KR20170114754A - 종이 기반 전기습윤장치 및 이를 이용한 단백질 분석방법 - Google Patents

종이 기반 전기습윤장치 및 이를 이용한 단백질 분석방법 Download PDF

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Abstract

종이 기반 전기습윤장치(EWOD, Electrowetting on dielectrics) 및 이를 이용한 단백질 분석방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 단백질 분석을 위해 전처리에 필요한 용액이 종이 기반 전기습윤장치의 마이크로 유체 종이 칩 상에 액적형태로 제공되어 전극을 따라 이동하면서 시료 내 단백질을 펩타이드로 분해하는 전처리단계, 상기 펩타이드로 분해된 시료와 매트릭스 용액을 혼합하여 질량분석을 위한 시편을 준비하는 질량분석 준비단계, 및 말디톱 질량분석장치(Matrix Assisted Laser Desorption-Time of Flight, MALDI-TOF MS)를 이용하여 상기 시편 내 펩타이드 질량을 측정하는 분석단계를 포함하며, 이때 특히 종이 기반 전기습윤장치는 액적이 이동할 수 있는 경로가 Y자형으로 구성된 전극패턴을 통해 시료들이 혼합되어 전처리하는 단백질을 분석방법을 제공한다.

Description

종이 기반 전기습윤장치 및 이를 이용한 단백질 분석방법{PAPER-BASED ELECTROWETTING ON DIELECTRICS DEVICE AND METHOD FOR ANALYZING PROTEIN USING THEREOF}
본 발명은 종이 기반 전기습윤장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종이 기반 전기습윤 장치 내에서 다양한 시료 또는 단백질을 포함한 용액을 효과적으로 이동시킬 수 있는 전극패턴이 형성된 마이크로 유체 종이 칩을 포함하는 종이 기반 전기습윤장치 및 이를 이용한 단백질 분석방법에 관한 것이다.
미세총괄분석 시스템(micro total analysis system, 이하, 'μTAS'라고도 함)은 시료를 채취하고, 이를 반응시키기 전의 전처리 과정을 거친 후 반응시키고, 분리 및 분석하는 모든 과정을 하나의 칩 위에서 구현하는 장치이다.
따라서 이러한 μTAS의 구현에 있어 μTAS 안에서 여러 과정을 수행하기 위한 미세 유동장의 제어에 대한 연구가 집중적으로 이루어지고 있다. 최근 μTAS에서 미소 유동장의 제어를 위해 다양한 방법들 중에서 전기습윤(electrowetting)현상을 이용한 방법이 부각되고 있다.
전기습윤(electrowetting)은 절연체 및 소수성 물질로 코팅된 전극 위에 전해질 액적을 놓고, 전극-용액 계면에 전압을 공급하면 계면장력(interfacial tension)의 변화에 의해 액적의 접촉각(contact angle)이 변하는 현상을 의미한다.
구체적으로 전기습윤의 원리는 도 1에 도시된 바와 같이, 물방울이 소수성 표면에서는 표면장력 때문에 도 1의 왼쪽 모습과 같이 동그란 액적 모양을 나타내게 된다. 하지만, 표면에 전기장을 가하게 되면, 도 1의 오른쪽 모습과 같이 물방울과 고체 표면 사이의 표면장력이 줄어들게 되면서, 습윤(wetting)이 향상되게 된다. 이때 표면에 가하는 전기장을 왼쪽과 오른쪽에 비대칭으로, 예를 들어 오른쪽에는 높은 전압을 왼쪽에는 낮은 전압으로 표면에 가하는 전기장을 왼쪽과 오른쪽에 비대칭으로 걸어주게 되면, 오른쪽은 습윤이 잘 되어 액적이 무너지게 되고, 왼쪽은 동그란 액적을 유지하게 됨으로써, 결과적으로 왼쪽에서 오른쪽으로 액적이 이동하게 된다.
이와 같은 전기습윤 현상은 낮은 전압을 사용하여, 빠르고 효과적으로 유동을 제어할 수 있으며, 가역적으로 유체의 이송 및 제어가 가능한 장점을 가지고 있다. 이러한 장점들을 미소 액적의 빠른 이송 및 코팅 속도의 향상 그리고 광학 스위치 등이 응용하고자 하는 기술이 현재 활발히 진행되고 있다.
일반적인 전기습윤장치는 유리기판 위에 전기를 전도할 수 있는 얇은 금속전극을 증착시킨 후 절연체와 소수성 테프론 표면을 스핀 코팅하여 제작할 수 있으며, 이와 같이 제작된 일반적인 전기습윤장치의 구성은 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2에서 확인할 수 있듯이 액적의 양면에는 수십 나노미터 두께의 소수성 테프론 표면이 있으며, 먼저 하부면에 형성된 소수성 테프론 표면 밑에는 약 수백 나노미터 두께의 절연체가 형성되어 있고, 이 절연체 밑에는 전극으로 크롬(Cr)과 금(Au)로 이루어진 제어전극(control electrode)을 형성하며, 형성된 제어전극 아래에는 일반적인 유리로 유리 기판(glass substrate)이 형성되어있다. 또한, 상기와 같은 하부면에서 스페이서(spacer) 역할을 하는 벽에 의해 일정거리 이격된 상부면은 소수성 테프론 표면이 있으며, 이 소수성 테프론 표면의 일측에 전극으로 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)로 이루어진 접지전극(ground electrode)이 형성되어 있고, 전극의 일측은 일반적인 유리로 유리 덮개(glass cover)가 형성되어있다.
그리고 일반적으로 많이 이용되는 전기습윤장치의 디지털 섹터 크기는 1×1×0.4 (mm)이다. 이러한 전기습윤장치에서는 액적의 이동을 원활히 하기 위해 실리콘 오일을 액적과 함께 사용하기도 하며, 실리콘 오일 없이 공기 매질 상에서 실시하기도 한다.
이와 같은 전기습윤장치를 미세총괄분석시스템(micro total analysis system, μTAS)으로 사용하기 위해서는 앞서 설명한 바와 같이 다양한 액적 제어 기능이 필요하며, 가장 중요한 기능으로는 액적 형성(formation), 이동(transfer), 섞음(mixing), 자름(splitting) 등을 들 수 있다. 이처럼 전기습윤장치에서 액적의 제어 기능 모습은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같다.
도 3에서는 물 저장소에서 액적이 갈라져 나오는 모습들에 대한 스냅샷들을 나타낸 것이다. 도 3에서 볼 수 있듯이, 물 저장소에서 수백 나노리터의 액적을 형성(formation)할 수 있으며, 도 3의 (1)~(3)에 형성된 액적처럼 전원의 온(on)/오프(off)에 따라 전압이 상대적으로 높은 쪽으로 액적이 실리콘 오일 매질 상에서 최대 25 cm/sec 정도의 속도로 이동(transfer)할 수 있고, 도 3의 (4), (5)에서 처럼 액적의 자름(splitting)도 수행할 수 있다.
그리고 도 4는 전기습윤장치에서 하나의 액적이 두 개로 나눠지고, 다시 합쳐지는 그림을 나타낸 것이다. 도 4의 (a)~(c)처럼 하나의 액적이 둘로 분획 또는 갈라(splitting)지고, 도 4의 (c), (d)에서 볼 수 있듯이, 갈라진 두 개의 서로 다른 액적들은 합쳐지고, 섞여(mixing)질 수 있다.
Fair, R. B. Microfluid Nanofluid 2007, 3, 245-281. Cho, S. K.; Moon, H; Kim, C. J. Journal of Microelectromechanical Systems 2003, 12, 70-80. Luk, V. N.; Wheeler, A. R. Analytical Chemistry 2009, 81, 4524-4530. Ko, H.; Lee, J.; Kim, Y.; Lee, B.; Jung, C. H.; Choi, J. H.; Kwon, O. S.; Shin, W. Advanced Materials 2014, 26, 2335-2340. Fobel, R.; Kirby, A. E.; Ng, A. H. C.; Farnood, R. R.; Wheeler, A. R. Advanced Materials 2014, 26, 2838-2843. Kwon, O. S.; Kim, H.; Ko, H.; Lee, J.; Lee, B.; Jung, C. H.; Choi, J. H.; Shin, K. Carbon 2013, 58, 116-127. Au, S. H.; Kumar, P.; Wheeler, A. R. Langmuir, 2011, 27, 8586-8594.
앞서 설명한 바와 같이 전기습윤장치에서는 액적 형성(formation), 이동(transfer), 섞음(mixing), 자름(splitting) 등의 액적을 제어하는 기능들이 가능하며, 이러한 기능들은 전기습윤장치를 이용하여 화학, 생물학 모의작용제를 말디톱(MALDI-TOF, Matrix Associated Laser Desorption Ionization-Time Of Flight) 질량분석하기 전에, 측정 시료를 분석하기 위한 형태로 만들어주는 전처리를 위해 꼭 필요한 기능들이다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 전기습윤장치와 말디톱(MALDI-TOF) 질량분석 기술을 접목한 것으로서, 전압을 가했을 때 액적이 이동할 수 있는 경로가 구성된 전극 패턴이 디자인된 종이 기반 전기습윤장치 위에서 단백질을 펩타이드로 분해시켜 말디톱(MALDI-TOF) 질량분석이 가능한 형태로 준비한 후, 말디톱(MALDI-TOF) 질량 분석하여 얻은 말디톱(MALDI-TOF) 질량분석 스펙트럼을 펩타이드 지문분석법(peptide fingerprinting)으로 분석할 수 있는 종기 전기습윤장치 및 이를 이용한 단백질 분석방법의 제공에 목적이 있다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않는다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 종이 기반 전기습윤장치는 종이; 상기 종이 상에 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 포함하는 전도성 잉크를 이용하여 전극패턴이 인쇄되어 이루어진 전극, 상기 전극 상에 코팅되는 절연체, 및 상기 절연체 상에 코팅되어 소수성 표면을 제공하는 테프론층으로 이루어진 마이크로 유체 종이 칩을 포함하여 구성된다.
여기서, 전극은 단백질을 포함한 액상의 시료 또는 용액을 효과적으로 이동시키기 위해 Y자형의 전극패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 Y자형 전극패턴에는 액상의 시료 또는 용액이 주입되는 시작지점이 5개와, 상기 시작지점에서 이동해서 온 서로 다른 액상의 시료 또는 용액이 합쳐져 혼합되는 혼합지점이 4개로 구성되어 있으나, 본 발명이 반드시 이와 동일한 시작지점과 혼합지점의 개수로 이루어져야 하는 것은 아니며, 사용자의 편의에 따라 제시된 개수보다 적거나 추가로 전극패턴을 형성할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 Y자형 전극패턴은 좌우 각 측면에 형성된 다수개의 구동전극들이 일정간격을 갖고 배치되어 분지부와 합지부를 포함하는 가지형 구조를 이루어지며, 이때, 상기 분지부와 합지부는 좌우 측면의 구동전극들이 서로 번갈아 지그재그 형태를 형성한다.
그리고 전극으로 이용되는 전도성 잉크는 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 분말, 탈이온수 및 분산제를 균질기에 넣고 혼합하여 제조된 것이다.
상기 절연체는 유리, 자기(porcelain) 또는 폴리머 조성물로 파릴렌을 사용할 수 있으며, 예를 들어 파릴렌 N, 파릴렌 C, 파릴렌 D, 파릴렌 F 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니다.
본 발명의 명세서에서 용어 '전극패턴'은 전압을 가했을 때 액상의 시료 또는 용액이 이동할 수 있는 경로를 구성하는 단위의 모양을 의미하며, 본 발명에서는 Y형의 전극 패턴으로 제작된 마이크로 유체 종이 칩을 포함하는 종이 기반 전기습윤 장치이다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기존의 유리 기반 기판에서 구동하는 전기습윤(Electrowetting on dielectrics, EWOD)장치가 아닌 종이 기반 전기습윤장치에서 단백질 분석을 위해 전처리에 필요한 용액이 종이 기반 전기습윤장치의 마이크로 유체 종이 칩 상에 액적형태로 제공되어 전극을 따라 이동하면서 분석 시료 내 단백질을 펩타이드로 분해하는 전처리단계(S810), 상기 펩타이드로 분해된 시료와 매트릭스 용액을 혼합하여 질량분석을 위한 시편을 준비하는 질량분석 준비단계(S820) 및 말디톱 질량분석장치(Matrix Associated Laser Desorption Ionization-Time Of Flight Mass Spectrometer, MALDI-TOF MS)를 이용하여 상기 시편 내 펩타이드 질량을 측정하는 분석단계(S830)를 포함하는 종이 기반 전기습윤장치를 이용한 단백질 분석방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 전처리단계(S810)는 단백질 내에 존재하는 이황화 결합을 제거하기 위해 단백질 시료를 디티오트레이톨(DTT, Dithiothreitol) 용액과 혼합함으로서 이황화 결합을 환원시키는 환원과정(S811), 상기 환원과정을 거친 단백질 시료에 요오드아세트아미드(IAA, Iodoacetamide) 용액과 혼합함으로서 상기 환원과정에서 생성된 황화수소기(HS-)를 알킬화하는 알킬화과정(S812), 및 상기 알킬화과정을 거친 단백질 시료에 특정 단백질 분해효소를 처리하여 펩타이드로 분해하는 분해과정(S813)을 포함하여 이루어진다.
또한, 전처리 단계는 디티오트레이톨(DTT, Dithiothreitol) 용액, 요오드아세트아미드(IAA, Iodoacetamide) 용액 및 단백질 분해효소가 상기 종이 기반 전기습윤장치에서 전극의 시작지점에 주입된 후, Y자형 전극패턴을 통해 순차적으로 이동하면서 혼합지점에서 단백질 시료와 혼합하여 단백질을 펩타이드(peptide) 단위로 분해한다.
분석단계(S830)는 말디톱 질량분석장치(Matrix Associated Laser Desorption Ionization-Time Of Flight Mass Spectrometer, MALDI-TOF MS)로 질량분석 스펙트럼을 얻은 후, 펩타이드 지문 추적법(peptide finger printing)을 수행하여 펩타이드를 정성 분석하는 과정이다.
상기 단백질 분해효소는 트립신(trypsin), 키모트립신(chymotrypsin), 라이신 C(Lys-C), 글루탐산 C(Glu-C), 아르기닌 C(Arg-C), 라이신 N(Lys-N) 및 글루탐산 N(Glu-N)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 구현 예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명은 액적이 이동할 수 있는 경로가 구성된 전극패턴이 형성되어 단백질을 분석할 수 있는 종이 기반 전기습윤장치를 제작하며, 이 종이 가반 전기습윤장치에서 단백질을 트립신과 같은 단백질 분해효소(Protease)를 이용하여 펩타이드로 분해하는 전처리 후 말디톱 질량분석장치(Matrix Associated Laser Desorption Ionization-Time Of Flight Mass Spectrometer, MALDI-TOF MS)를 이용하여 단백질을 정성분석 할 수 있는 것으로, 하나의 전기습윤장치 위에서 분석 대상 시료의 전처리가 수행됨으로써 기존의 전처리 과정보다 편리하고 신속하게 분석할 수 있는 형태로 전처리를 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 저가의 종이를 사용한 종이 기반 전기습윤장치로 단백질 정성분석 전처리를 시행함으로써 저렴한 비용으로 단백질을 동정할 수 있는 방법을 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 이항의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 전기습윤 현상을 설명하는 그림이다.
도 2는 종래의 일반적인 전기습윤장치의 구성도를 나타낸 그림이다.
도 3은 전기습윤 현상으로 물 저장소에서 액적이 갈라져 형성되어 나오는 모습들의 스냅샷들을 나타낸 그림이다.
도 4는 전기습윤장치 내에서 하나의 액적이 두 개로 갈라지고, 다시 합쳐지는 모습들을 나타낸 그림이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 기반 전기습윤장치에서 마이크로 유체 종이 칩의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 종이 칩의 전극패턴 상에서 시료가 주입되는 시작지점 위치를 나타낸 그림이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체 종이 칩의 전극패턴 상에서 시료가 혼합되는 혼합지점 위치를 나타낸 그림이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 기반 전기습윤장치를 이용한 단백질 분석방법의 순서도이다.
도 9는 단백질 용액 내에서 플루로닉(Pluronic)의 역할을 설명하는 그림이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 방법에 따라 트립신에 의해 분해된 라이소자임(Lysozyme)의 말디톱(MALDI-TOF) 스펙트럼을 각각 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예 2 및 비교예 2의 방법에 따라 트립신에 의해 분해된 사이토크롬 c(Cytochrome c)의 말디톱(MALDI-TOF) 스펙트럼을 각각 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예 3 및 비교예 3의 방법에 따라 트립신에 의해 분해된 소혈청알부민(Bovine serum albumin, BSA)의 말디톱(MALDI-TOF) 스펙트럼을 각각 나타낸 그림이다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로써 제시되는 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 제한되지 않는다.
하기 상세한 설명에서, 제1, 제2 등의 용어를 포함한 각 구성요소의 명칭은 종이 기반 전기습윤장치의 구동 동작을 용이하게 설명하기 위한 것으로, 반드시 다수의 구성요소들로 이루어져야 하거나 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용된 것은 아니며, 기능이나 동작을 설명하기 위한 기재에 불과하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니므로, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 종이 기반 전기습윤장치로, 전도성 잉크로 전극패턴이 형성된 마이크로 유체 종이 칩을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같은 형태를 갖는 마이크로 유체 종이 칩을 포함하는 본 발명의 종이 기반 전기습윤장치는 전도성 잉크 제조 단계, 종이 위에 전극 패턴 형성 단계, 코팅층 형성 단계 순서로 제조될 수 있다.
먼저, 전도성 잉크 제조 단계는 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 분말, 탈이온수 및 분산제를 볼 밀링(ball milling) 방법에 의하여 혼합한 후, 여과에 의해 정제하여 탄소나노튜브를 포함하는 전도성 잉크를 제조한다.
본 발명의 명세서에서 '전도성 잉크'는 분말 또는 자각 상태의 탄소와 같은 전도성 물질을 포함하고 있으며, 종이를 포함한 다양한 고체 기판(substrate)상에 프린트될 수 있는 물질들을 포함하는 잉크를 의미한다. 일례로 본 발명의 종이 기반 전기습윤장치의 제조방법에 사용될 수 있는 전도성 잉크는 바람직하게 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 포함한다.
상기 탄소나노튜브는 예를 들어, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 다발형 탄소나노튜브 중에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 바람직하게 다중벽 탄소나노튜브를 사용할 수 있다.
전도성 잉크의 제조는 1g의 탄소나노튜브 분말을 200mL 탈이온수 및 분산제 30g를 직경 3 mm 알루미늄 구슬이 들어있는 원통모양의 직경 12 cm 균질기를 사용하여 17 Hz의 진동수로 3일 동안 교반하며, 이때 균질기의 교반 속도는 대략 0.1 m/s이다.
상기 분산제는 20 wt% 1-나프틸아세틱산(1-naphthylacetic acid, Aldrich, N0640)과 20 wt% 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, Kopex-PEG600), 그리고 10 wt% 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(polyethylene glycol monomethyl ether, Koremul-ME400)를 물에서 섞고, 탄소나노튜브가 잘 분산될 수 있도록 적절한 범위 내의 점도로 조절할 수 있으며, 바람직하게 60℃에서 점도가 230 내지 260 cP가 될 때까지 50 rpm으로 약 5시간 동안 혼합하여 만든 것이다.
그 다음으로는 정제 과정으로 3000 rpm 속도로 10분 동안 원심분리를 3번하고 회수된 상층액을 여과하여 분산되지 않은 탄소나노튜브를 거른다. 이렇게 제조된 최종 전도성 잉크에서 탄소나노튜브의 농도는 0.15 mg/mL이다. 또한, 제조된 전도성 잉크는 종이(예를 들면, 일반 A4 용지) 위에서 18.2 MΩ/cm의 전기 저항도 값을 나타낸다.
전극 패턴 형성 단계는 종이 기반 전기습윤 장치의 전극 패턴을 형성하는 단계로 포토샵 또는 캐드(CAD, Computer aided design) 등과 같은 이미지 편집 프로그램을 이용하여 전극 패턴의 도면을 그리고 전도성 잉크가 충전된 잉크젯 프린터를 이용하여 일반 종이 또는 사진 인화용지에 전극 패턴을 인쇄하여 전극을 형성할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 잉크젯 프린터(inkjet printer)는 컴퓨터의 대표적인 출력 장치인 프린터 장치 중 압전 헤드(piezo electric head)를 사용하는 프린터로, 용지 상에 잉크를 분사함으로써 인쇄한다.
상기 전도성 잉크 제조 단계에서 제조된 전도성 잉크를 시린지(syringe)를 사용하여 잉크젯 프린터의 카트리지에 주입할 수 있으며, 상기 잉크젯 프린터는 일반적인 집이나 사무실에서 사용되는 잉크젯 프린터 장치를 이용할 수 있다.
본 발명에서 실시예에서 사용된 잉크젯 프린트는 Epson 사의 Stylus T22 잉크젯 프린터를 사용하였다. 이 T22 잉크젯 프린터의 노즐 직경은 20 μm이고, 최대 분해능은 5760×1440 dpi(dots per inch)이다. 인쇄 전 Epson 인쇄 기본 설정의 유지보수에서 노즐검사를 하여 노즐이 막혀있는지 확인하며, 만약 막혔을 경우에는 프린터헤드 청소를 사용하여 막힌 노즐을 뚫는다. 그리고 인쇄 옵션에서 텍스트/이미지 프린트 모드(720 dpi의 분해능)를 사용한다.
전도성 잉크가 종이에 최대한 잘 인쇄되는 사진전용 인화지(Photo Paper Glossy, Epson)를 통해 전극을 인쇄하며, 인쇄 된 전극의 저항 값을 최대한 낮추기 위하여 평균 3~5 번 정도 똑같은 자리에 반복 인쇄한다.
전극 패턴이 형성된 종이가 유연하기 때문에 슬라이드 글라스(S9213, MATSUNAMI)와 종이 사이에 고온 내열성 양면테이프(300LSE, 3M)를 붙여 확실하게 고정시킨다. 슬라이드 글라스의 크기는 76×52 mm이고 슬라이드 글라스 크기에 맞추어 종이를 자른다. 용액이 묻으면 안 되는 핀이 연결되는 전극 부분은 파라필름(PM-996, Bemis)으로 감는다.
전극 패턴 형성 단계 이후에 상기 전극 패턴 상에 절연층을 형성하기 위하여 절연체를 코팅하는 코팅층 형성 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 절연체는 유리, 자기(porcelain) 또는 폴리머 조성물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리머 조성물로 파릴렌을 사용할 수 있으며, 예를 들어 파릴렌 N, 파릴렌 C, 파릴렌 D, 파릴렌 F 등 중에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 파릴렌 C이다.
또한, 코팅층 형성 단계는 절연체 상이 추가적으로 종이 기반 전기습윤장치가 열이나 압력 등에 견딜 수 있도록 보강하고, 소수성 표면을 형성하기 위한 폴리테르라플루오로에틸렌(테프론)을 코팅하여 테프론 층 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 테프론 층은 테프론(AF 1600, Sigma-Aldrich)을 Fluorinert FC-40 용매에 용해하여 제조된 2%(w/w) 테프론 용액을 코팅하여 형성된다.
본 발명에서 코팅층으로 절연층 및 테프론 층은 전극 상에 당업계에 공지된 물질을 공지된 방법으로 코팅할 수 있다. 예를 들어 코팅층은 스핀 코팅, 스프레이 코팅 또는 프린팅 방법에 의하여 형성될 수 있으며 바람직하게는 절연체 및 테프론 용액을 스핀 코팅 방법으로 순서대로 균일하게 도포한 후 오븐에서 열처리함으로써 형성할 수 있다. 구체예로 스핀 코팅은 2000rpm으로 60초 동안 스핀 코팅할 수 있고, 상기 스핀 속도를 조절하거나 코팅 시간 등을 조절함으로써 코팅층의 두께를 조절할 수 있다. 그리고 앞서 전극 부분에 감은 파라필름을 제거한 후 오븐에서 30분 동안 60℃로 열처리한 후 30분 동안 170℃로 한 번 더 열처리하여 코팅층을 형성한다.
액적을 움직이기 위해서 직류전압(MATSUSADSA, Precision Inc.) 또는 교류전압(Function generator: SG 1634N, MCP corp., Amplifier: PZD 700, TRek)을 80~100 V 범위에서 가한다. 전압을 주는 전극에 핀을 이용하여 대지전압(Ground voltage)과 고전압(High voltage)을 가한다.
여기서 전압이 80V 미만이면, 전도성이 낮은 종이로 이루어진 종이 전기습윤 장치에서 액적이 움직이지 않고, 전압이 100V를 초과하면 높은 전압으로 인해 전극에 문제가 생기는 문제점이 발생할 수 있으므로 상기 전압범위 내에서 전압을 인가하는 것이 좋다.
앞서 설명한 바와 같이 일 실시예에 따라 제조된 전극은 도 5에 나타난 것과 같이 좌측 및 우측에 각각 17개씩 나뉘어 형성된 좌측 전극(51)과 우측 전극(52)로 이루어진다. 이러한 좌측 전극(51)과 우측 전극(52)은 전압을 인가하는 전압전극과 인가된 전압에 따라 액적이 이동되는 구동전극을 포함하여 이루어지며, 상기 좌측 전극(51)에는 제1 전압전극(53a)과 제1 구동전극(55a)을 포함하고, 상기 우측 전극(52)은 제2 전압전극(53b)과 제2 구동전극(55b)을 포함한다.
전압전극(53a, 53b)과 구동전극(55a와 55b)은 통전가능하게 전극채널(54a, 54b)을 통해 연결된다. 제1 전압전극(53a)과 제1 구동전극(55a)은 제1 전극채널(54a)을 통해 서로 연결되고, 제2 전압전극(53b)과 제2 구동전극(55b)은 제2 전극채널(54b)을 통해 서로 연결된다.
그리고 상기 제1 전압전극(53a)과 제2 전압전극(53b)에서 전극채널(54a, 54b)과 연결되지 않은 일 끝단에는 구동전극(55a, 55b)에 전압을 인가할 수 있도록 전압을 가해주는 핀(미도시)이 연결되어 구성된다.
본 발명에서 좌측 전극(51)과 우측 전극(52)에 각각 형성된 총 34개의 전압전극(53a, 53b)의 모양은 가로와 세로의 길이가 6.08×10.54 mm인 직사각형 모양으로, 복수 개의 전압전극이 서로 일정 간격으로 떨어져 배치되어 있으며, 각 전압전극 사이의 거리는 균일하게 1 mm이다.
그리고 전압이 전달되는 전극채널(54a, 54b)을 통해 전압전극(53a, 53b)과 연결되어 액적이 움직이는 전극인 구동전극(55a, 55b)의 총 개수는 전압전극과 동일하게 34개로, 구동전극(55a, 55b)의 모양은 전압전극과 유사하게 직사각형이며, 가로 길이가 3.06~6.56 mm, 세로 길이가 0.76 mm으로 복수 개의 구동전극이 서로 일정 간격으로 떨어져 배치되어 있으며, 각 구동전극 사이는 균일하게 550 μm이다. 이때, 상기 전압전극 및 상기 구동전극의 길이 및 간격은 상기 제시된 범위로 한정되지 않고 적용 상황에 맞도록 유연하게 설계 변경할 수 있다.
구동전극(55a, 55b)들이 일정간격을 갖고 배치되어 특정 전극패턴을 형성하며, 이 전극패턴은 마이크로 유체 종이 칩의 상단에서 살펴볼 때 분지부 및 합지부를 포함하는 가지형 구조를 가질 수 있다. 즉, Y자형의 반복적인 형태의 전극패턴으로 액적을 넣기 위한 5군데의 시작지점(61a, 62a, 63a, 64a, 65a)이 형성된 분지부(61, 62, 63, 64, 65)와 각 분지부에서 이동된 액적이 혼합되는 4군데의 혼합지점(71a, 72a, 73a, 74a)이 형성된 합지부(71, 72, 73, 74)가 존재하도록 전극패턴을 형성할 수 있다. 여기서, 표현된 Y자형은 전극 자체의 모양이 실제로 Y자형으로 형성되는 것이 아니라 구동전극들이 모여 형성된 전극패턴의 분지부의 사이의 거리가 점차 가까워지면서 합지부에서 서로 모여 연결된 것처럼 보이기 때문에 이렇게 표현한 것이다.
본 발명의 Y자형 전극패턴의 바람직한 일 구체예를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1 구동전극(55a)으로 구성된 제1 분지부(61)와 제2 구동전극(55b)으로 구성된 제2 분지부(62)는 서로 좌우 방향으로 각각 소정 거리 이격되는 전극패턴 형상으로 이루어진다. 그리고 제1 분지부(61)와 제2 분지부(62)는 액적의 이동 방향을 따라 좌측 전극의 제1 구동전극(55a)으로 구성된 제1 합지부(71)가 형성된다. 상기 제1 합지부(71)에 대해 우측 방향으로 소정거리 이격된 제2 구동전극(55b)으로 구성된 제3분지부가 형성되며, 이어서 우측 전극의 제2 구동전극(55b)로 구성된 제2 합지부(72)가 형성된다.
앞서 설명한 바와 동일하게 나머지 분지부와 합지부로 제4 분지부(64), 제3합지부(73), 제5 분지부(65) 및 제4 합지부(74)는 순서대로 앞서 설명한 바와 동일하게 좌우 측면 구동전극에서 서로 번갈아 지그재그 형태로 반복되어 분지부와 합지부를 형성하는 전극패턴 구조가 형성된다.
이때, 좌우로 상호 이격된 제1 구동전극(55a)과 제2 구동전극(55b)은 하나의 짝을 이루며 배치되는 것이 바람직하며, 서로 대응되는 한 쌍의 분지부 사이의 거리는 합지부로 가면서 점차 가까워지도록 하면서 이동된 액적이 합지부에서 만나도록 한다.
이러한 전극패턴이 형성된 마이크로 유체 종이 칩에서 전압전극(53a, 53b)에 전압이 인가하게 되면, 전극채널(54a, 54b)을 가로질러 구동전극(55a, 55b)에서 대지전압에서 고전압을 가하는 방향으로 액적의 흐름이 순차적으로 조절되어 구동전극의 전극패턴 영역을 따라 이동하게 된다.
구체적으로 도 5 내지 도 7을 참조하여 전극패턴에 따른 액적의 이동을 살펴보면, 제1 분지부(61)의 제1 시작지점(61a)과 제2 분지부(62)의 제2 시작지점(62a)에 각각 로딩된 시료의 액적들이 전극에 인가되는 전압에 의해 상대적으로 전압이 높은 고전압 방향으로 해당 분지부에서 제1 합지부(71)로 이동되어 제1 혼합지점(71a)에서 액적이 혼합된다. 그 다음 제1 합지부(71)는 분지부 역할을 하여 혼합된 액적을 이동시키고, 제3 분지부(63)의 제3 시작지점(63a)에 로딩된 시료 액적은 제3 분지부(63)에서 제2 구동전극(55b)로 구성된 제2 합지부(72)로 이동되어 제2 혼합지점(72a)에서 이동되어 온 액적들이 혼합된다. 여기서도 마찬가지로 제2 합지부(72)는 분지부 역할을 하여 혼합된 액적을 이동시키고, 이후 액적의 이동 과정은 앞서 설명한 바와 같은 과정으로 시료 처리과정(예를 들면, 단백질 분석 전처리 과정)이 완료될 때 동일하게 반복적으로 수행한다.
상술한 바와 같은 전극패턴이 형성된 종이 기반 전기습윤장치에 있어서 단백질 분석을 위한 단백질 전처리 과정에 관해서는 이하에서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 종이 기반 전기습윤장치를 이용한 단백질 분석방법의 순서도를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 전처리단계(S810), 질량분석 준비단계(S820), 분석단계(S830)순서대로 분석된다.
전처리단계(S810)는 종이 기반 전기습윤장치에서 말디톱(MALDI-TOF) 질량분석을 할 수 있도록 단백질 시료를 펩타이드 단위로 분해하는 것으로, 이황화 결합을 제거하기 위한 환원과정(S811), 상기 환원 과정에서 생성된 황화수소기(HS-)를 제거하는 알킬화과정(S812), 단백질 분해효소를 처리하여 펩타이드로 분해하는 분해과정(S813)의 총 3과정의 순서로 수행된다. 자세한 실험과정은 다음과 같다.
환원과정(S811)은 단백질 내에 존재하는 이황화 결합(disulfide bond)을 환원시키기 위하여 단백질 시료 액적 10 ㎕와 디티오트레이톨(Dithiothreitol, DTT) 액적 10 ㎕를 혼합하여 10분 동안 실온에서 반응시킨다.
반응 후 알킬화과정(S812)으로 생성된 황화수소기의 알킬화를 위하여 요오드아세트아미드(Iodoacetamide, IAA) 액적 10 ㎕과 환원과정을 거친 액적을 혼합하여 어두운 조건의 실온에서 10분 동안 반응시킨다.
그 다음은 분해과정(S813)으로 단백질을 질량분석으로 분석하기 위해서 단백질을 트립신(trypsin)과 같은 가수분해 효소를 이용하여 펩타이드 형태로 가수분해하는 과정으로, 상세하게는 알킬화과정을 거친 액적과 단백질 분해효소로 트립신(trypsin) 용액 10 ㎕과 TEAB(Triethylammonium bicarbonate) 완충용액 10 ㎕를 혼합 후 37℃에서 1시간 동안 반응시켜 단백질을 분해시킨다.
상기 분해과정(S813)에서 단백질 분해효소로 사용한 아르기닌(Arginine)과 라이신(Lysine) 아미노산의 C-말단을 가수분해하는 효소인 트립신(trypsin)뿐만 아니라 키모트립신(chymotrypsin), 라이신 C(Lys-C), 글루탐산 C(Glu-C), 아르기닌 C(Arg-C), 라이신 N(Lys-N) 및 글루탐산 N(Glu-N)등 다양한 단백질 분해효소를 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 종이 기반 전기습윤장치를 이용한 전처리 단계의 일 구체예를 설명하면 다음과 같다.
전기 기반 전기습윤장치의 마이크로 유체 종이 칩 상에 마이크로 피펫을 이용하여, 단백질 전처리 단계에 필요한 시료를 각각 10 ㎕정도 씩 도 6에서 도시된 바와 같은 5군데의 해당 시작지점 위치에 로딩하며, 이때 시료가 로딩되는 시작지점 위치는 반응 단계의 순서에 따라 순차적으로 로딩된다. 예를 들면, 제1 시작지점(61a)에는 단백질 시료 용액, 제2 시작지점(62a)에는 디티오트레이톨(Dithiothreitol, DTT), 제3 시작지점(63a)에는 요오드아세트아미드(Iodoacetamide, IAA), 제4 시작지점(64a) 및 제5 시작지점(65a)에는 각각 트립신(trypsin) 용액과 TEAB(Triethylammonium bicarbonate) 완충용액을 로딩한다.
즉, 5군데의 해당 시작지점(61a, 62a, 63a, 64a, 65a) 위치에 로딩된 시료 액적들은 대지전지에서 고전압을 가하는 방향으로 분지부를 따라 순차적으로 이동하고, 이동된 액적들은 Y자형 전극패턴에 있어서 접점하는 합지부의 혼합지점(71a, 72a, 73a, 74a)에서 액적이 혼합된다. 이때, 액적이 혼합은 혼합지점 위치의 전극에서 이동되어 온 시료의 액적을 10바퀴씩 돌림으로써 혼합될 수 있다.
이러한 일련의 과정을 통하여 순차적으로 환원과정(S811), 알킬화과정(S812), 분해과정(S813)이 수행되도록 하며, 이 과정을 통해 단백질 시료는 펩타이드 단위로 분해되어 단백질 분석과정을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 단백질을 포함한 모든 용액의 제조과정에는 Pluronic P105(Sigma aldrich)가 0.02%(w/v) 만큼 포함된 증류수를 사용하였다. 플루로닉(Pluronic)은 계면활성제로써 친수성기와 소수성기를 모두 가지고 있으므로 소수성 그룹이 단백질 방향으로 향하게 되어 단백질을 중심으로 단백질 방향은 소수성, 바깥 표면은 친수성을 띠는 마이셀(micelle)을 형성하게 된다. 따라서 소수성 성질을 지니는 단백질과 역시 소수성 물질인 테프론(Teflon)으로 코팅된 종이 기반 전기습윤장치의 표면과의 인력으로 인해 발생하는 단백질의 손실과 종이 기반 전기습윤장치의 수명이 감소하는 현상을 줄이기 위하여 플루로닉(Pluronic)이 사용된다. 이와 같은 단백질 용액 내에서 플루로닉(Pluronic)의 역할에 대하여 도 9에 표현하였다.
본 발명의 실시예 및 비교예로 사용되는 단백질 시료는 라이소자임(Lysozyme, chicken egg white, 14.3 kDa, 129 amino acid)과 사이토크롬 c(Cytochrome c, bovine, 11.7 kDa, 105 amino acid), 그리고 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin or BSA, 66.3 kDa, 607 amino acid)이다.
단백질에 따라 사용되는 용액의 농도는 단백질마다 다른 농도로 시료를 제조하여 전처리단계가 진행되었으며, 용액의 농도 이외의 수행된 전처리 단계의 모든 과정과 조건은 동일하게 이루어졌다.
하기 표 1은 단백질의 종류에 따라 사용된 용액의 농도를 나타낸 것이다. 표 1에서 DTT는 디티오트레이톨(Dithiothreitol), IAA는 요오드아세트아미드(Iodoacetamide)를 의미한다.
단백질 단백질의 농도 DTT의 농도 IAA의 농도 트립신의 농도
Lysozyme 10 μM 50 μM 100 μM 14.7 ng/㎕
Cytochrome c 10 μM 20 μM 40 μM 11.7 ng/㎕
BSA 10 μM 450 μM 1000 μM 66.3 ng/㎕
앞서 설명한 바와 같이 수행된 전처리단계(S810)에서 단백질의 종류와 종이 기반 전기습윤장치의 유무에 따른 전처리 방법에 따라 하기 표 2와 같이 실시예 1~3과 비교예 1~3으로 구분한다.
구분 단백질 전처리 단계
실시예 1 Lysozyme 종이 기반 전기습윤장치
실시예 2 Cytochrome c 종이 기반 전기습윤장치
실시예 3 BSA 종이 기반 전기습윤장치
비교예 1 Lysozyme 용액 내에서 단백질 분해
(마이크로 튜브)
비교예 2 Cytochrome c 용액 내에서 단백질 분해
(마이크로 튜브)
비교예 3 BSA 용액 내에서 단백질 분해
(마이크로 튜브)
상기 표 2에서 나타낸 비교예 1~3은 실시예 1~3으로 수행된 종이 기반 전기습윤장치 위에서 단백질이 전처리된 결과를 비교하기 위한 것으로 일반적으로 많이 행해지는 용액 내에서의 단백질 분해를 수행하였다. 즉, 이와 같은 비교예 1~3은 마이크로 튜브 내에서 진행되었고 각 용액은 마이크로 피펫을 이용하여 첨가하였다. 비교예에 대한 자세한 전처리 과정은 다음과 같다.
단백질 시료 용액 10 ㎕를 마이크로 튜브에 넣고 DTT 용액 10 ㎕를 넣은 후 10분 동안 실온에서 반응시켰다. 이후 IAA 용액 10 ㎕를 넣고 어두운 조건의 실온에서 10분 동안 반응시킨 후, 트립신 용액 10 ㎕와 TEAB 완충용액을 10 ㎕를 넣은 후 37℃에서 1시간 동안 단백질을 분해시켰다.
말디톱 질량분석에서는 시료를 매트릭스(matrix)와 함께 섞어서 이를 MALDI 기판 위에 올린 후 레이저를 조사하여 시료를 이온화시켜 분석한다.
질량분석 준비단계(S820)는 분해된 단백질의 펩타이드의 MALDI-TOF 질량분석을 위해 전기습윤장치 표면에서 전처리 단계(S810)를 거친 시료를 매트릭스(matrix)와 혼합하는 단계이다. 여기서 매트릭스(matrix)는 레이저의 에너지를 시료에 전달하여 시료의 이온화를 돕는 역할을 한다. 일반적으로 매트릭스(matrix)는 벤젠고리를 포함한 유기산시료를 이용하는데, 시료 종류에 따라 sinapinic acid, a-cyano-4-hydroxycinnamic acid(CHCA), 2,5-dihydroxyvenzoic acid(DHB) 등 특정 매트릭스(matrix)를 선택하여 분석한다.
본 발명에서 MALDI-TOF 질량분석을 위한 매트릭스 물질은 2,5-dihydroxyvenzoic acid(이하, 'DHB'라고도 함)을 이용하였다. DHB는 하기 화학식 1로 표시된 화합물이다.
Figure pat00001
구체적으로 질량분석 준비단계(S820)는 상기 전처리 단계(S810)로 종이 기반 전기습윤장치에서 분해과정이 완료된 단백질(실시예 1~3)을 종이 기반 전기습윤장치 위에서 그대로 건조시킨 후 그 위에 DHB 매트릭스를 10 ㎕ 넣고 재용해하였다.
그리고 비교예 1~3은 용액 내에서의 단백질 분해된 시료는 진공회전농축기(Speed Vac. concentrator, EYELA)를 이용하여 건조시킨 후, 그 위에 DHB 매트릭스 용액 10 ㎕ 넣고 초음파 처리를 통하여 재용해를 하였다.
여기서 DHB 매트릭스 용액은 0.1% TFA(Trifluoroacetic acid), 50% ACN (Acetonitrile) 용액에 10 mg/mL 농도로 제조하여 초음파 처리(Sonication)를 5분간 실시하고, 원심분리기(Centrifuge, Eppendorf)를 5000 rpm에서 5분간 돌린 후 얻은 상층액이다.
분석단계(S830)는 상기 질량분석 준비단계(S820)를 거친 전처리된 시료를 피펫을 이용하여 말디톱(MALDI-TOF) 타겟 플레이트에 시료를 올린 후 레이저를 조사하여 말디톱(MALDI-TOF) 스펙트럼 얻고, 이 말디톱(MALDI-TOF) 스펙트럼을 펩타이드 질량 지문 추적법(peptide fingerprinting)으로 단백질을 분석을 수행하는 단계이다.
여기서, 펩타이드 질량 지문 추적법(peptide fingerprinting)은 질량분석으로 얻은 펩타이드 질량값과 데이터베이스의 이론적 펩타이드 질량값을 비교하여 단백질을 확인하는 방법이다.
분석단계는 실시예 1~3과 비교예 1~3 모두 동일하게 수행되며 분석단계에 대한 자세한 과정은 다음과 같다.
질량분석 준비단계(S820)를 통해 재용해된 매트릭스 용액은 마이크로 피펫을 이용해 1 ㎕를 취한 뒤 말디톱(MALDI-TOF) 타겟 플레이트(MTP 384 target plate ground steel BC, Bruker Daltonics)에 로딩시킨 후, 데시케이터(Desiccator)에서 건조하였다. 건조과정 통하여 결정화된 샘플은 말디톱 질량분석기(Bruker Daltonics)를 통하여 분석되었다. 질량분석기는 flexControl 3.3 소프트웨어(Bruker Daltonics)를 통하여 제어하였고, 리플렉트론(reflectron) 양이온 모드에서 5000샷의 데이터를 더한 스펙트럼을 얻었다. 이후 얻어진 스펙트럼은 펩타이드 질량 지문 추적법(peptide fingerprinting)으로 flexAnalysis 소프트웨어(Bruker Daltonics)를 이용하여 분석하였다.
도 10은 분해된 라이소자임(Lysozyme)에 관한 MALDI-TOF 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 10의 (a)는 비교예 1로 라이소자임(Lysozyme)을 마이크로 튜브를 이용하여 용액 내에서 분해시킨 결과이고, 도 10의 (b)는 본 발명의 실시예 1로 라이소자임(Lysozyme)을 종이 기반 전기습윤장치에서 단백질 분해한 결과이다.
단백질을 소화분해하여 생성된 펩타이드들을 말디톱(MALDI-TOF) 질량분석 장치를 이용하여 분석한 결과, 라이소자임(Lysozyme)은 총 11종류의 펩타이드가 검출되었다. 아래의 표 3에는 라이소자임(Lysozyme)의 소화분해 결과로 나타난 펩타이드의 종류를 보여주고 있다.
펩타이드 번호 펩타이드의 서열 질량 값(m/z)
1 GLRL 506.25
2 TPGSR 518.27
3 KVFGR 607.37
4 HGLDNYR 875.41
5 WWCNDGR 994.40
6 GTDVQAWIR 1046.54
7 FESNFNTQATNR 1429.65
8 WWCNDGRTPGSR 1492.65
9 IVSDGNGMNAWVAWR 1676.80
10 NTDGSTDYGILQINSR 1754.84
11 KIVSDGNGMNAWVAWR 1804.90
비교예 1(도 9의 (a))로서 용액 내에서 분해되어 생성된 펩타이드에 대한 스펙트럼에서는 상기 표 2의 1~11번까지의 펩타이드의 피크가 모두 확인되어 총 11 종류의 펩타이드가 검출되었고, 검출된 펩타이드의 아미노산에 대한 서열 범위(sequence coverage)는 62.8%임을 확인할 수 있다.
실시예 1(도 9의 (b))로서 종이 기반 전기습윤장치에서 분해되어 생성된 펩타이드에 대한 스펙트럼에서는 표 3의 1번 펩타이드의 피크가 확인되지 않아 총 10 종류의 펩타이드가 검출되었고, 검출된 펩타이드의 아미노산에 대한 서열 범위(sequence coverage)는 59.7%로 계산되었다.
따라서 종이 기반 전기습윤장치에서 소화되어 생성된 펩타이드의 수는 용액 내에서 소화된 펩타이드의 수에 비하여 한 개의 펩타이드가 덜 검출되었으나, 단백질의 서열상 정확도와 범위를 확인할 수 있는 아미노산 서열 범위(sequence coverage)를 비교해 보았을 때, 용액 내에서의 단백질 분해 결과와 종이 기반 전기습윤장체에서의 단백질 분해 결과가 크게 차이가 나지 않는 수준임을 알 수 있다.
도 11은 분해된 사이토크롬 c(Cytochrome c)에 관한 말디톱(MALDI-TOF) 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 11의 (a)는 비교예 2로 사이토크롬 c(Cytochrome c)를 용액 내에서 단백질 분해시킨 결과이고, 도 11의 (b)는 실시예 2로 사이토크롬 c(Cytochrome c)를 종이칩에서 단백질 소화한 결과이다.
도시된 바와 같이 사이토크롬 c(Cytochrome c)를 소화시킨 결과에서는 총 7 종류의 펩타이드가 관찰되었다. 하기 표 4에는 사이토크롬 c(Cytochrome c)의 소화분해의 결과로 나타난 펩타이드의 종류에 대하여 나타내었다.
펩타이드 번호 펩타이드의 서열 질량 값(m/z)
1 KKGER 618.37
2 TGPNLHGLFGR 1169.62
3 TGPNLHGLFGRK 1297.72
4 HKTGPNLHGLFGR 1434.78
5 KKGEREDLIAYLK 1563.89
6 IFVQCAQCHTVEK (non-alkylation) 1634.82
7 GITWGEETLMEYLENPKK 2139.05
비교예 2(도 10의 (a))로서 용액 내에서의 분해과정에 대한 스펙트럼에서는 표 3의 1, 2, 4, 5, 6, 7번의 펩타이드에 대한 피크가 관찰되어 총 6 종류의 펩타이드가 검출되었고, 실시예 2(도 10의 (b)) 종이 기반 전기습윤장치에서의 분해과정에 대한 스펙트럼에서는 표 4의 1~7번까지의 피크가 모두 관찰되어 총 7 종류의 펩타이드가 검출되었다.
이 결과를 토대로 각 실험에서 생성된 펩타이드의 아미노산에 대한 서열 범위(sequence coverage)를 계산해보면 비교예 2에서 55.2%, 실시예 2에서 56.2%으로서 종이 기반 전기습윤장치에서 서열 범위(sequence coverage)가 더 높게 나왔음을 확인할 수 있다. 결과적으로, 종이 기반 전기습윤장치에서의 단백질 분해는 일반적인 용액 내에서의 단백질 분해와 분해 효율성을 비교했을 때 크게 부족하지 않은 결과를 얻어낼 수 있었다.
도 12에는 소화분해된 소혈청알부민(Bovine serum albumin, BSA)에 관한 말디톱(MALDI-TOF) 스펙트럼을 나타내었다. 도 12의 (a)는 BSA를 비교예 3으로 용액 내에서 단백질을 소화시킨 결과이고, 도 12의 (b)는 실시예 3으로 BSA를 종이 기반 전기습윤장치에서 단백질 소화한 결과이다.
도시된 바와 같이 BSA를 소화분해시킨 결과, 종이 기반 전기습윤장치와 용액 내에서의 분해과정을 통틀어서 총 39 종류의 펩타이드가 관찰되었다. 표 5에는 BSA의 소화분해의 결과로 나타난 펩타이드의 종류에 대하여 나타내고 있다.
펩타이드 번호 펩타이드의 서열 질량 값(m/z)
1 FGER 508.25
2 QIKK 516.35
3 ADLAK 517.30
4 FWGK 537.28
5 YTRK 567.32
6 IETMR 649.33
7 KFWGK 665.38
8 AWSVAR 689.37
9 CASIQK 706.36
10 SEIAHR 712.37
11 LVTDLTK 789.47
12 ATEEQLK 818.43
13 LSQKFPK 847.50
14 YLYEIAR 927.49
15 SEIAHRFK 987.54
16 VLASSARQR 987.57
17 CCTESLVNR (non-alkylation) 1024.46
18 CCTKPESER (non-alkylation) 1052.45
19 QNCDQFEK 1068.44
20 YLYEIARR 1083.59
21 LVNELTEFAK 1163.63
22 CCTKPESER 1166.49
23 CASIQKFGER 1195.59
24 FKDLGEEHFK 1249.62
25 HLVDEPQNLIK 1305.72
26 HKPKATEEQLK 1308.73
27 SLHTLFGDELCK (non-alkylation) 1362.67
28 RHPEYAVSVLLR 1439.81
29 YICDNQDTISSK 1443.64
30 LGEYGFQNALIVR 1479.80
31 DDPHACYSTVFDK (non-alkylation) 1497.63
32 LCVLHEKTPVSEK 1539.82
33 DAFLGSFLYEYSR 1567.74
34 YICDNQDTISSKLK (non-alkylation) 1627.80
35 KVPQVSTPTLVEVSR 1639.94
36 MPCTEDYLSLILNR 1724.83
37 RPCFSALTPDETYVPK 1880.92
38 RHPYFYAPELLYYANK 2045.03
비교예 3(도 12의 (a))으로 용액 내에서 분해된 실험에 대한 스펙트럼에서는 표 4에서의 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 21, 24, 25, 27, 28, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 38, 39번의 펩타이드에 대한 피크가 관찰되어 총 27 종류의 펩타이드가 검출되었다.
실시예 3(도 12의 (b))으로 종이 기반 전기습윤장치 위에서 소화된 실험에 대한 스펙트럼에서는 표 4의 1, 2, 5, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 23, 24, 26, 29, 30, 33, 35, 36, 37, 38번의 펩타이드에 대한 피크가 관찰되어 총 25 종류의 펩타이드가 검출되어 종이 기반 전기습윤장치에서의 소화과정에서 상대적으로 펩타이드의 개수가 덜 검출되었음을 알 수 있다. 하지만 각 실험을 통하여 생성된 펩타이드의 아미노산에 대한 서열 범위(sequence coverage)를 계산해보면, 비교예 3으로 용액 내에서의 분해과정에서는 33.6%, 종이 기반 전기습윤장치 위에서의 분해과정에서는 34.1%로 종이칩에서의 서열 범위(sequence coverage)가 더 높게 계산됨을 확인할 수 있다.
결과적으로 3가지의 단백질에 대한 분해의 결과를 종합해보면, 실시예 1~3과 같이 종이 기반 전기습윤장치에서 단백질을 분해시킨 결과와 비교예 1~3과 같이 용액 내에서 단백질을 분해시킨 결과에 대한 분해 효율성을 비교했을 때, 종이 기반 전기습윤장치에서 단백질을 분해하여 분석한 결과가 일반적인 방법으로 용액 내에서 단백질을 분석한 결과에 비하여 크게 부족하지 않은 결과를 얻어낼 수 있었다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 종이 기반 전기습윤장치를 이용한 단백질의 분석방법은 하나의 장치 위에서 단백질의 이황결합을 자르는 반응, 생성된 SH을 알킬화하는 반응, 트립신 소화반응, 매트릭스 혼합과정 등을 하나의 종이 기반 전기습윤장치에서 가능하게 하며, 단백질의 정량 및 정성분석을 수행할 수 있으므로, 기존의 단백질 분석방법 보다 간편하고 신속하게 분석할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제조원가가 낮은 종이를 이용하여 제조된 종이 기반 전기습윤장치 위에서 단백질 전처리를 수행함으로써 저렴한 비용으로 단백질을 동정할 수 있다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
51 : 좌측 전극 52 : 우측 전극
53a : 제1 전압전극 53b : 제2 전압전극
54a : 제1 전극채널 54b : 제2 전극채널
55a : 제1 구동전극 55b : 제2 구동전극
61 : 제1 분지부 61a : 제1 시작지점
62 : 제2 분지부 62a : 제2 시작지점
63 : 제3 분지부 63a : 제3 시작지점
64 : 제4 분지부 64a : 제4 시작지점
65 : 제5 분지부 65a : 제5 시작지점
71 : 제1 합지부 71a : 제1 혼합지점
72 : 제2 합지부 72a : 제2 혼합지점
73 : 제3 합지부 73a : 제3 혼합지점
74 : 제4 합지부 74a : 제4 혼합지점

Claims (11)

  1. 종이;
    상기 종이 상에 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 포함하는 전도성 잉크를 이용하여 전극패턴이 인쇄되어 형성된 전극;
    상기 전극 상에 절연체가 코팅되어 형성된 절연층; 및
    상기 절연층 상에 코팅되어 소수성 표면을 제공하는 테프론층;으로 이루어진 마이크로 유체 종이칩을 포함하며,
    상기 전극은 단백질을 포함한 액상의 시료 또는 용액을 이동시키기 위해 Y자형의 전극패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 종이 기반 전기습윤장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Y자형 전극패턴에는 액상의 시료 또는 용액이 주입되는 시작지점이 5개로 구성된 것을 특징으로 하는 종이 기반 전기습윤장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 Y자형 전극패턴에는 상기 시작지점에서 이동해서 온 서로 다른 액상의 시료 또는 용액이 합쳐져 혼합되는 혼합지점이 4개로 구성된 것을 특징으로 하는 종이 기반 전기습윤장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Y자형 전극패턴은 좌우 각 측면에 형성된 다수개의 구동전극들이 일정간격을 갖고 배치되어 분지부와 합지부를 포함하는 가지형 구조를 이루며,
    상기 분지부와 합지부는 좌우 측면의 구동전극이 서로 번갈아 지그재그 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 종이 기반 전기습윤장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 잉크는 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 분말, 탈이온수 및 분산제를 균질기에 넣고 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 종이 기반 전기습윤장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연체는 유리, 자기(porcelain) 또는 폴리머 조성물로 파릴렌인 것을 특징으로 하는 종이 기반 전기습윤장치.
  7. 단백질 분석을 위해 전처리에 필요한 용액이 종이 기반 전기습윤장치의 마이크로 유체 종이 칩 상에 액적형태로 제공되어 전극을 따라 이동하면서 시료 내 단백질을 펩타이드로 분해하는 전처리단계;
    상기 펩타이드로 분해된 시료에 매트릭스 용액을 혼합하여 질량분석을 위한 시편을 준비하는 질량분석 준비단계; 및
    말디톱 질량분석장치(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometer)를 이용하여 상기 시료 내 펩타이드 질량을 측정하는 분석단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 기반 습윤장치를 이용한 단백질 분석방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전처리단계는,
    단백질 내에 존재하는 이황화 결합을 제거하기 위해 단백질 시료를 디티오트레이톨(DTT, Dithiothreitol) 용액과 혼합함으로서 이황화 결합을 환원시키는 환원과정;
    상기 환원과정을 거친 단백질 시료에 요오드아세트아미드(IAA, Iodoacetamide) 용액과 혼합함으로서 상기 환원과정에서 생성된 황화수소기를 알킬화하는 알킬화과정; 및
    상기 알킬화과정을 거친 단백질 시료에 특정 단백질 분해효소와 TEAB(Triethylammonium bicarbonate) 완충용액을 처리하여 펩타이드로 분해하는 분해과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 기반 전기습윤장치를 이용한 단백질 분석방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전처리단계는 상기 디티오트레이톨(DTT, Dithiothreitol) 용액, 상기 요오드아세트아미드(IAA, Iodoacetamide) 용액, 상기 TEAB(Triethylammonium bicarbonate) 완충용액 및 상기 단백질 분해효소가 상기 마이크로 유체 종이 칩에서 전극의 Y자형 전극패턴을 통해 순차적으로 이동하면서 단백질 시료와 혼합하여 단백질 분해하는 것을 특징으로 하는 종이 기반 전기습윤장치를 이용한 단백질 분석방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 단백질 분해효소는 트립신(trypsin), 키모트립신(chymotrypsin), 라이신 C(Lys-C), 글루탐산 C(Glu-C), 아르기닌 C(Arg-C), 라이신 N(Lys-N) 및 글루탐산 N(Glu-N)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 종이 기반 전기습윤장치를 이용한 단백질 분석방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 분석단계는 말디톱 질량분석(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry, MALDI-TOF MS)장치로 질량분석 스펙트럼을 얻은 후, 펩타이드 지문 추적법(peptide finger printing)을 수행하여 펩타이드 질량을 측정하는 것을 특징으로 하는 종이 기반 전기습윤장치를 이용한 단백질 분석방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109061190A (zh) * 2018-08-22 2018-12-21 江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司 基于纸芯片的多通道生物传感器阵列制备及免疫检测应用
CN109395790A (zh) * 2018-12-11 2019-03-01 福州大学 一种纸基复合三维微/纳电路及其加工方法
CN114096837A (zh) * 2019-06-25 2022-02-25 株式会社斯库林集团 细胞电位测定装置
KR20220058405A (ko) * 2020-10-30 2022-05-09 주식회사 엘지화학 시료 내 이온성 화합물의 분리 및 농축 시스템 및 이를 이용한 이온성 화합물의 분석 방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109061190A (zh) * 2018-08-22 2018-12-21 江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司 基于纸芯片的多通道生物传感器阵列制备及免疫检测应用
CN109061190B (zh) * 2018-08-22 2021-12-07 苏州微湃医疗科技有限公司 基于纸芯片的多通道生物传感器阵列制备及免疫检测应用
CN109395790A (zh) * 2018-12-11 2019-03-01 福州大学 一种纸基复合三维微/纳电路及其加工方法
CN109395790B (zh) * 2018-12-11 2024-03-29 福州大学 一种纸基复合三维微/纳电路及其加工方法
CN114096837A (zh) * 2019-06-25 2022-02-25 株式会社斯库林集团 细胞电位测定装置
KR20220058405A (ko) * 2020-10-30 2022-05-09 주식회사 엘지화학 시료 내 이온성 화합물의 분리 및 농축 시스템 및 이를 이용한 이온성 화합물의 분석 방법

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