KR20230114850A - Membrane structure comprising a porous membrane and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시료에 포함된 생체분자를 분리하는 멤브레인 구조체에 관한 것이다. 본 발명의 멤브레인 구조체는 제1 다공막 및 제2 다공막을 포함하는 다공막을 가진다. 상기 다공막은 특정 크기의 직경을 가지는 미세 홀을 포함하여, 생체 분자를 보다 정밀하게 분리할 수 있다. 또한, 상기 다공막은 기존의 다공막보다 안정성이 증가되고, 필터의 성능이 향상된 특징을 가진다.The present invention relates to a membrane structure for separating biomolecules included in a sample. The membrane structure of the present invention has a porous film including a first porous film and a second porous film. The porous membrane includes fine holes having a diameter of a specific size, so that biomolecules can be more precisely separated. In addition, the porous membrane has increased stability and improved filter performance compared to conventional porous membranes.

Description

다공막을 포함하는 멤브레인 구조체 및 이의 제조방법{Membrane structure comprising a porous membrane and manufacturing method thereof}Membrane structure comprising a porous membrane and manufacturing method thereof

일반적으로, 생체분자는 핵산, 단백질, 미세 소포 등과 같이 생체를 구성하는 물질 또는 생체에서 유래된 물질을 말한다. 최근, 세포들 간 신호 전달 물질인 엑소좀을 이용하여 암이나 알츠하이머 등의 질병을 진단할 수 있다는 사실이 알려지면서, 엑소좀과 같은 특정 생체분자를 효율적으로 분리할 수 있는 기술에 대한 관심과 연구가 급증하고 있다.In general, a biomolecule refers to a material constituting a living body or a material derived from a living body, such as nucleic acids, proteins, and microvesicles. Recently, as it has become known that diseases such as cancer or Alzheimer's can be diagnosed using exosomes, which are signaling substances between cells, interest in and research on technology that can efficiently isolate specific biomolecules such as exosomes is on the rise.

그러나, 미국 공개특허공보 제2012-0142001호에 개시된 바와 같이, 소포 단백질에 달라붙는 항체를 마이크로 칩에 고정시켜 체액 내 소포를 분리하는 기존 기술은, 전처리 과정으로서 원심 분리 과정을 거쳐야 하며 항체를 고정하기 위해 고가의 장비를 사용해야하기 때문에, 생체분자의 손상을 초래하고 생체분자 분리 과정에 많은 시간과 비용이 요구되는 문제가 있다.However, as disclosed in U.S. Patent Publication No. 2012-0142001, the existing technology for isolating vesicles in bodily fluids by immobilizing antibodies that stick to vesicle proteins on a microchip requires a centrifugation process as a pretreatment process and fixes the antibodies. Since expensive equipment must be used to do this, there is a problem in that biomolecules are damaged and a lot of time and money are required for the biomolecule separation process.

더 나아가, 포토리소그래피를 이용하여 제작된 생체분자 필터의 경우 장비의 한계로 인해 특정 크기 이하의 직경을 가지는 기공을 포함하는 생체분자 필터를 제작하는데 한계가 있다. 이 경우, 엑소좀과 같은 세포밖 소포체를 보다 정밀하게 분리하는데 어려움이 존재한다.Furthermore, in the case of a biomolecular filter manufactured using photolithography, there is a limit to manufacturing a biomolecular filter including pores having a diameter less than a certain size due to equipment limitations. In this case, it is difficult to more precisely separate extracellular vesicles such as exosomes.

1. 미국 공개특허공보 제2012-0142001호1. US Patent Publication No. 2012-0142001

본 발명은 시료에 포함된 생체분자의 분리 과정에서 생체분자의 손상을 방지하고 시간과 비용을 절감함은 물론, 엑소좀과 같은 세포밖 소포체를 보다 정밀하게 분리할 수 있는, 다공막을 포함하는 멤브레인 구조체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is a membrane including a porous membrane that can prevent damage to biomolecules in the process of separating biomolecules contained in a sample, save time and cost, and more precisely separate extracellular vesicles such as exosomes. It is an object of the present invention to provide a structure and a manufacturing method thereof.

본 발명은 일 예로, 시료에 포함된 생체분자를 필터링하는 멤브레인 구조체를 제공한다.As an example, the present invention provides a membrane structure for filtering biomolecules included in a sample.

이때, 일 구현예로 상기 구조체는 상기 시료로부터 생체분자를 필터링하는 필터링부; 및In this case, in one embodiment, the structure may include a filtering unit for filtering biomolecules from the sample; and

상기 필터링부에서 연장되어 상기 필터링부를 지지하는 지지부;를 포함하고,A support portion extending from the filtering portion to support the filtering portion; includes;

상기 필터링부는 복수의 윈도 셀이 매트릭스 형태로 형성된 윈도 영역과 상기 윈도 셀이 형성되지 않은 차단 영역을 포함하고,The filtering unit includes a window area in which a plurality of window cells are formed in a matrix form and a blocking area in which the window cells are not formed;

상기 윈도 셀은 생체 분자를 통과시키는 미세 홀들을 가지며,The window cell has micro holes through which biomolecules pass,

상기 구조체는 상기 윈도 셀을 구성하는 관통 공이 형성된 기판; 및 The structure may include a substrate having a through hole constituting the window cell; and

상기 기판에 적층 되어 상기 관통공의 일 측 개구를 커버하는 다공막;을 포함하는 적층 구조를 갖고,It has a laminated structure including; a porous film laminated on the substrate and covering an opening on one side of the through hole,

상기 다공막은 제1 실리콘계 화합물로 이루어진 제1 다공막; 및 제2 실리콘계 화합물로 이루어진 제2 다공막을 포함한다.The porous film may include a first porous film made of a first silicon-based compound; and a second porous film made of a second silicon-based compound.

본 발명은 일 구현예로, 상기 미세홀은 60nm 내지 150nm의 직경 크기를 갖는 멤브레인 구조체를 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a membrane structure in which the microholes have a diameter of 60 nm to 150 nm.

본 발명은 일 구현예로, 상기 다공막은 제1 다공막 위에 제2 다공막이 증착 된 형태인 멤브레인 구조체를 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a membrane structure in which a second porous film is deposited on the first porous film.

본 발명은 일 구현예로, 상기 제1 실리콘계 화합물 및 제2 실리콘계 화합물은 서로 다른 실리콘계 화합물인 멤브레인 구조체를 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a membrane structure in which the first silicon-based compound and the second silicon-based compound are different silicon-based compounds.

본 발명은 일 구현예로, 상기 제1 실리콘계 화합물은 질화 실리콘(Si3N4)이고,In one embodiment of the present invention, the first silicon-based compound is silicon nitride (Si3N4),

상기 제2 실리콘계 화합물은 산화 실리콘(SiO2)인 멤브레인 구조체를 제공한다.The second silicon-based compound provides a membrane structure of silicon oxide (SiO2).

본 발명은 일 구현예로, 상기 기판은 실리콘 기판을 포함하는 것인 멤브레인 구조체를 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a membrane structure in which the substrate includes a silicon substrate.

본 발명은 일 구현예로, 상기 기판은 상기 실리콘 기판에 적층 된 산화 실리콘(SiO2)층을 더 포함하는 것인 멤브레인 구조체를 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a membrane structure wherein the substrate further comprises a silicon oxide (SiO 2 ) layer stacked on the silicon substrate.

본 발명은 일 예로, 시료에 포함된 생체분자를 필터링하는 멤브레인 구조체 제조 방법을 제공한다.As an example, the present invention provides a method for manufacturing a membrane structure for filtering biomolecules included in a sample.

이 때, 일 구현예로, 상기 방법은 다공막을 형성하는 단계를 포함하고,At this time, in one embodiment, the method includes forming a porous film,

상기 단계는 제1 다공막을 형성하는 단계; 및The step may include forming a first porous film; and

상기 제1 다공막의 표면에 추가적인 박막을 증착 하여 제2 다공막을 형성하는 단계;를 포함하는 것인 멤브레인 구조체 제조 방법을 제공한다.Forming a second porous film by depositing an additional thin film on the surface of the first porous film; provides a method for manufacturing a membrane structure comprising a.

본 발명은 일 구현예로, 상기 제1 다공막을 형성하는 단계는 리소그래피 공정을 이용하여 다공막을 형성하는 것을 포함하는 것인 멤브레인 구조체 제조 방법을 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a method for manufacturing a membrane structure in which the step of forming the first porous film includes forming a porous film using a lithography process.

본 발명은 일 구현예로, 상기 리소그래피 공정은 포토리소그래피 공정인 것인 멤브레인 구조체 제조 방법을 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a method for manufacturing a membrane structure in which the lithography process is a photolithography process.

본 발명은 일 구현예로, 상기 추가적 박막 증착은 PECVD를 이용하는 것인 멤브레인 구조체 제조 방법을 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a method for manufacturing a membrane structure in which the additional thin film deposition uses PECVD.

본 발명의 멤브레인 구조체는, 시료에 포함된 생체분자를 다공성 구조를 가진 구조체를 통해 필터링하는 방식으로 분리함으로써, 생체분자의 손상을 방지하고 생체분자 분리 과정에 요구되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.The membrane structure of the present invention separates biomolecules included in a sample by filtering through a structure having a porous structure, thereby preventing damage to biomolecules and reducing the time and cost required for the biomolecule separation process. .

본 발명의 멤브레인 구조체는, 특정한 직경 크기의 미세 홀을 가지는 다공막을 포함함으로써, 시료에 포함된 생체분자를 보다 정밀하게 분리할 수 있다. The membrane structure of the present invention includes a porous membrane having fine holes having a specific diameter, so that biomolecules included in a sample can be more precisely separated.

본 발명의 멤브레인 구조체의 다공막이 질화 실리콘(Si3N4)층 및 산화 실리콘(SiO2)층으로 구성되는 경우, 각 층의 잔류응력이 반대이므로 박막의 안정성을 높일 수 있고, 이에 따라 박막의 강도를 높일 수 있다.When the porous film of the membrane structure of the present invention is composed of a silicon nitride (Si3N4) layer and a silicon oxide (SiO2) layer, since the residual stress of each layer is opposite, the stability of the thin film can be increased, and thus the strength of the thin film can be increased. can

본 발명의 멤브레인 구조체의 다공막이 산화 실리콘(SiO2)층을 포함하는 경우, 상기 산화 실리콘은 제타 전위(Zeta potential)가 크기 때문에 박막의 안정성을 높일 수 있고, 이에 따라 박막의 강도를 높일 수 있다. 또한, 다공막의 표면에 산화 실리콘(SiO2)층이 위치하는 경우, 상기 산화 실리콘은 생체 물질과의 응집을 최소화할 수 있어 필터 성능이 향상될 수 있고, 더 나아가, 상기 산화 실리콘은 실란 화합물과의 반응성이 뛰어나 다공막의 표면이 쉽게 개질될 수 있다.When the porous film of the membrane structure of the present invention includes a silicon oxide (SiO2) layer, since the silicon oxide has a large zeta potential, the stability of the thin film can be increased, and thus the strength of the thin film can be increased. . In addition, when a silicon oxide (SiO2) layer is located on the surface of the porous film, the silicon oxide can minimize aggregation with biological materials, thereby improving filter performance. has excellent reactivity, and the surface of the porous film can be easily modified.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 매트릭스 구조를 가진 멤브레인 구조체를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도1에 도시된 멤브레인 구조체의 윈도 셀 부분을 나타낸 확대도이다.
도 3은 도2에 도시된 A-A' 부분을 나타낸 수직 단면도이다.
1 is a plan view showing a membrane structure having a matrix structure according to an example of the present invention.
2 is an enlarged view showing a window cell portion of the membrane structure shown in FIG. 1;
3 is a vertical cross-sectional view showing a portion AA′ shown in FIG. 2;

본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless defined otherwise.

생체분자biomolecules

본 명세서에서 사용되는 용어 '생체분자'는 핵산, 단백질, 미세 소포 등과 같이 생체를 구성하는 물질과 생체에서 유래된 물질은 물론, 이러한 물질들이 결합, 분해, 변형, 또는 변이되어 이루어진 모든 물질들을 의미한다.As used herein, the term 'biomolecule' refers to materials constituting living organisms such as nucleic acids, proteins, and microvesicles, and materials derived from living organisms, as well as all materials formed by combining, disassembling, modifying, or mutating these materials. do.

스텝 커버리지step coverage

본 명세서에서 사용되는 용어 '스텝 커버리지'는 단차 피복을 의미하며, 어떤 물질을 증착 했을 때, 위치에 따른 증착 두께의 비율을 의미한다. 예를 들어, 단차(또는 요철)가 있는 표면에 피복을 할 때 평평한 부분에 피복이 입혀진 정도에 대하여 경사진 부분에 피복이 입혀진 정도의 비율, 즉, 피복이 균일한 정도를 나타낸 것이다. 구체적으로, 어떤 물질을 증착 했을 때, 벽면에 쌓인 두께와 평평한 밑면에 쌓인 두께를 비율로 나타낸 식을 의미할 수 있다. 본 발명의 멤브레인 구조체에 포함된 다공막의 미세 홀 직경 크기는 스텝 커버리지를 이용하여 조절될 수 있다. 구체적인 일 예로, 본 발명의 다공막은 제1 다공막 및 제2 다공막으로 이루어질 수 있고, 이때, 제1 다공막 위에 제2 다공막을 증착하는 과정에서 스텝 커버리지를 이용하여 다공막의 미세 홀 직경을 원하는 크기로 조절할 수 있다.The term 'step coverage' used in this specification means step coverage, and means the ratio of the deposition thickness according to the position when a certain material is deposited. For example, when coating a surface with steps (or irregularities), it shows the ratio of the degree of coating on an inclined part to the degree of coating on a flat part, that is, the degree of uniformity of the coating. Specifically, when a certain material is deposited, it may mean an expression expressing the thickness accumulated on the wall and the thickness accumulated on the flat bottom as a ratio. The size of the fine hole diameter of the porous membrane included in the membrane structure of the present invention can be adjusted using step coverage. As a specific example, the porous film of the present invention may be composed of a first porous film and a second porous film, and at this time, in the process of depositing the second porous film on the first porous film, the diameter of the fine holes in the porous film is used by using step coverage. can be adjusted to the desired size.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 멤브레인 구조체를 상세히 설명한다.Hereinafter, the membrane structure of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

Ⅰ. 멤브레인 구조체(130)I. Membrane structure (130)

본 발명의 멤브레인 구조체(130)는 시료에 포함된 생체분자를 필터링하도록 구성된 막 형태의 구조체이다. The membrane structure 130 of the present invention is a membrane structure configured to filter biomolecules included in a sample.

상기 멤브레인 구조체(130)는 일 예로, 필터링부(132) 및 지지부(134)를 포함한다. 이때, 멤브레인 구조체(130)의 형태, 크기, 필터링부(132)와 지지부(134)의 위치 등은 멤브레인 구조체(130)가 적용되는 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 구체적인 일 예로, 멤브레인 구조체(130)가 사각형의 평판 형태로 구성되는 경우, 필터링부(132)는 멤브레인 구조체(130)의 중심 부분에 위치하고, 지지부(134)는 멤브레인 구조체(130)의 테두리 부분에 위치할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 멤브레인 구조체(130)의 구성에 대한 자세한 내용은 아래에 기재되어 있다.The membrane structure 130 includes, for example, a filtering unit 132 and a support unit 134 . At this time, the shape and size of the membrane structure 130, the positions of the filtering unit 132 and the support unit 134, etc. may be variously changed depending on the environment in which the membrane structure 130 is applied. As a specific example, when the membrane structure 130 is configured in the form of a rectangular flat plate, the filtering unit 132 is located at the center of the membrane structure 130, and the support unit 134 is located at the edge of the membrane structure 130. can be located However, it is not limited thereto. Details of the configuration of the membrane structure 130 are described below.

1. 멤브레인 구조체(130)의 구성1. Configuration of the membrane structure 130

1) 필터링부(132)1) Filtering unit 132

상기 필터링부(132)는 생체분자의 필터링이 수행되는 부분이다. 상기 필터링부(132)는, 윈도 셀(w)이 형성된 윈도 영역(Dw)과 윈도 셀(w)이 형성되지 않은 차단 영역(Db)을 포함한다. 상기 필터링부(132)는 일 예로, 복수의 윈도 영역(Dw)을 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 윈도 영역(Dw)은 차단 영역(Db)을 사이에 두고 차례로 이격되어 나란히 배치될 수 있다.The filtering unit 132 is a part where filtering of biomolecules is performed. The filtering unit 132 includes a window area Dw in which the window cells w are formed and a blocking area Db in which the window cells w are not formed. For example, the filtering unit 132 may include a plurality of window areas Dw. In this case, the plurality of window areas Dw may be sequentially spaced apart and disposed side by side with the blocking area Db interposed therebetween.

i) 윈도 영역(Dw)i) Window area (Dw)

상기 윈도 영역(Dw)은 복수의 윈도 셀(w)이 시료의 이동 경로를 따라 형성된 영역으로 매트릭스 형태로 형성되며 시료와 접촉하도록 구성된 영역이다. 필터링부(132)는 상기 윈도 영역(Dw)을 따라 이동하는 시료로부터 생체분자를 필터링한다. 이를 위해, 윈도 영역(Dw)에 형성된 각각의 윈도 셀(w)은 일정크기 이하의 생체분자를 통과시키는 다수의 미세 홀(h)을 가진다. 상기 미세 홀(h)은 다공막에 형성된 미세 홀(h)을 의미한다.The window area Dw is an area in which a plurality of window cells w are formed along the movement path of the sample, and is formed in a matrix form and is configured to contact the sample. The filtering unit 132 filters biomolecules from the sample moving along the window area Dw. To this end, each window cell (w) formed in the window area (Dw) has a plurality of fine holes (h) through which biomolecules of a certain size or less pass. The fine hole (h) means a fine hole (h) formed in the porous film.

본 발명에 있어 유의할 점은, 시료에 포함된 필터링 대상 생체분자는, 윈도 영역(Dw)에 형성된 윈도 셀(w)에 의해 분리되는 것이 아니라, 각각의 윈도 셀(w)에 형성된 미세 홀(h)들에 의해 분리되는 것이라는 점이다. 즉, 윈도 셀(w)의 크기와 형태는, 필터링 대상 생체분자의 크기와 무관하다. It should be noted in the present invention that the biomolecules to be filtered included in the sample are not separated by the window cells (w) formed in the window area (Dw), but the fine holes (h) formed in each window cell (w). ) are separated by That is, the size and shape of the window cell w are independent of the size of the biomolecule to be filtered.

멤브레인 구조체(130)의 필터링부(132)에 형성된 각각의 윈도 셀(w)에는 다수의 미세 홀(h)이 형성된다. 이러한 윈도 셀(w)의 크기는 일 예로, 멤브레인 구조체(130)가 25*25mm 사이즈로 구성되는 경우 약 1.3*1.3mm 내지 1.1*1.1mm 사이즈로 구성될 수 있다. 구체적인 일 예로, 윈도 셀(w)의 크기는, 멤브레인 구조체(130)가 25*25mm 사이즈로 구성되는 경우 약 1.25*1.1.25mm 사이즈로 구성될 수 있다. 즉, 윈도 셀(w)의 크기와 형태는, 필터링 대상 생체분자의 크기와는 무관하며, 윈도 셀(w) 구조의 강도와 두께 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.A plurality of fine holes h are formed in each window cell w formed in the filtering unit 132 of the membrane structure 130 . The size of the window cell w may be, for example, about 1.3*1.3mm to 1.1*1.1mm when the membrane structure 130 has a size of 25*25mm. As a specific example, the size of the window cell w may be about 1.25*1.1.25mm when the membrane structure 130 has a size of 25*25mm. That is, the size and shape of the window cell w are independent of the size of the biomolecule to be filtered, and can be variously changed depending on the strength and thickness of the structure of the window cell w.

윈도 셀(w)에 포함되는 미세 홀(h)의 크기는, 필터링 대상 생체분자의 크기에 따라 결정된다. 일 예로, 윈도 셀(w)에 형성되는 미세 홀(h)은 10nm 이상 3000nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다. 구체적인 일 예로, 필터링 대상 생체분자가 엑소좀인 경우, 윈도 셀(w)에 형성되는 다수의 미세 홀(h)은 10nm 이상 300nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다. 보다 더 구체적인 일 예로, 필터링 대상 생체분자를 보다 더 정밀하게 분리할 수 있도록 30nm 이상 300nm 이하, 40nm 이상 250nm 이하, 50nm 이상 200nm 이하, 60nm 이상 150nm 이하, 60nm 이상 200nm 이하, 60nm 이상 250nm 이하, 또는 60nm 이상 300nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다.The size of the fine hole h included in the window cell w is determined according to the size of the biomolecule to be filtered. For example, the minute hole h formed in the window cell w may have a diameter ranging from 10 nm to 3000 nm. As a specific example, when the biomolecule to be filtered is an exosome, the plurality of fine holes h formed in the window cell w may have a diameter ranging from 10 nm to 300 nm. As a more specific example, 30 nm or more and 300 nm or less, 40 nm or more and 250 nm or less, 50 nm or more and 200 nm or less, 60 nm or more and 150 nm or less, 60 nm or more and 200 nm or less, 60 nm or more and 250 nm or less, or It may be configured to have a diameter corresponding to a range of 60 nm or more and 300 nm or less.

i) 차단 영역(Db)i) Blocking area (Db)

상기 차단 영역(Db)은 필터링부(132)의 전체 영역 중 윈도 영역(Dw)을 제외한 영역으로, 생체분자의 필터링이 일어나지 않는 영역이다.The blocking area Db is an area excluding the window area Dw from the entire area of the filtering unit 132, and is an area in which biomolecule filtering does not occur.

1) 지지부(134)1) Support 134

상기 지지부(134)는 필터링부(132)에서 연장 또는 확장되어 상기 필터링부(132)를 지지하도록 구성된다. 즉, 지지부(134)는 멤브레인 구조체(130)의 운반 시 사용자에 의해 파지 되거나, 멤브레인 구조체(130)의 설치 시 다른 구조체에 접착 또는 삽입되어 필터링부(132)를 지지하는 프레임에 해당하는 부분이다. The support part 134 is configured to extend or extend from the filtering part 132 to support the filtering part 132 . That is, the support part 134 is a part corresponding to a frame that is gripped by a user when the membrane structure 130 is transported or adhered to or inserted into another structure when the membrane structure 130 is installed to support the filtering unit 132. .

2. 멤브레인 구조체(130)의 구조 및 세부 구성2. Structure and detailed configuration of the membrane structure 130

본 발명의 멤브레인 구조체(130)는 기판 및 다공막을 포함하는 적층 구조를 가질 수 있다. The membrane structure 130 of the present invention may have a laminated structure including a substrate and a porous film.

1) 기판(130a)1) Substrate 130a

상기 기판(130a)은 멤브레인 구조체(130)의 기본 골격에 해당하는 것으로, 코어 층을 이루는 실리콘 기판(L1)을 포함할 수 있다. 또한, 기판(130a)은 잔류 응력으로 인한 기판의 변형이나 크랙의 발생을 방지하기 위해, 실리콘 기판(L1)에 적층 되는 산화 실리콘 층(L2)을 더 포함할 수 있다. 산화 실리콘 층(L2)은 실리콘 기판(L1)의 상부 면과 하부 면에 모두 적층 될 수 있으며, 또는 상, 하부 면 중 어느 한 면에만 적층 될 수도 있다. 일 예로, 산화 실리콘 층(L2)은 반도체 제조 기술의 증착 공정을 통해 실리콘 기판(L1)에 적층 될 수 있다. The substrate 130a corresponds to a basic skeleton of the membrane structure 130 and may include a silicon substrate L1 forming a core layer. In addition, the substrate 130a may further include a silicon oxide layer L2 stacked on the silicon substrate L1 to prevent deformation of the substrate or generation of cracks due to residual stress. The silicon oxide layer L2 may be stacked on both the upper and lower surfaces of the silicon substrate L1, or may be stacked on only one of the upper and lower surfaces. For example, the silicon oxide layer L2 may be deposited on the silicon substrate L1 through a deposition process of semiconductor manufacturing technology.

상기 기판(130a)에는 윈도 셀(w)을 구성하기 위한 관통 공(Hw)이 형성된다. 이 경우, 관통 공(Hw)은 반도체 제조 기술의 리소그래피 공정을 통해 형성될 수 있다. A through hole Hw for constituting the window cell w is formed in the substrate 130a. In this case, the through hole Hw may be formed through a lithography process of semiconductor manufacturing technology.

2) 다공막(130d)2) Porous membrane (130d)

다공막(130d)은 윈도 셀(w)의 다공성 구조에 해당하는 것으로, 일정 크기 이하의 생체분자를 통과시키는 다수의 미세 홀(h)을 가지고 기판(130a)의 일 면에 적층 되어 지지되며, 관통공(Hw)의 일 측 개구를 커버한다. The porous film 130d corresponds to the porous structure of the window cell w, and has a plurality of fine holes h through which biomolecules of a certain size or less pass through, and is laminated and supported on one side of the substrate 130a, It covers the opening on one side of the through hole Hw.

일 예로, 다공막(130d)은 제1 실리콘계 화합물로 이루어진 제1 다공막(130b) 및 제2 실리콘계 화합물로 이루어진 제2 다공막(130c)을 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로, 다공막(130d)은 제1 다공막 위에 제2 다공막이 증착 된 형태일 수 있다. For example, the porous film 130d may include a first porous film 130b made of a first silicon-based compound and a second porous film 130c made of a second silicon-based compound. As a specific example, the porous film 130d may have a form in which a second porous film is deposited on the first porous film.

이때, 일 예로, 상기 제1 실리콘계 화합물 및 제2 실리콘계 화합물 각각은 질화 실리콘(Si3N4), 산화 실리콘(SiO2) 및 탄화 실리콘(SiC)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 제1 실리콘계 화합물과 제2 실리콘계 화합물은 서로 다른 실리콘계 화합물 일 수 있다. 더 구체적인 일 예로, 상기 제1 실리콘계 화합물은 질화 실리콘(Si3N4)이고, 제2 실리콘계 화합물은 산화 실리콘(SiO2)일 수 있다. 이 경우, 다공막(130d)은 질화 실리콘으로 이루어진 제1 다공막 위에 산화 실리콘으로 이루어진 제2 다공막이 증착된 형태일 수 있다.In this case, as an example, each of the first silicon-based compound and the second silicon-based compound may be selected from the group consisting of silicon nitride (Si3N4), silicon oxide (SiO2), and silicon carbide (SiC). As a specific example, the first silicon-based compound and the second silicon-based compound may be different silicon-based compounds. As a more specific example, the first silicon-based compound may be silicon nitride (Si3N4), and the second silicon-based compound may be silicon oxide (SiO2). In this case, the porous film 130d may have a form in which a second porous film made of silicon oxide is deposited on a first porous film made of silicon nitride.

질화 실리콘은, 주로 반도체 제조 시 알칼리 이온이 반도체 표면으로 확산하는 것을 방지하는 패시베이션(passivation) 막으로 사용되는 소재이다. 본 발명에서는, 질화 실리콘의 특성, 즉 강도가 높고(상온 굽힘 강도 100~140㎏/㎟), 열 팽창률이 낮으며(열 팽창률 3×10-6/℃), 내열 충격성이 뛰어난 점 등을 고려하여, 질화 실리콘이 다공막(130d)의 소재로서 채택된다. Silicon nitride is a material mainly used as a passivation film to prevent alkali ions from diffusing to the semiconductor surface during semiconductor manufacturing. In the present invention, considering the characteristics of silicon nitride, that is, high strength (normal temperature bending strength of 100 to 140 kg/mm2), low thermal expansion coefficient (thermal expansion coefficient of 3 × 10 -6 / ° C), and excellent thermal shock resistance, etc. Thus, silicon nitride is adopted as a material for the porous film 130d.

또한, 질화 실리콘 층에 산화 실리콘 층을 증착 하는 경우, 각 층 간의 잔류응력이 반대이므로 다공막(130d)의 안정성이 증가할 수 있다. 구체적으로, 질화 실리콘 층의 경우 인장 응력을 가지며, 산화 실리콘 층의 경우 압축 응력을 가지므로, 다공막(130d)의 안정성이 증가할 수 있다. 추가적으로, 제타 전위는 절대값이 커질수록 입자 간의 척력이 강해져 분산도와 분산 안정성이 높아지는데, 산화 실리콘은 제타 전위 값이 크기 때문에 산화 실리콘 층이 표면에 존재하는 경우 다공막(130d)의 안정성이 증가할 수 있다. 이에 따라, 다공막(130d)의 안정성을 증가시킴을 통해 박막의 강도를 높일 수 있는 효과를 가진다. In addition, when a silicon oxide layer is deposited on a silicon nitride layer, stability of the porous film 130d may be increased because the residual stress between the layers is opposite. Specifically, since the silicon nitride layer has tensile stress and the silicon oxide layer has compressive stress, stability of the porous film 130d may be increased. Additionally, as the absolute value of the zeta potential increases, the repulsive force between particles becomes stronger, resulting in higher dispersion and dispersion stability. Since silicon oxide has a higher zeta potential value, the stability of the porous film 130d increases when the silicon oxide layer is present on the surface. can do. Accordingly, the strength of the thin film can be increased by increasing the stability of the porous film 130d.

이에 더하여, 산화 실리콘은 생체 물질과의 응집을 최소화할 수 있어 필터 성능이 향상되는 효과를 가질 수 있으며, 실란 화합물과의 반응성이 뛰어나기 때문에 다공막(130d)에 다양한 작용기를 부착하여 추가적인 생화학적 활성을 부가할 수 있다.In addition, since silicon oxide can minimize aggregation with biomaterials, it can have an effect of improving filter performance, and since it has excellent reactivity with silane compounds, various functional groups are attached to the porous film 130d to provide additional biochemical effects. activity can be added.

다공막(130d)에 형성되는 미세 홀(h)의 크기는, 필터링 대상 생체분자의 크기에 따라 결정된다. 즉, 다공막(130d)에 형성되는 다수의 미세 홀(h)은 10nm 이상 3000nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다. 일 예로, 필터링 대상 생체분자가 엑소좀(exosome)인 경우, 다공막(130d)에 형성되는 다수의 미세 홀(h)은 10nm 이상 300nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 미세 홀(h)은 30nm 이상 300nm 이하, 40nm 이상 250nm 이하, 50nm 이상 200nm 이하, 60nm 이상 150nm 이하, 60nm 이상 200nm 이하, 60nm 이상 250nm 이하, 또는 60nm 이상 300nm 이하 범위에 해당하는 직경을 가지도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 미세 홀(h) 직경의 최소 값은 필터링 대상 생체 분자의 크기에 따라 결정될 수 있다 미세 홀(h)직경의 최대 값은 증착 공정을 이용하지 않고, 리소그래피 공정 만으로 제작할 수 있는 미세 홀(h)크기의 최소 한계 값으로 그 의미를 가질 수 있다. 예를 들어, 포토 리소그래피 공정만으로 제작하는 경우 얻어질 수 있는 미세 홀(h) 직경은 최소 150nm이며, 그 이하의 직경을 가지려면, 추가적인 증착 과정이 요구된다. 본 발명의 멤브레인 구조체는, 상기와 같이 특정한 범위의 직경을 갖는 미세 홀을 가지는 다공막을 포함함으로써, 시료에 포함된 생체분자를 보다 정밀하게 분리할 수 있다.The size of the fine holes h formed in the porous film 130d is determined according to the size of the biomolecule to be filtered. That is, the plurality of fine holes (h) formed in the porous film (130d) may be configured to have a diameter corresponding to a range of 10 nm or more and 3000 nm or less. For example, when the biomolecule to be filtered is an exosome, the plurality of fine holes h formed in the porous film 130d may have diameters ranging from 10 nm to 300 nm. As a specific example, the fine hole (h) corresponds to a range of 30 nm to 300 nm, 40 nm to 250 nm, 50 nm to 200 nm, 60 nm to 150 nm, 60 nm to 200 nm, 60 nm to 250 nm, or 60 nm to 300 nm. It can be configured to have a diameter. At this time, the minimum value of the diameter of the fine hole (h) may be determined according to the size of the biomolecule to be filtered. The maximum value of the diameter of the fine hole (h) is the fine hole (h) that can be manufactured only by a lithography process without using a deposition process h) It can have its meaning as the minimum limit value of the size. For example, the diameter of the fine hole (h) that can be obtained when manufactured only through a photolithography process is at least 150 nm, and an additional deposition process is required to have a diameter smaller than that. As described above, the membrane structure of the present invention includes a porous film having fine holes having a diameter in a specific range, so that biomolecules included in a sample can be more precisely separated.

상기 미세 홀(h) 사이의 간격은 일 예로, 1μm 내지 300nm 일 수 있다. 상기 미세 홀(h)은 사각 패턴 또는 육각 패턴으로 위치할 수 있다. 이때, 사각 패턴은 하나의 미세 홀(h)의 동, 서, 남, 북 위치에 미세 홀(h)이 위치하는 것을 의미할 수 있고, 육각 패턴은 하나의 미세 홀(h)의 남, 북, 남동, 남서, 북동, 북서 위치에 미세 홀(h)이 위치하는 것을 의미할 수 있다. 다만, 미세 홀(h)이 위치하는 패턴은 이에 제한되지 않는다. An interval between the fine holes h may be, for example, 1 μm to 300 nm. The fine holes h may be positioned in a square pattern or a hexagonal pattern. At this time, the square pattern may mean that the fine holes h are located at the east, west, south, and north positions of one fine hole h, and the hexagonal pattern may mean that the south and north sides of one fine hole h , it may mean that the fine holes (h) are located at southeast, southwest, northeast, and northwest positions. However, the pattern in which the fine holes h are located is not limited thereto.

한편, 다공막(130d)은 일 예로, 1μm이하 범위에 해당하는 두께를 가지도록 구성될 수 있다. 구체적인 일 예로, 나노 사이즈의 두께, 즉 50nm 이상 500nm 이하 범위에 해당하는 두께를 가지도록 구성될 수 있다. 다공막(130d)의 두께가 50nm 미만이면 다공막(130d)의 강도가 떨어지고 제조 과정 또는 사용 과정에서 파손되기 쉽다. 반면, 다공막(130d)의 두께가 500nm를 초과하면 생체분자 분리 시간이 길어지고 분리 효율이 떨어질 수 있다. 보다 더 구체적인 일 예로, 막 강도와 생체분자 분리 효율을 동시에 만족시키기 위해, 다공막(130d)은 50nm 이상 300nm이하 범위에 해당하는 두께를 가지도록 구성될 수 있다.On the other hand, the porous film (130d), for example, may be configured to have a thickness corresponding to the range of 1μm or less. As a specific example, it may be configured to have a nano-sized thickness, that is, a thickness corresponding to a range of 50 nm or more and 500 nm or less. If the thickness of the porous film 130d is less than 50 nm, the strength of the porous film 130d is low and is easily damaged during manufacturing or use. On the other hand, if the thickness of the porous film 130d exceeds 500 nm, the biomolecule separation time may be prolonged and the separation efficiency may decrease. As a more specific example, in order to simultaneously satisfy membrane strength and biomolecule separation efficiency, the porous membrane 130d may be configured to have a thickness corresponding to a range of 50 nm or more and 300 nm or less.

Ⅱ. 멤브레인 구조체(130) 제조 방법II. Membrane structure 130 manufacturing method

본 발명의 일 예는 멤브레인 구조체(130)의 제조 방법을 제공한다. 상기 멤브레인 구조체(130)는 일 예로, Ⅰ. 멤브레인 구조체(130)에 기재된 구조체를 의미할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.One example of the present invention provides a method of manufacturing the membrane structure 130 . The membrane structure 130 is, for example, I. It may refer to the structure described in the membrane structure 130 . However, it is not limited thereto.

1. 다공막을 형성하는 단계(130d)1. Forming a Porous Film (130d)

상기 제조 방법은 다공막을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 단계는 제1 다공막(130b)을 형성하는 단계; 및 상기 제1 다공막(130b)의 표면에 추가적인 박막을 증착 하여 제2 다공막(130c)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.The manufacturing method includes forming a porous film. The step may include forming a first porous film 130b; and depositing an additional thin film on the surface of the first porous film 130b to form a second porous film 130c.

1) 제1 다공막(130b)을 형성하는 단계1) Forming the first porous film 130b

상기 제조 방법은 제1 다공막(130b)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 다공막(130b)을 형성하는 단계는 리소그래피 공정을 이용하여 다공막을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 리소그래피 공정은 포토 리소그래피(photo lithography), 전자 빔 리소그래피(electron beam lithography), 또는 X선 리소그래피(X-ray lithography) 공정을 포함할 수 있다. 더 구체적인 일 예로, 상기 리소그래피 공정은 포토리소그래피 공정일 수 있다.The manufacturing method may include forming the first porous film 130b. For example, forming the first porous film 130b may include forming the porous film using a lithography process. As a specific example, the lithography process may include photo lithography, electron beam lithography, or X-ray lithography. As a more specific example, the lithography process may be a photolithography process.

2) 상기 제1 다공막(130b)의 표면에 추가적인 박막을 증착하여 제2 다공막(130c)을 형성하는 단계2) Forming a second porous film 130c by depositing an additional thin film on the surface of the first porous film 130b

상기 제조 방법은 상기 제1 다공막(130b)의 표면에 추가적인 박막을 증착하여 제2 다공막(130c)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. The manufacturing method may include forming a second porous film 130c by depositing an additional thin film on the surface of the first porous film 130b.

상기 단계에서, 제1 다공막(130b)의 표면에 추가적인 박막이 증착되면서 미세 홀(h)들의 직경 크기가 감소될 수 있다. 이때, 박막 증착 과정에서 스텝 커버리지를 이용하여 미세 홀(h)들을 원하는 직경 크기로 제조할 수 있다.In this step, as an additional thin film is deposited on the surface of the first porous film 130b, the diameter of the fine holes h may be reduced. In this case, in the thin film deposition process, the fine holes h may be manufactured to have a desired diameter by using step coverage.

이때, 상기 박막 증착은 일 예로, 물리적 증기증착(PVD) 및 화학적 증기증착(CVD) 방법을 포함하고, 상기 화학적 증기증착(CVD) 방법은 APCVD, LPCVD, PECVD, HDPCVD, ALD 방법을 포함할 수 있다. 또한, PECVD 방법으로 추가적인 실리콘층을 증착 하는 경우, 온도 조절이 가능하여 다공막의 손상 없이 미세 홀(h)들의 직경 크기를 조절할 수 있다. At this time, the thin film deposition includes, for example, physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD) methods, and the chemical vapor deposition (CVD) method may include APCVD, LPCVD, PECVD, HDPCVD, and ALD methods there is. In addition, when an additional silicon layer is deposited by the PECVD method, the temperature can be controlled, so that the size of the diameter of the fine holes (h) can be adjusted without damaging the porous film.

2. 제조 방법의 구체적인 예2. Specific examples of manufacturing methods

구체적인 일 예로, 상기 제조 방법은 포토 리소그래피(photo lithography) 공정을 이용하여 질화 실리콘으로 구성된 제1 다공막(130b)을 형성하는 단계 및 상기 제1 다공막(130b)의 표면에 PECVD를 이용하여 산화 실리콘으로 구성된 박막을 추가적으로 증착 하여 제2 다공막(130c)을 형성하는 단계를 포함하는 방법일 수 있다. As a specific example, the manufacturing method includes forming a first porous film 130b made of silicon nitride using a photo lithography process and oxidizing the surface of the first porous film 130b using PECVD It may be a method including forming the second porous film 130c by additionally depositing a thin film made of silicon.

이 경우, 포토리소그래피 장비의 한계 사이즈 이하의 직경 크기를 갖는 미세 홀(h)들을 포함하는 다공막을 가지는 멤브레인 구조체(130)가 제조될 수 있다. 보다 더 구체적인 예로, 상기 제조 방법은 150nm 내지 60nm 크기의 직경을 가지는 미세 홀(h)들을 포함하는 다공막을 가지는 멤브레인 구조체(130)를 제조할 수 있게 한다.In this case, the membrane structure 130 having a porous film including minute holes h having a diameter smaller than the limit size of photolithography equipment may be manufactured. As a more specific example, the manufacturing method makes it possible to manufacture a membrane structure 130 having a porous film including fine holes h having a diameter of 150 nm to 60 nm.

다만, 상기 제조 방법은 상기의 구체적인 예에 제한되지 않으며, 제1 다공막(130b)을 형성하는 단계 및 상기 제1 다공막(130b)의 표면에 추가적인 박막을 증착하여 제2 다공막(130c)을 형성하는 단계를 포함하는 모든 제조 방법을 포함할 수 있다.However, the manufacturing method is not limited to the above specific example, and the second porous film 130c is formed by forming the first porous film 130b and depositing an additional thin film on the surface of the first porous film 130b. It may include any manufacturing method including the step of forming.

Ⅲ. 멤브레인 구조체(130)의 특징III. Characteristics of the membrane structure 130

1. 증착 공정을 이용한 제조1. Manufacturing using deposition process

본 발명의 멤브레인 구조체(130)는 일 예로, 직경이 60nm 내지 150nm 범위인 미세 홀(h)을 포함한다. 상기 범위의 직경은 포토리소그래피 장비로는 얻어질 수 없으며, 본 발명의 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 본 발명의 멤브레인 구조체(130)는 증착 공정을 통한 스텝 커버리지(step coverage)를 이용하여 미세 홀(h)의 직경 크기가 조절된다. 여기서, 스텝 커버리지란 단차 피복이라고도 하며, 단차(또는 요철)가 있는 표면에 피복을 할 때 평평한 부분에 피복이 입혀진 정도에 대하여 경사진 부분에 피복이 입혀진 정도의 비율, 즉, 피복이 균일한 정도를 나타낸 것이다. 본 발명의 미세 홀(h)의 직경 크기는 스텝 커버리지를 이용하여 원하는 크기로 조절될 수 있다.The membrane structure 130 of the present invention includes, for example, fine holes h having a diameter ranging from 60 nm to 150 nm. A diameter in the above range cannot be obtained with photolithography equipment, and may be formed through the deposition process of the present invention. In the membrane structure 130 of the present invention, the size of the diameter of the fine holes h is adjusted using step coverage through a deposition process. Here, step coverage is also referred to as stepped coating, and when coating a surface with steps (or unevenness), the ratio of the degree of coating on the inclined part to the degree of coating on the flat part, that is, the degree of uniformity of the coating is shown. The diameter of the fine hole h of the present invention can be adjusted to a desired size using step coverage.

2. 다공막(130d)의 안정성 증가2. Increased stability of the porous membrane 130d

본 발명의 멤브레인 구조체(130)는 일 예로, 질화 실리콘층에 산화 실리콘 층이 추가로 증착 된 다공막(130d)을 포함한다. 이 경우, 질화 실리콘과 산화 실리콘의 잔류응력이 반대이므로 막의 안정성이 증가할 수 있다. 또한, 산화 실리콘의 경우 제타 전위 값이 크기 때문에 막의 안정성을 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 막의 안정성 증가를 통해 다공막의 강도를 높일 수 있는 특징을 가진다.The membrane structure 130 of the present invention includes, for example, a porous film 130d in which a silicon oxide layer is additionally deposited on a silicon nitride layer. In this case, since the residual stresses of silicon nitride and silicon oxide are opposite, stability of the film may be increased. In addition, since silicon oxide has a high zeta potential value, the stability of the film can be increased. In this way, it has the characteristic of increasing the strength of the porous membrane through the increase in stability of the membrane.

3. 생체분자 필터 능력 향상3. Improved biomolecular filter ability

본 발명의 멤브레인 구조체(130)는 특정 크기 이하의 직경을 가지는 미세 홀(h)을 통해 생체분자를 정밀하게 분리할 수 있으므로, 필터 능력이 향상되는 특징을 가진다. 구체적으로, 엑소좀과 같은 세포밖 소포체를 보다 정밀하게 크기 분리할 수 있는 특징을 가질 수 있다. 또한, 산화 실리콘 층을 포함하는 다공막(130d)은 생체 물질과의 응집을 최소화할 수 있어 필터 능력이 향상되는 효과를 가질 수 있다.Since the membrane structure 130 of the present invention can precisely separate biomolecules through the fine holes h having a diameter of a specific size or less, the filtering ability is improved. Specifically, it may have a feature capable of more precisely size-separating extracellular vesicles such as exosomes. In addition, the porous film 130d including the silicon oxide layer may minimize aggregation with the biological material, thereby improving filter performance.

4. 생화학적 활성 부가 가능4. Possible to add biochemical activity

본 발명의 멤브레인 구조체(130)는 일 예로, 질화 실리콘층에 산화 실리콘 층이 추가로 증착 된 다공막(130d)을 포함한다. 이 경우, 산화 실리콘은 실란 화합물과의 반응성이 뛰어 다공막(130d)의 표면을 개질시키기 쉬운 특징을 가진다. 이에 따라, 다공막(130d)의 표면에 다양한 작용기를 부착하여, 원하는 생화학적 활성을 부가할 수 있는 특징을 가진다.The membrane structure 130 of the present invention includes, for example, a porous film 130d in which a silicon oxide layer is additionally deposited on a silicon nitride layer. In this case, silicon oxide has excellent reactivity with the silane compound and has a characteristic of easily modifying the surface of the porous film 130d. Accordingly, by attaching various functional groups to the surface of the porous film 130d, it has a feature that desired biochemical activity can be added.

Ⅳ. 멤브레인 구조체(130)를 포함하는 생체분자 필터IV. Biomolecular filter including membrane structure 130

본 발명은 일 예로, 멤브레인 구조체(130)를 일 구성으로 포함하는 생체분자 필터를 제공한다. 이때, 구체적인 일 예로, 상기 생체분자 필터는 멤브레인 구조체(130) 이외에, 필터링 대상 생체분자를 포함한 시료를 공급받는 제1 구조체 및 상기 멤브레인 구조체(130)를 통해 필터링 된 생체분자를 수집하여 배출하는 제2 구조체를 추가로 포함할 수 있다. The present invention provides, for example, a biomolecular filter including the membrane structure 130 as one component. At this time, as a specific example, in addition to the membrane structure 130, the biomolecule filter collects and discharges the biomolecules filtered through the first structure receiving the sample including the biomolecule to be filtered and the membrane structure 130. 2 structures may be additionally included.

상기 제1 구조체는 멤브레인 구조체(130)의 일 면에 위치하도록 구성될 수 있으며, 필터링 대상 생체분자를 포함한 시료를 공급받아 멤브레인 구조체(130)의 윈도 영역(Dw)을 따라 이동시키는 기능을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 구조체는 시료가 유입되는 유입구, 생체분자가 분리된 잔여 시료가 배출되는 제1 배출구, 및 상기 유입구와 제1 배출구를 연결하는 제1 유로를 포함할 수 있다. The first structure may be configured to be located on one surface of the membrane structure 130, and may function to receive a sample including a biomolecule to be filtered and move it along the window area Dw of the membrane structure 130. there is. To this end, the first structure may include an inlet through which the sample is introduced, a first outlet through which residual sample from which biomolecules are separated is discharged, and a first flow path connecting the inlet and the first outlet.

상기 제2 구조체는 멤브레인 구조체(130)의 타 면에 위치하도록 구성될 수 있으며, 멤브레인 구조체(130)의 타 면을 통해 나오는 생체분자를 수집하여 배출하는 기능을 할 수 있다. 이를 위해, 제2 구조체는 멤브레인 구조체(130)의 타 면에서 각 윈도 셀(w)의 미세 홀들을 통해 나오는 생체분자를 이동시키는 제2 유로 및 상기 생체분자를 배출시키는 제2 배출구를 포함할 수 있다. The second structure may be configured to be positioned on the other side of the membrane structure 130, and may function to collect and discharge biomolecules coming out through the other side of the membrane structure 130. To this end, the second structure may include a second channel for moving biomolecules coming out through the fine holes of each window cell (w) on the other surface of the membrane structure 130 and a second outlet for discharging the biomolecules. there is.

이때, 상기 멤브레인 구조체(130)를 일 구성으로 포함하는 생체분자 필터의 구성은 위에 기재된 구성에 제한되지 않고, 생체분자를 필터링하기 위한 기능을 수행하기 위해 필요한 추가 구성을 포함할 수 있다.At this time, the configuration of the biomolecule filter including the membrane structure 130 as one component is not limited to the configuration described above, and may include additional components required to perform the function of filtering biomolecules.

130: 멤브레인 구조체
132: 필터링부
134: 지지부
130: membrane structure
132: filtering unit
134: support

Claims (11)

시료에 포함된 생체분자를 필터링하는 멤브레인 구조체로서,
상기 구조체는 상기 시료로부터 생체분자를 필터링하는 필터링부; 및
상기 필터링부에서 연장되어 상기 필터링부를 지지하는 지지부;를 포함하고,
상기 필터링부는 복수의 윈도 셀이 매트릭스 형태로 형성된 윈도 영역과 상기 윈도 셀이 형성되지 않은 차단영역을 포함하고,
상기 윈도 셀은 생체 분자를 통과시키는 미세 홀들을 가지며,
상기 구조체는 상기 윈도 셀을 구성하는 관통공이 형성된 기판; 및
상기 기판에 적층 되어 상기 관통공의 일 측 개구를 커버하는 다공막;을 포함하는 적층 구조를 갖고,
상기 다공막은 제1 실리콘계 화합물로 이루어진 제1 다공막; 및 제2 실리콘계 화합물로 이루어진 제2 다공막;을 포함하는 것인 멤브레인 구조체.
A membrane structure for filtering biomolecules contained in a sample,
The structure may include a filtering unit filtering biomolecules from the sample; and
A support portion extending from the filtering portion to support the filtering portion; includes;
The filtering unit includes a window area in which a plurality of window cells are formed in a matrix form and a blocking area in which the window cells are not formed;
The window cell has micro holes through which biomolecules pass,
The structure may include a substrate having a through hole constituting the window cell; and
It has a laminated structure including; a porous film laminated on the substrate and covering an opening on one side of the through hole,
The porous film may include a first porous film made of a first silicon-based compound; and a second porous film made of a second silicon-based compound.
제1항에 있어서,
상기 미세 홀은 60nm 내지 150nm의 직경 크기를 갖는 멤브레인 구조체.
According to claim 1,
The micro-hole is a membrane structure having a diameter size of 60 nm to 150 nm.
제1항에 있어서,
상기 다공막은 제1 다공막 위에 제2 다공막이 증착 된 형태인 멤브레인 구조체.
According to claim 1,
The porous film is a membrane structure in the form of depositing a second porous film on the first porous film.
제1항에 있어서,
상기 제1 실리콘계 화합물 및 제2 실리콘계 화합물은 서로 다른 실리콘계 화합물인 멤브레인 구조체.
According to claim 1,
The first silicon-based compound and the second silicon-based compound are different silicon-based compounds membrane structure.
제4항에 있어서,
상기 제1 실리콘계 화합물은 질화 실리콘(Si3N4)이고,
상기 제2 실리콘계 화합물은 산화 실리콘(SiO2)인 멤브레인 구조체.
According to claim 4,
The first silicon-based compound is silicon nitride (Si3N4),
The second silicon-based compound is a membrane structure of silicon oxide (SiO2).
제1항에 있어서,
상기 기판은 실리콘 기판을 포함하는 것인 멤브레인 구조체.
According to claim 1,
The substrate is a membrane structure comprising a silicon substrate.
제6항에 있어서,
상기 기판은 상기 실리콘 기판에 적층 된 산화 실리콘(SiO2)층을 더 포함하는 것인 멤브레인 구조체.
According to claim 6,
The substrate further comprises a silicon oxide (SiO 2 ) layer stacked on the silicon substrate.
시료에 포함된 생체분자를 필터링하는 멤브레인 구조체 제조 방법에 있어서,
상기 방법은 다공막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 단계는 제1 다공막을 형성하는 단계; 및
상기 제1 다공막의 표면에 추가적인 박막을 증착 하여 제2 다공막을 형성하는 단계;를 포함하는 멤브레인 구조체 제조 방법.
A method for manufacturing a membrane structure for filtering biomolecules contained in a sample,
The method includes forming a porous film,
The step may include forming a first porous film; and
Forming a second porous film by depositing an additional thin film on the surface of the first porous film; Membrane structure manufacturing method comprising a.
제8항에 있어서,
상기 제1 다공막을 형성하는 단계는 리소그래피 공정을 이용하여 다공막을 형성하는 것을 포함하는 것인 멤브레인 구조체 제조 방법.
According to claim 8,
Wherein the forming of the first porous film comprises forming a porous film using a lithography process.
제9항에 있어서,
상기 리소그래피 공정은 포토리소그래피 공정인 것인 멤브레인 구조체 제조 방법.
According to claim 9,
The lithography process is a method for manufacturing a membrane structure that is a photolithography process.
제8항에 있어서,
상기 추가적 박막 증착은 PECVD를 이용하는 것인 멤브레인 구조체 방법.
According to claim 8,
The additional thin film deposition is a membrane structure method using PECVD.
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