KR20110124855A - 나노 와이어 복합체 및 이를 이용한 바이오 센서 - Google Patents
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Abstract
나노 와이어 복합체 및 이를 이용한 바이오 센서가 제공된다. 본 나노 와이어 복합체는, 나노 와이어 및 나노 와이어의 표면에 부착되어 나노 와이어의 전도성을 조절하는 단백질 함유 용액을 포함한다. 이에 의해, 나노 와이어 표면에 단백질을 부착하기 위해 수반되어야 하는 복잡한 화학기 처리과정과 부착 과정이 없이도 바이오 센서를 제조할 수 있게 되어, 제조 비용과 노력을 줄일 수 있게 된다.
Description
본 발명은 바이오 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타겟 단백질을 검출하는데 이용되는 바이오 센서에 관한 것이다.
나노 크기의 작은 직경을 가지는 물질들은 독특한 전기적, 광학적, 기계적 특성 때문에 최근 들어 매우 중요한 물질로 대두되고 있다.
지금까지 진행되어 온 나노 구조에 관한 연구는 양자 크기 효과와 같은 새로운 현상으로 미래의 새로운 광소자 물질로서의 가능성을 보여주고 있다. 특히, 나노 구조물의 경우, 단일 전자 트랜지스터 소자 뿐만 아니라 각종 화학 센서 및 바이오 센서 등으로 이용될 수 있어 새로운 광소자 재료로 각광받고 있다. 여기서, 나노 구조물은 탄소 나노 튜브, 나노 로드 및 나노 와이어 등을 포함하는 개념이다.
나노 와이어 또는 탄소 나노 튜브를 이용한 나노 센서를 기반으로 하는 바이오 센서는 나노 구조물 표면에 고정화되어 있는 리셉터에 검출하고자 하는 화학 인자나 바이오 분자, 질병 표지 인자(효소, 단백질, DNA, 탄수화물, 핵산, 항원, 항체 등)가 특이적으로 반응하여 나노 구조물 표면에 흡착되므로, 특정 분자만을 검출할 수 있다.
도 1a는 종래의 바이오 센서를 도시한 평면도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 바이오 센서는 기판(10)의 양단에 형성된 전극들(11,12) 사이를 나노 와이어(13)로 연결하여 구현한다.
그리고, 도 1b에는 도 1a에 도시된 바이오 센서를 일점 쇄선(A~B)을 따라 절단한 단면을 도시하였는데, 도 1b에 도시된 바와 같이 나노 와이어(13)의 표면에는 리셉터로 기능하는 항체(Y)가 부착되어 고정되어 있음을 확인할 수 있다.
이와 같은 종래의 바이오 센서의 경우, 나노 와이어(13) 표면에 화학기 처리가 어렵고, 나노 와이어(13) 표면에 고정된 화학기에 항체를 안정적으로 부착시키기 어려울 뿐만 아니라, 부착되더라도 안정적으로 부착되어 있기를 기대하기 어렵다.
또한, 항원-항체 결합 후에는, 세척(washing)한 상태에서 측정을 해야 하는데, 이 경우 항체-항원 결합이 고정되어 있지 않고 유실되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 나노 와이어 표면에 항체와 같은 단백질을 부착하기 위해 수반되어야 하는 복잡한 화학기 처리과정과 부착 과정이 필요 없는 나노 와이어 복합체 및 이를 적용한 바이오 센서를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 나노 와이어에 단백질이 보다 안정적으로 부착되어 외부의 물리적 충격에도 단백질들이 유실되지 않는 구조의 나노 와이어 복합체 및 이를 적용한 바이오 센서를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 나노 와이어 복합체는, 나노 와이어; 및 상기 나노 와이어의 표면에 부착되어 상기 나노 와이어의 전도성을 조절하는 단백질 함유 용액;을 포함한다.
그리고, 상기 단백질 함유 용액은, 솔 상태 또는 젤 상태의 용액인 것이 바람직하다.
또한, 상기 단백질 함유 용액은, 상기 나노 와이어의 표면 전부를 덮고 있는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 단백질 함유 용액은, 타겟 단백질의 포획 정도에 따라, 상기 나노 와이어의 전도성을 조절할 수 있다.
또한, 상기 타겟 단백질이 항원이면, 상기 단백질 함유 용액에 함유된 단백질은 항체이고, 상기 타겟 단백질이 항체이면, 상기 단백질 함유 용액에 함유된 단백질은 항원일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른, 바이오 센서는, 기판; 상기 기판상에 형성된 전극들; 상기 기판상에 형성되며, 상기 전극들을 연결하는 나노 와이어; 및 상기 나노 와이어의 표면에 부착되어 상기 나노 와이어의 전도성을 조절하는 단백질 함유 용액;을 포함한다.
그리고, 본 바이오 센서는, 상기 단백질 함유 용액이 주입되는 경로를 제공하는 주입부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 바이오 센서는, 상기 단백질 함유 용액으로 타겟 단백질이 전달되는 경로를 제공하는 전달부;를 더 포함하고, 상기 단백질 함유 용액은, 상기 타겟 단백질의 포획 정도에 따라 상기 나노 와이어의 전도성을 조절할 수 있다.
그리고, 상기 단백질 함유 용액은, 솔 상태 또는 젤 상태의 용액인 것이 바람직하다.
또한, 상기 단백질 함유 용액은, 상기 나노 와이어의 표면 전부를 덮고 있는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 나노 와이어 표면에 항체와 같은 단백질을 부착하기 위해 수반되어야 하는 복잡한 화학기 처리과정과 부착 과정이 없이도 바이오 센서를 제조할 수 있게 되어, 제조 비용과 노력을 줄일 수 있게 된다.
또한, 나노 와이어에 단백질이 보다 안정적으로 부착되어 외부의 물리적 충격에도 단백질들이 유실되지 않으므로, 보다 정확한 센싱이 가능해진다.
도 1a는 종래의 바이오 센서를 도시한 평면도,
도 1b는, 도 1a에 도시된 바이오 센서를 일점 쇄선(A~B)을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 바이오 센서를 도시한 도면,
도 3a 및 도 3b는, 도 2에 도시된 바이오 센서를 일점 쇄선(A~B)을 따라 절단한 단면을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 바이오 센서를 도시한 도면, 그리고,
도 5는 보다 완성된 형태의 바이오 센서를 도시한 도면이다.
도 1b는, 도 1a에 도시된 바이오 센서를 일점 쇄선(A~B)을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 바이오 센서를 도시한 도면,
도 3a 및 도 3b는, 도 2에 도시된 바이오 센서를 일점 쇄선(A~B)을 따라 절단한 단면을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 바이오 센서를 도시한 도면, 그리고,
도 5는 보다 완성된 형태의 바이오 센서를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 바이오 센서를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 바이오 센서(100)는, 기판(110), 나노 와이어 졸/젤 복합체(120) 및 전극들(150,160)을 구비한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기판(110) 위에는 제1 전극(150)과 제2 전극(160)이 형성되어 있다. 그리고, 제1 전극(150)과 제2 전극(160)의 사이에는, 나노 와이어 졸/젤 복합체(120)가 마련되어 있다.
나노 와이어 졸/젤 복합체(120)는 나노 와이어(130)와 항체 함유 졸/젤(140)을 구비한다. 나노 와이어(130)는 양단이 전극들(150, 160)에 각각 전기적으로 연결되어 있는 나노 스케일의 와이어이다.
항체 함유 솔/젤(140)은 타겟 항원을 검출할 항체가 함유된 졸(sol) 상태 또는 젤(gel) 상태의 용액으로, 나노 와이어(130)의 표면에 부착된다.
도 2에 도시된 바에 따르면, 항체 함유 솔/젤(140)은 나노 와이어(130)의 표면 전부를 덮을 수 있는 크기로 나노 와이어(130)의 표면에 부착된다. 뿐만 아니라, 항체 함유 솔/젤(140)은 제1 전극(150)과 제2 전극(160)의 표면 일부도 덮고 있다.
항체 함유 솔/젤(140)에 함유된 항체는, 타겟 항원과 항원-항체 결합하므로, 타겟 항원을 포획할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에는, 도 2에 도시된 바이오 센서(100)를 일점 쇄선(A~B)을 따라 절단한 단면을 도시하였는데, 도 3a에는 항체 함유 솔/젤(140)에 함유된 항체들(Y)에 타겟 항원들이 포획되지 않은 상태를 도시하였고, 도 3b에는 항체 함유 솔/젤(140)에 함유된 항체들(Y)에 타겟 항원들(O)이 포획된 상태를 도시하였다.
항체 함유 솔/젤(140)에 함유된 항체에 타겟 항원이 포획되는 경우, 포획된 타겟 항원의 전하로 인하여 항체 함유 솔/젤(140)이 부착된 나노 와이어(130)에 전계가 발생되므로, 나노 와이어(130)의 전도성 변화가 유발된다.
그리고, 나노 와이어(130)의 전도성 변화량은 항체 함유 솔/젤(140)에 의한 항체 포획량에 따라 달라진다. 항체 함유 솔/젤(140)에 의한 항체 포획량에 따라, 나노 와이어(130)의 캐리어 량이 달라지기 때문이다.
구체적으로, 항체 함유 솔/젤(140)에 함유된 항체들에 항원들이 많이 포획되면, 나노 와이어(130)의 캐리어가 많아져 나노 와이어(130)의 전도성이 높아진다. 그 결과, 나노 와이어(130)에 전기적으로 연결된 제1 전극(150)과 제2 전극(160) 간에 흐르는 전류량이 많아진다.
반면, 항체 함유 솔/젤(140)에 함유된 항체들에 항원들이 적게 포획되면, 나노 와이어(130)의 캐리어가 작아져 나노 와이어(130)의 전도성이 낮아진다. 그 결과, 나노 와이어(130)에 전기적으로 연결된 제1 전극(150)과 제2 전극(160) 간에 흐르는 전류량이 작아지게 된다.
따라서, 바이오 센서(100)에 마련된 제1 전극(150)과 제2 전극(160) 간에 흐르는 전류량을 측정하면, 타겟 항원의 양 또는 밀도를 측정할 수 있게 된다. 이에 따라, 바이오 센서(100)는 질병 진단, 알러지 진단과 같은 의료용으로 사용될 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 바이오 센서를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 바이오 센서(200)는, 기판(210), 나노 와이어 졸/젤 복합체(220) 및 전극들(250, 260 및 270)을 구비한다.
도 4에 도시된 바이오 센서(200)는 FET 방식으로 구현한 바이오 센서로 드레인 전극(250), 소스 전극(260) 및 게이트 전극(270)을 구비하고 있다는 점에서, 2개의 전극들(150 및 160)을 구비하고 있는 도 2에 도시된 바이오 센서(100)와 차이가 있다.
이 밖에, 도 4에 도시된 바이오 센서(200)에 구비된 기판(210)과 나노 와이어 졸/젤 복합체(220)는, 도 2에 도시된 바이오 센서(100)에 구비된 기판(110)과 나노 와이어 졸/젤 복합체(120)과 동일한 소자이므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5에는 보다 완성된 형태의 바이오 센서를 도시하였다. 도 5에 도시된 바이오 센서는, 도 4에 도시된 바이오 센서(200)에, 마이크로 유체채널(300)을 더 구비시켜 구현한 것이다. 마이크로 유체채널(300)은 졸/젤 주입부(310)와 타겟 항원 전달부(320)를 구비한다.
졸/젤 주입부(310)는 '마이크로 유체채널(300)의 상면'으로부터 '나노 와이어(230)의 상부'까지 연결된 통로로, 항체 함유 졸/젤(240)을 주입하는 경로로 이용된다. 졸/젤 주입부(310)를 통해 주입된 항체 함유 졸/젤(240)은 나노 와이어(130)에 부착된다.
타겟 항원 전달부(320)는 타겟 항원 포함 여부를 검출하고자 하는 용액을 항체 함유 졸/젤(240)로 전달하는 경로로 이용되는 통로이다. 타겟 항원 전달부(320)의 입구로 주입된 용액은 타겟 항원 전달부(320)의 중앙부에서 항체 함유 졸/젤(240)를 거친 후에, 출구로 유출되게 된다.
지금까지, 항체 함유 졸/젤을 나노 와이어의 표면에 부착한 나노 와이어 복합체 및 이를 이용한 바이오 센서에 대해, 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.
본 실시예에서는, 항체 함유 졸/젤을 이용하여 타겟 항원를 검출하는 것을 상정하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 불과하다. 항원 함유 졸/젤을 이용하여 타겟 항체를 검출하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 더 나아가, 항원이나 항체 이외의 단백질 함유 용액을 이용하여 타겟 단백질을 검출하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100, 200 : 바이오 센서
110, 210 : 기판
120, 220 : 나노 와이어 졸/젤 복합체
130, 230 : 나노 와이어
140, 240 : 항체 함유 졸/젤
150, 160, 250, 260, 270 : 전극
300 : 마이크로 유체채널
310 : 졸/젤 주입부
320 : 타겟 항원 전달부
110, 210 : 기판
120, 220 : 나노 와이어 졸/젤 복합체
130, 230 : 나노 와이어
140, 240 : 항체 함유 졸/젤
150, 160, 250, 260, 270 : 전극
300 : 마이크로 유체채널
310 : 졸/젤 주입부
320 : 타겟 항원 전달부
Claims (10)
- 나노 와이어; 및
상기 나노 와이어의 표면에 부착되어 상기 나노 와이어의 전도성을 조절하는 단백질 함유 용액;을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어 복합체. - 제 1항에 있어서,
상기 단백질 함유 용액은,
솔 상태 또는 젤 상태의 용액인 것을 특징으로 하는 나노 와이어 복합체. - 제 1항에 있어서,
상기 단백질 함유 용액은,
상기 나노 와이어의 표면 전부를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 나노 와이어 복합체. - 제 1항에 있어서,
상기 단백질 함유 용액은,
타겟 단백질의 포획 정도에 따라, 상기 나노 와이어의 전도성을 조절하는 것을 특징으로 하는 나노 와이어 복합체. - 제 4항에 있어서,
상기 타겟 단백질이 항원이면, 상기 단백질 함유 용액에 함유된 단백질은 항체이고,
상기 타겟 단백질이 항체이면, 상기 단백질 함유 용액에 함유된 단백질은 항원인 것을 특징으로 하는 나노 와이어 복합체. - 기판;
상기 기판상에 형성된 전극들;
상기 기판상에 형성되며, 상기 전극들을 연결하는 나노 와이어; 및
상기 나노 와이어의 표면에 부착되어 상기 나노 와이어의 전도성을 조절하는 단백질 함유 용액;을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서. - 제 6항에 있어서,
상기 단백질 함유 용액이 주입되는 경로를 제공하는 주입부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서. - 제 6항에 있어서,
상기 단백질 함유 용액으로 타겟 단백질이 전달되는 경로를 제공하는 전달부;를 더 포함하고,
상기 단백질 함유 용액은, 상기 타겟 단백질의 포획 정도에 따라 상기 나노 와이어의 전도성을 조절하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서. - 제 6항에 있어서,
상기 단백질 함유 용액은,
솔 상태 또는 젤 상태의 용액인 것을 특징으로 하는 바이오 센서. - 제 6항에 있어서,
상기 단백질 함유 용액은,
상기 나노 와이어의 표면 전부를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 바이오 센서.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20100044278A KR101359349B1 (ko) | 2010-05-12 | 2010-05-12 | 나노 와이어 복합체 및 이를 이용한 바이오 센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20100044278A KR101359349B1 (ko) | 2010-05-12 | 2010-05-12 | 나노 와이어 복합체 및 이를 이용한 바이오 센서 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110124855A true KR20110124855A (ko) | 2011-11-18 |
| KR101359349B1 KR101359349B1 (ko) | 2014-02-11 |
Family
ID=45394466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20100044278A KR101359349B1 (ko) | 2010-05-12 | 2010-05-12 | 나노 와이어 복합체 및 이를 이용한 바이오 센서 |
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| Country | Link |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2010
- 2010-05-12 KR KR20100044278A patent/KR101359349B1/ko not_active IP Right Cessation
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