KR20190015089A - 비기능화 나노갭 임피던스 센서 및 이를 이용한 핵산 증폭의 실시간 모니터링 방법 - Google Patents

비기능화 나노갭 임피던스 센서 및 이를 이용한 핵산 증폭의 실시간 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격이 나노 크기이며, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 도입된 핵산 시료의 임피던스를 측정하는 것을 통해 핵산 증폭 정도를 검출하기 위한 센서를 제공한다. 또한, 본 발명은 핵산 시료의 도입 직후의 나노갭 전극의 임피던스 측정값과, 핵산 증폭 사이클 수에 따른 나노갭 전극의 임피던스 측정값의 차이를 관찰하여 핵산 증폭 정도를 실시간으로 모니터링 하는 방법을 제공한다. 본 발명에서 제작한 나노갭 전극칩을 이용하여 PCR 샘플들의 전기적 임피던스를 측정하여, 임피던스와 핵산 증폭의 상관관계를 바탕으로, 바람직한 전극 사이 간격을 제시하였다. 이러한 나노갭 기반의 전극 시스템은 질병 진단 및 모니터링 분야에서 핵산 감별을 위한 빠르고, 대량 생산 가능하며, 저가인 좋은 전기적 센서로 사용될 수 있다.

Description

비기능화 나노갭 임피던스 센서 및 이를 이용한 핵산 증폭의 실시간 모니터링 방법 {Functionalization-free nanogap impedimetric sensor and real-time monitoring of nucleic acid amplification by nanogap impedance sensor}
본 발명은 나노갭 임피던스 센서를 제조하고, 이를 이용하여 핵산 증폭을 실시간으로 모니터링 하는 방법에 관한 것이다.
PCR은 1983년에 발명된 이후로, 다양한 질병의 병원체 진단에서 시간을 효율적으로 줄인 가장 일반적인 DNA 검출 방법이었다. 기존의 젤 전기영동 방법에 기반한 PCR과는 달리, 형광 염료로 표지된 단편을 이용한 현대의 실시간 PCR 시스템은 광학을 PCR 장비에 통합시켰지만, 저비용 및 휴대용 장치를 제조하는 것에는 한계가 있는 형광 검출 장치와 염료를 요구하였다. 또한, 분석 도중에 일어나는 광퇴색 (photobleaching) 문제를 극복해야만 하였다. 현장 진료 (point-of-care) 및 현장 진단에 대한 수요 증가로 인해, 훨씬 더 민감하고, 정확하고, 휴대 가능하며 저렴한 진단 장치를 개발하기 위한 많은 연구가 이루어졌다. 전기 및 전기화학적 분석은 생물학적 시료 분석의 신속한 반응으로부터 가장 유망하고 효과적인 검출 기술 중 하나로 보고되고 있다. 특히 전기적 방법은 현대 전자적 시설을 사용하여 간단하고, 비용에서 효율적이며, 호환이 용이한 기술이 될 수 있다.
나노홀, 나노 유체 채널 및 나노갭 전극과 같은 DNA 검출을 위한 나노 구조 기반의 전기적 분석은 최대화된 신호를 정밀하게 검출하기 위하여 개발되었다. 나노갭 기반의 전극은 전극 표면에 이온이 축적되어 바람직하지 않은 이중층 효과를 유발하고 생체 분자 용액에서 정확한 전기 임피던스 검출을 방해하는 전극 분극의 영향을 줄임으로써, 초민감 바이오 센서로서 좋은 후보에 해당한다 (H. P. Schwan et. al., Biophysik(1996)). 나노갭 전극은 우수한 물리적 장점을 가지고 있지만, 자외선 산란 및 회절로 인해 기존의 포토리소그래피(photolithography)로 제조하는 데에는 한계가 있다. 따라서 전자빔 리소그래피, 기계 및 열 브레이크 접합(break junction), 전기화학적 기술 및 절연체 위의 실리콘(silicon-on-insulator, SOI) 웨이퍼와 같은 다른 많은 제조 방법들이 사용되어 왔다.
기존의 핵산 증폭을 모니터링 하는 방법은 아가로스 젤을 이용하는 전기영동법과 형광 강도를 측정하는 광학을 이용하는 방법으로, 이러한 방법들은 장비의 소형화에 한계가 있었고, 샘플 내 타겟의 농도가 낮은 경우 핵산 증폭의 초기 단계부터의 검출이 불가능하였다. 즉, 측정방법의 검출능이 낮다는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격이 나노 크기이며, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 도입된 핵산 시료의 임피던스를 측정하는 것을 통해 핵산 증폭 정도를 검출하기 위한 센서를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 핵산 시료의 도입 직후의 나노갭 전극의 임피던스 측정값과, 핵산 증폭 사이클 수에 따른 나노갭 전극의 임피던스 측정값의 차이를 관찰하여 핵산 증폭 정도를 실시간으로 모니터링하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격이 나노 크기이며, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 도입된 핵산 시료의 임피던스 측정하는 것을 통해 핵산 증폭 정도를 검출하기 위한 센서를 제공한다.
또한, 본 발명의 목적은 핵산 시료의 도입 직후의 나노갭 전극의 임피던스 측정값과, 핵산 증폭 사이클 수에 따른 나노갭 전극의 임피던스 측정값의 차이를 관찰하여 핵산 증폭 정도를 실시간으로 모니터링 하는 방법을 제공한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 한계를 극복하고자 나노사이즈의 갭으로 서로 마주보고 있는 두 전극칩을 이용하여 샘플 용액의 임피던스를 측정함으로써 용액과 전극 계면에서의 신호 손실 (signal loss)를 감소시켜 샘플 용액 내의 전하를 띤 입자 (핵산) 증폭의 미비한 변화 단계부터 고감도로 모니터링할 수 있는 센서를 제공한다. 또한, 전하를 띤 입자를 전극을 이용하여 전기적 임피던스로 검출하는 것에 있어 종래에는 전극칩의 표면을 샘플 내 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 물질로 기능화시킨 후 특이적 반응이 일어남에 따라 변하는 임피던스를 측정함으로써 검출하였으나, 본 발명은 이러한 특이적 반응 물질로 전극을 기능화시키지 않고 마주하는 전극들의 간격을 나노 사이즈로 구현함으로써 샘플 자체의 임피던스 특징을 신호 손실 없이 측정할 수 있는 센서를 제공한다.
본 발명의 핵산 증폭 실시간 모니터링 방법은 나노갭 전극을 이용하여 전극 표면을 항원, 항체를 포함하는 생체분자 (biomolecule)로 특성화하지 않으면서 핵산 증폭 사이클 수가 다른 샘플 용액 자체의 벌크 용액 임피던스 변화를 관찰하여 핵산 증폭 정도를 모니터링할 수 있다. 나노갭 전극을 사용함으로써 전극과 샘플 용액의 계면 사이에 형성되는 전기 이중층이 겹쳐져 두 전극 사이의 전압강하가 감소함으로써 신호 유실 (signal loss)이 줄어들게 되므로, 핵산 증폭 단계 초기부터 미세한 임피던스의 변화 측정이 가능하도록 하여 핵산 증폭 측정의 소형화에 적용될 수 있는 방법을 제시하였다.
도 1은 본 발명의 임피던스 센서를 나타낸 개념도와 나노갭 전극의 주사전자현미경사진이다.
도 2는 나노갭 전극 위에 PDMS (Polydimethylsiloxane), 고분자 필름, 혹은 광리소그래피용 레지스트 등으로 웰을 제작하여 전극의 노출 면적을 한정한 후 웰 안에 이온 혹은 핵산을 포함하는 시료를 주입한 모습을 나타낸 도이다. 1은 핵산(DNA, RNA), 단백질, 펩타이드, 이온 등의 전하를 띠는 입자를 포함하는 용액을 나타내며, 2는 마주보는 전극을, 2'는 제1 전극 및 제2 전극 사이 간격을 나타내는 것이다. 3은 제1 박막을, 4는 기판을 나타내는 것이다.
도 3 (a)는 70nm 나노갭 전극을, (b)는 2μm 마이크로갭 전극을 이용하여 각각 다른 농도의 염화나트륨 용액에서의 전극칩 구동을 나타내는 도이다. (c)는 나노갭 및 마이크로갭 전극을 기반으로 염화나트륨 용액 농도에 따른 벌크 용액 임피던스 변화를 나타내는 도이다.
도 4는 100ng의 핵산 시료를 사용하여 사이클별로 나타나는 벌크 용액 임피던스 변화를 나타낸 도이다. (a) 및 (b)는 2μm 마이크로갭 전극을, (c) 및 (d)는 150nm 나노갭 전극에 대해 나타내는 도이다.
도 5 (a)는 핵산 시료 10pg/μl에 대해 2μm 마이크로갭 전극과 150nm 나노갭 전극을 사용한 경우 임피던스 변화 및 (b)는 핵산 시료 1ng/μl에 대해 2μm 마이크로갭 전극과 150nm 나노갭 전극을 사용한 경우 임피던스 변화의 평균값 및 표준편차를 나타내는 도이다.
도 6은 150nm 나노갭 전극에서 핵산 시료 1ng에 대해 각 전극이 1.33×105, 2.86×105 및 1.33×105μm2의 노출 면적을 가지는 경우의 임피던스 변화를 나타내는 도이다.
도 7은 70, 100 및 150nm 간격을 가지는 나노갭 전극을 이용하여 PCR 사이클별로 임피던스를 측정한 결과를 나타내는 도이다.
도 8은 전극 사이 간격 70nm인 전극들을 각각 5, 10 및 40μm 간격으로 평행하게 배치한 경우 PCR 사이클에 따른 임피던스 변화를 측정하였다. #1 및 2는 평행하게 놓인 전극 사이 간격이 5μm이고, 2번 전극의 면적이 1번 전극 면적의 2배이다. #3 및 4는 평행하게 놓인 전극 사이 간격이 10μm이고, 4번 전극의 면적이 3번 전극 면적의 2배이다. #5 및 6은 평행하게 놓인 전극 사이 간격이 40μm이고, 6번 전극의 면적이 5번 전극 면적의 2배이다.
본 발명은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격이 나노 크기이며, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 도입된 핵산 시료의 임피던스 측정하는 것을 통해 핵산 증폭 정도를 검출하기 위한 센서에 관한 것이다.
본 발명에 따른 센서에서 상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 제1 박막 및 제2 박막을 하나 이상 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 센서에서 상기 기판은 실리콘 기판, 글래스 기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기판 및 폴리이미드 기판으로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 실리콘 기판은 가장 손쉽게 널리 사용되는 기판으로, 기판 위에 옥사이드, 나이트라이드와 같은 절연층을 쉽게 증착 및 에칭할 수 있다.
본 발명에 따른 센서에서 상기 제1 박막은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 산화알루미늄, 글래스, 세라믹 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전극을 제작에 있어서 실리콘 산화물과 실리콘 질화물을 포함하는 박막은 증착과 에칭이 용이하여 절연층으로 사용하였다.
본 발명에 따른 센서에서 상기 제2 박막은 금, 백금, 은, 크롬, 티타늄, 구리, 팔라디움, 알루미늄, 인듐 주석 산화물, 그래핀, 카본나노튜브, 탄소섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 실리콘 질화물 등의 절연층과 금 또는 백금 전극사이의 접착력을 증가시키기 위해 티타늄 및/또는 크롬을 먼저 증착하고, 그 위에 금, 백금 전극을 증착시켜 전극으로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 센서에서 상기 전극 사이의 간격은 500nm 이하일 수 있다.
또한, 본 발명은 핵산 시료의 도입 직후의 나노갭 전극의 임피던스 측정값과, 핵산 증폭 사이클 수에 따른 나노갭 전극의 임피던스 측정값의 차이를 관찰하여 핵산 증폭 정도를 실시간으로 모니터링하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 모니터링 방법에서 상기 전극 사이의 간격은 500nm 이하일 수 있다.
제조예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 제조예를 제시한다. 그러나 하기의 제조예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 제조예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
준비
나노갭 전극을 이용한 임피던스 측정을 위해 mecA 유전자를 PCR을 이용하여 증폭하였다. PCR은 DNA 가닥의 초기 변성 (denaturation)과 이후 변성을 95℃에서 각각 5분, 30초간 수행하였고, 어닐링 (annealing) 단계를 55℃에서 30초, 연장 (extension)과 최종 연장 단계를 72℃에서 각각 25초, 5분간 수행하였다. 이러한 과정을 거쳐, 증폭하지 않은 mecA 유전자와 PCR 2, 5, 8, 10, 15, 20 및 25 사이클을 반복한 mecA 유전자를 준비하였다.
본 발명에서는 서로 다른 PCR 사이클을 가진 PCR 산물의 벌크 용액 임피던스를 분석하기 위해 나노갭 전극을 기반으로 한 임피던스 센서를 사용하였다. DNA 하이브리드화 분석은 전극에 DNA 조각이 고정되는 것을 요구하고, 측정 과정을 복잡하게 만든다. 그러나 DNA 하이브리드화 측정과 비교하여 벌크 용액 임피던스의 분석은 제작된 전극 칩에 샘플 용액을 소량 주입 후 측정한다는 점에서 더 간단하고 빠르다. 메티실린, 페니실린 및 다른 페니실린 유사 항생제에 내성을 가지는 메티실린 내성의 황색 포도상구균(MRSA) 박테리아 세포로부터 mecA 유전자를 사용하여 PCR 사이클에 따른 PCR 산물을 제조하였다. 메티실린 내성의 황색 포도상구균 감염에 대한 PCR 분석은 신속하고 정확한 방법으로 수행되었으며, mecA 유전자가 표적으로 사용되었다. PCR 사이클에 따라 증폭된 mecA 유전자를 포함하는 PCR 산물의 임피던스를 나노 갭 기반 전극 표면에서 측정하였다.
제조예 1. 나노갭 전극의 제조
실리콘 기판 표면에 저압-화학증착 (Low-pressure chemical vapor deposition, LPCVD) 방법으로 이산화규소 (SiO2)를 증착시켰다. 이러한 이산화규소 표면에 저압-화학증착법으로 질화규소 (Si3N4)를 증착시켰다. 광리소그래피 (photolithography)와 건식 에칭 (dry etching)으로 전극 간격이 형성될 자리를 표시하였다. 이후 드러난 이산화규소에 습식 에칭 (wet etching)을 수행하였고, 질화규소 표면에 저압-화학증착법으로 질화규소를 침적시켰다. 이후 전자빔 증착법(E-beam evaporation)을 이용하여 질화규소 표면에 티타늄으로 점착층 (adhesion layer)을 입힌 뒤, 금을 증착시켜 전극 간격이 70nm인 나노갭을 제조 (도 1)하였다.
제조예 2~6. 나노갭 전극의 제조
상기 제조예 1과 같은 방법으로 전극 사이의 간격이 각각 70, 100, 150, 300, 500nm인 나노갭전극을 제조하였다.
비교예. 마이크로갭 전극
전기화학에서 신호 증폭을 위해 가장 널리 이용되는 전극인 엇갈림 배열 전극 (interdigitated array, IDA)을 비교예로 사용하였다. 전극 사이의 간격은 2μm인 것을 사용하였다.
실험예 1. 염화나트륨 용액 농도에 따른 임피던스 측정
상기 제조예 2, 4, 5, 6에 따라 제조한 전극 및 비교예의 전극으로 전극 간격에 따른 전극칩 구동을 확인하기 위하여, 전극에 가하는 염화나트륨 용액의 농도에 따른 임피던스를 측정하였다. 전극에 염화나트륨이 포함되지 않은 증류수와, 염화나트륨 농도 3.125×10-7, 3.125×10-6, 3.125×10-5, 3.125×10-4, 3.125×10-3, 3.125×10-2, 0.3125, 0.625, 1.25, 2.5 및 5mg/ml를 가하고, 주파수 1Hz 내지 1MHz의 교류 혹은 100mV 이하의 직류를 포함하는 주파수 1Hz 내지 1MHz의 교류를 사용하여 전극칩의 구동을 확인하였다.
실험예 2. PCR 사이클별 임피던스 측정
농도 1ng/ul 내지 10pg/ul의 메티실린 내성의 황색 포도상구균 타겟 템플릿을 포함한 PCR 용액을 이용하여 PCR을 각각 0, 5, 10, 15 및 20 사이클을 수행한 샘플 6μl을 상기 제조예에 따라 제조한 전극 및 비교예의 전극에 가하고 주파수 1Hz에서 1MHz의 교류 혹은 100mV 이하의 직류를 포함하는 주파수 1Hz 내지 1MHz의 교류를 사용하여 벌크 용액의 임피던스를 측정하였다.
실험예 3. PCR 사이클별 임피던스 측정
상기 제조예 4에 따라 제조한 전극 및 비교예의 전극에 PCR 사이클별 DNA 증폭산물 10pg/μl 및 1ng/μl을 가하고 주파수 125Hz의 교류 혹은 100mV 이하의 직류를 포함하는 주파수 125Hz의 교류를 사용하여 PCR 사이클별 벌크 용액의 임피던스 변화를 측정하였다.
실험예 4. 전극 노출면적별 임피던스 측정
상기 제조예 4에 따라 제조한 전극이 용액에 노출되는 면적(working area)을 각각 1.33×105, 2.86×105 및 6.76×105μm2 로 달리하여, PCR 사이클별 DNA가 증폭산물 6μl를 전극에 가하고 주파수를 1Hz에서 1MHz의 교류 혹은 100mV 이하의 직류를 포함하는 주파수 1Hz 내지 1MHz의 교류를 사용하여 PCR 사이클에 따른 임피던스 변화를 측정하였다.
실험예 5. 전극 간격별 임피던스 측정
상기 제조예 1, 3 및 4에 따라 제조한 나노갭 전극에 PCR 사이클별 DNA 증폭산물 1ng/100μl 가하고 주파수 125Hz의 교류 혹은 100mV 이하의 직류를 포함하는 주파수 125Hz의 교류를 사용하여 PCR 사이클에 따른 임피던스 변화를 측정하였다.
실험예 6. 전극쌍 사이 간격별 임피던스 측정
광 리소그래피를 이용하여 가로 7.6×103μm, 세로 9μm의 금 전극들을 5μm 간격으로 10개 제작하였다. 각 전극의 중간부분에 집속 이온 빔 리소그래피 (Focused Ion Beam litography)로 70nm의 나노갭을 형성하고 PDMS로 웰을 만들어 전극의 면적 (working area)을 1.1~1.5×105μm2로 제작하고, 전극 #1로 표시하였다. 같은 방법으로 전극의 면적이 3.0~3.5×105μm2가 되도록 제작하고, 전극 #2로 표시하였다. 이를 이용하여 PCR 사이클에 따른 임피던스 변화를 측정하였다.
마찬가지로 금 전극들을 10μm 간격으로 10개　제작하여, 70nm의 나노갭을 형성하고 전극의 면적을 1.1~1.5×105μm2가 되도록 제작하고, 전극 #3으로 표시하였다. 같은 방법으로 전극의 면적이 3.0~3.5×105μm2가 되도록 제작하고, 전극 #4로 표시하였다. 이를 이용하여 PCR 사이클에 따른 임피던스 변화를 측정하였다.
마찬가지로 금 전극들을 40μm 간격으로 10개　제작하여, 70nm의 나노갭을 형성하고 전극의 면적을 1.1~1.5×105μm2가 되도록 제작하고, 전극 #5으로 표시하였다. 같은 방법으로 전극의 면적이 3.0~3.5×105μm2가 되도록 제작하고, 전극 #6로 표시하였다. 이를 이용하여 PCR 사이클에 따른 임피던스 변화를 측정하였다.
결과 분석
염화나트륨 용액 농도에 따른 임피던스 분석
도 3의 (a) 및 (b)에 나타난 바와 같이, 70nm 간격의 전극을 이용한 경우에 동일 면적의 2μm 간격의 전극을 이용한 경우보다 용액 이온 농도 측정이 더 우수한 것으로 나타났다. 도 3의 (c)에 따르면, 전극 간격이 70nm인 경우 용액의 이온 농도에 따른 임피던스 차이가 가장 크게 나타났고, 전극 간격이 500nm인 범위까지는 우수한 성능을 유지하였다. 또한 같은 70nm 간격의 전극에서도 증류수는 거의 임피던스 차이가 없는데 반해 이온을 가진 버퍼의 경우 이온 농도에 따라 벌크 용액 임피던스 값이 차이가 난다는 것을 나타내고 있다.
PCR 사이클별 임피던스 분석
도 4 (a) 및 (b)는 마이크로갭을 가지는 전극의 PCR 사이클별 임피던스 값을, (c) 및 (d)는 나노갭을 가지는 전극의 PCR 사이클별 임피던스 값을 나타내고 있으며, 20 사이클의 경우에는 나노갭 전극이 227% 향상된 민감도를 보였다. 이로부터, 나노갭 전극을 이용하는 경우에 PCR 사이클별 임피던스의 변화가 더 세밀하게 나타난다는 것을 알 수 있다.
PCR 사이클별 DNA 증폭산물 양에 따른 임피던스 분석
10pg/μl 농도의 PCR 증폭산물을 가한 경우, 나노갭 전극에서는 0 사이클 대비 최대 198%까지 증가 (도 5 (a))하는 것으로 나타났으나, 마이크로갭 전극에서는 0 사이클일 때에 비해 임피던스가 최대 132% 증가하였다. 1ng/μl 농도의 PCR 증폭산물을 가한 경우에는 나노갭 전극을 사용한 경우에는 최대 261%까지 증가 (도 5 (b))하는 것으로 나타났고, 마이크로갭 전극을 사용한 경우 최대 14%까지 감소하는 것으로 나타났다. 다만 표준편차를 고려하면 마이크로갭 전극을 사용한 경우 임피던스 변화가 없었던 것으로 해석할 수 있다. 이러한 결과로부터 PCR 사이클별 증폭산물의 벌크 용액 임피던스 측정시 마이크로갭을 가지는 전극을 사용한 경우보다 나노갭 전극을 사용한 경우에 임피던스 변화에 더 민감하다는 것을 확인하였다.
전극 노출면적에 따른 임피던스 분석
노출 면적이 넓은 나노갭 전극의 경우 유전자 증폭에 의한 임피던스 변화 검출에 효율적인 민감도를 보여주었다. (도 6)
전극 사이 간격에 따른 임피던스 분석
마주보는 두 전극 사이의 간격이 작을수록 더 효율적으로 DNA 증폭을 검출할 수 있음이 나타났다. (도 7)
전극쌍 사이 간격을 달리하여 평행하게 배치한 경우 임피던스 분석
전극쌍 간의 간격이 작은 경우에는 전극들이 하나의 전극처럼 작동하게 되는데, 이러한 경우에 임피던스 분석 민감도가 더 우수한 것으로 나타났다(도 8). 나노갭 전극들의 간격이 동일한 경우에는 전극의 면적이 넓은 경우에 민감도가 더 우수한 것으로 나타났다.
이상과 같이 제조예 및 실험예를 통하여 본 발명을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 제조예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격이 나노 크기이며, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 도입된 핵산 시료의 임피던스를 측정하는 것을 통해 핵산 증폭 정도를 검출하기 위한 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 기판; 및 상기 기판 상에 코팅된 제1 박막 및 제2 박막을 하나 이상 포함하는 것인, 핵산 증폭산물 검출용 임피던스 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘 기판, 글래스, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택되는 것인, 핵산 증폭산물 검출용 임피던스 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 박막은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 산화알루미늄, 글래스, 세라믹 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어진 것인, 핵산 증폭산물 검출용 임피던스 센서.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 박막은 금, 백금, 은, 크롬, 티타늄, 구리, 팔라디움, 알루미늄, 인듐 주석 산화물, 그래핀, 카본나노튜브, 탄소섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어진 것인, 핵산 증폭산물 검출용 임피던스 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극 사이의 간격은 500nm 이하인, 핵산 증폭산물 검출용 임피던스 센서.
  7. 핵산 시료의 도입 직후의 나노갭 전극의 임피던스 측정값과, 핵산 증폭 사이클 수에 따른 나노갭 전극의 임피던스 측정값의 차이를 관찰하여 핵산 증폭 정도를 실시간으로 모니터링 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전극 사이의 간격은 500nm 이하인, 핵산 증폭 정도를 실시간으로 모니터링 하는 방법.
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