KR20130066293A

KR20130066293A - 핵산 추출용 미세유동 칩, 이를 포함하는 핵산 추출 장치, 및 이를 이용하는 핵산 추출 방법

Info

Publication number: KR20130066293A
Application number: KR1020110133058A
Authority: KR
Inventors: 김성우; 김덕중; 이동훈; 김선진; 최용해; 류호선
Original assignee: 나노바이오시스 주식회사
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2013-06-20
Also published as: KR101406347B1

Abstract

본 발명은 핵산 추출용 미세유동 칩, 이를 포함하는 핵산 추출 장치, 및 이를 이용하는 핵산 추출 방법에 관한 것으로서, 이에 따르면 기존의 핵산 추출 장치 및 핵산 추출 방법과는 달리, 초소형화 및 초고속화가 가능하고, 아울러 신뢰성 있는 핵산 추출 효율을 유지 및/또는 개선할 수 있다.

Description

핵산 추출용 미세유동 칩, 이를 포함하는 핵산 추출 장치, 및 이를 이용하는 핵산 추출 방법{Microfluidic chip for extracting nucleic acid, device comprising the same, and method for extracting nucleic acid using the same}

본 발명은 세포, 박테리아, 또는 바이러스와 같은 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 유전자 수준에서 질병을 진단, 치료, 또는 예방하기 위하여 세포, 박테리아, 또는 바이러스와 같은 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 기술이 핵산 증폭 반응 기술과 연계되어 널리 활용되고 있다. 또한, 질병의 진단, 치료, 또는 예방 이외에도 맞춤형 신약 개발, 법 의학, 환경 호르몬 검출 등 다양한 분야에서 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 기술이 요구되고 있는 실정이다.

종래 핵산 추출 기술의 일 예로서는 세포를 포함하는 시료를 SDS나 프로테이나아제(proteinase) K로 처리하여 가용화한 후 페놀로 단백질을 변성 제거하여 핵산을 정제하는 방법이 있었다. 그러나, 페놀 추출법은 많은 처리 단계를 수행해야 하기 때문에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 핵산 추출 효율이 연구자의 경험과 노련성에 의해 크게 좌우되어 신뢰성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다. 최근에는 이러한 문제를 해소하기 위해 핵산과 특이적으로 결합하는 실리카나 유리섬유를 이용하는 키트가 사용되기도 한다. 상기 실리카나 유리섬유는 단백질, 세포 대사 물질들과 결합 비율이 낮으므로 상대적으로 높은 농도의 핵산을 얻을 수 있다. 이와 같은 방법은 페놀법과 비교했을 때 간편하다는 장점은 있지만, 중합효소 연쇄 반응(PCR) 등의 효소 반응을 강하게 저해시키는 카오트로픽 시약이나 에탄올을 이용하기 때문에 이들 물질을 완전히 제거해야 하며, 이를 이유로 조작이 매우 번거롭고 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 최근 필터를 사용하여 핵산을 직접 정제하는 방법이 국제 공개특허 제00/21973호에 개시되었는데, 이 방법은 시료를 필터에 통과시켜 세포를 필터에 흡착시킨 후 필터에 흡착된 세포를 용해시키고 필터로 여과시킨 후 필터에 흡착된 핵산을 세척 및 용출시키는 것이다. 그러나 세포를 필터에 흡착시킨 후 핵산을 용출시키기 위해서는 세포의 종류에 따라 필터를 선택해야만 한다는 문제가 있고, 사용 장치들이 대형이고 복잡하여 연구자가 용이하게 사용할 수 없는 단점이 있다.

상기와 같은 종래 핵산 추출 기술의 문제점을 해결하고자,

본 발명은 기존의 핵산 추출 장치 및 핵산 추출 방법과는 달리, 초소형화 및 초고속화가 가능하고, 아울러 신뢰성 있는 핵산 추출 효율을 유지 및/또는 개선할 수 있는 미세유동 칩(microfluidic chip), 이를 포함하는 핵산 추출 장치, 및 이를 이용하는 핵산 추출 방법을 제공하기 위함이다.

본 발명의 일 구체예는 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하기 위한 것으로서, 유입부; 상기 유입부와 연결된 제1 채널 영역에 배치되되, 상기 유입부를 통해 도입되는 생물학적 시료에 외부로부터 얻어진 열을 전달할 수 있도록 구현된 가열부; 상기 가열부와 연결된 제2 채널 영역에 배치되되, 핵산에 상응하는 크기의 물질을 통과시킬 수 있는 제1 필터; 상기 제1 필터와 연결된 제3 채널 영역에 배치되되, 상기 핵산과 특이적으로 결합할 수 있는 핵산 결합 물질이 구비되어 있는 핵산 분리부; 상기 핵산 분리부와 연결된 제4 채널 영역에 배치되되, 상기 핵산에 상응하는 크기의 물질을 통과시킬 수 있는 제2 필터; 및 상기 제2 필터와 연결된 유출부를 포함하는, 핵산 추출용 미세유동 칩(microfluidic chip)을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 구체예는 상기 본 발명의 일 구체예에 따른 미세유동 칩; 상기 미세유동 칩이 장착되도록 구현된 칩 장착 모듈; 상기 칩 장착 모듈에 장착된 상기 미세유동 칩의 가열부에 열을 가할 수 있도록 구현된 가열 모듈; 및 상기 칩 장착 모듈에 장착된 상기 미세유동 칩의 유입부 및/또는 유출부와 연결되어 상기 미세유동 칩 내부로 핵산 추출을 위한 용액을 도입하거나 및/또는 상기 미세유동 칩 내부에 존재하는 용액을 외부로 배출할 수 있도록 구현된 유체 제어 모듈을 포함하는, 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하기 위한 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 구체예는 상기 본 발명의 일 구체예에 따른 미세유동 칩을 제공하는 단계; 상기 미세유동 칩의 유입부를 통해 세포, 박테리아, 및 바이러스로 구성된 군으로부터 선택된 생물학적 시료를 도입하는 단계; 상기 도입된 생물학적 시료를 상기 미세유동 칩의 가열부로 이동시킨 후 상기 미세유동 칩의 가열부에 열을 가하여 상기 생물학적 시료를 용해(lysis)시키는 단계; 상기 용해 단계로부터 획득된 물질을 상기 미세유동 칩의 제1 필터로 이동시킨 후 상기 제1 필터를 통해 통과시키고, 상기 제1 필터를 통과하지 아니한 물질을 제거하는 단계; 상기 제1 필터를 통과한 물질을 상기 미세유동 칩의 핵산 분리부로 이동시킨 후 상기 제1 필터를 통과한 물질 중 핵산을 상기 핵산 결합 물질에 결합시키고, 상기 핵산 결합 물질에 결합되지 아니한 물질을 제거하는 단계; 상기 핵산 결합 물질로부터 상기 핵산을 분리시키고, 상기 분리된 핵산을 상기 제2 필터로 이동시킨 후 제2 필터를 통해 통과시키는 단계; 및 상기 제2 필터를 통과한 물질을 상기 유출부로 이동시킨 후 상기 유출부를 통해 상기 핵산을 추출하는 단계를 포함하는, 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하기 위한 방법을 제공할 수 있다.

한편, 상기 본 발명의 일 구체예들에 있어서,

상기 제1 채널 영역 내지 제4 채널 영역을 포함하는 채널은 유체 소통 가능하게 구현되되, 상기 채널의 폭(width) 및 깊이(depth)는 각각 0.001 내지 10 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현될 수 있다.

또한, 상기 제1 필터 및 제2 필터는 0.1 내지 0.4 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 포어(pore)를 구비하되, 0.01 내지 10 밀리미터(mm) 범위의 두께를 가질 수 있다.

또한, 상기 제1 필터 및 제2 필터는 0.2 마이크로미터(㎛)의 직경을 갖는 포어를 구비하되, 0.01 내지 0.5 밀리미터(mm)의 두께를 가질 수 있다.

또한, 상기 핵산 분리부는 핵산 결합 물질로서 그 표면에 핵산 결합 작용기가 부착된 비드(bead)가 구비되어 있는 것일 수 있다.

또한, 상기 핵산 결합 작용기가 부착된 비드는 0.001 내지 20 밀리미터(mm) 범위 내의 직경을 갖는 것일 수 있다.

또한, 상기 핵산 분리부는 1 마이크로그램(㎍) 내지 200 밀리그램(mg) 범위 내에서 핵산 결합 작용기가 부착된 비드를 포함할 수 있다.

또한, 상기 미세유동 칩은 플라스틱 재질로 구현될 수 있다.

또한, 상기 미세유동 칩은 제1 판; 상기 제1 판 상에 배치되되 상기 제1 채널 영역 내지 제4 채널 영역을 포함하는 채널이 배치된 제2 판; 및 상기 제2 판 상에 배치되되 상기 유입부 및 상기 유출부가 배치된 제3 판을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 판 및 제3 판은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머(cycle olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetharcylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트(polypropylene carbonate, PPC), 폴리에테르설폰(polyether sulfone, PES), 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 재질을 포함하고, 상기 제2 판은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 사이클로올레핀 코폴리머(cycloolefin copolymer, COC), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether, PPE), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene, POM), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK), 폴리테트라프로오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate, PBT), 불소화에틸렌프로필렌(fluorinated ethylenepropylene, FEP), 퍼플로로알콕시알칸(perfluoralkoxyalkane, PFA), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 열 가소성 수지 또는 열 경화성 수지 재질을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3 판의 유입부는 직경 0.1 내지 5.0 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되고, 상기 유출부는 직경 0.1 내지 5.0 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되고, 상기 제1판 및 제3 판의 두께는 0.01 내지 20 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되며, 상기 제2 판의 두께는 30 마이크로미터(㎛) 내지 10 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 미세유체 칩 및 이를 포함하는 핵산 추출 장치에 따르면, 핵산 추출 효율을 유지 및/또는 개선하면서도 기존의 핵산 추출 장치와는 달리, 장치의 초소형화 및 사용 편리성을 크게 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 미세유체 칩을 이용한 핵산 추출 방법에 따르면, 핵산 추출 효율을 유지 및/또는 개선하면서도 기존의 핵산 추출 방법과는 달리, 핵산 추출의 초고속화 및 공정 효율성을 크게 개선할 수 있다.

더 나아가, 본 발명에 따른 미세유동 칩, 이를 포함하는 핵산 추출 장치, 및 이를 이용한 핵산 추출 방법은 중합효소 연쇄 반응(PCR)과 효율적으로 연계될 수 있어서 질병 진단, 예방, 치료 등 다양한 분야에서 그 활용도가 높다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩 및 그의 구성요소들을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩이 장착된 핵산 추출 장치의 개요도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법의 흐름도이다.
도 5는 일반적인 핵산 추출 방법 및 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법을 비교한 결과를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법에 의해 획득된 핵산을 타사 PCR 장치 및 본 출원인의 PCR 장치에서 각각 증폭한 겔 전기영동 결과를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다.

이하 기술된 설명은 본 발명의 일 실시예들을 쉽게 이해하기 위한 것일 뿐이며, 그러한 설명으로부터 본 발명의 보호범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩 및 그의 구성요소들을 도시한다.

도 1에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩은 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하기 위한 것으로서, 유입부(10); 상기 유입부(10)와 연결된 제1 채널 영역에 배치되되, 상기 유입부(10)를 통해 도입되는 생물학적 시료에 외부로부터 얻어진 열을 전달할 수 있도록 구현된 가열부(20); 상기 가열부(20)와 연결된 제2 채널 영역에 배치되되, 핵산에 상응하는 크기의 물질을 통과시킬 수 있는 제1 필터(30); 상기 제1 필터(30)와 연결된 제3 채널 영역에 배치되되, 상기 핵산과 특이적으로 결합할 수 있는 핵산 결합 물질(45)이 구비되어 있는 핵산 분리부(40); 상기 핵산 분리부(40)와 연결된 제4 채널 영역에 배치되되, 상기 핵산에 상응하는 크기의 물질을 통과시킬 수 있는 제2 필터(50); 및 상기 제2 필터(50)와 연결된 유출부(60)를 포함한다.

상기 핵산 추출용 미세유동 칩(microfluidic chip)이라 함은 핵산 추출을 위한 구성요소, 즉 유입부(inlet), 유출부(outlet), 상기 유입부 및 유출부를 연결하는 채널(channel), 제1 필터, 및 제2 필터 등의 규격이 밀리미터(mm) 또는 마이크로미터(㎛) 단위에서 구현되는 초소형 칩(chip)을 말한다.

상기 생물학적 시료는 DNA 또는 RNA 등과 같은 핵산을 포함하는 생물학적 물질로서, 예를 들어, 동물 세포, 식물 세포, 병원균, 곰팡이, 박테리아, 바이러스 등을 포함하는 액체 시료일 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 유입부(10)는 상기 생물학적 시료 또는 핵산 추출을 위한 용액 등이 상기 미세유체 칩 내부로 도입되는 부분이고, 상기 유출부(60)는 상기 생물학적 시료로부터 획득된 핵산, 핵산 추출을 위한 용액, 기타 폐기물(waste) 등이 상기 미세유체 칩 외부로 배출되는 부분이다. 이 경우 필요에 따라 유입부(10)과 유출부(60)은 각각 유출부 및 유입부의 역할을 수행할 수 있다. 상기 핵산 추출을 위한 용액은 핵산 추출 시 요구되는 모든 용액을 포함하고, 예를 들어 증류수, 핵산 결합 버퍼(binding buffer), 용출 버퍼(elution buffer) 등일 수 있다. 한편, 상기 유입부(10) 및 상기 유출부(60)는 채널(70)에 의해 유체 소통 가능하게 연결되고, 이하 상세하게 설명될 가열부(20), 제1 필터(30), 핵산 분리부(40), 제2 필터(50) 등의 구성요소는 상기 채널(70)에 구동가능하도록 배치되어 각 기능을 수행하게 된다. 상기 채널(70)은 다양한 규격으로 구현될 수 있지만, 상기 채널의 폭(width) 및 깊이(depth)는 각각 0.001 내지 10 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되는 것이 바람직하다. 이하 설명될 제1, 제2, 제3, 제4 채널 영역은 상기 유입부(10)으로부터 상기 유출부(60)까지의 순차적 배치를 의미할 뿐, 상기 채널(70) 내의 특정 위치로 제한되는 것은 아니다.

상기 가열부(20)는 상기 유입부(10)를 통해 도입된 용액(생물학적 시료 포함)에 외부로부터 얻어진 열이 가해지는 부분으로서, 상기 유입부(10)와 연결된 제1 채널 영역에 배치된다. 예를 들어, 상기 유입부(10)를 통해 세포, 박테리아, 또는 바이러스를 포함하는 시료가 도입되는 경우 상기 세포, 박테리아, 또는 바이러스가 상기 가열부(20)에 도달하면 순간적으로 약 80 내지 100도(℃)로 가열되기 때문에 상기 세포, 박테리아, 또는 바이러스의 외벽이 파괴되고 그 세포 내 물질이 외부로 방출되게 된다(cell lysis). 상기 가열부(20)는 이하 설명될 핵산 추출 장치의 가열 모듈(600)로부터 접촉식 또는 비-접촉식 방식으로 열을 공급받을 수 있다.

상기 제1 필터(30)는 일정한 크기의 포어(pore)를 갖는 구조체로서, 유체 흐름 방향으로 상기 포어를 통해 크기별로 통과 물질과 비-통과 물질을 구별해 주는 역할을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 필터(30)는 상기 가열부(20)와 연결된 제2 채널 영역에 배치되고, 핵산에 상응하는 크기의 물질을 통과시킬 수 있도록 구현된다. 상기 제1 필터(30)는 상기 가열부(20)에서 가열에 의해 생긴 용해 산물 중 핵산보다 큰 크기의 물질을 상기 가열부(20)에 포집하되, 핵산 및 그에 상응하는 크기를 갖는 물질은 여과하여 이하 설명될 핵산 분리부(40)로 이동시킨다. 상기 제1 필터(30)는 다양한 규격으로 구현될 수 있으나, 0.1 내지 0.4 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 포어(pore)를 구비하되, 0.01 내지 10 밀리미터(mm) 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 제1 필터(30)는 0.2 마이크로미터(㎛)의 직경을 갖는 포어를 구비하되, 0.01 내지 0.5 밀리미터(mm)의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

상기 핵산 분리부(40)는 핵산 또는 이에 상응하는 크기를 갖는 물질 중에서 상기 핵산을 선택적으로 분리하기 위한 것이다. 도 1에 따르면, 상기 핵산 분리부(40)는 상기 제1 필터(30)와 이하 설명될 제2 필터(50) 사이의 공간으로서, 상기 핵산과 특이적으로 결합할 수 있는 핵산 결합 물질(45)이 구비되어 있다. 상기 핵산 결합 물질(45)은 핵산과 특이적으로 결합할 수 있는 모든 물질을 포함한다. 상기 핵산 결합 물질(45)은 핵산 결합 작용기가 부착된 것으로서, 예를 들어, 실리카(SiO2) 비드, 바이오틴(biotin) 또는 스트렙타비딘(strptavidin) 부착 비드일 수 있다. 상기 핵산 결합 작용기가 부착된 비드는 다양한 규격으로 구현될 수 있으나, 0.001 내지 20 밀리미터(mm) 범위 내의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 핵산 분리부(40)는 상기 핵산 결합 작용기가 부착된 비드를 다양한 함량으로 포함할 수 있으나, 1 마이크로그램(㎍) 내지 200 밀리그램(mg) 범위 내에서 포함하는 것이 바람직하다. 상기 핵산 결합 물질(45)에 핵산이 특이적으로 결합된 후 상기 핵산 분리부(40)의 내부를 세척하여 이물질을 제거하면 상기 핵산 결합부(40)에는 표적 핵산-핵산 결합 물질(45)의 복합체(complex)만 남아 있게 된다. 그 후 상기 핵산 분리부(40)에 용출 버퍼(elution buffer)가 제공되면 상기 표적 핵산이 상기 복합체로부터 분리된다.

상기 제2 필터(50)는 이미 설명된 제1 필터(30)과 같이, 일정한 크기의 포어(pore)를 갖는 구조체로서, 유체 흐름 방향으로 상기 포어를 통해 크기별로 통과 물질과 비-통과 물질을 구별해 주는 역할을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 필터(50)는 상기 핵산 분리부(40)와 연결된 제4 채널 영역에 배치되고, 핵산에 상응하는 크기의 물질을 통과시킬 수 있도록 구현된다. 상기 제2 필터(50)는 상기 핵산 분리부(40)에서 상기 핵산 결합 물질(45)은 포집하되, 상기 핵산 결합 물질(45)로부터 분리된 핵산은 여과하여 상기 유출부(60)로 이동시킨다. 상기 제2 필터(50)는 다양한 규격으로 구현될 수 있으나, 0.1 내지 0.4 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 포어(pore)를 구비하되, 0.01 내지 0.5 밀리미터(mm) 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 제2 필터(50)는 0.2 마이크로미터(㎛)의 직경을 갖는 포어를 구비하되, 0.3 밀리미터(mm)의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩의 단면도이다.

도 2에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩의 단면도를 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩은 은 제1 판(100); 상기 제1 판 상에 배치되되 상기 제1 채널 영역 내지 제4 채널 영역을 포함하는 채널(70)이 배치된 제2 판(200); 및 상기 제2 판(200) 상에 배치되되 상기 유입부(10) 및 상기 유출부(60)가 배치된 제3 판(300)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩은 다양한 재질로 구현될 수 있으나, 바람직하게는 플라스틱 재질로 구현될 수 있다. 이와 같이, 플라스틱 재질을 사용하는 경우 플라스틱 두께 조절만으로 열 전달 효율을 증대시킬 수 있고, 제작 공정이 단순하여 제조 비용을 크게 절감시킬 수 있다. 한편, 상기 제1 판(100) 및 제3 판(300)은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머(cycle olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetharcylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트(polypropylene carbonate, PPC), 폴리에테르설폰(polyether sulfone, PES), 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 재질을 포함하고, 상기 제2 판(200)은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 사이클로올레핀 코폴리머(cycloolefin copolymer, COC), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether, PPE), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene, POM), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK), 폴리테트라프로오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate, PBT), 불소화에틸렌프로필렌(fluorinated ethylenepropylene, FEP), 퍼플로로알콕시알칸(perfluoralkoxyalkane, PFA), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 열 가소성 수지 또는 열 경화성 수지 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 판의 유입부는 직경 0.1 내지 5.0 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되고, 상기 유출부는 직경 0.1 내지 5.0 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되고, 상기 제1판 및 제3 판의 두께는 0.01 내지 20 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되며, 상기 제2 판의 두께는 30 마이크로미터(㎛) 내지 10 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩은 필요에 따라 2 이상의 유입부, 유출부, 및 이를 연결하는 채널로 구현될 수 있고, 이 경우 하나의 칩 상에서 2 이상의 생물학적 시료로부터 핵산을 추출할 수 있어서 신속하고 효율적으로 핵산을 추출할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩이 장착된 핵산 추출 장치의 개요도이다.

도 3에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 장치는 이미 설명된 핵산 추출용 미세유동 칩(1); 상기 미세유동 칩(1)이 장착되도록 구현된 칩 장착 모듈(500); 상기 칩 장착 모듈(500)에 장착된 상기 미세유동 칩(1)의 가열부(20)에 열을 가할 수 있도록 구현된 가열 모듈(600); 및 상기 칩 장착 모듈(500)에 장착된 상기 미세유동 칩(1)의 유입부(10) 및/또는 유출부(60)와 연결되어 상기 미세유동 칩(1) 내부로 핵산 추출을 위한 용액을 도입하거나 및/또는 상기 미세유동 칩(1) 내부에 존재하는 용액을 외부로 배출할 수 있도록 구현된 유체 제어 모듈(700)을 포함할 수 있다.

상기 핵산 추출 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동 칩(1)이 장착된 상태에서 핵산 추출을 위한 모든 단계를 수행할 수 있도록 구현된 장치로서, 상기 언급된 칩 장착 모듈(500), 가열 모듈(600), 및 유체 제어 모듈(700) 이외에도 기타 핵산을 추출하기 위해 요구되는 다양한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 장치는 모든 단계가 자동화 방식으로 구현될 수 있고, 중합효소 연쇄 반응(PCR) 장치와 연계되어 핵산 추출 이후 핵산 증폭 반응이 즉시 진행될 수 있도록 구현될 수 있다.

상기 핵산 추출용 미세유동 칩(1)은 이미 설명된 바와 같다.

상기 칩 장착 모듈(500)은 상기 미세유동 칩(1)이 장착되는 부분이다. 상기 칩 장착 모듈(500)은 상기 미세유동 칩(1)의 접촉 면의 형상에 대응하여 다양하게 구현될 수 있다.

상기 가열 모듈(600)은 상기 미세유동 칩(1)이 상기 칩 장착 모듈(500)에 장착되었을 때 상기 미세유동 칩(1)의 가열부(20)에 열을 공급하는 모듈이다. 상기 가열 모듈(600)은 다양하게 구현될 수 있으나, 접촉식 열 블록(heating block)이 바람직하다.

상기 유체 제어 모듈(700)은 상기 칩 장착 모듈(500)에 장착된 상기 미세유동 칩(1)의 유입부(10) 및/또는 유출부(60)와 연결되어 상기 미세유동 칩(1) 내부로 핵산 추출을 위한 용액을 도입하거나 및/또는 상기 미세유동 칩(1) 내부에 존재하는 용액을 외부로 배출할 수 있도록 구현된 모듈이다. 상기 유체 제어 모듈(700)은 다양한 구성요소를 포함할 수 있는데, 예를 들어 유체 이동 통로인 미세 채널, 유체 이동의 구동력을 제공하는 공압 펌프, 유체 이동의 개폐를 제어할 수 있는 밸브, 및 핵산 결합 버퍼, 용출 버퍼, 실리카 겔(silica gel), 증류수(DW) 등 핵산 추출을 위해 요구되는 다양한 용액을 포함하는 저장 챔버 등을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 장치는 상기 미세유동 칩(1), 상기 가열 모듈(600), 및 상기 유체 제어 모듈(700)을 자동으로 제어하기 위한 전자 제어 모듈(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 제어 모듈은 미리 저장된 프로그램에 따라 상기 미세유동 칩(1) 내에서 정량의 핵산이 추출될 수 있도록 상기 각 모듈들을 정밀하게 제어할 수 있다. 상기 미리 저장된 프로그램이라 함은 예를 들어, 이하 상세하게 설명될 핵산 추출 방법에 관한 일련의 단계에 관한 프로그램을 포함한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법의 흐름도이다.

도 4에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법은 이미 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩(1)을 전제로 한다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법은

본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩을 제공하는 단계(미세유동 칩 제공 단계);

상기 미세유동 칩의 유입부를 통해 세포, 박테리아, 및 바이러스로 구성된 군으로부터 선택된 생물학적 시료를 도입하는 단계(생물학적 시료 도입 단계);

상기 도입된 생물학적 시료를 상기 미세유동 칩의 가열부로 이동시킨 후 상기 미세유동 칩의 가열부에 열을 가하여 상기 생물학적 시료를 용해(lysis)시키는 단계(생물학적 시료 용해 단계);

상기 용해 단계로부터 획득된 물질을 상기 미세유동 칩의 제1 필터로 이동시킨 후 상기 제1 필터를 통해 통과시키고, 상기 제1 필터를 통과하지 아니한 물질을 제거하는 단계(제1 필터를 통한 여과 단계);

상기 제1 필터를 통과한 물질을 상기 미세유동 칩의 핵산 분리부로 이동시킨 후 상기 제1 필터를 통과한 물질 중 핵산을 상기 핵산 결합 물질에 결합시키고, 상기 핵산 결합 물질에 결합되지 아니한 물질을 제거하는 단계(핵산 분리 단계);

상기 핵산 결합 물질로부터 상기 핵산을 분리시키고, 상기 분리된 핵산을 상기 제2 필터로 이동시킨 후 제2 필터를 통해 통과시키는 단계(제2 필터를 통한 여과 단계); 및

상기 제2 필터를 통과한 물질을 상기 유출부로 이동시킨 후 상기 유출부를 통해 상기 핵산을 추출하는 단계(핵산 추출 단계);

를 포함할 수 있다.

이하, 실시예 1 내지 3에서는 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하면서 핵산 추출물의 산출량과 진행 시간을 파악하고, 더 나아가 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 통해 핵산 추출물의 결과 신뢰성을 재차 확인하였다.

실시예 1. 핵산 추출의 산출량 및 진행시간 확인

먼저, 결핵균주 세포를 대상으로 일반적인 튜브(tube) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩을 각각 이용하여 DNA를 추출한 후 그 산출량 및 진행시간을 확인하였다.

일반적인 핵산 추출 단계는 아래와 같다.

결핵균주 세포를 준비하고, 상기 결핵균주 세포를 6% NaOH 및 4% NaLC와 1:1:1 비율로 혼합하여 샘플 용액으로 제조하였다. 그 후, 상기 샘플 용액을 원심분리하여 상층액을 제거하였다(20분, 4300 rpm, 4℃). 그 후, 샘플 용액에 증류수(DW) 1 ㎖를 첨가하고, 볼텍싱(vortexing)한 후 상기 샘플 용액을 다른 튜브에 옮겼다. 그 후, 상기 샘플 용액을 재차 원심분리 후 상층액을 제거하였다(3분, 12000 rpm, 상온). 그 후, 상기 샘플 용액에 증류수(DW) 1 ㎖를 첨가하고, 볼텍싱(vortexing)하였다. 그 후, 상기 샘플 용액에 증류수(DW) 500 ㎕를 첨가하고, 유전체 DNA를 획득하였다(이 경우 상업적으로 이용가능한 QIAamp DNA Kit를 사용함). 그 결과, 최종 DNA 산물은 약 100 ㎕가 획득되었고, 최종 DNA 산물을 획득하는데 약 1시간 이상이 소요되었다.

뒤이어, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩을 이용하여 동일한 결핵균주 세포로부터 핵산을 추출하였는데, 상세 과정은 아래와 같다.

결핵균주 세포를 준비하고, 상기 결핵균주 세포를 6% NaOH 및 4% NaLC와 1:1:1 비율로 혼합하여 샘플 용액으로 제조하였다. 그 후, 도 1에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩{25×72×2mm, 실리카 비드(OPS Diagnostics, LLC), 필터(Whatman)}의 유입부에 실린지를 이용하여 상기 샘플 용액을 도입하였다(약 1분 소요). 그 후, 본 발명의 일시예에 따른 미세유동 칩의 유입부에 실리카 겔(silica gel) 및 1X DNA 결합 버퍼(binding buffer) 300 ㎕을 도입한 후 본 발명의 일시예에 따른 미세유동 칩의 가열부를 95℃로 급속 가열하였다(약 1분 30초 소요). 그 후, 본 발명의 일시예에 따른 미세유동 칩의 유입부를 통해 샘플 용액 중 폐기물을 제거하고 용출 버퍼(elution buffer) 100 ㎕를 도입하였다(약 30초 소요). 그 후, 본 발명의 일시예에 따른 미세유동 칩의 유출부를 통해 최종 산물을 획득하고, 확인한 결과 최종 DNA 산물은 약 100 ㎕가 획득되었고, 최종 DNA 산물을 획득하는데 전체 약 7분 정도가 소요되었다. 이 경우 상기 실험을 수작업이 아닌 자동화 핵산 추출 장치로 진행했을 경우 그 소요시간은 약 5분 이내로 감소할 것임은 자명하다.

상기 실험 결과, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유동 칩을 이용하면, 핵산 추출 산물의 양은 그대로 유지될 수 있는데 반해, 기존 핵산 추출 방법과는 달리 총 소요시간은 크게 단축시킬 수 있다는 점을 확인할 수 있다.

실시예 2. 일반적인 핵산 추출 방법 및 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법에 의해 획득된 각각의 DNA 산물의 중합효소 연쇄 반응 결과

상기 실시예 1에서 획득된 DNA 산물의 신뢰성을 확보하기 위하여 상기 DNA 산물을 기초로 하여 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 진행하였다. 상기 중합효소 연쇄 반응(PCR)은 본 출원인의 한국 특허출원 제2011-0037352호에 기재된 2개의 열 블록을 포함하는 PCR 장치 및 상업적으로 이용가능한 타사의 PCR 장치(Roche, Light cycler)를 이용하였다. 상기 본 출원인의 PCR 장치는 실시간(real time) PCR 장치로서, 기판 상에 배치된 제1 열 블록; 상기 기판 상에 상기 제1 열 블록과 이격 배치된 제2 열 블록; 및 상기 제1 열 블록 및 제2 열 블록 위로 구동 수단에 의해 좌우 및/또는 상하 이동 가능하고, 광투과성 플라스틱 재질의 PCR 칩이 장착된 칩 홀더를 포함한다. 또한, 상기 구동 수단은 좌우 방향으로 연장된 레일, 및 상기 레일을 통해 좌우 방향으로 슬라이딩 이동가능하게 배치되고, 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 연결 부재를 포함하고, 상기 연결 부재의 일 말단은 상기 칩 홀더가 배치된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1 열 블록과 제2 열 블록 사이에 광원이 더 배치되고, 상기 칩 홀더 위에 상기 광원으로부터 방출되는 광을 검출하기 위한 광 검출부가 더 배치되거나, 또는 상기 제1 열 블록과 제2 열 블록 사이에 광원으로부터 방출되는 광을 검출하기 위한 광 검출부가 더 배치되고, 상기 칩 홀더 위에 광원이 더 배치되는 것을 특징으로 한다. 상기 PCR 칩 및 PCR 장치를 이용하면, PCR 수행 시간을 약 5 내지 15분 이내로 크게 단축시킬 수 있는데, 상기 PCR 칩 및 PCR 장치를 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출용 미세유동 칩 및 핵산 추출 장치와 연계할 경우 핵산 추출 시간을 약 5 내지 7분 이내로 단축할 수 있고, 최종 핵산 증폭 산물을 획득하기까지 최소 약 20분 이내로 단축할 수 있다. 한편, 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 수행하기 위하여, 상기 본 출원인의 PCR 장치를 이용하는 경우 실시간 PCR 혼합용액(NBS SYBR Green I Real-time PCR mixture 2X) 8 마이크로리터(㎕, 최종 농도 1X), 정방향 프라이머(Forward Primer, 10μM) 1.6 마이크로리터(㎕, 최종 농도 1μM), 역방향 프라이머(Reverse Primer, 10μM) 1.6 마이크로리터(㎕, 최종 농도 1μM), 주형 DNA(Template DNA) 3 마이크로리터(㎕), 증류수(DW) 1.8 마이크로리터(㎕, 16 ㎕로 조절) 등을 포함하는 총 16 마이크로리터(㎕)의 PCR 시약을 준비하였고, 타사의 PCR 장치를 이용하는 경우 실시간 PCR 혼합용액(Takara SYBR Green I Real-time PCR mixture 2X) 10 마이크로리터(㎕, 최종 농도 1X), 정방향 프라이머(Forward Primer, 10μM) 2 마이크로리터(㎕, 최종 농도 1μM), 역방향 프라이머(Reverse Primer, 10μM) 2 마이크로리터(㎕, 최종 농도 1μM), 주형 DNA(Template DNA) 3 마이크로리터(㎕), 증류수(DW) 3 마이크로리터(㎕, 20 ㎕로 조절) 등을 포함하는 총 20 마이크로리터(㎕)의 PCR 시약을 준비하였다.

도 5는 일반적인 핵산 추출 방법 및 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법을 비교한 결과를 도시한다. 구체적으로, 도 5a는 상기 본 출원인의 PCR 장치를 이용한 실시간 PCR 결과를 PCR 주기별 형광도로 측정한 그래프이고, 도 5b는 최종 PCR 산물의 겔(gel) 전기영동의 사진이다.

도 5a에 있어서, 곡선 (1)은 실시예 1에서 일반적인 핵산 추출 방법에 의한 DNA 산물의 PCR 결과 곡선(X축: 주기, Y축: 형광도)이고, 곡선 (2)는 실시예 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법에 의한 DNA 산물의 PCR 결과 곡선이며, 곡선 (3)은 DNA가 포함되지 아니한 용액을 이용한 음성 대조군 곡선이다. 도 5a에 따르면, 곡선 (3) 대비 곡선 (1) 및 곡선 (2)가 약 20 주기(cycle)부터 상승하기 시작하는 것으로 보아, 실시예 2는 적절한 중합효소 연쇄 반응을 진행하고 있는 것으로 볼 수 있고, 곡선 (2) 및 (3)이 약 30 주기일 때 각각 약 350 및 250 정도의 형광도를 나타내는 것으로 보아 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법은 DNA 산물을 정확하게 추출하였음을 확인할 수 있고, 더 나아가 일반적인 핵산 추출 방법에 비해 중합효소 연쇄 반응 산물의 양도 개선되었다는 점을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법의 경우 완료까지 약 15분이 소요되었다. 아울러, 도 5b에 있어서, 컬럼 1은 실시예 1에서 일반적인 핵산 추출 방법에 의한 DNA 산물의 PCR 결과이고, 컬럼 2는 실시예 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법에 의한 DNA 산물의 PCR 결과이며, 컬럼 3은 DNA가 포함되지 아니한 용액을 이용한 음성 대조군 결과인데, 도 5b의 겔 전기영동 사진에 따르면, 도 5a의 최종 결과를 재차 확인할 수 있다. 한편, 상기 타사의 PCR 장치를 이용한 실시간 PCR 결과를 PCR 주기별 형광도로 측정하고, 최종 PCR 산물의 겔(gel) 전기영동의 사진을 확인한 결과, 상기 도 5a 및 도 5b의 결과와 거의 동일하게 측정되었으나, 완료까지 약 30분이 소요되었다.

실시예 3. 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법에 의해 획득된 DNA 산물의 장치별 중합효소 연쇄 반응 결과

본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법에 의해 획득된 DNA 산물을 타사의 PCR 장치(Roche, LightCycler) 및 본 출원인의 PCR 장치(실시예 2와 동일)를 각각 이용하여 증폭하였다. 이 경우 상기 타사의 PCR 장치는 전-변성 단계(95℃) 2분간 1 사이클(cycle), 변성 단계(95℃) 10초 및 어닐링 및 확장 단계(72℃) 10초간 각각 30 사이클(cycle)로 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 진행하였고, 본 출원인의 PCR 장치는 전-변성 단계(95℃) 8초간 1 사이클(cycle), 변성 단계(95℃) 8초 및 어닐링 및 확장 단계(72℃) 14초간 각각 30 사이클(cycle)로 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 진행하였다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법에 의해 획득된 핵산을 타사 PCR 장치 및 본 출원인의 PCR 장치에서 각각 증폭한 겔 전기영동 결과를 나타낸다. 구체적으로, 도 6a는 타사 PCR 장치를 이용하여 최종 PCR 산물을 겔 전기영동한 사진이고, 도 6b는 본 출원인의 PCR 장치를 이용하여 최종 PCR 산물을 겔 전기영동한 사진이다. 도 6에 있어서, 이 경우 컬럼 1은 DNA가 포함되지 아니한 용액에 대한 음성 대조군 결과이고, 컬럼 2 내지 4는 결핵균 세포 200 ㎕로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법을 이용하여 획득한 DNA 산물을 이용한 최종 PCR 산물의 결과이고, 컬럼 5는 결핵균 세포 1 ㎖로부터 상업적으로 이용가능한 키트(QIAamp DNA Kit)를 이용한 최종 PCR 산물의 결과이다. 결과적으로, 도 6에 따르면, PCR 장치를 달리하더라도 거의 근접한 PCR 결과가 확인되는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 방법에 의할 경우 소요시간이 크게 단축됨에도 불구하고(타사의 PCR 장치는 완료까지 약 30분이 소요된 반면, 본 출원인의 PCR 장치는 완료까지 약 15분이 소요됨), 신뢰할 수 있는 핵산 추출 결과를 얻을 수 있음을 재차 확인할 수 있다.

Claims

생물학적 시료로부터 핵산을 추출하기 위한 것으로서,
유입부;
상기 유입부와 연결된 제1 채널 영역에 배치되되, 상기 유입부를 통해 도입되는 생물학적 시료에 외부로부터 얻어진 열을 전달할 수 있도록 구현된 가열부;
상기 가열부와 연결된 제2 채널 영역에 배치되되, 핵산에 상응하는 크기의 물질을 통과시킬 수 있는 제1 필터;
상기 제1 필터와 연결된 제3 채널 영역에 배치되되, 상기 핵산과 특이적으로 결합할 수 있는 핵산 결합 물질이 구비되어 있는 핵산 분리부;
상기 핵산 분리부와 연결된 제4 채널 영역에 배치되되, 상기 핵산에 상응하는 크기의 물질을 통과시킬 수 있는 제2 필터; 및
상기 제2 필터(50)와 연결된 유출부;
를 포함하는, 핵산 추출용 미세유동 칩(microfluidic chip).
제1항에 있어서, 상기 제1 채널 영역 내지 제4 채널 영역을 포함하는 채널은 유체 소통 가능하게 구현되되, 상기 채널의 폭(width) 및 깊이(depth)는 각각 0.001 내지 10 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되는 것을 특징으로 하는 미세유동 칩.
제1항에 있어서, 상기 제1 필터 및 제2 필터는 0.1 내지 0.4 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 포어(pore)를 구비하되, 0.01 내지 10 밀리미터(mm) 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 미세유동 칩.
제3항에 있어서, 상기 제1 필터 및 제2 필터는 0.2 마이크로미터(㎛)의 직경을 갖는 포어를 구비하되, 0.01 내지 0.5 밀리미터(mm)의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 미세유동 칩.
제1항에 있어서, 상기 핵산 분리부는 핵산 결합 물질로서 그 표면에 핵산 결합 작용기가 부착된 비드(bead)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 미세유동 칩.
제5항에 있어서, 상기 핵산 결합 작용기가 부착된 비드는 0.001 내지 20 밀리미터(mm) 범위 내의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 미세유동 칩.
제5항에 있어서, 상기 핵산 분리부는 1 마이크로그램(㎍) 내지 200 밀리그램(mg) 범위 내에서 핵산 결합 작용기가 부착된 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 칩.
제1항에 있어서, 상기 미세유동 칩은 플라스틱 재질로 구현된 것을 특징으로 하는 미세유동 칩.
제1항에 있어서, 상기 미세유동 칩은 제1 판; 상기 제1 판 상에 배치되되 상기 제1 채널 영역 내지 제4 채널 영역을 포함하는 채널이 배치된 제2 판; 및 상기 제2 판 상에 배치되되 상기 유입부 및 상기 유출부가 배치된 제3 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 칩.
제9항에 있어서, 상기 제1 판 및 제3 판은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머(cycle olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetharcylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트(polypropylene carbonate, PPC), 폴리에테르설폰(polyether sulfone, PES), 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 재질을 포함하고, 상기 제2 판은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 사이클로올레핀 코폴리머(cycloolefin copolymer, COC), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether, PPE), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene, POM), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK), 폴리테트라프로오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate, PBT), 불소화에틸렌프로필렌(fluorinated ethylenepropylene, FEP), 퍼플로로알콕시알칸(perfluoralkoxyalkane, PFA), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 열 가소성 수지 또는 열 경화성 수지 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유동 칩.
제9항에 있어서, 상기 제3 판의 유입부는 직경 0.1 내지 5.0 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되고, 상기 유출부는 직경 0.1 내지 5.0 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되고, 상기 제1판 및 제3 판의 두께는 0.01 내지 20 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되며, 상기 제2 판의 두께는 30 마이크로미터(㎛) 내지 10 밀리미터(mm) 범위 내에서 구현되는 것을 특징으로 하는 미세유동 칩.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 미세유동 칩;
상기 미세유동 칩이 장착되도록 구현된 칩 장착 모듈;
상기 칩 장착 모듈에 장착된 상기 미세유동 칩의 가열부에 열을 가할 수 있도록 구현된 가열 모듈; 및
상기 칩 장착 모듈에 장착된 상기 미세유동 칩의 유입부 및/또는 유출부와 연결되어 상기 미세유동 칩 내부로 핵산 추출을 위한 용액을 도입하거나 및/또는 상기 미세유동 칩 내부에 존재하는 용액을 외부로 배출할 수 있도록 구현된 유체 제어 모듈;
을 포함하는, 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하기 위한 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 미세유동 칩을 제공하는 단계;
상기 미세유동 칩의 유입부를 통해 세포, 박테리아, 및 바이러스로 구성된 군으로부터 선택된 생물학적 시료를 도입하는 단계;
상기 도입된 생물학적 시료를 상기 미세유동 칩의 가열부로 이동시킨 후 상기 미세유동 칩의 가열부에 열을 가하여 상기 생물학적 시료를 용해(lysis)시키는 단계;
상기 용해 단계로부터 획득된 물질을 상기 미세유동 칩의 제1 필터로 이동시킨 후 상기 제1 필터를 통해 통과시키고, 상기 제1 필터를 통과하지 아니한 물질을 제거하는 단계;
상기 제1 필터를 통과한 물질을 상기 미세유동 칩의 핵산 분리부로 이동시킨 후 상기 제1 필터를 통과한 물질 중 핵산을 상기 핵산 결합 물질에 결합시키고, 상기 핵산 결합 물질에 결합되지 아니한 물질을 제거하는 단계;
상기 핵산 결합 물질로부터 상기 핵산을 분리시키고, 상기 분리된 핵산을 상기 제2 필터로 이동시킨 후 제2 필터를 통해 통과시키는 단계; 및
상기 제2 필터를 통과한 물질을 상기 유출부로 이동시킨 후 상기 유출부를 통해 상기 핵산을 추출하는 단계;
를 포함하는, 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하기 위한 방법.