KR20240043305A - 표지자 포획식 암 진단 장치 및 표지자 포획식 암 진단 방법 - Google Patents
표지자 포획식 암 진단 장치 및 표지자 포획식 암 진단 방법 Download PDFInfo
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Abstract
표지자 포획식 암 진단 장치 및 표지자 포획식 암 진단 방법이 개시된다. 상기 표지자 포획식 암 진단 장치는 유체상의 검출대상이 유동하는 유동 채널; 상기 유동 채널 내 제1 구역에 형성되고, 상기 검출대상이 상기 유동 채널을 따라 유동할 때, 상기 검출대상으로부터 생체입자를 분리하는 유전영동부; 상기 유동 채널 내 제2 구역에 형성된 포획부로서, 적어도 표면에 금속을 포함하는 나노입자; 및 상기 나노입자의 외부에 형성되고, 상기 제1 구역에서 분리된 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부; 및 표면-증강 라만 분광법을 통해 상기 바인더에 결합한 상기 생체입자의 양을 검출하는 검출부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 표지자 포획식 암 진단 장치 및 표지자 포획식 암 진단 방법에 관한 것이다.
암 조기 진단의 필요성이 꾸준히 제기됨에 따라 최근에는 암 특이적인 바이오마커를 이용하여 암을 진단하는 액체 생검 기법에 대한 관심이 높아지고 있다. 액체 생검은 반복적인 검사가 어려운 침습적 조직 검사와 달리 혈액, 소변 등 저침습적인 방법으로 암과 관련된 정보를 쉽게 수집할 수 있어서 환자의 부담을 감소시킬 수 있다. 여러 바이오마커 중 암 세포에서 유래한 엑소좀은 특히 활용 가능성이 높다. 엑소좀은 대부분의 세포에서 분비되는 작은 형태의 소포체(membrane vesicle)로 엑소좀 안에는 세포에서 유래된 다양한 종류의 단백질, 유전물질(DNA, mRNA, miRNA), 지질 등이 포함되어 있는 것으로 알려져 있다. 또한 엑소좀은 종양 형성 및 진행, 전이 및 면역 회피에 중요한 역할을 하며 암 진단을 위한 바이오마커 뿐만 아니라 암 치료를 위한 표적 물질로도 활용할 수 있다.
라만 분광법은 물질의 분자 구조마다의 독자적인 스펙트럼을 보여줄 수 있는 검출 기술로 비접촉 및 비파괴적이고 반복적으로 측정할 수 있기 때문에 바이오 물질 검출에 적합하다. 그러나 라만 산란은 신호가 약하고 재현성이 떨어진다는 문제가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 표면 증강 라만 분광법이 주목 받고 있다. 표면 증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)은 빛을 이용하여 금 또는 은과 같은 나노 물질과 상호작용하여 강한 표면 플라즈몬 공명 효과를 일으키는 방법으로, 나노 물질 표면에 흡착된 샘플 고유의 라만 신호를 크게 증폭시켜 검출을 용이하게 한다. 표면 증강 라만 분광법을 이용한 진단은 일반 라만 분광법보다 광분해에 강하고 고감도의 측정 및 실시간 분석이 가능하다는 장점이 있다. 또한 샘플 준비가 간편하고 복잡한 장비가 필요하지 않기 때문에 엑소좀 기반 진단에 특히 유리하다.
본 연구자들은 엑소좀을 포획하기 위한 렉틴 단백질을 금 나노입자에 화학적 반응을 통해 결합시켜 암 유래 엑소좀을 선택적 포획 후 유전 영동 분리 기술을 이용하여 엑소좀과 결합한 입자를 분리하고 분리한 샘플의 라만 분석을 통해 정량화하여 검출된 암 유래 엑소좀의 농도로 발병 여부를 진단 할 수 있는 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 목적은 피검진자의 신체로부터 유래한 검체로부터 암을 진단할 수 있는 표지자 포획식 암 진단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 피검진자의 신체로부터 유래한 검체로부터 암을 진단할 수 있는 표지자 포획식 암 진단 방법을 제공하는 것이다.
일 측면에서 본 발명은 유체상의 검출대상이 유동하는 유동 채널; 상기 유동 채널 내 제1 구역에 형성되고, 상기 검출대상이 상기 유동 채널을 따라 유동할 때, 상기 검출대상으로부터 생체입자를 분리하는 유전영동부; 상기 유동 채널 내 제2 구역에 형성된 포획부로서, 적어도 표면에 금속을 포함하는 나노입자; 및 상기 나노입자의 외부에 형성되고, 상기 제1 구역에서 분리된 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부; 및 표면-증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy)을 통해 상기 바인더에 결합한 상기 생체입자의 양을 검출하는 검출부;를 포함하는, 표지자 포획식 암 진단 장치를 제공한다.
다른 측면에서 본 발명은 유체상의 검출대상이 유동하는 유동 채널; 상기 유동 채널 내 제1 구역에 형성되고, 상기 검출대상이 상기 유동 채널을 따라 유동할 때, 상기 검출대상으로부터 생체입자를 분리하는 유전영동부; 상기 유동 채널 내 제2 구역에 형성된 포획부로서, 금속나노입자; 및 상기 금속나노입자의 외부에 형성되고, 상기 제1 구역에서 분리된 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부; 및 표면-증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy)을 통해 상기 바인더에 결합한 상기 생체입자의 양을 검출하는 검출부;를 포함하는, 표지자 포획식 암 진단 장치를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 생체입자는 엑소좀(exosome)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 바인더는 렉틴(lectin) 단백질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자 또는 상기 금속나노입자에 포함된 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전영동부는, 상기 유동 채널 내측 일면에 상기 검출대상의 유동 방향과 직교하도록 형성된 복수의 전극; 및 상기 전극에 전압을 인가할 수 있는 전원부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 전극은 인터디지테이티드(interdigitated) 된 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유동 채널은, 하부 기판으로서, 상기 하부 기판 상에 상기 유전영동부 및 상기 포획부가 형성된 하부 기판; 상기 하부 기판 상에 형성되고, 상기 유전영동부 및 상기 포획부가 노출되도록 중공부가 형성된 절연레이어; 및 상기 절연레이어 상에 형성되고, 상기 검출대상이 주입되는 인렛(inlet); 상기 주입된 검출대상이 상기 절연레이어의 중공부 내로 유동하여 상기 유전영동부 및 상기 포획부에 접촉할 수 있도록 형성된 함몰부; 및 상기 함몰부를 지난 상기 검출대상이 퇴출되는 아웃렛(outlet);을 포함하는 상부 기판;으로 둘러싸여 형성될 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명은, 유동하는 검출대상으로부터 유전영동법을 통해 생체입자를 분리하는 제1 단계; 상기 분리된 생체입자를, 적어도 표면에 금속을 포함하는 나노입자; 및 상기 나노입자의 외부에 형성되고, 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부로 포획하는 제2 단계; 및 상기 포획된 생체입자의 양을 표면-증강 라만 분광법으로 검출하는 제3 단계;를 포함하는, 표지자 포획식 암 진단 방법을 제공한다.
또 다른 측면에서 본 발명은, 유동하는 검출대상으로부터 유전영동법을 통해 생체입자를 분리하는 제1 단계; 상기 분리된 생체입자를, 금속나노입자; 및 상기 금속나노입자의 외부에 형성되고, 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부로 포획하는 제2 단계; 및 상기 포획된 생체입자의 양을 표면-증강 라만 분광법으로 검출하는 제3 단계;를 포함하는, 표지자 포획식 암 진단 방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 생체입자는 엑소좀을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 바인더는 렉틴 단백질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자 또는 상기 금속나노입자에 포함된 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 단계의 유전영동법은, 상기 검출대상의 유동 방향과 직교하도록 형성된 복수의 전극에 전압을 인가하여 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 단계의 유전영동법은, 인터디지테이티드 된 구조로 형성된 전극을 이용하여 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치는 피검진자로부터 유래한 검출대상으로부터 간단하고 안전하게 암 표지자를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 방법은 피검진자로부터 유래한 검출대상으로부터 안전하고 간단하게 암 표지자를 검출할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치의 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치의 작동 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 유동 채널의 일 구현례를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치의 작동 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 유동 채널의 일 구현례를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치의 정면도를 도시하며, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치의 평면도를 도시한다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치(1)는 유체상의 검출대상이 유동하는 유동 채널(C); 상기 유동 채널(C) 내 제1 구역(A1)에 형성되고, 상기 검출대상이 상기 유동 채널(C)를 따라 유동할 때, 상기 검출대상으로부터 생체입자를 분리하는 유전영동부(E); 상기 유동 채널 내 제2 구역(A2)에 형성된 포획부(10)로서, 적어도 표면에 금속을 포함하는 나노입자(N); 및 상기 나노입자(N)의 외부에 형성되고, 상기 제1 구역(A1)에서 분리된 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더(B);를 포함하는 포획부(10); 및 표면-증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy)을 통해 상기 바인더(B)에 결합한 상기 생체입자의 양을 검출하는 검출부(D);를 포함할 수 있다.
한편 다른 측면에서 상기 나노입자(N)는 금속나노입자일 수 있다. 따라서, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치(1)는 유체상의 검출대상이 유동하는 유동 채널(C); 상기 유동 채널(C) 내 제1 구역(A1)에 형성되고, 상기 검출대상이 상기 유동 채널(C)을 따라 유동할 때, 상기 검출대상으로부터 생체입자를 분리하는 유전영동부(E); 상기 유동 채널(C) 내 제2 구역(A2)에 형성된 포획부(10)로서, 금속나노입자(N); 및 상기 금속나노입자(N)의 외부에 형성되고, 상기 제1 구역(A1)에서 분리된 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더(B);를 포함하는 포획부(10); 및 표면-증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy)을 통해 상기 바인더(B)에 결합한 상기 생체입자의 양을 검출하는 검출부(D);를 포함할 수도 있다.
상기 검출대상은 유체상으로 상기 유동 채널(C) 내를 유동할 수 있으며, 검출하고자 하는 표지자를 포함하도록 피검진자로부터 유래한 물질이라면 특별히 제한되지 않으며, 혈액, 혈청, 혈장, 타액, 객담 및 변을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 유동 채널(C)은 검출대상이 유동할 수 있는 통로이며, 유체가 유동할 수 있는 통로라면 그 재료 등이 특별히 제한되지 않는다. 상기 유동 채널(C) 재료의 비제한적인 예시는 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane; PDMS)를 포함할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서, 실선으로 표시된 부분은 유체의 투과를 유의하게 차단할 수 있는 면이며, 점선으로 표시된 부분은 유의한 양의 유체가 투과할 수 있는 부분이다. 즉, 점선으로 표시된 양 부분은 각각 유체, 예컨대 검출대상이 통과할 수 있는 인렛(inlet) 또는 아웃렛(outlet)을 각각 도시할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에는 상기 유동 채널(C)이 단조롭게 직선으로 연장된 벽을 가지는 통로로 도시되나, 상기 유동 채널(C)은 유체, 예컨대 검출대상이 유동하며 순서대로 상기 유전영동부(E)와 상기 포획부(10)를 지나도록 하는 기능을 수행하는 한 그 형상은 특별히 제한되지 않는다.
상기 유전영동부(E)는 유전영동법을 통해 유체, 예컨대 상기 검출대상으로부터 목적하는 성분, 예컨대 상기 생체입자를 분리할 수 있는 부재이다. 본 명세서의 문맥에서, 유전영동법은 용액 속의 입자들이 전기장 하에 있을 때, 입자 표면에서 전기장의 방향을 따라 전하가 유도되어 분극화가 일어나는 현상을 이용, 불균일한 전기장을 인가하여 전기장의 구배에 따라 입자가 병진 운동함에 의해 특정 성분을 분리할 수 있는 기술을 의미한다. 따라서 상기 유전영동부(E)는 유체, 예컨대 상기 검출대상을 전기장, 특히 불균일한 전기장에 노출시킬 수 있는 전극 부재를 포함할 수 있으며, 일례로 전극을 포함할 수 있다. 상기 전극 부재를 통해 인가하는 전기장, 특히 불균일한 전기장을 제어함으로써, 상기 유전영동부(E)를 지나는 유체, 예컨대 상기 검출대상으로부터 목적하는 생체입자를 분리할 수 있다.
더욱 구체적으로는, 일 실시예에 있어서, 상기 유전영동부(E)는 상기 검출대상의 유동 방향과 직교하도록 형성된 복수의 전극을 포함할 수 있다. 상기 검출대상의 유동방향은 상기 유동 채널(C)의 설계에 의해 결정될 수 있다. 상기 검출대상의 유동 방향과 직교하도록 전극을 형성하고, 상기 전극 사이에 전압을 인가하여 전기장을 형성함으로써, 유전영동법에 의해 생체 입자의 분리를 구현할 수 있다. 상기와 같이 전압을 인가하기 위하여, 상기 유전영동부(E)는 상기 전극에 전압을 인가할 수 있는 전원부를 포함할 수 있다. 즉, 상기 유전영동부(E)는, 상기 유동 채널 내측 일면에 상기 검출대상의 유동 방향과 직교하도록 형성된 복수의 전극; 및 상기 전극에 전압을 인가할 수 있는 전원부;를 포함할 수 있다. 도 1b를 참조하면, 상기 전극에 전압을 인가할 수 있는 전원부가 도시된다. 나아가, 상기 검출대상의 유동 방향과 직교하도록 형성된 복수의 전극은, 인터디지테이티드(interdigitated) 된 구조로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 전극은 인터디지테이티드(interdigitated) 된 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해 상기 유전영동부(E)는 유전영동법을 더 효율적으로 구현하여, 생체입자의 분리 과정에서 선택성, 정확성 및 효율성 향상을 도모할 수 있다.
사용자는 본 발명의 실시예에 따른 암 진단 장치를 이용할 때, 목적하는 생체입자를 선택하여 이에 대응되는 방식으로 상기 유전영동부(E)를 작동할 수 있으므로, 상기 생체입자의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 생체입자는 엑소좀(exosome)을 포함할 수 있다. 본 명세서의 문맥에서, '엑소좀(exosome)'은 여러 종류의 세포들로부터 분비되는 막 구조의 소낭체로, 다른 세포 및 조직에 결합하여 막 구성요소, 단백질, RNA를 전달하는 등 다양한 역할을 하는 것으로 알려진 소낭체를 의미한다.
상기 나노입자 또는 금속나노입자(N)는 적어도 표면에 금속을 포함하거나, 금속으로 이루어진 입자이다. 상기 나노입자 또는 금속나노입자(N)의 표면에는 상기 바인더(B)가 형성될 수 있는데, 상기 바인더(B)는 상기 유전영동부(E)를 지나는 유체, 예컨대 상기 검출대상으로부터 분리된 상기 생체입자와 결합할 수 있는 물질이다. 이와 같이 상기 나노입자 또는 금속나노입자(N)에 결합된 상기 바인더(B)를 통해 포획된 상기 생체입자는 상기 검출부(D)를 통해 표면-증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy)에 의해 그 양이 검출될 수 있는데, 이 때 상기 나노입자 또는 금속나노입자(N)는 상기 표면-증강 라만 분광법에서 라만 산란 신호를 증강하는 금속 표면을 제공하는 역할을 할 수 있다. 상기 검출부(D)가 상기 포획된 생체입자의 양을 검출하는 방법은, 엑소좀이 푸코오즈(fucose) 당쇄 특이적 렉틴에 많이 결합되어 있을수록 라만 신호는 강해지므로 시료별 상대적 라만 신호 비교를 통해 암의 유무를 판별할 수 있다.
상기 바인더(B)는 단백질, 리간드, 앱타머, DNA, 합텐 (hapten), 아비딘 (avidin), 스트렙타비딘 (streptavidin), 뉴트라비딘 (neutravidin), 프로테인 A, 프로테인 G 및 마이크로 RNA로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 바인더(B)는 렉틴 단백질을 포함할 수 있다. 본 명세서의 문맥에서, '렉틴 단백질'이란 검출하고자 하는 엑소좀의 표면 당쇄와 특이적으로 결합할 수 있는 바이오분자 또는 기타 화합물질 등을 포함하는 것으로 본 발명의 일 실시예에 따르면 Concanavalin A (Con A)-작두콩유래 렉틴, Sambucus nigra agglutinin (SNA)-딱총나무유래 렉틴, Aleuria aurantia lectin (AAL)-들주발버섯유래 렉틴 외 CA19-9 (carbohydrate antigen 19-9)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 바인더(B)는 AAL(Aleuria Aurantia Lectin)을 포함할 수 있다. 상기 렉틴은 푸코오스 당쇄 특이적인 렉틴일 수 있으며, 햅토글로빈 특이적 렉틴일 수 있다. 상기 렉틴은 겨우살이 및 버섯류 (basidiomycetes)로부터 분리할 수 있으며, 땅비늘버섯(Pholiota terrestris)에서 분리할 수 있다.
상기 바인더(B)를 상기 나노입자 또는 금속나노입자(N)에 결합하는 방법은 화학적 결합 기법인 Click chemistry 또는 Cross-linking 기법을 이용할 수 있다. 상기 바인더(B)는 상기 나노입자 또는 금속나노입자(N)에 직접 결합할 수도 있고, 다른 결합 물질을 가교로 하여 결합될 수도 있다. 상기 가교가 가능한 결합 물질은 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 포함할 수 있다. 상기 가교가 가능한 결합 물질은 O-(3-카르복시프로필)-O-[2-(3-머캅토프로피오닐아미노)에틸]-폴리에틸렌글리콜(O-(3-Carboxypropyl)-O-[2-(3-mercaptopropionylamino)ethyl]-polyethylene glycol)을 포함할 수 있다. 상기 결합은 EDC/NHS 가교(EDC/NHS cross linking) 반응을 통해 진행될 수 있다.
즉, 상기 나노입자 또는 금속나노입자(N)는 적어도 라만 산란 신호를 증강하는 금속 표면을 제공하는 역할을 하므로, 상기와 같은 기능을 수행하는 한 상기 나노입자 또는 금속나노입자(N)에 포함된 금속의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 나노입자 또는 상기 금속나노입자에 포함된 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 또한 상기 나노입자(N)가 표면에 상기 금속을 포함하는 경우, 표면을 제외한 내부에 포함되는 물질 역시 상기 나노입자(N)가 상기와 같은 기능을 수행하는 한 특별히 제한되지 않으며, 비제한적인 예시는 폴리스티렌(polystylene) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate)를 포함한다. 나아가, 상술한 바와 같이, 라만 산란 신호를 증강하기 위여, 상기 나노입자 또는 금속나노입자(N)는 일정값 이하의 크기를 가질 수 있고, 일 실시예에 있어서, 약 20 내지 80 nm의 크기를 가질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 80 nm 이하의 크기를 가질 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 사용자가 본 발명의 실시예에 따른 암 진단 장치를 이용할 때, 목적하는 생체입자를 선택할 수 있는데, 임의의 생체입자를 선택하는 경우 이에 결합하여 포획할 수 있는 바인더는 상기 선택된 생체입자에 대응되어 선택될 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 생체입자에 대응되어 상기 바인더의 종류를 선택할 수 있고, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 바인더는 렉틴(lectin) 단백질을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치의 작동 과정을 나타낸 도면이며, 이해를 위해 참조 부호는 생략되었다. 각 부재는 도 1a 내지는 도 1b에 대응되는 유사한 형태의 부재와 동일한 참조 부호로 이해될 수 있다. 유동 채널에 진입하는 각 도형 및 패턴은 검출 대상에 포함된 입자를 나타낸다. 서로 다른 형상 및 패턴의 입자는 서로 다른 입자를 의미할 수 있다. 도 2에 도시된 입자의 형상, 색상 및 패턴은 입자의 종류를 구분하기 위한 것이며, 실제 입자의 형상, 색상 및 패턴을 의미하는 것이 아니다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 유동 채널의 재료 및 형상은 특별히 제한되지 않으나, 상술된 유전영동부, 포획부 및 검출부 등이 기능을 정확하고 효율적으로 수행하고, 전체적으로 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치를 사용자가 실시함에 있어 정확성 및 효율성을 향상하기 위한 유동 채널의 재료 및 형상은 선택될 수 있다.
상기 유동 채널의 일 구현례가 도 3에 도시된다. 도 3을 참조하면, 첫째로, 상기 유동 채널은 하부 기판으로서, 상기 하부 기판 상에 상기 유전영동부 및 상기 포획부가 형성된 하부 기판을 포함할 수 있다. 상기 하부 기판은 이미 제조된 유동 채널의 내부에 상기 유전 영동부 및 상기 포획부를 형성하는 것은 용이하지 않으므로, 하부 기판 상에 형성함을 통해 제조상의 용이함을 제공할 수 있다. 둘째로, 상기 유동 채널은 상기 하부 기판 상에 형성되고, 상기 유전영동부 및 상기 포획부가 노출되도록 중공부가 형성된 절연레이어를 포함할 수 있다. 상기 절연 레이어는 상기 유동 채널의 벽면의 적어도 일부를 제공할 수 있는 동시에, 상기 유전영동부가 포함할 수 있는 전극 및 기타 전기적 부재에 다른 전기적 간섭이 가해지는 것을 차단하는 절연막의 기능을 제공할 수 있다. 셋째로, 상기 유동 채널은 이어; 및 상기 절연레이어 상에 형성되고, 상기 검출대상이 주입되는 인렛(inlet); 상기 주입된 검출대상이 상기 절연레이어의 중공부 내로 유동하여 상기 유전영동부 및 상기 포획부에 접촉할 수 있도록 형성된 함몰부; 및 상기 함몰부를 지난 상기 검출대상이 퇴출되는 아웃렛(outlet);을 포함하는 상부 기판을 포함할 수 있다. 상기 인렛 및 아웃렛은 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치가 사용중이 아닐 때는 닫혀있거나 막혀있을 수 있으므로, 명시적으로 도시되지 않을 수 있다. 특히 검출대상의 오염을 막기 위하여 상기 상부 기판은 유의한 탄성력을 가지는 재료로 제조되어 상기 유동 채널 내부로 주입시에만 외력에 의해 열리는 인렛으로 구성될 수도 있고, 상기 상부 기판 중 인렛을 구현하기 위해 목적한 위치의 두께를 얇게 형성함으로써 니들(needle) 등을 통한 주입시 비로소 인렛이 형성되는 방식으로 구현될 수도 있다. 상기 함몰부는 상기 유동 채널의 벽면의 적어도 일부 및 내부 상면을 제공할 수 있다.
결과적으로, 일 실시예에 있어서, 상기 유동 채널은, 하부 기판으로서, 상기 하부 기판 상에 상기 유전영동부 및 상기 포획부가 형성된 하부 기판; 상기 하부 기판 상에 형성되고, 상기 유전영동부 및 상기 포획부가 노출되도록 중공부가 형성된 절연레이어; 및 상기 절연레이어 상에 형성되고, 상기 검출대상이 주입되는 인렛(inlet); 상기 주입된 검출대상이 상기 절연레이어의 중공부 내로 유동하여 상기 유전영동부 및 상기 포획부에 접촉할 수 있도록 형성된 함몰부; 및 상기 함몰부를 지난 상기 검출대상이 퇴출되는 아웃렛(outlet);을 포함하는 상부 기판;으로 둘러싸여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치는 췌장암 표지자를 검출할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치는 피검진자로부터 유래한 검출대상으로부터 간단하고 안전하게 암 표지자를 검출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 방법은 유동하는 검출대상으로부터 유전영동법을 통해 생체입자를 분리하는 제1 단계(S110); 상기 분리된 생체입자를, 적어도 표면에 금속을 포함하는 나노입자; 및 상기 나노입자의 외부에 형성되고, 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부로 포획하는 제2 단계(S120); 및 상기 포획된 생체입자의 양을 표면-증강 라만 분광법으로 검출하는 제3 단계(S130);를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치와 마찬가지로, 상기 나노입자는 금속나노입자일 수 있다. 따라서, 도 4를 계속해서 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 방법은, 유동하는 검출대상으로부터 유전영동법을 통해 생체입자를 분리하는 제1 단계(S110); 상기 분리된 생체입자를, 금속나노입자; 및 상기 금속나노입자의 외부에 형성되고, 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부로 포획하는 제2 단계(S120); 및 상기 포획된 생체입자의 양을 표면-증강 라만 분광법으로 검출하는 제3 단계(S130);를 포함하는, 표지자 포획식 암 진단 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 방법에 대한 설명은 상술된 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치에 관한 설명에서 유사하거나 동일한 구성에 대해 유사하거나 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 방법에 관한 일부 구성은 반복을 피하기 위하여 설명되지 않을 수 있다.
상기 제1 단계(S110)는 유전영동법을 통해 검출대상으로부터 목적하는 생체입자를 분리하는 단계이며, 상기 유전영동법을 수행하는 부재는 상술된 표지자 포획식 암 진단 장치의 대응되는 구성, 예컨대 유전영동부와 동일하거나 유사할 수 있다.
상기 제2 단계(S120)는 상기 분리한 생체입자를 바인더를 포함하는 포획부로 포획하는 단계이며, 상기 포획부는 상술된 표지자 포획식 암 진단 장치의 대응되는 구성과 동일하거나 유사할 수 있다.
상기 제3 단계(S130)는 상기 포획부에 포획된 생체입자의 양을 표면-증강 라만 분광법으로 검출하는 단계이다.
일 실시예에 있어서, 상기 생체입자는 엑소좀을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 바인더는 렉틴 단백질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 나노입자 또는 상기 금속나노입자에 포함된 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 단계의 유전영동법은, 상기 검출대상의 유동 방향과 직교하도록 형성된 복수의 전극에 전압을 인가하여 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 단계의 유전영동법은, 인터디지테이티드 된 구조로 형성된 전극을 이용하여 수행할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 방법은 피검진자로부터 유래한 검출대상으로부터 안전하고 간단하게 암 표지자를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 방법을 통해 췌장암 표지자를 검출할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대해 상술한다. 다만, 하기에 기재된 실시예는 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
표지자 포획식 암 진단 장치의 제조
기판의 일측에 인터디지테이티드 형태의 전극을 형성하고, 타측에 금 및 크롬으로 코팅된 폴리스티렌 나노 입자를 형성하고, 상기 나노 입자에 렉틴을 결합하였다. 상기 렉틴은 AAL(Aleuria Aurantia Lectin)로 선택하였다. 상기 전극 및 상기 나노 입자가 드러나도록 절연레이어를 상기 기판상에 형성하고, 인렛 및 아웃렛을 가지는 상부 기판을 상기 절연레이어 상에 형성하였다. 본 발명의 실시예에 따른 표지자 포획식 암 진단 장치의 제조는 상술된 도 3을 참조한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1:
표지자 포획식 암 진단 장치
A1: 제1 구역
A2: 제2 구역
C: 유동 채널
10: 포획부
B: 바인더
N: 나노입자 또는 금속나노입자
D: 검출부
100: 표지자 포획식 암 진단 방법
A1: 제1 구역
A2: 제2 구역
C: 유동 채널
10: 포획부
B: 바인더
N: 나노입자 또는 금속나노입자
D: 검출부
100: 표지자 포획식 암 진단 방법
Claims (15)
- 유체상의 검출대상이 유동하는 유동 채널;
상기 유동 채널 내 제1 구역에 형성되고, 상기 검출대상이 상기 유동 채널을 따라 유동할 때, 상기 검출대상으로부터 생체입자를 분리하는 유전영동부;
상기 유동 채널 내 제2 구역에 형성된 포획부로서, 적어도 표면에 금속을 포함하는 나노입자; 및 상기 나노입자의 외부에 형성되고, 상기 제1 구역에서 분리된 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부; 및
표면-증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy)을 통해 상기 바인더에 결합한 상기 생체입자의 양을 검출하는 검출부;를 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 장치. - 유체상의 검출대상이 유동하는 유동 채널;
상기 유동 채널 내 제1 구역에 형성되고, 상기 검출대상이 상기 유동 채널을 따라 유동할 때, 상기 검출대상으로부터 생체입자를 분리하는 유전영동부;
상기 유동 채널 내 제2 구역에 형성된 포획부로서, 금속나노입자; 및 상기 금속나노입자의 외부에 형성되고, 상기 제1 구역에서 분리된 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부; 및
표면-증강 라만 분광법(Surface-enhanced Raman spectroscopy)을 통해 상기 바인더에 결합한 상기 생체입자의 양을 검출하는 검출부;를 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 생체입자는 엑소좀(exosome)을 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 장치. - 제3항에 있어서,
상기 바인더는 렉틴(lectin) 단백질을 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 장치. - 제4항에 있어서,
상기 나노입자 또는 상기 금속나노입자에 포함된 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유전영동부는, 상기 유동 채널 내측 일면에 상기 검출대상의 유동 방향과 직교하도록 형성된 복수의 전극; 및 상기 전극에 전압을 인가할 수 있는 전원부;를 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 장치. - 제6항에 있어서,
상기 복수의 전극은 인터디지테이티드(interdigitated) 된 구조로 형성된,
표지자 포획식 암 진단 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유동 채널은,
하부 기판으로서, 상기 하부 기판 상에 상기 유전영동부 및 상기 포획부가 형성된 하부 기판;
상기 하부 기판 상에 형성되고, 상기 유전영동부 및 상기 포획부가 노출되도록 중공부가 형성된 절연레이어; 및
상기 절연레이어 상에 형성되고, 상기 검출대상이 주입되는 인렛(inlet); 상기 주입된 검출대상이 상기 절연레이어의 중공부 내로 유동하여 상기 유전영동부 및 상기 포획부에 접촉할 수 있도록 형성된 함몰부; 및 상기 함몰부를 지난 상기 검출대상이 퇴출되는 아웃렛(outlet);을 포함하는 상부 기판;으로 둘러싸여 형성된,
표지자 포획식 암 진단 장치. - 유동하는 검출대상으로부터 유전영동법을 통해 생체입자를 분리하는 제1 단계;
상기 분리된 생체입자를, 적어도 표면에 금속을 포함하는 나노입자; 및 상기 나노입자의 외부에 형성되고, 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부로 포획하는 제2 단계; 및
상기 포획된 생체입자의 양을 표면-증강 라만 분광법으로 검출하는 제3 단계;를 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 방법. - 유동하는 검출대상으로부터 유전영동법을 통해 생체입자를 분리하는 제1 단계;
상기 분리된 생체입자를, 금속나노입자; 및 상기 금속나노입자의 외부에 형성되고, 상기 생체입자와 결합할 수 있는 바인더;를 포함하는 포획부로 포획하는 제2 단계; 및
상기 포획된 생체입자의 양을 표면-증강 라만 분광법으로 검출하는 제3 단계;를 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 방법. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 생체입자는 엑소좀을 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 방법. - 제11항에 있어서,
상기 바인더는 렉틴 단백질을 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 방법. - 제12항에 있어서,
상기 나노입자 또는 상기 금속나노입자에 포함된 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는,
표지자 포획식 암 진단 방법. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 제1 단계의 유전영동법은, 상기 검출대상의 유동 방향과 직교하도록 형성된 복수의 전극에 전압을 인가하여 수행하는,
표지자 포획식 암 진단 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 단계의 유전영동법은, 인터디지테이티드 된 구조로 형성된 전극을 이용하여 수행하는,
표지자 포획식 암 진단 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220122220A KR20240043305A (ko) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 표지자 포획식 암 진단 장치 및 표지자 포획식 암 진단 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220122220A KR20240043305A (ko) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 표지자 포획식 암 진단 장치 및 표지자 포획식 암 진단 방법 |
Publications (1)
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| KR20240043305A true KR20240043305A (ko) | 2024-04-03 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220122220A KR20240043305A (ko) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 표지자 포획식 암 진단 장치 및 표지자 포획식 암 진단 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240043305A (ko) |
-
2022
- 2022-09-27 KR KR1020220122220A patent/KR20240043305A/ko unknown
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