KR20190105998A - 스크리닝 목적의 올리고머/모노머 기반 알츠하이머 진단칩과 이를 이용한 분석 방법 - Google Patents

스크리닝 목적의 올리고머/모노머 기반 알츠하이머 진단칩과 이를 이용한 분석 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시료 분석 장치로서, 특히, 알츠하이머와 관련된 단백질인 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질의 항원-항체 반응에 따른 시료의 이동 면적의 차이를 이용한 시료 분석 장치를 개시한다. 본 발명의 시료 분석 장치는 섬유층; 및 상기 섬유층의 일면에 채널 경계의 형상으로 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 형성되고, 생물학적 시료를 서로 다른 면적만큼 이동 시키는 적어도 하나의 채널을 포함하는 시료 이동부; 를 포함한다.

Description

스크리닝 목적의 올리고머/모노머 기반 알츠하이머 진단칩과 이를 이용한 분석 방법 {Alzheimer's Disease Analysis Chip for Screening Based on Oligomer/Monomer and Analysis Method using The Same}
본 발명은 시료 분석 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 생물학적 시료를 이용하여 질병을 진단하는 시료 분석 장치에 관한 것이다.
알츠하이머병은 치매를 일으키는 가장 큰 원인의 하나로, 알츠하이머 환자수는 점점 증가하고 있으나, 정확환 원인이 규명되지 않고 있으며 치료법 또한 발견되지 않고 있다. 알츠하이머성 치매의 주요 원인 단백질인 베타아밀로이드(A-beta)와 타우 단백질은 응집하면서 신경 독성을 나타내게 되어 치매를 일으키게 되는 것으로 알려져 있다.
아밀로이드 전구 단백질인 아밀로이드 프리커스 단백질은 주로 시냅스에 모여있는데, 이는 알파시크리테이즈(a-secretase)와 감마시크리테이즈(r-secretase) 효소에 의해 정상적인 경로로 분해되면서 그 기능을 하게 된다. 알츠 하이머 환자의 경우 베타아밀로이드(A-beta)라는 짧은 펩타이드를 생성하게 되며, 이들 모노머(monomer)가 서로 중합되어 올리고머(oiligomer)를 형성하게 되고, 형성된 올리고머는 프로토피브릴(protofibril), 피브릴(fibrils)로 되는 단계를 거쳐 플라크(plaque) 형태를 이루게 된다.
또한, 베타아밀로이드(A-beta)의 플라크가 형성되고 나면 일정 시간이 지난 후 타우 단백질이 집적되면서 세포 내 탱글(tangle)을 이루게 되고, 이 또한 세포 독성을 갖게 되면서 알츠하이머병을 유발한다. 따라서, 뇌 안에서 형성된 베타아밀로이드의 모노머, 올리고머를 측정하여 알츠하이머 질환을 측정할 수 있다. 하지만 종래의 알츠하이머병 진단법으로 신경심리학적인 검사(GDS, MMSE), MRI 촬영의 경우 많은 시간과 경비가 소요되는 단점이 있다.
또한, 다른 알츠하이머 병의 진단 방법으로 타우 단백질의 농도를 측정하거나, 신경아교원섬유 산성 단백질-항체를 검출하는 방법 등의 생화학적 방법들이 제안되었으나, 진단의 간편성과 정확도 등의 문제가 제기되고 있다.
따라서, 알츠하이머병의 진단을 위한 정확하고 간편한 기술개발이 요구된다.
한국 등록 특허 제 10-1804624 (공개)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시료 분석 장치를 개시한다. 특히, 혈액 내에서 추출된 생물학적 시료로서 엑소좀을 이용한 시료 분석 장치를 개시한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 시료 분석 장치는 섬유층; 및 상기 섬유층의 일면에 채널 경계의 형상으로 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 형성되고, 생물학적 시료를 서로 다른 면적만큼 이동 시키는 적어도 하나의 채널을 포함하는 시료 이동부; 를 포함한다.
본 발명에서 시료 분석 장치는 상기 섬유층의 일면에 형성되고, 상기 시료 이동부의 일단에 연결되어 상기 생물학적 시료가 주입되는 시료 주입부; 를 더 포함하고, 상기 시료 이동부는 상기 시료 주입부에서 주입된 상기 생물학적 시료를 서로 다른 면적만큼 이동시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 시료 이동부는 상기 생물학적 시료 중에서 기준 농도를 갖는 기준 시료가 이동하는 적어도 하나의 채널이 마련되는 제1 이동부; 를 더 포함하고, 상기 기준 시료의 이동 면적은 다른 생물학적 시료의 이동 면적의 기준 면적으로 참조될 수 있다.
본 발명에서 상기 시료 이동부는 상기 생물학적 시료 중에서 분석 하고자 하는 샘플 시료가 이동하는 적어도 하나의 채널이 마련되는 제2 이동부; 를 더 포함하고, 상기 샘플 시료의 이동 면적은 상기 기준 시료의 이동 면적과 비교될 수 있다.
본 발명에서 상기 생물학적 시료는 알츠하이머와 관련된 단백질로서 제1 표적 물질 및 상기 제1 표적 물질이 중합되어 생성되는 제2 표적 물질을 포함하는 엑소좀과 상기 엑소좀을 융해하기 위한 RIPA버퍼용액(방사 면역 침전 분석법 완충액, Radio Immunoprecipitation Assay Buffer)을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 채널에는 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하여, 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질에 특이적인 항체가 미리 고정되고, 상기 항체는 상기 채널의 길이와 폭 또는 두께에 따라 서로 다른 기 설정된 시간 동안 상온에서 고정될 수 있다.
본 발명에서 상기 기준 시료는 상기 기준 농도를 갖는 제1 표적 물질 및 상기 기준 농도를 갖는 제2 표적 물질을 포함하고, 상기 제1 이동부는 상기 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 제1-1 채널 및 상기 제1-1채널과 독립적으로 형성되고, 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 제1-2 채널을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제2 이동부는 상기 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 제2-1 채널 및 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 제2-2 채널을 포함하고, 상기 2-1 채널 및 상기 제2-2 채널은 상기 제2 이동부의 적어도 일부분에서 서로 연결될 수 있다.
본 발명에서 상기 시료 이동부는 상기 시료 이동부의 타단에 위치하여 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 포함하는 상기 시료의 전개를 위한 용매가 주입되는 용매 주입부; 를 더 포함하고, 상기 주입된 용매를 이용하여 상기 채널에 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 미리 고정할 수 있다.
본 발명에서 상기 생물학적 시료는 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질을 공통 항원으로 하는 2차 항체를 더 포함하고, 상기 2차 항체는 효소에 커플링되어 미리 설정된 기질과 반응하여 발광을 유도할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 표적 물질은 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer), 상기 제2 표적 물질은 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer) 및 상기 미리 설정된 기질은 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidine, TMB)을 포함할 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 시료 분석 방법은 섬유층의 일면에 채널 경계의 형상으로 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 생물학적 시료를 서로 다른 면적만큼 이동 시키는 적어도 하나의 채널을 형성하는 단계; 상기 생물학적 시료에 포함된 적어도 일부 시료를 항원으로 하여 상기 항원에 특이적인 항체를 상기 채널에 고정하는 단계; 상기 항체가 고정된 상기 채널에 상기 생물학적 시료를 주입하는 단계; 및 상기 채널에 주입된 생물학적 시료의 이동 면적을 비교하는 단계; 를 포함한다.
본 발명에서 상기 생물학적 시료는 알츠하이머와 관련된 단백질로서 제1 표적 물질 및 상기 제1 표적 물질이 중합되어 생성되는 제2 표적 물질을 포함하는 엑소좀과 상기 엑소좀을 융해하기 위한 RIPA버퍼 용액(방사 면역 침전 분석법 완충액, Radio Immunoprecipitation Assay Buffer)을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 고정하는 단계는 상기 채널의 일단에 상기 생물학적 시료의 전개를 위한 상기 항체가 포함된 용매를 주입하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 주입된 용매를 이용하여 상기 채널에 상기 항체를 미리 고정할 수 있다.
본 발명에서 상기 고정하는 단계는 상기 용매에 포함된 항체 중 상기 채널에 고정되지 않은 항체를 제1 세척 버퍼를 이용하여 세척하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 제1 세척 버퍼를 이용하여 세척 후 남은 항체를 상기 채널에 미리 고정할 수 있다.
본 발명에서 상기 채널에는 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하여, 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질에 특이적인 항체가 미리 고정되고, 상기 항체는 상기 채널의 길이와 폭 또는 두께에 따라 서로 다른 기 설정된 시간 동안 상온에서 고정될 수 있다.
본 발명에서 상기 채널은 상기 생물학적 시료 중에서 기준 농도를 갖는 기준 시료가 이동하는 경로 및 상기 생물학적 시료 중에서 분석하고자 하는 샘플 시료가 이동하는 경로가 구분되어 형성되고, 상기 기준 시료가 이동하는 경로는 상기 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 부분과 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 부분이 독립적으로 형성될 수 있다.
본 발명에서 상기 생물학적 시료를 주입하는 단계는 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질을 공통 항원으로 하는 2차 항체를 상기 채널에 주입하여 상온에서 반응시키는 단계; 를 더 포함하고, 상기 2차 항체는 효소에 커플링되어 미리 설정된 기질과 반응함으로서 발광을 유도할 수 있다.
본 발명에서 상기 생물학적 시료를 주입하는 단계는 상기 주입된 2차 항체 중 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질과 반응하지 않은 2차 항체를 제2 세척 버퍼를 이용하여 세척하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 제2 세척 버퍼를 이용하여 세척 후 남은 2차 항체가 효소에 커플링되어 상기 미리 설정된 기질과 반응하여 발광을 유도할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 표적 물질은 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer), 상기 제2 표적 물질은 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer) 및 상기 미리 설정된 기질은 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidine, TMB)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 시료의 서로 다른 이동 면적을 이용하여 생물학적 시료를 분석할 수 있다.
특히, 시료 내 단백질의 함량을 쉽게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 분석 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서가 부착된 시료 분석 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 분석 방법의 흐름도이다.
도 4는 도 1의 실시 예에서 고정하는 단계의 확대 흐름도이다.
도 5는 도 1의 실시 예에서 생물학적 시료를 주입하는 단계의 확대 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 분석 방법의 과정을 나타내는 참고도이다.
도 7은 본 발명의 시료 분석 장치에서 사용되는 발광을 유도하는 2차 항체의 작용 원리를 나타낸다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 용어를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하에서 설명하는 각 단계는 하나 또는 여러 개의 소프트웨어 모듈로도 구비가 되거나 또는 각 기능을 담당하는 하드웨어로도 구현이 가능하며, 소프트웨어와 하드웨어가 복합된 형태로도 가능하다. 각 용어의 구체적인 의미와 예시는 각 도면의 순서에 따라 이하 설명 한다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 시료 분석 장치(10)의 구성을 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 분석 장치(10)를 나타낸다.
본 발명의 시료 분석 장치(10)는 섬유층, 시료 주입부(100), 시료 이동부(200) 및 용매 주입부(300)를 포함한다. 본 발명의 시료 분석 장치(10)는 종래의 ELISA 기법에 이용되는 시료 분석 장치와는 달리, 시료 이동부(200)상에서 서로 다른 면적만큼 이동하는 생물학적 시료의 이동 면적의 차이를 발광 표지자를 이용하여 눈으로 측정할 수 있다. 또한, 본 발명의 시료 분석 장치는 트랜지스터를 기반으로 하는 바이오 센서(400)를 포함하여 항원-항체 반응에 따른 시료 이동부(200)상에서의 전류 변화를 감지하여 채널 상에서 서로 다른 면적으로 이동하는 생물학적 시료의 이동 면적의 차이를 측정할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 시료 분석 장치(10)는 섬유층의 적어도 일면에 형성되어 주입된 생물학적 시료가 이동한 면적의 차이를 이용하여 시료를 분석할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 시료 분석 장치(10)는 알츠하이머병을 야기하는 단백질로서 아밀로이드베타(A-beta) 모노머, 아밀로이드베타(A-beta) 올리고머의 분자량을 판단하여 알츠하이머 병을 진단할 수 있고, 따라서, 스크리닝 목적의 올리고머/모노머 기반 알츠하이머 진단칩으로 사용될 수 있다. 본 발명의 시료 분석 장치(10)에서 이동하는 생물학적 시료는 시료 분석 장치(10)에 미리 고정되어 있는 항체와 반응하는 항원을 포함하고, 항원-항체 반응의 정도에 따라 다르게 야기되는 이동 면적의 차이를 이용하여 알츠하이머를 진단할 수 있다.
예를 들어, 시료 분석 장치(10)는 효소결합면역흡착검사(Enzyme-linked Immunosorbent Assay, Elisa, 엘라이저)에 사용되는 경우 항원이나 항체에 표지된 효소의 활성을 측정하여 항원-항체 반응의 강도와 그 양을 정량적으로 측정할 수 있다. 또한, 시료 분석 장치(10)는 효소에 커플링된 2차 항체를 주입하고, 주입된 2차 항체를 이용하여 발광 또는 발색을 유도 함으로서, 생물학적 시료의 이동을 쉽게 관찰할 수 있도록 한다. 시료 분석 장치(10)는 효소결합면역흡착검사(Enzyme-linked Immunosorbent Assay, Elisa, 엘라이저) 방법으로서, 공지의 Direct ELISA, Sandwich Elisa 및 Competitive ELISA에 사용될 수 있다. 바람직하게는 후술하는 바와 같이, 시료 분석 장치(10)를 이용한 시료 분석 방법은 공지의 Sandwich Elisa 또는 Competitive ELISA에 이용될 수 있다.
본 발명의 섬유층은 적어도 일부 섬유 조직을 갖는 재료를 포함하며, 일 실시 예로 종이가 사용될 수 있지만 이에 한정 되지 않고, 기타 섬유 조직 구조의 재료로 대체될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 섬유층은 ELISA에 일반적으로 사용되는 PLATE로서, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 및 나일론(Polystyrene, Polypropyrene, Polycarbonate 및 Nylon)을 포함하고, plate가 positive charge를 가지도록 하여 항체의 코팅이 잘되도록 하기 위하여 gamma-irradated 상태로 제공되는 plate로 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유층으로 사용되는 종이는 원가가 저렴하고, 탄성 및 성형성이 좋고, 소수성 물질과 흡착, 침투시키는 형태로 종이내 섬유 조직 위에 일정한 두께를 갖는 코팅층을 형성시키는 것이 용이하며, 소수성 코팅물질과의 결합력도 우수한 장점이 있다. 또한, 종이는 파이버 형태로 구성된 친수성 재료로서 파이버 구조에 따라 모세관이 형성되고, 종이 위의 액체는 모세관 현상에 의해 이동하게 된다. 즉, 별도의 외부에서 동력을 제공하지 않더라도, 모세관 현상에 따라 액체가 이동할 수 있기 때문에 생체 분자의 농축이나 성분을 구분하여 이동하기에 용이하다. 본 발명의 시료 분석 장치(10)는 섬유층 이외에도 파이버 형태의 친수성 재료로 알려진 다른 물질들도 같이 사용할 수 있다.
시료 주입부(100)는 기준 시료 주입부(120) 및 샘플 시료 주입부(140)를 포함한다. 예를 들어, 시료 주입부(100)는 상기 섬유층의 일면에 형성되고, 상기 시료 이동부의 일단에 연결되어 상기 생물학적 시료가 주입될 수 있다. 본 발명의 시료 주입부(100)는 시료 이동부(100)와 구분되게 형성되어 연결될 수도 있지만, 시료 이동부(100)의 적어도 일부분에 형성되어 분석 하고자 하는 생물학적 시료를 주입 받을 수 있다.
예를 들어, 본 발명에서 시료 주입부(100)로 주입되는 생물학적 시료는 알츠하이머와 관련된 단백질로서 제1 표적 물질 및 상기 제1 표적 물질이 중합되어 생성되는 제2 표적 물질을 포함하는 엑소좀과 상기 엑소좀을 융해하기 위한 RIPA버퍼 용액(방사 면역 침전 분석법 완충액, Radio Immunoprecipitation Assay Buffer)을 포함한다. 또한, 본 발명에서 제1 표적 물질은 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer), 제2 표적 물질은 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer)로 마련될 수 있다.
기준 시료 주입부(120)는 시료 주입부(100)의 적어도 일부분에 형성되어 기준 시료를 주입 받고, 제1 이동부(220)에 연결되어 기준 시료가 제1 이동부(220)에 마련된 적어도 하나의 채널을 통하여 이동하게 한다. 기준 시료 주입부(120)는 섬유층의 일면에 형성되어, 기준 농도의 제1 표적 물질 또는 제2 표적 물질을 포함하는 기준 시료를 구분하여 주입 받을 수 있다.
샘플 시료 주입부(140)는 시료 주입부(100)의 적어도 일부분에 형성되어 샘플 시료를 주입 받고, 제2 이동부(240)에 연결되어 샘플 시료가 제2 이동부(240)에 마련된 적어도 하나의 채널을 통하여 이동하게 한다. 샘플 시료 주입부(240)는 섬유층의 일면에 형성되어, 제1 표적 물질 또는 제2 표적 물질을 포함하는 샘플 시료를 구분하여 주입 받거나, 제1 표적 물질 또는 제2 표적 물질을 포함하는 샘플 시료를 한번에 주입 받을 수 있다.
시료 이동부(200)는 제1 이동부(220) 및 제2 이동부(240)를 포함한다.
시료 이동부(200)는 섬유층의 일면에 채널 경계의 형상으로 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 형성되고, 생물학적 시료를 서로 다른 면적만큼 이동시키는 적어도 하나의 채널을 포함하여 생물학적 시료를 이동시킨다. 예를 들어 시료 이동부(200)는 채널의 형상으로 인쇄된 소수성 물질을 열처리하여 형성되고, 인쇄된 소수성 물질은 패턴 간에 채널 모양의 경계가 형성될 수 있다. 시료 이동부(200)는 Sandwitch ELISA 의 일 과정에 이용되는 경우, 특이적 항원을 포획하기 위한 항체(Capture Antibody, Coating Antibody)가 미리 표면에 미리 고정되고, 표면에 미리 고정된 항체(Capture Antibody, Coating Antibody)는 시료 내의 항원과 항원-항체 반응하여 항원-항체 결합을 형성한다.
예를 들어, 시료 이동부(200)에 마련된 채널에는 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질을 항원으로 하여, 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질에 특이적인 항체가 미리 고정될 수 있다. 시료 이동부(200)에 마련된 채널에 미리 고정되는 항체는 채널의 길이와 폭 또는 두께에 따라 서로 다른 기 설정된 시간 동안 상온에서 고정될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에서 시료 이동부(200)는 섬유층의 일면에 형성된 복수개의 채널을 포함하고, 각각의 채널에서 이동되는 생물학적 시료의 이동 면적은 서로 다르게 마련될 수 있다. 또한, 각각의 채널에서 이동되는 생물학적 시료의 이동 속도 역시 같거나 다르게 마련될 수 있다. 예를 들어, 채널을 형성하기 위한 인쇄된 소수성 물질은 서로 다른 용융점을 갖는 왁스로 마련될 수 있고, 서로 다른 용융점을 갖는 인쇄된 소수성 물질을 열처리 함으로서 형성된 채널에서 이동하는 생물학적 시료의 이동 속도를 조절할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 시료 이동부(200)는 인쇄된 소수성 물질을 조절하여 채널상에서 이동하는 생물학적 시료의 이동 속도를 조절할 수 있지만, 채널에 미리 고정된 항체와 생물학적 시료에 포함된 항원의 반응에 의하여 채널에서 이동하는 생물학적 시료의 이동 속도를 조절할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 시료 이동부(200)는 섬유층의 일면에 채널 경계의 형상으로 인쇄된 소수성 물질을 120도의 가열로에서 1분 20초간 열처리하여 형성될 수 있다.
제1 이동부(220)는 적어도 제1-1채널(222) 및 제1-2채널(224)을 포함한다. 예를 들어, 제1 이동부(220)는 생물학적 시료 중에서 기준 농도를 갖는 기준 시료가 이동하는 적어도 하나의 채널이 마련되어 기준 시료를 이동시킨다. 제1 이동부(220)에서 이동하는 기준 시료의 이동 면적은 시료 분석 장치(10)에서 기준 면적으로서 다른 생물학적 시료의 이동 면적을 판단하는데 참조될 수 있다. 제1 이동부(220)에서 이동하는 기준 시료는 기준 농도를 갖는 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질을 포함하고, 제1-1채널(222)에는 상기 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되고, 제1-2채널(224)에는 제2 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되며, 상기 제1-1채널(222) 및 제1-2채널(224)은 독립적으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 이동부(220)에 포함된 제1-1채널(222)은 제1 표적 물질이 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer)인 경우, 아밀로이드 베타 올리고머 항체(A-beta Oligomer Antibody)가 미리 고정되어 기준 농도를 갖는 제1 표적 물질이 포함된 기준 시료가 주입되면 제1 표적 물질인 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer)와 항원-항체 반응이 일어나게 할 수 있다. 또한 제1 이동부(200)에 포함된 1-2채널(224)은 제2 표적 물질이 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer)인 경우, 아밀로이드 베타 모노머 항체(A-beta Monomer Antibody)가 미리 고정 되어 기준 농도를 갖는 제2 표적 물질이 포함된 기준 시료가 주입 되면 제2 표적 물질인 아밀로이드 베타 모노머 항체와 항원-항체 반응이 일어나게 할 수 있다.
제2 이동부(240)는 생물학적 시료 중에서 분석 하고자 하는 샘플 시료가 이동하는 적어도 하나의 채널이 마련되어 샘플 시료를 이동 시킨다. 예를 들어, 제2 이동부(240)에서 이동하는 샘플 시료의 이동 면적은 제1 이동부(220)에서 이동하는 기준 시료의 이동 면적과 비교될 수 있다. 제2 이동부(240)는 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 제2-1 채널(242) 및 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 제2-2 채널(244)을 포함하고, 상기 2-1 채널(242) 및 상기 제2-2 채널(244)은 상기 제2 이동부(240)의 적어도 일부분에서 서로 독립되거나, 연결될 수 있다.
예를 들어, 제2 이동부(240)에 포함된 제2-1채널(242)은 제1 표적 물질이 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer)인 경우, 아밀로이드 베타 올리고머 항체(A-beta Oligomer Antibody)가 미리 고정되어 제1 표적 물질이 포함된 분석 하고자 하는 샘플 시료가 주입되면 제1 표적 물질인 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer)와 항원-항체 반응이 일어나게 할 수 있다. 또한 제2 이동부(240)에 포함된 2-2채널(244)은 제2 표적 물질이 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer)인 경우, 아밀로이드 베타 모노머 항체(A-beta Monomer Antibody)가 미리 고정 되어 제2 표적 물질이 포함된 분석 하고자 하는 샘플 시료가 주입되면 제2 표적 물질인 아밀로이드 베타 모노머 항체와 항원-항체 반응이 일어나게 할 수 있다.
본 발명에서 제1 이동부(220) 및 제2 이동부(240)에서 미리 인쇄된 채널 경계 형상의 소수성 물질을 열처리 하여 적어도 하나의 채널을 형성함에 있어서, 소수성 물질이 인쇄되어 열처리 되는 해당 채널의 높이는 다른 채널의 일부 구간에 비해 더 낮게 형성될 수 있고, 해당 채널의 높이를 조절함으로서 제2 이동부(240)에서 이동하는 생물학적 시료의 이동 속도를 조절할 수 있다.
용매 주입부(300)는 시료 이동부의 타단에 위치하여 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 포함하는 상기 시료의 전개를 위한 용매를 주입 받는다. 예를 들어, 용매 주입부(300)는 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질 각각을 항원으로 하는 항체가 포함된 용매를 주입 받고, 시료 이동부(200)가 주입된 용매를 이용하여 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 각각 채널에 미리 고정되게 할 수 있다. 예를 들어, 용매 주입부(300)에서 주입된 용매를 이용하여 제1 이동부(220)의 제1-1채널(222) 및 제2 이동부(240)의 제2-1채널(242)은 제1 표적 물질에 특이적인 항체를 미리 고정 시킬 수 있으며, 제1 이동부(220)의 제1-2채널(224) 및 제2 이동부(240)의 제2-2채널(244)은 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 미리 고정시킬 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 시료 분석 장치(10)가 Sandwitch Elisa에 이용되는 경우 생물학적 시료는 알츠하이머와 관련된 단백질로서 제1 표적 물질 및 상기 제1 표적 물질이 중합되어 생성되는 제2 표적 물질을 포함하는 엑소좀과 상기 엑소좀을 융해하기 위한 RIPA버퍼 용액(방사 면역 침전 분석법 완충액, Radio Immunoprecipitation Assay Buffer)에 더하여 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질을 공통 항원으로 하는 2차 항체(Detection Antibody)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 2차 항체(Detection Antibody)는 검출항체로서, HRP(Horseradish peroxidase) 또는 AP(Alkaline Phosphatase)와 같은 효소에 커플링 되어 미리 설정된 기질과 반응하여 발광을 유도할 수 있다.
본 발명의 2차 항체에 커플링되는 AP 효소는 사이즈가 큰 효소(140KDa)로 많이 사용되지는 않는 효소이나, 항체나 avidin에 2분자 이상 결합하기가 어려워 signal 증폭에 어려움이 있다. 2차 항체에 커플링되는 HRP효소는 사이즈가 40KDa로 작아서 항체나 avidin에 연결될 수 있어 signal이 크게 증폭될 수 있고, AP에 비하여 감도가 좋고, 다양한 기질을 사용할 수 있어 장점을 가진다. 일반적으로 효소를 이용한 신호 생성은 색상이나 형광화합물을 생성할 수 있는 기질의 촉매가 필요한데, 이러한 신호를 측정하기 위하여서는 spectrophotometric plate reader 또는 filter가 장착된 fluoremeter 또는 발광을 읽을 수 있는 luminometer가 사용될 수 있다.
본 발명에서 기질은 Colorimetric substrate, Chemifluorescent 및 Chemiluminescence를 포함하고, 바람직하게는 Chemiluminescence로서 2차 항체에 커플링되어 있는 효소테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidine, TMB), Q-RED를 포함한다. 본 발명의 시료 분석 장치(10)가 효소면역분석법(ELISA)에 의한 시료 분석용 칩으로 사용되는 경우 시료 분석용 칩은 전술한 바와 같이 시료 주입부(100) 시료 이동부(200) 및 용매 주입부(300)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서가 부착된 시료 분석 장치를 나타낸다.
본 발명의 시료 분석 장치(10)는 섬유층, 시료 주입부(100), 시료 이동부(200) 및 용매 주입부(300)를 포함하고, 제2 이동부(240)상에서 생물학적 시료의 이동을 눈으로 관측하거나 HRP가 부착된 2차 항체(Detection Antibody)를 이용하여 발광을 유도하여 관측할 수 있지만, 생물학적 물질을 감지하는 소정의 센서를 사용하여 생물학적 시료의 이동을 감지할 수 있다.
본 발명의 바이오 센서(400)는 전극판(420), 제1 금속막(442), 제2 금속막(444), 제1 전극 유닛(462), 제2 전극 유닛(464) 및 검출부(460)를 포함한다. 예를 들어, 바이오 센서(400)는 검출부(460)에 포함된 FET형 트랜지스터를 기반으로 제1 금속막(442) 및 제2 금속막(444) 상면에서 항원-항체 반응이 일어나는 경우 항원-항체 반응에 따른 제1 금속막(442) 및 제2 금속막(444) 상면의 결과물에 따른 기준 전압의 변화를 감지하고, 변화된 기준 전압을 인식하여 항원-항체 반응에 따른 결과물을 감지할 수 있다. 예를 들어, 바이오 센서(400)는 제2 이동부(240)가 형성된 섬유층의 적어도 일면에 연결된 제1 금속막(442) 및 제2 금속막(444)을 통하여 제2-1채널(242) 및 제2-2채널(244)상에서 일어나는 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질 각각의 항원-항체 반응에 따른 결과물을 기준 전압의 변화로 인식 할 수 있고, 항원-항체 반응에 따른 결과물로 인하여 야기되는 기준 전압의 변화를 검출부(460)내의 FET 형 트랜지스터의 게이트에 인가 받고, 게이트 전압의 변화에 따른 소스와 드레인 상의 전류 변화를 감지하여 제2 이동부(240)상에서 일어난 항원-항체 반응의 결과물을 감지할 수 있다.
전극판(420)은 제1 금속막(442) 및 제2 금속막(444)을 포함한다. 예를 들어, 전극판(420)은 항원-항체 반응에 따른 결과물인 바이오 물질을 감지할 수 있는 적어도 하나의 금속막을 포함하고, 상기 금속막을 섬유층의 일면에서 지지한다. 제1 금속막(442)은 검출부(460)내의 FET 트랜지스터에 전압을 인가할 수 있는 전도성 물질을 포함하고, 제2-1채널(242)의 하면에 위치하여 검출부(460)로 변화된 기준 전압을 인가할 수 있다. 제2 금속막(444)은 검출부(460)내의 FET 트랜지스터에 전압을 인가할 수 있는 전도성 물질을 포함하고, 제2-2채널(244)의 하면에 위치하여 검출부(460)로 변화된 기준 전압을 인가할 수 있다.
예를 들어, 제1 금속막(442) 및 제2 금속막(444)은 제2 이동부(240)와 전극판(420)사이에서 제2 이동부(240)내의 제2-1채널(242) 및 제2-2채널(244)에 각각 밀착 연접되어 제2 이동부(240)에서 일어나는 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질의 항원-항체 반응을 감지할 수 있다. 제1 금속막(442) 및 제2 금속막(444)은 제2 이동부(240)와 전극판(420)사이에서 별도로 형성되어 제2 이동부(240)에 연접되는 것이 아니라, 제2 이동부(240)내에 열처리되어 흡습된 소수성 물질 내에 위치할 수 있고, 이 경우 제1 금속막(442) 및 제2 금속막(444)에 각각 미리 고정된 제1 표적 물질에 특이적인 항체 및 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 포함할 수 있다.
제1 전극 유닛(462)은 제1 금속막(442)에서 변화된 기준 전압을 검출부(480)로 전달한다. 제2 전극 유닛(464)은 제2 금속막(444)에서 변화된 기준 전압을 검출부(480)로 전달한다. 본 발명에서 제1 전극 유닛(462) 및 제2 전극 유닛(464)은 전도성 물질을 포함하고, 바람직하게는 구리로 형성될 수 있다.
검출부(460)는 FET 트랜지스터를 포함하고, 게이트에 인가된 기준 전압에 따라 소스와 드레인 사이에서 흐르는 전류의 변화를 감지하고, 감지된 전류 변화량을 측정하여 제2 이동부(240)에서 일어난 항원-항체 반응의 결과물을 검출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 분석 방법의 흐름도이다.
본 발명의 시료 분석 방법은 시료 분석 장치(10)를 이용하여 시계열적으로 수행되는 하기의 단계들을 포함한다.
S100에서, 섬유층의 일면에 채널 경계의 형상으로 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 생물학적 시료를 서로 다른 면적만큼 이동 시키는 적어도 하나의 채널을 형성한다. 예를 들어, 섬유층은 섬유층뿐만 아니라, 섬유 조직을 가지고, 모세관 현상을 이용한 액체의 이동이 가능한 기타 섬유 물질을 포함함은 전술한 바와 같다. 본 발명의 시료 분석 장치(10)에 포함된 생물학적 시료가 이동하는 적어도 하나의 채널은 채널 경계의 형상으로 인쇄된 서로 다른 용융점을 가지는 소수성 물질을 열처리 하여 형성될 수 있다. 본 발명에서 채널을 형성하기 위한 소수성 물질은 알코올 지방산 에스터로서 왁스뿐만 아니라 기타 소수성 물질로서 아크릴(Acrylics), 올레핀(Olefins), 아미드, 스티렌, 카보네이트, 비닐 아세탈, 디엔(Dienes), 비닐, 에스테르, 비닐에스테르, 케톤, 플루오르카본, 테플론(Teflon), PDMS 및 실란(Silane) 등을 포함한다.
S200에서, 생물학적 시료에 포함된 적어도 일부 시료를 항원으로 하여 상기 항원에 특이적인 항체를 상기 채널에 고정한다. 예를 들어, 시료 이동부(200)에 포함된 제1 이동부(220) 및 제2 이동부(240)에 포함된 적어도 하나의 채널에는 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질을 각각의 항원으로 하는 특이적인 항체가 미리 고정될 수 있고, 고정되는 항체는 채널의 길이와 폭 또는 두께에 따라 서로 다른 기 설정된 시간 동안 상온에서 고정될 수 있다. 예를 들어, 제1 이동부(220) 및 제2 이동부(240)에 포함된 적어도 하나의 채널에 고정될 항체들은 30분간 상온에서 고정될 수 있다.
예를 들어, 제1 이동부(220)에 포함된 제1-1채널(222)에는 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되고, 제2 이동부(240)에 포함된 제2-1채널(242)에는 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정될 수 있음은 전술한 바와 같다. 또한, 제2 이동부(240)에 포함된 제1-2채널(224) 및 제2-2채널(244)에는 제2 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정될 수 있다. 본 발명에서 제1 이동부(220) 및 제2 이동부(240)에 포함된 채널에 미리 고정되는 항체는 채널의 길이와 폭 또는 두께에 따라 서로 다른 기 설정된 시간 동안 상온에서 고정될 수 있다.
S300에서, 시료 주입부(100)는 항체가 고정된 상기 채널에 상기 생물학적 시료를 주입한다. 본 발명에서 생물학적 시료는 알츠하이머와 관련된 단백질로서 제1 표적 물질 및 상기 제1 표적 물질이 중합되어 생성되는 제2 표적 물질을 포함하는 엑소좀과 상기 엑소좀을 융해하기 위한 RIPA버퍼 용액(방사 면역 침전 분석법 완충액, Radio Immunoprecipitation Assay Buffer)을 포함한다.
S400에서, 채널에 주입된 생물학적 시료가 이동한 면적을 비교하여 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer), 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer)의 함량을 판단한다. 예를 들어, 환자의 혈액에서 추출된 엑소좀을 RIPA 버퍼 용액(방사 면역 침전 분석법 완충액, Radio Immunoprecipitation Assay Buffer)을 이용하여 융해하여 시료 분석 장치(10)에 주입한 경우, 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer), 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer)의 함량이 높은 환자의 경우 제1 이동부(220)의 기준 시료보다 항원-항체 반응으로 인해 나타나는 색상 기둥이 이동한 면적이 더 넓게 나타날 수 있다. 이 경우, 시료가 이동하는 채널의 폭이 동일하게 마련되는 경우, 시료가 이동한 길이가 더 길게 나타날 수 있다. 예를 들어, 환자의 혈액에서 추출된 엑소좀에 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer), 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer)의 함량이 낮은 경우에는 항원-항체 반응이 덜 일어나기 때문에 색상 기둥이 이동하는 면적은 제1 이동부(220)의 색상 기둥이 이동하는 면적보다 작게 나탈 수 있다. 이 경우 시료가 이동하는 채널의 폭이 동일하게 마련되는 경우, 시료가 이동한 길이는 짧게 나타날 것이다.
도 4는 도 1의 실시 예에서 고정하는 단계의 확대 흐름도이다.
S220에서, 용매 주입부(300)를 이용하여 채널의 일단에 상기 생물학적 시료의 전개를 위한 상기 항체가 포함된 용매를 주입한다. 예를 들어, 제1 이동부(220) 및 제2 이동부(240)에 포함된 적어도 하나의 채널에 고정되는 항체는 용매 주입부(300)에서 주입된 용매에 마련된 항체를 이용하여 미리 고정될 수 있다.
S240에서, 상기 용매에 포함된 항체 중 상기 채널에 고정되지 않은 항체를 제1 세척 버퍼를 이용하여 세척한다. 예를 들어, 용매 주입부(300)에서 주입된 용매를 이용하여 제1 이동부(220) 및 제2 이동부(240)에 포함된 채널에 항체를 고정한 후 표면에 남은 항체가 존재할 수 있고, 이를 제1 세척 버퍼를 이용하여 제거할 수 있다. 즉, 본 발명에서 제1 세척 버퍼는 제1 이동부(220) 및 제2 이동부(240)에 고정되지 않은 제1 표적 물질에 특이적인 항체 및 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 제거하는 기능을 수행한다.
바람직하게는 본 발명의 제1 세척 버퍼는 제2 이동부(240)에 주입 되어 고정되지 않은 제1 표적 물질에 특이적인 항체 및 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 기준 시료 주입부(120) 및 샘플 시료 주입부(140)에 마련된 별도의 흡수 패드를 통하여 제거할 수 있다. 본 발명에서 제1 세척 버퍼는 플라스미드 외에 다른 단백질이나 RNA는 없애고, 플라스미드만 붙게 하여 플라스미드의 순도를 높이는 역할을 수행할 수 있다.
도 5는 도 1의 실시 예에서 생물학적 시료를 주입하는 단계의 확대 흐름도이다.
S320에서, 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질을 공통 항원으로 하는 2차 항체를 상기 채널에 주입하여 상온에서 반응시킨다. 예를 들어, 시료 분석 장치(10)에 주입되는 생물학적 시료는 제1 표적 물질이 중합되어 생성되는 제2 표적 물질을 포함하는 엑소좀과 상기 엑소좀을 융해하기 위한 RIPA버퍼 용액(방사 면역 침전 분석법 완충액, Radio Immunoprecipitation Assay Buffer)에 더하여 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질을 공통 항원으로 하는 2차 항체를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 2차 항체는 HRP(Horseradish peroxidase)와 같은 효소에 커플링되어 미리 설정된 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidine, TMB), Q-RED와 같은 기질과 반응하여 발광을 유도할 수 있다.
S340에서, 제2 이동부(240)의 제2-1채널(242) 및 제2-2채널(244)에 주입된 2차 항체 중 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질과 반응하지 않은 2차 항체를 제2 세척 버퍼를 이용하여 세척한다. 예를 들어, 시료 분석 장치(10)는 제2 이동부(240)에 주입된 샘플 시료와 제2-1 채널(242)에 미리 고정된 제1 표적 물질에 특이적인 항체의 항원-항체 반응, 샘플 시료와 제2-2채널(244)에 미리 고정된 제2 표적 물질에 특이적인 항체의 항원-항체 반응의 관찰을 더욱 쉽게 하기 위하여 HRP가 붙은 2차 항체를 제2 이동부(240)에 주입할 수 있고, 상기 주입된 2차 항체 중에서 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질과 항원-항체 반응 후 남은 2차 항체가 존재하는 경우 이를 제2 세척 버퍼를 이용하여 제거할 수 있다. 제2 세척 버퍼를 이용하여 항원-항체 반응에 사용된 2차 항체만이 제2 이동부(240)에 존재하는 경우 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidine, TMB), Q-RED와 같은 기질을 제2 이동부(240)에 첨가하여 발광을 유도할 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 분석 방법의 과정을 나타내는 참고도이다.
S100에서 섬유층의 일면에 채널 경계의 형상으로 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 생물학적 시료를 서로 면적 만큼 이동시키는 적어도 하나의 채널을 형성한다.
S200에서, 제1 표적 물질에 특이적인 항체 및 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 포함하는 용매를 용매 주입부(300)를 통하여 제1 이동부(220) 및 제2 이동부(240)에 주입하고, 주입된 용매를 이용하여 제1 이동부(220) 및 제2 이동부(240)에 포함된 각각의 채널에 미리 항체를 고정한다. 예를 들어, 제1-1채널(222) 및 제2-1채널(242)에는 제1 표적 물질에 특이적인 항체(225)가 상온에서 30분간 고정화될 수 있고, 제1-2채널(224) 및 제2-2채널(244)에는 제2 표적 물질에 특이적인 항체(245)가 상온에서 30분간 고정화될 수 있다. 또한, 생물학적 시료 중에서 기준 농도를 갖는 기준 시료가 이동하는 경로인 제1 이동부(220)와 생물학적 시료 중에서 분석하고자 하는 샘플 시료가 이동하는 경로인 제2 이동부(240)는 시료 이동부(200)에서 구분되어 형성될 수 있다.
S302에서, 제1 이동부(220)에 기준 농도를 갖는 기준 시료를 주입한다. 예를 들어, 제1-1채널(222)에 기준 농도를 갖는 제1 표적 물질을 포함하는 기준 시료를, 제1-2채널(224)에는 기준 농도를 갖는 제2 표적 물질을 포함하는 기준 시료를 인가하여 항원-항체 반응을 일으키고, 제1 이동부(220)에서 일어나는 항원-항체 반응에 따라 기준 시료가 이동한 이동 면적을 제2 이동부(240)에서 항원-항체 반응을 일으키는 샘플 시료의 이동 면적을 판단함에 있어 기준 면적으로 참조할 수 있다. 기준 시료가 이동하는 경로(채널)중 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 부분인 제1-1채널(222) 및 기준 시료가 이동하는 경로(채널)중 제2 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 부분인 제1-2채널(224)은 서로 독립적으로 형성될 수 있음은 전술한 바와 같다. S304에서, 제2 이동부(240)에 분석 하고자 하는 샘플 시료를 주입한다. 제2 이동부(240)에 형성된 제2-1채널(242) 및 제2-2채널(244)은 적어도 일단이 공통될 수 있고, 공통되는 일단에 분석하고자 하는 샘플 시료를 주입할 수 있다.
S320에서, 제2 이동부(240)에 주입된 샘플 시료와 제2-1 채널(242)에 미리 고정된 제1 표적 물질에 특이적인 항체의 항원-항체 반응, 샘플 시료와 제2-2채널(244)에 미리 고정된 제2 표적 물질에 특이적인 항체의 항원-항체 반응의 관찰을 더욱 쉽게 하기 위하여 HRP가 붙은 2차 항체를 제2 이동부(240)에 주입할 수 있고, 상기 주입된 2차 항체 중에서 제1 표적 물질 및 제2 표적 물질과 항원-항체 반응 후 남은 2차 항체가 존재하는 경우 이를 제2 세척 버퍼를 이용하여 제거할 수 있다. 이 경우, 용매 주입부(100)의 적어도 일부분에 흡수패드를 부착하고, 주입된 제2 세척버퍼를 흡수할 수 있다. 또한, 제2 세척 버퍼를 이용하여 항원-항체 반응에 사용된 2차 항체만이 제2 이동부(240)에 존재하는 경우 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidine, TMB), Q-RED와 같은 기질을 제2 이동부(240)에 첨가하여 발광을 유도할 수 있음은 전술한 바와 같다. 또한 본 발명에서 상기 제1 표적 물질은 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer), 상기 제2 표적 물질은 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer) 및 상기 미리 설정된 기질은 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidine, TMB)을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 시료 분석 장치에서 사용되는 발광을 유도하는 2차 항체의 작용 원리를 나타낸다.
제1 표적 물질(227)에 특이적인 항체(225)는 제1-1채널(222) 및 제2-1채널(242)에 미리 고정되어 있고, 제2 표적 물질(247)에 특이적인 항체(245)는 제1-2채널(224) 및 제2-2채널(244)에 미리 고정되어 있다. 제1 표적 물질(227)에 특이적인 항체(225)와 제1 표적 물질(227)의 항원-항체 결합이 이루어진 제2-1채널(242), 제2 표적 물질(247)에 특이적인 항체(245)와 제2 표적 물질(247)의 항원-항체 결합이 이루어진 제2-2채널(244)에 효소 HRP(296)가 붙은 2차 항체(295)를 제2 이동부(240)에 주입하면, 2차 항체(295)는 제1 표적 물질(227) 및 제2 표적 물질(247)을 공통 항원으로 하므로 항원-항체 결합된 상태인 제1 표적 물질(227) 및 제2 표적 물질(247)에 HRP 효소(296)를 가진 상태로 결합하게 된다. 효소가 첨가된 2차 항체는 이후 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidine, TMB)과 같은 기질이 첨가되면 발광을 유도하므로 제2 이동부(240)에서 일어나는 항원-항체 반응을 눈으로 쉽게 관찰할 수 있다.
상기 설명된 본 발명의 일 실시예의 방법의 전체 또는 일부는, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 기록 매체의 형태(또는 컴퓨터 프로그램 제품)로 구현될 수 있다. 여기에서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드디스크, 자기/광학 매체 또는 SSD(Solid-State Drive) 등)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 방법의 전체 또는 일부는 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하며, 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 처리되는 프로그래밍 가능한 기계 명령어를 포함하고, 고레벨 프로그래밍 언어(High-level Programming Language), 객체 지향 프로그래밍 언어(Object-oriented Programming Language), 어셈블리 언어 또는 기계 언어 등으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서의 부(means) 또는 모듈(Module)은 본 명세서에서 설명되는 각 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 특정 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예를 들어 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 의미할 수 있다. 다시 말해, 부(means) 또는 모듈(Module)은 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따르는 방법은 상술한 바와 같은 컴퓨터 프로그램이 컴퓨팅 장치에 의해 실행됨으로써 구현될 수 있다. 컴퓨팅 장치는 프로세서와, 메모리와, 저장 장치와, 메모리 및 고속 확장포트에 접속하고 있는 고속 인터페이스와, 저속 버스와 저장 장치에 접속하고 있는 저속 인터페이스 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 이러한 성분들 각각은 다양한 버스를 이용하여 서로 접속되어 있으며, 공통 머더보드에 탑재되거나 다른 적절한 방식으로 장착될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 섬유층; 및
    상기 섬유층의 일면에 채널 경계의 형상으로 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 형성되고, 생물학적 시료를 서로 다른 면적만큼 이동 시키는 적어도 하나의 채널을 포함하는 시료 이동부; 를 포함하는 시료 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유층의 일면에 형성되고, 상기 시료 이동부의 일단에 연결되어 상기 생물학적 시료가 주입되는 시료 주입부; 를 더 포함하고,
    상기 시료 이동부는 상기 시료 주입부에서 주입된 상기 생물학적 시료를 서로 다른 면적만큼 이동시키는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시료 이동부는
    상기 생물학적 시료 중에서 기준 농도를 갖는 기준 시료가 이동하는 적어도 하나의 채널이 마련되는 제1 이동부; 를 더 포함하고,
    상기 기준 시료의 이동 면적은 다른 생물학적 시료의 이동 면적의 기준 면적으로 참조되는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 시료 이동부는
    상기 생물학적 시료 중에서 분석 하고자 하는 샘플 시료가 이동하는 적어도 하나의 채널이 마련되는 제2 이동부; 를 더 포함하고,
    상기 샘플 시료의 이동 면적은 상기 기준 시료의 이동 면적과 비교되는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 생물학적 시료는
    알츠하이머와 관련된 단백질로서 제1 표적 물질 및 상기 제1 표적 물질이 중합되어 생성되는 제2 표적 물질을 포함하는 엑소좀과 상기 엑소좀을 융해하기 위한 RIPA버퍼 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 채널에는
    상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하여, 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질에 특이적인 항체가 미리 고정되고,
    상기 항체는 상기 채널의 길이와 폭 또는 두께에 따라 서로 다른 기 설정된 시간 동안 상온에서 고정되는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 기준 시료는 상기 기준 농도를 갖는 제1 표적 물질 및 상기 기준 농도를 갖는 제2 표적 물질을 포함하고,
    상기 제1 이동부는 상기 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 제1-1 채널 및 상기 제1-1채널과 독립적으로 형성되고, 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 제1-2 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 이동부는
    상기 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 제2-1 채널 및 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 제2-2 채널을 포함하고,
    상기 2-1 채널 및 상기 제2-2 채널은 상기 제2 이동부의 적어도 일부분에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 시료 이동부는
    상기 시료 이동부의 타단에 위치하여 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 포함하는 상기 시료의 전개를 위한 용매가 주입되는 용매 주입부; 를 더 포함하고,
    상기 주입된 용매를 이용하여 상기 채널에 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질에 특이적인 항체를 미리 고정하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 생물학적 시료는
    상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질을 공통 항원으로 하는 2차 항체를 더 포함하고,
    상기 2차 항체는 효소에 커플링되어 미리 설정된 기질과 반응하여 발광을 유도하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 표적 물질은 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer)를 포함하고, 상기 제2 표적 물질은 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer)를 포함하며, 상기 미리 설정된 기질은 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidine, TMB)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
  12. 섬유층의 일면에 채널 경계의 형상으로 인쇄된 소수성 물질을 열처리 하여 생물학적 시료를 서로 다른 면적만큼 이동 시키는 적어도 하나의 채널을 형성하는 단계;
    상기 생물학적 시료에 포함된 적어도 일부 시료를 항원으로 하여 상기 항원에 특이적인 항체를 상기 채널에 고정하는 단계;
    상기 항체가 고정된 상기 채널에 상기 생물학적 시료를 주입하는 단계; 및
    상기 채널에 주입된 생물학적 시료의 이동 면적을 비교하는 단계; 를 포함하는 시료 분석 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 생물학적 시료는
    알츠하이머와 관련된 단백질로서 제1 표적 물질 및 상기 제1 표적 물질이 중합되어 생성되는 제2 표적 물질을 포함하는 엑소좀과 상기 엑소좀을 융해하기 위한 RIPA버퍼 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 고정하는 단계는
    상기 채널의 일단에 상기 생물학적 시료의 전개를 위한 상기 항체가 포함된 용매를 주입하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 주입된 용매를 이용하여 상기 채널에 상기 항체를 미리 고정하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 고정하는 단계는
    상기 용매에 포함된 항체 중 상기 채널에 고정되지 않은 항체를 제1 세척 버퍼를 이용하여 세척하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 제1 세척 버퍼를 이용하여 세척 후 남은 항체를 상기 채널에 미리 고정하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 채널에는
    상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하여, 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질에 특이적인 항체가 미리 고정되고,
    상기 항체는 상기 채널의 길이와 폭 또는 두께에 따라 서로 다른 기 설정된 시간 동안 상온에서 고정되는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 채널은
    상기 생물학적 시료 중에서 기준 농도를 갖는 기준 시료가 이동하는 경로 및 상기 생물학적 시료 중에서 분석하고자 하는 샘플 시료가 이동하는 경로가 구분되어 형성되고,
    상기 기준 시료가 이동하는 경로는 상기 제1 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 부분과 상기 제2 표적 물질을 항원으로 하는 항체가 미리 고정되어 있는 부분이 독립적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 주입하는 단계에 이어
    상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질을 공통 항원으로 하는 2차 항체를 상기 채널에 주입하여 상온에서 반응시키는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 2차 항체는 효소에 커플링되어 미리 설정된 기질과 반응함으로서 발광을 유도하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 반응시키는 단계에 이어
    상기 주입된 2차 항체 중 상기 제1 표적 물질 및 상기 제2 표적 물질과 반응하지 않은 2차 항체를 제2 세척 버퍼를 이용하여 세척하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 제2 세척 버퍼를 이용하여 세척 후 남은 2차 항체가 효소에 커플링되어 상기 미리 설정된 기질과 반응하여 발광을 유도하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 표적 물질은 아밀로이드 베타 모노머(A-beta Monomer)를 포함하고, 상기 제2 표적 물질은 아밀로이드 베타 올리고머(A-beta Oligomer)를 포함하며, 상기 미리 설정된 기질은 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidine, TMB)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.
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