KR20090081758A

KR20090081758A - 생체물질 검출 또는 분석용 입자, 이것을 포함하는 조성물및 이것의 제조방법

Info

Publication number: KR20090081758A
Application number: KR1020080007810A
Authority: KR
Inventors: 임귀삼; 구윤희; 조성문; 홍형기; 권성훈; 박욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: KR101486578B1

Abstract

본 발명은 생체물질 검출 또는 분석용 입자, 이것을 포함하는 조성물 및 이것의 제조방법에 대한 것으로, 하이드로겔 내부 또는 표면에 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드를 포함하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자에 의하여, 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질과의 결합성을 높일 수 있는 것이다.

생체물질, 스트렙타비딘, 비오틴

Description

생체물질 검출 또는 분석용 입자, 이것을 포함하는 조성물 및 이것의 제조방법{Particle using for biomolecule detection or analysis, Composition having the same and Manufacturing method thereof}

본 발명은 생체물질 검출 또는 분석용 입자, 이것을 포함하는 조성물 및 이것의 제조방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드를 이용하여 생체물질을 입자에 결합시키는 것을 특징으로 한다.

생명현상의 이해 및 공학적 응용을 위해서는 미량으로 존재하는 생체분자를 측정할 수 있어야 한다. 생물학적 검출기술은 다량의 바이오정보를 일차적으로 획득하는 수단으로서 그리고, 질병의 예방, 진단 등 산업적 응용이라는 측면에서도 매우 중요하다. 시스템적 생물학 연구가 진행되기 위해서도 다량의 시료를 동시에 상호 비교 분석할 수 있는 도구가 있어야 한다. 최근 바이오산업에서 미세 바이오 분석 시스템 개발의 필요성은 유전체 및 단백체 연구와 신약 개발 등에 있어 큰 의미를 갖고 있다. 분석, 진단 및 신약개발 시 소요되는 비용의 절감과 대량검색의 고효율성이라는 장점을 제공해 줄 수 있기 때문이다. 최근의 바이오 분석 시스템은 다량의 시료를 처리할 수 있도록 어레이(array)화 및 소형화(miniaturization) 되어 가고 있는 것이 지금의 큰 흐름이다. 즉, 나노기술의 접목은 필수가 되었다.

지금까지, 대부분의 바이오칩 분석에 있어서는 레이저 유발 형광법(laser induced fluorescence)을 이용한 스캐너를 많이 사용하고 있다. DNA 및 단백질간의 결합반응만으로는 전기적 신호를 얻을 수 없기 때문이다. 이 경우 측정하고자 하는 시료를 미리 형광을 내는 물질과 결합시켜 어레이화 된 생체물질과 반응시키게 되면 결합된 부위의 형광 유무를 측정함으로서 생화학반응 정도를 판가름 할 수 있게 된다. 그러나 이러한 형광 측정법은 값비싼 레이저를 이용해야 하고, 초 미세 어레이 시스템에는 적용하기 어려운 단점이 있다.

근래에는, 색이 있는 나노입자를 이용하여 위와 같은 어레이 개념의 분석대신 "solution array" 형태의 분석을 하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 이 기술은 나노어레이 제작 어려움의 한계를 극복할 수 있는 대안으로 주목을 받고 있다. 즉, 이차원 평면상에 생체물질을 일일이 어레이화하는 대신 색이 있는 나노입자를 제작하고, 그 표면에 형광물질이 붙어있는 생체물질을 결합시키는 것이다. 이 경우 나노입자의 색을 측정함으로써 어떤 생체물질이 반응에 관여하는지를 알 수 있고, 입자 표면의 형광을 측정함으로써 생화학반응 여부 및 정도를 알 수 있다. 이러한 실험의 경우는 반응용액에 생체물질이 결합된 나노입자를 한꺼번에 섞어서 반 응시킬 수 있어 대량의 바이오시료 분석에 용이한 장점이 있다.

즉, 최근에는 이모리 대학교 및 조지아 기술 연구원(Emory University and Georgia Institute of Technology)의 슈밍 니(Shuming Nie) 박사 연구진이 색을 띠는 두 개의 형광 나노입자를 이용하여, 미소유체 장치의 채널을 통해 흘러가는 단일 생분자를 셈하는 방법을 개발하였다. 상기 니 연구진은 개개 생분자 및 바이러스 입자를 탐지하기 위한 적 및 녹색의 양자점을 동시에 탐지하는 방법을 소개하였는데, 각각의 양자점은 탐지하려는 생분자의 다른 단편에 결합하는 분자로 표지(labeled) 된다. 단백질과 바이러스 입자를 탐지하기 위해 연구진은 두 개의 다른 단일 세포 항체를 사용하였다. 이들 각각은 단백질 혹은 바이러스의 상이한 영역에 결합 된다. 특정한 항원을 탐지하기 위해 연구진은 두 개의 짧은 핵산을 사용하였다. 이들 각각은 유전자의 특정 DNA 서열에 결합한다. 항체 및 짧은 핵산은 "포획 탐침(capture probes)"으로 알려져 있다.

그러나, 상기와 같이 색이 있는 나노입자를 이용하는 "solution array" 형태의 분석을 위해서는, 기본적으로 상기 나노입자에 단백질 혹은 바이러스와 같은 생체물질(즉, 검출분자)을 결합시켜야 하는데, 종래에는 생체물질이 포함된 시료에 나노입자를 혼합시켜서 상기 생체물질이 나노입자에 물리적인 흡착으로만 결합되도록 하였다. 이 경우, 상기 나노입자의 하이드로겔이 가지는 다공성 때문에 생체물질이 나노입자 밖으로 빠져나오는 심각한 문제점이 발생하였고, 이로 인해 분석의 정 확성 및 신뢰성이 현저히 떨어지게 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질과의 결합성이 높고, 물리적 또는 화학적으로 안정한 생체물질 검출 또는 분석용 입자를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 "solution array" 형태의 분석을 수행하기에 더욱 적합하도록, 상기한 입자를 특정한 색 또는 형태를 가지는 3차원 코드 입자로 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자는, 하이드로겔 내부 또는 표면에 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드를 포함하는 것을 특징으로 하고, 여기서, 상기 생체물질은 비오틴(biotin)을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시형태로써 생체물질의 검출 또는 분석을 위한 입자의 제조방법은, 하이드로겔과 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드를 혼합시켜서, 상기 나노비드를 포함하는 하이드로겔을 준비하는 단계; 및 상기 준비된 하이드로겔에 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질을 혼합시켜서, 상기 비오틴과 스트렙타비 딘을 결합시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자의 다른 제조방법은, 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드와 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질을 혼합시켜서, 상기 비오틴과 스트렙타비딘을 결합시키는 단계; 및 상기 결합에 의해 생성된 복합체를 하이드로겔과 혼합시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기와 같은 본 발명은 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드가 하이드로겔 내부 또는 표면에 포함된 입자를 통하여, 상기 입자와 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질과의 결합성을 높일 수 있어서, 물리적 또는 화학적으로 안정한 생체물질 검출 또는 분석용 입자를 제공할 수 있다.

또한, 스트렙타비딘이 코팅된 나노비드 및 하이드로겔이 포함된 복합체 조성물에 자외선을 조사하여 특정한 색 또는 형태를 가지는 코드 입자를 생성함으로써, 종래의 표면적인 어레이 개념의 분석보다 "solution array" 형태의 분석을 수행하기에 더욱 적합한 3차원 입자의 제조방법을 제공할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

생체물질의 검출 및/또는 분석은 특정 유전자의 검색 및 염기서열 분석, 바이러스, 병원성 미생물의 감염 여부 판정 등 생물학 연구나 의료진단, 시약탐색, 법의학 등에 있어 매우 중요하다. 종래의 생체물질 분석법들은 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 많은 인력이 필요하며, 고가의 장비가 필요하기 때문에 새로운 생체물질 검출 또는 분석법이 요구되고 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 하이드로겔 내부 또는 표면에 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드를 포함하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자에 의하여, 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질과의 결합성이 높고, 물리적 또는 화학적으로 안정한 생체물질 검출 또는 분석용 입자, 이를 포함하는 조성물 및 상기 입자의 제조방법을 제시한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 하이브리드 입자(100)를 도시한 도면이고, 도 2는 여기에 비오틴을 가지는 생체물질이 결합된 상태의 생체 복합 입자(200)를 도시한 도면이다.

여기에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 하이브리드 입자(100)는 생체물질을 검출하거나 분석하기 위한 것으로, 하이드로겔(110)의 내부나 그 표면에 나노비드(120)를 포함하고 있고, 상기 나노비드(120)는 스트렙타비딘(121)으로 코팅되어 있거나 나노비드(120)에는 스트렙타비딘(121)이 흡착되어 있는 것을 특징으로 한다.

입자를 이용하여 생체물질을 검출하거나 분석하기 위해서는, 기본적으로 상기 입자에 단백질 혹은 바이러스와 같은 생체물질을 결합시켜야 하는데, 종래에는 생체물질이 포함된 시료에 입자를 혼합시켜서 상기 생체물질이 입자 표면에 물리적인 흡착으로만 결합되도록 하였다. 그러나, 하이드로겔과 생체물질을 혼합시켜서 입자를 만들면 입자 형성 과정에서 하이드로겔이 부풀어 오르는데(swelling), 이때 형성된 기공을 통해 생체물질이 입자 밖으로 쉽게 떨어져 나가는 심각한 문제점이 발생하였고, 이로 인해 분석의 정확성 및 신뢰성이 현저히 떨어지게 되었다.

이에, 본 발명자들은 입자(100)에 생체물질(130)을 결합시킴에 있어서, 물리적인 결합만으로 생체물질(130)을 바로 입자(100)에 부착시키는 것이 아니라, 상기 생체물질(130)의 두께 또는 폭보다는 크기가 큰 나노비드(120)를 이용하여 생체물질(130)을 입자(100)에 결합시키었고, 이를 통하여 입자(100)의 하이드로겔이 가지 는 다공성 때문에 생체물질(130)이 입자(100) 밖으로 빠져나오는 문제점을 해결할 수 있었다.

또한, 본 발명은 상기 나노비드(120)를 스트렙타비딘(121)으로 코팅함으로써 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)과의 결합을 더욱 견고히 하기 위한 것이다. 이를 위하여, 상기 생체물질(130)은 비오틴(131)을 가지는 것이 바람직하다. 상기 나노비드(120)를 스트렙타비딘(121)으로 코팅하는 방법은 특별히 제한되는 일이 없이 이 기술분야에서 일반적인 방법으로 수행될 수 있다. 스트렙타비딘(121) 분자는 4개의 비오틴(131)과 결합할 수 있고, 스트렙타비딘(121)과 비오틴(131)의 결합은 물리적으로나 화학적으로 안정하기 때문에, 본 발명에 따른 나노비드(120)는 스트렙타비딘(121)을 가짐으로써 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)과의 결합력을 높일 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 하이드로겔(110) 내부 또는 표면에 스트렙타비딘(121)이 코팅된 나노비드(120)를 포함하는 생체물질 검출 또는 분석용 하이브리드 입자(100)는, 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)의 검출 또는 분석에 유용한 효과를 가진다.

이에 따라, 본 발명의 다른 바람직한 실시예는, 도 2에 나타난 바와 같이, 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)이 상기 비오틴(131)과 스트렙타비딘(131)의 결합에 의해 상기 나노비드(120) 표면에 부착된 생체 복합 입자(200)인 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 생체 복합 입자(200)는 내부 또는 표면에 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)을 포함하고 있는 것이다. 생체물질(130)을 포함하고 있는 생체 복합 입자(200)는 상기 생체물질(130)을 검출하거나 분석하기 위한 다양한 용도로 사용될 수 있고, 이러한 본 발명에 따른 생체 복합 입자(200)는 생체물질과의 결합성이 높아 물리적 또는 화학적으로 안정한 특징을 가진다.

상기한 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자(100),(200)에 있어서, 상기 입자(100),(200)를 이루는 하이드로겔(110)은 분산매가 물이거나 물이 기본 성분으로 들어 있는 겔을 말하는 것으로 입자(100),(200)를 구성하기에 적합한 모든 종류의 겔을 포함한다. 상기 하이드로겔(110)의 예로는 강력한 흡수 성능을 가진 천연 또는 합성 고분자로로써 수팽윤 고분자(Polymer Hydrogel)가 바람직하고, UV 경화형 폴리머 또는 모노머인 것이 더욱 바람직하며, 상기 UV 경화형 폴리머 또는 모노머는 폴리에틸렌글리콜(PolyEthylene Glycol : PEG)을 주성분으로 가지는 것이 가장 바람직하다.

그리고, 상기 나노비드(120)는 수 내지 수십 마이크로미터 정도의 크기를 가지는 고분자 재료로 이루어진 것이 가능하고, 폴리스티렌(polystyrene) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl-methacrylate; PMMA)를 주성분으로 할 수 있다. 또한, 상기 나노비드(120)는 자성 재료로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 Fe₂O₃, Fe₃O₄ 또는 FePt 중 어느 하나로 일 수 있다. 상기 나노비드(120)가 자성 재료로 이루어 지는 경우, 본 발명에 따른 입자(100),(200)는 자기력을 기반으로는 미세 유체 칩에도 적용될 수 있다. 나아가, 상기 나노비드(120)는 30㎚~50㎚ 범위 내의 직경을 가지는 것이 바람직한데, 상기 범위보다 작은 경우에는 입자(100),(200)의 하이드로겔(110) 기공에서 빠져나가기가 쉽고, 상기 범위보다 큰 경우에는 입자(100),(200)의 안정성과 유동성에 악영향을 주기 때문이다.

나아가, 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자(100),(200)는 20㎛~100㎛ 범위 내의 직경을 가지는 것이 바람직한데, 상기 범위보다 작은 경우에는 여기에 포함되는 나노비드(120)를 충분히 수용할 수 없고, 상기 범위보다 큰 경우에는 입자(100),(200)의 안정성과 유동성이 떨어지기 때문이다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 생체물질(130)은 생물체 내에 존재하는 물질로서, 특정 표지로 검출되는 경우 생물학적 용도로 이용가능한 물질을 의미한다. 예를 들면, DNA, RNA, 압타머(aptamer), 단백질(protein), 펩타이드(peptide), 항원(Antigen), 항체(Antibody), 리간드(ligand), 리셉터(receptor) 및 탄수화물로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택된 것을 포함한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자(100),(200)는, 블랏 혼성화 방법(blot hybridization method), 방사성 사진법(radioactive photograph), 레이저 유도 형광법(laser induced fluorescence), 표면 플라즈마 공명법(surface plasma resonance), 전기화학적 방법(electrochemical method) 등과 같은, 바이오칩을 이용한 다양한 생체분자 검출 방법에 이용될 수 있다. 또한, 색상, 형태, 형광 또는 기타 인식 가능한 특징으로 유형을 구분함으로써 생체분자반응에 의해 결합되는 검출 분자의 종류를 구분가능하도록 하여, 한 번의 반응으로 여러 검출분자의 농도를 알아낼 수 있는 다중 검출 방법에 적용될 수도 있다.

즉, 본 발명은 특정한 색 또는 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 코드 입자일 수 있고, 상기 색과 형태는 특별히 제한되는 일이 없이, 가능한 모든 색과 형태를 포함한다.

이와 함께 본 발명은 상술한 바와 같은 입자(100),(200)를 다수 포함하는 생체물질 검출 또는 분석용 조성물일 수 있고, 이 경우 상기 입자(100),(200)는 서로 다른 색 또는 형태를 가지는 것이 바람직하다.

도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 생체물질 검출 또는 분석용 입자의 제조방법의 일례를 개략적으로 나타내는 모식도이다.

먼저, 도 3에 도시된 본 발명은, 생체물질의 검출 또는 분석을 위한 입자의 제조방법으로써, 하이드로겔과 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드를 혼합시 켜서, 상기 나노비드를 포함하는 하이드로겔을 준비하는 단계(S110); 및, 상기 준비된 하이드로겔에 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질을 혼합시켜서, 상기 비오틴과 스트렙타비딘을 결합시키는 단계(S120)를 포함할 수 있다. 이러한 본 발명은 먼저 하이드로겔(110)에 나노비드(120)를 포함시켜서 하이브리드 입자 조성물(101)을 준비하고, 그 다음에 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)을 결합시키는 것이다.

여기서, 본 발명에 따른 입자(100)를 색상 및/또는 형태에 따라 코드화된 3차원 입자로도 제조할 수 있고, 이를 위하여, 상기 비오틴과 스트렙타비딘을 결합시키는 단계(S120)는, 상기 준비된 하이드로겔 입자 조성물(101)에 자외선을 조사하여 특정한 색 또는 형태를 가지는 코드 입자를 생성하고, 상기 생성된 코드 입자에 비오틴을 가지는 생체물질(130)을 혼합시키는 것이 바람직하다. 자외선을 조사하여 코드 입자를 생성하는 것은 후술하여 다시 설명한다.

이와 비교하여, 도 4에 도시된 본 발명은, 생체물질의 검출 또는 분석을 위한 입자의 제조방법으로써, 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드와 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질을 혼합시켜서, 상기 비오틴과 스트렙타비딘을 결합시키는 단계(S210); 및, 상기 결합에 의해 생성된 복합체를 하이드로겔과 혼합시키는 단계(S220)를 포함하는 것이다. 이러한 본 발명은 먼저 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)을 스트렙타비딘(121)이 코팅된 나노비드(120)와 결합시키고, 다음으 로 이것을 하이드로겔(110)에 포함시켜서 생체 복합 입자 조성물(201)을 제조하는 것이다.

여기서, 본 발명에 따른 입자(200)를 색상 및/또는 형태에 따라 코드화된 3차원 입자로도 제조할 수 있고, 이를 위하여, 상기 복합체를 하이드로겔과 혼합시키는 단계(S220)는, 상기 결합에 의해 생성된 복합체를 하이드로겔(110)과 혼합시키고, 상기 혼합된 혼합물에 자외선을 조사하여 특정한 색 또는 형태를 가지는 코드 입자를 생성하는 것이 바람직하다. 자외선을 조사하여 코드 입자를 생성하는 것은 후술하여 다시 설명한다.

상기한 바와 같은 본 발명은 생체물질 검출 또는 분석용 입자(100)를 제조함에 있어서, 나노비드(120)를 하이브리드겔(110)에 포함시켜서 혼합하고, 상기 나노비드(120)는 스트렙타비딘(121)으로 코팅되어 있으며, 상기 스트렙타비딘(121)에는 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)을 결합시키는 것이 특징이다. 이러한 입자 제조방법에 의하는 경우, 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)이 상기 비오틴(131)과 스트렙타비딘(131)의 결합에 의해 상기 나노비드(120) 표면에 부착된 생체 복합 입자(200)을 제조할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자에 자외선을 조사하여 색상 및/또는 형태에 따라 코드화된 3차원 입자를 제조하기 위한 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.

본 발명에 따라 특정한 색 및/또는 형태를 가지는 코드 입자를 제조하기 위해서는, 먼저 상술한 바에 따라 준비된 하이드로겔 입자 조성물(101) 또는 생체 복합 입자 조성물(201)을 입자 생성부(10)에 올려 놓는다. 즉, 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)은 본 장치에 의한 자외선 조사로 코드 입자가 만들어지기 전(before)이나 또는 후(after)에 나노비드(120)의 스트렙타비딘(121)에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 조성물(101),(201)에 자외선을 조사하여 특정한 색 및/또는 형태를 가지는 입자를 생성하는 것이다. 자외선은 UV광원(20)에서 발사되어 디지털 마이크로 미러 소자 또는 포토 마스크의 마스크 패턴(30)을 통과하고, 상기 패턴에 따라 투과된 UV 광은 광분할기(50)를 거쳐 대물렌즈(60)에 투사되며, 상기 대물렌즈(60)에서는 패턴을 대물렌즈 배율만큼 축소하여 마이크로 채널 안에 마이크로 단위의 패턴을 생성한다. 이 UV 패턴이 입자 생성부(10)에 투사가 되면 패턴의 모양대로 경화되어 코드 입자가 형성되고, 이때 포토마스크 패턴 또는 디지털 마이크로 미러 소자에서 형성된 마스크 패턴에 의해 형태 코드 입자가 생성되는 것이다.

이러한 본 발명은, 스트렙타비딘이 코팅된 나노비드 및 하이드로겔이 포함된 복합체 조성물(101),(201)에 자외선을 조사하여 특정한 색 또는 형태를 가지는 코드 입자를 생성함으로써, 종래의 표면적인 어레이 개념의 분석보다 "solution array" 형태의 분석을 수행하기에 더욱 적합한 3차원 입자의 제조방법을 제공할 수 있다.

도 6a 내지 도 6d는 각각 상기한 방법에 따라 제조된 코드 입자의 전자현미경사진이다. 도 6a 내지 도 6d을 확대된 배율 순으로 나타내었다. 도 6a에는 본 발명에 따른 코드 입자가 분포되어 있고, 도 6b에서는 별 모양의 형태를 가지는 코드 입자(100),(200)를 분명하게 나타나 있으며, 도 6c는 도 6b의 확대 사진이고, 비로소 도 6d에서 상기 코드 입자(100),(200) 내부에 나노비드 집단(122)이 포함되어 있음을 확인할 수 있다. 여기서, 확인되는 나노비드(120)의 사이즈는 30~50nm이고, 코드 입자(100),(200)의 크기는 100um X 20 um이다.

도 7은 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자를 색상 및/또는 형태에 따라 코드화된 입자하여, 여기에 생체물질인 DNA 절편 올리고머(oligomer)가 결합되는 상태를 나타내는 일례이고, 도 8은 생체물질로써 항체 또는 항원이 결합되는 상태를 나타내는 일례이다.

도 7에서, 본 발명에 따라 스트렙타비딘(121)으로 코팅된 나노비드(120)는 특정한 색 또는 형태를 가지는 하이드로겔(110)에 포함되어 코드화된 하이브리드 입자(100)가 되고, 나아가 이것은 비오틴(131)을 가지는 생체물질(130)과 결합하여 코드화된 생체 복합 입자(200)가 된다. 이때, 비오틴(131)이 결합된 단일가닥 DNA의 존재유무를 판단하기 위하여, 상기 단일가닥 DNA의 다른 한 쪽 끝에는 Cy3 형광물질이 표지되어 있을 수 있고(형광표지 1), 이에 상보적인 다른 단일가닥 DNA 절 편이 다시 혼성화되며 여기에는 다른 파장에서 형광을 나타내는 Cy5 형광물질이 표지되어 있는 것도 가능하다(형광표지 2).

도 8은 스트랩타비딘(121)이 코팅된 자성 나노비드(120)에 비오틴(131)을 가지는 항체 또는 항원(130)가 결합되는 상태를 도시하고 있고, 생체물질로써 항체 또는 항원(130)이 사용되는 것을 제외하면 도 7에 대한 설명과 같다.

도 9a 내지 도 9c는 각각 생체물질로써 DNA 절편 올리고머(oligomer)를 사용하여 도 7에 도시된 방법에 따라 제조한 생체물질 검출 또는 분석용 입자의 전자현미경 사진이다. 본 발명자들은 하이드로겔로써 PEG-DA를 사용하여 실제로 상기와 같은 방법에 의해 생체물질 검출 또는 분석용 입자를 제조하였고, 도 9a는 상기 입자를 현미경 상에서 찍은 사진이다. 도 9b는 PEG-DA에 비오틴이 결합된 단일가닥 DNA가 스트랩타비딘이 코팅된 나노비드에 결합되어 코드 입자내에 존재하고 있는 모습의 형광사진이다. 여기에서는 생체물질인 DNA가 코드 입자 내에 존재하는 모습을 확인할 수 있다. 도 9c는 상기 도 9b의 코드 입자에 Cy5로 표지되어 있는 상보적인 DNA 절편이 코드 입자 내의 단일가닥 DNA와 상보적으로 결합되어 코드 입자에 특이적으로 반응하고 있는 모습을 보여주고 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자는 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질과의 결합성이 높고, 물리적 또는 화학적으로 안정 하며, 본 발명은 이러한 입자를 통하여 다양한 생체물질의 물성이나 화학적 구조에 제한 없이 "solution array" 형태의 분석을 수행하기에 더욱 적합한 3차원 입자의 제조방법을 제공할 수 있다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진자 에게 명백한 것이다.

본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자는 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질과의 결합성이 높고, 물리적 또는 화학적으로 안정하기 때문에, 일반적인 어레이 분석뿐만 아니라, 색 및/또는 형태가 다른 다중 나노입자에 의해 동일 시료에서 수 개의 생체물질을 진단하는 입체 분석에도 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 하이브리드 입자를 나타내는 도면이고,

도 2는 도 1에 따른 입자에 비오틴을 가지는 생체물질이 결합된 상태의 생체 복합 입자를 예시적으로 나타내는 도면이고,

도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 생체물질 검출 또는 분석용 입자의 제조방법의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이고,

도 5는 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자에 자외선을 조사하여 색상 및/또는 형태에 따라 코드화된 3차원 입자를 제조하기 위한 장치의 일례를 나타내는 도면이고,

도 6a 내지 도 6d는 각각 본 발명에 따라 특정한 색 및/또는 형태를 가지는 코드 입자의 전자현미경 사진이고,

도 7은 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자를 색상 및/또는 형태에 따라 코드화된 입자하여, 여기에 생체물질인 DNA 절편 올리고머(oligomer)가 결합되는 상태의 일례를 나타내는 도면이고,

도 8은 본 발명에 따른 생체물질 검출 또는 분석용 입자를 색상 및/또는 형태에 따라 코드화된 입자하여, 여기에 생체물질인 항체 또는 항원이 결합되는 상태의 일례를 나타내는 도면이고,

도 9a 내지 도 9c는 각각 본 발명에 따른 생체물질로써 DNA 절편 올리고머(oligomer)를 사용하여 도 7에 도시된 방법에 따라 제조한 생체물질 검출 또는 분석용 입자의 전자현미경 사진이다.

Claims

하이드로겔 내부 또는 표면에 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드를 포함하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 상기 생체물질은 비오틴(biotin)을 가지는 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질이 상기 비오틴과 스트렙타비딘의 결합에 의해 상기 나노비드 표면에 부착된 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 상기 하이드로겔은 UV 경화형 폴리머 또는 모노머인 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제4항에 있어서, 상기 UV 경화형 폴리머 또는 모노머는 폴리에틸렌글리 콜(PolyEthylene Glycol : PEG)을 주성분으로 가지는 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 상기 나노비드는 고분자 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 상기 나노비드는 폴리스티렌 또는 폴리메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 상기 나노비드는 자성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 상기 나노비드는 Fe₂O₃, Fe₃O₄ 또는 FePt 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 상기 나노비드는 30㎚~50㎚ 범위 내의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 상기 입자는 20㎛~100㎛ 범위 내의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 상기 생체물질은 DNA, RNA, 압타머(aptamer), 단백질(protein), 펩타이드(peptide), 항원(Antigen), 항체(Antibody), 리간드(ligand), 리셉터(receptor) 및 탄수화물로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택된 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항에 있어서, 상기 입자는 특정한 색 또는 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 입자를 다수 포함하는 것을 특징으 로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 조성물.
제14항에 있어서, 상기 입자는 서로 다른 색 또는 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 조성물.
하이드로겔과 스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드를 혼합시켜서, 상기 나노비드를 포함하는 하이드로겔을 준비하는 단계; 및

상기 준비된 하이드로겔에 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질을 혼합시켜서, 상기 비오틴과 스트렙타비딘을 결합시키는 단계를 포함하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자의 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 비오틴과 스트렙타비딘을 결합시키는 단계는,

상기 준비된 하이드로겔에 자외선을 조사하여 특정한 색 또는 형태를 가지는 코드 입자를 생성하고, 상기 생성된 코드 입자에 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질을 혼합시키는 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자의 제조방법.
스트렙타비딘(streptavidin)이 코팅된 나노비드와 비오틴(biotin)을 가지는 생체물질을 혼합시켜서, 상기 비오틴과 스트렙타비딘을 결합시키는 단계;

상기 결합에 의해 생성된 복합체를 하이드로겔과 혼합시키는 단계를 포함하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자의 제조방법.
제18항에 있어서, 상기 복합체를 하이드로겔과 혼합시키는 단계는,

상기 결합에 의해 생성된 복합체를 하이드로겔과 혼합시키고, 상기 혼합된 혼합물에 자외선을 조사하여 특정한 색 또는 형태를 가지는 코드 입자를 생성하는 것을 특징으로 하는 생체물질 검출 또는 분석용 입자의 제조방법.