KR100921237B1 - High Sensitivity Measurement Method of C-Reactive Protein Using Crystal Oscillator Immunosensitivity Sensor and C-Reactive Immune Sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오마커(biomarker)의 하나인 C-반응성 단백(C-reactive protein)을 측정할 수 있는 C-반응성 단백 측정용 수정진동자 면역센서 측정장치 및 수정진동자 면역센서를 이용한 C-반응성 단백의 고감도 측정방법에 관한 것이다.The present invention provides a crystal oscillator immunosensor measuring device and a crystal oscillator immunosensor for measuring C-reactive protein which can measure C-reactive protein which is one of biomarkers. It relates to a high sensitivity measurement method.
바이오마커, C-반응성 단백, 수정진동자, 면역센서 Biomarkers, C-Reactive Proteins, Crystal Oscillators, Immune Sensors
Description
본 발명은 바이오마커(biomarker)의 하나인 C-반응성 단백(C-reactive protein)을 측정할 수 있는 C-반응성 단백 측정용 수정진동자 면역센서 측정장치 및 수정진동자 면역센서를 이용한 C-반응성 단백의 고감도 측정방법에 관한 것이다.The present invention provides a crystal oscillator immunosensor measuring device and a crystal oscillator immunosensor for measuring C-reactive protein which can measure C-reactive protein which is one of biomarkers. It relates to a high sensitivity measurement method.
최근 건강기능식품법이 발효되면서 국내에서도 천연물을 기반으로 식품소재 및 가공식품을 제조하고 이를 건강기능식품으로 인정받을 수 있는 문호가 개방되었다. 그러나 이를 위해서는 건강기능식품의 기능성, 예를 들면 심혈관계 질환예방, 노화억제, 암 예방, 비만방지, 면역조절, 위·장관 질환예방 등의 건강기능식품의 기능성을 과학적으로 입증하는 자료를 제시해야 하므로 식품기능성 평가의 중요성은 점점 증대되고 있고 그 결과로서 기능성평가 분야의 사업화 가능성도 매우 높은 실정이다.With the recent entry of the Health Functional Food Act, the door to manufacture food ingredients and processed foods based on natural products in Korea and to be recognized as health functional foods has been opened. However, to this end, it is necessary to present data that scientifically demonstrate the functional functionality of health functional foods, such as cardiovascular disease prevention, anti-aging, cancer prevention, obesity prevention, immune regulation, and gastrointestinal disease prevention. Therefore, the importance of food functional evaluation is increasing, and as a result, the possibility of commercialization of functional evaluation field is very high.
식품의 기능성평가 분야에는 위의 6대 기능성 유형을 중심으로 생체외(in vitro) 및 생체내(in vivo) 기능성 평가와 임상실험이 포함되어 있다. The functional evaluation of food includes in vitro and in vivo functional evaluation and clinical trials centering on the above six functional types.
생활수준의 향상과 그로 인한 생활방식의 다양화, 활동 감소, 과잉영양 등으로 인해 전 세계적으로 질병의 패턴이 감염성질환에서 만성퇴행성질환으로 변화하고 있다. 사이언스지(The Science)에 현대인 사망의 주원인이 흡연 및 비만에 따른 암과 심혈관계 질환이라고 보도되었고, 네이처지(The Nature)에는 성인 사망원인의 50% 정도가 심혈관계 질환에 기인한다고 인용된 바 있다. 따라서 식품산업의 측면에서 볼 때 심혈관계 질환을 예방할 수 있는 식품개발의 필요성이 점차 높아지고 있으며 이를 위해서는 식품소재 및 기능성식품의 심혈관계 기능성평가를 효율적이고 신속하게 행할 수 있는 검색법, 특히 생체내 검색법 개발의 필요성이 증대되고 있다.The pattern of disease is changing from infectious disease to chronic degenerative disease all over the world due to the improvement of living standard, diversification of lifestyle, decrease of activity and overnutrition. The Science has reported that the main causes of modern death are cancer and cardiovascular diseases caused by smoking and obesity, and The Nature cited that about 50% of adult deaths are due to cardiovascular disease. have. Therefore, from the perspective of the food industry, the necessity of food development to prevent cardiovascular diseases is gradually increasing. For this purpose, a search method for efficiently and quickly performing cardiovascular functional evaluation of food materials and functional foods, especially in vivo search The need for law development is increasing.
식품소재 및 기능성식품의 심혈관계 기능성을 생체 내에서 검색할 수 있는 새로운 방법의 하나는 동물모델에서 식품의 급여가 심혈관계 바이오마커(biomarker)의 혈액 내 변화에 미치는 영향을 측정하는 것이다. 이 때 심혈관계 질환예방과 관련된 식품기능성은 크게 관상동맥질환 개선, 혈압강하, 혈전 및 동맥경화 개선의 4대 범주로 구분해볼 수 있고 이와 관련된 바이오마커로는 C-반응성 단백(C-reactive protein), 엘디엘(low density lipoprotein, LDL), 피브리노 겐(fibrinogen), 안기오텐신 II(angiotensin II), 카디악 트로포닌(cardiac troponin) 등이 주목되고 있다. One new way to detect cardiovascular functionality in food and functional foods in vivo is to measure the effects of food intake on blood changes in cardiovascular biomarkers in animal models. At this time, food functionalities related to cardiovascular disease prevention can be classified into four categories: coronary artery disease improvement, blood pressure drop, blood clot, and arteriosclerosis improvement, and related biomarkers are C-reactive protein. In addition, low density lipoprotein (LDL), fibrinogen (fibrinogen), angiotensin II (angiotensin II), cardiac troponin (cardiac troponin) and the like are attracting attention.
상기 바이오마커 중에서 C-반응성 단백은 관상동맥질환, 고혈압 등에 대한 주요 지표물질의 하나로 알려지고 있으며, 포유동물의 간에서 인터류킨-6 (interleukin-6) 및 인터류킨-1베타(interleukin-1β)에 의한 유도자극으로 합성되는 분자질량 118 킬로달톤(killodalton, kDa) 정도의 펜타머 단백질이다(Biosensors and Bioelectronics, Vol. 19, p. 1193, 2004; Clinical Chemistry, Vol. 47, p. 403, 2001; New England Journal of Medicine, Vol. 340, p. 448, 1999; Biochemical Journal, Vol. 327, p. 425, 1997).Among the biomarkers, C-reactive protein is known as one of the major indicators for coronary artery disease, hypertension, and the like by interleukin-6 and interleukin-1beta in mammalian liver. Pentamer protein with molecular weight of 118 kilodaltons (kDa) synthesized by induced stimulation ( Biosensors and Bioelectronics , Vol. 19, p. 1193, 2004; Clinical Chemistry , Vol. 47, p. 403, 2001; New England Journal of Medicine , Vol. 340, p. 448, 1999; Biochemical Journal , Vol. 327, p. 425, 1997).
기존에는 C-반응성 단백을 측정하기 위하여 효소면역분석법(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)을 주로 이용하여 왔으며 그 측정법이 잘 정립되어 있고 측정에 따른 감도도 상당히 좋은 것으로 알려지고 있다(American Journal of Cardiology, Vol. 1, p. 155, 2005; American Journal of Veterinary Research, Vol. 1, p. 62, 2005; Journal of Clinical Laboratory Analysis, Vol. 18, p. 280, 2004). In the past, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) has been mainly used to measure C-reactive protein. The method is well established and the sensitivity of the protein is known to be very good ( American Journal of Cardiology). , Vol. 1, p. 155, 2005; American Journal of Veterinary Research , Vol. 1, p. 62, 2005; Journal of Clinical Laboratory Analysis , Vol. 18, p. 280, 2004).
그러나 다른 모든 광도측정법에서와 같이 효소면역분석법에서 얻어지는 반응신호는 반응용액과 혈액, 타액 등 다양한 검체에 존재하는 착색물질에 의한 측정저해를 받을 수 있고 표지효소를 사용하여 측정과정이 복잡한 문제점이 있으므로(Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 121, p. 606, 2007; Biosensors and Bioelectronics, Vol. 11, p. 881, 1996) 이를 해결하여 C-반응성 단백을 착색물질 에 의한 측정저해를 받지 않으면서도 간편하고 고감도로 분석할 수 있는 새로운 측정방법의 개발이 필요한 실정이다. However, as in all other photometric methods, the reaction signals obtained by enzyme-immunoassays may be inhibited by colorants present in various samples, such as reaction solutions, blood, and saliva. ( Sensors and Actuators B: Chemical , Vol. 121, p. 606, 2007; Biosensors and Bioelectronics , Vol. 11, p. 881, 1996) By addressing this, the C-reactive protein can be There is a need for the development of new measurement methods that can be easily and sensitively analyzed.
앞에서 살펴본 바와 같이 C-반응성 단백을 측정하는 기존방법은 측정저해현상이 나타날 수 있고 분석과정이 복잡한 문제점이 있어 효율성이 떨어지며 경제적 측면에서도 C-반응성 단백에 대한 상용화 분석 키트(kit)가 한 키트 당 수십만 원 이상의 고가여서 결과적으로 식품기능성을 평가하는 바이오마커의 하나인 C-반응성 단백의 일상적 측정을 어렵게 만드는 한 원인이 되고 있다. 따라서 이를 개선하여 식품소재 및 기능성식품의 급여가 실험동물의 혈액 내 C-반응성 단백의 농도변화에 미치는 영향을 간편하고 신속하게, 계측저해현상을 최소화하면서 측정할 수 있는 C-반응성 단백의 고감도 측정을 위한 새로운 현장적응성 측정기술개발이 긴요한 실정이며 이에 대한 필요성이 끊임없이 제기되어 왔다.As described above, the conventional method for measuring C-reactive protein may show measurement inhibition and complex analysis process, resulting in low efficiency and economical analysis kit for C-reactive protein per kit. It is expensive, costing hundreds of thousands of won, and consequently making it difficult to routinely measure C-reactive proteins, one of the biomarkers that assess food functionality. Therefore, it is possible to improve the high sensitivity of C-reactive protein which can be measured easily and quickly and minimize the measurement inhibition by the effect of food and functional food supplementation on the concentration change of C-reactive protein in blood of laboratory animals. The development of new field-adaptive measurement technology is critical, and the need for this has been constantly raised.
본 발명은 바이오마커(biomarker)의 하나인 C-반응성 단백(C-reactive protein)을 측정할 수 있는 C-반응성 단백 측정용 수정진동자 면역센서 측정장치 및 수정진동자 면역센서를 이용한 C-반응성 단백의 고감도 측정방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a crystal oscillator immunosensor measuring device and a crystal oscillator immunosensor for measuring C-reactive protein which can measure C-reactive protein which is one of biomarkers. It is intended to provide a high sensitivity measurement method.
본 발명의 바이오마커 측정용 수정진동자 면역센서 측정장치는 바이오마커를 고감도로 측정하기 위해 바이오센서 변환기(transducer)의 하나인 수정진동자(quartz crystal microbalance) 센서 칩에 C-반응성 단백에 대한 항체를 고정화하는 대신 항원이자 측정대상물질인 C-반응성 단백을 고정화하고 여기에 미리 최적화한 일정농도의 바이오마커에 대한 항체와 농도별 C-반응성 단백을 포함하는 검체를 가하여 경합면역반응을 일으킴에 의하여 C-반응성 단백을 측정하는 수정진동자 면역센서의 감도를 획기적으로 향상시켜 검출한계(limit of detection, LOD)가 피코몰(pM) 농도 수준인 C-반응성 단백 측정용 수정진동자 면역센서 측정장치 및 수정진동자 면역센서를 이용한 C-반응성 단백의 고감도 측정방법을 제공하고자 한다.The crystal oscillator immunosensor measuring device for measuring a biomarker of the present invention immobilizes an antibody against C-reactive protein on a quartz crystal microbalance sensor chip, which is one of biosensor transducers, to measure biomarkers with high sensitivity. Instead, immobilized C-reactive protein, which is an antigen and a target of measurement, is added to a sample containing a predetermined concentration of antibodies to the biomarker and C-reactive protein by concentration, thereby causing a competitive immune response. The sensitivity of the crystal oscillator immunosensor to measure reactive protein dramatically improves the crystal oscillator immunosensor measuring device and crystal oscillator immunity for C-reactive protein measurement with limit of detection (LOD) of picomolar (pM) concentration level. To provide a high sensitivity measurement method of C-reactive protein using a sensor.
본 발명은 관상동맥질환, 고혈압 및 염증에 대한 주요한 바이오마커의 하나 로 알려지고 있는 C-반응성 단백을 비표지 면역센서의 하나인 수정진동자 면역센서를 사용하여 세계적 수준의 감도에서 측정할 수 있어 특정한 생체내 식품기능성을 해당 바이오마커를 사용하여 신속하게 실시간대에서 평가할 수 있다.The present invention is a C-reactive protein known as one of the major biomarkers for coronary artery disease, hypertension and inflammation can be measured at a world-class sensitivity using a crystal oscillator immunosensor, one of the unlabeled immune sensors In vivo food functionality can be quickly assessed in real time using the corresponding biomarkers.
본 발명은 C-반응성 단백 이외에 향후 엘디엘, 피브리노겐, 안기오텐신 II 등 실험동물의 혈액 등에 다양한 농도범위로 존재하는 바이오마커에 대한 고속 동시측정에 필요한 식품기능성 평가와 관련된 기반기술을 확립할 수 있다.In addition to the C-reactive protein, the present invention can establish a basic technology related to food functional evaluation required for high-speed simultaneous measurement of biomarkers existing in various concentration ranges in the blood of experimental animals such as ELDL, fibrinogen, and angiotensin II in the future. have.
본 발명은 C-반응성 단백 측정용 수정진동자 면역센서 측정장치를 나타낸다.The present invention shows a crystal oscillator immunosensor measuring device for measuring C-reactive protein.
본 발명의 C-반응성 단백 측정용 수정진동자 면역센서 측정장치는 도 1에 나타내었다.The crystal oscillator immunosensor measuring device for measuring the C-reactive protein of the present invention is shown in FIG.
도 1을 참조하여 본 발명의 C-반응성 단백 측정용 수정진동자 면역센서 측정장치를 설명하고자 한다. The crystal oscillator immunosensor measuring device for measuring the C-reactive protein of the present invention will be described with reference to FIG.
본 발명의 C-반응성 단백 측정용 수정진동자 면역센서 측정장치는 반응완충용액 조(1), Crystal oscillator immunosensor measuring device for measuring C-reactive protein of the present invention is a reaction buffer solution tank (1),
상기 반응완충용액 조(1)와 연결되며, 상기 반응완충용액 조 내부의 반응완충용액을 하기 반응셀(4) 내부의 수정진동자 센서 칩에 고정화된 C-반응성 단백에 공급하기 위한 공급수단(2), A supply means (2) connected to the reaction buffer solution tank (1) for supplying the reaction buffer solution in the reaction buffer solution tank to the C-reactive protein immobilized on the crystal oscillator sensor chip inside the reaction cell (4) ),
상기 공급수단(2)과 연결되며, 상기 공급수단(2)으로부터 공급되는 반응완충용액과 C-반응성 단백 항체 및 C-반응성 단백을 포함하는 검체를 반응셀(4) 내부의 수정진동자 센서 칩에 고정화된 C-반응성 단백에 공급하기 위한 시료주입구(3), A sample containing a reaction buffer solution, a C-reactive protein antibody, and a C-reactive protein, which is connected to the supply means 2 and supplied from the supply means 2, to a crystal oscillator sensor chip inside the reaction cell 4. Sample inlet for supplying immobilized C-reactive protein (3),
상기 시료주입구(3)를 통해 반응완충용액과 C-반응성 단백 항체 및 C-반응성 단백을 포함하는 검체가 공급되며 항원인 C-반응성 단백이 고정화된 전극의 센서 칩을 포함하는 수정진동자(7), 상기 수정진동자 센서 칩을 보호하기 위한 오링(6) 및 상기 수정진동자(7) 및 오링(6)을 감싸면서 조인트(8)로 연결된 홀더(5)가 구비된 반응셀(4),A sample containing a reaction buffer solution, a C-reactive protein antibody and a C-reactive protein is supplied through the sample inlet (3), and a crystal oscillator (7) including a sensor chip of an electrode on which an antigen, C-reactive protein, is immobilized. A reaction cell 4 provided with an O-
상기 반응셀(4) 내부의 수정진동자를 진동시키고, 수정진동자의 진동을 진동측정기(11)로 전송하기 위해 수정진동자(7)와 연결된 발진모듈(10), An
상기 발진모듈(10)을 통해 반응셀(4) 내부의 수정진동자(7)의 진동을 측정하는 진동측정기(11),Vibration measuring
상기 진동측정기(11)와 연결되어 수정진동자(7)의 센서 칩 전극에 고정화된 C-반응성 단백이 C-반응성 단백 항체와 결합할 때 발생하는 진동수 변화를 나타내는 컴퓨터(12) 및A
상기 반응셀(4) 내부에 공급되는 반응완충용액과 C-반응성 단백 항체 및 C-반응성 단백을 포함하는 검체의 폐액을 포집하는 폐액조(9)를 포함한다.And a
상기에서 반응완충용액은 본 발명의 C-반응성 단백 측정용 수정진동자 면역센서 측정장치를 이용하여 C-반응성 단백을 측정하기 위한 정상상태의 진동수를 얻기 위해 사용한다.The reaction buffer solution is used to obtain the steady-state frequency for measuring the C-reactive protein using the crystal oscillator immunosensor measuring device for C-reactive protein measurement of the present invention.
상기 반응완충용액은 0.05∼0.15몰농도(M)인 인산완충용액을 사용할 수 있다.The reaction buffer solution may be used a phosphate buffer solution of 0.05 to 0.15 molarity (M).
상기 반응완충용액은 pH가 7.0인 인산완충용액을 사용할 수 있다.The reaction buffer solution may be used a phosphate buffer solution having a pH of 7.0.
상기 반응완충용액은 0.05∼0.15몰농도(M)이고, pH가 7.0인 인산완충용액을 사용할 수 있다.The reaction buffer solution is 0.05 to 0.15 molarity (M), pH phosphate buffer solution may be used.
상기에서 공급수단(2)은 펌프(pump)를 사용할 수 있다.In the above, the supply means 2 may use a pump.
상기에서 공급수단(2)은 미세분주펌프(micro-dispensing pump)를 사용할 수 있다. The supply means 2 may be a micro-dispensing pump (micro-dispensing pump).
상기에서 반응완충용액 조, 공급수단, 시료 주입구, 반응셀, 폐액조는 서로 반응완충용액이 흐를 수 있는 관으로 연결될 수 있다.The reaction buffer solution tank, the supply means, the sample injection port, the reaction cell, the waste solution tank may be connected to each other through a tube through which the reaction buffer solution flows.
상기에서 반응완충용액 조, 공급수단, 시료 주입구, 반응셀, 폐액조는 서로 반응완충용액이 흐를 수 있는 튜브(tube)로 연결될 수 있다.The reaction buffer solution tank, the supply means, the sample injection port, the reaction cell, the waste tank may be connected to the tube (tube) through which the reaction buffer solution flows.
상기에서 반응완충용액 조, 공급수단, 시료 주입구, 반응셀, 폐액조는 서로 반응완충용액이 흐를 수 있는 모세관(capillary tube)으로 연결될 수 있다.The reaction buffer solution tank, the supply means, the sample injection port, the reaction cell, the waste solution tank may be connected to a capillary tube through which the reaction buffer solution flows.
상기에서 시료주입구(3)는 반응셀(4) 내부의 수정진동자에 고정화된 항원인 C-반응성 단백과 반응할 수 있는 반응액으로서 C-반응성 단백 항체 및 C-반응성 단백을 포함하는 검체가 공급된다.In the sample inlet (3) is a reaction solution capable of reacting with the C-reactive protein, which is an antigen immobilized on the crystal oscillator inside the reaction cell (4) is supplied with a sample containing a C-reactive protein antibody and C-reactive protein do.
상기 시료주입구(3)의 루프(loop) 용량은 20∼500마이크로리터(㎕)인 것을 사용할 수 있다.The loop capacity of the
상기에서 반응셀(4)은 조인트(8)로 연결된 홀더(5)가 구비되어 있으며, 상기 홀더(5) 내부의 중심부에서 항원인 C-반응성 단백이 고정화되어 있는 수정진동자(7) 센서 칩이 있으며, 상기 수정진동자 센서 칩에는 C-반응성 단백이 고정화된 전극이 있으며, 상기 전극 주위에는 반응액이 누수되는 것을 방지하기 위한 오링(O-ring)(6)이 있다.Reaction cell (4) is provided with a holder (5) connected by a joint (8), the crystal oscillator (7) sensor chip is immobilized in the center of the holder (5) the antigen C-reactive protein is immobilized In addition, the crystal oscillator sensor chip has an electrode to which the C-reactive protein is immobilized, and an O-
상기 수정진동자 센처 칩은 에이-티컷(AT-cut)을 사용할 수 있으며 고유공명진동수(fundamental resonant frequency)는 8∼10메가헤르쯔(MHz)이다. The crystal oscillator sensor chip may use an AT-cut, and a fundamental resonant frequency is 8 to 10 MHz.
상기 반응셀 내부의 명목용량(nominal capacity)은 100∼200마이크로리터(㎕)인 것을 사용할 수 있다.The nominal capacity inside the reaction cell may be 100 to 200 microliters (μl).
본 발명은 수정진동자 면역센서를 이용한 C-반응성 단백의 고감도 측정방법을 나타낸다.The present invention shows a high sensitivity measurement method of C-reactive protein using a crystal oscillator immunosensor.
본 발명은 수정진동자 면역센서를 포함하는 측정장치를 이용하여 C-반응성 단백의 고감도 측정방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a high sensitivity measurement method of C-reactive protein using a measuring device comprising a crystal oscillator immune sensor.
본 발명은 도 1과 같은 수정진동자 면역센서를 포함하는 측정장치를 이용하여 C-반응성 단백의 고감도 측정방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a high sensitivity measurement method of C-reactive protein using a measuring device including a crystal oscillator immune sensor as shown in FIG.
본 발명은 수정진동자 면역센서를 이용한 C-반응성 단백의 고감도 측정에 있어서, (1)항원인 C-반응성 단백이 고정화된 수정진동자 센서 칩에 반응완충용액을 첨가하여 정상상태에서의 진동수(F1)를 얻는 단계,In the present invention, in the high sensitivity measurement of C-reactive protein using a crystal oscillator immunosensor, (1) the frequency at steady state by adding a reaction buffer solution to the crystal oscillator sensor chip to which the C-reactive protein as an antigen is immobilized (F1) Getting it,
(2)상기 (1)단계 후 항원인 C-반응성 단백이 고정화된 수정진동자 센서 칩에 C-반응성 단백 항체와 C-반응성 단백을 포함하는 검체의 혼합물을 가하여 경합면역반응이 일어난 후 정상상태에서의 진동수(F2)를 얻는 단계,(2) After the step (1), a mixture of C-reactive protein antibody and a sample containing C-reactive protein is added to the crystal oscillator sensor chip to which the antigen C-reactive protein is immobilized, and then, in a steady state after a competitive immunity reaction occurs. Obtaining the frequency F2 of
(3)상기 (1)단계에서 얻은 진동수(F1)와 상기 (2)단계에서 얻은 진동수(F2)로부터 진동수 변화(ΔF = F1 - F2)의 측정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수 정진동자 면역센서를 이용한 C-반응성 단백의 고감도 측정방법을 나타낸다.(3) Hydrostatic oscillator immunity, characterized in that it comprises the step of measuring the frequency change (ΔF = F1-F2) from the frequency (F1) obtained in step (1) and the frequency (F2) obtained in step (2) A high sensitivity measurement method of C-reactive protein using a sensor is shown.
상기에서 수정진동자 센서 칩에 항원인 C-반응성 단백의 고정화는 하기 (a)단계 내지 (d)단계를 이용하여 실시할 수 있다. Immobilization of the C-reactive protein as an antigen in the crystal oscillator sensor chip can be carried out using the following steps (a) to (d).
(a)C-반응성 단백에 인산완충용액을 가하여 C-반응성 단백을 포함하는 인산완충용액을 얻는 단계, (b)설포석신이미딜 6-[3-{2-피리딜디치오}프로피온아미도]헥사노에이트(sulfosuccinimidyl 6-[3-{2-pyridyldithio}propionamido]hexanoate) 수용액을 상기 (a)단계의 인산완충용액과 반응시키는 단계, (c)상기 (b)단계에서 얻은 용액에 디티오트레이톨(dithiothreitol) 용액을 첨가하여 반응시키는 단계, (d)상기 (c)단계에서 얻은 용액을 수정진동자 센서 칩의 전극 표면에 도포하고 건조하는 단계.(a) adding a phosphate buffer solution to the C-reactive protein to obtain a phosphate buffer solution containing the C-reactive protein, (b) sulfosuccinimidyl 6- [3- {2-pyridyldithio} propionamido ] Reacting an aqueous solution of sulfosuccinimidyl 6- [3- {2-pyridyldithio} propionamido] hexanoate with the phosphate buffer solution of step (a), (c) dithio to the solution obtained in step (b) Reacting by adding a dithiothreitol solution, (d) applying the solution obtained in step (c) to the electrode surface of the crystal oscillator sensor chip and dried.
상기에서 수정진동자 센서 칩에 항원인 C-반응성 단백의 고정화는 하기 (가)단계 내지 (라)단계를 이용하여 실시할 수 있다. Immobilization of the C-reactive protein as an antigen in the crystal oscillator sensor chip can be carried out using the following steps (a) to (d).
(가)C-반응성 단백에 인산완충용액을 가하여 C-반응성 단백의 농도가 0.5∼2.5mg/ml인 인산완충용액을 얻는 단계, (나)10∼30mM의 설포석신이미딜 6-[3-{2-피리딜디치오}프로피온아미도]헥사노에이트 수용액 10∼50㎕을 상기 (가)단계의 인산완충용액 10∼50㎕과 30∼90분간 반응시키는 단계, (다)상기 (나)단계에서 얻은 용액에 디티오트레이톨 용액 10∼30㎕을 첨가하여 10∼50분간 반응시키는 단계, (라)상기 (다)단계에서 얻은 용액 10∼15㎕을 수정진동자 센서 칩의 전극 표면에 도포하고 실온에서 30∼90분간 건조하고 증류수 및 0.05∼0.15몰 인산완충용액으로 3∼7회 세척하는 단계.(A) adding a phosphate buffer solution to the C-reactive protein to obtain a phosphate buffer solution with a concentration of 0.5-2.5 mg / ml C-reactive protein, (b) 10 ~ 30mM sulfosuccinimidyl 6- [3 10 to 50 µl of {2-pyridyldithio} propionamido] hexanoate aqueous solution with 10 to 50 µl of the phosphate buffer solution of step (a) for 30 to 90 minutes, (c) the (b) 10-30 μl of dithiothreitol solution was added to the solution obtained in the step, and reacted for 10 to 50 minutes. (D) 10-15 μl of the solution obtained in step (C) was applied to the electrode surface of the crystal oscillator sensor chip. Drying at room temperature for 30 to 90 minutes and washing with distilled water and 0.05 to 0.15 molar
상기에서 반응완충용액은 0.05∼0.15몰농도(M)인 인산완충용액을 사용할 수 있다.In the above reaction buffer solution, a phosphate buffer solution of 0.05 to 0.15 molarity (M) may be used.
상기에서 반응완충용액은 pH가 7.0인 인산완충용액을 사용할 수 있다.The reaction buffer solution may be used a phosphate buffer solution having a pH of 7.0.
상기에서 반응완충용액은 0.05∼0.15몰농도(M)이고, pH가 7.0인 인산완충용액을 사용할 수 있다.In the above reaction buffer solution is 0.05 ~ 0.15 molarity (M), the pH may be used a phosphate buffer solution of 7.0.
상기에서 (1)단계의 진동수(F1) 측정은 C-반응성 단백이 고정화된 수정진동자 센서 칩에 반응완충용액을 첨가하여 5∼20분 후 정상상태에서의 진동수(F1)를 측정할 수 있다.The frequency (F1) of the step (1) in the above can be measured by the addition of the reaction buffer solution to the crystal oscillator sensor chip C-reactive protein is immobilized after 5-20 minutes to measure the frequency (F1) in the steady state.
상기에서 (2)단계의 진동수(F2) 측정은 C-반응성 단백이 고정화된 수정진동자 센서 칩에 C-반응성 단백 항체와 C-반응성 단백을 포함하는 검체의 혼합물을 가하여 경합면역반응이 일어난 다음 2∼20분 후 정상상태에서의 진동수(F2)를 측정할 수 있다.In the frequency (F2) measurement of step (2) above, a competitive immunization reaction occurs by adding a mixture of a sample containing C-reactive protein and C-reactive protein to a crystal vibrator sensor chip on which C-reactive protein is immobilized. After 20 minutes, the frequency F2 at the steady state can be measured.
상기에서 C-반응성 단백 항체와 C-반응성 단백을 포함하는 검체의 혼합물은 C-반응성 단백 항체와 C-반응성 단백을 포함하는 검체가 1:9∼9:1의 부피비로 혼합된 것을 사용할 수 있다.As the mixture of the sample containing the C-reactive protein and the C-reactive protein, a sample containing the C-reactive protein and the C-reactive protein may be used in a volume ratio of 1: 9 to 9: 1. .
상기에서 C-반응성 단백 항체는 쥐(rat), 마우스(mouse), 토끼, 원숭이 또는 사람의 포유동물의 C-반응성 단백을 사용하여 제조한 항체 중에서 선택된 어느 하나인 것을 사용할 수 있다. 이때 쥐(rat), 마우스(mouse), 토끼, 원숭이 또는 사람의 포유동물의 C-반응성 단백을 사용하여 C-반응성 단백 항체를 제조하는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 적의 선택하여 실시할 수 있으므로 이에 대한 자세한 내용은 생략하기로 한다.The C-reactive protein antibody may be any one selected from antibodies prepared using C-reactive protein of rats, mice, rabbits, monkeys or human mammals. At this time, the preparation of the C-reactive protein antibody using C-reactive protein of rat, mouse, rabbit, monkey or human mammal is carried out by a person of ordinary skill in the art. As it can be done, the detailed description thereof will be omitted.
상기에서 C-반응성 단백 항체는 시중에서 상품으로 판매되고 있는 것을 사용할 수 있으며, 이러한 상품화된 C-반응성 단백 항체의 일예로 R&D Systems사(Minneapolis, MN, USA)의 단클론성 C-반응성 단백 항체를 사용할 수 있다.The C-reactive protein antibody in the above can be used as a commercially available product, as an example of such a commercialized C-reactive protein antibody monoclonal C-reactive protein antibody of R & D Systems (Minneapolis, MN, USA) Can be used.
상기에서 C-반응성 단백을 측정하기 위한 검체는 C-반응성 단백이 반응완충용액에 용해된 표준용액, 혈액, 혈청(blood serum), 혈장(blood plasma), 타액, 체액, 간 등 조직추출물 중에서 선택된 어느 하나인 것을 사용할 수 있다.The sample for measuring C-reactive protein is selected from tissue extracts such as standard solution, C-reactive protein dissolved in the reaction buffer solution, blood, blood serum, blood plasma, saliva, body fluid, liver, etc. Either one can be used.
본 발명은 C-반응성 단백을 측정하기 위한 장치로서 반응완충용액 조 및 폐액 조, 미세분주펌프, 시료 주입구, 반응셀, 발진모듈, 진동수측정기 및 개인용 컴퓨터를 포함하는 수정진동자 면역센서 측정장치를 나타낸다.The present invention represents a crystal oscillator immunosensor measuring apparatus including a reaction buffer solution and a waste solution tank, a microdispensing pump, a sample inlet, a reaction cell, an oscillation module, a frequency meter, and a personal computer as a device for measuring C-reactive protein. .
또한 본 발명은 수정진동자 면역센서 측정장치, 일예로 도 1로 나타낼 수 있는 수정진동자 면역센서 측정장치를 이용한 C-반응성 단백의 측정방법을 나타낸다.In addition, the present invention shows a method for measuring C-reactive protein using a crystal oscillator immunosensor measuring device, for example, a crystal oscillator immunosensor measuring device that can be shown in FIG.
본 발명의 수정진동자 면역센서 측정장치를 이용한 C-반응성 단백의 측정방법은 반응셀 내부의 수정진동자의 센서 칩 전극에 항원으로서의 C-반응성 단백에 대한 고정화 단계; 최적화된 농도의 항원이 고정화된 수정진동자 센서 칩에 최적화된 C-반응성 단백 항체와 농도별 C-반응성 단백을 포함하는 검체를 가하여 경합면역반응을 일으킴에 의하여 수정진동자 면역센서의 감도를 획기적으로 증진시키는 단계를 포함하는, 식품기능성 평가에 필요한 주요한 바이오마커 단백질의 하나인 C-반응성 단백을 고감도로 측정하는 방법을 제공한다.C-reactive protein measurement method using the crystal oscillator immunosensor measuring device of the present invention comprises the steps of immobilizing the C-reactive protein as an antigen to the sensor chip electrode of the crystal oscillator inside the reaction cell; Significantly enhance the sensitivity of the fertilizer's immune sensor by inducing a competitive immune response by adding a sample containing an optimized C-reactive protein antibody and concentration-specific C-reactive protein to an immobilized crystal vibrator sensor chip with an optimized concentration of antigen It provides a method for high sensitivity measurement of C-reactive protein, one of the major biomarker proteins required for food functional evaluation, including the step of making.
상기 반응셀 내부의 수정진동자의 센서 칩 전극에 항원으로서의 C-반응성 단백에 대한 고정화 단계 이후에 반응셀에 장착되는 수정진동자 센서 칩에 항원으로서의 C-반응성 단백을 농도별로 고정화하고 여기에 C-반응성 단백 항체를 농도별로 가하면서 항체의 결합에 따른 센서신호를 측정하여 고정화에 사용된 C-반응성 단백 및 반응 셀에 가하는 C-반응성 단백 항체의 농도를 최적화하는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다. After immobilizing the C-reactive protein as an antigen on the sensor chip electrode of the crystal oscillator inside the reaction cell, the C-reactive protein as the antigen is immobilized on the crystal oscillator sensor chip mounted on the reaction cell by concentration and the C-reactivity The method may further include optimizing the concentration of the C-reactive protein used for immobilization and the C-reactive protein antibody added to the reaction cell by measuring the sensor signal according to the binding of the antibody while adding the protein antibody by concentration.
본 발명자들은 수정진동자의 압전특성을 이용하여 심혈관계 식품기능성 평가와 관련된 바이오마커 단백질인 C-반응성 단백에 대한 실시간대의 고감도 측정방법을 검토한 결과, 수정진동자 면역센서 측정장치, 일예로 도 1로 나타낼 수 있는 수정진동자 면역센서 측정장치를 사용하고, 수정진동자 센서 칩에 최적화된 농도로서 항원인 C-반응성 단백을 고정화하여 반응 셀에 장착하고 여기에 최적화된 농도의 C-반응성 단백 항체와 농도별 C-반응성 단백을 포함하는 검체의 혼합물을 가하여 경합면역반응을 일으킴에 의하여 표지효소를 사용하는 효소면역분석법과는 다르게 비표지적으로 C-반응성 단백을 피코 몰 수준의 검출한계로 측정할 수 있다는 사실을 발견하였다. 이러한 사실로부터 예의 연구를 거듭한 결과 C-반응성 단백을 고감도로 측정할 수 있고 아울러 기타의 식품기능성 바이오마커의 고감도 측정에 보편적으로 적용할 수 있는, 연속형의 수정진동자 면역센서 측정시스템을 사용하고 수정진동자 센서 칩에 최적화된 농도로 항원으로서의 C-반응성 단백을 고정화하며 여기에 최적화된 농도의 C-반응성 단백 항체와 농도별 C-반응성 단백을 포함하는 검체의 혼합물을 가하여 비표지적으로 경합면역반응을 일으킴을 주요한 특징으로 하 는 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention have examined the method of measuring high sensitivity of C-reactive protein, which is a biomarker protein related to cardiovascular food functional evaluation, using the piezoelectric properties of a crystal oscillator. Using a crystal oscillator immunosensor measuring device that can be displayed, and immobilized C-reactive protein as an antigen as an optimized concentration for a crystal oscillator sensor chip, mounted in a reaction cell, and optimized concentration of C-reactive protein antibody and concentration The fact that C-reactive protein can be measured at picomol level without labeling differently from enzyme-immunoassay using labeling enzyme by adding a mixture of specimens containing C-reactive protein to produce a competitive immunity. Found. As a result of intensive research from these facts, we use a continuous crystal oscillator immunosensor measurement system that can measure C-reactive protein with high sensitivity and is widely applicable to high sensitivity measurement of other food functional biomarkers. Immobilized C-reactive protein as an antigen at an optimized concentration in the crystal oscillator sensor chip and non-labeling competitive immune response by adding a mixture of an optimized concentration of C-reactive protein antibody and a sample containing concentration-specific C-reactive protein The present invention has been completed, which is the main feature of causing.
상기에서 기타의 식품기능성 바이오마커로는 엘디엘, 피브리노겐, 안기오텐신 II, 카디악 트로포닌 등의 심혈관계 바이오마커와 노화억제, 암 예방, 비만방지, 면역조절, 위·장관 질환예방 등과 관련된 바이오마커 단백질을 대상으로 할 수 있다.Other food functional biomarkers above are related to cardiovascular biomarkers such as LDL, fibrinogen, angiotensin II, cardiac troponin, aging inhibitors, cancer prevention, obesity prevention, immunomodulation, gastrointestinal disease prevention, etc. Biomarker proteins can be targeted.
이하 본 발명을 단계별로 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail step by step.
본 발명은 심혈관계 식품기능성을 평가하는데 필요한 주요한 바이오마커의 하나인 C-반응성 단백을 고감도로 측정하기 위하여 도 1의 구성을 지니는 연속형의 수정진동자 면역센서 측정시스템을 구성하고 반응 셀에 장착되는 수정진동자 센서 칩에 C-반응성 단백 항체를 고정화하는 대신 항원으로서의 C-반응성 단백을 고정화함에 의하여 항원과 항체간의 면역반응의 정도를 크게 증대시킬 수 있다. 그 다음으로 최적화된 농도의 항원이 고정화된 수정진동자 센서 칩에 최적화된 농도의 C-반응성 단백 항체와 농도별 C-반응성 단백을 포함하는 검체의 혼합물을 가하여 경합면역반응을 일으키는 간단한 공정에 의하여 C-반응성 단백을 고감도로 측정할 수 있다.The present invention comprises a continuous crystal oscillator immunosensor measuring system having the configuration of FIG. 1 to be mounted on the reaction cell to measure C-reactive protein, which is one of the major biomarkers required for evaluating cardiovascular food functionalities, with high sensitivity. Instead of immobilizing the C-reactive protein antibody on the crystal oscillator sensor chip, the degree of immune response between the antigen and the antibody can be greatly increased by immobilizing the C-reactive protein as an antigen. Next, C is prepared by adding a mixture of optimized concentrations of C-reactive protein antibodies and samples containing concentration-specific C-reactive proteins to the immobilized crystal oscillator sensor chip. Reactive protein can be measured with high sensitivity.
(i) 항원으로서의 C-반응성 단백의 고정화(i) Immobilization of C-Reactive Protein as Antigen
도 1과 같은 수정진동자 면역센서 측정장치의 반응 셀에 장착하는 수정진동자 센서 칩에 항원으로서의 C-반응성 단백의 고정화는 다음의 (1)단계 내지 (3)단 계와 같이 실시할 수 있다. Immobilization of the C-reactive protein as an antigen to the crystal oscillator sensor chip mounted in the reaction cell of the crystal oscillator immunosensor measuring device as shown in FIG. 1 can be carried out as follows (1) to (3).
(1)반응셀 내부의 수정진동자 센서 칩의 감응부위인 금 전극 표면을 전극선이 닿지 않도록 주의하며 가성소다에 침지, 증류수로 세척, 염산에 침지, 증류수로 세척, 염산으로 처리 및 증류수로 세척한 후 건조한다. 일예로 반응셀 내부의 수정진동자 센서 칩의 감응부위인 금 전극 표면을 전극선이 닿지 않도록 주의하며 0.8∼1.5몰농도(M) 가성소다와 0.8∼1.5몰농도(M)의 염산으로 각각 3 내지 7분간 순차적으로 담가 처리하고, 그 사이에 각각 증류수로 세척한다. 이 후 pH가 0.5∼1.0인 진한 염산을 0.5∼1.5분간 처리한 후 증류수로 다시 세척하고 대류 오븐에서 10∼30분간 건조할 수 있다. (1) Be careful not to touch the surface of the gold electrode, the sensitive area of the crystal oscillator sensor chip inside the reaction cell, and soak it in caustic soda, wash with distilled water, immerse in hydrochloric acid, wash with distilled water, treat with hydrochloric acid and wash with distilled water. After drying. For example, be careful not to touch the electrode wire on the surface of the gold electrode, which is the sensitive region of the crystal oscillator sensor chip inside the reaction cell, and
(2)동결건조 상태로 있는 C-반응성 단백에 0.05∼0.15몰농도의 인산완충용액(phosphate buffer saline, PBS, 0.05 내지 0.15 몰농도의 염화나트륨 함유)을 가하여 용액으로 회수한 후 C-반응성 단백의 농도가 0.5∼2.5mg/ml인 인산완충용액을 얻는다. 그런 다음 상기 C-반응성 단백의 농도가 0.5∼2.5mg/ml인 인산완충용액 10∼50㎕ 에 증류수에 용해한 10∼30밀리몰농도(mM)의 설포석신이미딜 6-[3-{2-피리딜디치오}프로피온아미도]헥사노에이트(sulfosuccinimidyl 6-[3-{2-pyridyldithio}- propionamido]hexanoate) 용액 10∼50㎕를 티올화 가교화제(thiolation cross-linker)로 가하여 30∼90분간 반응시킨다. 이 후 반응액 중의 C-반응성 단백의 이황화 결합을 환원하여 티올 기를 노출시키기 위하여 디티오트레이톨(dithiothreitol) 용액 10∼30㎕를 10∼50분간 처리한다. (2) To recover the C-reactive protein in the freeze-dried state, the solution was added with 0.05 to 0.15 molar phosphate buffer solution (phosphate buffer saline, PBS, containing 0.05 to 0.15 molar sodium chloride) and recovered as a solution. Obtain a phosphate buffer solution with a concentration of 0.5-2.5 mg / ml. Then, 10 to 30 mmol of sulfosuccinimidyl 6- [3- {2- dissolved in distilled water in 10 to 50 µl of a phosphate buffer solution containing 0.5 to 2.5 mg / ml of the C-reactive protein. 10-50 μl of pyridyldithio} propionamido] hexanoate (sulfosuccinimidyl 6- [3- {2-pyridyldithio} -propionamido] hexanoate solution was added with a thiolation cross-linker for 30-90 minutes. React. Thereafter, 10 to 30 µl of a dithiothreitol solution is treated for 10 to 50 minutes in order to reduce the disulfide bond of the C-reactive protein in the reaction solution to expose the thiol group.
(3)상기 (2)에서 얻은 용액 5∼15 ㎕를 상기 (1)의 수정진동자 센서 칩의 전 극 표면에 고르게 도포한 후 실온에서 30∼90분간 건조하고 증류수 및 반응완충용액인 0.05∼0.15몰농도인 인산완충용액(pH 7.0)으로 3∼7회 연속하여 씻어준다.(3) 5 to 15 µl of the solution obtained in (2) are evenly applied to the electrode surface of the crystal oscillator sensor chip of (1), dried at room temperature for 30 to 90 minutes, and distilled water and reaction buffer solution 0.05 to 0.15 Rinse with a molar concentration of phosphate buffer solution (pH 7.0) three to seven times in succession.
(ii) 수정진동자 면역센서 측정장치의 신호특성 평가(ii) Evaluation of signal characteristics of crystal oscillator immunosensor measuring device
본 발명의 수정진동자 면역센서가 식품기능성 바이오마커에 대한 현장 및 워크스테이션 장치로서 발전하기 위해서는 센서신호의 안정성을 확보하고 측정시간을 최소화하여야 하는데, 본 공정은 이러한 목적을 효율적으로 달성하기 위하여 수정진동자 면역센서 측정시스템을 구성하고 그 신호특성을 평가하기 위한 것으로서 그 구체적 방법은 다음과 같다. In order for the crystal oscillator immune sensor of the present invention to be developed as a field and workstation device for a food functional biomarker, it is necessary to secure the stability of the sensor signal and minimize the measurement time. To configure the immune sensor measurement system and to evaluate its signal characteristics, the specific method is as follows.
도 1과 같은 수정진동자 면역센서 측정장치의 작동은 반응완충용액 조(1)에 저장되어 있는 반응완충용액을 공급수단인 미세분주펌프(2)에 의하여 모세관튜브로 연결된 반응완충용액 조(1), 미세분주펌프(2), 시료주입구(3), 반응셀(4)을 통과하여 폐액 조(9)로 흐르게 하여 행하며 이 때 반응완충용액의 유속(flow rate)은 20∼230㎕/min 이고 시료주입구(3)의 루프(loop) 용량은 20∼500㎕이다. 수정진동자 면역센서 측정장치의 작동 중에 발진모듈(10)을 통하여 전자기적 힘이 가해지면 상기 공정 (i)에 의하여 C-반응성 단백이 고정화된 수정진동자 센서 칩은 2∼10분 후 반응완충용액의 흐름에 따른 정상상태(steady-state)에서 공명진동수(F1)로 진동하게 되는데, 여기에 C-반응성 단백 항체가 포함된 검체를 주입하여 면역반응에 의한 센서 칩 표면의 질량축적이 발생하면 센서 칩의 진동수가 감소하면서 진동수변화가 나타나기 시작하여 2∼20분 후 정상상태의 공명진동수(F2)에 이르며 이로부터 센서 반응에 해당하는 진동수변화(frequency shift, ΔF)를 계산할 수 있다(ΔF = F1 - F2). 이와 같은 수정진동자 면역센서 측정시스템 작동 중의 시간에 따른 센서신호는 진동수측정기(11)로 실시간으로 측정된 후 개인용 컴퓨터(12)에 화상으로 표시되어 진다.Operation of the crystal oscillator immunosensor measuring device as shown in FIG. 1 is a reaction buffer solution tank (1) connected to a capillary tube by a microdispensing pump (2) supplying a reaction buffer solution stored in the reaction buffer solution tank (1) And flow through the fine dispensing pump (2), the sample inlet (3), and the reaction cell (4) to the waste tank (9). At this time, the flow rate of the reaction buffer solution is 20-230 μl / min. The loop volume of the
상기의 수정진동자 면역센서 측정장치를 작동할 때의 센서신호의 특이성, 안정성 및 측정시간을 알아보기 위하여 도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치의 반응셀 내부 수정진동자 센서 칩에 C-반응성 단백 대신 소 혈청 알부민을 2mg/ml의 농도로 고정화하고 R&D Systems사(Minneapolis, MN, USA)의 단클론성 C-반응성 단백 항체를 250㎍/ml의 농도로 시료 주입구를 통하여 가하면서 수정진동자 센서 칩에 고정화된 소 혈청 알부민에 상기의 C-반응성 단백 항체가 결합하는 정도를 측정한 결과, 도 2의 도면부호 13에서 볼 수 있는 것처럼 항체의 비 선택적 흡착이 거의 발생하지 않는 것으로 나타나 센서반응의 특이성이 뛰어났다. 아울러 도 2의 도면부호 14에 나타나 있는 것처럼 소 혈청 알부민 대신 2mg/ml 농도의 C-반응성 단백을 도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치의 반응셀 내부 수정진동자 센서 칩에 고정화하고, C-반응성 단백 항체를 250㎍/ml의 농도로 시료 주입구를 통하여 가한 경우에는 면역반응의 결과로서 발생하는 시간의 경과에 따른 공명진동수 변화패턴이 매우 안정적이었고 정상상태의 센서신호를 얻는데 소요되는 시간도 3∼5분에 불과하여 본 발명에서 구성한 연속형의 수정진동자 면역센서 측정장치가 본 발명의 궁극적 목표인 수정진동자의 압전특성을 이용한 C-반응성 단백의 고감도 측정을 위한 효율적 측정장치임을 확인할 수 있다. In order to determine the specificity, stability, and measurement time of the sensor signal when the crystal oscillator immunosensor measuring device is operated, a small amount of C-reactive protein is added to the crystal oscillator sensor chip inside the reaction cell of the crystal oscillator immunosensor measuring device of FIG. 1. The serum albumin was immobilized at a concentration of 2 mg / ml and the monoclonal C-reactive protein antibody of R & D Systems (Minneapolis, MN, USA) was immobilized on the crystal oscillator sensor chip by adding 250 μg / ml of the antibody through the sample inlet. As a result of measuring the binding degree of the above-mentioned C-reactive protein antibody to bovine serum albumin, as shown by
(iii) 고정화에 사용된 C-반응성 단백 및 반응 셀에 가하는 C-반응성 단백 항체 농도의 최적화(iii) Optimization of C-reactive protein antibody concentrations added to C-reactive protein and reaction cells used for immobilization
상기 공정 (i)에 의하여 제조한 C-반응성 단백을 고정화한 수정진동자 센서 칩과 이를 장착한 반응 셀을 포함하는 도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치를 사용한 C-반응성 단백의 고감도 측정방법을 확립하기 위하여 본 공정에서는 항원으로서의 C-반응성 단백 농도를 변화시키면서 수정진동자 센서 칩에 고정화하고 여기에 면역반응에 의하여 결합하는 C-반응성 단백 항체 농도를 변화시키면서 시료 주입구를 통하여 가할 때 나타나는 항체의 결합정도를 측정하여 고정화에 사용된 C-반응성 단백 및 반응 셀에 가하는 C-반응성 단백 항체 농도를 최적화하며 그 구체적인 방법은 다음과 같다. Established a high sensitivity measurement method of C-reactive protein using the crystal oscillator immunosensor measuring device of Figure 1 comprising a crystal oscillator sensor chip immobilized C-reactive protein prepared by the step (i) and a reaction cell equipped with the same To this end, in the present step, the binding degree of the antibody that appears when the C-reactive protein concentration as an antigen is immobilized to the crystal oscillator sensor chip and applied through the sample inlet while changing the concentration of the C-reactive protein antibody bound by the immune response thereto By measuring the C-reactive protein used for immobilization and C-reactive protein antibody concentration added to the reaction cell to optimize the specific method is as follows.
항원으로서의 C-반응성 단백을 반응완충용액인 0.05∼0.15몰농도의 인산완충용액(pH 7.0)을 사용하여 C-반응성 단백의 농도가 0.5∼2.5mg/ml인 인산완충용액을 제조하여 상기 공정 (i)에 의하여 C-반응성 단백을 도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치의 반응셀 내부의 수정진동자 센서 칩 전극에 고정화한다. 이 후 미세분주펌프를 작동하여 20∼230㎕/min의 유속으로 반응완충용액 조에 저장되어 있는 반응완충용액을 유선을 통하여 흘려주는데, 이와 같은 시스템 안정화는 반응완충용액이 흐르는 수정진동자 면역센서 칩의 공명진동수가 정상상태에 이를 때까지 5∼20분간 수행한다. 시스템 안정화가 이루어지면 C-반응성 단백 항체를 반응완충용액에 용해 시켜 C-반응성 단백 항체의 농도가 1∼1000㎍/ml인 반응완충용액을 제조하여 20∼500㎕의 루프가 부착되어 있는 시료 주입구를 통하여 가할 때 반응 셀에 장착된 수정진동자 센서 칩에서 면역반응의 결과로서 나타나는 질량축적에 의한 진동수변화를 센서신호로 측정하여 고정화에 사용된 C-반응성 단백 및 반응셀에 가하는 C-반응성 단백 항체 농도를 최적화한 결과, 후술하는 본 발명의 실시예 2에 나타나 있는 것처럼 반응셀의 수정진동자 센서 칩의 전극에 고정화된 C-반응성 단백의 농도는 2mg/ml, 반응셀의 수정진동자 센서 칩의 전극에 고정화된 C-반응성 단백에 가하는 C-반응성 단백 항체의 농도는 250㎍/ml이 적정한 것으로 나타났다. C-reactive protein as an antigen was prepared using a phosphate buffer solution (pH 7.0) of 0.05 to 0.15 molar concentration as a reaction buffer solution to prepare a phosphate buffer solution having a concentration of 0.5 to 2.5 mg / ml of C-reactive protein. By i) the C-reactive protein is immobilized on the crystal oscillator sensor chip electrode inside the reaction cell of the crystal oscillator immunosensor measuring device of FIG. Afterwards, the microdispensing pump is operated to flow the reaction buffer solution stored in the reaction buffer tank at a flow rate of 20 to 230 µl / min through the wire. This system stabilization is performed by the crystal oscillator immunosensor chip in which the reaction buffer solution flows. Run for 5 to 20 minutes until the resonance frequency reaches steady state. When the system is stabilized, C-reactive protein antibody is dissolved in the reaction buffer solution to prepare a reaction buffer solution having a C-reactive protein antibody concentration of 1 to 1000 µg / ml, and a sample inlet having a loop of 20 to 500 µl is attached. C-reactive protein used for immobilization and C-reactive protein antibody applied to immobilized cell by measuring the frequency change due to the accumulation of mass resulting from the immune response in the crystal oscillator sensor chip mounted on the reaction cell As a result of optimizing the concentration, as shown in Example 2 of the present invention described below, the concentration of C-reactive protein immobilized on the electrode of the crystal oscillator sensor chip of the reaction cell was 2 mg / ml, the electrode of the crystal oscillator sensor chip of the reaction cell. The concentration of C-reactive protein antibody added to the C-reactive protein immobilized to 250 μg / ml was found to be appropriate.
(iv) 최적화된 농도의 고정화항원과 C-반응성 단백 항체를 사용하는 경합면역반응에 의한 센서의 감도 증진(iv) Enhance the sensitivity of the sensor by competing immune response using optimized concentrations of immobilized antigen and C-reactive protein antibody
상기 공정 (iii)에서 도출한 최적화 조건하에서 본 발명의 궁극적 목적인 수정진동자의 압전특성을 이용한 C-반응성 단백의 고감도 측정방법을 확립하기 위하여, 도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치의 반응셀 내부 수정진동자 센서 칩에 항원인 C-반응성 단백을 고정화한 후 C-반응성 단백 항체와 측정대상물질인 C-반응성 단백의 혼합물을 시료 주입구를 통하여 반응셀 내부에 주입하면서 C-반응성 단백 항체에 대하여 센서 칩에 고정화된 C-반응성 단백과 검체 중의 농도별 C-반응성 단백이 경합면역반응을 행한 결과로서 나타나는 센서반응으로서의 진동수변화를 측정한다. 이를 통하여 비표지 특성인 본 발명의 수정진동자 면역센서에 의한 C-반응성 단백 측정 시의 검출한계를 확인하여 C-반응성 단백의 고감도 측정을 완료하는데 그 구체적인 방법은 다음과 같다. In order to establish a high sensitivity measurement method of C-reactive protein using the piezoelectric properties of the crystal oscillator which is the ultimate object of the present invention under the optimization conditions derived from step (iii), the internal modification of the reaction cell of the crystal oscillator immunosensor measuring apparatus of FIG. After immobilizing the C-reactive protein as an antigen on the vibrator sensor chip, a mixture of C-reactive protein antibody and C-reactive protein as a measurement material is injected into the reaction cell through a sample inlet, and then the sensor chip for the C-reactive protein antibody. The change in the frequency as a sensor response resulting from the competitive immunity reaction between the C-reactive protein immobilized on and the C-reactive protein by concentration in the sample is measured. Through this, the detection limit of the C-reactive protein measurement by the crystal oscillator immunosensor of the present invention, which is a non-labeled property, was confirmed to complete the high sensitivity measurement of the C-reactive protein.
항원으로서의 C-반응성 단백을 반응완충용액인 0.05 내지 0.15 몰 농도의 인산완충용액(pH 7.0)을 사용하여 C-반응성 단백의 농도가 2mg/ml인 인산완충용액을 수정진동자 센서 칩에 상기 공정 (i)에 의하여 고정화하여 도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치의 반응셀에 장착한 후 반응완충용액을 흘려보내 시스템 안정화를 행한다. 그 직후 C-반응성 단백 항체(R&D Systems사(Minneapolis, MN, USA)의 단클론성 C-반응성 단백 항체)를 반응완충용액을 사용하여 C-반응성 단백 항체의 농도가 250㎍/ml인 용액에 0.5피코몰농도(pM)∼300나노몰농도(nM)의 농도별 C-반응성 단백을 가한 검체(타액)를 혼합하여 1∼10분이 경과한 후 20∼500마이크로리터(㎕)의 루프가 부착되어 있는 시료 주입구를 통하여 가한다. C-반응성 단백 항체에 대하여 센서 칩에 고정화된 C-반응성 단백과 검체 중의 농도별 C-반응성 단백이 경합면역반응을 행한 결과로서 나타나는 센서반응으로서의 진동수변화를 측정하며 이를 통하여 비표지 특성인 본 발명의 수정진동자 면역센서에 의한 C-반응성 단백 측정 시의 검출한계를 설정한다. 그 결과, 본 발명의 실시 예에서와 같이 C-반응성 단백에 대한 검출한계는 1.1 피코 몰 농도의 고감도로 나타났다. The C-reactive protein as an antigen was used as a buffer buffer solution (pH 7.0) of 0.05 to 0.15 molar concentration, and the phosphate buffer solution having a concentration of 2 mg / ml C-reactive protein was added to the crystal oscillator sensor chip. It is immobilized by i) and mounted in the reaction cell of the crystal vibrator immunosensor measuring device of FIG. 1, and then the reaction buffer solution is flowed to stabilize the system. Immediately thereafter, the C-reactive protein antibody (monoclonal C-reactive protein antibody from R & D Systems (Minneapolis, MN, USA)) was added to the solution having a concentration of 250 μg / ml of the C-reactive protein antibody using a reaction buffer solution. 20 to 500 microliters (μl) of loops are attached after 1 to 10 minutes of mixing the sample (saliva) with C-reactive protein for each concentration of picomolar concentration (pM) to 300 nanomolar concentration (nM). Through the sample inlet. The C-reactive protein immobilized on the sensor chip with respect to the C-reactive protein antibody and the C-reactive protein of each concentration in the sample are measured as frequency change as a sensor response resulting from the competition immune reaction. The detection limit for the measurement of C-reactive protein by the crystal oscillator's immunosensor is set. As a result, as in the embodiment of the present invention, the detection limit for the C-reactive protein was shown as a high sensitivity of 1.1 picomol concentration.
이하 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail through examples and test examples. However, these are intended to explain the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예 1><Example 1>
수정진동자 센서 칩에 상기 공정 (i)에서와 같이 항원으로서의 C-반응성 단백을 고정화하는 대신 C-반응성 단백 항체(R&D Systems사(Minneapolis, MN, USA)의 단클론성 C-반응성 단백 항체)를 고정화하여 도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치의 반응셀에 장착하고 일정농도의 C-반응성 단백을 시료 주입구를 통하여 가하면서 센서 칩에 고정화된 C-반응성 단백 항체와의 직접결합면역반응을 행하였을 때의 수정진동자 면역센서의 감도를 비교목적으로 아래와 같이 측정하였다.Immobilize C-reactive protein antibodies (monoclonal C-reactive protein antibodies from R & D Systems, Inc. (Minneapolis, MN, USA)) instead of immobilizing C-reactive proteins as antigens on the crystal oscillator sensor chip as in step (i) above. 1 is mounted on the reaction cell of the crystal vibrator immunosensor measuring device of FIG. 1 and a direct binding immunity reaction with the C-reactive protein antibody immobilized on the sensor chip is performed while applying a certain concentration of C-reactive protein through the sample inlet. The sensitivity of the crystal oscillator's immune sensor was measured as follows.
이 때 반응완충용액으로는 매트릭스 효과를 최대한 배제할 수 있는 이온강도인 0.10 몰농도의 인산완충용액(pH 7.0)을 사용하였고 C-반응성 단백 항체의 고정화는 아래와 같이 수행하였다. 즉 센서 칩의 감응부위인 금 전극 표면을 전극선이 닿지 않도록 주의하며 1.2몰농도의 가성소다와 동일 농도의 염산으로 각각 5분간 순차적으로 담가 처리하고 그 사이에 각각 증류수로 세척하였다. 이 후 pH가 0.5인 진한 염산으로 1분간 처리한 후 증류수로 다시 세척하고 대류 오븐에서 20분간 건조하였다. 동결건조 상태로 있는 C-반응성 단백 항체에 0.10몰농도의 인산완충용액(PBS)을 가하여 용액으로 회수한 후 미리 최적화한 농도인 50㎍/ml의 농도가 되도록 PBS로 희석한 항체용액 30㎕에 증류수에 용해한 동량의 20밀리몰농도(mM)의 설포석신이미딜 6-[3-{2-피리딜디치오}프로피온아미도]헥사노에이트를 티올화 가교화제로 가하여 60분간 반응시켰다. 이 후 반응액 중의 C-반응성 단백 항체의 이황화 결합을 환원하여 티올 기를 노출시키기 위하여 디티오트레이톨 용액 20㎕를 30분간 처리하였다. 상기와 같이 제조한 티올화 항체 10㎕를 수정진동자의 감응부위 인 금 전극 표면에 고르게 도포한 후 실온에서 60분간 건조하고 증류수 및 반응완충용액으로 5회 연속하여 씻어주었다. At this time, 0.10 molar phosphate buffer solution (pH 7.0) was used as the reaction buffer solution, and the immobilization of the C-reactive protein antibody was performed as follows. In other words, care was taken not to touch the surface of the gold electrode, which is the sensitive area of the sensor chip, and soaked sequentially for 5 minutes with 1.2 moles of caustic soda and the same concentration of hydrochloric acid, and then washed with distilled water. Thereafter, the mixture was treated with concentrated hydrochloric acid having a pH of 0.5 for 1 minute, washed again with distilled water, and dried in a convection oven for 20 minutes. To a lyophilized C-reactive protein antibody, 0.10 molar concentration of phosphate buffer solution (PBS) was added to recover the solution, and then to 30 µl of an antibody solution diluted with PBS to a concentration of 50 µg / ml, which was previously optimized. An equivalent amount of 20 mmol of sulfosuccinimidyl 6- [3- {2-pyridyldithio} propionamido] hexanoate dissolved in distilled water was added to a thiolated crosslinking agent and allowed to react for 60 minutes. Thereafter, 20 µl of dithiothreitol solution was treated for 30 minutes in order to reduce the disulfide bond of the C-reactive protein antibody in the reaction solution to expose the thiol group. 10 μl of the thiolated antibody prepared as described above was evenly applied to the surface of the gold electrode, which is a sensitive part of the crystal oscillator, dried at room temperature for 60 minutes, and washed with distilled water and reaction buffer solution five times in succession.
도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치를 통하여 199㎕/min의 유속으로 반응완충용액을 흘려보내 주면서 정상상태의 공명진동수 F1을 측정하였다. 여기에 측정대상물질로서의 C-반응성 단백이 각각 106나노몰농도 및 424나노몰농도로 포함된 검체를 200마이크로리터(㎕)의 루프가 부착된 시료 주입구로 가하여 면역반응의 결과로서 센서 칩 표면에서 발생하는 질량축적에 따른 진동수감소를 추적하여 정상상태의 공명진동수 F2를 측정하고 이로부터 진동수변화 ΔF(F1 - F2)를 측정한 결과, C-반응성 단백 농도가 각각 106나노몰농도 및 424나노몰농도인 경우 센서반응으로서의 진동수변화는 각각 16.87Hz 및 29.63Hz에 불과하였고 C-반응성 단백 농도가 이보다 낮으면 유의미한 센서반응이 나타나지 않았다.Through the crystal oscillator immunosensor measuring apparatus of FIG. 1, the reaction buffer solution was flowed at a flow rate of 199 μl / min, and the resonance frequency F1 at the steady state was measured. In addition, a sample containing C-reactive protein as a measurement target at 106 nanomolar concentrations and 424 nanomolar concentrations, respectively, was added to the sample inlet with a 200 microliter loop, and the surface of the sensor chip as a result of the immune reaction was detected. By measuring the frequency reduction according to the mass accumulation occurring, the resonance frequency F2 of the steady state was measured, and the frequency change ΔF (F1-F2) was measured. From this, the C-reactive protein concentration was 106 nanomolar concentration and 424 nanomolar, respectively. In case of concentration, the frequency change as sensor response was only 16.87Hz and 29.63Hz, respectively, and there was no significant sensor response when C-reactive protein concentration was lower than this.
본 실시예 1에서 볼 수 있는 것처럼 수정진동자 센서 칩에 C-반응성 단백에 대한 항체를 고정화하여 도 1의 수정진동자 면역센서 측정시스템을 직접결합방식으로 작동하면 센서의 감도가 매우 낮게 나타났으므로 C-반응성 단백의 고감도 측정을 행하기 위해서는 이를 개선하는 새로운 측정방법의 확립이 절실한 것으로 나타났다. As can be seen in Example 1, the C-reactive protein immobilized antibody to the crystal oscillator sensor chip to operate the crystal oscillator immunosensor measurement system of FIG. In order to make high-sensitivity measurements of reactive proteins, it is urgent to establish new measurement methods to improve them.
<실시예 2><Example 2>
직접결합방식으로 작동하는 연속형의 수정진동자 면역센서 측정장치에 의한 C-반응성 단백 측정 시 센서감도가 실시예 1에서와 같이 매우 낮게 나타나는 문제 점을 개선하여 C-반응성 단백에 대한 고감도 측정을 가능하게 하기 위하여 상기 공정 (iii)과 (iv)에 나타나 있는 바와 같이 경합반응에 의한 센서의 감도증진을 행하는데 필요한, 고정화에 사용된 항원으로서의 C-반응성 단백 및 도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치의 시료 주입구를 통하여 반응셀에 가하는 C-반응성 단백 항체의 농도 최적화를 다음과 같이 행하였다.In case of measuring C-reactive protein by continuous crystal oscillator immunosensor measuring device operated by direct coupling method, it is possible to improve the sensitivity of C-reactive protein by improving the problem that sensor sensitivity is very low as in Example 1. C-reactive protein as an antigen used for immobilization and the crystal oscillator immunosensor measuring device of FIG. 1, which are necessary for conducting the sensitivity of the sensor by the competition reaction as shown in the above steps (iii) and (iv). The concentration optimization of the C-reactive protein antibody added to the reaction cell through the sample inlet of was performed as follows.
이 때 반응완충용액으로는 0.10 몰농도의 인산완충용액(pH 7.0)을 사용하였고 C-반응성 단백의 고정화는 아래와 같이 행하였다. 즉 센서 칩의 감응부위인 금 전극 표면을 전극선이 닿지 않도록 주의하며 1.2 몰농도의 가성소다와 동일 농도의 염산으로 각각 5분간 순차적으로 담가 처리하고 그 사이에 각각 증류수로 세척하였다. 이 후 pH가 0.5인 진한 염산으로 1분간 처리한 후 증류수로 다시 세척하고 대류 오븐에서 20분간 건조하였다. 동결건조 상태로 있는 C-반응성 단백에 0.10 몰농도의 PBS를 가하여 용액으로 회수한 후 1mg/ml 및 2mg/ml의 농도가 되도록 PBS로 희석한 용액 30㎕에 증류수에 용해한 동량의 20밀리몰농도(mM)의 설포석신이미딜 6-[3-{2-피리딜디치오}프로피온아미도]헥사노에이트를 티올화 가교화제로 가하여 60분간 반응시켰다. 이 후 반응액 중의 C-반응성 단백의 이황화 결합을 환원하여 티올 기를 노출시키기 위하여 디티오트레이톨 용액 20마이크로리터(㎕)를 30분간 처리하였다. 상기와 같이 제조한 티올화 C-반응성 단백 10마이크로리터(㎕)를 수정진동자의 감응부위인 금 전극 표면에 고르게 도포한 후 실온에서 60분간 건조하고 증류수 및 반응완충용액으로 5회 연속하여 씻어주었다.At this time, 0.10 molar concentration of phosphate buffer solution (pH 7.0) was used as the reaction buffer solution, and C-reactive protein was immobilized as follows. In other words, care was taken not to touch the surface of the gold electrode, which is the sensitive area of the sensor chip, and soaked sequentially for 5 minutes with 1.2 moles of caustic soda and the same concentration of hydrochloric acid, and washed with distilled water in between. Thereafter, the mixture was treated with concentrated hydrochloric acid having a pH of 0.5 for 1 minute, washed again with distilled water, and dried in a convection oven for 20 minutes. 0.10 molar concentration of PBS was added to the lyophilized C-reactive protein to recover the solution, and the same 20 mmol molar concentration dissolved in distilled water in 30 µl of PBS diluted solution to a concentration of 1 mg / ml and 2 mg / ml ( mM) sulfosuccinimidyl 6- [3- {2-pyridyldithio} propionamido] hexanoate was added to a thiolated crosslinking agent and allowed to react for 60 minutes. Thereafter, 20 microliters (μl) of dithiothritol solution was treated for 30 minutes in order to reduce the disulfide bond of the C-reactive protein in the reaction solution to expose the thiol group. Ten microliters (μl) of thiolated C-reactive protein prepared as described above was evenly applied to the surface of the gold electrode, which is the sensitive part of the crystal oscillator, dried at room temperature for 60 minutes, and washed with distilled water and reaction buffer solution five times in succession. .
도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치를 통하여 199마이크로리터/분(㎕/min) 의 유속으로 반응완충용액을 흘려보내 주면서 정상상태의 공명진동수 F1을 측정하였다. 여기에 C-반응성 단백 항체(R&D Systems사(Minneapolis, MN, USA)의 단클론성 C-반응성 단백 항체)를 각각 10㎍/ml, 25㎍/ml, 50㎍/ml, 100㎍/ml, 250㎍/ml 및 500㎍/ml 농도로 포함한 검체를 200마이크로리터(㎕)의 루프가 부착된 시료 주입구로 가하여 면역반응 결과로서 센서 칩 표면에서 발생하는 질량축적에 따른 진동수감소를 추적하여 정상상태의 공명진동수 F2를 측정하고 이로부터 진동수변화 ΔF(F1 - F2)를 측정하였다. The resonance vibration F1 of the steady state was measured while flowing the reaction buffer solution at a flow rate of 199 microliters / min (μl / min) through the crystal oscillator immunosensor measuring apparatus of FIG. 1. Herein, C-reactive protein antibodies (monoclonal C-reactive protein antibodies from R & D Systems (Minneapolis, MN, USA)) were respectively 10 μg / ml, 25 μg / ml, 50 μg / ml, 100 μg / ml, 250 Samples containing ㎍ / ml and 500 ㎍ / ml concentration were added to a sample inlet with a loop of 200 microliters (μl) to track the frequency reduction caused by mass accumulation on the surface of the sensor chip as a result of the immune reaction. The resonance frequency F2 was measured and the frequency change ΔF (F1-F2) was measured.
그 결과, 고정화에 사용된 C-반응성 단백의 농도는 표 1에서와 같이 2mg/ml의 경우 센서신호가 높아 적정하였고 반응셀에 가하는 C-반응성 단백 항체의 농도는 센서신호의 크기와 항체의 사용량을 고려하여 250마이크로그램/밀리리터(㎍/ml)이 적정한 것으로 나타났으며 이를 토대로 실시예 3에서와 같이 C-반응성 단백에 대한 고감도 측정을 행할 수 있었다.As a result, the concentration of C-reactive protein used for immobilization was high because the sensor signal was high at 2 mg / ml as shown in Table 1, and the concentration of C-reactive protein antibody applied to the reaction cell was determined by the size of the sensor signal and the amount of antibody used. In consideration of this, it was found that 250 micrograms / milliliter (µg / ml) was appropriate and based on this, high sensitivity measurement for C-reactive protein could be performed as in Example 3.
표 1.Table 1.
1) 인접한 측정시간대의 다섯 개의 값을 평균하고 표준편차 표시. 1) Average the five values of adjacent measuring time and display standard deviation.
<실시예 3><Example 3>
본 발명의 궁극적 목적인 수정진동자의 압전특성을 이용한 C-반응성 단백의 고감도 측정은 수정진동자 센서 칩에 고정화하여 도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치의 반응셀에 장착한 항원으로서의 C-반응성 단백과 C-반응성 단백 항체의 최적화 농도에서, 측정대상물질인 농도별 C-반응성 단백을 C-반응성 단백 항체와 섞어 시료 주입구를 통하여 가하면서 C-반응성 단백 항체에 대하여 센서 칩에 고정화된 C-반응성 단백과 검체 중의 C-반응성 단백이 경합면역반응을 행한 결과로서 나타나는 센서반응으로서의 진동수변화를 측정하여 아래와 같이 행하였다. 이 때 반응완충용액으로는 0.10 몰농도의 인산완충용액(pH 7.0)을 사용하였고 C-반응성 단백의 고정화는 아래와 같이 행하였다. 즉 센서 칩의 감응부위인 금 전극 표면을 전극선이 닿지 않도록 주의하며 1.2 몰농도의 가성소다와 동일 농도의 염산으로 각각 5분간 순차적으로 담가 처리하고 그 사이에 각각 증류수로 세척하였다. 이 후 pH가 0.5인 진한 염산으로 1분간 처리한 후 증류수로 다시 세척하고 대류 오븐에서 20분간 건조하였다. 동결건조 상태로 있는 C-반응성 단백에 0.10 몰농도의 PBS를 가하여 용액으로 회수한 후 C-반응성 단백의 농도가 2mg/ml이 되도록 PBS로 희석한 용액 30마이크로리터(㎕)에 증류수에 용해한 동량의 20밀리 몰농도의 설포석신이미딜 6-[3-{2-피리딜디치오}프로피온아미도]헥사노에이트를 티올화 가교화제로 가하여 60분간 반응시켰다. 이 후 반응액 중의 C-반응성 단백의 이황화 결합을 환원하여 티올 기를 노출시키기 위하여 디티오트레이톨 용액 20마이크로리터(㎕)를 30분간 처리하였다. 상기와 같이 제조한 티올화 C-반응성 단백 10마이크로리터(㎕)를 수정 진동자의 감응부위인 금 전극 표면에 고르게 도포한 후 실온에서 60분간 건조하고 증류수 및 반응완충용액으로 5회 연속하여 씻어주었다. The high-sensitivity measurement of C-reactive protein using the piezoelectric characteristics of the crystal oscillator, which is the ultimate object of the present invention, is immobilized on the crystal oscillator sensor chip and C-reactive protein and C as antigens mounted on the reaction cell of the crystal oscillator immunosensor measuring device of FIG. At the optimized concentration of the reactive protein antibody, the C-reactive protein, which is the target substance, is mixed with the C-reactive protein antibody and added through the sample inlet, and the C-reactive protein immobilized on the sensor chip against the C-reactive protein antibody. C-reactive protein in the sample was measured as follows to measure the frequency change as a sensor response that appears as a result of the competitive immune response. At this time, 0.10 molar concentration of phosphate buffer solution (pH 7.0) was used as the reaction buffer solution, and C-reactive protein was immobilized as follows. In other words, care was taken not to touch the surface of the gold electrode, which is the sensitive area of the sensor chip, and soaked sequentially for 5 minutes with 1.2 moles of caustic soda and the same concentration of hydrochloric acid, and washed with distilled water in between. Thereafter, the mixture was treated with concentrated hydrochloric acid having a pH of 0.5 for 1 minute, washed again with distilled water, and dried in a convection oven for 20 minutes. The equivalent amount dissolved in distilled water in 30 microliters (μl) of a solution diluted with PBS to recover the solution by adding 0.10 molar concentration of PBS to the C-reactive protein in the lyophilized state to a concentration of 2 mg / ml C-reactive protein Sulfosuccinimidyl 6- [3- {2-pyridyldithio} propionamido] hexanoate at 20 mol molar concentration of was added to a thiolated crosslinking agent and allowed to react for 60 minutes. Thereafter, 20 microliters (μl) of dithiothritol solution was treated for 30 minutes in order to reduce the disulfide bond of the C-reactive protein in the reaction solution to expose the thiol group. Ten microliters (μl) of the thiolated C-reactive protein prepared as described above was evenly applied to the surface of the gold electrode, which is the sensitive part of the crystal oscillator, dried at room temperature for 60 minutes, and washed with distilled water and reaction buffer solution for 5 consecutive times. .
도 1의 수정진동자 면역센서 측정장치를 통하여 199마이크로리터/분(㎕/min)의 유속으로 반응완충용액을 흘려보내 주면서 정상상태의 공명진동수 F1을 측정하였다. 여기에 C-반응성 단백 항체(R&D Systems사(Minneapolis, MN, USA)의 단클론성 C-반응성 단백 항체)를 250㎍/ml 농도로 포함한 반응완충용액에 C-반응성 단백을 각각 0.0011나노몰농도, 0.0053나노몰농도, 0.011나노몰농도, 0.053나노몰농도, 0.11나노몰농도, 0.53나노몰농도, 1.06나노몰농도, 5.3나노몰농도, 10.6나노몰농도, 53나노몰농도, 106나노몰농도 및 212나노몰농도로 포함한 검체(타액)를 혼합한 후 5분이 경과하면 200마이크로리터의 루프가 부착된 시료 주입구로 주입하여 경합면역반응을 행하고 그 결과로서 센서 칩 표면에서 발생하는 질량축적에 따른 진동수감소를 추적하여 정상상태의 공명진동수 F2를 측정하고 이로부터 진동수변화 ΔF(F1 - F2)를 측정하였다. The resonance vibration F1 of the steady state was measured while flowing the reaction buffer solution at a flow rate of 199 microliters / min (μl / min) through the crystal oscillator immunosensor measuring apparatus of FIG. 1. In addition, the C-reactive protein concentration (0.0011 nanomolar concentration of C-reactive protein in a reaction buffer solution containing 250 μg / ml of C-reactive protein antibody (monoclonal C-reactive protein antibody of R & D Systems (Minneapolis, MN, USA)) 0.0053 nanomolar concentration, 0.011 nanomolar concentration, 0.053 nanomolar concentration, 0.11 nanomolar concentration, 0.53 nanomolar concentration, 1.06 nanomolar concentration, 5.3 nanomolar concentration, 10.6 nanomolar concentration, 53 nanomolar concentration, 106 nanomolar concentration and After 5 minutes of mixing the sample (saliva) containing 212 nanomolar concentration, it is injected into the sample inlet with a 200 microliter loop to conduct a competitive immunity reaction and as a result, the frequency according to the mass accumulation occurring on the surface of the sensor chip. By tracking the decrease, the resonance frequency F2 at steady state was measured and the frequency change ΔF (F1-F2) was measured.
그 결과, 표 2에서와 같이 0.0011 나노 몰(1.1 피코 몰)농도에서도 진동수변화 비율인 Fr값이 0.8283에 불과하며 항체만 주입한 경우와 비교하여 진동수변화도 9Hz 정도 낮은 것으로 나타나 검출한계가 1.1 피코 몰농도에 이르는 것으로 나타났다. 상기의 센서감도는 자기면역센서 및 표면 플라스몬 공명(surface plasmon resonance) 면역센서에 의하여 측정한 바이오마커 검출감도보다 우수한 것으로 평가되었으며(Biosensors and Bioelectronics, Vol. 22, p. 973, 2007; Biosensors and Bioelectronics, Vol. 21, p. 1141, 2006; Biosensors and Bioelectronics, Vol. 21, p. 1631, 2006), 본 발명을 통하여 심혈관계 식품기능성을 평가하는데 필요한 주요한 바이오마커의 하나인 C-반응성 단백에 대한 실시간대의 고감도 측정이 이루어졌음을 잘 보여주었다. As a result, as shown in Table 2, even at the 0.0011 nanomole (1.1 picomol) concentration, the Fr value, which is the rate of change of frequency, is only 0.8283, and the change in frequency is about 9Hz lower than that of the antibody-only injection, so the detection limit is 1.1 pico. It was found to reach molarity. The sensor sensitivity was evaluated to be superior to the biomarker detection sensitivity measured by the autoimmune sensor and the surface plasmon resonance immunosensor ( Biosensors and Bioelectronics , Vol. 22, p. 973, 2007; Biosensors and Bioelectronics , Vol. 21, p. 1141, 2006; Biosensors and Bioelectronics , Vol. 21, p. 1631, 2006), through the present invention to C-reactive protein, one of the major biomarkers required to evaluate cardiovascular food functionality It was shown that high sensitivity measurements were taken for real-time.
표 2. Table 2.
1) 진동수변화 비율 = ΔF항체 + 측정대상물질 / ΔF항체. 1) Frequency change ratio = ΔF antibody + target substance / ΔF antibody .
2) 센서 시스템에 항체만 주입하였을 때의 진동수변화는 90.17±0.35Hz. 2) The frequency change when only antibody is injected into sensor system is 90.17 ± 0.35Hz.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.
본 발명에 의해 관상동맥질환, 고혈압 및 염증에 대한 주요한 바이오마커의 하나로 알려지고 있는 C-반응성 단백을 신속하게 실시간대에서 평가할 수 있을 뿐만 아니라 향후 C-반응성 단백 이외에 엘디엘, 피브리노겐, 안기오텐신 II 등 실험동물의 혈액 등에 다양한 농도범위로 존재하는 바이오마커에 대한 고속 동시측정에 필요한 식품기능성 평가와 관련된 기반기술을 확립할 수 있다.C-reactive protein, which is known as one of the major biomarkers for coronary artery disease, hypertension and inflammation by the present invention, can be evaluated in real time quickly, and in addition to C-reactive protein in the future, in addition to ELD, fibrinogen, and angiotensin It is possible to establish the basic technology related to food functional evaluation necessary for high-speed simultaneous measurement of biomarkers that exist in various concentration ranges in blood of experimental animals such as II.
도 1은 C-반응성 단백을 측정하기 위한 수정진동자 면역센서 측정장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a crystal oscillator immunosensor measuring device for measuring C-reactive protein.
도 2는 C-반응성 단백과 소 혈청 알부민이 각각 고정화된 수정진동자 센서 칩에 C-반응성 단백 항체가 결합하는 정도를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the degree of binding of C-reactive protein antibody to the crystal oscillator sensor chip is immobilized C-reactive protein and bovine serum albumin, respectively.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 반응완충용액 조 2 : 공급수단(미세분주펌프) 1: reaction buffer solution 2: supply means (fine dispensing pump)
3 : 시료 주입구 4 : 반응셀(flow-through cell) 3: sample injection port 4: flow-through cell
5 : 홀더 6 : 오링(O-ring) 5: holder 6: O-ring
7 : 수정진동자 8 : 조인트 7: crystal oscillator 8: joint
9 : 폐액조 10 : 발진모듈 9: waste liquid tank 10: oscillation module
11 : 진동수측정기 12 : 개인용 컴퓨터11: frequency meter 12: personal computer
13 : 밀리리터 당 2 밀리그램의 소 혈청 알부민이 고정화된 수정진동자 센서 칩에 C-반응성 단백 항체의 결합정도 13: Degree of binding of C-reactive protein antibody to crystal oscillator sensor chip immobilized with 2 milligrams of bovine serum albumin per milliliter
14 : 밀리리터 당 2 밀리그램의 C-반응성 단백이 고정화된 수정진동자 센서 칩에 C-반응성 단백 항체의 결합정도 14: The degree of binding of C-reactive protein antibody to the crystal oscillator sensor chip immobilized with 2 mg of C-reactive protein per milliliter
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| 김남수 외, 직접결합방식 수정진동자 면역센서에 의한 C-Reative Protein 검출, 한국생물공학회지, v.22, no.6, 2007, pp443-446 |
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