KR20130114509A - System for analyzing biological sample and method for analyzing biological sample using the system - Google Patents

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KR20130114509A
KR20130114509A KR1020120036938A KR20120036938A KR20130114509A KR 20130114509 A KR20130114509 A KR 20130114509A KR 1020120036938 A KR1020120036938 A KR 1020120036938A KR 20120036938 A KR20120036938 A KR 20120036938A KR 20130114509 A KR20130114509 A KR 20130114509A
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박기돈
임채진
윤석정
권선덕
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주식회사 인코스팜
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Abstract

PURPOSE: A biological sample analysis system for disease diagnosis and an analysis method of the biological sample for the disease diagnosis using the same are provided to maximize the reaction participation amount of biological samples for disease diagnosis by using a 3D matrix structure with a fixated component for capture recognizability, thereby improving the sensitivity of the diagnosis. CONSTITUTION: A fixation apparatus for capture recognizability for biological sample analysis for disease diagnosis comprises: a column(2) with an inner space in which both ends are open; a matrix(4) placed inside the column in which a component for capture recognizability is fixated; a porous membrane(3) which is placed inside the column and contacts the upper and lower part of the matrix in which the component for capture recognizability is fixated; and a syringe pump(1) which is placed inside the column and has a set distance from the matrix and porous membrane. An analysis method of the biological sample for the disease diagnosis comprises steps of: a step of contacting one end of a fixation device for the component for capture recognizability with a sample collecting device; a step of reacting analytes inside the sample with the component for capture recognizability inside the matrix by drawing the sample in a sample collecting device into an inner column through operating the syringe pump of the fixation device of the component for capture recognizability; a step of washing unreacted components in the matrix by drawing a washing liquid from a washing device into the inner column by operating the syringe pump of the fixation device of the component for capture recognizability; and a step of detecting a conjugate of the analytes and the components reacted in the matrix by drawing a detection reagent from a detection reagent processing unit into the inner column by operating the syringe pump of the fixation device of the component for capture recognizability. [Reference numerals] (AA) Sample collecting device; (BB,DD) Washing device; (CC,EE) Detection reagent processing device

Description

질병 진단용 생물학적 시료 분석 시스템 및 이를 이용한 질병 진단용 생물학적 시료 분석 방법 {System for analyzing biological sample and method for analyzing biological sample using the system}Biological sample analysis system for disease diagnosis and method for analyzing biological sample using disease {System for analyzing biological sample and method for analyzing biological sample using the system}

본 발명은 포획인식성분이 고정화된 3차원 매트릭스 구조체를 이용하여 질병 진단을 위한 생물학적 시료의 반응 참여량을 극대화함으로써 진단의 민감성을 향상시킨 생물학적 시료 분석 시스템, 및 이를 이용한 질병 진단용 생물학적 시료 분석 방법에 관한 것이다.The present invention provides a biological sample analysis system that improves the sensitivity of diagnosis by maximizing the reaction participation of a biological sample for disease diagnosis using a three-dimensional matrix structure in which a capture recognition component is immobilized, and a biological sample analysis method using the same. It is about.

수의, 국방, 식품 그리고 의료분야와 같은 다양한 분야에서는 오염, 변이 및 질병의 발생을 검출하기 위하여 핵산의 변화, 세포의 변화 및 단백질의 변화 정도를 측정하는 기술을 발전시켜 왔다. 특히 단백질의 변화 정도를 측정하는 기술은 항원-항체 반응과 같은 아주 독특하고 친밀도가 높은 결합 방식을 이용해 측정하므로 생체 인식 반응의 특이성 및 친화성을 높이고, 분석 원리를 보편화하고, 더불어 이를 응용한 다양한 분석 시스템이 개발되어 왔다.Various fields, such as veterinary, defense, food and medical, have developed techniques for measuring the extent of nucleic acid changes, cellular changes and protein changes to detect the occurrence of contamination, mutations and diseases. In particular, the technique for measuring the degree of protein change is measured using a very unique and intimate binding method such as an antigen-antibody reaction, thereby increasing the specificity and affinity of the biometric reaction, making the analysis principle universal, and applying various Analytical systems have been developed.

이의 예로서, 멀티웰 마이크로플레이트를 고정화 대상으로 사용해 시료 내의 단백질 및 항체의 존재와 농도를 측정하는 ELISA(enzyme-linked immunosolvent assay) 방법의 개발로 다양한 진단 및 분석이 이뤄질 수 있는 계기가 마련되었는데, 이 방법은 단백질이나 항체를 우선 고정화 대상이 되는 위치에 고정화 시켜 표면을 제조하고 상기 표면에 목적 단백질이 혼합되어 있는 시료용액을 일정 시간 반응시킨 뒤, 목적 단백질을 감지할 수 있는 항체 등을 이용해 이를 인식하고 이에 대한 결합을 결합되어진 효소의 발색반응을 통해 정량하는 방법이다. As an example, the development of an enzyme-linked immunosolvent assay (ELISA) method that measures the presence and concentration of proteins and antibodies in a sample using multiwell microplates as an immobilization target has provided an opportunity for various diagnosis and analysis. This method prepares a surface by immobilizing a protein or antibody at a position to be immobilized first, and reacts a sample solution in which the target protein is mixed on the surface for a predetermined time, and then uses an antibody or the like that can detect the target protein. This method recognizes and quantifies the binding to the enzyme through the color reaction of the enzyme.

그러나 상기와 같은 2차원 고정 방법은 작은 면적에 고밀도의 생체분자를 고정하기가 어렵고, 또한 결합된 생체분자들의 생리활성 기능을 보존하기 어렵다. 또한, 환자의 질병 진단의 경우 혈액이나 조직 등의 생물학적 시료에서 얻어지는 단백질의 양은 극소량인데, 상기 방법으로는 분석 범위가 단백질의 경우 10pg/ml 내지 1ug/ml 또는 감염 원인 물질(예로 바이러스나 세균)의 경우 1 X 105 particle/ml 이상이 존재해야만 검출이 가능하며, 이는 PCR을 이용한 방법보다 10배 이상 민감도가 떨어지는 수치이다.However, the two-dimensional fixation method as described above is difficult to fix high-density biomolecules in a small area, and also difficult to preserve the bioactive function of the biomolecules bound thereto. In addition, the amount of protein obtained from a biological sample such as blood or tissue is very small for the diagnosis of a disease of a patient, and the analysis range is 10 pg / ml to 1 ug / ml for a protein or an infectious agent (for example, a virus or a bacterium). In the case of 1 x 10 5 particles / ml or more can be detected, which is 10 times less sensitive than the PCR method.

이후 세공성 멤브레인 등에 단백질 및 항체를 결합시켜 이와 상응하는 항체 및 단백질의 존재를 예측하는 고속진단키트의 개발이 이루어지고, 바이오센서 어레이칩, 랩온어칩 등과 같은 정밀검사가 가능한 자동화 진단기기가 개발 및 공급되고 있으나, 여전히 낮은 민감도를 가지고 있으며, 감염에 대한 검출에는 주로 사용되지 않고 있다. 최근에는 바이오 기술과 나노 기술이 융합된 나노-바이오 센서 기술이 각광받으며, 그 결과로 나노 센서의 개념 및 진동형 캔틸레버를 기반으로 하는 면역분석 방법 등이 보고된 바가 있으나 아직 일반적으로 이용하기에 한계가 존재하고 있다.After that, the development of a high-speed diagnostic kit that predicts the presence of a corresponding antibody and protein by binding proteins and antibodies to a porous membrane, etc., and an automated diagnostic device capable of precise inspection such as a biosensor array chip and a lab-on-a-chip And supplied, but still have low sensitivity and are not used primarily for detection of infections. Recently, nano-biosensor technology, which is a fusion of biotechnology and nanotechnology, has been in the spotlight. As a result, the concept of nanosensors and immunoassay methods based on vibrating cantilevers have been reported. It exists.

이와 같이, 기존의 연구들은 나노화, 집적화 및 간편화를 추구하고 있으나, PCR 등과 같은 검출 기법보다 검출 제한점이 높은 단점을 극복하지 못하기에 실제 현장에서의 사용능이 떨어지는 한계를 드러내고 있다.As described above, the existing studies are pursuing nano-integration, integration, and simplicity, but since the detection limitations are higher than those of detection techniques such as PCR, the existing researches reveal limitations in the practical field.

따라서, 본 발명의 주된 목적은 포획인식성분이 고정화된 3차원 매트릭스 구조체를 이용하여 질병 진단을 위한 생물학적 시료의 반응 참여량을 극대화함으로써, 시료 내에 소량으로 존재하는 분석물질의 검출 감도를 획기적으로 높일 수 있는 수단으로써, 질병 진단용 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치. 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, the main object of the present invention is to maximize the reaction participation of the biological sample for disease diagnosis using the three-dimensional matrix structure in which the capture recognition component is immobilized, thereby dramatically increasing the detection sensitivity of the analyte present in the sample in a small amount. A capture recognition component immobilization device for analyzing a biological sample for diagnosing a disease as a means to be obtained. And to provide a method for producing the same.

또한, 본 발명의 목적은 상기 포획인식성분 고정화 장치를 포함하는 질병 진단용 생물학적 시료 분석 시스템을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a biological sample analysis system for diagnosing a disease comprising the capture recognition component immobilization device.

또한, 본 발명의 목적은 질병 진단용 생물학적 시료 분석 시스템을 이용한 질병 진단용 생물학적 시료 분석 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a biological sample analysis method for disease diagnosis using a biological sample analysis system for disease diagnosis.

상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은As one aspect for achieving the above object, the present invention

양 끝이 오픈되어 있으며 내부에 공간을 가지는 컬럼;A column having both ends open and having a space therein;

상기 컬럼 내에 존재하며 포획인식성분이 고정화된 매트릭스;A matrix present in the column and immobilized with capture components;

상기 컬럼 내에 존재하며 포획인식성분이 고정화된 매트릭스의 상단 및 하단에 접촉되어 있는 다공성 막; 및A porous membrane present in the column and in contact with the top and bottom of the matrix to which the capture recognition component is immobilized; And

상기 컬럼 내에 존재하며 상기 매트릭스 및 다공성 막과 거리를 두고 상부에 존재하는 시린지 펌프를 포함하는A syringe pump present in the column and at a distance from the matrix and the porous membrane;

질병 진단용 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치에 관한 것이다.A capture recognition component immobilization device for analyzing biological samples for disease diagnosis.

본 명세서 내 도 1은 상기 포획인식성분 고정화 장치의 바람직한 구현예를 나타내고 있다. 그러나, 본 발명이 상기에 제한되는 것은 아니다.1 in the present specification shows a preferred embodiment of the capture recognition component immobilization device. However, the present invention is not limited to the above.

또 하나의 양태로서, 본 발명은As another aspect, the present invention

상기 질병 진단용 포획인식성분 고정화 장치;The capture recognition component immobilization device for diagnosing the disease;

시료 수집 장치;A sample collection device;

세척 장치; 및Washing device; And

검출 시약 처리 장치를 포함하는,Comprising a detection reagent processing apparatus,

질병 진단용 생물학적 시료 분석 시스템에 관한 것이다.A biological sample analysis system for disease diagnosis.

본 명세서 내 도 1은 상기 생물학적 시료 분석 시스템의 바람직한 구현예를 나타내고 있다. 그러나, 본 발명이 상기에 제한되는 것은 아니다.1 in the present specification shows a preferred embodiment of the biological sample analysis system. However, the present invention is not limited to the above.

또 하나의 양태로서, 본 발명은As another aspect, the present invention

포획인식성분을 매트릭스에 고정하는 단계;Fixing the capture recognition component to the matrix;

포획인식성분이 고정화되어 있는 매트릭스를 컬럼 내에 침적시키는 단계; 및Depositing a matrix in which the capture recognition component is immobilized in the column; And

컬럼 내에 시린지 펌프를 위치시키는 단계를 포함하는Positioning the syringe pump in the column

질병 진단용 포획인식성분 고정화 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a capture recognition component immobilization device for disease diagnosis.

또 하나의 양태로서, 본 발명은 As another aspect, the present invention

포획인식성분 고정화 장치의 한 쪽 말단을 시료 수집 장치에 접촉시키는 단계;Contacting one end of the capture recognition component immobilization device with the sample collection device;

상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 시료 수집 장치 내에 존재하는 시료를 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스 내 포획인식성분과 시료 내 분석물질을 반응시키는 단계;Operating a syringe pump of the capture recognition component immobilization device to suck a sample present in the sample collection device into a column to react the capture recognition component in the matrix with the analyte in the sample;

상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 세척 장치 내에 존재하는 세척 용액을 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스에서 반응에 참여하지 않은 성분들을 세척하는 단계; 및Operating a syringe pump of the capture recognition component immobilization device to suck the washing solution present in the cleaning device into the column to wash components not involved in the reaction in the matrix; And

상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 검출 시약 처리 장치 내 존재하는 검출 시약을 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스에서 반응한 포획인식성분 및 분석물질의 결합체를 검출하는 단계를 포함하는Operating a syringe pump of the capture recognition component immobilization device to draw a detection reagent present in the detection reagent processing device into the column to detect a combination of the capture recognition component and the analyte reacted in the matrix;

질병 진단용 생물학적 시료 분석 방법에 관한 것이다.It relates to a method for analyzing biological samples for disease diagnosis.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명에서, 상기 '생물학적 시료'란 질병 진단을 위한 표지물질(분석물질)이 포함되어 있는 모든 생체 유래의 샘플 물질을 의미하며, 예를 들어 혈액, 혈장, 혈청, 림프, 타액, 소변, 조직 파쇄액, 배양액, 정액, 땀, 골수액, 안구액, 뇌추출물, 척수액, 관절액, 흉선액, 복수, 양막액 및 기타 분석물질이 포함되어 있는 여타의 모든 생물학적 용액을 포함할 수 있다. 바람직하게는 혈액, 타액 등을 주로 사용할 수 있다.In the present invention, the 'biological sample' means a sample material of all living organisms containing a labeling substance (analyte) for diagnosing a disease, for example, blood, plasma, serum, lymph, saliva, urine, tissue It may include crushed fluid, culture fluid, semen, sweat, bone marrow fluid, ocular fluid, brain extract, spinal fluid, joint fluid, thymus fluid, ascites, amniotic fluid and any other biological solution that contains other analytes. Preferably, blood, saliva, etc. can be mainly used.

본 발명에서, 상기 '분석물질'이란 생물학적 시료 내에 포함되어 있으며 진단을 하기 위한 판단 대상이 되는 표지물질을 의미하며, 예를 들어 아미노산, 단백질, 펩타이드, 효소, 호르몬, 리간드, 수용체, 항원, 항체, 항체 단편, 코팩터 등을 포함할 수 있다. In the present invention, the 'analyte' refers to a label included in a biological sample and to be diagnosed, for example, amino acids, proteins, peptides, enzymes, hormones, ligands, receptors, antigens, antibodies , Antibody fragments, cofactors, and the like.

본 발명에서, 상기 '포획인식성분' 이란 분석물질을 특이적으로 인식하여 결합할 수 있는 물질을 의미하며, 예를 들어 아미노산, 단백질, 펩타이드, 효소, 호르몬, 리간드, 수용체, 항원, 항체, 항체 단편, 코팩터, 합텐 등을 포함할 수 있다.In the present invention, the 'capture recognition component' means a substance capable of specifically recognizing and binding analytes, for example, amino acids, proteins, peptides, enzymes, hormones, ligands, receptors, antigens, antibodies, antibodies Fragments, cofactors, haptens, and the like.

예를 들어, 분석물질이 항체인 경우 포획인식성분은 그 항체에 의해 인식되는 항원 단백질일 수 있고, 역으로 분석물질이 항원과 같은 단백질인 경우 포획인식성분은 목적 항원을 선별적으로 인식할 수 있는 항체가 될 수 있다. 또 다른 예로, 분석물질이 리간드인 경우 포획인식성분은 그 리간드에 의해 특이적으로 인식되는 리셉터 단백질일 수 있고, 역으로 분석물질이 리셉터 단백질인 경우 포획인식성분은 그의 리간드가 될 수 있다.For example, when the analyte is an antibody, the capture recognition component may be an antigenic protein recognized by the antibody. Conversely, when the analyte is a protein such as an antigen, the capture recognition component may selectively recognize the target antigen. Can be an antibody. As another example, when the analyte is a ligand, the capture recognition component may be a receptor protein specifically recognized by the ligand, and conversely, when the analyte is a receptor protein, the capture recognition component may be its ligand.

본 발명은 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치를 제공함에 있어서, 포획인식성분이 고정화된 3차원 매트릭스 구조체를 이용함으로써 생물학적 시료의 반응 참여량을 극대화함으로써 진단의 민감성을 향상시킴을 특징으로 한다.The present invention provides an apparatus for immobilizing a capture recognition component for analyzing a biological sample, by using a three-dimensional matrix structure in which the capture recognition component is immobilized, thereby maximizing the reaction participation of the biological sample, thereby improving sensitivity of diagnosis. .

이러한 본 발명의 포획인식성분 고정화 장치는, 구체적으로, The capture recognition component immobilization device of the present invention is specifically,

양 끝이 오픈되어 있으며 내부에 공간을 가지는 컬럼;A column having both ends open and having a space therein;

상기 컬럼 내에 존재하며 포획인식성분이 고정화된 매트릭스;A matrix present in the column and immobilized with capture components;

상기 컬럼 내에 존재하며 포획인식성분이 고정화된 매트릭스의 상단 및 하단에 각각 층을 이루는 다공성 막; 및A porous membrane present in the column and layered on top and bottom of the matrix to which the capture recognition component is immobilized; And

상기 컬럼 내에 존재하며 상기 매트릭스 및 다공성 막과 거리를 두고 상부에 존재하는 시린지 펌프를 포함한다.And a syringe pump present in the column and at a distance from the matrix and the porous membrane.

본 발명의 포획인식성분 고정화 장치의 기본 지지체를 제공하는 컬럼은, 양 끝이 오픈되어 있으며 내부에 공간을 가지고 있어, 내부에 매트릭스, 다공성 막 및 시린지 펌프가 위치할 수 있으며, 오픈된 한 쪽 말단을 통하여 시료, 세척 용액 또는 검출 시약 등이 내부 공간으로 흡입되거나 배출될 수 있는 구조를 가진다. 이러한 컬럼의 재질로는 특별한 제한은 없으나, 예를 들어 유리, HDPE (high density polyethylene) 또는 PET (ethylene terephthalate)와 같은 투명이면서 대량 제조가 용이한 재질을 활용해 제조할 수 있다.The column providing the basic support of the capture recognition component immobilization device of the present invention is open at both ends and has a space therein, such that a matrix, a porous membrane and a syringe pump can be located therein, and one open end Through the sample, the washing solution or the detection reagent has a structure that can be inhaled or discharged into the interior space. The material of the column is not particularly limited, but may be manufactured using a transparent and easy-to-use material such as glass, high density polyethylene (HDPE) or ethylene terephthalate (PET).

바람직하게, 상기 컬럼의 오픈된 한 쪽 말단은 점점 폭이 좁아지는 구조를 형성하여 그 말단이 바늘과 같은 통로를 형성할 수 있으며, 이러한 개구부를 통하여 시료, 세척 용액 또는 검출 시약 등이 내부 공간으로 흡입되거나 배출되는 것이 바람직하다.Preferably, the open one end of the column forms a narrower structure, the end of which may form a needle-like passage, through which the sample, the washing solution, the detection reagent, or the like passes into the inner space. It is preferred to be inhaled or discharged.

본 발명의 포획인식성분이 고정화된 매트릭스는, 포획인식성분을 비가역적 공유결합을 형성시켜 단단히 고정시킬 수 있는 물질로, 다공성 매트릭스가 바람직하며, 예를 들어, 고분자 아가로즈, 셀룰로즈, 유리 비드, 실리카, 알루미나, 지올라이트 등의 천연 매트릭스 또는 폴리아크릴아미드계 비드, 폴리메타크릴산계 비드, 폴리스티렌계 비드, 멤브레인 등의 합성 매트릭스 등과 같이 통상적으로 사용 가능하다.The matrix to which the capture recognition component of the present invention is immobilized is a material capable of firmly fixing the capture recognition component by forming an irreversible covalent bond, and a porous matrix is preferable. For example, the polymer agarose, cellulose, glass beads, Natural matrices such as silica, alumina, zeolite, or synthetic matrices such as polyacrylamide beads, polymethacrylic beads, polystyrene beads, membranes, and the like can be commonly used.

상기 매트릭스의 두께는 장치의 원하는 용도에 맞추어, 예를 들어 0.1㎛ 내지 100cm 두께 이상으로 변화시킬 수 있다. 상기 매트릭스는 단일 시트의 형태로 사용되거나 원하는 흡착 능력을 얻도록 적층된 형태로 사용될 수 있다.The thickness of the matrix can be varied, for example from 0.1 μm to 100 cm or more, to suit the desired use of the device. The matrix can be used in the form of a single sheet or in stacked form to achieve the desired adsorption capacity.

상기 매트릭스는 아민, 티올, 카르복실기, 에폭시, 포르밀, 트레실(tresyl), 히드록시숙신이미드 에스테르, 술폰산, 일차 아민, 4 차 아민, 카르복실기, 시아노, 시클로헥실, 옥틸 및 옥타데실기, 옥시레인, N-카르복시숙신이미드 에스테르, 술포닐 에스테르, 이미다졸카바메이트 등의 반응성 링커가 외부 및/또는 외부 표면에 기능화되어 있어, 포획인식성분을 비가역적 공유결합을 형성시켜 단단히 고정시키게 된다.The matrix is amine, thiol, carboxyl group, epoxy, formyl, tresyl, hydroxysuccinimide ester, sulfonic acid, primary amine, quaternary amine, carboxyl group, cyano, cyclohexyl, octyl and octadecyl groups, Reactive linkers, such as oxylane, N-carboxysuccinimide esters, sulfonyl esters, imidazole carbamates, are functionalized on the outer and / or outer surfaces, thereby trapping the capture components in an irreversible covalent bond to secure them .

기존에 칩 기판에 사용되던 멤브레인 또는 고분자 매트릭스 지지체는 2차원적 구조체를 형성하였으므로 생체분자의 고정이 외부와 접촉하는 겉표면 주위로 제한되거나, 생체분자의 고정력을 높이기 위하여 공유적으로 결합할 경우 외부 환경에 민감한 효소나 기타 다른 단백질들의 생리활성을 유지하는 것에 제약을 가지는 문제가 있었다. 이에 반해, 본 발명의 다공성 매트릭스는 이미 생체분자가 고정된 개개의 비드를 가지고 3차원 구조체를 만들기 때문에 표면적의 활용율이 높고, 또한 생체분자의 활성을 유지시키는 다양한 고정화 방법을 활용할 수 있어 장점이 크다.The membrane or polymer matrix support used in the chip substrate has formed a two-dimensional structure, so that the fixation of the biomolecules is limited around the outer surface in contact with the outside, or when covalently bonded to increase the holding force of the biomolecules, There was a problem with the restriction of maintaining the biological activity of environmentally sensitive enzymes and other proteins. On the contrary, the porous matrix of the present invention has a high advantage because the utilization of the surface area is high and the various immobilization methods for maintaining the activity of the biomolecule can be utilized because the three-dimensional structure is made from the individual beads in which the biomolecules are already fixed. .

본 발명에서 포획인식성분이 고정화된 매트릭스의 상단 및 하단에 각각 층을 이루는 다공성 막은, 매트릭스의 유출을 방지하기 위하여 매트릭스의 상단 및 하단에 덧입히는 것으로, 컬럼 내부에 다공성 막을 형성하고 그 위에 매트릭스 용액을 적당량 넣어 바닥에서부터 순차적으로 쌓이게 한 후 그 상부를 다공성 막으로 덮어 외부로의 유출을 원천적으로 차단하게 된다.In the present invention, the porous membrane layered on the upper and lower ends of the matrix having the capture recognition component immobilized thereon is coated on the upper and lower ends of the matrix to prevent the outflow of the matrix, and forms a porous membrane inside the column and the matrix solution thereon. After putting the appropriate amount to build up sequentially from the bottom to cover the top of the porous membrane to prevent the outflow to the outside.

상기 다공성 막은 매트릭스 또는 매트릭스에 고정화된 포획인식성분은 통과시킬 수 없으나, 컬럼의 말단 통로를 통해 유입되는 시료, 세척용액 또는 검출시약 등은 통과시킴으로써, 매트릭스 내에서 포획인식성분과 시료, 세척용액 또는 검출시약 등이 반응할 수 있도록 한다.The porous membrane cannot pass through the matrix or the capture recognition component immobilized on the matrix, but passes through the sample, the washing solution or the detection reagent, etc., which enter through the terminal passage of the column, thereby trapping the capture recognition component and the sample, the washing solution or the like in the matrix. Allow detection reagents to react.

본 발명에서 시린지 펌프는, 컬럼 내에서 미끄러지거나 회전적으로 이동할 수 있는 당업계에 공지된 임의 유형의 펌프, 예를 들어 회전 펌프, 피스톤 펌프 등을 포함하여 가압 또는 감압에 의하여 시료 및 각종 용액을 컬럼의 하부에 바늘과 같은 통로를 통하여 적절하게 왕래시키며 반응에 참여하게 할 수 있다. The syringe pump in the present invention includes any type of pump known in the art that can slide or rotate in the column, such as rotary pumps, piston pumps, and the like, to heat the sample and various solutions by pressurization or depressurization. In the lower part of the through the needle-like passage can be appropriately involved in the reaction.

예를 들어, 피스톤을 인출하여 시료 및 각종 용액을 컬럼 하부의 통로를 통하여 컬럼 내 밀폐된 공기 공간으로 흡인하는 경우, 흡인된 시료 등은 다공성 막을 통과하여 포획인식성분이 고정화되어 있는 매트릭스에 도달하여 반응이 일어날 수 있고, 반응 후에는 피스톤을 확장하여 시료 등이 다공성 막을 통과하여 컬럼 밖으로 배출될 수 있다.For example, when the piston is withdrawn and the sample and various solutions are sucked into the closed air space in the column through the passage under the column, the sucked sample passes through the porous membrane and reaches the matrix in which the capture recognition component is immobilized. The reaction may occur, and after the reaction, the piston may be expanded to allow the sample or the like to pass through the porous membrane and exit the column.

본 발명은 상기 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치를 제조하는 방법을 또한 제공하며, 바람직하게 상기 제조 방법은The present invention also provides a method for producing a capture recognition component immobilization device for analyzing the biological sample, preferably the manufacturing method

포획인식성분을 매트릭스에 고정하는 단계;Fixing the capture recognition component to the matrix;

포획인식성분이 고정화되어 있는 매트릭스를 컬럼 내에 침적시키는 단계; 및Depositing a matrix in which the capture recognition component is immobilized in the column; And

컬럼 내에 시린지 펌프를 넣는 단계를 포함할 수 있다.Injecting a syringe pump into the column.

상기 1단계는 포획인식성분을 매트릭스에 고정하는 단계로, 사용 가능한 매트릭스는 고분자 아가로즈, 셀룰로즈, 유리 비드, 실리카, 알루미나, 지올라이트 등의 천연 매트릭스 또는 폴리아크릴아미드계 비드, 폴리메타크릴산계 비드, 폴리스티렌계 비드, 멤브레인 등의 합성 매트릭스 등과 같이 통상적으로 사용 가능한 다공성 매트릭스일 수 있으며, 아민, 티올, 카르복실기, 에폭시, 포르밀, 트레실(tresyl), 히드록시숙신이미드 에스테르, 술폰산, 일차 아민, 4 차 아민, 카르복실기, 시아노, 시클로헥실, 옥틸 및 옥타데실기, 옥시레인, N-카르복시숙신이미드 에스테르, 술포닐 에스테르, 이미다졸카바메이트 등의 반응성 링커가 외부 및/또는 외부 표면에 기능화되어 있어, 포획인식성분을 비가역적 공유결합을 형성시켜 단단히 고정하게 된다.The first step is to fix the capture recognition component to the matrix, the usable matrix is a natural matrix such as polymer agarose, cellulose, glass beads, silica, alumina, zeolite or polyacrylamide beads, polymethacrylic acid beads It may be a porous matrix commonly used, such as synthetic matrices such as polystyrene beads, membranes, and the like, and may be amine, thiol, carboxyl group, epoxy, formyl, tresyl, hydroxysuccinimide ester, sulfonic acid, primary amine Reactive linkers such as quaternary amines, carboxyl groups, cyano, cyclohexyl, octyl and octadecyl groups, oxiranes, N-carboxysuccinimide esters, sulfonyl esters, imidazole carbamates, etc. Functionalized, the capture recognition component is tightly fixed by forming an irreversible covalent bond.

상기 2단계는 포획인식성분이 고정화되어 있는 매트릭스를 컬럼 내에 침적시키는 단계로, 유리, HDPE, PET 등 투명이면서 대량 제조가 용이한 재질로 된 컬럼 내에 우선 매트릭스 유출을 방지하기 위한 다공성 막을 형성시키고, 그 위에 매트릭스 용액을 적당량 넣어 바닥에서부터 순차적으로 쌓이게 한 후 그 상부를 다공성 막으로 덮어 외부로의 유출을 원천적으로 차단할 수 있다. 또한, 상기 컬럼의 하부에는 좁고 오픈된 통로가 있어 시료 및 각종 용액을 적절하게 왕래시키며 반응에 참여하게 할 수 있다.In the second step, a matrix in which the capture recognition component is immobilized is deposited in a column, and a porous membrane is first formed in a column made of a transparent, mass-produced material such as glass, HDPE, PET, etc. An appropriate amount of the matrix solution is put thereon to be sequentially stacked from the bottom, and then the top is covered with a porous membrane to prevent the outflow to the outside. In addition, there is a narrow open passage at the bottom of the column to allow the sample and various solutions to pass through and to participate in the reaction.

상기 3단계는 컬럼 내에 시린지 펌프를 넣는 단계로, 상기 시린지 펌프는 회전 펌프, 피스톤 펌프 등 당업계에 공지된 임의 유형의 폄프를 사용할 수 있으며, 상기 매트릭스 및 다공성 막과 거리를 두고 상부에 존재하는 것이 바람직하다.The third step is to put the syringe pump in the column, the syringe pump may use any type of pump known in the art, such as a rotary pump, a piston pump, it is present at a distance from the matrix and the porous membrane It is preferable.

본 발명은 상기 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치를 이용하여, 생물학적 시료의 반응 참여량을 극대화함으로써 진단의 민감성을 향상시킨 질병 진단용 생물학적 시료 분석 시스템을 또한 제공한다.The present invention also provides a biological sample analysis system for diagnosing diseases by using a capture recognition component immobilization device for analyzing a biological sample, thereby improving sensitivity of diagnosis by maximizing a reaction participation amount of the biological sample.

이러한 본 발명의 생물학적 시료 분석 시스템은, 구체적으로The biological sample analysis system of the present invention, specifically

상기 포획인식성분 고정화 장치;The capture recognition component immobilization device;

시료 수집 장치;A sample collection device;

세척 장치; 및Washing device; And

검출 시약 처리 장치를 포함한다.Detection reagent processing apparatus.

본 발명에서 상기 포획인식성분 고정화 장치는 상술한 바와 같다.In the present invention, the capture recognition component immobilization device is as described above.

본 발명에서 시료 수집 장치는 혈액, 혈장, 혈청, 림프, 타액, 소변, 조직 파쇄액, 배양액, 정액, 땀, 골수액, 안구액, 뇌추출물, 척수액, 관절액, 흉선액, 복수, 양막액 및 기타 분석물질이 포함되어 있는 여타의 모든 생물학적 용액을 포함하는 시료를 포함하는 장치이다.In the present invention, the sample collection device includes blood, plasma, serum, lymph, saliva, urine, tissue disruption fluid, culture fluid, semen, sweat, bone marrow fluid, ocular fluid, brain extract, spinal fluid, joint fluid, thymus fluid, ascites, amniotic fluid and A device containing a sample containing all other biological solutions containing other analytes.

본 발명에서 세척 장치는, 통상적으로 사용하는 염 또는 세척 용액을 포함하는 장치이다. 세척 용액으로는, 예를 들어 PBS (phosphate buffered saline), Triton X100, BSA (bovine serum albumen), Tween 20, Tris, Tris/EDTA(TE), HEPES, TES, PIPES 등을 예시할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the washing device is a device containing a salt or washing solution that is commonly used. Examples of the washing solution include phosphate buffered saline (PBS), Triton X100, bovine serum albumen (BSA), Tween 20, Tris, Tris / EDTA (TE), HEPES, TES, PIPES, and the like. The scope of the invention is not limited thereto.

본 발명에서 검출 시약 처리 장치는 포획인식성분 및 분석물질로 구성된 결합체 (예, 항원-항체 복합체, 리간드-수용체 복합체 등)를 특이적으로 인식하는 검출 시약을 포함하는 장치로, 상기 검출 시약은 검출용 항체가 바람직하다. 검출용 항체의 경우에는 적절한 기질과 반응시 검출가능 신호를 생성할 수 있는 효소로 표지된 폴리클로날 항체 또는 모노클로날 항체를 사용할 수 있으며, 그 효소의 예로는 허스래디시 퍼옥시다제(horseradish peroxidase) 등의 퍼옥시다제 효소류 또는 알칼리성 인산분해효소(alkaline phosphatase) 등과 같이 통상적으로 사용하는 모든 효소를 다 사용할 수 있다.In the present invention, the detection reagent processing apparatus includes a detection reagent that specifically recognizes a conjugate (eg, an antigen-antibody complex, a ligand-receptor complex, etc.) composed of a capture recognition component and an analyte, wherein the detection reagent is detected. Preferred antibodies are preferred. In the case of a detection antibody, a polyclonal antibody or a monoclonal antibody labeled with an enzyme capable of generating a detectable signal upon reaction with an appropriate substrate may be used. Examples of the enzyme include horseradish peroxidase. All enzymes commonly used, such as peroxidase enzymes, such as) or alkaline phosphatase, etc. can be used.

본 발명의 생물학적 시료 분석 시스템은 분석 방법에 따라 세척 장치 및/또는 검출 시약 처리 장치를 2 이상 포함할 수 있으며, 시료 수집 장치, 세척 장치 및 검출 시약 처리 장치를 순차적으로 자동 분석할 수도 있고, 반대로 반응 순서를 인위적으로 조정하여 수동 분석할 수도 있다.The biological sample analysis system of the present invention may include two or more washing devices and / or detection reagent processing devices according to an analysis method, and may automatically analyze the sample collection device, the cleaning device and the detection reagent processing device sequentially, or vice versa. Manual analysis can also be achieved by artificially adjusting the order of reactions.

이하, 상기 분석 시스템을 이용한 생물학적 시료 분석 방법을 단계별로 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the biological sample analysis method using the analysis system will be described in more detail step by step.

본 발명의 생물학적 시료 분석 방법은,The biological sample analysis method of the present invention,

포획인식성분 고정화 장치의 한 쪽 말단을 시료 수집 장치에 접촉시키는 단계;Contacting one end of the capture recognition component immobilization device with the sample collection device;

상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 시료 수집 장치 내에 존재하는 시료를 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스 내 포획인식성분과 시료 내 분석물질을 반응시키는 단계;Operating a syringe pump of the capture recognition component immobilization device to suck a sample present in the sample collection device into a column to react the capture recognition component in the matrix with the analyte in the sample;

상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 세척 장치 내에 존재하는 세척 용액을 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스에서 반응에 참여하지 않은 성분들을 세척하는 단계;Operating a syringe pump of the capture recognition component immobilization device to suck the washing solution present in the cleaning device into the column to wash components not involved in the reaction in the matrix;

상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 검출 시약 처리 장치 내 존재하는 검출 시약을 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스에서 반응한 포획인식성분 및 분석물질의 결합체를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.And operating a syringe pump of the capture recognition component immobilization device to suck the detection reagent present in the detection reagent processing device into the column to detect a combination of the capture recognition component and the analyte reacted in the matrix.

상기 1단계는 '시료 접촉 단계'로, 포획인식성분 고정화 장치의 오픈된 한 쪽 말단이 시료 수집 장치 내 시료와 접촉함으로써 시료가 고정화 장치의 컬럼 내부로 흡입될 수 있도록 위치시키는 단계이며, 자동화 또는 수동화에 의할 수 있다.The first step is a “sample contact step”, in which one open end of the capture recognition component immobilization device contacts the sample in the sample collection device so that the sample can be sucked into the column of the immobilization device. It may be by passiveization.

사용 가능한 시료는 혈액, 혈장, 혈청, 림프, 타액, 소변, 조직 파쇄액, 배양액, 정액, 땀, 골수액, 안구액, 뇌추출물, 척수액, 관절액, 흉선액, 복수, 양막액 및 기타 분석물질이 포함되어 있는 여타의 모든 생물학적 용액을 포함하는 시료로, 바람직하게는 혈액, 타액 등을 주로 사용할 수 있다. 이 중에서 혈액의 경우 분석물질 이외에 다양한 생체 내 고분자 및 저분자 물질들이 포함되어 있어 포획인식성분과의 백그라운드 반응이 일어날 확률이 높으며 다양한 세포도 공존하고 있기 때문에, 혈액 시료 수집 장치의 경우에는 혈액 응고 억제제와 단백질분해효소 억제제를 함유하는 최소 5배 희석할 수 있는 용액을 준비하여 포획인식성분과 분석물질 간의 결합을 방해하지 않도록 예비하는 것이 바람직하다.Samples available include blood, plasma, serum, lymph, saliva, urine, tissue lysate, culture fluid, semen, sweat, bone marrow fluid, eye fluid, brain extract, spinal fluid, joint fluid, thymus fluid, ascites, amniotic fluid and other analytes. As a sample containing all other biological solutions contained therein, preferably blood, saliva, and the like can be mainly used. Among them, blood contains various biomolecules and low-molecular substances in addition to the analyte, which is highly likely to cause background reactions with capture components and coexist with various cells. It is desirable to prepare a solution that can be diluted at least 5-fold containing a protease inhibitor so that it does not interfere with the binding between the capture recognition component and the analyte.

상기 2단계는 '시료 반응 단계'로, 상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 시료 수집 장치 내에 존재하는 시료를 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스 내 포획인식성분과 시료 내 분석물질을 반응시키는 단계이다.The second step is a “sample reaction step”, which operates a syringe pump of the capture recognition component immobilization device to suck a sample present in the sample collection device into a column to react the capture recognition component in the matrix with the analyte in the sample. Step.

상기 시린지 펌프는 컬럼 내에서 매트릭스 및 다공성 막과 거리를 두고 상부에 존재하며, 예컨대 피스톤 펌프를 사용하는 경우, 피스톤을 인출하여 컬럼 내부 압력을 감소시킴으로써 시료 장치 내 시료가 컬럼 말단의 통로를 통하여 컬럼 내부로 이동시킬 수 있다. 컬럼 내부로 이동한 시료는 다공성 막을 통과하여 매트릭스에 도달하며, 매트릭스에 고정화된 포획인식성분과 반응하여, 시료 내 분석물질과 포획인식성분 간에 특이적 결합체가 형성될 수 있다 (예, 항원-항체 복합체, 리간드-수용체 복합합체 등). 이후, 피스톤을 확장하여 컬럼 내부 압력을 증가시킴으로써, 매트릭스에서 반응에 참여하지 않은 시료들이 다시 다공성 막을 통과한 후 컬럼 말단을 통하여 컬럼 내부로 배출될 수 있다.The syringe pump is at the top at a distance from the matrix and the porous membrane in the column. For example, when using a piston pump, the sample in the sample device is forced through the passage at the end of the column by drawing the piston to reduce the internal pressure of the column. You can move it inside. Samples moved into the column pass through the porous membrane to the matrix and react with the capture components immobilized on the matrix, thereby forming specific binding between the analyte and the capture components in the sample (eg, antigen-antibody). Complexes, ligand-receptor complexes, etc.). Then, by expanding the piston to increase the internal pressure of the column, samples that do not participate in the reaction in the matrix can be passed through the porous membrane and then discharged into the column through the column ends.

상기 3단계는 '세척 단계'로, 상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 세척 장치 내에 존재하는 세척 용액을 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스에서 반응에 참여하지 않은 성분들을 세척하는 단계이다.The third step is a washing step, in which a syringe pump of the capture recognition component immobilization device is operated to suck the washing solution present in the cleaning device into the column, thereby washing the components that do not participate in the reaction in the matrix.

상기 세척 단계는 매트릭스에서 반응에 참여하지 않은 물질들을 세척하기 위한 단계로, 우선 포획인식성분 고정화 장치의 한 쪽 말단을 세척 장치에 접촉시킨 후, 상기 2단계와 마찬가지의 원리로 피스톤을 움직여 컬럼 내부의 압력을 변화시킴으로써 세척 용액이 매트릭스에서 반응에 참여하지 않은 물질들을 세척하게 할 수 있다. 세척이 완료된 후에는 피스톤 운동을 통하여 세척 용액을 컬럼 밖으로 배출할 수 있다.The washing step is a step for washing substances not participating in the reaction in the matrix. First, one end of the capture recognition element fixing device is contacted with the washing device, and then the piston is moved in the column in the same principle as in step 2 above. By varying the pressure of the cleaning solution, the cleaning solution can be used to clean materials that did not participate in the reaction in the matrix. After the wash is completed, the wash solution can be discharged out of the column via a piston movement.

상기 4단계는 '검출 단계'로, 상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 검출 시약 처리 장치 내 존재하는 검출 시약을 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스에서 반응한 포획인식성분 및 분석물질의 결합체를 검출하는 단계이다.The fourth step is a 'detection step', in which a syringe pump of the capture recognition component immobilization device is operated to draw a detection reagent present in the detection reagent processing device into a column, and a combination of the capture recognition component and the analyte reacted in the matrix. It is a step of detecting.

상기 검출 단계는 매트릭스에서 분석물질 및 포획인식성분 간의 결합체를 검출하기 위한 단계로, 우선 포획인식성분 고정화 장치의 한 쪽 말단을 검출 시약 처리 장치에 접촉시킨 후, 상기 2단계와 마찬가지의 원리로 피스톤을 움직여 컬럼 내부의 압력을 변화시킴으로써 검출 시약이 매트릭스 내 분석물질 및 포획인식성분 간의 결합체를 검출할 수 있도록 할 수 있다. 검출 시약과의 반응이 완료된 후에는 피스톤 운동을 통하여 검출 시약 용액을 컬럼 밖으로 배출할 수 있다.The detecting step is to detect the conjugate between the analyte and the capture recognition component in the matrix. First, one end of the capture recognition component immobilization device is contacted with the detection reagent processing device, and then the piston is operated in the same principle as in step 2 above. By changing the pressure inside the column by moving the detection reagent, the detection reagent can detect the conjugate between the analyte and the capture component in the matrix. After the reaction with the detection reagent is completed, the detection reagent solution may be discharged out of the column through the piston movement.

나아가, 상기 분석 공정은 당업자가 적절하게 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대, 검출 단계 후에 추가적인 세척 단계 및 2차 검출 단계를 추가 실시할 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 단계들의 순서를 바꾸어 수행할 수 있다. 또한, 검출용 기질 용액을 반응하여 포획인식성분과 결합되어 있는 분석물질의 양을 정량적으로 검출하며, 검출 감도 조절을 통해 나타나는 신호의 세기를 조절하여 분석물질의 존재 여부를 음성 및 양성으로 판단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.Furthermore, the analytical process can be appropriately modified by those skilled in the art. For example, an additional washing step and a second detection step may be further performed after the detection step, and in some cases, the steps may be reversed. In addition, the amount of analyte bound to the capture recognition component is quantitatively detected by reacting the detection substrate solution, and the presence or absence of the analyte is judged to be negative or positive by controlling the intensity of the signal displayed by controlling the detection sensitivity. It may further comprise a step.

본 발명의 시료 분석 시스템은 포획인식성분이 고정화된 3차원 매트릭스 구조체를 이용하여 질병 진단을 위한 생물학적 시료의 반응 참여량을 극대화함으로써, 기존의 ELISA 방법과 대비하여 검출 한계치를 10~100배 향상시킬 수 있으므로, 질병 진단의 민감도를 향상시켜 수의, 의료, 공중보건, 환경, 식품 및 생명공학 산업 전반에 응용될 수 있다.The sample analysis system of the present invention uses a three-dimensional matrix structure in which a capture recognition component is immobilized to maximize the reaction participation rate of a biological sample for diagnosing a disease, thereby improving the detection limit by 10 to 100 times compared to the conventional ELISA method. As a result, the sensitivity of disease diagnosis can be improved and applied throughout the veterinary, medical, public health, environmental, food and biotechnology industries.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반응 용기 및 반응 방법을 도시한 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 시린지 펌프
2 : 컬럼
3 : 다공성 막
4 : 포획인식성분이 고정화된 매트릭스
도 2는 본 발명에 따른 측정방법에 따라 목적물질인 rabbit anti-BP26 IgG를 검출한 결과를 나타낸다.
1 is a view showing a reaction vessel and a reaction method according to an embodiment of the present invention.
Description of the Related Art [0002]
1: syringe pump
2: column
3: porous membrane
4: Matrix in which the capture recognition component is immobilized
Figure 2 shows the result of detecting the rabbit anti-BP26 IgG of the target material according to the measuring method according to the present invention.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

실시예Example 1. 포획인식성분의 고정화 및 침적 1. Immobilization and Deposition of Capture Recognition Components

본 발명에서는 통상적으로 사용되는 단백질 고정화 방법을 모두 사용할 수 있으며 그 방법을 제한하지는 않으며, 그 구체적인 실시예에서는 포획인식성분의 아민기와 결합해 고정화시키는 aminolink resin을 이용해 고정하는 방법을 서술하고 있으며, 본 실시예에서 사용하고 있는 포획인식성분은 소브루셀라균의 재조합 BP26 단백질이다.In the present invention, all commonly used protein immobilization methods may be used, and the method is not limited. The specific examples describe a method of immobilization using an aminolink resin immobilized by binding to an amine group of a capture recognition component. The capture recognition component used in the example is recombinant BP26 protein of Sobrucella.

우선, aminolink resin(Thermo Corporation) 2ml을 취해 컬럼에 넣고 0.1M sodium phosphate buffer, pH7.0으로 세척하고 포획인식성분과 NaCNBH3 용액을 각각 넣고 상온에서 두시간 반응하였다. 여액 제거 후에는 미반응 링커를 봉쇄하기 위해 1M Tris-Cl, pH7.4와 NaCNBH3 용액을 각각 넣고 상온에서 두시간 반응하였다. 여액 제거 후에는 1M NaCl 용액으로 침전되어 존재할 수 있는 미량의 포획인식성분을 모두 제거하고 PBS로 세척한 후 준비하였다. First, 2 ml of aminolink resin (Thermo Corporation) was taken into a column, washed with 0.1 M sodium phosphate buffer, pH 7.0, and each of the capture recognition component and the NaCNBH3 solution was added and reacted at room temperature for 2 hours. After the filtrate was removed, 1M Tris-Cl, pH7.4 and NaCNBH3 solution were added to block unreacted linker and reacted at room temperature for 2 hours. After removal of the filtrate, all trace trace components that may be precipitated by 1M NaCl solution were removed, washed with PBS, and prepared.

제시된 제작 방법에 의해 제조된 포획인식성분이 정화된 매트릭스의 침적을 위해 하기와 같이 실험을 진행하였다. 침적을 위한 바늘이 달린 용기 하단을 다공성 막으로 막고 상기의 매트릭스 50ul~200ul를 첨가하였다. 매트릭스 이외의 용액은 중력에 의해 제거하고, 침적된 매트릭스 상부에 다시 다공성 막을 씌어 침적된 매트릭스의 유실을 차단하였다. 마지막으로 용기의 크기와 알맞은 피스톤을 끼워 이후의 반응을 준비하였다.
The experiment was carried out as described below for the deposition of the matrix purified from the capture recognition component prepared by the proposed manufacturing method. The bottom of the vessel with a needle for deposition was closed with a porous membrane and 50ul ~ 200ul of the matrix was added. Solutions other than the matrix were removed by gravity and a porous membrane was placed again on top of the deposited matrix to prevent loss of the deposited matrix. Finally, the piston was fitted with the appropriate size of the vessel to prepare for subsequent reactions.

실시예Example 2, 분석물질의 분석  2, analysis of analytes

본 실시예에서 사용하고 있는 분석물질은 소브루셀라균의 외막단백질의 일종인 재조합 BP26 단백질에 대한 항체인 rabbit anti-BP26 IgG이다.The analyte used in this example is rabbit anti-BP26 IgG, which is an antibody against recombinant BP26 protein, a type of outer membrane protein of Sobru cell bacteria.

더불어, 본 실시예의 우월성을 입증하기 위해 재조합 BP26 단백질이 부착되어있는 멀티웰 마이크로플레이트를 이용한 ELISA 기법을 이용해 시료 내의 rabbit anti-BP26 IgG의 양을 정량, 비교하는 실험을 동시에 수행하였다.In addition, in order to demonstrate the superiority of the present embodiment, an experiment was performed to quantify and compare the amount of rabbit anti-BP26 IgG in a sample by using an ELISA technique using a multiwell microplate to which recombinant BP26 protein was attached.

실험을 수행하기에 앞서 재조합 BP26 단백질이 결합되어있는 플레이트를 제작하였다. 플레이트의 각 well에 결합시키기 위해 재조합 BP26 단백질을 1ug/ml 농도로 코팅버퍼(100mM sodium bicarbonate/carbonate buffer, pH 9.6)에 희석해 각 well당 100ul씩 maxisorp ELISA plate(Thermo corporation)에 넣고 상온에서 1시간 반응한 후 여액을 제거하고 세척버퍼(0.05% tween-20이 포함되어 있는 PBS 버퍼)를 이용해 세척한 후 블로킹버퍼(0.5% BSA, 0.05% tween-20이 포함되어 있는 PBS 버퍼)를 넣고 상온에서 1시간 반응한 후 버려 반응을 위한 플레이트로 제조하였다. Prior to performing the experiment, a plate to which recombinant BP26 protein was bound was prepared. To bind to each well of the plate, dilute the recombinant BP26 protein in a coating buffer (100 mM sodium bicarbonate / carbonate buffer, pH 9.6) at a concentration of 1 ug / ml and add 100 ul of each well to a maxisorp ELISA plate (Thermo corporation) at room temperature. After reaction for some time, remove the filtrate and wash with a washing buffer (PBS buffer containing 0.05% tween-20), and then add a blocking buffer (0.5% BSA, PBS buffer containing 0.05% tween-20) and room temperature After the reaction at 1 hour was discarded to prepare a plate for the reaction.

실험을 수행하기 위해 rabbit anti-BP26 IgG는 1ug/ml에서부터 1pg/ml까지 FBS에 희석해 준비하였다. 본 분석 시스템의 이용을 위해 rabbit anti-BP26 IgG가 희석되어있는 FBS 1ml을 0.5% BSA와 0.05% tween-20이 포함되어있는 PBS 용액 4ml과 섞어 1/5 희석해 protein A가 포집되어 있는 용기에 피스톤을 이용한 상하운동을 이용해 넣어주고 10회의 반복적인 피스톤 운동을 통해 시료간의 반응이 발생하게 하였다. 이후 0.05% tween-20이 포함되어있는 PBS 용액으로 세척하기 위해 상기 용액에 3회 피스톤 운동을 수행하게 조치하였다. 검출을 위한 항체는 HRP가 결합되어있는 goat anti-rabbit IgG 용액을 사용하였으며, 결합을 위해 피스톤을 이용한 상하운동을 10회 수행하였다. 결합하지 않은 검출용 항체를 제거하기 위해 상부와 똑 같은 방식으로 세척 과정을 거치고 HRP 효소의 기질이 되는 TMB 용액 200ul를 피스톤을 이용한 상하운동으로 매트릭스에 통과하게 하고 이 과정을 20회 반복하고, 얻어진 용액에 2N HCl 용액 200ul를 넣어 반응을 종료하고 ELISA reader기를 이용해 OD450의 흡광도를 측정하였다.To perform the experiment, rabbit anti-BP26 IgG was prepared by diluting in FBS from 1ug / ml to 1pg / ml. For the use of this assay system, 1 ml of rabbit anti-BP26 IgG-diluted FBS is mixed with 4 ml of PBS solution containing 0.5% BSA and 0.05% tween-20 and diluted 1/5 in a container containing protein A. The piston was used to move up and down, and the reaction between samples occurred through 10 repeated piston movements. Thereafter, the solution was subjected to three piston movements for washing with PBS solution containing 0.05% tween-20. As an antibody for detection, goat anti-rabbit IgG solution in which HRP was bound was used, and the vertical movement was performed 10 times using a piston for binding. In order to remove the unbound detection antibody, the washing process was performed in the same manner as in the upper part, and 200 μl of the TMB solution serving as a substrate of the HRP enzyme was passed through the matrix by vertical movement using a piston, and the process was repeated 20 times. 200ul of 2N HCl solution was added to the solution to terminate the reaction, and the absorbance of OD450 was measured using an ELISA reader.

한편, 재조합 BP26 단백질이 부착되어있는 멀티웰 마이크로플레이트를 이용한 ELISA 기법을 이용해 시료 내의 rabbit anti-BP26 IgG의 양을 정량하는 실험을 수행하기 위해 하기와 같은 실험을 진행하였다. 우선 재조합 BP26 단백질이 코팅되어 있는 각 well에 블로킹버퍼 80ul를 우선 넣고 rabbit anti-BP26 IgG가 희석되어있는 FBS 용액을 각 20ul씩 넣고 상온에서 1시간 반응하고 위의 세척용액으로 세척하였다. 이 상태에서 HRP가 결합되어있는 goat anti-rabbit IgG 용액을 넣고 반응하고 다시 위와 같이 세척한 후, HRP 효소의 기질이 되는 TMB 용액을 넣어 약 10분간 반응한 후 2N HCl로 반응을 정지하고 ELISA reader기를 이용해 OD450의 흡광도를 측정하였다.Meanwhile, the following experiment was conducted to quantify the amount of rabbit anti-BP26 IgG in a sample using an ELISA technique using a multiwell microplate to which recombinant BP26 protein is attached. First, 80ul of blocking buffer was first put into each well coated with recombinant BP26 protein, and 20ul of FBS solution in which rabbit anti-BP26 IgG was diluted was added, and reacted at room temperature for 1 hour and washed with the above washing solution. In this state, the goat anti-rabbit IgG solution in which HRP is bound is added, reacted, and washed again as above. After the reaction, the TMB solution, which is a substrate of HRP enzyme, is reacted for about 10 minutes, and then the reaction is stopped with 2N HCl. ELISA reader Absorbance of OD450 was measured using the instrument.

위 실험의 결과를 도 2에 나타내었다. 그림에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기존 ELISA 기법을 이용한 rabbit anti-BP26 IgG의 정량의 경우 10pg/ml에서부터 급격한 흡광도의 저하를 보이다가 1pg/ml은 정량이 거의 불가능한 수준에 이르렀다. 이에 비해, 본 발명 시스템의 경우 1pg/ml까지도 흡광도 1 가량의 높은 수치를 보여주었으며, 용액 조성 및 반응 횟수 최적화 등을 통해 100fg/ml 까지도 검출할 수 있는 가능성을 충분히 보여주고 있다.
The results of the above experiment are shown in FIG. 2. As can be seen in the figure, the quantitation of rabbit anti-BP26 IgG using the conventional ELISA technique showed a sudden decrease in absorbance from 10 pg / ml, but 1 pg / ml reached a level almost impossible to quantify. In contrast, the present invention showed a high level of absorbance of about 1 pg / ml up to about 1 pg / ml, and fully shows the possibility of detecting up to 100 fg / ml by optimizing the solution composition and the number of reactions.

1 : 시린지 펌프
2 : 컬럼
3 : 다공성 막
4 : 포획인식성분이 고정화된 매트릭스
1: syringe pump
2: column
3: porous membrane
4: Matrix in which the capture recognition component is immobilized

Claims (11)

양 끝이 오픈되어 있으며 내부에 공간을 가지는 컬럼;
상기 컬럼 내에 존재하며 포획인식성분이 고정화된 매트릭스;
상기 컬럼 내에 존재하며 포획인식성분이 고정화된 매트릭스의 상단 및 하단에 접촉되어 있는 다공성 막; 및
상기 컬럼 내에 존재하며 상기 매트릭스 및 다공성 막과 거리를 두고 상부에 존재하는 시린지 펌프를 포함하는
질병 진단용 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치.
A column having both ends open and having a space therein;
A matrix present in the column and immobilized with capture components;
A porous membrane present in the column and in contact with the top and bottom of the matrix to which the capture recognition component is immobilized; And
A syringe pump present in the column and at a distance from the matrix and the porous membrane;
Capture recognition component immobilization device for the analysis of biological samples for disease diagnosis.
제1항에 있어서, 상기 포획인식성분은 생물학적 시료 내 분석물질과 특이적으로 결합가능한 아미노산, 단백질, 펩타이드, 효소, 호르몬, 리간드, 수용체, 항원, 항체, 항체 단편, 코팩터 또는 합텐인, 질병 진단용 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치.
The disease of claim 1, wherein the capture recognition component is an amino acid, protein, peptide, enzyme, hormone, ligand, receptor, antigen, antibody, antibody fragment, cofactor or hapten capable of specifically binding to an analyte in a biological sample. Capture recognition component immobilization device for diagnostic biological sample analysis.
제2항에 있어서, 상기 생물학적 시료는 혈액, 혈장, 혈청, 림프, 타액, 소변, 조직 파쇄액, 배양액, 정액, 땀, 골수액, 안구액, 뇌추출물, 척수액, 관절액, 흉선액, 복수 및 양막액으로 구성된 군에서 선택되는 시료인, 질병 진단용 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치.
The method of claim 2, wherein the biological sample is blood, plasma, serum, lymph, saliva, urine, tissue disruption, culture, semen, sweat, bone marrow fluid, ocular fluid, brain extract, spinal fluid, joint fluid, thymus fluid, ascites and A capture recognition component immobilization device for analyzing a biological sample for disease diagnosis, which is a sample selected from the group consisting of amniotic fluid.
제1항에 있어서, 상기 매트릭스는 고분자 아가로즈, 셀룰로즈, 유리 비드, 실리카, 알루미나, 지올라이트, 폴리아크릴아미드계 비드, 폴리메타크릴산계 비드, 폴리스티렌계 비드, 또는 멤브레인인, 질병 진단용 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치.
The method of claim 1, wherein the matrix is polymer agarose, cellulose, glass beads, silica, alumina, zeolite, polyacrylamide beads, polymethacrylic beads, polystyrene beads, or membranes. Capture recognition component immobilization device for the treatment.
제1항에 있어서, 상기 매트릭스는 0.1㎛ 내지 100cm 의 두께의 다공성 매트릭스인, 질병 진단용 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the matrix is a porous matrix having a thickness of 0.1 μm to 100 cm.
제1항에 있어서, 상기 매트릭스는 아민, 티올, 카르복실기, 에폭시, 포르밀, 트레실, 히드록시숙신이미드 에스테르, 술폰산, 카르복실기, 시아노, 시클로헥실, 옥틸 및 옥타데실기, 옥시레인, N-카르복시숙신이미드 에스테르, 술포닐 에스테르 및 이미다졸카바메이트로 구성된 군에서 선택되는 반응성 링커가 기능화되어 있는 것인, 질병 진단용 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치.
The matrix of claim 1, wherein the matrix is an amine, thiol, carboxyl group, epoxy, formyl, tresyl, hydroxysuccinimide ester, sulfonic acid, carboxyl group, cyano, cyclohexyl, octyl and octadecyl group, oxylane, N A capture recognition component immobilization device for disease diagnosis biological sample, wherein the reactive linker selected from the group consisting of carboxysuccinimide ester, sulfonyl ester and imidazole carbamate is functionalized.
제1항에 있어서, 상기 컬럼은 유리, HDPE (high density polyethylene) 또는 PET (ethylene terephthalate)의 재질로 된 것인, 질병 진단용 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the column is made of glass, high density polyethylene (HDPE), or ethylene terephthalate (PET).
제1항에 있어서, 상기 시린지 펌프는 피스톤 펌프인, 질병 진단용 생물학적 시료 분석을 위한 포획인식성분 고정화 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the syringe pump is a piston pump.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 포획인식성분 고정화 장치;
시료 수집 장치;
세척 장치; 및
검출 시약 처리 장치를 포함하는,
질병 진단용 생물학적 시료 분석 시스템.
A capture recognition component immobilization device according to any one of claims 1 to 8;
A sample collection device;
Washing device; And
Comprising a detection reagent processing apparatus,
Biological sample analysis system for disease diagnosis.
포획인식성분을 매트릭스에 고정하는 단계;
포획인식성분이 고정화되어 있는 매트릭스를 컬럼 내에 침적시키는 단계; 및
컬럼 내에 시린지 펌프를 위치시키는 단계; 를 포함하는
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 질병 진단용 포획인식성분 고정화 장치를 제조하는 방법.
Fixing the capture recognition component to the matrix;
Depositing a matrix in which the capture recognition component is immobilized in the column; And
Positioning a syringe pump in the column; Containing
A method for manufacturing a capture recognition component immobilization device for diagnosing a disease according to any one of claims 1 to 8.
제1항 내지 제8항의 포획인식성분 고정화 장치의 한 쪽 말단을 시료 수집 장치에 접촉시키는 단계;
상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 시료 수집 장치 내에 존재하는 시료를 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스 내 포획인식성분과 시료 내 분석물질을 반응시키는 단계;
상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 세척 장치 내에 존재하는 세척 용액을 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스에서 반응에 참여하지 않은 성분들을 세척하는 단계; 및
상기 포획인식성분 고정화 장치의 시린지 펌프를 가동하여 검출 시약 처리 장치 내에 존재하는 검출 시약을 컬럼 내부로 흡인하여, 매트릭스에서 반응한 포획인식성분 및 분석물질의 결합체를 검출하는 단계;를 포함하는
질병 진단용 생물학적 시료 분석 방법.
Contacting one end of the capture recognition component immobilization device of claim 1 with a sample collection device;
Operating a syringe pump of the capture recognition component immobilization device to suck a sample present in the sample collection device into a column to react the capture recognition component in the matrix with the analyte in the sample;
Operating a syringe pump of the capture recognition component immobilization device to suck the washing solution present in the cleaning device into the column to wash components not involved in the reaction in the matrix; And
Operating a syringe pump of the capture recognition component immobilization device to draw a detection reagent present in the detection reagent processing device into the column to detect a combination of the capture recognition component and the analyte reacted in the matrix;
Methods of analyzing biological samples for disease diagnosis.
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