KR20210045739A - Colorimetric sensor detecting the target, and preparation method of thereof - Google Patents

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황은희
이원정
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Abstract

The present invention relates to a colorimetric sensor detecting a target material and a manufacturing method thereof. The colorimetric sensor comprises: a substrate surface-modified with an amine functional group; tricosadiynoic acid (TCDA) liposomes immobilized to the amine functional group; plasmonic metal particles immobilized on the surface of the TCDA liposome; and an aptamer that specifically binds to the target material immobilized to the surface of the TCDA liposome.

Description

표적물질을 검출하는 색 변환 센서, 및 이의 제조방법{COLORIMETRIC SENSOR DETECTING THE TARGET, AND PREPARATION METHOD OF THEREOF}A color conversion sensor for detecting a target substance, and a manufacturing method thereof TECHNICAL FIELD [COLORIMETRIC SENSOR DETECTING THE TARGET, AND PREPARATION METHOD OF THEREOF}

본 발명은 표적물질을 검출하는 색 변환 센서, 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공액 고분자(conjugated polymer)인 12-트리코사디노익산(12-Tricosadiynoic acid, TCDA)의 광학 특성을 이용하여 표적물질을 검출하는 색 변환 센서, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a color conversion sensor for detecting a target material, and a method for manufacturing the same, and more specifically, using the optical properties of 12-Tricosadiynoic acid (TCDA), a conjugated polymer. Thus, it relates to a color conversion sensor for detecting a target material, and a method of manufacturing the same.

플라즈모닉 나노 입자의 광학 및 전기적 특성을 향상시키기 위해서 플라즈모닉 나노 입자와 공액 고분자를 결합하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 공액 고분자 중에서도, 폴리디아세틸렌(polydiacetylene, 이하에서 PDA라 함)은 색 변화(colorimetric transition)를 이용하기 위해 널리 연구되어 왔다. PDA의 이러한 특성은 온도, 화학 물질, pH, 리간드 수용체 상호작용(ligand receptor interaction) 및 기계적 응력과 같은 자극에 의한 접합된 주쇄의 양측 사슬의 구조 변형에 기인한다.In order to improve the optical and electrical properties of plasmonic nanoparticles, studies are being conducted to combine plasmonic nanoparticles and conjugated polymers. Among these conjugated polymers, polydiacetylene (hereinafter referred to as PDA) has been widely studied to utilize a colorimetric transition. This characteristic of PDA is due to structural modifications of both chains of the conjugated backbone by stimuli such as temperature, chemicals, pH, ligand receptor interaction and mechanical stress.

액상에서는, TCDA 리포좀 내에서 리포좀 내 반발력과 리포좀 결합 응집 변형의 척수 결합 TCDA 측쇄의 구조 변화에 의해 PDA의 색 변화(color transition)가 유도되어 TCDA의 강한 광학적 전이를 유도한다. 또한, 고체상과 비교하여, 고정된 표면적에서보다 더 높은 농도의 PDA 리포좀이 감지 구성 요소 상에서 이용 가능할 수 있다. 따라서 PDA 기반 센서는 주로 액상 분석을 채택하고 있다, 그러나 액상 센서보다 고체상 센서가 더 실용적이고, 이는 고체상 접근을 위해 PDA의 광학적 전이를 증가시키는 수단을 찾는 것을 필요로 하므로, 감지 플랫폼의 광학 공명을 향상시키기 위해 금 나노 입자(AuNP)와 같은 플라즈모닉 나노 입자를 도입하는 연구가 진행되고 있다. In the liquid phase, the color transition of PDA is induced by the repulsion in the liposome and the structural change of the spinal cord-coupled TCDA side chain of the liposome-binding agglutination modification within the TCDA liposome, leading to a strong optical transition of TCDA. Further, compared to the solid phase, higher concentrations of PDA liposomes may be available on the sensing component than at a fixed surface area. Therefore, PDA-based sensors mainly adopt liquid phase analysis, but the solid phase sensor is more practical than the liquid phase sensor, which requires finding a means to increase the optical transition of the PDA for solid phase access, thus reducing the optical resonance of the sensing platform. In order to improve, research is being conducted to introduce plasmonic nanoparticles such as gold nanoparticles (AuNP).

연구들 중 하나는, 신호 향상을 목적으로 부가적인 기계적 자극제로서 PDA에 AuNP를 도입하여 PDA의 신호 강화를 조사하는 연구이다. 그러나 타켓 물질에 대한 신호 향상을 위해 샌드위치 방법(sandwich method)와 같은 추가적인 반응 단계를 필요로 하는 문제점이 있다. 또한, PDA 센서에서 AuNP의 이용의 또 다른 예로, AuNP에 자체 조립 된 디아세틸렌(diacetylene)을 사용하는 방법도 있으나, AuNP를 표면에 디아세틸렌이 존재하기 때문에 디아세틸렌 변형된 AuNP를 견고한 플랫폼에 적용하는 것은 매우 어려운 문제점이 있다.One of the studies is to investigate the signal enhancement of PDA by introducing AuNP into PDA as an additional mechanical stimulator for the purpose of signal enhancement. However, there is a problem in that an additional reaction step such as a sandwich method is required to improve a signal for a target material. In addition, as another example of the use of AuNP in PDA sensors, there is also a method of using diacetylene self-assembled on AuNP, but since diacetylene exists on the surface of AuNP, diacetylene-modified AuNP is applied to a robust platform. There is a problem that is very difficult to do.

본 발명의 일 목적은 폴리디아세틸렌계 고분자 및 플라즈모닉 금속 입자를 포함하여 색 변화 정도가 향상된 표적물질을 검출하는 색 변환 센서들을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide color conversion sensors for detecting a target material having an improved degree of color change, including polydiacetylene-based polymers and plasmonic metal particles.

본 발명의 다른 목적은 상기 표적물질을 검출하는 색 변환 센서의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a color conversion sensor that detects the target material.

본 발명의 일 목적을 위한 표적물질을 검출하는 색 변환 센서는 아민 작용기로 표면개질된 기판; 상기 아민 작용기에 고정된 트리코사디노익산(Tricosadiynoic acid, TCDA) 리포좀; 상기 10,12-트리코사디노익산(10,12-Tricosadiynoic acid) 리포좀 표면에 고정된 플라즈모닉 금속 입자; 및 상기 TCDA 리포좀 표면에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머;를 포함한다.A color conversion sensor for detecting a target material for an object of the present invention includes a substrate surface-modified with an amine functional group; Tricosadiynoic acid (TCDA) liposomes immobilized on the amine functional group; Plasmonic metal particles immobilized on the surface of the 10,12-Tricosadiynoic acid liposome; And an aptamer that specifically binds to a target substance bound to the surface of the TCDA liposome.

상기 리포좀이란, 쉘(shell)은 TCDA로 형성되어 있으며, 가운데(core)가 비어 있는 중공의 형태일 수 있다.The liposome is a shell formed of TCDA, and may have a hollow shape with an empty core.

일 실시예에서, 상기 센서가 상기 표적물질을 포함하는 시료에 노출되는 경우, 상기 표적물질이 상기 압타머와의 결합 반응으로 상기 TCDA 리포좀에 기계적 응력(Mechanical Stress)을 부가하여 상기 센서의 색 변환이 일어날 수 있다.In one embodiment, when the sensor is exposed to a sample containing the target material, the target material is subjected to a binding reaction with the aptamer and a mechanical stress is added to the TCDA liposome to convert the color of the sensor. This can happen.

일 실시예에서, 상기 플라즈모닉 금속 입자는 상기 10,12-트리코사디노익산(10,12-Tricosadiynoic acid) 리포좀 표면에 서로 접촉하지 않도록 일정 간격으로 이격되고, 상기 TCDA 리포좀 표면이 일부 노출될 수 있다.In one embodiment, the plasmonic metal particles are spaced apart at regular intervals so as not to contact each other on the surface of the 10,12-Tricosadiynoic acid liposome, and the surface of the TCDA liposome may be partially exposed. have.

일 실시예에서, 상기 플라즈모닉 금속 입자는 아민 작용기로 표면개질된 것일 수 있다.In one embodiment, the plasmonic metal particles may be surface-modified with an amine functional group.

일 실시예에서, 상기 플라즈모닉 금속 입자는 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 압타머는 아민 또는 싸이올(thiol) 작용기를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the aptamer may include an amine or thiol functional group.

일 실시예에서, 상기 표적물질은 리셉터가 존재하는 트롬빈, DNA, 효소, 바이러스 및 세포막 단백질일 수 있다.In one embodiment, the target material may be thrombin, DNA, enzyme, virus, and cell membrane protein in which a receptor is present.

일 실시예에서, 상기 표적물질은 트롬빈이며, 상기 압타머는 DNA 올리고뉴클레오타이드일 수 있다.In one embodiment, the target material is thrombin, and the aptamer may be a DNA oligonucleotide.

본 발명의 다른 목적을 위한 표적물질을 검출하는 색 변환 센서는 플라즈모닉 금속 입자가 코팅된 기판; 상기 플라즈모닉 금속 입자에 고정된 TCDA 리포좀; 및 상기 TCDA 리포좀에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머;를 포함한다.A color conversion sensor for detecting a target material for another object of the present invention includes a substrate coated with plasmonic metal particles; TCDA liposomes immobilized on the plasmonic metal particles; And an aptamer that specifically binds to the target substance bound to the TCDA liposome.

상기 리포좀이란, 쉘(shell)은 TCDA로 형성되어 있으며, 가운데(core)가 비어 있는 중공의 형태일 수 있다.The liposome is a shell formed of TCDA, and may have a hollow shape with an empty core.

일 실시예에서, 상기 센서가 상기 표적물질을 포함하는 시료에 노출되는 경우, 상기 표적물질이 상기 압타머와의 결합 반응으로 상기 TCDA 리포좀에 기계적 응력(Mechanical Stress)을 부가하여 상기 센서의 색 변환이 일어날 수 있다.In one embodiment, when the sensor is exposed to a sample containing the target material, the target material is subjected to a binding reaction with the aptamer and a mechanical stress is added to the TCDA liposome to convert the color of the sensor. This can happen.

일 실시예에서, 상기 플라즈모닉 금속 입자는 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 압타머는 아민 또는 싸이올(thiol) 작용기를 포함할 수 있다.In one embodiment, the aptamer may include an amine or thiol functional group.

일 실시예에서, 상기 표적물질은 리셉터가 존재하는 트롬빈, DNA, 효소, 바이러스 및 세포막 단백질일 수 있다.In one embodiment, the target material may be thrombin, DNA, enzyme, virus, and cell membrane protein in which a receptor is present.

일 실시예에서, 상기 표적물질은 트롬빈이며, 상기 압타머는 리셉터가 존재하는 DNA 올리고뉴클레오타이드일 수 있다.In one embodiment, the target material is thrombin, and the aptamer may be a DNA oligonucleotide in which a receptor is present.

본 발명의 표적물질을 검출하는 색 변환 센서, 및 이의 제조방법에 따르면, 사용이 간편하고 별도의 분석 장비 없이 센서의 변색을 통하여 육안으로 목표 물질에 대한 센싱 결과를 확인할 수 있다. 또한, 플라즈모닉 금속 입자의 이용으로 고분자에 기계적 응력을 부가하여 변색 정도를 향상시키고, 상기 플라즈모닉 금속 입자의 플라즈모닉 효과를 통한 시너지 작용으로 변색 정도를 더 향상시킬 수 있어, 결과적으로 변색 민감성이 향상된 성능을 가질 수 있다.According to the color conversion sensor for detecting a target material of the present invention, and a method of manufacturing the same, it is easy to use and can check the sensing result of the target material with the naked eye through the discoloration of the sensor without separate analysis equipment. In addition, the degree of discoloration can be improved by applying mechanical stress to the polymer by the use of plasmonic metal particles, and the degree of discoloration can be further improved by synergistic action through the plasmonic effect of the plasmonic metal particles. It can have improved performance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 센서의 특성을 평가하기 위한 도면이다. a 는 TCDA의 UV 중합 전/후에 따른 플라즈모닉 금속 나노 입자의 변화를 평가하기 위한 Uv-vis 스펙트럼이다. b 는 TCDA표면에 고정된 플라즈모닉 금속 나노 입자의 양에 따른 특성을 평가하기 위한 Uv-vis 스펙트럼이다. c 는 TCDA표면에 고정된 플라즈모닉 금속 나노 입자의 양에 따른 구조 특성을 평가하기 위한 SEM 이미지 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 센서의 적색 피크 이동(red-shift)을 알아보기 위한 Uv-vis 스펙트럼이다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 센서에 있어서 TCDA 표면에 고정된 플라즈모닉 금속 나노 입자의 양에 따른 표적물질 검출 효과를 평가하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2의 플라즈모닉 나노 입자의 특성을 평가하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4의 색 변환 센서의 트롬빈 농도에 따른 CR 특성을 평가하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining a color conversion sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for evaluating characteristics of a color conversion sensor according to an embodiment of the present invention. a is a Uv-vis spectrum for evaluating the change of plasmonic metal nanoparticles before/after UV polymerization of TCDA. b is a Uv-vis spectrum for evaluating the properties according to the amount of plasmonic metal nanoparticles immobilized on the TCDA surface. c is a SEM image diagram for evaluating the structural characteristics according to the amount of plasmonic metal nanoparticles fixed on the TCDA surface.
3 is a Uv-vis spectrum for determining red-shift of a color conversion sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for evaluating the detection effect of a target substance according to the amount of plasmonic metal nanoparticles immobilized on a TCDA surface in a color conversion sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for evaluating the properties of the plasmonic nanoparticles of Examples 1 and 2 of the present invention.
6 is a diagram for evaluating CR characteristics according to thrombin concentration of the color conversion sensors of Examples 1 to 4 of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, various modifications may be made and various forms may be applied, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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.

금속 나노 입자-결합 중합체 복합체는 그들의 주변 플라즈몬 필드를 향상시키는 능력 때문에 큰 관심을 끌었다. 한편, 공액 고분자(conjugated polymer)인 트리코사디노익산(Tricosadiynoic acid)은 다양한 자극에 의해 공액 주쇄의 왜곡으로 인해 발생하는 청색에서 적색으로 변색되는 독특한 광학 특성을 갖는다. 본 명세서에서는 TCDA 기반 센서의 색 변화 정도를 증가시키는 새로운 방법으로, TCDA 표면에서 직접 고정된 플라즈모닉 나노입자와 플라즈모닉 나노입자 단일 레이어에 고정된 TCDA를 이용하는 두 가지 방법으로 각각 제조된 표적물질을 검출하는 색 변환 센서들을 제공한다. 본 발명의 표적물질을 검출하는 색 변환 센서는 플라즈모닉 나노 입자가 없는 TCDA 기반의 색 변화 센서와 비교하여, 트롬빈의 존재 하에서 4 배 더 높은 비색 비를 나타내는 효과를 갖는다.Metal nanoparticle-bound polymer composites attracted great attention because of their ability to enhance the surrounding plasmon field. On the other hand, Tricosadiynoic acid, a conjugated polymer, has a unique optical property of discoloration from blue to red caused by distortion of the conjugated main chain by various stimuli. In this specification, as a new method of increasing the degree of color change of a TCDA-based sensor, target materials each prepared by two methods using plasmonic nanoparticles immobilized directly on the surface of TCDA and TCDA immobilized on a single layer of plasmonic nanoparticles are used. It provides color conversion sensors to detect. The color conversion sensor for detecting a target substance of the present invention has an effect of showing a colorimetric ratio 4 times higher in the presence of thrombin as compared to a TCDA-based color change sensor without plasmonic nanoparticles.

본 발명에서 제공하는 표적물질을 검출하는 색 변환 센서는 두 가지 타입의 색 변환 센서를 제공한다. 먼저, 첫 번째 타입의 색 변환 센서(압타머-플라즈모닉 금속 입자-TCDA)는, TCDA 표면에서 직접 고정된 플라즈모닉 금속 입자를 포함하는 센서이고, 도 1를 참조하여 설명한다.The color conversion sensor for detecting a target material provided by the present invention provides two types of color conversion sensors. First, the first type of color conversion sensor (aptamer-plasmonic metal particle-TCDA) is a sensor including plasmonic metal particles fixed directly on the TCDA surface, and will be described with reference to FIG. 1.

도 1을 참조하면, 본 발명의 색 변환 센서는 아민 작용기로 표면개질된 기판; 상기 아민 작용기에 고정된 트리코사디노익산(Tricosadiynoic acid, TCDA) 리포좀; 상기 TCDA 리포좀 표면에 고정된 플라즈모닉 금속 입자; 및 상기 TCDA 리포좀 표면에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머;를 포함한다. Referring to Figure 1, the color conversion sensor of the present invention is a substrate surface-modified with an amine functional group; Tricosadiynoic acid (TCDA) liposomes immobilized on the amine functional group; Plasmonic metal particles immobilized on the surface of the TCDA liposome; And an aptamer that specifically binds to a target substance bound to the surface of the TCDA liposome.

상기 아민 작용기로 표면 개질된 기판은 3-아미노프로필트리에톡시실란((3-aminopropyl)triethoxysilane, APTES)을 이용하여 아민 작용기로 표면 개질한 것일 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 기판을 아민 작용기로 표면 개질할 수 있는 물질 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 이 때, 상기 기판은 고체 상 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 유리 기판일 수 있다. The substrate surface-modified with an amine functional group may be surface-modified with an amine functional group using 3-aminopropyl triethoxysilane (APTES). However, the present invention is not limited thereto, and any one of materials capable of surface modification of the substrate with an amine functional group may be used. In this case, the substrate may be a solid substrate. For example, the substrate may be a glass substrate.

상기 TCDA 리포좀은 10,12-트리코사디노익산(10,12-Tricosadiynoic acid) 리포좀일 수 있고, 폴리디아세틸렌계 고분자이다. 상기 TCDA는 공액 주쇄(backbone)의 비틀림으로 인해 색이 변화하는 광학 특성을 갖는 고분자이다. 또한, 말단에 카르복실산을 가질 수 있어 아민기와 가교 반응을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명에서 리포좀이란, 쉘(shell)은 TCDA로 형성되어 있으며, 가운데(core)가 비어 있는 중공의 형태일 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명의 TCDA의 크기는 동적 광산란(Dynamic light scattering, DLS)을 통해 약 150 nm 내지 400 nm 으로 특성화 될 수 있다.The TCDA liposome may be a 10,12-Tricosadiynoic acid liposome, and is a polydiacetylene-based polymer. The TCDA is a polymer having optical properties in which color changes due to twisting of a conjugated backbone. In addition, since the terminal may have a carboxylic acid, a crosslinking reaction with an amine group may be performed. In addition, the liposome in the present invention is a shell formed of TCDA, and may have a hollow shape with an empty core. In one embodiment, the size of the TCDA of the present invention may be characterized to be about 150 nm to 400 nm through dynamic light scattering (DLS).

상기 아민 작용기에 고정된 TCDA 리포좀은 1-에틸-3-(3-디메틸-아미노프로필)카르보디이미드(1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide, 이하에서 EDC라 함)/N-하이드록시석신이미드(N-hydroxysuccinimide, 이하에서 NHS라 함)의 커플링 반응을 통해 고정된 것일 수 있다. 자세하게는, 상기 TCDA의 말단에 카르복실산과 EDC가 반응하여 불안정한 중간체(intermediate)를 제조하고, 상기 중간체는 NHS와 반응하여 아민 반응 에스터(ester)를 형성하여, 상기 기판 상의 아민 작용기와 상기 TCDA의 말단에 카르복실산이 결합할 수 있게 된다. 이 때, EDC/NHS 커플링 반응은 pH 환경 조건에 영향을 미칠 수 있다. 본 발명에서는 pH 환경을 트리에틸아민(triethylamine)을 이용하여 조절하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The TCDA liposome immobilized on the amine functional group is 1-ethyl-3-(3-dimethyl-aminopropyl) carbodiimide (1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide, hereinafter referred to as EDC)/N- It may be fixed through a coupling reaction of hydroxysuccinimide (N-hydroxysuccinimide, hereinafter referred to as NHS). Specifically, carboxylic acid and EDC react at the end of the TCDA to prepare an unstable intermediate, and the intermediate reacts with NHS to form an amine reaction ester, so that the amine functional group on the substrate and the TCDA are The carboxylic acid can be bonded to the terminal. At this time, the EDC/NHS coupling reaction may affect the pH environmental conditions. In the present invention, the pH environment was adjusted using triethylamine, but the present invention is not limited thereto.

상기 TCDA 리포좀 표면에는 플라즈모닉 금속 입자가 고정된다. 상기 플라즈모닉 금속 입자는 아민 작용기로 표면개질된 입자일 수 있다. 또한, 상기 플라즈모닉 금속 입자는 알루미늄, 구리, 은, 백금 및 금 입자 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 바람직하게는, 상기 플라즈모닉 금속 입자는 금 입자일 수 있다. 상기 금 입자(이하에서 AuNP라 함)는 가시광 영역의 빛과 강하게 공명하는 입자일 수 있다. 또한, 상기 플라즈모닉 금속 입자의 크기에 따라 본 발명의 색 변환 센서의 민감도를 제어할 수 있다.Plasmonic metal particles are immobilized on the surface of the TCDA liposome. The plasmonic metal particle may be a particle surface-modified with an amine functional group. In addition, the plasmonic metal particles may be any one selected from aluminum, copper, silver, platinum, and gold particles. Preferably, the plasmonic metal particles may be gold particles. The gold particles (hereinafter referred to as AuNPs) may be particles that strongly resonate with light in a visible light region. In addition, the sensitivity of the color conversion sensor of the present invention may be controlled according to the size of the plasmonic metal particles.

상기 플라즈모닉 금속 입자의 고정은 EDC/NHS 커플링 반응을 이용하여 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 TCDA 리포좀 표면에 고정된 플라즈모닉 금속 입자는 상기 플라즈모닉 금속 입자에 표면개질된 아민 작용기와 상기 TCDA 리포좀의 카르복실산이 가교되어 고정된 것일 수 있다. The fixation of the plasmonic metal particles may be performed using an EDC/NHS coupling reaction. In one embodiment, the plasmonic metal particles immobilized on the surface of the TCDA liposome may be fixed by crosslinking the amine functional group and the carboxylic acid of the TCDA liposome surface-modified on the plasmonic metal particle.

이 때, 상기 플라즈모닉 금속 입자는 상기 TCDA 리포좀 표면에 서로 접촉하지 않도록 일정 간격으로 이격되고, 상기 TCDA 리포좀 표면이 일부 노출되는 것을 특징으로 한다. TCDA 리포좀 표면에 고정된 플라즈모닉 금속 입자가 너무 많은 경우에, 즉, TCDA 리포좀 표면에 서로 접촉하여 고정되고, 상기 TCDA 리포좀 표면이 노출된 면적이 매우 적은 경우, 상기 플라즈모닉 금속 입자가 TCDA의 주쇄 뒤틀림을 저해시켜 색 변환 센서의 민감도를 저해시키는 문제점이 있다.In this case, the plasmonic metal particles are spaced apart at regular intervals so as not to contact each other on the surface of the TCDA liposome, and the surface of the TCDA liposome is partially exposed. When there are too many plasmonic metal particles immobilized on the surface of TCDA liposomes, that is, when they are fixed in contact with each other on the surface of TCDA liposomes, and the exposed area of the TCDA liposome surface is very small, the plasmonic metal particles are the main chain of TCDA. There is a problem in that the sensitivity of the color conversion sensor is inhibited by inhibiting distortion.

또한, 상기 TCDA 리포좀 표면에는 플라즈모닉 금속 입자와 함께 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머가 고정된다. 상기 압타머는 아민 또는 싸이올(thiol) 작용기를 포함할 수 있다. 상기 압타머의 고정은 EDC/NHS 커플링 반응을 이용하여 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 아민 작용기를 포함하는 압타머의 아민과 TCDA에 존재하는 카르복실산이 EDC/NHS 커플링 반응을 통해 가교되어 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 압타머는 DNA 올리고뉴클레오타이드일 수 있다.In addition, on the surface of the TCDA liposome, an aptamer that specifically binds to a target substance together with plasmonic metal particles is immobilized. The aptamer may include an amine or thiol functional group. The fixation of the aptamer may be performed using an EDC/NHS coupling reaction. In one embodiment, an amine of an aptamer containing an amine functional group and a carboxylic acid present in TCDA may be crosslinked and fixed through an EDC/NHS coupling reaction. In one embodiment, the aptamer may be a DNA oligonucleotide.

상기 표적물질은 리셉터가 존재하는 트롬빈, DNA, 효소, 바이러스, 세포막 단백질 등 일 수 있다. 바람직하게는, 트롬빈일 수 있다.The target material may be thrombin, DNA, enzyme, virus, cell membrane protein, etc. in which a receptor is present. Preferably, it may be thrombin.

일 실시예에서, 상기 표적물질은 트롬빈이며, 상기 압타머는 DNA 올리고뉴클레오타이드일 수 있다.In one embodiment, the target material is thrombin, and the aptamer may be a DNA oligonucleotide.

다른 실시예에서, 상기 표적물질은 트롬빈이며, 상기 압타머는 리셉터가 존재하는 DNA 올리고 뉴클레오타이드일 수 있다.In another embodiment, the target material is thrombin, and the aptamer may be a DNA oligonucleotide in which a receptor is present.

본 발명의 두 번째 타입의 색 변환 센서(압타머-TCDA-플라즈모닉 금속 입자)는, 플라즈모닉 금속 입자 단일 레이어에 고정된 TCDA를 포함하는 센서이다. 상기 색 변환 센서는 플라즈모닉 금속 입자가 코팅된 기판; 상기 플라즈모닉 금속 입자에 고정된 TCDA 리포좀; 및 상기 TCDA 리포좀에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머;를 포함한다. The second type of color conversion sensor (aptamer-TCDA-plasmonic metal particle) of the present invention is a sensor including a TCDA fixed to a single layer of plasmonic metal particles. The color conversion sensor may include a substrate coated with plasmonic metal particles; TCDA liposomes immobilized on the plasmonic metal particles; And an aptamer that specifically binds to the target substance bound to the TCDA liposome.

상기 플라즈모닉 금속 입자가 코팅된 기판에서, 상기 기판은 고체 상 기판일 수 있고, 예를 들어, 유리 기판일 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 플라즈모닉 금속 입자는 알루미늄, 구리, 은, 백금 및 금 입자 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 바람직하게는, 상기 플라즈모닉 금속 입자는 금 입자 일 수 있다. 이 때, 상기 기판 상에 존재하는 금 입자의 크기에 따라 색 변환 센서의 민감도를 제어할 수 있다. In the substrate coated with the plasmonic metal particles, the substrate may be a solid substrate, for example, a glass substrate. However, it is not necessarily limited thereto. The plasmonic metal particles may be any one selected from aluminum, copper, silver, platinum, and gold particles. Preferably, the plasmonic metal particles may be gold particles. In this case, the sensitivity of the color conversion sensor may be controlled according to the size of the gold particles present on the substrate.

상기 플라즈모닉 금속 입자는 표면에 TCDA 리포좀을 고정한다. 상기 고정은 EDC/NHS 커플링 반응을 이용하여 고정된 것일 수 있다.The plasmonic metal particles immobilize TCDA liposomes on the surface. The fixation may be fixed using an EDC/NHS coupling reaction.

상기 TCDA 리포좀은 표면에 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머를 고정한다. 상기 압타머는 아민 또는 싸이올(thiol) 작용기를 포함하는 압타머일 수 있다. 상기 고정은 상기 아민 작용기를 포함하는 압타머의 아민과 상기 TCDA의 카르복실산의 가교로 인하여 고정된 것일 수 있다. 바람직하게는, EDC/NHS 커플링 반응을 이용하여 가교된 것일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 압타머는 DNA 올리고뉴클레오타이드일 수 있다.The TCDA liposome immobilizes an aptamer that specifically binds to a target substance on the surface. The aptamer may be an aptamer containing an amine or thiol functional group. The immobilization may be immobilized due to crosslinking of the amine of the aptamer containing the amine functional group and the carboxylic acid of the TCDA. Preferably, it may be crosslinked using an EDC/NHS coupling reaction. In one embodiment, the aptamer may be a DNA oligonucleotide.

상기 표적물질은 리셉터가 존재하는 트롬빈, DNA, 효소, 바이러스, 세포막 단백질 등 일 수 있다. 바람직하게는, 트롬빈일 수 있다.The target material may be thrombin, DNA, enzyme, virus, cell membrane protein, etc. in which a receptor is present. Preferably, it may be thrombin.

일 실시예에서, 상기 표적물질은 트롬빈이며, 상기 압타머는 리셉터가 존재하는 DNA 올리고뉴클레오타이드일 수 있다. In one embodiment, the target material is thrombin, and the aptamer may be a DNA oligonucleotide in which a receptor is present.

본 발명에서 제공하는 두 가지 타입의 색 변환 센서는, 상기 센서가 상기 표적물질을 포함하는 시료에 노출되는 경우, 상기 표적물질이 상기 압타머와의 결합 반응으로 상기 TCDA 리포좀에 기계적 응력(Mechanical Stress)을 부가하고, 응력이 부가된 TCDA의 주쇄의 뒤틀림으로 인하여 상기 센서의 색 변환이 일어나는 것일 수 있다. Two types of color conversion sensors provided by the present invention, when the sensor is exposed to a sample containing the target material, mechanical stress on the TCDA liposome due to the binding reaction of the target material with the aptamer. ) May be added, and the color conversion of the sensor may occur due to the distortion of the main chain of the TCDA to which the stress is applied.

또한, 본 발명은 표적물질을 검출하는 색 변환 센서의 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 표적물질을 검출하는 색 변환 센서의 제조 방법은, 기판을 아민 작용기로 표면개질시키는 단계; 상기 아민 작용기에 TCDA 리포좀을 고정시키는 단계; 상기 TCDA 리포좀 표면에 플라즈모닉 금속입자를 결합시키는 단계; 및 상기 TCDA 리포좀 표면에 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머를 결합시키는 단계;를 포함한다.In addition, the present invention can provide a method of manufacturing a color conversion sensor for detecting a target material. The method of manufacturing a color conversion sensor for detecting a target material of the present invention comprises the steps of: surface modification of a substrate with an amine functional group; Immobilizing a TCDA liposome on the amine functional group; Binding plasmonic metal particles to the surface of the TCDA liposome; And binding an aptamer that specifically binds to a target substance on the surface of the TCDA liposome.

상기 결합시키는 단계는 1-에틸-3-(3-디메틸-아미노프로필)카르보디이미드(1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide) 및 N-하이드록시석신이미드(N-hydroxysuccinimide)의 커플링 반응을 수행함으로써 결합시킬 수 있다.The combining step is 1-ethyl-3- (3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide (1-ethyl-3- (3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide) and N-hydroxysuccinimide (N-hydroxysuccinimide) It can be combined by carrying out a coupling reaction of.

상기 TCDA 리포좀 표면에 플라즈모닉 금속입자를 결합시키는 단계를 수행하기 전에, 상기 플라즈모닉 금속입자를 아민 작용기로 표면개질시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.Before performing the step of binding the plasmonic metal particles to the surface of the TCDA liposome, the step of surface modification of the plasmonic metal particles with an amine functional group; may further include.

상기 TCDA 리포좀 표면에 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머를 결합시키는 단계를 수행하기 전에, 상기 압타머를 아민 작용기로 표면개질시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.Prior to performing the step of binding the aptamer that specifically binds to the target substance on the surface of the TCDA liposome, surface modification of the aptamer with an amine functional group; may further include.

실시예 1: 표적물질을 검출하는 색 변환 센서(TBA-AuNP-TCDA)Example 1: Color conversion sensor for detecting a target substance (TBA-AuNP-TCDA)

① 아민기로 표면개질된 AuNP의 제조① Preparation of surface-modified AuNP with amine group

먼저, 1.42 mM의 HAuCl4 22.8 ㎕, 213 mM의 시스테아민 하이드로클로라이드(cysteamine hydrochloride) 400 ㎕ 및 40 mL의 탈 이온수를 혼합하고, 실온 및 암실에서 20분 동안 교반하여 혼합용액을 제조하였다. 제조된 혼합용액에 10 mM NaBH₄10 ㎕ 용액을 60분 동안 격렬히 교반하면서 어두운 곳에서 빠르게 첨가하여 아민기로 표면개질된 AuNP가 포함된 용액을 제조하였다. 상기 AuNP의 양이 증가함에 따라 색이 황색에서 적 포도로 변했다. 상기 아민기로 표면개질된 AuNP가 포함된 용액을 4℃ 하에서 보관하였다.First, 22.8 μl of 1.42 mM HAuCl 4 , 400 μl of 213 mM cysteamine hydrochloride, and 40 mL of deionized water were mixed, and stirred at room temperature and dark room for 20 minutes to prepare a mixed solution. 10 mM NaBH₄10 µl solution was rapidly added to the prepared mixed solution in a dark place with vigorous stirring for 60 minutes to prepare a solution containing AuNP surface-modified with an amine group. As the amount of AuNP increased, the color changed from yellow to red grapes. The solution containing the surface-modified AuNP with the amine group was stored at 4°C.

② TCDA 리포좀의 제조② Preparation of TCDA liposome

플라스크 내에서 TCDA의 단량체를 클로로포름(chloroform)에 용해시키고, 회전 증발 시스템을 통해 용매를 증발시켰다. 이어서, 18.2 MΩ·cm의 탈 이온수를 플라스크에 첨가하여 1 mM의 TCDA 용액을 제조하였다. 상기 TCDA 용액이 명확하게 용해 될 때까지 70 ℃에서 15분 동안 초음파 처리하였다. 초음파 처리된 용액을 0.8 ㎛ 셀룰로스 아세테이트 시린지 필터(cellulose acetate syringe filter)를 통해 여과하여 0.8 ㎛ 이하 크기의 리포좀을 제거한 후, 밤새 4 ℃하에서 냉각시켜 TCDA 리포좀을 제조하였다.In the flask, the monomer of TCDA was dissolved in chloroform, and the solvent was evaporated through a rotary evaporation system. Then, 18.2 MΩ·cm of deionized water was added to the flask to prepare a 1 mM TCDA solution. Sonication was performed at 70° C. for 15 minutes until the TCDA solution was clearly dissolved. The sonicated solution was filtered through a 0.8 μm cellulose acetate syringe filter to remove liposomes having a size of 0.8 μm or less, and then cooled at 4° C. overnight to prepare TCDA liposomes.

③ 기판 상에 AuNP 및 TCDA의 고정③ Fixing AuNP and TCDA on the substrate

먼저, 유리(Glass) 기판에 O2 50sccm, 100w/min 파워(power)로 1분 동안 플라즈마 처리를 한 후, 3-아미노프로필트리에톡시실란((3-aminopropyl)triethoxysilane, APTES) 및 에탄올이 혼합된 혼합 용액에 1시간 동안 침지하여, 아민기로 표면개질된 유리 기판을 제조하였다. First, after plasma treatment of O 2 on a glass substrate at 50 sccm and 100 w/min power for 1 minute, 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) and ethanol It was immersed in the mixed solution for 1 hour to prepare a glass substrate surface-modified with an amine group.

그런 다음, 동일한 부피의 EDC 및 NHS 용액을 혼합한 10 mM의 혼합용액을 0.1 부피로 제조된 TCDA 리포좀 용액에 첨가하고, 4 ℃에서 30 분 동안 인큐베이션 한 다음 실온에서 3시간 동안 아민기로 표면개질된 유리 기판과 반응시켰다. 상기 반응 후, 기판을 탈 이온수로 세척 한 다음 순수한 N₂가스로 건조시켰다. 그런 다음, 동일한 부피의 EDC 및 NHS 용액을 혼합한 1 mM의 혼합용액을 0.5 부피의 아민기로 표면개질된 AuNP가 포함된 용액을 30분 동안 TCDA 결합된 유리 기판 상에서 인큐베이션 하였다. 배양 후 탈 이온수로 부드럽게 세척하고 순수한 N₂가스로 건조시켰다. 또한, 고정된 AuNP의 양을 제어하기 위해, 1 mM의 트리에틸아민(triethylamine, 이하 TEA이라 함)을 사용하여 pH를 조절하였다.Then, a 10 mM mixed solution of the same volume of EDC and NHS solution was added to the prepared TCDA liposome solution in 0.1 volume, incubated at 4°C for 30 minutes, and then surface-modified with amine groups at room temperature for 3 hours. It was made to react with the glass substrate. After the reaction, the substrate was washed with deionized water and then dried with pure N2 gas. Then, a 1 mM mixed solution of the same volume of EDC and NHS solution was incubated on a TCDA-bonded glass substrate for 30 minutes with a solution containing AuNP surface-modified with 0.5 volume of amine group. After incubation, it was gently washed with deionized water and dried with pure N₂ gas. In addition, in order to control the amount of fixed AuNP, 1 mM triethylamine (hereinafter referred to as TEA) was used to adjust the pH.

④ TCDA 기능화④ TCDA functionalization

상기에서 AuNP-TCDA가 고정된 유리 기판 상에 497.5 ㎕의 EDC (1 mM), 497.5 ㎕의 NHS 및 5 ㎕의 아민화된 압타머 (0.05 mM)를 첨가 한 후, 3 시간 동안 배양하여 아미드 결합으로 상기 압타머를 상기 TCDA에 결합시켰다. 그런 다음 상기 기판을 탈 이온수로 3 회 세척하고 불활성 질소 가스로 건조시켜, 본 발명의 실시예 1에 따른 표적물질을 검출하는 색 변환 센서를 제조하였다.In the above, 497.5 µl of EDC (1 mM), 497.5 µl of NHS, and 5 µl of aminated aptamer (0.05 mM) were added to the glass substrate on which AuNP-TCDA was fixed, and then incubated for 3 hours to bind amide. As a result, the aptamer was bound to the TCDA. Then, the substrate was washed three times with deionized water and dried with an inert nitrogen gas to prepare a color conversion sensor for detecting a target material according to Example 1 of the present invention.

실시예 2: 표적물질을 검출하는 색 변환 센서(TBA-AuNP-TCDA)Example 2: Color conversion sensor for detecting a target substance (TBA-AuNP-TCDA)

213 mM의 시스테아민 하이드로클로라이드(cysteamine hydrochloride) 300 ㎕를 사용하는 것을 제외하고는, 본 발명의 실시예 1과 동일한 공정을 통해 본 발명의 실시예 2에 따른 색 변환 센서를 제조하였다.A color conversion sensor according to Example 2 of the present invention was manufactured through the same process as Example 1 of the present invention, except that 300 μl of 213 mM cysteamine hydrochloride was used.

실시예 3: 표적물질을 검출하는 색 변환 센서(TBA-TCDA-AuNP)Example 3: Color conversion sensor for detecting a target substance (TBA-TCDA-AuNP)

① AuNP의 제조(13 nm AuNP)① Preparation of AuNP (13 nm AuNP)

98 ml의 증류수에 50 mM HAuCl4 2 ml를 첨가한 후, 온도를 높여주고, 그 후 38.8 mM의 소듐시트레이트(Sodium citrate) 10 ml를 첨가한 후에 빠른 속도로 40 분 동안 휘저어(stirring) 짙은 붉은색의 13 nm의 AuNP를 제조하였다. After adding 2 ml of 50 mM HAuCl 4 to 98 ml of distilled water, the temperature is increased, and then 10 ml of 38.8 mM sodium citrate is added, followed by stirring at high speed for 40 minutes. A red 13 nm AuNP was prepared.

② TCDA 리포좀의 제조② Preparation of TCDA liposome

본 발명의 실시예 1에서 TCDA 리포좀의 제조 공정과 동일한 공정을 수행하여, TCDA 리포좀을 제조하였다.In Example 1 of the present invention, TCDA liposomes were prepared by performing the same process as the manufacturing process of TCDA liposomes.

③ 기판 상에 AuNP 및 TCDA의 고정③ Fixing AuNP and TCDA on the substrate

먼저, 유리(Glass) 기판에 O2 50 sccm, 100 w/min 파워(power)로 1분 동안 플라즈마 처리를 한 후, 3-아미노프로필트리에톡시실란((3-aminopropyl)triethoxysilane, APTES) 및 에탄올이 혼합된 혼합 용액에 1시간 동안 침지하여, 아민기로 표면개질된 유리 기판을 제조하였다. First, after plasma treatment of O 2 on a glass substrate at 50 sccm and 100 w/min power for 1 minute, 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) and It was immersed in a mixed solution of ethanol for 1 hour to prepare a glass substrate surface-modified with an amine group.

그런 다음, 상기에서 제조된 13 nm 의 AuNP를 아민기로 표면개질된 유리 기판과 반응시켜 상기 AuNP를 부착시키고, 상기 기판에 부착된 AuNP에 TCDA 리포좀을 부착하기 위해, TCDA 1 mM, EDC 1 mM 및 NHS 1 mM을 혼합하고, 1시간 동안 교반시켜 혼합용액을 제조하였다. AuNP가 부착된 기판을 상기 혼합용액에 1시간 동안 침지시시켜, 기판 상에 AuNP 및 TCDA를 고정시켰다.Then, in order to attach the AuNP by reacting the 13 nm AuNP prepared above with a glass substrate surface-modified with an amine group, and to attach a TCDA liposome to the AuNP attached to the substrate, TCDA 1 mM, EDC 1 mM and 1 mM NHS was mixed and stirred for 1 hour to prepare a mixed solution. The substrate to which the AuNP was attached was immersed in the mixed solution for 1 hour to fix AuNP and TCDA on the substrate.

④ TCDA의 기능화④ Functionalization of TCDA

상기에서 제조된 AuNP 및 TCDA를 고정시킨 기판을 EDC 1 mM, NHS 1mM 및 말단이 NH2으로 개질된 압타머 0.05 mM를 혼합한 용액에 4시간 동안 침지시킴으로써, 상기 압타머를 상기 TCDA에 결합시켰다. 그런 다음 상기 기판을 탈 이온수로 3 회 세척하고 불활성 질소 가스로 건조시켜, 본 발명의 실시예 3에 따른 표적물질을 검출하는 색 변환 센서를 제조하였다.The substrate on which the AuNP and TCDA prepared above were immobilized was immersed in a solution of 1 mM EDC, 1 mM NHS, and 0.05 mM aptamer modified with NH 2 for 4 hours, thereby binding the aptamer to the TCDA. . Then, the substrate was washed three times with deionized water and dried with an inert nitrogen gas to prepare a color conversion sensor for detecting a target material according to Example 3 of the present invention.

본 발명의 실시예 3에 따른 색 변환 센서를 제조하였다.A color conversion sensor according to Example 3 of the present invention was manufactured.

실시예 4: 표적물질을 검출하는 색 변환 센서(TBA-TCDA-AuNP)Example 4: Color conversion sensor for detecting a target substance (TBA-TCDA-AuNP)

① AuNP의 제조(30 nm AuNP)① Preparation of AuNP (30 nm AuNP)

1.42 mM HAuCl4 22.8 ㎕, 213 mM의 시스테아민(Cysteamine hydrochloride) 400 ㎕ 및 40 ml의 탈이온수(Deionized water)를 혼합하여 제1 혼합용액을 제조한 후, 빛을 차단한 환경에서 상온 분위기 하에서 20 분 동안 교반시키고, 교반된 제2 혼합용액에 10 mM NaBH4 10ul 용액을 추가로 첨가하여 60분 동안 교반시켜 제2 혼합용액을 제조한 후, 4℃ 에서 냉장 보관하여, 30 nm의 AuNP를 제조하였다.1.42 mM HAuCl 4 22.8 µl, 213 mM Cysteamine hydrochloride 400 µl and 40 ml of deionized water were mixed to prepare a first mixed solution, and then in a room-temperature atmosphere in an environment where light was blocked. After stirring for 20 minutes, 10 mM NaBH 4 10 ul solution was additionally added to the stirred second mixed solution and stirred for 60 minutes to prepare a second mixed solution, and then stored refrigerated at 4° C. to obtain 30 nm AuNP. Was prepared.

② TCDA 리포좀의 제조② Preparation of TCDA liposome

본 발명의 실시예 1에서 TCDA 리포좀의 제조 공정과 동일한 공정을 수행하여, TCDA 리포좀을 제조하였다.In Example 1 of the present invention, TCDA liposomes were prepared by performing the same process as the manufacturing process of TCDA liposomes.

③ 기판 상에 AuNP 및 TCDA의 고정③ Fixing AuNP and TCDA on the substrate

30 nm AuNP를 사용한 것을 제외하고는, 본 발명의 실시예 3에서 TCDA 리포좀의 제조 공정과 동일한 공정을 수행하여, 기판 상에 AuNP 및 TCDA의 고정을 수행하였다.Except that 30 nm AuNP was used, the same process as the manufacturing process of the TCDA liposome was performed in Example 3 of the present invention, and the AuNP and TCDA were fixed on the substrate.

④ TCDA의 기능화④ Functionalization of TCDA

본 발명의 실시예 3에서 Au-TCDA 기능화의 공정과 동일한 공정을 수행하여, TCDA 기능화를 수행하였고, 본 발명의 실시예 4에 따른 색 변환 센서를 제조하였다.In Example 3 of the present invention, the same process as that of Au-TCDA functionalization was performed to perform TCDA functionalization, and a color conversion sensor according to Example 4 of the present invention was manufactured.

실험예 1: 특성 평가Experimental Example 1: Evaluation of properties

본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 TBA-AuNP-TCDA 색 변환 센서의 특성을 평가하기 위해, 먼저 실시예 1에 따라 제조된 TBA-AuNP-TCDA 색 변환 센서에서 TBA를 결합하기 전의 유닛(“AuNP-TCDA”라 칭함)을 자외선 가시광선 분광 광도계(V-770, JASCO)를 이용하여 UV-vis 스펙트럼을 얻었고, 그 결과를 도 2의 a에 나타낸다.In order to evaluate the characteristics of the TBA-AuNP-TCDA color conversion sensor manufactured according to Example 1 of the present invention, first, the unit before combining the TBA in the TBA-AuNP-TCDA color conversion sensor manufactured according to Example 1 (“ AuNP-TCDA”) was obtained using a UV-visible spectrophotometer (V-770, JASCO), and the results are shown in FIG. 2A.

도 2의 a를 참조하면, UV 중합 전의 AuNP-TCDA(흑색 곡선)는 525 nm 에서 피크를 갖는 것을 확인할 수 있다. UV 중합 후의 AuNP-TCDA(적색 곡선)은 525 nm, 580 nm 및 640 nm에서 피크를 확인할 수 있는 반면, AuNP가 없는 TCDA는(청색 점선)은 580 및 640 nm에서만 피크를 나타내는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2A, it can be seen that the AuNP-TCDA (black curve) before UV polymerization has a peak at 525 nm. AuNP-TCDA (red curve) after UV polymerization can confirm peaks at 525 nm, 580 nm and 640 nm, whereas TCDA without AuNP (blue dotted line) shows peaks only at 580 and 640 nm.

이를 통해서, TCDA 표면에 고정된 AuNP는 TCDA의 UV 중합에서 TCDA가 중합되는 과정 동안 AuNP는 변경되지 않았음을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the AuNPs immobilized on the TCDA surface did not change the AuNP during the TCDA polymerization process in the UV polymerization of TCDA.

또한, AuNP-TCDA에 TBA를 도입 한 후의 TBA-AuNP-TCDA의 UV-vis 스펙트럼을 자외선 가시광선 분광 광도계(V-770, JASCO)를 이용하여 얻었고, 그 결과를 도 3에 나타낸다.In addition, the UV-vis spectrum of TBA-AuNP-TCDA after TBA was introduced into AuNP-TCDA was obtained using an ultraviolet visible light spectrophotometer (V-770, JASCO), and the results are shown in FIG.

도 3을 참조하면, AuNP-TCDA에 TBA를 도입 한 후의 TBA-AuNP-TCDA는 525nm에서 528nm로 약간의 적색 이동(red-shift)을 보여, TCDA에서 TBA의 성공적인 수정을 나타낸다.Referring to FIG. 3, TBA-AuNP-TCDA after introducing TBA into AuNP-TCDA shows a slight red-shift from 525 nm to 528 nm, indicating successful modification of TBA in TCDA.

실험예 2: TCDA 표면에 고정된 AuNP의 양에 따른 특성 평가-1Experimental Example 2: Evaluation of properties according to the amount of AuNP fixed on the surface of TCDA-1

본 발명의 표적물질을 검출하는 색 변환 센서의 감도에 대한 TCDA 표면에 고정된 AuNP의 양에 따른 특성을 평가하기 위해, TCDA에 대한 다양한 농도의 AuNP가 시험되었다. TCDA 표면의 AuNP 고정은 EDC/NHS 반응을 통해 수행되며, EDC/NHS 반응이 pH 8.5-9.5에서 활성한다는 점을 고려하여, TEA의 양을 변화시킴으로 EDC/NHS 반응 환경 pH를 제어하였다. TEA의 첨가는 반응 환경을 염기성 pH 에서 산 pH 환경을 유도 하였다. 상기 AuNP 용액의 3 가지 대표 농도 6.6 μM, 20 μM 및 26.5 μM은 TEA에 따라 TCDA에 고정된 AuNP의 정도 (“저농도(Low-conc)”, “중간농도(Midium-conc)” 및 “고농도(High-conc)” AuNP로 명명 됨)에 기초하여 선택되었다. TCDA 표면에 고정된 AuNP의 양에 따라 제조된 색 변환 센서 각각에 대해서, Uv-vis 스펙트럼 및 SEM 이미지를 통해 구조 특성을 평가하였다. 상기 구조 특성 평가는 자외선 가시광선 분광 광도계(V-770, JASCO) 및 전계방출형 주사전자현미경(JSM-750F, JEOL, Glass coverslip(18mmX18mm))를 이용하여 수행되었고, 그 결과를 도 2b 및 도 2c에 나타냈다.In order to evaluate the characteristics according to the amount of AuNPs immobilized on the TCDA surface with respect to the sensitivity of the color conversion sensor for detecting the target substance of the present invention, various concentrations of AuNPs for TCDA were tested. The AuNP fixation on the TCDA surface was performed through the EDC/NHS reaction, and taking into account that the EDC/NHS reaction is active at pH 8.5-9.5, the EDC/NHS reaction environment pH was controlled by changing the amount of TEA. The addition of TEA induced the reaction environment from a basic pH to an acid pH environment. The three representative concentrations of the AuNP solution 6.6 μM, 20 μM and 26.5 μM are the degree of AuNP fixed to TCDA according to TEA (“Low-conc”, “Medium-conc” and “High concentration ( High-conc)” (named AuNP). For each of the color conversion sensors manufactured according to the amount of AuNP fixed on the TCDA surface, structural characteristics were evaluated through Uv-vis spectrum and SEM image. The structural characteristic evaluation was performed using an ultraviolet visible light spectrophotometer (V-770, JASCO) and a field emission scanning electron microscope (JSM-750F, JEOL, Glass coverslip (18mm x 18mm)), and the results are shown in FIGS. It is shown in 2c.

도 2b를 참조하면, EDC/NHS 반응 환경의 pHrk 증가함에 따라 525 nm에서의 흡수대 강도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, TEA 농도의 조정에 따라 TCDA 표면에 고정된 AuNP 양이 증가했음을 알 수 있다. Referring to FIG. 2B, it can be seen that the absorption band intensity at 525 nm increases as the pHrk of the EDC/NHS reaction environment increases. That is, it can be seen that the amount of AuNP fixed on the TCDA surface increased according to the adjustment of the TEA concentration.

또한, 도 2c를 참조하면, Low-TCDA AuNP는 Midium-conc AuNP와 비교하여 TCDA 표면에 부착된 AuNP의 수가 적은 것을 확인할 수 있다. High-conc AuNP 의 경우, Low-TCDA AuNP 및 Midium-conc AuNP와 비교하여, AuNP만 확인할 수 있을 뿐, TCDA 리포좀의 구조를 확인하기 어려운 것을 확인할 수 있다. High-conc AuNP의 리포좀의 구조는 아마도 반응 환경의 pH 변화 및 고체 기판 상의 리포좀의 부착으로 인해 수축되고 왜곡되는 것으로 예상할 수 있다.In addition, referring to FIG. 2C, it can be seen that the number of AuNPs attached to the TCDA surface is smaller in the Low-TCDA AuNP compared to the Midium-conc AuNP. In the case of High-conc AuNP, compared with Low-TCDA AuNP and Midium-conc AuNP, only AuNP can be confirmed, and it can be confirmed that it is difficult to confirm the structure of TCDA liposome. The structure of the liposome of High-conc AuNP can be expected to shrink and distort due to the pH change of the reaction environment and the attachment of the liposome on the solid substrate.

실험예 3: TCDA 표면에 고정된 AuNP의 양에 따른 특성 평가-2Experimental Example 3: Evaluation of properties according to the amount of AuNP fixed on the surface of TCDA-2

TCDA 표면에 고정된 AuNP의 양에 따라 제조된 색 변환 센서 각각에 대해서, TCDA 표면에 고정된 AuNP의 양에 의존하는 각각 색 변환 센서의 민감도를 평가하기 위해, 색 전이 전도를 정량화하여 수행하였다. 표적물질로 트롬빈을 사용하였고, 트롬빈을 첨가한 후, 각 센서들의 비색 반응(colorimetric response )(CR, %)은 트롬빈의 부재(PB0) 및 존재(PB1)에서 각각 543 nm 및 640 nm에서의 흡광도 측정 비율의 변화를 결정함으로써 하기 식 1을 통해 계산되었다. PB0 은 푸른색 파장 영역이며, PB1 은 트롬빈 첨가 후 PB0 의 변화된 정도이다.For each of the color conversion sensors manufactured according to the amount of AuNPs immobilized on the TCDA surface, in order to evaluate the sensitivity of each color conversion sensor depending on the amount of AuNPs immobilized on the TCDA surface, color transition conduction was quantified and performed. Thrombin was used as the target material, and after thrombin was added, the colorimetric response (CR, %) of each sensor was at 543 nm and 640 nm in the absence (PB 0 ) and presence (PB 1) of thrombin, respectively. It was calculated through the following equation 1 by determining the change in the absorbance measurement ratio of. PB 0 is the blue wavelength region, and PB 1 is the degree of change of PB 0 after thrombin addition.

<식 1><Equation 1>

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 식 1을 참조하면, 이와 같이 CR의 비율이 높을수록 파란색에서 빨간색으로 더 효과적인 색상 전환을 의미한다. 상기 감도 평가의 결과를 도 4에 나타냈다.Referring to Equation 1, as described above, the higher the ratio of CR, the more effective color conversion from blue to red. The results of the sensitivity evaluation are shown in FIG. 4.

도 4를 참조하면, (a)에서 TBA가 결합되지 않은 TCDA를 포함하는 색 변환 센서에 트롬빈을 첨가 하는 경우 흡광도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 흡광도 증가는 TCDA 리포좀의 알킬 테일(alkyl tail)그룹의 음전하에서 발생하는 트롬빈의 비특이적 결합 때문일 가능성이 높은 것으로 예상할 수 있다. 한편, (b)에서 TBA가 결합된 TCDA를 포함하는 색 변환 센서는 트롬빈에 대한 약간의 반응을 갖는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 표적물질(트롬빈)의 접촉에 대한 색 변환 센서의 비교적 미미한 반응은, 색 변환 센서가 고체 상 접근(solid phase approach)에 기초하기 때문임을 알 수 있다. 이러한 접근 방식은 전형적으로 액상 접근과 비교하여, 리포좀 간 반발의 부족 및 TCDA의 농도가 낮음을 나타낸다. Referring to FIG. 4, in (a), when thrombin is added to a color conversion sensor including TCDA to which TBA is not bound, it can be seen that the absorbance is increased. This increase in absorbance can be expected to be highly likely due to the non-specific binding of thrombin occurring under the negative charge of the alkyl tail group of TCDA liposomes. On the other hand, in (b), it can be seen that the color conversion sensor including TCDA to which TBA is bound has a slight response to thrombin. It can be seen that the relatively insignificant response of the color conversion sensor to such contact of the target substance (thrombin) is because the color conversion sensor is based on a solid phase approach. This approach typically indicates a lack of interliposomal repulsion and a low concentration of TCDA compared to the liquid approach.

반면, (c)에서 TCDA 표면에 저 농도의 AuNP 및 TBA가 결합된 색 변환 센서(Low-conc AuNP)의 경우, 표적물질(트롬빈) 추가에 대한 색 변환 센서의 흡광도 응답이 약간 향상됨을 확인할 수 있다. 이와 비교하여, (d)에서 반응 용액의 pH를 조절함으로써 TCDA 표면에 중간 농도의 AuNP 및 TBA가 결합된 색 변환 센서(Midium-conc AuNP)의 경우, Low-conc AuNP 보다 큰 색 전이 변화가 나타난 것을 확인할 수 있다. 그러나 (e)에서, 반응 용액의 pH를 조절함으로써 TCDA 표면에 고 농도의 AuNP 및 TBA가 결합된 색 변환 센서(High-conc AuNP)의 경우, 흡광도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. On the other hand, in (c), in the case of the color conversion sensor (Low-conc AuNP) in which low concentrations of AuNP and TBA are combined on the TCDA surface, it can be seen that the absorbance response of the color conversion sensor to the addition of the target substance (thrombin) is slightly improved. have. In comparison, in the case of the color conversion sensor (Medium-conc AuNP) in which an intermediate concentration of AuNP and TBA was combined on the TCDA surface by adjusting the pH of the reaction solution in (d), a color transition change greater than that of Low-conc AuNP appeared. Can be confirmed. However, in (e), in the case of a color conversion sensor (High-conc AuNP) in which a high concentration of AuNP and TBA are combined on the TCDA surface by adjusting the pH of the reaction solution, it can be seen that the absorbance decreases.

이를 통해서, TCDA에 너무 많은 AuNP가 고정된 색 변환 센서는 오히려 검출 반응을 악화시키는 것을 알 수 있다. 이는 과도한 양의 AuNP가 TCDA 표면에 고정 되어 AuNP가 서로 붙어있거나 서로 가까운 거리에 존재하는 경우에, TCDA 백본(backbone)의 반발을 억제하기 때문에 민감도가 현저하게 감소하는 것으로 예상할 수 있다. 따라서 TCDA의 백본(backbone)의 뒤틀림을 방해하지 않는 적당량의 AuNP 농도로 부착하는 것이 중요한 것을 알 수 있다. 이와 함께, AuNP의 TCDA에 대한 기계적 응력(mechanical stress) 및 AuNP의 플라즈모닉 효과가 본 발명의 색 변환 센서의 민감도에 영향을 미치는 것을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the color conversion sensor in which too much AuNP is fixed to the TCDA worsens the detection response. This can be expected that when an excessive amount of AuNPs are fixed on the TCDA surface and AuNPs are attached to each other or exist in close proximity to each other, since the repulsion of the TCDA backbone is suppressed, the sensitivity is remarkably reduced. Therefore, it can be seen that it is important to adhere at an appropriate amount of AuNP concentration that does not interfere with the distortion of the backbone of TCDA. In addition, it can be seen that the mechanical stress on TCDA of AuNP and the plasmonic effect of AuNP affect the sensitivity of the color conversion sensor of the present invention.

(f)에서, Middle-conc AuNP는 AuNP가 없는 TBA가 결합된 TCDA를 포함하는 색 변환 센서보다 2.5 배 높은 CR을 갖는 것을 알 수 있다. TCDA에 고정된 AuNP의 양이 TCDA 백본의 왜곡을 방해하지 않는 경우, CR은 Middle-conc AuNP에서 가장 효과적임을 확인할 수 있다.In (f), it can be seen that the Middle-conc AuNP has a CR 2.5 times higher than that of a color conversion sensor including TCDA to which TBA without AuNP is bound. If the amount of AuNP fixed to TCDA does not interfere with the distortion of the TCDA backbone, it can be confirmed that CR is most effective in Middle-conc AuNP.

실험예 4: TCDA에 대한 AuNP의 크기 및 인접 위치의 영향Experimental Example 4: Influence of AuNP size and adjacent location on TCDA

먼저, 본 발명의 실시예 1 및 2에 따라 제조된 색 변환 센서 각각을 통해서, 표적 물질에 대한 TCDA에 대한 AuNP의 크기의 영향을 평가하였다. 상기 평가는 표적물질인 트롬빈의 농도를 각각 상이한 농도(10, 510, 100 및 1000ng/ml)하에서 수행되었고, 자외선 가시광선 분광 광도계(V-770, JASCO), 전계방출형 주사전자현미경(JSM-750F, JEOL, Glass coverslip(18mmX18mm)) 및 비색 반응(colorimetric response )(CR, %)을 이용하여 수행되었고, 그 결과를 도 5 및 6에 나타냈다.First, through each of the color conversion sensors manufactured according to Examples 1 and 2 of the present invention, the influence of the size of AuNP on TCDA on the target material was evaluated. The evaluation was performed under different concentrations (10, 510, 100 and 1000 ng/ml) of the target substance thrombin, and ultraviolet visible light spectrophotometer (V-770, JASCO), field emission scanning electron microscope (JSM- 750F, JEOL, Glass coverslip (18mm x 18mm)) and colorimetric response (CR, %) were used, and the results are shown in FIGS. 5 and 6.

먼저, 도 5를 참조하면, (a) 실시예 1에서 용액 내의 27.8 nm-AuNP은 525 nm를 갖는 것을 알 수 있고, (c) 실시예 2에서 용액 내의 8.1 nm-AuNP는 535 nm를 갖는 것을 알 수 있다. 또한, (b)실시예 1에서 용액 내의 27.8 nm-AuNP의 평균 직경은 27.8±5.0인 것을 확인 할 수 있고, (d) 실시예 2에서 용액 내의 8.1 nm-AuNP의 평균 직경은 48.1±5.0인 것을 확인 할 수 있다.First, referring to FIG. 5, (a) 27.8 nm-AuNP in the solution in Example 1 was found to have 525 nm, and (c) 8.1 nm-AuNP in the solution in Example 2 had 535 nm. Able to know. In addition, (b) it can be seen that the average diameter of 27.8 nm-AuNP in the solution in Example 1 is 27.8±5.0, and (d) the average diameter of 8.1 nm-AuNP in the solution in Example 2 is 48.1±5.0. I can confirm that.

도 6을 참조하면, 실시예 1에 따라 제조된 색 변환 센서(Midium-conc AuNP(27.8nm))의 경우, 실시예 2에 따라 제조된 색 변환 센서(Midium-conc AuNP(48.1nm))보다 CR의 값이 작게 나타난 것을 확인할 수 있다. 이는, 상기에서 확인한 TCDA에 결합된 고농도 AuNP를 포함하는 색 변환 센서의 경우와 유사하게, 큰 크기의 AuNP는 표적물집 결합에서 TCDA 백본의 형태적 왜곡을 방해하는 경향이 있는 것으로 나타났다. Referring to FIG. 6, in the case of the color conversion sensor (Medium-conc AuNP (27.8 nm)) manufactured according to Example 1, than the color conversion sensor (Medium-conc AuNP (48.1 nm)) manufactured according to Example 2). It can be seen that the value of CR is small. This is similar to the case of the color conversion sensor including the high concentration AuNP bound to the TCDA identified above, it was found that the large size AuNP tends to interfere with the morphological distortion of the TCDA backbone in the target blister binding.

또한, 본 발명의 실시예 3 및 4에 따라 제조된 색 변환 센서 각각을 통해서, 표적 물질에 대한 TCDA에 대한 AuNP의 인접 위치를 평가하였다. 상기 평가는 비색 반응(colorimetric response )(CR, %)을 이용하여 수행되었고, 그 결과를 도 6에 나타냈다.In addition, through each of the color conversion sensors prepared according to Examples 3 and 4 of the present invention, the adjacent position of the AuNP to the TCDA with respect to the target material was evaluated. The evaluation was performed using a colorimetric response (CR, %), and the results are shown in FIG. 6.

도 6을 참조하면, 실시예 3에 따라 제조된 색 변환 센서(13nm-AuNP monolayer)의 경우, 실시예 4에 따라 제조된 색 변환 센서(30nm-AuNP monolayer)보다 CR의 값이 높게 나타난 것을 확인할 수 있다. 또한, 13nm-AuNP monolayer는 Midium-conc AuNP(27.8nm) 및 Midium-conc AuNP(48.1nm)보다 CR의 값이 더 높게 나와, 표적물질에 대해 가장 높은 CR 반응을 보이는 것을 확인할 수 있다.6, in the case of the color conversion sensor (13nm-AuNP monolayer) manufactured according to Example 3, it was confirmed that the value of CR was higher than that of the color conversion sensor (30nm-AuNP monolayer) manufactured according to Example 4 I can. In addition, the 13nm-AuNP monolayer had a higher CR value than that of Midium-conc AuNP (27.8nm) and Midium-conc AuNP (48.1nm), showing the highest CR reaction to the target material.

이를 통해서, 본 발명의 TBA-TCDA-AuNP 색 변환 센서가, TBA-AuNP-TCDA 색 변환 센서 보다 더 높은 플라즈몬 향상을 가능하게 하는 것을 알 수 있다. 즉, AuNP가 TCDA 리포좀 표면에 고정된 색 변환 센서보다, 기판 상에 AuNP이 고정된 색 변환 센서가 더 높은 플라즈몬 효과를 나타낸 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 두 가지의 이유 때문인 것으로 예상할 수 있는데, 먼저 첫 번째 이유는 유리 기판 위에 AuNP이 균일하게 분포되어 있었기 때문이고, 두 번째 이유는 TCDA 리포좀의 표면에 장식 된 AuNP의 질량은 TCDA의 구조 변형의 정도를 저해할 수 있기 때문이다. 결론적으로, TCDA 기반 AuNP의 크기와 위치가 TCDA 기반 색 변환 센서의 감도에 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the TBA-TCDA-AuNP color conversion sensor of the present invention enables higher plasmon enhancement than the TBA-AuNP-TCDA color conversion sensor. That is, it can be seen that the color conversion sensor in which AuNP is fixed on the substrate exhibited a higher plasmon effect than the color conversion sensor in which AuNP is fixed on the surface of the TCDA liposome. These results can be expected to be due to two reasons. First, the first reason is that AuNPs were uniformly distributed on the glass substrate, and the second reason is that the mass of AuNPs decorated on the surface of TCDA liposomes is the structure of TCDA. This is because it can hinder the degree of deformation. In conclusion, it can be seen that the size and position of the TCDA-based AuNP play an important role in the sensitivity of the TCDA-based color conversion sensor.

본 발명의 TCDA 기반 표적물질을 검출하는 색 변환 센서는 휴대용 색 변환 센서의 분자 진단에 적용 할 수 있습니다. 또한, 색 형성 폴리머 리포좀에 대한 감도를 개선하기 위한 본 발명은 생물학적 감지 플랫폼의 개발과 변화를 더욱 촉진시킬 수 있다.The color conversion sensor for detecting a target substance based on TCDA of the present invention can be applied to molecular diagnosis of a portable color conversion sensor. In addition, the present invention for improving the sensitivity to the color-forming polymer liposome can further promote the development and change of a biological sensing platform.

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 (14)

아민 작용기로 표면개질된 기판;
상기 아민 작용기에 고정된 트리코사디노익산(Tricosadiynoic acid, TCDA) 리포좀;
상기 TCDA 리포좀 표면에 고정된 플라즈모닉 금속 입자; 및
상기 TCDA 리포좀 표면에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머;를 포함하는,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서.
A substrate surface-modified with an amine functional group;
Tricosadiynoic acid (TCDA) liposomes immobilized on the amine functional group;
Plasmonic metal particles immobilized on the surface of the TCDA liposome; And
Containing; an aptamer that specifically binds to a target substance bound to the surface of the TCDA liposome
Color conversion sensor to detect target substances.
제1항에 있어서.
상기 센서가 상기 표적물질을 포함하는 시료에 노출되는 경우, 상기 표적물질이 상기 압타머와의 결합 반응으로 상기 TCDA 리포좀에 기계적 응력(Mechanical Stress)을 부가하여 상기 센서의 색 변환이 일어나는,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서.
The method of claim 1.
When the sensor is exposed to a sample containing the target material, the target material applies mechanical stress to the TCDA liposome due to a binding reaction with the aptamer to cause color conversion of the sensor,
Color conversion sensor to detect target substances.
제1항에 있어서,
상기 플라즈모닉 금속 입자는 상기 TCDA 리포좀 표면에 서로 접촉하지 않도록 일정 간격으로 이격되고, 상기 TCDA 리포좀 표면이 일부 노출되는 것을 특징으로 하는,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서.
The method of claim 1,
The plasmonic metal particles are spaced apart at regular intervals so as not to contact each other on the surface of the TCDA liposome, and the surface of the TCDA liposome is partially exposed,
Color conversion sensor to detect target substances.
제1항에 있어서,
상기 플라즈모닉 금속 입자는 아민 작용기로 표면개질된 것인,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서.
The method of claim 1,
The plasmonic metal particles are surface-modified with an amine functional group,
Color conversion sensor to detect target substances.
제1항에 있어서,
상기 플라즈모닉 금속 입자는 알루미늄, 구리, 은, 백금 및 금 입자 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
표적물질을 검출하는 색 변환 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 sensor to detect target substances.
제1항에 있어서,
상기 압타머는 아민 또는 싸이올(thiol) 작용기를 포함하는 것인,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서.
The method of claim 1,
The aptamer comprises an amine or thiol functional group,
Color conversion sensor to detect target substances.
제1항에 있어서.
상기 표적물질은 리셉터가 존재하는 트롬빈, DNA, 효소, 바이러스 및 세포막 단백질인 것을 특징으로 하는,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서,
The method of claim 1.
The target material is characterized in that the receptor is present in thrombin, DNA, enzyme, virus and cell membrane protein,
A color conversion sensor that detects a target substance,
제1항에 있어서.
상기 표적물질은 트롬빈이며,
상기 압타머는 DNA 올리고뉴클레오타이드인,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서,
The method of claim 1.
The target substance is thrombin,
The aptamer is a DNA oligonucleotide,
A color conversion sensor that detects a target substance,
플라즈모닉 금속 입자가 코팅된 기판;
상기 플라즈모닉 금속 입자에 고정된 TCDA 리포좀; 및
상기 TCDA 리포좀에 결합된 표적물질과 특이적 결합을 하는 압타머;를 포함하는,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서.
A substrate coated with plasmonic metal particles;
TCDA liposomes immobilized on the plasmonic metal particles; And
Containing; an aptamer that specifically binds to a target substance bound to the TCDA liposome
Color conversion sensor to detect target substances.
제9항에 있어서.
상기 센서가 상기 표적물질을 포함하는 시료에 노출되는 경우, 상기 표적물질이 상기 압타머와의 결합 반응으로 상기 TCDA 리포좀에 기계적 응력(Mechanical Stress)을 부가하여 상기 센서의 색 변환이 일어나는,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서.
The method of claim 9.
When the sensor is exposed to a sample containing the target material, the target material applies mechanical stress to the TCDA liposome due to a binding reaction with the aptamer to cause color conversion of the sensor,
Color conversion sensor to detect target substances.
제9항에 있어서,
상기 플라즈모닉 금속 입자는 알루미늄, 구리, 은, 백금 및 금 입자 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서.
The method of claim 9,
The plasmonic metal particle is characterized in that any one selected from aluminum, copper, silver, platinum and gold particles,
Color conversion sensor to detect target substances.
제9항에 있어서,
상기 압타머는 아민 또는 싸이올(thiol) 작용기를 포함하는 것인,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서.
The method of claim 9,
The aptamer comprises an amine or thiol functional group,
Color conversion sensor to detect target substances.
제9항에 있어서.
상기 표적물질은 리셉터가 존재하는 트롬빈, DNA, 효소, 바이러스 및 세포막 단백질인 것을 특징으로 하는,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서,
The method of claim 9.
The target material is characterized in that the receptor is present in thrombin, DNA, enzyme, virus and cell membrane protein,
A color conversion sensor that detects a target substance,
제9항에 있어서.
상기 표적물질은 트롬빈이며,
상기 압타머는 리셉터가 존재하는 DNA 올리고뉴클레오타이드인,
표적물질을 검출하는 색 변환 센서,
The method of claim 9.
The target substance is thrombin,
The aptamer is a DNA oligonucleotide in which a receptor is present,
A color conversion sensor that detects a target substance,
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20080054963A (en) * 2006-12-14 2008-06-19 고려대학교 산학협력단 Polydiacetylene sensor chip comprising aptamer and manufacturing process thereof
KR20120081762A (en) * 2011-01-12 2012-07-20 경희대학교 산학협력단 Polydiacetylene based biosenser
KR20130056511A (en) * 2011-11-22 2013-05-30 고려대학교 산학협력단 Detection method of target material using aggregation of aptamer-conjugated gold nanoparticles on fabric
KR20160069718A (en) * 2014-12-09 2016-06-17 인하대학교 산학협력단 Biosensor for simultaneous detection and death of pathogen and method for preparing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080054963A (en) * 2006-12-14 2008-06-19 고려대학교 산학협력단 Polydiacetylene sensor chip comprising aptamer and manufacturing process thereof
KR20120081762A (en) * 2011-01-12 2012-07-20 경희대학교 산학협력단 Polydiacetylene based biosenser
KR20130056511A (en) * 2011-11-22 2013-05-30 고려대학교 산학협력단 Detection method of target material using aggregation of aptamer-conjugated gold nanoparticles on fabric
KR20160069718A (en) * 2014-12-09 2016-06-17 인하대학교 산학협력단 Biosensor for simultaneous detection and death of pathogen and method for preparing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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