic and / or inorganic nanostructured thin film, or arraying biomolecules on the thin film and then labeling fluorescent molecules. 다음 단계를 포함하는, 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이의 제조방법:A method of making a biomolecule array with enhanced fluorescence signal, comprising the following steps: (a) 기판상에 균일한 금속 나노패턴을 형성하는 단계;(a) forming a uniform metal nanopattern on the substrate; (b) 상기 균일한 금속 나노패턴상에 초기 박막을 형성하는 단계;(b) forming an initial thin film on the uniform metal nanopattern; (c) 상기 초기 박막상에 유기 및/또는 무기 나노구조 박막을 형성하는 단계; 및(c) forming an organic and / or inorganic nanostructured thin film on the initial thin film; And (d) 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막상에 형광분자가 표지된 생체분자를 어레이시키거나, 또는 상기 박막상에 생체분자를 어레이시킨 다음 형광분자를 표지시키는 단계. (d) arranging biomolecules labeled with fluorescent molecules on the organic and / or inorganic nanostructure thin film, or arranging biomolecules on the thin film and then labeling fluorescent molecules. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (a)단계는 다음의 단계를 포함하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이의 제조방법:The method of claim 1 or 2, wherein step (a) is performed by a method comprising the following steps: (i) 양각의 패턴을 갖는 실리콘 몰드에 경성 PDMS(polydimethylsiloxane)를 형성하는 모노머들, 촉매 및 경화제의 혼합용액을 스핀코팅한 후, 연성 PDMS를 형성하는 모노머 및 경화제를 혼합한 용액을 주입한 다음 경화처리하여, 연성 PDMS와 경성 PDMS 복합체 몰드를 형성하는 단계;(i) spin coating a mixed solution of monomers, a catalyst and a curing agent to form a rigid PDMS (polydimethylsiloxane) into a silicon mold having an embossed pattern, and then injecting a solution containing a monomer and a curing agent to form a flexible PDMS; Curing to form a flexible PDMS and a rigid PDMS composite mold; (ii) 나노패턴이 형성될 기판상에 금속 박막을 형성하는 단계;(ii) forming a metal thin film on the substrate on which the nanopattern is to be formed; (iii) 상기 (ii)단계의 금속 박막상에 상기 (i) 단계에서 수득된 연성 PDMS와 경성 PDMS 복합체 몰드를 접촉시킨 다음 열처리하는 단계;(iii) contacting the soft PDMS obtained in step (i) and the hard PDMS composite mold on the metal thin film of step (ii) followed by heat treatment; (iv) 상기 (iii)단계의 연성 PDMS와 경성 PDMS 복합체 몰드를 분리하여 금속 박막의 나노패턴을 형성하는 단계; 및(iv) separating the flexible PDMS and the rigid PDMS composite mold of step (iii) to form a nanopattern of the metal thin film; And (v) 상기 (iv)단계에서 형성된 금속 박막의 나노패턴을 식각하여 원하는 형태 및 크기의 균일한 금속 나노패턴을 형성하는 단계.(v) etching the nanopatterns of the metal thin film formed in step (iv) to form uniform metal nanopatterns of desired shape and size. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 균일한 금속 나노패턴에서 패턴의 크기는 가로와 세로의 최소 길이가 각각 1~20nm이고, 높이의 최소 길이가 1~40nm인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 or 2, wherein the size of the pattern in the uniform metal nanopattern has a minimum length of 1-20 nm, and a minimum length of 1-40 nm, respectively. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 균일한 금속 나노패턴에서 발생하는 플라즈몬 공명의 파장은 380~800nm인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 or 2, wherein the wavelength of the plasmon resonance generated in the uniform metal nanopattern is 380 ~ 800nm. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형광분자의 여기·발산 파장은 380~800nm인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein an excitation and divergence wavelength of said fluorescent molecule is 380-800 nm. 제6항에 있어서, 상기 형광분자는 Cyanine계열 형광분자, Rodamine 계열 형광분자, Alexa 계열 형광분자, FITC(fluorescein isothiocyanate) 형광분자, FAM(5-carboxy fluorescein) 형광분자 및 Texas Red 형광분자로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 6, wherein the fluorescent molecule is a group consisting of Cyanine-based fluorescent molecules, Rodamine-based fluorescent molecules, Alexa-based fluorescent molecules, FITC (fluorescein isothiocyanate) fluorescent molecules, FAM (5-carboxy fluorescein) fluorescent molecules and Texas Red fluorescent molecules It is selected from. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (a)단계의 금속은 금, 은, 백금, 구리 및 알루미늄으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 or 2, wherein the metal of step (a) is selected from the group consisting of gold, silver, platinum, copper and aluminum. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막은 다층 고분자전해질 나노구조 박막, 자기조립 나노구조 박막, 금속 산화물(Metal Oxide)의 나노구조 박막 및 나이트레이트(nitrate)의 나노구조 박막으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The organic and / or inorganic nanostructured thin film of claim 1 or 2, wherein the organic and / or inorganic nanostructured thin film is formed of a multilayer polymer electrolyte nanostructured thin film, a self-assembled nanostructured thin film, a nanostructured thin film of metal oxide, and nitrate. And a nanostructured thin film. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막은 적층(layer-by-layer, LBL) 조립방법, 열증착, 플라즈마 증착, 화학증착 및 자기조립단분자층 증착으로 구성된 군에서 선택되는 방법에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the organic and / or inorganic nanostructured thin film is composed of a layer-by-layer (LBL) assembly method, thermal deposition, plasma deposition, chemical vapor deposition, and self-assembled monolayer molecular deposition. Formed by the method selected. 제9항에 있어서, 상기 다층 고분자전해질 나노구조 박막은 음이온성 고분자전해질 나노구조 박막과 양이온성 고분자전해질 나노구조 박막이 교차되어 적층된 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 9, wherein the multilayer polymer electrolyte nanostructure thin film is an anionic polymer electrolyte nanostructure thin film and a cationic polyelectrolyte nanostructure thin film. 제11항에 있어서, 상기 음이온성 고분자전해질의 고분자는 PSS(poly(sodium 4-styrenesulfonate), PAA(poly(acrylic acid)), Poly-L-glutamate 및 PSSA( poly(styrene sulfonic acid))로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 11, wherein the polymer of the anionic polyelectrolyte is composed of poly (sodium 4-styrenesulfonate), polyacrylic acid (PAA), poly-L-glutamate and poly (styrene sulfonic acid) (PSSA) Characterized in that it is selected from the group. 제11항에 있어서, 상기 양이온성 고분자전해질의 고분자는 PAH(poly(allylamine hydrochloride)), PANi(Polyaniline), PEI(Polyethyleneimine) 및 PDADMA(poly(diallyldimethylammonium))로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 11, wherein the polymer of the cationic polyelectrolyte is selected from the group consisting of poly (allylamine hydrochloride (PAH), polyaniline (PANi), polyethyleneimine (PEI), and poly (diallyldimethylammonium) PDADMA. Way. 제1항에 있어서, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막의 두께는 1nm~10㎛인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the organic and / or inorganic nanostructured thin film has a thickness of about 1 nm to about 10 μm. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 생체분자는 DNA, RNA, PNA, 효소, 단백질, 펩타이드(peptide), 리간드(ligand), 항원 및 항체로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 or 2, wherein the biomolecule is selected from the group consisting of DNA, RNA, PNA, enzymes, proteins, peptides, ligands, antigens and antibodies. 제2항에 있어서, 상기 초기 박막은 폴리에틸렌이민(poly(ethyleneimene), PEI) 박막 또는 아민(amine)을 말단기로 가지는 유기나노 박막인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2, wherein the initial thin film is a poly (ethyleneimene) film or an organic nano thin film having an amine (amine) as a terminal group. 제16항에 있어서, 상기 아민을 말단기로 가지는 유기나노 박막을 형성하는 물질은 (4-아미노페닐)트리메톡시실란[(4-aminophenyl)trimethoxysilane], (3-아미노프로필)트리에톡시실란[(3-aminopropyl)triethoxysilane], (3-아미노프로필)디에톡시메틸실란[(3-aminopropyl)diethoxymethylsilane], (3-아미노프로필)에톡시디메틸실란[(3-aminopropyl)ethoxydimethylsilane], 11-아미노-1-언데칸씨올(11-amino-1-undecanethiol) 및 시스티아민(cysteamine)으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.17. The method of claim 16, wherein the material for forming the organic nano thin film having an amine as a terminal group is (4-aminophenyl) trimethoxysilane], (3-aminopropyl) triethoxysilane [(3-aminopropyl) triethoxysilane], (3-aminopropyl) diethoxymethylsilane [(3-aminopropyl) diethoxymethylsilane], (3-aminopropyl) ethoxydimethylsilane [(3-aminopropyl) ethoxydimethylsilane], 11-amino -1-undecanethiol (11-amino-1-undecanethiol) and cysteamine (cysteamine) characterized in that the method selected from the group consisting of. 제1항의 방법에 의해 제조되고, 균일한 금속 나노패턴상에 형성된 유기 및/또는 무기 나노구조 박막에, 형광분자가 표지된 생체분자가 고정되어 있는, 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이.A biomolecule array with improved fluorescence signal, wherein the biomolecules labeled with fluorescent molecules are immobilized on the organic and / or inorganic nanostructure thin films prepared by the method of claim 1 and formed on a uniform metal nanopattern. 제2항의 방법에 의해 제조되고, 균일한 금속 나노패턴상에 형성된 초기 박막 및 유기 및/또는 무기 나노구조 박막에, 형광분자가 표지된 생체분자가 고정되어 있는, 형광 신호가 향상된 생체분자 어레이.A biomolecule array with improved fluorescence signal prepared by the method of claim 2, wherein the biomolecules labeled with fluorescent molecules are immobilized on the initial thin film and the organic and / or inorganic nanostructure thin film formed on a uniform metal nanopattern. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 균일한 금속 나노패턴에서 패턴의 크기는 가로와 세로의 최소 길이가 각각 1~20nm이고, 높이의 최소 길이가 1~40nm인 것을을 특징으로 하는 생체분자 어레이.20. The biomolecule of claim 18 or 19, wherein the size of the pattern in the uniform metal nanopattern has a minimum length of 1-20 nm and a minimum length of 1-40 nm, respectively. Array. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 균일한 금속 나노패턴에서 발생하는 플라즈몬 공명의 파장은 380~800nm인 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.The biomolecule array according to claim 18 or 19, wherein the wavelength of plasmon resonance occurring in the uniform metal nanopattern is 380-800 nm. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 형광분자의 여기·발산 파장은 380~800nm인 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.The biomolecule array according to claim 18 or 19, wherein an excitation and divergence wavelength of the fluorescent molecule is 380-800 nm. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 형광분자는 Cyanine계열 형광분자, Rodamine 계열 형광분자, Alexa 계열 형광분자, FITC(fluorescein isothiocyanate) 형광분자, FAM(5-carboxy fluorescein) 형광분자 및 Texas Red 형광분자로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.20. The fluorescent molecule according to claim 18 or 19, wherein the fluorescent molecules are Cyanine-based fluorescent molecules, Rodamine-based fluorescent molecules, Alexa-based fluorescent molecules, FITC (fluorescein isothiocyanate) fluorescent molecules, FAM (5-carboxy fluorescein) fluorescent molecules, and Texas Red fluorescence Biomolecule array, characterized in that selected from the group consisting of molecules. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막은 다층 고분자전해질 나노구조 박막, 자기조립 나노구조 박막, 금속 산화물(Metal Oxide)의 나노구조 박막 및 나이트레이트(nitrate)의 나노구조 박막으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.20. The method according to claim 18 or 19, wherein the organic and / or inorganic nanostructured thin film is a multilayer polymer electrolyte nanostructured thin film, a self-assembled nanostructured thin film, a nanostructured thin film of metal oxide (Metal Oxide) and nitrate (nitrate) of the Biomolecule array, characterized in that selected from the group consisting of nanostructured thin film. 제24항에 있어서, 상기 다층 고분자전해질 나노구조 박막은 음이온성 고분자전해질 나노구조 박막과 양이온성 고분자전해질 나노구조 박막이 교차되어 적층된 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.25. The biomolecule array of claim 24, wherein the multilayer polyelectrolyte nanostructure thin film is formed by crossing an anionic polyelectrolyte nanostructure thin film and a cationic polyelectrolyte nanostructure thin film. 제25항에 있어서, 상기 음이온성 고분자전해질의 고분자는 PSS(poly(sodium 4-styrenesulfonate), PAA(poly(acrylic acid)), Poly-L-glutamate 및 PSSA( poly(styrene sulfonic acid))로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.27. The method of claim 25, wherein the polymer of the anionic polyelectrolyte is composed of poly (sodium 4-styrenesulfonate), polyacrylic acid (PAA), poly-L-glutamate and poly (styrene sulfonic acid) (PSSA) Biomolecule array, characterized in that selected from the group. 제25항에 있어서, 상기 양이온성 고분자전해질의 고분자는 PAH(poly(allylamine hydrochloride)), PANi(Polyaniline), PEI(Polyethyleneimine) 및 PDADMA( (poly(diallyldimethylammonium))로 구성된 군 에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.The method of claim 25, wherein the polymer of the cationic polyelectrolyte is selected from the group consisting of poly (allylamine hydrochloride) (PAH), polyaniline (PANi), polyethyleneimine (PEI) and PDADMA (poly (diallyldimethylammonium)) Biomolecule array. 제25항에 있어서, 상기 유기 및/또는 무기 나노구조 박막의 두께는 1nm~10㎛인 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.The biomolecule array of claim 25, wherein the organic and / or inorganic nanostructured thin film has a thickness of 1 nm to 10 μm. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 생체분자는 DNA, RNA, PNA, 효소, 단백질, 펩타이드, 리간드, 항원 및 항체로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.20. The biomolecule array of claim 18 or 19, wherein the biomolecule is selected from the group consisting of DNA, RNA, PNA, enzymes, proteins, peptides, ligands, antigens and antibodies. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 초기 박막은 폴리에틸렌이민(poly(ethyleneimene), PEI) 박막 또는 아민(amine)을 말단기로 가지는 유기나노 박막인 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.20. The biomolecule array according to claim 18 or 19, wherein the initial thin film is an organic nano thin film having a polyimethylene (PEI) thin film or an amine terminal group. 제30항에 있어서, 상기 아민을 말단기로 가지는 유기나노 박막을 형성하는 물질은 (4-아미노페닐)트리메톡시실란[(4-aminophenyl)trimethoxysilane], (3-아미노프로필)트리에톡시실란[(3-aminopropyl)triethoxysilane], (3-아미노프로필)디 에톡시메틸실란[(3-aminopropyl)diethoxymethylsilane], (3-아미노프로필)에톡시디메틸실란[(3-aminopropyl)ethoxydimethylsilane], 11-아미노-1-언데칸씨올(11-amino-1-undecanethiol) 및 시스티아민(cysteamine)으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생체분자 어레이.31. The method of claim 30, wherein the material forming the organic nano thin film having the amine as a terminal group is (4-aminophenyl) trimethoxysilane], (3-aminopropyl) triethoxysilane [(3-aminopropyl) triethoxysilane], (3-aminopropyl) diethoxymethylsilane [(3-aminopropyl) diethoxymethylsilane], (3-aminopropyl) ethoxydimethylsilane [(3-aminopropyl) ethoxydimethylsilane], 11- Bio-molecule array, characterized in that selected from the group consisting of amino-1-undecanethiol (11-amino-1-undecanethiol) and cysteamine (cysteamine).
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