KR20120023208A - Label-free electrochemical aptamer sensor using nanoparticles - Google Patents

Label-free electrochemical aptamer sensor using nanoparticles Download PDF

Info

Publication number
KR20120023208A
KR20120023208A KR1020100085232A KR20100085232A KR20120023208A KR 20120023208 A KR20120023208 A KR 20120023208A KR 1020100085232 A KR1020100085232 A KR 1020100085232A KR 20100085232 A KR20100085232 A KR 20100085232A KR 20120023208 A KR20120023208 A KR 20120023208A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nanoparticles
aptamer
electrochemical activity
electrochemical
electrode
Prior art date
Application number
KR1020100085232A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101321082B1 (en
Inventor
이지연
윤종해
최정연
한준희
김석규
이지훈
남학현
차근식
신재호
Original Assignee
광운대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 광운대학교 산학협력단 filed Critical 광운대학교 산학협력단
Priority to KR20100085232A priority Critical patent/KR101321082B1/en
Publication of KR20120023208A publication Critical patent/KR20120023208A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101321082B1 publication Critical patent/KR101321082B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/115Aptamers, i.e. nucleic acids binding a target molecule specifically and with high affinity without hybridising therewith ; Nucleic acids binding to non-nucleic acids, e.g. aptamers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3272Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3277Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction being a redox reaction, e.g. detection by cyclic voltammetry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3278Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction involving nanosized elements, e.g. nanogaps or nanoparticles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54373Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
    • G01N33/5438Electrodes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)

Abstract

PURPOSE: An aptamer biosensor of an unlabelling mode using nano particles is provided to improve the sensitivity, the reproducibility, and the accuracy of a sensor by multiplying the masking effect generating due to the protein-aptamer combination. CONSTITUTION: An aptamer biosensor of an unlabelling mode using nano particles(21) comprises a working electrode and an aptamer. The aptamer is fixed on the working electrode. The density of a protein specifically united with the aptamer is measured by using nano particles. The nano particles have the electrochemical activity. Electrochemical signals generated by a masking effect according to the protein density or the difference of the accessability with respect to the working electrode of the nano particles. A quantification of the protein is processed by the biosenesor without using a label.

Description

나노입자를 이용한 비표지방식의 압타머 바이오센서 {Label-free Electrochemical Aptamer Sensor Using Nanoparticles}  Label-free Electrochemical Aptamer Sensor Using Nanoparticles

본 발명은 나노입자를 이용한 비표지 방식의 압타머 바이오센서에 관한 것으로서, 전기화학적 활성을 갖는 나노입자를 도입시켜 전기화학적 신호를 얻었으며, 나노입자의 크기를 조절하여 단백질-압타머 결합 물질에 의해 발생하는 가리움 효과에 따른 신호를 얻었다.   The present invention relates to a non-labeled aptamer biosensor using nanoparticles, by introducing nanoparticles having electrochemical activity to obtain an electrochemical signal, and adjusting the size of the nanoparticles to a protein-aptamer binding material. The signal according to the shielding effect caused by the was obtained.

상업적으로 가장 잘 알려진 트롬빈 압타머를 이용하여 비표지 방식으로 트롬빈을 정량하는 체계적인 방법을 구축함으로써, 알려지지 않은 많은 종류의 압타머를 본 발명에 제시된 방법을 이용하여 특정 단백질에 대한 압타머의 염기서열을 예측할 수 있다.
By constructing a systematic method of quantifying thrombin in an unlabeled manner using the best known thrombin aptamers, many unknown types of aptamers were sequenced to specific proteins using the methods described herein. Can be predicted.

최근 들어 새로운 분자 인식 물질인 압타머는 단백질이나 효소, 심지어 작은 약물까지 다양한 목적물질에 대한 특이적인 결합능력 때문에 매우 큰 관심을 끌고 있으며, 이를 바탕으로 한 면역센서가 개발되고 있다. 면역센서에서 흔히 사용되는 항체와 비교해 보았을 때, 압타머는 높은 친화력과 특이성을 가지며 염기서열만 알면 생체 밖에서 화학적으로 합성이 가능하므로 대량생산 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이온, 작은 유기분자, 단백질, 세포 등의 광범위한 목적물질에 결합능력을 가지고 있어 수많은 물질에 대한 측정이 가능하고, 온도에 안정하며 독성을 갖지 않아 실험 시 간편하다. 또한 작은 크기 때문에 치료상 목적에 적용하는데 이상적이다. 이러한 많은 장점을 갖는 압타머를 이용한 센서에는 표지방식 센싱 시스템과 비표지 방식의 센싱 시스템이 있다. 표지 방식의 센싱 시스템은 다양한 기술로 측정할 수 있고, 높은 민감도를 갖는 반면에 전처리 과정이나 분석하는데 오랜 시간이 걸리고, 복잡한 감지(sensing)과정을 갖는다는 단점을 지니고 있다(X. Chu et al., Anal . Chem .,2007, 79, 7492-7500). 후자의 경우 간편하며, 분석시간이 짧은 반면에 고가의 장비가 필요하고 검출한계가 높다는 단점을 지니고 있다.(X.B. Yin et al ., Anal . Chem ., 2009, 81, 9929-9305 및 M.C. Rodrluezet al ., Talanta , 2009, 78, 212-216).Recently, aptamers, new molecular recognition materials, have attracted much attention because of their specific binding ability to various target substances, such as proteins, enzymes, and even small drugs, and immune sensors based on these have been developed. Compared with antibodies commonly used in immunosensors, aptamers have a high affinity and specificity and can be mass-produced because they can be synthesized chemically outside the body only by knowing the nucleotide sequence. It has the ability to bind to a wide range of target materials such as ions, small organic molecules, proteins, and cells, making it possible to measure a large number of substances. Its small size also makes it ideal for therapeutic purposes. Sensors using aptamers having many of these advantages include a label-type sensing system and a non-labeled sensing system. Label-based sensing systems have the disadvantage of being able to measure with various techniques, have high sensitivity, take a long time for pretreatment or analysis, and have complex sensing processes (X. Chu et al. , Anal . Chem ., 2007, 79, 7492-7500). The latter has the disadvantage of being simple and short in analysis time, but requiring expensive equipment and high detection limits (XB Yin et al ., Anal . Chem ., 2009, 81, 9929-9305 and MC Rodrluez et. al ., Talanta , 2009, 78, 212-216).

이러한 단점들을 모두 보완하기 위해 바이오 기술(Biology Technology, BT)을 기반으로 나노기술(Nano Technology)을 융합시켜 하나의 융합기술인 나노-바이오(NT-BT)기술을 통해 단백질을 검출하는 바이오센서 연구가 활발히 진행되고 있다. 나노-바이오 분야에서는 특정 바이오 물질의 검출, 분석 및 정량화를 위한 다양한 방법들이 개발되고 있다.   In order to make up for these shortcomings, biosensor research that detects proteins through nano-bio (NT-BT) technology by fusing nanotechnology based on biotechnology (BT) It is actively underway. In the field of nano-bio, various methods for the detection, analysis and quantification of specific biomaterials have been developed.

많은 나노물질들 중에서 나노입자(또는 나노분체(nanopowder))는 100나노미터(nm) 미만의 1 이상의 차원을 갖는 미세한 입자이다. 나노입자는 그 크기가 임의의 소정 특성과 관련된 임계 길이 등급보다 작게 되는 경우에, 본질적으로 새로운 특성을 나타낼 수 있기 때문에 다양한 분야에서 관심을 받고 있다.   Among many nanomaterials, nanoparticles (or nanopowders) are fine particles having one or more dimensions of less than 100 nanometers (nm). Nanoparticles are of interest in various fields because they can exhibit essentially new properties when their size becomes smaller than the critical length grade associated with any given property.

나노입자는 다양한 유기 분자들과 안정한 결합을 형성할 수 있으며, 크기를 다양하게 조절하여 합성할 수 있다는 장점이 있다. 또한 부피비에 비해 넓은 표면적을 갖기 때문에 부피가 같더라도 더 많은 양의 물질을 결합시킬 수 있다는 장점이 있다.Nanoparticles can form stable bonds with various organic molecules, and can be synthesized by controlling various sizes. In addition, since it has a large surface area compared to the volume ratio there is an advantage that can be combined in a larger amount of material even if the same volume.

이러한 나노입자의 장점을 이용하여 면역센서 도입시키는 연구(Guonan Chen et al ., Anal . Chem ., 2010, 82, 1527-1534)가 활발히 진행되고 있다. A study to introduce an immune sensor using the advantages of these nanoparticles (Guonan Chen et al ., Anal . Chem ., 2010, 82, 1527-1534).

상기 나노입자 중 전기화학적 활성을 갖는 나노입자 합성에 관한 연구(R. W. Murray et al . Langmuir , 2009, 25, 10370-10375 및 S. George et al . ACS Nano , 2010, 4, 15-19)와 이를 바이오센서에 적용시키는 연구(A. Fainsteinet al ., J. AM. CHEM . SOC .2008, 130, 12690-12697)가 발표되었다. A study on the synthesis of nanoparticles having electrochemical activity among the nanoparticles (RW Murray et al . Langmuir , 2009, 25, 10370-10375 and S. George et al . ACS Nano , 2010, 4, 15-19) and its application to biosensors (A. Fainstein et. al ., J. AM. CHEM . SOC . 2008, 130, 12690-12697).

이에 따라 본 발명은 상기 전기화학적 활성을 갖는 나노입자를 비표지 방식의 압타머 바이오센서에 도입시켰다. Accordingly, the present invention introduces the nanoparticles having the electrochemical activity into the unlabeled aptamer biosensor.

본 발명에서는 매우 간단하면서, 비표지 방식으로서 나노입자를 이용하여 측정함에 따라 높은 민감도와 낮은 검출한계를 갖는 새로운 방식의 전기화학적인 압타머 바이오센서를 연구하였다.  In the present invention, a new method of electrochemical aptamer biosensor, which is very simple and has high sensitivity and low detection limit as measured using nanoparticles as an unlabeled method, has been studied.

상기 전기화학적 활성을 갖는 나노입자를 이용한 비표지 방식 압타머 바이오센서의 단백질(분석물질) 검출원리는 다음과 같다.  The principle of protein (analyte) detection of an unlabeled aptamer biosensor using nanoparticles having electrochemical activity is as follows.

압타머 바이오센서에서 작업전극인 금 전극위에 단백질(분석물질)과 특이적 결합을 하는 압타머를 일정농도 고정시킨다. 이때, 금 전극과 잘 결합하도록 단일가닥 핵산 압타머 DNA 5끝에 티올기를 도입시켰고, 단백질(분석물질)과의 효율적인 결합을 위해 6개의 티민 공간자 또한 도입시켰다. 압타머를 12~14시간 정도 금전극에 고정시킨 후, 금 전극과 결합하지 않은 압타머를 제거하기 위해서 세척과정을 거친다. 그리고 금 전극 표면에 빈 공간을 메워주기 위해서 6-머캅토-1헥산올(6-mercapto-1-hexanol)을 이용하여 압타머와 단백질(분석물질)간의 상호작용이 수월해 지도록 고정시켰다. 이러한 단층을 형성시킨 후 세척과정을 거치고, 단백질(분석물질)을 농도 별로 반응시켜 압타머와 단백질(분석물질)간의 결합을 유도한다. 또 한차례 세척과정을 거친다. 마지막으로 전기화학적 신호를 얻기 위해서 산화-환원 매개체가 도입된 나노입자를 사용했다. 이러한 나노입자는 단백질(분석물질)에 의한 가리움 효과를 극대화 시켜주는 장점을 갖는다. 그러므로 본 압타머 바이오센서는 단백질(분석물질)이 각 농도 별로 압타머와 결합함으로써 단백질(분석물질)의 농도가 고농도 일수록 산화-환원 매개체가 도입된 나노입자가 전극에 도달하지 못하여 산화환원이 용이하지 못하게 되므로, 전기화학적 신호가 작아지게 되는 것이다. In the aptamer biosensor, the aptamer, which binds specifically to a protein (analyte), is fixed on a gold electrode, which is a working electrode. At this time, a thiol group was introduced at 5 ends of the single-stranded nucleic acid aptamer DNA to bind well with the gold electrode, and 6 thymine spacers were also introduced for efficient binding with the protein (analyte). After fixing the aptamer to the gold electrode for about 12 to 14 hours, the aptamer is washed to remove the aptamer not bound to the gold electrode. In addition, 6-mercapto-1hexanol (6-mercapto-1-hexanol) was used to fill the voids on the surface of the gold electrode to facilitate interaction between the aptamer and the protein (analyte). After forming the monolayer, the washing process is performed, and the protein (analyte) is reacted by concentration to induce binding between the aptamer and the protein (analyte). It is also washed once again. Finally, nanoparticles with redox mediators were used to obtain electrochemical signals. These nanoparticles have the advantage of maximizing the screening effect by the protein (analyte). Therefore, in this aptamer biosensor, the protein (analyte) binds to the aptamer at each concentration, so that the higher the concentration of protein (analyte), the more easily the redox mediated nanoparticles with the redox mediator do not reach the electrode. As a result, the electrochemical signal becomes smaller.

이러한 압타머 바이오센서의 검정곡선은 단백질(분석물질)이 저 농도일수록 전극과 나노입자간의 산화-환원이 수월해지므로 전기화학적 신호가 증가하게 되는 반비례 곡선을 갖는다. The calibration curve of the aptamer biosensor has an inverse curve that increases the electrochemical signal because the lower the protein (analyte), the easier redox-electrode between the electrode and the nanoparticle.

상기 결합된 압타머-단백질 결합물질은 강한 음전하를 띄게 된다.  The bound aptamer-protein binding material has a strong negative charge.

본 발명에서는 강한 음전하를 띈 전기화학적으로 활성을 갖는 나노입자를 합성하여, 이를 이용하여 나노입자와 압타머-단백질 결합물질간의 반발력을 증대시켜 농도간의 전기화학적 신호차이를 증가시켜 농도간의 구별을 향상시키고자 하였다. In the present invention, by synthesizing the nanoparticles having a strong negatively charged electrochemically active, using them to increase the repulsive force between the nanoparticles and the aptamer-protein binding material to increase the electrochemical signal difference between concentrations to improve the distinction between concentrations I wanted to.

상기 전기화학적 압타머 바이오센서는 값비싼 큰 장비의 요구 없이 경제적이고, 다른 검출장비 못지 않은 낮은 검출한계 및 높은 민감도와 빠른 시간 내에 분석을 할 수 있다는 장점을 갖는다.
The electrochemical aptamer biosensor is economical without the need for expensive large equipment, and has the advantage that the analysis can be performed in a short time with low detection limit and high sensitivity as other detection equipment.

기존에 알려져 있는 압타머 바이오센서는 두 개의 압타머를 사용하는 샌드위치 면역분석법으로 연구되어 왔다. 이러한 샌드위치면역분석법은 민감도가 우수하여 널리 이용되기는 하나, 분석물질의 다른 두 결합부위를 갖는 압타머를 찾기 어렵다는 단점이 있다. 또한 두 번째 압타머 끝에 효소나 동위원소, 형광 물질 등의 표지를 접합하는 데에도 어려움이 크며, 실험 단계가 복잡하고 측정시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.  Known aptamer biosensors have been studied in sandwich immunoassays using two aptamers. Although the sandwich immunoassay is widely used due to its excellent sensitivity, it is difficult to find an aptamer having two other binding sites of an analyte. In addition, it is difficult to conjugate the label of enzyme, isotope, fluorescent material, etc. at the end of the second aptamer, and it has a disadvantage that the experimental step is complicated and the measurement time is long.

복잡한 실험단계에서 초래되는 오차, 측정기기를 다루는데 미숙함이 있는 부분에서 오는 오차 등 여러 가지 측면에서 실험적 오차를 발생할 확률이 높다.  There is a high probability that experimental errors will occur in many ways, such as errors resulting from complex experimental stages, and errors from immature parts of handling measurement equipment.

이상의 기존 기술에서 보듯이 종래의 방법들은 복잡한 실험단계를 필요로 하거나, 큰 기기의 사용으로 인한 복잡성, 숙련된 측정자가 필요하다는 문제점이 있다. 따라서 실험과정이 간단하면서도 민감도가 높고, 전문적으로 숙련된 측정자 없이도 측정할 수 있는 전기화학적 압타머 바이오센서들이 요구된다.
As shown in the existing technology, the conventional methods require a complicated experimental step, a complexity due to the use of a large device, and a problem of requiring an experienced measurer. Therefore, there is a need for an electrochemical aptamer biosensor that is simple but highly sensitive and can be measured without a professionally skilled person.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 두 개의 압타머를 사용하지 않고, 한 개의 압타머 사용만으로도 측정할 수 있도록 비표지 방식의 전기적 활성을 갖는 나노입자를 압타머 바이오센서에 적용하고자 한다.   In order to solve the above problems, the present invention intends to apply nanoparticles having non-labeled electrical activity to an aptamer biosensor so that it can be measured using only one aptamer without using two aptamers.

본 발명에 의한 압타머 바이오센서는 두 번째 압타머 끝에 표지를 달지 않고 측정하는 방법으로써, 비표지 방식의 모델을 이용하여 이에 전기화학적 활성을 갖는 나노입자를 합성하여 전기화학적 신호를 얻을 수 있으며, 실험과정이 복잡하지 않고 간편하여 빠른 시간 내에 측정할 수 있으므로, 이를 통해 분석물질의 농도를 기존의 센서보다 민감하고, 정확하게 측정할 수 있다.
The aptamer biosensor according to the present invention is a method of measuring a second aptamer without attaching a label to it, and by using a non-labeled model, a nanoparticle having electrochemical activity can be synthesized to obtain an electrochemical signal. Since the experimental procedure is not complicated and can be measured in a short time, the concentration of the analyte can be measured more sensitively and accurately than the conventional sensor.

본 발명에 의한 센서는 금 전극 위에 고정화된 압타머와 특이적으로 결합하는 단백질(분석물질)간에 상호작용을 이용하여 전기화학적인 활성물질에 의한 전극과의 전자전달을 측정하여 단백질(분석물질)을 정량하는 것이다. 본 센서는 하나의 골격체로 일정한 크기를 가지는 나노입자를 전기화학적 물질로서 사용하여 단백질-압타머 결합물질에 의해 발생하는 가리움 효과를 더욱 증가시키고 이를 이용하여 센서의 감도와 재현성, 정확성을 향상시켰고, 검출한계를 10-14 M까지 더욱 낮추어 특정 단백질과 결합하는 압타머의 염기서열을 연구하는 생물학 분야에 도움이 될 수 있다. 보통 압타머와 특정 단백질과의 결합을 측정하는 수정미세저울(quartz crystal microbalance(QCM)), 표면 플라즈몬 공명(surface plasmonresonance (SPR)), 원자 힘 현미경(atomic force microscopy (AFM)) 등의 장비들은 값 비싼 비용을 요구하고, 장비들을 다루는데 어려움이 있어 검출하는데 문제점이 있지만, 상기 압타머 바이오센서를 이용한 측정은 빠르고 경제적이며 신뢰성 있는 결과를 도출해 낼 수 있다.
The sensor according to the present invention measures the electron transfer with the electrode by the electrochemical active material using the interaction between the protein (analyte) specifically binding to the aptamer immobilized on the gold electrode protein (analyte) To quantify. The sensor uses nanoparticles of a certain size as an electrochemical material to further increase the screening effect caused by the protein-aptamer binding material, thereby improving the sensitivity, reproducibility and accuracy of the sensor. Lowering the detection limit to 10 -14 M may help the biology field to study the sequence of aptamers that bind specific proteins. Equipment such as quartz crystal microbalance (QCM), surface plasmonresonance (SPR), and atomic force microscopy (AFM), which usually measure the binding of aptamers to specific proteins, Although expensive, and difficult to handle the equipment, there is a problem in the detection, but the measurement using the aptamer biosensor can produce fast, economical and reliable results.

도 1은 표지방식과 비표지 방식의 센싱시스템 비교.
도 2는 본 발명에서 제시한 비표지 방식의 압타머 바이오센서의 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 산화-환원 매개체역할을 하는 나노입자를 이용한 압타머 바이오센서에서의 검정곡선.
도 4는 7 nm와 14 nm의 크기를 갖는 페로센이 도입된 실리카 나노입자의 합성과정.
도 5는 7 nm와 14 nm의 크기를 갖는 페로센이 도입된 음전하성 실리카 나노입자의 합성과정.
도 6은 페로센이 도입된 실리카 나노입자의 주사 속도 변화에 따른 순환전압전류도.
도 7은 나노입자의 TEM 이미지.
도 8은 전기화학적 활성을 갖는 단분자를 이용한 압타머 바이오센서의 개념도.
도 9는 전기화학적 활성을 갖는 단분자를 이용하여 측정한 순환전압전류도.
도 10은 페로센이 도입된 7 nm의 실리카 나노입자를 이용하여 측정한 트롬빈의 네모파전압
도 11은 페로센이 도입된 14 nm의 실리카 나노입자를 이용하여 측정한 트롬빈의 네모파전압전류도와 검정곡선.
도 12는 페로센이 도입된 14 nm의 음전하성 실리카 나노입자를 이용하여 측정한 트롬빈의 네모파전압전류도와 검정곡선.
1 is a comparison between the sensing method of the label and non-label method.
Figure 2 is a conceptual diagram of a non-labeled aptamer biosensor presented in the present invention.
3 is a calibration curve in the aptamer biosensor using nanoparticles to act as a redox mediator according to the present invention.
Figure 4 is a synthesis of ferrocene-incorporated silica nanoparticles having a size of 7 nm and 14 nm.
5 is a synthesis process of the negatively charged silica nanoparticles introduced ferrocene having a size of 7 nm and 14 nm.
6 is a cyclic voltammogram according to the change in scanning speed of ferrocene-introduced silica nanoparticles.
7 is a TEM image of nanoparticles.
8 is a conceptual diagram of an aptamer biosensor using a single molecule having electrochemical activity.
9 is a cyclic voltammogram measured using a single molecule having electrochemical activity.
10 shows square wave voltages of thrombin measured using 7 nm silica nanoparticles containing ferrocene.
11 is a square wave voltammetry and calibration curve of thrombin measured using 14 nm silica nanoparticles in which ferrocene is introduced.
12 is a square wave voltammogram and calibration curve of thrombin measured using 14 nm negatively charged silica nanoparticles in which ferrocene is introduced.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 나노입자를 이용한 비표지방식의 전기화학적 압타머 바이오센서는 압타머-단백질(분석물질) 결합물질이 고정된 작업전극 및 기준전극와 보조전극을 포함하는 전기화학적 압타머 바이오센서로써, 전기화학적 활성을 갖는 나노입자를 이용하여 단백질(분석물질) 농도에 따른 산화-환원 전류를 얻는다.  In order to achieve the above object, the non-labeled electrochemical aptamer biosensor using nanoparticles includes an electrochemical pressure including a working electrode to which an aptamer-protein (analyte) binding material is fixed and a reference electrode and an auxiliary electrode. As a timer biosensor, redox currents are obtained according to protein (analyte) concentration using nanoparticles having electrochemical activity.

본 발명에 따른 작동 전극 위에 형성되는 각각의 반응 시약층은 시약용액 약 40㎕양을 도포함으로써 형성된다. 이러한 시약층은 압타머, 단층을 형성시키기 위한 블로킹용액과 단백질(분석물질)을 포함한다.  Each reaction reagent layer formed on the working electrode according to the present invention is formed by applying about 40 [mu] l of reagent solution. This reagent layer contains aptamer, blocking solution and protein (analyte) to form a monolayer.

본 발명에 따른 5'-GGT TGG TGT GGT TGG-3'의 서열을 갖는 단일가닥핵산 압타머는 금 전극과의 결합을 위해 5' 끝에 티올기(thiol group)를 도입하였고, 분석물질과의 결합을 위한 삼차원적 구조를 유지시키기 위해 티민(thymine), 시토신(cytosine), 메틸기(methyl group)등 공간자를 도입하는 것이 바람직하다.  Single-stranded nucleic acid aptamer having a sequence of 5'-GGT TGG TGT GGT TGG-3 'according to the present invention introduced a thiol group at the 5' end for binding to the gold electrode, In order to maintain a three-dimensional structure for the thymine (cymine), cytosine (cytosine), it is preferable to introduce a space, such as a methyl group (methyl group).

본 발명에 사용된 전기화학적 활성을 갖는 나노입자는 본래의 특성이 산화-환원 매개체 역할을 하는 전도성(conductivity) 나노입자를 사용하는 것과 나노입자 겉표면 또는 나노입자 내부에 전기화학적 활성을 갖는 물질을 도입하는 방법으로 나뉠 수 있다.  The electrochemically active nanoparticles used in the present invention are characterized by the use of conductive nanoparticles whose intrinsic properties serve as oxidation-reduction mediators, as well as materials having electrochemical activity on the surface or inside the nanoparticles. It can be divided into ways of introduction.

상기 본래의 특성이 산화-환원 매개체 역할을 하는 나노입자로서 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 주석(Sn), 철(Fe), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 타이타늄 (Ti), 탄탈럼(Ta), 니오비움(Nb), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 란탄눔(La), 세슘(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴 (Nd), 사마륨(Sm), 안티모니(Sb), 비스무트(Bi), 납(Pb), 탈륨(Tl), 인듐(In), 텔루륨(Te), 크롬(Cr), 바나듐(V), 망간(Mn), 몰리브데넘(Mo), 코발트(Co), 로듐 (Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 레륨(Re), 이리듐(Ir) 등과 같은 전도성 금속원소 또는 이들의 금속산화물이 하나 또는 그 이상의 배합으로 합성된 그룹으로부터 나노입자를 선택한다.  As the nanoparticles whose original properties act as redox mediators, silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), tin (Sn), iron (Fe), nickel (Ni), Ruthenium (Ru), Titanium (Ti), Tantalum (Ta), Niobium (Nb), Hafnium (Hf), Tungsten (W), Yttrium (Y), Zinc (Zn), Zirconium (Zr), Aluminum (Al ), Lanthanum (La), Cesium (Ce), Praseodymium (Pr), Neodymium (Nd), Samarium (Sm), Antimony (Sb), Bismuth (Bi), Lead (Pb), Thallium (Tl), Indium (In), tellurium (Te), chromium (Cr), vanadium (V), manganese (Mn), molybdenum (Mo), cobalt (Co), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os) ), Nanoparticles are selected from the group in which conductive metal elements such as rheium (Re), iridium (Ir), or metal oxides thereof are synthesized in one or more combinations.

상기 전자전달 산화-환원 매개체를 도입할 수 있는 나노입자로서 실리카(Si), 은(Ag), 금(Au), 백금 (Pt), 구리(Cu), 주석(Sn), 철(Fe), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 타이타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 니오비움(Nb), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 란탄눔(La), 세슘(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 안티모니(Sb), 비스무트(Bi), 납(Pb), 탈륨(Tl), 인듐(In), 텔루륨(Te), 크롬(Cr), 바나듐(V), 망간(Mn), 몰리브데넘(Mo), 코발트(Co), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 레륨(Re), 이리듐(Ir) 등과 같은 원소 또는 이와 같은 금속산화물이나 무기산화물의 하나 또는 그 이상의 배합으로 합성된 나노입자를 선택한다.  As nanoparticles into which the electron transfer redox mediator can be introduced, silica (Si), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), tin (Sn), iron (Fe), Nickel (Ni), Ruthenium (Ru), Titanium (Ti), Tantalum (Ta), Niobium (Nb), Hafnium (Hf), Tungsten (W), Yttrium (Y), Zinc (Zn), Zirconium (Zr ), Aluminum (Al), lanthanum (La), cesium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), antimony (Sb), bismuth (Bi), lead (Pb), thallium (Tl), indium (In), tellurium (Te), chromium (Cr), vanadium (V), manganese (Mn), molybdenum (Mo), cobalt (Co), rhodium (Rh), palladium (Pd) ), Nanoparticles synthesized from one or more combinations of elements such as osmium (Os), rheumium (Re), iridium (Ir), or metal oxides or inorganic oxides.

상기 나노입자에 도입할 산화-환원 매개체로서 페로센(ferrocene), 페로센 유도체(ferrocene derivatives), 퀴논(quinones), 퀴논 유도체(quinone derivatives), 루세늄 아민 복합체(ruthenium ammine complexes), 오스뮴(II), 오스뮴(III), 오스뮴(IV) 복합체 (osmium complex), 메탈로센(metallocene), 메탈로센 유도체(metallocene derivatives), 포타슘헥사시아노페레이트(II)(Potassium hexa-cyanoferrate (II)), 멜돌라 블루(Melola's blue), 프루시안 블루(Prussian blue) 디클로로페놀인도피놀 (dichlorophenolindophenol(DCPIP)), o-페닐렌다이아민(o-phenylenediamine(o-PDA), 3,4-디하이드록시벤즈알데하이드(3,4-hydroxybenzaldehyde(3,4-DHB)), 비오로겐(viologen), 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane(TCNQ)), 테트라티아풀발렌(tetrathiafulvalene(TTF)), N-메틸아시디니움(N-methylacidinium(NMA+)), 테트라티아테트라센(tetrathiatetracene(TTT)), N-메틸페나지니움(N-methylphenazinium(NMP+)), 3-메틸-2-벤조티오조리논히드라존(3-methyl-2-benzothiozolinonehydrazone), 2-메톡시-4-아릴페놀(2-methoxy-4-allylphenol), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrin (AAP)), 디메틸아닐린(dimethylaniline), 4-아미노안티피렌(4-aminoantipyrene), 4-메톡시나프톨 (4-methylnaphthol), 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(3,3‘,5,5-tetramethylbenzidine(TMB)), 2,2-아지노-디-[3-에틸-벤즈티아졸린술포네이트] (2,2-azinodi-[3-ethylbenzthiazolinesulfonate]), o-디아지니딘(o-dianisidine), o-톨루이딘 (o-toluidine), 2,4-디클로로페놀(2,4-dichlorophenol), 4-아미노페나존(4-aminophenazone), 벤지딘 (benzidine)으로 이루어진 그룹 중 하나 또는 그 이상을 선택하여 나노입자에 도입, 합성한다.As the redox mediator to be introduced into the nanoparticles, ferrocene (ferrocene), ferrocene derivatives (ferrocene derivatives), quinones (quinones), quinone derivatives (ruthenium ammine complexes), osmium (II), Osmium (III), osmium (IV) complex, metallocene, metallocene derivatives, potassium hexa-cyanoferrate (II), Mel aldolase blue (Melola's blue), prussian blue (prussian blue) dichlorophenol in flight play (dichlorophenolindophenol (DCPIP)), o - phenylenediamine (o- phenylenediamine (o -PDA), 3,4- dihydroxy- Benzaldehyde (3,4-hydroxybenzaldehyde (3,4-DHB)), viologen, 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ) )), Tetrathiafulvalene (TTF), N-methylacidinium (NMA +), tetrathiatetracene (TTT), N- Methylphenazinium (N-methylphenazinium (NMP +)), 3-methyl-2-benzothiozolinonehydrazone (3-methyl-2-benzothiozolinonehydrazone), 2-methoxy-4-arylphenol (2-methoxy-4 -allylphenol, 4-aminoantipyrin (AAP), dimethylaniline, 4-aminoantipyrene, 4-methoxynaphthol, 4-methylnaphthol, 3,3 ', 5,5'-tetramethylbenzidine (3,3 ', 5,5-tetramethylbenzidine (TMB)), 2,2-azino-di- [3-ethyl-benzthiazolinesulfonate] (2,2-azinodi- [3-ethylbenzthiazolinesulfonate]), o - Dia Genie Dean (o -dianisidine), o - toluidine (o -toluidine), 2,4- dichloro-phenol (2,4-dichlorophenol), 4- amino-Pena zone (4-aminophenazone ), One or more of the group consisting of benzidine is introduced into the nanoparticles and synthesized.

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.

도 4는 본 발명에 따른 산화-환원 매개체가 도입된 실리카 나노입자 제조방법에 관한 절차도이다. 이를 참조하여 산화-환원매개체가 도입된 실리카 나노입자를 제조하는 공정에 대하여 상세하게 설명한다.
Figure 4 is a process diagram for a method for producing silica nanoparticles introduced redox mediator according to the present invention. With reference to this, a process for producing silica nanoparticles into which an oxidation-reduction medium is introduced will be described in detail.

실시예Example 1. 전기화학적 활성을 갖는  1. Having electrochemical activity 실리카나노입자Silica nanoparticles 합성 synthesis

<단계 1> 아민기(amine group)가 도입된 실리카 나노입자 합성<Step 1> Synthesis of Silica Nanoparticles with an Amine Group

상용화된 7 nm 또는 14 nm 크기의 훈증된 실리카 나노입자(fumed silica nanoparticle) 2g(1g 실리카 나노입자 당 7 nm 크기의 나노입자는 3.01 mmol, 14 nm 크기의 나노입자는 1.99 mmol의 silanol group)을 톨루엔(toluene) 55 mL에 넣고 reflux를 시작한다. 5분 후에 톨루엔 5 ml에 3-아미노프로필트라이메톡시실레인(3-aminopropyltrimethoxysilane(APTMS)) 적당과량, 6 mL(7 nm 나노입자) 또는 3 mL(14 nm 나노입자)를 혼합한 용액을 한 방울씩 매우 천천히 적가한 후 reflux를 유지하며 24시간 동안 반응시킨다. 원심분리기를 이용해 4000 rpm에서 나노입자와 용액을 분리하였으며, 그 후 톨루엔을 다시 넣고 분산시켜 세척해준다. 같은 과정을 3회 더 거친 후 원심분리기로 나노입자를 분리하고 오븐에서 130℃로 24시간 건조시킨다.2 g of commercially available fumed silica nanoparticles of 7 nm or 14 nm (3.01 mmol for 7 nm nanoparticles and 1.99 mmol for 14 nm nanoparticles per 1 g silica nanoparticles) Add 55 mL of toluene and start reflux. After 5 minutes, 5 ml of toluene was mixed with an appropriate amount of 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), 6 mL (7 nm nanoparticles) or 3 mL (14 nm nanoparticles). Dropwise dropwise very slowly and react for 24 hours while maintaining reflux. The nanoparticles and the solution were separated using a centrifuge at 4000 rpm. Then, the toluene was added again, dispersed and washed. After the same procedure three more times, the nanoparticles were separated by centrifugation and dried in an oven at 130 ° C. for 24 hours.

<단계 2> 페로센(ferrocene)이 도입된 실리카나노입자의 합성<Step 2> Synthesis of Silica Nanoparticles with Ferrocene

페로센카르복실산(ferrocenecarboxylic acid) 2.06 g(9 mmol, 7 nm의 나노입자) 또는 1.4g(9 mmol, 14 nm의 나노입자)과 하이드록시벤조트리아졸 (hydroxybenzo-triazole(HOBt)) 1.3 g (9.6 mmol, 7 nm의 나노입자) 또는 0.86 g (6.2 mmol)을 디메틸포름아마이드(dimethylformamide(DMF))에 녹인다. 이 용액에 합성을 통해 얻은 아민기를 가지는 실리카나노입자(7 nm인 경우 약 6.02 mmol의 아민기, 14 nm인 경우 약 3.98 mmol의 아민기)를 첨가한다. 이 용액을 초음파분쇄기를 통해 완전히 분산시킨 후, 아민과 카르복실산의 반응 유도체인 N,N-다이이소프로필카보다이아마이드(N,N-diisopropylcarbodiimide)를 1.5 mL(9.6 mmol, 7 nm의 나노입자) 또는 1 mL(3.2 mmol, 14nm의 나노입자)천천히 첨가한 후 상온에서 24시간 동안 격렬히 반응시킨다. 원심분리기를 이용해 9000 rpm에서 나노입자와 용액을 분리하며, 그 후 디메틸포름아마이드를 다시 넣고 5분간 초음파분쇄기(ultrasonicator)를 이용해 나노입자를 분산시켜 세척해 준다. 같은 과정을 3회 더 거친 후, 전기화학적 측정에 사용될 완충용액(pH 7.0 PBS 0.1M (NaCl 10 mM))을 이용하여 2회 세척한 후, 에탄올(ethanol)을 이용하여 2회 세척한다. 완전히 세척된 합성된 나노입자는 진공건조를 위해 둥근바닥플라스크에 완전히 분산시킨 후 진공 하에서 24시간 건조시킨다.
2.06 g (9 mmol, 7 nm nanoparticles) or 1.4 g (9 mmol, 14 nm nanoparticles) and 1.3 g (hydroxybenzo-triazole (HOBt)) of ferrocenecarboxylic acid 9.6 mmol, 7 nm nanoparticles) or 0.86 g (6.2 mmol) is dissolved in dimethylformamide (DMF). To this solution is added silica nanoparticles having an amine group obtained through synthesis (about 6.02 mmol of amine group at 7 nm and about 3.98 mmol of amine group at 14 nm). After the solution was completely dispersed by an ultrasonic grinder, amine and carboxylic acid derivatives the reaction of N, N in - diisopropyl amide carbonyl di (N, N -diisopropylcarbodiimide) nanoparticles of 1.5 mL (9.6 mmol, 7 nm ) Or 1 mL (3.2 mmol, 14 nm nanoparticles) was added slowly and then reacted vigorously at room temperature for 24 hours. The nanoparticles and the solution are separated by using a centrifuge at 9000 rpm, and then dimethylformamide is added again, and the nanoparticles are dispersed and washed by using an ultrasonic grinder (ultrasonicator) for 5 minutes. After the same procedure three more times, two washes with a buffer solution (pH 7.0 PBS 0.1M (NaCl 10 mM)) to be used for electrochemical measurement, followed by two washes with ethanol. The fully washed synthesized nanoparticles were completely dispersed in a round bottom flask for vacuum drying and then dried under vacuum for 24 hours.

도 5는 본 발명에 따른 전기화학적 활성을 갖는 음전하성 실리카 나노입자 제조방법에 관한 절차도이다. 이를 참조하여 전기화학적 활성을 갖는 음전하성 실리카 나노입자를 제조하는 공정에 대하여 상세하게 설명한다.
Figure 5 is a procedure for the manufacturing method of the negatively charged silica nanoparticles having electrochemical activity according to the present invention. With reference to this it will be described in detail for the process of producing negatively charged silica nanoparticles having electrochemical activity.

실시예Example 2. 전기화학적 활성을 갖는  2. Having electrochemical activity 음전하성Negative charge 실리카 나노입자합성 Silica Nanoparticle Synthesis

<단계 1> 페로센이도입된 실리카 나노입자 합성<Step 1> Ferrocene-introduced silica nanoparticle synthesis

상기 실시예 1의 과정을 실시하여 전기화학적 활성을 갖는 분자, 페로센이 도입된 실리카 나노입자를 합성한다.The procedure of Example 1 was carried out to synthesize silica nanoparticles into which a molecule having electrochemical activity, ferrocene was introduced.

<단계 2> 페로센이 도입된 음전하성 실리카 나노입자 합성<Step 2> Synthesis of negatively charged silica nanoparticles with ferrocene

합성된 페로센이 도입된 실리카나노입자를 0.2M의 포타슘터트-뷰톡사이드 (potassium tert -butoxide)를 정제된 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran(THF)) 100 mL를 넣어준다. 합성된 페로센이 도입된 실리카 나노입자를 용액에 첨가한 후 초음파분쇄기를 이용하여 완전히 분산시킨 후, 1,3-프로페인술톤(1,3-propanesultone) 2.22 g(18 mmol, 7 nm의 나노입자) 또는 1.46 g(12 mmol, 14 nm의 나노입자)을 테트라하이드로퓨란 20mL에 묽힌 후, additional funnel을 이용하여 한 방울씩 첨가한 후 50 ℃에서 24시간 동안 반응시킨다. 원심분리기를 이용해 9000 rpm에서 나노입자와 용액을 분리한다. 테트라하이드로퓨란을 다시 넣고 5분간 초음파분쇄기를 이용해 나노입자를 분산시켜 세척해 주었다. 같은 과정을 2회 더 세척한 후 완충용액(pH 7.0 PBS 0.1 M (NaCl 10mM))을 이용해 3회 더 세척, 에탄올(ethanol)을 이용해 3회 세척한 후 진공건조를 나노입자를 완전히 건조 시킨다.
100 mL of purified tetrahydrofuran (THF) was added to the synthesized ferrocene-incorporated silica nanoparticles of 0.2 M potassium tert - butoxide. The synthesized ferrocene-incorporated silica nanoparticles were added to the solution and completely dispersed using an ultrasonic crusher, followed by 2.22 g (18 mmol, 7 nm nanoparticles) of 1,3-propanesultone. ) Or 1.46 g (12 mmol, 14 nm nanoparticles) was diluted in 20 mL of tetrahydrofuran, and then added dropwise using an additional funnel and reacted at 50 ° C. for 24 hours. Separate the nanoparticles and solution at 9000 rpm using a centrifuge. Tetrahydrofuran was put back and the nanoparticles were dispersed and washed using an ultrasonic mill for 5 minutes. After washing the same process two more times, three more washes with a buffer solution (pH 7.0 PBS 0.1 M (NaCl 10mM)), three times with ethanol (ethanol) to completely dry the nanoparticles in vacuum drying.

실시예Example 3.  3. 순환전압전류법을Cyclic voltammetry 이용한 전기화학적 활성 측정 Measurement of electrochemical activity using

일정 양의 전기화학적 활성을 갖는 실리카 나노입자를 완충용액(pH 7.0 PBS 0.1M(NaCl 10mM))에 초음파분쇄기를 이용하여 완전히 분산시킨다. 분산시킨 용액을 전기화학 측정장비인 CH Instrument 사의 Electrochemical analyzer workstation 760D 장비를 이용하여 측정하였다. 순환전압전류법의 주사속도는 100 mV/sec. 이다. 측정 결과는 도 9의 감응곡선을 통해 볼 수 있으며, 도 6은 주사속도 증가에 따른 전기화학적 신호의 변화 그래프를 나타낸다. 100 ~ 500 mV/sec. 의 주사속도로 증가시켰으며, 각각 100 mV ~ 700 mV의 전위 영역에서 순환 전압전류법을 2 cycle 실시하였다. 주사 속도의 증가에 따라 전기화학적 신호가 증가하는 것을 볼 수 있었으며 일정하게 증가하였음을 450 mV의 인가전위에서 전류값의 감응 곡선을 통해 알 수 있었다. 도 6을 통해 나노입자에 형성된 페로센의 전기화학적 신호가 가역적이다(reversible)는 것을 확인하였으며, 전기화학적 신호에 문제가 없음을 확인하였다.
Silica nanoparticles having a certain amount of electrochemical activity are completely dispersed in a buffer solution (pH 7.0 PBS 0.1M (NaCl 10mM)) using an ultrasonic mill. The dispersed solution was measured using an electrochemical analyzer workstation 760D instrument of CH Instrument, an electrochemical measuring apparatus. The scanning speed of cyclic voltammetry is 100 mV / sec. to be. The measurement results can be seen through the sensitivity curve of FIG. 9, and FIG. 6 shows a graph of changes in electrochemical signals with increasing scanning speed. 100 to 500 mV / sec. Scanning speed was increased to 2 cycles and cyclic voltammetry was performed in the potential range of 100 mV to 700 mV, respectively. It was found that the electrochemical signal increased with increasing scanning speed, and that the increase was constant through the response curve of the current value at the applied potential of 450 mV. 6, it was confirmed that the electrochemical signal of the ferrocene formed in the nanoparticles was reversible, and it was confirmed that there was no problem in the electrochemical signal.

실시예Example 4. 전기화학적 활성을 갖는  4. Having electrochemical activity 단분자를Single molecule 이용한  Used 트롬빈의Thrombin 측정 Measure

실험방법은 상기에서 제시한 방법 및 원리를 이용하였으며, 실험 조건은 다음과 같다. 완충용액은 pH 7.0, 0.1 M phosphate buffer를 바탕용액으로 사용하였으며, 전기화학적 활성을 갖는 단분자는 페로센카르복실산(ferrocenecarboxylic acid)이고, 1 mM을 사용하였다. 순환전압전류법의 주사속도는 100 mV/sec. 이다. Experimental method was used the method and principle presented above, the experimental conditions are as follows. As a buffer solution, pH 7.0, 0.1 M phosphate buffer was used as a base solution, and a single molecule having electrochemical activity was ferrocenecarboxylic acid, and 1 mM was used. The scanning speed of cyclic voltammetry is 100 mV / sec. to be.

측정 결과는 도 9의 감응곡선을 통해 볼 수 있으며, 각각의 전위에 따른 산화-환원 전류값을 측정하여 시료의 농도에 따른 신호를 측정할 수 있다. 도 9는 전기화학적 활성을 갖는 단분자를 본 발명에 적용하여 순환전압전류법(cyclic voltammetry)을 측정한 것으로, 트롬빈 농도에 따른 신호차이를 볼 수 없었다. 본 발명에서 제시한 가리움 효과가 작은 분자에 의해서는 나타나지 않음을 알 수 있다. 작은 분자의 경우, 트롬빈이 농도에 상관없이 트롬빈의 가리움 효과가 없어 전기화학적 활성물질이 전극에 도달하여 전자전달을 함을 볼 수 있다. 그러므로 입자의 크기가 커야 가리움 효과가 적용됨을 알 수 있다.
The measurement result can be seen through the sensitivity curve of FIG. 9, and the signal according to the concentration of the sample can be measured by measuring the oxidation-reduction current value according to each potential. 9 is a measurement of cyclic voltammetry by applying a single molecule having electrochemical activity to the present invention, and the signal difference according to the thrombin concentration could not be seen. It can be seen that the shielding effect presented in the present invention is not exhibited by small molecules. In the case of small molecules, it can be seen that the electrochemically active material reaches the electrode and transmits electrons because the thrombin has no masking effect of the thrombin regardless of the concentration. Therefore, it can be seen that the screening effect is applied only when the particle size is large.

실시예Example 5. 7  5. 7 nmnm 의 실리카 나노입자를 이용한 Of silica nanoparticles 트롬빈의Thrombin 측정 Measure

상기 실시예 4를 통해 작은 분자가 가리움 효과에 적용되지 않음을 확인하였으므로, 일정 이상의 크기를 갖는 나노입자를 합성하여 트롬빈의 농도에 따른 신호를 측정하였다. Since it was confirmed that the small molecule is not applied to the screening effect through Example 4, a nanoparticle having a predetermined size or more was synthesized and a signal according to the concentration of thrombin was measured.

실험방법은 상기에서 제시한 방법 및 원리를 이용하였으며, 실험 조건은 다음과 같다. 완충용액은 pH 7.0, 0.1 M phosphate buffer를 바탕용액으로 사용하였으며, 페로센이 도입된 7 nm의 크기를 갖는 실리카 나노입자는 1.5 mg/mL의 농도로 측정하였고, 측정기술은 높은 민감도를 가지면서 빠른 분석법으로 충전전류보다 산화/환원반응에 기인되는 패러데이(Faraday) 전류가 더 큰 네모파전압전류법(square wave voltammtetry)을 이용하여 산화전류를 측정하였다.Experimental method was used the method and principle presented above, the experimental conditions are as follows. As a buffer solution, pH 7.0 and 0.1 M phosphate buffer were used as the base solution, and silica nanoparticles having a size of 7 nm in which ferrocene was introduced were measured at a concentration of 1.5 mg / mL. In the analysis, the oxidation current was measured by using square wave voltammtetry, which has a Faraday current due to the oxidation / reduction reaction rather than the charging current.

도 10에서 알 수 있듯이, 실시예 5에서 트롬빈의 농도에 따른 신호차이가 없는 것과는 달리 트롬빈의 농도에 따른 신호차이가 뚜렷이 나타남을 알 수 있다. 즉, 트롬빈에 의한 나노입자의 가리움 효과를 확인할 수 있고, 이에 따른 트롬빈을 효과적으로 검출 할 수 있음을 알 수 있다.
As can be seen in Figure 10, in Example 5, unlike the signal difference according to the concentration of thrombin, it can be seen that the signal difference according to the concentration of thrombin is apparent. That is, it can be seen that the screening effect of the nanoparticles by thrombin, it can be seen that the thrombin can be effectively detected.

실시예Example 6. 14  6. 14 nmnm of 실리카나노입자를Silica nanoparticles 이용한  Used 트롬빈의Thrombin 측정 Measure

상기 실시예 5을 통해 7 nm의 실리카 나노입자가 트롬빈의 농도에 따른 신호가 뚜렷이 나타남을 확인할 수 있었으므로, 더 큰 크기를 갖는 실리카 나노입자를 합성하여 트롬빈 농도에 따른 신호를 측정하였다. 실험 방법과 측정기술은 상기 실시예 5와 같다. Through Example 5, it was confirmed that the 7 nm silica nanoparticles showed a clear signal according to the thrombin concentration. Thus, the nano nanoparticles having a larger size were synthesized and the signal according to the thrombin concentration was measured. Experimental methods and measurement techniques are the same as in Example 5.

도 11 에서 알 수 있듯이, 7 nm의 실리카 나노입자를 사용하여 측정했을 때보다 신호가 더 크고, 트롬빈 농도 간의 신호 격차가 더 큰 것을 알 수 있었다. 또한 검출한계가 10-12 M 임을 확인하였다.
As can be seen in FIG. 11, it was found that the signal was larger and the signal gap between the thrombin concentrations was larger than that measured using 7 nm silica nanoparticles. It was also confirmed that the detection limit was 10 -12 M.

실시예Example 7. 전기화학적 활성을 갖는  7. Having electrochemical activity 음전하성Negative charge 실리카 나노입자를 이용한  Using silica nanoparticles 트롬빈의Thrombin 측정 Measure

전체적으로 음전하를 띄는 트롬빈의 특성을 이용하여, 가리움 효과를 더 향상시키기 위해서 음전하를 띄는 것과 동시에 페로센이 도입된 14 nm의 크기를 갖는 실리카 나노입자를 합성하여 트롬빈 농도에 따른 전류값을 측정하였다. 실험 방법과 측정 기술은 상기 실시예 5,6과 같다.Using the characteristics of thrombin, which is generally negatively charged, silica nanoparticles having a size of 14 nm in which ferrocene was introduced at the same time as negative charges were further synthesized to further improve the screening effect, and current values according to thrombin concentrations were measured. Experimental methods and measurement techniques are the same as in Examples 5 and 6 above.

도 12에서 알 수 있듯이, 일반 페로센이 도입된 나노 입자보다 10-14 M의 더 낮은 검출한계를 얻었다. 그럼으로써, 더 효율적인 가리움 효과를 볼 수 있었다.
As can be seen in Figure 12, a lower detection limit of 10 -14 M than the normal nanoparticles ferrocene introduced. As a result, a more efficient screening effect could be seen.

11: 전극 12: 블로킹용액
13: 일차압타머 14: 단백질
15: 이차압타머 16: 효소
21: 나노입자 22: 전자
23: 페로센 24: 페로세늄
25: 검정곡선 31: 페로센카르복실산
11: electrode 12: blocking solution
13: primary aptamer 14: protein
15: secondary aptamer 16: enzyme
21: nanoparticle 22: electron
23: ferrocene 24: ferrocene
25: calibration curve 31: ferrocenecarboxylic acid

Claims (19)

작업전극 위에 압타머를 고정시킨 뒤 이와 특이적으로 결합하는 단백질(분석물질)의 농도를 전기화학적 활성을 갖는 나노입자를 이용해, 단백질 농도에 따른 나노입자의 작업전극에 대한 접근성의 차이 또는 단백질 농도에 따른 가리움 효과에 의해 나타나는 전기화학적 신호를 얻어, 표지를 쓰지 않고 단백질을 정량하는 전기화학적 비표지 압타머 바이오센서. After fixing the aptamer on the working electrode, the concentration of protein (analyte) that specifically binds to it is determined by using nanoparticles having electrochemical activity. Electrochemical non-labeled aptamer biosensor to obtain the electrochemical signal represented by the screening effect according to, to quantify the protein without using a label. 제1항에 있어서, 전기화학적 신호를 얻는 방법에는 순환전압전류법(cyclic voltammetry), 네모파전압전류법(square wave voltammetry), 정상펄스전압전류법 (normal pulse voltammetry), 펄스차이전압전류법(differential pulse voltammetry), 임피던스(impedance)를 이용한 압타머 바이오센서. The method of claim 1, wherein the electrochemical signal is obtained by cyclic voltammetry, square wave voltammetry, normal pulse voltammetry, pulse difference voltammetry, or the like. Differential pulse voltammetry, aptamer biosensor using impedance. 제2항에 있어서, 전기화학적 측정방법에 사용되는 전극 구성에 있어 작업전극, 보조전극, 기준전극으로 구성된 제3전극계 또는 작업전극, 기준전극으로 구성된 제2전극계를 이용한 압타머 바이오센서. The aptamer biosensor according to claim 2, wherein a third electrode system consisting of a working electrode, an auxiliary electrode, and a reference electrode, or a second electrode system consisting of a working electrode and a reference electrode in an electrode configuration used in an electrochemical measuring method. 제1항에 있어서, 상기 전기화학적 활성을 갖는 나노입자는, 전자에 의해서 산화 또는 환원을 일으키는 나노입자. The nanoparticle of claim 1, wherein the nanoparticle having electrochemical activity causes oxidation or reduction by electrons. 제4항에 있어서, 상기 전기화학적 활성을 갖는 나노입자는, 본래의 성질이 전기화학적 활성을 갖는 나노입자 또는 전기화학적 활성을 갖는 분자를 도입한 나노입자. The nanoparticle according to claim 4, wherein the nanoparticle having electrochemical activity is a nanoparticle having an intrinsic property of electrochemical activity or a molecule having electrochemical activity. 제1항에 있어서, 상기 전기화학적 활성을 갖는 나노입자의 크기를 조절하여, 작업전극 위에 고정된 압타머와 특이적으로 결합한 단백질에 대한 나노입자의 접근성을 다르게 하여 단백질의 농도 격간의 신호차이를 증폭시키는 방법. The method according to claim 1, wherein the size of the nanoparticles having electrochemical activity is adjusted so that the difference in signal concentration between the concentration intervals of the proteins is varied by varying the accessibility of the nanoparticles to the proteins specifically bound to the aptamer fixed on the working electrode. How to amplify. 제1항에 있어서, 압타머와 결합된 단백질이 갖는 음전하성질과 전기화학적 활성을 갖는 음전하성 나노입자를 합성, 이용하여 압타머와 결합된 단백질과 나노입자의 척력현상 통해 단백질의 농도 격간의 신호차이를 증폭시키는 방법. According to claim 1, Synthesis and use of the negative charge of the aptamer-associated protein and the negatively charged nanoparticles having electrochemical activity signal between the concentration interval of the protein through the repulsive force of the aptamer-associated protein and the nanoparticles How to amplify the difference. 제1항에 있어서, 압타머와 결합된 단백질이 갖는 음전하성질과 전기화학적 활성을 갖는 양전하성 나노입자를 합성, 이용하여 압타머와 결합된 단백질과 나노입자의 인력현상 통해 단백질의 농도 격간의 신호차이를 증폭시키는 방법. According to claim 1, Synthesis and use of the negative charge of the aptamer-bound protein and positively charged nanoparticles having electrochemical activity signal between the concentration interval of the protein through the attraction of the aptamer-associated protein and the nanoparticles How to amplify the difference. 제3항에 있어서, 작업전극으로 금(Au) 또는 탄소(C)을 사용한 압타머 바이오센서. The aptamer biosensor according to claim 3, wherein gold (Au) or carbon (C) is used as the working electrode. 제9항에 있어서, 사용되는 작업전극의 종류에는 금 디스크 전극(disk electrode) 또는 금 증착법(sputter)을 이용한 작동전극을 포함한 스크린 프린팅 전극(screen printing electrode). The screen printing electrode of claim 9, wherein the type of working electrode used includes a gold disk electrode or a working electrode using a gold sputtering method. 제9항에 있어서, 사용되는 작업전극의 종류에는 탄소 디스크 전극(disk electrode) 또는 탄소반죽(carbon paste)을 이용한 스크린 프린팅 전극(screen printing electrode). The screen printing electrode of claim 9, wherein the type of working electrode used is a carbon disk electrode or a carbon paste. 제5항에 있어서, 전기화학적 활성을 갖는 분자를 도입할 나노입자는, 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS) 또는 테트라메틸 오르소실리케이트(TMOS)를 스토버(Stober)방법을 이용해 합성된 다양한 크기를 갖는 실리카 나노입자 또는 시중에 판매되는 다양한 크기의 훈증된(fumed) 실리카 나노입자를 구매하여 이용하는 방법. The nanoparticles of claim 5, wherein the nanoparticles into which the molecules having electrochemical activity are to be introduced have various sizes synthesized by using tetraethyl orthosilicate (TEOS) or tetramethyl orthosilicate (TMOS) using the Stover method. Method of purchasing and using silica nanoparticles having or commercially available fumed silica nanoparticles of various sizes. 제12항에 있어서, 상기 다양한 크기의 실리카 나노입자에 일차 아민기(primary amine) 또는 이차 아민기(secondary amine)를 갖는 유기실레인(organo silane)을 무수조건인 톨루엔(toluene)하에서 축합 중합시켜 이를 나노입자에 도입한 뒤, 카르복실기(carboxyl group)를 갖는 페로센인, 페로센카르복실산(ferrocenecarboxylic acid)과 아민기간의 커플링반응(coupling reaction)을 통해 전기화학적 활성을 갖는 분자가 도입된 나노입자. The method of claim 12, wherein the organosilane having a primary amine or a secondary amine to the silica nanoparticles of various sizes by condensation polymerization under anhydrous toluene After introducing this into the nanoparticles, nanoparticles having a electrochemical activity through the coupling reaction of the ferrocene, a ferrocene carboxylic acid (ferrocenecarboxylic acid) with the carboxyl group and the amine period (coupling reaction) . 제8항에 있어서, 전기화학적 활성을 갖는 음전하성 나노입자는 상기 합성 또는 구매한 실리카 나노입자를 상기 방법으로 전기화학적 활성을 띄게 한 후 반응하지 않은 실라노기(silanol)와 1,3-프로페인 술톤간의 고리열림반응(ring opening reaction)을 통해 합성된 술폰산기(sulfonic acid)를 갖는 전기화학적 활성을 띈 음전하성 나노입자. The method according to claim 8, wherein the negatively charged nanoparticles having electrochemical activity are 1,3-propane and silanol unreacted after making the synthesized or purchased silica nanoparticles electrochemically active by the above method. Electrochemically active negatively charged nanoparticles with sulfonic acid synthesized through ring opening reaction between sultones. 제5항에 있어서, 상기 본래의 성질이 전기화학적 활성을 갖는 나노입자는 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 주석(Sn), 철(Fe), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 타이타늄 (Ti), 탄탈럼(Ta), 니오비움(Nb), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al) 등과 같은 전도성 금속원소 또는 이들의 금속산화물이 하나 또는 그 이상의 배합으로 합성된 그룹으로부터 선택되는 나노입자. The nanoparticles of claim 5, wherein the nanoparticles having electrochemical activity of inherent properties include silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), tin (Sn), iron (Fe), and nickel. One or more conductive metal elements such as (Ni), ruthenium (Ru), titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), zirconium (Zr), aluminum (Al), or metal oxides thereof Nanoparticles selected from the group synthesized in combination. 제5항에 있어서, 나노입자에 도입될 전기화학적 활성을 갖는 분자는 페로센 (ferrocene), 페로센 유도체(ferrocene derivatives), 퀴논(quinones), 퀴논 유도체(quinone derivatives), 루세늄 아민 복합체(ruthenium ammine complexes), 오스뮴(II), 오스뮴(III), 오스뮴(IV) 복합체(osmium complex), 메탈로센 (metallocene), 메탈로센 유도체(metallocene derivatives), 포타슘헥사시아노페레이트(II)(potassiumhexacyanoferrate), 멜돌라 블루(Melola's blue), 프루시안 블루(Prussian blue) 디클로로페놀인도피놀(dichlorophenolindophenol(DCPIP)), o-페닐렌다이아민(o-phenylenediamine(o-PDA)), 3,4-디하이드록시벤즈알데하이드(3,4-hydroxybenzaldehyde(3,4-DHB)), 비오로겐(viologen), 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(7,7,8,8-tetra cyanoquino-dimethane (TCNQ)), 테트라티아풀발렌(tetrathiafulvalene (TTF)), N-메틸아시디니움(N-methylacidinium(NMA+)), 테트라티아테트라센(tetrathiatetracene(TTT)), N-메틸페나지니움(N-methylphenazinium(NMP+)), 3-메틸-2-벤조티오조리논히드라존(3-methyl-2-benzo-thiozolinone hydrazone), 2-메톡시-4-아릴페놀(2-methoxy-4-allylphenol), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrin(AAP)), 디메틸아닐린(dimethylaniline), 4-아미노안티피렌 (4-aminoantipyrene), 4-메톡시나프톨(4-methylnaphthol), 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(3,3‘,5,5’-tetramethylbenzidine(TMB)), 2,2-아지노-디-[3-에틸-벤즈티아졸린술포네이트] 2,2-azino-di-[3-ethyl-benzthiazoline sulfonate]), o-디아지니딘(o-dianisidine), o-톨루이딘(o-toluidine), 2,4-디클로로페놀(2,4-dichlorophenol), 4-아미노페나존(4-aminophenazone), 벤지딘(benzidine)중 하나 또는 그 이상을 선택하여 합성된 나노입자.6. The molecule of claim 5, wherein the molecules with electrochemical activity to be introduced into the nanoparticles are ferrocene, ferrocene derivatives, quinones, quinone derivatives, ruthenium ammine complexes. ), Osmium (II), osmium (III), osmium (IV) complex, metallocene, metallocene derivatives, potassium hexacyanoferrate (potassiumhexacyanoferrate) Mel aldolase blue (Melola's blue), prussian blue (prussian blue) dichlorophenol in flight play (dichlorophenolindophenol (DCPIP)), o - phenylenediamine (o- phenylenediamine (o -PDA)) , 3,4- di Hydroxybenzaldehyde (3,4-hydroxybenzaldehyde (3,4-DHB)), viologen, 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (7,7,8,8-tetra cyanoquino-dimethane (TCNQ)), tetrathiafulvalene (TTF), N-methylacidinium (NMA +), tetrathiatetracene (te trathiatetracene (TTT)), N-methylphenazinium (NMP +), 3-methyl-2-benzothiozolinone hydrazone (3-methyl-2-benzo-thiozolinone hydrazone), 2-methoxy 4-arylphenol (2-methoxy-4-allylphenol), 4-aminoantipyrin (AAP), dimethylaniline, 4-aminoantipyrene, 4-methoxynaphthol (4-methylnaphthol), 3,3 ', 5,5'-tetramethylbenzidine (3,3', 5,5'-tetramethylbenzidine (TMB)), 2,2-azino-di- [3-ethyl-benz thiazol sleepy sulfonate] 2,2-azino-di- [3 -ethyl-benzthiazoline sulfonate]), o - Dia Genie Dean (o -dianisidine), o - toluidine (o -toluidine), 2,4- dichloro-phenol ( Nanoparticles synthesized by selecting one or more of 2,4-dichlorophenol, 4-aminophenazone, and benzidine. 제5항에 있어서, 전기화학적 활성을 갖는 분자를 도입할 나노입자는 실리카(Si), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 주석(Sn), 철(Fe), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 타이타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 니오비움(Nb), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 란탄눔(La), 세슘(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 안티모니(Sb), 비스무트(Bi), 납(Pb), 탈륨(Tl), 인듐(In), 텔루륨(Te), 크롬(Cr), 바나듐(V), 망간(Mn), 몰리브데넘(Mo), 코발트(Co), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 레륨(Re), 이리듐(Ir) 등과 같은 원소 또는 이와 같은 금속산화물이나 무기산화물의 하나 또는 그 이상의 배합으로 합성된 나노입자. The method of claim 5, wherein the nanoparticles to introduce a molecule having an electrochemical activity is silica (Si), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), tin (Sn), iron ( Fe), nickel (Ni), ruthenium (Ru), titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), hafnium (Hf), tungsten (W), yttrium (Y), zinc (Zn), Zirconium (Zr), Aluminum (Al), Lanthanum (La), Cesium (Ce), Praseodymium (Pr), Neodymium (Nd), Samarium (Sm), Antimony (Sb), Bismuth (Bi), Lead (Pb) ), Thallium (Tl), indium (In), tellurium (Te), chromium (Cr), vanadium (V), manganese (Mn), molybdenum (Mo), cobalt (Co), rhodium (Rh), Nanoparticles synthesized by one or more combinations of elements such as palladium (Pd), osmium (Os), rhenium (Re), iridium (Ir) and the like or metal oxides or inorganic oxides. 제14항에 있어서, 전기화학적 활성을 갖는 음전하성 나노입자에 도입할 수 있는 음전하성 분자로는, 상기 술폰산기(sulfonic acid)이외에도 인산기(phosphoric acid), 카르복실산(carboxylic acid), 아세톡시기(acetic acid)이 포함된 유기실레인 또는 작용기가 도입된 나노입자. 15. The method of claim 14, wherein the negatively charged molecules that can be introduced into the negatively charged nanoparticles having electrochemical activity include, in addition to the sulfonic acid, phosphoric acid, carboxylic acid, acetok. Nanoparticles containing organosilanes or functional groups containing acetic acid. 제14항에 있어서, 전기화학적 활성을 갖는 양전하성 나노입자에 도입할 수 있는 양전하성 분자로는, 사차아민(quaternary ammonium) 포함된 유기실레인 또는 작용기가 도입된 나노입자.
15. The nanoparticle of claim 14, wherein the positively charged molecules that can be introduced into the positively charged nanoparticles having electrochemical activity include an organosilane or a functional group containing quaternary ammonium.
KR20100085232A 2010-09-01 2010-09-01 Label-free Electrochemical Aptamer Sensor Using Nanoparticles KR101321082B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100085232A KR101321082B1 (en) 2010-09-01 2010-09-01 Label-free Electrochemical Aptamer Sensor Using Nanoparticles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100085232A KR101321082B1 (en) 2010-09-01 2010-09-01 Label-free Electrochemical Aptamer Sensor Using Nanoparticles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120023208A true KR20120023208A (en) 2012-03-13
KR101321082B1 KR101321082B1 (en) 2013-10-23

Family

ID=46130736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20100085232A KR101321082B1 (en) 2010-09-01 2010-09-01 Label-free Electrochemical Aptamer Sensor Using Nanoparticles

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101321082B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150126476A (en) * 2014-05-02 2015-11-12 광운대학교 산학협력단 Biosensors for Glycosylated Hemoglobin using electrochemically active nano particles
WO2016108671A1 (en) * 2014-12-31 2016-07-07 주식회사 아이센스 Electrochemical biosensor
KR20170116820A (en) * 2016-04-12 2017-10-20 광운대학교 산학협력단 Biosensors using antigen-binding fragment
KR20190088674A (en) * 2018-01-19 2019-07-29 광운대학교 산학협력단 Nano materials having electrochemical activity
CN111920963A (en) * 2020-09-08 2020-11-13 南京信息工程大学 Near-infrared two-region absorption nano particle with cysteine response and preparation method and application thereof
CN114910533A (en) * 2022-05-09 2022-08-16 安徽农业大学 Aptamer electrochemical sensor based on nano array
CN115112730A (en) * 2022-07-14 2022-09-27 山东理工大学 Preparation method of aptamer sensor based on lanthanide metal complex luminophor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101009938B1 (en) * 2008-10-24 2011-01-20 포항공과대학교 산학협력단 Aptamer-based silicon nanowire biosensor for cancer diagnoses based on detection of?vegf, and method of manufacturing the same and detecting vegf using the same

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150126476A (en) * 2014-05-02 2015-11-12 광운대학교 산학협력단 Biosensors for Glycosylated Hemoglobin using electrochemically active nano particles
WO2016108671A1 (en) * 2014-12-31 2016-07-07 주식회사 아이센스 Electrochemical biosensor
KR20160082160A (en) * 2014-12-31 2016-07-08 주식회사 아이센스 Electrochemical biosensor
US10890557B2 (en) 2014-12-31 2021-01-12 I-Sens, Inc. Electrochemical biosensor
KR20170116820A (en) * 2016-04-12 2017-10-20 광운대학교 산학협력단 Biosensors using antigen-binding fragment
KR20190088674A (en) * 2018-01-19 2019-07-29 광운대학교 산학협력단 Nano materials having electrochemical activity
CN111920963A (en) * 2020-09-08 2020-11-13 南京信息工程大学 Near-infrared two-region absorption nano particle with cysteine response and preparation method and application thereof
CN111920963B (en) * 2020-09-08 2022-08-26 南京信息工程大学 Near-infrared two-region absorption nano particle with cysteine response and preparation method and application thereof
CN114910533A (en) * 2022-05-09 2022-08-16 安徽农业大学 Aptamer electrochemical sensor based on nano array
CN114910533B (en) * 2022-05-09 2023-11-07 安徽农业大学 Aptamer electrochemical sensor based on nano array
CN115112730A (en) * 2022-07-14 2022-09-27 山东理工大学 Preparation method of aptamer sensor based on lanthanide metal complex luminophor
CN115112730B (en) * 2022-07-14 2024-05-24 山东理工大学 Preparation method of aptamer sensor based on lanthanide metal complex luminophor

Also Published As

Publication number Publication date
KR101321082B1 (en) 2013-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pastucha et al. Magnetic nanoparticles for smart electrochemical immunoassays: a review on recent developments
Arya et al. Polyaniline protected gold nanoparticles based mediator and label free electrochemical cortisol biosensor
KR101321082B1 (en) Label-free Electrochemical Aptamer Sensor Using Nanoparticles
Zhang et al. A multiplex nanoparticle-based bio-barcoded DNA sensor for the simultaneous detection of multiple pathogens
Muñoz et al. Trends in electrochemical impedance spectroscopy involving nanocomposite transducers: Characterization, architecture surface and bio-sensing
Chen et al. Electrochemical aptasensor for mucin 1 based on dual signal amplification of poly (o-phenylenediamine) carrier and functionalized carbon nanotubes tracing tag
Bai et al. Fullerene-doped polyaniline as new redox nanoprobe and catalyst in electrochemical aptasensor for ultrasensitive detection of Mycobacterium tuberculosis MPT64 antigen in human serum
Wan et al. Carbon nanotube-based ultrasensitive multiplexing electrochemical immunosensor for cancer biomarkers
Palchetti et al. Electrochemical nanomaterial-based nucleic acid aptasensors
D'Orazio Biosensors in clinical chemistry—2011 update
Wang Nanoparticle‐based electrochemical bioassays of proteins
de la Escosura-Muñiz et al. Electrochemical analysis with nanoparticle-based biosystems
Peng et al. Electrochemical immunosensor for carcinoembryonic antigen based on signal amplification strategy of graphene and Fe3O4/Au NPs
Liu et al. Electrochemical immunosensor based on mesoporous nanocomposites and HRP-functionalized nanoparticles bioconjugates for sensitivity enhanced detection of diethylstilbestrol
Singhal et al. Impedimetric genosensor for detection of hepatitis C virus (HCV1) DNA using viral probe on methylene blue doped silica nanoparticles
WO1986005815A1 (en) Nucleic acid sequences attached to materials sensitive to magnetic fields, and methods of assay and apparatus using such attached sequences.
Han et al. Electrochemical immunoassay for thyroxine detection using cascade catalysis as signal amplified enhancer and multi-functionalized magnetic graphene sphere as signal tag
Lord et al. Nanomaterials for ultrasensitive electrochemical nucleic acids biosensing
Congur et al. Impedimetric detection of miRNA-34a using graphene oxide modified chemically activated graphite electrodes
Ghalehno et al. Aptamer-based determination of tumor necrosis factor α using a screen-printed graphite electrode modified with gold hexacyanoferrate
Valipour et al. TiO 2 nanoparticles doped with Celestine Blue as a label in a sandwich immunoassay for the hepatitis C virus core antigen using a screen printed electrode
Hua et al. Quantum dots as immobilized substrate for electrochemical detection of cocaine based on conformational switching of aptamer
Liu et al. A renewable electrochemical magnetic immunosensor based on gold nanoparticle labels
Evtugyn et al. Electrochemical aptasensor based on a macrocyclic ligand bearing Neutral Red
Jamil et al. Preparation and characterization of silver nanoparticles-reduced graphene oxide on ITO for immunosensing platform

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161012

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee