KR20200109188A - Aptamer functionalized vertical biosensor and use thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a biosensor capable of testing growth of microorganisms in blood and antibiotic sensitivity thereof in real time without prior culture, and to a use thereof.

Description

압타머 기능화 된 버티컬 바이오 센서 및 이의 용도{APTAMER FUNCTIONALIZED VERTICAL BIOSENSOR AND USE THEREOF}Aptamer functionalized vertical biosensor and its use {APTAMER FUNCTIONALIZED VERTICAL BIOSENSOR AND USE THEREOF}

본 발명은 사전 배양 없이 혈액 내에 있는 미생물의 성장과 항생제 감수성을 실시간으로 검사할 수 있는 바이오 센서 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a biosensor capable of testing the growth of microorganisms in blood and susceptibility to antibiotics in real time without prior culture, and to a use thereof.

세균의 성장을 억제할 수 있는 항생제를 알아보는 검사를 항생제 감수성 검사라고 한다. 항생제 감수성 검사는 세균에 사용할 항생제의 종류를 선택할 수 있게 해주는 직접적이고, 중요한 검사이다. 또한, 환자에 대하여 적절한 항생제를 처방할 때 처방 방법과 횟수, 비용, 부작용을 고려하여 맞춤 처방이 가능하게 해준다. 감수성 결과를 이용한다면 항생제를 경험적 처방을 하였을 때 생길 수 있는 치료 비용 증가와 보호자의 실망감을 줄여줄 수 있으며 세균의 내성 획득과 합병증의 감소 그리고 환자의 회복기간을 줄일 수 있는 기회를 제공한다.A test that looks for antibiotics that can inhibit the growth of bacteria is called an antibiotic sensitivity test. The antibiotic susceptibility test is a direct and important test that allows you to choose the type of antibiotic to use for your bacteria. In addition, when prescribing an appropriate antibiotic for a patient, it enables customized prescription in consideration of the prescription method, frequency, cost, and side effects. If the susceptibility result is used, it is possible to increase the treatment cost and reduce the disappointment of the guardian that may occur when empirical antibiotics are prescribed, and provide an opportunity to acquire bacterial resistance, reduce complications, and shorten the patient's recovery period.

가장 보편적인 항생제 감수성 검사는 디스크 확산법(disk diffusion technique)과 액체 배지 희석법(broth dilution technique)이 있다. 그러나 이러한 방법들은 박테리아를 수일 동안 배양한 후, 세균을 동정한 후, 탁도를 측정하는 과정이 필요한데, 이러한 과정에 시간이 오래 걸리고, 많은 노동력이 필요한 단점이 있다.The most common antibiotic susceptibility tests are the disk diffusion technique and the broth dilution technique. However, these methods require a process of culturing the bacteria for several days, then identifying the bacteria, and measuring turbidity. This process takes a long time and requires a lot of labor.

한편, 패혈증은 혈액이 세균에 감염되어 나타나는 질병으로, 신체 조직에 염증 반응을 일으켜 심각하면 빠른 시간 내에 사망에 이르게 한다. 패혈증을 일으키는 원인균은 대장균, 폐렴막대균, 황색포도상구균, 화농성연쇄상구균, 녹농균 등 다양하다. 상처를 통해 세균이 침투하여 혈액에 유입되기도 하고, 식품 섭취를 통해 감염되기도 하며, 염증 물질이 감염원에서 발생하여 패혈증의 원인이 되기도 한다. 특히 면역력이 약한 사람이나 신생아에게 발생하기 쉽다.On the other hand, sepsis is a disease that occurs when blood is infected with bacteria, causing an inflammatory reaction in body tissues, causing death within a short time if severe. The causative agent of sepsis is E. coli, pneumococcal, Staphylococcus aureus, purulent streptococcus, Pseudomonas aeruginosa, etc. Bacteria penetrate through wounds and infiltrate into the blood, ingestion of food can cause infection, and inflammatory substances can be generated from the source of infection, causing sepsis. It is particularly prone to those with weak immunity or newborns.

기존의 패혈증 검사법은 채취된 혈액을 이용하여 24시간 이상 사전 배양을 한 후 세균의 존재여부를 확인하는 것으로 사전 배양 때문에 패혈증을 검사하는데 24시간 이상의 시간이 걸린다. 패혈증이라고 판정이 되면 항생제 감수성 검사를 하게 되는데 이는 사전 배양된 시료에 항생제 처리를 한 후 10 내지 24시간 뒤에 시료의 탁도와 같은 광학적인 특성 측정을 통해 하기 때문에 일반적으로 항생제 감수성 검사에 34 내지 48시간 정도의 장시간이 소요된다.The existing sepsis test method uses collected blood to pre-culture for more than 24 hours and then checks the presence of bacteria. Because of the pre-culture, it takes more than 24 hours to test for sepsis. If it is determined as sepsis, an antibiotic susceptibility test is performed. This is performed by measuring optical properties such as turbidity of the sample 10 to 24 hours after the pre-cultured sample is treated with antibiotics, so in general, the antibiotic sensitivity test is performed for 34 to 48 hours. It takes a long time.

항생제 감수성 검사 시간이 길기 때문에 대부분의 경우 임상경험을 바탕으로 항생제를 우선 처방한 후 항생제 감수성 검사가 나오면 감수성이 높은 항생제를 변경한다. 때문에 항생제 내성이 문제가 될 수 있으며, 또한 항생제 오남용이 야기될 수 있는 바, 보다 신속한 검사가 가능한 기술 개발이 요구되고 있다.Since the antibiotic sensitivity test time is long, in most cases, antibiotics are first prescribed based on clinical experience, and then the antibiotics with high sensitivity are changed when the antibiotic sensitivity test is performed. Therefore, antibiotic resistance may be a problem, and misuse of antibiotics may be caused, and thus, there is a need to develop a technology capable of faster testing.

한국등록특허 제10-1776698호Korean Patent Registration No. 10-1776698

본 발명의 미생물과 특이적으로 결합하는 압타머를 포함하는 바이오 센서를 제공하는 것이다.It is to provide a biosensor comprising an aptamer that specifically binds to the microorganism of the present invention.

본 발명의 다른 목적은 상기 바이오 센서를 포함하는 미생물 검출용 키트를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a kit for detecting microorganisms including the biosensor.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 바이오 센서를 이용한 미생물 검출 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for detecting microorganisms using the biosensor.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 바이오 센서를 이용한 미생물 감염 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of providing information necessary for diagnosing microbial infection using the biosensor.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 바이오 센서를 이용한 미생물의 항생제 감수성 측정 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for measuring antibiotic sensitivity of microorganisms using the biosensor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 유리를 포함하는 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 인터디지테이트(interdigitated)된 제1전극 및 제2전극을 포함하는 전극층; 및 상기 기판 상에 고정되고, 미생물과 특이적으로 결합하는 압타머;를 포함하는 바이오 센서에 관한 것이다. One aspect of the present invention for achieving the above object is a substrate including glass; An electrode layer formed on the substrate and including interdigitated first and second electrodes; And an aptamer that is fixed on the substrate and specifically binds to microorganisms.

본 발명에서, “바이오 센서”는 생물의 기능을 이용하여 물질의 성질 등을 조사하는 기기, 장치 등을 말하며 그 형태는 제한되지 않는다. 구체적으로, 기판에 전극이 형성되어 있고, 상기 전극 사이에 타겟 물질이 결합하면 발생되는 커패시턴스(capacitance) 또는 컨덕턴스(conductance)의 변화를 측정하여 물질의 존재, 결합/분리 여부를 검출할 수 있다. 특히, 미생물의 존재 여부, 미생물의 성장 여부, 항생제에 대한 감수성을 측정 또는 검출할 수 있는 기기 또는 장치일 수 있으며, 나아가 상기 측정 또는 검출을 통해 미생물 감염 여부를 진단하는데 필요한 정보를 제공하는 기기 또는 장치일 수 있다.In the present invention, "biosensor" refers to a device, a device, etc. that investigates the properties of a substance by using the function of a living organism, and the shape thereof is not limited. Specifically, an electrode is formed on a substrate, and a change in capacitance or conductance generated when a target material is bonded between the electrodes may be measured to detect the presence of a material, bonding/separation. In particular, it may be a device or device capable of measuring or detecting the presence of microorganisms, growth of microorganisms, and susceptibility to antibiotics, and further, a device that provides information necessary for diagnosing the presence of microorganisms through the measurement or detection, or It can be a device.

본 발명의 바이오 센서는 전극층을 포함하며, 구체적으로 인터디지테이트형 미세전극을 포함할 수 있다. 상기 인터디지테이트형 미세전극은 일렬로 정렬된 막대가 하나의 극을 이루며, 두 개의 전극(제1전극 및 제2전극)이 서로 맞물린 상태로 마주보는 형태의 구조를 가질 수 있다. 상기 두 전극이 고전적인 형태의 임피던스 측정 전극과 같은 역할을 하게 된다.The biosensor of the present invention includes an electrode layer, and specifically, may include an interdigitated microelectrode. The interdigitated microelectrode may have a structure in which bars arranged in a line form one pole, and two electrodes (a first electrode and a second electrode) face each other in a meshed state. The two electrodes serve as classical impedance measuring electrodes.

상기 인터디지테이트형 미세전극을 이용한 센서에서, 제 1전극과 제 2전극의 이격 간격은 0.1 내지 1000 ㎛, 1 내지 500 ㎛, 혹은 10 내지 100 ㎛ 일 수 있다. 제1 전극과 제2 전극의 이격 거리를 상기 범위로 조절함으로써, 마이크로 수준의 생체 분자에 대해서도 정밀한 측정이 가능하다. 또한, 각 전극의 높이는 50 내지 5,000 nm 범위이고, 각 전극의 폭은 1 내지 500 ㎛ 또는 10 내지 100 ㎛ 범위일 수 있다. 상기 전극들은 각각 독립적으로 금, 백금, 탄소 전극, 전도성 폴리머 및 ITO(Indium Tin Oxide)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 일 수 있고, 일 예로 금일 수 있다.In the sensor using the interdigitate microelectrode, the distance between the first electrode and the second electrode may be 0.1 to 1000 μm, 1 to 500 μm, or 10 to 100 μm. By adjusting the separation distance between the first electrode and the second electrode within the above range, it is possible to accurately measure biomolecules at the micro level. In addition, the height of each electrode may be in the range of 50 to 5,000 nm, and the width of each electrode may be in the range of 1 to 500 μm or 10 to 100 μm. Each of the electrodes may independently be any one selected from the group consisting of gold, platinum, carbon electrodes, conductive polymers, and indium tin oxide (ITO), for example gold.

상기 바이오 센서는 미생물 및/또는 이의 생체 분자 등을 모두 검출하거나 측정할 수 있으며, 구체적으로, 상기 미생물은 대장균(Escherichia coli), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 또는 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)일 수 있다.The biosensor may detect or measure all microorganisms and/or biomolecules thereof, and specifically, the microorganism may be Escherichia coli , Staphylococcus aureus , or Pseudomonas aeruginosa .

본 발명에서 “압타머”는 높은 친화성 또는 특이적인 친화성으로 타겟 물질을 특이적으로 인지할 수 있는 작은 단일가닥 올리고 핵산을 의미한다.In the present invention, "aptamer" refers to a small single-stranded oligo nucleic acid capable of specifically recognizing a target substance with high or specific affinity.

상기 압타머의 종류에 따라서 특이적으로 결합하는 미생물의 종류가 상이하므로, 특정 미생물과 특이적으로 결합하는 압타머의 종류에 따라서 결합된 미생물을 탐지할 수 있다. 일 예로, 대장균에 특이적으로 결합하는 압타머를 상기 기판 상에 고정시키고, 대장균을 포함하는 시료를 상기 센서에 처리하는 경우, 시료에 대장균이 포함되어 있다면 압타머와 대장균의 결합 및 결합된 대장균의 증식에 의하여 커패시턴스 및 컨덕턴스의 변화가 전극에 의하여 감지될 것이므로, 상기 시료에 대장균이 포함되어 있음을 신속하게 감지할 수 있고, 상기 압타머의 표적 특이적 결합 특성을 통해 시료 내 미생물을 탐지할 수 있다. 구체적으로, 상기 압타머는 서열번호 1 내지 서열번호 3 중 선택된 하나 이상의 서열을 포함하는 것일 수 있다.Since the type of microorganism that specifically binds to a specific microorganism is different according to the type of the aptamer, the bound microorganism can be detected according to the type of aptamer that specifically binds to a specific microorganism. For example, when an aptamer specifically binding to E. coli is fixed on the substrate and a sample containing E. coli is processed on the sensor, if the sample contains E. coli, binding of the aptamer and E. coli and bound E. coli Since the change in capacitance and conductance will be detected by the electrode by the proliferation of the sample, it is possible to quickly detect that E. coli is contained in the sample, and to detect microorganisms in the sample through the target-specific binding characteristics of the aptamer. I can. Specifically, the aptamer may include one or more sequences selected from SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3.

또한 구체적으로, 상기 제1전극과 제2전극의 이격 간격은 10 내지 100㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 제1전극과 제2전극의 이격 간격은 필요에 따라 적절히 변경할 수 있다. Further, specifically, the spacing between the first electrode and the second electrode may be 10 to 100 μm, but is not limited thereto, and the spacing between the first electrode and the second electrode may be appropriately changed as necessary.

또한, 본 발명의 바이오 센서는 커패시턴스 및/또는 컨덕턴스 측정 결과를 송출하는 무선 송출부를 더 포함할 수 있고, 이러한 송출방식은 USB와 같은 선을 이용한 유선으로 데이터 전송 또는 블루투스 방법을 이용한 무선 방법을 모두 포함하여 통상적으로 사용될 수 있는 방법에 의하여 수행될 수 있다.In addition, the biosensor of the present invention may further include a wireless transmission unit for transmitting the result of measuring the capacitance and/or conductance, and this transmission method includes both data transmission by wire using a wire such as USB or a wireless method using a Bluetooth method. It can be carried out by a method that can be used conventionally including.

또한, 본 발명의 바이오 센서는 커패시턴스 및 컨덕턴스의 측정이 가능한 LCR meter(LCR 측정기)에 연결되어 미생물의 농도 변화를 실시간으로 모니터링 할 수 있으며, 이때 이와 같은 미생물 센서에는 0.1 내지 100 kHz의 주파수를 지니는 1 내지 100 mV 교류 전압이 공급될 수 있다.In addition, the biosensor of the present invention is connected to an LCR meter (LCR meter) capable of measuring capacitance and conductance to monitor changes in the concentration of microorganisms in real time, and at this time, such a microorganism sensor has a frequency of 0.1 to 100 kHz. 1 to 100 mV AC voltage can be supplied.

또한 구체적으로, 상기 압타머는 상기 전극층의 제1전극 및 제2전극 사이에 고정된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 필요에 따라 압타머의 고정 위치를 적절히 변경할 수 있다. Further, specifically, the aptamer may be fixed between the first electrode and the second electrode of the electrode layer, but is not limited thereto, and the fixing position of the aptamer may be appropriately changed as needed.

또한 구체적으로, 상기 바이오 센서는 검출 대상 시료를 내부에 수납할 수 있는 수납부;를 추가로 포함할 수 있다. 상기 수납부는 유리, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테트라프탈레이트 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 필요에 따라 적절한 소재로 변경하여 적용할 수 있다. In addition, specifically, the biosensor may further include a storage unit capable of receiving a sample to be detected therein. The storage unit may be made of at least one material selected from the group consisting of glass, polypropylene, polyethylene tetraphthalate, and polycarbonate, but is not limited thereto and may be applied by changing to an appropriate material as necessary.

또한, 상기 수납부는 상부가 막히거나 뚫려 있는 형태일 수 있고, 구 체적으로, 기판에 수직 방향으로 형성될 수 있다. 상업적으로 사용되는 일 예로 플라스틱 소재의 웰(well)일 수 있다. 상기 수납부의 용량은 10 ㎕ 내지 10 ml 일 수 있다. 상기 미생물은 배양배지와 함께 처리될 수 있다.In addition, the accommodating portion may have an upper portion of which is blocked or opened, and specifically, may be formed in a direction perpendicular to the substrate. For example, a commercially used well may be made of a plastic material. The storage unit may have a capacity of 10 μl to 10 ml. The microorganism can be treated with the culture medium.

본 발명에서 “시료”는 미생물이 존재하거나, 존재할 것으로 추정 또는 예측되는 임의의 물질을 말한다. 시료는 천연 또는 합성된 것일 수 있고, 통상의 기술자에게 공지된 임의 수단을 통해 수득될 수 있다. 이에 따라, 상기 시료는 미생물 배양배지(media), 혈액, 조직, 세포, 전혈, 혈장, 혈청, 타액, 객담, 림프액, 뇌척수액, 세포간액 또는 뇨 뿐만 아니라, 시험관 내 세포 배양 성분의 시료, 예를 들면, 세포 성분, 세포배양배지, 재조합세포 등을 포함할 수 있다. 또한, 액체, 토양, 공기, 식품, 폐기물로부터 채취된 것일 수 있다.In the present invention, "sample" refers to any substance in which microorganisms are present, or are estimated or predicted to exist. The sample may be natural or synthetic, and may be obtained through any means known to a person skilled in the art. Accordingly, the sample is a microbial culture medium (media), blood, tissue, cells, whole blood, plasma, serum, saliva, sputum, lymph, cerebrospinal fluid, intercellular fluid or urine, as well as samples of in vitro cell culture components, for example For example, it may include cellular components, cell culture medium, recombinant cells, and the like. It may also be collected from liquid, soil, air, food, or waste.

상기 미생물 배양배지(media)는 미생물의 증식, 보존 등을 위해 사용되는 액체 또는 고형의 재료를 의미하는 것으로, 미생물의 종류에 따라 적절히 요구되는 형태로 변형하여 사용할 수 있다.The microorganism culture medium (media) refers to a liquid or solid material used for proliferation, preservation, etc. of microorganisms, and may be used by transforming into a form appropriately required according to the type of microorganism.

또한, 구체적으로, 상기 바이오 센서는 수직(vertical) 형태일 수 있다.Also, specifically, the biosensor may have a vertical shape.

본 발명 일 실시예에서는 미생물과 특이적으로 결합하는 압타머를 결합시킨 바이오 센서를 이용하여 커패시턴스 및 컨덕턱스의 변화를 측정하여 박테리아의 성장 및 항생제 감수성을 실시간으로 측정하였으며, 특히 수직 형태의 바이오 센서를 이용하여 미생물을 분리 추출하여 배양하는 과정 없이 실시간으로 전기적인 신호를 측정함으로써 혈액 시료에서 즉시 미생물의 존재, 성장 및 항생제 감수성을 확인할 수 있음을 확인하였다.In one embodiment of the present invention, a biosensor incorporating an aptamer that specifically binds a microorganism was used to measure changes in capacitance and conductux to measure bacterial growth and antibiotic sensitivity in real time. It was confirmed that the presence, growth and antibiotic sensitivity of microorganisms can be immediately confirmed in a blood sample by measuring an electrical signal in real time without the process of separating and extracting microorganisms using and culturing.

본 발명의 다른 측면은 상기 바이오 센서를 포함하는 미생물 검출용 키트에 관한 것이다. 구체적으로, 상기 미생물은 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균인 것일 수 있다. Another aspect of the present invention relates to a kit for detecting microorganisms including the biosensor. Specifically, the microorganism may be Escherichia coli, Staphylococcus aureus, or Pseudomonas aeruginosa.

상기 검출용 키트는 용액, 동결건조 분말, 냉동 용액, 또는 스트립 형태를 가질 수 있으며, 각각의 형태는 당업계에서 통상적인 방법으로 제제화할 수 있다. 또한 키트를 사용하기 위한 설명서를 포함할 수 있다.The detection kit may have a solution, a lyophilized powder, a frozen solution, or a strip form, and each form may be formulated by a method conventional in the art. It may also include instructions for using the kit.

본 발명의 다른 측면은 상기 바이오 센서를 포함하는 패혈증 진단용 키트에 관한 것이다. 본 발명 일 실시예에서는 미생물 배양배지(media) 및 혈액 시료 내의 커패시턴스 및 컨덕턴스의 변화를 측정하여 패혈증의 원인균인 황색포도상구균 및 녹농균의 감염 여부를 검출할 수 있음을 확인하였는 바(도 6 및 도 7), 본 발명의 바이오 센서를 포함하는 키트를 이용하여 패혈증 여부를 진단해 낼 수 있다. Another aspect of the present invention relates to a sepsis diagnostic kit comprising the biosensor. In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the infection of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, which are the causative agents of sepsis, can be detected by measuring changes in capacitance and conductance in microbial culture media and blood samples (FIGS. 6 and 6 7), it is possible to diagnose sepsis by using a kit including the biosensor of the present invention.

상기 진단용 키트는 용액, 동결건조 분말, 냉동 용액, 또는 스트립 형태를 가질 수 있으며, 각각의 형태는 당업계에서 통상적인 방법으로 제제화할 수 있다. 또한 키트를 사용하기 위한 설명서를 포함할 수 있다.The diagnostic kit may have a solution, a lyophilized powder, a frozen solution, or a strip form, and each form may be formulated by a conventional method in the art. It may also include instructions for using the kit.

본 발명의 또 다른 측면은 a) 대상 시료와 상기 바이오 센서를 접촉하는 단계; 및 b) 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 미생물 검출 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 상기 미생물은 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균인 것일 수 있다. Another aspect of the present invention is a) contacting a target sample and the biosensor; And b) measuring a change in capacitance or conductance. Specifically, the microorganism may be Escherichia coli, Staphylococcus aureus, or Pseudomonas aeruginosa.

또한 구체적으로, 상기 시료는 미생물 배양배지(media), 혈액, 조직, 세포, 전혈, 혈장, 혈청, 타액, 객담, 림프액, 뇌척수액, 세포간액 또는 뇨인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 액체, 토양, 공기, 식품, 폐기물로부터 채취된 것일 수 있다.In addition, specifically, the sample may be a microorganism culture medium (media), blood, tissue, cells, whole blood, plasma, serum, saliva, sputum, lymph fluid, cerebrospinal fluid, intercellular fluid, or urine, but is not limited thereto. It may also be collected from liquid, soil, air, food, or waste.

상기 미생물 검출 방법은 시료가 미생물 배양배지(media)인 경우, 커패시턴스 또는 컨덕턴스가 증가하면 미생물이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. The method for detecting microorganisms may further include determining that a microorganism is present when the sample is a microorganism culture medium and the capacitance or conductance increases.

또한, 상기 미생물 검출 방법은 상기 시료가 혈액인 경우, 커패시턴스 또는 컨덕턴스가 감소하면 미생물이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, when the sample is blood, the method for detecting microorganisms may further include determining that a microorganism is present when the capacitance or conductance decreases.

본 발명 일 실시예에서는 미생물 배양배지(media) 및 혈액 시료 내의 커패시턴스 및 컨덕턴스의 변화를 측정하였으며, 미생물 배양배지에서 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균이 존재하는 경우 커패시턴스 및 컨덕턴스가 증가함을 확인하였다(도 6). 또한, 혈액 내에서 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균이 존재하는 경우 커패시턴스 및 컨덕턴스가 감소함을 확인하였다(도 7). In one embodiment of the present invention, changes in capacitance and conductance in the microbial culture medium and blood samples were measured, and it was confirmed that capacitance and conductance increased when E. coli, Staphylococcus aureus, or Pseudomonas aeruginosa were present in the microbial culture medium ( Fig. 6). In addition, when E. coli, Staphylococcus aureus, or Pseudomonas aeruginosa were present in the blood, it was confirmed that the capacitance and conductance decreased (FIG. 7).

특히, 103 CFU/ml 부터 10 CFU/ml의 저농도까지 모두 검출 가능함을 확인하였는 바, 본 발명의 바이오 센서는 사전 배양 없이도 높은 민감도로 미생물을 검출해낼 수 있음을 확인하였다. In particular, it was confirmed that all concentrations from 10 3 CFU/ml to 10 CFU/ml can be detected, and it was confirmed that the biosensor of the present invention can detect microorganisms with high sensitivity without prior culture.

본 발명의 또 다른 측면은, a) 대상 환자 시료와 상기 바이오 센서를 접촉하는 단계; 및 b) 상기 바이오 센서의 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 변화를 측정하는 단계; 를 포함하는, 미생물 감염 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법에 관한 것이다.In another aspect of the present invention, a) contacting a subject patient sample with the biosensor; And b) measuring a change in capacitance or conductance of the biosensor. It relates to a method of providing information necessary for diagnosing microbial infection, including.

구체적으로, 상기 미생물은 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균인 것일 수 있으며, 더욱 구체적으로 패혈증 진단에 필요한 정보를 제공하는 것일 수 있다.Specifically, the microorganism may be Escherichia coli, Staphylococcus aureus, or Pseudomonas aeruginosa, and more specifically, may provide information necessary for diagnosing sepsis.

또한 구체적으로, 상기 시료는 미생물 배양배지(media), 혈액, 조직, 세포, 전혈, 혈장, 혈청, 타액, 객담, 림프액, 뇌척수액, 세포간액 또는 뇨인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 액체, 토양, 공기, 식품, 폐기물로부터 채취된 것일 수 있다.In addition, specifically, the sample may be a microorganism culture medium (media), blood, tissue, cells, whole blood, plasma, serum, saliva, sputum, lymph fluid, cerebrospinal fluid, intercellular fluid, or urine, but is not limited thereto. It may also be collected from liquid, soil, air, food, or waste.

상기 미생물 감염 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법은 시료가 미생물 배양배지(media)인 경우, 커패시턴스 또는 컨덕턴스가 증가하면 미생물에 감염된 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. The method of providing information necessary for diagnosing microbial infection may further include determining that the sample is a microbial culture medium, determining that the sample is infected with the microbe if the capacitance or conductance increases.

또한, 미생물 감염 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법은 상기 시료가 혈액인 경우, 커패시턴스 또는 컨덕턴스가 감소하면 미생물에 감염된 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the method of providing information necessary for diagnosing microbial infection may further include determining that the sample is infected with the microbe if the sample is blood and the capacitance or conductance decreases.

본 발명의 또 다른 측면은 a) 대상 환자 시료와 상기 바이오 센서를 접촉하는 단계; 및 b) 상기 바이오 센서의 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 변화를 측정하는 단계; 를 포함하는, 패혈증 진단방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is a) contacting the biosensor with a subject patient sample; And b) measuring a change in capacitance or conductance of the biosensor. It provides a method for diagnosing sepsis, including.

본 발명 일 실시예에서는 미생물 배양배지(media) 및 혈액 시료 내의 커패시턴스 및 컨덕턴스의 변화를 측정하여 패혈증의 원인균인 황색포도상구균 및 녹농균의 감염 여부를 검출할 수 있음을 확인하였는 바(도 6 및 도 7), 이를 이용하여 상기 균주를 동정함으로써 패혈증을 진단해낼 수 있다.In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the infection of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, which are the causative agents of sepsis, can be detected by measuring changes in capacitance and conductance in microbial culture media and blood samples (FIGS. 6 and 6 7), it is possible to diagnose sepsis by identifying the strain using this.

종래의 패혈증 진단법에 의하면 혈액을 채취하여 측정 배지에 수 일 동안 사전 배양한 다음 혈액 내의 성분을 분석한다. 이 과정에서 패혈증 진단까지 1 내지 3일 가량의 시간이 소요되고 노동력의 소모가 크다. 하지만 본 발명의 바이오 센서를 이용하는 경우 장시간의 사전 배양 없이 혈액 속에서 커패시턴스 및 컨덕턴스의 전기화학적 신호를 측정하여 실시간으로 결과를 확인할 수 있어 패혈증 진단 시간을 단축할 수 있다.According to a conventional sepsis diagnosis method, blood is collected, pre-cultured in a measurement medium for several days, and then components in the blood are analyzed. In this process, it takes about 1 to 3 days to diagnose sepsis and consumes a lot of labor. However, when the biosensor of the present invention is used, the electrochemical signal of capacitance and conductance in the blood can be measured and the result can be checked in real time without a long-term pre-cultivation, so that the sepsis diagnosis time can be shortened.

본 발명의 또 다른 측면은 a) 대상 시료와 상기 바이오 센서를 접촉하는 단계; b) 미생물에 대한 목적 항생제를 처리하는 단계; 및 c) 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 미생물의 항생제 감수성 측정 방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention is a) contacting a target sample and the biosensor; b) treating the desired antibiotic against the microorganism; And c) measuring a change in capacitance or conductance, it relates to a method for measuring antibiotic susceptibility of microorganisms.

구체적으로, 상기 미생물은 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균인 것일 수 있다. Specifically, the microorganism may be Escherichia coli, Staphylococcus aureus, or Pseudomonas aeruginosa.

또한 구체적으로, 상기 시료는 미생물 배양배지(media), 혈액, 조직, 세포, 전혈, 혈장, 혈청, 타액, 객담, 림프액, 뇌척수액, 세포간액 또는 뇨인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 액체, 토양, 공기, 식품, 폐기물로부터 채취된 것일 수 있다.In addition, specifically, the sample may be a microorganism culture medium (media), blood, tissue, cells, whole blood, plasma, serum, saliva, sputum, lymph fluid, cerebrospinal fluid, intercellular fluid, or urine, but is not limited thereto. It may also be collected from liquid, soil, air, food, or waste.

본 발명에서, “항생제 감수성”은 항생제 민감성이라고도 하며, 해당 미생물(균주 등)이 특정 항생제에 의하여 생육의 억제 등의 영향을 받는 것을 말한다. 항생제를 처리하는 경우 항생제를 처리한 부분 주위로 미생물이 자라지 못하는 경우 감수성을 갖는다고 하며, 감수성이 있는 항생제를 사용하여 미생물에 의한 감염증을 치료할 수 있다. In the present invention, "antibiotic susceptibility" is also referred to as antibiotic sensitivity, and refers to a microorganism (strain, etc.) affected by a specific antibiotic such as inhibition of growth. In the case of antibiotic treatment, it is said to have sensitivity when microorganisms cannot grow around the area treated with antibiotics, and infectious diseases caused by microorganisms can be treated using sensitive antibiotics.

상기 항생제 감수성은 목적 항생제 처리 전 커패시턴스 및 컨덕턴스 값과 항생제 처리 후 변화된 커패시턴스 및 컨덕턴스 값을 측정하여 그 변화 값에 따라 감수성에 따른 미생물의 사멸여부를 실시간으로 빠른 시간 내에 확인할 수 있고, 커패시턴스 및 컨덕턴스 변화를 통해서 더욱 정밀하게 감수성을 측정할 수 있다. 일 예로, 항생제 농도에 따른 감수성 또한 신속하게 측정할 수 있어, 치료를 위한 투여 항생제 농도 및 투여량 등에서 최소량을 이용할 수 있어 항생제의 오남용 등을 막을 수 있고, 그에 따라 부작용 등을 낮출 수 있는 장점이 있다.The antibiotic sensitivity is determined by measuring the capacitance and conductance values before treatment with the target antibiotic, and the capacitance and conductance values changed after treatment with the antibiotic, and according to the change value, it is possible to check in real time whether the microorganisms are killed according to the sensitivity in a short time, and the capacitance and conductance change Sensitivity can be measured more precisely through For example, since the sensitivity according to the antibiotic concentration can also be quickly measured, the minimum amount can be used in the antibiotic concentration and dosage administered for treatment, thereby preventing misuse of antibiotics, and thereby reducing side effects. have.

상기 항생제는 젠타마이신(gentamicin)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 본 발명의 바이오 센서로 감수성을 측정할 수 있는 것이면 모두 포함될 수 있다.The antibiotic may be gentamicin, but is not limited thereto, and any one capable of measuring sensitivity by the biosensor of the present invention may be included.

구체적으로, 상기 시료가 미생물 배양배지(media)인 경우, 항생제 처리 후 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 증가가 나타나지 않으면 해당 항생제 처리 농도에서 감수성이 나타나는 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.Specifically, when the sample is a microbial culture medium, it may further include the step of determining that sensitivity appears at the antibiotic treatment concentration if the increase in capacitance or conductance does not appear after the antibiotic treatment.

또한 구체적으로, 상기 시료가 혈액인 경우, 항생제 처리 후 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 감소가 나타나지 않으면 해당 항생제 처리 농도에서 감수성이 나타나는 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In particular, when the sample is blood, the step of determining that the sensitivity appears at the concentration of the antibiotic treatment if the capacitance or conductance does not decrease after the antibiotic treatment may be further included.

본 발명 일 실시예에서는 미생물 배양배지(media) 및 혈액 시료 내의 커패시턴스 및 컨덕턴스의 변화를 측정하였으며, 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균이 존재하는 미생물 배양배지에 항생제를 처리하는 경우 커패시턴스 및 컨덕턴스가 증가가 나타나지 않음을 확인하였다(도 8). 또한, 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균이 존재하는 혈액에 항생제를 처리하는 경우 커패시턴스 및 컨덕턴스의 감소가 나타나지 않음을 확인하였다(도 9).In one embodiment of the present invention, changes in capacitance and conductance in the microbial culture medium and blood samples were measured, and when antibiotics were treated in the microbial culture medium in which E. coli, Staphylococcus aureus or Pseudomonas aeruginosa were present, the capacitance and conductance increased. It was confirmed that it did not appear (FIG. 8). In addition, it was confirmed that the decrease in capacitance and conductance did not appear when antibiotics were treated in blood in which E. coli, Staphylococcus aureus or Pseudomonas aeruginosa were present (FIG. 9).

특히, 항생제 농도0.1 μg/ml 의 저농도까지 감수성 측정이 가능함을 확인하였는 바, 본 발명의 바이오 센서는 사전 배양 없이도 높은 민감도로 항생제 감수성을 측정해낼 수 있음을 확인하였다. In particular, it was confirmed that the sensitivity can be measured up to a low concentration of 0.1 μg/ml of the antibiotic concentration, and it was confirmed that the biosensor of the present invention can measure the antibiotic sensitivity with high sensitivity without prior culture.

이에 따라, 본 발명의 바이오 센서는 미생물과 특이적으로 결합하는 압타머를 이용하여 사전 배양 없이 혈액 내에서 센서의 민감도를 향상시킬 수 있고, 상기 미생물에 대한 항생제 감수성 및 감수 최저 농도를 바로 측정할 수 있어, 미생물의 동정 및 항생제 감수성 측정을 동시에 할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the biosensor of the present invention can improve the sensitivity of the sensor in the blood without prior culture by using an aptamer that specifically binds to the microorganism, and can directly measure the antibiotic sensitivity and the lowest concentration of the microorganism. As a result, there is an effect of simultaneously identifying microorganisms and measuring antibiotic sensitivity.

또한, 커패시턴스 및 컨덕턴스 변화 측정을 통해 미세한 수준의 변화도 감지가 가능하므로, 패혈증 진단 및 치료하기 위한 항생제의 투여 용량 및/또는 투여농도를 더욱 정밀하게 제시할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since it is possible to detect even minute changes in capacitance and conductance changes, there is an advantage in that it is possible to more accurately present the dosage and/or concentration of antibiotics for diagnosing and treating sepsis.

본 발명의 압타머 기능화 된 버티컬 바이오 센서는 미생물의 동정 시간을 단축시킬 수 있으며 종래 수 일이 소요되던 항생제 감수성 검사 시간 역시 24시간 이내로 단축시킬 수 있다.The aptamer-functionalized vertical biosensor of the present invention can shorten the identification time of microorganisms, and the antibiotic susceptibility test time, which took several days in the past, can be shortened to within 24 hours.

또한, 미생물 검출과 함께 감염 여부를 신속하게 판정할 수 있고, 감수성 항생제의 종류 및 투여에 필요한 최소 항생제 농도를 빠르게 확인할 수 있기 때문에 항생제를 이용한 맞춤 치료에 효과적으로 적용할 수 있다.In addition, since it is possible to quickly determine whether an infection is present with detection of microorganisms, and to quickly determine the type of susceptible antibiotic and the minimum antibiotic concentration required for administration, it can be effectively applied to customized treatment using antibiotics.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 제조예에 따라 제조된 압타머 기능화 된 버티컬 바이오 센서를 나타내는 모식도이다.
도 2는 압타머의 유무에 따른 바이오 센서의 성능 차이를 보여주는 결과로, 파란선은 박테리아를 처리하지 않은 혈액, 붉은선은 압타머 기능화 하지 않은 센서에 박테리아를 처리한 혈액, 검은선은 압타머 기능화 한 센서에 박테리아를 처리한 혈액의 커패시턴스 변화를 박테리아가 성장하는 동안 실시간으로 측정한 결과이다.
도 3은 압타머의 유무에 따른 바이오 센서의 형광 이미지로, 압타머가 성공적으로 기능화 된 경우 녹색의 형광을 나타낸다.
도 4는 압타머의 유무에 따른 박테리아의 형광 이미지로, 대장균의 측정 후 염색한 사진이며, 녹색의 형광은 박테리아를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 바이오 센서를 이용하여 혈액을 검사하는 상태의 사진이다.
도 6은 바이오 센서를 이용하여 측정한 미디어 상에서 박테리아의 성장을 낸 것으로, 미디어 상에서 박테리아의 종류 및 농도별 실시간 커패시턴스 및 컨덕턴스 변화를 나타낸 것이다.
도 7은 바이오 센서를 이용하여 측정한 혈액 내에서 박테리아 성장을 나타낸 것으로, 혈액 상에서 박테리아의 종류 및 농도별 실시간 커패시턴스 및 컨덕턴스 변화를 나타낸 것이다.
도 8은 바이오 센서를 이용하여 측정한 미디어 상에서 박테리아 별 항생제 감수성을 나타낸 것으로, 미디어 상에서 박테리아 별로 항생제의 농도를 다양하게 하면서 실시간으로 측정한 커패시턴스 및 컨덕턴스 변화를 나타낸 것이다.
도 9는 바이오 센서를 이용하여 측정한 혈액 내에서 박테리아별 항생제 감수성을 나타낸 것으로, 혈액 상에서 박테리아 별로 항생제의 농도를 다양하게 하면서 실시간으로 측정한 커패시턴스 및 컨덕턴스 변화를 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram showing a vertical biosensor functionalized with an aptamer prepared according to a preparation example of the present invention.
Figure 2 is a result showing the difference in the performance of the biosensor according to the presence or absence of aptamers, the blue line is blood not treated with bacteria, the red line is blood treated with bacteria on the sensor not functionalized with aptamer, and black line is aptamer This is the result of real-time measurement of changes in the capacitance of blood treated with bacteria in a functionalized sensor while bacteria are growing.
3 is a fluorescence image of a biosensor according to the presence or absence of an aptamer, showing green fluorescence when the aptamer is successfully functionalized.
4 is a fluorescence image of bacteria according to the presence or absence of an aptamer, which is a photograph of E. coli stained after measurement, and green fluorescence indicates bacteria.
5 is a photograph of a state in which blood is tested using a biosensor manufactured according to an embodiment of the present invention.
6 shows the growth of bacteria on the media measured using a biosensor, and shows real-time capacitance and conductance changes according to the type and concentration of bacteria on the media.
7 shows the growth of bacteria in blood measured using a biosensor, and shows real-time changes in capacitance and conductance according to type and concentration of bacteria in the blood.
FIG. 8 shows the antibiotic susceptibility of each bacteria on a media measured using a biosensor, and shows changes in capacitance and conductance measured in real time while varying the concentration of antibiotics for each bacteria on the media.
9 shows the sensitivity of antibiotics for each bacteria in the blood measured using a biosensor, and shows changes in capacitance and conductance measured in real time while varying the concentration of antibiotics for each bacteria in the blood.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. However, the following examples are only illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

제조예 1. 실험의 준비Preparation Example 1. Preparation of experiment

젠타마이신(gentamicin) 항생제를 Sigma Aldrich(US)에서 구입하였고, 0.001, 0.01, 0.1, 1 및 10 μg/ml의 농도로 준비하였다. 젠타마이신은 증류수에 녹여 사용하였다. 실험에서 사용된 균주는 대장균(E. coli, ATCC 25922), 녹농균(P. aeruginosa, ATCC 27853), 황색포도상구균(S. aureus, ATCC 29213)를 연세대학교 미생물학 교실에서 분양받아 사용하였고, Difco Nutrient Broth 미디어를 이용하였다.Gentamicin antibiotics were purchased from Sigma Aldrich (US), and were prepared at concentrations of 0.001, 0.01, 0.1, 1 and 10 μg/ml. Gentamicin was dissolved in distilled water and used. The strains used in the experiments of E. coli (E. coli, ATCC 25922), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa, ATCC 27853), a Staphylococcus aureus (S. aureus, ATCC 29213) was used as received from the pre-sale Medicine, Yonsei University Department of Microbiology, Difco Nutrient Broth media was used.

Sheep blood는 시너지이노베이션(synergy innovation, 성남, 한국)에서 구입하여 사용하였다. 압타머는 제노텍(xenotech, 대전, 한국)에서 구입하여 사용하였다.Sheep blood was purchased and used by Synergy Innovation (Seongnam, Korea). The aptamer was purchased and used from Xenotech (Daejeon, Korea).

제조예 2. 압타머 기능화 된 바이오 센서 제작Preparation Example 2. Fabrication of aptamer functionalized biosensor

박테리아를 검출하기 위한 압타머 기능화 된 바이오 센서를 제작하기 위하여, 유리 기판에 전극을 형성한 센서(비교예 1)와 유리 기판에 전극 형성 및 압타머 기능화 된 센서(실시예 1)를 각각 제작하였다.In order to manufacture a biosensor functionalized with aptamers for detecting bacteria, a sensor with electrodes formed on a glass substrate (Comparative Example 1) and a sensor with electrodes formed on a glass substrate and functionalized with aptamers (Example 1) were fabricated, respectively. .

도 1에 나타난 바와 같이, 전극의 형성은 유리 기판에 포토리쏘(photolithography) 공정을 이용하여 전극을 형성하였으며, 구체적으로, 일렬로 정렬된 막대기 하나가 극을 이루며 다른 전극(제 1전극과 제 2전극)이 다른 극으로 서로 마주보는 형태의 쌍 구조를 가지는 인터디지테이트(interdigitated) 구조의 미세전극(microelectrode)을 전극의 폭이 50 μm, 이격 거리는 30 μm가 되게 패터닝하여, 5 nm 두께의 크롬(Cr)과 50 nm 두께의 금(Au)을 증착하여 전극을 제작하였다. As shown in FIG. 1, the electrode was formed on a glass substrate using a photolithography process, and specifically, one rod arranged in a row forms a pole, and the other electrodes (the first electrode and the second electrode) are formed. A microelectrode of an interdigitated structure having a pair structure in which the electrode) faces each other with different poles is patterned so that the width of the electrode is 50 μm and the separation distance is 30 μm. (Cr) and 50 nm-thick gold (Au) were deposited to prepare an electrode.

또한, 기판 위에 박테리아의 특이적 결합을 유도하는 압타머(제노텍, 대전, 한국)를 처리하였다. 상기 압타머는 박테리아와 특이적으로 결합하는 압타머로, 상기 압타머의 염기서열을 하기 표 1에 나타내었다.In addition, an aptamer (Genotech, Daejeon, Korea) that induces specific binding of bacteria was treated on the substrate. The aptamer is an aptamer that specifically binds to bacteria, and the base sequence of the aptamer is shown in Table 1 below.

서열번호Sequence number 박테리아bacteria 압타머 염기서열Aptamer sequence 1One 대장균Coli 5′-GCA ATG GTA CGG TAC TTC CCC ATG AGT GTT GTG AAA TGT TGG GAC ACT AGG TGG CAT AGA GCC GCA AAA GTG CAC GCT ACT TTG CTA A-3′5′-GCA ATG GTA CGG TAC TTC CCC ATG AGT GTT GTG AAA TGT TGG GAC ACT AGG TGG CAT AGA GCC GCA AAA GTG CAC GCT ACT TTG CTA A-3′ 22 황색포도상구균Staphylococcus aureus 5′-GCA ATG GTA CGG TAC TTC CTC GGC ACG TTC TCA GTA GCG CTC GCT GGT CAT CCC ACA GCT ACG TCA AAA GTG CAC GCT ACT TTG CTA A-3′5′-GCA ATG GTA CGG TAC TTC CTC GGC ACG TTC TCA GTA GCG CTC GCT GGT CAT CCC ACA GCT ACG TCA AAA GTG CAC GCT ACT TTG CTA A-3′ 33 녹농균Pseudomonas aeruginosa 5'-CCC CCG TTG CTT TCG CTT TTC CTT TCG CTT TTG TTC GTT TCG TCC CTG CTT CCT TTC TTG-(CH2)3'-SH-3'5'-CCC CCG TTG CTT TCG CTT TTC CTT TCG CTT TTG TTC GTT TCG TCC CTG CTT CCT TTC TTG- (CH 2) 3 '-SH-3'

먼저 유리 기판에 피라냐(piranha; 황산(H2SO4) : 과산화수소(H2O2) = 3 : 1 v/v)를 처리하여 히드록시기(-OH)를 생성시키고 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES) 10% 에탄올 용액을 처리하여 히드록시기와 반응시켜 아미노기(-NH2)를 생성하였다. 그 후에 숙시닉언하이드라이드(succinic anhydride) 0.1M 에탄올 용액을 처리하여 카르복시기(-COOH)를 생성하였다. 그 후 엔-(3-디메틸아미노프로필)-엔'-에틸카보디마이드하이드로클로라이드(N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride, EDC)/엔-하이드록시-숙시니마이드(N-Hydroxy-succinimide, NHS)를 1M의 2-(엔-모르폴리노)에탄설폰산(2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid, MES) 용액에 2 : 1 v/v의 비율로 만든 용액을 처리하여 카르복시기를 활성화시킨 후 압타머 표면의 아미노기를 반응시켜 전극 위에 압타머를 고정시켰다.First, piranha (sulfuric acid (H 2 SO 4 ): hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) = 3: 1 v/v) is treated on a glass substrate to generate a hydroxy group (-OH), and 3-aminopropyltriethoxysilane (3-aminopropyltriethoxysilane, APTES) A 10% ethanol solution was treated and reacted with a hydroxy group to generate an amino group (-NH 2 ). Thereafter, a 0.1M ethanol solution of succinic anhydride was treated to generate a carboxyl group (-COOH). Then, N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)/en-hydroxy-succinimide (N- Hydroxy-succinimide, NHS) was added to a 1M solution of 2-(ene-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) in a ratio of 2:1 v/v. After activating the carboxyl group, the aptamer was fixed on the electrode by reacting the amino group on the surface of the aptamer.

실험예 1. 압타머 유무에 따른 센서의 커패시턴스 변화 측정능 확인Experimental Example 1. Checking the ability to measure the capacitance change of the sensor according to the presence or absence of an aptamer

상기 제조예 2에 따라 제조한 센서를 이용하여 센서의 커패시턴스 변화 측정능을 확인하였다. 구체적으로, 유리 기판에 전극을 형성한 센서(비교예 1) 및 유리 기판에 전극 형성 및 압타머 기능화 된 센서(실시예 1) 각각에 대하여 대장균(103 CFU/ml)을 처리하여, 커패시턴스 변화를 측정하였다.Using the sensor manufactured according to Preparation Example 2, the ability to measure the change in capacitance of the sensor was confirmed. Specifically, E. coli (10 3 CFU/ml) was treated for each of a sensor having an electrode formed on a glass substrate (Comparative Example 1) and a sensor having an electrode formed on a glass substrate and functionalized with an aptamer (Example 1), thereby changing the capacitance. Was measured.

도 2에 나타난 바와 같이, 혈액 내에 있는 박테리아가 결합/증식할수록 커패시턴스가 변화하는 것이 측정되었으며, 비교예 1의 유리(glass) 기판 센서(붉은색)와 비교해서 실시예 1의 압타머 기능화 된 유리기판 센서(검은색)에서 6시간 이후부터 커패시턴스가 급격하게 감소함이 나타났다. As shown in Figure 2, it was measured that the capacitance changes as the bacteria in the blood bind/proliferate, and the aptamer functionalized glass of Example 1 compared to the glass substrate sensor (red) of Comparative Example 1. In the substrate sensor (black), it was found that the capacitance decreases rapidly from 6 hours later.

특히, 실시예 1의 경우 단 시간 내에 커패시턴스 변화가 측정되었는 바, 이는, 유리 기판에 압타머를 결합시킨 구조의 바이오 센서의 경우 현저하게 높은 민감도로 커패시턴스 변화의 측정이 가능함을 나타내는 것이다. In particular, in the case of Example 1, the capacitance change was measured within a short time, which indicates that the measurement of the capacitance change with remarkably high sensitivity is possible in the case of a biosensor having a structure in which an aptamer is bonded to a glass substrate.

또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 압타머가 성공적으로 기능화 된 전극에서는 녹색의 형광이 관측되었으나, 그렇지 않은 전극에서는 녹색의 형광이 관측되지 않았으며, 도 4에 나타난 바와 같이, 압타머가 성공적으로 기능화 된 전극에 더 많은 박테리아가 압타머와 결합함으로써 더 많은 녹색 형광이 관측됨을 확인하였다.In addition, as shown in FIG. 3, green fluorescence was observed in the electrode in which the aptamer was successfully functionalized, but green fluorescence was not observed in the electrode in which the aptamer was successfully functionalized, and as shown in FIG. 4, the aptamer was successfully functionalized. It was confirmed that more bacteria were bound to the aptamer on the electrode, so that more green fluorescence was observed.

실험예 2. 박테리아 농도별 성장의 실시간 측정Experimental Example 2. Real-time measurement of growth by bacterial concentration

상기 제조예 2에 따라 제조된 바이오 센서를 이용하여, 박테리아의 농도별 성장을 실시간으로 확인하였다. 구체적으로 도 5에 나타난 바와 같이 수직(vertical) 형태로 압타머 기능화 된 바이오 센서 전극을 2 ml 바이알(vial)에 고정하고, 박테리아를 포함하지 않는 미디어(대조군, 혈액)와 대장균(Escherichia coli), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 및 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)(각각 10, 102 및 103 CFU/ml)을 각각 센서에 처리한 다음, 사전 배양 없이 37 ℃의 인큐베이터(incubator)에서 박테리아의 덩어리짐을 막기 위해 쉐이킹(shaking)을 해주면서 18시간 정도 혈액 내의 커패시턴스 및 컨덕턴스 변화를 측정하였다.Using the biosensor prepared according to Preparation Example 2, the growth of bacteria by concentration was confirmed in real time. Specifically, as shown in FIG. 5, a biosensor electrode functionalized with aptamers in a vertical form is fixed to a 2 ml vial, and media (control, blood) and Escherichia coli that do not contain bacteria, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa (10, 10 2 and 10 3 CFU/ml, respectively) were treated on the sensor, respectively, and then the agglomeration of bacteria was prevented in an incubator at 37°C without prior culture. For 18 hours, while shaking (shaking), changes in the capacitance and conductance in the blood were measured.

2-1. 미디어(media) 내에서의 실시간 박테리아 농도 측정2-1. Real-time bacterial concentration measurement in media

상기 방법을 이용하여 미디어(media) 내에서의 실시간 박테리아 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 박테리아를 포함하지 않는 미디어를 처리한 경우(대조군) 커패시턴스 및 컨덕턴스의 변화가 크게 없었고(녹색), 박테리아 특이적 압타머로 기능화 된 경우, 각각 박테리아 처리시 커패시턴스 및 컨덕턴스 변화가 크게 나타났다. 또한 높은 농도(103 CFU/ml)부터 낮은 농도 (10 CFU/ml)까지의 농도 범위에서 모두 성공적으로 박테리아를 검출할 수 있음을 확인하였다.Real-time bacterial concentration in the media was measured using this method. As a result, as shown in FIG. 6, when the media containing no bacteria was treated (control), there was no significant change in capacitance and conductance (green), and when functionalized with a bacteria-specific aptamer, the capacitance and The change in conductance was significant. In addition, it was confirmed that bacteria can be successfully detected in all concentration ranges from a high concentration (10 3 CFU/ml) to a low concentration (10 CFU/ml).

2-2. 혈액 내에서의 실시간 박테리아 농도 측정2-2. Real-time measurement of bacteria concentration in blood

상기 방법을 이용하여 혈액 내에서의 실시간 박테리아 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 혈액 속에 박테리아를 포함한 경우 커패시턴스 및 컨덕턴스가 감소하였는 바, 혈액 내에서도 박테리아를 포함하지 않은 경우와 박테리아를 포함한 경우를 구별할 수 있음을 확인하였다. 특히, 미디어에서와 마찬가지로 혈액 내에서도 역시 높은 농도(103 CFU/ml)부터 낮은 농도 (10 CFU/ml)까지의 농도 범위에서 모두 성공적으로 박테리아를 검출할 수 있음을 확인하였다. 이는 본 발명의 바이오 센서를 이용하여 다양한 농도 범위에서 성공적으로 박테리아를 검출할 수 있으며, 특히 사전 배양 없이도 상당히 짧은 시간인 24시간 이내로 박테리아를 동정할 수 있음을 나타내는 것이다.Real-time bacterial concentration in blood was measured using the above method. As a result, as shown in FIG. 7, it was confirmed that capacitance and conductance decreased when bacteria were included in the blood, and thus it was possible to distinguish between a case without bacteria and a case including bacteria in the blood. In particular, it was confirmed that bacteria can be successfully detected in all concentration ranges from a high concentration (10 3 CFU/ml) to a low concentration (10 CFU/ml) in the blood as in the media. This indicates that the biosensor of the present invention can successfully detect bacteria in various concentration ranges, and in particular, bacteria can be identified within 24 hours, which is a fairly short time without prior culture.

실험예 3. 항생제의 종류에 따른 감수성 측정Experimental Example 3. Measurement of sensitivity according to the type of antibiotic

상기 제조예 2에 따라 제조한 기판에 실험예 2와 같이 박테리아에 특이적인 압타머로 기능화 된 버티컬 바이오 센서를 이용하여 박테리아의 성장을 측정한 후, 항생제에 대한 감수성을 측정하였다.After measuring the growth of bacteria using a vertical biosensor functionalized with an aptamer specific for bacteria as in Experimental Example 2 on the substrate prepared according to Preparation Example 2, the sensitivity to antibiotics was measured.

대조군으로 항생제 및 박테리아를 처리하지 않은 미디어 및 혈액(혈액 : 미디어 = 1 : 4)을 사용하였고, 젠타마이신(gentamicin)을 0, 0.001, 0.01, 0.1, 1 및 10 μg/ml의 농도로 각 처리구에 처리한 다음, 37 ℃의 인큐베이터(incubator)에서 쉐이킹을 하면서 18시간 동안 시간에 따라 변화하는 커패시턴스 및 컨덕턴스 변화를 측정하였다.As a control, media and blood (blood: media = 1: 4) not treated with antibiotics and bacteria were used, and gentamicin at concentrations of 0, 0.001, 0.01, 0.1, 1 and 10 μg/ml After the treatment, the capacitance and conductance changes were measured for 18 hours while shaking in an incubator at 37°C.

3-1. 미디어(media) 내에서의 항생제 감수성 측정3-1. Antibiotic susceptibility measurement in media

상기 방법을 이용하여 미디어 내에서의 항생제 감수성을 측정하였다. 그 결과, 도 8에 나타난 바와 같이, 센서에서 박테리아를 배양하고, 젠타마이신 항생제를 처리한 경우, 항생제 농도에 따라 커패시턴스 및 컨덕턴스 변화의 차이가 나타났다.Antibiotic sensitivity in the media was measured using the above method. As a result, as shown in FIG. 8, when bacteria were cultured in the sensor and treated with gentamicin antibiotics, differences in capacitance and conductance changes were observed according to the concentration of the antibiotic.

박테리아마다 항생제 최소 발육 억제 농도(Minimal inhibitory concentration, MIC)에 따라 MIC 보다 높은 농도의 항생제의 경우 커패시턴스와 컨덕턴스의 변화 양상은 항생제와 박테리아를 처리하지 않은 미디어의 변화 양상과 비슷한 모양을 보였다. 이는 항생제에 의하여 박테리아의 성장이 억제되기 때문인 것으로서, 본 발명의 센서는 대장균의 경우 0.1 μg/ml이상, 황색포도상구균의 경우 1 μg/ml이상, 녹농균의 경우 0.1 μg/ml이상의 항생제에서 발육이 억제되는 것을 검출할 수 있음을 확인하였다.In the case of antibiotics with a concentration higher than MIC according to the antibiotic minimum inhibitory concentration (MIC) for each bacteria, the changes in capacitance and conductance were similar to those of the media without antibiotics and bacteria treatment. This is because the growth of bacteria is inhibited by antibiotics, and the sensor of the present invention is developed with antibiotics of 0.1 μg/ml or more for E. coli, 1 μg/ml or more for Staphylococcus aureus, and 0.1 μg/ml or more for Pseudomonas aeruginosa. It was confirmed that what is suppressed can be detected.

또한, MIC 보다 낮은 농도의 항생제를 처리한 경우, 비록 박테리아의 성장이 저해되었지만, 결국 어느 정도 시간이 지난 후 일반적인 박테리아 성장 패턴을 나타내었다. In addition, when antibiotics at a lower concentration than the MIC were treated, the growth of bacteria was inhibited, but after a certain period of time, normal bacterial growth patterns were exhibited.

3-2. 혈액 내에서의 항생제 감수성 측정3-2. Measurement of sensitivity to antibiotics in the blood

상기 방법을 이용하여 혈액 내에서의 항생제 감수성을 측정하였다. 그 결과, 도 9에 나타난 바와 같이, 혈액 내에서도 MIC 보다 높은 농도의 항생제를 처리한 경우, 커패시턴스와 컨덕턴스의 변화 양상은 항생제와 박테리아를 처리하지 않은 혈액의 변화 양상과 비슷한 모양을 보였다. 반대로, MIC 보다 낮은 농도의 항생제를 처리한 경우, 어느 정도 시간이 지난 후 일반적인 박테리아 성장 패턴을 나타내었다.Antibiotic sensitivity in blood was measured using the above method. As a result, as shown in FIG. 9, when antibiotics with a concentration higher than MIC were treated in the blood, changes in capacitance and conductance were similar to those of blood without antibiotics and bacteria. Conversely, when antibiotics at a lower concentration than MIC were treated, a general pattern of bacterial growth was observed after a certain period of time.

특히, 혈액 내에서 본 발명의 센서는 대장균의 경우 0.1 μg/ml이상, 황색포도상구균의 경우 1 μg/ml이상, 녹농균의 경우 1 μg/ml이상의 항생제에서 발육이 억제되는 것을 검출할 수 있음을 확인하였다. In particular, in the blood, the sensor of the present invention can detect inhibition of growth in antibiotics of 0.1 μg/ml or more for E. coli, 1 μg/ml or more for Staphylococcus aureus, and 1 μg/ml or more for Pseudomonas aeruginosa. Confirmed.

상기 결과는 본 발명의 압타머 기능화 된 바이오 센서를 이용하여, 장시간의 배양이 없이도 낮은 농도의 박테리아를 검출할 수 있을 뿐 아니라 항생제에 대한 감수성까지 민감하게 검출해 낼 수 있음을 나타내는 것이다. 이는 항생제의 감수성을 민감하게 검출함으로써 항생제의 투여용량을 확인하는 용도로도 활용될 수 있음을 시사하는 것이다.The above results indicate that using the biosensor functionalized with aptamer of the present invention, it is possible to detect low concentration of bacteria without a long cultivation, as well as sensitively detect sensitivity to antibiotics. This suggests that it can be used for confirming the dosage of antibiotics by sensitively detecting the sensitivity of antibiotics.

특히, 혈액 내에서 검출 대상이 되는 박테리아를 분리 및 배양하는 단계 없이도 바로 검출 단계를 진행하면서도 민감도 및 감수성이 높은 본 발명의 바이오 센서는 균주의 감염 및 치료에 대한 모니터링 및 스크리닝이 실시간으로 이루어질 수 있도록 한 것이다. In particular, the biosensor of the present invention with high sensitivity and high sensitivity while performing the detection step immediately without the step of isolating and culturing the bacteria to be detected in the blood allows monitoring and screening for infection and treatment of the strain in real time. I did it.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and the concept of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

<110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University <120> APTAMER FUNCTIONALIZED VERTICAL BIOSENSOR AND USE THEREOF <130> 18PP31204 <160> 3 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 88 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer of E.coli <400> 1 gcaatggtac ggtacttccc catgagtgtt gtgaaatgtt gggacactag gtggcataga 60 gccgcaaaag tgcacgctac tttgctaa 88 <210> 2 <211> 88 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer of S. aureus <400> 2 gcaatggtac ggtacttcct cggcacgttc tcagtagcgc tcgctggtca tcccacagct 60 acgtcaaaag tgcacgctac tttgctaa 88 <210> 3 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer of P. aeruginosa <400> 3 cccccgttgc tttcgctttt cctttcgctt ttgttcgttt cgtccctgct tcctttcttg 60 60 <110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University <120> APTAMER FUNCTIONALIZED VERTICAL BIOSENSOR AND USE THEREOF <130> 18PP31204 <160> 3 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 88 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer of E.coli <400> 1 gcaatggtac ggtacttccc catgagtgtt gtgaaatgtt gggacactag gtggcataga 60 gccgcaaaag tgcacgctac tttgctaa 88 <210> 2 <211> 88 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer of S. aureus <400> 2 gcaatggtac ggtacttcct cggcacgttc tcagtagcgc tcgctggtca tcccacagct 60 acgtcaaaag tgcacgctac tttgctaa 88 <210> 3 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer of P. aeruginosa <400> 3 cccccgttgc tttcgctttt cctttcgctt ttgttcgttt cgtccctgct tcctttcttg 60 60

Claims (27)

유리를 포함하는 기판;
상기 기판 상에 형성되고, 인터디지테이트(interdigitated)된 제1전극 및 제2전극을 포함하는 전극층; 및
상기 기판 상에 고정되고, 미생물과 특이적으로 결합하는 압타머;를 포함하는 바이오 센서.
A substrate including glass;
An electrode layer formed on the substrate and including interdigitated first and second electrodes; And
Biosensor comprising; an aptamer fixed on the substrate and specifically binding to microorganisms.
제1항에 있어서,
상기 미생물은 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균인 것인, 바이오 센서.
The method of claim 1,
The microorganism is Escherichia coli, Staphylococcus aureus or Pseudomonas aeruginosa.
제1항에 있어서,
상기 압타머는 서열번호 1 내지 서열번호 3 중 선택된 하나 이상의 서열을 포함하는 것인, 바이오 센서.
The method of claim 1,
The aptamer comprises one or more sequences selected from SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3, biosensor.
제1항에 있어서,
상기 제1전극과 제2전극의 이격 간격은 10 내지 100㎛인 바이오 센서.
The method of claim 1,
A biosensor having a spacing between the first electrode and the second electrode of 10 to 100 μm.
제1항에 있어서,
상기 압타머는 상기 전극층의 제1전극 및 제2전극 사이에 고정된 바이오 센서.
The method of claim 1,
The aptamer is a biosensor fixed between the first electrode and the second electrode of the electrode layer.
제1항에 있어서,
상기 바이오 센서는 검출 대상 시료를 내부에 수납할 수 있는 수납부;를 추가로 포함하는 것인, 바이오 센서.
The method of claim 1,
The biosensor further comprises a storage unit capable of receiving a sample to be detected therein.
제6항에 있어서,
상기 수납부는 유리, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테트라프탈레이트 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 이루어진 것인, 바이오 센서.
The method of claim 6,
The storage unit is made of at least one material selected from the group consisting of glass, polypropylene, polyethylene tetraphthalate, and polycarbonate.
제6항에 있어서,
상기 시료는 미생물 배양배지(media), 혈액, 조직, 세포, 전혈, 혈장, 혈청, 타액, 객담, 림프액, 뇌척수액, 세포간액 또는 뇨인 것인, 바이오 센서.
The method of claim 6,
The sample is a microbial culture medium (media), blood, tissue, cells, whole blood, plasma, serum, saliva, sputum, lymph fluid, cerebrospinal fluid, intercellular fluid or urine.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이오 센서는 수직(vertical) 형태인 것인, 바이오 센서.The biosensor according to any one of claims 1 to 8, wherein the biosensor has a vertical shape. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 바이오 센서를 포함하는, 미생물 검출용 키트.A kit for detecting microorganisms, comprising the biosensor of any one of claims 1 to 8. 제10항에 있어서,
상기 미생물은 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균인 것인, 미생물 검출용 키트.
The method of claim 10,
The microorganism is E. coli, Staphylococcus aureus or Pseudomonas aeruginosa, a kit for detecting microorganisms.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 바이오 센서를 포함하는, 패혈증 진단용 키트.A kit for diagnosing sepsis, comprising the biosensor of any one of claims 1 to 8. a) 대상 시료와 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 바이오 센서를 접촉하는 단계; 및
b) 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 미생물 검출 방법.
a) contacting the target sample with the biosensor of any one of claims 1 to 8; And
b) measuring a change in capacitance or conductance.
제13항에 있어서,
상기 미생물은 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균인 것인, 미생물 검출 방법.
The method of claim 13,
The microorganisms are Escherichia coli, Staphylococcus aureus or Pseudomonas aeruginosa.
제13항에 있어서,
상기 시료는 미생물 배양배지(media), 혈액, 조직, 세포, 전혈, 혈장, 혈청, 타액, 객담, 림프액, 뇌척수액, 세포간액 또는 뇨인 것인, 미생물 검출 방법.
The method of claim 13,
The sample is a microorganism culture medium (media), blood, tissue, cells, whole blood, plasma, serum, saliva, sputum, lymph fluid, cerebrospinal fluid, intercellular fluid or urine.
제13항에 있어서,
상기 시료가 미생물 배양배지(media)인 경우,
커패시턴스 또는 컨덕턴스가 증가하면 미생물이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 미생물 검출 방법.
The method of claim 13,
When the sample is a microorganism culture medium (media),
If the capacitance or conductance increases, the method further comprising determining that the microorganism is present.
제13항에 있어서,
상기 시료가 혈액인 경우,
커패시턴스 또는 컨덕턴스가 감소하면 미생물이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 미생물 검출 방법.
The method of claim 13,
If the sample is blood,
If the capacitance or conductance decreases, it further comprises determining that the microorganism is present.
a) 대상 환자 시료와 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 바이오 센서를 접촉하는 단계; 및
b) 상기 바이오 센서의 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 변화를 측정하는 단계; 를 포함하는, 미생물 감염 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
a) contacting the subject patient sample with the biosensor of any one of claims 1 to 8; And
b) measuring a change in capacitance or conductance of the biosensor; Containing, a method of providing information necessary for diagnosing a microbial infection.
제18항에 있어서,
상기 미생물은 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균인 것인, 미생물 감염 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 18,
The microorganism is Escherichia coli, Staphylococcus aureus or Pseudomonas aeruginosa, a method of providing information necessary for diagnosing microbial infection.
제18항에 있어서,
상기 시료는 미생물 배양배지(media), 혈액, 조직, 세포, 전혈, 혈장, 혈청, 타액, 객담, 림프액, 뇌척수액, 세포간액 또는 뇨인 것인, 미생물 감염 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 18,
The sample is a microorganism culture medium (media), blood, tissue, cells, whole blood, plasma, serum, saliva, sputum, lymph fluid, cerebrospinal fluid, intercellular fluid, or urine. A method of providing information necessary for diagnosing a microbial infection.
제18항에 있어서,
상기 시료가 미생물 배양배지(media)인 경우,
커패시턴스 또는 컨덕턴스가 증가하면 미생물에 감염된 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 미생물 감염 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 18,
When the sample is a microorganism culture medium (media),
The method of providing information necessary for diagnosing microbial infection, further comprising the step of determining that the microbial infection is infected when the capacitance or conductance increases.
제18항에 있어서,
상기 시료가 혈액인 경우,
커패시턴스 또는 컨덕턴스가 감소하면 미생물에 감염된 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 미생물 감염 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 18,
If the sample is blood,
If the capacitance or conductance decreases, the method of providing information necessary for diagnosing microbial infection further comprises the step of determining that the microbe is infected.
a) 대상 시료와 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 바이오 센서를 접촉하는 단계;
b) 미생물에 대한 목적 항생제를 처리하는 단계; 및
c) 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 미생물의 항생제 감수성 측정 방법.
a) contacting the target sample with the biosensor of any one of claims 1 to 8;
b) treating the desired antibiotic against the microorganism; And
c) measuring a change in capacitance or conductance, a method for measuring antibiotic susceptibility of microorganisms.
제23항에 있어서,
상기 미생물은 대장균, 황색포도상구균 또는 녹농균인 것인, 미생물의 항생제 감수성 측정 방법.
The method of claim 23,
The microorganism is Escherichia coli, Staphylococcus aureus or Pseudomonas aeruginosa, a method for measuring antibiotic susceptibility of microorganisms.
제23항에 있어서,
상기 시료는 미생물 배양배지(media), 혈액, 조직, 세포, 전혈, 혈장, 혈청, 타액, 객담, 림프액, 뇌척수액, 세포간액 또는 뇨인 것인, 미생물의 항생제 감수성 측정 방법.
The method of claim 23,
The sample is a microorganism culture medium (media), blood, tissue, cells, whole blood, plasma, serum, saliva, sputum, lymph fluid, cerebrospinal fluid, intercellular fluid, or urine.
제23항에 있어서,
상기 시료가 미생물 배양배지(media)인 경우,
항생제 처리 후 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 증가가 나타나지 않으면 해당 항생제 처리 농도에서 감수성이 나타나는 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 미생물의 항생제 감수성 측정 방법.
The method of claim 23,
When the sample is a microorganism culture medium (media),
If the increase in capacitance or conductance does not appear after the antibiotic treatment, the method of measuring antibiotic sensitivity of a microorganism further comprises the step of determining that sensitivity appears at the corresponding antibiotic treatment concentration.
제23항에 있어서,
상기 시료가 혈액인 경우,
항생제 처리 후 커패시턴스 또는 컨덕턴스의 감소가 나타나지 않으면 해당 항생제 처리 농도에서 감수성이 나타나는 것으로 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 미생물의 항생제 감수성 측정 방법.
The method of claim 23,
If the sample is blood,
If the decrease in capacitance or conductance does not appear after the antibiotic treatment, the method of measuring antibiotic sensitivity of a microorganism further comprises the step of determining that sensitivity appears at the corresponding antibiotic treatment concentration.
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