KR20130105476A - System and method for superheating and/or supercooling of liquids and use of the system and/or method - Google Patents

System and method for superheating and/or supercooling of liquids and use of the system and/or method Download PDF

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KR20130105476A
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liquid
capillary
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heating
supercooling
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파벨 노이칠
마티아스 알트마이어
아담 프리빌카
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키스트-유로페 포르슝스게젤샤프트 엠비에치
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Abstract

PURPOSE: A system for superheating and/or supercooling of a liquid is provided to quickly isolate DNA or RNA without an isolation solution. CONSTITUTION: An open system for overheating and/or supercooling of a liquid has: a capillary tube containing a liquid; and at least one heating and/or cooling means for heating the liquid above boiling point of the liquid at an ambient pressure or cooling the liquid below freezing point of the liquid at an ambient pressure. At least one heating and/or cooling means is (are) in thermal contact with the capillary tube in an area. The capillary tube is at least nearly free of nucleation centers at inner surface thereof. The open system is operated in a flow-through mode.

Description

액체의 과열 및/또는 과냉각을 위한 시스템과 방법 및 그 시스템 및/또는 방법의 용도{SYSTEM AND METHOD FOR SUPERHEATING AND/OR SUPERCOOLING OF LIQUIDS AND USE OF THE SYSTEM AND/OR METHOD}FIELD AND METHOD FOR SUPERHEATING AND / OR SUPERCOOLING OF LIQUIDS AND USE OF THE SYSTEM AND / OR METHOD}

본 발명은 액체의 과열 및/또는 과냉각을 위한 시스템과 방법 및 그 시스템 및/또는 방법의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to systems and methods for overheating and / or subcooling of liquids and to the use of such systems and / or methods.

과열은 정해진 압력(여기서는 상압)에서 액체의 기화 없이 액체의 온도를 끓는점보다 높게 올리는 것을 의미한다. 과냉각은 정해진 압력에서 상 변화 없이 액체를 액상으로 유지하면서 액체의 온도를 어는점보다 낮게 내리는 것을 의미한다.Overheating means raising the temperature of the liquid above its boiling point without vaporizing the liquid at a given pressure (here, atmospheric pressure). Subcooling means lowering the temperature of the liquid below its freezing point while maintaining the liquid in the liquid phase without changing phase at a given pressure.

단백질이 도구, 표적 및 치료법으로 사용되고 있기 때문에, 예를 들어 단백질 확인과 번역후 변형의 분석에 대한 빠르고, 믿을 수 있고 저렴한 방법이 중요하다.Because proteins are being used as tools, targets and therapies, fast, reliable and inexpensive methods, for example for protein identification and analysis of post-translational modifications, are important.

예를 들면, 단백질의 단백질 확인 질량분석법(mass spectrometry; MS)은 최첨단 기술이다. 그러나, 질량분석법(MS) 기반의 단백질 확인의 경우 펩티드 질량 지문추적법(peptide mass fingerprinting; PMF) 또는 펩티드 단편 지문추적법(peptide fragment fingerprinting)에 단백질을 펩티드로 분해하기 위한 전처리 단계가 요구된다.For example, protein protein mass spectrometry (MS) is a state-of-the-art technology. However, for MS-based protein identification, peptide mass fingerprinting (PMF) or peptide fragment fingerprinting requires a pretreatment step to break down the protein into peptides.

일반적으로 트립신 같은 프로테아제를 기초로 하는 효소반응이 사용된다. 효소반응 외에, 연구원들은 화학적 분해 방법을 또한 사용한다. 두 과정 모두 시간 소모가 크고 고가이다.In general, enzymatic reactions based on proteases such as trypsin are used. In addition to enzymatic reactions, the researchers also use chemical degradation methods. Both courses are time consuming and expensive.

효소 기반의 표적 분자의 가수분해보다 더 일반적 접근법은 단백질 내 펩티드 결합의 에너지 기반 파괴에 의해 수행될 수 있다.More general approaches than hydrolysis of enzyme-based target molecules can be performed by energy-based disruption of peptide bonds in proteins.

MS 단편화 반응으로 알려졌듯, 에너지양의 증가는 더 많은 비특이적 단편화 패턴을 일으키고 결국 본래 분자의 원자화가 완료되는 것을 초래한다.As is known by the MS fragmentation reaction, an increase in the amount of energy results in more nonspecific fragmentation patterns, resulting in the complete atomization of the original molecule.

단백질 단편화 속도는 에너지 의존도가 높고 따라서 온도 증가는 반응속도를 급격하게 증가시킨다. 그러나, 최대 달성 가능한 온도는 일반적으로 용매의 끓는점에 의해 제한된다. 물이 용매로 사용되는 경우, 만약 반응용기 안에 핵생성 중심이 풍부하다면 용매의 끓는점은 상압에서 100 ℃이다.The rate of protein fragmentation is energy dependent and thus increasing temperature dramatically increases the rate of reaction. However, the maximum achievable temperature is generally limited by the boiling point of the solvent. If water is used as the solvent, the boiling point of the solvent is 100 ° C at atmospheric pressure if the nucleation center is abundant in the reaction vessel.

그럼에도, 만약 핵생성 중심이 존재하지 않는다면, 물 온도는 상압에서 물의 끓는점보다 높게 올라갈 수 있다. 자신의 끓는점보다 높은 온도를 가지지만 끓지 않는 이러한 물을 과열된 물이라고 부른다.Nevertheless, if there are no nucleation centers, the water temperature can rise above the boiling point of water at atmospheric pressure. This water, which has a temperature higher than its boiling point but does not boil, is called superheated water.

이러한 까닭에 만약 액체를 과열 또는 과냉각 할 수 있어 액체에서 에너지 기반의 분자 해리를 달성할 수 있는 시스템이 있다면, 큰 도움이 된다.This is a great help if you have a system that can superheat or supercool a liquid to achieve energy-based molecular dissociation in the liquid.

본 발명의 목적은 모세관 내의 액체의 과열 및/또는 과냉각이 가능한 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a system capable of overheating and / or supercooling a liquid in a capillary.

본원에서 상기 시스템은, 예를 들면 추출액의 첨가 없이 빠른 DNA 또는 RNA 추출을 위해 사용될 수 있을 것이 예상된다. 본 발명 시스템은, 예를 들면 PCR 증폭을 위한 게놈 DNA의 제조, 유전자형 결정, 유전자 연구, 인간 신원 검사, 바이러스/미생물 스크리닝 또는 다른 용도를 위한 빠르고 단순하고 저렴한 방법을 가능하게 한다.It is contemplated herein that the system can be used for rapid DNA or RNA extraction, for example without the addition of extracts. The system of the present invention enables fast, simple and inexpensive methods, for example, for the preparation of genomic DNA for PCR amplification, genotyping, genetic research, human identity screening, virus / microbial screening or other uses.

그럼에도, 상기 시스템이 수불용성 분자의 단편화에 대한 특유한 도구의 역할로 사용될 수 있는 것 또한 예상된다.Nevertheless, it is also envisioned that the system can be used as a unique tool for fragmentation of water insoluble molecules.

청구항 1을 참고로 하여, 본 발명의 목적은 액체의 과열 및/또는 과냉각을 위한 오픈 시스템에 의해 충족되는데, 여기서 액체는 모세관 안에 있고, 여기에 상압에서 액체의 끓는점보다 높게 액체를 가열하거나 상압에서 액체의 어는점보다 낮게 액체를 냉각하기 위한 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 수단이 존재하며, 여기서 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 수단은 모세관 안에 액체가 존재하는 영역에서 모세관과 열 접촉되어 있고, 여기서 모세관은 적어도 그것의 안쪽 표면에 핵생성 중심이 거의 없다.With reference to claim 1, the object of the present invention is met by an open system for superheating and / or supercooling a liquid, wherein the liquid is in a capillary, where it is heated at atmospheric pressure or above the boiling point of the liquid or at atmospheric pressure. There is at least one heating and / or cooling means for cooling the liquid below the freezing point of the liquid, wherein the at least one heating and / or cooling means is in thermal contact with the capillary in the region where the liquid is present in the capillary, where the capillary is At least there is little nucleation center on its inner surface.

"적어도 핵생성 중심이 거의 없다"의 뜻은 안쪽 면에 최소한 스크래치, 불순물 또는 안쪽 면의 다른 결함이 거의 없는 것을 의미한다."At least there are few nucleation centers" means that there is at least little scratches, impurities or other defects on the inner side.

오픈 시스템은 모세관의 표면과 접촉되지 않은 액체의 표면이 상압과 접촉된 것을 의미한다.Open system means that the surface of the liquid that is not in contact with the surface of the capillary tube is in contact with atmospheric pressure.

비록 과열 및/또는 과냉각 용도의 요점은 단백질, 펩티드와 생체분자의 처리에 관해 기술되지만, 액체의 과열 및/또는 과냉각을 위한 본 발명은 다른 용도에도 사용될 수 있는 것으로 이해할 수 있다.Although the point of overheating and / or supercooling applications is described with regard to the treatment of proteins, peptides and biomolecules, it is to be understood that the present invention for superheating and / or supercooling liquids can also be used for other applications.

모세관은 우선으로 액체가 몸체 안에 들어있는 원통체를 의미한다. 그러나, 내부가 다른 기하학적 모양인 모세관도 또한 생각할 수 있다. 모세관의 안쪽 표면이 핵생성 중심(예를 들면, 스크래치 또는 불순물)이 없는 것은 중요하다.Capillary tube means first of all a cylindrical body of liquid in the body. However, one can also think of capillaries with different geometric shapes inside. It is important that the inner surface of the capillary is free of nucleation centers (eg, scratches or impurities).

가열 또는 냉각 수단은 모세관의 바깥쪽 면과 열 접촉되어 있다. 그렇게 함으로써 모세관의 안쪽 공간은 가열되거나 냉각될 수 있다. 그러므로 만약 모세관의 재료가 고열전도율을 가진다면 유리하다.The heating or cooling means is in thermal contact with the outer side of the capillary. By doing so, the inner space of the capillary can be heated or cooled. Therefore, it is advantageous if the material of the capillary has high thermal conductivity.

모세관은 유리, 열안정성 플라스틱 또는 금속으로 구성될 수 있다. 이 관의 안쪽 표면은 적어도 핵생성 중심이 거의 없어야 한다. 이것은 안쪽 표면에 스크래치가 없고 또한 불순물이 없어야 함을 의미한다. 유리는, 예를 들어 선진 광학 시스템 분야에서 알려진 바와 같이 처리하여 적어도 핵생성 중심이 거의 없는 표면을 얻을 수 있다. 또한 유리 모세관은 그것의 안쪽 표면이, 예를 들어 실란, 실란계 표면 변형, 계면활성제 또는 고분자전해질과 같은 고분자로 코팅(화학적으로 변형)될 수 있는 것을 예상할 수 있다. 금속 모세관의 안쪽 표면은 고연마 하거나 아마도 전술한 유리와 같이 코팅될 수 있을 것이다. 모세관은 PFA, PSA, PTFE, PE, PP와 같은 열안정성 플라스틱으로 구성될 수 있으나, 이것에 제한되지는 않는다. 관속에 다른 액체를 넣는 것도 가능한데, 여기서 이 다른 액체는 가열되어야 하는 액체에 대해 비친화성이다. 이것은 두 액체가 분리되어 유지되고 두 액체 사이에 뚜렷한 경계를 가지는 것을 의미한다. 다른 액체는 모세관 안쪽 표면에 박막을 형성한다. 다른 액체의 표면장력 때문에, 이러한 안쪽 표면은 적어도 거의 핵생성 중심이 없는 "매끈한" 안쪽 표면이 된다.The capillary can be composed of glass, thermostable plastic or metal. The inner surface of this tube should have at least few nucleation centers. This means that there is no scratch on the inner surface and no impurities. The glass can be treated, for example, as known in the art of advanced optical systems, to obtain a surface with at least few nucleation centers. Glass capillary can also be expected that its inner surface can be coated (chemically modified) with a polymer such as, for example, silane, silane-based surface modification, surfactant or polyelectrolyte. The inner surface of the metal capillary may be highly polished or perhaps coated, such as the glass described above. The capillary can be composed of, but is not limited to, thermostable plastics such as PFA, PSA, PTFE, PE, PP. It is also possible to put another liquid in the tube, where the other liquid is incompatible with the liquid to be heated. This means that the two liquids remain separate and have a distinct boundary between the two liquids. The other liquid forms a thin film on the inner surface of the capillary. Because of the surface tension of other liquids, this inner surface becomes a "smooth" inner surface that is at least almost free of nucleation centers.

본 발명에 속하는 모세관의 내경은 1 μm 내지 250 μm내의 범위이다. 다만, 현재까지는 내경이 5, 50, 100 및 150 μm인 모세관이 본 발명 시스템의 사용에 대해 긍정적으로 시험되었다.The inner diameter of the capillary tube of the present invention is in the range of 1 μm to 250 μm. To date, however, capillaries with internal diameters of 5, 50, 100 and 150 μm have been tested positive for use of the present system.

청구항 2와 관련하여, 액체로 채워진 모세관의 영역이 가열 및/또는 냉각 수단과 열접촉된 모세관의 영역을 지나 양쪽으로 연장되는 것은 본 발명의 시스템 범위 내이다.In connection with claim 2, it is within the system scope of the present invention that the region of the capillary filled with liquid extends both beyond the region of the capillary in thermal contact with the heating and / or cooling means.

이러한 것은 가열 또는 냉각 수단이 있는 영역 너머에 액체에서 온도 구배가 있기 때문에 유리하다. 그러므로 만약 액체의 외부 표면이 직접 가열된 모세관의 영역 안에 있다면 일어날 수 있는, 액체 내부에서의 상 변화가 일어날 일이 없다.This is advantageous because there is a temperature gradient in the liquid beyond the area where the heating or cooling means is located. Therefore, there is no phase change inside the liquid that can occur if the outer surface of the liquid is in the region of the directly heated capillary.

그러므로 청구항 3에 있어서, 오픈 시스템은 플로우 스루 모드(flow-through mode)로 작동되는 것이 더 유리하다.Therefore, according to claim 3, it is more advantageous for the open system to be operated in a flow-through mode.

오직 짧은 노출 기간 / 시간만을 필요로 하는 시료(액체)에 대해 플로우 스루 모드에서 상기 시스템을 작동시키는 것이 유용하다. 또한, 시스템을 플로우 스루 모드에서 작동시킴으로써 수동 시료 취급이 요구되지 않는 것은 중요한 것이다. 수동 시료 처리의 방지로 시료의 오염 위험성을 감소시킬 수 있다. 다만, 본 발명의 범위 내에서 시스템은, 예를 들어 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)와 같은 다른 플로우 스루 가공 시스템에 연결될 수 있다.It is useful to operate the system in flow through mode for samples (liquid) requiring only a short exposure period / hour. It is also important that manual sample handling is not required by operating the system in flow through mode. Prevention of manual sample processing can reduce the risk of sample contamination. However, within the scope of the present invention, the system may be connected to other flow through processing systems such as, for example, high performance liquid chromatography (HPLC).

청구항 4에 기술된 대로, 플로우 스루 모드는, 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 수단이 모세관과 열 접촉된 모세관의 영역을 통해서 액체를 운반하기 위한 하나 이상의 스크루 또는 펌프 공급기의 작동으로 유리하게 달성될 수 있다.As described in claim 4, the flow through mode can advantageously be achieved with the operation of one or more screws or pump feeders for conveying liquid through the region of the capillary in which one or more heating and / or cooling means are in thermal contact with the capillary. have.

본 발명의 범위 내에서 스크루 또는 펌프 공급기는 정해진 속도로 작동되며, 그러한 까닭에 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 수단이 모세관과 열 접촉된 모세관의 영역을 통해서 정확한 부피의 액체를 정확한 유동 속도로 운반할 수 있다. 상기 펌프는 흡입기 펌프 또는 모세관 펌프, 또는 액체를 이동할 수 있게 하는 다른 임의의 펌프일 수 있다.Within the scope of the present invention, the screw or pump feeder is operated at a fixed rate, whereby one or more heating and / or cooling means may deliver the correct volume of liquid at the correct flow rate through the region of the capillary tube in thermal contact with the capillary tube. Can be. The pump may be an inhaler pump or a capillary pump, or any other pump that allows the liquid to move.

또한 본원에서는 스크루 또는 펌프 공급기의 느리고 빠른 유동 속도의 정해진 순서를 프로그래밍할 수 있는 컴퓨터 등에 의해 스크루 또는 펌프 공급기의 작동이 제어될 수 있다고 예상된다. 상기 제어는 개방 루프 제어(open-loop control) 또는 폐쇄 루프 제어(closed-loop control)와 같은 것이 될 수 있다. 이것은 액체가 가열되는 영역에 정해진 시간 동안 액체로 있게 하는 것이 가능하다. 그렇게 함으로써 액체 내로 정해진 양의 열을 이동시키는 것이 가능하다.It is also contemplated herein that the operation of the screw or pump feeder may be controlled by a computer or the like capable of programming a predetermined sequence of slow and fast flow rates of the screw or pump feeder. The control may be such as open-loop control or closed-loop control. This makes it possible to remain in the liquid for a defined time in the area where the liquid is heated. By doing so it is possible to transfer a fixed amount of heat into the liquid.

청구항 5에 기술된 대로, 본 발명의 범위 내에서 상기 오픈 시스템은 배치 모드(batch mode)에서도 작동된다.As described in claim 5, within the scope of the present invention the open system is operated in batch mode.

이것은 해리를 위해 긴 노출 시간을 요구하는 보기 드문 안정한 분자의 경우에 적합하다. 이런 분자의 경우, 매우 낮은 유동 속도에서라도 플로우 스루 모드에서 긴 노출 시간을 실현하는 것은 가능하지 않았을 것이다.This is appropriate for rare stable molecules that require long exposure times for dissociation. For these molecules, it would not have been possible to realize long exposure times in flow through mode even at very low flow rates.

청구항 6은 상기 언급한 시스템 또는 방법 중 하나의 바람직한 용도를 나타낸다. 그러므로 본 발명의 바람직한 실시 태양은 상기 액체가 물 또는 유기용매인 것이다.Claim 6 represents a preferred use of one of the aforementioned systems or methods. Therefore, a preferred embodiment of the present invention is that the liquid is water or an organic solvent.

많은 물질이 물에 용해되고 물은 보통 일반적인 용매로 불린다.Many substances are dissolved in water and water is usually called a common solvent.

청구항 7에서 기술된 대로, 본 발명의 범위 내에서 액체가 생체분자를 포함하는 것이 실현 가능하며, 여기서 생체분자는 과열 또는 과냉각되고 노출 시간 동안 노출되어 해리된다.As described in claim 7, it is feasible within the scope of the present invention that the liquid comprises biomolecules, wherein the biomolecules are overheated or supercooled and exposed and dissociated during the exposure time.

해리는 에너지 기반의 가수분해, 단편화, 분해뿐 아니라 단편화를 위한 화학물질, 효소 또는 금속에 의한 처리를 포함한 임의의 종류의 생체분자 파괴를 의미한다.Dissociation refers to the destruction of any type of biomolecule, including energy-based hydrolysis, fragmentation, degradation as well as treatment with chemicals, enzymes or metals for fragmentation.

그러므로 본 발명은 과학적 응용을 위한 생체분자 처리에 대해 매우 중요한 관련성을 갖는다.Therefore, the present invention has a very important relevance for biomolecule processing for scientific applications.

생체분자의 해리를 위한 노출 시간은 분자의 특성(예를 들면 단백질과 펩티드의 아미노산 서열)에 의해 강하게 영향을 받는다. 다만, 상기 노출 시간이 수초 내지 수분의 범위인 것이 본 발명의 용도를 위해 적합하다.Exposure time for dissociation of biomolecules is strongly influenced by the nature of the molecule (eg amino acid sequences of proteins and peptides). However, it is suitable for the use of the present invention that the exposure time is in the range of several seconds to several minutes.

청구항 8에서 기술된 대로, 상기 생체분자는 단백질, 핵산, 탄수화물 및 지질로 이루어진 군 중에서 선택된 생체고분자인 것으로 예상된다.As described in claim 8, the biomolecule is expected to be a biopolymer selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, carbohydrates and lipids.

청구항 9에서 기술된 대로, 본 발명의 바람직한 실시 태양은 상기 생체분자가 단백질 또는 펩티드인 것이다.As described in claim 9, a preferred embodiment of the present invention is that said biomolecule is a protein or peptide.

단백질과 펩티드의 과열-유발 해리는 질량 분석으로 관찰할 수 있다. 온도와 노출 시간과 같은 과열 조건의 최적화는 시료 분자의 부분 가수분해를 일으킬 수 있다.Overheat-induced dissociation of proteins and peptides can be observed by mass spectrometry. Optimization of superheat conditions such as temperature and exposure time can result in partial hydrolysis of sample molecules.

디펩티드와 트리펩티드와 같은 단순한 시료는 상기 방법의 가능성을 증명하는데 사용된다. 그 결과로, 짧은 올리고-펩티드의 세트는 과열 조건에서 단편화될 수 있다. 디펩티드와 트리펩티드와 같은 작은 분자를 사용하는 것은 모든 가능한 반응생성물의 질량을 계산하는 기준을 만들어 낼 수 있다. 이러한 생성물은 본래 펩티드 단편화, 부가물 형성 또는 제거로부터 발생할 수 있다.Simple samples such as dipeptides and tripeptides are used to demonstrate the feasibility of the method. As a result, a set of short oligo-peptides can fragment under superheated conditions. Using small molecules, such as dipeptides and tripeptides, can generate criteria for calculating the mass of all possible reaction products. Such products may arise from peptide fragmentation, adduct formation or removal inherently.

부분 가수분해는 펩티드 백본에서 서열-특이적 약점을 확인하는 기준을 만들어 낼 수 있다.Partial hydrolysis can create criteria for identifying sequence-specific weaknesses in the peptide backbone.

이상적인 경우, 본 발명은 과열-유발 분자 붕괴의 메커니즘에 대한 지식과 경험을 증가시키는데 사용될 수 있다.Ideally, the present invention can be used to increase knowledge and experience about the mechanism of overheat-induced molecular disruption.

더욱이 가수분해 생성물을 예측하는 것이 가능하다.Furthermore, it is possible to predict hydrolysis products.

결국, PMF-유사 측정방법에서 펩티드 형성 패턴에 의해 과열-파괴 단백질을 확인하는 것이 가능할 것이다.Eventually, it will be possible to identify superheat-breaking proteins by peptide formation patterns in PMF-like assays.

과열-유발 가수분해 생성물은 탠덤 질량분석 방법(tandem mass spectrometry analysis)에서 생성물 질량과 단편화 거동으로 쉽게 검출될 수 있다. 그러므로, 전자분무 이온화(electrospray ionization; ESI), 사중극자-이온 트랩(quadrupole-ion trap) / 매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화-탠덤 비행시간(matrix assisted laser desorption ionization-tandem time of flight; MALDI-TOF2)과 같은 이용 가능한 MS 시스템은 과열-결과 단편의 질량분석과 구조 규명(드 노보 시퀀싱(de novo sequencing))을 도와줄 수 있다.Superheat-induced hydrolysis products can easily be detected by product mass and fragmentation behavior in tandem mass spectrometry analysis. Therefore, electrospray ionization (ESI), quadrupole-ion traps / matrix assisted laser desorption ionization-tandem time of flight (MALDI-TOF 2 ) Available MS systems such as can assist in mass spectrometry and structural characterization (de novo sequencing) of overheat-result fragments.

과열 기술은 단백질의 트립신 소화를 대체할 수 있다. 이것은 효소적 방법에서 보통 수 시간을 필요로 하는 것을 쉽게 수초로 단축한다. 그 결과로, 질량분석에 의한 펩티드 분석은 매우 더 느리고 훨씬 더 비싼 단백질 분해성의 소화와 비교하여 "미세유체공학의 단백질제학 충족(microfluidics meets proteomics)"-접근법에서 동일한 수준의 정보(PMF)를 주게 된다.Overheating techniques can replace trypsin digestion of proteins. This can easily be reduced to a few seconds, which normally requires several hours in enzymatic methods. As a result, peptide analysis by mass spectrometry gives the same level of information (PMF) in the "microfluidics meets proteomics" -approach compared to the much slower and much more expensive proteolytic digestion. do.

단백질의 확인 외에 다른 중요한 요소들이, 예를 들면 활성, 세포 내 분포와 분자의 운명과 같은 것을 결정하기 위해 분석되어야 한다. 많은 다른 번역후 단백질 변형(posttranslational protein-modifications; PTM)은 이러한 요인에 영향을 미치는 것으로 알려졌다. 이러한 군 중 몇몇은 특이적 조작의 불가능 때문에 분석하기 어렵다. 글리코실화의 경우, 글리칸의 효소 절단 전과 후의 질량 차이가 당 분자의 화학식을 계산하는데 사용될 수 있다. 다른 시스템에서(예를 들어 MSMS 반응에서) 상기 분자로의 고 에너지 전달과 비교해 볼 때, 과열상태 또한 아미노산의 곁가지, 단백질 변형, 펩티드 변형에서 무작위 단편화 패턴을 제공할 것이다. 오늘날, PTM을 위한 많은 가수분해 또는 조작 효소는 알려지지 않았다. 결국, 상기 구조의 자세한 분석을 위해, 과열상태는 단백질 변형 군에서 분해과정의 각각 다른 단계를 확인하는 이러한 간격을 좁혀 줄 수 있다. 과열상태는 다수의 PTM 처리 방법을 제공할 것이다.Other important factors besides the identification of proteins should be analyzed to determine, for example, activity, intracellular distribution and molecular fate. Many other posttranslational protein-modifications (PTM) are known to affect these factors. Some of these groups are difficult to analyze because of the impossibility of specific manipulations. For glycosylation, the difference in mass before and after enzymatic cleavage of glycans can be used to calculate the chemical formula of the sugar molecule. Compared to the high energy transfer to the molecule in other systems (eg in MSMS reactions), the superheat will also provide a random fragmentation pattern in the side chains, protein modifications, and peptide modifications of amino acids. Today, many hydrolytic or engineered enzymes for PTM are not known. Finally, for a detailed analysis of the structure, the superheat can narrow these gaps to identify different stages of degradation in the protein modification group. Superheat will provide a number of PTM treatment methods.

과열상태는 DNA, 지방산, 이소프레노이드 및 폴리케타이드의 소화를 포함하는 매일의 실험 과정에서 현재 사용되는 다수의 가수분해 효소를 대체할 수 있다. 특히, 란티바이오틱은 그것의 대부분에 가수분해 효소의 부재 때문에 특별히 중요하다.Superheat can replace a number of hydrolytic enzymes currently used in the course of daily experiments, including digestion of DNA, fatty acids, isoprenoids and polyketides. In particular, lantibiotics are of particular importance because of the absence of hydrolase in most of them.

따라서 본 발명의 범위내에서 상기 생체분자는 이차 대사물질, 당, 다환식 방향성 탄수화물, 인지질, 당지질, 스테롤, 글리세롤지질, 비타민, 호르몬, 신경 전달 물질, 지방산, 이소프레노이드, 란티바이오틱 및 폴리케타이드로 이루어진 군 중에서 선택된다.Thus, within the scope of the present invention, the biomolecules are secondary metabolites, sugars, polycyclic aromatic carbohydrates, phospholipids, glycolipids, sterols, glycerol lipids, vitamins, hormones, neurotransmitters, fatty acids, isoprenoids, lantibiotics and poly It is selected from the group consisting of ketides.

청구항 11과 관련하여, 액체가 원핵생물, 진핵생물 또는 바이러스를 포함하는 것도 본 발명의 범위 내이다.With regard to claim 11, it is also within the scope of the present invention that the liquid comprises prokaryotes, eukaryotes or viruses.

Claims (11)

액체가 모세관 안에 있고, 상압에서 액체의 끓는점보다 높게 액체를 가열하거나 상압에서 액체의 어는점보다 낮게 액체를 냉각하기 위한 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 수단이 존재하며, 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 수단은 모세관 안에 액체가 존재하는 영역에서 모세관과 열 접촉되어 있고, 모세관은 적어도 그것의 안쪽 표면에 핵생성 중심이 거의 없는 것인, 액체의 과열 및/또는 과냉각을 위한 오픈 시스템.The liquid is in the capillary and there is at least one heating and / or cooling means for heating the liquid above the boiling point of the liquid at atmospheric pressure or for cooling the liquid below the freezing point of the liquid at atmospheric pressure, and the at least one heating and / or cooling means may be An open system for overheating and / or supercooling of a liquid, wherein the capillary is in thermal contact with the capillary in the region where the liquid is present, and the capillary has at least its nucleation center at least at its inner surface. 제1항에 있어서, 액체로 채워진 모세관의 영역이 가열 및/또는 냉각 수단과 열접촉 된 모세관의 영역을 지나 양쪽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 오픈 시스템.2. An open system according to claim 1, wherein the region of the capillary filled with liquid extends both beyond the region of the capillary in thermal contact with the heating and / or cooling means. 제1항 또는 제2항에 따른 오픈 시스템을 플로우 스루 모드(flow-through mode)에서 작동하는 것을 특징으로 하는, 상기 오픈 시스템 사용하의 액체의 과열 및/또는 과냉각 방법.Method for superheating and / or supercooling a liquid under use of the open system, characterized in that the open system according to claim 1 or 2 is operated in a flow-through mode. 제3항에 있어서, 플로우 스루 모드가, 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 수단이 모세관과 열 접촉된 모세관 영역을 통해서 액체를 운반하기 위한 하나 이상의 스크루 또는 펌프 공급기의 작동에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.4. The flow-through mode of claim 3, wherein the flow-through mode is achieved by operation of at least one screw or pump feeder for conveying liquid through the capillary region in which at least one heating and / or cooling means is in thermal contact with the capillary. Way. 제1항 또는 제2항에 따른 오픈 시스템을 배치 모드에서 작동하는 것을 특징으로 하는, 상기 오픈 시스템 사용하의 액체의 과열 및/또는 과냉각 방법.Method for superheating and / or supercooling a liquid under use of the open system, characterized in that the open system according to claim 1 is operated in a batch mode. 액체가 물 또는 유기용매인 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 오픈 시스템 및/또는 방법의 용도.Use of the open system and / or method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the liquid is water or an organic solvent. 액체가 생체분자를 포함하고 상기 생체분자는 과열 또는 과냉각되고 노출 시간 동안 노출되어 해리되는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 용도.Use according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the liquid comprises a biomolecule and the biomolecule is overheated or supercooled and exposed for dissociation during the exposure time. 제7항에 있어서, 상기 생체분자는 단백질, 핵산, 탄수화물 및 지질로 이루어진 군 중에서 선택된 생체고분자인 것을 특징으로 하는 용도.8. The use according to claim 7, wherein the biomolecule is a biopolymer selected from the group consisting of proteins, nucleic acids, carbohydrates and lipids. 제7항에 있어서, 상기 생체분자는 단백질 또는 펩티드인 것을 특징으로 하는 용도.8. Use according to claim 7, wherein the biomolecule is a protein or a peptide. 제7항에 있어서, 상기 생체분자는 이차 대사물질, 당, 다환식 방향성 탄수화물, 인지질, 당지질, 스테롤, 글리세롤지질, 비타민, 호르몬, 신경 전달 물질, 지방산, 이소프레노이드, 란티바이오틱 및 폴리케타이드로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 용도.The method of claim 7, wherein the biomolecules are secondary metabolites, sugars, polycyclic aromatic carbohydrates, phospholipids, glycolipids, sterols, glycerol lipids, vitamins, hormones, neurotransmitters, fatty acids, isoprenoids, lantibiotic and polyke Use, characterized in that selected from the group consisting of tide. 액체가 원핵생물, 진핵생물 또는 바이러스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 용도.Use according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the liquid comprises prokaryotes, eukaryotes or viruses.
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