KR20120049695A - 표면 플라즈몬 공명 방법을 이용한 분석 대상 물질의 검출방법 - Google Patents

표면 플라즈몬 공명 방법을 이용한 분석 대상 물질의 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초상자성 금속 산화물 나노입자를 분석 대상 물질에 의해 응집되고 외부 자기장에 의해 끌리는 이동성 스위치로 사용하여, 분석 대상 물질을 표면 플라즈몬 공명 방법에 의해 검출하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 검출방법에 따르면, 센서 표면에 리간드를 고정할 필요 없이 분석 대상 물질을 표면 플라즈몬 공명 방법에 의해 효과적으로 검출할 수 있다.

Description

표면 플라즈몬 공명 방법을 이용한 분석 대상 물질의 검출방법 {Method for Detecting Target Analytes Using Surface Plasmon Resonance}
본 발명은 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance: SPR) 방법을 이용한 분석 대상 물질의 검출방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 초상자성 금속 산화물 나노입자를 분석 대상 물질에 의해 응집되고 외부 자기장에 의해 끌리는 이동성 스위치로 사용하여, 분석 대상 물질을 SPR 방법에 의해 검출하는 방법에 관한 것이다.
표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance: SPR) 방법은 복잡한 사전 정제 및 표지화 공정 없이 정량적으로 반응을 감지할 수 있기 때문에, 표면에 고정된 생체분자 사이의 상호작용에 관한 많은 연구에서 다양하게 사용되어 왔다. SPR 방법은 센서 표면에서의 굴절률 변화에 대한 민감하고 빠른 반응으로 인해, 얇은 금속 필름에서 일어나는 생체분자의 흡착을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 지난 수십 년 동안 항원/항체, 리간드/수용체, 단백질/단백질 반응 및 DNA 혼성체화를 포함하여 특정 생체 피분석물에 대한 생체재료 농도, 두께 및 결합 반응속도 데이터를 측정하기 위하여 SPR에 기초한 다양한 생체분자 상호작용 분석이 수행되어 왔다.
그러나 SPR 검출 방법을 실제로 응용하는데 있어서, 낮은 감도(sensitivity)와 비선택적 결합 가능성으로 인하여 생체분자, 특히 저분자량의 생체분자를 직접 검출하는 것은 어려운 편이다. 감도 및 선택성에 관한 이러한 제한을 극복하기 위해, 개선된 SPR 검출 방법이 다양하게 개발되어 왔다. 예를 들어, 표적 분자를 콜로이드 금 나노입자와 결합하는 방법을 통해서 SPR 신호를 증폭시키는 기술이 개발되었다. 그리고 다른 많은 연구에서 금속 박막의 계면을 포획 리간드로 변형시켜 표적 분자의 선택적인 결합을 촉진하고자 하였으나, 효율적인 SPR 측정을 위해 리간드 고정을 최적화는데 여러가지 어려움이 있었다. 아울러, 표적의 종류에 따라 추가의 반응층 또는 복잡한 표면 개질이 필요할 수도 있다.
따라서, 표적 분자를 리간드 고정 과정 없이 검출할 수 있는 방법의 개발이 절실히 요구되어 왔다.
본 발명자들은 분산된 상태인지 또는 응집된 상태인지에 따라 다른 자기적 성질을 나타내는 초상자성 금속 산화물 나노입자를 이용하여 외부 자기장 하에서 이동성을 변화시킴으로써, 센서 표면에 리간드를 고정할 필요 없이 분석 대상 물질을 SPR 방법에 의해 효과적으로 검출할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 초상자성 금속 산화물 나노입자를 이용한 개선된 표면 플라즈몬 공명 방법에 의해 분석 대상 물질을 효과적으로 검출하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance: SPR) 방법에 의해 분석 대상 물질을 검출하는 방법으로서,
(i) 리간드가 결합된 초상자성 금속 산화물 나노입자와 분석 대상 물질을 포함하는 시료를 접촉시켜 응집체를 형성시키는 단계; 및
(ii) 형성된 응집체를 외부 자기장에 의해 센서 표면으로 이동시켜 공명 각도 변화를 측정하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 분석 대상 물질은 표면 플라즈몬 공명 방법에 의해 분석할 수 있는 대상이 되는 물질을 말하며, 항원, 항체, 합텐(hapten), DNA, RNA, PNA 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
리간드는 시료 중에서 분석 대상 물질과 특이적으로 결합하는 물질을 의미하며, 항원, 항체, DNA, RNA, PNA, 호르몬, 효소 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 분석 대상 물질과 그와 특이적으로 결합하는 리간드의 예로는, 항원에 대해서는 항체, 항체에 대해서는 항원, 합텐(hapten)에 대해서는 항합텐 항체, 항합텐 항체에 대해서는 합텐, DNA(RNA)에 대해서는 혼성화(hybridization)될 수 있는 DNA(RNA) 또는 PNA, 비오틴(biotin)에 대해서는 아비딘(avidin) 또는 스트렙트아비딘(streptavidin), 아비딘 또는 스트렙트아비딘에 대해서는 비오틴 또는 비오틴화 단백질, 호르몬 수용체(예를 들어, 인슐린 수용체)에 대해서는 호르몬(예를 들어, 인슐린), 호르몬(예를 들어, 인슐린)에 대해서는 호르몬 수용체(예를 들어, 인슐린 수용체), 효소에 대해서는 효소 기질 등을 들 수 있다.
본 발명에서 분석 대상 물질을 포함하는 시료는 혈액, 타액, 코피, 눈물, 배설물, 조직 추출액, 배양액 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 초상자성 금속 산화물 나노입자의 직경은 약 20 내지 30 nm가 바람직하며, 직경이 클수록 공명 각도 이동이 커져 검출 감도가 우수하다.
상기 초상자성 금속 산화물은 철, 망간, 아연, 니켈, 코발트, 구리 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 초상자성 금속 산화물은 산화철, 예를 들면 Fe3O4 또는 Fe2O3이다.
리간드가 결합된 초상자성 금속 산화물은 예를 들어, 유기 분산성 초상자성 금속 산화물을 리간드-폴리에틸렌글리콜(PEG)-인지질 껍질로 피막화하여 제조할 수 있다. 이 경우 리간드가 결합된 초상자성 금속 산화물은 수용성이고 생체적합성이며, 비특이적 분자에 결합하지 않고 상응하는 분석 대상 물질에 대해 높은 친화도를 가진다.
이하, 본 발명의 검출방법을 단계별로 상세히 설명한다.
단계 (i)에서는 리간드가 결합된 초상자성 금속 산화물 나노입자와 분석 대상 물질을 포함하는 시료를 접촉시키면, 리간드와 분석 대상 물질이 결합하여 응집체가 형성된다.
단계 (ii)에서는 형성된 응집체를 외부 자기장에 의해 센서 표면으로 이동시키고 통상의 SPR 시험 장치를 사용하여 센서 표면에 모인 응집체로 인한 굴절률 변화에 의한 공명 각도 변화를 측정하여 분석 대상 물질의 존재 및/또는 양을 검출한다.
본 발명의 검출방법에서 초상자성 금속 산화물은 분석 대상 물질이 존재하는 경우에만 응집되는 자기영동 이동성 스위치(magnetophoretic mobility switch)로서 작용하며, 응집된 초상자성 금속 산화물은 외부에서 인가된 자기장에 의해 금속 필름으로 끌려 센서 표면에 한 층을 생성시켜 굴절률을 변화시킴으로써 SPR 각도를 변화시킨다.
이러한 공명 각도 변화는 분석 대상 물질과 같은 반응물의 농도 및 초상자성 금속 산화물 나노입자의 크기가 증가함에 따라 커진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 비오틴이 결합된 초상자성 Fe3O4 나노입자와 외부 자기장을 이용하여 표면 플라즈몬 공명 방법에 의해 스트렙트아비딘을 검출하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 검출방법에 따르면, 초상자성 금속 산화물 나노입자를 분석 대상 물질에 의해 응집되고 외부 자기장에 의해 끌리는 이동성 스위치로 사용하여, 센서 표면에 리간드를 고정할 필요 없이 분석 대상 물질을 SPR 방법에 의해 효과적으로 검출할 수 있다. 또한 SPR 센서 칩을 재사용할 수 있어 경제적이며, 우수한 유동성을 가지므로 마이크로플루이딕 시스템(microfluidic system)과 결합시켜 휴대용 SPR 센서로 적용가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 비오틴이 결합된 초상자성 Fe3O4 나노입자와 외부 자기장을 이용하여 표면 플라즈몬 공명 방법에 의해 스트렙트아비딘을 검출하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 표면 플라즈몬 공명 시험 장치 및 센서 칩을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 (a) 0.0, (b) 0.5, (c) 1.0, 및 (d) 2.0 mg/ml 농도의 SPION 현탁액으로 처리한 금 필름의 SEM 이미지이다.
도 4는 0.0, 0.5, 1.0, 및 2.0 mg/ml 농도의 SPION 현탁액으로 처리한 금 필름에 대한 공명 각도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 소량의 스트렙트아비딘을 비오틴-SPION 현탁액에 가할 경우 비오틴-SPION의 응집 및 자기적 끌림을 나타낸 사진이다.
도 6은 자기장에 20 분 간 노출시키는 동안 10 μM SA로 응집된 12 nm 크기의 10 mM Fe 비오틴-SPION 현탁액의 SPR 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 7a는 12 nm 크기의 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 다양한 농도의 SA를 함유하는 혼합 현탁액의 자기적 끌림 과정에 대한 시간 의존적 공명 각도를 나타낸 그래프이다.
도 7b는 선형 회귀 분석법을 사용하여, SA 농도와 공명 각도 이동 사이의 관계를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 8a는 12 nm 크기의 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 10 μM SA를 함유하는 혼합 현탁액을 다양한 희석비로 희석시킨 현탁액의 자기적 끌림 과정에 대한 시간 의존적 공명 각도를 나타낸 그래프이다.
도 8b는 12 nm 크기의 0.25 mM Fe 비오틴-SPION 및 다양한 농도의 SA를 함유하는 혼합 현탁액의 자기적 끌림 과정에 대한 시간 의존적 공명 각도를 나타낸 그래프이다.
도 9a는 5, 8, 및 12 nm의 코어 직경을 가지는 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 10 μM SA를 함유하는 혼합 현탁액의 자기적 끌림 과정에 대한 시간 의존적 공명 각도를 나타낸 그래프이다.
도 9b는 자기장에 40 분 동안 노출시킨 다음, 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 10 μM SA를 함유하는 혼합 현탁액을 다양한 희석비로 희석시킨 현탁액의 공명 각도를 나타낸 그래프이다.
도 10의 (a)는 12 nm 크기의 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 0, 5, 10, 및 20 μM SA를 함유하는 혼합 현탁액의 광학 현미경 이미지이다.
도 10의 (b)는 12 nm 크기의 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 0, 5, 10, 및 20 μM SA를 함유하는 혼합 현탁액을 두 유리 윈도우 사이의 얇은 40 μm 틈 사이에 주입하고 자석을 우측에 놓은 다음 촬영한 광학 현미경 이미지이다.
도 10의 (c)는 12 nm 크기의 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 0, 5, 10, 및 20 μM SA를 함유하는 혼합 현탁액의 TEM 이미지이다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예 1: 비오틴-SPION의 콜로이드 현탁액의 제조
올레산으로 안정화된 초상자성 산화철 나노입자 (superparamagnetic iron oxide nanoparticle: SPION)를 공지된 방법에 따라 수득하였다 [참고문헌: Park, J.; An, K.; Hwang, Y.; Park, J.-G.; Noh, H.-J.; Kim, J.-Y.; Park, J.-H.; Hwang, N.-M.; Hyeon, T. Ultra-large-scale Syntheses of Monodisperse Nanocrystals. Nat. Mater. 2004, 3, 891-895].
수득한 SPION을 클로로포름에 분산시키고 비오틴-PEG-인지질 껍질로 피막화하였다. 구체적으로, 클로로포름에 분산된 SPION (40 mg/ml) 0.25 ml를 PEG-인지질 (15 mg)과 비오틴-PEG-인지질 (15 mg)의 혼합물을 함유하는 클로로포름 용액 2 ml와 혼합하였다. 용매를 증발시킨 후, 80 ℃에서 진공 하에 1 시간 동안 인큐베이션하였다. 5 ml의 물을 가하여 생성된 투명한 암갈색 현탁액을 여과한 다음, 과량의 인지질을 초원심분리에 의해 제거하여 표면에 비오틴기를 가지는 SPION (비오틴-SPION)을 수득하였다.
생성된 비오틴-SPION은 수성 현탁액에서 우수한 콜로이드 안정성을 나타내었으며, 자석을 인가하여도 응집이나 상분리가 관찰되지 않았다.
유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광법 (inductively coupled plasma - atomic emission spectroscopy: ICP-AES)에 따르면, 나노입자 표면에 기능화된 비오틴기의 수는 각각 12, 8, 및 5 nm의 직경을 가지는 각 나노입자에 대해 210, 150, 및 56 개이었다.
비교예 1: 비오틴화되지 않은 SPION의 제조
PEG-인지질과 비오틴-PEG-인지질의 혼합물 대신에 PEG-인지질만을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비오틴화되지 않은 SPION을 수득하였다.
SPR 시험 장치
SPR 신호를 측정하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같은 광학 장치를 사용하였다. 장치는 동심 동력 회전 스테이지 (concentric motorized rotation stage; URS75BCC, Newport)를 각도 스캐닝 측정을 위해 0.002˚의 공칭 각도 해상도로 사용하였다. 10 mW He-Ne 레이저 (λ = 632.8 nm, 05-LHP-991, Melles Griot)로부터의 빔이 광학 편광판과 빔 평행화기 (beam collimator)를 통과할 때 TM-편광 광이 입사되었다. 반사광 강도는 광검출기 (1931-C, Newport)로 측정하였다. 장치의 최소 검출가능한 굴절률은 Δn ~ 5 × 10-6이었다.
SPR 센서 칩을 제조하기 위하여, 20 mm(가로) × 20 mm(세로) × 0.5 mm(두께)의 SF10 슬라이드 유리 기판에 2 nm 두께의 크롬 접착층을 증착시킨 후에 40 nm의 두께를 가지는 금 박막을 증착시켰다. 금 표면을 아세톤 및 70% 에탄올 용액으로 10 분 동안 음파파쇄 중탕에서 세정하였다. 그런 다음, 칩을 탈이온 증류수로 세척하고 질소를 불어 건조시켰다.
또한, SPR 센서 칩과 SF10 반원통형 프리즘 사이에 공기층이 생기지 않도록 동일한 굴절률을 갖는 액상 시료를 사용하여 인덱스-매치 (index-match)시켰다.
네오디뮴 영구 자석을 프리즘 바로 아래에 놓았으며, 자기장의 강도는 센서 표면에서 0.2 mT이었다.
시험예 1: 금 필름 상에 고정된 SPION의 SPR 분석
SF10 유리 기판에 2 nm 두께의 크롬 접착층을 증착시킨 후에 40 nm의 두께를 가지는 금 박막을 증착시켰다. 그런 다음, 에탄올로 세척하고 건조시키는 과정을 수회 반복한 다음, SPR 센서 칩을 128 mg의 11-머캡토운데칸산 (11-mercaptoundecanoic acid: MUA) 및 0.1 ml의 트리플루오로아세트산을 함유하는 에탄올 용액 (10 ml)에 침지시키고, 2 시간 동안 약하게 교반하여 금 필름 상에 MUA의 자기조립된 단일층 (self-assembled monolayer: SAM)을 형성시켰다. 생성된 칩을 에탄올로 수회 세척한 후, 진공 하에 완전히 건조시켰다. MUA 조립된 금 필름을 가지는 칩을 0.5, 1.0, 및 2.0 mg/ml 농도의 SPION을 함유하는 클로로포름 현탁액 2 ml에 각각 2 시간 동안 침지시키고, 헥산으로 수회 세척한 다음 공기 중에서 건조시켰다. 그런 다음, 칩을 노 (furnace)에서 5 ℃/분의 가열 속도로 가열하고 공기 중에서 5 시간 동안 400 ℃에서 어닐링시켜 11-머캡토운데칸산을 제거하였다.
상기한 바와 같이 (a) 0.0, (b) 0.5, (c) 1.0, 및 (d) 2.0 mg/ml 농도의 SPION 현탁액으로 처리한 금 필름의 주사전자현미경 (scanning electron microscopy: SEM) 이미지를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 SPION 현탁액의 농도가 0.5에서 2.0 Fe mg/ml로 증가함에 따라 더 많은 수의 SPION이 금 필름 상에 고정됨을 확인할 수 있다.
상기한 SPR 시험 장치를 사용하여, 상기한 바와 같이 0.0, 0.5, 1.0, 및 2.0 mg/ml 농도의 SPION 현탁액으로 처리한 금 필름에 대한 SPR 특성을 얻었다. 한 샘플에 대해 5개의 위치를 샘플을 공간적으로 이동시키면서 측정하여 일관성을 확보하고 표준 오차 변이를 감소시켰으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에서 공명 각도의 변화는 SPION의 양에 따라 현저히 증가하였다. SPION이 결합되지 않은 금 필름에 대한 SPR 각도는 58.12° ± 0.07°이고, 0.5, 1.0, 및 2.0 Fe mg/ml 농도의 SPION 현탁액으로 처리된 금 필름에 대해서는 각각 1.27°, 1.64°, 및 2.85°의 공명 이동이 얻어졌다. 따라서, SPION을 사용하면 SPR 공명을 상당히 증폭시킬 수 있음을 확인하였다.
시험예 2: 비오틴-SPION 및 SA를 함유하는 혼합 현탁액의 SPR 분석
소량의 스트렙트아비딘 (streptavidin: SA)를 실시예 1에서 제조된 비오틴-SPION 현탁액에 가할 경우, 비오틴-SPION은 SA와 비오틴 사이의 상호작용에 의해 응집되어 현탁액은 약간 흐리게 되었다. 자석을 용기의 측면에 놓으면 응집체가 자석에 쉽게 끌려 수분 이내에 현탁액으로부터 분리되었다 (도 5 참조).
자기장에 20 분 간 노출시키는 동안 10 μM SA로 응집된 12 nm 크기의 10 mM Fe 비오틴-SPION 현탁액의 SPR 곡선을 도 6에 나타내었다. 처음 5분 동안, 공명 각도는 57.91°에서 58.12°로 이동하고, 끌림 과정은 10 분 후에 거의 완료되었다. 40 분 동안 더 길게 노출시킬 경우 공명 각도는 약간 증가하여 58.19˚에서 포화되었다. 따라서, 얻어진 총 공명 각도 이동은 0.28°이었다. 이러한 결과는 응집체를 센서 표면으로 끌기에 충분한 정도의 외부 자기장이 인가되었을 때, 응집체의 지향성 이동과 상응하는 굴절률 변화가 주목할 만한 SPR 각도 변화를 초래하였음을 입증한다. 반면, 자기장이 존재하지 않을 경우, 안정하고 균일하게 분산된 현탁액이 응집체에서조차 유지되어, 유의적인 SPR 각도 이동이 얻어지지 않았다. 아울러, SA 대신에 소 혈청 알부민 (bovine serum albumin: BSA)의 다른 표적을 사용하거나, 비오틴화되지 않은 SPION을 사용한 비교 실험에서는, 나노입자가 센서 표면으로 이동되지 않고 현탁액에 잘 분산된 상태로 존재하였으며, 이는 SA 분자를 표적으로 하는 비오틴-SPION의 선택적 반응을 지지한다.
시험예 3: 반응 시간 및 반응물 농도에 따른 SPR 반응 평가
SPR 기술은 본질적으로 표면 민감성이기 때문에, 실시간 반응속도 데이터가 센서 표면에서 굴절률 변화를 모니터링하기 위해 얻어질 수 있다. 12 nm 크기의 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 다양한 농도의 SA를 함유하는 혼합 현탁액의 자기적 끌림 과정에 대한 시간 의존적 공명 각도를 도 7a에 나타내었다. 끌림이 2 μM 이하의 낮은 SA 농도에서 모니터링되는 경우, 공명 각도 이동은 비오틴-SPION의 드문 응집으로 인해 미미한 반면, 5 μM 이상의 SA 농도는 0.15° 이상의 현저한 SPR 각도 변화를 초래하였다. 일반적으로, 공명 각도는 반응 시간이 처음 5 분에 도달할 때까지 빠르게 증가한 다음, 시간이 20 분을 경과함에 따라 거의 포화되었다. 실험 데이터는 플라즈몬 이동의 관찰된 평형 상태 값이 SA 농도와 강하게 연관됨을 나타내었다.
아울러, 선형 회귀 분석법을 사용하여, SA 농도와 공명 각도 이동 사이의 관계를 측정하여 도 7b에 나타내었다. 선형성 정도를 나타내는 상관 계수(R)은 0.9850이었으며, 이는 SA 농도가 클수록 공명 각도 이동이 더 커지는 고선형 감지 성능을 나타낸다.
12 nm 크기의 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 10 μM SA를 함유하는 혼합 현탁액을 다양한 희석비로 희석시킨 현탁액의 자기적 끌림 과정에 대한 시간 의존적 공명 각도를 도 8a에 나타내었다. 도 8a에서, 비희석된 용액은 10 mM Fe 비오틴-SPION과 10 μM SA 분자의 혼합물을 나타낸다. SPR 각도의 시간 의존적인 정성적 경향은 도 7a의 결과와 유사하였으며, 응집체 용액의 농도가 높아질수록 공명 이동의 증가가 일어났다. 흥미롭게도, 응집된 SA 분자는 100 배 이상 희석된 농도에서도 측정가능하였으며, 이는 SPION이 매우 낮은 농도에서 생분자 샘플을 검출하는데 유용할 수 있음을 입증한다.
또한 12 nm 크기의 0.25 mM Fe 비오틴-SPION 및 다양한 농도의 SA를 함유하는 혼합 현탁액의 자기적 끌림 과정에 대한 시간 의존적 공명 각도를 도 8b에 나타내었다.
매우 높은 SA 농도에서는 SPR 이동이 관찰되지 않았으며, 이는 과량의 분석 대상 물질이 나노입자 프로브의 결합 위치를 포화시켜 그들의 응집을 방해하는 프로존 효과 (Prozone effect)에 의해 설명될 수 있다.
시험예 4: SPION 크기의 SPR 검출에 대한 영향
표적 및 나노입자의 Fe의 농도가 각각 10 μM 및 10 mM로 일정하게 유지되는 경우, 5, 8, 및 12 nm의 코어 직경을 가지는 비오틴-SPION에 대한 플라즈몬 각도의 크기 의존적 이동을 도 9a에 나타내었다. 0.05°, 0.14°, 및 0.28° 의 피크 공명 이동이 각각 5, 8, 및 12 nm 크기의 비오틴-SPION에 대해 얻어졌다. 즉, 나노입자 크기가 증가함에 따라, 더 큰 플라즈몬 이동이 일정한 Fe 농도에서 일어났다.
자기장에 40 분 동안 노출시킨 다음, 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 10 μM SA를 함유하는 혼합 현탁액을 다양한 희석비로 희석시킨 현탁액의 공명 각도를 도 9b에 나타내었다. 예상했던 것처럼, 용액의 농도가 높고 SPION의 크기가 클수록 공명 각도의 실질적인 이동이 더 크게 나타났다.
시험예 5: 비오틴-SPION의 SA 반응성 응집 및 자기영동 이동성 스위치 조사
12 nm 크기의 10 mM Fe 비오틴-SPION 및 0, 5, 10, 및 20 μM SA를 함유하는 혼합 현탁액의 광학 현미경 이미지를 도 10의 (a)에 나타내었다. 0, 5, 10, 및 20 μM SA 용액에 노출된 10 mM Fe 비오틴-SPION은 매우 다른 응집 정도를 나타내었다. SA 농도가 높을수록 검출가능한 크기의 응집체가 더 많이 생성되었다.
또한 동일한 현탁액의 투과전자현미경 (transmission electron microscopy: TEM) 분석 결과를 도 10의 (c)에 나타내었다. 도 10의 (c)에서 SA 농도의 함수로서 응집체의 형성 및 크기 변화를 확인할 수 있다. 즉, SA 농도가 높을수록 더 큰 크기의 보다 복잡한 구조체가 생성되는 반면, 표적이 없는 용액에서는 응집이 관찰되지 않았다. 도 10의 (b)의 다른 광학 현미경 이미지는 응집체가 자기장 방향으로 계속해서 지향성을 가지고 이동함을 나타낸다. 현탁액을 두 유리 윈도우 사이의 얇은 40 μm 틈 사이에 주입하고 자석을 우측에 놓을 경우, 응집체는 우측으로 집단적으로 이동하여 끌린 응집체로 구성된 밴드가 15 분 내에 자석 가까이에 생성되었다. SA 농도가 높을수록 증강된 이동성을 가지는 큰 응집체의 형성으로 인해 보다 주목할 만한 밴드 구조가 생성되었다. 그러나, SA 분자가 없는 현탁액의 경우에는, 분산된 상태의 비오틴-SPION이 현탁액에 균일하게 분산된 상태로 유지되고 끌린 응집체와 관련된 밴드 구조가 발견되지 않았다.

Claims (10)

  1. 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance: SPR) 방법에 의해 분석 대상 물질을 검출하는 방법으로서,
    (i) 리간드가 결합된 초상자성 금속 산화물 나노입자와 분석 대상 물질을 포함하는 시료를 접촉시켜 응집체를 형성시키는 단계; 및
    (ii) 형성된 응집체를 외부 자기장에 의해 센서 표면으로 이동시켜 공명 각도 변화를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 분석 대상 물질이 항원, 항체, 합텐(hapten), DNA, RNA, 또는 PNA인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 리간드가 항원, 항체, DNA, RNA, PNA, 호르몬 또는 효소인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 분석 대상 물질을 포함하는 시료가 혈액, 타액, 코피, 눈물, 배설물, 조직 추출액 또는 배양액인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 초상자성 금속 산화물 나노입자의 직경이 20 내지 30 nm인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 초상자성 금속 산화물이 철, 망간, 아연, 니켈, 코발트, 구리 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 초상자성 금속 산화물이 산화철인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 리간드가 결합된 초상자성 금속 산화물이 유기 분산성 초상자성 금속 산화물을 리간드-폴리에틸렌글리콜(PEG)-인지질 껍질로 피막화하여 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 공명 각도 변화가 반응물의 농도에 따라 커지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 공명 각도 변화가 초상자성 금속 산화물의 크기에 따라 커지는 것을 특징으로 하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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