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KR100927603B1 - 표적 바이오 물질 검출 키트 및 표적 바이오 물질 검출방법 - Google Patents

표적 바이오 물질 검출 키트 및 표적 바이오 물질 검출방법 Download PDF

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KR100927603B1
KR100927603B1 KR1020070128222A KR20070128222A KR100927603B1 KR 100927603 B1 KR100927603 B1 KR 100927603B1 KR 1020070128222 A KR1020070128222 A KR 1020070128222A KR 20070128222 A KR20070128222 A KR 20070128222A KR 100927603 B1 KR100927603 B1 KR 100927603B1
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Abstract

본 발명은 표적 바이오 물질 검출 키트 및 표적 바이오 물질 검출 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 공진 반사광 필터 및 나노 복합체를 포함하는 표적 바이오 물질 검출 키트를 제공한다. 본 발명의 표적 바이오 물질 검출 키트 및 표적 바이오 물질 검출 방법을 이용하면, 공진 반사광 필터로부터 나오는 반사/투과 스펙트럼 상의 피크 위치의 이동을 현저히 크게 만들어 줌으로써 표적 바이오 물질의 검출 및 정량이 용이하고, 적은 시료로도 정확한 측정이 가능하게 하는 효과가 있다.
공진 반사광 필터, 나노 입자, 연결 물질, 나노 복합체

Description

표적 바이오 물질 검출 키트 및 표적 바이오 물질 검출 방법 {Target bio material detecting kit and method of detecting a target bio material}
본 발명은 표적 바이오 물질 검출 키트 및 표적 바이오 물질 검출 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 공진 반사광 필터로부터 나오는 반사/투과 스펙트럼 상의 피크 위치의 이동을 현저히 크게 만들어 줌으로써 표적 바이오 물질의 검출 및 정량이 용이하고, 적은 시료로도 정확한 측정이 가능하게 하는 표적 바이오 물질 검출 키트 및 표적 바이오 물질 검출 방법에 관한 것이다. 본 연구는 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행하였음. [2006-S-007-02, 유비쿼터스 건강관리용 모듈 시스템]
바이오센서는 효소, 핵산, 단백질, 세포에 이르기까지 생명 현상과 직간접적으로 관련된 모든 물질에 대한 검출과 정량을 수행하는 기기/소자이다. 이러한 바이오센서의 응용 범위는 유전자 발현 연구에서부터 질병진단과 신약개발, 환경감시에 이르기까지 광범위하다. 질병 진단에 사용되는 검사 방법은 주로 효소 반응에 의한 발색, 형광등에 기반을 두고 있으나, 최근 항원, 항체의 면역 반응을 이용한 면역 검사(Immunoassay)를 이용하는 방법도 사용되고 있다. 종래의 면역 검사 방법 은 주로 항체에 방사성 동위 원소나 형광 물질 등으로 표지를 해서 항원의 유무를 판별하고 방사선이나 형광의 세기에 의해 정량이 가능한 표지식 바이오센서이다. 이 검사 방법은 항체에 표지하는 과정이 필요하여 샘플 준비 과정이 복잡해지는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 개발된 표지를 붙일 필요가 없는 형태의 비표지식(label-free) 바이오센서로서 표면 플라스몬 공진 바이오센서(Surface Plasmon Resonance Biosensor), 전반사 일립소미트리 바이오센서(Total Internal Reflection Ellipsometry Biosensor), 광 도파로 바이오센서 (Waveguide Biosensor) 등의 광학 바이오 센서들이 주목받고 있다.
이러한 광학 바이오 센서 중 공진 반사광 필터(Guided Mode Resonance Filter)를 사용하는 공진 반사광 바이오 센서(Resonant Reflection Biosensor)는 고굴절률의 도파로 역할을 할 수 있는 회절 격자인 공진 반사광 필터에 의해 생성되는 반사 스펙트럼상의 피크를 이용한다. 회절격자에 의해 회절된 광이 고굴절률의 도파로를 통해 도파되는 모드와 커플링되면서 나타나는 이 반사 스펙트럼은 선폭이 좁아 고감도의 바이오센서를 제작할 수 있다. 현재까지 제작되고 있는 공진 반사광 필터는 유리나 폴리머 기판 위에 나노임프린트(nanoimprint) 기술을 사용하여 회절 격자를 만들고 그 위에 고굴절률을 유지하기 위한 SiNx 나 TiO2 와 같은 고굴절률 물질을 코팅한 것이다. 그 위에 표적 바이오 물질과 생화학적 결합이 가능한 포획물질을 고정화하여 이 포획물질과 테스트하고자 하는 샘플 용액 속의 표적 바이오 물질 사이에 면역 반응 혹은 상보적 결합이 일어나 필터 표면의 포획물질 혹은 포획물질 - 표적 바이오 물질 복합체층의 굴절률과 두께 변화를 반사 스펙트럼의 피크 파장의 이동으로 확인해 내는 것이다. 이러한 공진 반사광 필터를 이용한 바이오 센서의 경우 표적 바이오 물질의 분자 크기나 포획물질과 표적 바이오 물질의 결합으로 일어나는 굴절률 변화, 표적 바이오 물질의 굴절률과 표적 바이오 물질을 포함하고 있는 테스트 용액의 굴절률 차이 등을 고려할 때, 일반적인 상황 하에서 일어나는 반사 스펙트럼 상의 피크 파장 이동량은 1 Å (10-10m) 이하이다. 이러한 매우 작은 파장 변화는 일반적인 분광기에 의한 관측이 매우 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 공진 반사광 필터로부터 나오는 반사/투과 스펙트럼 상의 피크 위치의 이동을 현저히 크게 만들어 줌으로써 표적 바이오 물질의 검출 및 정량이 용이하고, 적은 시료로도 정확한 측정이 가능하게 하는 표적 바이오 물질 검출 키트를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 공진 반사광 필터로부터 나오는 반사/투과 스펙트럼 상의 피크 위치의 이동을 현저히 크게 만들어 줌으로써 표적 바이오 물질의 검출 및 정량이 용이하고, 적은 시료로도 정확한 측정이 가능하게 하는 표적 바이오 물질의 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 공진 반사광 필터 및 나노 복합체를 포함하는 표적 바이오 물질 검출 키트를 제공한다. 상기 공진 반사광 필터는 빛을 투과 또는 반사시킬 수 있는 기판; 상기 기판 위에 형성되는 그레이팅층; 및 상기 그레이팅층 위에 형성되고 표적 바이오 물질을 포획할 수 있는 포획층을 포함할 수 있다. 상기 나노 복합체는 나노 입자 및 연결 물질을 포함하는 나노 복합체로서, 상기 나노 입자는 금속의 산화물, 질화물 또는 황화물; 또는 실리콘의 산화물, 질화물 또는 황화물일 수 있고, 상기 연결 물질은 상기 나노 입자와 결합되어 있고, 상기 연결 물질은 상기 표적 바이오 물질과 생화학적으로 결합할 수 있다.
특히, 상기 나노 입자는 황화 아연(zinc sulfide), 이산화티탄(TiO2), 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 산화탄탈륨(tantalum oxide), 실리콘 질화물, 또는 실리콘 산화물일 수 있고, 1 nm 내지 60 nm의 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 연결 물질은 상기 표적 바이오 물질과 생화학적으로, 예를 들면, 항원-항체 반응에 의하여 결합될 수 있는 물질일 수 있는데, 상기 나노 입자와는 탄소수 3 내지 9의 에톡시 실란계 탄화수소 또는 탄소수 2 내지 9의 메톡시 실란계 탄화수소에 의하여 연결되어 있을 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 상기 공진 반사광 필터를 제공하는 단계; 상기 공진 반사광 필터의 포획층을 표적 바이오 물질이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계; 및 상기 나노 복합체를 상기 표적 바이오 물질과 접 촉시키는 단계를 포함하는 표적 바이오 물질의 검출 방법을 제공한다. 상기 공진 반사광 필터의 포획층을 표적 바이오 물질이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계는 상기 나노 복합체를 상기 표적 바이오 물질과 접촉시키는 단계보다 앞서서 수행될 수도 있고, 동시에 수행될 수도 있고, 보다 나중에 수행될 수도 있다.
본 발명의 표적 바이오 물질 검출 키트 및 표적 바이오 물질 검출 방법을 이용하면, 공진 반사광 필터로부터 나오는 반사/투과 스펙트럼 상의 피크 위치의 이동을 현저히 크게 만들어 줌으로써 표적 바이오 물질의 검출 및 정량이 용이하고, 적은 시료로도 정확한 측정이 가능하게 하는 효과가 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
본 발명은 공진 반사광 필터와 나노 복합체를 포함하는 표적 바이오 물질 검출 키트(kit)를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 바이오 물질 검출 키트의 개념도이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 그린 개념도이다. 도 1 및 2를 참조하면, 상기 표적 바이오 물질 검출 키트는 공진 반사광 필터(100)와 나노 복합체(140)를 포함한다.
상기 공진 반사광 필터(100)는 빛을 투과 또는 반사시킬 수 있는 기판(110); 상기 기판(110) 위에 형성되는 그레이팅층(120); 및 상기 그레이팅층(120) 위에 형성되고 표적 바이오 물질(101)을 포획할 수 있는 포획층(130)을 포함한다.
상기 기판(110)은 유리, 또는 폴리머 물질을 이용할 수 있지만, 선택적으로, MgF2(굴절률 n=1.35), FEP(fluorinated ethylene-propylene copolymer, n=1.34), PTFE(polytetrafluoroethylene, n=1.35) 등의 저굴절률을 갖는 물질을 이용할 수 있다.
상기 그레이팅층(120)은 상기 기판(110) 또는 샘플 용액보다 큰 굴절률을 갖는 회절 격자로서, 사용되는 물질에 따라 에칭, 나노임프린팅 등의 방법으로 제조될 수 있다. 상기 그레이팅층(120)을 이루는 물질은, 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 등과 같은 고분자 수지, SiO2, SiNx, TiO2 등일 수 있지만 여기에 한정되지 않고 매우 다양하다.
상기 그레이팅층(120)의 피치(pitch), 굴절률 등은 상기 공진 반사광 필터(100)의 공진 파장의 위치를 결정하는 파라미터로 활용할 수 있다. 일반적으로, 1차(primary) 공진 반사 현상이 일어나기 위해서는 사용되는 빛의 파장보다 작은 피치를 갖는 그레이팅층(120)을 사용하고, 2차 또는 3차 이상의 고차 회절파를 이용하고자 할 경우에는 이보다 큰 피치의 그레이팅층(120)을 이용할 수도 있다. 상기 그레이팅층(120)에 의해 회절된 빛은 저굴절률 물질(기판, 샘플 용액)로 둘러싸인 고굴절률 물질로 이루어진 일종의 광도파로(optical waveguide)를 통해 진행하는 모드와 커플링되면서 좁은 선폭의 공진 반사 스펙트럼을 형성한다. 이러한 원리로 좁은 선폭이 형성되는 공진 반사광 필터(100)는 바이오 센서 외에도 좁은 선폭의 필터가 필요한 광학계에 두루 응용될 수 있다.
상기 그레이팅층(120)의 표면에는 특정 표적 바이오 물질(101)과 생화학적 결합이 가능한 포획 물질(130)이 고정화되어 있다. 상기 포획 물질(130)을 상기 그레이팅층(120)의 표면에 고정화하는 방법은 당 기술분야에 잘 알려져 있으므로 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
상기 포획 물질(130)은 포획하고자 하는 표적 바이오 물질(101)의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 상기 표적 바이오 물질(101)이 DNA나 RNA 등의 핵산일 경우에는 이와 상보적 결합이 가능한 염기 서열을 가진 핵산이 상기 공진 반사광 필터(100)의 표면에 고정화된다. 또, 예를 들면, 상기 표적 바이오 물질(101)이 면역 반응을 하는 항원이나 단백질, 세포인 경우에는 그에 대응하는 항체를 상기 공진 반사광 필터(100)의 표면에 고정한다.
선택적으로, 상기 그레이팅층(120)과 상기 포획 물질(130)의 층 사이에 고굴절률 물질층(미도시)을 추가적으로 형성하여 공진 반사광 필터(100) 자체의 유효 굴절률을 높여 광도파로의 효율을 높이고 내부에서 공진이 잘 일어나 원하는 반사 스펙트럼 피크를 얻을 수 있게 할 수 있다.
상기 공진 반사광 필터(100)의 표면에 고정화된 포획 물질(130)은 표적 바이오 물질(101)과 생화학적 결합을 함으로써 표적 바이오 물질(101)을 결합하기 이전과 광학적 특성의 차이가 발생하고, 이러한 광학적 특성의 차이를 통해 검출하고자 하는 표적 바이오 물질(101)의 존재 여부 및 정량을 가능하게 한다. 상기 표적 바이오 물질(101)이 상기 포획 물질(130)과 결합한 후, 상기 표적 바이오 물질(101)에 나노 복합체(140)를 결합시키면, 상기 표적 바이오 물질(101)에 상기 나노 복합체(140)가 결합하지 않았을 때보다 상기 광학적 특성의 차이가 더욱 현저해진다. 광학적 특성의 차이가 현저해 짐은 상기 공진 반사광 필터(100)의 피크의 이동량이 커져 감도가 더욱 우수해 짐을 의미한다.
도 3은 종래 기술에 따라 나노 복합체(140)를 결합시키지 않은 경우와 본 발명의 일 실시예에 따라 나노 복합체(140)를 결합시킨 경우의 피크 이동 정도를 개념적으로 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 표적 바이오 물질(101)을 결합시키기 전의 피크(10)에 대하여 나노 복합체(140)와의 결합 없이 표적 바이오 물질(101)만이 포획층(130)에 결합한 경우의 피크(20)는 이동한 거리가 매우 좁아 표적 바이오 물질(101)의 존재 여부를 결정하기가 어렵다.
반면, 나노 복합체(140)가 표적 바이오 물질(101)에 추가적으로 결합한 경우의 피크(30)은 피크(10)에 비하여 현저하게 많이 이동하게 되며 기준 피크(10)와의 거리는 나노 입자(142)의 크기가 클수록, 나노 입자(142)의 굴절률이 클수록 증가 하게 된다.
상기 나노 복합체(140)는 크게 두 부분으로 나뉠 수 있는데, 하나는 나노 입자(142) 부분이고, 다른 하나는 연결 물질(144) 부분이다.
상기 나노 입자(142)는 금속의 산화물, 질화물 또는 황화물일 수 있고, 또는 실리콘의 산화물, 질화물 또는 황화물일 수 있다. 특히, 상기 나노 입자(142)는 황화 아연(zinc sulfide), 이산화티탄(TiO2), 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 산화탄탈륨(tantalum oxide), 실리콘 질화물, 또는 실리콘 산화물일 수 있다. 그러나, 여기에 한정되는 것은 아니고, 빛을 잘 통과시키고 굴절률이 높은 나노입자이면 무엇이든 가능하다.
상기 나노 입자(142)의 크기는 약 1 nm 내지 약 100 nm일 수 있으나, 상기 그레이팅(120)의 피치가 100 nm 이하로 촘촘한 경우에는 약 1 nm 내지 약 60 nm일 수 있다. 특히, 상기 나노 입자(142)의 크기와 굴절률이 클수록 상기 공진 반사광 필터(100)의 감도는 더욱 우수해 진다. 여기서, 상기 나노 입자(142)의 크기라 함은 나노 입자 위의 임의의 두 점의 거리 중 가장 긴 거리를 의미하는 것으로 정의한다.
상기 연결 물질(144)은 상기 표적 바이오 물질(101)과 생화학적인 결합을 할 수 있는 물질일 수 있다. 상기 생화학적 결합은, 예를 들면, 항원-항체 반응에 의한 결합일 수 있으며, 상기 표적 바이오 물질(101)이 면역 반응을 하는 항원일 경우 포획 물질(130)이 상기 표적 바이오 물질(101)과 결합하는 위치와는 상이한 위 치에서 상기 표적 바이오 물질(101)과 결합할 수 있는 단클론 항체 또는 다클론 항체일 수 있다.
상기 나노 입자(142)는 나노 복합체(140)를 형성하기 위해 상기 연결 물질(144)과 여러 화학 물질에 의하여 상호 연결될 수 있다. 예를 들면, 나중에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 상기 나노 입자(142)와 상기 연결 물질(144)은 탄소수 3 내지 9의 에톡시 실란계 탄화수소 또는 탄소수 2 내지 메톡시 실란계 탄화수소에 의하여 연결될 수 있다.
도 4는 상기 나노 복합체(140)를 제조하는 과정을 개념적으로 나타낸 도면으로서 이들을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4에서는 나노 입자(142)로서 이산화티탄(TiO2)을 이용하는 경우를 나타내었지만 앞서 설명한 바와 같은 다른 나노 입자(142)를 이용하는 것도 가능하다. 먼저, 나노 입자(142)의 표면에 히드록시기가 충분히 생성되도록 화학적인 처리를 할 수 있는데, 이는 소위 피라냐(Pirahna) 용액(황산과 과산화수소의 비를 1:1로 혼합한 용액)으로 처리함으로써 달성할 수 있다.
그런 후, 도 4에 나타낸 바와 같이, 용매 또는 분산매 내에서 상기 히드록시기를 말단에 알데히드기를 갖는 에톡시 실란계의 탄화수소, 또는 메톡시 실란계의 탄화수소와 반응시켜 나노 입자(142)의 표면에 알데히드 기를 형성한다. 상기 에톡시 실란계의 탄화수소는 탄소수 3 내지 9, 또는 탄소수 4 내지 9, 또는 탄소수 5 내지 9의 에톡시 실란계의 탄화수소일 수 있다. 상기 메톡시 실란계의 탄화수소는 탄소수 2 내지 9, 또는 탄소수 3 내지 9, 또는 탄소수 4 내지 9의 메톡시 실란계의 탄화수소일 수 있다.
표적 바이오 물질(101)과 생화학적 결합을 할 수 있는 연결 물질(144)은 일측 말단에 아민기(-NH2)를 대부분 갖는 것으로 알려져 있으며, 이는 알데히드기와 반응하여 -CH=N- 결합을 형성하게 된다. 여기에 환원제를 가하여 안정한 -CH2-NH- 결합을 형성하면 나노 입자(142)의 표면에 연결 물질(144)이 결합된 나노 복합체(140)를 얻을 수 있다.
본 발명은 공진 반사광 필터를 제공하는 단계; 상기 공진 반사광 필터의 포획층을 표적 바이오 물질이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계; 및 나노 복합체를 상기 표적 바이오 물질과 접촉시키는 단계를 포함하는 표적 바이오 물질의 검출 방법을 제공한다.
특히, 상기 공진 반사광 필터의 포획층을 표적 바이오 물질이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계가 상기 나노 복합체를 상기 표적 바이오 물질과 접촉시키는 단계보다 앞서서 수행되거나, 동시에 수행되거나 또는 보다 나중에 수행될 수 있다. 접촉에 따르는 시간은 검출하고자 하는 표적 바이오 물질의 종류, 사용된 나노 복합체의 종류, 온도, 점도 등을 고려하여 10초 내지 2시간의 범위에서 적절히 선택할 수 있다. 유체를 연속적으로 흘리면서 접촉을 수행하는 경우는 접촉 공간 내에서의 평균체류시간(mean residence time) 개념으로 접촉 시간을 고려할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 각각 상기 공진 반사광 필터(100)의 포획층(130)을 표적 바이오 물질(101)이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계가 상기 나노 복합체(140)를 상기 표적 바이오 물질(101)과 접촉시키는 단계보다 앞서서 수행되거나(도 5a), 동시에 수행되거나(도 5b) 또는 보다 나중에 수행될 경우(도 5c)를 개념적으로 나타낸 그림이다.
도 5a를 참조하면, 포획층(130)을 표적 바이오 물질(101)이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계가 우선 수행되기 때문에, 1차적으로 상기 포획층(130)의 표면이 표적 바이오 물질(101)로 덮여진다. 그런 후, 나노 복합체(140)가 용해 또는 분산되어 있는 액체를 흘려주면서 나노 복합체(140)가 표적 바이오 물질(101)과 접촉하도록 하기 때문에 용매 또는 분산매 내에는 상기 표적 바이오 물질(101)과 미처 결합하지 못한 나노 복합체(140)가 존재할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 상기 공진 반사광 필터(100)의 포획층(130)을 표적 바이오 물질(101)이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계와 상기 나노 복합체(140)를 상기 표적 바이오 물질(101)과 접촉시키는 단계가 동시에 수행되기 때문에, 포획층(130)의 표면에 표적 바이오 물질(101)이 포획되고, 포획된 표적 바이오 물질(101)에 나노 복합체(140)가 결합하는 모습을 보이는 것은 물론, 용매 또는 분산매 내에서 나노 복합체(140)와 표적 바이오 물질(101)이 결합한 모습도 볼 수 있다.
도 5c를 참조하면, 상기 나노 복합체(140)를 상기 표적 바이오 물질(101)과 접촉시키는 단계가 우선 수행되는데, 이 때 나노 복합체(140)의 농도는 표적 바이오 물질(101)보다 충분히 높게 되도록 조절된다. 만일, 나노 복합체(140)의 농도가 표적 바이오 물질(101)의 농도보다 충분히 높게 되지 않으면, 나노 복합체(140)와 의 결합 없이 포획층(130)과 단독으로 결합하는 표적 바이오 물질(101)이 많아질 수 있어 공진 반사광 필터(100)의 감도 저하로 이어질 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 상기 나노 복합체(140)의 나노 입자(142)의 크기를 변화시켜가며 피크의 이동 정도를 나타낸 그래프들이다. 도 6a는 나노 복합체(140)를 결합시키지 않은 경우(0 nm)에 대하여 2 내지 10 nm 크기의 나노 입자(142)를 이용하여 얻은 피크들을 나타낸다. 도 6b는 나노 복합체(140)를 결합시키지 않은 경우(0 nm)에 대하여 10 내지 60 nm 크기의 나노 입자(142)를 이용하여 얻은 피크들을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b에서 보는 바와 같이, 나노 입자(142)의 크기가 증가할수록 피크의 이동량도 증가하는 것을 알 수 있었다.
도 7은 사용된 나노 입자(142)의 크기와 피크 파장의 이동량 사이의 관계를 보다 구체적으로 검증하기 위해 나노 입자의 크기에 따른 피크 파장의 이동량을 플로팅한 그래프이다.
도 7에서 보는 바와 같이 나노 입자의 크기와 피크 파장의 이동량 사이에는 거의 선형의 비례관계가 있음을 알 수 있었다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 바이오 센서 등에 응용될 수 있는 공진 반사광 필터에 유용하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 바이오 물질 검출 키트의 개념도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 그린 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 파장의 이동량 증가를 정성적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 나노 복합체를 제조하는 과정을 나타낸 반응 전개도이다.
도 5a 내지 도 5c는 표적 바이오 물질과 나노 복합체의 반응 순서를 달리한 경우의 반응 모습을 나타낸 모식도이다.
도 6a 및 도 6b는 나노 복합체의 나노 입자의 크기를 변화시켜가며 피크의 이동 정도를 나타낸 그래프들이다.
도 7은 사용된 나노 입자의 크기에 따른 피크 파장의 이동량을 플로팅한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 공진 반사광 필터 101: 표적 바이오 물질
110: 기판 120: 그레이팅층
130: 포획층 140: 나노 복합체
142: 나노 입자 144: 연결 물질

Claims (13)

  1. 빛을 투과 또는 반사시킬 수 있는 기판; 상기 기판 위에 형성되는 그레이팅층; 및 상기 그레이팅층 위에 형성되고 표적 바이오 물질을 포획할 수 있는 포획층을 포함하는 공진 반사광 필터; 및
    나노 입자 및 연결 물질을 포함하는 나노 복합체로서, 상기 나노 입자는 금속의 산화물, 질화물 또는 황화물; 또는 실리콘의 산화물, 질화물 또는 황화물이고, 상기 연결 물질은 상기 나노 입자와 결합되어 있고, 상기 연결 물질은 상기 표적 바이오 물질과 생화학적으로 결합할 수 있는 나노 복합체;
    를 포함하는 표적 바이오 물질 검출 키트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 입자가 황화 아연(zinc sulfide), 이산화티탄(TiO2), 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 산화탄탈륨(tantalum oxide), 실리콘 질화물, 또는 실리콘 산화물인 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질 검출 키트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 입자의 크기가 1 nm 내지 60 nm인 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질 검출 키트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 연결 물질은 상기 표적 바이오 물질과 항원-항체 반응에 의하여 결합될 수 있는 물질인 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질 검출 키트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 연결 물질이 탄소수 3 내지 9의 에톡시 실란계 탄화수소 또는 탄소수 2 내지 9의 메톡시 실란계 탄화수소에 의하여 상기 나노 입자와 연결된 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질 검출 키트.
  6. 빛을 투과 또는 반사시킬 수 있는 기판; 상기 기판 위에 형성되는 그레이팅층; 및 상기 그레이팅층 위에 형성되고 표적 바이오 물질을 포획할 수 있는 포획층을 포함하는 공진 반사광 필터를 제공하는 단계;
    상기 공진 반사광 필터의 포획층을 표적 바이오 물질이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계; 및
    나노 입자 및 연결 물질을 포함하는 나노 복합체로서, 상기 나노 입자는 금속의 산화물, 질화물 또는 황화물; 또는 실리콘의 산화물, 질화물 또는 황화물이고, 상기 연결 물질은 상기 나노 입자와 결합되어 있고, 상기 연결 물질은 상기 표적 바이오 물질과 생화학적으로 결합할 수 있는 나노 복합체를 상기 표적 바이오 물질과 접촉시키는 단계;
    를 포함하는 표적 바이오 물질의 검출 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 공진 반사광 필터의 포획층을 표적 바이오 물질이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계가 상기 나노 복합체를 상기 표적 바이오 물질과 접촉시키는 단계에 앞서서 수행되는 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질의 검출 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 공진 반사광 필터의 포획층을 표적 바이오 물질이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계를 상기 나노 복합체를 상기 표적 바이오 물질과 접촉시키는 단계가 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질의 검출 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 공진 반사광 필터의 포획층을 표적 바이오 물질이 존재하는 시료와 접촉시키는 단계가 상기 나노 복합체를 상기 표적 바이오 물질과 접촉시키는 단계보다 나중에 수행되는 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질의 검출 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 나노 입자가 황화 아연(zinc sulfide), 이산화티탄(TiO2), 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 산화탄탈륨(tantalum oxide), 실리콘 질화물, 또는 실리콘 산화물인 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질의 검출 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 나노 입자의 크기가 1 nm 내지 60 nm인 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질의 검출 방법.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 연결 물질은 상기 표적 바이오 물질과 항원-항체 반응에 의하여 결합될 수 있는 물질인 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질의 검출 방법.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 연결 물질이 탄소수 3 내지 9의 에톡시 실란계 탄화수소 또는 탄소수 2 내지 9의 메톡시 실란계 탄화수소에 의하여 상기 나노 입자와 연결된 것을 특징으로 하는 표적 바이오 물질의 검출 방법.
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