KR20190005682A - A method of electrically moving a biological molecule using multi-channel thin membrane electrodes - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of electrically moving biological molecules using multi-channel membrane electrodes, and more specifically, to a method of moving biological molecules, such as protein or nucleic acid, at desired speed in a desired direction by controlling a direction, intensity and a pattern of an electric field according to inherent characteristics of biological molecules through multi-channel electrodes. In order to control the direction of the electric field, three or more multi-channel electrodes are mounted, and two or more electrodes among the multi-channel electrodes are selected as the cathode and the anode and are connected with a power supply device. Moreover, in order to overcome a space limit that the electrodes can be located when a plurality of electrodes are used, thin membrane electrodes that conductors, for instance, thin metal materials are laminated on a flexible substrate are used on both sides. Furthermore, an electric switch for selecting the electrodes is controlled by a computer to form various patterns of the electric field, and a feed-back algorithm is formed through microscope observation. Therefore, the present invention can control movement speed or location more effectively according to characteristics of the biological molecules.

Description

다채널 박막전극을 이용한 전기적 생체분자 이동방법 {A method of electrically moving a biological molecule using multi-channel thin membrane electrodes} The mobile electrical biomolecule method using the channel thin film electrode {A method of electrically moving a biological molecule using multi-channel thin membrane electrodes}

본 발명은 전기장을 이용해 단백질, 핵산등의 생체고분자를 이동시키는 방법에 관한 것이다. The present invention uses an electric field to a method of moving the large biomolecules such as proteins and nucleic acids.

일반적으로 완충용액 속에서 핵산이나 단백질 등의 생체분자들은 전하 (electric charge)를 갖는다. In general, in a buffer solution of biomolecules such as nucleic acids or proteins have the electric charge (electric charge). 자연적으로 DNA는 그 구조의 특징상 음전하를 띈다. Naturally the DNA is a negatively charged stands the features of its structure. 단백질의 경우 용액의 pH에 따라서 등전점의 값이 낮으면 음전하를, 높으면 양전하를 갖는 것으로 알려져 있다. In case where the value of the isoelectric point is lower depending on the pH of the solution if the protein is known to have a negative charge, a positive charge is higher. 여기서 등전점은 단백질의 순전하 값이 0이 되는 pH이다. The isoelectric point is the pH value of the net charge of the protein is zero. 이같이 생체분자를 포함하는 완충용액에 전기장이 인가되면 생체분자는 전기장의 방향과 세기, 그리고 생체분자의 전하와 크기에 따라 이동한다. When an electric field is thus applied to the buffer solution containing the biomolecule biomolecule is moved according to the direction and intensity of the electric field, and the charge and size of the biomolecule. 구체적으로, 전기장 (E)에 놓인 생체분자의 전하 (q)는 힘 Specifically, the charge (q) of the biomolecule placed on the electric field (E) is the force

Figure pat00001
을 받고 이동을 하게 된다. Receiving is to move. 이 운동에 대한 항력으로 유체의 밀도 (ρ), 입자의 투영면적 (A), 항력계수, 그리고 상대 속도 (V)에 영향을 받으므로 힘 The density of the fluid to drag on the movement (ρ), the projected area (A), the drag coefficient of the particles, and be influenced on the relative velocity (V) Power
Figure pat00002
을 받는다. Receive. 입자에 대한 레이놀즈수가 1보다 작은 구형입자에서는 운동에 대한 항력을 유체의 점도 (μ)와 입자의 직경 (d p )의 식 The Reynolds number of the particles smaller than 1, spherical particles of the drag motion of the viscosity (μ) and the diameter of the particles of the fluid of the formula (d p)
Figure pat00003
으로 변환할 수 있다. As it can be converted. 따라서, 이 두가지 힘이 균형 Thus, these two forces are balanced
Figure pat00004
을 이루게 되면, When the formed,
Figure pat00005
가 된다. It becomes. 즉, 거대분자가 움직이는 속도는 전하의 크기 및 전기장의 세기와 방향에 비례하고, 분자의 크기와 용액의 점도에 반비례 한다. That is, the moving speed of the macromolecule is proportional to the intensity and direction of the size of the charge and the electric field and inversely proportional to the viscosity of the solution and the size of the molecule.

이처럼 전하를 띠는 물질을 포함하는 용액에 전기장을 인가할 때, 물질이 어느 한방향으로 이동하는 현상을 전기영동이라고 하며, 이러한 원리에 근거하여 물질마다 다른 이동도의 차이를 이용해 단백질이나 핵산 등의 생체분자를 분리, 정제 및 분석 하는 방법을 총칭하여 전기영동법이라고 한다. Thus, when applying an electric field to a solution containing a strip are material charge, it said substance is developing the electrophoretic moving in any one direction and, on the basis of this principle for each material by the difference in the other mobility such as a protein or nucleic acid collectively, a method for separation, purification and analysis of biological molecules is called electrophoresis. 전기영동법은 다른 분리, 정제 및 분석 방법과 달리 생체분자에 열성변성을 초래하기 않고, 방법이 매우 단순하며, 재현성이 높다. Electrophoresis is unlike other separation, purification, and analysis methods do they result in recessive modified to a biomolecule, the method is very simple, highly reproducible. 또한, 전기영동법을 적용하는 경우 전기장 안에서 전하를 갖는 입자가 이동하는 속도는 입자의 전하량, 크기, 모양, 완충용액의 pH, 및 점성도 등의 여러 가지 요인에 의해 결정되기 때문에 일정한 용액에서 전하를 갖고 있는 입자의 이동속도는 일정한 전기장 안에서 입자 자체의 성질에 따라서 결정된다. In the case of applying the electrophoresis rate at which the particles with an electric charge in the electric field move is having a charge at a constant solution because they are determined by a number of factors such as the charge amount of the particles, size, shape, and the buffer pH, and viscosity the moving speed of the particles is determined according to the nature of the particles themselves in a constant electric field. 따라서, 전기영동법은 핵산 또는 단백질과 같은 생체분자의 분리, 정제 및 분석에 있어 매우 효과적인 수단이다. Therefore, electrophoresis is an extremely effective means in the separation, purification and analysis of biomolecules such as nucleic acids or proteins.

현재까지 개발된 전기영동법은 대표적으로 아가로즈 겔 전기영동, 폴리아크릴아미드 겔 전기영동, SDS-PAGE 전기영동, 간헐 전기장 전기영동법 등이 있다. The electrophoresis method developed to date, and the like typically agarose gel electrophoresis, polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE electrophoresis, and an intermittent electric field electrophoresis. 지난 수년 동안에 전기영동법은 핵산, 단백질의 분리, 정제 및 분석 등에서 확장되어 생체분자를 이동시키는 관점으로 변화하고 있다. Electrophoresis in the last several years has been to change the point of view of extension, etc. are separated, purification and analysis of nucleic acids, proteins move the biomolecules. 최근 조직투명화 방법의 하나로 제시된 클래러티 (Clarity TM ) 기법은 전기영동을 이용하는 것으로서, 10 ∼ 60 V 전기장을 인가하여 뇌조직으로부터 지질을 분리하고 투명화 한다. Clarity (Clarity TM) technique proposed recently as one of the tissues as vitrification method using electrophoresis, by applying a 10 ~ 60 V electric field separating lipids from the brain tissue, and transparency. 분자탐색자 (molecular probe)를 전기장 내에 두고 회전체의 의해 순환되는 완충용액으로 이동시켜 뇌조직 염색을 보다 더 효과적으로 수행하는 방법이 보고된 바 있다. A molecular Searcher (molecular probe) has been moved to the left buffer solution is circulated by means of the rotating body by a method of performing more effectively than the brain tissue staining reported in the electric field. 전기영동법을 이용하는 것은, 큰 크기와 복잡한 구조를 갖는 생체조직 내에서 조직 샘플에 대한 손상 없이 보다 더 빠른 속도로 생체분자를 이동시킬 수 있는 장점을 갖는다. The use of electrophoresis method, and has a large size and the benefits that can be moved to a biomolecule at a faster rate than without the damage to the tissue sample from a living body tissue having a complicated structure. 이와 같이, 전기영동을 이용한 조직 염색은 조직의 구조를 그대로 유지하면서 조직 내 항원에 분자탐색자를 결합시킬 수 있어 유리하다. In this way, tissue staining using electrophoresis while maintaining the structure of the tissue it is advantageous to combine the molecular Searcher tissue antigen.

그러나, 종래기술의 전기영동법은 주로 분리 또는 정제를 목적으로 하는 것으로서, 생체분자를 다양한 공간으로 이동시키는데 한계가 있다. However, the electrophoresis method of the prior art as for the purpose of mainly separation or purification, there is a limit to move the biomolecules to a variety of spaces. 즉, 기존의 방법은 평행직선형 형태의 젤 안에서 단일방향의 전기장만을 사용하므로, 생체분자를 자유롭게 이동시킬 수 없다. That is, since the conventional method uses only an electric field in a single direction in parallel to the straight form of the gel, it is not possible to freely move the biomolecules. 또한, 종래기술에 따른 전기영동은 일반적으로 일정한 전압을 지속적으로 인가하는 방법을 이용한다. In addition, the electrophoresis according to the prior art uses a general method for continuously applying a constant voltage. 그 밖에 일부 종래기술이 생체분자가 갖는 특성에 따라 완충용액의 점도를 수정하거나 전기장 세기를 변화시키는 것을 제시하고는 있으나, 전기장의 방향 또는 패턴을 변화시키는 것을 구체적으로 기술하거나 시사한 바 없다. In addition, some prior art, but is presented for modifying the viscosity of the buffer, or change the field strength according to the characteristics of the biomolecule, it is not described or suggested in detail bar that for changing the direction or pattern of the electric field. 종래기술의 다른 예로서, 간헐 전기장 (pulsed electric field)을 이용하는 전기영동법의 경우, 변조전파 조절 장치를 이용해 거의 수직 관계의 두 전기장을 바꾸어가면서 간헐적으로 전기장을 인가한다. As another example of the prior art, it is an intermittent electric field as going to change the electrical length of the two substantially perpendicular relationship with the case of electrophoresis, modulated radio wave control apparatus using an intermittent electric field (pulsed electric field). 그러나 이러한 방법은 예를 들어, 2 Mb 이상의 큰 크기를 갖는 DNA 분자를 분리하는 것이 목적으로서, 생체분자를 공간적으로 자유롭게 이동하여 위치시키는 것은 불가능하다. However, this method, for example, as the goal is to separate the DNA molecules with a size larger than 2 Mb, it is not possible to freely move the position to biomolecules spatially. 마찬가지로, 이차원 전기영동법은 단백질 혼합물을 각 단백질의 등전점에 따라 일차적으로 분리하고, 전개된 시료가 분리된 방향에 대해 수직방향으로 전기장을 가하여 분리하는 방법으로 등전초점조절 (isoelectric focusing)과 SDS-PAGE가 결합된 기술이다. Similarly, two-dimensional electrophoresis method is separated into the primary protein mixture according to the isoelectric point of each protein, isoelectric focusing by the method of separating by applying an electric field in a direction perpendicular to the deployed sample separation direction (isoelectric focusing) and SDS-PAGE It is a combined technology. 그러나 이 방법 또한 평행직선형 형태의 전기장을 이용하고 있으며, 이를 생체분자의 자유로운 위치 조정에 활용함에 있어서는 한계가 있다. However, this method also uses a parallel straight line shape of the electric field, there is a limitation in use them as a free positioning of the biomolecule. 특히, 단백질을 이용한 세포 또는 조직 염색 방법에서 기존의 전기영동법을 이용한 염색방법은 생체분자를 일 방향으로 움직이면서 결합시키는 방식을 채택하기 때문에 시간과 비용 등 측면에서 효율성이 떨어진다. In particular, in cell or tissue staining method using a protein dye method using a conventional electrophoresis method is less efficient in terms of time and cost due to the adoption of methods of combining moving the biomolecules in one direction.

이에 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 부단히 노력한 결과, 전기영동에 다채널 전극을 이용하고, 전자제어 기술을 접목 하여, 전기장의 방향, 세기 및 패턴을 생체분자 고유의 특성에 맞게 제어함으로써, 단백질 또는 핵산 등의 생체분자를 원하는 속도와 방향으로 전기적으로 공간적으로 이동시킬 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. The present inventors have found that by combining the strenuous efforts result, the electronic controller technology using the channel electrode, and then to electrophoresis in order to overcome the problems of the prior art, controlling the direction, intensity and pattern of the electric field according to the characteristics of the bio-molecule-specific Thereby, it was confirmed that can be electrically moved to the spatial a biomolecule such as a protein or nucleic acid to the desired speed and direction, and completed the present invention.

WO 2003058229 2003.07.17. WO 2003058229 2003.07.17. WO 1998059092A1 1998.12.30. WO 1998059092A1 1998.12.30.

이와 같이, 본 발명은 전기장 내에서 핵산 또는 단백질과 같은 생체분자의 전기장 내 이동 방향과 속도를 생체분자의 특성과 이를 수용하는 완충용액의 점도 (viscosity)에 따라 자동제어 하는 전기영동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Thus, the present invention is to provide for automatically controlling the electrophoretic methods, as my moving direction and speed of the electric field in biomolecules such as nucleic acids or proteins in the electrical field to the viscosity (viscosity) of the buffer to accommodate the characteristics of the biomolecule and thereby and that for the purpose.

또한, 본 발명은 전기장 내 생체분자 이동을 위한 전기영동장치 또는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide an electrophoresis device or system for the electric field in biomolecules move.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 생체분자 예를 들어, 단백질 또는 핵산 등에 대한 전기영동을 수행함에 있어서, 전기장의 세기 및 방향을 조절하고, 인가하는 전기장의 패턴을 제어하는 방법을 제공한다. To achieve the above object, the present invention provides a method of in carrying out electrophoresis for such biomolecules, for example, protein or nucleic acid, to adjust the intensity and direction of the electric field, and the control pattern of the electric field to be applied. 본 발명의 일 예에서, i) 내부가 빈 원기둥, 다각기둥 또는 비정형기둥을 형성하는 가요성 기판의 내측면 상에 구비된 3쌍 이상의 전극을 포함하는 다채널 전극에 의해 둘러싸인 공간에 생체분자를 포함하고 유체가 이동할 수 있는 전도성물질을 제공하고; In one embodiment of the present invention, i) is that the interior comprises an empty cylinder, the three or more pairs of electrodes that is provided on the inner surface of the flexible substrate to form a prismatic or irregular pole biomolecules in a space surrounded by the channel electrode comprising providing a conductive material in the fluid and can move; 및 ii) 상기 다채널 전극으로부터 연속 또는 불연속적으로 변경되는 임의의 한 쌍의 전극을 선택하고 이에 전기를 공급하여 상기 전도성물질에 전기장을 인가하는 것을 포함하는, 다채널 전극을 이용하여 유체가 이동할 수 있는 전도성물질 내에서 생체분자를 이동시키는 방법을 제공한다. And ii) a fluid moved by the multi-channel electrode, comprising applying an electric field to the conductive material and the multi-select any pair of electrodes is changed continuously or discontinuously from the channel electrode to supply electricity thereto in the conductive material that provides a method for moving a biomolecule. 본 발명의 다른 일예에서, 상기 생체분자를 이동시키는 방법은, 상기 ii)에서 전기장을 인가한 후, 상기 생체분자의 이동을 측정하고 모니터링 하는 것을 추가로 포함하며, 컴퓨터와 연계된 되먹임 알고리즘 (feedback algorithm)으로 상기 모니터링 결과와 함께 생체분자 및 전도성물질의 특성에 따라 전기장의 세기, 방향 및 패턴을 제어하는 것인, 다채널 전극을 이용하여 유체가 이동할 수 있는 전도성물질 내에서 생체분자를 이동시키는 방법을 제공한다. Method of in another embodiment of the present invention, moving the bio-molecule, wherein the ii) a feedback algorithm after application of an electric field, further comprising measuring the movement of the biomolecule and monitored, associated with a computer on the (feedback algorithm) as to move the biomolecules within the, the conductivity in the fluid can be moved by using the channel electrode materials to control the intensity, direction, and pattern of the electric field according to the characteristics of the biomolecule, and the conductive material together with the results of monitoring there is provided a method.

또한, 본 발명은 내부가 빈 원기둥, 다각기둥 또는 비정형기둥을 형성하는 가요성 기판과 상기 기판의 내측면 또는 외측면 상에 구비되고 3쌍 이상의 전극을 포함하는 다채널 전극으로 구성된 전극모듈; The present invention is a hollow cylinder, the prism, or the electrode module composed of the channel electrodes provided on the inner surface or the outer surface of the flexible substrate and the substrate to form the irregular pole and including three or more pairs of electrodes; 상기 기판의 내측면 또는 외측면에 의해 규정되고, 유체가 이동 할 수 있는 전도성물질 및 셍체분자를 포함하는 전기장인가부; Electric field applying unit that is defined by the inner surface or outer surface of the substrate, a conductive material and sengche molecules which fluid can be moved; 및 상기 전극에 전기를 공급하는 전원공급부로 구성된 다채널 전극 전기영동장치를 제공한다. And it provides a multi-channel electrode electrophoretic device composed of a power supply for supplying electricity to the electrode. 상기 전극모듈과 전기장인가부는 다양한 형태의 용기에 수용될 수 있다. Applied electric field and the electrode module portion can be accommodated in various types of containers. 본 발명의 일 예에서, 상기 다채널 전극은, 복수 개의 전극 배치와 이들의 배선으로 인한 공간적 제한을 극복하기 위해, 상기 기판 상에 금속성 도전체를 얇게 적층한 박막전극으로 제작될 수 있으며, 상기 각 전극은 이웃하는 다른 전극과 이격하도록 배치된다. In one embodiment of the present invention, the multi-channel electrode, in order to overcome a plurality of electrodes disposed with spatial restrictions due to their interconnection, may be produced by thin-film electrode as thin laminated metallic conductor on the substrate, wherein each electrode is disposed so as to separated from the other neighboring electrode. 이와 같이, 본 발명은 유연한 가요성 기판을 사용하므로, 상기 다채널을 구성하는 전극은 기판이 형성하는 원형기둥 또는 다른 형태의 기둥의 내측면에 배치될 수 있다. Thus, the present invention provides electrodes that make up the flexible flexible because it uses a substrate, wherein said multi-channel, may be disposed on the inner surface of the circular column or the columns other forms of the substrate is formed. 또한, 상기 기판 내측면 상에 구비된 전극의 수와 이들이 배치된 구조에 따라, 360° 모든 방향으로 다양한 방향성을 제공하는 전기장이 생성 될 수 있다. Further, according to the number of electrodes and the structure to which they are arranged is provided on the inner surface of the substrate, the electric field can be produced to provide a wide range of directivity by 360 ° in all directions.

또한, 본 발명은 상기 전극과 상기 전도성물질 또는 전도성물질 내의 생체분자가 직접 접촉하여 발생할 수 있는 전기화학반응과 이에 따른 부작용을 방지하기 위해, 상기 전극을 구성하는 금속성 도전체와 상기 전도성물질을 물리적으로 분리하고 구획하는 하이드로젤 내벽 (hydrogel inner wall)을 상기 기판의 내측면 (또는 외측면)에 추가로 구비하는 전기영동장치를 제공한다. The invention also physically the metallic conductor and the conductive material to prevent the can occur by direct contact with biomolecules electrochemical reaction and its side effects, which in the electrode and the conductive material or conductive material, constituting the electrode the separation compartment and the inner wall of the hydrogel (hydrogel inner wall) to provide an electrophoresis device having in addition to the inner side (or outer side) of the substrate. 상기 하이드로젤 내벽은 예를 들어, 상기 전도성물질 내의 생체분자가 전극과 직접 접촉하지 않도록 함으로써, 생체분자의 변성을 방지할 수 있다. The inner wall of the hydrogel, for example, by bio-molecules in the conductive material is not in direct contact with the electrode, it is possible to prevent denaturation of the biomolecule.

또한, 본 발명은 전기장 인가 시에 전극으로부터 발생하는 전기화학반응의 부산물이 상기 전도성물질 예를 들어, 완충용액 내로 유입되는 것과 이에 따라 상기 완충용액이 기화되는 것을 방지하기 위해 전기장인가부 상부에 착탈가능 한 캡부재 (cap member)를 더 포함할 수 있다. In addition, the present invention is the material conductive by-products of the electrochemical reaction, for example, generated from the electrode during applying the electric field contains, accordingly, as is introduced into the buffer solution applied electric field to prevent the above buffer solution vaporizing section detachable from the upper portion to be a cap member (cap member) it can be further included. 전기영동 수행 시 캡부재를 전기장인가부 상부에 체결함으로써, 전기화학반응 시 전극에서 발생하는 부산물이 완충용액에 유입되지 않도록 제어하여 완충용액의 물성 (pH, 조성물질 등)이 변하는 것을 방지하고, 생체분자의 이동에 영향을 주는 전기장 이외의 다른 변수를 최소화 할 수 있다. By fastening to the applied electric field to the cap member when performing electrophoresis portion top, by controlling so that the by-products generated in the electrode when the electrochemical reaction is not flowing into the buffer and to prevent changing the physical properties (pH, composition of materials etc.) in the buffer solution, it is possible to minimize the different parameters other than the electric field which affects the movement of the biomolecule.

또한, 본 발명은 내부가 빈 원기둥, 다각기둥 또는 비정형기둥을 형성하는 가요성 기판과 상기 기판의 내측면 상에 구비되고 3쌍 이상의 전극을 포함하는 다채널 전극으로 구성된 전극모듈; The invention also inside the empty cylinder, and prismatic or multi-electrode module composed of the channel electrodes provided on the inner surface of the flexible substrate and the substrate to form the irregular pole and including three or more pairs of electrodes; 상기 기판의 내측면에 의해 규정되고 유체가 이동 할 수 있는 전도성물질 및 생체분자를 포함하는 전기장인가부; Unit applied electric field defined by the inner surface of the substrate and a conductive material and a biomolecule in the fluid can be moved; 및 상기 전극에 전기를 공급하는 전원공급부로 구성된 다채널 전극 전기영동장치에 더하여, 모니터링부 및 제어부를 추가로 포함하는 전기영동시스템을 제공한다. And in addition to the multi-channel electrode electrophoretic device composed of a power supply for supplying electricity to the electrode, providing an electrophoretic system further comprises a monitoring unit and a control unit. 본 발명의 일 예에서, 상기 모니터링부는 생체분자의 이동을 측정 및 관찰하기 위한 관찰수단 (예를 들어, 현미경) 및 이미징수단 (예를 들어, 카메라)을 포함한다. In one embodiment of the present invention, the monitoring unit (e.g., a microscope) observation means for observing and measuring the movement of the biomolecule and includes imaging means (e.g., a camera). 또한, 상기 제어부는 무선데이터통신과 무선인터넷 등을 포함하는 유무선 통신수단을 이용한 양방향 통신이 가능한 컴퓨터 및 정보입/출력장치 (I/O모듈)로 구성되며, 상기 컴퓨터는 모니터링부에서 제공된 정보를 저장하고,생체분자 및 전도성물질의 특성과 함께 상기 제공된 정보를 분석하며, 상기 입/출력장치를 통해 전원공급부에 전기장의 세기, 방향 및 패턴을 제어하기 위한 명령을 제공한다. Further, the control unit is composed of a two-way communication capable computer and information input / output device (I / O module) using a wired or wireless communication means including a wireless data communication and wireless Internet access, the computer has the information provided by the monitoring unit store, analyze the information provided with the characteristics of the biomolecule, and the conductive material, and provides commands to control the intensity, direction, and pattern of the electric field to a power supply via the input / output device. 이와 같이, 본 발명의 전기영동시스템은 컴퓨터를 이용해 전기적 스위치를 제어할 뿐만 아니라, 전기장의 세기를 조절하고 생체분자의 이동을 현미경의 카메라로부터 관찰할 수 있는 되먹임 회로시스템으로 구성할 수 있다. In this way, the electrophoretic system of the present invention may, as well as to control the electrical switch with a computer, it controls the intensity of the electric field configuration and the movement of the biomolecule to the feedback circuit system which can be observed from the microscope camera.

본 발명은 다채널 (박막) 전극을 이용하여 전기장의 세기, 방향 및 패턴을 제어하는 방법 및 이를 이용한 전기영동장치에 관한 것이다. The invention is related to a method and an electrophoretic apparatus using the same to control the intensity, direction, and pattern of the electric field by using the channel (thin film) electrode. 본 발명에 따르면, 전기장 내 생체분자의 이동성을 조절할 수 있으므로, 생체 조직 (tissue)과 같은 복잡한 구조를 갖는 큰 규모의 샘플의 내부나 외부로 생체분자를 보다 더 용이하게 이동시킬 수 있다. According to the invention, it is possible to control the mobility of the molecule in vivo electrical field, and a living tissue (tissue) and the inside and outside of the larger of the sample having a complex structure as to move the biomolecule more easily than. 또한, 본 발명에 따르면, 전기장 하에서 생체조직 내 또는 완충용액과 같이 유체 내를 이동하는 생체분자를 측정수단 예를 들어, 현미경을 통해 모니터링 하고 컴퓨터와 연계된 되먹임 알고리즘 (feedback algorithm)을 통해 제어함으로써, 생체분자의 특성과 완충용액의 점도 등 물성에 따라 생체분자의 이동속도 및/또는 방향을 용이하게 제어할 수 있다. Further, according to the present invention, the living body tissue, or means the biomolecules to move fluid, such as buffer solutions measured e. G., Monitoring through a microscope under an electric field and controlling via a feedback algorithm (feedback algorithm) associated with the computer , it is possible to easily control the moving speed and / or direction of the biomolecule according to the physical properties such as viscosity of the characteristics of the biomolecule and buffer solution. 또한, 종래기술과 비교하여 시간 및 비용 면에서 효율적이고 안정적으로 생체 조직 염색을 수행할 수 있다. In addition, an efficient in terms of time and costs compared to the prior art it is possible to reliably perform the biological tissue staining. 예를 들어, 본 발명과 종래기술의 방법에서 같은 세기의 전기장을 인가하기 위해 본 발명은 30 V 이하의 전압을 이용하는 반면에 종래기술은 100 V 이상의 직류 전압을 사용하며, 이는 부주의에 의한 감전 및 이로 인한 화상 등의 위험과, 염색하고자 하는 조직에 대한 손상을 초래 할 수 있다. For example, the use of the present invention and prior art The present invention prior art is a direct current voltage higher than 100 V, while using a voltage lower than 30 V in order to apply an electric field of a strength such as in the methods of the art, this electrical shock by careless and Therefore the risk of burns, can cause damage to the tissue to be stained. 또한, 생체분자를 완충용액 내의 유체 흐름을 통해 이동시키는 경우, 완충용액의 흐름과 생체조직 표면에서 생성되는 마찰력에 의해서 유체 속도에 따라 조직의 손상이 증가할 수 있는 문제가 있는 반면에, 본 발명에서 생체분자는 유체 흐름 없이 이동되므로 조직 손상이 없다. Further, while there is a problem that can be case of moving through the fluid flow in the buffer solution to a biomolecule, the damage to the tissue in accordance with the fluid velocity is increased by the frictional force generated by the flow and the biological tissue surface in the buffer solution, the present invention there is no tissue damage in biomolecules is moved without fluid flow. 또한, 본 발명에 따르면, 박막 전극과 박막 전극을 둘러싸는 젤을 이용할 수 있으며, 완충용액과 전극으로만 이루어지는 조직염색방법 보다 사용되는 완충용액의 양이 1/2 정도 덜 들어간다. Further, according to the present invention, it is possible to use the gel surrounding the thin film electrode and the thin film electrode, a less extent into the half amount of the buffer solution to be used than the tissue staining method consisting of only a buffer solution and the electrode. 따라서, 같은 농도로 같은 크기의 조직을 염색할 때 사용되는 생체분자의 양이 감소되므로 경제적이다. Therefore, it is economical since the amount of the biomolecule that is used to stain the tissue of the same size at the same concentration decreased. 뿐만 아니라, 같은 크기와 같은 조성을 갖는 원통형 고체 하이드로젤을 염색한 결과, 종래방법과 비교하여 약 1/4의 시간으로 염색이 가능한 것으로 확인하였다. In addition, the results of the dyeing composition cylindrical solid hydrogel having the same size and the same was found to be dyed is available at about one-quarter of the time compared to the conventional method.

도 1은 본 발명에 사용되는 다채널 박막전극의 일 예를 펼쳐놓은 사진이다. Figure 1 is a photograph pyeolchyeonot an example of a multi-channel thin-film electrode used in the present invention.
도 2는 본 발명의 전기영동장치의 (a) 각 구성의 구조도 및 (b) 전기영동장치 사진 을 나타낸다. 2 shows a structure diagram, and (b) electrophoresis of the picture (a) each of the configuration of the electrophoretic device of the present invention.
도 3은 본 발명의 (a) 전기영동장치 제어 시스템 및 (b) 알고리즘 순서도 이다. 3 is a flow chart (a) electrophoresis device control system and (b) the algorithm of the present invention.
도 4는 본 발명의 전기영동장치를 이용하여 미세유체소자 내 (0.5 MOhm)에서 이동하는 분자탐색자 (FITC-dextran, Sigma-Aldrich, USA)의 속도를 측정한 결과이다. Figure 4 is a result of measuring the velocity of a molecule Searcher (FITC-dextran, Sigma-Aldrich, USA) to move from within the microfluidic device (0.5 MOhm) using an electrophoresis device of the present invention.
도 5는 본 발명의 전기영동장치를 이용하여 십자형태 모형에서 분자탐색자 (Alexa Flour 488, Molecular Probe, USA)를 제어한 것을 나타낸다. Figure 5 shows that the control of the searcher molecule (Alexa Flour 488, Molecular Probe, USA) in a cross shape model by using the electrophoresis apparatus of the present invention.
도 6은 본 발명에 사용되는 전기영동장치의 안정성을 나타낸 것으로 pH의 변화가 거의 없고, 생체조직의 변형이 없음을 나타낸다. 6 is the change in the pH hardly illustrates the stability of the electrophoresis apparatus used in the present invention, it indicates that there is no deformation of the biological tissue.
도 7은 본 발명의 전기영동장치를 이용하여 생체조직에 분자탐색자에 해당하는 단백질을 결합하여 조직면역화학 염색을 한 결과를 나타낸 것이다. Figure 7 shows the result of a combination of a protein corresponding to a molecular searcher in a living tissue by using the electrophoresis apparatus of the present invention the tissue immunohistochemical staining.
도 8은 본 발명에 사용되는 전기영동장치를 이용해 높이 6 mm, 지름 8 mm의 원통형 폴리아크릴아미드 젤에 분자탐색자 (BSA-FITC, Sigma-Aldrich, USA)를 통과시킨 결과 나타낸 것이다. 8 illustrates a result of passing through the molecular Searcher (BSA-FITC, Sigma-Aldrich, USA) in a cylindrical polyacrylamide gel of the height 6 mm, diameter 8 mm with the electrophoresis apparatus used in the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention.

도 1은 다채널 박막전극 (112)의 구조도로서, 박막전극은 절연체인 가요성 필름형 기판 (111) (Liquid Crystal Polymer Film (토닥(주)), Durimide 7000 (FujiFilm), Photosensitive polimide (KUMHO PETROCHEMICAL) 등을 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다) 위에 물이나 공기에 의해 쉽게 산화되지 않는 금속성 도전체 (예를 들어, Au, TiN, IrOx, 및 Pt을 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다)을 반도체 공정을 이용해 적층 (상기 예에서, Au의 경우 진공증착 (evaporation), 나머지의 경우 스퍼팅 (sputtering)) 한 후, 전극 부분을 제외하고 다시 필름을 적층하여 전극이 생체분자가 이동할 수 있는 전도성 물질, 대표적으로, 세포조직 또는 완충용액 중에 노출되도록 하고 나머지 다른 부분은 절연시켰다. Figure 1 is a structural diagram of a channel thin film electrode 112, the thin film electrode is an insulator of a flexible film-type substrate (111) (Liquid Crystal Polymer Film (todak (state)), Durimide 7000 (FujiFilm), Photosensitive polimide (KUMHO PETROCHEMICAL ) and the like but is not a limitation) on it is not easy not oxidized, for metallic conductor (eg, including one limited to Au, TiN, IrOx, and Pt by water or air) to a semiconductor processing using lamination (in the above example, in the case of the Au vacuum deposition (evaporation), in the case of the other's putting (sputtering)) after, by excluding the electrode part, and laminating the film again conductivity in the electrode to move the bio-molecules, typically with, so as to be exposed in the tissue or the buffer solution and the other part was isolated. 본 발명에서 전극을 이루는 금속물질의 그 배치된 패턴을 임의로 변경할 수 있으며 전극의 크기를 적절하게 조절함에 의해 필요한 수의 전극을 갖도록 할 수 있다. To change the arrangement pattern of the metal material of the electrode in the present invention optionally, and may have a number of electrodes as required by properly adjusting the size of the electrode. 또한, 각 전극은 서로 이격 되도록 배치하고, 상기 필름형 기판의 양면이 접착되도록 할 수 있으며, 상기 전극 간 이격된 부위로 하이드로젤이 유입되어, 전극을 효과적으로 둘러싸도록 할 수 있다. Further, each electrode may be disposed to the both surfaces of the film-substrate bond, such that spaced apart from each other, are introduced into the hydrogel, the spacing region between the electrodes can be configured to surround the electrode effectively. 박막전극을 양면으로 접착하여 내측면과 외측면에 부착하여 사용하면, 상기 전극 간 이격된 부위로 전기장이 흐르는 동시에 전극 간 배선의 복잡성과 공간적인 한계를 극복할 수 있다. When used in adhering to the inner side surface and an outer surface bonded to the thin film electrodes on both sides, it is possible to at the same time the electric field in the spacing region between the electrodes flows overcomes the complexity and spatial limits of the inter-electrode wiring.

도 2는 본 발명에서 사용되는 전기영동장치 (100)의 일 구현예의 각 구성의 구조도 및 사진이다. Figure 2 is a schematic and photographs of an implementation example of each configuration of the electrophoretic device 100 used in the present invention. 도 1의 기판 (111) 및 박막전극 (112)은 전극모듈을 구성하고, 하이드로젤 내벽 (121)이 전기장인가부 (120) 내에서 전도성물질 (122)과 박막전극 (112) 및 기판 (111)을 구획한다. Substrate 111 and the thin film electrode 112 in Figure 1 is an electrode module, the hydrogel inner wall 121 is an electric field applying unit 120, a conductive material 122 in the thin film electrode 112 and the substrate (111 ) to divide the. 캡부재 (123)는 전기장인가부 (120) 내 전도성물질 (122)의 개방된 상부에 착탈가능 하도록 구비된다. The cap member 123 is adapted to removably to the upper opening of the electric field applying unit 120 within the conductive material (122). 도 2에서 상기 하이드로젤 내벽 (121)과 상기 박막전극 (112)은 바닥부 (110) 예를 들어, 통상의 페트리디쉬 상에 구비된다. In Figure 2 the inner wall of the hydrogel 121 and the thin film electrode 112 for the bottom portion 110, for example, is provided on a conventional Petri dish. 하이드로젤 내벽 (121) 내에 생체분자를 포함하는 전도성물질 (122), 예를 들어, 완충용액 또는 생체조직이 제공된다. The hydrogel interior wall of the conductive material 122, including the biomolecule in the 121, for example, there is provided a buffer solution or biological tissue. 본 발명의 다채널 박막전극은 유연한 가요성 기판 상에 박막전극이 구비되므로, 전극을 고정하는 수단의 형태에 따라 다양하게 변경 될 수 있다. Because multi-channel thin-film electrode of the present invention is a thin film electrode is provided on the flexible flexible board, it can be variously changed according to the shape of means for fixing the electrodes.

도 3을 참조하여 본 발명의 전기영동장치시스템 (300)을 설명한다. Reference to Figure 3 will be described in the electrophoresis device system 300 of the present invention. 상기 전기영동장치시스템은 상기 전기영동장치 (100)에 더하여, 전원공급장치 (311) 및 릴레이모듈 (312)로 구성된 전원공급부 (310); The electrophoresis system in addition to the gel electrophoresis device 100, a power supply 311 and the power supply configured to relay module 312 (310); 입출력 장치 (321) 및 컴퓨터 (322)로 구성된 제어부 (320), 및 관측수단 (331) 및 이미징수단 (332)로 구성된 모니터링부 (330)를 포함한다. And a monitoring unit 330 configured to input and output device 321 and the computer 322, controller 320, and the observing means (331) and imaging means 332 consisting of a. 상기 관측수단은 예를 들어, 광학현미경 또는 전자현미경이며, 상기 이미징수단은 예를 들어 카메라를 이용하여 형광이미지를 수득하는 것을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. The observation means, for example, an optical microscope or electron microscope, the imaging means, for example using a camera, comprising obtaining a fluorescence image that is not one limited. 상기 모니터링부 (330)는 전기장 내에서 이동하는 생체분자를 모니터링하고 이를 이미지 정보와 함께 상기 컴퓨터 (322)에 전달한다. The monitoring unit 330 monitors the biomolecules to move within the electric field and passes it along with the image information to the computer 322. 상기 컴퓨터 (322)는 상기 모니터링부 (330)로부터 수신한 정보를 저장, 분석 및 연산 처리하고, 그 결과에 따라 또는 작업자가 미리 입력한 값에 따라, 다채널 전극의 양극 및 음극 정보, 전기장의 세기, 방향 및/또는 패턴을 제어하기 위해 상기 I/O모듈 및/또는 릴레이모듈을 통해 신호를 전달한다. The computer 322 is the storage, analysis, and calculation processing, according to the operator input in advance value or according to a result, the positive and negative electrodes on the channel electrode, the electric field of the information received from the monitoring unit 330 century, in order to control the direction and / or pattern and transmits a signal through the I / O modules and / or relay module. 본 발명의 일 예에서, 상기 모니터링부 (330)에 의해 제공되는 생체분자의 위치와 속도에 따라 전기장의 방향과 패턴을 제어하는 되먹임 알고리즘 (feedback algorithm)이 구성된다. In one embodiment of the invention, the feedback algorithm (algorithm feedback) for controlling the direction and pattern of the electric field depending on the position and velocity of a biomolecule that is provided by the monitoring unit 330 is configured.

본 발명에서 “생체분자”는 생물체를 구성하거나 생물체에서 기능을 갖는 분자 (molecule)로서, 핵산, 단백질, 지질, 및 고분자다당류를 포함하여 생명체에서 생성되는 유기화합물을 의미한다. "Biomolecule" in the present invention is a molecule (molecule) constituting the organism, or which has a function in the organism, including nucleic acids, proteins, lipids, and polysaccharides, polymer means an organic compound produced by the organism.

본 발명에서 “채널”은 한 쌍의 양극과 음극에 의해 형성되는 전하 이동경로를 의미한다. "Channel" in this invention means a charge transfer path formed by the positive and negative electrodes of the pair. 다수의 전극은 그 개수에 상관없이 한 쌍으로 이루어질 때, 채널의 단위로 구분될 수 있다. A plurality of electrodes may, be divided by a unit of a channel when made as a pair, regardless of the number thereof.

본 발명에서 “전도성물질”은 완충용액, 생체 조직을 포함하며, 상기 전도성물질 중에 포함된 생체분자는 전기장 인가에 따라 특정 방향으로 이동할 수 있다. In the present invention, "conductive materials" can be moved to a buffer solution, depending on the particular direction comprising a biological tissue, a biomolecule contained in the conductive material is applied to the electric field.

본 발명에서 “내부가 빈”은 공동 (cavity)가 형성된 것을 의미한다. "Inside a blank" in this invention means that the cavity (cavity) is formed.

이하 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. The invention to the following embodiments shall be described in detail. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. These embodiments will be entirely obvious to a person skilled in the art that for the purpose of illustrating the invention in more detail, the scope of the present invention according to the aspects of the present invention is not limited by these Examples in the art .

실시예 Example

실시예 1: 생체분자 확산속도의 비교 Example 1: Comparison of the biomolecule diffusion rate

본 발명에 따른 8개의 채널을 지닌 다채널 박막전극 전기영동장치를 이용하여 전기장을 인가하고, 분자탐색자의 확산속도를 전기장을 인가하지 않은 경우와 비교하였다. Applying an electric field using a multi-channel thin-film electrode electrophoresis device having eight channels in accordance with the present invention, which was compared with the case the diffusion rate of the molecules searcher did not apply an electric field. 분자탐색자로서 FITC-dextran ((Fluorescein isothiocyanatedextran, Sigma-Aldrich, USA)를 전도성물질로서 완충용액 (Phosphate buffered saline with Tween-20, Sigma-Aldrich, USA)을 사용하였다. FITC-dextran을 완충용액에 1:100 (v/v)이 되도록 혼합하였고, 이것은 미세유체 채널의 주입구(reservoir)에 넣었다. 분자탐색자의 이동속도는 현미경 (TS100, Nikon, Japan)에 설치된 카메라 (TCH-1.4CHICE, Tucsen, China)를 사용하였다. 높이가 100 ㎛ 이고, 2.5 ㎜ (너비) × 6.0 mm (길이)의 미세유체채널 (0.5 MOhm의 저항값)을 통과시키고, 전기장의 세기 (각각 1,000 V/m, 1,500 V/m 및 2,000 V/m)에 따른 생체분자 이동속도를 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타냈다. The FITC-dextran ((Fluorescein isothiocyanatedextran, Sigma-Aldrich, USA) a buffer (Phosphate buffered saline with Tween-20, Sigma-Aldrich, USA as the conductive material) as a molecular Browser were used. The FITC-dextran in buffer solution 1 :. 100 (v / v) were mixed so that, it was placed in the injection port (reservoir) of the microfluidic channel is the moving speed of the molecular Searcher microscope (TS100, Nikon, Japan) installed camera (TCH-1.4CHICE, Tucsen, China in ) was used. the height is 100 ㎛, 2.5 ㎜ (width) × 6.0 microfluidic channel (resistance value of 0.5 MOhm in mm (length)) was passed through the, 1,000 V / m intensity of the electric field (respectively, 1,500 V / was measured according to the moving speed biomolecule m and 2,000 V / m). the results are shown in Fig.

실시예 2: 생체분자의 이동방향 분석 Example 2: Analysis of the direction of movement biomolecule

본 발명의 전기영동장치를 이용하여 분자탐색자의 이동방향을 분석하였다. Using an electrophoresis device of the present invention analyzed the direction of movement of the molecules searcher. 십자형 구조물 (높이 2mm, 간격 2mm, 길이 10mm) 내에 상기 실시예 1에서와 마찬가지로 1:100 (v/v)로 완충용액 내에 포함시킨 분자탐색자에 대해, 90°간격으로 1,000 V/m 전기장을 인가한 후, 0, 39, 51 및 90초에 분자탐색자의 이동방향을 현미경 (TS100, Nikon, Japan)에 설치된 카메라 (TCH-1.4CHICE, Tucsen, China)를 이용하여 관찰하였다. Cross-shaped structure the embodiment, as in 11 in (height 2mm, separation 2mm, length 10mm): for which molecular searcher included in the buffer to 100 (v / v) solution, applying a 1,000 V / m electric field by 90 ° spacing was observed under the after 0, 39, 51 and the direction of movement of the microscopic molecular searcher 90 seconds, the camera (TCH-1.4CHICE, Tucsen, China) installed on (TS100, Nikon, Japan). 도 5는 그 결과를 나타낸 것이다. Figure 5 shows the results.

실시예 3: 생체조직 염색 및 안정성 분석 Example 3: in vivo tissue staining and Stability Analysis

먼저, 전기영동에서 통상적으로 사용되는 완충용액 (Phosphate buffered saline with Tween-20, Sigma-Aldrich, USA)을 본 발명의 전기영동장치의 전기장인가부에 넣고, 1:100의 비율로 분자탐색자 (beta tubulin conjugated Alexa Flour 488, Molecular Probe, USA)를 가하였다. First, a buffer commonly used in the electrophoretic solution (Phosphate buffered saline with Tween-20, Sigma-Aldrich, USA) were placed in the electric field applied portion of the electrophoresis apparatus of the present invention, 1: molecular Searcher (beta at a rate of 100 It was added to tubulin conjugated Alexa Flour 488, Molecular Probe, USA). 48시간 동안 1,000 V/m의 전기장을 1초 간격으로 연속하여 인가한 후, 시간별 pH 변화를 관찰하였다. For 48 hours, then applied to a continuous electric field of 1,000 V / m at 1 second intervals, were observed hourly pH change. 전기장은 인가하지 않은 것을 대조군으로 하였다. The electric field was not applied to the control group. 하이드로젤 내벽 두께가 9 ㎜인 것과 비교하여 3 ㎜에서 완충용액의 pH가 시간 경과에 따라 다소 감소한 것으로 나타났다. Compared to the wall thickness of the hydrogel 9 ㎜ and showed that the pH of the buffer solution in 3 ㎜ slightly decreased with the lapse of time. 그러나, 3 ㎜ 두께의 얇은 하이드로젤 내벽을 사용한 경우에도, 본 발명의 전기영동장치를 사용하여 전기장을 인가한 것과 대조군의 pH가 큰 차이를 보이지 않았다. However, it did not show a large difference in pH by applying an electric field by using the electrophoresis apparatus of the present invention as the control, even when using a thin hydrogel inner wall of the 3 ㎜ thickness.

본 발명에 따른 전기영동시스템을 이용하여 생체조직을 염색하였다. The biological tissue was stained by using the electrophoresis system according to the present invention. 이를 위해, 상기 준비한 생체조직 (8.2 mm x 12.5 mm x 6.0 mm, mouse brain (P1), 한국뇌연구원)을 완충용액 (Phosphate buffered saline with Tween-20, Sigma-Aldrich, USA)에 가한 후 캡부재를 체결하고, 전기장을 인가한 후 현미경 (UltraMicroscope II, Lavision BioTec, Germany)으로 관찰하였다. To this end, the prepared biological tissue (8.2 mm x 12.5 mm x 6.0 mm, mouse brain (P1), the Korea Brain Research) buffer solution to (Phosphate buffered saline with Tween-20, Sigma-Aldrich, USA) was added to cap member the fastening and, after applying the electric field was observed with a microscope (UltraMicroscope II, Lavision BioTec, Germany). 현미경은 제조자의 지시에 따라 암실에서 사용하였다. The microscope is used in a dark room according to the manufacturer's instructions. 시스템상의 컴퓨터를 이용하여 다채널 박막전극에서 대향되는 위치의 서로 다른 두 개의 채널이 자동으로 선택되도록 하였다. By using a computer on the system, the two different channels of the channel in the position opposite to the thin film electrode is to be automatically selected. 구체적으로, 전극 간의 거리를 입력하여 전기장의 세기가 1000 V/m이 되도록 조정하였으며, 전기장 인가 시간을 1초로 설정하고, 전기장 인가 후 채널을 변경하는 시간을 2초로 설정하였다. Specifically, to enter the distance between the electrodes it was adjusted so that the intensity of the electric field 1000 V / m, the electric field was applied to the time set to 1 second, and the electric field set up a second time to change the channel by applying seconds. 다음 본 발명의 전기영동시스템을 작동시키고, 생체분자의 이동을 관찰하였다. And then operating the electrophoretic system of the present invention, it was observed to move the biomolecules. 생체조직에 분자탐색자 (beta tubulin conjugated Alexa Flour 488, Molecular Probe, USA)를 1:100의 비율로 가하여 도입시킨 후, 5시간 후에 현미경으로 생체조직을 관찰하였다. A molecular Searcher (beta tubulin conjugated Alexa Flour 488, Molecular Probe, USA) in the biological tissue 1 was introduced at a rate of 100 ml, was observed that biological tissue under a microscope after 5 hours. 그 결과, 생체조직에 분자탐색자에 해당하는 단백질이 결합되어 있음을 확인하였다 (도8). As a result, it was confirmed that the binding protein for the molecules in biological tissue searcher (Fig. 8).

실시예 4: 생체분자 확산 속도 비교 Example 4: Comparison biomolecule diffusion rate

분자탐색자로서 BSA-FITC (Fluorescein isothiocyanate labelled bovine serum albumin, Sigma-Aldrich, USA)를 1:100 (v/v)의 비율로 완충용액 (Phosphate buffered saline with Tween-20, Sigma-Aldrich, USA)에 넣어 사용하였다. To 100 (v / v) ratio buffer (Phosphate buffered saline with Tween-20, Sigma-Aldrich, USA) as a: (Fluorescein isothiocyanate labelled bovine serum albumin, Sigma-Aldrich, USA) for 1 BSA-FITC as a molecular Searcher It was put to use. 높이 6 ㎜, 지름 8 ㎜의 원통형 폴리아크릴아미드 젤에 상기 분자탐색자를 통과시키고 이를 관찰하였다. Height 6 ㎜, passing through the molecular Searcher a cylindrical polyacrylamide gel with a diameter of 8 ㎜ and observed it. BSA-FITC를 12시간 동안 확산 (diffusion) 시킨 경우에는 상기 원통형 젤을 거의 통과하지 못했으나, 본 발명의 전기영동장치를 이용하여 1,000 V/m 세기의 전기장을 인가 한 경우 12 시간동안 처리에서 원통형 젤을 골고루 통과한 것이 관찰되었다. Case in which the BSA-FITC diffusion (diffusion) for 12 hours, but do not substantially pass through the cylindrical gel when applied to a 1,000 V / m intensity electric field using an electrophoresis device of the invention cylindrical in the process for 12 hours that has passed through the gel evenly was observed. 그 결과를 도 8에 나타냈다. The results are shown in Fig.

본 발명은 생체분자를 전기장을 이용해 이동시키는 방법에 관한 것으로서, 핵산 또는 단백질과 같은 생체분자의 분리, 정제 및 분석이 필요한 생명공학실험실이나, 임상에 효과적으로 이용될 수 있다. The invention can be related to a method for moving a biomolecule using an electric field, and biotechnology laboratories requiring separation, purification and analysis of biomolecules such as nucleic acids or proteins, effectively used in the clinic.

Claims (14)

  1. 내부가 빈 원기둥, 다각기둥 또는 비정형기둥을 형성하는 가요성 기판과 상기 기판의 내측면 상에 구비되고 3쌍 이상의 전극을 포함하는 다채널 전극으로 구성된 전극모듈; Inside the empty cylinder, and prismatic or multi-electrode module composed of the channel electrodes provided on the inner surface of the flexible substrate and the substrate to form the irregular pole and including three or more pairs of electrodes; 상기 기판의 내측면에 의해 규정되고, 유체가 이동 할 수 있는 전도성물질 및 생체분자를 포함하는 전기장인가부; Defined by the inner surface of the substrate, the electric field applying section comprising a conductive material and a biomolecule in the fluid can be moved; 및 상기 전극에 전기를 공급하는 전원공급부를 포함하는, 다채널 전극 전기영동장치. And, a multi-channel electrode electrophoresis apparatus including a power supply for supplying electricity to the electrode.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 다채널 전극은, 상기 기판 상에 금속성 도전체를 적층한 박막전극인 것인, 다채널 전극 전기영동장치. The method of claim 1, wherein the multi-channel electrode, the multi-channel electrode electrophoresis apparatus of a thin film electrode stack the metallic conductor onto the substrate.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전극 각각은 이웃하는 다른 전극과 이격되어 구비된 것인, 다채널 전극 전기영동장치. According to claim 1 or 2, wherein the electrodes each being of a multi-channel electrode electrophoresis device having spaced apart from other neighboring electrode.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전도성물질은 생체조직 또는 완충용액이며, 상기 생체분자는 핵산, 단백질, 지질 및 고분자다당류로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것인, 다채널 전극 전기영동장치. According to claim 1 or 2, wherein the conductive substance is a biological tissue or a buffer solution, wherein the biomolecule is a multi-channel electrode electrophoresis device is at least one selected from the group consisting of nucleic acids, proteins, lipids, and polymer polysaccharides.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전극과 상기 전도성물질을 구획하는 하이드로젤 내벽 (hydrogel inner wall)이 상기 기판의 내측면에 추가로 구비된 것인, 다채널 전극 전기영동장치. According to claim 1 or 2, wherein the inner wall of the hydrogel (hydrogel inner wall) of the one, the multi-channel electrode electrophoresis apparatus further provided with an inner surface of the substrate to partition the electrode and the conductive material.
  6. i) 내부가 빈 원기둥, 다각기둥 또는 비정형기둥을 형성하는 가요성 기판의 내측면 상에 구비된 3쌍 이상의 전극을 포함하는 다채널 전극에 의해 둘러싸인 공간에 생체분자를 포함하고 유체가 이동할 수 있는 전도성물질을 제공하고; i) comprises a biomolecule in a space surrounded by the channel electrode to the interior including the empty cylinder, and three or more pairs of electrodes that is provided on the inner surface of the flexible substrate to form a prismatic or irregular column, and that the fluid can move providing a conductive material, and; And
    ii) 상기 다채널 박막전극으로부터 연속적 또는 불연속적으로 변경되는 임의의 한 쌍의 전극을 선택하며, 이를 통해 상기 전도성물질에 전기장을 인가하는 것을 포함하는, ii) the multi-choice and any pair of electrodes of which changes continuously or discontinuously from the channel thin-film electrodes, through them, which comprises applying an electric field to the conductive material,
    다채널 박막전극을 이용한 전기적 생체분자 이동방법. The method moving electrical biomolecule using a channel thin film electrode.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 ii)에서 전기장을 인가한 후, 상기 생체분자의 이동을 측정하고 모니터링 하는 것을 추가로 포함하며, 컴퓨터와 연계된 되먹임 알고리즘 (feedback algorithm)으로 상기 모니터링 결과와 함께 생체분자 및 전도성물질의 특성에 따라 전기장의 세기, 방향 및 패턴을 제어하는 것인, The method of claim 6 wherein said ii) after application of an electric field at, further comprising measuring the movement of the biomolecule and to monitor, the feedback algorithm in conjunction with a computer (feedback algorithm) the biomolecule with the monitoring result in and to control the intensity, direction, and pattern of the electric field, depending on the nature of the conductive material,
    다채널 전극을 이용한 전기적 생체분자 이동방법. The method moves the biomolecule electrically with the channel electrode.
  8. 내부가 빈 원기둥, 다각기둥 또는 비정형기둥을 형성하는 가요성 기판과 상기 기판의 내측면 상에 구비되고 3쌍 이상의 전극을 포함하는 다채널 전극으로 구성된 전극모듈; Inside the empty cylinder, and prismatic or multi-electrode module composed of the channel electrodes provided on the inner surface of the flexible substrate and the substrate to form the irregular pole and including three or more pairs of electrodes; 상기 기판의 내측면에 의해 규정되고 유체가 이동 할 수 있는 전도성물질을 및 생체분자를 포함하는 전기장인가부; Unit applied electric field defined by the inner surface of the substrate and comprises a conductive material in the fluid can be moved, and the biomolecule; 및 상기 전극에 전기를 공급하는 전원공급부로 구성된 다채널 전극 전기영동장치에 더하여, And in addition to the multi-channel electrode electrophoretic device composed of a power supply for supplying electricity to the electrode,
    생체분자의 이동을 측정 및 관찰하기 위한 관찰수단 및 이미징수단을 포함하는 모니터링부; Monitoring element comprising the observation means and an imaging means for measuring and monitoring the movement of the biomolecule; And
    무선데이터통신과 무선인터넷 등을 포함하는 유무선 통신수단을 이용한 양방향 통신이 가능한 컴퓨터 및 I/O모듈로 구성되며, 상기 컴퓨터는 모니터링부에서 제공된 정보를 저장하고, 상기 생체분자 및 전도성물질의 특성과 함께 상기 제공된 정보를 분석하며, 상기 I/O모듈을 통해 전원공급부에 전기장의 세기, 방향 및 패턴을 제어하기 위한 명령을 제공하는 제어부를 추가로 포함하는, It consists of a wireless data communication with the computer and the I / O module that performs two-way communication using a wired or wireless communication means, including wireless Internet access, the computer stores the information provided by the monitoring unit, and the characteristics of the biomolecule, and the conductive material and together to analyze the information provided above, via the I / O module further comprises a controller that provides commands to control the intensity, direction, and pattern of the electric field to a power supply,
    다채널 전극 전기영동시스템. Multi-channel electrode gel electrophoresis system.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 전극과 상기 전도성물질을 구획하는 하이드로젤 내벽 (hydrogel inner wall)이 상기 기판의 내측면에 추가로 구비된 것인, 다채널 전극 전기영동시스템. The method of claim 8 wherein the inner wall of the hydrogel (hydrogel inner wall) of the one, the multi-channel electrode electrophoresis system further provided with an inner surface of the substrate to partition the electrode and the conductive material.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 전도성물질은 생체조직 또는 완충용액이며, 상기 생체분자는 핵산, 단백질, 지질 및 고분자다당류로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것인, 다채널 전극 전기영동시스템. Claim 8 or claim 9, wherein the conductive material is a bio a tissue or a buffer solution, wherein the biomolecule is a multi-channel electrode electrophoresis system is at least one selected from the group consisting of nucleic acids, proteins, lipids, and polymer polysaccharides.
  11. 제 1항 또는 제 2항의 전기영동장치를 이용하여 생체조직을 염색하는 방법. To dye the living tissue by using the claim 1 or 2 of the electrophoretic device.
  12. 제 1항 또는 제 2항의 전기영동장치를 이용하여 생체조직을 투명화 하는 방법. First method of vitrification of a biological tissue using a or claim 2 of the electrophoretic device.
  13. 제 8항 또는 제 9항의 전기영동시스템을 이용하여 생체조직을 염색하는 방법. Claim 8 or claim 9, wherein using the electrophoresis system method for staining a living tissue.
  14. 제 8항 또는 제 9항의 전기영동시스템을 이용하여 생체조직을 투명화 하는 방법. Claim 8 or claim 9, wherein using the electrophoresis system method for vitrification of a biological tissue.
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