KR20120008766A - 면역크로마토그래피 스트립, 면역크로마토그래피 스트립의 신호검출패드의 제조방법 - Google Patents

면역크로마토그래피 스트립, 면역크로마토그래피 스트립의 신호검출패드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 면역크로마토그래피 스트립 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 지지체의 상부에 배치되는 샘플패드와 콘쥬게이트패드, 신호검출패드 및 흡수패드를 포함하되, 상기 신호검출패드는, 표면처리된 유리섬유에 포획항체가 고정된 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 면역크로마토그래피의 신호검출패드를 유리섬유에 표면처리를 수행한 구조물을 이용하여 항체(단백질)을 결합할 수 있도록함으로써, 니트로셀룰로오스 멤브레인을 사용하는 종래기술에 비해 표지물질을 마그네틱비드로 이용하는 경우 전개 정도가 향상되며, 바탕신호가 줄어들 수 있도록 해 검출감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

면역크로마토그래피 스트립, 면역크로마토그래피 스트립의 신호검출패드의 제조방법{IMMUNOCHROMATOGRAPHIC STRIP FOR USE IN GLASS FIBER AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 면역분석방법에 사용되는 면역크로마토그래피 스트립에 관한 것이다.
액체샘플, 예를 들면 요 또는 혈액시료에서 단일 또는 복수의 물질의 존재를 검사 또는 조사하는 장치를 진단키트라 한다. 구체적으로는 현대의 진단 사업 분야는 현장검사(Point-Of-Care Testing: POCT) 하나로 통합되고 있다. POCT는 중앙화된 검사실 외에서 이루어지는 검사로 전문지식이 없는 일반인도 사용 가능한 장비를 말한다. 현재에는 병원에서 현장 및 개인으로 진단 영역이 확장되고 있는 추세이다.
특히, 면역 크로마토그래피 분석으로 대표되는 신속 진단 테스트는 보건의료분야에서 질병을 확인하거나 변화를 파악하기 위해 사용되며 식품 및 생물 공정 분야, 환경 분야 등 다양한 분야에서도 미량의 분석 물질을 정성 및 정량적으로 검사하는 간편한 방법으로 개발되고 있다. 보건 의료 분야에서도 임신, 배란, 전염성 질병, 약물 남용, 급성 심근경색, 암 등에 응용 범위가 확장되고 있다.
전통적인 면역 크로마토그래피 분석 시스템에서 표지물질과 중합된 탐지항체는 콘쥬게이션 패드 상에 건조 상태로 축적되어 있으며 시료가 첨가되면 콘쥬게이트는 용해되어 분석 물질과 액상에서 반응한다. 이와 같은 반응은 시료 용액이 모세관 현상에서 발생하는 유체 흐름에 따르는 이동 상태에서 일어나며 샌드위치 결합으로 콘쥬게이트와 분석물질(항원) 간에 면역 결합체가 형성된다. 이 면역 결합체는 멤브레인 상부로 이동하여 분석물질과 특이적으로 반응하는 고정화된 항체에 의해 포획되어 분석물질 농도에 비례한 신호를 발생하게 된다.
도 1은 종래의 면역크로마토그래피에 사용되는 스트립의 구조를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 면역크로마토그래피 분석에 사용되는 일반적인 면역 크로마토그래피 스트립(10)은, 접착성 플라스틱 재료로 만들어지는 길쭉한 직사각형 형태의 지지체(11)와, 이 지지체 상에 일측에서 타측으로 대략 순차적으로 배치되는, 샘플 패드(21), 콘쥬게이트 패드(22), 신호검출 패드(23) 및 흡수 패드(24)를 포함하여 이루어진다. 샘플 패드(21)는 분석대상이 되는 액상 샘플(또는 분석시료)을 흡수하고 액상샘플의 균일한 유동을 보장한다. 샘플 패드의 타측단부와 부분적으로 중첩되게 배치되는, 콘쥬게이트 패드(22)는 액상 샘플에 함유되어 있는 분석물질과 특이적으로 결합하는 유동성 콘쥬게이트를 포함하고 있으며, 따라서 샘플 패드(21)를 통해 도입된 액상 샘플가 콘쥬게이트 패드(22)를 통과하면서 분석물질과 유동성 콘쥬게이트 사이의 특이적 결합이 일어난다. 샘플 패드(21) 및 콘쥬게이트 패드(22) 다음의 위치에 배치되는 신호검출 패드(23)는 통상 서로 어느 정도의 거리를 갖도록 떨어져 위치하는 검출영역(detection zone)(23a)과 대조영역(control zone)(23b)을 포함하여 이루어진다. 이때, 검출영역(23a)은 액상 샘플에 분석물질이 존재하는지 여부를 확인하기 위한 영역이며, 대조영역(23b)은 액상 샘플이 검출영역(23a)을 정상적으로 통과하였는지의 여부를 확인하기 위한 영역이다. 신호검출 패드(23) 다음의 위치, 다시 말해 지지체(11)의 타단부에 인접한 위치에, 흡수 패드(24)가 배치된다. 이 흡수 패드(24)는 신호검출 패드(23)를 통과한 액상 샘플을 흡수하며, 면역 크로마토그래피 스트립(10) 상에서 액상 샘플의 모세관 유동을 도와준다.
상기 콘쥬게이트 패드(22)에 첨가되는 마그네틱 비드는 전통적 표지 물질인 콜로이드 골드에 비해 직경이 매우 크며 그에 따른 공간적 저해로 유체 측면 흐름 및 면역 결합체 형성에 부정적으로 작용하게 되는 문제가 있다. 즉, 콘쥬게이트 패드(22)와 신호검출 패드(23)인 니트로셀룰로오스 멤브레인사이에 마그네틱 비드-항체 콘쥬게이트가 뭉쳐서 이동이 되지 않는 현상이 발생하거나, 또는 니트로셀룰로오스 멤브레인과 콘쥬게이트가 비특이 반응을 일으켜서 바탕 신호가 커져서 측정 감도 저하를 일으키는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로, 상술한 표지물질인 마그네틱 비드를 이용한 면역 크로마토그래피에서는 마그네틱 비드-항체 콘쥬게이트 이동성과 감응성 단백질과의 결합에 관한 효율 향상을 위하여 마그네틱 비드-항체 콘쥬게이트를 음파 처리기(sonicator)로 균질화 처리하여 콜로이드 형태로 존재하게 함으로써 신호 발생 멤브레인 패드의 성공 내에서의 이동도 저하를 최소화하는 방안이나, 콘쥬게이트의 이동성 효율을 높이기 위하여 콘쥬게이트 축적용 멤브레인 패드 또는 콘쥬게이트에 트레할로즈(trehalose), 슈크로즈(sucrose)등 당류 또는 카제인, 우혈청 알부민 등 단백질을 첨가 처리하여 사용하는 방안이 제시되었다. 그러나 콘쥬게이트의 이동성 향상을 위하여 우혈청 알부민 등 단백질을 첨가할 경우 반응에 영향을 주어서 반응이 저하되어 감도가 줄어드는 문제가 발생하며, 또한 비특이 반응의 감소를 위해서 신호검출 패드(니트로셀룰로오스 멤브레인)에 항체를 고정시킨 후에 비특이 반응을 줄이기 위하여 비반응성 단백질인 카제인 또는 소혈청 알부민으로 잔여 표면 처리를 할 수 있는데 이는 이동 속도가 너무 느리게 되어 감도가 줄어드는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 면역크로마토그래피의 신호검출패드를 유리섬유에 표면처리를 수행한 구조물을 이용하여 항체(단백질)을 결합할 수 있도록함으로써, 니트로셀룰로오스 멤브레인을 사용하는 종래기술에 비해 표지물질을 마그네틱비드로 이용하는 경우 전개 정도가 향상되며, 바탕신호가 줄어들 수 있도록 해 검출감도를 향상시킬 수 있는 면역트로마토그래피의 스트립을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 지지체의 상부에 배치되는 샘플패드와 콘쥬게이트패드, 신호검출패드 및 흡수패드를 포함하되, 상기 신호검출패드는, 표면처리된 유리섬유에 포획항체가 고정된 구조로 형성되는 면역크로마토그래피 스트립을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 상기 유리섬유는, 항체의 고정화가 가능하도록 상기 유리섬유의 표면을 중합체, 플라스틱, 수지, 탄수화물, 실리카, 실리카 유도물질, 탄소, 금속, 무기 유리, 막 중 선택되는 어느 하나로 표면처리된 구조로 형성됨이 바람직하다.
아울러, 상술한 면역크로마토 그래피 스트립은 상기 콘쥬게이트패드에 포함되는 표지물질은 마그네틱 비드(magnetic bead),콜로이드 골드입자, 유색 플라스틱 비드, 형광체 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
상술한 면역크로마토 그래피 스트립의 제조공정은 다음과 같은 단계로 구성될 수 있다.
구체적으로는, 유리섬유에 항체 고정화가 가능하도록 표면처리를 수행하는 1단계; 상기 표면처리된 유리섬유에 포획항체를 고정시키는 2단계; 상기 유리섬유를 비반응성 단백질 용액에 침지하여 잔여 작용기를 부동화시키는 3단계; 를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 1단계는, 상기 유리섬유의 표면에 표면을 중합체, 플라스틱, 수지, 탄수화물, 실리카, 실리카 유도물질, 탄소, 금속, 무기 유리, 막 중 선택되는 어느 하나를 이용하여 표면처리를 수행하는 단계로 형성할 수 있다.
또한, 상기 2단계는, 상기 표면처리된 유리섬유에 포획항체를 디스펜싱을 통해 고정하는 단계로 형성할 수 있다.
아울러, 3단계의 상기 비반응성 단백질 용액은 소혈청알부민(BSA) 또는 카제인을 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 면역크로마토그래피의 신호검출패드를 유리섬유에 표면처리를 수행한 구조물을 이용하여 항체(단백질)을 결합할 수 있도록함으로써, 니트로셀룰로오스 멤브레인을 사용하는 종래기술에 비해 표지물질을 마그네틱비드로 이용하는 경우 전개 정도가 향상되며, 바탕신호가 줄어들 수 있도록 해 검출감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 면역크로아토그래피 스트립의 구성을 도시한 단면 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 면역크로마토그래피 스트립의 제조방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 마그네틱 비드를 사용하는 면역크로마토그래피에서, 마그네틱 비드의 전개 정도의 향상 및 바탕신호를 줄임으로써, 검출감도를 향상시킬 수 있도록 신호검출패드를 종래의 니트로셀룰로오스 멤브레인 대신에 유리섬유를 표면처리한 구조로 형성하는 것을 요지로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 면역크로마토그래피 스트립을 구성하는 신호검출패드의 제조방법을 도시한 것이다.
도시된 순서도를 참조하면, 본 발명에 따른 면역크로마토그래피 스트립을 구성하는 신호검출패드는 유리섬유에 항체 고정화가 가능하도록 표면처리를 수행하는 1단계와 상기 표면처리된 유리섬유에 포획항체를 고정시키는 2단계, 상기 유리섬유를 비반응성 단백질 용액에 침지하여 잔여 작용기를 부동화시키는 3단계를 포함하여 이루어진다. 물론, 이러한 단계별 구성으로 형성된 신호검출패드는 샘플패드, 콘쥬게이트패드, 흡수패드와 함께 면역크로마토 그래피의 스트립을 형성하게 된다.
구체적으로 상기 1단계는, 유리섬유에 항체 고정화가 가능하도록 표면처리를 수행하는 공정으로 이루어진다. 상기 유리섬유는 기본적으로 일반 섬유나 멤브레인처럼 한쪽에 적용된 용액(혈액, 세럼 등의 분석 물질)이 중력이나 모세관 현상 등의 물리적 성질에 따라서 용액이 전개되는 특성을 갖는다. 또한, 상기 유리섬유는 공극의 크기가 커서 마그네틱 비드의 이동이 용이하며, 비특이 반응을 줄이기 위하여 비반응성 단백질인 카제인이나 소혈청알부민 처리를 하여도 이동 속도에 영향이 적다. 상기 유리섬유의 표면 처리의 방법에 따라서 다양한 종류의 단백질 부착이 가능하게 된다. 또한, 배향성 있게 결합을 할 수 있어 감도 향상이 가능한 장점도 구현된다. 따라서 표지 입자의 크기가 큰 마그네틱 비드를 사용하는 면역 크로마토그래피에 적합하지만, 콜로이드 골드입자, 유색 플라스틱 비드, 형광체 등의 다양한 표지 물질을 사용하는 면역 크로마토그래피에도 이용이 가능하여 그 이용상의 범용성이 확보되는 장점이 있다.
상기 유리섬유의 표면처리는 기본적으로, 유리판, 실리콘 웨이퍼 등에 제작하는 기존에 단백질칩 제조 방법에 사용되는 표면 처리 방법을 그대로 사용할 수 있다. 일례로, 항체의 고정화가 가능하도록 상기 유리섬유의 표면을 중합체, 플라스틱, 수지, 탄수화물, 실리카, 실리카 유도물질, 탄소, 금속, 무기 유리, 막 중 선택되는 어느 하나로 표면처리할 수 있다.
다음으로, 상기 2단계는, 상기 표면처리된 유리섬유에 포획항체를 고정시키는 단계로, 표면처리된 유리섬유에 포획 항체(단백질)를 디스펜싱하여 고정시킬 수 있다.
이러한 포획항체(단백질)을 고정시키는 고정화 기술은 그 특성에 따라 3가지 정도의 표면처리기술이 적용될 수 있다. 우선, 항체를 고정화하기 위하여 표면처리를 하는 실시예는 다음과 같은 방식으로 수행될 수 있다.
첫째 방법으로는, 특정 단백질을 고정화시키는 방법으로 CM-dextran(carboxymethyl-dextran)을 이용하는 것이다. 산성의 단백질로 아민(Amine) 결합이 가장 보편적으로 이용되나, DNA 등을 결합시키기 위해 티올(thiol) 결합이나 avidin-biotin 결합이 이용될 수 있다.
두 번째는 같은 특성을 가지는 단백질군들을 결합할 수 있도록 표면을 특수 처리하는 것인데, 현재 이용 가능한 표면은 친수성 단백질(hydrophilic), 소수성 단백질(hydrophobic), 이온 교환(ion exchange), 금속결합 단백질(immobilized metal) 등이 있다. 이것들은 주로 Surface-Enhanced Laser Desorption/Ionization(SELDI) Protein Chip에 이용되고 있다.
세 번째 방법은 다수의 불특정 단백질들을 결합시키는 방법으로 polylysine이나 calix crown으로 표면 처리를 하는 방법이다.
이와 같은 표면처리를 수행한 후, 상술한 바와 같이, 디스펜싱 등의 방법으로 항체를 고정화시킬 수 있게 된다.
이후, 3단계로서 상기 유리섬유를 비반응성 단백질 용액에 침지하여 잔여 작용기를 부동화시키는 단계는 비반응성 단백질로 소혈청알부민(BSA)이나 카제인 등의 단백질 용액에 상기 유리섬유를 넣어 잔여 작용기가 부동화될 수 있도록 할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 유리 섬유를 이용한 면역 크로마토그래피의 신호검출패드는 전통적인 니트로셀룰로오스 멤브레인을 이용하는 면역 크로마토그래피와 단백질칩 제조를 위한 표면 처리 기술을 사용할 수 있으며, 특히, 이 경우 유리 섬유는 공극의 크기가 커서 표지 입자로서의 마그네틱 비드의 이동이 용이하며, 비특이 반응을 줄이기 위하여 비반응성 단백질인 카제인이나 소혈청알부민 처리를 하여도 이동 속도에 영향이 적은 장점이 있다. 따라서, 마그네틱 비드를 사용하는 면역 크로마토그래피에서 마그네틱 비드의 전개 정도 향상 및 바탕 신호(Background)를 줄임으로써 검출 감도 향상이 가능하게 된다.
이후에는 종래의 면역 멤브레인 스트립의 제조방법과 동일한 방법으로 면역크래마토그래피를 제조할 수 있게 된다.
즉, 항체를 고정화한 본 발명에 따른 신호검출패드를 형성하고, 크로마토그래피에 필요한 항체-표지입자의 콘쥬게이트 패드를 제조한다. 이 경우 표지입자는 바람직하게는 마그네틱 비드를 사용할 수 있으나, 상술한 바와 같이 콜로이드 골드입자, 유색 플라스틱 비드, 형광체등을 적용하는 것도 가능하다.
이후, 흡수제가 함유된 흡수 패드를 제조한다. 이는 펄프를 염화칼슘 수용액에 함침시켜 흡수제 수용액이 펄프에 고르게 흡수된 후 건조하여 절단하는 방법으로 제조될 수 있다.
이러한 신호검출패드, 콘쥬게이트패드, 흡수패드, 샘플패드의 제조순서는 무관하며, 제조된 각 구성을 접착제가 발라진 지지체에 순차 접착시켜 면역크로마토그래피의 스트립을 형성할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 면역크로마토그래피 스트립
11: 지지체
21: 샘플패드
22: 콘쥬게이트 패드
23: 신호검출패드
24: 흡수패드

Claims (7)

  1. 지지체의 상부에 배치되는 샘플패드와 콘쥬게이트패드, 신호검출패드 및 흡수패드를 포함하되,
    상기 신호검출패드는,
    표면처리된 유리섬유에 포획항체가 고정된 구조로 형성되는 면역크로마토그래피 스트립.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리섬유는,
    항체의 고정화가 가능하도록 상기 유리섬유의 표면을 중합체, 플라스틱, 수지, 탄수화물, 실리카, 실리카 유도물질, 탄소, 금속, 무기 유리, 막 중 선택되는 어느 하나로 표면처리된 구조인 면역크로마토그래피 스트립.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 콘쥬게이트패드에 포함되는 표지물질은 마그네틱 비드(magnetic bead),콜로이드 골드입자, 유색 플라스틱 비드, 형광체 중 어느 하나인 면역크로마토 그래피 스트립.
  4. 유리섬유에 항체 고정화가 가능하도록 표면처리를 수행하는 1단계;
    상기 표면처리된 유리섬유에 포획항체를 고정시키는 2단계;
    상기 유리섬유를 비반응성 단백질 용액에 침지하여 잔여 작용기를 부동화시키는 3단계;
    를 포함하는 면역크로마토그래피 스트립의 신호검출패드의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 1단계는,
    상기 유리섬유의 표면에 표면을 중합체, 플라스틱, 수지, 탄수화물, 실리카, 실리카 유도물질, 탄소, 금속, 무기 유리, 막 중 선택되는 어느 하나를 이용하여 표면처리를 수행하는 단계인 면역크로마토그래피 스트립의 신호검출패드의 제조방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 2단계는,
    상기 표면처리된 유리섬유에 포획항체를 디스펜싱을 통해 고정하는 단계인 면역크로마토그래피 스트립의 신호검출패드의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 비반응성 단백질 용액은 소혈청알부민(BSA) 또는 카제인인 면역크로마토그래피 스트립의 신호검출패드의 제조방법.
KR1020100069850A 2010-07-20 2010-07-20 면역크로마토그래피 스트립, 면역크로마토그래피 스트립의 신호검출패드의 제조방법 KR20120008766A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109813886A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 丹阳亿太生物科技发展有限公司 一种检测氯丙嗪药物残留的快速检测试纸条

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