KR20120054882A - 표적 핵산 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 겔 내에 포함된 프라이머가 결합된 입자를 이용하여 표적 핵산을 증폭하고, 상기 증폭된 표적 핵산을 검출하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 실시간으로 표적 핵산의 다중(multiplex) 검출이 가능하고, 표적 핵산 사이의 경쟁 반응을 피할 수 있으며, 종래의 마이크로칩과 같은 정밀한 유체 제어가 요구되지 않고, 핵산의 채널 점착 문제 또한 발생하지 않기 때문에, 효과적으로 표적 핵산을 검출할 수 있다.

Description

표적 핵산 검출 장치{Apparatus for detecting target nucleic acids}
본 발명은 겔 내에 포함된 프라이머가 결합된 입자를 이용하여 표적 핵산을 증폭하고, 상기 증폭된 표적 핵산을 검출하는 장치에 관한 것이다.
핵산 검사는 DNA 또는 RNA를 분석하여 질병의 존재 유무, 건강 상태 등을 알아내는 것을 의미한다. 현재 핵산 검사는 체외 진단 검사 중 가장 빠른 속도로 성장하는 분야로, 특히 감염성 질환과 관련하여 실시간 검출, 소형화, 자동화 및 다항목 동시 검출법(multiplex)에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이와 관련하여 마이크로칩을 이용한 방식이 많이 제안되고 있고, 그 외 Lab-in-a-tube 방식, FilmArray 방식, 멀티-웰을 사용하는 디지털 PCR 방식, 자연 대류를 이용한 열제어 방식 등이 제안된 바 있다.
그러나, 이러한 종래의 방식은 완전한 해결책을 제공하여 주지는 못하였다. 마이크로칩은 정밀한 유체제어를 요하며 채널 내에 핵산이 점착되는 문제가 있었고, FilmArray 방식은 2차례에 걸친 증폭반응을 요한다. 멀티-웰을 사용하는 디지털 PCR의 경우 검출 대상의 핵산이 그 핵산을 검출 대상으로 하는 웰이 아닌 다른 웰로 들어가는 경우, 검출이 어려운 단점이 있다. 특히 다항목 동시 검출을 함에 있어 FilmArray, 디지털 PCR을 제외한 방식들은 단순한 다이(dye)가 아닌 디자인이 필요한 프로브를 사용하여야 하고, 동시에 검출 가능한 항목도 4개 정도로 제한되어 있다.
종래의 중합 효소 연쇄 반응(PCR) 후, 끝점 검출(end-point detection) 시 사용되던 겔은 망상 구조를 가지고 있어서, DNA가 그 공간을 통하여 이동할 수 있다. 겔 내에서 PCR이 수행될 수 있음은 수차례 보고되어 왔다.
이에, 본 발명에서는 프라이머가 결합된 입자가 삽입된 겔 지지체를 이용한 표적 핵산 검출 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 프라이머-입자 복합체, 겔 지지체 및 기판을 포함하는 표적 핵산 검출 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 표적 핵산 검출 장치는, 입자의 표면에 표적 핵산을 증폭하기 위한 2 이상의 프라이머가 결합되어 있는 프라이머-입자 복합체; 내부에 2 이상의 상기 복합체를 포함하며, 핵산이 통과할 수 있는 포어를 갖는 기둥 형상의 겔 지지체; 및 2 이상의 상기 겔 지지체가 일정한 간격으로 고정화되어 배치되어 있는 기판을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 장치는 입자의 표면에 표적 핵산을 증폭하기 위한 2 이상의 프라이머가 결합되어 있는 프라이머-입자 복합체를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "핵산(nucleic acid)"은 리보뉴클레오티드 또는 디옥시리보뉴클레오티드를 포함하는 것으로, 단일가닥 또는 이중가닥 형태로 존재하는 디옥시리보뉴클레오티드 또는 리보뉴클레오티드의 중합체를 포함하며, "표적 핵산(target nucleic acid)"은 중합 효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction, PCR)에 의해 증폭하고자 하는 대상이 되는 핵산을 의미한다. 상기 핵산은 예를 들어, 게놈 서열, DNA(gDNA 및 cDNA) 및 이로부터 전사되는 RNA 서열을 포함하며, 특별하게 다른 언급이 없는 한 천연의 폴리뉴클레오티드의 유사체를 포함한다.
본 명세서에서, 용어 “프라이머(primer)”는 적합한 온도에서 적합한 완충액 내에서 적합한 조건(즉, 4종의 다른 뉴클레오시드 트리포스페이트 및 중합 반응 효소) 하에서 주형-지시 DNA 합성의 개시점으로 작용할 수 있는 단일 가닥의 올리고뉴클레오티드를 의미한다. 프라이머의 적합한 길이는 다양한 인자, 예를 들어, 온도와 프라이머의 용도에 따라 변이가 있지만 전형적으로 15-30개의 뉴클레오티드이다. 짧은 프라이머 분자는 주형과 충분히 안정된 하이브리드 복합체를 형성하기 위하여 일반적으로 보다 낮은 온도를 요구한다. 프라이머 세트(정방향 프라이머 및 역방향 프라이머)의 디자인은 증폭을 원하는 폴리뉴클레오티드의 염기 서열을 참조하여 당업자에 의해 용이하게 실시할 수 있으며, 예를 들어, 프라이머 디자인용 프로그램(예를 들어, Vector NTI, PRIMER 3 프로그램 등)을 이용하여 제작할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 프라이머는 상기 표적 핵산을 증폭하기 위한 정방향 프라이머, 역방향 프라이머 및 상기 프라이머의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 즉, 상기 프라이머는 상기 입자에 정방향 프라이머 또는 역방향 프라이머만이 결합되어 있을 수 있으며, 정방향 및 역방향 프라이머가 함께 상기 입자에 결합되어 있을 수 있다. 상기 입자는 임의의 모양을 갖는 것으로, 구형인 것이 가장 바람직하며, 예를 들어, 폴리스티렌 비드, 라텍스 비드, 금속 비드, 유리 비드 및 자성 비드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 입자는 상기 프라이머가 결합할 수 있을만한 충분한 크기를 갖는 것일 수 있으며, 예를 들어, 10 nm 내지 10 ㎛의 직경을 갖는 것일 수 있다.
상기 프라이머-입자 복합체는 상기 프라이머가 상기 입자에 화학적으로 결합됨으로써 형성될 수 있다. 상기 프라이머는 예를 들면, 알데히드, 카르복실, 에스테르, 활성화된 에스테르, 아미노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 반응성기를 말단에 도입할 수 있으며, 상기 반응성기를 통해 상기 입자에 고정화될 수 있다. 또는, 상기 입자의 표면에 상기 반응성기를 코팅(coating)하여, 반응성기가 없는 프라이머를 입자의 표면에 고정하거나, 프라이머 및 입자의 표면 양쪽 모두에 반응성기를 도입하여 고정화할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 프라이머는 검출 가능한 표지를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "검출 가능한 표지(detectable label)"는 표지가 없는 동일한 종류의 분자들 중에서 표지를 포함하는 분자의 특이적으로 검출하도록 하는 원자, 분자 또는 입자로, 상기 검출 가능한 표지는 예를 들어, 색깔 비드(colored bead), 항원 결정체, 효소, 혼성화 가능한 핵산, 발색 물질, 형광 물질, 전기적으로 검출 가능한 물질, 변경된 형광-분극 또는 변경된 빛-확산을 제공하는 물질 또는 양자점 등을 포함할 수 있다. 일 구체예에 따른 본 발명의 장치에 포함될 수 있는 검출 가능한 표지는 형광 물질일 수 있다. 상기 형광 물질은 예를 들어, exa Fluor 350, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 660, Alexa Fluor 680, Cy2, Cy3.18, Cy3.5, Cy3, Cy5.18, Cy5.5, Cy5, Cy7, Oregon Green, Oregon Green 488-X, Oregon Green 488, Oregon Green 500, Oregon Green 514, SYTO 11, SYTO 12, SYTO 13, SYTO 14, SYTO 15, SYTO 16, SYTO 17, SYTO 18, SYTO 20, SYTO 21, SYTO 22, SYTO 23, SYTO 24, SYTO 25, SYTO 40, SYTO 41, SYTO 42, SYTO 43, SYTO 44, SYTO 45, SYTO 59, SYTO 60, SYTO 61, SYTO 62, SYTO 63, SYTO 64, SYTO 80, SYTO 81, SYTO 82, SYTO 83, SYTO 84, SYTO 85, SYTOX Blue, SYTOX Green, SYTOX Orange, SYBR Green, YO-PRO-1, YO-PRO-3, YOYO-1, YOYO-3 및 티아졸 오렌지(thiazole orange)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 프라이머에 검출 가능한 표지를 포함함으로써, 본 발명의 장치를 통해 증폭된 표적 핵산 산물을 정성적, 정량적으로 검출할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 장치는 내부에 2 이상의 상기 복합체를 포함하며, 핵산이 통과할 수 있는 포어를 갖는 기둥 형상의 겔 지지체를 포함할 수 있다.
일 구체예에 따르면, 상기 겔 지지체는 핵산 검출에 통상적으로 사용되는 겔 형태의 화합물이면 어떠한 것이든 가능하며, 예를 들어, 폴리아크릴아미드 겔 또는 아가로즈 겔로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
일 구체예에 따르면, 상기 겔 지지체는 핵산이 통과할 수 있는 포어를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 포어는 직경이 상기 프라이머-입자 복합체 중 입자의 직경보다 작고, 표적 핵산인 단일 가닥 폴리뉴클레오티드의 직경보다는 큰 것이 바람직하다. 즉, 입자는 겔 내에 고정화되어 있고, 주형이 되는 표적 핵산은 겔 내외로 자유롭게 출입할 수 있도록 겔의 포어 크기를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 장치는 2 이상의 상기 겔 지지체가 일정한 간격으로 고정화되어 배치되어 있는 기판을 포함할 수 있다.
상기 기판은 본 장치의 사용 목적에 따라 도체 또는 부도체 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 은, 구리, 금, 알루미늄, 유리, 세라믹, 실리콘, Si/SiO2 웨이퍼, 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리아크릴아미드로 이루어된 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 또한, 기판의 형태는 겔 지지체가 고정될 수 있는 어떠한 형태라도 가능하지만, 플레이트 형태인 것이 가장 바람직하다.
상기 겔 지지체는 상기 기판 상에서 일 또는 양방향의 대각선 방향, 또는 일 또는 양방향의 십자 방향의 일정한 배열로 고정화될 수 있다. 또한, 상기 일정한 간격을 형성하는 공간에는 일 구체예에 다른 본 발명의 장치를 이용하여 중합 효소 연쇄 반응이 가능하도록 dNTP 및 DNA 중합 효소가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 장치는 겔 포스트의 밑면과 접촉하는 기판의 하부에 배치된 신호 검출 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 검출 센서는 광학적 검출 센서 또는 전기적 검출 센서일 수 있다. 상기 전기적 검출에 사용되는 검출 센서는 예를 들어, 전류, 전압, 저항 및 임피던스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 검출하기 위한 것일 수 있으며, 상기 광학적 검출에 사용되는 검출 센서는 예를 들어, 흡광, 투과, 산란, 형광, 형광 공명 에너지 전이 (FRET), 표면 플라스몬 공명, 표면 강화 라만 산란 및 회절로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 검출하기 위한 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 장치는 상기 기판의 좌우 말단 또는 상하 말단에 배치된 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 전극은 주형 핵산의 이동을 위한 것으로, 기판의 좌우 및/또는 상하의 말단에 배치되는 것일 수 있으며, 주형 핵산을 겔 지지체 사이로 원활하게 이동시키기 위한 것이다. 상기 전극으로 사용될 수 있는 물질은 예를 들어, 금, 백금 및 인듐 틴 옥시드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
본 발명의 장치는 실시간으로 표적 핵산의 다중(multiplex) 검출이 가능하고, 표적 핵산 사이의 경쟁 반응을 피할 수 있으며, 종래의 마이크로칩과 같은 정밀한 유체 제어가 요구되지 않고, 핵산의 채널 점착 문제 또한 발생하지 않기 때문에, 효과적으로 표적 핵산을 검출할 수 있다.
도 1은 일 구체예에 따른 표적 핵산 검출 장치의 모식도를 나타낸다.
도 2는 일 구체예에 따른 본 발명의 장치에서 겔 지지체 및 그 내부에 포함되어 있는 프라이머-입자 복합체를 나타낸다.
도 3은 일 구체예에 따른 본 발명의 장치에서 프라이머-입자 복합체의 확대도를 나타낸다.
도 4는 일 구체예에 따른 본 발명의 장치의 측면도를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일 구체예에 따른 표적 핵산 검출 장치의 모식도이고, 도 2는 일 구체예에 따른 본 발명의 장치에서 겔 지지체 및 그 내부에 포함되어 있는 프라이머-입자 복합체를 나타낸 도면이다. 도 3은 일 구체예에 따른 본 발명의 장치에서 프라이머-입자 복합체를 확대한 도면이며, 도 4는 일 구체예에 따른 본 발명의 장치의 측면도 및 본 발명의 장치에 핵산 주형을 첨가한 모습을 나타낸 도면이다.
이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 표적 핵산 검출 장치 및 이를 이용하여 표적 핵산을 검출하는 방법의 일 구체예를 설명하도록 한다.
도 1은 일 구체예에 따른 표적 핵산 검출 장치의 모식도를 나타낸 것으로, 겔 지지체(100) 및 상기 겔 지지체가 고정화되어 일정한 간격으로 배치되어 있는 기판(110)이 도시되어 있다. 상기 겔 지지체 내부에는 도 2에 나타난 바와 같이 프라이머-입자 복합체가 포함되어 있으며, 이는 입자(130)의 표면에 검출하고자 하는 표적 핵산을 증폭하기 위한 프라이머(120)가 결합되어 있다. 상기 입자(130)에는 표적 핵산을 증폭하기 위한 정방향 프라이머 또는 역방향 프라이머가 결합되어 있을 수 있으며, 하나의 입자에 정방향 프라이머 및 역방향 프라이머가 함께 결합되어 있을 수 있다. 도 3은 상기 프라이머-입자 복합체만을 확대한 도면으로, 프라이머(120)는 입자(130)의 표면에 2 이상 결합되어 있을 수 있으며, 프라이머의 5' 말단 또는 3' 말단을 통해 상기 입자(130)의 표면에 결합되어 있을 수 있다.
도 4는 일 구체예에 따른 핵산 증폭 장치의 측면도를 나타낸 것으로, 이를 이용하여 표적 핵산의 증폭 및 검출에 대해 설명하도록 한다.
전처리를 마친 표적 핵산의 주형이 되는 핵산 시료는 일 구체예에 따른 핵산 증폭 장치의 겔 지지체(100) 사이의 공간에 당업계에 공지된 핵산 증폭을 위한 완충액과 함께 주입된다. 상기 완충액에는 핵산 증폭에 필요한 dNTP 및 DNA 중합 효소가 포함될 수 있다. 겔 지지체(100)에는 표적 핵산의 증폭을 위한 프라이머(120)들이 입자(130)에 부착되어 프라이머-입자 복합체를 형성하고 있다.
이 때, 겔 지지체(100)는 겔의 농도를 조절하여 겔이 형성하고 있는 포어의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 상기 프라이머-입자 복합체는 빠져나가지 못하게 하고, 주형이 되는 핵산은 이동이 가능하도록 조절할 수 있다.
한편, 핵산 증폭의 효율성 증대를 위하여 하나의 입자(130)에 동일한 표적 핵산의 상보적인 양 말단에 위치하는 한 쌍의 프라이머(즉, 정방향 프라이머 및 역방향 프라이머)를 함께 결합시킬 수 있으며, 또는 동일한 겔 지지체(100) 내에 한 쌍의 프라이머를 각각 결합시킨 2 종류의 입자를 포함하도록 할 수 있다.
또 다른 일 구체예는 하나의 프라이머(정방향 프라이머 또는 역방향 프라이머)를 입자에 결합시키고, 다른 프라이머(역방향 프라이머 또는 정방향 프라이머)는 시료 내의 주형 핵산과 함께 완충액 내에 포함시키는 방법과, 하나의 프라이머(정방향 프라이머 또는 역방향 프라이머)를 입자에 결합시키고, 다른 프라이머(역방향 프라이머 또는 정방향 프라이머)는 겔 지지체(100) 내에 상기 복합체와 함께 고정화시킬 수 있다. 상기의 어떠한 방법을 사용하던 상기 장치 내에서 표적 핵산의 증폭이 가능함은 당업자에게 자명하다.
이후, 핵산의 증폭은 당업계에 널리 알려진 PCR 방법을 사용하여 수행할 수 있으나, SDA(strand displacement amplification), MDA(multiple displacement amplification), HDA(helicase-dependent amplification), NASBA(nucleic acid sequence based amplification), TMA(transcription mediated amplification), RCA(rolling circle amplification), LAMP(loop mediated amplification)과 같은 공지의 다른 증폭 방법 또한 사용할 수 있다.
또한, 반응의 효율성 증대를 위하여 주형 핵산 시료가 겔 지지체(100)로 이동하였을 때, 상기 기판(110)의 말단에 배치된 전극을 통하여 전기장 또는 열 에너지를 발생시켜 주형 핵산이 상기 장치 내에서 활발하게 움직이도록 하여 프라이머와 반응할 수 있는 확률을 높일 수 있다.
한편, 증폭된 핵산의 검출은 검출 가능한 표지를 통하여 이루어질 수 있다.
각각의 겔 지지체(100)에 표적 핵산만을 증폭시킬 수 있는 프라이머(120)에는 형광 물질과 같은 검출 가능한 표지가 결합되어 있을 수 있으며, 표적 핵산이 증폭되면, 각각의 겔 지지체(100) 내에서 형광 물질과 같은 검출 가능한 표지를 신호 검출 센서(150)를 통해 검출함으로써, 광학 신호의 변화가 검출되는 겔 지지체(100)의 위치를 인지하여 시료 내에 표적 핵산이 존재하는지 여부를 탐지할 수 있다. 또는, 주형 핵산을 포함하는 완충액에 인터칼레이터와 같은 검출 가능한 표지를 포함시켜, 겔 지지체(100) 내에서 증폭된 핵산만 검출되도록 할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 겔 지지체
110: 기판
120: 입자
130: 프라이머
140: 핵산 주형
150: 신호 검출 센서

Claims (6)

  1. 입자의 표면에 표적 핵산을 증폭하기 위한 2 이상의 프라이머가 결합되어 있는 프라이머-입자 복합체; 내부에 2 이상의 상기 복합체를 포함하며, 핵산이 통과할 수 있는 포어를 갖는 기둥 형상의 겔 지지체; 및 2 이상의 상기 겔 지지체가 일정한 간격으로 고정화되어 배치되어 있는 기판을 포함하는 표적 핵산 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프라이머는 상기 표적 핵산을 증폭하기 위한 정방향 프라이머, 역방향 프라이머 및 상기 프라이머의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 표적 핵산 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프라이머는 검출 가능한 표지를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 핵산 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 겔 지지체는 폴리아크릴아미드 겔 또는 아가로즈 겔로 이루어진 것을 특징으로 하는 표적 핵산 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 장치는 상기 기판의 좌우 말단 또는 상하 말단에 배치된 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 핵산 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 장치는 겔 포스트의 밑면과 접촉하는 기판의 하부에 배치된 신호 검출 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 핵산 검출 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160012297A (ko) * 2014-07-23 2016-02-03 나노바이오시스 주식회사 멀티플렉스 ｐｃｒ 칩 및 이를 포함하는 멀티플렉스 ｐｃｒ 장치
WO2017010854A1 (ko) * 2015-07-13 2017-01-19 국립암센터 나노입자를 이용한 핵산 검출용 키트 및 핵산 검출 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102365010B1 (ko) * 2020-07-30 2022-02-21 주식회사 진시스템 멀티플렉스 pcr 칩 및 이를 이용한 멀티플렉스 pcr 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5514550A (en) * 1989-02-03 1996-05-07 Johnson & Johnson Clinical Diagnostics, Inc. Nucleic acid test article and its use to detect a predetermined nucleic acid
US5849483A (en) * 1994-07-28 1998-12-15 Ig Laboratories, Inc. High throughput screening method for sequences or genetic alterations in nucleic acids
KR100359820B1 (ko) * 2000-05-10 2002-11-07 엘지전자 주식회사 생체시료 검출 및 분석장치, 및 이의 이용방법
JP4150057B2 (ja) * 2001-03-27 2008-09-17 株式会社東芝 疾患に関連する核酸を検出する方法
WO2003078659A2 (en) * 2002-03-20 2003-09-25 Innovativebio.Biz Microcapsules with controlable permeability encapsulating a nucleic acid amplification reaction mixture and their use as reaction compartments for parallels reactions

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160012297A (ko) * 2014-07-23 2016-02-03 나노바이오시스 주식회사 멀티플렉스 ｐｃｒ 칩 및 이를 포함하는 멀티플렉스 ｐｃｒ 장치
WO2017010854A1 (ko) * 2015-07-13 2017-01-19 국립암센터 나노입자를 이용한 핵산 검출용 키트 및 핵산 검출 방법
WO2017009719A3 (ko) * 2015-07-13 2017-05-11 국립암센터 나노입자를 이용한 핵산 검출용 키트 및 핵산 검출 방법
US11293055B2 (en) 2015-07-13 2022-04-05 National Cancer Center Nucleic acid detection kit and nucleic acid detection method using nanoparticles

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