KR20230075112A - Kit for diagnosing virus infection comprising hydrogel sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수화젤(hydrogel) 센서를 포함하는 바이러스 감염 진단용 키트에 관한 것으로서, 상기 수화젤 센서는 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(polyethyleneglycol diacrylate; PEGDA) 및 폴리스티렌 나노입자(Polystyrene nanoparticles; PSNPs)를 포함하여 항원 단백질이 고정됨으로써 검출 민감도를 증가시키므로, 이를 효과적으로 바이러스 검출 및 감염 여부의 진단에 이용할 수 있다.The present invention relates to a kit for diagnosing viral infection including a hydrogel sensor, wherein the hydrogel sensor includes polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) and polystyrene nanoparticles (PSNPs) to detect antigens. Since the detection sensitivity is increased by immobilizing the protein, it can be effectively used for virus detection and diagnosis of infection.
Description
본 발명은 수화젤(hydrogel) 센서를 포함하는 바이러스 감염 진단용 키트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(polyethyleneglycol diacrylate; PEGDA) 및 폴리스티렌 나노입자(Polystyrene nanoparticles; PSNPs)를 포함하는 수화젤 센서, 및 상기 수화젤 센서에 고정된 항원 단백질을 포함하는 바이러스 감염 진단용 키트에 관한 것이다.The present invention relates to a kit for diagnosing viral infection including a hydrogel sensor, and more particularly, to a hydrogel containing polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) and polystyrene nanoparticles (PSNPs). It relates to a kit for diagnosing a virus infection comprising a sensor and an antigen protein immobilized on the hydrogel sensor.
COVID(Coronavirus disease)-19를 검출하기 위한 기존의 방법은 RT-PCR(reverse transcription polymerase chain reaction)을 이용한 분석 방법이다. 이러한 방법은 고가의 분석 장비를 이용해야 하고 전처리가 필수적이며, 숙련된 전문가가 오랜 시간에 걸쳐 수행해야 한다는 한계점이 있었다.The existing method for detecting COVID-19 is an analysis method using reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). These methods have limitations in that expensive analysis equipment must be used, pretreatment is essential, and that skilled experts must perform the analysis over a long period of time.
반면에 항원-항체 반응을 이용하여 스트립(POCT(Point-of-care testing) device)에 전개시키는 측방유동면역분석(Immunoassay lateral flow strip) 방법을 사용하는 경우에는 소요되는 비용이 저렴하고 전처리가 불필요하며, 검출 방법이 간단하므로 누구나 쉽게 조작할 수 있고, 결과가 신속하게 도출된다는 장점이 있다.On the other hand, in the case of using the lateral flow immunoassay (Immunoassay lateral flow strip) method, which is developed on a strip (Point-of-care testing (POCT) device) using an antigen-antibody reaction, the cost required is low and no pretreatment is required. Since the detection method is simple, anyone can easily operate it, and the result is quickly obtained.
이러한 방법에 적용하기 위하여, SARS-COV-2 스파이크 단백질(spike protein; S protein)을 검출 표적으로 하는 항체를 이용함으로써 측방유동면역분석에 적용하는 방법이 연구되었다.In order to apply this method, a method of application to lateral flow immunoassay by using an antibody targeting detection of SARS-COV-2 spike protein (S protein) was studied.
이 방법에서 주로 반응이 진행되는 막의 소재로는 친수성을 띄는 니트로셀룰로스(Nitrocellulose)가 사용된다. 단순 흡착으로 단백질이 막에 고정되는 경우 주로 정전기적 인력을 통해 단백질이 고정되는데, 소수성의 단백질 또는 고분자량의 단백질의 경우 막에 대한 낮은 결착력(Binding capacity)을 가질 수 있고, 이러한 이유 때문에 비교적 낮은 검출 민감도를 나타낼 수 있다.In this method, hydrophilic nitrocellulose is used as a material for the membrane where the reaction mainly proceeds. When proteins are immobilized on membranes by simple adsorption, proteins are mainly immobilized through electrostatic attraction. In the case of hydrophobic proteins or high molecular weight proteins, they may have low binding capacity to membranes, and for this reason, relatively low detection sensitivity.
이에 본 발명자들은 스파이크 단백질(spike protein; S protein)을 고정화시키기 위한 결합 부위(binding site)를 증가시키기 위하여 검출 키트 내의 검사선(test line) 위치에 수화젤(hydrogel)을 사용함으로써, 빠르고 쉬운 교차결합(crosslinking)을 달성하고 생물학적으로 안정하며, 물리적인 조작이 용이하고 표면적을 증가시킴으로써 검출 민감도가 상승하는 것을 확인하였다.Therefore, the present inventors used hydrogel at the test line position in the detection kit to increase the binding site for immobilizing the spike protein (S protein), thereby quickly and easily cross-linking. It was confirmed that crosslinking was achieved, biologically stable, physical manipulation was easy, and detection sensitivity was increased by increasing the surface area.
이에, 본 발명의 목적은 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(polyethyleneglycol diacrylate; PEGDA) 및 폴리스티렌 나노입자(Polystyrene nanoparticles; PSNPs)를 포함하는 수화젤 센서를 포함하는 바이러스 감염 진단용 키트를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a kit for diagnosing viral infection including a hydrogel sensor including polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) and polystyrene nanoparticles (PSNPs).
본 발명의 다른 목적은 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 및 폴리스티렌 나노입자를 포함하는 수화젤 센서를 이용하여, 대상체로부터 분리된 시료의 접촉 시 반응 여부를 확인하는 검출 단계를 포함하는 것인, 바이러스에 의한 감염 여부 진단을 위한 정보 제공 방법이다.Another object of the present invention is to use a hydrogel sensor containing polyethylene glycol diacrylate and polystyrene nanoparticles to detect whether or not a reaction occurs when a sample separated from a subject is contacted, infection by a virus. It is a method of providing information for diagnosis.
본 발명의 또 다른 목적은 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 및 폴리스티렌 나노입자를 포함하는 수화젤 센서의 바이러스에 의한 감염 여부 진단 용도에 관한 것이다.Another object of the present invention relates to the use of a hydrogel sensor including polyethylene glycol diacrylate and polystyrene nanoparticles for diagnosing infection by a virus.
본 발명은 수화젤(hydrogel) 센서를 포함하는 바이러스 감염 진단용 키트에 관한 것으로, 본 발명에 따른 수화젤 센서는 친수성 단백질 및 소수성 단백질 모두를 고정시킬 수 있으므로 다양한 바이오마커에 대하여 높은 검출 민감도를 나타낸다.The present invention relates to a kit for diagnosing viral infection including a hydrogel sensor, and since the hydrogel sensor according to the present invention can immobilize both hydrophilic and hydrophobic proteins, it shows high detection sensitivity for various biomarkers.
본 발명자들은 폴리스티렌 나노입자(Polystyrene nanoparticles; PSNPs)를 포함하는 PEGDA(polyethyleneglycol diacrylate; 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트) 수화젤에 진단용 항원으로 바이러스 스파이크 단백질(spike protein; S protein)을 고정시킴으로써 바이러스 감염 진단용 키트에 사용할 경우 검출 민감도가 증가하는 것을 확인하였다.The present inventors immobilized the virus spike protein (S protein) as a diagnostic antigen in a PEGDA (polyethyleneglycol diacrylate) hydrogel containing polystyrene nanoparticles (PSNPs) to obtain a kit for diagnosing viral infection. It was confirmed that the detection sensitivity increased when used.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 양태는 PEGDA 및 PSNPs를 포함하는 수화젤 센서를 포함하는 바이러스 감염 진단용 키트이다.One aspect of the present invention is a kit for diagnosing viral infection comprising a hydrogel sensor containing PEGDA and PSNPs.
본 발명에 있어서 상기 수화젤 센서는 PEGDA를 2 내지 15 중량% 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 12 중량%, 2 내지 10 중량%, 2 내지 8 중량%, 5 내지 15 중량%, 5 내지 12 중량%, 5 내지 10 중량%, 5 내지 8 중량%, 8 내지 15 중량%, 또는 8 내지 12 중량%, 예를 들어, 8 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the hydrogel sensor may contain 2 to 15% by weight of PEGDA, preferably 2 to 12% by weight, 2 to 10% by weight, 2 to 8% by weight, 5 to 15% by weight, 5 to 12% by weight, 5 to 10% by weight, 5 to 8% by weight, 8 to 15% by weight, or 8 to 12% by weight, for example, 8 to 10% by weight, but is not limited thereto. .
본 발명에 있어서 상기 수화젤 센서는 PSNPs를 0.01 내지 15.00 중량% 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 1.00 내지 15.00 중량%, 1.00 내지 10.00 중량%, 1.00 내지 5.00 중량%, 2.00 내지 15.00 중량%, 2.00 내지 10.00 중량%, 2.00 내지 5.00 중량%, 5.00 내지 15.00 중량%, 또는 10.00 내지 15.00 중량%, 예를 들어, 12.00 내지 15.00 중량% 인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다,In the present invention, the hydrogel sensor may contain 0.01 to 15.00% by weight of PSNPs, preferably 1.00 to 15.00% by weight, 1.00 to 10.00% by weight, 1.00 to 5.00% by weight, 2.00 to 15.00% by weight, 2.00% by weight. to 10.00% by weight, 2.00 to 5.00% by weight, 5.00 to 15.00% by weight, or 10.00 to 15.00% by weight, for example, 12.00 to 15.00% by weight, but is not limited thereto,
상기 PSNPs의 직경은 100 내지 10000 nm인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The diameter of the PSNPs may be 100 to 10000 nm, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 상기 수화젤 센서는 광개시제를 포함하며 UV 조사에 의해 경화된 것일 수 있다.In the present invention, the hydrogel sensor may include a photoinitiator and be cured by UV irradiation.
상기 수화젤 센서는 광개시제를 0.1 내지 5.0 중량% 포함하는 것일 수 있고, 예를 들어, 0.5 내지 2.0 중량% 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The hydrogel sensor may contain 0.1 to 5.0% by weight of a photoinitiator, for example, 0.5 to 2.0% by weight, but is not limited thereto.
상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논(2-Hydroxy-2-methylpropiophenone)인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The photoinitiator may be 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 상기 수화젤 센서는 항원 단백질이 고정된 형태인 것일 수 있다. 상기 항원 단백질은 바이러스 표면 단백질인 것일 수 있고, 상기 바이러스 표면 단백질은 바이러스 스파이크 단백질, 피막 단백질(Envelope protein), 뉴클레오캡시드 단백질(Nucleocapsid protein), 헤마글루티닌(HA), 및 F 단백질(F protein)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 바이러스 스파이크 단백질인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the hydrogel sensor may be in the form of an antigen protein immobilized. The antigenic protein may be a viral surface protein, and the viral surface protein includes a viral spike protein, an envelope protein, a nucleocapsid protein, hemagglutinin (HA), and an F protein (F protein). protein) may be one or more selected from the group consisting of, for example, it may be a virus spike protein, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 상기 수화젤 센서는 PEGDA 및 PSNPs를 포함하는 수화젤을 스트립에 도포 후 경화시킨 형태로 제공되는 것일 수 있다.In the present invention, the hydrogel sensor may be provided in the form of curing after applying a hydrogel containing PEGDA and PSNPs to a strip.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 수화젤 센서는 스트립의 검사선에 적용됨으로써 시료가 스트립을 따라 전개됨에 따라 시료 중 표적 물질을 검사선에 고정시키는 원리에 따라 검출용 키트가 작동된다.In one embodiment of the present invention, the hydrogel sensor is applied to the test line of the strip, so that the detection kit operates according to the principle of fixing the target material in the sample to the test line as the sample spreads along the strip.
상기 스트립은 샘플 패드(sample pad), 반응 패드(washing pad, reaction membrane, 주로 NC membrane 소재) 및 흡수 패드(Wick pad)로 이루어진 통상적으로 사용되는 것과 같은 구성의 조립형 스트립인 것일 수 있고, 이 경우 반응 패드를 중심으로 양쪽 말단에 각각 샘플 패드와 흡수 패드가 부착되며, 샘플 패드로부터 흡수 패드로의 방향으로 시료가 전개되면 반응 패드의 중앙에 표시된 검사선으로부터 검출 결과를 확인하는 과정에 따라 사용될 수 있다.The strip may be a prefabricated strip having the same configuration as a commonly used one consisting of a sample pad, a reaction pad (a washing pad, a reaction membrane, mainly made of NC membrane), and a wick pad. In this case, a sample pad and an absorption pad are attached to both ends centered on the reaction pad, and when the sample is spread in the direction from the sample pad to the absorption pad, it can be used according to the process of confirming the detection result from the test line displayed in the center of the reaction pad. can
또한 상기 스트립은 단 하나의 부속으로 실시되는 구성의 일체형 스트립인 것일 수 있고, 이 경우 스트립 한쪽 말단의 시료 접촉부를 시료가 위치하는 곳에 투입 또는 접촉시켜 흡수시키고, 흡수된 시료가 시료 접촉부로부터 이격되어 위치한 검사선까지 전개되면 검사선으로부터 검출 결과를 확인하는 과정에 따라 사용될 수 있다.In addition, the strip may be an integral strip having a configuration implemented as a single part. In this case, the sample contact part at one end of the strip is put into or brought into contact with the place where the sample is located to be absorbed, and the absorbed sample is separated from the sample contact part. If it is expanded to the located inspection line, it can be used according to the process of confirming the detection result from the inspection line.
상기 검출용 키트는 표적에 해당하는 바이오마커에 특이적인 검출항체를 추가적으로 포함하는 것일 수 있다. 상기 검출항체는 미리 스트립에 함침시켜 건조시킨 상태로 적용될 수 있고, 또는 별도의 용액으로 구성되어 시료와 동시에 또는 순차적으로 스트립에 전개되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The detection kit may additionally include a detection antibody specific to a biomarker corresponding to the target. The detection antibody may be previously impregnated into a strip and applied in a dried state, or may be composed of a separate solution and developed on the strip simultaneously or sequentially with the sample, but is not limited thereto.
상기 검출용 키트로부터 측정되는 검출 결과의 확인을 용이하게 하기 위하여, 상기 검출항체는 발색효소, 형광물질, 자성체, 염색물질, 양자점(Quantum dot), 상자성 입자(super paramagnetic particles), 초상자성입자(ultrasuper paramagnetic particles), 및 방사성동위원소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 표지물질로 표지된 것일 수 있고, 예를 들어, 발색효소로 표지된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In order to facilitate confirmation of the detection result measured by the detection kit, the detection antibody may be a color enzyme, a fluorescent material, a magnetic material, a dye material, a quantum dot, a super paramagnetic particle, a superparamagnetic particle ( ultrasuper paramagnetic particles), and may be labeled with at least one label selected from the group consisting of radioactive isotopes, for example, may be labeled with a chromogenic enzyme, but is not limited thereto.
본 발명의 다른 양태는 PEGDA 및 PSNPs를 포함하는 수화젤 센서를 이용하여, 대상체로부터 분리된 시료의 접촉 시 반응 여부를 확인하는 검출 단계를 포함하는 것인, 바이러스에 의한 감염 여부 진단을 위한 정보 제공 방법이다.Another aspect of the present invention provides information for diagnosing infection by a virus, comprising a detection step of confirming whether a sample isolated from a subject reacts upon contact using a hydrogel sensor containing PEGDA and PSNPs way.
본 발명에 있어서 상기 수화젤 센서는 PEGDA를 2 내지 15 중량% 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 12 중량%, 2 내지 10 중량%, 2 내지 8 중량%, 5 내지 15 중량%, 5 내지 12 중량%, 5 내지 10 중량%, 5 내지 8 중량%, 8 내지 15 중량%, 또는 8 내지 12 중량%, 예를 들어, 8 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the hydrogel sensor may contain 2 to 15% by weight of PEGDA, preferably 2 to 12% by weight, 2 to 10% by weight, 2 to 8% by weight, 5 to 15% by weight, 5 to 12% by weight, 5 to 10% by weight, 5 to 8% by weight, 8 to 15% by weight, or 8 to 12% by weight, for example, 8 to 10% by weight, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 상기 수화젤 센서는 PSNPs를 0.01 내지 15.00 중량% 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 1.00 내지 15.00 중량%, 1.00 내지 10.00 중량%, 1.00 내지 5.00 중량%, 2.00 내지 15.00 중량%, 2.00 내지 10.00 중량%, 2.00 내지 5.00 중량%, 5.00 내지 15.00 중량%, 또는 10.00 내지 15.00 중량%, 예를 들어, 12.00 내지 15.00 중량% 인 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다,In the present invention, the hydrogel sensor may contain 0.01 to 15.00% by weight of PSNPs, preferably 1.00 to 15.00% by weight, 1.00 to 10.00% by weight, 1.00 to 5.00% by weight, 2.00 to 15.00% by weight, 2.00% by weight. to 10.00% by weight, 2.00 to 5.00% by weight, 5.00 to 15.00% by weight, or 10.00 to 15.00% by weight, for example, 12.00 to 15.00% by weight, but is not limited thereto,
본 발명에 있어서 상기 수화젤 센서는 광개시제를 포함하며 UV 조사에 의해 경화된 것일 수 있다.In the present invention, the hydrogel sensor may include a photoinitiator and be cured by UV irradiation.
상기 수화젤 센서는 광개시제를 0.1 내지 5.0 중량% 포함하는 것일 수 있고, 예를 들어, 0.5 내지 2.0 중량% 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The hydrogel sensor may contain 0.1 to 5.0% by weight of a photoinitiator, for example, 0.5 to 2.0% by weight, but is not limited thereto.
상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The photoinitiator may be 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 상기 수화젤 센서는 항원 단백질이 고정된 형태인 것일 수 있다. 상기 항원 단백질은 바이러스 표면 단백질인 것일 수 있고, 상기 바이러스 표면 단백질은 바이러스 스파이크 단백질, 피막 단백질, 뉴클레오캡시드 단백질, 헤마글루티닌, 및 F 단백질로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 바이러스 스파이크 단백질인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the hydrogel sensor may be in the form of an antigen protein immobilized. The antigen protein may be a viral surface protein, and the viral surface protein may be at least one selected from the group consisting of a virus spike protein, envelope protein, nucleocapsid protein, hemagglutinin, and F protein, For example, it may be a viral spike protein, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 상기 수화젤 센서는 PEGDA 및 PSNPs를 포함하는 수화젤을 스트립에 도포 후 경화시킨 형태로 제공되는 것일 수 있고, 상기 스트립은 조립형 또는 일체형인 것일 수 있다.In the present invention, the hydrogel sensor may be provided in a form in which a hydrogel containing PEGDA and PSNPs is applied to a strip and then cured, and the strip may be assembled or integrated.
본 발명에 있어서 상기 검출 단계는 대상체로부터 분리된 시료 내 바이오마커가 수화젤 센서, 또는 상기 수화젤 센서에 고정된 항원 단백질에 결합하는지의 여부를 확인함으로써 수행되는 것일 수 있다.In the present invention, the detecting step may be performed by determining whether a biomarker in a sample isolated from a subject binds to a hydrogel sensor or an antigen protein immobilized on the hydrogel sensor.
상기 검출용 키트는 표적에 해당하는 바이오마커에 특이적인 검출항체를 추가적으로 포함하는 것일 수 있다. 상기 검출항체는 미리 스트립에 함침시켜 건조시킨 상태로 적용될 수 있고, 또는 별도의 용액으로 구성되어 시료와 동시에 또는 순차적으로 스트립에 전개되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The detection kit may additionally include a detection antibody specific to a biomarker corresponding to the target. The detection antibody may be previously impregnated into a strip and applied in a dried state, or may be composed of a separate solution and developed on the strip simultaneously or sequentially with the sample, but is not limited thereto.
상기 검출용 키트로부터 측정되는 검출 결과의 확인을 용이하게 하기 위하여, 상기 검출항체는 발색효소, 형광물질, 자성체, 염색물질, 양자점, 상자성 입자, 초상자성입자, 및 방사성동위원소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 표지물질로 표지된 것일 수 있고, 예를 들어, 발색효소로 표지된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In order to facilitate confirmation of the detection result measured by the detection kit, the detection antibody is selected from the group consisting of a chromogenic enzyme, a fluorescent material, a magnetic material, a dye material, a quantum dot, a paramagnetic particle, a superparamagnetic particle, and a radioactive isotope. It may be labeled with one or more types of labeling substances, for example, it may be labeled with a chromogenic enzyme, but is not limited thereto.
상기 대상체로부터 분리된 시료는 혈청, 세포 및 조직으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The sample isolated from the subject may be at least one selected from the group consisting of serum, cells, and tissue, but is not limited thereto.
상기 시료 내 바이오마커는 표적 바이러스 유래의 항원 단백질 특이적인 항체인 것일 수 있고, 예를 들어, 중화항체인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The biomarker in the sample may be an antibody specific to an antigen protein derived from a target virus, for example, a neutralizing antibody, but is not limited thereto.
본 발명은 수화젤(hydrogel) 센서를 포함하는 바이러스 감염 진단용 키트에 관한 것으로서, 상기 수화젤 센서는 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(polyethyleneglycol diacrylate; PEGDA) 및 폴리스티렌 나노입자(Polystyrene nanoparticles; PSNPs)를 포함하여 항원 단백질이 고정됨으로써 검출 민감도를 증가시키므로, 이를 효과적으로 바이러스 검출 및 감염 여부의 진단에 이용할 수 있다.The present invention relates to a kit for diagnosing viral infection including a hydrogel sensor, wherein the hydrogel sensor includes polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) and polystyrene nanoparticles (PSNPs) to detect antigens. Since the detection sensitivity is increased by immobilizing the protein, it can be effectively used for virus detection and diagnosis of infection.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 알지네이트(alginate)-니켈 수화젤의 단백질 검출 결과를 보여주는 사진이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 아가로오스(agarose) 및 Ni-NTA 레진 수화젤을 이용한 단백질 검출 결과를 보여주는 사진이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 PEGDA(polyethyleneglycol diacrylate; 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트) 수화젤을 이용한 단백질 검출 결과를 보여주는 사진이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 폴리스티렌 나노입자(Polystyrene nanoparticles; PSNPs)를 포함하는 PEGDA 수화젤의 표면을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM)을 이용하여 배율 X 1,000으로 촬영한 사진이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 PSNPs를 포함하는 PEGDA 수화젤의 표면을 SEM을 이용하여 배율 X 30,000으로 촬영한 사진이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 PEGDA 수화젤의 PSNPs 포함 여부에 따른 바이러스 스파이크 단백질 검출 강도를 비교한 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 PEGDA 수화젤의 바이러스 스파이크 단백질 검출을 위한 PSNPs 최소 함량을 확인한 그래프이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 PEGDA 수화젤의 PSNPs 함량에 따른 스파이크 단백질 특이적인 항체의 검출 강도를 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 일반 스트립(상) 및 PSNPs를 포함하는 PEGDA 수화젤 센서를 포함하는 스트립(하)의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 일반 스트립(좌) 및 PSNPs를 포함하는 PEGDA 수화젤 센서를 포함하는 스트립(우)을 이용하여 스파이크 단백질 특이적인 항체의 검출 민감도를 확인한 사진이다.1A is a photograph showing protein detection results of an alginate-nickel hydrogel prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 1b is a photograph showing the protein detection results using agarose and Ni-NTA resin hydrogel prepared according to an embodiment of the present invention.
1c is a photograph showing a protein detection result using a polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) hydrogel prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a is a photograph of the surface of a PEGDA hydrogel containing polystyrene nanoparticles (PSNPs) prepared according to an embodiment of the present invention at a magnification X 1,000 using a scanning electron microscope (SEM). It is a picture.
Figure 2b is a photograph of the surface of the PEGDA hydrogel containing PSNPs prepared according to an embodiment of the present invention using SEM at a magnification X 30,000.
Figure 3a is a graph comparing the virus spike protein detection intensity according to the presence or absence of PSNPs of the PEGDA hydrogel prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 3b is a graph confirming the minimum content of PSNPs for detecting the virus spike protein of the PEGDA hydrogel prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 3c is a graph comparing the detection intensity of the spike protein-specific antibody according to the PSNPs content of the PEGDA hydrogel prepared according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a strip (top) and a strip (bottom) including a PEGDA hydrogel sensor including PSNPs prepared according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph confirming the detection sensitivity of a spike protein-specific antibody using a general strip (left) prepared according to an embodiment of the present invention and a strip (right) containing a PEGDA hydrogel sensor containing PSNPs.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by the following examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)%이다.Throughout this specification, "%" used to indicate the concentration of a particular substance is (weight/weight)% for solids/solids, (weight/volume)% for solids/liquids, and liquid/liquid is (volume/volume) %.
실시예 1: 적합한 수화젤 소재의 탐색Example 1: Search for a suitable hydrogel material
1-1. 알지네이트-니켈 수화젤1-1. Alginate-nickel hydrogel
2%의 알지네이트 용액을 제조하여 96 웰 플레이트(Well plate)에 넣고, 산화 니켈과 질산을 통해 합성한 질산 니켈 용액을 플레이트에 추가하여 이온 교차결합(crosslinking)을 유도하였다. 각 웰에 스파이크 단백질(spike protein; S protein)을 1.0 ug/ml 농도로 포함하는 PBS(phosphate buffered saline) 용액을 첨가하고, 비특이적인 흡착을 막기 위하여 블로킹 버퍼(blocking buffer)를 첨가하여 20분 간격으로 시간을 늘려가며 실시하였다.A 2% alginate solution was prepared and placed in a 96-well plate, and a nickel nitrate solution synthesized from nickel oxide and nitric acid was added to the plate to induce ionic crosslinking. A phosphate buffered saline (PBS) solution containing spike protein (S protein) at a concentration of 1.0 ug/ml was added to each well, and a blocking buffer was added to prevent non-specific adsorption at 20-minute intervals. It was carried out over time.
그 후 스파이크 단백질에 대한 특이적인 1차 항체인 스파이크 단백질 중화 항체(S protein Neutralizing Ab, Y biologics), 및 HRP가 콘쥬게이션(conjugation)된 1차 항체에 특이적인 2차 항체(HRP Anti-Nab conjugate, Y biologics)를 각각 1시간 동안 처리하였으며, 각 스텝 사이에는 PBST(phosphate buffer saline + tween-20) 용액(solution)으로 5회 세척을 실시하였다. 결과를 확인하기 위한 색의 변화를 관찰하기 위해서는 TMB(3,3',5,5'-tetramethylbenzidine) 용액을 반응시켜 색 변화를 일으키고 10분 후 HCl 처리를 하여 반응을 종결시켰다.Then, a spike protein neutralizing antibody (S protein neutralizing Ab, Y biologics), which is a specific primary antibody for spike protein, and a secondary antibody specific for the primary antibody to which HRP is conjugated (HRP Anti-Nab conjugate , Y biologics) were treated for 1 hour, respectively, and washed 5 times with a PBST (phosphate buffer saline + tween-20) solution between each step. In order to observe the color change to confirm the result, a TMB (3,3',5,5'-tetramethylbenzidine) solution was reacted to cause a color change, and the reaction was terminated by HCl treatment after 10 minutes.
도 1a에서 확인할 수 있듯이, 알지네이트(alginate)-니켈 수화젤은 PBS 용액에 의해 열화(degradation)되는 양상을 나타냈고, 바탕색(background color)이 너무 진하여 사용하기에 적합하지 않은 것으로 판단하였다.As can be seen in FIG. 1A, the alginate-nickel hydrogel exhibited degradation by the PBS solution, and was judged to be unsuitable for use because the background color was too dark.
1-2. 아가로오스 및 Ni-NTA 레진 수화젤1-2. Agarose and Ni-NTA resin hydrogel
아가로스와 Ni-NTA 비드(bead)를 TAE 버퍼에 혼합하고 가열(heating)하여 96 웰 플레이트에서 열을 식혀 젤을 형성하였다. 이후 각 웰에 스파이크 단백질(spike protein; S protein)을 0.5 및 1.0 ug/ml 농도로 포함하는 PBS 용액을 각각 투입하였다. 이후 실시예 1-1과 동일한 방법으로 스파이크 단백질에 대한 항체 반응을 수행하였다.Agarose and Ni-NTA beads were mixed in TAE buffer, heated, and cooled in a 96-well plate to form a gel. Thereafter, PBS solutions containing spike protein (S protein) at concentrations of 0.5 and 1.0 ug/ml were added to each well, respectively. Then, an antibody reaction against the spike protein was performed in the same manner as in Example 1-1.
도 1b에서 확인할 수 있듯이, 아가로오스(agarose) 및 Ni-NTA 레진 수화젤은 PBS 용액에 의해 열화되지는 않았으나, 상기 실시예 1-1의 알지네이트-니켈 수화젤의 경우와 마찬가지로 바탕색이 너무 진하여 사용하기에 적합하지 않은 것으로 판단하였다.As can be seen in FIG. 1b, the agarose and Ni-NTA resin hydrogels were not deteriorated by the PBS solution, but the background color was too dark as in the case of the alginate-nickel hydrogel of Example 1-1. It was judged to be unsuitable for use.
1-3. PEGDA 수화젤1-3. PEGDA Hydrating Gel
광개시제인 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논(2-Hydroxy-2-methylpropiophenone)이 1% 포함된 PEGDA(polyethyleneglycol diacrylate; 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트) 8% 수용액을 96 웰 플레이트에 넣고 1분 동안 365 nm 파장의 UV 램프(lamp)를 통해 UV를 조사하여 UV 교차결합(UV crosslinking)을 수행하여 수화젤을 제조하였다. 이후 각 웰에 스파이크 단백질(spike protein; S protein)을 0.5 및 1.0 ug/mL을 포함하는 여러 농도 조건으로 투입하였다. 이후 실시예 1-1과 동일한 방법으로 스파이크 단백질에 대한 항체 반응을 수행하였다.An 8% aqueous solution of PEGDA (polyethyleneglycol diacrylate) containing 1% of 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, a photoinitiator, was added to a 96-well plate and maintained for 1 minute. A hydrogel was prepared by irradiating UV through a UV lamp with a wavelength of 365 nm to perform UV crosslinking. Thereafter, spike protein (S protein) was added to each well at various concentrations including 0.5 and 1.0 ug/mL. Then, an antibody reaction against the spike protein was performed in the same manner as in Example 1-1.
도 1c에서 확인할 수 있듯이, PEGDA 수화젤은 PBS 용액에 의해 열화되지 않았으나, 소수성 상호작용(hydrophobic interaction)에 의하여 단백질을 고정시키기 위한 결합은 약하게 나타났다. 바탕색은 연하게 나타났으나 발색 색도(color intensity) 또한 약하게 나타나는 문제가 있었다.As can be seen in FIG. 1c, the PEGDA hydrogel was not deteriorated by the PBS solution, but the binding to fix the protein was weak due to the hydrophobic interaction. The background color appeared light, but there was a problem that the color intensity was also weak.
다만, PEGDA 수화젤은 다른 수화젤들과는 달리 HRP 접합 항체(antibody; Ab)와의 교차 반응성을 나타내지 않는 불활성 특성(inert property)으로 인하여 사용 가능성이 있을 것으로 판단되었다.However, unlike other hydrogels, it was determined that PEGDA hydrogel has potential for use due to its inert property that does not show cross-reactivity with HRP-conjugated antibodies (Ab).
실시예 2: 최적화 수화젤의 제조 및 확인Example 2: Preparation and confirmation of optimized hydrogel
첨가물로서 수화젤에 쉽게 결합 가능한 폴리스티렌 나노입자(Polystyrene nanoparticles; PSNPs)를 선택하였다. 단백질은 물리화학적 힘에 의해 고정될 수 있고, 특히 소수성 상호작용에 의해 고정될 수 있으므로, 내구성, 화학적 및 면역학적으로 불활성한 폴리스티렌을 이용하여 수화젤의 단백질 결합력을 높이고자 하였다.As an additive, polystyrene nanoparticles (PSNPs), which can be easily bound to hydrogel, were selected. Since proteins can be immobilized by physicochemical forces, and in particular by hydrophobic interactions, polystyrene, which is durable and chemically and immunologically inert, was used to increase the protein binding force of the hydrogel.
이 경우, 수화젤에 효과적으로 고정되지 않는 친수성 부위가 결여된 표적 단백질을, 수화젤에 포함된 PSNPs에 의한 소수성 상호작용에 의하여 고정시킬 수 있을 것으로 예상하였다.In this case, it was expected that the target protein lacking a hydrophilic site that is not effectively immobilized on the hydrogel could be immobilized by hydrophobic interaction by the PSNPs included in the hydrogel.
구체적으로, 최종 농도가 PEGDA 8%, PSNPs가 2%가 되도록 혼합하여 수화젤을 제조하고 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논 1%를 광개시제로 첨가한 용액에 대하여 365 nm 파장의 UV 램프를 통해 경화시켜 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM)으로 배율 X 1,000 및 X 30,000으로 관찰하였다.Specifically, a hydrogel was prepared by mixing 8% of PEGDA and 2% of PSNPs to a final concentration, and a UV lamp with a wavelength of 365 nm was applied to a solution in which 1% of 2-hydroxy-2-methylpropiophenone was added as a photoinitiator. It was cured through a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope; SEM) and observed at magnifications of X 1,000 and X 30,000.
도 2a 및 2b에서 확인할 수 있듯이, 수화젤에 폴리스틸렌 나노입자를 분산시켜 경화시킴으로써 수화젤이 폴리스틸렌 나노입자를 고정하는 것을 확인하였다.As can be seen in FIGS. 2a and 2b, it was confirmed that the hydrogel fixed the polystyrene nanoparticles by dispersing and curing the polystyrene nanoparticles in the hydrogel.
이어서 수화젤의 제조 조건을 달리하여 아래와 같은 방법으로 ELISA 테스트를 수행하였다.Subsequently, the ELISA test was performed in the following manner by changing the manufacturing conditions of the hydrogel.
두 개의 웰 플레이트에 각각 PSNPs가 포함된 또는 포함되지 않은 PEGDA 젤(gel)을 35 uL씩 투입하고 경화시킨 후 증류수로 5회 세척(washing)을 진행하였다. 스파이크 단백질을 각 농도별로 투입하여 2시간 동안 흡착에 의해 고정시키고, 비특이적인 흡착을 방지하기 위해 블로킹 버퍼(blocking buffer)를 2시간 동안 처리하였다. 이후 실시예 1-1과 동일한 방법으로 스파이크 단백질에 대한 항체 반응을 수행하였다.35 uL of each PEGDA gel containing or not containing PSNPs was added to each of the two well plates, cured, and washed 5 times with distilled water. Spike protein was added at each concentration, fixed by adsorption for 2 hours, and treated with a blocking buffer for 2 hours to prevent non-specific adsorption. Then, an antibody reaction against the spike protein was performed in the same manner as in Example 1-1.
첫째로 PSNPs 포함 여부에 따른 스파이크 단백질의 검출 강도를 확인하기 위하여, PSNPs를 15 중량% 포함하는 수화젤을 이용하여 1차 항체가 0, 200 또는 400 ng/ml일 때 0.0, 0.5, 및 1.0 ug/ml의 농도에 해당하는 스파이크 단백질의 검출 강도를 확인하였다.First, in order to confirm the detection intensity of spike protein according to the presence or absence of PSNPs, using a hydrogel containing 15% by weight of PSNPs, when the primary antibody is 0, 200 or 400 ng / ml, 0.0, 0.5, and 1.0 ug The detection intensity of the spike protein corresponding to the concentration of /ml was confirmed.
도 3a에서 확인할 수 있듯이, 1차 항체의 농도가 동일할 때 PSNPs를 포함하는 수화젤을 이용한 스파이크 단백질의 검출 강도가 PSNPs를 포함하지 않은 수화젤을 이용한 경우 대비 높게 나타났다.As can be seen in Figure 3a, when the concentration of the primary antibody is the same, the detection intensity of the spike protein using the hydrogel containing PSNPs was higher than that of the hydrogel without PSNPs.
동일한 항체와 항원 조건에서 더 강한 검출 강도를 보이므로, PSNPs가 포함된 수화젤이 스파이크 단백질을 더 잘 고정시키는 것으로 확인되었다.It was confirmed that the hydrogel containing PSNPs immobilized the spike protein better, as it showed stronger detection intensity under the same antibody and antigen conditions.
둘째로 스파이크 단백질의 검출을 위한 수화젤에 포함되는 PSNPs의 최소 농도를 탐색하기 위하여, PSNPs의 함량을 각각 0.0, 0.1, 0.3, 0.6, 1.0, 1.5 및 2.0 중량%로 설정하여 스파이크 단백질 1 ug/ml, 및 1차 항체 200 ng/ml 조건 하에서 검출 정도를 확인하였다.Second, in order to search for the minimum concentration of PSNPs included in the hydrogel for the detection of spike protein, the content of PSNPs was set to 0.0, 0.1, 0.3, 0.6, 1.0, 1.5 and 2.0% by weight, respectively, and spike
도 3b에서 확인할 수 있듯이, 수화젤에 포함된 PSNPs는 농도가 0.1 중량%일 때부터 검출이 가능하고 농도 의존적으로 검출 강도가 증가하였다.As can be seen in Figure 3b, the PSNPs included in the hydrogel were detectable from the concentration of 0.1% by weight, and the detection intensity increased in a concentration-dependent manner.
동일한 항체 농도 조건에서 PSNPs의 농도 의존적으로 스파이크 단백질의 검출 강도가 증가하므로, PSNPs를 포함하는 수화젤이 스파이크 단백질을 더 잘 고정시키는 것으로 확인되었다.Since the detection intensity of spike protein increased in a concentration-dependent manner of PSNPs under the same antibody concentration conditions, it was confirmed that the hydrogel containing PSNPs immobilized spike protein better.
셋째로 수화젤에 포함되는 PSNPs의 최적 농도를 탐색하기 위하여, PSNPs를 1 및 15 중량% 포함하는 수화젤에 대하여 스파이크 단백질 2 ug/mL, 및 1차 항체 0, 5, 10, 30, 50, 100, 및 200 ng/mL 조건 하에서 검출 정도를 확인하였다.Third, in order to search for the optimal concentration of PSNPs included in the hydrogel, 2 ug/mL of spike protein and 0, 5, 10, 30, 50, The degree of detection was confirmed under the conditions of 100 and 200 ng/mL.
도 3c에서 확인할 수 있듯이, 수화젤에 함유된 PSNPs의 농도가 15 중량%인 경우의 검출 한계 농도가 수화젤에 함유된 PSNPs의 농도가 1 중량%인 경우 대비 낮아져 최소 5 ng/ml에서도 육안으로 검출 가능한 것으로 나타났다.As can be seen in FIG. 3c, the detection limit concentration when the concentration of PSNPs contained in the hydrogel was 15% by weight was lower than that when the concentration of PSNPs contained in the hydrogel was 1% by weight, and even at least 5 ng/ml was visible to the naked eye. found to be detectable.
동일한 스파이크 단백질 농도 조건에서 수화젤의 PSNPs의 농도가 높을수록 검출 가능한 항체의 검출 한계 농도가 낮아지는 것으로 확인되었다.It was confirmed that the higher the concentration of PSNPs in the hydrogel under the same spike protein concentration condition, the lower the detection limit concentration of the detectable antibody.
실시예 3: 최적화 수화젤을 적용한 스트립의 제조 및 확인Example 3: Preparation and confirmation of strips to which the optimized hydrogel was applied
니트로셀룰로오스 멤브레인(nitrocellulose membrane; NC membrane)에 검사선 및 대조선(control line)을 표시하였다.A test line and a control line were marked on a nitrocellulose membrane (NC membrane).
구체적으로, 시험군 스트립을 제조함에 있어서 NC 멤브레인 상에 존재하는 검사선의 위치에는 수화젤을 2 uL 도포한 후 365 nm 파장의 UV 램프로 경화시키고, 고정되지 않은 입자와 고분자를 제거하기 위해 꼼꼼하게 증류수로 세척 후 건조시켰다. 스트립이 완전히 건조된 후, 검사선 위에 스파이크 단백질을 도포하고 다시 건조시켜 단백질을 고정하였다. 대조선의 위치에는 Anti-NAb 항체(Y biologics)를 도포 후 건조시켜 고정하였다.Specifically, in preparing the test group strip, 2 uL of hydrogel was applied to the position of the inspection line on the NC membrane, cured with a UV lamp of 365 nm wavelength, and meticulously distilled water to remove unfixed particles and polymers. After washing, it was dried. After the strip was completely dried, spike protein was applied on the test line and dried again to fix the protein. Anti-NAb antibody (Y biologics) was applied to the position of the control line and then dried and fixed.
대조군 스트립을 제조함에 있어서는, 상기 시험군 스트립의 제조 방법과 동일하게 수행하되 검사선은 수화젤의 도포 없이 단백질을 도포한 후 건조하는 방식으로 표시하였다.In preparing the control strip, it was performed in the same manner as in the method of manufacturing the test group strip, but the test line was marked in such a way that the protein was applied and dried without applying the hydrogel.
스트립의 조립은 NC 멤브레인의 말단에서 부착 부위마다 각 패드의 일정 부분이 겹치도록 샘플 패드(sample pad) 및 반응 패드(washing pad), 흡수 패드(Wick pad)를 순차적으로 부착하여 수행하였다.The assembly of the strip was performed by sequentially attaching a sample pad, a washing pad, and a wick pad so that a certain portion of each pad overlapped at each attachment site at the end of the NC membrane.
샘플 패드는 비특이적인 흡착을 막기 위해 미리 BSA 용액(solution)으로 블로킹하여 검사선과 대조선이 완전히 건조된 후 NC 멤브레인의 한 쪽 말단에 부착하여 사용하였다. 반응 패드도 블로킹 처리를 하여 샘플 패드와 일정 부분 겹치도록 부착하였다. 이어서 NC 멤브레인의 다른 한 쪽 말단에 마찬가지로 일정 부분이 겹치도록 흡수 패드를 부착하여 도 4와 같이 키트를 제조하였다.The sample pad was previously blocked with a BSA solution to prevent non-specific adsorption, and after the test line and the control line were completely dried, it was attached to one end of the NC membrane and used. The reaction pad was also subjected to a blocking treatment and attached so as to partially overlap the sample pad. Subsequently, a kit was prepared as shown in FIG. 4 by attaching an absorbent pad to the other end of the NC membrane so as to overlap a certain portion thereof.
제조된 각 스트립의 샘플 패드에 스파이크 단백질 중화(S protein Neutralizing) 항체 용액을 40 μL씩 흘려주어 반응 패드에서 반응시키고 2차 항체와 TMB 용액을 차례로 흘려주어 15분 후 검출 여부를 관찰하였다.40 μL of S protein neutralizing antibody solution was poured into the sample pad of each prepared strip to react on the reaction pad, and the secondary antibody and TMB solution were sequentially flowed, and detection was observed after 15 minutes.
도 5에서 확인할 수 있듯이, 같은 항체 농도 500 ng/ml 조건에서 시험군 스트립에서는 검사선 위치에 선명한 밴드가 관찰되었으나, 대조군 스트립에서는 희미하게 관찰되었다.As can be seen in FIG. 5, a clear band was observed at the test line position in the test group strip under the condition of the same antibody concentration of 500 ng/ml, but was faintly observed in the control strip.
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Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Hashim Hairulazwan, et al, Sensors (2019.), vol 19, no 5247, pp.1-13. * |
Le Goff Gaelle C et al, European Polymer Journal (2015.), vol 72, pp.386-412. * |
Wenguang Yang et al, Biomed Microdevices (2016.) vol 18:107, pp 1-9. 1부.* * |
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