KR20220037759A - 증폭/검출 키트, 이를 이용한 광열 pcr 증폭 방법 및 미생물 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

증폭/검출 키트는, PCR 반응액이 놓이는 샘플 패드, 상기 샘플 패드에 접촉하여 위치하는 전달 패드, 상기 샘플 패드로부터 상기 전달 패드를 통해 흐르는 상기 PCR 반응액이 유입되고, 제1 면에 증착된 금 박막을 포함하는 반응 패드, 및 상기 전달 패드의 제1 면 및 상기 반응 패드의 제1 면을 덮어 밀봉하는 밀봉 테이프를 포함한다.

Description

증폭/검출 키트, 이를 이용한 광열 PCR 증폭 방법 및 미생물 검출 방법{Amplification/detection kit, photothermal PCR amplification method and microorganism detection method using the same}
본 개시는 증폭/검출 키트, 이를 이용한 광열 PCR 증폭 방법 및 미생물 검출 방법에 관한 것이다.
세계적으로 유명한 질병들 중 특히 에볼라, 메르스, 독감과 같은 바이러스 성 질환들을 초기에 발견하고 치료하기 위해서는, 이런 질환들에 대한 신속하고 정확한 진단이 매우 중요하다. 이러한 바이러스 성 질환들을 고감도로 진단하기 위해서는 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction , PCR)으로 유전자를 증폭하는 과정이 필수적이다. 대중적인 PCR 방법은 용액 속 중합효소와 유전자의 결합과 증폭이 여러 주기의 온도 순환의 반복 속에서 이루어진다. 온도 순환은 가열블록으로 PCR 반응 용액이 담긴 플라스틱 튜브를 가열하고 식혀 PCR 반응 용액의 온도를 증가 시킨 후 감소시키야 하는데, 플라스틱 튜브의 열전달 효율이 좋지 않아서 1 시간 이상이 소요될 수 있다.
최근 조기 진단이 중요한 치명적인 질병들에 대한 빠른 PCR을 위한 응용 방법들에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 온도를 증가시켰다가 감소시키는 것을 한 주기의 온도 순환이라 정의할 때, 현재 30 주기의 온도 순환에 10분 정도 소요되는 기술이 개발되었다. 그러나 개발된 장비들은 대부분 실험실 조건에 최적화 되어 있어, 무겁고(20Kg 이상) 높은 에너지 소모량(800-1000W) 때문에 사용 환경에 제약이 있어서 휴대성이 떨어진다.
경량 및 휴대 가능한 증폭/검출 키트, 및 이를 이용하여 PCR 증폭을 진행하고 미생물을 검출할 수 있는 증폭/검출 키트, 이를 이용한 광열 PCR 증폭 방법 및 미생물 검출 방법을 제공하고자 한다.
발명의 한 특징에 따른 증폭/검출 키트는, PCR 반응액이 놓이는 샘플 패드, 상기 샘플 패드에 접촉하여 위치하는 전달 패드, 상기 샘플 패드로부터 상기 전달 패드를 통해 흐르는 상기 PCR 반응액이 유입되고, 제1 면에 증착된 금 박막을 포함하는 반응 패드, 및 상기 전달 패드의 제1 면 및 상기 반응 패드의 제1 면을 덮어 밀봉하는 밀봉 테이프를 포함한다.
상기 금 박막은, 패드에 금을 전자-빔(electron-beam) 증착하여 형성될 수 있다.
상기 패드는 유리 섬유 패드일 수 있다. 상기 샘플 패드 및 상기 전달 패드는 유리 섬유 패드일 수 있다.
발명의 다른 특징에 따른 패드에 금을 전자-빔(electron-beam) 증착하여 형성된 금 박막을 포함하는 증폭/검출 키트를 이용한 광열 PCR 증폭 방법은, 상기 금 박막에 제1 기간 동안 소정 세기 및 소정 파장의 레이저를 조사하는 단계, 상기 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안 상기 금 박막에 대한 레이저 조사를 정지하는 단계, 및 상기 레이저를 조사하는 단계 및 상기 레이저 조사를 정지하는 단계를 소정 횟수 반복하는 단계를 포함한다.
발명의 또 다른 특징에 따른 패드에 금을 전자-빔(electron-beam) 증착하여 형성된 금 박막을 포함하는 증폭/검출 키트를 이용한 미생물 검출 방법은, 상기 금 박막에 제1 기간 동안 소정 세기 및 소정 파장의 레이저를 조사하는 단계, 상기 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안 상기 금 박막에 대한 레이저 조사를 정지하는 단계, 상기 레이저를 조사하는 단계 및 상기 레이저 조사를 정지하는 단계를 소정 횟수 반복하는 단계, 및 상기 반복 단계가 종료된 후, 상기 증폭/검출 키트로부터 발광하는 빛을 측정하는 단계를 포함한다.
상기 제1 기간 동안, 상기 금 박막으로부터 상기 패드에 열이 전달되어, PCR 반응액에서 미생물의 DNA 분리가 발생할 수 있다.
상기 제2 기간 동안, 상기 패드로부터 열이 방출되어, 상기 PCR 반응액에서 상기 미생물의 DNA 중합 및 프라이머 어닐링(primer annealing)이 발생할 수 있다.
경량 및 휴대 가능한 증폭/검출 키트, 및 이를 이용하여 PCR 증폭을 진행하고 미생물을 검출할 수 있는 증폭/검출 키트, 이를 이용한 광열 PCR 증폭 방법 및 미생물 검출 방법을 제공한다.
도 1은 일 실시예에 따른 증폭/검출 키트를 나타낸 도면이다.
도 2는 증폭/검출 키트에 광열 PCR 증폭을 위한 레이저 조사를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 레이저 조사 및 레이저 조사가 중지될 때 반응 패드의 상태를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 금 박막 두께 및 레이저 세기에 따른 반응 패드 내부의 온도 특성 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 10nm의 금 박막에서 레이저 세기에 따른 반응 패드 내부의 온도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6는 온도 측정을 위해 반응 패드의 온도 측정 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 금 박막의 두께에 따른 PCR 증폭 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 냉각 기간이 10초, 15초, 20초, 및 25초 각각에 대한 광열 PCR 증폭 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 냉각 기간이 20초일 때, 온도 순환 25주기 광열 PCR 증폭에서의 반응 패드 내부의 온도를 나타낸 그래프이다.
도 10은 광열 PCR 증폭 진행 후 증폭/검출 키트로부터 발생하는 형광 신호를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 균의 농도에 따라 형광 측정 장치로부터 획득된 SYBR green 형광의 세기를 나타낸 도면이다.
도 12는 다양한 농도들에 따른 SYBR green 형광의 세기들을 상대적인 세기로 나타낸 그래프이다.
일 실시예에 따른 증폭/검출 키트는, 간단한 방법으로 PCR을 10분 정도의 시간 내에 빠르게 진행할 수 있고, 휴대성이 좋고 응용 가능성이 높다. 또한, 증폭/검출 키트를 이용한 PCR 진행 기간 동안 소모되는 에너지가 낮고, 증폭/검출 키트를 이용한 PCR을 통해 유전자 증폭과 고감도의 정량적 측정이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
일 실시예에 따른 광열 PCT 증폭 증폭/검출 키트는 유리 섬유(Glass fiber) 멤브레인 및 멤브레인 위에 직접적으로 증착된 금 박막을 포함한다. 멤브레인에 PCR 반응액이 젖은 부분이 밀봉되고, 785nm 레이저가 금 박막에 소정의 조사 기간 동안 조사되고, 소정의 휴지 기간 동안 조사가 멈춘다. 이와 같이 조사 및 조사 멈춤이 반복되어, 멤브레인 내부의 온도 순환이 반복되면 멤브레인 내부에서 PCR 증폭이 진행된다. PCR 반응액은 PCR 증폭에 필요한 PCR 용액과 시료가 혼합된 것을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 증폭/검출 키트를 나타낸 도면이다.
증폭/검출 키트(1)는 샘플 패드(10), 전달 패드(20), 반응 패드(30), 밀봉 테이프(40)를 포함한다.
샘플 패드(10)에는 PCR 반응액이 놓인다. 샘플 패드(10)는 유리 섬유 재질로 형성되어 있다.
전달 패드(20)는 샘플 패드(10)에 접촉하여 위치하고, 전달 패드(20)를 통해 샘플 패드(10)로부터 PCR 반응액이 흐른다. 샘플 패드(10)의 일부와 전달 패드(20)의 일부가 PCR 반응액이 흐르는 방향의 수직 방향으로 중첩하여 접촉한다. 도 1에서는 샘플 패드(10)의 일부가 전달 패드(20)의 일부에 위에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 전달 패드(20)도 샘플 패드(10)와 동일한 유리 섬유 재질로 형성되어 있다.
샘플 패드(10)로부터 전달 패드(20)를 통해 흐르는 PCR 반응액이 반응 패드(30)에 유입된다. 반응 패드(30)에서, 유리 섬유 재질의 패드(31)에 금이 직접적으로 증착되어 금 박막(32)이 형성된다. 패드(31)의 상부 면에 금이 증착 되고, 패드(31)에서 금이 침투하지 못한 부분은 유리 섬유 그대로이다. 유리 섬유는 유리 섬유 가닥들이 얽혀있는 구조로 되어있기 때문에 패드(31) 내부에 수십에서 수백 μm까지의 크기를 가진 공간들이 존재한다. 패드(31) 내부의 빈 공간들의 크기는 효소에 비해 충분히 거대하므로, 이 공간들에서 PCR 증폭 반응이 일어난다.
밀봉 테이프(40)는 전달 패드(32)의 상부 면과 반응 패드(30)의 상부 면과 함께 증폭/검출 키트(1)의 주변 영역까지 덮어 전달 패드(32)와 반응 패드(30)를 밀봉한다. 도 1에서 밀봉 테이프(40)가 전달 패드(20)와 반응 패드(30)의 폭 보다 넓은 폭 및 전달 패드(20)와 반응 패드(30)를 덮을 수 있을 정도의 길이로 형성되어 있다. 도 1에 도시된 크기 및 형상은 일 예로서, 밀봉 테이프(40)가 전달 패드(20)와 반응 패드(30)를 덮을 수 있는 크기 및 형상으로 형성될 수 있다.
도 1에서는 전달 패드(20)와 반응 패드(30) 사이가 소정 거리(d)만큼 이격 되어 두 패드 사이에 공간이 존재한다. 거리(d)는 대략 1mm 정도로, 두 패드 사이의 공간은 밀봉 테이프(40)에 의해 둘러 쌓여 있는 빈 공간으로, PCR 증폭을 위해서 반응 패드(30)를 둘러싸는 밀봉 틀(50, 도 2 참조)을 위치시키기 위한 공간이다. 전달 패드(30)로부터 PCR 반응액이 흘러나와 이 공간을 통해 반응 패드(40)까지 전달될 수 있도록 PCR 반응액을 충분히 샘플 패드(10)에 넣을 수 있다.
도 1에 도시된 증폭/검출 키트(1)의 구조에 따라, 샘플 패드(10)에 넣은 PCR 반응액이 모세관 현상으로 전달 패드(20)를 통해 흐르고, 전달 패드(20)를 통과한 PCR 반응액이 반응 패드(30)에 모세관 현상으로 흡수될 수 있다. 그러면, 반응 패드(30)에 광열 PCR 증폭을 위해 필요한 PCR 반응액이 모인다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 광열 PCR 증폭 동작을 설명한다.
도 2는 증폭/검출 키트에 광열 PCR 증폭을 위한 레이저 조사를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 레이저 조사 및 레이저 조사가 중지될 때 반응 패드의 상태를 도식적으로 나타낸 도면이다.
레이저 장치(2)는 785nm 파장의 레이저를 반응 패드(30)에 조사한다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 밀봉 틀(50)이 반응 패드(30)를 둘러싼다. 광열 PCR 증폭 과정에서 고온에 의한 반응 패드(30)의 내부 압력을 견디기 위해 반응 패드를 밀봉 틀(50)로 압박한다.
레이저 장치(2)는 가열 기간 동안 레이저를 조사하고, 냉각 기간 동안 레이저 조사를 멈춘다. 가열 기간과 냉각 기간을 합한 기간이 광열 PCR 증폭을 위한 온도 순환의 한 주기이다. 레이저 장치(2)는 소정 횟수만큼 온도 순환을 반복하고, 소정 횟수만큼의 온도 순환에 따라 광열 PCR 증폭이 진행된다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 금 박막(32)에 가열 기간 동안 레이저가 조사되면, 금 박막(32)이 빛을 흡수하여 열을 발생시킬 수 있다. 금 박막(32)에 의해 발생된 열은 패드(31)에 전달된다. PCR 증폭에서 DNA 분리 단계에 필요한 약 95° 이상의 온도까지 패드(31) 내부의 온도가 소정 기간 상승한다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 냉각 기간 동안 레이저가 조사되지 않으면, 금 박막(32)으로부터 열 발생이 중지되고 패드(31)로부터 열이 방출되어 DNA 중합과 프라이머 어닐링(primer annealing)에 필요한 온도까지 패드(31) 내부의 온도가 하강한다. 이와 같은 동작이 온도 순환 한 주기 동안 발생하고, 소정 횟수만큼 온도 순환이 반복되어 광열 PCR 증폭이 진행된다.
유리 섬유로 제작된 패드는 다른 재질의 패드에 비해 열에 강하다. 일 실시예에는 유리 섬유 패드에 직접적으로 금을 전자-빔(e-beam) 방식으로 증착하여, 반응 패드(30)를 제작하였다. 이때, 반응 패드(30)에서 금 박막(32) 두께를 결정할 때 열전달 효율과 PCR 반응액의 온도 상승 효율을 고려하였다.
도 4는 금 박막 두께 및 레이저 세기에 따른 반응 패드 내부의 온도 특성 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 10nm의 금 박막에서 레이저 세기에 따른 반응 패드 내부의 온도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6는 온도 측정을 위해 반응 패드의 온도 측정 방법을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 반응 패드(30)에서 패드(31) 내부에 열전대(thermocouple) 온도 센서(100)가 삽입되어 있다. 열전대 온도 센서(100)를 이용하여 패드(31) 내부의 온도를 측정하며, 조사된 레이저 세기와 금 박막(32)의 두께에 따른 패드(31) 내부의 PCR 반응액에 대한 열전달과 PCR 반응액의 온도 상승 효율을 검출할 수 있다. 도 5에서, 패드(31) 내부에는 PCR 반응액이 주입된 상태이다.
도 4에는, 금 박막(32)이 10nm 두께일 때, 금 박막(32)에 785nm 레이저를 세기 200mW, 300mW, 400mW, 500mW, 및 600mW 각각으로 조사할 때의, 패드(31) 내부에 PCR 반응액의 온도 변화가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 레이저의 세기가 600Mw인 경우 5초만에 온도가 포화되었고, 모든 세기에 대해서 10초 동안의 레이저 조사에 의해 최고 온도에 도달하는 것을 알 수 있다.
도 5에서는, 금 박막(32)의 두께가 5nm, 10nm, 20nm, 40nm, 및 100nm 인 경우 각각에 대해서, 785nm 레이저를 세기 200mW, 300mW, 400mW, 500mW, 및 600mW 각각으로 10초 동안 조사할 때의 최고 온도가 도시되어 있다. 레이저가 조사된 기간은 10초일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 금 박막의 두께가 두꺼울수록 열 발생 효율은 높다. 다만, 금 박막(32)의 두께에 상관없이 600mW 세기의 레이저로 조사할 경우, 두께에 관계없이 PCR 증폭에 필요한 95°보다 높은 최고 온도를 얻을 수 있었다
도 7은 금 박막의 두께에 따른 PCR 증폭 결과를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 PCR 결과는, 785nm 레이저를 600mW의 세기로 5초 동안 조사하고, 30초 동안 레이저 조사를 멈추면서 충분한 시간 동안 광열 PCR 증폭을 진행한 결과를 젤 전기 영동법을 통해 확인한 결과이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 금 박막(32)의 두께가 두꺼울수록 PCR 효율이 낮은 것을 알 수 있다. 도 6에 도시된 결과를 기초로, PCR 증폭 효율이 비슷한 10nm와 5nm 두께의 금 박막 중 열 발생 효율을 고려해 더 두꺼운 10nm 두께의 금 박막(32)을 실시예에 적용한다.
600mW 세기의 785nm 레이저와 10nm 두께의 금 박막(32)을 포함하는 반응 패드(30)를 이용하여, 광열 PCR 증폭을 진행한다. 온도 순환 한 주기 중 가열 기간은 5초이고, 냉각 기간은 변경하면서 광열 PCR 증폭을 진행한다. 예를 들어, 냉각 기간은 10초, 15초, 20초, 및 25초로 변경한다. 온도 순환 주기를 25회 반복하면서 광열 PCR 증폭을 진행한다.
도 8은 냉각 기간이 10초, 15초, 20초, 및 25초 각각에 대한 광열 PCR 증폭 결과를 나타낸 도면이다.
도 8에서는, 냉각 기간을 다르게 하였을 때, 각 냉각 기간에 따른 광열 PCR 증폭 결과를 젤 전기 영동법으로 검출한 결과가 도시되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 냉각 기간을 길게 할수록, DNA 증폭 및 프라이머 어닐링이 증가하여 20초 이상의 냉각 기간부터 충분한 밴드 세기가 나타난다.
도 9는 냉각 기간이 20초일 때, 온도 순환 25주기 광열 PCR 증폭에서의 반응 패드 내부의 온도를 나타낸 그래프이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 가열 기간 5초 동안 레이저를 금 박막(32)에 조사하여 반응 패드(30) 내부의 온도를 상승시키고, 이어서 레이저 조사를 냉각 기간인 20초 동안 멈춰 빛을 20초 동안 바로 차단한다. 그러면, DNA 증폭 및 Primer annealing에 필요한 반응 패드(30) 내부 온도가 하강한다. 이와 같은 온도 순환 한 주기를 25회 반복한다. 25초의 온도 순환 한 주기를 25회 반복하여 총 25초, 대략 10분 정도의 짧은 시간에 광열 PCR 증폭 결과물이 충분한 밴드 세기로 나타남을 알 수 있다.
이하, 도 10 내지 도 12를 참조하여 광열 PCR 증폭 결과를 측정하여 분석하는 방법을 설명한다.
도 10은 광열 PCR 증폭 진행 후 증폭/검출 키트로부터 발생하는 형광 신호를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 10에서 광열 PCR 증폭이 완료된 PCR 결과물은 SYBR green의 형광으로 발광할 수 있다. 형광 측정 장치(3)는 증폭/검출 키트(1)의 반응 패드(30)로부터 발광하는 SYBR green 형광의 세기를 측정하여 광열 PCR 증폭 결과를 측정할 수 있다.
예를 들어, 아래 표 1의 프라이머를 이용, 10nm 두께의 금 박막(32)에 600mW 세기의 785nm 레이저를 5초간 조사하고 20초간 정지하는 온도 순환 주기를 25회 반복하는 광열 PCR 증폭을 진행하여, 검출 대상인 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)의 DNA를 분리 및 증폭하였다.
균주 프라이머 서열 서열번호
Staphylococcus aureus Forward GCA CAT CTT GAC GGT ACC TAA TC 1
Reverse CGC GCT TTA CGC CCA ATA A 2
이때, PCR 반응액의 조건은 아래와 같다.
qPCR 2X PreMIX (SYBR Green with low ROX) - enzynomics: 5　μl
Template Solution(S.aureus DNA 정제- Qiagen DNA extraction kit 사용): 1　μl
Forward primer (1　μM): 1　μl
Reverse primer (1　μM): 1　μl
Onetaq polymerase (5kU/ml): 0.5　μl
DDW: 1.5　μl
Total: 10　μl
일 실시예에서는 미생물의 일 예로 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)을 사용하였으나, 다른 종류의 세균, 바이러스에 대해서도 동일하게 일 실시예가 적용될 수 있다.
도 11은 균의 농도에 따라 형광 측정 장치로부터 획득된 SYBR green 형광의 세기를 나타낸 도면이다.
위 조건 중 Template Solution에 포함된 S.aureus DNA의 질량을 조절하여 균 농도를 0.1pg/ul, 1pg/ul, 10pg/ul, 100pg/ul 로 조절할 수 있다. 예를 들어, 0.1pg/ul의 경우 Template Solution 1ul에 1pg의 S.aureus DNA가 녹아있고, 1pg/ul의 경우 경우 Template Solution 1ul에 10pg의 S.aureus DNA가 녹아있으며, 10pg/ul의 경우 Template Solution 1ul에 100pg의 S.aureus DNA가 녹아있고, 100pg/ul의 경우 Template Solution 1ul에 1000pg의 S.aureus DNA가 녹아있다. 참고로 도 11에 도시된 “Control”조건에서는 Template Solution에 S.aureus DNA가 포함되어 있지 않다.
도 12는 다양한 농도들에 따른 SYBR green 형광의 세기들을 상대적인 세기로 나타낸 그래프이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 0.1 pg/μl 의 농도까지 검출할 수 있었으며 이 결과는 기존의 PCR 결과를 젤 전기영동으로 확인한 결과보다 10배 이상 높은 수치이다.
일 실시예에 따르면, 광열 PCR 증폭 시작부터 결과 확인까지 14분 정도의 시간으로 빠르게 끝낼 수 있다. 패드에서 PCR 증폭을 진행할 수 있어, 다양하게 응용이 가능하다. 특히 종이 기반 시료 전처리 기술과 결합하여 전체 유전자 검사 과정을 획기적으로 단축시켜 빠른 시간 내에 유전자 검사를 마칠 수 있는 All-in-one 시스템이 제공될 수 있다.
앞서 실시예에서 설명한 가열 기간, 냉각 기간, 레이저 파장, 온도 순환의 반복 횟수 등은 일 실시예를 설명한기 위한 구체적인 예시일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에 따른 증폭/검출 키트가 적용되는 다양한 조건에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
1: 증폭/검출 키트
10: 샘플 패드
20: 전달 패드
30: 반응 패드
40: 밀봉 테이프
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Claims (10)

  1. PCR 반응액이 놓이는 샘플 패드;
    상기 샘플 패드에 접촉하여 위치하는 전달 패드;
    상기 샘플 패드로부터 상기 전달 패드를 통해 흐르는 상기 PCR 반응액이 유입되고, 제1 면에 증착된 금 박막을 포함하는 반응 패드; 및
    상기 전달 패드의 제1 면 및 상기 반응 패드의 제1 면을 덮어 밀봉하는 밀봉 테이프를 포함하는 증폭/검출 키트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금 박막은,
    패드에 금을 전자-빔(electron-beam) 증착하여 형성되는, 증폭/검출 키트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 패드는 유리 섬유 패드인, 증폭/검출 키트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 샘플 패드 및 상기 전달 패드는 유리 섬유 패드인, 증폭/검출 키트.
  5. 패드에 금을 전자-빔(electron-beam) 증착하여 형성된 금 박막을 포함하는 증폭/검출 키트를 이용한 광열 PCR 증폭 방법에 있어서,
    상기 금 박막에 제1 기간 동안 소정 세기 및 소정 파장의 레이저를 조사하는 단계;
    상기 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안 상기 금 박막에 대한 레이저 조사를 정지하는 단계; 및
    상기 레이저를 조사하는 단계 및 상기 레이저 조사를 정지하는 단계를 소정 횟수 반복하는 단계를 포함하는, 광열 PCR 증폭 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 기간 동안,
    상기 금 박막으로부터 상기 패드에 열이 전달되어, PCR 반응액에서 미생물의 DNA 분리가 발생하는, 광열 PCR 증폭 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 기간 동안,
    상기 패드로부터 열이 방출되어, 상기 PCR 반응액에서 상기 미생물의 DNA 중합 및 프라이머 어닐링(primer annealing)이 발생하는, 광열 PCR 증폭 방법.
  8. 패드에 금을 전자-빔(electron-beam) 증착하여 형성된 금 박막을 포함하는 증폭/검출 키트를 이용한 미생물 검출 방법에 있어서,
    상기 금 박막에 제1 기간 동안 소정 세기 및 소정 파장의 레이저를 조사하는 단계;
    상기 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안 상기 금 박막에 대한 레이저 조사를 정지하는 단계;
    상기 레이저를 조사하는 단계 및 상기 레이저 조사를 정지하는 단계를 소정 횟수 반복하는 단계; 및
    상기 반복 단계가 종료된 후, 상기 증폭/검출 키트로부터 발광하는 빛을 측정하는 단계를 포함하는, 바이러스 검출 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 기간 동안,
    상기 금 박막으로부터 상기 패드에 열이 전달되어, PCR 반응액에서 검출 대상 미생물의 DNA 분리가 발생하는, 바이러스 검출 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 기간 동안,
    상기 패드로부터 열이 방출되어, 상기 PCR 반응액에서 상기 미생물의 DNA 중합 및 프라이머 어닐링(primer annealing)이 발생하는, 바이러스 검출 방법.
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