KR20160015079A - Target sensing method and apparatus based on DNA barcode - Google Patents

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KR20160015079A
KR20160015079A KR1020140097566A KR20140097566A KR20160015079A KR 20160015079 A KR20160015079 A KR 20160015079A KR 1020140097566 A KR1020140097566 A KR 1020140097566A KR 20140097566 A KR20140097566 A KR 20140097566A KR 20160015079 A KR20160015079 A KR 20160015079A
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dna
target
target material
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nano
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KR1020140097566A
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서태석
조민경
정재환
이기은
전준호
홍기종
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한국과학기술원
대한민국(관리부서 질병관리본부장)
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    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
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Abstract

Provided is a DNA barcode-based target material detection method which comprises the following steps: mixing a magnetic particle bonded with a first probe material, and a nano/microparticle bonded with both a second probe material and DNA along with a target material; forming a composite of the magnetic particle-target material-nano/microparticle based on a first bond between the first probe material and the target material and a second bond between the second probe material and the target material; and determining a kind of the target material depending on a base pair (bp) of DNA bonded onto the nano/microparticle in the formed composite of the magnetic particle-target material-nano/microparticle. The first probe material and the second probe material can bind to the same kind of the target material. According to the present invention, the method enables the detection of various kinds of target materials simultaneously.

Description

DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법 및 장치{Target sensing method and apparatus based on DNA barcode}[0001] The present invention relates to a DNA barcode-based target substance detection method and apparatus,

본 발명은 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DNA 길이, 염기서열의 조절을 통하여 복수 종류의 표적 물질을 고속, 고감도로 현장에서 신속히 감별, 진단할 수 있는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a DNA barcode-based target substance detection method and apparatus, and more particularly, to a DNA barcode-based target substance detection method and apparatus capable of rapidly discriminating and diagnosing a plurality of kinds of target substances at high speed and high sensitivity on the spot by controlling DNA length and base sequence. And more particularly, to a method and apparatus for detecting a barcode-based target material.

DNA 바코드 기술은, 단일클론(monoclonal) 프로브 물질로 코팅된 자성입자와 다클론(polyclonal) 프로브 물질과 바코딩 DNA로 구성된 골드나노입자가 특이 표적 물질 단백질과 반응하여 자성입자, 표적 물질 단백질, 골드나노입자로 구성된 복합체를 형성한다. 예를 들어 혈액을 이 장치에 도입했을 때, 타겟 표적 물질 단백질만이 복합체를 형성하는데, 이 복합체를 자성으로 고정시켜 놓은 상태에서 불필요한 단백질 등을 제거한다. The DNA bar code technology is a technique in which gold nanoparticles composed of magnetic particles coated with a monoclonal probe material, a polyclonal probe material and bar coding DNA react with a specific target material protein to form magnetic particles, To form a complex composed of nanoparticles. For example, when blood is introduced into this device, only the target target substance protein forms a complex, and unnecessary proteins and the like are removed while the complex is magnetically fixed.

하지만, 대한민국 공개특허 10-2009-0123720호에서 개시하는 종래의 DNA 바코드 장치 및 방법은 모두 특정 표적 물질을 검출하기 위한 것으로, 다양한 종류의 표적 물질을 검출하기에 어렵다는 문제가 있으며, 특히 현장에서의 신속하고 정확한 병원체 등을 규명하여야 하는 현장형 통합 바이오 검출 시스템에는, 상술한 종래 기술의 DNA 바코드 기술이 즉시 적용되기 어렵다는 문제가 있다. However, the conventional DNA barcode apparatus and method disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0123720 are all for detecting a specific target substance, and there is a problem that it is difficult to detect various kinds of target substances, There is a problem that it is difficult to immediately apply the above-described DNA barcode technology of the prior art to an on-site integrated biosensor system to identify a rapid and accurate pathogen.

이에 본 발명은 다양한 종류의 표적 물질을 동시에 검출할 수 있는, 새로운 방식의 DNA 바코드 방법 및 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention provides a new method of DNA barcode method and apparatus capable of simultaneously detecting various kinds of target substances.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제 1 프로브 물질이 결합된 자성입자, 및 제 2 프로브 물질과 DNA가 동시에 결합된 나노/마이크로입자가, 표적 물질과 함께 혼합되는 단계; 상기 제 1 프로브 물질과 상기 표적 물질간의 제 1 결합 및 제 2 프로브 물질-표적 물질 간의 제 2 결합에 따라 자성입자-표적 물질-나노/마이크로입자 복합체가 형성되는 단계; 상기 형성된 자성입자-표적 물질-나노/마이크로입자 복합체의 나노/마이크로입자에 결합된 DNA의 bp에 따라 상기 표적 물질의 종류가 판정되는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 제 1 프로브 물질 및 제 2 프로브 물질은 동일 종류의 표적 물질에 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a magnetic sensor, comprising: mixing magnetic particles having a first probe material bonded thereto and nano / microparticles having a second probe material and DNA bonded at the same time together with a target material; Forming a magnetic particle-target material-nano / microparticle complex according to a first bond between the first probe material and the target material and a second bond between the second probe material and the target material; Determining the type of the target material according to bp of the DNA bound to the nano / microparticle of the formed magnetic particle-target material-nano / microparticle complex, wherein the first probe material and the second probe The present invention provides a method for detecting a DNA barcode-based target substance, characterized in that the substance can be bound to the same kind of target substance.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 DNA는 이중가닥 DNA이며, 이 중 한 가닥에는 비오틴이, 나머지 한 가닥에는 형광 마커가 결합된 것이다. In one embodiment of the present invention, the DNA is double-stranded DNA, wherein one strand is biotin and the other strand is a fluorescent marker.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 프로브 물질 및 제 2 프로브 물질의 종류는 복수 종류이며, 상기 복수 종류의 제 1 프로브 물질 및 제 2 프로브 물질은 상기 표적 물질과 함께 혼합되다. In one embodiment of the present invention, the first probe material and the second probe material are of a plurality of types, and the plurality of types of the first probe material and the second probe material are mixed together with the target material.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법은, 자기력을 이용하여, 상기 자성입자-표적 물질-나노입자 복합체를 분리하는 단계를 더 포함하며, 상기 자기력을 이용하여 상기 자성입자-표적 물질-나노입자 복합체를 분리하는 단계는, 자기력을 이용하여 상기 자성입자-표적 물질-나노입자 복합체를 고정시키는 방식으로 진행된다. In one embodiment of the present invention, the DNA barcode-based target material detection method further comprises separating the magnetic particle-target material-nanoparticle composite using a magnetic force, The step of separating the target material-nanoparticle complex proceeds in such a manner that the magnetic particle-target material-nanoparticle complex is fixed using a magnetic force.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 프로브 물질 및 표적 물질 중 적어도 어느 하나는 항체, 나머지 어느 하나는 항원이다. In one embodiment of the present invention, at least one of the probe substance and the target substance is an antibody and the other is an antigen.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 DNA의 bp는 상기 DNA에 결합된 형광 마커로부터의 광학 신호로부터 결정된다. In one embodiment of the present invention, the bp of the DNA is determined from an optical signal from a fluorescent marker bound to the DNA.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 표적 물질의 종류가 판정되는 단계는, 제 1 기준 DNA에 결합된 형광 마커로부터 제 1 형광 신호를 검출하는 단계; 상기 나노/마이크로입자에 결합된 표적 DNA에 결합된 상기 형광 마커로부터 형광 신호를 검출하는 단계; 제 2 기준 DNA에 결합된 형광 마커로부터 제 2 형광 신호를 검출하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 기준 형광 신호와 제 2 형광 신호 사이에서의 시간차에 대해, 상기 제 1 기준 형광 신호와 해당 형광 마커가 결합된 DNA 사이에서의 시간차 비율에 대응하는 표적 물질이 결정된다. In one embodiment of the present invention, the step of determining the type of the target substance comprises the steps of: detecting a first fluorescent signal from a fluorescent marker bound to a first reference DNA; Detecting a fluorescent signal from the fluorescent marker bound to the target DNA bound to the nano / microparticle; Detecting a second fluorescent signal from a fluorescent marker coupled to a second reference DNA, wherein, for a time difference between the first reference fluorescent signal and the second fluorescent signal, the first reference fluorescent signal and the fluorescent marker Lt; RTI ID = 0.0 > DNA < / RTI >

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 기준 DNA는 상기 표적 DNA의 bp보다 짧은 bp를 갖는다. In one embodiment of the present invention, the first reference DNA has a bp shorter than the bp of the target DNA.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 2 기준 DNA는 상기 표적 DNA의 bp보다 긴 bp를 갖는다. In one embodiment of the present invention, the second reference DNA has a bp longer than the bp of the target DNA.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 DNA의 bp는 표적 물질의 종류에 따라 그 수를 달리하며, 상기 DNA의 bp에 따라 상기 형광 신호의 검출 시간이 달라진다. In one embodiment of the present invention, the number of bp of the DNA varies depending on the type of the target substance, and the detection time of the fluorescence signal varies depending on the bp of the DNA.

본 발명은 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 장치로서, 제 1 프로브 물질이 결합된 자성입자, 제 2 프로브 물질과 DNA가 동시에 결합된 나노/마이크로입자, 및 표적물질이 주입되는 펌프층; 상기 펌프층으로부터 주입된 자성입자, 나노/마이크로입자 및 표적물질이 흐르며, 이로써 제 1 프로브 물질-표적물질-제 2 프로브 물질의 복합체가 형성되는 수동믹서; 상기 수동믹서로부터 배출된 복합체가 모이며, 상기 복합체를 분리할 수 있는 자기장 분리 챔버; 상기 자기장 분리 챔버와 연결된 모세관 전기영동 채널; 및 상기 모세관 전기영동 채널에 양 끝단에 각각 구비되어 상기 모세관 채널에서 전기 영동을 실시하기 위한 전극부;를 포함하는 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 장치를 제공한다. An object of the present invention is to provide a DNA barcode-based target material detection device, which comprises a magnetic particle to which a first probe material is bound, a nano / microparticle to which DNA is bound simultaneously with a second probe material, A passive mixer in which magnetic particles, nano / microparticles and target material injected from the pump layer flow, thereby forming a complex of a first probe material-target material-second probe material; A magnetic field separation chamber capable of separating the composite discharged from the passive mixer and separating the composite; A capillary electrophoresis channel connected to the magnetic field separation chamber; And an electrode unit provided at both ends of the capillary electrophoresis channel to perform electrophoresis in the capillary channel.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 수동믹서 및 자기장 분리 챔버는 상기 펌프층 아래에 구비된 레이어층에 구비된다. In an embodiment of the present invention, the passive mixer and the magnetic field separation chamber are provided in a layer layer provided below the pump layer.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 장치는 상기 모세관 채널 하부에 구비되며, 상기 모세관 채널의 DNA를 검출하기 위한 검출 수단을 더 포함하며, 상기 검출 수단은 상기 DNA에 결합된 형광 마커를 검출하기 위한 광학 수단이다. In one embodiment of the present invention, the apparatus further comprises detecting means provided below the capillary channel for detecting DNA of the capillary channel, wherein the detecting means comprises means for detecting a fluorescent marker Optical means.

본 발명은 상술한 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 장치를 포함하는 일체형 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 디바이스를 제공한다. The present invention provides an integrated DNA barcode-based target material detection device including the aforementioned DNA barcode-based target material detection device.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 일체형 디바이스는 상호 결합된 복수 레이어층으로 이루어진다. In one embodiment of the present invention, the integrated device is comprised of a plurality of layers layers joined together.

본 발명은 제 1 프로브 물질이 결합된 자성입자와, 제 2 프로브 물질과 DNA가 동시에 결합된 나노/마이크로입자를 이용하며, DNA 길이, 염기서열의 조절을 통하여 복수 종류의 표적 물질을 고속, 고감도로 현장에서 신속히 감별, 진단할 수 있다. The present invention uses a magnetic particle to which a first probe substance is bound and nano / microparticles to which a second probe substance and DNA are bound at the same time, and controls a plurality of kinds of target substances at high speed and high sensitivity It is possible to quickly distinguish and diagnose in the field.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법의 단계도이다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 프로브 물질이 결합된 자성 입자, 제 2 프로브 물질이 결합된 나노/마이크로입자의 제작 원리를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 표적 물질(항원, 210))과 자성입자 및 나노/마이크로입자에 결합된 항체의 특이적 결합에 따라 복합체가 형성되는 원리를 설명하는 도면이다.
도 5는 다양한 종류의 표적 물질에 대한 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적물질 검출방법을 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 바이오 바코드용 장치에서, 모세관 전기영동(CE)에 따라 바코드 DNA 를 분리하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 바이오 바코드 방법의 단계도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 5 종류의 병원체를 다중 검출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 DNA 복합체 분리 실험 결과이다.
도 11 내지 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 디바이스의 모식도이다.
1 is a diagram illustrating a method of detecting a DNA barcode-based target material according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 and 3 are views for explaining the principle of fabricating nano / microparticles in which a first probe material is bonded to a magnetic particle and a second probe material is bonded according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating the principle that a complex is formed according to a specific binding of a target substance (antigen, 210)) and an antibody bound to magnetic particles and nano / microparticles according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a DNA barcode-based target substance detection method for various kinds of target substances.
6 is a schematic diagram showing a target substance detection method according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a process of separating barcode DNA according to capillary electrophoresis (CE) in an apparatus for multi-bio-bar code according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of a multi-bio-bar code method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining a method for detecting multiple types of pathogens in accordance with an embodiment of the present invention.
10 is a result of a DNA complex separation test according to an embodiment of the present invention.
11 to 15 are schematic diagrams of a DNA barcode-based target material detection device, according to an embodiment of the present invention.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대하여, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For the embodiments of the present invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are merely illustrative for purposes of illustrating embodiments of the present invention, and embodiments of the present invention may be embodied in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "커플링되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When an element is referred to as being "connected" or "coupled" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may be present in the middle It should be understood. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, the terms " part, "" module, "" module "," block ", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, Lt; / RTI >

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 제 1 프로브 물질이 결합된 자성입자와, 제 2 프로브 물질과 DNA가 동시에 결합된 나노/마이크로입자를 이용하며, DNA 길이, 염기서열의 조절을 통하여 복수 종류의 표적 물질을 고속, 고감도로 현장에서 신속히 감별, 진단할 수 있다. In order to solve the above-mentioned problem, the present invention uses magnetic particles having a first probe material bonded thereto and nanoparticles / microparticles having a second probe material and DNA bonded at the same time, Type target substances can be quickly discriminated and diagnosed on the spot at high speed and high sensitivity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법의 단계도이다.1 is a diagram illustrating a method of detecting a DNA barcode-based target material according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법은, 제 1 프로브 물질이 결합된 자성입자, 및 제 2 프로브 물질과 DNA가 동시에 결합된 나노/마이크로입자가, 표적 물질과 함께 혼합되는 단계; 상기 제 1 프로브 물질과 상기 표적 물질간의 제 1 결합 및 제 2 프로브 물질-표적 물질 간의 제 2 결합에 따라 자성입자-표적 물질-나노/마이크로입자 복합체가 형성되는 단계; 및 상기 형성된 자성입자-표적 물질-나노/마이크로입자 복합체의 나노/마이크로입자에 결합된 DNA의 bp에 따라 상기 표적 물질의 종류가 판정되는 단계를 포함한다. 본 발명에서 나노/마이크로 입자는 제 2 프로브 물질과 DNA가 동시에 결합된 나노미터 또는 마이크로미터 단위의 입자를 지칭하는 것이다. Referring to FIG. 1, a method for detecting a DNA barcode-based target material according to an embodiment of the present invention includes detecting a magnetic particle to which a first probe material is bound and a nano / Mixing with the target material; Forming a magnetic particle-target material-nano / microparticle complex according to a first bond between the first probe material and the target material and a second bond between the second probe material and the target material; And determining the type of the target material according to bp of the DNA bound to the nano / microparticle of the formed magnetic particle-target material-nano / microparticle composite. In the present invention, the nano / microparticle refers to nanometer or micrometer-unit particles in which a second probe material and DNA are simultaneously bonded.

본 발명의 일 실시예에서 제 1 프로브 물질과 제 2 프로브 물질은 동일 종류의 표적 물질에 결합될 수 있으며, 표적물질이 제 1 프로브 물질과 제 2 프로브 물질에 결합하는 경우, 자성입자와 나노/마이크로입자는 표적물질을 연결기로 하여 복합체를 형성한다. In one embodiment of the present invention, the first probe material and the second probe material may be bonded to the same kind of target material. When the target material binds to the first probe material and the second probe material, the magnetic particles and the nano / The microparticles form a complex by using the target substance as a linking agent.

도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 프로브 물질이 결합된 자성 입자, 제 2 프로브 물질이 결합된 나노/마이크로입자의 제작 원리를 설명하는 도면이다.FIGS. 2 and 3 are views for explaining the principle of fabricating nano / microparticles in which a first probe material is bonded to a magnetic particle and a second probe material is bonded according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 자성물질로 이루어지며, 표면에 스트렙타비딘이 결합된 자성입자(110)가 도시된다. 표적물질인 특정항원과 특이적으로 결합할 수 있으며 비오틴 연결 항체(제 1 프로브 물질, 120)가 상기 자성입자 표면의 스트렙타비딘에 결합되어, 표적물질과 특이적으로 결합될 수 있는 자성입자가 완성된다. Referring to FIG. 2, in one embodiment of the present invention, magnetic particles 110 made of a magnetic material and having streptavidin bonded to its surface are shown. (First probe substance) 120 is bound to streptavidin on the surface of the magnetic particle, and a magnetic particle capable of specifically binding to the target substance can be bound to the target substance Is completed.

도 3을 참조하면, 표면에 스트렙타비딘이 결합된 나노/마이크로입자(130)가 도시된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 나노/마이크로입자(130)는 폴리스티렌 입자이며, 비오틴이 연결된 항체(제 2 프로브 물질, 140)가 나노/마이크로입자 표면의 스트렙타비딘에 연결된다. 또한, 상기 나노/마이크로입자(130) 표면에는 비오틴이 연결된 바코드 DNA(150)가 결합되며, 이로써 상기 나노/마이크로입자 표면에는 제 2 프로브 물질(140)과, 바코드 DNA(150)가 표면에 동시에 결합된다. Referring to FIG. 3, nano / microparticles 130 with streptavidin bound to the surface are shown. In one embodiment of the present invention, the nano / microparticle 130 is a polystyrene particle, and the biotin-linked antibody (second probe material 140) is connected to the nano / microparticle surface streptavidin. The second probe material 140 and the barcode DNA 150 are bonded to the surface of the nano / microparticle 130 at the same time on the surface of the nano / .

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 바코드 DNA의 bp 길이를 통하여 해당 표적물질의 결합여부를 판단할 수 있게 하는데, 이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에서의 상기 DNA는 이중가닥 DNA이며, 이 중 한 가닥에는 비오틴이, 나머지 한 가닥에는 형광 마커가 결합된다. In one embodiment of the present invention, it is possible to determine whether the target substance is bound through the bp length of the barcode DNA. To this end, the DNA in the embodiment of the present invention is a double stranded DNA, Biotin is attached to one strand and fluorescent marker is attached to the other strand.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 표적 물질(항원, 210))과 자성입자 및 나노/마이크로입자에 결합된 항체의 특이적 결합에 따라 복합체가 형성되는 원리를 설명하는 도면이다. 4 is a diagram illustrating the principle that a complex is formed according to a specific binding of a target substance (antigen, 210)) and an antibody bound to magnetic particles and nano / microparticles according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 항원인 표적물질(210)은 자성입자에 결합된 항체(제 1 프로브 물질(120)과 나노/마이크로입자에 결합된 또 다른 항체(제 2 프로브 물질, 140)과 특이적으로 결합하며, 이로써 자성입자-표적물질-나노/마이크로입자로 이루어진 복합체가 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 나노/마이크로입자 표면에 결합된 DNA(바코드 DNA)의 bp는 표적물질에 따라 그 수가 달리 구성되며, 이로부터 모세관 전기영동(CE, Capillary electrophoresis) 공정으로 바코드 DNA 복합체 분리시 바코드 DNA 복합체 이동속도가 달라진다. 4, the target substance 210, which is an antigen, is bound to an antibody (a first probe substance 120 and another antibody (second probe substance 140) bound to nano / In this embodiment, the bp of the DNA (bar code DNA) bound to the surface of the nano / microparticle is determined according to the target substance The number of barcode DNA complexes is different when the bar code DNA complex is separated by the capillary electrophoresis (CE) process.

도 5는 다양한 종류의 표적 물질에 대한 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법을 설명하는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a DNA barcode-based target substance detection method for various kinds of target substances.

도 5를 참조하면, 5 종류의 병원균(표적물질)과, 상기 병원균에 대응되는 프로브가 결합된 자성 및 나노/마이크로입자가 도시된다. 표적물질과 자성, 나노/마이크로입자를 혼합하는 경우, 해당 병원균에 특이적으로 결합하는 항체(프로브)를 갖는 자성입자, 나노/마이크로입자가 병원균에 결합하여, 복합체를 형성한다. 이때 나노/마이크로입자에 결합된 바코드 DNA는 그 길이를 달리하므로, 추후 모세관 전기영동 공정에 의하여 검출 순서가 달리지며, 이에 따라 복수 표적물질에 대한 다중 검출이 가능해진다. Referring to FIG. 5, there are shown five types of pathogens (target material) and magnetic and nano / micro particles to which probes corresponding to the pathogens are combined. When mixing the target substance with magnetic and nano / microparticles, magnetic particles, nano / microparticles having an antibody (probe) specifically binding to the pathogen are bound to pathogenic bacteria to form a complex. At this time, the barcode DNAs bound to the nano / microparticles have different lengths, so that the detection sequence is changed by a capillary electrophoresis process, and thus multiple detection of a plurality of target substances becomes possible.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합체 분리 및 바코드 DNA 해리 방법을 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining a composite separation and a barcode DNA dissociation method according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, DNA 길이로 결정되는 바코드 DNA가 결합된 나노/마이크로 입자가 자성입자-표적물질과 결합하여 복합체를 형성하게 된다. 이후 외부에서 인가되는 자기장에 의해 상기 복합체는 고정되어 정제될 수 있다. 이 때 열을 인가하여 형광마커가 표지화된 단일 가닥 DNA가 해리, 방출되며 이를 분석함으로써 표적물질 여부 및 종류를 판단할 수 있게 된다. Referring to FIG. 6, nano / microparticles bonded with barcode DNA determined by DNA length are combined with a magnetic particle-target material to form a complex. The complex can then be fixed and purified by an externally applied magnetic field. At this time, the single-stranded DNA labeled with the fluorescent marker is dissociated and released by applying heat, and analysis of the single-stranded DNA enables determination of whether or not the target substance is present.

특히 본 발명은 병원체 자체를 검출하는 대신, 상기 병원체에 특이적으로 결합될 수 있으며, 상기 병원체보다 많은 수를 가지며, 높은 확률로 검출되는 복수 개의 바코드 DNA를 이용하여 병원체를 검출하므로 병원체와 같은 표적 물질의 검출 확률을 현저하게 증가시켜, 센싱 민감도를 크게 향상시킬 수 있다. In particular, instead of detecting the pathogen itself, the present invention can detect a pathogen by using a plurality of barcode DNAs, which can be specifically bound to the pathogen, have a greater number of pathogens and are detected with a high probability, The detection probability of the substance is remarkably increased, and the sensing sensitivity can be greatly improved.

또한, 본 발명은 복수 종류의 표적 물질을 동시에 검출할 수 있는데, 이 경우, 표적 물질의 종류에 따라 상기 제 1 프로브 물질 및 제 2 프로브 물질의 종류가 복수 종류일 수 있다. In addition, the present invention can simultaneously detect a plurality of types of target materials. In this case, the first probe material and the second probe material may be of a plurality of types depending on the type of the target material.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 바이오 바코드용 장치에서, 모세관 전기영동(CE)에 따라 해리된 바코드 DNA를 분리하는 공정을 설명하는 도면이다.  FIG. 7 is a view for explaining a process of separating bar code DNA dissociated according to capillary electrophoresis (CE) in an apparatus for multi-bio-bar code according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 자기력(예를 들어 채널 하부에 구비된 자석에 의한 자기력)에 의하여 복합체를 채널에 유동하지 않게 고정시킨 후, 열을 가해주어 복합체로부터 바코드 DNA만 떨어지게 한다. 이는 이중가닥 DNA에 열을 가하여 단일가닥 DNA들을 분리하되는 원리를 이용한 것으로, 이후 분리된 바코드 DNA는 모세관 전기영동이 진행된다. Referring to FIG. 7, a composite is fixed to a channel by a magnetic force (for example, a magnetic force generated by a magnet provided under the channel), and heat is applied to allow only the bar code DNA to be separated from the composite. This is based on the principle of separating single-stranded DNA by applying heat to the double-stranded DNA. Then, the separated bar-code DNA is subjected to capillary electrophoresis.

도 7을 참조하면, 단일 플레이트(310) 상에서 형성된 음극(320)과 양극(330), 그리고 상기 음극(320)과 양극(330) 사이에 구비된 모세관(340)을 구비한다. 상기 모세관(340)으로 복합체 시료가 유입되며, 상기 음극(320)과 양극(330) 사이에서 인가되는 전기력에 의하여 상기 모세관으로 바코드 DNA가 흐르게 된다. 이때, 상기 바코드 DNA에 결합된 형광 마커로부터의 광학 신호의 검출시간으로부터 바코드 DNA의 길이가 결정되고 그에 따라 표적 물질의 종류가 결정된다. Referring to FIG. 7, a cathode 320 and an anode 330 formed on a single plate 310 and a capillary 340 provided between the cathode 320 and the anode 330 are provided. The composite sample flows into the capillary tube 340 and the barcode DNA flows into the capillary tube by an electrical force applied between the cathode 320 and the anode 330. At this time, the length of the bar code DNA is determined from the detection time of the optical signal from the fluorescent marker bonded to the bar code DNA, and the type of the target substance is determined accordingly.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 단일 플레이트 하부에는 광학적으로 형광 마커를 검출할 수 있는 검출수단(350)이 구비된다. Thus, under the single plate according to an embodiment of the present invention, detection means 350 capable of optically detecting fluorescent markers is provided.

즉, 본 발명은 짧은 길이의 바코드 DNA는 긴 길이를 갖는 바코드 DNA보다 빠르게 느리게 흐르게 되며, 이로써 복수 종류의 복합체는 DNA 길이에 따라 서로 구별되는 검출 순서를 갖게 된다. That is, according to the present invention, the short-length bar-code DNA flows more rapidly than the long-length bar-code DNA, so that the plural kinds of complexes have a detection order that is distinguished from each other according to the DNA length.

보다 명확한 검출 피크의 식별을 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는, 실제 표적 물질에 대응하는 DNA의 bp 보다 짧은 bp의 DNA(제 1 기준 DNA)와, 실제 표적 물질에 대응하는 DNA의 bp 보다 긴 bp의 DNA(제 2 기준 DNA)를 이용한다. In order to more clearly identify the detection peak, in one embodiment of the present invention, the DNA of the bp (first reference DNA) shorter than the bp of the DNA corresponding to the actual target substance (the first reference DNA) bp DNA (second reference DNA) is used.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 바이오 바코드 방법의 단계도이다. FIG. 8 is a block diagram of a multi-bio-bar code method according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 제 1 기준 DNA에 결합된 형광 마커로부터 제 1 형광 신호를 검출한다. 이때 상기 제 1 기준 DNA는 실제 표적물질과의 특이적 결합에 따라 나노/마이크로입자에 결합된 DNA(제 2 프로브)의 bp 보다 작은 적은 bp를 가지며, 이로써 모세관 영동 공정에서 상기 제 1 기준 DNA가 가장 빨리 검출된다. Referring to FIG. 8, a first fluorescent signal is detected from a fluorescent marker coupled to a first reference DNA. In this case, the first reference DNA has a small bp smaller than the bp of the DNA (second probe) bound to the nano / microparticle due to the specific binding with the actual target substance, It is detected the earliest.

이후, 표적 물질과의 결합에 따라 나노/마이크로입자에 결합된 표적 DNA에 결합된 상기 형광 마커로부터 형광 신호를 검출한다. 만약, 표적 물질이 존재하지 않으면, 자성입자가 상기 나노/마이크로입자와 결합하지 않으므로, 자기장에 의한 분리 및 정제과정에서 표적 DNA가 결합된 나노/마이크로 입자는 제거 된다.Fluorescence signals are then detected from the fluorescent markers bound to the target DNA bound to the nano / microparticles upon binding to the target material. If the target substance is not present, the magnetic particles do not bind to the nano / micro particle, so that the nano / micro particle bound to the target DNA is removed during the separation and purification by the magnetic field.

이후, 제 2 기준 DNA에 결합된 형광 마커로부터 제 2 형광 신호가 검출된다. 이때 상기 제 2 기준 DNA는 상기 나노/마이크로입자에 결합된 DNA의 bp 보다 큰 bp를 가지며, 본 발명은 상기 제 1 기준 형광 신호와 제 2 형광 신호 사이에서의 검출된 표적 물질의 형광 신호의 시간차에 따라 해당 형광 마커를 판별하고, 이에 대응된 DNA와 표적물질이 결정된다. Thereafter, the second fluorescent signal is detected from the fluorescent marker coupled to the second reference DNA. The second reference DNA has a bp greater than the bp of the DNA bound to the nano / microparticle. The present invention is characterized in that the time difference of the fluorescence signal of the target substance detected between the first reference fluorescence signal and the second fluorescence signal And the corresponding DNA and the target substance are determined.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 5 종류의 병원체를 다중 검출하는 방법을 설명하는 도면이다. FIG. 9 is a diagram for explaining a method for detecting multiple types of pathogens in accordance with an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 15bp의 DNA가 제 1 기준 DNA로, 45bp의 DNA가 제 2 기준 DNA로 사용되었으며, 병원균과 결합하는 프로브 물질의 DNA는 제 1 기준 DNA와, 제 2 기준 DNA의 사이에 속한다. 즉, 본 발명은 병원체 별로 서로 다른 길이의 바코드 DNA (20, 25, 30, 35, 40 bp) 를 디자인하고, 기준 DNA를 사용함으로써 피크의 시간차 비율을 통해 해당 피크가 어떤 병원체에 해당하는 지를 검출한다. Referring to FIG. 9, a 15 bp DNA was used as a first reference DNA, a 45 bp DNA was used as a second reference DNA, and a DNA of a probe substance binding to pathogens was inserted between a first reference DNA and a second reference DNA Belongs. That is, the present invention designs barcode DNAs (20, 25, 30, 35, and 40 bp) having different lengths for each pathogen and uses a reference DNA to detect which pathogen the corresponding peak corresponds to do.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 바코드 DNA 분리 실험 결과이다. 10 is a result of bar code DNA separation experiment according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 실시예에서 서로 다른 길이의 바코드 DNA (20,25,30,35,40,bp) 분리를 진행하였으며, 2 종류의 기준 DNA(Bracket ladder(15,45bp))를 사용함으로써 피크의 시간차 비율(시간차 비율=

Figure pat00001
)을 통해 검출된 바코드 DNA를 정확히 규명할 수 있으며, 이로써 해당 피크가 어떤 병원체인지 알 수 있었다. 10, in this embodiment, the bar code DNAs 20, 25, 30, 35, 40, and bp having different lengths are separated and two types of reference DNAs (Bracket ladder (15,45 bp) The ratio of the time difference of peaks (time difference ratio =
Figure pat00001
) Can be accurately identified, and thus the peak can be identified as a hospital.

통상 CE는 젤의 상태, 온도, 가열시간, 실험하는 사람 등의 요소들이, 절대 용출시간 (absolute elution time) 의 변화를 가져오기 때문에, 절대 용출시간을 기준으로 피크 위치를 결정하게 될 경우, 잘못된 분석 가능성이 존재한다. 하지만 본 발명은 기준 DNA(bracket ladder)를 이용한 피크 시간차 비율로 표적물질 바코드 DNA의 bp를 계산하므로, CE 환경에 관계없이 정확하게 피크 위치 분석이 가능하다는 장점이 있다. Normally, when the peak position is determined based on the absolute elution time, since CE, the state of the gel, the temperature, the heating time, and the experimenter are changed, the absolute elution time is changed. Analytical possibilities exist. However, since the present invention calculates bp of the target substance bar code DNA at a peak time difference ratio using a reference DNA (bracket ladder), it has an advantage that peak position analysis can be accurately performed regardless of the CE environment.

본 발명은 상술한 방법을 하나의 디바이스에서 수행하는 장치를 제공한다. The present invention provides an apparatus for performing the above-described method in one device.

이를 위하여, 외부 자석에 의하여 자성입자를 포함하는 복합체를 모으고, 열을 인가하여, 바코드 DNA를 해리시킨 후, 이를 모세관 전기영동으로 검출할 수 있는, 통합 칩 디바이스를 제공한다. To this end, there is provided an integrated chip device capable of collecting a composite containing magnetic particles by an external magnet, applying heat to dissociate the barcode DNA, and then detecting it by capillary electrophoresis.

도 11 내지 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 , DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 디바이스의 모식도이다. 11 to 15 are schematic diagrams of a DNA barcode-based target material detection device, according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 디바이스는, 시료와 프로브 물질의 자동 주입을 위한 마이크로 펌프(410), 표적물질과 프로브의 복합체를 형성하기 위한 수동적 믹서(420); 제 1 프로브-표적물질-제 2 프로브 복합체의 분리, 정제를 위한 자기장 분리 챔버(430); 상기 해리된 바코드 DNA 분석을 위한 모세관 전기영동 채널(440)을 포함한다. 11, a DNA barcode-based target material detecting device according to an embodiment of the present invention includes a micro pump 410 for automatically injecting a sample and a probe material, a passive mixer 410 for forming a complex of a target material and a probe, (420); A magnetic field separation chamber 430 for separation and purification of the first probe-target material-second probe complex; And a capillary electrophoresis channel 440 for analyzing the dissociated barcode DNA.

도 12를 참조하면, 상기 칩은 병원체 주입구, 프로브 주입구가 패터닝된 상부 레이어층(펌프층)을 포함하며, 외부 펌프(3밸브 펌프 시스템)에 의하여 상기 프로브 주입구 및 병원체 주입구를 통하여 표적물질 용액과 프로브 입자 용액이 칩 내로 주입된다. 12, the chip includes an upper layer (a pump layer) having a pathogen inlet and a probe injection port, and is connected to the target material solution through the probe inlet and the pathogen inlet by an external pump (three-valve pump system) The probe particle solution is injected into the chip.

도 12의 펌프층 하부에는 외부 펌프에 의하여 인가되는 공기에 의하여 위아래로 유동할 수 있는 PDMS막(미도시)이 구비되며, 펌프에 의한 공기압에 따라 PDMS막은 상하로 유동하여, 상기 상부 레이어층 아래의 레이어 층으로 상기 표적물질 용액 및 프로브 입자 용액이 이동한다.A PDMS membrane (not shown) capable of flowing up and down by the air applied by the external pump is provided below the pump layer of FIG. 12, and the PDMS membrane flows up and down according to the air pressure by the pump, The target substance solution and the probe particle solution migrate to the layer layer of the target substance solution.

도 13을 참조하면, 펌프층과 연결된 홀(Via hole)을 통하여 상기 펌프층 아래의 레이어층으로 이동된 표적물질 용액 및 프로브 입자 용액은, 상기 아래 레이어층에 구비된 수동 믹서(420)를 지나며, 상기 수동 믹서(420)에서 자성 입자-표적 물질-나노/마이크로 입자 복합체가 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 수동 믹서(420) 채널 내에는 원형의 기둥을 구비시켜, 입자들의 혼합을 촉진시켰다. Referring to FIG. 13, the target material solution and the probe particle solution moved to the layer layer below the pump layer through a via hole connected to the pump layer pass through the passive mixer 420 provided in the lower layer layer , And the magnetic particle-target material-nano / micro particle composite is formed in the passive mixer 420. In an embodiment of the present invention, a circular column is provided in the channel of the passive mixer 420 to promote mixing of particles.

도 14를 참조하면, 상기 수동 믹서(420)를 지난 혼합 용액 내의 복합체는 영구 자석에 의한 자기력이 인가되는 분리챔버(430)에서 모이게 된다. 이때, 상기 분리 챔버(430) 위 또는 아래에 영구자석이 구비되며, 따라서, 상기 복합체의 자성 입자는 자석에 끌리게 되어 상기 분리챔버(430)에서 고정된다. 그 결과, 복합체를 제외한 다른 물질들(복합체를 이루지 못한 병원체, 폴리스티렌 프로브 등)은 자석에 붙지 못하므로 배출구를 통해 씻겨 나가게 된다. Referring to FIG. 14, the composite in the mixed solution passing through the passive mixer 420 is collected in the separation chamber 430 to which magnetic force by the permanent magnet is applied. At this time, permanent magnets are provided above or below the separation chamber 430, so that the magnetic particles of the composite are attracted to the magnet and fixed in the separation chamber 430. As a result, materials other than the complex (noncomplexed pathogens, polystyrene probes, etc.) can not be attached to the magnet and thus are washed out through the outlet.

도 15를 참조하면, 상기 분리챔버(430)와 연결되는 모세관 영동채널(440)이 개시되며, 상기 모세관 영동채널(440)에는 젤이 충진되어 있다. 복합체가 자석 아래에 모두 모이면, 음극과 양극에 TTE 버퍼를 채우고, 히터를 통하여 상기 복합체에 열을 인가한다. 즉, 도 15에서 사각으로 표시된 부분의 아래에 구비된 히터를 통하여 70℃로 온도를 유지함에 따라 복합체에서 바코드 DNA가 해리되며, 이후, 음극과 양극에 전압을 걸어주게 되면 바코드 DNA가 전기영동되며, 상기 전기영동되는 바코드 DNA를 광학적으로 분석함으로써 표적물질을 효과적으로 검출할 수 있다. Referring to FIG. 15, a capillary suction channel 440 connected to the separation chamber 430 is opened, and the capillary suction channel 440 is filled with a gel. If the composite is all under the magnet, the cathode and anode are filled with TTE buffer and heat is applied to the composite through a heater. That is, the barcode DNA is dissociated from the complex by keeping the temperature at 70 ° C through the heater provided below the square portion in FIG. 15, and then when the voltage is applied to the cathode and the anode, the barcode DNA is electrophoresed , The target substance can be effectively detected by optically analyzing the electrophoretic barcode DNA.

이상 살핀 바와 같이 본 발명에 따른 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 장치를 포함하는 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 디바이스는, 각자 독립된 기능을 수행하는 복수 개의 레이어층을 수직 결합하여 하나의 디바이스 내에서 연속적으로 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 공정을 진행할 수 있으므로, 고감도, 다중, 고속으로 표적물질을 검출할 수 있다. As described above, the DNA barcode-based target material detecting device including the DNA barcode-based target material detecting device according to the present invention can vertically combine a plurality of layer layers performing independent functions to continuously detect DNA barcode- Based target material detection process can be performed, so that the target material can be detected with high sensitivity, multiple, and high speed.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (17)

제 1 프로브 물질이 결합된 자성입자, 및 제 2 프로브 물질과 DNA가 동시에 결합된 나노/마이크로입자가, 표적 물질과 함께 혼합되는 단계;
상기 제 1 프로브 물질과 상기 표적 물질간의 제 1 결합 및 제 2 프로브 물질-표적 물질 간의 제 2 결합에 따라 자성입자-표적 물질-나노/마이크로입자 복합체가 형성되는 단계;
상기 형성된 자성입자-표적 물질-나노/마이크로입자 복합체의 나노/마이크로입자에 결합된 DNA의 bp에 따라 상기 표적 물질의 종류가 판정되는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 제 1 프로브 물질 및 제 2 프로브 물질은 동일 종류의 표적 물질에 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
Magnetic particles having the first probe material bonded thereto, and nano / micro particles having the DNA and the second probe material simultaneously bonded together with the target material;
Forming a magnetic particle-target material-nano / microparticle complex according to a first bond between the first probe material and the target material and a second bond between the second probe material and the target material;
Determining the type of the target material according to bp of the DNA bound to the nano / microparticle of the formed magnetic particle-target material-nano / microparticle complex, wherein the first probe material and the second probe Wherein the substance is capable of binding to the same kind of target substance.
제 1항에 있어서,
상기 DNA는 이중가닥 DNA이며, 이 중 한 가닥에는 비오틴이, 나머지 한 가닥에는 형광 마커가 결합된 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the DNA is double-stranded DNA, wherein one strand is bound to biotin and the other strand is bound to a fluorescent marker.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 프로브 물질 및 제 2 프로브 물질의 종류는 복수 종류이며, 상기 복수 종류의 제 1 프로브 물질 및 제 2 프로브 물질은 상기 표적 물질과 함께 혼합되는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
The method according to claim 1,
A method for detecting a target substance based on a DNA barcode, characterized in that a plurality of types of the first probe material and a second probe material are used, and the plurality of types of first probe material and second probe material are mixed together with the target material .
제 3항에 있어서, 상기 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법은,
자기력을 이용하여, 상기 자성입자-표적 물질-나노입자 복합체를 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
4. The method of claim 3, wherein the DNA barcode-
A method for detecting a target substance based on DNA barcode, characterized by further comprising the step of separating the magnetic particle-target material-nanoparticle complex using a magnetic force.
제 4항에 있어서,
상기 자기력을 이용하여 상기 자성입자-표적 물질-나노입자 복합체를 분리하는 단계는, 자기력을 이용하여 상기 자성입자-표적 물질-나노입자 복합체를 고정시키는 방식으로 진행되는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the step of separating the magnetic particle-target material-nanoparticle composite using the magnetic force is performed by fixing the magnetic particle-target material-nanoparticle composite by using a magnetic force. A method for detecting a target substance.
제 1항에 있어서,
상기 프로브 물질 및 표적 물질 중 적어도 어느 하나는 항체, 나머지 어느 하나는 항원인 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the probe material and the target material is an antibody and the other is an antigen.
제 2항에 있어서,
상기 DNA의 bp는 상기 DNA에 결합된 형광 마커로부터의 광학 신호로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the bp of the DNA is determined from an optical signal from a fluorescent marker bound to the DNA.
제 6항에 있어서, 상기 표적 물질의 종류가 판정되는 단계는,
제 1 기준 DNA에 결합된 형광 마커로부터 제 1 형광 신호를 검출하는 단계
상기 나노/마이크로입자에 결합된 표적 DNA에 결합된 상기 형광 마커로부터 형광 신호를 검출하는 단계;
제 2 기준 DNA에 결합된 형광 마커로부터 제 2 형광 신호를 검출하는 단계를 포함하며,
상기 제 1 기준 형광 신호와 제 2 형광 신호 사이에서의 시간차에 대해, 상기 제 1 기준 형광 신호와 해당 형광 마커가 결합된 DNA 사이에서의 시간차 비율에 대응하는 표적 물질이 결정되는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
7. The method of claim 6, wherein the type of the target material is determined by:
Detecting a first fluorescent signal from a fluorescent marker coupled to a first reference DNA
Detecting a fluorescent signal from the fluorescent marker bound to the target DNA bound to the nano / microparticle;
Detecting a second fluorescent signal from a fluorescent marker coupled to a second reference DNA,
Wherein a target material corresponding to a time difference ratio between the first reference fluorescence signal and DNA to which the fluorescence marker is bound is determined with respect to a time difference between the first reference fluorescence signal and the second fluorescence signal. DNA barcode-based target substance detection method.
제 8항에 있어서,
상기 제 1 기준 DNA는 상기 표적 DNA의 bp보다 짧은 bp를 갖는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the first reference DNA has a bp shorter than the bp of the target DNA.
제 8항에 있어서,
상기 제 2 기준 DNA는 상기 표적 DNA의 bp보다 긴 bp를 갖는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the second reference DNA has a bp longer than the bp of the target DNA.
제 9항에 있어서,
상기 DNA의 bp는 표적 물질의 종류에 따라 그 수를 달리하며, 상기 DNA의 bp에 따라 상기 형광 신호의 검출 시간이 달라지는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the number of bp of the DNA varies depending on the type of the target substance and the detection time of the fluorescent signal varies depending on bp of the DNA.
DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 장치로서,
제 1 프로브 물질이 결합된 자성입자, 제 2 프로브 물질과 DNA가 동시에 결합된 나노/마이크로입자, 및 표적물질이 주입되는 펌프층;
상기 펌프층으로부터 주입된 자성입자, 나노/마이크로입자 및 표적물질이 흐르며, 이로써 제 1 프로브 물질-표적물질-제 2 프로브 물질의 복합체가 형성되는 수동믹서;
상기 수동믹서로부터 배출된 복합체가 모이며, 상기 복합체를 분리할 수 있는 자기장 분리 챔버;
상기 자기장 분리 챔버와 연결된 모세관 전기영동 채널; 및
상기 모세관 전기영동 채널에 양 끝단에 각각 구비되어 상기 모세관 채널에서 전기 영동을 실시하기 위한 전극부;를 포함하는 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 장치.
A DNA barcode-based target material detection apparatus,
A magnetic particle to which the first probe material is bound, a nano / microparticle to which the second probe material and the DNA are bound at the same time, and a pump layer into which the target material is injected;
A passive mixer in which magnetic particles, nano / microparticles and target material injected from the pump layer flow, thereby forming a complex of a first probe material-target material-second probe material;
A magnetic field separation chamber capable of separating the composite discharged from the passive mixer and separating the composite;
A capillary electrophoresis channel connected to the magnetic field separation chamber; And
And an electrode unit provided at both ends of the capillary electrophoresis channel to perform electrophoresis in the capillary channel.
제 12항에 있어서,
상기 수동믹서 및 자기장 분리 챔버는 상기 펌프층 아래에 구비된 레이어층에 구비된 것을 특징으로 하는 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the passive mixer and the magnetic field separation chamber are provided in a layer layer provided below the pump layer.
제 13항에 있어서,
상기 모세관 채널 하부에 구비되며, 상기 모세관 채널의 DNA를 검출하기 위한 검출 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 장치.
14. The method of claim 13,
Further comprising detection means provided below the capillary channel for detecting DNA of the capillary channel.
제 14항에 있어서,
상기 검출 수단은 상기 DNA에 결합된 형광 마커를 검출하기 위한 광학 수단인 것을 특징으로 하는, DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the detecting means is an optical means for detecting a fluorescent marker coupled to the DNA.
제 12항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 장치를 포함하는 일체형 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 디바이스. An integrated DNA barcode-based target material detection device comprising a DNA barcode-based target material detection device according to any one of claims 12 to 15. 제 16항에 있어서,
상기 일체형 디바이스는 상호 결합된 복수 레이어층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 DNA 바코드 기반 표적 물질 검출 디바이스.
17. The method of claim 16,
Wherein the integrated device comprises a plurality of layers of mutually coupled layers.
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