KR20110055904A - Substrate for supporting bioactive materials, fabrication method thereof, and biochip comprising the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A substrate for fixing bioactive materials and a method for manufacturing the same are provided to produce cheap plastic biochips with high reliability. CONSTITUTION: A substrate for fixing bioactive materials comprises: a plastic substrate(10); a silicon thin film(3) of silicon nitride, silicon oxy-nitride, or silicon oxide thin film; a self-assembled thin film(5) having a hydrophilic group. The thickness of the silicon thin film is 1-100nm. The hydrophilic group contains a hydroxyl group, amine group, aldehyde group, carboxyl group, or mixture thereof. A method for manufacturing the substrate comprises: a step of forming the silicon film on the plastic substrate; a step of performing oxygen plasma process to enhance hydroxyl group density on the surface of the silicon thin film; and a step of forming the self-assembled thin film on the silicon thin film.

Description

생체물질 고정용 기판, 이의 제조방법 및 이를 구비한 바이오칩{Substrate for supporting bioactive materials, fabrication method thereof, and biochip comprising the same}Substrate for supporting bioactive materials, fabrication method including, and biochip comprising the same}

본 발명은 고밀도로 생체물질의 고정이 가능하여 신호대 잡음비가 향상되고, 높은 신뢰도로 분석이 가능하며 저가인 플라스틱 바이오칩의 양산에 적합한 생체물질 고정용 기판, 이의 제조방법 및 이를 구비한 바이오칩에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate for fixing a biomaterial suitable for mass production of a plastic biochip that can be fixed at a high density and improves a signal-to-noise ratio, can be analyzed with high reliability, and is inexpensive, and a method for manufacturing the same and a biochip having the same. .

바이오칩은 미세한 전기소자들이 모여 이뤄진 집적회로로서 생물의 유전자나 이 유전자를 이루는 DNA, 단백질, 항체 등이 무기물인 소형 박막에 부착된 구조를 갖는다. 상기 바이오칩은 고밀도의 생체분자(유전물질)들이 고체 표면에 집적화되어 있어 단시간에 많은 양의 생물정보에 대한 검색이 가능하다.Biochips are integrated circuits made up of tiny electrical elements, and have a structure in which genes of living organisms, DNA, proteins, antibodies, etc., which make up these genes are attached to small thin films made of inorganic materials. The biochip has a high density of biomolecules (genetic materials) integrated on a solid surface, so that a large amount of bioinformation can be searched in a short time.

바이오칩의 종류로는 고체 위에 부착시키는 생체분자의 종류에 따라 DNA칩, 단백질칩, 세포칩 등으로 나뉘며, 이들 DNA, 단백질 또는 세포와 반응할 수 있는 항체, 수용기, 리간드, 핵산 및 탄수화물 등의 관련 물질을 단일 칩 상에 고밀도로 고정화시켜 DNA, 단백질 또는 세포에 대한 정보를 찾아낸다. The types of biochips are divided into DNA chips, protein chips, and cell chips according to the types of biomolecules attached to the solid, and related to antibodies, receptors, ligands, nucleic acids, and carbohydrates that can react with these DNA, proteins, or cells. The material is immobilized at high density on a single chip to find information about DNA, proteins or cells.

현재 바이오칩은 혈액 검사, 혈당 분석 등 여러 임상진단에 사용되며 유전자 분석과 신약개발에도 활용되고 있다. 나아가 수질 및 해양 오염도 측정이나 오염물질 검출, 생화학 무기 검출, 생체 인식 시스템 등에도 응용될 수 있다.Currently, biochips are used for various clinical diagnosis such as blood test and blood sugar analysis, and are also used for genetic analysis and new drug development. Furthermore, it can be applied to water and marine pollution measurement, pollutant detection, biochemical weapon detection, and biometric recognition system.

바이오칩의 기판 재질로는 고밀도로 생체물질을 고정화하고, 기판과 생체물질 간의 안정한 결합을 이루는 광학적으로 투명한 기판인 것이 가능하다.The substrate material of the biochip may be an optically transparent substrate which immobilizes the biomaterial at a high density and forms a stable bond between the substrate and the biomaterial.

이에 기판 재질로 소다 라임과 같은 유리 재질이 가장 널리 사용되고 있다. 유리 기판은 표면 개질이 용이하고, 우수한 광학 특성을 가질 뿐만 아니라 채널에서 유체의 흐름이 원활히 이루어져 각종 분석이 용이하다는 이점이 있다. 그러나 미세 공정이 실리콘에 비해 매우 까다로우며 공정(세정, 감광제 코팅, 사진 식각, 에칭, 세정) 비용이 매우 비싼 단점이 있다. 또한, 공정 중 에칭에 사용되는 용액이 강산, 강염기이므로 폐기물이 발생하는 등 환경오염과 같은 다양한 문제를 안고 있어 유리 기판을 이용한 바이오칩의 양산화가 용이하지 않다.As a substrate material, a glass material such as soda lime is most widely used. The glass substrate has an advantage of easy surface modification, excellent optical properties, and smooth flow of fluid in the channel, thereby facilitating various types of analysis. However, the micro process is very difficult compared to silicon, and the process (cleaning, photoresist coating, photolithography, etching, cleaning) is very expensive. In addition, since the solution used for etching during the process is a strong acid, a strong base, there are various problems such as environmental pollution, such as waste generation, it is not easy to mass-produce biochips using glass substrates.

이에 유리 기판을 대체할 수 있도록 금속이나 무기재료 또는 플라스틱 재질 등 다양한 물질이 기판 재료로 제안되었다.In order to replace the glass substrate, various materials such as metal, inorganic materials, or plastic materials have been proposed as substrate materials.

특히 플라스틱 재질의 경우 가공성, 광학 특성, 공정의 용이성, 대량 생산 비용 절감 등 많은 장점을 지니고 있어 상용화 재료로 많은 연구가 수행되고 있다. 플라스틱을 기판으로 사용하는 경우 사출 성형(Injection molding), 레이저 어블레이션(Laser ablation), 임프린팅(Imprinting), 핫엠보싱(Hot embossing)과 같은 다양한 방법 이용이 가능하여 가공에 대한 선택폭이 넓어지고, 유체 흐름에 유리한 표면을 형성할 수 있으며, 가격이 싸고 공정의 선택이 비교적 자유롭다는 장점이 있다.In particular, plastic materials have many advantages such as processability, optical properties, ease of processing, and mass production cost reduction, and thus, many studies have been conducted as commercial materials. When plastic is used as a substrate, a variety of methods such as injection molding, laser ablation, imprinting, hot embossing are available, thereby increasing the choice of processing. In addition, it has the advantage of being able to form a surface favorable to the fluid flow, inexpensive and relatively free to choose a process.

그러나 이러한 이점에도 플라스틱 기판의 경우 분자 구조 내 소수성 관능기로 이해 소수성 표면을 갖는데(PMMA의 경우 76°접촉각), 이러한 표면 특성으로 인해 수용액의 낮은 젖음성을 유발하여 유체의 흐름이 원활하지 못한 문제점이 발생한다. 또한, 대부분의 생체물질이 소수성 표면과 소수성 결합 및 반데르발스 결합에 의하여 비특이적 흡착이 발생하여 유체칩으로 사용하는 경우 그 성능을 저하시킬 수 있다. 더욱이, 플라스틱 기판 표면에 생체물질의 고정이 어렵고 그 결과 분석 결과의 신뢰도가 크게 저하한다.However, even with this advantage, plastic substrates have a hydrophobic surface as a hydrophobic functional group in the molecular structure (76 ° contact angle for PMMA), and this surface property causes low wettability of aqueous solution, resulting in a problem that fluid flow is not smooth. do. In addition, most biomaterials may cause nonspecific adsorption due to hydrophobic surfaces, hydrophobic bonds, and van der Waals bonds, which may degrade performance when used as a fluid chip. Moreover, it is difficult to fix the biomaterial on the surface of the plastic substrate, and as a result, the reliability of the analysis result is greatly reduced.

이를 해소하기 위해 플라스틱 기판의 표면에 극성 관능기를 도입하여 기판 표면의 젖음성(wettability)이나 부착성(adhesion) 등을 증가시킬 수 있는 다양한 개질 방법이 제안되었다.In order to solve this problem, various modification methods have been proposed to increase the wettability or adhesion of the substrate surface by introducing a polar functional group to the surface of the plastic substrate.

플라스틱 기판의 개질은 크게 물리적 표면 개질 방법과 화학적 표면 개질 방법으로 나뉜다.Modification of plastic substrates is largely divided into physical surface modification method and chemical surface modification method.

물리적 표면 개질 방법으로는 플레임(Flame)을 이용한 고분자 표면 처리하는 방법; 코로나 방전(Corona Discharge Treatment); 플라스마 처리(Plasma Treatment; Ablation and Transfor-mation); 자외선 조사(UV Irradiation) 등의 방법이 있다. 대표적인 플라스틱 기판인 PMMA 혹은 PC 등으로 제작된 미세 유체 채널의 경우는 자외선/오존 처리를 통하여 표면에 COOH, OH 관능기를 먼저 도입하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이러한 물리적 표면 개질 방법은 처리 공정이 간편하나 플라스틱의 표면 개질이 일시적이고 장기간 사용시 소수성 성질로 다시 변환하거나, 일부 방법의 경우 장치가 고가인 문제가 있다.Physical surface modification methods include polymer surface treatment using flame; Corona Discharge Treatment; Plasma Treatment; Ablation and Transfor-mation; There is a method such as ultraviolet irradiation. In the case of a microfluidic channel made of PMMA or PC, which is a representative plastic substrate, a method of first introducing COOH and OH functional groups onto a surface through ultraviolet / ozone treatment is known. However, this physical surface modification method has a problem in that the treatment process is simple, but the surface modification of the plastic is temporary and converted back to hydrophobic nature when used for a long time, or in some cases, the apparatus is expensive.

또한, 화학적 표면 개질 방법으로는 금속 증착(Metalization); 플라즈마를 이용한 고분자 중합(Plasma Polymerization); 고분자 그라프팅(Polymer Grafting); 가수 분해(Hydrolysis); 자기조립박막 적층 방법(SAM deposition) 등 방법이 있다. 상기 화학적 표면 개질 방법은 개질이 영구적이라는 이점이 있으나 자기조립박막 등의 경우 기판과의 낮은 접착력을 갖고 공정의 민감성과 폐기물로 인한 양산적용의 한계가 있다. Chemical surface modification methods also include metal deposition (Metalization); Plasma Polymerization Using Plasma; Polymer grafting; Hydrolysis; Self-assembled thin film deposition method (SAM deposition) and the like. The chemical surface modification method has the advantage that the modification is permanent, but in the case of self-assembled thin film and the like has a low adhesion to the substrate, there is a limit of mass production application due to the sensitivity of the process and waste.

상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 기판으로 플라스틱 재질을 사용하여 생체물질을 고정화하는 방법과 바이오칩의 양산에 대해 다각적으로 연구를 수행한 결과, 플라스틱의 물리적 표면 개질과 화학적 표면 개질 방법을 적절히 조합함으로써 플라스틱 기판의 친수성 개질이 영구적이면서도 환경에 무해할 뿐만 아니라 양산 적용이 가능함을 알아내어 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above problem, the present inventors have conducted various studies on the method of immobilizing a biomaterial using a plastic material as a substrate and mass production of biochips, and as a result, an appropriate combination of physical and chemical surface modification methods of plastics The present invention was completed by finding out that the hydrophilic modification of the plastic substrate is permanent and harmless to the environment, and mass production is possible.

이에, 본 발명은 친수성 관능기가 고밀도로 존재하여 생체물질이 고밀도로 고정될 수 있는 생체물질 고정용 기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a substrate for fixing a biomaterial in which a hydrophilic functional group is present at a high density so that the biomaterial can be fixed at a high density.

또한, 본 발명은 기판의 표면 개질이 장시간 동안 유지되고 양산 적용이 가능한 생체물질 고정용 기판의 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a substrate for fixing a biomaterial, in which surface modification of the substrate is maintained for a long time and mass production is applicable.

또한, 본 발명은 DNA, 단백질 및 항체를 포함하는 다양한 생체물질의 고정을 통해 높은 신뢰도로 분석이 가능한 바이오칩을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한 다.In addition, another object of the present invention is to provide a biochip that can be analyzed with high reliability through the fixing of various biological materials including DNA, proteins and antibodies.

또한, 본 발명은 DNA, 단백질 및 항체를 포함하는 다양한 생체물질의 고정화가 용이하며, 유체의 흐름이 용이한 친수성의 높은 젖음성을 통해 높은 신뢰도로 분석이 가능한 바이오칩을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a biochip that can be easily immobilized in a variety of biological materials including DNA, proteins and antibodies, and can be analyzed with high reliability through hydrophilic high wettability that facilitates fluid flow. .

또한, 본 발명은 표면의 친수성 개질을 통해 생체물질이 소수성 표면과 소수성 결합 및 반데르발스 결합에 의한 비특이적 흡착을 방지함으로써, 신호대 잡음비(signal to noise ratio)를 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to improve the signal to noise ratio by preventing the biomaterial from non-specific adsorption by the hydrophobic surface and the hydrophobic bond and van der Waals bond through hydrophilic modification of the surface.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 In order to achieve the above object,

플라스틱 기판;Plastic substrates;

실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 산화물 박막 중에서 선택된 1종의 실리콘 박막; 및 At least one silicon thin film selected from silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon oxide thin films; And

친수성기를 갖는 자기조립박막이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 생체물질 고정용 기판을 제공한다. Provided is a substrate for fixing a biomaterial having a structure in which a self-assembled thin film having a hydrophilic group is sequentially stacked.

또한, 본 발명은 In addition,

플라스틱 기판 상에 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 산화물 박막 중에서 선택된 1종의 실리콘 박막을 형성하는 단계; Forming one silicon thin film selected from silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon oxide thin film on the plastic substrate;

상기 실리콘 박막 표면의 수산기(-OH)의 밀도를 증가시키기 위해 산소 플라즈마 처리를 수행하는 단계; 및Performing an oxygen plasma treatment to increase the density of hydroxyl (-OH) on the silicon thin film surface; And

상기 실리콘 박막 상에 친수성기를 갖는 자기조립박막을 형성하는 단계Forming a self-assembled thin film having a hydrophilic group on the silicon thin film

를 포함하는 생체물질 고정용 기판의 제조방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing a substrate for fixing a biological material comprising a.

또한, 본 발명은 상기 생체물질 고정용 기판에 생체물질이 고정된 바이오칩을 제공한다.The present invention also provides a biochip in which a biomaterial is fixed to the substrate for fixing the biomaterial.

본 발명에 따른 생체물질 고정용 기판은 소수성의 플라스틱 기판의 표면을 친수성으로 개질하고, 상기 친수성이 영구적으로 유지되어 고밀도의 생체물질 고정화가 가능하다. The substrate for fixing a biomaterial according to the present invention modifies the surface of the hydrophobic plastic substrate with hydrophilicity, and the hydrophilicity is permanently maintained to enable high density of biomaterial immobilization.

상기 생체물질 고정용 기판은 단백질, DNA, RNA, 항원, 항체 또는 효소를 이용한 어레이칩이나 유체칩과 같은 다양한 바이오칩에 적용이 가능하다.The substrate for fixing the biomaterial may be applied to various biochips such as an array chip or a fluid chip using a protein, DNA, RNA, antigen, antibody, or enzyme.

상기 바이오칩은 고밀도로 생체물질의 고정이 가능하여 신호대 잡음비가 향상되어 높은 신뢰도로 분석이 가능하다. 이러한 바이오칩은 플라스틱 기판을 사용함에 따라 다양한 공정 선택이 가능하여 저가의 플라스틱 바이오칩 양산을 가능케 한다.The biochip can be fixed at a high density of biomaterials, so that the signal-to-noise ratio is improved and can be analyzed with high reliability. These biochips enable the production of low-cost plastic biochips due to various process selections using plastic substrates.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.The present invention is described in more detail below.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 생체물질 고정용 기판을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 생체물질 고정용 기판(10)은 플라스틱 기판(1); 실리콘 박막(3); 및 친수성기(R)를 갖는 자기조립박막(5)이 순차적으로 적층된 구조를 갖 는다.1 is a view showing a substrate for fixing a biomaterial according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the biomaterial fixing substrate 10 may include a plastic substrate 1; Silicon thin film 3; And a self-assembled thin film 5 having a hydrophilic group R sequentially stacked.

플라스틱 기판(1)은 투명한 고분자로, 에스테르계 고분자, 실리콘 고분자, 아크릴계 고분자, 올레핀계 고분자, 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 포함한다. 바람직하기로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리실란, 폴리디메틸실록산, 폴리실라잔, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 사이클릭 올레핀 폴리머, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리스타이렌, 폴리아세탈, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에스테르설폰, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴플로라이드, 퍼플루오로알킬 고분자, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다. 더욱 바람직하기로 플라스틱 기판(1)으로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 사이클릭 올레핀 폴리머(COC) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용한다.The plastic substrate 1 is a transparent polymer and includes one material selected from the group consisting of ester polymers, silicone polymers, acrylic polymers, olefin polymers, and copolymers thereof. Preferably, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polysilane, polydimethylsiloxane, polysilazane, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyethyl acrylate, polyethyl methacrylate, polyethylene naphthalate, inter Click olefin polymers, polyethylene, polypropylene, polyimide, polystyrene, polyacetal, polyetheretherketone, polyestersulfone, polytetrafluoroethylene, polyvinylchloride, polyvinylidene fluoride, perfluoroalkyl polymers, and these One selected from the group consisting of a combination is possible. More preferably, as the plastic substrate 1, polymethyl methacrylate (PMMA), cyclic olefin polymer (COC) or polyethylene terephthalate (PET) is used.

이때, 플라스틱 기판(1)은 도면상에는 시트 형의 기판으로 표시하였으나, 유연성 있는 필름, 복수 개의 마이크로웰을 구비한 시트형, 또는 유로 채널과 같은 패턴이 형성된 다양한 형태 및 구조를 갖는다. 일례로, 마이크로웰은 플라스틱 기판(1) 상에 동일 간격으로 종횡(縱橫)으로 배치되어 있어 어레이칩으로 적용이 가능하다. 상기 마이크로웰은 원통형, 다면체, 역원뿔형, 또는 역각뿔형의 다양한 형상을 가지며 기판 상에 10∼10000개가 형성되며, 그 수 및 크기는 적용 분야에 따라 다양하게 변화가 가능하다. In this case, the plastic substrate 1 is shown as a sheet-like substrate in the drawing, but has a variety of forms and structures in which a flexible film, a sheet-type with a plurality of microwells, or a pattern such as a flow channel is formed. In one example, the microwells are arranged vertically and horizontally at the same interval on the plastic substrate 1, so that the microwells can be applied to the array chip. The microwells have various shapes of cylindrical, polyhedron, inverted cone, or inverted pyramidal shape, and 10-10000 are formed on the substrate, and the number and size of the microwells may vary depending on the application.

그러나 플라스틱 기판(1)은 소수성을 나타내 생체물질의 고정이 용이하지 않 으므로, 본 발명에서는 상기 플라스틱 기판(1) 상에 실리콘 박막(3)을 형성하여 생체물질 고정용 기판(10) 표면을 친수성으로 개질한다. 상기 실리콘 박막(3)은 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 산화물 박막 중에서 선택된 1종이 가능하며, 바람직하기로는 실리콘 산화물을 사용한다.However, since the plastic substrate 1 exhibits hydrophobicity and is not easy to fix the biomaterial, the silicon thin film 3 is formed on the plastic substrate 1 so that the surface of the substrate 10 for fixing the biomaterial is hydrophilic. To be modified. The silicon thin film 3 may be one selected from silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon oxide thin film, and preferably silicon oxide.

대표적인 플라스틱 기판 재질인 PMMA의 경우 접촉각이 76°로 소수성을 나타내는 것에 반해 실리콘 산화물 박막의 경우 공기와 접촉하여 표면에 수산기(-OH)가 형성되어 이들 수산기에 의해 접촉각이 0°를 가져 극친수성을 갖는다. 그러나 실리콘 박막 표면에 형성된 수산기는 그 밀도가 낮아 효과적으로 생체물질의 고정이 어렵다. 이에 본 발명에서는 후속에서 설명하는 바와 같이 산소 플라즈마 처리를 통해 실리콘 박막(3)의 표면에 존재하는 수산기(-OH)의 2∼10배가량 밀도가 증가시킨다. 이렇게 고밀도의 수산기로 인해 후속에서 형성되는 자기조립박막의 밀도를 더욱 높일 수 있으며, 결과적으로 자기조립박막 내 친수성기와 결합하는 생체물질의 고정 밀도를 보다 증가시킬 수 있다. 바람직하기로 산소 플라즈마 처리 후에도 0°로 극친수성을 갖는다.In the case of PMMA, a typical plastic substrate material, the contact angle is hydrophobic at 76 °, whereas in the case of silicon oxide thin film, hydroxyl (-OH) is formed on the surface by contact with air, and the contact angle is 0 ° by these hydroxyl groups, resulting in extremely hydrophilicity. Have However, the hydroxyl group formed on the surface of the silicon thin film has a low density, making it difficult to effectively fix the biomaterial. Therefore, in the present invention, as described later, the density of the hydroxyl group (-OH) on the surface of the silicon thin film 3 is increased by 2 to 10 times through oxygen plasma treatment. This high density hydroxyl group can further increase the density of the self-assembled thin film formed subsequently, and as a result, it is possible to further increase the fixed density of the biomaterial combined with the hydrophilic group in the self-assembled thin film. Preferably, it has extremely hydrophilicity at 0 degrees even after the oxygen plasma treatment.

본 발명에 따른 실리콘 박막(3)의 두께는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나, 플라스틱 기판(1)의 소수 특성을 충분히 개질할 수 있도록 1∼100nm, 바람직하기로 5∼50nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 만약 그 두께가 상기 범위 미만이면 기판의 친수성 개질이 미비하고, 상기 범위를 초과하게 되면 크랙이 발생하는 등의 문제가 발생하므로, 상기 범위 내에서 적절히 형성한다.The thickness of the silicon thin film 3 according to the present invention is not particularly limited in the present invention, but it is preferable to have a thickness of 1 to 100 nm, preferably 5 to 50 nm so as to sufficiently modify the hydrophobic property of the plastic substrate 1. Do. If the thickness is less than the above range, the hydrophilic modification of the substrate is insufficient. If the thickness exceeds the above range, problems such as cracking occur, so that the thickness is appropriately formed within the above range.

상기 실리콘 박막(3) 상에 생체물질과의 결합을 위해 친수성기를 갖는 자기 조립박막(5)이 형성된다. 상기 자기조립박막(5)은 분자 구조 내 비교적 긴 알킬기를 갖고, 그 말단에 실리콘 박막(3)의 표면에 존재하는 다수의 수산기(-OH)와 상호작용하여 공유 결합이 가능한 관능기를 갖는 분자들로 이루어져, 실리콘 박막(3)의 표면에 2차원적으로 정렬하는 자기조립(self-assembly) 현상을 통해 단분자막(monolayer)을 형성한다. 이러한 자기조립박막(5, SAM)은 실리콘 박막(3)과 결합하지 않는 일측 말단에 친수성기로 친수성 관능기인 수산기(-OH), 아민기(-NH2), 알데하이드기(-C(=O)H), 카르복실기(-C(=O)OH) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함한다. 단백질이나 핵산의 경우 주요 구성 성분이 아미노산으로, 자기조립박막(5) 표면에 존재하는 친수성 관능기로 인해 분석하고자 하는 시료로 투입되는 단백질 등의 생체물질이 기판(10)에 안정적으로 고정된다. The self-assembled thin film 5 having a hydrophilic group is formed on the silicon thin film 3 to be bonded to a biomaterial. The self-assembled thin film 5 has a relatively long alkyl group in the molecular structure, molecules having a functional group capable of covalent bonding by interacting with a plurality of hydroxyl groups (-OH) present on the surface of the silicon thin film 3 at the end thereof. The monolayer is formed through a self-assembly phenomenon which is two-dimensionally aligned on the surface of the silicon thin film 3. The self-assembled thin film 5 (SAM) has a hydrophilic group at one end that does not bond with the silicon thin film 3 (-OH), an amine group (-NH 2 ), and an aldehyde group (-C (= O) as a hydrophilic functional group. H), a carboxyl group (-C (= 0) OH) and combinations thereof. In the case of proteins or nucleic acids, the main component is an amino acid, and biomaterials such as proteins introduced into a sample to be analyzed are stably fixed to the substrate 10 due to the hydrophilic functional groups present on the surface of the self-assembled thin film 5.

본 발명에 따른 자기조립박막(5)은 매우 높은 결합력을 가지며 안정적이고 균일한 표면을 가져 생체활성 물질과 용이하게 결합하여 생체활성 물질을 고정하는 역할을 하며, 1∼10nm의 두께로 형성된다.The self-assembled thin film 5 according to the present invention has a very high bonding force and has a stable and uniform surface to easily bond with the bioactive material to fix the bioactive material, and is formed to a thickness of 1 to 10 nm.

자기조립박막(5)을 구성하는 물질은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며 자기조립박막을 형성할 수 있는 재질이면 어느 것이든 가능하다. 바람직하기로, 상기 자기조립박막(5)은 하기 화학식 1로 표시되는 물질이 가능하다.The material constituting the self-assembled thin film 5 is not particularly limited in the present invention and may be any material as long as the material can form the self-assembled thin film. Preferably, the self-assembled thin film 5 may be a material represented by the following Chemical Formula 1.

[화학식 1][Formula 1]

R1-(CH2)n-Si-(R2)3 R 1- (CH 2 ) n-Si- (R 2 ) 3

(이때, R1=OH, NH2, COH, 또는 COOH이고, R2는 Cl 또는 OCmH2m+2의 알콕시(alkoxy), n은 1 내지 6이고, m은 1 내지 6이다)(Wherein R 1 = OH, NH 2 , COH, or COOH, R 2 is Cl or alkoxy of OC m H 2m + 2 , n is 1 to 6, m is 1 to 6)

상기 화학식 1의 화합물은 트리클로로실란 또는 트리알콕시실란이 가능하며, 더욱 바람직하기로 아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane), 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane), 아미노트리메톡시실란((3-aminopropyl)trimethoxysilane), 아미노프로필디에톡시메틸실란(3-Aminopropyl(diethoxy)methylsilane), 트리에톡시실릴프로필써시닉언하이드라이드 ((3-triethoxysilylpropyl)succinic anhydride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 1종이 가능하다.The compound of Formula 1 may be trichlorosilane or trialkoxysilane, more preferably, aminopropyltriethoxysilane (3-aminopropyltriethoxysilane), aminoethylaminopropyltrimethoxysilane (N- (2-aminoethyl)- 3-aminopropyltrimethoxysilane), (3-aminopropyl) trimethoxysilane, 3-Aminopropyl (diethoxy) methylsilane, triethoxysilylpropyl essenionic hydride ((3-triethoxysilylpropyl 1) in the group consisting of succinic anhydride) and combinations thereof.

상기 화학식 1의 화합물은 분자 내 Cl 또는 알콕시기인 OCmH2m+2과 실리콘 박막(3)의 수산기(-OH)와 화학적 결합을 통해 실리콘 박막(3)에 수직으로 고정되며, 고정되지 않는 일 말단은 수산기(-OH), 아민기(-NH2), 알데하이드기(-C(=O)H), 카르복실기(-C(=O)OH)는 기판 표면으로 노출되어 기판에 친수성을 부여한다.The compound of Chemical Formula 1 is fixed vertically to the silicon thin film 3 through chemical bonding with OC m H 2m + 2 , which is a Cl or alkoxy group in the molecule, and a hydroxyl group (-OH) of the silicon thin film 3, and is not fixed. The hydroxyl group (-OH), the amine group (-NH 2 ), the aldehyde group (-C (= O) H), and the carboxyl group (-C (= O) OH) are exposed to the substrate surface to impart hydrophilicity to the substrate. .

또한, 분석하고자 하는 대상에 따라 자기조립박막(5)의 표면을 다른 적절한 친수성 관능기로 개질이 가능하다. 일례로, 본 발명의 실시예에서는 아미노프로필트리에톡시실란으로 표면이 아민기를 갖는 친수성 박막을 글루타알데하이드로 처리하여 상기 아민기와 글루타알데하이드를 반응시켜 표면이 알데하이드기를 갖도록 개질할 수 있다. 이러한 표면 처리를 위한 물질은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 일례로 글루타알데하이드, 아세트산 등 이 분야에서 공지된 바의 재질이면 어느 것이든 사용 가능하다.In addition, it is possible to modify the surface of the self-assembled thin film 5 with other suitable hydrophilic functional groups according to the object to be analyzed. For example, in the exemplary embodiment of the present invention, a hydrophilic thin film having an amine group on the surface of aminopropyltriethoxysilane may be treated with glutaaldehyde to modify the surface to have an aldehyde group by reacting the amine group with glutaaldehyde. The material for the surface treatment is not particularly limited in the present invention, and any material may be used as long as it is a material known in the art such as glutaraldehyde, acetic acid, and the like.

이렇게 개질된 생체물질 고정용 기판(10)은 접촉각이 25∼48°의 친수성 특징을 지니며 이를 통해, 플라스틱 채널 상에서 유체의 원활한 흐름과 표면에 단백질 및 DNA와 같은 생체물질의 고정이 용이하고 영구적으로 표면 개질이 가능하다. 이뿐만 아니라, 플라스틱 기판 외에도 재료에 관계없이 모든 물질의 표면을 생체 안정성이 뛰어난 친수성 표면으로 개질이 가능하다.The modified biomaterial-fixing substrate 10 has a hydrophilic characteristic of a contact angle of 25 to 48 °, thereby facilitating the smooth flow of fluid on the plastic channel and the fastening of biomaterials such as proteins and DNA on the surface, and being permanent. Surface modification is possible. In addition to this, in addition to the plastic substrate, it is possible to modify the surface of all materials regardless of the material to a hydrophilic surface having excellent bio stability.

전술한 바의 생체물질 고정용 기판의 제조는 다양한 증착 및 코팅 공정, 즉 건식 공정과 습식 공정의 수행을 통해 이루어진다.The preparation of the substrate for fixing the biomaterial as described above is performed through performing various deposition and coating processes, that is, a dry process and a wet process.

본 발명의 구현예에 따른 생체물질 고정용 기판은Substrate for fixing a biomaterial according to an embodiment of the present invention

플라스틱 기판 상에 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 산화물 박막 중에서 선택된 1종의 실리콘 박막을 형성하는 단계; Forming one silicon thin film selected from silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon oxide thin film on the plastic substrate;

상기 실리콘 박막 표면의 수산기(-OH)의 밀도를 증가시키기 위해 산소 플라즈마 처리를 수행하는 단계; 및Performing an oxygen plasma treatment to increase the density of hydroxyl (-OH) on the silicon thin film surface; And

상기 실리콘 박막 상에 친수성기를 갖는 자기조립박막을 형성하는 단계를 거쳐 제조된다.It is prepared through the step of forming a self-assembled thin film having a hydrophilic group on the silicon thin film.

이하 각 단계별로 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 도 2는 생체물질 고정용 기판의 제조 순서를 보여주는 도면이다. Hereinafter, each step will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. 2 is a view showing a manufacturing procedure of a substrate for fixing a biomaterial.

먼저, 생체물질 고정용 기판을 제조하기 위해 소수성 플라스틱 기판(1)을 준 비한다(도 2a). 상기 플라스틱 기판(1)은 필요한 경우 사용 전에 이물질 또는 불순물 제거를 위해 초음파를 이용한 IPA 클리닝 공정을 수행한다. First, a hydrophobic plastic substrate 1 is prepared to manufacture a substrate for fixing a biomaterial (FIG. 2A). If necessary, the plastic substrate 1 performs an IPA cleaning process using ultrasonic waves to remove foreign substances or impurities before use.

상기 플라스틱 기판(1)은 시트, 필름, 마이크로웰, 유로 채널이 형성된 기판 등 유체칩 또는 어레이칩과 같은 바이오칩에 적용될 수 있는 다양한 형태의 것을 사용한다.The plastic substrate 1 uses various forms that can be applied to a biochip such as a fluid chip or an array chip such as a sheet, a film, a microwell, a substrate on which a channel channel is formed.

다음으로, 플라스틱 기판(1) 표면에 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산질화물(SiON) 및 실리콘 산화물(SiO)과 같은 실리콘 박막(3)을 형성한다(도 2b).Next, a silicon thin film 3 such as silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON) and silicon oxide (SiO) is formed on the surface of the plastic substrate 1 (FIG. 2B).

상기 실리콘 박막(3)의 형성은 통상의 건식 증착법 및 습식 증착법이 사용될 수 있으며, 일례로, 스퍼터링, 이온빔 증착법, 화학적 증착법, 및 플라즈마 증착법과 같은 건식 증착법, 또는 졸-겔 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이드법, 스핀 코팅(spin coating), 또는 스프레이 코팅과 같은 습식 코팅법이 가능하며, 바람직하기로는 플라즈마 증착법(PECVD)이 가능하다.Formation of the silicon thin film 3 may be a conventional dry deposition method and wet deposition method, for example, dry deposition such as sputtering, ion beam deposition, chemical vapor deposition, and plasma deposition, or sol-gel coating, dip coating, doctor A wet coating method such as a blade method, spin coating, or spray coating is possible, preferably plasma deposition (PECVD).

플라즈마 증착법을 통한 실리콘 박막(3)의 형성은 증착 공정 챔버 내에 플라스틱 기판(1)을 위치시키는 단계, 상기 플라스틱 기판(1) 상에 플라즈마 처리 공정을 수행하는 단계, 및 실리콘 함유 가스, NH3, 질소 함유 가스, 산소 함유 가스, 및 이들의 조합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 가스로 기판 상에 100℃ 이하의 온도에서 실리콘 박막(3)을 증착하는 단계의 연속 단계로 이루어진다.Formation of the silicon thin film 3 by plasma deposition method includes positioning the plastic substrate 1 in the deposition process chamber, performing a plasma treatment process on the plastic substrate 1, and a silicon-containing gas, NH 3 ,. It consists of a continuous step of depositing the silicon thin film 3 on a substrate with a gas selected from the group consisting of nitrogen containing gas, oxygen containing gas, and combinations thereof at a temperature of 100 ° C. or less.

이때 플라즈마 처리 가스 형태, 플라즈마 처리 가스 유량, 플라즈마 전력 레벨, 플라즈마 압력, 플라즈마 처리 시간의 조절을 통해 다양한 조성의 실리콘 박 막(3)의 형성이 가능하다.At this time, it is possible to form the silicon thin film 3 having various compositions by adjusting the plasma processing gas type, the plasma processing gas flow rate, the plasma power level, the plasma pressure, and the plasma processing time.

실리콘 박막(3)으로 실리콘 산화물을 형성하는 경우 Ar, He, Xe, Kr 및 이들의 혼합 가스를 포함하는 불활성 가스를 이용하여 플라즈마를 처리한 다음, 5∼1000W의 RF 전력, 0.1∼5.0 토르의 압력 하에 40∼200℃(공정 온도는 플라스틱의 Tg점에 관련됨), 바람직하기로 80℃의 증착 온도 하에서 SiH4와 같은 실리콘 함유가스를 50∼600sccm의 유량으로, N2O와 같은 산소 함유 가스를 50∼1000sccm의 유량으로 유동시킴으로써 증착될 수 있다.In the case of forming the silicon oxide with the silicon thin film 3, the plasma is treated with an inert gas including Ar, He, Xe, Kr, and a mixed gas thereof, followed by RF power of 5 to 1000 W and 0.1 to 5.0 Torr. 40-200 ° C. under pressure (process temperature is related to the Tg point of the plastic), preferably at 80 ° C., a silicon-containing gas such as SiH 4 at a flow rate of 50-600 sccm and an oxygen-containing gas such as N 2 O Can be deposited by flowing at a flow rate of 50-1000 sccm.

실리콘 질화물(SiN) 박막은 10∼1000W의 RF 전력을 인가하고 SiH4와 같은 실리콘 함유 가스를 100∼500sccm의 유량으로, NH3와 같은 질소 함유 가스를 100∼500sccm의 유량으로 주입하여 형성한다.The silicon nitride (SiN) thin film is formed by applying RF power of 10 to 1000 W and injecting a silicon-containing gas such as SiH 4 at a flow rate of 100 to 500 sccm and a nitrogen-containing gas such as NH 3 at a flow rate of 100 to 500 sccm.

또한, 실리콘 산질화물(SiON) 박막은 5∼600W의 RF 전력, SiH4와 같은 실리콘 함유가스를 10∼500sccm의 유량으로, N2O와 같은 산소 함유 가스를 10∼1000sccm의 유량으로, 및/또는 N2와 같은 질소 함유 가스를 10∼1000sccm의 유량으로 유동시킴으로써 증착이 가능하다.In addition, the silicon oxynitride (SiON) thin film has an RF power of 5 to 600 W, a silicon containing gas such as SiH 4 at a flow rate of 10 to 500 sccm, an oxygen containing gas such as N 2 O at a flow rate of 10 to 1000 sccm, and / Alternatively, vapor deposition is possible by flowing a nitrogen-containing gas such as N 2 at a flow rate of 10 to 1000 sccm.

이러한 실리콘 박막(3)은 플라스틱 기판(1)에 대해 양호한 접착 특성이 있으며, 수십 나노 수준으로 증착되었기 때문에 플라스틱 기판(1)의 투명도를 어느 정도 유지할 수 있다.Since the silicon thin film 3 has good adhesion to the plastic substrate 1 and is deposited on the order of tens of nanometers, the transparency of the plastic substrate 1 may be maintained to some extent.

다음으로, 실리콘 박막(3)을 산화 플라즈마 처리하여 실리콘 박막(3) 표면 내 수산기(-OH)의 밀도를 높인다(도 2c).Next, the silicon thin film 3 is subjected to an oxidative plasma treatment to increase the density of hydroxyl (—OH) in the surface of the silicon thin film 3 (FIG. 2C).

산화 플라즈마 처리는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 방법이 가능하며, 기판으로 플라스틱 재질을 사용함을 고려하여 상온 상압에서 수행하는 것이 바람직하다.Oxidized plasma treatment is not particularly limited in the present invention, it is possible to perform a known method, it is preferable to perform at room temperature and normal pressure in consideration of using a plastic material as a substrate.

일례로, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내 실리콘 박막(3)이 형성된 플라스틱 기판(1)을 위치시킨 후 전압을 인가하여 비활성 가스 및 활성가스를 주입하여 플라즈마를 발생시켜 실리콘 박막(3) 표면 내 수산기(-OH)를 도입한다. For example, after placing the plastic substrate 1 on which the silicon thin film 3 is formed in the chamber of the plasma processing apparatus, an inert gas and an active gas are applied by applying a voltage to generate a plasma to generate a hydroxyl group in the surface of the silicon thin film 3. -OH) is introduced.

상기 비활성 가스는 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He)을 사용하고, 활성가스는 수산기를 형성할 수 있도록 산소가 사용될 수 있으며, 이들은 99:1∼95:5 부피 비의 비활성 가스 및 관능기-함유 가스를 1∼20 ℓ/분의 유속으로 플라즈마 생성 장치로 주입하는 것이 바람직하다.The inert gas uses argon (Ar) or helium (He), and the active gas may be oxygen to form a hydroxyl group, these are inert gas and functional group-containing gas in 99: 1 to 95: 5 volume ratio Is preferably injected into the plasma generating apparatus at a flow rate of 1-20 L / min.

플라즈마 발생시의 인가 전압은 100∼600W, 바람직하게는 300W에서 수행하고, 플라즈마 처리는 0.1∼10 mm/초의 속도로 0.1∼5분 동안 수행하는 것이 바람직하다. 이때 플라즈마 처리 속도나 처리시간이 상기 범위 미만이면 전극에서 스파크가 발생하게 되고, 상기 범위를 초과하면 플라즈마가 효과적으로 발생되지 않는 문제점이 있다.The applied voltage at the time of plasma generation is preferably performed at 100 to 600 W, preferably at 300 W, and the plasma treatment is preferably performed at 0.1 to 10 mm / sec for 0.1 to 5 minutes. In this case, if the plasma treatment speed or treatment time is less than the above range, sparks are generated at the electrode, and if the plasma exceeds the above range, plasma is not effectively generated.

이러한 공정에 따라 실리콘 박막(3) 표면에 극성 관능기인 수산기가 도입되어 상기 실리콘 박막(3)의 친수성을 더욱 높일 수 있다. 특히 본 발명에서와 같이 산소 플라즈마 처리 공정을 수행함에 따라 단순 PECVD나 일반 습식 코팅에 의해 형 성된 실리콘 박막 상에 존재하는 수산기의 밀도보다 2∼10배 정도 높아 후속에서 형성되는 자기조립박막의 밀도를 더욱 높일 수 있다.According to this process, a hydroxyl group, which is a polar functional group, is introduced on the surface of the silicon thin film 3 to further increase the hydrophilicity of the silicon thin film 3. In particular, as the present invention performs the oxygen plasma treatment process, the density of the self-assembled thin film to be formed later is higher by about 2 to 10 times higher than the density of hydroxyl groups present on the silicon thin film formed by simple PECVD or general wet coating. It can be raised further.

다음으로, 고밀도의 수산기(-OH)기가 형성된 실리콘 박막(3) 상에 자기조립박막(5)을 형성한다(도 2d).Next, the self-assembled thin film 5 is formed on the silicon thin film 3 on which the high-density hydroxyl group (-OH) group is formed (FIG. 2D).

자기조립박막(5)은 수산기, 아민기, 알데하이드기, 카르복실기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 친수성기를 포함하는 용액을 이용하여 자기조립박막 방법을 이용하여 형성한다. The self-assembled thin film 5 is formed using a self-assembled thin film method using a solution containing one hydrophilic group selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amine group, an aldehyde group, a carboxyl group and a combination thereof.

필요한 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이 상기 자기조립박막(5)은 특정 개질 친수성기(R')를 갖도록 추가로 개질한다. 이때 개질 친수성기는 R'는 OH, NH2, COH, COOH, -CONH-, -SO3H -OSO3H -PO(OH)2 -NH- 등이 가능하다. If necessary, as shown in Fig. 3, the self-assembled thin film 5 is further modified to have a specific modified hydrophilic group R '. At this time, the modified hydrophilic group R 'may be OH, NH 2 , COH, COOH, -CONH-, -SO 3 H -OSO 3 H -PO (OH) 2 -NH- and the like.

상기 자기조립박막(5)은 바이오칩은 이용하고자 하는 분야에서 요구되는 특정 친수성기를 포함한다. The self-assembled thin film 5 includes a specific hydrophilic group required in the field in which the biochip is to be used.

구체적으로, 화학식 1의 실란 화합물을 희석 용매에 첨가하여 코팅 조성물로 제조한 다음, 실리콘 박막(3)에 습식 코팅법을 이용하여 코팅 후, 건조하여 박막을 형성한다.Specifically, the silane compound of Formula 1 is added to a diluting solvent to prepare a coating composition, and then coated on the silicon thin film 3 using a wet coating method, followed by drying to form a thin film.

상기 희석 용매는 물, 유기 용매 또는 이들의 혼합 용매가 가능하며, 상기 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올 등의 알코올, 메틸 셀루솔브, 에틸 셀루솔브, 디메틸포름아마이드, 디메틸포름아세테이트, 아세톤 등이 가능하다.The diluent solvent may be water, an organic solvent or a mixed solvent thereof, and the organic solvent may be alcohol such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, methyl cellulsolve, ethyl cellulsolve, dimethylformamide, dimethylformacetate, and the like. , Acetone and the like are possible.

상기 자기조립박막의 관능기의 밀도는 이소티오시아네이트, 숙신이미드 에테르로 활성화시킨 FITC(fluorescein isothiocyanate), STN-TMR(tetraethylrhodamine isothiocyanate), SIE-숙신이미드(tetramethylrhodamine succinimide)과 같은 염색물질로 처리하여 라벨(label)화시켜 레이저빔을 연속적으로 조사하여 염색물질에서 유발되는 빛을 분속하여 알 수 있다. 밀도 분석 결과(표면 성분 분석) 본 발명에 따라 제조된 생체물질 고정용 기판은 매우 안정된 고정화 관능기를 높은 밀도로 균일하게 형성할 수 있음을 확인하였다.The density of the functional group of the self-assembled thin film is treated with dyeing materials such as isothiocyanate, fluorescein isothiocyanate (FITC) activated with succinimide ether, tetraethylrhodamine isothiocyanate (STN-TMR), and SIE-succinimide (tetramethylrhodamine succinimide). By labeling the laser beam continuously irradiated to distinguish the light caused by the dye material. Density analysis results (surface component analysis) It was confirmed that the substrate for fixing the biomaterial prepared according to the present invention can form a very stable immobilized functional group at a high density uniformly.

또한, 본 발명은 상기 생체물질 고정용 기판에 고정된 생체물질을 포함하는 바이오칩을 제공한다.In addition, the present invention provides a biochip comprising a biomaterial fixed to the substrate for fixing the biomaterial.

이러한 바이오칩은 다양한 분야, 즉 IT(Information Technology), BT(Bio Technology), ET(Environment Technology), NT(nano technology), AT(Agriculture Technology) 또는 이들의 융합 분야 등 다양한 분야에 적용이 가능하다. 일예로, 상기 고감도 어레이칩은 단백질이나 핵산 등의 생체분자 분석에 사용이 가능하다. The biochip may be applied to various fields, such as IT (Information Technology), BT (Bio Technology), ET (Environment Technology), NT (nano technology), AT (Agriculture Technology) or a fusion thereof. For example, the high sensitivity array chip can be used for analyzing biomolecules such as proteins and nucleic acids.

즉, 생체물질은 자기조립박막의 표면에 존재하는 친수성 관능기, 즉, 아민, 카르복실산 등과 반응하여 고정이 가능한 것이면 어느 것이든 가능하다. 일예로, 단백질, 펩타이드, DNA, RNA, 항원, 항체, 효소, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신 경세포인 어레이칩 또는 유체칩을 포함하는 바이오칩일 수 있다.That is, the biomaterial may be any one that can be fixed by reacting with a hydrophilic functional group present on the surface of the self-assembled thin film, that is, amine, carboxylic acid, or the like. For example, it may be a biochip including an array chip or a fluid chip which is a protein, peptide, DNA, RNA, antigen, antibody, enzyme, microorganism, animal or plant cells and organs, nerve cells.

이러한 바이오칩은 표면의 친수성 개질을 통해 생체물질이 소수성 표면과 소수성 결합 및 반데르발스 결합에 의한 비특이적 흡착을 방지함으로써, 신호대 잡음비(signal to noise ratio)를 향상시킨다.Such a biochip improves signal to noise ratio by preventing the biomaterial from non-specific adsorption by hydrophobic and hydrophobic bonds and van der Waals bonds through hydrophilic modification of the surface.

생체물질의 고정은 자기조립박막 표면의 관능기와 직접 반응할 수 있는 생체물질의 경우 생체물질을 PBS 버퍼 용액에 넣고 실온에서 1∼24시간 동안 교반을 통해 고정화한다. 그러나 직접 반응하는 관능기가 없는 경우 추가의 개질 공정을 거치는데, 일예로 아미노기가 결합된 생체물질 고정용 기판에 글루타알데하이드를 넣고 1∼24시간 동안 교반 후 세척하여 알데하이드기를 도입한 다음, 생체물질이 함유된 PBS 버퍼 용액에 넣고 실온에서 1∼24시간 동안 교반을 통해 고정화한다.In the case of biomaterials that can directly react with functional groups on the surface of the self-assembled thin film, the biomaterials are immobilized by stirring in the PBS buffer solution for 1 to 24 hours at room temperature. However, if there is no functional group that reacts directly, an additional modification process is performed. For example, glutaaldehyde is added to an amino group-bonded biomaterial-fixing substrate, stirred for 1 to 24 hours, washed to introduce an aldehyde group, and then a biomaterial. It is placed in this containing PBS buffer solution and fixed by stirring for 1 to 24 hours at room temperature.

상기 생체물질이 기판에 고밀도로 고정이 가능하다. 또한, 마이크로미터 단위 미만의 평면도를 유지하여 칩 전체를 스캔하여 분석하는 경우에도 기존의 평면칩을 이용하는 경우와 동일하게 측정이 가능하다.The biomaterial can be fixed to the substrate with high density. In addition, in the case of scanning and analyzing the entire chip by maintaining the flatness of less than a micrometer unit, the same measurement as in the case of using a conventional planar chip can be performed.

또한, 고가의 배열장치가 필요하지 않으며, 원하는 패턴에 쉽게 바이오 물질을 고정화할 수 있으므로, 사용자 친화적인 플랫폼 제작이 가능하다.In addition, an expensive arrangement device is not required, and since the biomaterial can be immobilized easily in a desired pattern, a user-friendly platform can be manufactured.

이하 본 발명의 바람직한 실시예와 실험예를 제시한다. 그러나 하기한 예는 본 발명의 바람직한 일 예일 뿐 이러한 예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and experimental examples of the present invention are presented. However, the following examples are only preferable examples of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.

실험예 1Experimental Example 1

생체물질 고정용 기판 제조Manufacture of Biomaterial Substrate

PMMA 기판을 이소프로필알코올과 초음파를 이용하여 표면을 전처리한 다음, PECVD 챔버에 장착하였다. 5% SiH4/He를 150sccm(공정조건)과 N2O 가스를 700sccm 주입한 후 70℃, 1000mtorr, 30W에서 2분 20초 동안 반응시켜 2nm 두께의 실리콘 옥사이드 박막을 증착하였다. The PMMA substrate was pretreated with isopropyl alcohol and ultrasonic waves and then mounted in a PECVD chamber. 5% SiH 4 / He was injected with 150sccm (process conditions) and 700sccm of N 2 O gas, and then reacted at 70 ° C., 1000 mtorr, and 30 W for 2 minutes and 20 seconds to deposit a 2 nm thick silicon oxide thin film.

이어서 상온 상압 하에 챔버 내 산소를 100sccm, 300 W 에서 1분 동안 주입하여 산소 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, APTES(아미노프로필트리에톡시실란) 용액(각각 3%, 6%)을 liquid self assembled monolayer(L-SAM)을 이용하여 질소 건조하여 2nm 두께의 자기조립 박막을 형성하여 PMMA/SiO2/아민 SAM층으로 구성된 생체물질 고정용 기판을 제조하였다(도 4a 참조).Subsequently, oxygen plasma treatment was performed by injecting oxygen in the chamber at 100 sccm and 300 W for 1 minute under normal temperature and atmospheric pressure. Next, the APTES (aminopropyltriethoxysilane) solution (3% and 6%, respectively) was nitrogen-dried using a liquid self assembled monolayer (L-SAM) to form a self-assembled thin film having a thickness of 2 nm to form PMMA / SiO 2. A substrate for fixing a biomaterial composed of a / amine SAM layer was prepared (see FIG. 4A).

단백질 고정Protein fixation

상기 PMMA/SiO2/아민 SAM층으로 이루어진 생체물질 고정용 기판을 글루타알데하이드 용액(25%)에 24시간 동안 침지시키고, 증류수로 세척한 후 표면에 존재하는 아민기를 알데하이드기로 개질하였다(도 4b 참조).The substrate for fixing the biomaterial consisting of the PMMA / SiO 2 / amine SAM layer was immersed in glutaaldehyde solution (25%) for 24 hours, washed with distilled water, and modified with an aldehyde group present on the surface with an aldehyde group (FIG. 4B). Reference).

이어 CY5 형광 염색체가 표지된 BSA 단백질(CY5-BSA)을 PBS 완충 용액에 넣은 용액을 제조하고, 여기에 상기 기판을 침지시킨 후 실온에서 1시간 교반하여 상기 기판에 표지 단백질을 고정하였다.Subsequently, a solution containing BSA protein (CY5-BSA) labeled with CY5 fluorescent chromosome in PBS buffer solution was prepared, and the substrate was immersed therein, followed by stirring at room temperature for 1 hour to fix the labeled protein on the substrate.

XPS 분석XPS Analysis

상기 제작된 생체물질 고정용 기판 내 SAM 계면의 화학결합상태를 알아보기 위해 XPS 분석(X-ray photonelectron spectroscopy)을 수행하였다. XPS analysis (X-ray photonelectron spectroscopy) was performed to determine the chemical bonding state of the SAM interface in the prepared biomaterial fixing substrate.

도 5의 (a)는 PMMA, PMMA/SiO2, 생체물질 고정용 기판(APTES 3%), 생체물질 고정용 기판(APTES 6%)의 XPS 그래프 및 (b)는 이의 확대도이다. 도 5를 참조하면, 낮은 질량의 수소원소를 제외한 질소원소가 존재함을 알 수 있다. 또한, 확대도를 보면, APTES에서 유래된 N 원자의 함량이 4.52∼4.54% 수준으로, SiO2 박막 상에 단분자막(SAM)으로 형성됨을 알 수 있다. Figure 5 (a) is PMMA, PMMA / SiO 2 , the XPS graph of the substrate for fixing the biomaterial (APTES 3%), the substrate for fixing the biomaterial (APTES 6%) and (b) is an enlarged view thereof. Referring to Figure 5, it can be seen that there exists a nitrogen element except the hydrogen element of low mass. In addition, the enlarged view, the content of N atoms derived from APTES is 4.52 ~ 4.54% level, it can be seen that formed as a monolayer (SAM) on the SiO 2 thin film.

실험예 2Experimental Example 2

접촉각 측정Contact angle measurement

생체물질 고정용 기판 제조시 APTES 농도를 각각 3%, 6%로 제조한 다음, 여기에 기판을 10분∼120분 동안 침지시켜 시간에 따른 접촉각 변화를 확인하여 친수화도 변화를 살펴보았다. When manufacturing a substrate for fixing a biomaterial, APTES concentrations were prepared at 3% and 6%, respectively, and then the substrates were immersed for 10 minutes to 120 minutes to confirm the change in contact angle over time to examine the change in hydrophilicity.

도 6은 APTES 용액의 농도 및 처리 시간에 따른 접촉각 변화를 보여주는 이미지로, 기판의 접촉각이 27°∼48°를 나타내 친수성 범위의 접촉각을 가짐을 알 수 있다. 6 is an image showing a change in contact angle according to the concentration and processing time of the APTES solution, it can be seen that the contact angle of the substrate has a contact angle in the hydrophilic range of 27 ° to 48 °.

형광강도 측정Fluorescence intensity measurement

상기 제조된 생체물질 고정용 기판에 형광염색물질 CY5로 라벨링하여 레이저 빔을 조사하고 발광되는 빛을 Scanarray (형광 스캐너)를 이용하여 발광 이미지를 검출 한 후 형광강도를 측정하였다.The prepared biomaterial-fixing substrate was labeled with a fluorescent dye CY5 to irradiate a laser beam, and the emitted light was detected using a Scanarray (fluorescence scanner) to measure the fluorescence intensity.

도 7은 APTES 용액의 농도 및 처리 시간에 따른 형광 강도의 변화를 보여주는 이미지이다. 이때 도 6에서 제시한 형광 강도의 수치가 높을수록 표면에 고정된 아민기의 수가 많다는 것이고, 이러한 다수의 아민기의 존재는 그 하부의 SiO2의 표면에 OH기가 다수 존재하는 것을 의미한다.7 is an image showing the change in fluorescence intensity with the concentration of APTES solution and the treatment time. At this time, the higher the value of the fluorescence intensity shown in Figure 6 is the number of amine groups fixed on the surface, the presence of such a plurality of amine groups means that the presence of a large number of OH groups on the surface of the bottom SiO 2 .

도 7에서 나타낸 바와 같이, APTES의 농도 보다는 처리 시간이 길수록 기판의 친수성이 향상되고, 비교예 1의 PMMA 단독의 560과 SiO2의 840과 비교하여 볼 때 활성기인 아민기가 고밀도로 안정하게 유지됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, the hydrophilicity of the substrate is improved as the processing time is longer than the concentration of APTES, and the amine group, which is an active group, is stably maintained at high density as compared with 560 of PMMA alone and 840 of SiO 2 of Comparative Example 1. Able to know.

실험예 3Experimental Example 3

상기 실험예 1에서 APTES(3%)로 120분간 처리하여 제조된 기판의 관능기의 안정성 시험을 수행하였다. 하기 표 1은 기판 제조 후 2주 동안 방치된 후 접촉각 변화를 보여준다. In Experimental Example 1, the stability test of the functional group of the substrate prepared by treating with APTES (3%) for 120 minutes was performed. Table 1 below shows the change in contact angle after being left for 2 weeks after substrate manufacture.

1일1 day 3일3 days 7일7 days 14일14 days 접촉각Contact angle 43°43 ° 47°47 ° 46°46 ° 46°46 °

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 2주 후에도 접촉각이 큰 변화를 나타내지 않아 표면의 아민기가 SiO2 박막 상에 안정하게 고정되어, 친수 특성이 일시적이 아닌 영구적으로 유지됨을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that even after two weeks, the contact angle does not show a large change, so that the amine group on the surface is stably fixed on the SiO 2 thin film, so that the hydrophilic property is maintained permanently instead of temporarily.

Au 나노 입자 시험Au nanoparticle test

도 8은 30일 후 Au 나노 입자 시험을 수행한 사진이다. 도 8에서와 같이, 30일이 지난 후에도 Au와 아민 표면의 전기적 결합(charge interaction)으로 인한 결합력을 가지며 아민기가 기판에 안정하게 고정됨을 알 수 있다.Figure 8 is a photograph of the Au nanoparticle test was performed after 30 days. As shown in FIG. 8, it can be seen that even after 30 days, the amine group is stably fixed to the substrate due to the bonding force due to the electrical charge (charge interaction) between Au and the amine surface.

실험예 4Experimental Example 4

형광 강도 측정Fluorescence intensity measurement

상기 산소 플라즈마 처리/미처리 기판 상에 3%의 APTES 용액으로 1시간 동안 처리하여 자기조립박막을 형성하고, 형광염색물질 CY5로 라벨링하여 레이저 빔을 조사하고 발광되는 빛을 Fluorescence Scanner (형광 스캐너)를 이용하여 형광 이미지를 검출 한 후 형광강도를 측정하였다.The oxygen plasma treated / untreated substrate was treated with an APTES solution of 3% for 1 hour to form a self-assembled thin film, and labeled with a fluorescent dye CY5 to irradiate a laser beam and emit light with a Fluorescence Scanner. The fluorescence intensity was measured after detecting the fluorescence image.

그 결과 산소 플라즈마 처리된 기판의 경우 형광강도(a.u)가 11561인 것에 비해, 미처리 기판의 경우 984로 측정되었다. 이러한 수치는 산소 플라즈마를 통해 SiO2 박막 상에 고밀도의 수산기가 형성되고, 형성된 수산기에 결합된 아민기의 수가 높음을 의미하는 것으로, 산소 플라즈마 처리를 통해 기판의 친수화도를 향상시키고 바이오칩의 감도를 더욱 높일 수 있음을 알 수 있다.As a result, the fluorescence intensity au was 11561 for the oxygen plasma-treated substrate, and was measured at 984 for the untreated substrate. This value means that a high density hydroxyl group is formed on the SiO 2 thin film through oxygen plasma, and the number of amine groups bonded to the formed hydroxyl group is high. The oxygen plasma treatment improves the hydrophilicity of the substrate and improves the sensitivity of the biochip. It can be seen that even higher.

실험예 5Experimental Example 5

본 발명에 따른 생체물질 고정용 기판을 이용하여 유체칩을 제조하고, 이를 이용한 유체 흐름성을 측정하였다. 이때 유체칩의 제조는 국방과학 연구소 과제로 주)SD 와 공동으로 진행하였다.A fluid chip was manufactured using the substrate for fixing a biomaterial according to the present invention, and the fluid flowability thereof was measured. At this time, the manufacture of the fluid chip was carried out in cooperation with SD Co., Ltd. as a subject of the Defense Science Research Institute.

도 9는 PMMA로만 제조된 유체칩과, PMMA/SiO2/아민 SAM층이 증착된 기판으로 제조한 유체칩의 흐름성을 보여주는 도면이다.FIG. 9 is a view showing the flowability of a fluid chip made of PMMA only and a fluid chip made of a substrate on which a PMMA / SiO 2 / amine SAM layer is deposited.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따라 SiO2/아민 SAM층으로 개질된 유체칩의 경우 흐름성이 좋고, 미개질된 유체칩의 경우 흐름성이 크게 저하됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the flowability of the fluid chip modified with the SiO 2 / amine SAM layer according to the present invention is very good, and the flowability of the unmodified fluid chip is greatly reduced.

실험예 6Experimental Example 6

플라스틱 기판으로 PMMA 대신 PET 및 COC를 이용하여 생체물질 고정용 기판을 제조한 다음, 그 표면에 CY5 형광 염색체가 표지된 BSA 단백질(CY5-BSA)을 고정하였다. 하기 표 2는 PMMA, COC 및 PET 기판에 Bare 기판과, SiO2/아민 SAM층으로 개질한 기판의 형광 강도를 보여주는 이미지이다. Instead of PMMA, PET and COC were used as a plastic substrate to prepare a substrate for fixing a biomaterial, and then, a BSA protein (CY5-BSA) labeled with a CY5 fluorescent chromosome was fixed on the surface thereof. Table 2 below is an image showing the fluorescence intensity of the Bare substrate on the PMMA, COC and PET substrate and the substrate modified with SiO 2 / amine SAM layer.

형광강도(a.u)Fluorescence intensity (a.u) PMMAPMMA COCCOC PETPET 미개질 기판Unmodified substrate 560560 34023402 785785 개질 기판Modified substrate 1341213412 1237612376 1478714787

상기 표 2를 참조하면, 표면 개질된 기판의 경우 발광 강도가 훨씬 우수하여 더욱 많은 양의 단백질이 기판에 고정됨을 알 수 있다. 이러한 결과는 본 발명에서 제시된 방법으로 인해 플라스틱 기판의 소수성을 SiO2의 박막 형성 및 산소 플라즈마 처리를 통해 수산기의 밀도를 높여 친수성으로 보다 효과적으로 개질할 수 있음을 의미한다.Referring to Table 2, it can be seen that in the case of the surface-modified substrate, the luminescence intensity is much superior, so that a larger amount of protein is fixed to the substrate. This result means that the hydrophobicity of the plastic substrate can be modified more effectively with hydrophilicity by increasing the density of hydroxyl groups through the formation of SiO 2 thin film and oxygen plasma treatment.

본 발명에 따른 생체물질 고정용 기판은 바이오칩으로 적용하여 단백질이나 핵산 등의 생체분자 분석에 사용이 가능하다. The substrate for fixing a biomaterial according to the present invention may be used as a biochip to analyze biomolecules such as proteins or nucleic acids.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 생체물질 고정용 기판을 보여주는 입체 단면도이다.1 is a three-dimensional cross-sectional view showing a substrate for fixing a biomaterial according to an embodiment of the present invention.

도 2의 (a) 내지 (d)는 생체물질 고정용 기판의 제조 순서를 보여주는 순서도이다.2 (a) to (d) is a flow chart showing a manufacturing procedure of the substrate for fixing a biomaterial.

도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따른 생체물질 고정용 기판을 보여주는 입체 단면도이다.Figure 3 is a three-dimensional cross-sectional view showing a substrate for fixing a biomaterial according to another embodiment of the present invention.

도 4의 (a)는 실험예 1에서 생체물질 고정용 기판의 제조순서를 보여주는 이미지 도면이고, (b)는 단백질을 고정함을 보여주는 도면이다.Figure 4 (a) is an image showing the manufacturing procedure of the substrate for fixing the biomaterial in Experimental Example 1, (b) is a view showing the fixing of the protein.

도 5의 (a)는 PMMA, PMMA/SiO2, 생체물질 고정용 기판(APTES 3%), 생체물질 고정용 기판(APTES 6%)의 XPS 그래프 및 (b)는 이의 확대도이다.Figure 5 (a) is PMMA, PMMA / SiO 2 , the XPS graph of the substrate for fixing the biomaterial (APTES 3%), the substrate for fixing the biomaterial (APTES 6%) and (b) is an enlarged view thereof.

도 6은 APTES 용액의 농도 및 처리 시간에 따른 접촉각 변화를 보여주는 이미지이다.6 is an image showing a change in contact angle with the concentration of APTES solution and the treatment time.

도 7은 APTES 용액의 농도 및 처리 시간에 따른 형광 강도의 변화를 보여주는 이미지이다. 7 is an image showing the change in fluorescence intensity with the concentration of APTES solution and the treatment time.

도 8은 30일 후 Au 나노 입자 시험을 수행한 사진이다. Figure 8 is a photograph of the Au nanoparticle test was performed after 30 days.

도 9는 PMMA로만 제조된 유체칩과, PMMA/SiO2/아민 SAM층이 증착된 기판으로 제조한 유체칩의 흐름성을 보여주는 도면이다.FIG. 9 is a view showing the flowability of a fluid chip made of PMMA only and a fluid chip made of a substrate on which a PMMA / SiO 2 / amine SAM layer is deposited.

Claims (13)

플라스틱 기판;Plastic substrates; 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 산화물 박막 중에서 선택된 1종의 실리콘 박막; 및 At least one silicon thin film selected from silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon oxide thin films; And 친수성기를 갖는 자기조립박막이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 생체물질 고정용 기판.A substrate for fixing a biomaterial having a structure in which self-assembled thin films having a hydrophilic group are sequentially stacked. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라스틱 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리실란, 폴리디메틸실록산, 폴리실라잔, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 사이클릭 올레핀 폴리머, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리스타이렌, 폴리아세탈, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에스테르설폰, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴플로라이드, 퍼플루오로알킬 고분자, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것인 생체물질 고정용 기판.The plastic substrate may be polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polysilane, polydimethylsiloxane, polysilazane, polyacrylate, polymethylmethacrylate, polyethylacrylate, polyethyl methacrylate, polyethylene naphthalate, Cyclic olefin polymers, polyethylene, polypropylene, polyimide, polystyrene, polyacetal, polyetheretherketone, polyestersulfone, polytetrafluoroethylene, polyvinylchloride, polyvinylidene fluoride, perfluoroalkyl polymer, and Substrate for fixing a biomaterial that comprises one selected from the group consisting of these. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 박막은 두께가 1∼100nm인 것인 생체물질 고정용 기판.The silicon thin film is a substrate for fixing a biomaterial will have a thickness of 1 to 100nm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 친수성기는 수산기, 아민기, 알데하이드기, 카르복실기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것인 생체물질 고정용 기판.Wherein the hydrophilic group is a substrate for fixing a biological material containing one species selected from the group consisting of hydroxyl group, amine group, aldehyde group, carboxyl group, and combinations thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기조립박막은 R1-(CH2)n-Si-(R2)3 (이때, R1=OH, NH2, COH, 또는 COOH이고, R2는 Cl 또는 OCmH2m+2의 알콕시(alkoxy)이고, n은 1 내지 6이고, m은 1 내지 6이다)로 표시되는 트리클로로실란 또는 트리알콕시실란인 것인 생체물질 고정용 기판. The self-assembled thin film is R 1- (CH 2 ) n -Si- (R 2 ) 3 (wherein R 1 = OH, NH 2 , COH, or COOH, R 2 is Cl or OC m H 2m + 2 And alkoxy, n is 1 to 6, and m is 1 to 6), which is trichlorosilane or trialkoxysilane. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기조립박막은 펜틸트리클로로시란(Phenethyltrichlorosilane: PETCS), 페닐트리클로로실란(Phenyltrichlorosilane: PTCS), 벤질트리클로로실란(Benzyltrichlorosilane: BZTCS), 토일트리클로로실란(Tolyltrichlorosilane: TTCS), 2-[(트리메톡시실일)에틸]-2-피리딘(2-[(trimethoxysilyl)ethl]-2-pyridine: PYRTMS)), 4-바이페닐일트리메톡시실란(4-biphenylyltrimethowysilane: BPTMS), 옥타데실트리클로로실란(Octadecyltrichlorosilane: OTS), 1-나프틸트리메톡시실란(1-Naphthyltrimehtoxysilane: NAPTMS), 1-[(트리메톡시실일)메틸]나프탈 렌(1-[(trimethoxysilyl)methyl]naphthalene: MNATMS) 및 (9-메틸안트라세닐)트리메톡시실란{(9-methylanthracenyl)trimethoxysilane: MANTMS}으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것인 생체물질 고정용 기판.The self-assembled thin film is pentyl trichlorosilane (PETCS), phenyltrichlorosilane (Phenyltrichlorosilane (PTCS), benzyltrichlorosilane (BZTCS), toytrichlorosilane (Tolyltrichlorosilane (TTCS), 2-[( Trimethoxysilyl) ethyl] -2-pyridine (2-[(trimethoxysilyl) ethl] -2-pyridine (PYRTMS)), 4-biphenylyltrimethowysilane (BPTMS), octadecyltrichloro Silane (Octadecyltrichlorosilane (OTS), 1-naphthyltrimehtoxysilane (NAPTMS), 1-[(trimethoxysilyl) methyl] naphthalene (1-[(trimethoxysilyl) methyl] naphthalene: MNATMS) and (9-methylanthracenyl) trimethoxysilane (MANTMS) comprising a substrate selected from the group consisting of biomaterials for fixing. 플라스틱 기판 상에 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 산화물 박막 중에서 선택된 1종의 실리콘 박막을 형성하는 단계; Forming one silicon thin film selected from silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon oxide thin film on the plastic substrate; 상기 실리콘 박막 표면의 수산기(-OH)의 밀도를 증가시키기 위해 산소 플라즈마 처리를 수행하는 단계; 및Performing an oxygen plasma treatment to increase the density of hydroxyl (-OH) on the silicon thin film surface; And 상기 실리콘 박막 상에 친수성기를 갖는 자기조립박막을 형성하는 단계Forming a self-assembled thin film having a hydrophilic group on the silicon thin film 를 포함하는 생체물질 고정용 기판의 제조방법.Method of manufacturing a substrate for fixing a biological material comprising a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 실리콘 박막의 형성은 스퍼터링, 이온빔 증착법, 화학적 증착법, 및 플라즈마 증착법을 포함하는 건식 증착법, 또는 졸-겔 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이드법, 스핀 코팅(spin coating), 또는 스프레이 코팅을 포함하는 습식 코팅법 중 하나의 방법으로 수행하는 것인 생체물질 고정용 기판의 제조방법.The silicon thin film may be formed by dry deposition including sputtering, ion beam deposition, chemical vapor deposition, and plasma deposition, or by wet coating including sol-gel coating, dip coating, doctor blade method, spin coating, or spray coating. Method of manufacturing a substrate for fixing a biological material that is carried out by one of the coating method. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 플라즈마 증착법은 플라스틱 기판 상에 Ar, He, Xe, Kr 또는 이들의 혼합 가스를 포함하는 불활성 가스를 이용하여 플라즈마 처리 공정을 수행하는 단계, 및 실리콘 함유 가스, NH3, 질소 함유 가스, 산소 함유 가스, 및 이들의 조합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 가스 혼합물로 기판 상에 100℃ 이하의 온도에서 실리콘 박막을 증착하는 것인 생체물질 고정용 기판의 제조방법.The plasma deposition method is a step of performing a plasma treatment process using an inert gas containing Ar, He, Xe, Kr or a mixture of these on a plastic substrate, and silicon-containing gas, NH 3 , nitrogen-containing gas, oxygen-containing A method of manufacturing a substrate for fixing a biomaterial, wherein a silicon thin film is deposited on a substrate at a temperature of 100 ° C. or less with a gas mixture selected from the group consisting of a gas and a combination thereof. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 산소 플라즈마 처리는 20∼100℃에서 Ar, He, Xe, Kr의 불활성 가스를 이용하여 플라즈마를 발생한 다음, 0.5∼5 torr 압력하에 산소를 50∼5000sccm의 유량으로 주입하여 1분 동안 수행하는 것인 생체물질 고정용 기판의 제조방법.The oxygen plasma treatment is performed by using an inert gas of Ar, He, Xe, Kr at 20 to 100 ° C., and then injecting oxygen at a flow rate of 50 to 5000 sccm under a pressure of 0.5 to 5 torr for 1 minute. Method for producing a substrate for fixing a phosphorous biomaterial. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 자기조립박막은 수산기, 아민기, 알데하이드기, 카르복실기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 친수성기를 포함하는 용액을 코팅 후 건조하여 제조하는 것인 생체물질 고정용 기판의 제조방법.The self-assembled thin film is a method of manufacturing a substrate for fixing a biomaterial, which is prepared by coating and drying a solution containing one hydrophilic group selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amine group, an aldehyde group, a carboxyl group, and a combination thereof. 제1항의 생체물질 고정용 기판, 및Claim 1 substrate for fixing the biomaterial, and 상기 기판에 고정된 생체물질을 포함하는 바이오칩.Biochip comprising a biomaterial fixed to the substrate. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 생체물질은 단백질, DNA, RNA, 항원, 항체 또는 효소인 것인 바이오칩.The biomaterial is a protein, DNA, RNA, antigen, antibody or enzyme that is a biochip.
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