KR20230116245A - 친환경적 탄소나노튜브 탄소저감 필터를 이용한 핵산추출장치 및 이를 이용한 핵산추출방법 - Google Patents
친환경적 탄소나노튜브 탄소저감 필터를 이용한 핵산추출장치 및 이를 이용한 핵산추출방법 Download PDFInfo
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Abstract
친환경적 탄소나노튜브 탄소저감 필터를 이용한 핵산추출장치 및 이를 이용한 핵산추출방법을 제공한다.
핵산추출장치는 시료 및 시료를 분해하는 분해용액을 수용하도록 마련되는 튜브, 튜브 내에서 상하 운동으로 상기 시료를 분쇄하는 균질기, 및 시료로부터 분리된 핵산을 흡착하도록 균질기에 탈착 가능하게 결합하고 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)를 포함하는 필터를 포함한다.
핵산추출장치는 시료 및 시료를 분해하는 분해용액을 수용하도록 마련되는 튜브, 튜브 내에서 상하 운동으로 상기 시료를 분쇄하는 균질기, 및 시료로부터 분리된 핵산을 흡착하도록 균질기에 탈착 가능하게 결합하고 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)를 포함하는 필터를 포함한다.
Description
본 발명은 친환경적 탄소나노튜브 탄소저감 필터를 이용한 핵산추출장치 및 이를 이용한 핵산추출방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 카오트로픽 이온 효과에 의해 핵산을 추출하는 친환경적 탄소나노튜브 탄소저감 필터를 이용한 핵산추출장치 및 이를 이용한 핵산추출방법에 관한 것이다.
생물학적 시료에서 핵산(DNA 및 RNA)의 분리는 생화학 연구 및 진단 프로세서에서 중요한 단계일 수 있다.
시료에서 유전자 물질인 핵산을 분리하지 않으면 다음 단계인 유전자 검출, 유전자 클로닝, 유전자 시퀀싱, 유전자 증폭, cDNA 합성 등을 수행하는 것에 어려움이 있을 수 있다.
유전 공학이 발전함에 따라 PCR(Polymerase Chain Reaction, 중합효소연쇄반응), Microarray, NGS(Next generation sequencing, 차세대 염기서열 분석)등을 이용한 분자진단법이 개발되어 유전자에 기반한 다양한 질 병의 진단과 예측이 가능해졌고, 다양한 샘플로부터 핵산을 효율적으로 추출하는 방법이 필요할 수 있다.
분자 진단 기술이 발전함에 따라 PCR의 경우, 최소 3-40 여분 정도의 비교적 짧은 시간에 진행이 가능할 수 있으나, 분자 진단에 필수적으로 요구되는 전처리 과정인 핵산의 추출 및 정제 공정은 일반적으로 1-2시간 이상의 시간이 소요되어 신속성이 요구되는 현장 진단 등에는 분자 진단을 이용하는 것이 제한적일 수 있다.
일반적으로, 컬럼을 사용한 핵산 추출의 원리는 핵산과 특이적으로 결합하는 유리섬유나 실리카 멤브레인을 사용하여 물분자와 핵산 사이의 구조적 상호 작용의 원리를 이용하여 핵산 분자를 단백질 및 기타 세포내 물질로부터 정제하는 것일 수 있다.
예를 들어, DNA 추출키트는 (1) 분해 완충액에 조직을 투입하는 단계, (2) 분해된 조직에 결합 완충액을 투입하는 단계, (3) 원심분리단계, (4) 원심분리된 샘플을 세척하는 단계, (5) 상기 샘플에서 DNA를 용출하는 단계를 통해 DNA를 추출할 수 있다.
DNA 추출키트는 순도가 높으나, 배양단계와 원심분리 단계를 거쳐야 하므로 많은 시간 및 비용이 소요될 수 있다.
본 발명에 개시된 실시 예는 핵산을 추출하는 과정을 간소화할 수 있고, 세척을 통해 재사용 가능한 친환경적 탄소나노튜브 탄소저감 필터를 이용한 핵산추출장치 및 이를 이용한 핵산추출방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 일 측면에 따른 핵산추출장치는 시료 및 상기 시료를 분해하는 분해용액을 수용하도록 마련되는 튜브, 상기 튜브 내에서 상하 운동으로 상기 시료를 분쇄하는 균질기, 및 상기 시료로부터 분리된 핵산을 흡착하도록 상기 균질기에 탈착 가능하게 결합하고 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)를 포함하는 필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브는 상기 필터가 양전하를 가지는 카오트로픽 염을 포함하는 상기 분해용액과 전기적으로 결합되도록 음전하를 가지고, 상기 필터는 상기 카오트로픽 염을 통해 음전하를 가지는 상기 핵산과 전기적으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 필터는 상기 탄소나노튜브를 90%이상 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터는 원통형상을 가지고 상기 균질기와 결합되는 바디부, 및 상기 핵산을 흡착하도록 상기 바디부의 하부에 마련되는 필터부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 균질기는 상기 시료를 분쇄하는 분쇄부, 및 상기 분쇄부로부터 연장되는 막대부를 포함하고, 상기 필터는 상기 막대부에 의해 관통되고 상기 분쇄부의 일단과 접하도록 마련되는 연결부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 균질기는 상기 균질기와 결합된 상기 필터의 회전을 방지하도록 상기 막대부로부터 외측으로 돌출되는 결합돌기를 더 포함하고, 상기 필터는 상기 결합돌기가 삽입되도록 마련되는 결합홈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 균질기로부터 상기 필터의 이탈을 방지하도록 상기 필터의 상부에 위치되고 상기 균질기와 결합되는 고정부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터는 세척을 통해 재사용되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 필터부는 상기 핵산과 접촉되는 표면적을 넓히도록 상기 분쇄부를 향해 테이퍼될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 핵산추출방법은 시료와 양전하를 가지는 분해용액이 튜브의 내부에서 혼합되는 과정, 상기 튜브의 내부에서 균질기에 의해 상기 시료가 분쇄되고, 상기 시료로부터 분리된 음전하를 가지는 핵산과 상기 분해용액이 전기적으로 결합되는 과정, 및 상기 핵산을 흡착하도록 탄소나노튜브를 포함하고 상기 균질기에 탈착 가능하게 결합되는 필터가 상기 핵산과 결합된 상기 분해용액과 전기적으로 결합되는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 기본 핵산 추출 실험과정에서 실험시간을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 하나의 친환경적 탄소나노튜브 탄소저감 필터를 이용하여 다수의 핵산 추출을 실시할 수 있다.
본 발명의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 필터는 기존 양산된 균질기와 호환되어 편리한 사용성을 제공할 수 있다.
본 발명의 전술한 과제 해결 수단에 의하면, 용액의 농도가 적은 상황에서도 필터를 이용하여 핵산을 추출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 핵산추출장치에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 핵산추출장치에 있어서, 튜브, 균질기, 및 필터의 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 핵산추출장치에 있어서, 핵산과 필터가 전기적으로 결합되는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 핵산추출장치에 있어서, 결합돌기 및 결합홈을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 핵산추출장치에 있어서, 필터를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 핵산추출장치에 있어서, 고정부재를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 핵산추출장치에 있어서, 핵산과 필터가 전기적으로 결합되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터의 사시도이다.
도 8b는 도 8a의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 핵산추출장치에 있어서, 튜브, 균질기, 및 필터의 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 핵산추출장치에 있어서, 핵산과 필터가 전기적으로 결합되는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 핵산추출장치에 있어서, 결합돌기 및 결합홈을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 핵산추출장치에 있어서, 필터를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 핵산추출장치에 있어서, 고정부재를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 핵산추출장치에 있어서, 핵산과 필터가 전기적으로 결합되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터의 사시도이다.
도 8b는 도 8a의 평면도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.
명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시 예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 핵산추출장치에 대한 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 핵산추출장치에 있어서, 튜브, 균질기, 및 필터의 분해도이다. 도 3은 본 발명에 따른 핵산추출장치에 있어서, 핵산과 필터가 전기적으로 결합되는 모습을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 핵산추출장치(1)는 시료(11) 및 시료(11)를 분해하는 분해용액(12)을 수용하도록 마련되는 튜브(10)를 포함할 수 있다.
튜브(10)의 일단부는 원뿔 형상을 포함할 수 있고 튜브(10)의 타단부는 원통 형상을 포함할 수 있다. 튜브(10)의 타단부에는 내부에 수용된 시료(11) 및 분해용액(12)을 저장하도록 마련되는 캡이 위치할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
시료(11)는 동물, 식물, 세균 또는 곰팡이로부터 유래될 수 있고, 고추, 쌀, 녹두, 청경채 또는 감귤 등으로부터 유래될 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
시료(11)는 동물 및 식물의 생체 구성성분을 적절하게 이용할 수 있다. 인간을 포함하는 동물유래의 시료(11)는, 예를 들어, 혈액, 조직액, 림프액, 뇌척수액, 고름, 콧물, 객담, 소변, 대변, 복수 등의 체액류, 피부, 폐, 간, 점액, 각종 장기, 뼈 등의 조직과 비강, 기관지, 피부, 각종 장기 등을 세정한 후의 세정액, 및 투석 배액을 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
세포벽이나 세포막을 가지는 생물유래 시료(11)를 사용하기 위해서는 시료(11)를 분해용액(12)으로 전처리 하는 단계가 필요할 수 있다. 분해용액(12)은 핵산(13)의 분리 효율에 따라 그 조성을 적절하게 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 핵산추출장치(1)는 튜브(10) 내에서 상하 운동으로 시료(11)를 분쇄하는 균질기(20)를 포함할 수 있다. 시료(11)는 균질기(20)에 의해 분쇄되어 분해용액(12)과 쉽게 혼합될 수 있다.
균질기(20)는 시료(11)를 분쇄하는 분쇄부(22), 및 분쇄부(22)로부터 연장되는 막대부(21)를 포함할 수 있다.
분쇄부(22)는 원뿔 형상을 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 원뿔 형상을 포함하는 튜브(10)의 일단부와 원뿔 형상을 포함하는 분쇄부(22)에 의해 균질기(20)는 튜브(10)의 내부에서 원활하게 상하 운동을 할 수 있다. 따라서, 튜브(10)의 내부에 수용되는 시료(11)를 균질기(20)의 상하 운동으로 분쇄부(22)에 의해 쉽게 분쇄할 수 있다.
막대부(21)는 원통 형상을 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 막대부(21)는 균질기(20)를 사용하는 사용자 또는 기계와 연결될 수 있다.
막대부(21)의 지름은 막대부(21)로부터 연장되는 분쇄부(22)의 일단의 지름보다 작을 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
균질기(20)는 세척을 통해 재사용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 핵산추출장치(1)는 세척을 통한 균질기(20)의 재사용으로 비용을 절감할 수 있고, 친환경적일 수 있다.
본 발명에 따른 핵산추출장치(1)는 시료(11)로부터 분리된 핵산(13)을 흡착하도록 마련되는 필터(30)를 포함할 수 있다.
필터(30)는 원통 형상을 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 필터(30)는 균질기(20)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
필터(30)는 막대부(21)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 필터(30)는 분쇄부(22)의 일단부와 접할 수 있다. 필터(30)의 일단부는 분쇄부(22)에 의해 지지될 수 있다. 필터(30)의 일단부는 분쇄부(22)에 의해 지지됨으로써, 균질기(20)의 상하 운동에도 불구하고 균질기(20)로부터 하부 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
필터(30)는 원통 형상을 가지고 균질기(20)와 결합되는 바디부(31), 및 핵산(13)을 흡착하도록 바디부(31)의 하부에 마련되는 필터부(32)를 포함할 수 있다.
필터부(32)는 바디부(31)의 일단부에 마련될 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 필터(30)의 전체가 필터부(32)로 이루어질 수 있다.
필터(30)는 막대부(21)에 의해 관통되고 분쇄부(22)의 일단과 접하도록 마련되는 연결부(33)를 포함할 수 있다. 연결부(33)를 포함하는 필터(30)는 튜브 형상을 포함할 수 있다. 필터(30)는 도넛 형상을 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
연결부(33)의 지름은 막대부(21)의 지름보다 클 수 있다. 연결부(33)의 지름은 분쇄부(22)의 일단부의 지름보다 작을 수 있다. 연결부(33)에 막대부(21)가 삽입됨으로써, 필터(30)는 균질기(20)에 슬라이딩 결합될 수 있다. 여기서, 필터는 일 예로서, 외경이 1.3cm이고, 내경이 1cm이며, 길이가 4cm일 수 있다.
본 발명에 따른 핵산추출장치(1)는 균질기(20)의 분쇄부(22) 및 분해용액(12)에 의해 시료(11)로부터 핵산(13)을 분리할 수 있고, 균질기(20)에 결합된 필터(30)에 의해 핵산(13)을 추출할 수 있다.
핵산(13)은 유전적 기능단위를 포함하는 동ㅇ식물, 미생물 또는 기타 유전적 기원이 되는 물질로서, 종자, 잡수, 정자 혹은 개개의 유기물 등이 포함되며, 식물, 동물, 미생물에서 추출한 염색체, 유전인자, 박테리아, 플라스미드(Plasmid)와 같은 DNA 또는 RNA를 포함할 수 있고, 혹은 이러한 것들의 일부분을 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
핵산(13)은 시료(11)에 포함되는 세포 고유의 핵산에 한정되지 않고, 세포에 감염된 바이러스의 핵산(13)이나, 세포가 탐식한 미생물 등의 핵산(13)에도 적용될 수 있다. 따라서, 감염증 환자의 탐식세포(백혈구 등)를 포함하는 생체유래 시료도 포함될 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
핵산(13)은 디옥시리보핵산(deoxyribonucleic acid, DNA) 또는 리보핵산(ribonucleic acid, RNA)을 포함할 수 있다.
일반적으로, DNA 또는 RNA 등의 핵산(13)을 추출하는 방법은 페놀/클로로포름을 사용하는 방법, 염석하는 방법, 카오트로픽 염 및 실리카 수지를 사용하는 방법, 친화성 수지를 사용하는 방법, 이온 교환 크로마토그래피법 및 자성 비드를 사용하는 방법, 및 컬럼을 이용해서 용액을 용출하는 방법 등을 포함할 수 있다.
일반적으로, 컬럼을 이용해서 용액을 용출하는 방법은 컬럼에 공기를 가하여 용액을 밀어내는 방법, 및 컬럼 자체를 원심 분리하여 용액을 용출하는 방법 등을 포함할 수 있다.
컬럼을 이용해서 용액을 용출하는 방법은 시료(11)를 처리하는 과정이 길어질 수 있고, 많은 시료(11)를 처리하는 과정에서 각각의 시료(11)로 인한 오염이 발생할 수 있고, 이로 인해 처리 효율이 감소되고 사용자의 불편이 수반될 수 있다.
본 발명에 따른 핵산추출장치(1)는 균질기(20)에 의해 튜브(10) 내부의 시료(11)를 분쇄하는 동시에, 분해용액(12)과 전기적으로 결합된 핵산(13)을 균질기(20)에 탈착 가능하게 결합된 필터(30)에 의해 추출할 수 있다. 따라서, 핵산(13)을 추출하는 데 소모되는 시간을 절약할 수 있다.
분해용액(12)은 양전하를 가지는 카오트로픽 염(chaotropic salts, 14)을 포함할 수 있다.
카오트로픽 염(14)은 물 분자 간의 수소 결합을 방해할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 카오트로픽 염(14)은 단백질의 구조 변화를 야기하여 단백질과 핵산(13) 간의 결합력을 약화시킬 수 있고, 이에 따라 핵산(13)을 순수하게 분리하는 정도를 높이는 역할을 수행할 수 있다.
카오트로픽염(14)은 양전하를 가지는 구아니디늄(guanidinium) 염, 리튬(lithium) 염, 마그네슘 염, SDS(Sodium dodecyl sulfate), 티오우레아(thiourea), 우레아(urea), 부탄올 또는 에탄올을 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 구아니디늄 염은 구아니디늄 클로라이드를 포함할 수 있고, 리튬 염은 리튬 퍼클로레이트(lithium perchlorate), 리튬 아세테이트(lithium acetate)를 포함할 수 있고, 마그네슘 염은 마그네슘 클로라이드를 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
일반적인 이온 교환 크로마토그래피법은 추출 키트에 실리카 막(membrane)을 두거나 또는 실리카를 마그네틱 비드에 코팅하여 흡착이 가능하도록 할 수 있다. 카오트로픽 이온의 존재 하에서, 핵산(13)이 실리카 표면에 흡착될 수 있다.
낮은 pH, 높은 이온 강도, 카오트로픽 염(14)을 포함한 분해용액(12) 환경에서, 음전하를 가지는 핵산(13)은 실리카 표면에 흡착될 수 있다.
다만, 실리카를 이용한 핵산추출방법은 실리카 등을, 유리 섬유나 멤브렌(film-like material) 등에 고착하는 경우가 많아, 실리카 입자 사이의 공동(void)에 의해 핵산(13)의 회수 효율이 낮을 수 있다.
본 발명에 따른 핵산추출장치(1)의 필터(30)는 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube, 300)를 포함할 수 있다. 필터부(32)는 탄소나노튜브(300)를 포함할 수 있다. 필터(30)는 탄소나노튜브(300)를 90% 이상 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
탄소나노튜브(300)는 단일벽 나노튜브(Single-wall Nanotube), 다중벽 나노튜브(Multiwall Nanotube) 또는 다발형 나노 튜브(Rope Nanotube)를 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
탄소나노튜브(300)는 수 nm의 직경을 가진 길고 가느다란 튜브 모양의 구조를 포함할 수 있다. 탄소나노튜브(300)는 복수개의 공극(pore)을 포함할 수 있다. 따라서, 탄소나노튜브(300)는 높은 핵산(13) 포집능을 가질 수 있다.
탄소나노튜브(300)는 음전하를 가질 수 있다. 탄소나노튜브(300)를 포함하는 필터부(32)는 음전하를 가질 수 있다. 핵산(13)은 음전하를 가질 수 있고, 분해용액(12)의 카오트로픽 염(14)은 양전하를 가질 수 있다.
튜브(10)의 내부에서 분해용액(12) 및 균질기(20)의 분쇄부(22)에 의해 분쇄된 시료(11)로부터 음전하를 가지는 핵산(13)이 분리될 수 있다. 음전하를 가지는 핵산(13)은 분해용액(12)의 내부에 양전하를 가지는 카오트로픽 염(14)과 전기적으로 결합될 수 있다.
음전하를 가지는 탄소나노튜브(300)는 분해용액(12)의 내부에 양전하를 가지는 카오트로픽 염(14)과 전기적으로 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 필터(30)는 탄소나노튜브(300)를 포함하는 필터부(32)에 의해 음전하를 가지는 핵산(13)과 전기적으로 결합된 양전하를 가지는 카오트로픽 염(14)과 전기적으로 결합될 수 있다.
다만, 다른 실시예에 따르면 필터(30)의 형태 고정을 위하여 연결부(31) 또는 필터부(32)에 추가적인 부수물을 붙이거나, 다른 물질을 섞어 제작될 수 있다.
따라서, 필터(30)는 전기적인 결합을 통해 핵산(13)을 추출할 수 있다.
본 발명에 따른 핵산추출장치(1)는 핵산(13)과 필터(30)의 전기적인 결합으로, 일반적인 음전하를 가지는 핵산(13)과 음전하를 가지는 탄소나노튜브(300) 또는 비극성 탄소나노튜브와의 결합과 비교하여 시료(11)로부터 핵산(13)을 추출하는 회수률이 증가될 수 있다.
또한, 일반적인 비극성 탄소나노튜브와 핵산(13)의 결합 원리는 탄소나노튜브의 표면과 핵산(13)의 염기와의 π-π 결합으로써, 탄소나노튜브와 핵산(13)을 결합시키기 위하여 수 시간의 반응 시간이 필요할 수 있다.
본 발명에 따른 핵산추출장치(1)는 핵산(13)과 탄소나노튜브(300)를 포함하는 필터(30)와의 전기적인 결합을 통해 탄소나노튜브(300)와 핵산(13)을 결합시키기 위하여 소모되는 시간을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 핵산추출장치(1)는 음전하를 가지는 핵산(13)과 탄소나노튜브(300)의 전기적인 결합을 위하여 탄소나노튜브(300)를 별도의 전처리 과정을 통해 양전하를 가지도록 하는 전처리 과정을 생략할 수 있어, 비용을 절감할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 필터(30)와 핵산의 결합을 위해서 탄소나노튜브(300)는 음전하(-)로 코팅될 수 있다.
구체적으로 필터(30)는 전기적인 작용 또는 용액을 통하여 음전하로 코팅될 수 있다.
필터(30)는 세척을 통해 재사용되도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 핵산추출장치(1)의 필터(30)는 일회성이 아닌 세척을 통해 재사용될 수 있으므로, 비용을 절감할 수 있고, 친환경적일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 핵산추출장치에 있어서, 결합돌기 및 결합홈을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 일 실시 예에 따른 균질기(20)는 균질기(20)와 결합된 필터(30)의 회전을 방지하도록 막대부(21)로부터 외측으로 돌출되는 결합돌기(23)를 포함할 수 있다.
결합돌기(23)는 분쇄부(22)의 일단부의 상부에 위치될 수 있다. 결합돌기(23)는 분쇄부(22)의 일단부의 지름의 내측에 위치될 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
필터(30)는 결합돌기(23)가 삽입되도록 마련되는 결합홈(34)을 포함할 수 있다. 결합돌기(23)는 결합홈(34)에 슬라이딩 결합될 수 있다. 결함홈(34)은 연결부(33)로부터 외측으로 연장될 수 있다. 결합홈(34)은 필터(30)의 내부에 마련될 수 있다.
결합돌기(23)가 결합홈(34)에 삽입됨으로써, 시료(11)를 분쇄하는 균질기(20)의 상하 운동 중에 균질기(20)에 결합된 필터(30)의 회전이 방지되므로, 필터(30)가 시료(11)로부터 분리된 핵산(13)을 흡착하는 효율을 증가할 수 있다.
도면에서 결합돌기(23) 및 결합홈(34)은 두 개로 도시되고 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 결합돌기(23) 및 결합홈(34)의 형상이 제한되는 것은 아니다. 결합돌기(23)가 결합홈(34)에 삽입되어 균질기(20)에 결합된 필터(30)의 회전이 방지되는 한도 내에서 다양한 형상을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 핵산추출장치에 있어서, 필터를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 필터(100)는 원통 형상을 가지고 균질기(20, 도 1 참조)와 결합되는 바디부(110), 및 핵산(13, 도 3 참조)을 흡착하도록 바디부(110)의 하부에 마련되는 필터부(120)를 포함할 수 있다. 필터(30)는 막대부(21, 도 1 참조)에 의해 관통되고 분쇄부(22, 도 1 참조)의 일단과 접하도록 마련되는 연결부(130)를 포함할 수 있다.
필터부(120)는 바디부(110)의 일단부에 마련될 수 있다. 필터부(120)는 핵산(13, 도 3 참조)과 접촉되는 표면적을 넓히도록 분쇄부(22, 도 1 참조)를 향해 테이퍼될 수 있다. 필터부(120)는 내측으로 테이퍼될 수 있다.
필터부(120)는 경사질 수 있다. 필터부(120)는 내측으로 경사질 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 필터(100)는 핵산(13, 도 3 참조)과 접촉되는 표면적이 넓어짐으로써, 핵산(13, 도 3 참조)을 추출하는 회수율이 증가할 수 있다.
또한, 원뿔 형상을 가지는 튜브(10, 도 1 참조)의 일단부와 유사한 형상을 포함함으로써, 필터(100)가 결합된 균질기(20, 도 1 참조)의 상하 운동을 원활하게 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 핵산추출장치에 있어서, 고정부재를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 핵산추출장치(1, 도 1 참조)는 튜브(10) 및 튜브(10)의 내부에서 상하 운동을 하는 균질기(20)를 포함할 수 있다.
균질기(20)는 시료(11, 도 2 참조)를 분쇄하는 분쇄부(22), 및 분쇄부(22)로부터 연장되는 막대부(21)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 핵산추출장치(1, 도 1 참조)는 시료(11, 도 2 참조)로부터 분리된 핵산(13, 도 3 참조)을 흡착하도록 마련되는 필터(30)를 포함할 수 있다.
필터(30)는 원통 형상을 가지고 균질기(20)와 결합되는 바디부(31), 및 핵산(13)을 흡착하도록 바디부(31)의 하부에 마련되는 필터부(32)를 포함할 수 있다.
필터(30)는 막대부(21)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 필터(30)는 분쇄부(22)의 일단부와 접할 수 있다. 필터(30)의 일단부는 분쇄부(22)에 의해 지지될 수 있다. 필터(30)의 일단부는 분쇄부(22)에 의해 지지됨으로써, 균질기(20)의 상하 운동에도 불구하고 균질기(20)로부터 하부 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 핵산추출장치(1, 도 1 참조)는 균질기(20)로부터 필터(30)의 이탈을 방지하도록 필터(30)의 상부에 위치되고 균질기(20)와 결합되는 고정부재(40)를 포함할 수 있다.
필터(30)의 타단부는 고정부재(40)에 의해 지지됨으로써, 균질기(20)의 상하 운동에도 불구하고 균질기(20)로부터 상부 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 분쇄부(22)의 일단부와 고정부재(40)에 의해 필터(30)는 균질기(20)와 견고하게 결합될 수 있다. 이로 인해, 균질기(20)의 상하 운동에도 불구하고 필터(30)가 핵산(13, 도 3 참조)을 추출하는 회수율을 증가시킬 수 있다.
고정부재(40)는 막대부(21)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 고정부재(40)는 링 형상을 포함할 수 있다. 다만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
고정부재(40)의 재질은 제한되지 않는다. 예를 들어, 고정부재(40)는 고무링을 포함할 수 있다. 즉, 고정부재(40)는 막대부(21)에 탈착 가능하게 결합되어 필터(30)가 균질기(20)로부터 상부로 이탈되는 것을 방지할 수 있는 한도 내에서 다양한 재질과 형상을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 핵산추출장치에 있어서, 핵산과 필터가 전기적으로 결합되는 과정을 도시한 흐름도이다. 하기에서는 도 7를 참조하여, 본 발명에 따른 필터(30)가 핵산(13)을 추출하는 흐름을 자세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 핵산추출방법은 시료(11)와 양전하를 가지는 분해용액(12)이 튜브(10)의 내부에서 혼합되는 과정을 포함할 수 있다. (S701)
분해용액(12)은 양전하를 가지는 카오트로픽 염(14, 도 3 참조)을 포함할 수 있다.
튜브(10)의 내부에서 균질기(20)에 의해 시료(11)가 분쇄되고 시료(11)로부터 분리된 음전하를 가지는 핵산(13)과 분해용액(12)이 전기적으로 결합될 수 있다. (S702)
핵산(13)을 흡착하도록 탄소나노튜브(300)를 포함하고 균질기(20)에 탈착 가능하게 결합되는 필터(30)가 핵산(13)과 결합된 분해용액(12)과 전기적으로 결합될 수 있다. (S703)
탄소나노튜브(300)는 음전하를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 필터(30)는 탄소나노튜브(300)를 포함하는 필터부(32)에 의해 음전하를 가지는 핵산(13)과 전기적으로 결합된 양전하를 가지는 카오트로픽 염(14)과 전기적으로 결합될 수 있다. 따라서, 필터(30)는 전기적인 결합을 통해 핵산(13)을 추출할 수 있다.
도 8a 및 도8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터가 도시되어 있다. 도 8a 및 도8b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 필터(200)는 원통 형상을 가지고 균질기(20, 도 1 참조)와 결합되는 바디부(210) 및 바디부(210)의 하부에 마련되는 필터부(220)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면 필터부(220)는 핵산(13, 도 3참조)이 흡착되도록 마련될 수 있다.
필터(220)는 막대부(21, 도 1 참조)에 의해 관통되고 분쇄부(22, 도 1 참조)의 일단과 접하도록 마련되는 연결부(230)를 포함할 수 있다.
특히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터(200)의 연결부(230)는 전술한 실시예들에 따른 필터들과 달리 '+'자 형태 즉, 십자의 형태로 관통 절개된 단면형상을 가진다.
이에 따라, 균질기(20)를 '+'자 형태로 관통 절개된 연결부(230)에 관통 결합하여, 필터(200)를 균질기(20)에 고정시킬 수도 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시 예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시 예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시 예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 핵산추출장치
10: 튜브
11: 시료 12: 분해용액
13: 핵산 14: 카오트로픽 염
20: 균질기 21: 막대부
22: 분쇄부 23: 결합돌기
30, 100: 필터 31, 110: 바디부
32, 120: 필터부 33, 130: 연결부
34: 결합홈 40: 고정부재
300: 탄소나노튜브
11: 시료 12: 분해용액
13: 핵산 14: 카오트로픽 염
20: 균질기 21: 막대부
22: 분쇄부 23: 결합돌기
30, 100: 필터 31, 110: 바디부
32, 120: 필터부 33, 130: 연결부
34: 결합홈 40: 고정부재
300: 탄소나노튜브
Claims (10)
- 시료 및 상기 시료를 분해하는 분해용액을 수용하도록 마련되는 튜브;
상기 튜브 내에서 상하 운동으로 상기 시료를 분쇄하는 균질기; 및
상기 시료로부터 분리된 핵산을 흡착하도록 상기 균질기에 탈착 가능하게 결합하고 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)를 포함하는 필터;를 포함하는 핵산추출장치. - 제1 항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 상기 필터가 양전하를 가지는 카오트로픽 염을 포함하는 상기 분해용액과 전기적으로 결합되도록 음전하를 가지고,
상기 필터는 상기 카오트로픽 염을 통해 음전하를 가지는 상기 핵산과 전기적으로 결합되는 핵산추출장치. - 제2 항에 있어서,
상기 필터는 상기 탄소나노튜브를 90%이상 포함하는 핵산추출장치. - 제3 항에 있어서,
상기 필터는 원통형상을 가지고 상기 균질기와 결합되는 바디부, 및 상기 핵산을 흡착하도록 상기 바디부의 하부에 마련되는 필터부를 포함하는 핵산추출장치. - 제4 항에 있어서,
상기 균질기는 상기 시료를 분쇄하는 분쇄부, 및 상기 분쇄부로부터 연장되는 막대부를 포함하고,
상기 필터는 상기 막대부에 의해 관통되고 상기 분쇄부의 일단과 접하도록 마련되는 연결부를 더 포함하는 핵산추출장치. - 제5 항에 있어서,
상기 균질기는 상기 균질기와 결합된 상기 필터의 회전을 방지하도록 상기 막대부로부터 외측으로 돌출되는 결합돌기를 더 포함하고,
상기 필터는 상기 결합돌기가 삽입되도록 마련되는 결합홈을 더 포함하는 핵산추출장치. - 제5 항에 있어서,
상기 균질기로부터 상기 필터의 이탈을 방지하도록 상기 필터의 상부에 위치되고 상기 균질기와 결합되는 고정부재를 더 포함하는 핵산추출장치. - 제5 항에 있어서,
상기 필터는 세척을 통해 재사용되도록 구성되는 핵산추출장치. - 제5 항에 있어서,
상기 필터부는 상기 핵산과 접촉되는 표면적을 넓히도록 상기 분쇄부를 향해 테이퍼된 핵산추출장치. - 시료와 양전하를 가지는 분해용액이 튜브의 내부에서 혼합되는 과정;
상기 튜브의 내부에서 균질기에 의해 상기 시료가 분쇄되고, 상기 시료로부터 분리된 음전하를 가지는 핵산과 상기 분해용액이 전기적으로 결합되는 과정; 및
상기 핵산을 흡착하도록 탄소나노튜브를 포함하고 상기 균질기에 탈착 가능하게 결합되는 필터가 상기 핵산과 결합된 상기 분해용액과 전기적으로 결합되는 과정;을 포함하는 핵산추출방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220012932A KR20230116245A (ko) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 친환경적 탄소나노튜브 탄소저감 필터를 이용한 핵산추출장치 및 이를 이용한 핵산추출방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220012932A KR20230116245A (ko) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 친환경적 탄소나노튜브 탄소저감 필터를 이용한 핵산추출장치 및 이를 이용한 핵산추출방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230116245A true KR20230116245A (ko) | 2023-08-04 |
Family
ID=87568901
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|---|---|---|---|
| KR1020220012932A KR20230116245A (ko) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 친환경적 탄소나노튜브 탄소저감 필터를 이용한 핵산추출장치 및 이를 이용한 핵산추출방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230116245A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101865481B1 (ko) | 2016-12-15 | 2018-07-16 | 가천대학교 산학협력단 | 탄소 나노튜브를 이용한 dna의 전기화학적 검출방법 |
-
2022
- 2022-01-28 KR KR1020220012932A patent/KR20230116245A/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101865481B1 (ko) | 2016-12-15 | 2018-07-16 | 가천대학교 산학협력단 | 탄소 나노튜브를 이용한 dna의 전기화학적 검출방법 |
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