KR20130037648A - 스크린 프린팅을 이용한 다중 진단 멤브레인 센서의 제조방법 - Google Patents

스크린 프린팅을 이용한 다중 진단 멤브레인 센서의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스크린 프린팅을 이용하여 다중 채널이 형성된 다중 진단 멤브레인 센서의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소수성 잉크가 멤브레인 상에 스크린 프린팅되어 다중 채널이 형성됨으로써 다중 진단이 가능하도록 한 멤브레인 센서의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 멤브레인 센서는 간단한 방법으로 멤브레인 상에 다수의 채널을 형성할 수 있어, 센서의 대량 생산이 가능하며, 검출의 신뢰성 또한 확보할 수 있다.

Description

스크린 프린팅을 이용한 다중 진단 멤브레인 센서의 제조방법{A method of producing membrane sensor for multiple diagnosis using screen printing}
본 발명은 스크린 프린팅을 이용하여 다중 채널이 형성된 다중 진단 멤브레인 센서의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소수성 잉크가 멤브레인 상에 스크린 프린팅되어 다중 채널이 형성됨으로써 다중 진단이 가능하도록 한 멤브레인 센서의 제조방법에 관한 것이다.
스트립 진단 센서는 1976년 임신진단 키트를 시작으로 매우 널리 이용되어 왔으며, 현재에 이르러서는 다양한 질병을 조기 진단하는 기술로 광범위 하게 상용화 되었다. 가장 광범위하게 이용되는 스트립 센서로는 니트로셀룰로오스 멤브레인을 이용한 면역크로마토그래피 방법을 이용한 것으로, 대량 생산이 용이하고 사용이 편리하며 그 제조 단가가 저렴하다는 장점이 있다. 일반적으로 진단 바이오센서는 민감도와 재현성 이외에 사용화를 위해서 제조단가, 생산성, 쉬운 측정 방법 등이 중요한 요소로 알려져 있다. 이와 더불어 한번의 측정으로 다양한 질병을 동시 진단하는 기술의 필요성 또한 점차 부각되고 있다. 따라서, 진단 바이오센서에 널리 사용되는 멤브레인에 손쉽게 다중 패턴을 인쇄하여 제조하는 방법이 고안될 경우, LFA (lateral flow assay)를 포함한 다양한 진단 바이오센서에서 다중 진단이 가능한 스트립 센서의 대량생산이 가능해 질 것이다.
최근 들어 종이나 멤브레인 위에 왁스, 파라핀 등을 이용하여 미세유체 채널등을 프린팅 하여 센서를 제조하는 기술연구가 활발히 진행되고 있다(Diagnostics for the Developing World: Microfluidic Paper-Based Analytical Devices, Anal . Chem., 2010, 82 (1), pp 3-10; Inkjet-printed microfluidic multianalyte chemical sensing paper, Anal . Chem., 2008, 80, pp 6928-6934; FLASH: A rapid method for prototyping paper-based microfluidic devices, Lab Chip , 2008, 8, pp 2146-2150; Simple telemedicine for developing regions: Camera phones and paper-based microfluidic devices for real-time, off-site diagnosis, Anal. Chem., 2008, 80, 3699-3707; Fabrication and characterization of paper-based microfluidics prepared in nitrocellulose membrane by wax printing, Anal. Chem., 2010, 82, pp 329-335)
이러한 미세유로 채널 센서는 사용이 간단하고, 값싸며, 대량생산이 가능하다는 장점이 있으나, 잉크젯 프린팅 기술을 이용함에 따라 사용되는 잉크의 조성물을 최적화해야 하는 어려움이 있다.
따라서, 미세유로채널 제조 기술을 스트립 센서에 적용하여 다중 채널을 제조하는 방법이 대량생산이 용이하고 간단하다면, 저렴한 가격으로 손쉽게 측정이 가능한 다중 채널 스트립 센서를 제조하는 것이 가능할 것이다.
본 발명은 이 같은 배경에서 도출된 것으로, 멤브레인에 대한 스크린 프린팅을 통하여 대량 생산이 가능한 다중 진단 멤브레인 센서의 제조 방법을 제공 하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 수용성 시료가 흐를 수 있는 멤브레인 위에, 소수성 잉크를 스크린 프린팅(Screen Printing)하여 다중 채널을 형성하는 단계를 포함하는 다중 채널 멤브레인 센서의 제조방법을 제공한다.
일 실시예의 제조방법에서, 상기 멤브레인은 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 중에서 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
일 실시예의 제조방법에서, 상기 소수성 잉크는 실버페이스트, 카본페이스트, 백금페이스트, 세라믹페이스트 및 왁스 중에서 선택된 1종 이상이 사용되고, 탄소수 1 ~ 6 의 알코올, DMF(Dimethylformamide), DMSO(Dimethyl sulfoxide) 및 아세톤 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 멤브레인 표면에 소수성 잉크가 스크린 프린팅되어 형성된 다중 채널을 포함하는 수평 흐름(lateral flow)을 이용한 멤브레인 센서를 제공한다.
일 실시예의 멤브레인 센서에서, 멤브레인 상에 샘플패드, 컨쥬게이션 패드 및 흡수패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예의 멤브레인 센서에서, 상기 샘플패드 또는 흡수패드는 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 및 유리 섬유 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
일 실시예의 멤브레인 센서에서, 상기 컨쥬게이션 패드는 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 유리섬유, 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
일 실시예의 멤브레인 센서에서, 상기 신호발생물질은 금속 나노입자, 퀀텀닷(quantum dot), 나노입자, 자기 나노입자, 효소, 효소기질, 효소반응 생성물질, 흡광물질, 형광물질 또는 발광물질인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 멤브레인 센서에 시료를 주입하여 분석대상물질을 측정하는 생체 시료의 분석방법을 제공한다.
일 실시예의 측정방법에서, 상기 멤브레인 센서의 다중 채널 사이에서 전기화학적 신호를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 멤브레인 센서는 간단한 방법으로 멤브레인 상에 다수의 채널을 형성할 수 있어, 센서의 대량 생산이 가능하며, 검출의 신뢰성 또한 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 스크린 프린팅을 이용하여 멤브레인 상에 다중 채널을 형성하는 과정을 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 센서의 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1 ~ 3에 따라 스크린 프린팅된 멤브레인 상에 인산완충식염수(PBS) 용액을 흘려 주었을 때 패턴 주위로 퍼진 흐름을 확인한 사진이다(실시예 1 : 에탄올 무, 실시예 2 : 에탄올 5 중량%, 실시예 3 : 에탄올 10 중량%).
도 4는 실시예 4에서 CRP 항원의 농도에 따른 센싱 결과를 나타낸 사진이다.
도 5는 실시예 4에서 각 채널의 흡광도를 농도별로 측정하여 비교한 그래프이다.
도 6은 실시예 5에서 스크린프린팅 된 멤브레인 센서에서 전기화학발광 신호를 측정하기 위한 센서의 모식도 및 사진을 나타낸 것이다.
도 7은 실시예 5에서 인가 전압에 따른 화학발광 신호를 측정한 사진이다.
도 8은 실시예 5에서 인가 전압에 따른 전류변화를 시간에 따라 측정하여 비교한 그래프이다.
본 발명은 스크린 프린팅(Screen Printing) 방법을 이용하여 멤브레인에 다중 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 멤브레인 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 채널 멤브레인 센서의 공정을 도식화한 것이다.
먼저 멤브레인(10)은 생체시료가 이송되는 통로 역할을 수행함과 동시에 원하는 화학, 생물학적 반응 결과를 확인할 수 있는 수평흐름이 가능한 멤브레인 형태의 모든 재질을 포함한다. 보다 바람직하게는 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 중에서 선택된 재질의 멤브레인을 사용하는 것이 좋으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 액체 시료의 수평 흐름이 가능한 재질 중에서 당업자에 의하여 적절히 선택될 수 있다.
상기 멤브레인 위에 스크린 프린팅 방법을 이용하여 소수성 잉크(20)가 프린팅 된다. 상기 스크린 프린팅은 당업계에 널리 알려진 방법으로 적용될 수 있으며, 일 예로서 상기 스크린 프린팅을 수행하는 프린터는 일정 패턴을 이루는 개구부가 형성된 미세메쉬와 소수성 잉크를 도포하기 위한 스퀴지 및 상기 마스크 하부에 멤브레인을 지지하는 스테이지 모듈로 구성될 수 있다. 스크린 프린팅된 잉크는 5~10 μm 의 두께로 멤브레인 위에 도포되고, 도포된 잉크는 멤브레인의 기공을 통하여 일부는 침착되게 된다.
상기 소수성 잉크는 주입시료와 혼합되지 아니하여 시료의 흐름을 유도하는 채널의 역할을 할 수 있는 성분이면 그 종류가 제한되지 아니하나, 바람직하게는 실버페이스트, 카본페이스트, 백금페이스트, 세라믹페이스트, 왁스 등이 사용될 수 있으며, 가장 바람직하게는 실버페이스트가 사용되는 것이 좋다.
상기 스크린 프린팅을 통하여 원하는 형태로 인쇄한 후, 이를 건조시키면 시료의 이동을 가능하게 하는 다중 채널을 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 소수성 잉크는 유기 용매를 추가적으로 더 포함하는 것이 바람직한데, 이는 멤브레인이 유기 용매에 녹는 성질이 있기 때문에 적절한 유기 용매와 함께 소수성 잉크가 프린팅 되는 경우 잉크의 소수성 성질이 증가하므로 패턴 주위로 시료가 퍼지는 것을 막을 수 있다. 또한 유기용매를 사용할 경우 프린팅된 잉크가 멤브레인의 기공을 통하여 침투되는 효율이 증대되므로, 그에 따라 형성된 채널의 소수성 성질이 증가 될 수 있다.
상기 유기 용매로는 탄소수 1 ~ 6 의 알코올, DMF(Dimethylformamide), DMSO(Dimethyl sulfoxide), 아세톤 등을 사용할 수 있으나, 사용되는 멤브레인의 재질에 따라 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 또한 상기 유기 용매는 소수성 용매 100 중량부에 대하여 1 ~ 80 중량부, 보다 바람직하게는 5 ~ 50 중량부가 사용되는 것이 좋다.
또한, 상기 스크린 프린팅된 멤브레인의 건조 시, 50 ~ 200 ℃의 오븐에서 10분 내지 3시간 동안 건조하는 것이 바람직하다.한편 본 발명의 멤브레인 센서는 도 2에서 보는 바와 같이 일반적인 스트립 바이오센서의 구성요소인 샘플패드(11), 컨쥬게이션 패드(12), 흡수패드(13), 하부기판(14)을 포함하여 이루어질 수 있다. 본 발명에서 샘플패드는 액상시료가 투입되어 반응 멤브레인으로 전개되도록 하며, 흡수패드는 반응 멤브레인으로 전개된 시료를 흡수하는 역할을 한다. 상기 샘플패드 또는 흡수패드는 액상 시료를 흡수할 수 있는 재료라면 그 종류가 제한되지 않으나, 바람직하게는 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 유리 섬유와 같은 재질로 이루어지는 것이 좋다.
그리고 본 발명에서 상기 컨쥬게이션 패드는 신호발생물질; 또는 검출 항체와 같이 분석대상물질에 선택적으로 결합하는 물질과 신호발생물질의 접합체가 처리되어 있는 것을 사용할 수 있다.
상기 컨쥬게이션 패드에 신호발생물질이 도포된 후 건조되어 있는 경우는, 예를 들어 상기 신호발생물질이 효소, 효소 기질 또는 화학발광물질인 경우에, 멤브레인 상에 리셉터와 함께 상기 신호발생물질에 반응하는 효소 기질 또는 효소 등을 미리 주입 또는 흡착시킨 후 시료를 주입함으로써 효소반응에 의한 신호발생물질의 신호로 분석대상물질을 측정할 수 있다. 상기 컨쥬게이션 패드에 분석대상물질에 선택적으로 결합하는 물질과 신호발생물질의 접합체가 도포된 후 건조되어 있는 경우에는, 리셉터와 분석대상물질의 선택적인 반응에 의한 신호발생물질의 신호로 분석대상물질을 측정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 컨쥬게이션 패드로는 접합체를 도포하여 건조한 후, 상기 컨쥬게이션 패드가 액체에 젖을 경우 접합체가 컨쥬게이션 패드로부터 쉽게 떨어지는 물질이면 모두 사용할 수 있으며, LFA 시스템에서 일반적으로 사용되는 컨쥬게이션 패드라면 모두 사용될 수 있으며, 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 유리섬유와 같은 재질뿐 만 아니라, 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 또는 PVDF(Polyvinylidene fluoride)와 같은 멤브레인 재질 모두 사용될 수 있다.
한편, 상기 신호발생물질은 금속 나노입자, 퀀텀닷(quantum dot) 나노입자, 자기 나노입자, 효소, 효소 기질, 효소반응 생성물질, 흡광물질, 형광물질 또는 발광물질인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 신호발생물질이 금속 나노입자일 경우에는 리셉터와 분석대상물질의 선택적인 반응에 의한 금속 나노입자의 색변화를 통해 분석대상물질을 검출할 수 있으며, 멤브레인 상에서 리셉터에 선택적으로 결합된 분석대상물질과 금속 나노입자의 결합체의 흡광도, 전기 전도도 등을 측정함으로써 분석대상물질을 정량적으로 분석할 수 있다. 이러한 금속 나노입자는, 예를 들어, 금 나노입자, 은 나노입자, 구리 나노입자 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 신호발생물질이 효소, 효소 기질 또는 효소반응 생성물질일 경우에는 리셉터와 분석대상물질의 선택적인 반응에 의해 분석대상물질 또는 리셉터와 상기 효소, 효소 기질 또는 효소반응 생성물질이 반응하여 산화환원반응 등과 같은 효소반응을 일으키게 되는데, 이 때 상기 효소 반응에 의한 생성물의 흡광, 형광, 발광 등을 측정함으로써 분석대상물질을 검출할 수 있다. 이러한 효소는, 예를 들어 글루코스 옥시다아제, 글루코스 탈수소효소, 알칼리 포스파타제, 퍼옥시다제 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 효소 기질은, 예를 들어 글루코스, 과산화수소 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이외에도 상기 신호발생물질로서 당업계에 공지된 흡광물질, 형광물질 또는 발광물질을 사용할 수 있으며, 구체적인 종류는 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
본 발명에서 샘플패드를 통하여 주입되는 시료는 분석대상물질이 포함되거나 포함되지 않은 임의의 시료일 수 있으며, 반응 멤브레인을 매개체로 하여 샘플패드에서 흡수패드로 흘러 갈수 있는 유체를 의미한다. 구체적으로 혈액, 혈청 또는 특정 분석물질(DNA, 단백질, 화학물질, 독성물질 등)을 포함하는 액체 형태의 시료를 의미한다.
또한 본 발명은, 상기와 같이 소수성 잉크가 프린팅되어 형성된 다중 채널 멤브레인 센서에 시료를 주입하여 면역 반응 등을 통하여 분석대상물질을 측정하는 방법을 특징으로 한다.
상기 다중 채널 각각에 검출 항체 등을 고정시켜 각각의 채널에서 독립적인 측정이 가능하다. 즉 예를 들어 일반적인 LFA 스트립의 경우, 반응하지 않은 금 나노입자 항체 복합체는 검출항체가 고정된 부분을 먼저 통과 한 후, anti-mouse IgG와 결합하여 대조군(control) 시그널을 나타낸다. 결국, 항원의 농도가 높은 경우 anti-mouse IgG 영역의 결과는 낮게 나타나게 되나, 본 발명의 센서의 경우에는 각각의 다중 채널에서 항원-항체 반응이 독립적으로 이루어지며, 검출 항체가 고정된 채널과는 달리 대조군 채널에서는 항원의 농도에 영향을 받지 아니하는 바, 보다 신뢰성 있는 결과를 확보할 수 있다.
또한, 스크린 프린팅 된 소수성 잉크의 전기적 특성을 이용하여 멤브레인 센서의 다중 채널 사이에서 전기화학적 신호를 측정하여 시료의 분석을 진행할 수도 있으며, 보다 구체적으로 전극 사이의 다중 채널에 시료를 포함한 실험 용액을 주입한 후 마주보는 전극 간에 일정한 전압 또는 전류를 가해주게 되면 전극 사이에 존재하는 실험 용액의 전기적 특성을 반영하는 전류 또는 저항을 측정하여 주입된 시료에서 검출 물질의 농도를 측정할 수 있다. 예를 들어 검출 물질과 비교하여 비저항이 큰 실험 용액을 사용하면, 검출 물질의 농도가 증가할수록 높아진 저항으로 인해 더 낮은 전류가 실험 용액을 통해 흐르게 된다. 따라서 두 전극 사이에 흐르는 전류를 측정하여 검출 물질의 농도를 측정하는 것이 가능하다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예 들을 통해 더욱 명확하게 설명될 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예들을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
그러나 하기 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다
실시예 1 : 스크린 프린팅에 의한 다중 채널 멤브레인의 제조
소수성 잉크로서 실버페이스트를 니트로셀룰로오스 멤브레인(Millipore, 180 sec Nitrocellulose, 4 mm × 25 mm) 상에 도 1에서 보는 바와 같이 4개의 채널이 형성되도록 5 ~ 10 ㎛의 두께로 스크린 프린팅 하였다. 다음, 상온에서 15분간 건조한 후, 100 ℃ 건조 오븐에서 1시간 동안 처리하여 최종적으로 다중 채널 멤브레인을 얻었다.
실시예 2 ~ 3 : 유기 용매를 사용한 스크린 프린팅
상기 실버페이스트에 에탄올을 각각 5 중량%, 10 중량%가 되도록 혼합한 후, 이를 스크린 프린팅하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 멤브레인을 제조하였다.
상기 제조된 다중 채널 멤브레인에 1%(w/v)의 BSA(protease free Bovine serum albumin, Fitzerald)가 포함된 인산완충식염수(PBS, Gibco, USA) 용액을 흘려 보냈으며, 패턴 주위로 퍼진 흐름을 확인하여 도 3에 나타내었다.
상기 도 3에서 보는 바와 같이, 에탄올이 첨가된 실버페이스트가 인쇄된 패턴의 경우, 첨가되지 않은 패턴과 비교하여 채널 주변으로 퍼진 용액이 크게 감소하였으며, 특히 에탄올이 10중량%로 포함된 경우에는 패턴 주위로 퍼진 흐름이 거의 존재하지 않음을 알 수 있었다. 일반적으로 니트로셀룰로오스 멤브레인의 경우 에탄올에 녹는 성질이 있으므로, 적절하게 에탄올의 농도가 조절되면 실버페이스트가 침습되어 이의 소수성 성질이 증가되는 것으로 보여진다.
실시예 4 : 바이오센서를 이용한 인간 혈청 내의 CRP (C- Reactive Protein ) 측정
4-1. 금 나노입자-항체 접합체 합성
금 나노입자 콜로이드 용액(20 nm, BBInternational, GB) 1 mL에 0.1 M 의 붕산 버퍼 (pH 8.5) 0.1 mL를 넣고, 1 mg/mL의 anti-CRP 항체(Abcam) 10㎕ 를 넣어 30분 동안 반응시켰다. 상기 반응 후 1%(w/v)의 BSA(protease free Bovine serum albumin, Fitzerald)를 인산완충식염수(PBS, Gibco, USA)에 녹인 용액 0.1 mL를 첨가하여 60분 동안 4℃에서 반응시켰다. 상기 반응 후, 10,000 rpm, 4℃에서 20분간 원심분리 하여 3차례에 걸쳐 10 mM의 PBS에 녹인 1 mg/mL의 BSA 용액 1 mL을 넣어 정제·회수하여 금 나노입자-항체 접합체를 합성하였다. 합성된 금 나노입자-항체 접합체를 2.5배 농축시킨 후, 약 7 × 4 mm로 절단된 컨쥬게이션 패드(fusion 5, whatman)에 10μL씩 주입하여 건조하였다.
4-2. 멤브레인의 제조
소수성 잉크로서 실버페이스트를 니트로셀룰로오스 멤브레인(Millipore, 180 sec Nitrocellulose, 7 mm × 25 mm) 상에 도 2에서 보는 바와 같이 2개의 채널이 형성되도록 약 10 ㎛의 두께로 스크린 프린팅 하였다.
다음, 상온에서 15분간 건조한 후, 100 ℃ 건조 오븐에서 1시간 동안 처리하여 최종적으로 다중 채널 멤브레인을 얻었다.
상기 멤브레인과 샘플패드(유리섬유, 7 mm × 7mm), 흡수패드(유리섬유 7 mm × 10 mm) 및 상기 제조된 컨쥬게이션 패드를 사용하여 도 2와 같은 바이오센서를 구성하였다.
상기 형성된 2개의 채널 중 한 쪽에는 검출 항체로서 anti-CRP 폴리클로날 항체(15)를, 다른 한쪽에는 anti-mouse IgG(16)를 각각 1 mg/ml 의 농도로 1 μL씩 고정시켰다.
다음 0, 1, 10, 100 및 1000 ng/mL의 농도로 CRP를 녹인 인간 혈장(CRP free serum) 50 ㎕를 샘플패드에 주입하였으며, 3 분 경과 후 각 채널에서의 흡광도를 측정하였다.
상기 샘플의 주입 결과 사진을 도 4에 나타내었으며, 각 채널에서의 측정된 흡광도를 도 5에서 비교하였다.
상기 도 4 및 5에서 보는 바와 같이, Control 영역(오른쪽, anti-mouse IgG가 고정된 부분)의 경우 CRP 농도와 상관없이 모두 높은 반응을 나타내고 있는 반면, Test 영역(왼쪽, anti-CRP 폴리클로날 항체가 고정된 부분)의 경우 CRP 농도가 증가함에 따라 신호가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 5 : 실버페이스트가 스크린 프린팅된 스트립센서에서의 루테늄 트리스-비피리딘을 이용한 전기화학발광 신호 측정
5-1. 센서제조
파라핀 고체 잉크를 사용하는 프린터를 이용하여 니트로셀룰로오스 멤브레인(Millipore, 90 sec Nitrocellulose, 12 mm × 10 mm) 상에 1.1 mm 간격의 채널을 인쇄하고, 100 ℃에서 1분간 처리하여 파라핀이 멤브레인으로 스며들도록 하였다. 상기 제조된 멤브레인에 도 6에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 방법으로 실버페이스트를 스크린 500 ㎛의 간격을 갖도록 전극을 프린팅하고, 상온에서 3시간 동안 건조시켰다. 건조가 완료된 후, 두 채널 사이를 DOTITE D-500 전도성 실버 도료 (Fujikura Kasei Co. Ltd)를 이용하여 각 전극 표면에 동선을 본딩하고, 이 동선을 통해 각 전극을 CompactStat(Ivium Technologies)에 연결시켰다.
5-2. 전기화학발광 신호 측정
1 mg 의 루테늄 트리스-비피리딘을 100 ㎕의 DMSO 에 녹인 후, PBS버퍼 용액에 녹인 5 M 트리프로필 아민을 각각 10 mM PBS 버퍼에 100배 희석하고, 각각의 용액을 1 : 1의 부피비로 혼합하여 반응용액을 제조하였다. 제조된 반응용액 20 ㎕를 상기 제조한 센서의 멤브레인 하단부에 주입하여 채널 사이로 통과시킨 후 1.7V, 2.5V, 4V를 160초 동안 적용하고 1초 단위로 전류를 측정하였으며, 동시에 화학발광신호를 측정하였다. 상기 화학발광신호는 LAS3000(Fujifilm) 이용하여 측정하였다.
도 7은 상기 과정을 통하여 화학발광신호를 측정한 사진을 나타낸 것이며, 도 8은 인가 전압에 따른 전류변화를 시간에 따라 측정하여 비교한 그래프를 나타낸 것이다. 상기 도 7 및 도8 에서 보는 바와 같이 인가 전압이 높을수록 채널 사이의 화학발광신호와 측정전류가 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 본 발명을 통하여 제작된 실버페이스트 패턴의 전기적 특성을 이용한 측정이 가능함을 뒷받침한다.
결국 본 발명의 바이오센서에 의한 다중 면역 크로마토그래피를 통하여 손쉽게 항원의 농도별 측정이 가능함을 확인할 수 있었다. 또한 스크린 프린팅된 페이스트의 전기적 특성을 이용하여 전기화학발광 신호를 측정하는 것이 가능함을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10 : 멤브레인 11 : 샘플패드
12 : 컨쥬게이션 패드 13 : 흡수패드
14 : 하부기판 15 : anti-CRP 폴리클로날 항체
16 : anti-mouse IgG 20 : 소수성 잉크
30 : 파라핀 잉크

Claims (12)

  1. 수용성 시료가 흐를 수 있는 멤브레인 위에, 소수성 잉크를 스크린 프린팅(Screen Printing)하여 다중 채널을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 멤브레인 센서의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 멤브레인은 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 중에서 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 채널 멤브레인 센서의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소수성 잉크는 실버페이스트, 카본페이스트, 백금페이스트, 세라믹페이스트 및 왁스 중에서 선택된 1종 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 다중 채널 멤브레인 센서의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소수성 잉크는 탄소수 1 ~ 6 의 알코올, DMF(Dimethylformamide), DMSO(Dimethyl sulfoxide) 및 아세톤 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 멤브레인 센서의 제조방법.
  5. 멤브레인 표면에 소수성 잉크가 스크린 프린팅되어 형성된 다중 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 흐름(lateral flow)을 이용한 멤브레인 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    멤브레인 상에 샘플패드, 컨쥬게이션 패드 및 흡수패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 샘플패드 또는 흡수패드는 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 및 유리 섬유 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인 센서.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 컨쥬게이션 패드는 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 유리섬유, 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인 센서.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 컨쥬게이션 패드는 신호발생물질, 또는 분석대상물질에 선택적으로 결합하는 물질과 산호발생물질의 접합체가 처리된 것을 특징으로 하는 멤브레인 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호발생물질은 금속 나노입자, 퀀텀닷(quantum dot), 나노입자, 자기 나노입자, 효소, 효소기질, 효소반응 생성물질, 흡광물질, 형광물질 또는 발광물질인 것을 특징으로 하는 멤브레인 센서.
  11. 제5항 내지 제10항 중에서 선택된 어느 한 항의 멤브레인 센서에 시료를 주입하여 분석대상물질을 측정하는 것을 특징으로 하는 생체 시료의 분석방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 멤브레인 센서의 다중 채널 사이에서 전기화학적 신호를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 시료의 분석방법.
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