KR20190005523A - 적외선을 흡광 및 발광하는 진단용 포획제-나노입자 복합체 및 이를 이용하는 현장용 진단키트 - Google Patents
적외선을 흡광 및 발광하는 진단용 포획제-나노입자 복합체 및 이를 이용하는 현장용 진단키트 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 타겟물질에 특이적으로 결합하며 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 포획제-나노입자 복합체를 이용하여 고감도로 타겟물질을 신속하게 진단할 수 있는 진단키트, 진단장치 및 진단방법에 대한 것이다.
Description
본 발명은 타겟물질에 특이적으로 결합하며 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 포획제-나노입자 복합체를 이용하여 고감도로 타겟물질을 신속하게 진단할 수 있는 진단키트, 진단장치 및 진단방법에 대한 것이다.
현장용 면역분석진단키트(Lateral flow immunoassay kit, LFA)는 높은 경제성과 편의성으로 인해 사용자가 현장에서 직접 타겟 물질을 검출하는데 적합한 진단플랫폼이다.
상기 진단키트는 면역분석기법을 기반으로 하기 때문에 항원과 항체가 존재하는 모든 검사에 적용 가능함에도 불구하고 종래 키트는 테스트라인 색 변화를 육안으로 판단해야 하고, 검체의 종류에 따라 신호가 간섭을 받아 감도가 떨어진다는 문제가 있다. 예를 들면, 임신진단키트처럼 HCG 호르몬 같은 바이오 마커가 높은 농도로 검체 내에 존재할 것이 요구되거나 검체 유형이 한정된다는 제한이 있다.
기존 상용화된 현장용 면역분석진단키트로는 금나노입자의 색상변화, 하기의 특허문헌처럼 양자점의 가시광선 형광신호 또는 화학신호증폭을 이용하여 타겟물질을 검출하는 키트가 있다.
<특허문헌>
특허 제10-1053473호(2011. 07. 27. 등록) "양자점을 이용한 스테로이드 호르몬 검출 키트 및 방법"
그러나, 금속나노입자의 색상변화를 이용한 키트는 감도가 낮고, 검체에 영향을 받아 그 검출결과가 불균일하게 나타난다. 양자점 가시광선 형광신호를 이용한 키트는 양자점의 높은 발광효율은 금나노입자를 이용한 키트보다 감도가 높지만 양자점 발광을 위한 자외선이 키트 구성품(플라스틱, 각종 패드)과 검체의 자가형광(autofluorescence)을 발생시키고 가시광선의 형광도 검체에 간섭받아 여전히 감도에 영향을 준다는 문제가 있다. 화학신호증폭을 이용한 방법은 대형 분석장비와 숙련된 전문가가 필요하여 현장용 진단키트로는 부적합하다.
본 발명은 타겟물질에 특이적으로 결합하며 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 포획제-나노입자 복합체를 이용하여 검체에 영향을 받지 않으면서도 고감도로 타겟 물질 검출이 가능한 새로운 현장용 진단키트, 진단장치 및 진단방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발병은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체는 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 나노입자와; 상기 나노입자에 결합하여 타겟물질과 특이적으로 결합하는 포획제;를 포함하여, 타겟물질에 특이적으로 결합하며 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체는 흡·발광하는 적외선 사이의 간섭이 없도록 흡광하는 적외선의 파장과 발광하는 적외선의 파장이 동일하지 않은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체는 960 ~ 980nm의 파장을 가지는 적외선을 흡광하여 750 ~ 850nm의 파장을 가지는 적외선을 발광하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체에 있어서 상기 포획제는 항체 또는 압타머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체에 있어서 상기 나노입자는 도핑된 희토류를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체는 상기 나노입자에 도핑되는 희토류의 종류 및 농도의 따라 상기 진단용 포획제-나노입자 복합체가 흡광 및 발광하는 적외선의 파장을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체에 있어서 상기 희토류는 Y, Er, Yb, Tm 및 Nd로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체에 있어서 상기 희토류는 Y 45 ~ 55중량부, Yb 44 ~ 52중량부 및 Tm 1.5 ~ 2.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체에 있어서 상기 나노입자는 희토류가 도핑된 입자와, 상기 입자의 외면에 모노머 또는 폴리머를 코팅하여 형성되어 상기 입자를 에워싸는 코팅층을 포함하며, 상기 포획제는 상기 코팅층에 결합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체에 있어서 상기 나노입자는 희토류가 도핑된 코어층과, 상기 코어층을 에워싸 표면 결함을 감소시켜 표면의 균일성을 향상시키는 쉘층과, 상기 셀층의 외면에 모노머 또는 폴리머를 코팅하여 형성되는 코팅층을 포함하며, 상기 포획제는 상기 코팅층에 결합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체에 있어서 상기 코어층은 1-옥타디신, 올릭산 및 희토류를 혼합하여 동질 용액을 형성하고, 수산화나트륨, 플루오르화 암모늄을 함유하는 메탄올을 상기 동질 용액에 혼합하고 교반한 후, 일정 온도에 일정 시간 반응시켜 나노입자 형태로 형성되며, 상기 쉘층은 수산화나트륨, 플루오르화 암모늄을 함유하는 메탄올에 나노입자 형태의 코어층을 혼합하고 교반한 후, 일정 온도에 일정 시간 반응시켜 상기 코어층에 일정 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체를 이용하는 현장용 진단키트는 타겟 물질을 포함하는 검체를 일 방향으로 이동시켜 상기 타겟 물질과 반응하며, 타겟물질에 특이적으로 결합하며 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 진단용 포획제-나노입자 복합체와, 상기 타겟물질과 특이적으로 결합하는 제2포획제를 포함하여, 검체의 이동 과정 중에 진단용 포획제-나노입자 복합체와 결합한 타겟 물질이 제2포획제와 결합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체를 이용하는 현장용 진단키트에 있어서 상기 진단용 포획제-나노입자 복합체는 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 나노입자와, 상기 나노입자에 결합하여 타겟물질과 특이적으로 결합하는 포획제를 포함하며, 상기 진단키트는 상기 포획제에 특이적으로 결합하는 제3포획제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체를 이용하는 현장용 진단키트에 있어서 상기 진단용 포획제-나노입자 복합체는 검체와 함께 이동하며, 상기 제2포획제와 제3포획제는 일정 간격을 두고 상기 진단키트에 고정되어, 상기 진단키트에 적외선을 조사하면 제2포획제와 결합한 진단용 포획제-나노입자 복합체 및 제3포획제와 결합한 진단용 포획제-나노입자 복합체가 적외선을 발광을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단용 포획제-나노입자 복합체를 이용하는 현장용 진단키트에 있어서 상기 제2포획제는 진단키트의 테스트 라인에 고정되고, 상기 제3포획제는 진단키트의 컨트롤 라인에 고정되며, 테스트 라인은 컨트롤 라인의 전측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단장치는 제15항에 따른 진단키트와, 상기 진단키트에 적외선을 조사하는 적외선 조사기와, 상기 진단키트가 적외선을 흡광하여 발광하는 적외선을 측정하여 이미지화하는 적외선 리더기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진단장치에 있어서 상기 적외선 조사기는 960 ~ 980nm의 파장을 가지는 적외선을 조사하고, 상기 적외선 리더기는 750 ~ 850nm의 파장을 가지는 적외선을 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타겟물질 진단방법은 제17항에 따른 진단장치를 이용하여 타겟 물질은 진단하며 타겟 물질을 포함하는 검체를 상기 진단키트에 주입하는 단계와; 상기 주입된 검체가 상기 진단키트의 테스트 라인 및 컨트롤 라인을 통과한 후, 상기 적외선 조사기로 상기 진단키트에 적외선을 조사하는 단계와; 상기 적외선 리더기로 상기 적외선을 조사한 진단키트에서 발광되는 적외선을 촬영하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타겟물질 진단방법에 있어서 상기 타겟 물질을 포함하는 검체를 상기 진단키트에 주입하는 단계는 상기 검체가 진단 키트 내에서 이동하여 상기 검체에 포함된 타겟물질이 포획제-나노입자 복합체의 포획제와 특이적으로 결합시키는 단계와, 상기 포획제-나노입자 복합체와 결합한 타겟 물질이 이동하여, 일부는 상기 제2포획제와 결합하여 상기 테스트 라인에서 고정되고 일부는 상기 포획제-나노입자 복합체의 포획제가 제3포획제와 반응하여 상기 컨트롤 라인에 고정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 타액, 혈액, 분변, 음료, 그리고 토양과 같은 다양한 검체를 사용하여 사용자가 검출하고자 하는 물질을 현장에서 신속하게 진단할 수 있다. 또한, 본 발명은 적외선을 흡광하고, 가시광선이 아닌 적외선을 발광하는 나노입자를 포함함으로써, 파장이 길어서 샘플 투과가 가능하고 백그라운드 시그널이 발생하지 않는다. 이로 인해, 흡광 및 발광간의 간섭이 없으므로, 사용자가 검출하고자 하는 물질을 높은 감도로 검출할 수 있다.
따라서, 본 발명은 탄저균, 보툴리늄 뉴로톡신 등과 같은 병원균, 구제역, 조류독감과 같은 동물 바이러스, 암, 심혈관 질환 등과 같은 질병 또는 임신진단 바이오마커 등에 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단키트의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단키트의 작동과정을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자의 TEM 이미지와 흡광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 4 및 5는 합성 온도 및 성분 변화에 따라 제조된 나노입자의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포획제-나노입자 복합체의 포면 전하 측정결과를 나타내는 도면.
도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자의 적외선 발광능을 확인하기 위한 카메라 촬영 이미지.
도 10 및 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 키트를 이용하여 검체 분석 결과를 나타내는 카메라 촬영 이미지.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단키트의 작동과정을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자의 TEM 이미지와 흡광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 4 및 5는 합성 온도 및 성분 변화에 따라 제조된 나노입자의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포획제-나노입자 복합체의 포면 전하 측정결과를 나타내는 도면.
도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자의 적외선 발광능을 확인하기 위한 카메라 촬영 이미지.
도 10 및 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 키트를 이용하여 검체 분석 결과를 나타내는 카메라 촬영 이미지.
이하에서는 본 발명에 따른 적외선을 흡광 및 발광하는 진단용 포획제-나노입자 복합체 및 이를 이용하는 현장용 진단키트를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예는 타겟물질에 특이적으로 결합하며 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 포획제-나노입자 복합체에 대한 것으로, 상기 포획제-나노입자 복합체(100)는 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 나노입자와, 상기 나노입자에 결합하여 타겟물질과 특이적으로 결합하는 포획제 등을 포함한다. 상기 포획제-나노입자 복합체는 타겟 물질에 특이적으로 결합하며 적외선을 흡광하고 가시광선이 아닌 적외선을 발광하여, 즉 파장이 길어 샘플 투과가 가능하고 백그라운드 시그널이 발생하지 않으므로, 흡광 및 발광 간의 간섭이 없어 사용자가 검출하고자 하는 물질(타겟물질)을 높은 감도로 검출할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 타액, 혈액, 분변, 음료 및 토양과 같은 다양한 검체를 사용하여 사용자가 검출하고자 하는 물질을 현장에서 신속하게 진단할 수 있으며, 예컨대 탄저균, 보툴리늄 뉴로톡신 등과 같은 병원균, 구제역, 조류독감과 같은 동물 바이러스, 암, 심혈관 질환 등과 같은 질병 또는 임신진단 바이오 마커 등의 여러 분야에 적용될 수 있다. 본 발명에서 상기 검체는 분석하고자 하는 타겟 물질을 포함하는 것으로 의심되는 물질을 의미하며, 샘플, 시료로도 지칭될 수 있으며, 상기 타겟 물질은 농도 또는 존재 여부를 분석하고자 하는 대상물질을 의미한다.
상기 포획제-나노입자 복합체는 적외선 조사시 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하게 되는데, 흡광하는 적외선의 파장과 발광하는 적외선의 파장이 동일하지 않은 것을 특징으로 하며(예컨대, 장파장의 적외선을 흡광하여 단파장의 적외선을 발광함), 바람직하게는 960 ~ 980nm의 파장을 가지는 적외선을 흡광하여 750 ~ 850nm의 파장을 가지는 적외선을 발광한다(상기 750 ~ 850nm의 파장을 가지는 적외선이 발광되는 경우 티슈 등과 같은 바이오 물질에 대한 투과도를 높여 혈액, 분뇨 등과 같은 검체에 대한 영향을 방지할 수 있음). 또한, 적외선은 검체가 불투명한 혼합 용액이여도 높은 투과도를 나타내므로, 혈액, 분뇨, 타액, 음료, 토양 등 다양한 종류의 검체를 대상으로 할 수 있고, 자가형광(autofluorescence)을 발생시키지 않아, 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)의 향상이 가능하다. 따라서, 하기에서 설명할 진단키트는 상기와 같은 포획제-나노입자 복합체를 포함함으로써, 기존 현장용 면역분석진단키트의 낮은 감도 문제를 해결하여, 상기 현장용 면역분석진단키트의 편의성과 경제성을 유지하면서도 민감도를 극대화시킬 수 있게 된다.
상기 나노입자는 희토류 원소를 도핑함으로써, 열분해 합성반응을 통해 장파장의 빛에너지를 흡수하고 단파장의 빛에너지를 발광하는 업컨버전(upconversion) 나노입자를 제공할 수 있다. 일 실시예로서 상기 나노입자는 플루오르화물, 산화물, 할로겐화물, 산황화물, 인산염 및 바나듐산염으로 이루어지 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, NaYF4, NaYbF4, NaGdF4, NaLaF4, LaF3, GdF3, GdOF, La2O3, Lu2O3, Y2O3 및 Y2O2S로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 나노입자에 도핑되는 희토류 원소는 란타나이드 원소를 포함할 수 있으며, 상기 나노입자에 포함된 희토류 원소의 종류, 농도 및 상기 나노입자의 합성 온도의 조절을 통해 상기 나노입자가 흡광 및 발광하는 빛의 파장 영역대를 조절할 수 있다. 또한, 상기 희토류 원소의 종류, 농도 및 합성온도 조절을 통해 적외선 파장의 흡광과 발광 파장영역의 간섭이 없는 나노입자를 제공할 수 있다. 상기 효과를 얻기 위한 상기 희토류의 예로는 Y, Er, Yb, Tm 및 Nd으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 들 수 있다. 보다 구체적인 일 실시예로서, Y 45 ~ 55중량부, Yb 44 ~ 52중량부 및 Tm 1.5 ~ 2.5중량부의 희토류를 포함할 수 있다.
상기 희토류가 도핑된 나노입자는 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 도핑되어 제조될 수 있으며, 예를 들면 Qian et al., Small, 5: 2285-2290, 2009; Li et al., Advanced Materials, 20:4765-4769, 2008; Zhao et al., Nanoscale, 5:944-952, 2013; Li et al., Nanotechnology, 19:345606, 2008에 기재된 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 상기 문헌은 그 전체가 본 명세서에 참고로서 통합된다.
상기 포획제는 검체에 포함되어 있는 타겟 물질에 특이적으로 결합하는 구성으로, 예컨대 항체, 앱타머 등이 사용될 수 있으며, 상기 희토류 원소가 도핑된 나노입자와 포획제의 결합은 이온결합, 공유결합, 금속결합, 배위결합, 수소결합, 및 반데르발스 결합에서 선택된 결합을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
상기 나노입자는 희토류가 도핑된 입자로 이루어진 코어층과, 상기 코어층을 에워싸 표면 결함을 감소시켜 표면의 균일성을 향상시키는 쉘층과, 상기 셀층의 외면에 모노머 또는 폴리머를 코팅하여 형성되어 나노입자의 유체에 대한 분산성을 증가시키고 포획제의 고정을 용이하게 하도록 하는 코팅층을 포함하며, 상기 포획제는 상기 코팅층에 결합하는 것을 특징으로 한다. 상기 나노입자는 코어-쉘 구조를 가짐으로써 표면결함을 감소시켜 표면의 균일성을 증가시키며 단순분산도(monodisperse)를 증가시켜, 적외선 발광 효율을 극대화할 수 있다. 상기 포획제-나노입자 복합체는 모노머 또는 폴리머에 의해 표면처리 됨으로써 물과 같은 검체 내 포함된 유체에 대한 분산성이 증가하고 항체의 고정을 용이하게 할 수 있다.
예컨대, 상기 코어층은 1-옥타디신, 올릭산 및 희토류를 혼합하여 동질 용액을 형성하고, 수산화나트륨, 플루오르화 암모늄을 함유하는 메탄올을 상기 동질 용액에 혼합하고 교반한 후, 일정 온도에 일정 시간 반응시켜 나노입자 형태로 형성되며, 상기 쉘층은 수산화나트륨, 플루오르화 암모늄을 함유하는 메탄올에 나노입자 형태의 코어층을 혼합하고 교반한 후, 일정 온도에 일정 시간 반응시켜 상기 코어층에 일정 두께로 형성되게 된다.
상기 코팅층을 형성하는 폴리머는 폴리아크릴 애씨드(polyacrylic acid, PAA), 폴리아릴아민(polyallylamine, PAAM), 2-아미노에틸 디하이드로젠 포스페이트(2-aminoethyl dihydrogen phosphate, AEP), 폴리에틸렌 글리콜 디애씨드(Polyethylene glycol diacid), 폴리에틸렌 글리콜 말레이미드 애씨드(Polyethylene glycol maleimide acid) 및 폴리에틸렌 글리콜 포스페이트 에스테르(Polyethylene glycol phosphate ester)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 코팅층의 형성은 당업계에서 통상적으로 실시되는 방법들을 사용하여 이루어질 수 있으며, 예를 들면 예를 들면 리간드 교환(ligand exchange) 또는 올레산 산화와 같은 리간드 엔지니어링, 리간드 어트렉션, 레이-바이-레이 어셈블리, 실란화를 이용한 표면처리, 표면 폴리머화 등에 의해 처리될 수 있다. 또는, Photon Upconversion Nanomaterials, Fan Zhang, Springer, 2015에 기재된 방법에 의해 표면처리 될 수 있으며, 상기 문헌은 그 전체가 본 명세서에 참고로서 통합된다.
본 발명의 다른 실시예는 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 포획제-나노입자 복합체를 이용하여 검체에 포함된 타겟 물질을 검출하는 진단키트에 대한 것으로, 이하에서는 도 1 및 2를 참조하여 적외선을 흡광 및 발광하는 진단용 포획제-나노입자 복합체를 이용하는 현장용 진단키트에 대해 설명하기로 한다. 상기 진단키트는 검체 패드(1), 결합패드(2), 멤브레인(3), 흡수패드(4) 및 지지체(7)를 포함하며, 상기 지지체(7) 상에 상기 검체 패드(1), 결합패드(2), 멤브레인(3) 및 흡수패드(4)가 상기 검체의 이동 방향을 따라 순차적으로 연결되게 된다. 상기 진단키트에 사용되는 포획제-나노입자 복합체는 앞서 설명한 포획제-나노입자 복합체가 사용되므로, 이하에서는 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 검체 패드(1)는 검체를 흡수하여 분석대상물인 타겟물질의 확산 흐름이 가능한 패드를 의미한다.
상기 결합 패드(2)는 포획제-나노입자 복합체(100)를 포함하고 상기 검체 패드(1)로부터 이동되는 검체를 수용하여, 상기 포획제-나노입자 복합체(100)와 상기 검체에 포함된 타겟 물질이 결합하는 패드를 의미한다. 상기 결합 패드(2)에는 검체 내의 분석대상물인 타겟 물질과 결합하는 포획제-나노입자 복합체(100)가 건조상태로 포함될 수 있다. 상기 검체 패드(1)에 액상의 검체가 가해지면, 상기 액상의 검체가 건조상태의 검체 패드(1)를 적신 후 결합 패드(2)로 이동하여, 검체에 포함된 타겟 물질은 상기 포획제-나노입자 복합체(100)의 포획제와 특이적으로 결합하게 된다.
상기 멤브레인(3)은 상기 검체에 포함된 타겟 물질에 반응하는 제2포획제가 고정된 테스트 라인(5)과, 상기 포획제-나노입자 복합체(100)의 포획제에 반응하는 제3포획제가 고정된 컨트롤 라인(6)을 포함하고, 상기 테스트 라인(5)은 상기 컨트롤 라인(6)보다 상기 결합패드(2)에 더 근접하게 위치하게 된다. 상기 제2포획제는 타겟 물질에 특이적으로 결합 또는 반응하는 구성으로 예컨대 항체, 앱타머 등이 사용될 수 있고, 상기 제3포획제는 상기 포획제에 특이적으로 결합 또는 반응하는 구성으로 예컨대 항체, 앱타머 등이 사용될 수 있다.
상기 결합패드(2)에서 포획제-나노입자 복합체(100)의 포획제와 특이적으로 결합한 타겟 물질은 멤브레인(3)으로 이동하여, 일부는 상기 제2포획제와 결합하여 상기 테스트 라인(5)에서 고정되고 일부는 상기 포획제-나노입자 복합체(100)의 포획제가 제3포획제와 반응하여 상기 컨트롤 라인(6)에 고정될 수 있다. 도 2는 상기 포획제-나노입자 복합체(100)가 멤브레인(3)으로 이동하여 테스트 라인(5) 및 컨트롤 라인(6)에 고정된 모습을 나타낸 도이다.
상기 테스트 라인(5)에는 상기 검체에 포함된 타겟물질에 반응하는 제2포획제가 고정되어 있어, 이의 적외선 발광 유무 및 발광 강도 측정을 통해 검체에 분석대상 타겟 물질이 포함되어 있는지 여부와 그 농도를 분석할 수 있다.
상기 컨트롤 라인(6)에는 상기 포획제-나노입자 복합체(100)의 포획제에 반응하는 제3포획제가 고정되어 있어, 상기 컨트롤 라인(6)의 적외선 발광 유무를 통해 검체가 필요부분까지 이동했는지 여부와 포획제의 작동 여부를 판정하여 분석의 실효성 유무를 판독하는 기준으로 사용될 수 있다.
상기 흡수 패드(4)는 상기 멤브레인(3)을 통과하는 검체 중 유체를 흡수하는 패드로, 상기 흡수 패드(4)는 상기 검체 패드(1)에서 상기 멤브레인(3)으로 이동하는 검체에 포함된 유체를 흡수하여 상기 검체가 검체 패드(1)에서 멤브레인(3)으로 지속적으로 이동하도록 하는 펌프 역할을 할 수 있다. 상기 검체는 검체 용량에 따라 필요 시 검체 전개액을 통하여 검체 패드(1)에서 흡수 패드(4)로 이동할 수 있다. 상기 검체 전개액은 예를 들어 PBS(phosphate buffer saline), KCl, NaCl, Tween20, HEPES(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid) 및 NaN3 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 용액일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 검체 패드(1), 결합 패드(2), 멤브레인(3) 및 흡수패드(4)는 고체상 모세관 지지물을 포함할 수 있으며, 상기 고체상 모세관 지지물은 항원, 항체, 앱타머 또는 합텐과 같은 화학적 성분들의 고체상 모세관 캐리어(carrier)로서 역할을 할 수 있는 기공성의 폴리머 또는 다수의 기공을 갖는 천연, 합성, 또는 합성에 의해 변형된 천연 발생 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 그 형태도 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 고체상 모세관 지지물은 셀룰로오스 물질, 종이, 셀룰로오스 아세테이트, 니트로셀룰로오스, 폴리에테르 술폰, 폴리에틸렌; 나일론, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 실리카, 비닐 클로라이드, 비닐클로라이드-프로필렌 공중합체 및 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 공중합체, 불활성화된 알루미나, 규조토, MgSO4, 면, 나일론, 레이온, 실리카겔, 아가로스, 덱스트란, 젤라틴 및 폴리아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 상기 멤브레인은 니트로셀룰로오스, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌, 나일론, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에스테르 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예로서 상기 고체상 모세관 지지물은 막대기, 판, 튜브 또는 비드(bead) 등과 같은 형태를 가질 수 있다.
상기 지지체(7)는 상기 검체 패드(1), 결합 패드(2), 멤브레인(3) 및 흡수 패드(4)를 지지하고, 운반할 수 있다면 그 종류에 제한되지 않고 모두 사용 가능하며, 상기 검체에 포함된 유체가 지지체를 통해 누출되지 않도록 액체 불투과성인 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 지지체(7)는 유리, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리부타디엔, 폴리비닐클로라이드, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 에폭시드, 메타크릴레이트, 폴리멜라민 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 상술한 진단키트, 적외선 조사기 및 적외선 리더기를 포함하는 진단장치를 제공할 수 있다.
상기 적외선 조사기는 상기 포획제-나노입자 복합체에 특정 파장의 적외선을 조사하는 장치로, 상기 포획제-나노입자 복합체의 적외선 흡광을 위해 적외선을 조사할 수 있는 기기라면 제한하지 않고 사용할 수 있으며, 예컨대 적외선을 조사하는 레이져, LED 등이 사용될 수 있다.
상기 적외선 리더기는 상기 포획제-나노입자 복합체에서 발광하는 적외선을 측정하여 영상화하는 장치로, 적외선을 촬영할 수 있는 기기라면 제한되지 않고 사용할 수 있다. 예컨대, 적외선 리더기는 850nm 초과의 적외선 차단 필터 및 가시광선 차단 필터를 포함하는 카메라일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 상술한 진단장치를 사용한 타겟 물질 진단방법을 제공할 수 있다.
상기 타겟 물질 진단방법은 타겟 물질을 포함하는 검체를 상기 진단키트의 검체 패드에 주입하는 단계; 상기 주입된 검체가 상기 진단키트의 멤브라인에 포함된 테스트 라인 및 컨트롤 라인을 통과한 후, 상기 적외선 조사기로 상기 진단키트의 멤브레인에 적외선을 조사하는 단계; 및 상기 적외선 리더기로 상기 적외선을 조사한 멤브레인에서 발광되는 적외선을 촬영하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타겟 물질을 포함하는 검체를 상기 진단키트의 검체 패드에 주입하는 단계는, 타겟물질을 포함하는 검체를 상기 진단키트의 검체 패드에 주입하는 단계; 상기 검체가 결합패드로 이동하여, 상기 검체에 포함된 타겟물질이 상기 결합패드에서 포획제-나노입자 복합체의 포획제와 특이적으로 결합시키는 단계; 상기 포획제-나노입자 복합체와 결합한 타겟 물질이 상기 멤브레인으로 이동하여, 일부는 상기 제2포획제와 결합하여 상기 테스트 라인(5)에서 고정되고 일부는 상기 포획제-나노입자 복합체(100)의 포획제가 제3포획제와 반응하여 상기 컨트롤 라인(6)에 고정되는 단계; 및 상기 멤브레인의 테스트 라인 또는 컨트롤 라인에 고정되지 않은 타겟물질은 멤브레인을 통과하여 흡수패드에 흡수되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타겟 물질을 포함하는 검체를 상기 진단키트의 검체 패드에 주입하는 단계는 검체를 검체 패드에 주입한 후, 검체 전개액을 상기 진단 키트의 검체 패드에 떨어뜨리는 단계를 더 포함함으로써 검체의 진단키트 내 이동을 더 용이하게 할 수 있다.
상기 적외선 조사기로 상기 진단 키트의 멤브레인에 적외선을 조사하는 단계는 타겟 물질을 포함하는 검체를 상기 진단 키트의 검체 패드에 주입한 후 일정 시간이 경과한 후에 적외선을 조사하는 것일 수 있다. 상기 일정 시간은 타겟물질을 포함하는 검체가 상기 진단키트의 멤브라인에 포함된 테스트 라인 및 컨트롤 라인을 통과하는데 소요되는 시간을 의미하는 것으로, 이때 소요되는 시간은 한정되지 않으나, 예를 들어 약 5분 ~ 30분, 구체적으로 약 5분 ~ 20분 일 수 있다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 포획제(항체)-나노입자 복합체의 제조
(1) Core 형성
7mL 1-옥타디신(1-octadecene)과 3mL 올릭산(Oleic acid)에 란타나이드(50% Y, 48% Yb, 2% Tm) 0.4mmol을 첨가한 후 160℃에서 가열하여 동질(homogeneous) 용액을 형성하고, 이를 50℃로 냉각하였다. 2.5mmol NaOH 및 4mmol NH4F를 함유하고 있는 10mL 메탄올을 상기 동질 용액에 첨가하고 30분간 스티어링(stirring) 하였다. 메탄올을 제거하기 위해서 용액은 100℃에서 10분간 유지하였고 300℃에서 1시간 동안 알곤(Argon) 가스에서 유지하였다. 자연적으로 용액이 냉각된 후의 나노입자들은 에탄올로 침전하였고 싸이클로헥산과 에탄올로 3회 세척하여 나노입자(core)를 수득하였다.
(2) Shell 형성(UCNPs 형성)
실시예 1의 (1)에서 제조된 나노입자(core)를 다시 2.5mmol NaOH 및 4mmol NH4F를 함유하고 있는 10mL 메탄올에 첨가하고 30분간 스티어링(stirring) 하였다. 메탄올을 제거하기 위해서 용액은 100℃에서 10분간 유지하였고 300℃에서 1시간 동안 알곤(Argon) 가스에서 유지하였다. 자연적으로 용액이 냉각된 후의 나노입자들은 에탄올로 침전하였고 싸이클로헥산과 에탄올로 3회 세척하여 코어-쉘 구조를 갖는 나노입자(core/shell, UCNPs)를 수득하였다.
(3) 코팅층 형성
리간드 엔지니어링 방법을 이용하여 상기 나노입자(core/shell)에 폴리머를 코팅하였다. 실시예 1의 (2)에서 제조된 나노입자(core/shell)를 올레이트(oleate)-안정화시킨 후, 상기 나노입자 5mg을 포함한 THF 2mL와, dopamine 20mg을 포함한 THF 5mL를 섞은 후 5시간 동안 교반한 후 원심분리를 통해 아민 그룹을 가지는 나노입자를 수득하였다. 20mg NHS-PEG-말데이마이드가 분산된 HEPES 버퍼용액에 상기 아민 그룹을 가지는 나노입자 2mg을 첨가하여 2시간 반응시킨 후 원심분리기를 통해 PEG-말데이마이드가 코팅된 나노입자를 수득하였다.
(4) 항체 결합(항체-나노입자 복합체 형성)
먼저, 조류 독감 바이러스(H5N2)의 nucleoprotein을 잡는 anti-nucleoprotein antibody(anti-human CRP antibody, 제1항체) 50ug을 2.5ug SATA(N-succinimidyl-S-acetyl-thioacetate)를 포함하는 0.2mL HEPES(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid) 버퍼용액에 첨가하여 45분간 상온에서 반응시키고, 0.5M 하이드록실아민 하이드로클로라이드 용액 50uL를 첨가하여 추가로 2시간 동안 반응시켰다. 덱스트란 디솔팅 컬럼(dextran desalting column)을 사용하여 반응하고 남은 물질들을 제거하였다. 싸이올레이트된 항체와 상기 실시예 1의 (3)에서 제조된 PEG-말데이마이드가 코팅된 나노입자를 HEPES 버퍼용액에 첨가하여 4℃에서 24시간 동안 반응시킨 후 원심분리를 통해 항체가 고정된 나노입자(항체-나노입자 복합체)를 수득하였다.
<실시예 2> 항체-나노입자 복합체를 이용한 진단키트의 제조
(1) 0.8% Triton X-100, 0.05% NaN3가 함유된 0.08M borate 완충액에 검체 패드를 충분히 적시고, 완전히 건조시킨 후 4mm×20mm 크기로 절단하여 준비하였다. 흡수 패드는 수분을 제거한 후 사용하였다. 라미네이터를 이용하여 니트로셀로로오스 멤브레인을 플라스틱 카드(지지체)에 라미네이션 한 후, 테스트 라인(T) 부위에는 검체에 포함된 항원에 반응하는 제2항체(제1항체와 epitope가 다른 anti-nucleoprotein)를, 컨트롤 라인(C)에는 항체-나노입자 복합체에 고정된 제1항체에 반응하는 제3항체(anti-goat antibody)를 자동 분주기를 이용하여 분주한 후 상온에서 48시간 동안 건조시켰다. 결합 패드는 20mM 트리스 버퍼용액으로 충분히 적셔 건조기에서 건조시킨 후, 상기 실시예 1의 (4)에서 제조된 항체-나노입자 복합체 용액을 분주하고 건조기에서 완전히 건조시킨 후 사용하였다.
(2) 위에서 준비된 검체 패드, 결합 패드, 지지체에 위치한 멤브레인 및 흡수패드를 도 1에 도시된 바와 같이 중첩시켜 고정시키고, 플라스틱 박스에 넣어 도 11에 도시된 바와 같은 진단키트를 제조하였다.
<실시예 3> 나노입자의 크기, 형태 및 흡광능 확인
(1) 실시예 1의 (1)에서 제조된 나노입자(core) 및 실시예 1의 (2)에서 제조된 나노입자(core/shell) 각각에 대하여, TEM(scanning electron microscope)을 통해 확인하고, UV/VIS/NIR spectrometer를 이용하여 흡광도를 측정하여, 도 3에 나타내었다.
(2) 도 3을 보면, 나노입자들(core, core/shell)은 전체적으로 구형의 형태를 가지고 수 ~ 수십 나노미터의 직경을 가짐을 알 수 있고, core와 core/shell은 흡광도가 차이가 남을 알 수 있는데 core에 shell을 형성 시 표면결함을 감소시켜 표면의 균일성을 증가시켰기 때문인 것으로 보인다.
<실시예 4> 온도 및 성분 변화에 따른 나노입자의 발광스펙트럼 확인
(1) 실시예 1에서 란타나이드 대신에 Tm을 사용하고, 300℃ 대신에 299, 306, 311, 315℃의 온도를 이용한 것을 제외하고는, 다른 조건을 동일하게 하여 실시예 1의 (1) 및 (2)에 따라 UCNPs를 제조하였다.
(2) 실시예 1에서 란타나이드 대신에 Er을 사용한 것을 제외하고는, 다른 조건을 동일하게 하여 실시예 1의 (1) 및 (2)에 따라 UCNPs를 제조하였다.
(3) 실시예 4의 (1)에서 제조된 UCNPs를 물에 분산하고, 실시예 4의 (2)에서 제조된 UCNPs를 물과 유기용매(cyclohexane) 각각에 분산하고, 980nm의 레이저를 이용하여 조사한 후 UV/VIS/NIR spectrometer를 이용하여 측정하여, 그 결과를 도 4 및 5에 나타내었다.
(4) 도 4를 보면 합성 온도는 발광스펙트럼 및 발광 강도에 영향을 미치며, 도 5를 보면 희토류 Er이 사용된 경우 적외선이 아닌 가시광선 발광 특성을 보이는 것을 확인할 수 있어, 희토류 종류, 농도 및 합성 온도를 조절하여 특정 파장의 적외선을 흡광하여 특정 파장의 적외선을 발광할 수 있는 나노입자를 제조할 수 있음을 알 수 있다.
<실시예 5> 나노입자에 항체 결합의 확인
(1) 실시예 1에서 제조된 항체-나노입자 복합체가 나노입자에 항체가 결합한 형태를 가짐을 확인하기 위해, Zetasizer(Zetasizer Nano ZS90, Malvern)를 사용하여 실시예 1에서 제조된 PEG-말데이마이드가 코팅된 나노입자(PEG-UCNPs), 아민 그룹을 가지는 나노입자(Amine-UCNPs) 및 항체-나노입자 복합체(Antibody-UNCPs)의 표면 전하(zeta potential)를 측정하여, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
(2) 도 6에 도시된 바와 같은 표면 전하 변화를 통해 나노입자에 아민 그룹과 항체가 고정되었음을 확인할 수 있다.
<실시예 6> 나노입자의 적외선 발광능 확인
(1) 실시예 1의 (2)에서 제조된 나노입자를 물이 담겨진 용기에 넣어 시료를 준비하고, 980nm 파장의 레이저를 광원으로 이용하여 상기 시료에 조사하고, 적외선 차단필터(NIR cutoff filter, 700nm 이상의 적외선을 차단하는 필터)가 장착된 카메라를 이용하여 상기 시료를 촬영하여 그 결과를 도 7에 나타내었다.
(2) 실시예 6의 (1)에서 적외선 차단필터 대신에 850nm 이상의 적외선을 차단하는 필터를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 동일하게 하여 시료를 촬영하여 그 결과를 도 8에 나타내었다.
(3) 물, 오리 분뇨 각각에 분산된 금 나노입자(Au NPs)를 일반 카메라로 촬영하여 그 결과를 도 9의 (a)에 나타내었고, 물, 오리 분뇨 각각에 분산된 실시예 1의 (2)에서 제조된 나노입자를 일반 카메라로 촬영하여 그 결과를 도 9의 (b)에 나타내었고, 물, 오리 분뇨 각각에 분산된 실시예 1의 (2)에서 제조된 나노입자에 980nm 파장의 레이저를 이용하여 조사하고 800nm의 적외선 영상을 촬영할 수 있는 적외선 카메라로 촬영하여 그 결과를 도 9의 (c)에 나타내었다. 상기 금 나노입자는 1mM HAuCl4 20mL 용액에 1% trisodium citrate dihydrate 2mL 용액을 첨가하여 10분간 반응시킨 후 원심분리기를 통해 수득하였다.
(4) 도 7을 보면 이미지가 촬영되지 않는데 반해, 도 8을 보면 적외선 영상이 촬영되어 실시예 1의 (2)에서 제조된 나노입자는 980nm 파장을 가지는 적외선을 흡광하여 850nm 미만의 파장을 가지는 적외선을 발광함을 알 수 있다.
(5) 도 9를 보면, 금 나노입자가 물에 분산되었을 경우에는 핑크색을 관찰 할 수 있지만 불투명한 분뇨에 금 나노입자를 섞으면 금 나노입자의 핑크색을 관찰할 수 없는데 반해, 실시예 1의 (2)에서 제조된 나노입자 경우 불투명한 분뇨에 분산되어도 980nm의 레이저 하에서 여전히 밝은 800nm 발광이미지를 확인할 수 있다.
<실시예 7> 진단 키트를 이용한 검체의 분석
(1) 조류 독감 바이러스(H5N2)의 nucleoprotein(C-reactive protein(CRP))의 농도를 달리하는 검체 전개액(상기 항원을 로딩 버퍼에 혼합하여 형성)을 실시예 2에서 제조된 검체 패드 부위에 떨어뜨리고 15분 동안 유지한 후 980nm 파장의 레이저를 이용하여 광원을 상기 진단키트의 멤브레인 부분에 조사하고 적외선 카메라로 촬영하여 그 결과를 도 10의 (a)에 나타내고, 조류 독감 바이러스의 nucleoprotein의 농도에 따른 두 라인(C, T)의 발광 강도를 도 10의 (b)에 나타냈었다.
(2) 조류 독감 바이러스의 농도는 동일하나 로딩 버퍼를 달리하는 검체 전개액 각각을 실시예 2에서 제조된 진단 키트에 도포한 후 일반 카메라로 촬영하고, 980nm 파장의 적외선을 조사하고 적외선 카메라로 촬영하여 그 결과를 도 11에 나타내었다. 도 11의 (a)는 투명한 로딩 버퍼를 이용한 경우의 일반 카메라 및 적외선 카메라 이미지를 나타내며, 도 11의 (b)는 갈색 로딩 퍼버를 이용한 경우의 일반 카메라 및 적외선 카메라 이미지를 나타낸다.
(3) 도 10을 보면, 바이러스 농도가 106EID/Ml일 경우 테스트 라인, 컨트롤 라인이 모두 발광을 하며, 농도가 낮아질수록 테스트 라인의 발광 강도는 낮아짐을 확인할 수 있어, 상기 진단 키트를 통해 목적하는 타겟 물질을 용이하게 검출할 수 있음을 알 수 있다.
(4) 도 11을 보면, 투명하거나 불투명한 로딩 버퍼의 사용과 상관없이 테스트 라인과 컨트롤 라인에서 발광하는 것을 확인할 수 있어, 불투명한 검체에서도 효과적으로 타겟 물질을 검출할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 검체 패드 2: 결합패드 3: 멤브레인
4: 흡수패드 5: 테스트 라인 6: 컨트롤 라인
7: 지지체 100: 포획제-나노입자 복합체
4: 흡수패드 5: 테스트 라인 6: 컨트롤 라인
7: 지지체 100: 포획제-나노입자 복합체
Claims (19)
- 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 나노입자와; 상기 나노입자에 결합하여 타겟물질과 특이적으로 결합하는 포획제;를 포함하여, 타겟물질에 특이적으로 결합하며 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체.
- 제1항에 있어서, 상기 진단용 포획제-나노입자 복합체는
흡·발광하는 적외선 사이의 간섭이 없도록 흡광하는 적외선의 파장과 발광하는 적외선의 파장이 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체. - 제1항에 있어서, 상기 진단용 포획제-나노입자 복합체는
960 ~ 980nm의 파장을 가지는 적외선을 흡광하여 750 ~ 850nm의 파장을 가지는 적외선을 발광하는 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체. - 제1항에 있어서, 상기 포획제는
항체 또는 압타머를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체. - 제1항에 있어서, 상기 나노입자는
도핑된 희토류를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체. - 제5항에 있어서, 상기 진단용 포획제-나노입자 복합체는
상기 나노입자에 도핑되는 희토류의 종류 및 농도의 따라 상기 진단용 포획제-나노입자 복합체가 흡광 및 발광하는 적외선의 파장을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체. - 제5항에 있어서, 상기 희토류는
Y, Er, Yb, Tm 및 Nd로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체. - 제5항에 있어서, 상기 희토류는
Y 45 ~ 55중량부, Yb 44 ~ 52중량부 및 Tm 1.5 ~ 2.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 나노입자는 희토류가 도핑된 입자와, 상기 입자의 외면에 모노머 또는 폴리머를 코팅하여 형성되어 상기 입자를 에워싸는 코팅층을 포함하며, 상기 포획제는 상기 코팅층에 결합하는 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체. - 제1항에 있어서,
상기 나노입자는 희토류가 도핑된 코어층과, 상기 코어층을 에워싸 표면 결함을 감소시켜 표면의 균일성을 향상시키는 쉘층과, 상기 셀층의 외면에 모노머 또는 폴리머를 코팅하여 형성되는 코팅층을 포함하며,
상기 포획제는 상기 코팅층에 결합하는 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체. - 제10항에 있어서,
상기 코어층은 1-옥타디신, 올릭산 및 희토류를 혼합하여 동질 용액을 형성하고, 수산화나트륨, 플루오르화 암모늄을 함유하는 메탄올을 상기 동질 용액에 혼합하고 교반한 후, 일정 온도에 일정 시간 반응시켜 나노입자 형태로 형성되며,
상기 쉘층은 수산화나트륨, 플루오르화 암모늄을 함유하는 메탄올에 나노입자 형태의 코어층을 혼합하고 교반한 후, 일정 온도에 일정 시간 반응시켜 상기 코어층에 일정 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 진단용 포획제-나노입자 복합체. - 타겟 물질을 포함하는 검체를 일 방향으로 이동시켜 상기 타겟 물질과 반응하는 진단 키트에 있어서,
상기 진단 키트는 타겟물질에 특이적으로 결합하며 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 진단용 포획제-나노입자 복합체와, 상기 타겟물질과 특이적으로 결합하는 제2포획제를 포함하여, 검체의 이동 과정 중에 진단용 포획제-나노입자 복합체와 결합한 타겟 물질이 제2포획제와 결합하는 것을 특징으로 하는 적외선을 흡광 및 발광하는 진단용 포획제-나노입자 복합체를 이용하는 현장용 진단키트. - 제12항에 있어서,
상기 진단용 포획제-나노입자 복합체는 적외선을 흡광하여 적외선을 발광하는 나노입자와, 상기 나노입자에 결합하여 타겟물질과 특이적으로 결합하는 포획제를 포함하며,
상기 진단키트는 상기 포획제에 특이적으로 결합하는 제3포획제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선을 흡광 및 발광하는 진단용 포획제-나노입자 복합체를 이용하는 현장용 진단키트. - 제13항에 있어서,
상기 진단용 포획제-나노입자 복합체는 검체와 함께 이동하며, 상기 제2포획제와 제3포획제는 일정 간격을 두고 상기 진단키트에 고정되어, 상기 진단키트에 적외선을 조사하면 제2포획제와 결합한 진단용 포획제-나노입자 복합체 및 제3포획제와 결합한 진단용 포획제-나노입자 복합체가 적외선을 발광을 하는 것을 특징으로 하는 적외선을 흡광 및 발광하는 진단용 포획제-나노입자 복합체를 이용하는 현장용 진단키트. - 제14항에 있어서,
상기 제2포획제는 진단키트의 테스트 라인에 고정되고, 상기 제3포획제는 진단키트의 컨트롤 라인에 고정되며, 테스트 라인은 컨트롤 라인의 전측에 위치하는 것을 특징으로 하는 적외선을 흡광 및 발광하는 진단용 포획제-나노입자 복합체를 이용하는 현장용 진단키트. - 제15항에 따른 진단키트와, 상기 진단키트에 적외선을 조사하는 적외선 조사기와, 상기 진단키트가 적외선을 흡광하여 발광하는 적외선을 측정하여 이미지화하는 적외선 리더기를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단장치.
- 제16항에 있어서,
상기 적외선 조사기는 960 ~ 980nm의 파장을 가지는 적외선을 조사하고,
상기 적외선 리더기는 750 ~ 850nm의 파장을 가지는 적외선을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 진단장치. - 제17항에 따른 진단장치를 이용하여 타겟 물질은 진단하는 방법에 있어서,
상기 방법은 타겟 물질을 포함하는 검체를 상기 진단키트에 주입하는 단계와; 상기 주입된 검체가 상기 진단키트의 테스트 라인 및 컨트롤 라인을 통과한 후, 상기 적외선 조사기로 상기 진단키트에 적외선을 조사하는 단계와; 상기 적외선 리더기로 상기 적외선을 조사한 진단키트에서 발광되는 적외선을 촬영하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질 진단방법.. - 제18항에 있어서, 상기 타겟 물질을 포함하는 검체를 상기 진단키트에 주입하는 단계는
상기 검체가 진단 키트 내에서 이동하여 상기 검체에 포함된 타겟물질이 포획제-나노입자 복합체의 포획제와 특이적으로 결합시키는 단계와, 상기 포획제-나노입자 복합체와 결합한 타겟 물질이 이동하여, 일부는 상기 제2포획제와 결합하여 상기 테스트 라인에서 고정되고 일부는 상기 포획제-나노입자 복합체의 포획제가 제3포획제와 반응하여 상기 컨트롤 라인에 고정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질 진단방법.
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