WO2020027544A1 - 현장용 유전체 추출 장치 및 이를 이용한 유전체 추출 방법 - Google Patents

현장용 유전체 추출 장치 및 이를 이용한 유전체 추출 방법 Download PDF

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WO2020027544A1
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dielectric
chamber
buffer
case
inspection unit
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PCT/KR2019/009481
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이민영
정병호
이규성
박현주
조희수
우아영
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사회복지법인 삼성생명공익재단
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806—Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay

Definitions

  • the present invention relates to a dielectric extracting apparatus and a method for extracting a dielectric using the same, and more particularly, chambers in which a lysis buffer, a binding buffer, a washing buffer and an elution buffer are provided are provided. , and a separation membrane so as to prevent the buffer is discharged to the outside in accordance with the penetration of the inspection unit between each of the chambers, in the sample by addition of silica (SiO 2) with nucleic acid-binding material with the coated test as to penetrate the chamber buffer is received through a membrane
  • the present invention relates to a dielectric extracting apparatus for allowing a dielectric to be extracted by mixing a and a buffer.
  • Representative methods of dielectric extraction include a dielectric extraction method using a filter and a method using magnetic beads.
  • a centrifugal separator is essential to filter the sample, and the process of removing the tube containing the residue filtered through the filtering and changing to a new tube is repeated.
  • the method using a magnetic bead is added to the reagent by pipetting a predetermined number of times after the addition of beads (bead) separately, and the remaining reagent after fixing the beads inside by the magnetic force of the external magnet There is an inconvenience in that an iterative process of removal must be performed.
  • the above-described genome extraction methods repeat the procedure such as changing the buffer at each step, and can be performed quickly near the examinee (Ex. Patient) to be used for diagnosis and treatment. Care Testing (POCT) is inappropriate.
  • the present invention has been made to solve the problems described above, the object of the present invention is to develop a single-piece dielectric extracting device to separate only the dielectric by a simple method without using a centrifugation process or magnetic beads.
  • the repetitive pipetting process is eliminated, and the dielectric is extracted through the mixing process of the inspection unit, the purpose is to expand the range of users that can be used by anyone, even if not trained professionals.
  • a dielectric extracting device may be provided.
  • Dielectric extraction apparatus is a plurality of chambers formed in one direction inside the dielectric extraction apparatus to accommodate a buffer (buffer), attached to one end surface of the device or between each chamber In order to penetrate the separation membrane and the separation membrane to prevent the buffer from flowing out of each chamber by being provided in each chamber sequentially, and to mix the sample (sample) and buffer in each chamber (mixing) By doing so, the inspection unit for extracting the dielectric may be included.
  • a buffer buffer
  • Inspecting part of the dielectric extracting apparatus includes a case having an open portion at both ends and a body portion capable of reciprocating in the longitudinal direction of the case inside the case, the body portion is coated with a nucleic acid binding material at one end Or other surface-modified fibers are attached to the other end of the extract portion and the body portion is attached to one opening of the case, the extract portion is opened to the other opening by reciprocating the body portion in accordance with the pressure applied from the user
  • the driving unit may be included to wander to the negative.
  • the nucleic acid binding material is any one of silica (SiO 2), imidazole, polydopamine and poly (3,4-dihydroxy-L-phenylalanine). One may be included.
  • Fibers of the dielectric extracting apparatus may be coated with a coating material for coating the nucleic acid binding material homogeneously, followed by coating or surface modification.
  • At least one protrusion is further included on an outer surface of the case, and the protrusion is inclined form in which the height of the protrusion from the outer surface of the case is gradually increased from the extraction side to the driving side. It can be formed as.
  • the outer surface of the case may further include a plurality of display units spaced apart at predetermined intervals.
  • the separator of the dielectric extracting apparatus may include a body portion protruding in the arrangement direction of the plurality of chambers and a pupil portion forming a path for passing the inspection portion in the center of the body portion. .
  • the separator of the dielectric extracting apparatus may further include a band part formed to surround a protruding portion of the body part.
  • the plurality of chambers are arranged in the order of chambers in which at least one lysis buffer, binding buffer, washing buffer, and elution buffer are accommodated. Can be.
  • a dielectric extracting method using a dielectric extracting apparatus may be provided.
  • a method of extracting a dielectric using a dielectric extracting apparatus includes injecting a sample into a lysis chamber containing a lysis buffer, penetrating a test part into the lysing chamber, and allowing the sample and lysine to pass through. Mixing the buffer, allowing the test section to pass from the lysis chamber to the separator to penetrate into the binding chamber containing the binding buffer, mixing the test section with the binding buffer in the binding chamber, the test section binding chamber Penetrating the separation membrane from the washing chamber to penetrate the washing chamber containing the washing buffer, mixing the inspection unit with the washing buffer in the washing chamber, and passing the inspection unit from the washing chamber to the separation chamber. Infiltrating the chamber and mixing the inspection part with the By may include the step for extracting the genome.
  • the inspection unit includes a case having an open portion at both ends and a body portion capable of reciprocating in the longitudinal direction of the case inside the case, the body portion is one side It is provided at the other end of the extraction portion and the body portion coated with a plurality of fibers coated or surface-modified nucleic acid binding material at the end is exposed to one opening of the case, reciprocating the body portion according to the pressure applied from the user
  • a driving unit for allowing the extraction unit to emerge to the other opening of the case may be included.
  • the fiber may be first coated with a coating material for homogeneously coating the nucleic acid binding material, followed by coating or surface modification of the nucleic acid binding material.
  • a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the above method may be provided.
  • This invention has the effect of extracting the dielectric immediately in the field by using a fiber (fabric) coated with a nucleic acid binding material (Ex. Silica, etc.) without the process of changing the buffer or repeated pipetting operations.
  • dielectric extraction can be performed by a very simple and fast operation method (ex. Mixing, vortexing, etc.), so that it can be applied to a field test (POCT) by ensuring rapidness and convenience.
  • POCT field test
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exemplary view illustrating a state in which a test unit of a dielectric extracting apparatus penetrates a separator and enters a chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exemplary view illustrating a process of mixing a sample and a buffer in a chamber through an inspection unit of a dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary view showing an inspection unit of a dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary view illustrating a state in which a protrusion is included in an inspection unit of a dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary view illustrating a state in which a display unit is included in an inspection unit of a dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are exemplary views illustrating a separator of a dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exemplary view illustrating a process of mixing in a chamber by passing an inspection unit of a dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an exemplary view illustrating a state in which a band part is included in a separator of a dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 11 is an exemplary view showing a state before and after coating of a fiber in the dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is an exemplary view showing the UV-vis spectrum of the elution buffer when DNA separation using the L-DOPA coated test portion of the dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an exemplary view showing a result of DNA separation experiments using a dielectric extractor and magnetic beads according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an exemplary view showing a result of DNA separation experiment using a dielectric extractor and a silica gel filter according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating a dielectric extraction method using a dielectric extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a dielectric extracting device may be provided.
  • Dielectric extraction apparatus is a plurality of chambers formed in one direction inside the dielectric extraction apparatus to accommodate a buffer (buffer), attached to one end surface of the device or between each chamber In order to penetrate the separation membrane and the separation membrane to prevent the buffer from flowing out of each chamber by being provided in each chamber sequentially, and to mix the sample (sample) and buffer in each chamber (mixing) By doing so, the inspection unit for extracting the dielectric may be included.
  • a buffer buffer
  • Inspecting part of the dielectric extracting apparatus includes a case having an open portion at both ends and a body portion capable of reciprocating in the longitudinal direction of the case inside the case, the body portion is coated with a nucleic acid binding material at one end Or other surface-modified fibers are attached to the other end of the extract portion and the body portion is attached to one opening of the case, the extract portion is opened to the other opening by reciprocating the body portion in accordance with the pressure applied from the user
  • the driving unit may be included to wander to the negative.
  • the nucleic acid binding material is any one of silica (SiO 2), imidazole, polydopamine and poly (3,4-dihydroxy-L-phenylalanine). One may be included.
  • Fibers of the dielectric extracting apparatus may be coated with a coating material for coating the nucleic acid binding material homogeneously, followed by coating or surface modification.
  • At least one protrusion is further included on an outer surface of the case, and the protrusion is inclined form in which the height of the protrusion from the outer surface of the case is gradually increased from the extraction side to the driving side. It can be formed as.
  • the outer surface of the case may further include a plurality of display units spaced apart at predetermined intervals.
  • the separator of the dielectric extracting apparatus may include a body portion protruding in the arrangement direction of the plurality of chambers and a pupil portion forming a path for passing the inspection portion in the center of the body portion. .
  • the separator of the dielectric extracting apparatus may further include a band part formed to surround a protruding portion of the body part.
  • the plurality of chambers are arranged in the order of chambers in which at least one lysis buffer, binding buffer, washing buffer, and elution buffer are accommodated. Can be.
  • a dielectric extracting method using a dielectric extracting apparatus may be provided.
  • a method of extracting a dielectric using a dielectric extracting apparatus includes injecting a sample into a lysis chamber containing a lysis buffer, penetrating a test part into the lysing chamber, and allowing the sample and lysine to pass through. Mixing the buffer, allowing the test section to pass from the lysis chamber to the separator to penetrate into the binding chamber containing the binding buffer, mixing the test section with the binding buffer in the binding chamber, the test section binding chamber Penetrating the separation membrane from the washing chamber to penetrate the washing chamber containing the washing buffer, mixing the inspection unit with the washing buffer in the washing chamber, and passing the inspection unit from the washing chamber to the separation chamber. Infiltrating the chamber and mixing the inspection part with the By may include the step for extracting the genome.
  • the inspection unit includes a case having an open portion at both ends and a body portion capable of reciprocating in the longitudinal direction of the case inside the case, the body portion is one side It is provided at the other end of the extraction portion and the body portion coated with a plurality of fibers coated or surface-modified nucleic acid binding material at the end is exposed to one opening of the case, reciprocating the body portion according to the pressure applied from the user
  • a driving unit for allowing the extraction unit to emerge to the other opening of the case may be included.
  • the fiber may be first coated with a coating material for homogeneously coating the nucleic acid binding material, followed by coating or surface modification of the nucleic acid binding material.
  • a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the above method may be provided.
  • any part of the specification is to “include” any component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise.
  • the terms “... unit”, “module”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
  • a part of the specification is “connected” to another part, this includes not only “directly connected”, but also “connected with other elements in the middle”. .
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a dielectric extracting apparatus of the present invention is formed in one direction inside a dielectric extracting apparatus and includes a plurality of chambers in which a buffer is accommodated, attached to one end surface of the apparatus, or each chamber 100.
  • each An inspection unit 300 may be included to allow the dielectric to be extracted by mixing the sample and the buffer in the chamber 100.
  • the genome extracting apparatus is for extracting a genome corresponding to all genes (Ex. DNA, RNA, etc.) possessed by a living body from a sample at the time of on-site manifestation, and a chamber 100, a separator 200, and an inspection unit 300 may be included.
  • a chamber 100, a separator 200, and an inspection unit 300 may be included.
  • Samples used in the present invention may include specimens of test subjects (Ex. Patients, subjects, etc.), cultured cells, animal tissues and plant tissues.
  • a buffer means a buffer solution, and the buffer may specifically bind to a lysis buffer or a genome, which is a buffer solution used to destroy cells. Binding buffer, a buffer used to attach functional groups, washing buffer, which is used to wash away materials other than the dielectric, and buffer, which is used to elute the dielectric. (elution buffer) may be included.
  • a plurality of chambers 100 are arranged inside the dielectric extraction apparatus in a predetermined direction, and each chamber 100 performs a specific function (Ex. Cell destruction, elution, etc.) in dielectric extraction.
  • a buffer for doing so may be accommodated or stored.
  • the lysis chamber 110 further includes proteinase K, which is a proteolytic enzyme, or DNase or RNase, which is a genomic enzyme, as well as a lysis buffer for tissue or cell destruction. Can be.
  • the binding chamber 120 may further include other materials.
  • the washing chamber 130 may further include a washing buffer for cleaning materials other than the dielectric, as well as various other materials for cleaning.
  • the illumination chamber 140 may further include other materials for dielectric extraction in addition to the illution buffer for eluting the dielectric.
  • the plurality of chambers 100 may include at least one lysis chamber 110, a binding chamber 120, and a washing ( It may be arranged in the order of the washing chamber 130 and the elution chamber 140. That is, the cells of the sample are destroyed in the lysis chamber, the dielectric is specifically bound to the extracting portion in the binding chamber, the non-dielectric material is washed in the washing chamber, and the dielectric is extracted in the illumination chamber. Chambers may be arranged. In addition, if the arrangement in the above order, there is no limitation on the number of the specific chamber 100, such as two wash chamber 130 is disposed between the binding chamber 120 and the illumination chamber 140 in succession.
  • FIG 2 is an exemplary view illustrating a state in which the inspection unit 300 of the dielectric extracting apparatus penetrates the separator 200 and enters the chamber 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the inspection unit 300 of the dielectric extracting apparatus in the longitudinal direction of the case 310 in the case 310 and the case 310 is provided with openings at both ends;
  • a body portion 320 capable of reciprocating is included, and the body portion 320 includes an extracting portion 330 and a body to which a plurality of fibers coated or surface modified with a nucleic acid binding material is attached at one end thereof. It is provided at the other end of the part 320 is exposed to one opening of the case 310, the extractor 330 by the reciprocating body portion 320 in accordance with the pressure applied from the user to the other of the case 310
  • the driving unit 340 may be included to wander to the opening.
  • the inspection unit 300 of the present invention is provided with a body portion 320 including a case 310, an extraction unit 330, and a driving unit 340 to penetrate the separation membrane 200 into each chamber 100. May be located sequentially.
  • the dielectric may be extracted by allowing the sample and the buffer to be mixed.
  • the fiber refers to an object of thin and bendable length, and the fiber may be referred to in various terms such as thread, thread, strand, stem, and the like.
  • a dielectric may be extracted by mixing a sample and a buffer through an extraction unit to which a plurality of fibers coated with a nucleic acid binding material is attached. That is, the user extracts a dielectric such as cell destruction, binding, washing, and illumination in each chamber 100 by mixing the sample and the buffer by moving the extraction unit of the inspection unit 300 up, down, left, and right in the chamber 100. The process can proceed.
  • the nucleic acid binding material coated or surface-modified on the fiber may include any material that can specifically bind to the nucleic acid.
  • the nucleic acid binding material may include any one of silica (SiO 2), an amphoteric polymer, imidazole, polydopamine, and poly (3,4-dihydroxy-L-phenylalanine).
  • L-DOPA polymer has less covalent bonds between polymers than dopamine polymer (poly (dopamine)) and has a more stable coating ability against nylon. Since it has, it is preferable as said nucleic acid binding substance.
  • DHICA 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid
  • L-DOPA 3,4-dihydroxy-L-phenylalanine
  • the absorption peak corresponds to about 260 nm, which is the maximum absorption wavelength of DNA.
  • the concentration of DNA isolated by the L-DOPA coated test (poly (L-DOPA) -coated swab) in PC-3M cells is 144.23ng / for 2 X 10 6 cells ⁇ l, 86.50ng / ⁇ l for 1 ⁇ 10 6 , 40.27ng / ⁇ l for 5 ⁇ 10 5 , and 5.93ng / ⁇ l for 1 ⁇ 10 5 . That is, it was confirmed that the concentration of DNA to be separated increases as the number of cells increases. On the other hand, DNA was hardly isolated using an uncoated swab.
  • the DNA could be separated only by the test part coated with the L-DOPA polymer.
  • the absorbance ratio of 260nm / 280nm was observed to be 1.7 or more, which confirmed that the isolated DNA is of high purity.
  • FIG. 13 is an exemplary view showing a result of DNA separation experiments using a dielectric extractor and magnetic beads according to an embodiment of the present invention. Referring to (a) of FIG. 13, UV-separation when DNA is separated using an L-DOPA coated test part (poly (L-DOPA) -coated swab), magnetic beads, and uncoated test part (negative control) vis spectrum is shown.
  • L-DOPA coated test part poly (L-DOPA) -coated swab
  • magnetic beads and uncoated test part (negative control) vis spectrum
  • the DNA separation efficiency of the L-DOPA coated test was about 14% higher than the magnetic beads (magnetic beads).
  • the absorbance ratio of 260nm / 280nm is 1.96 for the L-DOPA-coated swab (poly (L-DOPA) -coated swab), 1.95 in the case of magnetic beads (magnetic beads)
  • the isolated DNA was found to be of high purity.
  • FIG. 14 is an exemplary view showing a result of DNA separation experiment using a dielectric extractor and a silica gel filter according to an embodiment of the present invention.
  • UV is separated upon DNA separation using an L-DOPA coated test part (poly (L-DOPA) -coated swab), a silica gel filter, and an uncoated test part (negative control).
  • -vis spectrum is shown. That is, when DNA was separated using an L-DOPA coated tester (poly (L-DOPA) -coated swab) and a silica gel filter, the spectrum appeared in almost the same pattern.
  • the concentration of DNA was 55.9 ng / ⁇ l using the L-DOPA coated test unit (poly (L-DOPA) -coated swab), and the case of using the silica gel filter. was found to be 19.0 ng / ⁇ l. That is, the DNA separation efficiency of the L-DOPA coated test (poly (L-DOPA) -coated swab) was about 3 times higher than that of the silica gel filter.
  • the absorbance ratio of 260nm / 280nm is 1.99 for the L-DOPA coated test (poly (L-DOPA) -coated swab), in the case of a silica gel filter (silica gel filter) 2.00 and in both cases the isolated DNA was confirmed to be high purity.
  • Reforming may refer to a state in which a higher degree of functionality is added by changing the surface structure and structure of the fabric or by coating another material.
  • the method of surface modification can be used as long as it modifies the surface of the fiber to specifically bind the nucleic acid to the fiber of the present invention.
  • the fibers of the dielectric extracting apparatus may be coated with a coating material for homogeneously coating the nucleic acid binding material and then coated or surface modified.
  • a coating material such as polydopamine may be first coated on the fiber, followed by silica nanoparticles or imidazole. .
  • Polydopamine alone can also specifically bind to nucleic acids.
  • the method for coating silica, polydopamine, imidazole or L-DOPA polymer on the fiber is not limited, and the surface of the fiber may be modified through various coating or bonding methods.
  • the driving unit 340 of the inspection unit 300 is capable of appearing in accordance with the reciprocating movement of the body 320 according to the pressure applied from the user as described above to protect the fiber of the extraction unit. Do. That is, the dielectric extraction process proceeds through a plurality of fibers of the extractor, but the fibers are protruded to prevent problems in the dielectric extraction process due to damage when penetrating into the separator 200 or the chamber 100. to be. In order to solve this problem, when penetrating into the separation membrane 200 as shown in (a) of FIG. 2, the body part 320 is moved in the case 310 to protect the extraction part by releasing the pressure of the driving part 340. have.
  • the body 320 is moved forward (ex. Infiltration direction) by the user's pressurization while the extraction unit is settled through the opening of the case 310 and the chamber ( 100).
  • the operation of the driving unit 340 may use the elastic force of the spring as shown in FIGS. 1 to 3, but is not limited thereto.
  • the driving unit 340 may be operated in any form in which the appearance of the extraction unit can be easily performed.
  • FIG. 3 is an exemplary view illustrating a process of mixing or vortexing a sample and a buffer in the chamber 100 through the inspection unit 300 of the dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the dielectric may be extracted by mixing the sample and the buffer. That is, as shown in FIG. 3, the user presses the driving unit 340 when the inspection unit 300 enters the chamber 100 so that the extraction unit appears, and the dielectric material is mixed by mixing the sample and the buffer in the extraction state. Extraction can proceed.
  • the cells in the sample are destroyed in the lysing chamber 110 through the mixing or shaking process, the nucleic acid functional groups are bound in the binding chamber 120, and the non-nucleic acid substances are washed away in the washing chamber 130, and the illumination chamber is provided.
  • a dielectric may be extracted.
  • FIG. 4 illustrates various forms of the inspection unit 300 of the dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the driving unit 340 is provided at one end of the body part 320 as described above.
  • the driving part 340 is formed on a part of the side surface of the case 310, and the user may move the driving part 340 along the groove so that the extracting part may appear.
  • FIG. 4C the shape of the inspection unit 300 in which the driving unit 340 is not provided is illustrated.
  • the protection part 335 may be formed in a hemispherical shape surrounding the extraction part to protect the extraction part.
  • the thimble portion 370 formed to fit the user's finger is formed at one end of the body portion 320 to insert the user's finger in the thimble, and then enters the separation membrane 200 and the chamber 100 to the mixing process. This can be done.
  • FIG 5 is an exemplary view showing a state in which the protrusion 350 is included in the inspection unit 300 of the dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • At least one protrusion 350 is further included on an outer surface of the case 310, and the protrusion 350 is at the extraction unit 330. From the driving unit 340 side may be formed in an inclined form in which the height of the projection 350 from the outer surface of the case 310 gradually increases.
  • the protrusion 350 is expected to pull the inspection unit 300 opposite to the penetration direction when the inspection unit 300 penetrates the separation membrane 200 and is located in the chamber 100.
  • the inspection unit 300 may be prevented from escaping from the chamber 100. That is, the dielectric extraction process may be performed by stably positioning the chamber 100 in the shape of the protrusion 350 as shown in FIG. 5.
  • the protrusion 350 of the present invention is not limited to the inclined form as shown in FIG. 5, but may be prevented from going back as opposed to the entry direction when the inspection unit 300 enters the chamber 100. Can be formed.
  • FIG. 6 is an exemplary view illustrating a state in which the display unit 360 is included in the inspection unit 300 of the dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of display units 360 spaced at predetermined intervals may be further included on the outer surface of the case 310.
  • the display unit 360 prepares for the case where it is difficult to accurately determine the position of the inspection unit 300 as the inspection unit 300 sequentially passes through the separation membrane 200 and the chamber 100.
  • the position in the apparatus of the inspection unit 300 may be confirmed. That is, the position according to the penetration of the device of the inspection unit 300 may be identified through an indication of a distinguishable shape spaced apart by a predetermined interval in the longitudinal direction of the inspection unit 300 on the outer surface of the case 310 of the inspection unit 300.
  • the predetermined interval may be adjusted according to the lengths of the chamber 100 and the separator 200 of the dielectric extracting apparatus, and the number of display units 360 disposed may be variously set.
  • the display unit 360 may be displayed on the case 310 of the inspection unit 300 as shown in FIGS. 6A and 6B, the inside of the chamber 100 or the separation membrane 200 may be transparent. By making it visible, the penetration position of the inspection unit 300 may be confirmed. In other words, any configuration may be further included for the user to easily grasp what process (Ex. Cell destruction, washing, etc.) is currently in progress in using the genome extraction device.
  • FIG. 7 and 8 are exemplary views illustrating the separator 200 of the dielectric extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the separation membrane 200 is attached to one end surface of the dielectric extraction apparatus or is provided between each chamber 100 among the plurality of chambers 100 so that the buffer according to the penetration of the inspection unit 300.
  • Each chamber 100 may be formed in a shape for preventing leakage to the outside.
  • the mixing unit 300 may be smoothly mixed by fixing the inspection unit 300. Can be formed. That is, the separator 200 may be formed in various forms, and FIGS. 7 and 8 are merely exemplary forms.
  • the separator 200 of the dielectric extracting apparatus protrudes in an arrangement direction of the plurality of chambers 100 and has a conical shape, a body part 210 and a body part.
  • a pupil portion 220 may be included in the center of the 210 to form a path for the inspection unit 300 to pass therethrough.
  • Parts other than the body part 210 and the pupil part 220 may be filled with a flexible material so as not to be damaged or damaged even by the penetration of the inspection part 300, or may be formed in an open form.
  • FIG. 8 illustrates a separation membrane 200 having a different shape from that of FIG. 7.
  • the separation membrane 200 includes a body portion 210 and a body in which a cylindrical shape is extended on one side of a hollow cone shape.
  • a central portion of the cylindrical portion of the portion 210 may be formed in a coupled form of the pupil portion 220 formed in an open form. That is, the inspection unit 300 may pass through the pupil part 220, and a passage path of the inspection part 300 may be formed by the body part 210 supporting the pupil part 220.
  • FIG. 9 a state in which the inspection unit 300 passes through the shape of the separation membrane 200 of FIG. 8 and mixing is performed in the chamber 100 is illustrated. That is, the inspection unit 300 is located in the pupil part 220 of the separation membrane 200, and the mixing is performed through the extraction unit 330 of the inspection unit 300 by supporting the body portion 210 of the separation membrane 200. At this time, the buffer contained in the chamber 100 may be prevented from flowing back or flowing out of the chamber 100.
  • the extraction unit 330 moves up and down, left and right or rotates, so that the mixing is maintained even when the inspection unit 300 is moved.
  • the body 210 may be formed of a flexible material.
  • the band portion is formed in a form surrounding the cylindrical portion formed in the body portion 210, it can be further fixed when the inspection unit 300 passes through the separation membrane (200). That is, when the inspection unit 300 is located in the pupil part 220 and mixing is performed through the extraction unit 330, the inspection unit 300 and the separation membrane 200 are assisted to be fixed, thereby mixing the movement of the extraction unit 330. This can be maintained, and the buffer can be prevented from leaking out.
  • an auxiliary configuration for fixing the separation membrane 200 and the inspection unit 300 may be further added, but is not limited to the form as shown in FIG. 10.
  • a dielectric extracting method using a dielectric extracting apparatus may be provided.
  • the elution buffer The ilrusyeon by mixing with a buffer ilrusyeon checking (300) in the step and ilrusyeon chamber 140 to penetrate the chamber 140 may include a step for extracting
  • the fiber is first coated with a coating material for homogeneously coating the nucleic acid binding material and then the nucleic acid binding material may be coated or surface modified. have.
  • the above-described method may be written as a program executable in a computer, and may be implemented in a general-purpose digital computer operating the program using a computer readable medium.
  • the structure of the data used in the above-described method can be recorded on the computer-readable medium through various means.
  • a recording medium for recording an executable computer program or code for performing various methods of the present invention should not be understood to include temporary objects, such as carrier waves or signals.
  • the computer readable medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치는 유전체 추출 장치의 내측에 일 방향으로 형성되어 버퍼(buffer)가 수용되는 복수개의 챔버(chamber)들, 장치의 일측 단면에 부착되거나 각각의 챔버 사이에 구비됨으로써 버퍼가 각각의 챔버의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 분리막 및 분리막을 침투하여 각각의 챔버 내에 순차적으로 위치할 수 있고, 각각의 챔버 내에서 시료(sample)와 버퍼가 믹싱(mixing)되도록 함으로써 유전체가 추출되도록 하는 검사부가 포함될 수 있다.

Description

현장용 유전체 추출 장치 및 이를 이용한 유전체 추출 방법
본 발명은 유전체 추출 장치 및 이를 이용한 유전체 추출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 라이시스(lysis) 버퍼, 바인딩(binding) 버퍼, 워싱(washing) 버퍼 및 일루션(elution) 버퍼가 수용된 챔버들이 구비되고, 각 챔버 사이에는 검사부의 침투에 따라 버퍼가 외부로 유출되는 것을 방지하도록 하는 분리막이 있으며, 실리카(SiO 2)와 같은 핵산 결합 물질이 코팅된 검사부가 분리막을 통해 버퍼가 수용된 챔버에 침투함으로써 시료와 버퍼가 믹싱되도록 하여 유전체가 추출되도록 하는 유전체 추출장치에 관한 것이다.
유전체의 추출은 분자생물학, 생명공학, 생화학, 진단검사의학 등의 실험에 있어서 가장 중요한 작업 중 하나라고 할 수 있다. 추출된 유전체 또는 핵산의 퀄리티(quality)에 따라 중합효소 연쇄 반응(Polymerase Chain Reaction), 분자 진단(Molecular Diagnostics) 등의 실험 결과가 달라질 수 있기 때문이다.
유전체의 추출 방법은 대표적으로 필터를 이용한 유전체 추출 방법과 자성 비드를 이용한 방법이 있다.
필터를 이용한 유전체 추출 방법은 시료(sample)를 필터링 하기 위해 원심분리기(Centrifugal Separator)가 필수적으로 사용되며, 필터링을 통해 걸러진 잔여물이 담긴 튜브는 제거하고 새로운 튜브로 변경해야 하는 과정이 반복된다.
또한, 자성 비드를 이용한 방법은 별도로 비드(bead)를 추가한 후 소정의 횟수만큼 피펫팅(pipetting)을 통해 시약을 추가하고, 외부의 자석의 자기력에 의해 내부의 비드를 고정시킨 후 남겨진 시약을 제거하는 반복적인 과정이 진행되어야 하는 불편함이 있다.
즉, 상기와 같은 유전체 추출 방법들은 각 단계마다 버퍼(buffer)를 갈아주는 등의 절차가 반복되어 피검사자(Ex. 환자) 가까이에서 신속하게 시행하여 진단 및 치료에 이용할 수 있는 현장현시검사(Point Of Care Testing, POCT)에는 부적절한 실정이다.
또한, 원심분리기와 같은 의료기기 등은 대형 병원이나 연구실에 갖추어져 있는 경우가 많아 상기와 같은 기존의 방법에 의한 현장진단을 위한 유전체 추출은 현실적인 한계가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 일체형 유전체 추출 장치를 개발함으로써 원심분리 과정이나 자성비드를 이용하지 않고 간단한 방법으로 유전체만 분리해내고자 함에 목적이 있다.
또한, 반복적인 피펫팅 과정이 제거되고, 검사부의 믹싱 과정을 통해서 유전체가 추출되도록 함으로써 훈련 받은 전문가가 아니더라도 누구나 사용할 수 있도록 조작 가능한 사용자의 범위를 넓히고자 함에 목적이 있다.
뿐만 아니라, 유전체 추출을 위한 장치를 손쉽게 휴대할 수 있고, 이를 통해 시료가 있는 현장에서 간단하고 용이한 방법으로 유전자 분석이 이루어질 수 있도록 하기 위한 현장용 유전체 추출 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로써, 유전체 추출 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치는 유전체 추출 장치의 내측에 일 방향으로 형성되어 버퍼(buffer)가 수용되는 복수개의 챔버(chamber)들, 장치의 일측 단면에 부착되거나 각각의 챔버 사이에 구비됨으로써 버퍼가 각각의 챔버의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 분리막 및 분리막을 침투하여 각각의 챔버 내에 순차적으로 위치할 수 있고, 각각의 챔버 내에서 시료(sample)와 버퍼가 믹싱(mixing)되도록 함으로써 유전체가 추출되도록 하는 검사부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부에는 양단에 개방부가 구비된 케이스 및 케이스 내부에서 케이스의 길이방향으로 왕복이동이 가능한 몸체부가 포함되고, 몸체부에는 일측 단부에 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 된 복수개의 섬유(fabric)가 부착된 추출부 및 몸체부의 타측 단부에 구비되어 케이스의 일 개방부에 노출되고, 사용자로부터 인가된 가압에 따라 몸체부를 왕복 이동시킴으로써 추출부가 케이스의 타 개방부로 출몰하도록 하기 위한 구동부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치에 있어서, 상기 핵산 결합 물질에는 실리카(SiO2), 이미다졸(imidazole), 폴리도파민(polydopamine) 및 poly(3,4-dihydroxy-L-phenylalanine) 중 어느 하나가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 섬유는 핵산 결합 물질이 균질하게 코팅되도록 하기 위한 코팅 물질이 먼저 코팅된 후 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치에 있어서, 케이스의 외면에는 적어도 하나 이상의 돌기부가 더 포함되고, 돌기부는 추출부 측에서부터 구동부 측으로 갈수록 케이스의 외면으로부터의 돌기부의 높이가 점차 높아지는 경사진 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치에 있어서, 케이스의 외면에는 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 복수개의 표시부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출장치의 분리막에는 복수개의 챔버들의 배열 방향으로 돌출되어 원뿔형태로 형성된 바디부 및 바디부의 중앙에 검사부가 통과되도록 하기 위한 경로를 형성하는 동공부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출장치의 분리막에는 바디부의 돌출된 부분을 감싸는 형태로 형성된 밴드부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출장치에서 복수개의 챔버들은 적어도 하나 이상의 라이시스(lysis) 버퍼, 바인딩(binding) 버퍼, 워싱(washing) 버퍼 및 일루션(elution) 버퍼가 수용된 챔버의 순서로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로써, 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법은 라이시스(lysis) 버퍼가 수용된 라이시스 챔버에 시료(sample)를 주입시키는 단계, 라이시스 챔버에 검사부를 침투시켜 시료와 라이시스 버퍼를 믹싱(mixing) 하는 단계, 검사부를 라이시스 챔버로부터 분리막을 통과하도록 하여 바인딩(binding) 버퍼가 수용된 바인딩 챔버에 침투시키는 단계, 바인딩 챔버에서 검사부를 바인딩 버퍼와 믹싱하는 단계, 검사부를 바인딩 챔버로부터 분리막을 통과하도록 하여 워싱(washing) 버퍼가 수용된 워싱 챔버에 침투시키는 단계, 워싱 챔버에서 검사부를 워싱 버퍼와 믹싱하는 단계, 검사부를 워싱 챔버로부터 분리막을 통과하도록 하여 일루션(elution) 버퍼가 수용된 일루션 챔버에 침투시키는 단계 및 일루션 챔버에서 검사부를 일루션 버퍼와 믹싱함으로써 유전체를 추출해내는 단계가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법에 있어서, 검사부에는 양단에 개방부가 구비된 케이스 및 케이스 내부에서 케이스의 길이방향으로 왕복이동이 가능한 몸체부가 포함되고, 몸체부에는 일측 단부에 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 된 복수개의 섬유(fabric)가 부착된 추출부 및 몸체부의 타측 단부에 구비되어 케이스의 일 개방부에 노출되고, 사용자로부터 인가된 가압에 따라 몸체부를 왕복이동시킴으로써 추출부가 케이스의 타 개방부로 출몰하도록 하기 위한 구동부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법에 있어서, 섬유는 핵산 결합 물질이 균질하게 코팅되도록 하기 위한 코팅 물질이 먼저 코팅된 후 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예로써, 전술한 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 제공될 수 있다.
이러한 본 발명은 버퍼를 갈아주는 과정 혹은 반복되는 피펫팅 작업에 의하지 않고 핵산 결합 물질(Ex. 실리카 등)이 코팅된 섬유(fabric)를 사용함으로써 현장에서 곧바로 유전체를 추출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시료만 수집되면 매우 간단하고 빠른 조작 방법(Ex. 믹싱, 볼텍싱 등)으로 유전체 추출이 이루어질 수 있어 신속성 및 편리성이 확보되어 현장검사(POCT)에 적용할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부가 분리막을 침투하여 챔버에 진입한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부를 통해 챔버 내에서 시료와 버퍼가 믹싱되는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부에 돌기부가 포함된 상태를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부에 표시부가 포함된 상태를 나타낸 예시도이다.
도 7및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 분리막을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부가 분리막을 통과하여 챔버에서 믹싱이 이루어지는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 분리막에 밴드부가 포함된 상태를 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치에 있어서, 섬유의 코팅 전과 코팅 후의 상태를 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 L-DOPA 코팅된 검사부를 이용한 DNA 분리 시 용출 완충액의 UV-vis 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치와 자성비드(magnetic bead)를 이용하여 DNA 분리 실험을 한 결과를 나타낸 예시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치와 실리카겔 필터(silica gel filter)를 이용하여 DNA 분리 실험을 한 결과를 나타낸 예시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시 예로써, 유전체 추출 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치는 유전체 추출 장치의 내측에 일 방향으로 형성되어 버퍼(buffer)가 수용되는 복수개의 챔버(chamber)들, 장치의 일측 단면에 부착되거나 각각의 챔버 사이에 구비됨으로써 버퍼가 각각의 챔버의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 분리막 및 분리막을 침투하여 각각의 챔버 내에 순차적으로 위치할 수 있고, 각각의 챔버 내에서 시료(sample)와 버퍼가 믹싱(mixing)되도록 함으로써 유전체가 추출되도록 하는 검사부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부에는 양단에 개방부가 구비된 케이스 및 케이스 내부에서 케이스의 길이방향으로 왕복이동이 가능한 몸체부가 포함되고, 몸체부에는 일측 단부에 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 된 복수개의 섬유(fabric)가 부착된 추출부 및 몸체부의 타측 단부에 구비되어 케이스의 일 개방부에 노출되고, 사용자로부터 인가된 가압에 따라 몸체부를 왕복 이동시킴으로써 추출부가 케이스의 타 개방부로 출몰하도록 하기 위한 구동부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치에 있어서, 상기 핵산 결합 물질에는 실리카(SiO2), 이미다졸(imidazole), 폴리도파민(polydopamine) 및 poly(3,4-dihydroxy-L-phenylalanine) 중 어느 하나가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 섬유는 핵산 결합 물질이 균질하게 코팅되도록 하기 위한 코팅 물질이 먼저 코팅된 후 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치에 있어서, 케이스의 외면에는 적어도 하나 이상의 돌기부가 더 포함되고, 돌기부는 추출부 측에서부터 구동부 측으로 갈수록 케이스의 외면으로부터의 돌기부의 높이가 점차 높아지는 경사진 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치에 있어서, 케이스의 외면에는 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 복수개의 표시부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출장치의 분리막에는 복수개의 챔버들의 배열 방향으로 돌출되어 원뿔형태로 형성된 바디부 및 바디부의 중앙에 검사부가 통과되도록 하기 위한 경로를 형성하는 동공부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출장치의 분리막에는 바디부의 돌출된 부분을 감싸는 형태로 형성된 밴드부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출장치에서 복수개의 챔버들은 적어도 하나 이상의 라이시스(lysis) 버퍼, 바인딩(binding) 버퍼, 워싱(washing) 버퍼 및 일루션(elution) 버퍼가 수용된 챔버의 순서로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로써, 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법은 라이시스(lysis) 버퍼가 수용된 라이시스 챔버에 시료(sample)를 주입시키는 단계, 라이시스 챔버에 검사부를 침투시켜 시료와 라이시스 버퍼를 믹싱(mixing) 하는 단계, 검사부를 라이시스 챔버로부터 분리막을 통과하도록 하여 바인딩(binding) 버퍼가 수용된 바인딩 챔버에 침투시키는 단계, 바인딩 챔버에서 검사부를 바인딩 버퍼와 믹싱하는 단계, 검사부를 바인딩 챔버로부터 분리막을 통과하도록 하여 워싱(washing) 버퍼가 수용된 워싱 챔버에 침투시키는 단계, 워싱 챔버에서 검사부를 워싱 버퍼와 믹싱하는 단계, 검사부를 워싱 챔버로부터 분리막을 통과하도록 하여 일루션(elution) 버퍼가 수용된 일루션 챔버에 침투시키는 단계 및 일루션 챔버에서 검사부를 일루션 버퍼와 믹싱함으로써 유전체를 추출해내는 단계가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법에 있어서, 검사부에는 양단에 개방부가 구비된 케이스 및 케이스 내부에서 케이스의 길이방향으로 왕복이동이 가능한 몸체부가 포함되고, 몸체부에는 일측 단부에 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 된 복수개의 섬유(fabric)가 부착된 추출부 및 몸체부의 타측 단부에 구비되어 케이스의 일 개방부에 노출되고, 사용자로부터 인가된 가압에 따라 몸체부를 왕복이동시킴으로써 추출부가 케이스의 타 개방부로 출몰하도록 하기 위한 구동부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법에 있어서, 섬유는 핵산 결합 물질이 균질하게 코팅되도록 하기 위한 코팅 물질이 먼저 코팅된 후 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예로써, 전술한 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 제공될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명인 유전체 추출 장치는 유전체 추출 장치의 내측에 일 방향으로 형성되어 버퍼(buffer)가 수용되는 복수개의 챔버(chamber)들, 장치의 일측 단면에 부착되거나 각각의 챔버(100) 사이에 구비됨으로써 버퍼가 각각의 챔버(100)의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 분리막(200) 및 분리막(200)을 침투하여 각각의 챔버(100) 내에 순차적으로 위치할 수 있고, 각각의 챔버(100) 내에서 시료(sample)와 버퍼가 믹싱(mixing)되도록 함으로써 유전체가 추출되도록 하는 검사부(300)가 포함될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치는 시료(sample)로부터 생명체가 가지고 있는 모든 유전자(Ex. DNA, RNA 등)에 해당하는 유전체(genome)를 현장현시에 추출하기 위한 것으로, 챔버(100)들, 분리막(200) 및 검사부(300)가 포함될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 시료(sample)에는 검사대상(Ex. 환자, 피검사자 등)의 검체, 배양세포, 동물 조직 및 식물 조직 등이 포함될 수 있다. 또한, 본 발명에서 버퍼(buffer)는 완충용액(緩衝溶液)을 의미하는 것으로, 상기 버퍼에는 세포를 파괴할 때 사용되는 완충용액인 라이시스 버퍼(lysis buffer), 유전체와 특이적으로 결합될 수 있는 작용기를 부착할 때 사용되는 완충용액인 바인딩버퍼(binding buffer), 유전체 외의 물질을 씻어내기 위해 사용되는 완충용액인 워싱 버퍼(washing buffer) 및 유전체를 용출해내기 위해 사용되는 완충용액인 일루션 버퍼(elution buffer)가 포함될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구성요소 중 버퍼(buffer)가 수용되는 복수개의 챔버(100)들에 대해 먼저 살펴본다.
도 1을 참조하면, 일정한 방향으로 복수개의 챔버(100)들이 유전체 추출 장치의 내측에 배치되어 있는데, 각각의 챔버(100)에는 유전체 추출에 있어서 특정 기능(Ex. 세포 파괴, 용출 등)을 수행하기 위한 버퍼(buffer)가 수용되거나 저장될 수 있다. 구체적으로, 라이시스 챔버(110)에는 조직 또는 세포 파괴를 위한 라이시스 버퍼(lysis buffer)뿐만 아니라 단백질 가수분해 효소인 프로테이나아제 K(proteinase K)나 유전체 분해효소인 DNase 또는 RNase가 더 포함될 수 있다. 바인딩 챔버(120)에는 유전체와 특이적으로 결합할 수 있는 작용기를 부착하기 위한 바인딩 버퍼(binding buffer)외에도 다른 물질이 더 추가될 수 있다. 또한, 워싱 챔버(130)에는 유전체 외의 물질을 세척하기 위한 워싱 버퍼뿐만 아니라 세척을 위한 다른 다양한 물질들이 더 포함될 수 있다. 마지막으로, 일루션 챔버(140)에는 유전체를 용출해내기 위한 일루션 버퍼 외에도 유전체 추출을 위한 다른 물질이 더 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출장치에서 복수개의 챔버(100)들은 유전체 추출 단계에 따라 적어도 하나 이상의 라이시스(lysis) 챔버(110), 바인딩(binding) 챔버(120), 워싱(washing) 챔버(130) 및 일루션(elution) 챔버(140)의 순서로 배치될 수 있다. 즉, 라이시스 챔버에서 시료의 세포가 파괴되고, 바인딩 챔버에서 추출부에 유전체가 특이적으로 결합되고, 워싱 챔버에서 유전체 외의 물질이 씻겨지고, 일루션 챔버에서 유전체가 추출되는 순서로 상기의 복수개의 챔버들이 배치될 수 있다. 더불어, 상기와 같은 순서로 배치된다면, 바인딩 챔버(120) 및 일루션 챔버(140)의 사이에 워싱 챔버(130)가 두 개가 연속하여 배치되는 것과 같이 특정 챔버(100)의 개수에는 제한이 없다.
다음으로, 본 발명인 유전체 추출 장치의 구성요소 중 검사부(300)에 대하여 이하에서 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부(300)가 분리막(200)을 침투하여 챔버(100)에 진입한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부(300)에는 양단에 개방부가 구비된 케이스(310) 및 케이스(310) 내부에서 케이스(310)의 길이방향으로 왕복이동이 가능한 몸체부(320)가 포함되고, 몸체부(320)에는 일측 단부에 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질(reforming) 된 복수개의 섬유(fabric)가 부착된 추출부(330) 및 몸체부(320)의 타측 단부에 구비되어 케이스(310)의 일 개방부에 노출되고, 사용자로부터 인가된 가압에 따라 몸체부(320)를 왕복이동시킴으로써 추출부(330)가 케이스(310)의 타 개방부로 출몰하도록 하기 위한 구동부(340)가 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 검사부(300)는 케이스(310), 추출부(330) 및 구동부(340)가 포함된 몸체부(320)가 구비됨으로써 분리막(200)을 침투하여 각각의 챔버(100) 내에 순차적으로 위치할 수 있다. 또한, 검사부(300)에 의해서 각각의 챔버(100) 내에 위치하는 경우 시료(sample)와 버퍼가 믹싱되도록 함으로써 유전체가 추출될 수 있다. 본 명세서에서 섬유는 소정 길이의 가늘고 굽어질 수 있는 물체를 나타내는 것으로, 상기 섬유는 스레드(thread), 실, 가닥, 줄기 등 다양한 용어로 지칭될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 검사부(300)에서는 핵산 결합 물질이 코팅된 복수개의 섬유(fabric)가 부착된 추출부를 통해서 시료와 버퍼의 믹싱(mixing)이 이루어짐으로써 유전체가 추출될 수 있다. 즉, 사용자는 챔버(100) 내에서 상기 검사부(300)의 추출부가 상하좌우로 움직이도록 함으로써 시료 및 버퍼가 섞이도록 하여 각 챔버(100) 내에서 세포 파괴, 바인딩, 워싱 및 일루션 등의 유전체 추출 과정이 진행될 수 있다.
상기 섬유에 코팅되거나 표면개질되는 핵산 결합 물질은 핵산과 특이적으로 결합할 수 있는 모든 물질이 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 핵산 결합 물질에는 실리카(SiO2), 양성 고분자, 이미다졸(imidazole), 폴리도파민 (polydopamine) 및 poly(3,4-dihydroxy-L-phenylalanine) 중 어느 하나가 포함될 수 있다.
상기 poly(3,4-dihydroxy-L-phenylalanine) (이하, L-DOPA 중합체)는 도파민 중합체(poly(dopamine))보다 중합체들 사이의 비공유결합이 적고 나일론(nylon)에 대하여 더욱 안정성 있는 코팅능력을 갖고 있으므로, 상기 핵산 결합 물질로 바람직하다.
상기 섬유에 대하여 3,4-dihydroxy-L-phenylalanine(L-DOPA) 용액에 담근 상태로 소정의 시간 동안 코팅이 진행되면 산화 반응에 따라 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid(DHICA)가 형성됨으로써 L-DOPA 중합체가 코팅된 섬유가 생성될 수 있다. 상기와 같이 L-DOPA 중합체를 이용하여 코팅이 진행된 이후에도 상기 코팅된 섬유에 대하여 추가적인 산화 공정, 중화 공정 및 세척 공정을 통해 안정성이 향상될 수 있다. 도 11에도 코팅 전과 코팅 후의 섬유에 대하여 전자현미경을 이용하여 촬영된 상태가 도시되어 있다.
이하에서는 L-DOPA 중합체를 이용하여 코팅된 복수개의 섬유들이 포함된 검사부를 이용하여 DNA 분리 실험 결과를 설명한다. 결합 완충액(binding buffer)의 pH는 약 5.8으로, 용출 완충액(elution buffer)의 pH는 약 8.53으로 설정하였다. PC-3M 세포를 용해 완충액(lysis buffer)에 첨가하여 2 X 10 6, 1 X 10 6, 5 X 10 5, 1 X 10 5 개수의 실험 대상 세포들을 준비하였다. L-DOPA 중합체의 효과를 확인하기 위하여 코팅되지 않은 검사부도 함께 사용되었다. L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab)를 이용하여 DNA를 분리한 후 용출 완충액(elution buffer)의 UV-vis 스펙트럼은 도 12의 (a) 와 같다. 도 12의 (a)를 참조하면, 흡수 피크는 DNA의 최대흡수파장인 약 260nm에 해당되었다. 도 12의 (b)를 참조하면, PC-3M 세포에서 L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab)에 의하여 분리된 DNA 농도는 2 X 10 6의 세포의 경우 144.23ng/㎕이고, 1 X 10 6의 경우에는 86.50ng/㎕이며, 5 X 10 5의 경우에는 40.27ng/㎕이며, 1 X 10 5의 경우에는 5.93ng/㎕로 측정되었다. 즉, 세포 수가 증가함에 따라 분리되는 DNA의 농도가 증가됨을 확인할 수 있었다. 반면, 코팅되지 않은 검사부(uncoated swab)를 이용하여서는 DNA가 거의 분리되지 않았다. 결국, DNA는 L-DOPA 중합체가 코팅된 검사부에 의해서만 분리될 수 있음을 확인할 수 있었다. 도 12의 (c)를 참조하면, 260nm/280nm의 흡광도 비는 1.7 이상으로 관찰되었으며, 이는 분리된 DNA가 고순도임을 확인할 수 있었다.
다음으로, 본 발명의 유전체 추출 장치에서 L-DOPA 코팅된 검사부를 이용하여 DNA를 분리한 결과와 자성비드를 이용한 DNA를 분리한 실험 결과를 설명한다. 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치와 자성비드(magnetic bead)를 이용하여 DNA 분리 실험을 한 결과를 나타낸 예시도이다. 도 13의 (a)를 살펴보면, L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab), 자성비드(magnetic beads) 및 코팅되지 않은 검사부(negative control)를 이용하여 DNA 분리 시 UV-vis 스펙트럼이 도시되어 있다. 즉, L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab) 및 자성비드(magnetic beads)를 이용하여 DNA를 분리한 경우에는 거의 동일한 패턴으로 스펙트럼이 나타났다. 이와는 달리, 코팅되지 않은 검사부(negative control)의 경우에는 세포 용액으로부터 DNA 분리 시 UV 스펙트럼에서 거의 흡수되는 영역이 없음을 확인할 수 있었다. 도 13의 (b)를 참조하여 DNA의 농도를 살펴보면 L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab)를 이용한 경우 44.7ng/㎕이었고, 자성비드(magnetic beads)를 이용한 경우에는 39.2ng/㎕로 나타났다. 즉, L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab)의 DNA 분리 효율은 자성 비드(magnetic beads)에 비하여 약 14% 정도 높은 수치로 나타났다. 도 13의 (c)를 참조하면, 260nm/280nm의 흡광도 비는 L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab)의 경우에는 1.96로, 자성 비드(magnetic beads)의 경우에는 1.95로 나타났으며 결국 두 경우 모두 분리된 DNA가 고순도임을 확인할 수 있었다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치와 실리카겔 필터(silica gel filter)를 이용하여 DNA 분리 실험을 한 결과를 나타낸 예시도이다. 도 14의 (a)를 살펴보면, L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab), 실리카겔 필터(silica gel filter) 및 코팅되지 않은 검사부(negative control)를 이용하여 DNA 분리 시 UV-vis 스펙트럼이 도시되어 있다. 즉, L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab) 및 실리카겔 필터(silica gel filter)를 이용하여 DNA를 분리한 경우에는 거의 동일한 패턴으로 스펙트럼이 나타났다. 이와는 달리, 코팅되지 않은 검사부(negative control)의 경우에는 세포 용액으로부터 DNA 분리 시 UV 스펙트럼에서 거의 흡수되는 영역이 없음을 확인할 수 있었다. 도 14의 (b)를 참조하여 DNA의 농도를 살펴보면 L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab)를 이용한 경우 55.9ng/㎕이었고, 실리카겔 필터(silica gel filter)를 이용한 경우에는 19.0ng/㎕로 나타났다. 즉, L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab)의 DNA 분리 효율은 실리카겔 필터(silica gel filter)에 비하여 약 3배 정도 높은 수치로 나타났다. 도 14의 (c)를 참조하면, 260nm/280nm의 흡광도 비는 L-DOPA 코팅된 검사부(poly(L-DOPA)-coated swab)의 경우에는 1.99로, 실리카겔 필터(silica gel filter)의 경우에는 2.00로 나타났으며 결국 두 경우 모두 분리된 DNA가 고순도임을 확인할 수 있었다.
표면개질(reforming)이라 함은 섬유(fabric)의 표면 조직 및 구조를 바꾸거나 다른 물질을 피복함으로써 보다 고도의 기능이 부가된 상태를 지칭할 수 있다. 표면개질의 방법은 본 발명의 섬유에 핵산과 특이적으로 결합하기 위해 섬유의 표면을 개질(modification)시키는 방법이면 어떠한 방법도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 섬유는 핵산 결합 물질이 균질하게 코팅되도록 하기 위한 코팅 물질이 먼저 코팅된 후 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 될 수 있다.
즉, 실리카(SiO2)와 같은 핵산 결합 물질이 섬유에 균질하게 코팅되도록 하기 위해 섬유에 폴리도파민(Polydopamine)과 같은 코팅 물질을 먼저 코팅한 후에 실리카 나노 입자 또는 이미다졸(Imidazole)이 코팅될 수 있다. 또한, 폴리도파민만으로도 핵산과 특이적으로 결합할 수 있다.
상기와 같이 섬유에 실리카, 폴리도파민, 이미다졸 또는 L-DOPA 중합체를 코팅하기 위한 방법에는 제한이 없으며 다양한 코팅 또는 결합 방법을 통해 섬유의 표면이 개질될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 검사부(300)의 구동부(340)는 상기 추출부의 섬유를 보호하기 위해 전술한 바와 같이 사용자로부터 인가된 가압에 따라 몸체부(320)의 왕복이동에 따른 출몰이 가능하다. 즉, 추출부의 복수개의 섬유를 통해 유전체 추출 과정이 진행되는데 섬유는 돌출되어 형성되어 있어 분리막(200)이나 챔버(100) 등에 침투하는 경우 손상 등을 통해 유전체 추출 과정에 문제가 생기는 것을 방지하기 위함이다. 이를 해결하기 위해 도 2의 (a)에서와 같이 분리막(200)에 침투하는 경우에는 구동부(340)의 가압을 해제함으로써 몸체부(320)가 케이스(310) 내에 이동되도록 하여 추출부를 보호할 수 있다. 따라서, 검사부(300)가 챔버(100) 내에 위치할 때에 사용자에 가압에 의해 몸체부(320)가 전방(Ex. 침투 방향)으로 이동하면서 추출부가 케이스(310)의 개방부를 통해 출몰되어 챔버(100) 내에 위치할 수 있다. 구동부(340)의 동작은 도 1 내지 도 3에서 도시된 바와 같이 스프링의 탄성력을 이용할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니고 추출부의 출몰이 용이하게 이루어질 수 있는 어떠한 형태로도 동작되도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부(300)를 통해 챔버(100) 내에서 시료와 버퍼가 믹싱(mixing) 또는 볼텍싱(vortexing) 되는 과정을 나타낸 예시도이다. 상기에서 구동부(340)를 통해 안전하게 추출부가 챔버(100) 내에 위치하는 경우 시료와 버퍼가 섞임으로써 유전체가 추출될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 사용자는 검사부(300)가 챔버(100) 내에 진입하는 경우 구동부(340)를 가압함으로써 추출부가 출몰되도록 하고, 추출부가 출몰된 상태에서 시료와 버퍼를 섞음으로써 유전체 추출이 진행될 수 있다. 즉, 상기 믹싱 혹은 쉐이킹 과정을 통해서 라이시스 챔버(110)에서는 시료 내 세포가 파괴되고, 바인딩 챔버(120)에서는 핵산 작용기가 결합하며, 워싱 챔버(130)에서는 핵산 외 물질들이 씻겨나가고, 일루션 챔버(140)에서는 유전체가 추출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부(300)에 대한 여러 형태가 도 4에 도시되어 있다. 도 4의 (a)는 전술한 바와 같이 구동부(340)가 몸체부(320)의 일측 단부에 구비된 형태가 나타나 있다. 이와 달리 도 4의 (b)에는 구동부(340)가 케이스(310)의 측면의 일 부분에 형성된 형태가 나타나 있는데, 사용자는 구동부(340)를 홈을 따라 이동시킴으로써 추출부가 출몰되도록 할 수 있다. 또한, 도 4의 (c)에는 구동부(340)가 구비되지 않은 검사부(300)의 형태가 나타나 있다. 다만, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 추출부의 보호를 위해 보호부(335)가 추출부를 둘러싸는 반구 형태로 형성된 것을 확인할 수 있다. 더불어, 사용자의 손가락에 알맞도록 형성된 골무부(370)가 몸체부(320)의 일측 단부에 형성되어 골무부에 사용자의 손가락을 끼워 넣은 후 분리막(200) 및 챔버(100)에 진입하여 믹싱 과정이 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부(300)에 돌기부(350)가 포함된 상태를 나타낸 예시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치에 있어서, 케이스(310)의 외면에는 적어도 하나 이상의 돌기부(350)가 더 포함되고, 돌기부(350)는 추출부(330) 측에서부터 구동부(340) 측으로 갈수록 케이스(310)의 외면으로부터의 돌기부(350)의 높이가 점차 높아지는 경사진 형태로 형성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌기부(350)는 검사부(300)가 분리막(200)을 침투하여 챔버(100) 내에 위치하는 경우에 있어서 검사부(300)를 침투 방향 반대로 잡아당기게 되는 예상치 못한 상황이 발생하는 경우에 검사부(300)가 해당 챔버(100)로부터 탈출되는 것을 막을 수 있다. 즉, 도 5와 같은 돌기부(350)의 형태에 의해서 챔버(100) 내에 안정적으로 위치시킴으로써 유전체 추출 과정이 진행되도록 할 수 있다. 다만, 본 발명의 돌기부(350)는 도 5와 같은 경사진 형태에 제한되는 것이 아니라 검사부(300)가 챔버(100) 내에 진입한 경우 진입 방향과는 반대로 되돌아가는 것을 막을 수 있는 어떠한 형태로도 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부(300)에 표시부(360)가 포함된 상태를 나타낸 예시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치에 있어서, 케이스(310)의 외면에는 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 복수개의 표시부(360)가 더 포함될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시부(360)는 검사부(300)가 분리막(200) 및 챔버(100)를 순차적으로 통과함에 따라 검사부(300)의 위치를 정확히 파악하기 어려운 경우에 대비하기 위하여 검사부(300) 케이스(310)에 구분가능한 모양을 표시함으로써 검사부(300)의 장치 내 위치가 확인될 수 있다. 즉, 검사부(300)의 케이스(310) 외면에 검사부(300)의 길이 방향으로 소정 간격 이격된 구분가능한 모양의 표시를 통해 검사부(300)의 장치 내 침투에 따른 위치가 확인될 수 있다. 상기에서 소정의 간격은 유전체 추출 장치의 챔버(100) 및 분리막(200)의 길이에 따라 조절될 수 있으며, 배치되는 표시부(360)의 개수 또한 다양하게 설정될 수 있다.
또한, 표시부(360)는 도 6의 (a) 및 (b) 와 같이 검사부(300)의 케이스(310)에 표시될 수도 있지만, 챔버(100)나 분리막(200)의 외면을 투명하게 내부가 보이도록 제작함으로써 검사부(300)의 침투 위치가 확인될 수도 있다. 다시 말하면, 사용자가 유전체 추출 장치를 사용함에 있어서 현재 어떠한 프로세스(Ex. 세포파괴, 세척 등)가 진행 중인지를 용이하게 파악하기 위한 구성은 어떠한 것이든 더 포함될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 분리막(200)에 대하여 살펴본다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 분리막(200)을 나타낸 예시도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 분리막(200)은 유전체 추출 장치의 일측 단면에 부착되거나 복수개의 챔버(100)들 중 각각의 챔버(100) 사이에 구비됨으로써 검사부(300)의 침투에 따라 버퍼가 각각의 챔버(100) 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 분리막(200)은 검사부(300)의 추출부(330) 측 단부가 챔버(100) 내에 위치한 경우 검사부(300)가 고정되도록 함으로써 추출부(330)의 믹싱(mixing) 작업이 원활하게 이루어지도록 형성될 수 있다. 즉, 분리막(200)은 다양한 형태로 형성될 수 있으며 도 7 및 도 8은 그 예시적인 형태에 불과하다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출장치의 분리막(200)에는 복수개의 챔버(100)들의 배열 방향으로 돌출되어 원뿔형태로 형성된 바디부(210) 및 바디부(210)의 중앙에 검사부(300)가 통과되도록 하기 위한 경로를 형성하는 동공부(220)가 포함될 수 있다. 상기 바디부(210) 및 동공부(220)를 제외한 부분은 검사부(300)의 침투에도 파손이나 손상되지 않도록 유연한 물질로 채워질 수도 있고, 아니면 개방된 형태로도 형성될 수 있다.
도 7은 분리막(200)의 일 형태를 나타낸 도면으로, 분리막(200)은 도 7에서와 같이 원뿔의 꼭지점 부분이 제거된 형태로 형성된 바디부(210) 및 바디부(210)의 중심부가 원형으로 개방된 동공부(220)가 포함될 수 있다. 구체적으로, 중앙의 동공부(220)를 바디부(210)가 지지해주는 형태로 형성됨으로써 검사부(300)의 진입 시 검사부(300)는 개방된 동공부(220)에 삽입되며, 검사부(300)가 동공부(220)에 삽입된 상태를 바디부(210)가 지지함으로써 검사부(300)의 추출부(330)가 챔버(100) 내에 위치되도록 할 수 있다.
도 8은 도 7과는 다른 형태의 분리막(200)이 도시되어 있는데, 도 8을 참조하면, 분리막(200)은 속이 빈 원뿔 형태의 일측에 원기둥 형태가 연장되어 형성된 바디부(210) 및 바디부(210)의 원기둥 부분의 중심부가 개방된 형태로 형성된 동공부(220)가 결합된 형태로 형성될 수 있다. 즉, 동공부(220)를 통해 검사부(300)가 통과되도록 할 수 있고, 상기 동공부(220)를 바디부(210)가 지지함으로써 검사부(300)의 통과 경로가 형성될 수 있다.
다만, 전술한 바와 같이 도 7 및 도 8에 도시된 분리막(200)의 형태는 예시적인 것일 뿐이므로 상기의 형태에 제한되는 것이 아니고, 본 발명의 분리막(200)은 검사부(300)가 챔버(100)들을 순차적으로 통과되도록 하기 위한 경로를 형성하고 챔버(100) 내 수용된 버퍼가 외부로 유출되지 않도록 하기 위한 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 검사부(300)가 분리막(200)을 통과하여 챔버(100)에서 믹싱이 이루어지는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 9를 참조하면, 도 8의 분리막(200)의 형태를 검사부(300)가 통과하여 챔버(100) 내에서 믹싱이 이루어지는 상태가 도시되어 있다. 즉, 검사부(300)가 분리막(200)의 동공부(220)에 위치하고 있으며, 이를 분리막(200)의 바디부(210)가 지지함으로써 검사부(300)의 추출부(330)를 통해 믹싱이 이루어질 때, 챔버(100) 내 수용된 버퍼가 역류하거나 챔버(100) 외부로 유출되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 검사부(300)를 통해챔버(100) 내에서 믹싱이 이루어지는 경우 추출부(330)가 상하좌우로 움직이거나 회전운동을 하게 되는데, 이러한 검사부(300)의 움직임이 있는 경우에도 믹싱이 유지되도록 하기 위해 바디부(210)는 유연한(flexible) 물질로 형성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치의 분리막(200)에 밴드부가 포함된 상태를 나타낸 예시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출장치의 분리막(200)에는 바디부(210)의 돌출된 부분을 감싸는 형태로 형성된 밴드부가 더 포함될 수 있다.
구체적으로, 밴드부는 바디부(210)에서 원기둥 형태로 형성된 부분을 감싸는 형태로 형성됨으로써, 검사부(300)가 상기 분리막(200)을 통과할 때 더욱 고정될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 검사부(300)가 동공부(220)에 위치하여 추출부(330)를 통해 믹싱이 이루어지는 경우에 검사부(300)와 분리막(200)이 고정되도록 보조함으로써 추출부(330)의 움직임에도 믹싱이 유지되도록 하고, 버퍼가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
다만, 밴드부 외에도 분리막(200)과 검사부(300)가 고정되도록 하는 보조적인 구성이 더 추가될 수 있으며, 상기 도 10과 같은 형태에 제한되는 것이 아니다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리막(200)의 동공부(220)에는 판막 혹은 패킹부재가 추가적으로 더 포함될 수 있다. 상기 판막은 예를 들면 알루미늄막으로 테이핑됨으로써 형성될 수 있고,이러한 판막을 통해 음압환경이 제공되어 버퍼의 챔버(100) 외 유출을 더욱 방지할 수 있다. 더불어 상기의 판막 혹은 패킹부재는 검사부(300)의 침투 시 자연스럽게 분해될 수 있으며, 분해되어 챔버(100)의 버퍼와 접촉되어도 유전체 추출에는 영향이 없도록 하기 위한 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로써, 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법이 제공될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법은 라이시스(lysis) 버퍼가 수용된 라이시스 챔버(110)에 시료(sample)를 주입시키는 단계, 라이시스 챔버(110)에 검사부(300)를 침투시켜 시료와 라이시스 버퍼를 믹싱(mixing) 하는 단계, 검사부(300)를 라이시스 챔버(110)로부터 분리막(200)을 통과하도록 하여 바인딩(binding) 버퍼가 수용된 바인딩 챔버(120)에 침투시키는 단계, 바인딩 챔버(120)에서 검사부(300)를 바인딩 버퍼와 믹싱하는 단계, 검사부(300)를 바인딩 챔버(120)로부터 분리막(200)을 통과하도록 하여 워싱(washing) 버퍼가 수용된 워싱 챔버(130)에 침투시키는 단계, 워싱 챔버(130)에서 검사부(300)를 워싱 버퍼와 믹싱하는 단계, 검사부(300)를 워싱 챔버(130)로부터 분리막(200)을 통과하도록 하여 일루션(elution) 버퍼가 수용된 일루션 챔버(140)에 침투시키는 단계 및 일루션 챔버(140)에서 검사부(300)를 일루션 버퍼와 믹싱함으로써 유전체를 추출해내는 단계가 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법에 있어서, 검사부(300)에는 양단에 개방부가 구비된 케이스(310) 및 케이스(310) 내부에서 케이스(310)의 길이방향으로 왕복이동이 가능한 몸체부(320)가 포함되고, 몸체부(320)에는 일측 단부에 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 된 복수개의 섬유(fabric)가 부착된 추출부(330) 및 몸체부(320)의 타측 단부에 구비되어 케이스(310)의 일 개방부에 노출되고, 사용자로부터 인가된 가압에 따라 몸체부(320)를 왕복이동시킴으로써 추출부(330)가 케이스(310)의 타 개방부로 출몰하도록 하기 위한 구동부(340)가 포함될 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법에 있어서, 섬유는 핵산 결합 물질이 균질하게 코팅되도록 하기 위한 코팅 물질이 먼저 코팅된 후 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예로써, 전술한 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 제공될 수 있다.
또한, 전술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이나 코드를 기록하는 기록 매체는, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 유전체 추출 장치에 있어서,
    상기 유전체 추출 장치의 내측에 일 방향으로 형성되어 버퍼(buffer)가 수용되는 복수개의 챔버(chamber)들;
    상기 장치의 일측 단면에 부착되거나 각각의 챔버 사이에 구비됨으로써 상기 버퍼가 상기 각각의 챔버의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 분리막; 및
    상기 분리막을 침투하여 상기 각각의 챔버 내에 순차적으로 위치할 수 있고, 상기 각각의 챔버 내에서 시료(sample)와 상기 버퍼가 믹싱(mixing)되도록 함으로써 유전체가 추출되도록 하는 검사부가 포함되는 것을 특징으로 하는 유전체 추출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사부에는 양단에 개방부가 구비된 케이스; 및
    상기 케이스 내부에서 상기 케이스의 길이방향으로 왕복이동이 가능한 몸체부가 포함되고,
    상기 몸체부에는 일측 단부에 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 된 복수개의 섬유(fabric)가 부착된 추출부; 및
    상기 몸체부의 타측 단부에 구비되어 상기 케이스의 일 개방부에 노출되고, 사용자로부터 인가된 가압에 따라 상기 몸체부를 왕복 이동시킴으로써 상기 추출부가 상기 케이스의 타 개방부로 출몰하도록 하기 위한 구동부가 포함되는 것을 특징으로 하는 유전체 추출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 핵산 결합 물질에는 실리카(SiO2), 이미다졸(imidazole), 폴리도파민(polydopamine) 및 poly(3,4-dihydroxy-L-phenylalanine) 중 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 유전체 추출 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 섬유는 상기 핵산 결합 물질이 균질하게 코팅되도록 하기 위한 코팅 물질이 먼저 코팅된 후 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 된 것을 특징으로 하는 유전체 추출 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 케이스의 외면에는 적어도 하나 이상의 돌기부가 더 포함되고,
    상기 돌기부는 상기 추출부 측에서부터 상기 구동부 측으로 갈수록 상기 케이스의 외면으로부터의 상기 돌기부의 높이가 점차 높아지는 경사진 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 추출 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 케이스의 외면에는 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 복수개의 표시부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유전체 추출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리막에는 상기 복수개의 챔버들의 배열 방향으로 돌출되어 원뿔형태로 형성된 바디부; 및
    상기 바디부의 중앙에 상기 검사부가 통과되도록 하기 위한 경로를 형성하는 동공부가 포함되는 것을 특징으로 하는 유전체 추출 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분리막에는 상기 바디부의 돌출된 부분을 감싸는 형태로 형성된 밴드부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유전체 추출 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 챔버들은 적어도 하나 이상의 라이시스(lysis) 버퍼, 바인딩(binding) 버퍼, 워싱(washing) 버퍼 및 일루션(elution) 버퍼가 수용된 챔버의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 유전체 추출 장치.
  10. 유전체 추출 장치를 이용한 유전체 추출 방법에 있어서,
    라이시스(lysis) 버퍼가 수용된 라이시스 챔버에 시료(sample)를 주입시키는 단계;
    상기 라이시스 챔버에 검사부를 침투시켜 상기 시료와 상기 라이시스 버퍼를 믹싱(mixing) 하는 단계;
    상기 검사부를 상기 라이시스 챔버로부터 분리막을 통과하도록 하여 바인딩(binding) 버퍼가 수용된 바인딩 챔버에 침투시키는 단계;
    상기 바인딩 챔버에서 상기 검사부를 상기 바인딩 버퍼와 믹싱하는 단계;
    상기 검사부를 상기 바인딩 챔버로부터 분리막을 통과하도록 하여 워싱(washing) 버퍼가 수용된 워싱 챔버에 침투시키는 단계;
    상기 워싱 챔버에서 상기 검사부를 상기 워싱 버퍼와 믹싱하는 단계;
    상기 검사부를 상기 워싱 챔버로부터 분리막을 통과하도록 하여 일루션(elution) 버퍼가 수용된 일루션 챔버에 침투시키는 단계; 및
    상기 일루션 챔버에서 상기 검사부를 상기 일루션 버퍼와 믹싱함으로써 유전체를 추출해내는 단계;가 포함되는 유전체 추출 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 검사부에는 양단에 개방부가 구비된 케이스;및
    상기 케이스 내부에서 상기 케이스의 길이방향으로 왕복이동이 가능한 몸체부;가 포함되고,
    상기 몸체부에는 일측 단부에 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질 된 복수개의 섬유(fabric)가 부착된 추출부; 및
    상기 몸체부의 타측 단부에 구비되어 상기 케이스의 일 개방부에 노출되고, 사용자로부터 인가된 가압에 따라 상기 몸체부를 왕복 이동시킴으로써 상기 추출부가 상기 케이스의 타 개방부로 출몰하도록 하기 위한 구동부가 포함되는 것을 특징으로 하는 유전체 추출 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 섬유는 상기 핵산 결합 물질이 균질하게 코팅되도록 하기 위한 코팅 물질이 먼저 코팅된 후 핵산 결합 물질이 코팅되거나 표면개질되는 것을 특징으로 하는 유전체 추출 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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