KR20200130087A - Nucleic Acid Purification Device and Nucleic Acid Purification Method - Google Patents

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KR20200130087A
KR20200130087A KR1020200026416A KR20200026416A KR20200130087A KR 20200130087 A KR20200130087 A KR 20200130087A KR 1020200026416 A KR1020200026416 A KR 1020200026416A KR 20200026416 A KR20200026416 A KR 20200026416A KR 20200130087 A KR20200130087 A KR 20200130087A
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nucleic acid
acid purification
potassium
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정은수
김민선
정광효
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한국전자통신연구원
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Abstract

A nucleic acid purification apparatus according to the present invention comprises an activated carbon fiber filter, and the activated carbon fiber filter comprises an activated carbon fiber and a potassium compound coated on the surface of the activated carbon fiber. By using the nucleic acid purification apparatus and a nucleic acid purification method according to the present invention, it is possible to quickly and effectively purify nucleic acids through a simple filtration process.

Description

핵산 정제 장치 및 핵산 정제 방법{Nucleic Acid Purification Device and Nucleic Acid Purification Method}Nucleic Acid Purification Device and Nucleic Acid Purification Method}

본 발명은 핵산 정제 장치 및 핵산 정제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nucleic acid purification apparatus and a nucleic acid purification method.

유전 공학이 발전함에 따라 PCR(Polymerase Chain Reaction, 중합효소연쇄반응), Microarray, NGS(Next generation sequencing, 차세대 염기서열 분석)등을 이용한 분자진단법이 개발되어 유전자에 기반한 다양한 질병의 진단과 예측이 가능해졌고 이와 더불어 다양한 샘플로부터 DNA를 효율적으로 추출하는 방법이 요구되고 있다. 분자진단 기술이 발전함에 따라 PCR의 경우, 10 여분정도의 짧은 시간에 진행이 가능할 정도로 발전을 하였지만, 분자진단에 필수적으로 요구되는 전처리 과정인 핵산의 추출 및 정제 공정은 일반적으로 1시간 정도의 시간이 소요 되어 신속성이 요구되는 현장 진단 등에는 분자진단을 이용하는 것이 제한적인 상황이다. As genetic engineering advances, molecular diagnostics using PCR (polymerase chain reaction), microarray, and NGS (Next generation sequencing, next generation sequencing) have been developed, enabling diagnosis and prediction of various diseases based on genes. In addition, there is a need for a method for efficiently extracting DNA from various samples. With the development of molecular diagnosis technology, PCR has developed to the extent that it is possible to proceed in a short time of about 10 spares, but the extraction and purification process of nucleic acid, which is a pretreatment required for molecular diagnosis, generally takes about 1 hour. It is a limited situation to use molecular diagnosis for on-site diagnosis, etc. that require rapidity due to this requirement.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 핵산을 정제하는 과정을 간단하게 하고, 높은 수율의 핵산을 얻을 수 있는 핵산 정제 장치 및 핵산 정제 방법을 제공하는 것에 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide a nucleic acid purification apparatus and a nucleic acid purification method capable of simplifying a nucleic acid purification process and obtaining a nucleic acid with a high yield.

본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 따른 핵산 정제 장치는 활성 탄소 섬유 필터 (Activated carbon fiber filter)를 포함하고, 상기 활성 탄소 섬유 필터는 활성 탄소 섬유, 및 상기 활성 탄소 섬유의 표면 상에 코팅된 칼륨 화합물을 포함할 수 있다.The nucleic acid purification apparatus according to embodiments of the present invention includes an activated carbon fiber filter, and the activated carbon fiber filter is activated carbon fiber and coated on the surface of the activated carbon fiber. Potassium compounds may be included.

일부 실시예들에 따르면, 상기 활성 탄소 섬유는 비표면적이 500m2/g 내지 3000m2/g일 수 있다. According to some embodiments, the activated carbon fiber may have a specific surface area of 500 m 2 /g to 3000 m 2 /g.

일부 실시예들에 따르면, 상기 활성 탄소 섬유 5Å 내지 500 Å의 직경을 가지는 공극들(pores)을 포함할 수 있다.According to some embodiments, the activated carbon fiber may include pores having a diameter of 5 Å to 500 Å.

일부 실시예들에 따르면, 상기 칼륨 화합물은 염화칼륨(KCl), 요오드화칼륨(KI), 수산화칼륨(KOH), 아인산이수소칼륨(KH2PO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 산화칼륨(K2O) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to some embodiments, the potassium compound is potassium chloride (KCl), potassium iodide (KI), potassium hydroxide (KOH), potassium dihydrogen phosphate (KH 2 PO 3 ), potassium hydrogen carbonate (KHCO 3 ), potassium oxide ( It may include at least any one of K 2 O).

일부 실시예들에 따르면, 일 단에 배치되는 주입구 및 타 단에 배치되는 배출구를 가지는 컬럼관, 상기 컬럼관 내에 배치되며 상기 활성 탄소 섬유 필터를 고정시키는 고정링, 및 상기 활성 탄소 섬유 필터와 접하는 여과지를 더 포함하고, 상기 활성 탄소 섬유 필터는 상기 컬럼관 내에 배치되고, 상기 고정링은 상기 활성 탄소 섬유 필터보다 상기 주입구에 가깝게 배치되고, 상기 여과지는 상기 활성 탄소 섬유 필터보다 상기 배출구에 가깝게 배치될 수 있다.According to some embodiments, a column tube having an inlet disposed at one end and an outlet disposed at the other end, a retaining ring disposed in the column tube and fixing the activated carbon fiber filter, and contacting the activated carbon fiber filter Further comprising a filter paper, wherein the activated carbon fiber filter is disposed in the column tube, the fixing ring is disposed closer to the inlet than the activated carbon fiber filter, and the filter paper is disposed closer to the outlet than the activated carbon fiber filter Can be.

본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 따른 핵산 정제 방법은 세포를 파쇄하는 것, 및 상기 파쇄된 세포를 칼륨 화합물이 코팅된 활성 탄소 섬유 필터를 통해 여과시키는 것을 포함할 수 있다.The nucleic acid purification method according to embodiments of the present invention may include disrupting cells and filtering the disrupted cells through an activated carbon fiber filter coated with a potassium compound.

일부 실시예들에 따르면, 상기 세포를 파쇄하는 것은 상기 세포에 음이온성 계면활성제를 첨가하는 것을 포함할 수 있다.According to some embodiments, disrupting the cells may include adding an anionic surfactant to the cells.

일부 실시예들에 따르면, 상기 파쇄된 세포를 여과시키는 것은 원심 분리 과정을 포함할 수 있다. According to some embodiments, filtering the crushed cells may include a centrifugation process.

본 발명에 따른 핵산 정제 장치 및 핵산 정제방법을 이용하면, 간단한 여과 공정을 통하여 신속하고 효과적인 핵산의 정제가 가능하다. 본 발명에 따른 핵산 정제 장치는 활성 탄소 섬유 필터를 포함하고, 상기 활성 탄소 섬유 필터는 활성 탄소 섬유 및 상기 활성 탄소 섬유 상에 코팅된 칼륨 화합물을 포함할 수 있다. 활성 탄소 섬유는 세포 분해물들 중 핵산을 제외한 나머지 부분을 흡착할 수 있고, 칼륨 화합물은 음이온성 세포 분해 용액과 반응함으로써, 여과액에서 높은 핵산의 정제율이 얻어질 수 있다. Using the nucleic acid purification apparatus and nucleic acid purification method according to the present invention, it is possible to quickly and effectively purify nucleic acids through a simple filtration process. The nucleic acid purification apparatus according to the present invention includes an activated carbon fiber filter, and the activated carbon fiber filter may include an activated carbon fiber and a potassium compound coated on the activated carbon fiber. Activated carbon fibers can adsorb the rest of the cell lysate except for nucleic acid, and the potassium compound reacts with the anionic cell lysis solution, thereby obtaining a high purification rate of nucleic acid in the filtrate.

도 1 은 본 발명의 기술적 사상에 따른 핵산 정제 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 내부 사시도이다.
도 3은 활성 탄소 섬유 필터의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 따른 핵산 정제 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 장치 및 방법으로 추출한 DNA 시료 및 게놈 DNA 추출용 상용 키트로 추출한 DNA 시료를 전기 영동 분석법으로 비교한 사진이다.
도 6은 여과액의 핵산의 증폭 정도를 나타내는 그래프이다.
1 is a perspective view of a nucleic acid purification apparatus according to the technical idea of the present invention.
2 is an inner perspective view of FIG. 1.
3 is a schematic diagram of an activated carbon fiber filter.
4 is a flowchart illustrating a nucleic acid purification method according to the technical idea of the present invention.
5 is a photograph of a DNA sample extracted by the apparatus and method according to the present invention and a DNA sample extracted by a commercial kit for genomic DNA extraction by electrophoresis analysis.
6 is a graph showing the degree of amplification of nucleic acids in a filtrate.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms and various modifications may be made. However, it is provided to complete the disclosure of the present invention through the description of the present embodiments, and to fully inform the scope of the present invention to those of ordinary skill in the art. In the accompanying drawings, the size of the constituent elements is enlarged compared to the actual size for convenience of description, and the ratio of each constituent element may be exaggerated or reduced.

본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. Terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art, unless otherwise defined. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing exemplary embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 핵산 정제 장치의 외부 사시도이다. 도 2는 도 1의 내부 사시도이다. 1 is an external perspective view of a nucleic acid purification apparatus according to the technical idea of the present invention. 2 is an inner perspective view of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 핵산 정제 장치(100)는 컬럼관(110), 고정링(140), 활성 탄소 섬유 필터(120), 및 여과지(130)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the nucleic acid purification apparatus 100 according to the present invention may include a column tube 110, a fixing ring 140, an activated carbon fiber filter 120, and a filter paper 130. .

컬럼관(110)은 정제 전의 용액이 주입되는 주입구(IN) 및 정제 후의 용액이 추출되는 배출구(OUT)를 포함할 수 있다. 컬럼관(110)의 배출구(OUT)는 용액이 잘 빠질 수 있도록 일 예로 깔대기(hopper) 형을 이룰 수 있다. The column tube 110 may include an injection port IN through which a solution before purification is injected and an outlet OUT through which a solution after purification is extracted. The outlet OUT of the column tube 110 may have a hopper type, for example, so that the solution can be easily drained.

컬럼관(110) 내에는 활성 탄소 섬유 필터(120)를 사이에 두고 여과지(130) 및 고정링(140)이 배치될 수 있다. 컬럼관(110)의 내경은 일 예로 원형일 수 있다. 활성 탄소 섬유 필터(120)는 주입구(IN)보다는 배출구(OUT)에 가깝게 배치될 수 있다. 고정링(140)은 탄소 섬유 필터(120)보다 주입구(IN)에 가깝게 배치될 수 있고, 여과지(130)는 탄소 섬유 필터(120)보다 배출구(OUT)에 가깝게 배치될 수 있다.A filter paper 130 and a fixing ring 140 may be disposed in the column tube 110 with the activated carbon fiber filter 120 therebetween. The inner diameter of the column tube 110 may be circular, for example. The activated carbon fiber filter 120 may be disposed closer to the outlet (OUT) than to the inlet (IN). The fixing ring 140 may be disposed closer to the inlet IN than the carbon fiber filter 120, and the filter paper 130 may be disposed closer to the outlet OUT than the carbon fiber filter 120.

도 3은 활성 탄소 섬유 필터의 모식도이다.3 is a schematic diagram of an activated carbon fiber filter.

도 3을 참조하면, 활성 탄소 섬유 필터(120)는 활성 탄소 섬유(120a) 및 활성 탄소 섬유(120a) 상에 코팅된 칼륨 화합물(120b)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the activated carbon fiber filter 120 may include an activated carbon fiber 120a and a potassium compound 120b coated on the activated carbon fiber 120a.

활성 탄소 섬유(120a)는 탄소만으로 구성된 섬유상일 수 있다. 구체적으로 활성 탄소 섬유 (120a)는 레이온(Rayon), 아크릴 섬유(Polyacrylonitrile, PAN), 핏치(콜타르 또는 석유 중질유분을 원료로 얻어지는 pitch)계 섬유를 약품, 수증기, 이산화탄소 또는 산소화 같은 산화성 기체로 열분해를 통해 얻을 수 있다.The activated carbon fibers 120a may be in the form of fibers composed of only carbon. Specifically, activated carbon fiber (120a) pyrolyzes rayon, acrylic fiber (Polyacrylonitrile, PAN), pitch (pitch obtained from coal tar or heavy petroleum oil as a raw material) fiber into chemicals, water vapor, carbon dioxide, or oxidizing gas such as oxygenation. You can get it through.

활성 탄소 섬유(120a)는 일 예로 비표면적이 500m2/g 내지 3000m2/g 일 수 있다. 활성 탄소 섬유(120a)는 복수개의 공극들(pores)(H)을 포함할 수 있다. For example, the activated carbon fiber 120a may have a specific surface area of 500 m 2 /g to 3000 m 2 /g. The activated carbon fiber 120a may include a plurality of pores (H).

IUPAC에서는 공극들을 직경의 크기에 따라서 대세공(macroore), 중세공(mesopore), 및 미세공(micropore)으로 분류하며, 20

Figure pat00001
이하를 미세공, 500
Figure pat00002
이하를 중세공으로 정의하고, 500
Figure pat00003
초과는 대세공으로 정의한다.In IUPAC, pores are classified into macropores, mesopores, and micropores according to their diameter.
Figure pat00001
Micropore, 500
Figure pat00002
The following is defined as medieval, and 500
Figure pat00003
Excess is defined as grand work.

활성 탄소 섬유(120a)의 공극들(H)은 평균적으로 5

Figure pat00004
내지 500
Figure pat00005
의 직경을 가질 수 있다. 즉, 활성 탄소 섬유(120a)는 중세공들(H1) 및 미세공들(H2)을 주로 포함할 수 있다. 중세공들(H1) 및 미세공들(H2) 내에 짧은 가닥의 핵산 단편, 단백질, 및 유기 용매의 흡착이 잘 이루어질 수 있다. The pores (H) of the activated carbon fiber (120a) are on average 5
Figure pat00004
To 500
Figure pat00005
Can have a diameter of. That is, the activated carbon fiber 120a may mainly include mesopores H1 and micropores H2. Adsorption of short-stranded nucleic acid fragments, proteins, and organic solvents within the mesopores (H1) and micropores (H2) can be performed well.

또한 대세공들의 분포가 적어 플라스미드 DNA나 게놈 DNA(Genomic DNA, gDNA)와 같이 비교적 크기가 큰 핵산의 흡착이 최소화 될 수 있다.In addition, since the distribution of large pores is small, adsorption of relatively large nucleic acids such as plasmid DNA or genomic DNA (gDNA) can be minimized.

칼륨 화합물(120b)은 활성 탄소 섬유(120a)의 표면 상에 입자(particle) 형태로 형성될 수 있다. 칼륨 화합물(120b)은 염화칼륨(KCl), 요오드화칼륨(KI), 수산화칼륨(KOH), 아인산이수소칼륨(KH2PO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 산화칼륨(K2O) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The potassium compound 120b may be formed in the form of particles on the surface of the activated carbon fiber 120a. Potassium compound (120b) is among potassium chloride (KCl), potassium iodide (KI), potassium hydroxide (KOH), potassium dihydrogen phosphite (KH 2 PO 3 ), potassium hydrogen carbonate (KHCO 3 ), and potassium oxide (K 2 O). It may include at least any one.

활성 탄소 섬유 필터(120)는 상기 칼륨 화합물(120b)이 용해된 용액으로 활성 탄소 섬유(120a)를 침적시킨 후에, 젖은 상태의 활성 탄소 섬유를 상온 또는 고온의 오븐에서 완전히 건조 시킴으로써, 형성될 수 있다. 또한 활성 탄소 섬유 필터(120)는 건조하기 전에 원심 분리를 이용하여 활성 탄소 섬유(120b) 내에 침적된 용액의 일부를 제거할 수 있다.The activated carbon fiber filter 120 can be formed by immersing the activated carbon fiber 120a with a solution in which the potassium compound 120b is dissolved, and then completely drying the activated carbon fiber in a wet state in an oven at room temperature or high temperature. have. In addition, the activated carbon fiber filter 120 may remove a part of the solution deposited in the activated carbon fiber 120b by centrifugation before drying.

고정링(140)은 활성 탄소 섬유 필터(120)가 이탈되지 않게 할 수 있다. 여과지(130)는 여과 과정에서 원심 분리가 이루어지는 경우, 활성 탄소 섬유 필터(120)의 변형을 방지하고, 여과대상 용액에 포함된 비교적 크기가 큰 입자성 이물질들이 걸러질 수 있다.The fixing ring 140 may prevent the activated carbon fiber filter 120 from being separated. When the filter paper 130 is centrifuged during the filtration process, the activated carbon fiber filter 120 may be prevented from being deformed, and particulate foreign substances having a relatively large size included in the solution to be filtered may be filtered out.

도 4는 본 발명에 따른 핵산 정제 방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flow chart showing a nucleic acid purification method according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 핵산 정제 방법은 세포를 파쇄하는 것(S100), 및 상기 파쇄된 세포를 칼륨 화합물이 코팅된 활성 탄소 섬유 필터를 통해 여과시키는 것(S200)을 포함할 수 있다.4, the nucleic acid purification method according to the present invention may include disrupting the cells (S100), and filtering the disrupted cells through an activated carbon fiber filter coated with a potassium compound (S200). have.

세포를 파쇄하는 것(S100) 이전에 목적으로 하는 세포를 추출하는 것을 더 포함할 수 있다. 일 예로 혈액 내에서 백혈구를 추출하는 경우 그 외의 적혈구, 혈소판, 및 혈장이 제거할 수 있다. 혈액 내에 비이온성 계면활성제를 첨가하여, 적혈구, 혈소판, 및 혈장을 파쇄할 수 있다. 이후, 원심 분리하여 상부의 액을 제거하고 바닥에 모인 백혈구를 추출할 수 있다. Prior to disrupting the cells (S100), it may further include extracting the target cells. For example, when white blood cells are extracted from blood, other red blood cells, platelets, and plasma may be removed. By adding a nonionic surfactant in the blood, red blood cells, platelets, and plasma can be disrupted. Thereafter, centrifugation is performed to remove the upper liquid, and white blood cells collected on the bottom may be extracted.

세포를 파쇄하는 것(S100)은 물리적인 방법들 및 화학적인 방법들 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 물리적인 방법들은 열 파쇄(thermal lysis), 초음파 파쇄(ultrasonic lysis), 고압 균질기(high pressure homogenizer), 볼 밀/비드 밀(ball mill/bead mill), 및 동결 융해 파쇄(freeze-thaw)를 포함할 수 있다.Crushing the cells (S100) may use at least one of physical methods and chemical methods. Physical methods include thermal lysis, ultrasonic lysis, high pressure homogenizer, ball mill/bead mill, and freeze-thaw. Can include.

화학적인 방법들은 음이온 계면활성제, 효소, 염 중 적어도 어느 하나를 포함하는 세포 분해 용액을 상기 세포들에 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 음이온 계면활성제는 일 예로 로릴 황산 나트륨(Sodium Lauryl Sulfate, SLS) 또는 도데실 황산 나트륨(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 백혈구에 세포 분해 용액을 첨가하고 가열 및 교반 과정을 거칠 수 있다. 추가적으로 파쇄된 세포(용액 상태)에 증류수 또는 알코올을 첨가하여 희석시킬 수 있다. Chemical methods may include adding to the cells a cell lysis solution comprising at least one of an anionic surfactant, an enzyme, and a salt. The anionic surfactant may include sodium lauryl sulfate (SLS) or sodium dodecyl sulfate (SDS), for example. In some embodiments, a cell decomposition solution may be added to the white blood cells, followed by heating and stirring. In addition, it can be diluted by adding distilled water or alcohol to the crushed cells (solution state).

파쇄된 세포를 칼륨화합물이 코팅된 활성 탄소 섬유 필터를 통해 여과시킬 수 있다. (S200) 이러한 여과과정은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 핵산 정제 장치(100) 내에서 이루어질 수 있다. 여과과정은 원심분리 과정(centrifugation), 가압(pressurized), 또는 감압(decompression) 공정 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The disrupted cells can be filtered through an activated carbon fiber filter coated with a potassium compound. (S200) This filtration process may be performed in the nucleic acid purification apparatus 100 described with reference to FIGS. 1 to 3. The filtration process may include any one of a centrifugation process, a pressurized process, or a decompression process.

세포 파쇄에 사용된 도데실 황산 나트륨과 같은 음이온 계면활성제는 활성 탄소섬유의 표면에 코팅된 K+ 이온과 결합하여 활성 탄소 섬유의 표면에 응집될 수 있다. 따라서 이후 여과액에서 별도의 공정 없이도 제거가 가능할 수 있다. 또한 활성 탄소 섬유의 미세공 및 중세공의 경우 핵산 단편 및 유기용매의 흡착속도가 우수하여 여과액에 이들이 거의 관찰되지 않을 수 있다. 활성 탄소섬유에는 대세공의 분포가 적어 플라스미드 DNA나 게놈 DNA와 같이 크기가 큰 핵산의 흡착은 최소화 된채로 여과시킬 수 있다. 관찰되는 핵산은 일 예로 게놈 DNA, RNA, 플라스미드 DNA, mRNA 및 rRNA 로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.Anionic surfactants such as sodium dodecyl sulfate used for cell disruption may bind with K + ions coated on the surface of the activated carbon fiber and aggregate on the surface of the activated carbon fiber. Therefore, it may be possible to remove from the filtrate afterwards without a separate process. In addition, in the case of micropores and mesopores of activated carbon fibers, the adsorption rate of nucleic acid fragments and organic solvents is excellent, so that they may not be observed in the filtrate. The active carbon fiber has a small distribution of large pores, so it can be filtered with minimal adsorption of large nucleic acids such as plasmid DNA or genomic DNA. The observed nucleic acid may be any one selected from the group consisting of genomic DNA, RNA, plasmid DNA, mRNA, and rRNA.

<실시예 1> 핵산 정제 장치 제작<Example 1> Preparation of nucleic acid purification device

두께 1mm의 활성 탄소 섬유를 직경 7mm의 원반 형태로 잘라낸다. 상기 원반 형태의 활성 탄소 섬유(120a)를 100mM 염화칼륨 용액 600μL 로 담지시킨다.An activated carbon fiber with a thickness of 1 mm is cut into a disk with a diameter of 7 mm. The disk-shaped activated carbon fiber (120a) is supported in 600 μL of a 100 mM potassium chloride solution.

젖은 상태의 활성 탄소 섬유(120a)를 건져 낸 후에 12,000ХG 에서 2분간 원심분리를 통하여, 활성 탄소 섬유(120a)의 표면의 용액을 1차적으로 제거하였다. 염화 칼륨 용액으로 처리한 활성 탄소 섬유는 70

Figure pat00006
에서 5시간동안 열처리시켰다. 염화 칼륨 용액의 용매가 제거되고, 활성 탄소 섬유(120a) 상에 염화 칼륨 화합물(120b)이 코팅됨으로써, 활성 탄소 섬유 필터(120)가 형성된다. 이후, 활성 탄소 섬유 필터(120)를 7mm의 컬럼관(110) 내의 여과지(130) 상에 위치시켰다. 이후 컬럼관의 내경(inner diameter)과 일치하는 고정링을 활성 탄소 섬유 필터 상에 배치시켰다.After removing the wet activated carbon fiber 120a, the solution on the surface of the activated carbon fiber 120a was primarily removed through centrifugation at 12,000 ХG for 2 minutes. Activated carbon fiber treated with potassium chloride solution is 70
Figure pat00006
It was heat-treated for 5 hours at. The solvent of the potassium chloride solution is removed, and the potassium chloride compound 120b is coated on the activated carbon fiber 120a, thereby forming the activated carbon fiber filter 120. Then, the activated carbon fiber filter 120 was placed on the filter paper 130 in the 7mm column tube 110. Thereafter, a retaining ring matching the inner diameter of the column tube was placed on the activated carbon fiber filter.

<실시예 2> 핵산 정제 방법<Example 2> Nucleic acid purification method

200㎕의 혈액에 비이온성 계면활성제를 첨가하여, 적혈구를 파쇄하고 6,000ХG에서 1분간 원심분리하여 상액을 제거한 후에 바닥에 모인 백혈구를 추출하였다. Nonionic surfactant was added to 200 µl of blood, red blood cells were crushed, centrifuged at 6,000 ХG for 1 minute to remove the supernatant, and then white blood cells collected on the bottom were extracted.

추출한 백혈구에 도데실 황산 나트륨이 포함된 35 ㎕의 세포 용해 용액을 첨가하고, 56

Figure pat00007
에서 10분간 가열과 교반하여 백혈구를 파쇄하였다. To the extracted white blood cells, 35 µl of a cell lysis solution containing sodium dodecyl sulfate was added, and 56
Figure pat00007
The white blood cells were crushed by heating and stirring for 10 minutes.

증류수 50 ㎕를 첨가한 후에 실시예 1의 핵산 분리 장치에 넣고 12,000ХG에서 1분간 원심 분리하여 DNA를 정제하였다. After 50 µl of distilled water was added, it was put into the nucleic acid separation apparatus of Example 1 and centrifuged at 12,000 ХG for 1 minute to purify DNA.

도 5는 본 발명에 따른 장치 및 방법으로 추출한 DNA 시료 및 게놈 DNA 추출용 상용 키트로 추출한 DNA 시료를 전기 영동 분석법으로 비교한 사진이다. 5 is a photograph comparing a DNA sample extracted by the apparatus and method according to the present invention and a DNA sample extracted by a commercial kit for genomic DNA extraction by electrophoresis analysis.

도 5에서, 실험예 A는 실시예 2에 따른 게놈 DNA의 전기 영동도이고, 비교예 A 및 비교예 B는 각각 상용화된 키트를 사용한 경우의 게놈 DNA의 전기 영동도들, 비교예 C는 활성 탄소 섬유를 사용하였으나, 칼륨 화합물이 코팅되지 않은 경우의 게놈 DNA의 전기 영동도에 해당한다. In Figure 5, Experimental Example A is an electrophoresis diagram of genomic DNA according to Example 2, Comparative Example A and Comparative Example B are electrophoretic diagrams of genomic DNA when a commercially available kit is used, and Comparative Example C is active. It corresponds to the electrophoresis diagram of genomic DNA when carbon fiber was used but the potassium compound was not coated.

비교예 A 및 B의 경우 게놈 DNA를 추출하기 위해서 3회 이상의 원심분리가 포함된 세포의 파쇄, DNA 흡착, 세척, 및 용출(elution) 과정을 거쳤다.In the case of Comparative Examples A and B, in order to extract genomic DNA, cells were subjected to lysis, DNA adsorption, washing, and elution processes including three or more centrifugations.

도 5를 참조하면, 실험예 A에서, 상용화된 제품과 비교하여 유사한 수준으로 게놈 DNA가 정제되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명에서는 단순히 세포 파쇄, 필터링 및 1회의 원심 분리로 구성될 수 있기 때문에 간편하게 DNA를 정제할 수 있다. Referring to FIG. 5, in Experimental Example A, it was confirmed that genomic DNA was purified to a similar level compared to a commercially available product. Therefore, in the present invention, since it can be simply composed of cell disruption, filtering, and one centrifugation, DNA can be conveniently purified.

도 6은 여과액 내의 핵산의 증폭정도를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the degree of amplification of nucleic acids in the filtrate.

도 6을 참조하면, 실험예 B를 위해 혈액 200 ㎕를 원심 분리하여 수득한 백혈구에 도데실 황산 나트륨이 포함된 35 ㎕의 세포 용해 용액을 첨가하고 56

Figure pat00008
에서 10분간 가열하고 교반하였다. 증류수 50 ㎕를 첨가하여 상기의 방법으로 제작된 핵산정제용 활성 탄소섬유가 포함된 핵산 분리 장치(도 1 내지 도 3)에 넣고 12,000ХG에서 1분간 원심 분리하여 DNA를 정제하였고, real-time PCR을 통해 핵산 증폭을 진행하였다. Referring to FIG. 6, for Experimental Example B, 200 µl of blood was centrifuged to obtain 35 µl of a cell lysis solution containing sodium dodecyl sulfate to leukocytes.
Figure pat00008
Heated and stirred for 10 minutes. 50 µl of distilled water was added to the nucleic acid separation device (Figs. 1 to 3) containing activated carbon fibers for nucleic acid purification prepared by the above method, and centrifuged at 12,000 ХG for 1 minute to purify DNA, and real-time PCR Nucleic acid amplification was performed through

마찬가지로, 염화칼륨으로 처리하지 않은 활성 탄소섬유에 여과된 용액의 DNA의 증폭량을 real-time PCR을 통하여 확인하였다. Likewise, the amplification amount of DNA in the solution filtered through activated carbon fiber not treated with potassium chloride was confirmed through real-time PCR.

도 6에서, 염화칼륨으로 처리한 활성 탄소섬유 필터를 통하여 여과한 용액으로, real-time PCR을 수행시 도데실 황산 나트륨과 불순물들이 충분히 제거됨으로써, 핵산 증폭이 잘 됨을 확인할 수 있었다(실험예 B). 염화칼륨으로 처리하지 않은 활성 탄소섬유에 여과된 용액은 어느 정도 불순물의 제거 효과는 있으나 증폭 곡선의 형태를 보았을 때 잔류하는 도데실 황산 나트륨과 불순물의 영향으로 real-time PCR에 의한 핵산 증폭이 충분히 이루어지지 않았다(비교예 D). 여과 공정을 거치지 않은 용액은 도데실 황산 나트륨과 기타 불순물들에 의한 저해로 인하여 real-time PCR에 의한 핵산 증폭이 전혀 되지 않았다(비교예 E). In FIG. 6, the solution was filtered through an activated carbon fiber filter treated with potassium chloride, and when performing real-time PCR, sodium dodecyl sulfate and impurities were sufficiently removed, thereby confirming that nucleic acid amplification was good (Experimental Example B). . The solution filtered through activated carbon fiber not treated with potassium chloride has the effect of removing impurities to some extent, but nucleic acid amplification by real-time PCR is sufficiently achieved due to the effect of the residual sodium dodecyl sulfate and impurities when viewing the amplification curve. Did not lose (Comparative Example D). The solution that did not undergo the filtration process did not undergo any nucleic acid amplification by real-time PCR due to inhibition by sodium dodecyl sulfate and other impurities (Comparative Example E).

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You can understand that there is. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.

100: 핵산 정제 장치 120b: 칼륨 화합물
130: 여과지 140: 고정 링
H: 공극 110: 컬럼관
120: 활성 탄소 섬유 필터 120a: 활성 탄소 섬유
100: nucleic acid purification device 120b: potassium compound
130: filter paper 140: fixing ring
H: void 110: column tube
120: activated carbon fiber filter 120a: activated carbon fiber

Claims (8)

활성 탄소 섬유 필터 (Activated carbon fiber filter)를 포함하고,
상기 활성 탄소 섬유 필터는:
활성 탄소 섬유; 및
상기 활성 탄소 섬유의 표면 상에 코팅된 칼륨 화합물을 포함하는 핵산 정제 장치.
Including an activated carbon fiber filter,
The activated carbon fiber filter is:
Activated carbon fiber; And
A nucleic acid purification apparatus comprising a potassium compound coated on the surface of the activated carbon fiber.
제1항에 있어서,
상기 활성 탄소 섬유는 비표면적이 500m2/g 내지 3000m2/g인 핵산 정제 장치.
The method of claim 1,
The activated carbon fiber has a specific surface area of 500 m 2 /g to 3000 m 2 /g nucleic acid purification device.
제1항에 있어서,
상기 활성 탄소 섬유는 5Å 내지 500 Å의 직경을 가지는 공극들(pores)을 포함하는 핵산 정제 장치.
The method of claim 1,
The activated carbon fiber is a nucleic acid purification apparatus comprising pores having a diameter of 5 Å to 500 Å.
제1항에 있어서,
상기 칼륨 화합물은:
염화칼륨(KCl), 요오드화칼륨(KI), 수산화칼륨(KOH), 아인산이수소칼륨(KH2PO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 산화칼륨(K2O) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 핵산 정제 장치.
The method of claim 1,
The potassium compound is:
Potassium chloride (KCl), potassium iodide (KI), potassium hydroxide (KOH), potassium dihydrogen phosphite (KH 2 PO 3 ), potassium hydrogen carbonate (KHCO 3 ), potassium oxide (K 2 O) containing at least one of Nucleic acid purification device.
제1항에 있어서,
일 단에 배치되는 주입구 및 타 단에 배치되는 배출구를 가지는 컬럼관;
상기 컬럼관 내에 배치되며 상기 활성 탄소 섬유 필터를 고정시키는 고정링; 및
상기 활성 탄소 섬유 필터와 접하는 여과지를 더 포함하고,
상기 활성 탄소 섬유 필터는 상기 컬럼관 내에 배치되고,
상기 고정링은 상기 활성 탄소 섬유 필터보다 상기 주입구에 가깝게 배치되고,
상기 여과지는 상기 활성 탄소 섬유 필터보다 상기 배출구에 가깝게 배치되는 핵산 정제 장치.
The method of claim 1,
A column tube having an inlet disposed at one end and an outlet disposed at the other end;
A fixing ring disposed in the column tube and fixing the activated carbon fiber filter; And
Further comprising a filter paper in contact with the activated carbon fiber filter,
The activated carbon fiber filter is disposed in the column tube,
The retaining ring is disposed closer to the inlet than the activated carbon fiber filter,
The nucleic acid purification device is disposed closer to the outlet than the filter paper is the activated carbon fiber filter.
세포를 파쇄하는 것; 및
상기 파쇄된 세포를 칼륨 화합물이 코팅된 활성 탄소 섬유 필터를 통해 여과시키는 것을 포함하는 핵산 정제 방법.
Disrupting cells; And
A nucleic acid purification method comprising filtering the crushed cells through an activated carbon fiber filter coated with a potassium compound.
제6항에 있어서,
상기 세포를 파쇄하는 것은 상기 세포에 음이온성 계면활성제를 첨가하는 것을 포함하는 핵산 정제 방법.
The method of claim 6,
Breaking the cells comprises adding an anionic surfactant to the cells.
제6항에 있어서,
상기 파쇄된 세포를 여과시키는 것은 원심 분리 과정을 포함하는 핵산 정제 방법.

The method of claim 6,
Filtering the disrupted cells comprises a centrifugation process.

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