KR20120099446A - 진단 소자의 제조 방법 및 사용 방법 - Google Patents

진단 소자의 제조 방법 및 사용 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120099446A
KR20120099446A KR1020127013734A KR20127013734A KR20120099446A KR 20120099446 A KR20120099446 A KR 20120099446A KR 1020127013734 A KR1020127013734 A KR 1020127013734A KR 20127013734 A KR20127013734 A KR 20127013734A KR 20120099446 A KR20120099446 A KR 20120099446A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diagnostic
gel
recess
diagnostic element
present
Prior art date
Application number
KR1020127013734A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101414701B1 (ko
Inventor
다난자야 덴두쿠리
스리니바산 칸다스와미
마라테쉬 쿠루바르
Original Assignee
아키라 랩스 프라이빗 리미티드
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 아키라 랩스 프라이빗 리미티드 filed Critical 아키라 랩스 프라이빗 리미티드
Publication of KR20120099446A publication Critical patent/KR20120099446A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101414701B1 publication Critical patent/KR101414701B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L1/00—Enclosures; Chambers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6834—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
    • C12Q1/6837—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase using probe arrays or probe chips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5021—Test tubes specially adapted for centrifugation purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5023—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures with a sample being transported to, and subsequently stored in an absorbent for analysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/069—Absorbents; Gels to retain a fluid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 진단 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하나 이상의 홀딩 포트 그리고 홀딩 포트의 어느 한쪽 상에 흡입로 및 배출로를 포함하는 성형된 채널을 제공하는 단계; 성형된 채널의 흡입로 내로 진단용 겔을 유입시키는 단계; 및 진단 소자를 형성하기 위하여 하나 이상의 홀딩 포트 내에 진단용 겔을 캡슐화하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 진단 소자의 사용 방법을 제공하며, 여기서 상기 방법은 분석물 진단용 겔을 제공하기 위하여 진단용 젤을 통하여 샘플을 흐르게 하는 단계; 상기 분석물 진단용 겔을 분석하는 단계를 포함한다.

Description

진단 소자의 제조 방법 및 사용 방법{METHOD FOR MAKING AND USING A DIAGNOSTIC ELEMENT}
일반적으로, 본 발명은 빠른 질병 검출을 수행하고, 더 특히 칩(chip) 상에서 면역분석(immunoassay)들을 수행하는 미세유체 칩-기반 플랫폼(microfluidic chip-based platform)의 제조 및 개발에 유용한 진단 소자(diagnostic element)의 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다.
단백질들, DNA/RNA 및 체액들로부터의 대사산물들을 포함하는 분석물들, 그리고 생물학적 기원의 여타 샘플들의 검출은 의학적 검사, 독소 검출 및 법의학적 분석을 포함하는 다양한 적용들에 필수적이다. 이러한 분석물들의 개선된, 현장 현시 검사(point-of-care testing)는 다급한 전 세계적 요구사항이다. 이러한 적용들을 위해 설계된 현재 시스템들은 높은 비용, 큰 부피(bulkiness) 및 지연되는 결과들과 같은 몇 가지 결점들로 인하여 불리하다. 따라서, 비용이 적고, 휴대적이며, 취급하기에 편리하며, 검출에 대하여 높은 효율을 나타내는 시스템들의 개발에 대하여 많은 충족되지 않은 요구가 존재한다. 또한, 이러한 시스템들은 생물학적 기원의 샘플들로부터 폭 넓은 범위의 분석물들을 빠르게 확인할 수 있어야 한다. 미세유체, 랩온어칩(lab-on-a-chip) 방법들은 이러한 문제에 대한 해결책들로서 지난 10년간 유명해졌다. 미세유체 면역분석들을 사용한 단백질들의 측정은 중요한 초점 영역들 중의 하나이다. 미세유체 기술들이 이러한 문제점들에 대한 해결책으로서 유명해졌지만, 이들의 대부분은 학술 연구소에서 산업으로까지의 아이디어의 전환을 가능하게 할 수 있는 충분히 발달한 제조 능력의 부재에 의해 불리하게 되었다. 전형적으로, 이들은 표준 산업 공정들과 양립할 수 없는 연구실-규모의 제작 기술들 및 물질들을 사용하며, 이는 또한 많은 장치들의 빠른 생산을 위하여 규모를 확대하는데(scaling up) 도움이 되지 않는다. 장치의 모든 구성요소들은 본 명세서에 기술되는 바와 같은 요구들을 충족시키는 장치들을 만들기 위하여 적용되며 개발될 필요가 있다.
일 측면에서, 본 발명은 진단 소자의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 하나 이상의 홀딩 포트(holding port) 그리고 홀딩 포트의 어느 한쪽 상에 흡입로(inlet passage) 및 배출로(outlet passage)를 포함하는 성형된 채널(shaped channel)을 제공하는 단계; 성형된 채널의 흡입로 내로 진단용 겔(diagnosric gel)을 유입시키는 단계; 및 진단 소자를 형성하기 위하여 하나 이상의 홀딩 포트 내에 진단용 겔을 캡슐화하는 단계를 포함한다.
다른 측면에서 본 발명은 진단 소자의 사용 방법을 제공하며, 여기서 상기 방법은 진단용 젤을 통하여 샘플을 흐르게 하여 분석물 진단용 겔을 제공하는 단계; 상기 분석물 진단용 겔을 분석하는 단계를 포함한다.
또 다른 측면들에서, 본 발명은 본 발명의 진단 소자의 사용 방법을 사용하는 진단 장치를 제공한다.
다음의 자세한 설명을, 같은 문자들이 도면들 전체 내에서 같은 부분들을 나타내는 첨부된 도면들을 참고로 하여 읽는다면, 본원 발명의 이러한 그리고 여타 특징들, 측면들, 및 이점들이 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 모범적인 진단 소자의 개략적인 대표도이고;
도 2는 본 발명의 다른 측면에 따른 모범적인 진단 장치의 개략적인 대표도이며;
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 하나 이상의 홀딩 포트를 가지는 다른 모범적인 진단 장치의 개략적인 대표도이고;
도 4는 홀딩 포트들이 연속하여 연결된 다른 모범적인 진단 장치의 개략적인 대표도이며;
도 5는 본 발명의 일 측면에 따른 진단용 겔의 진단 단부(diagnostic end)에 분석물의 부착을 나타내는 개략적인 대표도이고;
도 6은 본 발명의 다른 측면에 따른 분석물을 붙잡는 두 개의 진단 단부들을 나타내는 개략적인 대표도이며;
도 7은 진단 소자의 제작 방법에 대한 모범적인 단계들의 순서도(flowchart representation)이고;
도 8은 홀딩 포트 내에 본 발명의 진단용 겔을 포획하는 것을 나타내는 도 7을 설명하기 위하여, 공정들에 대한 결과들의 대표적인 사진들이며;
도 9는 진단 소자의 만들기 위하여 성형된 채널을 제공하는 방법에 대한 모범적인 단계들의 순서도이고;
도 10은 진단 소자를 사용하는 방법에 대하여 모범적인 단계들의 순서도이며;
도 11은 본 발명의 일 측면에 따라서 다중 면역분석을 위한 진단 소자의 개략적인 대표도이고;
도 12는 본 발명의 일 측면에 따라서 복수의 분석물들 가지는 도 10의 진단 소자의 개략적인 대표도이며;
도 13은 본 발명의 일 측면에 따른 형광으로 표지된 2차 항체를 가지는 도 11의 진단 소자의 개략적인 대표도이고;
도 14는 본 발명의 진단용 겔의 사진이며;
도 15는 단백질 용액을 함유하는 형광단(fluorophore)으로 처리되는 본 발명의 진단용 겔의 형광 이미지이고; 그리고
도 16은 단백질 용액을 함유하는 형광단으로 처리되는 하이드로겔의 형광 이미지이다.
본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들 "a," "an," 및 "the"는 문맥에서 명백히 다르게 나타내지 않는다면 복수형(plural reference)을 포함한다.
상세한 설명에서, 참고 번호들이 본원 발명의 상이한 실시형태들에 나타나던지 간에 상관없이, 다음의, 동일한 구성요소들은 동일한 참고 번호들을 가진다는 것을 주의해야 한다. 또한, 본원 발명을 명백하고 간결하게 개시하기 위하여, 반드시 도면들은 크기가 조정(scale)되는 것이 아닐 수 있으며, 본 발명의 여하한 특징들이 다소 도식적인 형태로 나타날 수 있다는 것을 주의해야 한다.
일 측면에서, 본 발명은 진단 소자, 및 상기 진단 소자를 포함하는 진단 장치를 제공한다. 또한, 본 발명의 진단 장치는 본 기술분야의 전문가에 의해 진단용 칩 또는 간단하게 칩으로 칭할 수 있다. 본 발명의 진단 소자는 도 1에 나타내고, 숫자 10으로 표시된다. 진단 소자는 성형된 채널을 포함하고, 일반적으로 도 1에서 숫자 12로 서술된다. 성형된 채널은 하나 이상의 홀딩 포트(14)를 포함한다. 홀딩 포트를 직사각형의 2-차원적인 표현으로 나타냈지만, 사다리꼴, 정사각형, 원통형 및 이와 유사한 것들과 같은 여하한의 형태, 그리고 이러한 형태들의 조합들도 가질 수 있다. 성형된 채널은 흡입로(16) 및 배출로(18)를 더 포함한다. 흡입로는 본 발명에 관한 여타 물질들 및 유체들의 흐름을 홀딩 포트 쪽으로 흐르게 하고, 배출로는 유체들의 흐름을 적합한 저장소(reservoir) 또는 수집기(collector)로 흘러나가게 한다. 배출로와 흡입로의 너비의 비율은 홀딩 포트 내에서 진단용 겔을 안전하게 유지하기 위하여 다양할 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 성형된 채널은 이후에 설명되는 바와 같이, 의도하는 목적에 적합한 물질들로 만들어진다.
또한, 본 발명의 진단 소자는 진단용 겔(20)을 포함한다. 본 발명에서 유용한 전형적인 진단용 겔은 하기식을 가지는 화합물을 포함하는 조성물로부터 유래될 수 있다:
D-Sp-Po,
여기서, 여기서 D는 진단용 기(diagnostic group)이고;
Sp는 친수성 스페이서 기(hydrophilic spacer group)이며; 그리고
Po는 중합성 기(polymerizable group)이다.
본 발명의 진단용 겔을 만드는데 사용되는 화합물은 중합성 기를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 중합성 기는 반복 단위로서 본 기술분야에 알려진, 결합들의 사슬(chain of linkage)을 형성하기 위하여 상보적인 화학종(chemical entity)과 반응할 수 있는 여하한 화학종을 의미한다. 중합성 기의 예시는, 2개의 탄소 원자들 사이에 이중 결합으로 표시되는 비닐기이다. 이러한 기는 탄소-탄소 사슬을 형성하도록 다른 비닐기와 반응할 수 있다. 다른 모범적인 중합성 기는 에폭시기이며, 이는 알콕시 사슬을 형성하도록 다른 에폭시기와 반응할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 중합성 기는 하나 이상의 화학종을 포함하는 것으로 여겨진다. 따라서, 일 화합물은 하나 이상의 비닐기를 가질 수 있다. 복수의 이러한 화학종들이 존재하는 경우, 이후에 중합되면 가교 결합된 네트워크(crosslinked network)가 생긴다. 특히, 이는 본 발명에 있어서 유익하다. 일 모범적인 실시형태에서, 본 발명의 진단용 겔을 만드는데 사용되는 조성물은 각각 90:10의 중량비로, 단 하나의 중합성 기를 가지는 제 1 화합물, 및 하나 이상의 중합성 기를 가지는 제 2 화합물을 포함할 수 있다. 다른 모범적인 실시형태에서, 각각 제 1 화합물과 제 2 화합물의 중량비는 50:50인 반면에, 또 다른 모범적인 실시형태에서 중량비는 0:100일 수 있다. 일부 여타 모범적인 실시형태들에서, 중합성 기는 디카르복시기일 수 있다. 예를 들어, 이러한 기는 폴리에스테르를 형성하도록 디알콜기와 반응할 수 있다. 이러한 상황에서, 고려되는 화학종은 카르복시산기이며, 상보적인 화학종은 알코올이다. 마찬가지로, 디카르복시산 및 디아민은 디아민을 형성하는데 사용될 수 있다. 여타의 모범적인 중합성 잔기(polymeric moiety)들은 폴리우레탄들, 폴리아세탈들, 폴리에테르들 및 이와 유사한 것들을 포함한다. 예를 들어, 디카르복시산 및 디알코올의 상황에서, 진단용 겔이 유래되는 화합물을 형성하기 위하여 혼합물 내에 트리카르복시산과 트리알코올 모두, 또는 트리카르복시산 또는 트리알코올을 가지는 화합물을 포함하는 것이 유용할 수 있다. 이러한 경우에, 디카르복시산에 대하여 약 10 중량%의 트리카르복시산이 존재할 수 있다.
또한, 본 발명에 유용한 화합물은 식에서 Sp로 표시되는 친수성 스페이서 기를 포함한다. 본 발명에서 유용한 전형적인 친수성기들은 에테르들, 알코올들, 글리콜들, 아민들, 에스테르들, 아미드들, 카르복시산들 및 이와 유사한 것들을 포함하나, 이로 제한되지 않는다. 이러한 기들은 최종 진단용 겔 조성물 내에 존재해야하며, 따라서 진단용 겔 형성 단계 동안에 여하한 화학적 변형을 겪지 않아야 하고, 또는 기들이 화학적 변형을 겪게 되면, 이들은 다른 친수성기로 변형되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 친수성기는 물을 흡수할 수 있는 여하한 기를 의미한다. 다른 방식으로 설명하면, 친수성기는 물방울에 노출되는 경우에 물과 물질의 표면 사이의 접촉각이 예각(acute angle)인 경향이 있는 기들이다. 특히, 유용한 스페이서 기는 에테르기이다.
화합물은 하나 이상의 진단 단부를 더 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 진단 단부는 여하한 여타의 잔기들을 검출하는데 사용될 수 있는 여하한 화학적 잔기를 의미한다. 예를 들어, 진단 단부는 특정한 유형들의 세포들 또는 항원들을 검출하는데 사용되는 항체들을 의미한다.
진단용 겔은 본 명세서에서 설명되는 조성물로부터 형성된다. 일 모범적인 실시형태에서, 진단용 겔은 단일 중합성 기, 스페이서 기 및 진단 단부를 포함하는 화합물의 90 중량%, 그리고 두 개의 중합성 기들을 가지는 화합물의 10 중량%를 갖는 본 발명의 조성물을 경화시키고, 3-차원적 구성을 가지는 구조를 형성하기 위하여 빛에 노출시킴으로써 형성되며, 여기서 치수들은 약 100 ㎚ 내지 1000 ㎛의 범위에 있다. 치수들은 길이, 너비, 높이, 부피, 면적, 원주, 둘레 및 이와 유사한 것들을 포함할 수 있으며, 치수의 선택은 구성의 형태에 따른다. 진단용 겔을 형성하는 이러한 일 방법은 US 2007/0105972A1에 주어진다.
또한, 본 발명에서 진단용 겔을 만드는데 유용한 조성물은 포로겐(porogen)을 포함한다. 포로겐들은 세공(pore) 크기, 세공 밀도 및 이와 유사한 것들과 같은 명확한 특성들을 가지는 조성물에 세공들을 유도하기 위하여 조성물에 첨가되는 외부 화합물들, 및 이의 조합물들이다. 유용한 포로겐은 5 ㎚ 내지 약 1000 ㎚에 이르는 명확한 크기를 가지는 세공을 만들어 내는 능력을 가진 화합물이다. 일 실시형태에서, 포로겐이 탄산수소나트륨인 반면에, 다른 실시형태에서, 포로겐은 염화 나트륨이고, 또 다른 실시형태에서는 시트르산이다. 일부 실시형태들에서, 포로겐은 진단용 겔을 만드는데 사용되는 조성물에 의해 분산되는 액상 조성물이다. 일부 예시들은 아세트산, 폴리(에틸렌 글리콜)-200, 에틸렌 글리콜, 글리세롤 및 이와 유사한 것들을 포함하나, 이로 제한되지 않는다. 또 다른 실시형태들에서, 포로겐은 이산화탄소와 같은 기상 유체(gaseous fluid)이다. 이러한 기상 유체들은 탄산 나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산 칼슘 및 이와 유사한 것들과 같은 적절한 화합물들을 사용하여 동소에서(in situ) 생성될 수 있다. 일부 여타 실시형태들에서, 기상 유체는 흡착과 같은, 적절한 수단에 의해 조성물을 내부에 가둬 둘 수 있다.
포로겐이 진단용 겔의 성능에 영향을 미치지 않을 것이라고 판단되는 한, 본 발명의 조성물 내에 유지되도록 할 수 있다. 이러한 예시들에서, 진단용 겔은 포로겐도 포함한다. 대안적으로, 포로겐은 진단용 겔을 제공하는 단계에서 세척될 수 있다. 진단용 겔의 생산에 포함되는 단계들 및 화합물 및 포로겐의 선택은, 포로겐이 본 발명의 진단용 겔을 형성하는 독립적인 단계에서 세척되든지, 제거되든지, 유지되든지 간에 결정될 것이다.
본 발명의 조성물은 중합 반응을 개시하기 위한 개시제들, 촉매들, 연쇄 이동제(chain transfer agent)들, 지연제(retarder), 억제제들, 내구력(strength)을 제공하거나 겔 형성능(gelling ability)을 개선하기 위한 첨가제들, 그리고 예를 들어 여타의 유용한 구성요소들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 진단용 겔은 본 명세서에서 설명되는 조성물을 경화시킴으로써 형성된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 경화는 하나 이상의 중합성 기의 중합을 의미한다. 본 기술분야의 전문가는, 조성물의 중합이 본 발명의 조성물의 성질에 따라서 가교 결합된 중합체 네트워크, 또는 분지형 중합체, 또는 선형 중합체를 야기할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 실시형태에서, 본 발명의 조성물의 경화는 가교 결합된 중합체 네트워크를 야기하며, 이는 적당한 용매에 노출되면 가교 결합된 겔이 형성될 것이다. 경화는 광분해 방법에 의해 유리하게 시행될 수 있으며, 이는 적당한 파장의 빛에 조성물을 노출시키는 단계를 포함한다. 일 모범적인 실시형태에서, 조성물은 액상 형태로 존재하며, 적합한 용기(container)로 흐른다. 특정한 실시형태에서, 용기는 진단 소자의 홀딩 포트이다. 다른 특정한 실시형태에서, 용기는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 예비 포트(preparation port)와 같은 진단 장치의 분리된 부분이다. 또 다른 특정한 실시형태에서, 용기는 본 발명의 진단 장치와 독립적으로 이용할 수 있는 별개의 겔 형성 장치이고, 이로부터 형성된 진단용 겔은 별도로 수집되며, 진단 소자 내에서 사용된다. 전형적으로, 경화는 조성물의 노출된 부분들만 경화하기 위하여 미리 결정된 시간의 기간 동안 성형된 마스크를 통해 조성물을 노출시킴으로써 시행된다. 전형적으로, 경화를 시행하는데 사용되는 빛은 자외선(ultraviolet radiation)이고, 전형적으로 특정한 파장, 진폭 및 강도를 가지나, 감마선과 같은 여타 방사선들도 진단용 겔을 형성하도록 화합물을 경화시키는데 사용할 수 있다. 화합물의 성질, 광개시제(photoinitiator)의 양 등에 따라서 경화를 시행하는데 필요한 시간은 약 0.5초 내지 약 30초에 이를 수 있다. 이후에, 진단용 겔은 상기 진단용 겔에서 조성물의 경화되지 않은 부분을 씻어내기 위하여 적합한 용매 또는 용매 혼합물로 세정된다.
다른 실시형태에서, 하나 이상의 중합성 기를 가지는 단량체가 빛에 부분적으로 노출됨으로써 부분적으로 경화된다. 부분적인 경화는 완전한 경화에 필요한 시간의 기간보다 더 짧은 시간의 기간 동안, 예를 들어 3초 미만 동안 광원에 단량체를 노출시킴으로써 시행될 수 있다. 대안적으로, 부분적인 경화는 완전한 경화에 사용되는 빛과는 상이한 강도를 가지는 빛을 단량체에 노출시킴으로써 시행될 수도 있다. 더욱이 불완전한 경화는 단량체의 농도에 대하여 더 낮은 농도의 광개시제를 사용함으로써 시행될 수도 있다. 이후에, 본 발명의 화합물은 진단 단부 및 중합성 단부(polymerizable end)를 포함하는 화합물과 함께, 유입(flowed in)된다. 혼합체(mix)의 완전한 경화는 미리 결정된 시간의 기간 동안 성형된 마스크를 통해 선택적으로 광원에 본 발명의 조성물을 더 노출시킴으로써 시행된다. 이는 진단용 겔의 표면에 첨가되는 진단 단부를 야기한다. 이후에, 최종적으로 경화된 생성물은 필요에 따라서 세정 단계가 행해질 수 있다.
대안적으로, 중합성 단부 및 제 1 반응기(reactive group)를 포함하는 조성물은, 반응기를 포함하는 중합된 물질을 형성하기 위하여 경화될 수 있다. 이후에, 이러한 중합된 물질은, 중합된 물질 상의 반응기와 반응할 수 있는 공-반응(co-reactive)기 및 진단 단부를 포함하는 진단용 분자와 반응할 수 있다. 중합된 물질 상의 반응기와 진단용 분자 사이의 반응은 본 발명의 진단용 겔에서 야기될 수 있다. 일 모범적인 실시형태에서, 중합된 물질 상의 반응기는 말레이미드기이며, 진단용 분자 상의 공-반응기는 설프하이드릴기(sulfhydryl group)이다.
본 발명의 조성물은 이 내부에 함유된 세공들을 이미 소유할 수 있다. 또한, 이러한 세공들은 본 기술분야의 전문가에 의해 공극 부피(void volume) 또는 홀(hole)들로 칭할 수 있다. 일반적으로, 이러한 세공들은 가교 결합 지점들 사이의 평균 거리로서 취해진다. 또한, 세정 단계는 진단용 겔 내의 세공들 뒤에 남겨지도록 진단용 겔로부터 포로겐을 씻어 낼 수 있다. 세공의 크기는 세정 단계 전에 존재하는 포로겐의 크기에 직접적으로 대응할 수 있다. 대안적으로, 포로겐은 진단용 겔 내에 여전히 세공들이 형성되어 있는 동안, 본 발명의 진단용 겔 내에 머무를 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 상이한 광원으로부터의 간섭 패턴들이 Jang et al., Angew Chem. 2007에 설명된 바와 같이, 본 발명의 진단용 조성물 내에 세공들을 유도하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 기술은 조성물 내에 포로겐에 대한 필요성을 제거한다.
형성된 진단용 겔은 약 250 ㎚ 내지 약 1000 ㎛에 이르는 치수를 가진다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 치수들은 주어진 기하학적 형태의 여하한 표준 측정 특징을 의미하고, 길이, 너비, 높이, 대각선 길이, 원주, 직경, 반경 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있으나, 이로 제한되지 않는다. 또한, 진단용 겔은 세공 크기로 특징지어진다. 일반적으로, 본 발명에서 가장 유용한 세공 크기는 약 5 ㎚ 내지 1000 ㎚에 이른다. 또한, 본 발명의 진단용 겔은 영률로 특징지어진다. 영률을 측정하는 방법들은 본 기술분야의 전문가에게 알려져 있고, 영률을 측정하는데 사용되는 일 모범적인 기구는 만능 재료 시험기(Universal Testing Machine)이며, 이는 영률을 평가하기 위하여 응력-변형 사이의 플롯을 사용한다.
이전에 명시한 바와 같이, 진단용 겔은 이전 단계에서 형성될 수 있고, 이후에 수집되며, 별도로 정제되며, 화학적으로 변형(modified)되고, 이후에 적합한 유체 흐름에 의해 흐름으로써 성형된 채널 내로 도입된다. 추가적으로 대안적인 실시형태에서, 진단용 겔은 성형된 채널의 별도의 구획 내에 형성될 수 있으며, 이어서 홀딩 포트 내로 흐를 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 조성물은 홀딩 포트 내로 흐르게 되고, 진단용 겔은 본 명세서에서 설명되는 방법들을 사용하여 홀딩 포트 내에 형성된다. 본 발명의 조성물의 흐름은 본 기술분야의 전문가들에게 알려진 적합한 유동(flowing) 방법들에 의해 시행될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 조성물의 액적들은 이미 유동적인 혼합되지 않은 제 2 액체 내로 조성몰을 흐르게함으로써 형성되며, 여기서 조성물은 제 2 액체의 흐르는 방향에 대하여 직각으로 제 2 액체 내로 흐르게 된다. 여하한 이론에 제약되는 것 없이, 일반적으로, 액적의 크기 및 형태는 조성물의 점성, 제 2 액체에 의해 제기되는 전단 속도(shear rate), 채널의 기하학적 구조 및 여타 요인들에 의존한다고 알려져 있다. 이후에, 이러한 액적들은 홀딩 포트 또는 성형된 채널의 별도의 구획 내에서 경화될 수 있다. 몇 가지 인자들이, 본 발명의 조성물 또는 진단용 겔이 홀딩 포트 내에서 캡슐화(encapsulated) 되는 것을 보증하기 위하여 고려된다. 여하한 이론에 제약되는 것 없이, 홀딩 포트 내로 캡슐화되고 흐르게 되는 본 발명의 조성물 또는 진단용 겔의 성능(ability)은: 진단용 겔의 크기; 조성물 또는 진단용 겔의 영률; 유체 흐름의 점성; 유체 흐름의 유량(flow rate); 성형된 채널을 형성하는 물질의 영률; 온도; 흡입로의 치수들; 배출로의 치수들; 조성물 또는 진단용 겔의 압축 인자; 주어진 표면적에서의 진공과 같은 압력; 및 이와 유사한 것들에 비례한다. 홀딩 포트 내로 흐르고 그 안에서 캡슐화되는 조성물 또는 진단용 겔의 성능에 영향을 미치는 여타 인자들이 존재할 수 있다.
따라서, 일 실시형태에서, 성형된 채널은 낮은 영률을 가지는 연질 물질로 만들어지고, 진단용 겔은 매우 딱딱하다. 성형된 채널을 만드는데 사용될 수 있는 연질 물질의 예시는 PDMS이다. 이러한 상황에서 흐르는 동안, 연질의 성형된 채널은 진단용 겔의 흐름이 홀딩 포트 내로 흐르게 되도록 변형된다. 다른 실시형태에서, 성형된 채널은 단단한 경질 물질로 만들어진다. 경질의 단단한 물질의 예시는 Plexiglass®, Gavrieli®, Vitroflex®, Limacryl®, R-Cast®, Per-Clax®, Perspex®, Plazcryl®, Acrylex®, Acrylite®, Acrylplast®, Altuglas®, Polycast®, Oroglass®, Optix® 및 Lucite®와 같은 다양한 상표명으로 상업적으로 이용가능한 폴리(메틸 메타크릴레이트)일 수 있다. 이런 적용에 다른 유용한 물질은, 예를 들어 Polyplastic사의 Topas®와 같은 상업적으로 이용가능한 사이클릭 올레핀 공중합체이다. 이런 상황에서, 정압 또는 부압이 홀딩 포트를 함유하는 채널을 통하여 진단용 겔을 밀거나 당기는데 사용될 수 있다. 부압은 원하는 위치에 진공을 적용함으로써 달성될 수 있다. 더욱이, 이러한 예시들에서, 진단용 겔은 흡입로를 통하여 홀딩 포트 내로 통과하는 동안에 변형될 수 있고 이 내부에서 캡슐화될 수 있도록 충분하게 유연하다(도 8). 겔은, 흡입로의 너비가 배출로의 너비보다 더 큰, 적절하게 억제하는(constricting) 기하학적 구조를 사용함으로써 흐름의 방향에서 홀딩 포트의 밖으로 흐르지 않게 방지된다.
일 실시형태에서, 본 발명의 진단용 겔에 대한 영률의 유용한 수치들은 약 1 ㎪ 내지 약 200 ㎪에 이른다. 모범적인 진단용 겔은 폴리(에틸렌 글리콜)-디아크릴레이트에 부착되는 인슐린 항체를 가지는, 폴리(에틸렌 글리콜)-디아크릴레이트로부터 유래되는 하나일 수 있다. 다른 모범적인 실시형태에서, 진단용 겔은 HIV 바이러스에 노출되면 발생되는 항체들에 대한 항원을 가지는 겔로부터 유래되는 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트일 수 있다.
일부 실시형태들에서, 진단용 겔은 정압 및 부압의 적절한 사용에 의해서 여하한 위치에서 유지된다. 정압은 채널을 통하여 흐르게 하도록 사용될 수 있는 반면에, 부압은 채널을 통하여 흐름을 지연시키는데 사용될 수 있다. 부압은 원하는 위치에 진공을 적용함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 진단용 겔은 채널을 통해서 흐르게 될 수 있으며, 이후에 채널의 벽들을 통해서 상기 위치에 진공을 적용함으로써 여하한의 원하는 위치에 유지될 수 있다. 또한, 이는 채널의 벽들이 이 전체에 진공의 적용에 익숙한, 동시에 이를 통해 흐르는 유체를 침투시키지 않는 물질로 만들어진다는 것을 암시한다.
도 1로 되돌아가서, 본 발명의 진단 소자는 흡입로 상에 제 1 리세스(recess)[22] 및 배출로 상에 위치한 제 2 리세스(24)를 더 포함한다. 제 1 리세스 및 제 2 리세스는, 홀딩 포트가 두 개의 사이에 위치하게 되는 이러한 방식으로 위치된다. 흡입로 및 배출로를 손상되지 않은 채로 남기고 단독으로 홀딩 폴트의 제거를 촉진시키기 위하여 리세스들이 제공된다. 이후에, 진단용 겔을 함유하고 리세스들에서 제거되는 홀딩 포트는 다양한 진단 목적들을 위하여 사용될 수 있다. 일 모범적인 실시형태에서, 진단용 겔은 여하한의 현미경으로 보이는 입자들의 유무를 결정하기 위하여 현미경 관찰을 필요로 한다. 여타 모범적인 실시형태에서, 진단용 겔은 진단 단부에 부착되는 여하한의 이질적인 입자들을 추출하기 위한 미리 결정된 추출 방법을 필요로 한다. 또 다른 모범적인 실시형태에서, 진단용 겔은 정량을 목적으로 진폭 및 알려진 강도 및 적당한 파장의 방사선을 필요로 한다.
일 실시형태에서, 본 발명의 진단 소자는 하나 이상의 진단용 겔을 포함할 수 있다. 각각의 진단용 겔은 특정한 하나의 잔기를 확인하기 위한 특유의 목적으로 사용되는 별개의 진단 단부를 가진다. 각각의 진단용 겔은 동일하거나 또는 상이한 스페이서 기 및 중합성 기와 같은, 조성물의 여타 측면들을 가질 수 있다. 본 기술분야의 전문가는 매우 과도한 실험 없이 진단용 겔을 만들기 위하여 조성물 내에 포함되는 구성요소들의 적절한 조합을 선택할 수 있을 것이다. 다중의 진단용 겔들의 존재는 단일 칩을 사용하여 다중의 검사 및 진단을 가능하며, 따라서 수반되는 시간 및 노력을 크게 감소시킬 것이다. 다른 실시형태에서, 본 발명의 진단 소자는 공간적으로 분리된 진단 단부들을 포함하는 진단용 겔을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 진단용 단부는 동일하거나 상이할 수 있다. 이러한 진단용 겔들을 만드는 기술들은 본 기술분야, 예를 들어 Dendukuri, D., Pregibon, D.C., Collins, J., Hatton, T.A. and Doyle, P.S. "Continuous Flow Lithography for High-Throughput Microparticle Synthesis", Nat. Mater., 5, 365-369, May 2006에 알려져 있다(도 4).
도 2는 본 발명의 진단 장치(26)를 나타낸다. 진단 장치는 하나 이상의 홀딩 포트(12), 흡입로(16) 및 배출로(18)를 포함한다. 편의상, 시각적인 목적을 위하여 단 하나의 홀딩 포트만 나타내었고, 진단용 겔(14)은 도면에 나타내지 않았다. 마찬가지로, 제 1 리세스(22) 및 제 2 리세스(24)는 도면에 나타내지 않았으나, 이들 또한 본 발명의 진단 장치 내에 존재할 수 있다. 진단 장치는 하나 이상의 흡입 포트(28)도 포함한다. 흡입 포트는 적합한 유체들을 장치 내로 도입하기 위한 저장소일 수 있다. 본 장치에서 유용한 유체들은 분리 및 판별(identification)을 위하여 사용되는 여하한의 용매들을 포함할 수 있다. 또한, 유체는 본 기술분야에서 이동상(mobile phase)으로 때때로 칭해진다. 일 실시형태에서, 장치 내로 도입되는 유체는 인산 완충액(phosphate buffer)일 수 있다. 또한, 장치는 샘플 도입 포트(introduction port)를 포함하며, 이를 통해서 분석되는 샘플들이 장치 내로 도입된다. 흡입구는 샘플 도입구로서 사용될 수 있고, 또는 분리 포트(separate port)는 진단 장치의 의도한 적용을 기반으로 하는 목적을 위하여 사용될 수 있다. 또한, 본 기술분야에서 분석물들로 알려진, 관심사인 종들을 함유하는 샘플들은 전형적으로 이동상 내의 용액으로 장치 내로 도입되며, 대개 여기서 샘플은 알려지지 않은 농도를 가진다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 흡입구들은 진단 장치 내로 샘플들의 적당한 도입을 위한 샘플 도입구로서 이용할 수도 있다. 샘플의 도입을 위한 전형적인 방법은 샘플의 용액의 주입을 포함한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 하나 이상의 흡입 포트들은 주어진 장치를 위하여 존재할 수 있다. 이 장치는, 장치의 작동이 순조롭게 진행되는 것을 보장하기 위하여 장치의 나머지 부분(rest)에서 여타의 흡입구들을 봉쇄하는 동안에, 주어진 적용에 필요한 개수의 흡입 포트들만을 이용할 수 있다.
이후에, 장치는 장치의 나머지 부분과 흡입 포트를 연결하는 흡입 암(inlet arm)[30]을 포함한다. 각각의 흡입 포트는 흡입 암과 관련된다. 이후에, 장치는 예비 포트(32)를 포함한다. 예비 포트는 마지막 적용에 따라서 많은 기능들을 가질 수 있다. 일 모범적인 실시형태에서, 예비 포트는 다양한 흡입 포트들로부터 온 유체들의 더 좋은 혼합을 위하여 이동성 유체들을 교반한다. 다른 모범적인 실시형태에서, 예비 포트는 이동상에서 가스를 제거하는데 사용된다. 다른 모범적인 실시형태에서, 예비 포트는 샘플에서 1 ㎛의 한계 크기를 초과하는 여타 입자들 또는 세포들을 여과하여 제거하는데 사용될 수 있다. 이후에, 장치는 배출로와 연결되는 배출 포트(outlet port)[34]를 포함한다. 배출 포트는 폐기물의 처리를 위한 싱크(sink)일 수 있고, 또는 장치를 통하여 통과하는 모든 유체들을 수집하기 위한 저장소일 수 있다.
일반적으로, 유체들은 본 기술분야에 알려진 방법들을 통하여 장치 내로 흐르게 된다. 전형적인 실시형태에서, 유체는 조절 가능한 유량들로 정량 펌프(metering pump)를 사용하여 장치 내로 밀어진다. 다른 실시형태에서, 흡입 압력(suction pressure)은 장치의 측면에 배출 포트 상에 적용되며, 이는 유체의 흐름을 가능하게 한다. 여타 실시형태들에서, 전자기력이 장치의 특정 지점에 적용되며, 이는 흐름을 가능하게 만든다. 유체들의 흐름에 영향을 미치는데 사용되는 여타의 방법들은 모세관 유동(capillary flow), 음향학적으로 주도되는 유동(acoustically driven flow), 원심력에 의해 주도되는 유동(centrifugally driven flow), 압전 펌프(piezoelectric pump) 및 이와 유사한 것들을 포함하나, 이로 제한되지 않는다. 일 모범적인 실시형태에서, 본 발명의 진단용 겔은 높은 압력으로 홀딩 포트 내로 밀어 넣어지며, 그 후에는 홀딩 포트에 유입되는 압력보다 낮은 압력들을 사용하여 홀딩 포트 내부에 유지된다. 이는 작동되는 동안 진단용 겔이 홀딩 포트 내에서 견고하게 안치되는 것을 가능하게 한다.
일 예시적인 실시형태에서, 장치가 이의 기능 상태에 있는 경우, 이는 하나의 흡입구를 포함하며, 이를 통하여 샘플은 미리 결정된 유량으로 장치 내로 밀어진다. 샘플은 흡입 암을 통하여 통과하고, 그 후에 예비 포트에서 여과된다. 이후에, 샘플은 물질 내부에서 물리적으로 캡슐화되고, 형광-표지된 검출 항체들을 함유하는 다당류-기반 물질들과 같은 여타 흡수 물질 또는 진단용 겔을 함유하는 제 1 홀딩 포트를 통하여 통과한다. HIV-바이러스 유도 항체들과 같은 특정한 분석물에 결합된 이러한 항체들은 샘플 내에 존재하고, 이후에 진단용 겔의 밖으로 걸러지는 복합체를 형성하며, 그 후에 후송의 제 2 진단용 겔로 수송된다. 제 2 진단용 겔은 이의 표면 상에 화학적으로 결합된 1차 항체 종들을 함유하며, 또한 관심사인 분석물에 특이적이다. 이후에, 1차 항체-분석물-2차 항체의 3중 복합체는 제 2 진단용 겔의 위치에서 형성된다. 그 뒤에, 분석물의 남은 일부분은 배출로를 통하여 배출 포트로 흘러나간다. 관심사인 분석물의 농도 및 존재는 3중 복합체로부터 방출되는 형광 신호를 조사함으로써 추론할 수 있다. 일 모범적인 실시형태에서 분석물의 흡수되는 부분들을 가지는 진단용 겔을 포함하는 진단 소자는 이후에 제 1 리세스 및 제 2 리세스에서 잘려진다. 그 후에, 이 잘려진 진단 소자는 예를 들어, 질병 확산의 범위 및 성질을 결정하기 위한 분석을 필요로 한다. 다른 모범적인 실시형태에서, 현미경과 같은 진단용 도구가 진단 장치의 부분으로서 존재하는 진단 소자를 분석하는데 사용되며, 여기서 진단용 도구는 올바른 진단에 영향을 미치도록 진단 소자로부터 적당한 거리 내로 가져온다.
상기에 설명된 예시적인 실시형태에 대한 변형에서, 분석물에 곧 흡수되는 본 발명의 진단용 겔의 진단 부분은 적당한 용매 혼합물을 사용하여 겔 밖으로 흐르게 함으로써 원래의 진단용 겔로부터 곧 분리되고, 그 후에 상이한 진단용 겔을 포함하는 후속의 홀딩 포트 내로 흐르게 되며, 이는 제 2 진단 소자를 형성하기 위하여 분석물을 포함하는 제 1 진단 단부를 흡착할 수 있는 상이한 진단 단부를 가진다. 이후에, 제 2 진단 소자는 진단을 위하여 사용된다.
도 3은 각각 숫자 12로 서술되는, 하나 이상의 홀딩 포트를 포함하는 본 발명의 모범적인 진단 장치를 나타내며, 각각의 홀딩 포트는 이의 흡입로(16) 및 배출로(18)와 관련된다. 이 특정한 실시형태에서, 홀딩 포트들은 서로 평행하게 연결된다. 이동상은, 요구되는 홀딩 포트 내로 흐르는 것을 보장하기 위하여 여하한 지점들에서 진공을 적용하거나 흡입력(suction)을 사용하는 것과 같은, 적절한 수단을 사용하여 각각의 홀딩 포트 내로 흐르게 된다. 도 4는 본 발명의 다른 모범적인 진단 장치를 나타내며, 여기서 장치는 하나 이상의 홀딩 포트를 포함하며, 각각의 홀딩 포트는 연속하여 다른 홀딩 포트에 연결된다. 편의상, 도 3 및 도 4 모두에는 홀딩 포트 내에 함유되는 진단용 겔을 나타내지 않았다.
도 5는 숫자 40으로 표현된 바와 같이, 진단용 겔 기능들에 대한 모양의 극도록 단순화된 시각화(visualization)이다. 진단용 겔은 진단 단부(42)를 포함하며, 적합한 분석물(44)이 진단 단부에 부착된다. 진단 단부는 분석물의 하나의 형태에 특이적이고 선택적 이도록 선택된다. 따라서, 분석물 외에 뭐든지 포함하는 이동상은 진단 단부를 통하거나 주위로 통과하는 동안, 특이적 분석물은 진단용 겔에 의해 붙들린다. 도 6은 두 개의 상이한 진단용 겔(42)들이 동소에서(in place) 분석물(44)을 붙잡는데 사용되는 모양의 다른 시각화(46)를 나타낸다. 이러한 시각화를 이용하는 전형적으로 모범적인 상황은 샌드위치 ELISA이며, 여기서 분석물은 두 개의 상이한 상보적인 진단 단부들 사이에 동소에서 유지된다. 이러한 형태의 분석은, 하나 이상의 홀딩 포트들을 포함하는 본 발명의 진단 장치를 사용하여 유리하게 실시될 수 있으며, 여기서 홀딩 포트들은 연속되는 방식으로 배열된다. ELISA 기술에 의해 예를 들은 바와 같이, 본 발명의 진단 장치를 사용하여 실시될 수 있는 알려진 여타의 기술들은 경쟁적(Competitive) ELISA, 샌드위치 ELISA, 화학발광 면역분석(chemiluminescent immunoassay), PCR 증폭 ELISA, ELONA[효소 연결 올리고뉴클레오티드 분석(enzyme linked oligonucleotide assay)], DNA 마이크로어레이(microarray) 및 이와 유사한 것들을 포함한다.
겔에 연결되는 분석물을 가지는 진단용 겔의 검출은 본 기술분야에 알려진 적절한 기술들을 통해서 달성될 수 있다. 표준 기술들은 광학 현미경, 형광, 화학발광, 전계인광(electrophosphorescence), 전위차 측정(potentiometry), 비색법, 흡광도, 표면 플라즈몬 공명(surface Plasmon resonance) 및 이와 유사한 것들, 그리고 이들의 조합들을 포함하나 이로 제한되지 않는다.
다른 측면에서, 본 발명은 진단 소자의 제조 방법을 제공한다. 진단 소자의 제조에 관계되는 방법의 단계들은 도 7에 나타내고, 일반적으로 숫자 48로 서술된다. 방법은 성형된 채널을 제공하는 단계(50)를 포함한다. 상기 방법은 흡입로를 통하여 홀딩 포트 내로 진단용 겔을 유입시키는 단계(52)를 더 포함한다. 흐름은 미리 결정된 유량으로, 이동상과 같은 유체의 펌핑(pumping)에 의해 달성될 수 있으며, 이는 배출로를 통하지 않으나, 흡입로를 통해서 홀딩 포트 내로 밀어 넣어질 수 있도록 진단용 겔 상에 적당한 압력을 이용하기 위해서이다. 따라서, 진단용 겔은 단계 54에 나타낸 바와 같이 홀딩 포트 내에서 캡슐화된다. 대안적인 실시형태에서, 진단용 겔은 홀딩 포트 내에서 형성되고, 이어서 유체가 진단용 겔과 관계없는 모든 외부 구성요소들을 씻어내기 위하여 홀딩 포트 내로 흘러들어 간다. 또한, 세정 단계는 진단용 겔의 기능을 더 좋게 할 수 있도록 진단용 겔의 최대 용량의 증가(swelling)를 유도할 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 진단용 겔은 홀딩 포트 내로 흘러들어가며, 이어서 홀딩 포트의 벽들에 대하여 적용되는 진공의 적절한 사용을 통하여 홀딩 포트 내의 같은 위치에서 유지된다. 진단용 겔을 포함하는 진단 소자가 분석물을 받은 후에, 진단 소자는 단계 56에 나타낸 바와 같이, 절단될 수 있다. 절단은 제 1 리세스 및 제 2 리세스에서 일어날 수 있다. 대안적으로, 진단 소자는 제 1 리세스에서만 절단되며, 따라서 배출로 및 적용가능한 어디든지, 배출 포트 및 여타 부분들과 함께 진단 소자가 제거된다.
도 8은 본 발명의 방법을 사용하여 홀딩 포트 내에 본 발명의 진단용 겔을 포획하는 공정 동안에 일어난 이미지들을 나타낸다. 도 8(a)는 흡입로(16)를 통하여 홀딩 포트(12) 내로의 진입 전에, 예비 포트(32) 내에 진단용 겔(14)을 나타낸다. 도 8(b)는 흡입로(16)를 통해서 홀딩 포트(12) 내로 밀어 넣어지는 진단용 겔(14)을 나타낸다. 이 특정한 예시에서, 진단용 겔은 적당한 유량으로 이동상의 흐름의 사용을 통하여 홀딩 포트 내로 밀어 넣어진다. 도 8(c)는 홀딩 포트(12) 내에 곧 가둬지는 진단용 겔(14)을 나타낸다. 배출로들의 치수들을 진단용 겔의 통과에 도움이 되지 않도록 함으로써, 진단용 겔은 배출로(18)들 내로 통과하지 않도록 된다.
도 7에서 숫자 50으로 서술되는, 성형된 채널을 제공하는 단계에 대한 일 모범적인 방법은 도 9에도 나타내고, 숫자 50으로 서술되며, 여기서 상기 방법은 패턴화된 채널(patterned channel)들을 포함하는 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계(58)를 포함한다. 패턴화된 채널을 포함하는 실리콘 웨이퍼는 그 자체로서 상업적인 공급원들로부터 가져올 수 있고, 또는 본 기술분야에 알려진 표준 미세 가공 기술들을 사용하여 포토리소그래피(photolithography) 또는 에칭(etching)의 적절한 사용에 의해 손쉬운 방식으로 만들어 낼 수 있다. 모범적인 포토리소그래피 방법은 포토레지스트(photoresist) 물질 SU-8의 사용을 포함한다.
그 후에, 상기 방법은 음각(negative relief)으로 경화성 채널(curable channel)을 형성하기 위하여 양성적인 특징들을 함유하는 실리콘 웨이퍼 상에 제 1 경화성 물질을 붓는 단계(60)를 포함한다. 전형적인 경화성 물질들은 적합한 파장을 가지는 적합한 방사선 또는 높은 온도들에 노출되면 경화될 수 있는 것들을 포함한다. 경화성 물질들을 선택하기 위하여 사용될 수 있는 특성들의 일부는 경화성 물질의 유동성, 경화 조건들에 노출될 때의 경화 시간, 투명도, 강도와 같은 경화된 물질의 성질, 및 이와 유사한 것들을 포함할 수 있다. 일부 모범적인 물질들은 PDMS, 폴리우레탄 등을 포함하나, 이로 제한되지 않는다. 일부 실시형태에서, 물질들의 조합물이 제 1 경화성 물질들로 사용될 수 있다.
그 후에, 성형된 채널의 형성에 대한 방법은 도 9에 숫자 62로 서술되는 경화성 물질을 경화시키는 단계를 포함한다. 경화는 본 기술분야에 알려진 여하한의 적당한 방법들에 의해 시행될 수 있다. 모범적인 방법들은 가열(heating), UV 방사선에 노출, 및 이와 유사한 것들을 포함한다. 경화는 경화성 물질로부터 패턴화된 물질의 형성을 야기한다. 이어서, 패턴화된 물질은 실리콘 웨이퍼에서 떼어내며, 도 9에 숫자 64로 나타낸다. 실리콘 웨이퍼로부터 떼어낸 패턴화된 물질은 하나 이상의 표면상에 밀봉되며, 숫자 72로 도 9에 나타낸다. 일 모범적인 실시형태에서, 경화성 물질이 PDMS인 경우, 경화는 약 60분 동안 가열함으로써 시행될 수 있고, 실리콘 웨이퍼로부터 떼어진 후에, 플라즈마-활성 접착제에 의해 슬라이드 글라스(glass slide)에 비가역적으로 밀봉되거나 슬라이드 글라스 상에 압착함으로서 가역적으로 밀봉된다.
다른 실시형태에서, 밀봉되는 채널은 열가소성 물질과 같은 사출 성형가능한(injection moldable) 또는 열적으로 엠보싱 성형가능한 물질(thermally embossable material)을 몰딩에 주입함으로써 제공된다. 몰딩에 주입할 수 있는 전형적인 플라스틱들은 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(메타크릴레이트), 폴리카보네이트, 폴리에스테르들, 폴라이미드들, 사이클릭 올레핀 공중합체(COC) 및 이와 유사한 것들을 포함한다. 전형적으로, 이러한 플라스틱들은 다양한 상업적 공급원들로부터 이용가능한다. 일 특정한 실시형태에서, 본 발명에 유용한 플라스틱은 폴리(메틸 메타크릴레이트)이다. 이후에, 복제된(replicated) 플라스틱 장치들은 전체적으로 폐쇄된 장치를 제공하기 위하여 접착제 활성 결합 또는 열적 결합과 같은 적절한 결합 공정을 사용하여 유사한 플라스틱의 평판에 밀봉된다.
다른 측면에서, 본 발명은 본 발명의 진단 소자를 사용하는 방법을 제공한다. 이 방법은 도 10에 도식의 방식으로 나타내며, 숫자 76으로 서술된다. 상기 방법은 분석물 진단용 소자를 제공하기 위하여 흡입로를 통하여 하나 이상의 진단용 겔을 포함하는 진단 소자 내로 샘플을 흐르게 하는 단계(78)를 포함한다. 이후에, 분석물 진단용 소자는 분석물과 관련된 속성들을 검출(80)하기 위하여 분석된다. 분석물과 대한 본 발명의 진단 장치 내에 함유되는 진단용 겔의 진단 단부 사이의 상호작용의 정확한 기질(exact nature)은 도 3 및 도 4에 시각적으로 나타낸다.
다중 면역분석을 위한 진단 소자의 형성을 예시하는 모범적인 실시형태에서, 진단 소자는 다음과 같은 특징들을 함유한다: US 2007/105972A1에 설명된 바와 같은 독특한 미세유체 방법론을 사용하여 형성되는 세 개의 하이드로겔 스트립(84)들을 함유하는, 숫자 82로 지정된 도 11에 나타낸 진단 소자. 간단하게, 상기 방법은 공간적으로 분리된 하이드로겔 스트립(84)들을 형성하기 위하여 층류(laminar flow)를 사용하는 단계, 그 후에 형태가 규정된 고형의 하이드로겔을 형성하기 위하여 성형된 포토마스크를 통하여 UV 광중합을 사용하는 단계를 포함한다. 각각의 하이드로겔 스트립(84)은 특이적 포획 항체(86, 88 및 90)를 포함한다. 이 모범적인 실시형태에서, 각각의 하이드로겔 스트립은 약 100 ㎛의 너비 및 200 내지 330 ㎛의 길이를 가진다.
도 12는 다중 면역분석을 위한 진단 소자의 사용을 나타내며, 숫자 92로 서술된다. 이후에, 자동 유체 조절기(Automated fluidic control)가, 특이적 포획 항체(86, 88 및 90)를 포함하는 이러한 하이드로겔 스트립(84)들을 함유하는 칩 내로 특정한 체액을 공급하기 위하여 사용되며, 이는 미리 결정된 시간의 기간 동안 배양하는 것을 가능하게 한다. 배양에 요구되는 시간의 기간은 항체들 및 항원들의 기질, 온도, 압력과 같은 물리적 특성들, 및 이와 유사한 것들에 의존할 것이며, 본 기술분야의 전문가들에 의해 쉽게 결정될 수 있다. 몇 분간 배양된 후에, 항체(86, 88 및 90)들 특정 항체들과 그것들 자체에 결합하며, 여기서 특정 항체들은 도 12에서 숫자 92, 94 및 96으로 묘사된다. 이어서, 세정 단계는 여하한의 결합되지 않은 항원을 씻어낼 수 있도록 실시된다. 도 13은 분석 단계를 위한 진단 소자의 준비(preparation)를 나타내며, 숫자 98로 서술된다. 이 단계에서, 도 13에서 숫자 100으로 서술되는 형광으로 표지된 2차 항체는 이후에 칩을 통해서 흐르게되고, 결합되지 않은 형광으로 표지된 항체가 씻겨지기 전에 몇 분간 배양된다. 일반적으로, 형광으로 표지된 2차 항체는 이의 부착에 대하여 비-특이적이며, 주어진 시스템 내에서 여하한 항원 또는 항체에 결합될 수 있다. 대안적으로, 형광으로 표지된 2차 항체는 특정한 항원들 또는 항체들 상에 특정 기(specific group)들에만 결합될 수 있다. 이후에, 형광 신호는 각각의 레인(lane)들에서 판독되며, 샘플 내에 존재하는 각각의 항원의 양은 형광 신호를 사용하여 추정된다.
이러한 종류의 검사 시스템이 제공하는 가장 큰 장점은, 검사를 실시하기 위하여 요구되는 것이 단지 소량의 혈청 부피(~1 ㎕)라는 점이다. 형광 신호의 감도는 사용되는 검출기에 의존될 수 있으며, 잠재적으로 피코몰(picomolar)[10-12 M] 수준까지 판독할 수 있다. 상기 방법이 본 명세서에서 단지 3개의 스트립 만을 나타냈지만, 10개의 단백질들까지로 쉽게 확대될 수 있으며, 심지어 이들의 스트립들에 반대편을 단백질들의 분석에 사용함으로써 더 많은 수들까지 확대될 수 있다. 또한, 본 발명은 특정 영역 내에서 관심사인 주어진 입자의 위치 및 캡슐화의 일반적인 문제를 해결하며, 이러한 문제는 Becker et al., Anal. Bioanal. Chem.(2008) 390:89-111에서 Becker 등에 의해서 기술되어 있다. 더욱이, 본 발명의 방법은 특정한 주어진 영역에서 세폴들과 같은 적당한 물체들의 위치를 조정하기 위하여, 그리고 밸브들, 전극들 내에서의 흐름에 대한 기술들로서 사용될 수 있다.
실시예들
하이드로겔 형성
하기의 구성요소들을 포함하는 조성물은 본 발명의 진단용 겔을 형성하는데 사용되었다: [Sigma Aldrich사의 0.4 ㎕의 광개시제, DAROCUR®사의 1173,5 밀리그램(mg)의 NaHCO3(0.62 M) 및 87 ㎕의 인산 완충 식염수(PBS)]로부터의 12.3 마이크로리터(㎕)의 폴리에틸렌-디아크릴레이트-700(PEG-DA-700). 노출 조건: -10초. 광 세기: 25 내지 100 mW/cm2의 빛. H=75 마이크로미터(㎛). W=200 내지 400 ㎛. 직사각형 마스크들이 노출되는 동안 사용된다. 본 발명의 진단용 겔의 치수들은 다음과 같다: 300 ㎛의 길이, 200 ㎛의 너비 및 75 ㎛의 두께. 도 14는 숫자 102로 서술되는 바와 같이, 본 발명의 진단용 겔의 사진을 나타낸다. 포로겐에 의해 야기되는 세공들은 도 14에서 명확하게 볼 수 있다.
비교 예시에서, 다음의 구성요소들을 포함하는 조성물이 하이드로겔을 형성하는데 사용되었다: Sigma Aldrich사의 12.3 ㎕의 PEG-DA-700, DAROCUR®사의 0.4 ㎕의 광개시제, 및 87 ㎕의 PBS가 하이드로겔을 만드는데 사용되었다. 비교 예시에서 만들어진 하이드로겔의 치수들은 본 발명의 진단용 겔과 비슷하였다.
본 명세서에서 설명되는 비교 예시에서의 하이드로겔 및 예시에서의 진단용 겔은 이후에 FITC로 태그(tagged)된 인슐린에 100 ㎍/㎖의 항체 수용액으로 처리되며, 이는 150 킬로달톤 단백질을 함유하는 형광단이다. 도 15는 단백질 용액을 함유하는 형광단으로 처리되는 진단용 겔의 형광 이미지를 나타내며, 숫자 104로 서술된다. 형광단-함유 단백질은 본 발명의 다공성(porous) 진단용 겔을 통하여 스며들 수 있으며, 따라서 진단용 겔의 윤곽을 모호하게 된다는 것을 볼 수 있다. 도 16은 단백질 용액을 함유하는 형관단으로 처리된 비교 예시에서의 하이드로겔을 나타낸다. 숫자 106으로 서술되는 하이드로겔은, 단백질이 겔의 어두운 색깔에 의해 입증되듯이, 하이드겔에 스며들 수 없다는 것을 나타낸다.
또한, 예시의 다공성 하이드로겔은 적절한 수치의 압력/진공으로 홀딩 포트내로 '밀어 넣을' 수 있는 속성을 나타낸다. 비교 예시에서 설명된 바와 같이, NaHCO3없이 제조되는 하이드로겔은 단단하며, 설명되는 바와 같이 홀딩 포트 내로 밀어 넣어질 수 없었다.
장치 제작
장치들은 SU-8 포토레지스트(Microchem) 내에 패턴화된 양각(positive-relief) 채널들을 함유하는 실리콘 웨이퍼 상에 폴리디메틸실록산(PDMS, Sylgard® 184, Dow Corning)을 부음으로써 제작되었다. PDMS 장치들의 두께는 언제나 5 mm 이상이 되도록 유지되었다. 장치들은 메스를 사용하여 PDMS 채널을 절단하고, 흡입구들을 만들기 위하여 조직 생검(biopsy punch)을 사용하여 하나의 단부에서 구멍을 뚫으므로써 제작되었다. 채널 바로 아래에 놓여지는 슬라이드 글라스의 영역 상에, 그리고 채널 단독 상에 PDMS의 얇은 희생층(sacrificial layer)을 위치시킨 후, PDMS 장치들은 이후에 PDMS로 스핀-코팅된 슬라이드 글라스들에 밀봉되었다. 이는 장치가 여전히 효과적으로 밀봉되는 것이 보장되는 동안, 올리고머가 비-플라즈마 처리 PDMS 표면들에만 노출되는 것을 보장한다.
밸브 형태들을 함유하는 포토마스크들은 AUTOCAD 2007로 디자인되었고, Fineline Imaging(Boulder, CO)사로부터 고해상도 프린터를 사용하여 프린팅되었다. 각각의 마스크는 포로리소그래피 투영(projection photolithography)에 사용하기 위하여 현미경의 시야 조리개(field-stop) 내로 삽입되었다. 100 W의 HBO 수은 램프를 UV광의 광원으로서 사용하였다. 광범위한 UV 여기를 제공하는 필터 세트(11000v2: UV, Chroma)는 원하는 파장의 빛을 선택하기 위하여 사용되었고, 컴퓨터 제어 VCM-D1 셔터 드라이버(shutter driver)에 의해 구동되는 VS25 셔터 시스템(Uniblitz)은 UV광의 지정된 펄스들을 제공하였다. 사용된 전형적인 노출 시간들은 100 내지 1000 밀리세컨드(ms)이었고, 압력은 0.1 내지 1 인치의 제곱 당 파운드(pounds per square inch: psi)였다. 장치들은 도립 현미경(Ti-S, Nikon) 상에 고정되었고, 겔 구조들의 형성이 CCD 카메라(Micropublisher 3.3 RTV, Qimaging)를 사용하여 시각화되었다.
미세유체 장치의 디자인 및 제작:
미세유체 장치의 디자인은 도 2에 나타낸다. 미세유체 장치는 (다중의 단백질들을 위하여) 세 개의 주입구(inlet)들을 가지며, 이는 여타 단부에서 채널 및 단일 배출구를 형성하기 위하여 조합된다. 채널의 치수들은 5000 ㎛의 길이, 300 ㎛의 너비, 및 75 ㎛의 높이를 가진다. 채널의 너비는 압축부(constriction zone)라고 불리우는 하나의 단부 또는 겔을 밀어 넣기 위한 흡입로에서 압축된다. 압축부의 왼쪽 측면은, 다공성 하이드로겔을 형성하기 위한 층류 이론을 사용하여 다중 방식으로 항체들이 중합되는 예비 포트 또는 겔 형성부로 불리운다. 겔은 압축부를 통해서 밀어 넣어지며, 트랩부(trap zone) 또는 홀딩 포트로 불리우는 압축부의 여타 측면 상에 갇히게 된다. 상이한 압축 너비를 가지는 세 개의 상이한 장치들은 다시 말해 200 ㎛, 150 ㎛ 및 100 ㎛으로 설계되었다. 배출 채널의 너비는 압축부 채널의 너비의 반, 즉 각각 100 ㎛, 75 ㎛ 및 50 ㎛이다.
시약의 캡슐화 공정은 두 가지 단계들- 제 1 단계는 하이드로겔 제조이고, 제 2 단계는 하이드로겔의 트래핑(trapping)임- 이 요구된다. 하이드로겔 구조들은 정지-유체 리소그래피(stop-flow lithography)의 이전에 고안된 기술을 사용하여 제조되었다. 하이드로겔 트래핑에서 가장 중요한 요건은 제조되는 구조들이 압축부들을 통해서 충분히 밀어 넣을 수 있을 정도로 부드러워야 한다는 것이다. 이를 달성하기 위하여, 마이크로다공성(macroporous) 하이드로겔 구조들은 상기의 본 명세서에서 설명된 기술을 사용하여 제조되었다. 이러한 구조들은 이들의 제한되지 않은 크기들보다 더 작은 채널 압축부들을 통하여 흐르도록 하는 불가피한 기계적 성질들을 나타낸다.
장치의 인터페이스(Device Interfacing)
미세유체 채널을 통한 유체의 흐름은 D771-11 BTC-IIS 시리즈 마이크로펌프(Hargraves, USA)에 의해 발생되는 진공 및 압력원들을 사용하여 조절되었다. 상기 발생원(source)들은 타이곤 튜빙(Tygon tubing)을 통하여 미세유체 장치와 연결되었으며, 유체의 동작은 Labview 소프트웨어로 조절되는 소형화된 "Ten Millimeter" 전자 밸브들을 사용하여 자동화되었다.
검출
하이드로겔로부터 발하는 형광 신호의 검출은 Coolsnap EZ CCD 카메라(Photometries, Singapore)에 의해 포착되는 이미지들을 사용하여 측정된다. 각각의 스트립에서의 신호 강도는 수량화되기 전에 ImageJ 소프트웨어를 사용하여 평균을 내었다. 노이즈 필터링(Noise filtering)은 1차 항체를 함유하지 않은 대조구 스트립에서의 신호를 제외함으로써 실시되었다.
하이드로겔 트래핑에 대한 압력의 효과
하이드로겔 트래핑은 여하한의 최소 한계 압력(Pmin)이 동일 너비에서(in width) 이보다 더 작은 채널들을 통하여 구조를 밀어 넣기 위하여 필요하다는 전제에 의존한다. 더욱이, 일단 갇히게 되면, 입자는 반대 방향으로 밀어 내보내기 전에는 여하한의 최대 압력(Pmax)를 견딜 수 있다. 그러므로, 제조 공정에서 압력(Pman)은 (Pmin＜Pman＜Pmax)순으로 사용된다. 분석 동안, 사용되는 압력(Peli)은, 입자가 들어왔던 방향으로 밀어 내보내지 않도록 해야하며, 그러므로 Peli＜Pmin의 압력을 가져야 한다. 설명되는 한계 압력들은 채널 구조들의 기하학적 구조 및 하이드로겔의 기계적인 성질들의 기능들이다. 이러한 파라미터들에 대한 한계 압력의 정량화된 의존도를 설명하는 식은 지식, 사용자의 기술, 경험 및 장치의 이력 데이터(historical data)를 기반으로 유래될 수 있다.
본 실험에서, 정압들이 하이드로겔 구조를 구성하는 시약들의 흐름을 위하여 사용되는 포트들에 적용되었으며, 진공은 제조되는 하이드로겔 구조 내에 구별될(draw) 필요가 있는 포트들에 적용되었다. 대안적으로, 압력 및 진동이 컴퓨터 조절 전자 밸브를 사용하여 적용되었다.
채널들의 개수의 효과
설명되는 캡슐화 구성(scheme)은 캡슐화되는 하이드로겔을 함유하는 많은 수의 채널들을 제조하도록 확대될 수 있다. PDMS 개스킷(gasket)이 일 예시에서 사용되었으며, 개스킷이 각각 원하는 대로 개폐되도록 압력 또는 진공을 분리된 채널들에 적용하여, PDMS 개스킷이 분리된 채널들에 의해 조절되었다. 압력 또는 진공이 축소된 3-방향(3-way) 전자 밸브들(Pneumadyne)을 통하여 적용되었으며, Labview™에 기록된 프로그램을 사용하여 조절되었다.
본 발명의 여하한 특징들만이 본 명세서에 도시되고 설명된 반면에, 많은 변형들 및 변화들이 본 기술분야의 전문가들에게 일어날 것이다. 그러므로, 첨부된 청구항들은 본 발명의 참 정신 내에서 벗어난 이러한 모든 변형들 및 변화들을 포함시키는 것으로 의도된다는 것을 이해한다.
참고문헌들
1. Becker, H. and C. Gartner, Polymer microfabrication technologies for microfluidic systems. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2008.390(1):p. 89-111.
2. Dendukuri, D.,et al., Continuous - flow lithography for high -throughput microparticle synthesis. Nat Mater, 2006.5(5):p.365-369.

Claims (21)

  1. 진단 소자(10)의 제조 방법에 있어서, 상기 방법은
    하나 이상의 홀딩 포트(holding port)[14], 그리고 상기 홀딩 포트의 어느 한쪽 상에 흡입로(16) 및 배출로(18)를 포함하는 성형된 채널(shaped channel)[12]을 제공하는 단계(50);
    상기 성형된 채널의 흡입로 내로 진단용 겔(diagnostic gel)[20]을 유입시키는 단계(52); 및
    하나 이상의 홀딩 포트 내에 진단용 겔을 캡슐화하여(54) 진단 소자(10)를 형성하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    제 1 리세스(22) 및 제 2 리세스(24)에서 진단 소자를 절단하는 단계(56)를 더 포함하며, 여기서 진단 소자는 제 1 리세스와 제 2 리세스 사이에 위치하고, 제 1 리세스는 상기 흡입로 상에 위치하며, 제 2 리세스는 상기 배출로 상에 위치하는 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 리세스와 제 2 리세스 사이에 제 2 홀딩 포트를 부착하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    제 1 리세스에서 진단 소자를 절단시키는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    제 2 리세스에서 진단 소자를 절단시키는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 성형된 채널이 복수의 홀딩 포트들을 포함하는 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    성형된 채널을 제공하는 단계가 열가소성 물질을 사출 성형(injection molding)하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 물질이 사이클릭 올레핀-기반 중합체인 제조 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    성형된 채널을 제공하는 단계가:
    패턴화된 채널(patterned channel)들을 포함하는 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계(58);
    상기 실리콘 웨이퍼 상에 경화성 물질을 부어(60) 경화성 채널을 형성하는 단계;
    상기 경화성 물질을 경화시켜(62) 경화된 물질을 형성하는 단계;
    상기 경화된 물질을 떼어내어(64) 패턴화된 물질을 제공하는 단계; 및
    하나 이상의 표면에 상기 패턴화된 물질을 밀봉시켜(72) 밀봉된 패턴화된 물질을 형성하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 경화성 물질이 PDMS인 제조 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    샘플화된(sampled) 진단 소자를 형성하도록 진단 소자를 통해서 샘플을 유입시키는 단계(78)를 더 포함하는 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 샘플화된 진단 소자로부터 속성(attribute)들을 검출하도록 검출(80) 수단을 제공하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    진공에 의해서 캡슐화가 시행되는 제조 방법.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항의 방법에 의해 만들어지는 진단 장치.
  15. 진단 소자의 사용 방법에 있어서,
    상기 진단 소자가 흡입로, 진단용 겔을 캡슐화하는 홀딩 포트, 및 배출로를 포함하고,
    상기 방법이:
    진단용 겔을 통하여 샘플을 흐르게 하여 분석물 진단용 겔을 제공하는 단계;
    상기 분석물 진단용 겔을 분석하는 단계를 포함하는 사용 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 진단 소자가 흡입로 상에 위치된 제 1 리세스를 더 포함하는 사용 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 진단 소자가 배출로 상에 제 2 리세스를 더 포함하는 사용 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    제 1 리세스에서 진단 소자를 절단하는 단계를 더 포함하는 사용 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    제 1 리세스 및 제 2 리세스에서 진단 소자를 절단하는 단계를 더 포함하는 사용 방법.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 진단 소자가 사이클릭 올레핀 공중합체로 만들어지는 사용 방법.
  21. 제 15항 내지 제 20항 중 어느 한 항의 방법을 사용하는 진단 장치.
KR1020127013734A 2009-12-28 2009-12-28 진단 소자의 제조 방법 및 사용 방법 KR101414701B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2009/055968 WO2011080538A1 (en) 2009-12-28 2009-12-28 Method for making and using a diagnostic element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120099446A true KR20120099446A (ko) 2012-09-10
KR101414701B1 KR101414701B1 (ko) 2014-07-03

Family

ID=41800520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127013734A KR101414701B1 (ko) 2009-12-28 2009-12-28 진단 소자의 제조 방법 및 사용 방법

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20120270337A1 (ko)
EP (1) EP2519352A1 (ko)
JP (1) JP5579871B2 (ko)
KR (1) KR101414701B1 (ko)
CN (1) CN102811815B (ko)
AU (1) AU2009357507A1 (ko)
BR (1) BR112012016913A2 (ko)
CA (1) CA2782667A1 (ko)
IL (1) IL220252A0 (ko)
MX (1) MX2012007478A (ko)
WO (1) WO2011080538A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2012007477A (es) * 2009-12-28 2012-11-29 Achira Labs Pvt Ltd Composicion de gel de diagnostico, metodo para hacer una composicion de gel de diagnostico.
US9764505B2 (en) 2011-11-23 2017-09-19 The Governing Council Of The University Of Toronto Devices and methods for producing planar polymeric materials using microfluidics
US10544036B2 (en) 2013-04-30 2020-01-28 The Governing Council Of The University Of Toronto Microfluidic devices and methods for the extrusion of tubular structures

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6001307A (en) * 1996-04-26 1999-12-14 Kyoto Daiichi Kagaku Co., Ltd. Device for analyzing a sample
AU1189702A (en) * 2000-10-13 2002-04-22 Fluidigm Corp Microfluidic device based sample injection system for analytical devices
US7375404B2 (en) * 2003-12-05 2008-05-20 University Of Maryland Biotechnology Institute Fabrication and integration of polymeric bioMEMS
US7709544B2 (en) 2005-10-25 2010-05-04 Massachusetts Institute Of Technology Microstructure synthesis by flow lithography and polymerization
WO2009061392A1 (en) * 2007-11-05 2009-05-14 President And Fellows Of Harvard College Forming gel structures using microfluidic channels

Also Published As

Publication number Publication date
JP5579871B2 (ja) 2014-08-27
JP2013515954A (ja) 2013-05-09
BR112012016913A2 (pt) 2016-04-05
MX2012007478A (es) 2012-11-29
AU2009357507A1 (en) 2012-07-05
CN102811815B (zh) 2015-03-11
CA2782667A1 (en) 2011-07-07
KR101414701B1 (ko) 2014-07-03
US20120270337A1 (en) 2012-10-25
IL220252A0 (en) 2012-07-31
WO2011080538A1 (en) 2011-07-07
CN102811815A (zh) 2012-12-05
EP2519352A1 (en) 2012-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101433114B1 (ko) 진단용 겔 조성물, 진단용 겔 조성물의 제조 방법
KR101444827B1 (ko) 진단 소자, 및 진단 소자를 포함하는 진단 장치
JP5289452B2 (ja) 動電学的な濃縮装置及びその使用方法
CN110496655A (zh) 一种基于微流控技术的肿瘤细胞检测芯片
You et al. Surface‐Tension‐Confined Microfluidics and Their Applications
US20120276641A1 (en) Microfluidic device providing degassing driven fluid flow
CN101008594A (zh) 含样品前处理膜的微流控芯片及其制备方法
CN101358912A (zh) 含原位聚合甲基丙烯酸丁酯预处理整体柱的三维微流控芯片
KR101414701B1 (ko) 진단 소자의 제조 방법 및 사용 방법
US20070284308A1 (en) Immobilized-enzyme microreactor devices for characterization of biomolecular analytes and associated methods
Cardoso et al. Micro total analysis systems
Ali Lab-on-chip: Principle, design, technology and diagnostic targets
US20100173131A1 (en) Phase-separated composite for microfluidic applications
Cheng et al. Polymeric-Based In Vitro Diagnostic Devices
Yang On Chip Preconcentration and Labeling of Protein Biomarkers Using Monolithic Columns: Device Fabrication, Optimization, and Automation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0105 International application

Patent event date: 20120525

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20131010

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20140421

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20140626

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20140627

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20180407