KR20210032763A - Colorimetric bio sensor, and method for detecting target materials using thereof - Google Patents

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윤현호
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Abstract

The present invention provides a color conversion biosensor, and a target material detection method using the same, wherein the color conversion biosensor comprises: a substrate surface-modified with a metal affinity functional group; first plasmonic metal particles fixed to the metal affinity functional group; and a first aptamer specifically binding to a target material bound to the first plasmonic metal particles. When the biosensor is exposed to a sample containing the target material, by coupling reaction of the target material with the first aptamer, the plasmonic metal particles agglomerate to occur color conversion of the biosensor.

Description

색 변환 바이오 센서, 및 이를 이용한 표적물질 검출 방법{COLORIMETRIC BIO SENSOR, AND METHOD FOR DETECTING TARGET MATERIALS USING THEREOF}Color conversion biosensor, and target substance detection method using the same {COLORIMETRIC BIO SENSOR, AND METHOD FOR DETECTING TARGET MATERIALS USING THEREOF}

본 발명은 색 변환 바이오 센서, 및 이를 이용한 표적물질 검출 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 이용하는 색 변환 바이오 센서, 및 이를 이용한 표적물질 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a color conversion biosensor, and a target substance detection method using the same, and more specifically, to a color conversion biosensor using the local surface plasmon resonance change, and a target substance detection method using the same.

응고 단백질인 트롬빈(Thrombin)은 혈액 응고에서 세린단백질가수분해효소(serine protease)로 작용하며 염증, 혈액 응고, 혈전, 전이, 심혈관 기능 및 종양 성장과 같은 많은 생리적, 병리학적 과정과 관련이 있다. 혈액 내 트롬빈 수치는 응고 이상과 관련된 종양 및 기타 질병에 필수적인 바이오 마커이다. 따라서 치료 시점 트롬빈 검출을 위한 간단하고 신속하며 민감한 검출 방법이 요구된다.Thrombin, a coagulation protein, acts as a serine protease in blood coagulation and is involved in many physiological and pathological processes such as inflammation, blood coagulation, thrombus, metastasis, cardiovascular function and tumor growth. Thrombin levels in the blood are essential biomarkers for tumors and other diseases associated with coagulation abnormalities. Therefore, a simple, rapid and sensitive detection method for detecting thrombin at the time of treatment is required.

압타머(Aptamer)는 단일 가닥의 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)로서, 높은 특이성과 친화력을 가진 분석 물질에 결합할 수 있다. 압타머는 효과적인 수용체로 간주되며 작고 다루기 쉽고 비교적으로 안정적이기 때문에 의료 진단 및 환경 및 생물학적 분석에 널리 사용된다. 트롬빈은 생체 분자와 반응할 수 있는 2 개의 결합 부위를 가지므로, 2 트롬빈-결합 압타머(TBA)가 합성될 수 있다. 하나는 15-mer 올리고뉴클레오티드(5'-GGT TGT TGT TGGG-3)로 트롬빈의 피브리노겐-인식 엑소사이트(fibrinogen-recognition exosite)와 상호작용하는 반면, 다른 하나는 29-mer의 올리고뉴클레오티드(5'AGC AGC TGG TG TGA-3')로 헤파린-결합 엑소사이트(heparin-binding exosite)와 상호작용을 한다.Aptamer is a single-stranded oligonucleotide and can bind to an analyte with high specificity and affinity. Aptamers are considered effective receptors and are widely used in medical diagnostics and environmental and biological analyses because they are small, easy to handle and relatively stable. Since thrombin has two binding sites capable of reacting with a biomolecule, a 2 thrombin-binding aptamer (TBA) can be synthesized. One is a 15-mer oligonucleotide (5'-GGT TGT TGT TGGG-3), which interacts with the fibrinogen-recognition exosite of thrombin, while the other is a 29-mer oligonucleotide (5' AGC AGC TGG TG TGA-3') interacts with heparin-binding exosites.

최근, 금 나노입자(AuNPs)는 높은 흡광 계수, 화학적 안정성 및 쉬운 표면 개질로 인해 큰 주목을 받고 있다. AuNPs의 독특한 광학적 특성을 이용하기 위해 AuNPs의 응집에 기초한 바이오 센서가 질병 검출 및 임상 치료용으로 개발되었다. 응집-기반 AuNP 감지는 복잡한 분석 장비를 필요로 하지 않는 라벨(label)이 없고, 비용 효율적인 방법이므로 다양한 장점이 있다. 또한, 상기 바이오 센서는 AuNP의 국부적 표면 플라즈몬 공명(localized surface plasmon resonance, LSPR) 신호를 이용하여 육안으로 감지가 가능한 간단한 분석 장치로서 사용될 수 있다. 그러나 일반적으로 용액 상으로는 전개되는 LSPR 기반 바이오 센서는 몇 가지 단점을 가지는데, 대표적으로 착색된 표적 샘플로부터의 색 간섭, 비 특이적 결합 발생, 용액의 이온 세기, PH 및 온도 등에 의해 쉽게 영향을 받을 수 있다. 따라서, 비 특이적 응집을 막고 안정성을 향상시키기 위하여 티올(Thiol), 아미노기(amino groups) 또는 고분자(polymers)로 유리 기판을 개질하는 것 과 같이 고체 지지체에 나노 입자를 부착시키는 다양한 방법이 개발되고 있다.Recently, gold nanoparticles (AuNPs) have attracted great attention due to their high extinction coefficient, chemical stability, and easy surface modification. To take advantage of the unique optical properties of AuNPs, a biosensor based on the aggregation of AuNPs has been developed for disease detection and clinical treatment. Aggregation-based AuNP detection has various advantages because it is a label-free and cost-effective method that does not require complex analytical equipment. In addition, the biosensor can be used as a simple analysis device capable of detecting with the naked eye using a localized surface plasmon resonance (LSPR) signal of AuNP. However, in general, LSPR-based biosensors deployed in solution have several disadvantages. Typically, color interference from colored target samples, non-specific binding occurs, ionic strength of the solution, PH and temperature, etc. I can. Therefore, in order to prevent non-specific aggregation and improve stability, various methods of attaching nanoparticles to a solid support, such as modifying a glass substrate with Thiol, amino groups, or polymers, have been developed. have.

본 발명의 일 목적은 육안으로 표적물질 검출이 가능하며, 종래의 센서보다 높은 검출 민감도를 갖는 색 변환 바이오 센서를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a color conversion biosensor capable of detecting a target material with the naked eye and having a higher detection sensitivity than a conventional sensor.

본 발명의 다른 목적은 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 이용하여, 간편하고, 신속한 검출이 가능한 상기 색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for detecting a target material using the color conversion biosensor capable of simple and rapid detection by using a local surface plasmon resonance change.

본 발명의 일 목적을 위한 색 변환 바이오 센서는 금속 친화성 작용기로 표면개질된 기판; 상기 금속 친화성 작용기에 고정된 제1 플라즈모닉 금속입자; 및 상기 제1 플라즈모닉 금속입자에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 제1 압타머를 포함한다.A color conversion biosensor for one object of the present invention includes a substrate surface-modified with a metal affinity functional group; A first plasmonic metal particle immobilized on the metal affinity functional group; And a first aptamer that specifically binds to a target material bound to the first plasmonic metal particle.

상기 고정은, 기판에 고정된 플라즈모닉 금속입자는 기판 상에 완전히 부착되어 움직일 수 없는 상태가 아닌 기판 상에서 떨어지지는 않되, 외부에서 미소의 물리적인 힘이 가해졌을 때, 기판의 x축, y 축 방향으로 움직일 수 있을 정도를 의미한다.The fixation is that the plasmonic metal particles fixed to the substrate are completely attached to the substrate and do not fall on the substrate, which is not in an immovable state, but when a small physical force is applied from the outside, the x-axis and y-axis of the substrate It means enough to be able to move in the direction.

일 실시예에서, 상기 센서가 상기 표적물질을 포함하는 시료에 노출되는 경우, 상기 표적물질이 상기 제1 압타머와 결합 반응으로 상기 플라즈모닉 금속입자가 응집하여 상기 센서의 색 변환이 일어날 수 있다.In one embodiment, when the sensor is exposed to a sample containing the target material, the plasmonic metal particles aggregate due to a binding reaction between the target material and the first aptamer, resulting in color conversion of the sensor. .

일 실시예에서, 상기 금속 친화성 작용기는 아민(amine)기, 티올(thiol)기, 비닐(viny)기, 시아노(cyano)기 및 카르복실(Carboxyl)기 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.In one embodiment, the metal affinity functional group may be any one selected from an amine group, a thiol group, a vinyl group, a cyano group, and a carboxyl group.

일 실시예에서, 상기 금속 친화성 작용기는 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane, APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-Aminopropyl)trimethoxysilane, APTMS) 및 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란(3-Mercaptopropyltrimethoxysilane) 중에서 선택된 어느 하나의 작용기일 수 있다.In one embodiment, the metal affinity functional group is 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), 3-aminopropyltrimethoxysilane (3-Aminopropyl)trimethoxysilane, APTMS), and 3-mercaptopropyl. It may be any one functional group selected from methyldimethoxysilane (3-Mercaptopropyltrimethoxysilane).

일 실시예에서, 상기 플라즈모닉 금속입자는 알루미늄, 구리, 은, 백금 및 금 입자 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.In one embodiment, the plasmonic metal particle may be any one selected from aluminum, copper, silver, platinum, and gold particles.

일 실시예에서, 상기 표적물질은 항체나 압타머와 특이적으로 결합할 수 있는 결합부위가 2가지인 물질 중 DNA, 효소, 바이러스, 트롬빈 및 세포막 단백질 중 어느 하나일 수 있다.In one embodiment, the target material may be any one of DNA, enzyme, virus, thrombin, and cell membrane protein among materials having two binding sites capable of specifically binding to an antibody or an aptamer.

일 실시예에서, 상기 표적물질은 트롬빈(Thrombin)이며, 상기 제1 압타머는 15-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide) 또는 29-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)일 수 있다.In one embodiment, the target material is thrombin, and the first aptamer may be a 15-mer oligonucleotide (single-stranded oligonucleotide) or a 29-mer oligonucleotide (single-stranded oligonucleotide).

일 실시예에서, 상기 금속 친화성 작용기에 고정된 제2 플라즈모닉 금속입자; 및 상기 제2 플라즈모닉 입자에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 제2 압타머를 더 포함하고, 상기 제1 플라즈모닉 금속입자와 상기 제2 플라즈모닉 금속입자는 같거나 다른 입자이며, 상기 제1 압타머 및 제2 압타머는 서로 상이한 물질일 수 있다.In one embodiment, the second plasmonic metal particles immobilized on the metal affinity functional group; And a second aptamer that specifically binds to a target material bound to the second plasmonic particle, wherein the first plasmonic metal particle and the second plasmonic metal particle are the same or different particles, and the The first aptamer and the second aptamer may be different materials.

일 실시예에서, 상기 표적물질은 트롬빈(Thrombin)이며, 상기 제1 압타머는 15-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)이고, 상기 제1 압타머는 29-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)일 수 있다.In one embodiment, the target material is thrombin, the first aptamer is a 15-mer oligonucleotide, and the first aptamer is a 29-mer oligonucleotide. I can.

본 발명의 다른 목적을 위한 색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법은 상기 색 변환 바이오 센서에 시료를 노출시키는 단계; 및 상기 센서의 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계;를 포함한다.A method for detecting a target material using a color conversion biosensor for another object of the present invention includes the steps of exposing a sample to the color conversion biosensor; And confirming a change in local surface plasmon resonance of the sensor.

일 실시예에서, 상기 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계에서, 상기 센서의 색 변환이 일어나는 경우, 표적물질이 검출된 것으로 판단된 것일 수 있다.In an embodiment, in the step of confirming the change in the local surface plasmon resonance, when color conversion of the sensor occurs, it may be determined that the target material has been detected.

일 실시예에서, 상기 시료는 혈청이며, 상기 표적물질은 트롬빈일 수 있다.In one embodiment, the sample may be serum, and the target material may be thrombin.

본 발명의 또 다른 목적을 위한 색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법은 색 변환 바이오 센서에 시료를 노출시키는 단계; 상기 단계 이후에, 상기 센서에 제2 압타머가 결합된 제2 플라즈모닉 금속입자를 더 노출시키는 단계; 및 상기 센서의 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계;를 포함한다.A method for detecting a target substance using a color conversion biosensor for another object of the present invention includes the steps of exposing a sample to a color conversion biosensor; After the step, further exposing the second plasmonic metal particles to which the second aptamer is bound to the sensor; And confirming a change in local surface plasmon resonance of the sensor.

일 실시예에서, 상기 제1 플라즈모닉 금속입자와 상기 제2 플라즈모닉 금속입자는 같거나 다른 입자이며, 상기 제1 압타머 및 제2 압타머는 서로 상이한 물질일 수 있다.In one embodiment, the first plasmonic metal particle and the second plasmonic metal particle may be the same or different particles, and the first aptamer and the second aptamer may be different materials.

일 실시예에서, 상기 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계에서, 상기 센서의 색 변환이 일어나는 경우, 표적물질이 검출된 것으로 판단된 것일 수 있다.In an embodiment, in the step of confirming the change in the local surface plasmon resonance, when color conversion of the sensor occurs, it may be determined that the target material has been detected.

일 실시예에서, 상기 시료는 혈청이며, 상기 표적물질은 트롬빈인 것일 수 있다.In one embodiment, the sample may be serum, and the target material may be thrombin.

본 발명의 색 변환 바이오 센서, 및 이를 이용한 표적물질 검출 방법에 따르면, 분광 신호 및 흡광 피크의 변화가 증대되어 낮은 표적물질 농도에서도 색 변화를 시각적으로 검출할 수 있으며, 이중 분석을 통해서 단일 센서보다 향상된 감도와 검출 효율을 나타낸다.According to the color conversion biosensor of the present invention, and the target substance detection method using the same, the change in the spectral signal and the absorption peak are increased, so that the color change can be visually detected even at a low target substance concentration. It shows improved sensitivity and detection efficiency.

또한, 압타머를 기반으로 이용하여 탁월한 표적 생체 분자와의 선택성을 가지며, 높은 임상 적용성을 나타낸다.In addition, it has excellent selectivity with target biomolecules by using the aptamer as the basis, and exhibits high clinical applicability.

도 1은 본 발명의 색 변환 바이오 센서, 및 이를 이용한 표적물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 바이오 센서를 이용하여 표적물질 검출 시 측정된 UV-vis 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도 2의 (a)는 APTES-코팅된 기판 상에 TBA1이 결합된 AuNP의 UV-vis 스펙트럼을 나타내는 도면이고, (b)는 용액에서 TBA2가 결합된 AuNP의 UV-vis 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 트롬빈 농도에 따른 색 변환 바이오 센서 분석을 나타내는 실험예 2의 결과를 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)는 본 발명의 제1 센서와 트롬빈을 접촉시키는 제1 단계에서 측정된 UV-vis 스펙트럼을 나타내는 도면이고, (b)는 상기 제1 단계 수행 후, 제2 센서와 접촉시키는 제2 단계에서 측정된 Uv-vis 스펙트럼을 나타내는 도면이며, (c)는 트롬빈 농도에 따른 제1 단계 및 제2 단계 수행 후의 색 변환 바이오 센서를 나타내는 도면이고, (d)는 트롬빈 농도에 따른 제1 단계 및 제2 단계 수행 후 측정된 피크 이동을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 볼 발명의 색 변환 바이오 센서의 표적물질 결합 특이성을 평가하는 실험예 3의 결과를 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (A)는 본 발명의 색 변환 바이오 센서를 이용하여 다양한 간섭 분석물질에서의 검출을 나타내는 도면이고, (B)는 520 nm에서 트롬빈 농도 및 피크 이동의 함수를 나타내는 도면이며, 왼측 상단에 삽입된 그래프는, LSPR 피크 이동과 첨가된 트롬빈 농도 사이의 선형 관계를 나타는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a color conversion biosensor of the present invention and a method of detecting a target substance using the same.
2 is a diagram showing a UV-vis spectrum measured when a target substance is detected using a biosensor manufactured according to Example 1 of the present invention. Figure 2 (a) is a view showing the UV-vis spectrum of the TBA1 bonded AuNP on the APTES-coated substrate, (b) is a view showing the UV-vis spectrum of the TBA2 bonded AuNP in the solution.
3 is a view for explaining the result of Experimental Example 2 showing the color conversion biosensor analysis according to the thrombin concentration of the present invention. Figure 3 (a) is a view showing the UV-vis spectrum measured in the first step of contacting the first sensor and thrombin of the present invention, (b) is the second sensor after performing the first step It is a diagram showing the Uv-vis spectrum measured in the second step, (c) is a diagram showing the color conversion biosensor after performing the first and second steps according to the thrombin concentration, and (d) is It is a diagram showing the measured peak shift after performing the first step and the second step.
4 is a view for explaining the result of Experimental Example 3 for evaluating the target substance binding specificity of the color conversion biosensor of the present invention. Figure 4 (A) is a diagram showing detection in various interference analytes using the color conversion biosensor of the present invention, (B) is a diagram showing a function of thrombin concentration and peak shift at 520 nm, upper left The graph inserted in is a diagram showing a linear relationship between the LSPR peak shift and the added thrombin concentration.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features or steps. It is to be understood that it does not preclude the possibility of addition or presence of, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.

본 발명은 표적물질 검출을 위하여 금속 친화성 작용기가 코팅된 기판에 고정된 플라즈모닉 금속입자의 응집(aggregation)현상을 이용한, 고체상(Solid-phase) 색 변환 바이오 센서, 및 이를 이용한 표적물질 검출 방법을 제공한다.The present invention is a solid-phase color conversion biosensor using the aggregation of plasmonic metal particles fixed on a substrate coated with a metal affinity functional group for detection of a target material, and a target material detection method using the same Provides.

도 1을 참조하여, 본 발명의 색 변환 바이오 센서, 및 이를 이용한 표적물질 검출 방법을 설명한다.Referring to Figure 1, the color conversion biosensor of the present invention, and a method for detecting a target material using the same will be described.

먼저, 이하에서는, 본 발명의 색 변환 바이오 센서를 설명한다.First, hereinafter, the color conversion biosensor of the present invention will be described.

본 발명의 색 변환 바이오 센서는, 금속 친화성 작용기가 표면개질된 기판; 상기 금속 친화성 작용기에 고정된 제1 플라즈모닉 금속입자; 및 상기 제1 플라즈모닉 금속입자에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 제1 압타머를 포함한다. The color conversion biosensor of the present invention includes a substrate having a metal affinity functional group surface-modified; A first plasmonic metal particle immobilized on the metal affinity functional group; And a first aptamer that specifically binds to a target material bound to the first plasmonic metal particle.

먼저, 상기 금속 친화성 작용기가 표면개질된 기판은 상기 기판의 표면 전체에 걸쳐 다수의 금속 친화성 작용기가 부착된 형태일 수 있다. 상기 기판은 고체 기판일 수 있고, 상기 기판에 금속 친화성 작용기를 포함하는 용액으로 처리하여 제조될 수 있다.First, the substrate having the metal affinity functional group surface-modified may have a form in which a plurality of metal affinity functional groups are attached over the entire surface of the substrate. The substrate may be a solid substrate, and may be prepared by treating the substrate with a solution containing a metal affinity functional group.

금속 친화성 작용기는 아민(amine)기, 티올(thiol)기, 비닐(viny)기, 시아노(cyano)기 및 카르복실(Carboxyl)기 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 바람직하게는, 아민(amine)기 일 수 있다. 또한, 상기 금속 친화성 작용기는 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane, APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-Aminopropyl)trimethoxysilane, APTMS) 및 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란(3-Mercaptopropyltrimethoxysilane) 중에서 선택된 어느 하나의 작용기일 수 있다. 바람직하게는, 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane, APTES)일 수 있다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The metal affinity functional group may be any one selected from an amine group, a thiol group, a vinyl group, a cyano group, and a carboxyl group. Preferably, it may be an amine group. In addition, the metal affinity functional group is 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), 3-aminopropyltrimethoxysilane (3-Aminopropyl)trimethoxysilane, APTMS), and 3-mercaptopropylmethyldimethoxy It may be any one functional group selected from silane (3-Mercaptopropyltrimethoxysilane). Preferably, it may be 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). However, the present invention is not necessarily limited thereto.

상기 금속 친화성 작용기에 표면개질된 제1 플라즈모닉 금속입자는 상기 금속 친화성 작용기가 코팅된 기판을 제1 플라즈모닉 금속입자가 포함된 용액에 침지시켜 제조할 수 있다. The first plasmonic metal particles surface-modified with the metal affinity functional group may be prepared by immersing the substrate coated with the metal affinity functional group in a solution containing the first plasmonic metal particles.

상기 플라즈모닉 금속입자는 다른 분자로부터 응집 및 비 특이적 결합을 방지하기 위해 패시베이션된 플라즈모닉 금속입자일 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈모닉 금속입자의 패시베이션은 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP)을 사용하여 수행될 수 있다. 상기 플라즈모닉 금속입자는 알루미늄, 구리, 은, 백금 및 금 입자 중에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는, 금 입자일 수 있다. 그러나 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The plasmonic metal particles may be passivated plasmonic metal particles to prevent aggregation and non-specific binding from other molecules. In one embodiment, the passivation of the plasmonic metal particles may be performed using polyvinylpyrrolidone (PVP). The plasmonic metal particles may be any one selected from aluminum, copper, silver, platinum and gold particles, and preferably gold particles. However, the present invention is not necessarily limited thereto.

상기 플라즈모닉 금속입자는 기판 상에 표면개질된 금속 친화성 작용기와 정전기적 인력(electrostatic interaction)을 통해서 안정화될 수 있고, 이를 통해서 기판 상에 고정될 수 있다. 여기서, 고정이란, 기판에 고정된 플라즈모닉 금속입자는 기판 상에 완전히 부착되어 움직일 수 없는 상태가 아닌 기판 상에서 떨어지지는 않되, 외부에서 미소의 물리적인 힘이 가해졌을 때, 기판의 x축, y 축 방향으로 움직일 수 있을 정도를 의미한다.The plasmonic metal particles may be stabilized through electrostatic interaction with a metal affinity functional group surface-modified on the substrate, and thus may be fixed on the substrate. Here, fixation means that the plasmonic metal particles fixed to the substrate are completely attached to the substrate and do not fall on the substrate, which is not in an immovable state, but when a small physical force is applied from the outside, the x-axis of the substrate, y It means the degree to be able to move in the axial direction.

상기 제1 플라즈모닉 금속입자에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 제1 압타머는 상기 플라즈모닉 금속입자가 고정된 기판을 제1 압타머가 포함된 용액에 침지시켜 제조할 수 있다.The first aptamer that specifically binds to the target material bound to the first plasmonic metal particles may be prepared by immersing the substrate on which the plasmonic metal particles are immobilized in a solution containing the first aptamer.

상기 표적물질은 생체 내에 존재하는 생체 분자일 수 있다. 자세하게는, 상기 표적물질은 항체나 압타머와 특이적으로 결합할 수 있는 결합부위가 2가지인 물질 중 DNA, 효소, 바이러스, 트롬빈 및 세포막 단백질 중 어느 하나일 수 있다. 바람직하게는, 상기 표적물질은 트롬빈일 수 있다. The target material may be a biomolecule present in a living body. In detail, the target material may be any one of DNA, enzyme, virus, thrombin, and cell membrane protein among substances having two binding sites capable of specifically binding to an antibody or an aptamer. Preferably, the target material may be thrombin.

상기 표적물질이 트롬빈일 때, 상기 제1 압타머는 15-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide) 또는 29-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)일 수 있다.When the target material is thrombin, the first aptamer may be a 15-mer oligonucleotide (single-stranded oligonucleotide) or a 29-mer oligonucleotide (single-stranded oligonucleotide).

추가적으로, 본 발명의 색 변환 바이오 센서는, 상기 금속 친화성 작용기에 고정된 제2 플라즈모닉 금속입자; 및 상기 제2 플라즈모닉 입자에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 제2 압타머를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1 플라즈모닉 금속입자와 상기 제2 플라즈모닉 금속입자는 같거나 다른 입자이며, 상기 제1 압타머 및 제2 압타머는 서로 상이한 물질일 수 있다.Additionally, the color conversion biosensor of the present invention comprises: a second plasmonic metal particle fixed to the metal affinity functional group; And a second aptamer that specifically binds to the target material bound to the second plasmonic particle. In this case, the first plasmonic metal particle and the second plasmonic metal particle may be the same or different particles, and the first aptamer and the second aptamer may be different materials.

일 실시예에서, 상기 표적물질이 트롬빈일 때, 상기 제1 압타머는 15-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)이며, 제2 압타머는 29-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)일 수 있다.In one embodiment, when the target material is thrombin, the first aptamer may be a 15-mer oligonucleotide, and the second aptamer may be a 29-mer oligonucleotide.

이러한 상기 색 변환 바이오 센서는 상기 표적물질을 포함하는 시료에 노출되는 경우, 상기 표적물질이 상기 제1 압타머와 결합 반응으로 상기 플라즈모닉 금속입자가 응집하여 상기 센서의 색 변환이 일어날 수 있다.When the color conversion biosensor is exposed to a sample containing the target material, the plasmonic metal particles aggregate through a binding reaction between the target material and the first aptamer, thereby causing color conversion of the sensor.

이하에서는, 본 발명은 상기 색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법을 설명한다. 본 발명에서 제공하는 색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법은 두 가지이다.Hereinafter, the present invention describes a method of detecting a target material using the color conversion biosensor. There are two methods of detecting a target substance using the color conversion biosensor provided in the present invention.

먼저, 첫 번째 표적물질 검출 방법은 단일 센싱를 이용하는 것이다. 첫 번째 검출 방법인 색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법은 색 변환 바이오 센서에 시료를 노출시키는 단계; 및 상기 센서의 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계;를 포함한다,First, the first target substance detection method is to use single sensing. The first detection method, a method of detecting a target substance using a color conversion biosensor, includes the steps of exposing a sample to a color conversion biosensor; And confirming a change in local surface plasmon resonance of the sensor.

상기 시료는 검출하고자 하는 표적물질을 포함하는지 검사하고자 하는 시료이다. 바람직하게는, 상기 시료는 생체에서 수득된 시료일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 시료는 혈청일 수 있다.The sample is a sample to be tested whether it contains a target material to be detected. Preferably, the sample may be a sample obtained from a living body, and more preferably, the sample may be a serum.

상기 색 변환 바이오 센서에 시료를 노출시키는 단계는, 상기 센서에 시료를 시료방울 형태로 떨어뜨리거나, 시료에 센서를 갖다 대어 접촉시켜 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 이에 한정하는 것은 아니다.The step of exposing the sample to the color conversion biosensor may be performed by dropping the sample onto the sensor in the form of a sample drop or touching the sample by placing the sensor on the sample. However, the present invention is not limited thereto.

상기 센서의 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계에서, 상기 색 변환 바이오 센서의 색 변환이 일어나는 경우, 표적물질이 검출된 것으로 판단할 수 있다. 상기 색 변환 바이오 센서의 색 변환은 표적물질이 색 변환 바이오 센서의 압타머와 결합하고, 상기 압타머와 결합된 플라즈모닉 나노입자가 기판 상에서 응집되는 현상을 통해서 일어난다. 따라서 색 변환 바이오 센서의 색 변환이 일어나는 경우, 검출하고자 하는 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머에 상기 표적물질이 결합된 것이므로, 시료가 표적물질을 포함하고 있다는 것으로 판단할 수 있는 것이다.In the step of confirming the change in local surface plasmon resonance of the sensor, when the color conversion of the color conversion biosensor occurs, it may be determined that the target material has been detected. The color conversion of the color conversion biosensor occurs through a phenomenon in which the target material binds to the aptamer of the color conversion biosensor, and the plasmonic nanoparticles bound to the aptamer aggregate on the substrate. Therefore, when the color conversion of the color conversion biosensor occurs, since the target material is bound to the aptamer that specifically binds to the target material to be detected, it can be determined that the sample contains the target material.

이 때, 색 변환을 확인하는 방법은 육안으로 색 변화를 확인하거나, 장치를 이용하여 색 변환을 확인할 수 있다.In this case, as a method of checking the color conversion, the color change can be checked with the naked eye or the color conversion can be checked using a device.

일 실시예에서, 혈청에 있는 트롬빈을 검출하고자 할 때, 상기 혈청에 트롬빈이 존재하는 경우에 상기 색 변환 바이오 센서는 빨간색(적색)에서 보라색으로 변환될 수 있다. 이 때, 이용된 상기 색 변환 바이오 센서의 압타머는 29-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide) 또는 29-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. In one embodiment, when detecting thrombin in serum, when thrombin is present in the serum, the color conversion biosensor may change from red (red) to purple. In this case, the aptamer of the color conversion biosensor used may be any one selected from a 29-mer oligonucleotide (single-stranded oligonucleotide) or a 29-mer oligonucleotide (single-stranded oligonucleotide).

두 번째 표적물질 검출 방법은 이중 센싱을 이용하는 것이다. The second target substance detection method is to use double sensing.

본 발명에서 제공하는 두 번째 검출 방법인 색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법은, 색 변환 바이오 센서에 시료를 노출시키는 단계; 상기 단계 이후에, 상기 센서에 제2 압타머가 결합된 제2 플라즈모닉 금속입자를 더 노출시키는 단계; 및 상기 센서의 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계;를 포함한다.The second detection method provided by the present invention, a method for detecting a target substance using a color conversion biosensor, includes: exposing a sample to a color conversion biosensor; After the step, further exposing the second plasmonic metal particles to which the second aptamer is bound to the sensor; And confirming a change in local surface plasmon resonance of the sensor.

상기 제2 압타머가 결합된 제2 플라즈모닉 금속입자를 더 노출시키는 단계에서 상기 제1 압타머에 결합된 표적물질과 상기 제2 압타머가 결합되어 제2 플라즈모닉 금속입자가 기판 상에 고정되어, 상기 색 변환 센서의 기판 상에 제1 플라즈모닉 금속입자 및 제2 플라즈모닉 금속입자가 고정되어, 더 민감하게 센싱할 수 있다.In the step of further exposing the second plasmonic metal particles to which the second aptamer is bound, the target material bound to the first aptamer and the second aptamer are combined to fix the second plasmonic metal particles on the substrate, The first plasmonic metal particles and the second plasmonic metal particles are fixed on the substrate of the color conversion sensor, so that sensing can be performed more sensitively.

이 때, 상기 제1 플라즈모닉 금속입자와 상기 제2 플라즈모닉 금속입자는 같거나 다른 입자이며, 상기 제1 압타머 및 제2 압타머는 서로 상이한 물질일 수 있다.In this case, the first plasmonic metal particle and the second plasmonic metal particle may be the same or different particles, and the first aptamer and the second aptamer may be different materials.

이하에서는, 본 발명의 두 번째 표적물질 검출 방법 이용한 본 발명의 일 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention using the second target substance detection method of the present invention will be described.

혈청에 있는 트롬빈을 검출하고자 할 때, 색 변환 바이오 센서에 사용된 상기 제1 압타머는 15-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)이고, 상기 제1 압타머는 29-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)이고, 상기 금속 친화성 작용기는 아민기를 사용할 수 있다.When detecting thrombin in serum, the first aptamer used in the color conversion biosensor is a 15-mer oligonucleotide, and the first aptamer is a 29-mer oligonucleotide. ), and the metal affinity functional group may be an amine group.

먼저, 검출하고자 하는 혈청을 상기 색 변환 바이오 센서에 시료를 노출시킨다. 바람직하게는, 상기 색 변환 바이오 센서에 혈청 방울로 떨어뜨리거나 상기 혈청에 색 변환 바이오 센서를 갖다 대어 접촉시킬 수 있다. 이 때, 상기 혈청에 트롬빈이 존재하는 경우에, 트롬빈은 제1 압타머와 결합하고, 이로 인하여 제1 플라즈모닉 금속입자가 기판 상에서 응집된다.First, a sample is exposed to the color conversion biosensor for serum to be detected. Preferably, the color conversion biosensor may be dropped as a serum drop, or the color conversion biosensor may be brought into contact with the serum. At this time, when thrombin is present in the serum, thrombin binds to the first aptamer, and thus, the first plasmonic metal particles aggregate on the substrate.

이후에, 상기 색 변환 바이오 센서에 제2 압타머가 결합된 제2 플라즈모닉 금속입자를 더 노출시키는 단계를 수행한다. 이 때, 제2 압타머가 결합된 제2 플라즈모닉 금속입자가 포함된 용액에 상기 색 변환 바이오 센서를 기판에 주입하여 수행될 수 있다. 이 때, 상기 혈청에 트롬빈이 존재하는 경우에, 제1 압타머와 결합된 트롬빈과 제2 압타머가 결합되고, 이를 통하여 제2 압타머와 결합된 플라즈모닉 금속입자가 기판 상에 고정된다.Thereafter, a step of further exposing the second plasmonic metal particles to which the second aptamer is bound to the color conversion biosensor is performed. In this case, it may be performed by injecting the color conversion biosensor into a substrate in a solution containing the second plasmonic metal particles to which the second aptamer is bound. At this time, when thrombin is present in the serum, thrombin and the second aptamer bound to the first aptamer and the second aptamer are bound, through which plasmonic metal particles bound to the second aptamer are fixed on the substrate.

그런 다음, 상기 센서의 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계를 수행한다. 상기 확인은 육안으로 확인하거나 또는 장치를 이용하여 확인할 수 있다. 이 때, 상기 혈청에 트롬빈이 존재하는 경우에 흡수 피크와 적색-편이(red-shift)의 증가를 확인할 수 있다.Then, a step of confirming a change in local surface plasmon resonance of the sensor is performed. The confirmation can be confirmed with the naked eye or by using a device. In this case, when thrombin is present in the serum, an increase in absorption peak and red-shift can be confirmed.

이러한 결과는, 다음과 같은 현상으로 나타날 수 있다. These results can appear as the following phenomena.

혈청에 트롬빈이 존재하는 경우에, 제2 압타머가 결합된 제2 플라즈모닉 금속입자에 더 노출시키는 단계에서, 샌드위치 형태의 구조체(제1 플라즈모닉 금속입자-제1 압타머-트롬빈-제2 압타머-제2 플라즈모닉 금속입자)를 형성하며, 이는 아민기와 플라즈모닉 금속입자 결합력보다 상대적으로 더 강한 플라즈모닉 금속입자와 압타머의 티올기 간의 정전기적 인력을 통해서, 상기 플라즈모닉 금속입자가 색 변환 바이오 센서의 기판의 표면에서 자유로워지며, 상기 플라즈모닉 금속입자의 응집 및 이동을 유발한다. When thrombin is present in the serum, in the step of further exposing the second plasmonic metal particles to which the second aptamer is bound, the structure in the form of a sandwich (first plasmonic metal particles-first aptamer-thrombin-second pressure Tamer-second plasmonic metal particle) is formed, and the plasmonic metal particle is colored through electrostatic attraction between the plasmonic metal particle and the thiol group of the aptamer, which is relatively stronger than the binding force of the amine group and the plasmonic metal particle. It becomes free on the surface of the substrate of the conversion biosensor, causing aggregation and movement of the plasmonic metal particles.

상기 플라즈모닉 금속입자간의 거리가 서로 가까워지며 응집이 일어날수록 국소 표면 플라즈몬 커플링 현상이 증가하여, 흡광 스펙트럼 피크의 변화를 자외선 가시광선 분광법(UV-visible spectrometer) 뿐만 아니라. 시각적으로 검출이 가능할 정도의 현저한 색 변화를 나타낸다.As the distances between the plasmonic metal particles become closer to each other, and as aggregation occurs, the local surface plasmon coupling phenomenon increases, so that the change in the absorption spectrum peak is not only observed by ultraviolet visible light spectroscopy (UV-visible spectrometer). It shows a significant color change that can be detected visually.

이하에서, 구체적인 실시예 및 실험예들를 통해서 본 발명의 색 변환 바이오 센서 및 이를 이용한 표적물질 검출 방법에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a color conversion biosensor of the present invention and a method of detecting a target material using the same will be described in more detail through specific examples and experimental examples. However, the embodiments of the present invention are only some embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

본 발명의 일 실시예 및 실험예들에서 표적물질로 트롬빈을 선정하였다.Thrombin was selected as a target material in one embodiment and experimental examples of the present invention.

본 발명의 일 실시예 및 실험예들에서 사용된 1차 트롬빈 결합 압타머 TBA1(5'-thiolated-TTT TTT TTT TTT TTT GGT TGG TGT GGT TGG-3') 및 2차 트롬빈 결합 압타머 TBA2(5'-thiolated-TTT TTA GTC CGT GGT AGG GCA GGT TGG GGT GAC T-3')는 Bioneer(한국)에 의해 합성되었다. 인간 혈청, 인간 IgG, 오스테오폰틴(osteopontin, OPN), 소 혈청 알부민(bovine serum albumin , BSA), 시트르산삼나트륨(trisodium citrate), 테트라클로로금(III)산 (tetrachloroauric(Ⅲ) acid)(HAuCl4), APTES, 아세테이트 버퍼(acetate buffer)(pH 5.12), 트리스 (2- 카르복시에틸) 포스핀 하이드로클로라이드(Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride)(TCEP), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 에탄올, 및 메탄올은 Sigma-Aldrich(한국)에서 구입했다.Primary thrombin-binding aptamer TBA1 (5'-thiolated-TTT TTT TTT TTT TTT GGT TGG TGT GGT TGG-3') and secondary thrombin-binding aptamer TBA2 (5 '-thiolated-TTT TTA GTC CGT GGT AGG GCA GGT TGG GGT GAC T-3') was synthesized by Bioneer (Korea). Human serum, human IgG, osteopontin (OPN), bovine serum albumin (BSA), trisodium citrate, tetrachloroauric(III) acid) (HAuCl4 ), APTES, acetate buffer (pH 5.12), Tris (2-carboxyethyl) phosphine hydrochloride (Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride) (TCEP), polyvinylpyrrolidone (PVP) , Ethanol, and methanol were purchased from Sigma-Aldrich (Korea).

실시예 1: 색 변환 바이오 센서Example 1: Color conversion biosensor

① 표면개질된 기판의 제조① Manufacturing of surface-modified substrate

100 W 및 50 cm3/min 조건 하에서 산소 플라즈마로 기능화된(functionalized) 유리 커버슬립(18 mm ㅧ 18 mm, 두께 0.12 mm)를 1시간 동안 0.1 %의 APTES 용액으로 처리한 다음 에탄올로 세척하고 질소(N2) 가스를 이용하여 건조시켰고, 120ㅀC에서 2시간 동안 오븐에서 굳혀 APTES로 표면개질된 기판을 얻었다.Under 100 W and 50 cm 3 /min conditions, functionalized glass coverslips (18 mm ㅧ 18 mm, thickness 0.12 mm) were treated with 0.1% APTES solution for 1 hour, followed by washing with ethanol and nitrogen. (N 2 ) It was dried using gas, and solidified in an oven at 120°C for 2 hours to obtain a substrate surface-modified with APTES.

② 금 나노입자(AuNPs)의 제조② Preparation of gold nanoparticles (AuNPs)

AuNPs를 Turkevich's 방법에 따라 합성했다. 금 나노입자를 제조하기 위해 모든 사용된 유리 제품을 나노 입자의 제조하기 전에 30분 동안 아쿠아 레지아(aqua regia) 용액으로 세척했다. 간단히 말해서, 100 mL의 1 mM HAuCl4 용액을 100 ℃에서 격렬히 교반하면서 비등시켜(boiled) 금 전구체 용액을 제조하고, 38.8 mM의 구연산 나트륨(sodium citrate)을 신속하게 상기 금 전구체 용액에 주입함에 따라 혼합 용액의 색이 투명에서 자주색으로 변했다가 붉은색으로 변했다. 그 후, 추가로 40분 동안 더 강하게 교반한 다음 실온으로 냉각시켜 AuNP를 합성시켰다. 합성된 AuNP 용액은 PVP로 패시베이션하여 다른 분자로부터 응집 및 비 특이적 결합을 방지하였다.AuNPs were synthesized according to Turkevich's method. All used glass articles to make gold nanoparticles were washed with an aqua regia solution for 30 minutes prior to preparation of the nanoparticles. Briefly, 100 mL of 1 mM HAuCl 4 solution was boiled with vigorous stirring at 100° C. to prepare a gold precursor solution, and 38.8 mM sodium citrate was rapidly injected into the gold precursor solution. The color of the mixed solution changed from transparent to purple and then red. Then, the mixture was further stirred for an additional 40 minutes and then cooled to room temperature to synthesize AuNP. The synthesized AuNP solution was passivated with PVP to prevent aggregation and non-specific binding from other molecules.

③ TBA1 및 TBA2 용액의 제조③ Preparation of TBA1 and TBA2 solutions

TBA1 용액은 TBA1(0.1 μL, 0.5 mM), TCEP(0.1 μL, 10 mM) 및 아세테이트 완충제(pH 5.12, 0.1 μL, 500 mM)를 증류수에 용해시켜 3 mL 혼합용액을 얻은 후 컨쥬케이션(conjugation)전에 1시간 동안 보관하여 TBA1 용액을 제조했다.TBA1 solution was prepared by dissolving TBA1 (0.1 μL, 0.5 mM), TCEP (0.1 μL, 10 mM) and acetate buffer (pH 5.12, 0.1 μL, 500 mM) in distilled water to obtain a 3 mL mixed solution, and then conjugation. It was stored for 1 hour before to prepare a TBA1 solution.

TBA2 용액은 TBA2 (0.1 μL, 0.5 mM), TCEP (0.1 μL, 10 mM) 및 아세테이트 완충액 (pH 5.12, 0.1 μL, 500 mM)을 증류수에 용해시켜 3-mL 용액을 얻은 후, 미리 준비된 AuNPs와 공액(conjugation)하기 전에 압타머의 이황화물 그룹(disulfide group)으로 분할하기 위해 1시간 동안 유지시켜 TBA2 용액을 제조했다.TBA2 solution was prepared by dissolving TBA2 (0.1 μL, 0.5 mM), TCEP (0.1 μL, 10 mM), and acetate buffer (pH 5.12, 0.1 μL, 500 mM) in distilled water to obtain a 3-mL solution. Before conjugation, TBA2 solution was prepared by holding for 1 hour in order to divide into disulfide groups of aptamers.

④ 색 변환 바이오 센서의 제조④ Manufacturing of color conversion biosensor

상기에서 제조된 APTES 으로 표면개질된 기판을 밤새 AuNP를 포함하는 용액에 침지시켜 AuNP-고정화된 기판을 제조하였다. 상기 AuNP-고정화된 기판을 16 시간 동안 TBA1 용액 (3mL, 16.6nM)에 침지시켜 TBA1과 AuNP를 결합시키고, 그런 다음 증류수로 세척하고 질소로 건조시켜, 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 바이오 센서를 제조하였다. 상기 제조된 색 변환 바이오 센서는 AuNP-TBA1 센서라 칭하였고, AuNP에 TBA1이 결합된 입자의 모습을 AuNP-TBA1 입자라고 칭하였다.The substrate surface-modified with APTES prepared above was immersed in a solution containing AuNP overnight to prepare an AuNP-immobilized substrate. The AuNP-immobilized substrate was immersed in a TBA1 solution (3 mL, 16.6 nM) for 16 hours to combine TBA1 and AuNP, then washed with distilled water and dried with nitrogen, color conversion bio according to an embodiment of the present invention. The sensor was prepared. The prepared color conversion biosensor was referred to as an AuNP-TBA1 sensor, and the appearance of the particles in which TBA1 was bound to AuNP was referred to as AuNP-TBA1 particles.

또한, 상기에서 제조된 AuNP 2mL 용액을 TBA2 용액과 혼합하여 혼합용액을 제조하고 16 시간 동안 AuNP 및 TBA2를 결합시켰다. 이어서, 상기 혼합용액을 23 내지 25 ℃ 하에서 17,000 rpm으로 각각 15 분 동안 2 회 원심 분리하여 과잉의 비 접합된 TBA2를 제거하여 AuNP 상에 TBA2가 결합된 AuNP-TBA2 입자를 제조하였다.In addition, the 2mL solution of AuNP prepared above was mixed with the TBA2 solution to prepare a mixed solution, and AuNP and TBA2 were combined for 16 hours. Subsequently, the mixed solution was centrifuged twice for 15 minutes at 17,000 rpm at 23 to 25° C. to remove excess unconjugated TBA2 to prepare AuNP-TBA2 particles having TBA2 bound on AuNP.

실험예 1: 색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 분석Experimental Example 1: Target substance detection analysis using a color conversion biosensor

먼저, 실시예 1에 따라 제조된 AuNP-TBA1 센서에 트롬빈 (500 μL, 1-10 ㎍/mL)을 주입하고, 30분 동안 인큐베이션하여 제1 단계를 수행한 다음, 상기 제1 단계가 수행된 상기 센서에 감도를 높이기 위해 500μL의 AuNP-TBA2 입자가 포함된 용액을 주입하는 제2 단계를 수행하여 이중 결합 검출을 실시하였다. 모든 실험을 3번 반복하여 수행하였다. 상기 각각의 단계에서, 400-900 nm의 파장에서 UV-vis 분광기에 의해 LSPR 신호를 검출하였으며, 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 이미지를 얻었고, 그 결과를 도 1 및 2에 나타낸다.First, thrombin (500 μL, 1-10 μg/mL) was injected into the AuNP-TBA1 sensor prepared according to Example 1, and incubated for 30 minutes to perform the first step, and then the first step was performed. In order to increase the sensitivity to the sensor, a second step of injecting a solution containing 500 μL of AuNP-TBA2 particles was performed to perform double bond detection. All experiments were performed by repeating 3 times. In each of the above steps, the LSPR signal was detected by a UV-vis spectrometer at a wavelength of 400-900 nm, and images were obtained using a scanning electron microscope (SEM), and the results are shown in FIGS. 1 and 2.

먼저, 도 1를 참조하면, 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 통해 금 나노 입자가 응집됨을 확인할 수 있고 상기 응집을 통해 센서의 색이 보라색으로 변화됨(도 1의 주사 전자 현미경 이미지 각각의 오른쪽 상단 이미지)을 확인할 수 있다. 또한, UV 스펙트럼을 통해 흡광량의 증가 및 흡광 스페트럼의 적색 편이가 유도되었음을 확인할 수 있다.First, referring to FIG. 1, it can be confirmed that gold nanoparticles are aggregated through a scanning electron microscope (SEM) image, and the color of the sensor is changed to purple through the aggregation (the upper right image of each of the scanning electron microscope images of FIG. 1 )can confirm. In addition, it can be confirmed that an increase in the amount of absorbance and a red shift of the absorbance spectrum were induced through the UV spectrum.

이를 통해서, AuNP-TBA1 센서와 트롬빈을 접촉시키는 제1 단계를 통해서 AuNP 가 응집되는 것을 알 수 있다. 또한, AuNP-TBA2 입자를 접촉시키는 제2 단계를 통해서, 트롬빈 분자가 AuNP-TBA1 입자와 AuNP-TBA2 입자의 링커로서 작용하여 분자간의 가교(cross-linking)를 유도하여 AUNP-TBA1-트롬빈-TBA2-AUNP 샌드위치 복합체를 형성하고, 흡수 피크와 적색 편이의 증가를 추가로 유도할 수 있음을 알 수 있다.Through this, it can be seen that AuNPs aggregate through the first step of contacting the AuNP-TBA1 sensor with thrombin. In addition, through the second step of contacting the AuNP-TBA2 particles, the thrombin molecule acts as a linker between the AuNP-TBA1 particles and the AuNP-TBA2 particles to induce cross-linking between the molecules, resulting in AUNP-TBA1-thrombin-TBA2. It can be seen that the -AUNP sandwich complex can be formed and an increase in the absorption peak and red shift can be further induced.

도 2를 참조하면, (a)에서 AuNPs의 흡수 피크와 AuNP에 TBA1을 결합시키고 난 후의 흡수 피크를 비교해보면, AuNP에 TBA1을 결합시키고 난 후의 흡광피크가 적색 편이된 것을 확인할 수 있다. 이는 TBA1의 결합으로 인하여 AuNP 표면의 굴절률 변화로 하였고, 이와 같은 이유로 흡광 피크가 적색 편이된 것으로 예상할 수 있다.Referring to FIG. 2, when comparing the absorption peak of AuNPs in (a) and the absorption peak after TBA1 is bonded to AuNP, it can be seen that the absorption peak after TBA1 is bonded to AuNP is shifted red. This was set as a change in the refractive index of the AuNP surface due to the binding of TBA1, and for this reason, it can be expected that the absorption peak is shifted red.

(b)에서는, AuNPs 흡광 피크와 비교하여, AuNP에 대한 PVP 패시베이션의 흡수 피크는 적색 편이된 것을 확인할 수 있고, 이어서, TBA2의 결합으로 추가적인 적색 편이가 유도된 것을 확인할 수 있다.In (b), compared with the absorption peak of AuNPs, it can be seen that the absorption peak of PVP passivation for AuNPs has a red shift, and then, it can be confirmed that an additional red shift is induced by binding of TBA2.

실험예 2: 표적물질 분석Experimental Example 2: Target material analysis

상기와 같이 실시예 1에 따라 제조된 색 변환 바이오 센서에 대해서, 다양한 농도의 트롬빈(500 μL, 1-10 ㎍/mL)을 사용하여 검출을 실시하였고, 검출 한계는 공백의 피크 위치로부터 벗어난 피크 이동(peak shift)의 평균값으로 계산하였다. 그 결과를 도 3에 나타낸다.For the color conversion biosensor prepared according to Example 1 as described above, detection was performed using various concentrations of thrombin (500 μL, 1-10 μg/mL), and the detection limit was a peak deviated from the blank peak position. It was calculated as the average value of the peak shift. The results are shown in FIG. 3.

도 3을 참조하면, 약 520 nm에서의 특성 LSPR은 트롬빈 농도에 비례하는 유도된 AuNP 응집에 의해 흡광도가 증가하면서 적색 편이된 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the characteristic LSPR at about 520 nm is red shifted as the absorbance increases due to the induced AuNP aggregation proportional to the thrombin concentration.

도 3의 (a) AuNP-TBA1 센서와 트롬빈을 접촉시키는 제1 단계(STEP 1)에서, 트롬빈의 농도가 증가할수록 흡광도가 증가하고, AuNP LSPR의 흡광 스펙트럼의 적색 편이가 유도된 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는, AuNP-TBA1 센서의 TBA1-트롬빈-TBA1의 연결이 형성되어 AuNP의 응집이 유도되어 나타난 것이다.In Figure 3 (a) in the first step (STEP 1) of contacting the AuNP-TBA1 sensor with thrombin, as the concentration of thrombin increases, the absorbance increases, and it can be seen that the red shift of the absorption spectrum of AuNP LSPR is induced. . These results show that the TBA1-thrombin-TBA1 connection of the AuNP-TBA1 sensor is formed and the aggregation of AuNP is induced.

도 3의 (b) 상기 제1 단계 이후에 AuNP-TBA2 입자를 접촉시키는 제2 단계(STEP 2)에서, 흡광 스펙트럼의 적색이동 및 강도가 증가함을 확인할 수 있는데, 이는 색 변환 바이오 센서의 기판에 결합된 AuNP의 수가 증가하고 AuNP 응집 정도가 증가하여 크게 향상된 것이다.3B) In the second step (STEP 2) of contacting the AuNP-TBA2 particles after the first step, it can be seen that the red shift and intensity of the absorption spectrum increase, which is the substrate of the color conversion biosensor. This is greatly improved by increasing the number of AuNPs bound to and increasing the degree of AuNP aggregation.

도 3의 (c)에서는 농도에 따른 바이오 센서의 색 변화를 확인할 수 있으며, 낮은 트롬빈 농도에서도 바이오 센서의 색이 변화하여 검출할 수 있음을 알 수 있다.In (c) of FIG. 3, it is possible to check the color change of the biosensor according to the concentration, and it can be seen that the color of the biosensor is changed and detected even at a low thrombin concentration.

도 3의 (d)에서는 AuNP-TBA1 센서를 사용하였을 때(STEP 1)보다 AuNP-TBA1 센서 및 AuNP-TBA2 입자를 함께 사용했을 때(STEP 2)의 피크 이동이 더 크게 향상됨을 확인할 수 있다. 10 ㎍/mL 트롬빈 농도에서, 피크 이동은 AuNP-TBA1 센서 및 AuNP-TBA2 입자를 함께 사용한 경우(STEP 2), AuNP-TBA1 센서를 사용한 검출의 경우(STEP 1)보다 약 4배 큰 것을 확인할 수 있다. 또한, AuNP-TBA1 센서를 사용한 경우(STEP 1) 검출 한계는 3.94 ㎍/mL 인 반면, AuNP-TBA1 센서 및 AuNP-TBA2 입자를 함께 사용한 경우(STEP 2)를 함께 사용한 경우, 1.33 ㎍/mL로 STEP 1보다 약 3 배 낮은 것을 확인할 수 있다. In (d) of FIG. 3, it can be seen that the peak shift of the AuNP-TBA1 sensor and the AuNP-TBA2 particle together (STEP 2) is significantly improved than when the AuNP-TBA1 sensor is used (STEP 1). At 10 μg/mL thrombin concentration, it can be seen that the peak shift is about 4 times larger than when the AuNP-TBA1 sensor and AuNP-TBA2 particles are used together (STEP 2) and the detection using the AuNP-TBA1 sensor (STEP 1). have. In addition, when the AuNP-TBA1 sensor is used (STEP 1), the detection limit is 3.94 μg/mL, whereas when the AuNP-TBA1 sensor and AuNP-TBA2 particles are used together (STEP 2), the detection limit is 1.33 μg/mL. It can be seen that it is about 3 times lower than that of STEP 1.

이를 통해서, 단일 센서를 이용했을 때 보다 이중 센서를 사용했을 때 향상된 검출 민감도 및 낮은 검출 한계를 갖는다는 것을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the detection sensitivity and lower detection limit are improved when the dual sensor is used than when the single sensor is used.

실험예 3: 색 변환 바이오 센서의 표적물질 결합 특이성 분석Experimental Example 3: Analysis of target substance binding specificity of color conversion biosensor

본 발명의 색 변환 바이오 센서의 트롬빈에 대한 결합 특이성을 분석하기 위해, 실시예 1에 따라 제조된 색 변환 바이오 센서를 이용하여 트롬빈 및 다양한 간섭 분석 물질(IgG, OPN, BSA 및 이들의 복합 혼합물)을 10 ㎍/mL 농도로 주입하여 다른 생체 분자에 의한 간섭에 따른 영향을 확인하였고, 모든 실험은 3회 반복 수행되어 평균값을 얻었다. 그 결과를 도 4에 나타낸다.In order to analyze the binding specificity of the color conversion biosensor of the present invention to thrombin, thrombin and various interference analytes (IgG, OPN, BSA and complex mixtures thereof) using the color conversion biosensor prepared according to Example 1 Was injected at a concentration of 10 μg/mL to confirm the effect of interference by other biomolecules, and all experiments were repeated three times to obtain an average value. The results are shown in FIG. 4.

도 4를 참조하면, (A)에서 트롬빈에 대한 높은 선택성을 갖는 것을 확인할 수 있고, (B)에서 첨가된 트롬빈의 농도가 증가할수록 피크 이동이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 간섭 물질의 존재 하에 바이오 센서의 LSPR 신호의 변화가 관찰되었지만 이는 통계적으로 허용 가능한 범위(p <0.05)이내이므로, 간섭 물질의 존재 하에서도 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 바이오 센서는 표적물질과 결합 특이성을 갖는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that (A) has high selectivity to thrombin, and in (B), as the concentration of thrombin added increases, the peak shift increases. A change in the LSPR signal of the biosensor was observed in the presence of an interfering substance, but this is within a statistically acceptable range (p <0.05), so even in the presence of an interfering substance, the biosensor manufactured according to an embodiment of the present invention is It can be seen that it has a binding specificity.

실시예 4: 색 변환 바이오 센서의 바이오 센서의 임상 적용성 평가Example 4: Evaluation of the clinical applicability of the biosensor of the color conversion biosensor

본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 색 변환 바이오 센서의 임상 적용성을 평가하기 위해, 100배 희석 시킨 인간 혈청 시료에 다양한 농도 (1, 3, 5, 7 및 10 ㎍/mL)의 트롬빈을 희석된 인간 혈청에 첨가하여 표적물질 용액을 제조하였다. 상기 표적물질 용액을 본 발명의 색 변환 바이오 센서에 주입시키고, 하기의 식 1을 이용하여 회수율(%)을 계산하였다. 그 결과를 하기의 표 1에 나타냈다.In order to evaluate the clinical applicability of the color conversion biosensor prepared according to an embodiment of the present invention, various concentrations of thrombin (1, 3, 5, 7 and 10 μg/mL) were added to 100-fold diluted human serum samples. A target substance solution was prepared by adding to the diluted human serum. The target material solution was injected into the color conversion biosensor of the present invention, and the recovery rate (%) was calculated using Equation 1 below. The results are shown in Table 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

혈청 샘플
(Serum sample)
Serum sample
(Serum sample)
첨가(Added)
(μg/mL)
Added
(μg/mL)
측정(Measured) (μg/mL)Measured (μg/mL) 회수율(Recovery) (%)Recovery (%)
1One 1One 1.081.08 107.76107.76 22 33 2.082.08 67.0267.02 33 55 5.225.22 104.35104.35 44 77 7.847.84 112.02112.02 55 1010 9.599.59 95.9195.91

표 1을 참조하면, 다섯 개의 시험된 혈청 샘플에서 평균 94.4%의 회수율을 나타냈다. 사람의 혈청 샘플의 복잡성은 트롬빈에 대한 큰 영향을 미치고, 결과적으로 바이오 센서의 감도에 영항을 미칠 수 있다. 상기 표1 과 같은 결과를 통해서, 본 발명의 색 변환 바이오 센서를 이용하는 경우에 복잡한 생물학적 시료에서도 높은 민감도를 가지므로, 상기 바이오 센서의 임상적 적용이 유망함을 예상할 수 있다.Referring to Table 1, the five tested serum samples showed an average recovery rate of 94.4%. The complexity of human serum samples can have a major impact on thrombin and, consequently, the sensitivity of the biosensor. From the results shown in Table 1, since the color conversion biosensor of the present invention has high sensitivity even in a complex biological sample, it can be expected that clinical application of the biosensor is promising.

본 발명의 실험예들을 통해서, 본 발명의 색 변환 바이오 센서를 이용하는 경우 스펙트럼 신호 및 피크 이동이 크게 향상되어 높은 민감도를 갖는 것을 확인할 수 있고, 육안으로 검출 가능한 색 변화를 확인하여 간편하게 검출할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 색 변환 바이오 센서를 이용하여 트롬빈을 검출하는 경우, 3μg/mL의 낮은 트롬빈 농도에서도 색 변환을 통해 육안으로 검출할 수 있다. 표적물질이 트롬빈일 때, 본 발명의 색 변환 바이오 센서를 이용한 트롬빈의 검출 한계는 1.33 μg / mL 로 나타남을 확인할 수 있다. 이러한 결과는, 본 발명의 이중 센서를 이용한 검출 방법을 사용한 경우, 단일 센서를 이용한 검출 방법보다 3 배 낮아서 향상된 감도 및 검출 효율을 보여줌을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 색 변환 바이오 센서를 이용한 분석은 표적물질의 탁월한 특이성 및 임상적 적용성을 나타냈다.Through the experimental examples of the present invention, when the color conversion biosensor of the present invention is used, it can be confirmed that the spectral signal and peak shift are greatly improved to have high sensitivity, and it can be easily detected by checking the color change detectable with the naked eye. Can be seen. In addition, when thrombin is detected using the color conversion biosensor of the present invention, it can be detected visually through color conversion even at a low thrombin concentration of 3 μg/mL. When the target material is thrombin, it can be seen that the detection limit of thrombin using the color conversion biosensor of the present invention is 1.33 μg/mL. These results can be seen that when the detection method using the dual sensor of the present invention is used, it is three times lower than that of the detection method using a single sensor, thus showing improved sensitivity and detection efficiency. In addition, the analysis using the color conversion biosensor of the present invention showed excellent specificity and clinical applicability of the target material.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can.

Claims (16)

금속 친화성 작용기로 표면개질된 기판;
상기 금속 친화성 작용기에 고정된 제1 플라즈모닉 금속입자; 및
상기 제1 플라즈모닉 금속입자에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 제1 압타머를 포함하는,
색 변환 바이오 센서.
A substrate surface-modified with a metal affinity functional group;
A first plasmonic metal particle immobilized on the metal affinity functional group; And
Containing a first aptamer that specifically binds to a target material bound to the first plasmonic metal particle,
Color conversion biosensor.
제1항에 있어서,
상기 센서가 상기 표적물질을 포함하는 시료에 노출되는 경우, 상기 표적물질이 상기 제1 압타머와 결합 반응으로 상기 플라즈모닉 금속입자가 응집하여 상기 센서의 색 변환이 일어나는,
색 변환 바이오 센서.
The method of claim 1,
When the sensor is exposed to a sample containing the target material, the plasmonic metal particles aggregate as a result of a binding reaction of the target material with the first aptamer to cause color conversion of the sensor,
Color conversion biosensor.
제1항에 있어서,
상기 금속 친화성 작용기는 아민(amine)기, 티올(thiol)기, 비닐(viny)기, 시아노(cyano)기 및 카르복실(Carboxyl)기 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
색 변환 바이오 센서.
The method of claim 1,
The metal affinity functional group is characterized in that any one selected from an amine group, a thiol group, a vinyl group, a cyano group and a carboxyl group,
Color conversion biosensor.
제1항에 있어서,
상기 금속 친화성 작용기는 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane, APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-Aminopropyl)trimethoxysilane, APTMS) 및 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란(3-Mercaptopropyltrimethoxysilane) 중에서 선택된 어느 하나의 작용기인,
색 변환 바이오 센서.
The method of claim 1,
The metal affinity functional group is 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), 3-aminopropyltrimethoxysilane (3-Aminopropyl)trimethoxysilane, APTMS), and 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane ( 3-Mercaptopropyltrimethoxysilane), which is any one functional group selected from,
Color conversion biosensor.
제1항에 있어서,
상기 플라즈모닉 금속입자는 알루미늄, 구리, 은, 백금 및 금 입자 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
색 변환 바이오 센서.
The method of claim 1,
The plasmonic metal particle is characterized in that any one selected from aluminum, copper, silver, platinum and gold particles,
Color conversion biosensor.
제1항에 있어서,
상기 표적물질은 항체나 압타머와 특이적으로 결합할 수 있는 결합부위가 2가지인 물질 중 DNA, 효소, 바이러스, 트롬빈 및 세포막 단백질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
색 변환 바이오 센서.
The method of claim 1,
The target material is characterized in that any one of DNA, enzyme, virus, thrombin, and cell membrane protein among substances having two binding sites capable of specifically binding to antibodies or aptamers,
Color conversion biosensor.
제1항에 있어서,
상기 표적물질은 트롬빈(Thrombin)이며,
상기 제1 압타머는 15-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide) 또는 29-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)인,
색 변환 바이오 센서.
The method of claim 1,
The target material is thrombin,
The first aptamer is a 15-mer oligonucleotide (single-stranded oligonucleotide) or a 29-mer oligonucleotide (single-stranded oligonucleotide),
Color conversion biosensor.
제1항에 있어서,
상기 금속 친화성 작용기에 고정된 제2 플라즈모닉 금속입자; 및
상기 제2 플라즈모닉 입자에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 제2 압타머를 더 포함하고,
상기 제1 플라즈모닉 금속입자와 상기 제2 플라즈모닉 금속입자는 같거나 다른 입자이며,
상기 제1 압타머 및 제2 압타머는 서로 상이한 물질인 것을 특징으로 하는,
색 변환 바이오 센서.
The method of claim 1,
Second plasmonic metal particles immobilized on the metal affinity functional group; And
Further comprising a second aptamer that specifically binds to the target material bound to the second plasmonic particles,
The first plasmonic metal particle and the second plasmonic metal particle are the same or different particles,
The first aptamer and the second aptamer are characterized in that the material is different from each other,
Color conversion biosensor.
제8항에 있어서,
상기 표적물질은 트롬빈(Thrombin)이며,
상기 제1 압타머는 15-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)이고,
상기 제1 압타머는 29-mer 올리고 뉴클레오타이드(single-stranded oligonucleotide)인,
색 변환 바이오 센서.
The method of claim 8,
The target material is thrombin,
The first aptamer is a 15-mer oligonucleotide (single-stranded oligonucleotide),
The first aptamer is a 29-mer oligonucleotide (single-stranded oligonucleotide),
Color conversion biosensor.
제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 색 변환 바이오 센서에 시료를 노출시키는 단계; 및
상기 센서의 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계;를 포함하는,
색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법.
Exposing the sample to the color conversion biosensor according to any one of claims 1 to 9; And
Including; confirming the local surface plasmon resonance change of the sensor,
Target substance detection method using color conversion biosensor.
제10항에 있어서,
상기 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계에서,
상기 센서의 색 변환이 일어나는 경우, 표적물질이 검출된 것으로 판단되는,
색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법.
The method of claim 10,
In the step of confirming the local surface plasmon resonance change,
When the color conversion of the sensor occurs, it is determined that the target material has been detected,
Target substance detection method using color conversion biosensor.
제10항에 있어서,
상기 시료는 혈청이며,
상기 표적물질은 트롬빈인 것을 특징으로 하는,
색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법.
The method of claim 10,
The sample is serum,
The target material is characterized in that thrombin,
Target substance detection method using color conversion biosensor.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 색 변환 바이오 센서에 시료를 노출시키는 단계;
상기 단계 이후에, 상기 센서에 제2 압타머가 결합된 제2 플라즈모닉 금속입자를 더 노출시키는 단계; 및
상기 센서의 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계;를 포함하는,
색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법.
Exposing the sample to the color conversion biosensor according to any one of claims 1 to 7;
After the step, further exposing the second plasmonic metal particles to which the second aptamer is bound to the sensor; And
Including; confirming the local surface plasmon resonance change of the sensor,
Target substance detection method using color conversion biosensor.
제13항에 있어서,
상기 제1 플라즈모닉 금속입자와 상기 제2 플라즈모닉 금속입자는 같거나 다른 입자이며,
상기 제1 압타머 및 제2 압타머는 서로 상이한 물질인,
색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법.
The method of claim 13,
The first plasmonic metal particle and the second plasmonic metal particle are the same or different particles,
The first aptamer and the second aptamer are different materials from each other,
Target substance detection method using color conversion biosensor.
제13항에 있어서,
상기 국소 표면 플라즈몬 공명 변화를 확인하는 단계에서,
상기 센서의 색 변환이 일어나는 경우, 표적물질이 검출된 것으로 판단되는,
색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법.
The method of claim 13,
In the step of confirming the local surface plasmon resonance change,
When the color conversion of the sensor occurs, it is determined that the target material has been detected,
Target substance detection method using color conversion biosensor.
제13항에 있어서,
상기 시료는 혈청이며,
상기 표적물질은 트롬빈인 것을 특징으로 하는,
색 변환 바이오 센서를 이용한 표적물질 검출 방법.
The method of claim 13,
The sample is serum,
The target material is characterized in that thrombin,
Target substance detection method using color conversion biosensor.
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Analytica Chimica Acta, vol.1028, pp.66-76 (2018.04.21.) 1부.* *

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