WO2022131498A1 - 분석 물질의 검출 시스템 및 이를 이용한 분석 물질의 검출 방법 - Google Patents
분석 물질의 검출 시스템 및 이를 이용한 분석 물질의 검출 방법 Download PDFInfo
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- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6482—Sample cells, cuvettes
Definitions
- the analyte may include a bisphenol-based material.
- the analyte detection method provides a system comprising an injection unit, an analyte-dependent selective separation unit, an analyte detection unit, and an absorption unit, wherein the analyte-dependent selective separation unit includes the fixing member and the aptamer It may include a binder, and may include injecting a sample for detecting an analyte into the injection unit.
- quantum dots are semiconductor nanoparticles, and may refer to particles having a characteristic of emitting different light depending on the size of the particle due to the quantum isolation effect.
- the light emitting material 211 is coupled to the first probe 212 , so that when an aptamer is present in the sample treatment solution injected into the injection unit, a light emitting signal is displayed to confirm the presence or absence of the aptamer in the solution. As the concentration of the aptamer increases, the luminescence signal increases, which means that the concentration of the analyte in the sample is high.
- Group 12-16 compounds include cadmium sulfide (CdS), cadmium selenide (CdSe), cadmium thelenide (CdTe), zinc sulfide (ZnS), zinc selenide (ZnSe), zinc thelenide (ZnTe), mercury sulfide ( HgS), Mercury Selenide (HgSe), Mercury Telenide (HgTe), Zinc Oxide (ZnO), Cadmium Oxide (CdO), Mercury Oxide (HgO), Cadmium Selenium Sulfide (CdSeS), Cadmium Selenium Telenide (CdSeTe), Cadmium Sulfide Telenide (CdSTe), Cadmium Zinc Sulfide (CdZnS), Cadmium Zinc Selenide (CdZnSe), Cadmium Sulfide Selenide (CdSSe), Cadmium Zinc Telenide (CdZnTe), Cadmium Mercury Sul
- the third probe 323 and the denatured material 322 may be fixed to the test region 320 by the bonding material 321 .
- the bonding material 321 may include a bonding material capable of bonding to the modified material 322 .
- the binding substance may include at least one of avidin, streptavidin, and neutraavidin.
- the binding substance may include an anti-DNP antibody capable of selectively binding to dinitrophenyl.
- the binding substance may include an anti-DIG antibody capable of selectively binding digoxigenin.
- the bonding material 321 does not have light-emitting properties.
- the first probe 212 binds to the second probe 313 of the test region 310 through the aptamer 610, and the first probe 212 ) is also coupled to the third probe 323 of the control region 320 to emit light in both the test region 310 and the control region 320 .
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Abstract
고정 부재 및 상기 고정 부재에 가역적으로 결합된 앱타머를 포함하고, 상기 앱타머는 서열번호 1 내지 서열번호 11 중 어느 하나로 표시되는 염기 서열을 갖는 것인, 분석 물질 검출용 시스템 및 이를 이용한 분석 물질 검출 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 분석 물질의 검출 시스템 및 이를 이용한 분석 물질의 검출 방법에 관한 것이다.
최근 산업 전반에 AI, 자동화 기술이 증가되면서 화학 물질에 대한 검출 기술이 요망되고 있다. 화학 물질 중에서도 유해 환경 물질인 비스페놀계 물질 등은 규제가 심화되고 있다.
유해 환경 물질을 검출하는 복수개의 방법 중에서 앱타머(aptamer)를 이용한 방법이 주목되고 있다. 앱타머는 단일 가닥의 염기 서열로 되어 있으며 유해 환경 물질과의 특이적인 결합에 의해 유해 환경 물질을 검출할 수 있다. 앱타머는 미량의 유해 환경 물질도 검출할 수 있어 검출 한계가 우수하다. 종래, 앱타머를 이용한 검출 방법에 있어서 앱타머 1종만을 사용하여야 하므로 검출에 있어서 통상적으로 사용되는 샌드위치(sandwitch) 방법을 사용할 수 없었다. 그래서, 유해 환경 물질에 특이적으로 결합된 앱타머를 간접적인 방법으로 검출할 수 밖에 없어 검출 민감도와 특이도가 매우 낮다는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-1971449호에 의하면 프탈레이트에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 앱타머(aptamer)를 기술하고 있다.
본 발명의 목적은 분석 물질을 지지체 등에 고정시키지 않고서도 시료 최초 상태에서 검출 가능하도록 할 수 있어 분석 민감도와 특이도를 높일 수 있는 검출 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 분석 물질의 검출 시스템이다.
1.분석 물질의 검출 시스템은 고정 부재 및 상기 고정 부재에 가역적으로 결합된 앱타머를 포함하고, 상기 앱타머는 서열번호 1 내지 서열번호 11 중 어느 하나로 표시되는 염기 서열을 갖는다.
2.1에서, 상기 고정 부재는 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드(rGO), 마그네틱 비드 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
3.1-2에서, 상기 분석 물질은 비스페놀계 물질을 포함할 수 있다.
4.1-3에서, 상기 분석 물질의 존재는 발광 시그널의 존재 또는 증가에 의해 확인될 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 분석 물질의 검출 방법이다.
5.분석 물질의 검출 방법은 본 발명의 분석 물질의 검출 시스템을 사용하는 단계를 포함한다.
6.5에서, 상기 분석 물질 검출 방법은 주입부, 분석 물질 의존성 선택적 분리부, 분석 물질 검출부 및 흡수부를 구비하는 시스템을 준비하고, 상기 주입부에 상기 고정 부재에 가역적으로 결합된 상기 앱타머와 분석 물질 검출용 시료를 접촉시켜 얻은 시료 처리 용액을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
7.5-6에서, 상기 분석 물질 검출 방법은 주입부, 분석 물질 의존성 선택적 분리부, 분석 물질 검출부 및 흡수부를 구비하는 시스템을 준비하고, 상기 분석 물질 의존성 선택적 분리부에는 상기 고정 부재 및 상기 앱타머의 결합체를 포함하고, 상기 주입부에 분석 물질 검출용 시료를 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 분석 물질을 지지체 등에 고정시키지 않고서도 시료 최초 상태에서 검출 가능하도록 할 수 있어 분석 민감도와 특이도를 높일 수 있는 검출 시스템 및 방법을 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 분석 물질 검출 시스템의 단면도이다.
도 2는 도 1의 분석 물질 검출 시스템의 작동 모식도이다.
도 3은 본 발명 다른 실시예에 따른 분석 물질 검출 시스템의 단면도이다.
도 4는 앱타머의 결합력 검증 결과이다.
본 명세서에서 "시료"는 액상 또는 고상이고, 사람을 포함하는 각종 동물 유래의 생물학적 공급원 시료, 각종 화학 제품 유래의 화학적 공급원 시료, 물, 토양, 공기 등의 각종 환경 유래의 환경 공급원 시료를 의미할 수 있다. 상기 시료는 근원으로부터 입수된 후 바로 본 발명의 검출 시스템에 적용될 수도 있거나 또는 입수된 후 전처리를 통해 본 발명의 분석 물질의 검출 시스템에 적용될 수도 있다.
상기 생물학적 공급원 시료는 항체, 항원 등의 단백질 등을 포함할 수 있다.
상기 화학적 공급원 시료는 비스페놀계 물질, 프탈레이트계 물질 등을 포함할 수 있다. 상기 비스페놀계 물질은 비스페놀 A(BPA) 등을 포함할 수 있다. 상기 프탈레이트계 물질은 치환 또는 비치환된 프탈릭산(phthalic acid) 에스테르를 의미하고, 프탈레이트계 물질은 디에틸헥실 프탈레이트(DEHP), 벤질부틸 프탈레이트(BBP), 디부틸 프탈레이트(DBP), 디이소부틸 프탈레이트(DIBP) 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 "발광 물질"은 양자점, 형광 물질, 인광 물질 등을 포함할 수 있다. 분석 물질의 존재는 발광 시그널의 존재 또는 증가에 의해 확인될 수 있다.
본 명세서에서 "양자점"은 반도체 나노 입자이며, 양자 고립 효과에 의해 입자의 크기에 따라 다른 빛을 발광하는 특성을 가지는 입자를 의미할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 분석 물질 검출용 시스템을 설명한다.
본 발명의 분석 물질 검출용 시스템은 고정 부재 및 상기 고정 부재에 가역적으로 결합된 앱타머를 포함하고, 상기 앱타머는 서열번호 1 내지 서열번호 11 중 어느 하나로 표시되는 염기 서열을 갖는다.
서열번호 1 내지 서열번호 11은 고정 부재에 가역적으로 결합 가능하고, 분석 물질에는 특이적으로 결합 가능하다. 서열번호 1 내지 서열번호 11은 분석 물질에 특이적으로 결합된 후에는 고정 부재로부터 해리될 수 있도록 설계된 것이다. 따라서, 본 발명의 시스템은 임의의 방법을 통해 분석 물질을 지지체 등에 고정시키지 않고서도 시료 최초 상태에서 검출 가능하도록 할 수 있어 분석 민감도와 특이도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 시스템은 하나의 앱타머만으로 분석 물질에 의해 해리되는 앱타먼의 존부만을 판단함으로써 분석 물질의 검출을 보다 쉽게 할 수 있다. 또한, 서열번호 1 내지 서열번호 11은 비스페놀계 물질 특히 비스페놀 A에 대해 높은 특이성으로 결합할 수 있어, 비스페놀계 물질의 분석 민감도와 특이도를 높일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 가역적 결합은 수소 결합, 반데르 발스 결합, 방향족 작용기 간의 스택 결합 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일 구체예에서, 고정 부재는 서열번호 1 내지 서열번호 11에 대해 가역적으로 결합될 수 있다면, 그 종류에 제한을 두지 않는다. 예를 들면, 고정 부재는 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드(rGO), 마그네틱 비드 중 1종 이상 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 특히, 환원된 그래핀 옥사이드는 π-π 비 가역적 공유 결합에 의해 서열번호 1 내지 서열번호 11에 결합될 수 있으며, 분석 물질 존재시 앱타머가 해리될 때 고정 부재로부터 앱타머의 해리 정도를 높여 분석 물질의 분석 민감도와 특이도를 높일 수 있다.
시료에 분석 물질이 존재하는 경우 앱타머는 분석 물질에 결합된 후 고정 부재로부터 해리된다. 그리고 나서, 해리된 앱타머를 분석함으로써 시료 중 분석 물질의 존부 및 함량을 분석할 수 있다. 해리된 앱타머는 분석 키트, 진단 키트 등의 키트, 측면 흐름 분석(lateral flow assay, LFA), QPCR(quantitative real time polymerase chaing reaction) 등을 포함하는 PCR, ELISA(enzyme linked lmmunosorbent assay), 바이오센서 등에 의해 분석될 수 있다.
이하, 측면 흐름 분석에 의한 분석 물질 검출 시스템을 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 분석 물질 검출용 시스템은 주입부(100), 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200), 분석 물질 검출부(300), 및 흡수부(400)를 구비할 수 있다.
주입부(100), 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200), 분석 물질 검출부(300) 및 흡수부(400)는 일체로 연결되어 있을 수 있다. 고정 부재에 가역적으로 결합된 앱타머와 분석 물질 검출용 시료를 접촉시켜 얻은 용액은 주입부(100)에 주입될 수 있다. 고정 부재에 가역적으로 결합된 앱타머와 분석 물질 검출용 시료를 접촉시켜 얻은 용액을 이하에서는 "시료 처리 용액"으로 명명한다.
주입부(100)로 주입된 시료 처리 용액은 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200), 분석 물질 검출부(300), 흡수부(400)를 순차적으로 이동됨으로써 분석될 수 있다. 상기 이동은 상기 시료 처리 용액 내에 포함된 액체 또는 주입부(100), 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200), 분석 물질 검출부(300), 흡수부(400) 내에 포함된 전개 시약에 의해 수행될 수 있다.
주입부(100), 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200), 분석 물질 검출부(300), 흡수부(400)는 동일 또는 이종의 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면 상기 물질은 다공성의 박막을 형성할 수 있는 물질로서, 예를 들면 나일론, 폴리에스테르, 셀룰로스, 폴리설폰, 폴리비닐리덴플루오라이드, 셀룰로스 아세테이트, 폴리우레탄, 유리 섬유, 니트로 셀룰로스 중 1종 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
주입부
주입부(100)는 시료 처리 용액이 주입되는 부분이다. 주입부(100)로 주입된 시료 처리 용액은 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200)로 이동함으로써 분석이 될 수 있다.
주입부(100)는 분석 물질의 검출 신뢰성을 높이기 위하여 상기 용액 중 불순물을 제거하는 여과부를 추가로 포함할 수도 있다.
분석 물질 의존성 선택적 분리부
분석 물질 의존성 선택적 분리부(200)는 제1프로브(212)와 발광 물질(211)의 결합체를 포함할 수 있다.
제1프로브(212)는 앱타머의 적어도 일부와 상보적인 결합을 할 수 있는 염기 서열을 갖는다. 따라서, 주입부에 주입된 시료 처리 용액에 해리된 앱타머가 존재하는 경우 제1프로브(212)는 앱타머와 상보적으로 결합할 수 있고 제1프로브(212)와 앱타머의 혼성화물은 분석 물질 검출부(300)로 이동하게 된다.
제1프로브(212)는 하기 상술되는 분석 물질 검출부(300) 중 테스트 영역(310)에 존재하는 제2프로브(313)의 적어도 일부와 상보적인 결합을 할 수 있는 염기 서열을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 주입부에 주입된 시료 처리 용액에 해리된 앱타머가 존재하지 않는 경우 제1프로브(212)와 발광 물질(211)의 결합체가 분석 물질 검출부(300) 중 테스트 영역(310)으로 이동하더라도 제1프로브(212)와 발광 물질(211)의 결합체는 제2프로브(313)와 결합하지 않으므로 분석 신뢰성을 높일 수 있다.
제1프로브(212)는 하기 상술되는 분석 물질 검출부(300) 중 대조군 영역(320)에 존재하는 제3프로브(323)의 적어도 일부와 상보적인 결합을 할 수 있는 염기 서열을 포함할 수 있다. 따라서, 주입부에 주입된 시료 처리 용액 용액에서 해리된 앱타머 존부에 관계없이 제1프로브(212)와 발광 물질(211)의 결합체가 분석 물질 검출부(300) 중 대조군 영역(320)으로 이동하면 제1프로브(212)와 발광 물질(211)의 결합체는 제3프로브(323)와 결합하여 발광함으로써 분석 신뢰성을 높일 수 있다.
제1프로브(212)는 앱타머의 서열, 제2프로브의 서열, 제3프로브의 서열을 참고하여 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 염기 서열이 설계될 수 있다. 예를 들면, 제1프로브(212)는 서열번호 12의 염기 서열(5'-GAACTGGCTGGCGGCTGATTTTTTTT-3')을 가질 수 있다.
발광 물질(211)은 제1 프로브(212)에 결합되어 있어, 주입부에 주입된 시료 처리 용액에 앱타머가 존재할 경우 발광 시그널을 나타내어 상기 용액 중 앱타머의 존부를 확인할 수 있게 한다. 앱타머의 농도가 증가할수록 발광 시그널이 증가하며, 이것은 시료 중 분석 물질의 농도가 높음을 의미한다.
발광 물질(211)은 양자점, 형광 물질, 인광 물질 등을 포함할 수 있다.
양자점은 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 포함할 수 있다. 양자점은 코어와 쉘만으로 구성될 수도 있으나, 코어와 쉘 사이에 안정층을 더 구비할 수도 있거나, 쉘의 외측 즉 코어와 대향하여 안정층을 더 구비할 수도 있거나 또는 쉘의 외측 즉 코어와 대향하여 리간드(또는 리간드층)을 더 구비할 수도 있다. 리간드층은 리간드가 차지하는 공간이 형성되는 층을 의미한다.
코어, 쉘, 안정층은 각각 12족-16족계 화합물, 13족-15족계 화합물, 14족-16족계 화합물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
12족-16족계 화합물은 카드뮴설파이드(CdS), 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴텔레나이드(CdTe), 징크설파이드(ZnS), 징크셀레나이드(ZnSe), 징크텔레나이드(ZnTe), 머큐리설파이드(HgS), 머큐리셀레나이드(HgSe), 머큐리텔레나이드(HgTe), 징크옥사이드(ZnO), 카드뮴옥사이드(CdO), 머큐리옥사이드(HgO), 카드뮴셀레늄설파이드(CdSeS), 카드뮴셀레늄텔레나이드(CdSeTe), 카드뮴설파이드텔레나이드(CdSTe), 카드뮴징크설파이드(CdZnS), 카드뮴징크셀레나이드(CdZnSe), 카드뮴설파이드셀레나이드(CdSSe), 카드뮴징크텔레나이드(CdZnTe), 카드뮴머큐리설파이드(CdHgS), 카드뮴머큐리셀레나이드(CdHgSe), 카드뮴머큐리텔레나이드(CdHgTe), 징크셀레늄설파이드(ZnSeS), 징크셀레늄텔레나이드(ZnSeTe), 징크설파이드텔레나이드(ZnSTe), 머큐리셀레늄설파이드(HgSeS), 머큐리셀레늄텔레나이드(HgSeTe), 머큐리설파이드텔레나이드(HgSTe), 머큐리징크설파이드(HgZnS), 머큐리징크셀레나이드(HgZnSe), 카드뮴징크옥사이드(CdZnO), 카드뮴머큐리옥사이드(CdHgO), 징크머큐리옥사이드(ZnHgO), 징크셀레늄옥사이드(ZnSeO), 징크텔레늄옥사이드(ZnTeO), 징크설파이드옥사이드(ZnSO), 카드뮴셀레늄옥사이드(CdSeO), 카드뮴텔레늄옥사이드(CdTeO), 카드뮴설파이드옥사이드(CdSO), 머큐리셀레늄옥사이드(HgSeO), 머큐리텔레늄옥사이드(HgTeO), 머큐리설파이드옥사이드(HgSO), 카드뮴징크셀레늄설파이드(CdZnSeS), 카드뮴징크셀레늄텔레나이드(CdZnSeTe), 카드뮴징크설파이드텔레나이드(CdZnSTe), 카드뮴머큐리셀레늄설파이드(CdHgSeS), 카드뮴머큐리셀레늄텔레나이드(CdHgSeTe), 카드뮴머큐리설파이드텔레나이드(CdHgSTe), 머큐리징크셀레늄설파이드(HgZnSeS), 머큐리징크셀레늄텔레나이드(HgZnSeTe), 머큐리징크설파이드텔레나이드(HgZnSTe), 카드뮴징크셀레늄옥사이드(CdZnSeO), 카드뮴징크텔레늄옥사이드(CdZnTeO), 카드뮴징크설파이드옥사이드(CdZnSO), 카드뮴머큐리셀레늄옥사이드(CdHgSeO), 카드뮴머큐리텔레늄옥사이드(CdHgTeO), 카드뮴머큐리설파이드옥사이드(CdHgSO), 징크머큐리셀레늄옥사이드(ZnHgSeO), 징크머큐리텔레늄옥사이드(ZnHgTeO) 및 징크머큐리설파이드옥사이드(ZnHgSO) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
13족-15족계 화합물은 갈륨포스포러스(GaP), 갈륨아세나이드(GaAs), 갈륨안티모니(GaSb), 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄포스포러스(AlP), 알루미늄아세나이드(AlAs), 알루미늄안티모니(AlSb), 알루미늄나이트라이드(AlN), 인듐포스포러스(InP), 인듐아세나이드(InAs), 인듐안티모니(InSb), 인듐나이트라이드(InN), 갈륨포스포러스아세나이드(GaPAs), 갈륨포스포러스안티모니(GaPSb), 갈륨포스포러스나이트라이드(GaPN), 갈륨아세나이드나이트라이드(GaAsN), 갈륨안티모니나이트라이드(GaSbN), 알루미늄포스포러스아세나이드(AlPAs), 알루미늄포스포러스안티모니(AlPSb), 알루미늄포스포러스나이트라이드(AlPN), 알루미늄아세나이드나이트라이드(AlAsN), 알루미늄안티모니나이트라이드(AlSbN), 인듐포스포러스아세나이드(InPAs), 인듐포스포러스안티모니(InPSb), 인듐포스포러스나이트라이드(InPN), 인듐아세나이드나이트라이드(InAsN), 인듐안티모니나이트라이드(InSbN), 알루미늄갈륨포스포러스(AlGaP), 알루미늄갈륨아세나이드(AlGaAs), 알루미늄갈륨안티모니(AlGaSb), 알루미늄갈륨나이트라이드(AlGaN), 알루미늄아세나이드나이트라이드(AlAsN), 알루미늄안티모니나이트라이드(AlSbN), 인듐갈륨포스포러스(InGaP), 인듐갈륨아세나이드(InGaAs), 인듐갈륨안티모니(InGaSb), 인듐갈륨나이트라이드(InGaN), 인듐아세나이드나이트라이드(InAsN), 인듐안티모니나이트라이드(InSbN), 알루미늄인듐포스포러스(AlInP), 알루미늄인듐아세나이드(AlInAs), 알루미늄인듐안티모니(AlInSb), 알루미늄인듐나이트라이드(AlInN), 알루미늄아세나이드나이트라이드(AlAsN), 알루미늄안티모니나이트라이드(AlSbN), 알루미늄포스포러스나이트라이드(AlPN), 갈륨알루미늄포스포러스아세나이드(GaAlPAs), 갈륨알루미늄포스포러스안티모니(GaAlPSb), 갈륨인듐포스포러스아세나이드(GaInPAs), 갈륨인듐알루미늄아세나이드(GaInAlAs), 갈륨알루미늄포스포러스나이트라이드(GaAlPN), 륨알루미늄아세나이드나이트라이드(GaAlAsN), 갈륨알루미늄안티모니나이트라이드(GaAlSbN), 갈륨인듐포스포러스나이트라이드(GaInPN), 갈륨인듐아세나이드나이트라이드(GaInAsN), 갈륨인듐알루미늄나이트라이드(GaInAlN), 갈륨안티모니포스포러스나이트라이드(GaSbPN), 갈륨아세나이드포스포러스나이트라이드(GaAsPN), 갈륨아세나이드안티모니나이트라이드(GaAsSbN), 갈륨인듐포스포러스안티모니(GaInPSb), 갈륨인듐포스포러스나이트라이드(GaInPN), 갈륨인듐안티모니나이트라이드(GaInSbN), 갈륨포스포러스안티모니나이트라이드(GaPSbN), 인듐알루미늄포스포러스아세나이드(InAlPAs), 인듐알루미늄포스포러스나이트라이드(InAlPN), 인듐포스포러스아세나이드나이트라이드(InPAsN), 인듐알루미늄안티모니나이트라이드(InAlSbN), 인듐포스포러스안티모니나이트라이드(InPSbN), 인듐아세나이드안티모니나이트라이드(InAsSbN) 및 인듐알루미늄포스포러스안티모니(InAlPSb) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
14족-16족계 화합물은 틴옥사이드(SnO), 틴설파이드(SnS), 틴셀레나이드(SnSe), 틴텔레나이드(SnTe), 리드설파이드(PbS), 리드셀레나이드(PbSe), 리드텔레나이드(PbTe), 저마늄옥사이드(GeO), 저마늄설파이드(GeS), 저마늄셀레나이드(GeSe), 저마늄텔레나이드(GeTe), 틴셀레늄설파이드(SnSeS), 틴셀레늄텔레나이드(SnSeTe), 틴설파이드텔레나이드(SnSTe), 리드셀레늄설파이드(PbSeS), 리드셀레늄텔레나이드(PbSeTe), 리드설파이드텔레나이드(PbSTe), 틴리드설파이드(SnPbS), 틴리드셀레나이드(SnPbSe), 틴리드텔레나이드(SnPbTe), 틴옥사이드설파이드(SnOS), 틴옥사이드셀레나이드(SnOSe), 틴옥사이드텔레나이드(SnOTe), 저마늄옥사이드설파이드(GeOS), 저마늄옥사이드셀레나이드(GeOSe), 저마늄옥사이드텔레나이드(GeOTe), 틴리드설파이드셀레나이드(SnPbSSe), 틴리드셀레늄텔레나이드(SnPbSeTe) 및 틴리드설파이드텔레나이드(SnPbSTe) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
코어의 직경은 1 nm 내지 6 nm, 구체적으로 1.2 nm 내지 5 nm, 더욱 구체적으로 2 nm 내지 5 nm일 수 있다. 상기의 범위에서 안정층을 2 이상 포함할 수 있고, 양자점의 광학적 효율이 우수한 장점이 있다.
쉘의 두께는 0.5 nm 내지 10 nm, 구체적으로 0.5 nm 내지 8 nm, 더욱 구체적으로 0.5 nm 내지 6 nm일 수 있다. 상기의 범위에서 양자점의 안정성이 높아지는 있다. 상기 쉘은 2 이상의 쉘을 포함할 수 있다.
안정층은 양자점에 1층으로 포함될 수도 있으나, 2개 이상의 층으로 포함될 수도 있다. 즉, 코어와 쉘 사이에 제1안정층을 포함하고, 쉘의 외측에 제2안정층을 포함할 수 있다. 또는 코어와 쉘, 및 쉘의 외층에 쉘로부터 제1안정층, 제2안정층을 포함할 수 있다.
리간드(또는 리간드층)는 수용성 리간드, 지용성 리간드 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
지용성 리간드는 트리-n-옥틸포스핀옥사이드(tri-n-octylphosphine oxide), 데실아민(decylamine), 디데실아민(didecylamine), 트리데실아민(tridecylamine), 테트라데실아민(tetradecylamine), 펜타데실아민(pentadecylamine), 헥사데실아민(hexadecylamine), 옥타데실아민(octadecylamine), 운데실아민(undecylamin), 디옥타데실아민(dioctadecylamine), N,N-디메틸데실아민(N,N-dimethyldecylamine), N,N-디메틸도데실아민(N,N-dimethyldodecylamine), N,N-디메틸헥사데실아민(N,N-dimethylhexadecylamine), N,N-디메틸테트라데실아민(N,N-dimethyltetradecylamine), N,N-디메틸트리데실아민(N,N-dimethyltridecylamine), N,N-디메틸운데실아민(N,N-dimethylundecylamine), N-데실아민(N-decylamine), N-메틸옥타데실아민(N-methyloctadecylamine), 디도데실아민(didodecylamine), 트리도데실아민(tridodecylamine), 사이클로도데실아민(cyclododecylamine), N-메틸도데실아민(N-methyldodecylamine), 트리옥틸아민(trioctylamine), 라우르산(lauric acid), 팔미트산(palmiticacid), 올레산(oleic acid), 스테아르산(stearic acid), 미리스트산(myristicacid), 엘라이드산(elaidic acid), 아라킨산(eicosanoic acid), 헨에이코산산(heneicosanoic acid), 트리코산산(tricosanoic acid), 도코사노산(docosanoic acid), 테트라코사논산(tetracosanoic acid), 헥사코사논산(hexacosanoic acid), 헵타코사논산(heptacosanoic acid), 옥타코사논산(octacosanoic acid) 및 시스-13-도코세논산(cis-13-docosenoic acid) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
수용성 리간드는 실리카, PEG(polyethylene glycol), 머캡토 프로피온산(MPA), 시스테아민(cysteamine), 메르캡토 아세트산(mercapto-acetic acid), 머캡토 운데카놀(mercapto-undecanol), 2-머캡토 에탄올(2-mercapto-ethanol), 1-티오-글리세롤(1-thio glycerol), 데옥시리보뉴클레익 에시드 (DNA), 머캡토 아세트산(mercapto acetic acid), 머캡토 운데카노산(mercapto-undecanoic acid), 1-머캡토-6-페닐 헥산 (1-mercapto-6-phenyl-hexane), 1,16-디머캡토-헥사데칸(1,16-dimecapto-hexadecane), 18-머캡토-옥타데실아민(18-mercapto-octadecyl amine), 트리옥틸포스핀(tri-octyl phosphine), 6-머캡토-헥산(6-mercapto-hexane), 6-머캡토-헥사노익 산(6-mercapto-hexanoic acid), 16-머캡토-헥사데카노익 산(16-mercapto-hexadecanoic acid), 18-머캡토-옥타데실아민(18-mercapto-octadecyl amine), 6-머캡토-헥실아민(6-mercapto-hexyl amine) 또는 8-히드록시-옥틸티올(8-hydroxy-octylthiol), 1-싸이오-글리세롤(1-thio-glycerol), 머캡토 아세트산(mercapto-acetic acid), 머캡토운데카노산(mercapto-undecanoic acid), 하이드록사메이트(hydroxamate), 하이드록사믹 산의 유도체 및 에틸렌디아민(ethylene diaminie) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
양자점은 평균 입경이 6 내지 30nm, 구체적으로 6 내지 20nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 광학 특성이 우수한 장점이 있을 수 있다.
양자점에서, 코어는 카드뮴, 셀레늄을 포함할 수 있다. 쉘 및 안정층은 각각 카드뮴, 셀레늄, 아연, 황 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 코어, 쉘 및 안정층은 각각 카드뮴을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 양자점은 코어로 갈수록 카드뮴 또는 셀레늄의 함량(몰%)이 증가할 수 있다.
양자점은 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 제조될 수 있으며, 보다 상세한 내용은 양자점 관련하여 알려진 종래 기술에 따른다.
일 구체예에서, 양자점은 CdSe 및 ZnS로 이루어진 것일 수 있다.
제1프로브(212)는 단일 가닥의 DNA 염기 서열로서, 제1프로브(212)와 발광 물질(211)을 결합시키는 방법은 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 사용하여 수행될 수 있다.
분석 물질 검출부
분석 물질 검출부(300)는 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200)로부터 이동된 시료 처리 용액 중 앱타머의 존부를 검출하는 부분이다.
즉, 분석 물질 검출부(300)는 앱타머를 캡쳐(capture)하는 제2 프로브(313)를 포함함으로써 시료 처리 용액 중 해리된 앱타머가 존재하고 있음을 확인할 수 있게 한다. 이것은 테스트 영역(310)에서 수행된다. 또한, 분석 물질 검출부(300)는 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200)로부터 이동된 제1프로브(212)와 발광 물질(211)의 결합체를 통해 분석이 제대로 되었음을 보증함으로써 분석 신뢰성을 확보할 수 있게 한다. 이것은 대조군 영역(320)에서 수행된다.
분석 물질 검출부(300)에는 테스트 영역(310)과 대조군 영역(320)이 형성되어 있을 수 있다. 시료 처리 용액은 분석 물질 검출부(300)에서 테스트 영역(310), 대조군 영역(320)의 순서로 전개될 수 있다.
테스트 영역(310)은 시료 처리 용액 중 해리된 앱타머가 존재하는지 여부 및 존재한다면 그 정도(예: 농도)를 발광 등을 통한 시그널의 존부 및 시그널의 크기에 의해 확인할 수 있게 한다.
테스트 영역(310)은 변성 물질(312)에 결합된 제2프로브(313)를 포함할 수 있다.
제2프로브(313)는 해리된 앱타머의 적어도 일부와 상보적인 결합을 할 수 있는 염기 서열을 갖는다. 따라서, 주입부에 주입된 시료 처리 용액에 해리된 앱타머가 존재할 경우, 제2프로브(313)는 해리된 앱타머와 상보적으로 결합할 수 있다. 앱타머는 제1프로브(212)와 발광 물질(211)에 이미 결합되어 있어, 주입부에 주입된 시료 처리 용액에 앱타머가 존재하는 경우, 발광 등을 통한 시그널에 의해 해리된 앱타머의 존부를 확인할 수 있다.
제2프로브(313)은 제1프로브(212)의 적어도 일부와 상보적인 결합을 할 수 있는 염기 서열을 갖지 않는다. 이것은 시료 처리 용액 중 앱타머가 존재하지 않을 경우의 분석 신뢰성을 높인다.
제2프로브(313)는 앱타머의 서열, 제1프로브의 서열을 참고하여 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 염기 서열이 설계될 수 있다. 예를 들면, 제2프로브(313)는 서열번호 13의 염기 서열(5'-TTTTTTTTCTCTGTGGTGCTCTGGTC-3')을 가질 수 있다.
변성 물질(312)은 제2프로브(313)를 테스트 영역(310)에 고정시키도록 제2프로브(313)를 변성시키는 물질을 포함할 수 있다. 변성 물질(312)은 비오틴(biotin), 디니트로페닐(dinitrophenyl, DNP), 디곡시게닌(digoxigenin, DIG) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 변성 물질로서는 비오틴을 포함할 수 있다.
제2프로브(313)와 변성 물질(312)은 결합 물질(311)에 의해 테스트 영역(310)에 고정될 수 있다. 결합 물질(311)은 변성 물질(312)과 결합할 수 있는 결합 물질을 포함할 수 있다. 변성 물질이 비오틴인 경우, 결합 물질은 아비딘, 스트렙트아비딘, 뉴트라아비딘 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 변성 물질이 디니트로페닐인 경우, 결합 물질은 디니트로페닐과 선택적으로 결합할 수 있는 항-DNP 항체를 포함할 수 있다. 변성 물질이 디곡시게닌인 경우, 결합 물질은 디곡시게닌과 선택적으로 결합할 수 있는 항-DIG 항체를 포함할 수 있다. 결합 물질(311)은 발광 특성을 갖지 않는다.
대조군 영역(320)은 주입부(100)에 주입된 시료 처리 용액이 대조군 영역(320)까지 이동하였음을 확인하게 하여 분석이 완료되었음을 알려주고 분석 신뢰성을 높일 수 있다.
대조군 영역(320)은 변성 물질(322)에 결합된 제3프로브(323)를 포함할 수 있다.
제3프로브(323)는 제1프로브(212)의 적어도 일부와 상보적인 결합을 할 수 있는 염기 서열을 갖는다. 따라서, 주입부에 주입된 시료 처리 용액이 테스트 영역(310)과 대조군 (320)을 통해 이동하고 제1프로브(212)와 제3프로브(323) 간의 혼성화를 통해 분석이 완료되었음을 알려준다. 상기 혼성화는 제1프로브(212)에 결합된 발광 물질(211)에 의해 나오는 발광 등의 시그널을 통해 알 수 있다.
제3프로브(323)는 제1프로브의 서열을 참고하여 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 염기 서열이 설계될 수 있다. 예를 들면, 제3프로브(323)는 서열번호 14의 염기 서열(5'-AAAAAAAATCAGCCGCCAGCCAGTTC-3')을 가질 수 있다.
변성 물질(322)은 제3프로브(323)를 테스트 영역(320)에 고정시키도록 제2프로브(313)를 변성시키는 물질을 포함할 수 있다. 변성 물질(322)은 비오틴(biotin), 디니트로페닐(dinitrophenyl, DNP), 디곡시게닌(digoxigenin, DIG) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 변성 물질로서는 비오틴을 포함할 수 있다.
제3프로브(323)와 변성 물질(322)은 결합 물질(321)에 의해 테스트 영역(320)에 고정될 수 있다. 결합 물질(321)은 변성 물질(322)과 결합할 수 있는 결합 물질을 포함할 수 있다. 변성 물질이 비오틴인 경우, 결합 물질은 아비딘, 스트렙트아비딘, 뉴트라아비딘 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 변성 물질이 디니트로페닐인 경우, 결합 물질은 디니트로페닐과 선택적으로 결합할 수 있는 항-DNP 항체를 포함할 수 있다. 변성 물질이 디곡시게닌인 경우, 결합 물질은 디곡시게닌과 선택적으로 결합할 수 있는 항-DIG 항체를 포함할 수 있다. 결합 물질(321)은 발광 특성을 갖지 않는다.
흡수부
흡수부(400)는 분석 물질 검출부(300)로부터 이동된 시료 처리 용액이 추가로 이동되도록 함으로써 분석을 완료하도록 하는 부분이다.
도 2를 참조하여, 도 1의 분석 물질 검출 시스템의 작동을 설명한다.
도 2를 참조하면, (a)는 분석 물질이 함유되지 않은 시료와 고정 부재에 가역적으로 결합된 앱타머를 접촉시켜 얻은 용액(500)이 주입되는 경우이고, (b)는 분석 물질이 함유된 시료와 고정 부재에 가역적으로 결합된 앱타머를 접촉시켜 얻은 용액(600)이 주입될 경우 검출 시스템의 작동 모식도이다. 용액(600)에는 해리된 앱타머(610)가 함유되어 있다.
도 2의 (a)를 참조하면, 용액(500)은 주입부(100)를 통과하고 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200), 분석 물질 검출부(300)의 테스트 영역(310), 대조군 영역(320)을 순차적으로 이동한 다음, 흡수부(400)를 최종적으로 통과하면서 이동하게 된다.
시료(500)는 해리된 앱타머를 함유하고 있지 않으므로, 제1프로브(212)는 대조군 영역(320)의 제3프로브(323)에만 결합되어, 테스트 영역(310)에서는 발광하지 않고, 대조군 영역(320)에서만 발광한다.
도 2의 (b)를 참조하면, 용액(600)은 주입부(100)를 통과하고 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200), 분석 물질 검출부(300)의 테스트 영역(310), 대조군 영역(320)을 순차적으로 이동한 다음, 흡수부(400)를 최종적으로 통과하면서 이동하게 된다.
용액(600)은 앱타머(610)를 함유하고 있으므로, 제1프로브(212)는 앱타머(610)를 통해 테스트 영역(310) 중 제2프로브(313)에 결합하고, 제1프로브(212)는 대조군 영역(320)의 제3프로브(323)에도 결합되어, 테스트 영역(310)과 대조군 영역(320)에서 모두에서 발광하게 된다.
분석 물질 검출 시스템은 발광을 위해 도 1, 도 2에서 도시되지 않았지만, 광 조사 유닛을 추가로 포함할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명 다른 실시예에 따른 분석 물질 검출 시스템을 설명한다.
도 3을 참조하면, 분석 검출용 시스템은 시료 주입부(100'), 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200'), 분석 물질 검출부(300'), 및 흡수부(400')를 구비한다.
도 3의 분석 물질 검출용 시스템은 분석 물질이 함유된 시료가 상기 시스템에 주입된다는 점에서 도 1의 분석 물질 검출용 시스템과 다르다.
시료 주입부(100'), 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200'), 분석 물질 검출부(300'), 시료 흡수부(400')는 일체로 연결되어 있을 수 있다. 이를 통해, 시료 주입부(100')로 주입된 시료가 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200'), 분석 물질 검출부(300'), 시료 흡수부(400')를 순차적으로 이동함으로써 분석 신뢰성을 높일 수 있다. 상기 이동은 상기 시료 내에 포함된 액체 또는 시료 주입부(100'), 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200'), 분석 물질 검출부(300'), 시료 흡수부(400') 내에 포함된 전개 시약에 의해 수행될 수 있다.
시료 주입부(100'), 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200'), 분석 물질 검출부(300'), 시료 흡수부(400')는 동일 또는 이종의 물질로 형성될 수 있다. 이에 대해서는 상기에서 상세하게 기술된 바와 동일하다.
시료 주입부
시료 주입부(100')는 분석 물질을 함유하는 시료가 주입되는 부이다. 시료 주입부(100')로 주입된 시료는 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200')로 이동함으로써 분석이 될 수 있다.
시료 주입부(100')는 분석 물질의 검출 신뢰성을 높이기 위하여 시료 중 불순물을 제거하는 여과부를 추가로 포함할 수도 있다.
분석 물질 의존성 선택적 분리부
분석 물질 의존성 선택적 분리부(200')는 고정 부재(210) 및 앱타머(610)와 발광 물질(211)의 결합체를 포함한다.
앱타머(610)와 발광 물질(211)의 결합체는 앱타머(610)를 매개로 고정 부재(210)에 가역적으로 결합되어 있다. 여기에서 "가역적으로 결합"은 상기에서 설명된 바와 동일하다.
분석 물질 의존성 선택적 분리부(200')는 분석 물질의 존재 및 부존재에 따라 앱타머(610)와 발광 물질(211)의 결합체가 고정 부재(210)로부터 선택적으로 탈착 및 부착되도록 함으로써 분석 물질의 존재 여부를 빨리 확인할 수 있어 종래 검출 시스템 대비 단계수를 줄일 수 있다. 분석 물질의 존재하는지 여부는 분석 물질 검출부(300')에서 발광 시그널의 존재 및 증가 여부에 따라 확인만 하면 된다.
고정 부재(210), 앱타머(610) 및 발광 물질(211)은 상기에서 설명된 바와 동일하다.
본 발명의 분석 물질 검출용 시스템에서는 시료 중 분석 물질의 존재 여부가 분석 물질 의존성 선택적 분리부에서 결정된다. 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200')에서는 분석 물질에 특이적으로 결합하는 앱타머 및 대조군 영역을 위한 서열만 존재한다. 따라서, 시료 중 분석 물질의 존재 여부를 보다 정확하고 빨리 알 수 있다.
고정 부재(210)에는 앱타머(610)와 발광 물질(211)의 결합체 이외에, 발광 물질(211)과 제4프로브(214)의 결합체가 추가적으로 가역적으로 결합될 수 있다.
제4프로브(214)은 분석 물질에 특이적으로 결합하지는 않는다. 대신에, 제4프로브(214)은 시료가 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200'), 분석 물질 검출부(300'), 시료 흡수부(400')를 이동하였음을 보증함으로써 분석 신뢰성을 높일 수 있다. 제4프로브(214)는 고정 부재(210)에 가역적으로 결합되거나 또는 고정 부재(210)로부터 분리된 상태로 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200')에 포함될 수 있다.
분석 물질 검출부
분석 물질 검출부(300')는 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200')로부터 이동된 앱타머(610)와 발광 물질(211)의 결합체를 통해 분석 물질의 존재를 확인하게 할 수 있다. 즉, 분석 물질 검출부(300')는 분석 물질과 결합된 앱타머(610)를 캡쳐(capture)하는 제5프로브(314)를 포함함으로써 시료 중 분석 물질이 존재하고 있음을 확인할 수 있게 한다.
또한, 분석 물질 검출부(300')는 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200')로부터 이동된 제4프로브(214)와 발광 물질(211)의 결합체를 통해 분석이 제대로 되었음을 보증함으로써 분석 신뢰성을 확보할 수 있게 한다.
분석 물질 검출부(300')에는 테스트 영역(310')과 대조군 영역(320')이 형성되어 있다. 테스트 영역(310)은 앱타머(610)와 발광 물질(211)의 결합체로부터 유래되는 발광 시그널의 존재 또는 대조군 영역(320') 대비 발광 시그널의 증가에 의해 분석 물질의 존재 및 농도를 알려준다.
대조군 영역(320')은 제4프로브(214)와 발광 물질(211)의 결합체로부터 유래되는 발광 시그널의 존재로 인하여 분석이 완료되었음을 알려준다. 이를 위하여, 대조군 영역(320')은 테스트 영역(310') 대비 분석 물질 의존성 선택적 분리부(200')로부터 떨어져 있다.
테스트 영역(310')은 앱타머(610)의 적어도 일부와 상보적 결합할 수 있는 제5프로브(314)를 포함한다. 이를 통해, 시료 중 앱타머 존재시 발광 시그널을 통해 앱타머의 존재를 확인할 수 있게 한다. 제5프로브(314)는 제4프로브(214)의 적어도 일부와 상보적인 결합을 할 수 있는 염기 서열을 갖지 않는다. 이를 통해, 분석 신뢰성을 높일 수 있다.
제5프로브(314)는 앱타머 및 제4프로브의 서열을 참고하여 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 염기 서열이 설계될 수 있다.
제5프로브(314)는 변성 물질(312) 및 결합 물질(311)에 의해 테스트 영역(310')에 고정되어 있다. 변성 물질(312) 및 결합 물질(311)은 각각 상기에서 설명된 바와 동일하다.
대조군 영역(320')은 제4프로브(214)의 적어도 일부와 상보적 결합할 수 있는 제6프로브(324)를 포함한다. 제6프로브(324)는 변성 물질(322) 및 결합 물질(321)에 의해 대조군 영역(320')에 고정되어 있다. 변성 물질(322) 및 결합 물질(321)은 각각 상기에서 설명된 바와 동일하다. 제6프로브(324)는 제4프로브의 서열을 참고하여 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 염기 서열이 설계될 수 있다.
시료 흡수부
시료 흡수부(400')는 분석 물질 검출부(300')로부터 이동된 시료가 추가로 이동되도록 함으로써 분석을 완료하도록 하는 부분이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 분석 물질의 검출 방법을 설명한다.
본 발명의 분석 물질의 검출 방법은 본 발명의 분석 물질용 검출 시스템을 사용하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 분석 물질의 존부를 분석하고자 하는 시료를 분석 물질용 시스템 중 시료 주입부에 주입하고, 상기 분석 물질용 시스템을 소정의 조건 하에 방치하고, 광 조사 유닛을 조사하여 발광 물질로부터 발광 유무를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
분석 물질 검출 방법은 주입부, 분석 물질 의존성 선택적 분리부, 분석 물질 검출부 및 흡수부를 구비하는 시스템을 준비하고, 상기 고정 부재에 가역적으로 결합된 상기 앱타머와 분석 물질 검출용 시료를 접촉시켜 얻은 용액을 상기 주입부에 주입하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 관련하여 상기 분석 물질 검출용 시스템에서 설명된 내용에 따라 수행될 수 있다. 주입부, 분석 물질 의존성 선택적 분리부, 분석 물질 검출부 및 흡수부는 도 1에서 설명된 내용에서 동일하게 적용될 수 있다.
분석 물질 검출 방법은 주입부, 분석 물질 의존성 선택적 분리부, 분석 물질 검출부 및 흡수부를 구비하는 시스템을 준비하고, 상기 분석 물질 의존성 선택적 분리부에는 상기 고정 부재 및 상기 앱타머의 결합체를 포함하고, 분석 물질이 함유된 시료를 주입부에 주입하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 관련하여 상기 분석 물질 검출용 시스템에서 설명된 내용에 따라 수행될 수 있다. 주입부, 분석 물질 의존성 선택적 분리부, 분석 물질 검출부 및 흡수부는 도 3에서 설명된 내용에서 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 분석 물질의 검출 방법은 앱타머를 비롯하여 각종 핵산 서열의 상보적인 결합을 이용한다. 따라서, 시료 주입부에 시료를 주입한 후 상기 상보적인 결합이 용이하도록 하기 위하여 분석 물질용 검출 시스템을 소정의 조건 하에 방치할 수 있다. 상기 조건은 당업자에게 알려진 통상의 방법에 따라 적절하게 수행될 수 있다.
본 발명의 방법은 분석 물질용 검출 시스템을 소정의 조건 하에 방치한 후 시료 주입부, 분석 물질 의존성 선택적 분리부, 분석 물질 검출부, 분석 물질 흡수부를 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 세척액은 당업자에게 알려진 통상의 종류를 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 1: 분석 물질의 검출을 위한 앱타머 발굴
분석 물질로 비스페놀 A를 선정하였다. 비드에 고정된 비스페놀 A에 대한 앱타머를 발굴하기 위해 라이브러리를 IDTDNA社로부터 합성하여 구입하였다. 라이브러리를 증폭하기 위한 프라이머로 (1) Forward 5'-TCAGCCGCCAGCCAGTTC-3'(서열번호: 15), (2) Reverse 5'- CTCTGTGGTGCTCTGGTC -3' (서열번호: 16)를 제작하여 사용하였다. 결합에 사용된 buffer는 1X PBST pH7.5에 MgCl2가 5mM와 1% EtOH이 첨가된 용액을 사용하여 진행하였다. SELEX 8round를 진행하였고 염기 서열 분석을 통해 하기 표 1의 서열번호 1 내지 서열번호 11의 앱타머의 염기 서열을 얻었다.
| 서열번호 | 염기 서열(5' → 3') |
| 서열번호 1 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCGGTGATGTGGATTTTTAACGTTGAGGAACCATTGTTATATTTAGCTGCCGA GACCAGAGCACCACAGAG |
| 서열번호 2 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCGCTCCATTGCACAAAAGCGCTTTGTGACAGAGGTTGGTTG GACCAGAGCACCACAGAG |
| 서열번호 3 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCTCCGAGCCAAGCGTCGGACGTGTGACGACCCTTAAGCGTA GACCAGAGCACCACAGAG |
| 서열번호 4 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCATCCCGAGCATGGTGTTGATGGACGCCCAATGCATTGCGT GACCAGAGCACCACAGAG |
| 서열번호 5 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCAACCGCCCACACAACCCCTCACACCGGAAATAAAGACAG GACCAGAGCACCACAGAG |
| 서열번호 6 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCGAACCCAACCGGCCTAGAGAGTCCCTCTTTAGCCACTGA GACCAGAGCACCACAGAG |
| 서열번호 7 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCAGCCGCGAGGCCAACTCTTTCTCATGAGCGGCACTGGGTG GACCAGAGCACCACAGAG |
| 서열번호 8 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCGGGTGCCAACTGGCCAATTTTGTAATACGAGCTGGCGGTT GACCAGAGCACCACAGAG |
| 서열번호 9 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCACCTCCATGCGACTACCCCCGTATATGTCGGCTCCGACTA GACCAGAGCACCACAGAG |
| 서열번호 10 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCAACTCCCCGGTGGCCATCCTTTATGTTCAACGGCGTATCT GACCAGAGCACCACAGAG |
| 서열번호 11 | TCAGCCGCCAGCCAGTTCGCCAACGCACCAGACTCCGACAGATGACA GACCAGAGCACCACAGAG |
실시예 2: 비스페놀 A(BPA)에 대한 앱타머 결합력 검증
앱타머의 성능 평가를 위해 QPCR 방법을 이용한 결합력 측정을 진행하였다. 비스페놀 A(BPA)와 유사 구조를 갖는 화합물로 비스페놀 S(BPS)와 벤조산을 사용하였다.
10pmole농도의 BPA앱타머와 대조군 앱타머를 Binding buffer상에서 50mg/ml농도의 rGO 5ul에 30분간 결합 반응을 진행한다. 이후 결합하지 않은 앱타머는 100ul buffer로 3회 세척하여 제거하는 과정을 거침으로 앱타머-rGO 결합체를 구성한다. 여기에 100ppm농도의 BPA, BPS, benzoic acid를 30분간 처리하여 해리된 압타머를 13000rpm 20분간 원심분리를 통해 상층액을 수거한다. BPA결합에 의해 해리된 압타머를 QPCR(QPCR reaction buffer 조성: 0.2mM NTP, 1uM 5'primer, 1uM 3'primer, 1X SYBR GreenⅠ, 5mM MgCl2, 1X PCR buffer, 0.125U/ul Taq polymerase)로 정량화 하였다. 그 결과를 하기 표 2 및 도 4에 나타내었다.
비교예 1:
비스페놀 A에 대한 앱타머 결합력 검증
대조군 앱타머로 무작위 염기서열을 갖는 서열번호 17의 염기 서열(5'-TCAGCCGCCAGCCAGTTC-N40-GACCAGAGCACCACAGAG-3')을 갖는 앱타머를 사용해서 동일하게 실시예 1과 동일하게 결합력을 검증하였다.
| BPA | BPS | 벤조산 | |
| 서열번호 1(Clon 1) | 6 x 1020 | 8 x 1019 | 5 x 1015 |
| 서열번호 2(Clon 2) | 2 x 1020 | 6 x 1019 | 4 x 1016 |
| 서열번호 3(Clon 3) | 2 x 1020 | 5 x 1019 | 3 x 1016 |
| 서열번호 4(Clon 4) | 1 x 1020 | 4 x 1019 | 1 x 1016 |
| 서열번호 5(Clon 5) | 6 x 1019 | 9 x 1018 | 9 x 1015 |
| 서열번호 6(Clon 6) | 2 x 1020 | 5 x 1019 | 2 x 1016 |
| 서열번호 7(Clon 7) | 1 x 1021 | 2 x 1020 | 1 x 1017 |
| 서열번호 8(Clon 8) | 1 x 1021 | 3 x 1020 | 1 x 1017 |
| 서열번호 9(Clon 9) | 1 x 1020 | 4 x 1019 | 3 x 1016 |
| 서열번호 10(Clon 10) | 7 x 1019 | 1 x 1019 | 5 x 1016 |
| 서열번호 11(Clon 11) | 1 x 1020 | 2 x 1019 | 1 x 1017 |
| 서열번호 17(비교예 1) | 2 x 1013 | 2 x 1013 | 1 x 1012 |
상기 표 2 및 도 4에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 11종의 앱타머는 비스페놀 S 및 벤조산을 구별하여 검출할 수 있음을 확인하였다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (7)
- 고정 부재 및 상기 고정 부재에 가역적으로 결합된 앱타머를 포함하고, 상기 앱타머는 서열번호 1 내지 서열번호 11 중 어느 하나로 표시되는 염기 서열을 갖는 것인, 분석 물질 검출용 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 고정 부재는 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드(rGO), 마그네틱 비드 중 1종 이상을 포함하는 것인, 분석 물질 검출용 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 분석 물질은 비스페놀계 물질을 포함하는 것인, 분석 물질 검출용 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 분석 물질의 존재는 발광 시그널의 존재 또는 증가에 의해 확인되는 것인, 분석 물질 검출용 시스템.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 분석 물질 검출용 시스템을 사용하는 것인, 분석 물질 검출 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 분석 물질 검출 방법은주입부, 분석 물질 의존성 선택적 분리부, 분석 물질 검출부 및 흡수부를 구비하는 시스템을 준비하고, 상기 주입부에 상기 고정 부재에 가역적으로 결합된 상기 앱타머와 분석 물질 검출용 시료를 접촉시켜 얻은 시료 처리 용액을 주입하는 단계를 포함하는 것인, 분석 물질 검출 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 분석 물질 검출 방법은주입부, 분석 물질 의존성 선택적 분리부, 분석 물질 검출부 및 흡수부를 구비하는 시스템을 준비하고, 상기 분석 물질 의존성 선택적 분리부에는 상기 고정 부재 및 상기 앱타머의 결합체를 포함하고, 상기 주입부에 분석 물질 검출용 시료를 주입하는 단계를 포함하는 것인, 분석 물질 검출 방법.
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