KR20150007718A - 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치 및 이에 의한 확인방법 - Google Patents

미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치 및 이에 의한 확인방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치 및 이에 의한 확인방법 및 이에 의한 확인방법에 관한 것으로, 이웃하는 미세채널들을 구획하는 격벽들을 구비하는 챔버; 및 상기 챔버에 상기 격벽을 가로지르는 전기장이 형성되도록 상기 미세채널들에 음극전압 및 양극전압을 인가하는 전원모듈을 포함한다.

Description

미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치 및 이에 의한 확인방법{Device for identifying the target using fine structure and the method thereby}
본 발명은 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치 및 이에 의한 확인방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 표적물질과 친화성을 가지며 공유 결합되는 압타머(Aptamer)를 부착한 미세구조물을 활용하여 확인하고자 하는 특정 표적물질의 존재를 확인할 수 있는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치 및 이에 의한 확인방법에 관한 것이다.
용액 중에서 작은 분자를 민감하고 특이적으로 검출하기 위한 신규한 센서 플랫폼을 개발하는 것을 질병과 관련된 대사물질, 환경 오염물 및 식품 독소의 모니터링에 매우 중요한 일이다.
이에 작은 물질을 검출하기 위한 휴대용 플랫폼으로서, 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance) 등과 같은 검출 플랫폼이 알려져 있으나, 이는 원리상 분자량 400 이하의 극저분자량의 물질의 검출은 어려운 것으로 알려져 있다. 특히, 분석물의 특이적이고 민감함 검출을 위해서는 항체와 같은 분석물에 특이적으로 결합하는 시약이 요구된다. 그러나 저분자량의 작은 물질의 경우 통상 돌물에서 항체를 발생시키기에는 너무 작거나 너무 독성이 강하여 항체를 생성할 수 없기 때문에 작은 분자를 타겟팅하여 특이적으로 결합하는 새로운 시약이 요구되었다.
또한, 표적물질에 형광물질을 도포한 후, 광학장치를 이용하여 표적물질을 시각적으로 검출하는 기술도 있다. 하지만, 광학장치가 고성능이 되어야 하고 광학장치가 고성능이 될수록 고가인 단점이 있어 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
대한민국등록특허공보 제10-0748408호
본 발명은 특정 표적물질과 친화성을 가지며 공유 결합되는 압타머(Aptamer)를 부착한 미세구조물을 활용하여 확인하고자 하는 특정 표적물질의 존재를 확인할 수 있는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치 및 이에 의한 확인방법 및 이에 의한 확인방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이웃하는 미세채널들을 구획하는 격벽들을 구비하는 챔버; 및
상기 챔버에 상기 격벽을 가로지르는 전기장이 형성되도록 상기 미세채널들에 음극전압 및 양극전압을 인가하는 전원모듈을 포함하고, 상기 미세채널들 중 어느 하나의 미세채널에는 표적물질들 및 상기 표적물질들을 포집하는 미세구조물들이 포함된 제1 용액이 공급되고, 상기 미세채널들 중 다른 하나의 미세채널에는 제2 용액이 공급되며, 상기 전기장에 의하여 상기 미세구조물들이 상기 격벽을 가로지르도록 유인될 때, 상기 격벽은, 확인하고자 하는 상기 표적물질은 통과 가능하되, 상기 미세구조물들은 통과하지 못하는 연통구들이 형성된 필터를 구비하는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 이웃하는 미세채널들을 구획하는 격벽들을 구비하는 챔버를 준비하는 단계; 상기 미세채널들 중 어느 하나의 미세채널에 표적물질들 및 상기 표적물질들을 포집하는 미세구조물들이 포함된 제1 용액을 공급하는 단계; 상기 미세채널들 중 다른 하나의 미세채널에 제2 용액을 공급하는 단계; 및 상기 챔버에 상기 격벽을 가로지르는 전기장이 형성되도록 상기 미세채널들에 음극전압 및 양극전압을 인가하는 단계; 상기 전기장에 의하여, 상기 미세구조물들이 상기 격벽을 가로지르도록 유인될 때, 상기 격벽에 구비된 필터에 형성된 연통구들이 상기 표적물질은 통과 가능하지만 상기 미세구조물들은 통과하지 못하는 크기는 가지므로, 상기 미세구조물들에 포집된 표적물질들이 상기 격벽의 근처에 집적되는 단계를 포함하는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인방법을 제공한다.
본 발명에 따른 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치 및 이에 의한 확인방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 미세채널들을 구획하는 격벽에 구비된 필터를 통과하지 못하는 미세구조물의 특징을 이용하여 미세구조물에 표적분자를 포집시켜 손쉽게 표적분자의 존재를 확인할 수 있는 효과를 갖는다. 특히, 미세구조물에 표적분자와 공유 결합하는 압타머를 부착함으로써, 표적분자가 아닌 분자들이 미세구조물에 포집되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 미세구조물에 부착되는 압타머를 확인하고자 하는 표적분자에 따라 다양하게 변경하여 반영시킬 수 있기 때문에 특정 표적분자가 아닌 다양한 표적분자의 존재를 확인하는데 활용할 수 있다.
둘째, 분자들에 형광물질을 포함시켜 미세구조물에 포집된 표적분자가 격벽에 의해 가로막혀 격벽의 주변에서 농도가 높아지면 분자들이 포함하는 형광물질이 발광하여 확인이 용이해질 수 있다. 특히 분자들의 크기가 마이크로 또는 나노 단위로 매우 작기 때문에 고배율의 광학기계를 이용해야 관찰할 수 있었으나, 본 발명에서와 같이 표적분자들에 형광물질을 포함시키고 포집하면 개체 수가 증가함에 따라 농도가 짙어지면서 저배율의 광학기계를 이용해도 확인이 용이해지는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치와 이를 이용하여 표적물질의 존재를 확인하는 과정이 도시된 것이다.
도 2는 도 1에 따른 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치에 의해 표적물질의 존재를 확인하는 방법이 도시된 블록도이다.
도 3은 도 1에 따른 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치를 이용하여 실시한 실험 과정 및 결과가 도시된 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치 및 이에 의한 확인방법에 대해 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치는, 챔버(110) 및 전원모듈(미도시)을 포함한다. 상기 챔버(110)는 도 1을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 상부 판(111), 하부판(115) 및 이웃하는 미세채널들(112, 114)을 구획하는 격벽(113)을 포함한다. 즉, 상기 상부 판(111)과 상기 하부 판(115) 사이에 상기 상부 판(111)으로부터 상기 하부 판(115)으로 수직하게 연장되는 상기 격벽(113)에 의해 구획되어 상기 이웃하는 미세채널들(112, 114)이 형성되는 것이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 미세채널들(112, 114)을 제1 미세채널(112) 및 제2 미세채널(114)과 병기하기로 한다. 상기 미세채널들(112, 114)들은 대략 높이는 10 내지 100 micron, 너비는 50 내지 5000 micron 정도의 크기를 갖는다.
상기 상부 판(111)은 예시적으로 PDMS(polydimethylsiloxane, 폴리다이메틸실록세인)으로 형성된다. 상기 PDMS는 유연성, 윤활성을 가지며 내구성이 강한 특징으로 갖고 있어 최근에 바이오분야에서 많이 사용되고 있다. 한편, 상기 상부 판(111)을 상기 PDMS로 형성하는 것은 본 실시예에 한정되는 것이므로, 이 외에도 다양한 물질이 사용될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 미세채널들(112, 114)들 중 상기 제1 미세채널(112)에는 후술되는 전원모듈로부터 음극 전압이 인가되고, 상기 제2 미세채널(114)에는 후술되는 전원모듈로부터 양극 전압이 인가된다. 상기와 같이 후술되는 전원모듈(미도시)에 의해 전압이 인가되면 상기 챔버(110)에 자기장이 형성된다.
상기 격벽(113)은 상기 미세채널들(112, 114)들을 구획하는 것이다. 상기 격벽(113)은 상기 상부 판(111)의 상기 상부 판(111a)으로부터 상기 하부 판(115)으로 수직하게 연장되며 상기 상부 판(111)의 길이 방향을 따라 형성된다. 상기 격벽(113)은 연통구들이 형성된 필터(113a)를 구비하고, 상기 필터(113a)는 나노포러스(nanoprous) 구조로 상기 격벽(113)과 일체로 형성된다.
상기 필터(113a)는 예시적으로 하이드로 겔(hydrogel)로 형성된다. 상기 하이드로 겔은 내외부로 물질전달이 용이한 특성을 갖고 있다. 한편, 상기 필터(113a)는 상기 하이드로 겔로 형성되는 것에 한정될 필요는 없다. 상기 필터(113a)는 후술될 미세구조물 및 표적 물질에 따라 적합한 소재가 채택될 수 있다. 예시적으로 상기 필터(113a)는 폴리 아크릴 산(Poly acrylic acid: PAA), 알지네이트 하이드로겔(Alginate hydrogel) 및 아가로스 하이드로겔(Agarose hydrogel) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 상부 판(111)과 마찬가지로 PDMS로 형성될 수 있으며, 상기 PDMS에 연통구(나노 기공)를 형성하여 이를 상기 필터(113a)로 구비할 수 있다. 또한, 상기 PDMS외 다양한 연통구(나노 기공)를 형성하여 다양한 물질로 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의한 상기 챔버(110)의 상기 미세채널들(112, 114)에는 제1 용액 및 제2 용액이 공급된다. 상기 제1 용액은 표적물질들(T), 비 표적물질들 및 미세구조물들(120)을 포함하는 용액이다. 본 실시예에서는 상기 제1 용액이 특정하게 한정되어 있지 않지만, 예를 들어 액체, 토양, 공기, 식품, 폐기물, 동식물 장내 및 동식물 조직 중 어느 하나 이상에서 채취된 시료로부터 검출되는 것을 특징으로 할 수 있다. 특히, 여기서 액체는 물, 혈액, 소변, 눈물, 땀, 타액, 림프 및 뇌척수액 등일 수 있다. 한편, 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액은 같은 용액일 수도 있고 다른 용액일 수도 있다.
상기 제1 용액에 포함되는 상기 표적물질들(T) 및 비 표적물질들은 분자 수준의 크기를 갖는다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 표적물질들(T)을 표적분자들(T)로, 상기 비 표적물질들은 비 표적분자들로 병기하기로 한다.
상기 표적분자들(T) 및 상기 비 표적물질들은 예시적으로 나노 또는 마이크로 단위의 분자들로서, 저배율의 광학기계에서는 상기 표적분자들(T) 및 상기 비 표적분자들을 관찰하기 어렵고, 고배율의 광학기계에서는 어렵지 않게 관찰할 수 있다. 상기 표적분자들(T) 및 상기 비 표적물질들은 다양한 크기로 형성되어 있어 이들 중 일부는 상기 필터(113a)를 통과할 수도 있고, 나머지 일부는 통과하지 못할 수도 있다. 하지만, 상기 표적분자들(T)은 상기 각 미세구조물(120)의 크기 보다는 모두 작은 크기를 갖는다.
상기 미세구조물(120)은 예를 들어 마이크로 튜블(Microtubule), 나노비드(Nanobead), 나노파티클(Nanoparticle) 및 탄소나노튜브(Carbon nanotube) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다. 본 실시예에서는 마이크로 튜블들이 상기 미세구조물(120)로 적용된 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 표적분자들(T) 및 상기 비 표적분자들은 전기적으로 극성을 갖고 있어 상기 미세채널(112, 114)에 전압이 인가되어 전기장이 형성되면 상기 각 분자가 띄고 있는 극성과 반대되는 극을 향해 이동하게 된다.
상기 표적분자들(T) 및 상기 비 표적분자들은 형광물질로 도포되는 반면, 상기 마이크로 튜블들은 형광물질이 도포하지 않는다. 상기 표적분자들(T) 및 상기 비 표적분자들에 도포되는 상기 형광물질의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 Cy3 또는 Cy5와 같은 형광색소나, 루시퍼라아제(luciferase), GFP와 같은 형광 단백질과 같이 공지된 형광물질이 사용될 수 있다. 한편, 상기 표적분자들(T) 및 상기 비 표적분자들에 형광물질이 포함되는 것은 본 실시예에 한정되는 것이며, 상기 형광물질 외 방사성 동위원소 등을 사용할 수도 있다.
상기 각 마이크로 튜블들(113)은 압타머(121)가 부착된다. 상기 압타머(121)는 단일 사슬 DNA 또는 RNA 분자로서, 높은 친화성으로 상기 표적분자들(T)을 특이적으로 인지할 수 있는 작은 단일가닥 올리고핵산을 말한다. 상기 압타머(121)는 분자를 인식할 수 있는 바이오센서의 일 요소로 이용될 수 있어 항체의 대체물질로 인식되어 오고 있다.
상기 압타머(121)들이 부착된 상기 마이크로 튜블들(120)과 상기 표적분자(T) 및 상기 비 표적분자들이 포함된 상기 제1 용액에 포함되면, 상기 표적분자(T)들은 상기 압타머(121)들과 선택적 상보 결합되면서 상기 각 마이크로 튜블(120)에 포집된다. 예시적으로 DNA는 나선구조를 이루는 뼈대와 핵염기로 구성되고, 염기에는 퓨린과 피리미딘으로 구성된다. 그리고 퓨린은 아데닌과 구아닌으로 존재하고, 피리미딘은 시토신, 티민, 우라실로 존재한다. DMA가 이중나선을 이룰 때, 각각의 퓨린은 하나의 피리미딘과 수소 결합을 하는데, 이와 같은 염기쌍끼리의 결합을 DNA의 상보성이라고 한다. 이러한 상보성을 이용한 것이 전술한 상보 결합인 것이다.
상기 압타머들(121)은 어느 하나에 특정되지 않고, 상기 표적분자(T)에 따라 얼마든지 달라질 수 있다. 본 실시예에서는 상기 표적분자들(T) 및 상기 비 표적분자들을 특정하여 한정하지 않았으므로 다양하게 실시될 수 있으며, 상기 표적분자들(T)과 공유 결합되는 상기 압타머들(121) 또한 한정되지 않고 다양하게 실시될 수 있다.
상기 마이크로 튜블들(120)은 강한 음극 성향을 갖고 있다. 따라서 상기 챔버(110)에 상기 격벽(113)을 가로지르는 전기장이 형성되면 상기 마이크로 튜블들(120)은 양극 전압이 인가된 상기 제2 미세채널(114)을 향해 이동하려는 특징을 갖는다. 따라서 상기 마이크로 튜블들(120)에 포집되는 상기 표적분자(T)가 양극 성향을 갖고 있다 하더라도, 상기 마이크로 튜블들(120)의 강한 음극 성향에 의해 양극전압이 인가된 상기 제2 미세채널(114)을 향해 이동하게 된다. 상기 각 마이크로 튜블(120)은 상기 필터(113a)에 형성된 연통구보다 크기가 크기 때문에 상기 필터(113a)를 통과할 수 없다. 따라서 상기 마이크로 튜블들(120)에 포집된 상기 표적분자들(T)은 상기 마이크로 튜블들(120)에 의해 상기 필터(113a)를 통과할 수 없고 상기 격벽(113)의 주변으로 모여 집적된다.
전술한 바와 같이, 상기 각 표적분자(T)는 그 크기가 매우 작기 때문에 고배율의 광학기계로는 관찰이 가능하나, 일반적으로 사용되는 저배율의 광학기계로는 관찰하기가 쉽지 않다. 따라서 상기 각 표적분자(T)가 상기 형광물질로 도포되어 있어도 개별적으로는 시각적 확인이 가능한 광학기계에 의해 관찰되기 어렵지만 상기 마이크로 튜블들(120)에 포집되어 상기 격벽(113) 주변으로 집적되어 상기 표적분자들(T)의 농도가 짙어지면 상기 각 표적분자(T)에 도포되어 있는 상기 형광물질이 발광하면서 광학기계로 관찰이 가능해진다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 마이크로 튜블들(120)은 형광물질로 도포되어 있지 않기 때문에 상기 마이크로 튜블들(120)에 표적분자가 포집되지 않으면, 전술한 바와 같이 상기 격벽(113)의 주변으로 상기 마이크로 튜블들(120)이 집적되어도 발광하지 않아 광학기계로 관찰할 수 없다.
상기 표적분자들(T), 상기 비 표적분자들 및 상기 마이크로 튜블들(120)이 포함된 상기 제1 용액은 상기 미세채널들(112, 114) 중 어느 하나의 미세채널에 공급된다. 본 실시예에서는 상기 제1 미세채널(112)에 공급된다. 상기 제2 용액은 상기 미세채널들(112, 114) 중 상기 제2 미세채널(114)에 공급된다. 그리고 상기 제1 용액이 공급된 상기 제1 미세채널(112)에는 음극전압이 인가되고, 상기 제2 용액이 공급된 상기 제2 미세채널(114)에는 양극전압이 인가된다. 이는 전술한 바와 같이, 상기 마이크로 튜블들(120)이 강한 음극 성향을 갖기 때문에 상기 챔버(110)에 상기 격벽(113)을 가로지르는 자기장이 형성되었을 때 양극전압이 인가된 상기 제2 미세채널(114)을 향해 이동시키나, 상기 격벽(113)에 가로막혀 상기 격벽(113)의 주변에서 상기 표적분자들(T)의 농도가 짙어지도록 집적하기 위함이다.
상기 제2 용액은 완충용액으로 외부의 산 또는 염기에 의해 수소이온농도(PH)의 변화가 거의 없는 용액이다. 상기 제2 미세채널(114)에 상기 제2 용액을 공급하면, 상기 챔버(110)에 전기장이 형성될 때 상기 제1 미세채널(112)에 공급된 상기 제1 용액에 포함된 상기 비 표적분자들 중 상기 필터(113a)를 통과하여 상기 제2 미세채널(114)로 이동된 일부의 상기 비 표적분자들이 상기 제2 용액에 흡수된다. 따라서 상기 제2 미세채널(114)로 이동된 일부의 상기 비 표적분자들이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제2 용액은 예를 들어 아세트산(CH3COOH) 또는 아세트산나트륨(CH3COONa) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 전원모듈(미도시)은 상기 챔버(110)에 전기장이 형성되도록 상기 미세채널들(112, 114)에 전압을 인가하도록 구비된 것이다. 상기 전원모듈(미도시)을 통해 상기 미세채널들(112, 114)에 양극전압과, 음극전압이 인가된다. 이렇게 전압이 인가되면, 상기 챔버(110)에는 상기 격벽(113)을 가로지르는 전기장이 형성된다. 그리고 전술한 바와 같이, 상기 제1 용액에 포함된 비 표적분자들 일부는 양극전압이 인가된 상기 제2 미세채널(114)을 향해 이동하고, 나머지 일부는 음극전압이 인가된 상기 제1 미세채널(112)에 남으며, 상기 표적분자들(T)은 상기 마이크로 튜블들(120)에 포집되어 상기 격벽(113)의 주변에 집적된다. 상기 전원모듈(미도시)은 특정한 구성에 한정되지 않고, 기 공지된 기술의 전원모듈을 적용하여 실시할 수 있다.
이하에서는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 튜블을 이용한 표적물질의 존재확인장치를 이용한 표적물질의 존재확인방법에 대해 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 표적물질의 존재확인방법은, 먼저 상기 챔버(110)에 제1 용액과 제2 용액을 공급한다.(S205, S210 단계) 상기 제1 용액은 상기 표적분자들(T), 상기 비 표적분자들 및 상기 마이크로 튜블들(120)이 포함된 것이다. 상기 제1 용액은 상기 챔버에 형성된 상기 미세채널들(112, 114) 중 상기 제1 미세채널(112)에 공급된다.
보다 구체적으로는 후술되는 바와 같이 상기 전원모듈(미도시)로부터 상기 음극전압이 인가되는 상기 제1 미세채널(112)에 상기 제1 용액이 공급되는 것이다. 상기 제1 용액에 포함된 상기 표적분자들(T)은 상기 각 마이크로 튜블(120)에 부착된 상기 압타머(121)에 의해 상기 마이크로 튜블들(120)에 포집된다. 한편, 상기 제2 용액은 후술되는 바와 같이 상기 챔버(110)의 상기 미세채널들(112, 114) 중 상기 전원모듈(미도시)로부터 양극전압이 공급되는 상기 제2 미세채널(114)로 공급된다.
다음으로는 상기 챔버(110)에 양극전압과 음극전압을 인가하여 상기 표적분자들(T)의 농도가 높아지도록 상기 격벽(113)의 주변으로 집적시킨다.(S215 단계) 보다 구체적으로 설명하면, 상기 전원모듈(미도시)을 이용하여 상기 챔버(110)의 상기 미세채널들(112, 114)에 전압을 인가하는 것이다. 상기 전원모듈(미도시)은 상기 미세채널들(112, 114) 중 어느 하나의 상기 미세채널에는 양극전압을, 상기 미세채널들(112, 114) 중 다른 하나의 상기 미세채널에는 음극전압을 인가한다.
즉, 상기 전원모듈(미도시)을 통해 음극전압이 인가되는 상기 제1 미세채널(112)은 상기 제1 용액이 공급되고, 양극전압이 인가되는 상기 제2 미세채널(114)은 상기 제2 용액이 공급되는 것이다. 이는 상기 제1 용액에 포함된 상기 마이크로 튜블들(120)이 강한 음극 성향을 갖는다는 특징을 고려한 것이다. 전술한 바와 같이, 상기 미세채널들(112, 114)에 전압이 인가되면, 상기 챔버(110)에는 상기 격벽(113)을 가로지르는 자기장이 형성된다.
상기 마이크로 튜블들(120)은 강한 음극 성향을 갖는 특징에 의해 상기 양극전압이 인가되는 상기 제2 미세채널(114)로 이동하려 한다. 이 때, 상기 필터(113a)에 의해 상기 마이크로 튜블들(120)은 상기 제2 미세채널(114)로 이동하지 못하고 상기 격벽(113) 주변에서 집적된다.
따라서 상기 마이크로 튜블들(120)에 상기 제1 용액에 포함된 상기 표적분자들(T)이 포집되면, 상기 마이크로 튜블들(120)이 상기 격벽(113) 주변에 집적됨으로써 상기 표적분자들(T)도 상기 격벽(113) 주변에 집적되면서 상기 표적분자들(T)의 농도가 높아진다.
다음으로는 집적된 상기 표적분자들(T)을 광학기계를 이용하여 관찰이 이루어진다.(S220 단계) 상기 표적분자들(T)은 형광물질로 도포되어 있다. 상기 각 표적분자(T)는 마이크로 또는 나노 단위의 매우 작은 크기의 분자이기 때문에 상기 형광물질로 도포되어 있더라도 개별적으로는 상기 형광물질을 통한 관찰이 쉽지 않다. 그러나 전술한 바와 같이 상기 표적분자들(T)이 상기 마이크로 튜블들(120)에 포집되어 상기 격벽(113) 주변으로 집적되면 상기 표적분자들(T)의 개체 수가 증가 즉, 상기 표적분자들(T)의 농도가 높아지면서 상기 형광물질의 발광에 의해 관찰이 가능해진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 같은 상기 마이크로 튜블을 이용한 표적물질의 존재확인장치를 이용하여 실험을 실시하고 그 과정을 촬영한 사진으로, 도 3을 참조하면 알 수 있듯이 초기에는 상기 표적분자들(T)을 관찰할 수 없다. 그러나 시간이 4분 -> 10분 -> 20분으로 지날수록 상기 마이크로 튜블들(120)에 포집된 상기 표적분자들(T)이 상기 격벽(113)의 주변으로 집적되어 농도가 높아지면서 형광물질에 의한 발광으로 관찰이 되는 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 튜블을 이용한 표적물질의 존재확인장치에서는 상기 제1 용액과 상기 제2 용액이 상기 제1 미세채널(112) 및 상기 제2 미세채널(114)을 따라 유동될 수도 있고, 상기 제1 미세채널(112) 및 상기 제2 미세채널(114)에 공급되어 저장된 상태일 수도 있다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 튜블을 이용한 표적물질의 존재확인장치를 이용하는 작업자 또는 실험자에 의해 얼마든지 변경될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 챔버 111: 상부 판
112, 114: 미세채널 113: 격벽
113a: 필터 115: 하부 판
120: 미세구조물 121: 압타머

Claims (13)

  1. 이웃하는 미세채널들을 구획하는 격벽들을 구비하는 챔버; 및
    상기 챔버에 상기 격벽을 가로지르는 전기장이 형성되도록 상기 미세채널들에 음극전압 및 양극전압을 인가하는 전원모듈을 포함하고,
    상기 미세채널들 중 어느 하나의 미세채널에는 표적물질들 및 상기 표적물질들을 포집하는 미세구조물들이 포함된 제1 용액이 공급되고, 상기 미세채널들 중 다른 하나의 미세채널에는 제2 용액이 공급되며,
    상기 전기장에 의하여 상기 미세구조물들이 상기 격벽을 가로지르도록 유인될 때, 상기 격벽은, 확인하고자 하는 상기 표적물질은 통과 가능하되, 상기 미세구조물들은 통과하지 못하는 연통구들이 형성된 필터를 구비하는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터는 상기 격벽에 나노포러스(nanoprous)한 구조로서 일체로 형성되는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 표적물질은 형광물질로 도포되어 있는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 미세구조물들은 상기 표적분자들과 선택적 상보 결합되는 압타머를 포함하는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세구조물은 미세구조물, 나노비드, 나노파티클 및 타노나노튜브 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 표적물질의 존재확인장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버는,
    상기 격벽을 사이에 두고 상부에 배치되는 상부 판과 하부에 배치되는 하부판을 포함하는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 상부 판은 PDMS(polydimethylsiloxane, 폴리다이메틸실록세인)으로 형성되는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터는 하이드로 겔(hydrogel) 구조를 가지는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 용액이 공급되는 상기 미세채널에 상기 음극전압이 인가되고, 상기 제2 용액이 공급되는 상기 미세채널에 상기 양극전압이 인가되는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인장치.
  10. 이웃하는 미세채널들을 구획하는 격벽들을 구비하는 챔버를 준비하는 단계;
    상기 미세채널들 중 어느 하나의 미세채널에 표적물질들 및 상기 표적물질들을 포집하는 미세구조물들이 포함된 제1 용액을 공급하는 단계;
    상기 미세채널들 중 다른 하나의 미세채널에 제2 용액을 공급하는 단계; 및
    상기 챔버에 상기 격벽을 가로지르는 전기장이 형성되도록 상기 미세채널들에 음극전압 및 양극전압을 인가하는 단계;
    상기 전기장에 의하여, 상기 미세구조물들이 상기 격벽을 가로지르도록 유인될 때, 상기 격벽에 구비된 필터에 형성된 연통구들이 상기 표적물질은 통과 가능하지만 상기 미세구조물들은 통과하지 못하는 크기는 가지므로, 상기 미세구조물들에 포집된 표적물질들이 상기 격벽의 근처에 집적되는 단계를 포함하는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 각 미세구조물은 상기 표적물질과 공유 결합되는 압타머들을 포함하고 있어 상기 압타머들에 의해 상기 표적물질들이 상기 각 미세구조물에 포집되는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 인가하는 단계 및 상기 집적되는 단계에서는,
    상기 제1 용액이 공급된 상기 미세채널에 상기 음극 전압이 인가되고, 상기 제2 용액이 공급된 상기 미세채널에 상기 양극 전압이 인가되며,
    상기 표적물질이 포집된 미세구조물들은 음극 성향을 가져 상기 챔버에 전기장이 형성되면 상기 양극 전압이 인가된 상기 미세채널로 이동되되, 상기 격벽에 의해 가로막혀 상기 격벽 근처에서 상기 표적물질이 집적되는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 표적물질은 형광물질로 도포되어,
    상기 집적되는 단계 이후,
    상기 격벽에 의해 가로막혀 상기 격벽의 근처에 집적되어 발광하는 상기 표적물질을 광학기계로 확인하는 단계를 더 포함하는 미세구조물을 이용한 표적물질의 존재확인방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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