WO2018074832A1 - 바이오센서 - Google Patents

바이오센서 Download PDF

Info

Publication number
WO2018074832A1
WO2018074832A1 PCT/KR2017/011520 KR2017011520W WO2018074832A1 WO 2018074832 A1 WO2018074832 A1 WO 2018074832A1 KR 2017011520 W KR2017011520 W KR 2017011520W WO 2018074832 A1 WO2018074832 A1 WO 2018074832A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reaction
fixing plate
sample
sensor unit
biosensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2017/011520
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2018074832A9 (ko
Inventor
황혜진
전진우
이지영
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Plexense Inc
Original Assignee
Plexense Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plexense Inc filed Critical Plexense Inc
Priority to EP17862802.0A priority Critical patent/EP3514540A4/en
Priority to JP2019520902A priority patent/JP2019534454A/ja
Priority to CN201780078833.1A priority patent/CN110114678A/zh
Publication of WO2018074832A1 publication Critical patent/WO2018074832A1/ko
Publication of WO2018074832A9 publication Critical patent/WO2018074832A9/ko
Priority to US16/389,382 priority patent/US20190242889A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US16/390,748 priority patent/US20190391142A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54373—Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection
    • G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
    • G01N21/554—Attenuated total reflection and using surface plasmons detecting the surface plasmon resonance of nanostructured metals, e.g. localised surface plasmon resonance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251—Colorimeters; Construction thereof
    • G01N21/253—Colorimeters; Construction thereof for batch operation, i.e. multisample apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54313—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
    • G01N33/54346—Nanoparticles

Definitions

  • the present invention relates to a biosensor.
  • the metal nanostructure has an electric dipole characteristic by causing collective vibration of electrons in the nanostructure conduction band by light of a specific frequency incident from the outside, thereby strongly scattering and absorbing light in the corresponding frequency region. It is called Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR).
  • LSPR Localized Surface Plasmon Resonance
  • the light absorbance characteristic of the metal nanostructure is dependent on the metal nanostructure and sensitively reacts to the complex dielectric constant (complex refractive index) of the medium around the surface of the metal nanostructure, so that a sample for detecting biomolecules and chemical components using the same It can be used as an analytical method.
  • the first method is to measure the concentration of a sample by measuring the optical absorbance by using visible-ultraviolet spectroscopy. The absorbance is measured by comparing light intensity before and after passing light of a certain intensity through the material. Since the optical absorbance measuring method measures only the concentration of a specific functional group included in a sample, it is inconvenient to apply an additional analysis method in order to quantitatively analyze the reactivity and activity of a specific binding agent according to a biological reaction. In addition, there is a problem that the highest analysis sensitivity is not suitable for the analysis of a bio sample that requires a high sensitivity analysis of 10 -12 M as a sensitivity analysis method of 10 -6 M.
  • Enzyme immunoassay is a commonly used method to quantitatively analyze the reactivity and activity of a specific sample with high sensitivity of 10 -12 M. Chemically bind enzymes to antibodies and then quantitatively analyze them with labeled antibodies, or analyze the sample material with a fluorescence spectrometer by labeling antibodies or antigens with fluorescent dyes such as fluorescein or rhodamine. Immunofluorescence is used.
  • Such analytical methods are widely used because they can analyze the reactivity or activity according to the combination of the target material and the reactant of the sample with excellent detection sensitivity, but the complex sample preparation process, the fluorescent material labeling of the sample or target, or the use of expensive detectors, etc.
  • enzyme immunoassay or fluorescence immunoassay requires the use of a separate antibody according to a target material, and it is difficult to quickly screen a large amount of libraries during drug development or biomarker development due to long analysis time.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, one aspect of the present invention is a reaction sensor unit for generating a local surface plasmon resonance by reacting with the sample in a plurality of reaction chambers provided in the sensor strip is disposed, pretreatment It is to provide a biosensor that can simply induce a sample reaction without a process.
  • the biosensor according to the present invention includes at least one sensor strip including a main body having a predetermined length, a plurality of reaction chambers recessed from one surface of the main body, and a reaction sensor unit disposed in each of the reaction chambers. .
  • a fixing plate which is detachably attached to the sensor strip on one surface.
  • the reaction sensor unit support plate disposed across the inner space of the reaction chamber; And a thin film layer formed by dispersing conductive nanoparticles or nanostructures that generate local surface plasmon resonance on at least one of the one side and the other side of the support plate, and combining the target material in the sample.
  • a plurality of reaction sensor units are spaced apart from each other along the height direction of the reaction chamber.
  • the biosensor according to the present invention includes a sample inlet for injecting a sample, recessed from one surface of the main body to be in contact with the internal space of the reaction chamber.
  • the light irradiated in the direction of the other surface of the fixed plate is introduced into the reaction sensor unit, or the light irradiated in one direction of the fixed plate passes through the reaction sensor unit to pass through the fixed plate. And it has a perforated through the thickness direction of the fixing plate.
  • a plurality of perforations are formed to correspond one-to-one to the reaction sensor unit disposed in each of the plurality of reaction chambers.
  • a projection protruding from one surface of the fixing plate; further comprising, the sensor strip is provided with an insertion hole recessed or penetrated from the other surface of the main body so that the projection is inserted It is fixed to the fixing plate.
  • the jaw spaced apart from the protrusion and protruding from one surface of the fixing plate further includes a corner of one end of the main body recessed inward so that the protrusion is inserted. When inserted into the ball, the corner is caught between the fixing jaw and the projection.
  • a local surface plasmon resonance phenomenon is generated to quantify the sample. Detected as, but there is an effect that can easily induce a reaction between biological samples or reaction between biological and abiotic without a separate sample pretreatment process.
  • a plurality of reaction chambers are provided on the sensor strip, and a plurality of reaction sensor units for detecting a sample are stacked in each reaction chamber, so that various protein quantitative analysis or immunity are simultaneously performed. As analysis is possible, the time required for sample analysis can be shortened.
  • labeling is not necessary based on local surface plasmon resonance, and only a visible spectrophotometer enables quantitative analysis of samples through a simple detection process. .
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a biosensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view illustrating the reaction sensor unit shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a sensor strip according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a biosensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a biosensor according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view illustrating the reaction sensor unit illustrated in FIG. 1.
  • the biosensor is a body 11 having a predetermined length, a plurality of reaction chamber 13 formed by recessing from one surface of the body 11, the reaction At least one sensor strip 10 including a reaction sensor unit 15 disposed inside each of the chambers 13.
  • SPR Surface plasmon resonance
  • SPPs surface plasmon polaritons
  • the surface plasmon resonance is a collective vibration phenomenon of conduction band electrons propagating along the interface between a metal with a negative dielectric function and a medium with a positive dielectric function, and has an increased strength than incident electromagnetic waves and is perpendicular to the interface. It has the characteristic of an evanescent wave which decreases exponentially as it moves away in the direction.
  • These surface plasmon resonances are characterized by the propagating plasmons observed at the surface of the flat metal and the dielectric interface of about 10 to 200 nm thickness and the localized surface plasmon resonance (LSPR) observed in the nanoparticles or nanostructures. Can be classified.
  • Double local surface plasmon resonance is characterized by detecting changes in the chemical and physical environment of the nanoparticles or nanostructure surface, such as changes in the plasmon resonance wavelength with a maximum absorption or scattering rate as a result of changes in the refractive index of the medium in contact with them.
  • the molecules can be identified, the concentration of the specific molecule in the medium can be obtained, and since the sensitivity has a high sensitivity to the change in the refractive index, the label-free detection can be performed.
  • the biosensor according to the invention is configured to apply such local surface plasmon resonance.
  • the biosensor according to the present invention includes a sensor strip 10.
  • the sensor strip 10 includes a main body 11, a reaction chamber 13, and a reaction sensor unit 15, and a reaction chamber on a plate-shaped main body 11 having a predetermined length and width. 13 is formed and the reaction sensor part 15 is arrange
  • the reaction chamber 13 is recessed and formed recessed from one surface of any one of the outer surface of the main body 11, a plurality of are arranged along the longitudinal direction of the main body (11).
  • the sample is injected into the reaction chamber 13 formed as described above, and the sample is detected by the reaction sensor unit 15.
  • the reaction sensor unit 15 is disposed in each of the plurality of reaction chambers 13 so as to be immersed in the sample contained in the reaction chamber 13. Accordingly, the reaction sensor unit 15 combines with the target material in the sample and analyzes the sample by generating local surface plasmon resonance by light emitted from the outside.
  • the reaction sensor unit 15 may include a support plate 16 and a thin film layer 19 (see FIG. 2).
  • the support plate 16 is a plate-shaped member, disposed across the inner space of the reaction chamber 13.
  • Such support plate 16 may be transparent or opaque, with transparent support plate 16 being preferred.
  • the transparent support plate 16 is, for example, glass or optically polymer material having a predetermined light transmittance, that is, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, traacetylcellulose, cyclic olefin, polyarylate, polyacrylate , Polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, polyimide and the like can be used.
  • the opaque support plate 16 may be made of sapphire or silicon single crystal.
  • the material of the support plate 16 is not necessarily limited to the above-described material, and various materials may be used in consideration of conditions such as analytical targets and processes.
  • the thin film layer 19 is formed on at least one of one surface and the other surface of the support plate 16.
  • the thin film layer 19 is a layer formed on the outer surface of the support plate 16.
  • the conductive nanoparticles generate local surface plasmon resonance on one surface or the other surface of the support plate 16, that is, both surfaces.
  • the particles or nanostructures are formed by dispersion arrangement.
  • the conductive nanoparticles or nanostructures may have a spherical shape, nanotubes, nano columns, nano rods, nano pores, nano wires, or any combination thereof, depending on the shape of the conductive nanoparticles or nanostructures, or a hollow or hollow. It may be provided.
  • the conductive nanoparticles or nanostructures are conductive particles of carbon, graphite, metalloids, metals, alloys of the metalloids or metals, conductive metal oxides, and metal nitrides, or have a core shell structure coated with a conductive layer such as a metal thin film. May be particles.
  • the conductive nanoparticles or nanostructures are not necessarily limited to the above-described forms and materials.
  • the conductive nanoparticles or nanostructures are bonded to the support plate 16 by a binder, wherein the binder is an ionic polymer, for example, poly diallydimethylammonium chloride, polyallylamine hydrochloride (poly allylamine hydrochloride), poly 4-vinylbenzyltrimethyl ammonium chloride, polyethyleneimine, poly acrylic acid, polysodium styrene sulfonate, poly Any one or a mixture of poly vinylsulfonic acid, poly sodium salt, poly amino acids can be used.
  • the binder is not necessarily limited to the above-described polymer as long as the binder is a material capable of bonding the conductive nanoparticles or the nanostructure to the support plate 16.
  • the reaction sensor unit 15 Since the reaction sensor unit 15 thus formed is disposed in the reaction chamber 13, when a sample is injected into the reaction chamber 13, the target material in the sample is coupled to the thin film layer 19.
  • the detection material specifically coupled to the target material may be fixed to the surface of the thin film layer 19 so that the target material is coupled to the thin film layer 19.
  • the detection material may be a small molecule compound, an antigen, an antibody, a protein, a peptide, a DNA, an RNA, a PNA, an enzyme, an enzyme substrate, a hormone receptor, or a synthetic reagent including a functional group.
  • the above-described materials are merely listed as an example, and the detection material is not necessarily limited thereto, and may include all known materials combined with the target material, including a combination of these materials.
  • the detection material is fixed to the thin film layer 19, that is, conductive nanoparticles or nanostructures, or a binder, and specifically binds to the target material, whereby the target material is bonded to the thin film layer 19.
  • the detection material is not necessarily fixed to the thin film layer 19.
  • the sensor strip 10 may be used for quantification of proteins or for immunoassay.
  • at least one sensor strip 10 is included, and each of the sensor strips 10 includes a plurality of reaction chambers 13 and reaction sensor units 15, so that a plurality of samples can be analyzed simultaneously. That is, the same sample may be analyzed for different contents, or different detection materials may be fixed to the thin film layers 19 of the respective reaction sensor units 15 to analyze different samples.
  • the other surface opposite to one surface of the sensor strip 10 in which the opening of the reaction chamber 13 is formed may be disposed on the fixing plate 20.
  • the fixing plate 20 is formed in a plate shape having a predetermined width and thickness, at least one sensor strip 10 is detachably attached to one surface thereof.
  • the fixing plate 20 and the sensor strip 10 may be detachable by the protrusion 40 and the insertion hole 12.
  • the insertion hole 12 is formed to be recessed or penetrated into a shape corresponding to the outer shape of the protrusion 40 so that the protrusion 40 is inserted and fixed and inserted and released.
  • the protrusion 40 is formed to protrude from one surface of the fixing plate 20, the insertion hole 12 is provided on the other surface of the main body 11 of the sensor strip 10, the sensor strip 10 and the fixing plate 20 ) Can be detached.
  • the protrusion 40 may be formed in the sensor strip 10, and the insertion hole 12 may be formed in the fixing plate 20.
  • the fixing plate 20 may include a perforation 21.
  • the perforations 21 are holes penetrated in the fixing plate 20 along the thickness direction.
  • the reaction chamber 13 is disposed on the region of the fixed plate 20 in which the perforations 21 are formed.
  • the light generating the local surface plasmon resonance may be irradiated in one direction or the other surface direction of the fixing plate 20, and when irradiated in one direction of the fixing plate 20, the light is transmitted through the reaction sensor unit 15. Pass through the fixing plate 20 through).
  • the light passes through the fixing plate 20 through the perforation 21 and then enters the reaction sensor unit 15 to generate local surface plasmon resonance. Let's do it.
  • a plurality of reaction chambers 13 are formed in one sensor strip 10, and each reaction sensor unit 15 is disposed, and the perforation 21 is one-to-one with each reaction sensor unit 15. Many are formed to correspond.
  • the biosensor according to the present invention comprises a thin film layer in which conductive nanoparticles or nanostructures are dispersed and disposed on at least one of the one side and the other side of the support plate 16 disposed in the reaction chamber 13 of the sensor strip 10 ( 19), local surface plasmon resonance can be generated to detect the sample quantitatively, and the reaction between biological samples or between biological and non-biological reactions can be easily induced without additional sample preparation.
  • reaction sensor unit 15 for detecting a sample is disposed in each reaction chamber 13, and at the same time, various protein quantitative analysis and immunity are performed. As analysis is possible, the time required for sample analysis can be shortened.
  • labeling is not necessary based on local surface plasmon resonance, and only a visible spectrophotometer enables quantitative analysis of samples through a simple detection process. .
  • FIG 3 is a perspective view showing a sensor strip according to another embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a perspective view showing a biosensor according to another embodiment of the present invention.
  • the sensor strip 10 may include a plurality of reaction sensor units 15.
  • the plurality of reaction sensor units 15a, 15b, and 15c are spaced apart from each other at predetermined intervals along the height direction (depth direction) of the reaction chamber 13. Therefore, one support plate 16 and the other support plate 16 are opposed to each other. At this time, the support plates 16 facing each other may be arranged in parallel with each other, but are not necessarily parallel.
  • the biosensor according to the present embodiment may further include a sample inlet 30.
  • the sample inlet 30 is recessed from one surface of the main body 11 to be in contact with the internal space of the reaction chamber 13. At this time, since the sample inlet 30 and the reaction chamber 13 communicate with each other, the sample injected through the sample inlet is introduced into the reaction chamber 13, and the reaction sensor unit 15 is immersed in the sample.
  • the biosensor according to the present embodiment may further include a fixing jaw 50 to fix the sensor strip 10 to the fixing plate 20 more firmly.
  • the fixing jaw 50 is formed to protrude from one surface of the fixing plate 20, and is disposed to be spaced apart from each other at a predetermined interval from the protrusion 40 on the fixing plate 20.
  • the corner of one end of the main body 11 of the sensor strip 10 is formed to be recessed inwardly, and when the protrusion 40 is inserted into the insertion hole 12, the corner is fixed jaw 50.
  • the sensor strip 10 is firmly fixed to the fixing plate 20 while being sandwiched between and the protrusion 40.
  • FIGS. 1 to 4 a sample analysis method using a biosensor according to the present invention will be described (see FIGS. 1 to 4).
  • a detection sample containing a detection material specifically bound to a target material is injected into the reaction chamber 13 through the sample inlet 30 of the biosensor according to the present invention.
  • the reaction sensor unit 15 disposed inside the reaction chamber 13 is immersed in the detection sample, and the detection material is fixed to the thin film layer 19 of the reaction sensor unit 15.
  • the detection material is fixed to the reaction sensor unit 15 as described above, the biosensor is placed on the spectrometer, the light is irradiated toward the other surface of the fixed plate 20, and the absorbance is measured.
  • the absorbance measurement is not necessarily to be made.
  • the detection material when the detection material is fixed to the reaction sensor unit 15, the sample is injected through the sample inlet so that the reaction sensor unit 15 is immersed in the sample. At this time, the detection material of the reaction sensor unit 15 is combined with the target material in the sample. For example, when the detection material is an antibody and the target material is an antigen, an antigen antibody reaction is induced.
  • the sample in the state where the reaction sensor unit 15 is immersed in the sample in the reaction chamber 13, by placing the biosensor in the spectrometer to measure the absorbance, the sample can be analyzed.
  • the present invention relates to a biosensor, while generating a local surface plasmon resonance phenomenon to quantitatively detect a sample, and can easily induce a reaction between biological samples or a reaction between a biological and abiotic without a separate sample pretreatment process. Industrial applicability is recognized.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 바이오센서에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서는 소정의 길이를 갖는 본체(11), 본체(11)의 일면으로부터 함몰되어 형성된 다수 개의 반응챔버(13), 반응챔버(13) 각각의 내부에 배치되는 반응센서부(15)를 포함하는 적어도 하나 이상의 센서스트립(10) 및 일면에 센서스트립(10)이 탈착 가능하게 부착되는 고정판(20)을 포함한다.

Description

바이오센서
본 발명은 바이오센서에 관한 것이다.
금속 나노 구조체는 외부에서 입사되는 특정 주파수의 빛에 의하여 나노 구조체 전도대에 있는 전자들의 집단적 진동이 유발되어 전기 쌍극자 특성을 띠게 되고, 이로 인해 해당 주파수 영역의 빛을 강하게 산란 및 흡수하게 되는데, 이를 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR : Localized Surface Plasmon Resonance)이라고 한다. 여기서, 금속 나노 구조체의 빛에 대한 흡광도 특성은 금속 나노 구조체에 의존적이고, 금속 나노 구조체 표면 주위 매질의 복소 유전율(복소굴절률)에 민감하게 반응하므로, 이를 이용하여 생체분자 및 화학성분을 검출하는 시료 분석방법으로 활용할 수 있다.
이러한 공명분석법을 적용한 생물학적 또는 비생물학적 시료의 분석방법은 기존 형광기반 분석법의 단점인 복잡한 시료처리 및 장시간의 분석과정을 극복하는 방안으로서 연구되고 있다.
흔히 사용되는 핵산 또는 단백질 등의 생물학적 시료의 분석법은 다음과 같이 크게 두 분야로 나눌 수 있다. 첫 번째는 가시광-자외선 분광분석법을 이용하여 광학적 흡광도를 측정함으로써 시료의 농도를 측정하는 방법으로, 일정한 세기의 빛을 물질에 통과시킨 후 통과 전후의 빛의 세기를 비교하여 흡광도를 측정한다. 이러한 광학적 흡광도 측정방법은 시료에 포함된 특정 작용기의 농도만을 측정하므로, 생물학적 반응에 따른 특정결합물질의 반응도 및 활성도를 정량적으로 분석하기 위해서는 추가의 분석방법을 적용해야 하는 불편함이 있다. 또한 최고 분석감도가 10-6M의 저감도 분석법으로 10-12M의 고감도 분석이 필요한 바이오시료 분석에는 적합하지 못한 문제가 있다.
둘째는, 대한민국의 특허문헌(KR2013-0014713)에 개시된 바와 같이, 효소면역분석법을 활용하는 것이다. 효소면역분석법은 특정 시료의 반응도 및 활성도를 정량적으로 10-12M의 고감도로 분석하기 위해 일반적으로 이용되는 방법으로서, 특정대상의 항원-항체반응에서 퍼옥시다아제(peroxidase)나 갈락토시다제(galactosidase)등의 효소를 항체에 화학적으로 결합시킨 후 표지항체로 검출하여 정량 분석하는 방법 또는 항체나 항원에 플루오레세인이나 로다민과 같은 형광색소를 표지한 것을 이용하여 형광분석기로 시료물질을 분석하는 면역형광법를 이용한다.
이러한 분석방법은 시료의 타겟 물질과 반응물질의 결합에 따른 반응도 또는 활성도를 뛰어난 검출감도로 분석할 수 있어 넓게 활용되고 있지만, 복잡한 시료 전처리 공정, 시료 또는 타겟의 형광물질 라벨링 또는 고가의 검출기 사용 등으로 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 있었다. 특히, 효소면역분석법 또는 형광면역분석법 등은 타겟물질에 따른 별도의 항체를 사용하여야 하고 분석시간이 길어 의약개발 또는 바이오마커 개발과정 중 다량의 라이브러리를 신속하게 스크리닝하는 데도 어려움이 있다.
이에, 종래 시료 분석방법의 문제점을 해결하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있는 상황이다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 센서스트립에 구비되는 다수의 반응챔버 내에 시료와 반응하여 국소 표면 플라즈몬 공명현상을 발생시키는 반응센서부가 배치되어, 전처리 과정 없이 간단하게 시료 반응을 유도할 수 있는 바이오센서를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 바이오센서는 소정의 길이를 갖는 본체, 상기 본체의 일면으로부터 함몰되어 형성된 다수 개의 반응챔버, 상기 반응챔버 각각의 내부에 배치되는 반응센서부를 포함하는 적어도 하나 이상의 센서스트립;을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 바이오센서에 있어서, 일면에 상기 센서스트립이 탈착 가능하게 부착되는 고정판;을 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 바이오센서에 있어서, 상기 반응센서부는 상기 반응챔버의 내부공간을 가로질러 배치되는 지지판; 및 상기 지지판의 일면 및 타면 중 적어도 어느 하나 이상에 국소 표면 플라즈몬 공명현상을 발생시키는 도전성 나노입자 또는 나노구조체가 분산 배치되어 형성되고, 시료 내의 타겟물질이 결합되는 박막층;을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 바이오센서에 있어서, 상기 반응센서부는 다수 개로, 상기 반응챔버의 높이방향을 따라 서로 이격된다.
또한, 본 발명에 따른 바이오센서에 있어서, 상기 반응챔버의 내부공간과 접하여 연통되도록, 상기 본체의 일면으로부터 함몰되어, 시료를 주입하는 시료주입구;를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 바이오센서에 있어서, 상기 고정판의 타면 방향으로 조사된 광이 상기 반응센서부로 유입되거나, 또는 상기 고정판의 일면 방향으로 조사된 광이 상기 반응센서부를 투과하여 상기 고정판을 통과하도록, 상기 고정판의 두께방향을 따라 관통된 천공을 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 바이오센서에 있어서, 상기 천공은 다수 개의 상기 반응챔버 각각에 배치된 상기 반응센서부에 일대일로 대응되도록 다수 개가 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 바이오센서에 있어서, 상기 고정판의 일면으로부터 돌출된 돌기;를 더 포함하고, 상기 돌기가 삽입되도록 상기 본체의 타면으로부터 함몰되거나 또는 관통된 삽입공을 구비하여, 상기 센서스트립이 상기 고정판에 고정된다.
또한, 본 발명에 따른 바이오센서에 있어서, 상기 돌기로부터 이격되어 상기 고정판의 일면으로부터 돌출된 고정턱;을 더 포함하고, 상기 본체 일단의 코너(corner)가 내측으로 함몰되어, 상기 돌기가 상기 삽입공에 삽입될 때에, 상기 코너가 상기 고정턱과 상기 돌기 사이에 끼인다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 센서스트립의 반응챔버 내에 배치된 지지판의 일면 및 타면 중 적어도 어느 하나 이상에 도전성 나노입자 또는 나노구조체가 분산 배치된 박막층을 형성함으로써, 국소 표면 플라즈몬 공명현상을 발생시켜 시료를 정량적으로 검지하되, 생물학적 시료들 간의 반응 또는 생물학적과 비생물학적 간의 반응을 별도의 시료 전처리 과정 없이 간단하게 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 센서스트립에 다수의 반응챔버가 구비되고, 각각의 반응챔버 내부에 시료를 검지하는 다수의 반응센서부가 서로 적층되는 구조로 배치되어, 동시에 여러 가지의 단백질 정량분석이나 면역분석이 가능하므로, 시료분석에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
나아가, 시료 분자를 발색단으로 라벨링하는 복잡한 단계가 필요했던 효소진단법과는 달리 국소 표면 플라즈몬 공명현상을 기반으로 하여 라벨링이 필요 없고, 가시광분광분석기만으로, 간단한 검출과정을 통해 시료를 정량적으로 분석 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반응센서부를 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서스트립을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오센서를 도시한 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 반응센서부를 도시한 확대도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서는 소정의 길이를 갖는 본체(11), 본체(11)의 일면으로부터 함몰되어 형성된 다수 개의 반응챔버(13), 반응챔버(13) 각각의 내부에 배치되는 반응센서부(15)를 포함하는 적어도 하나 이상의 센서스트립(10)을 포함한다.
표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance; SPR)은 도전성 재료의 표면 또는 그 근방에서 특정 파장을 갖는 광자와 전자가 결합되어 생성된 표면 플라즈몬 폴라리톤들(surface plasmon polaritons; SPPs)의 전파 현상을 지칭한다. 상기 표면 플라즈몬 공명은 일반적으로 음의 유전 함수를 갖는 금속과 양의 유전 함수를 갖는 매질의 계면을 따라 전파하는 전도대 전자들의 집단적인 진동 현상이며, 입사된 전자기파보다 증가된 강도를 갖고 상기 계면에서 수직 방향으로 멀어질수록 지수적으로 감소하는 소멸파의 특성을 갖는다.
이러한 표면 플라즈몬 공명은 약 10 내지 200 nm 두께의 평탄한 금속의 표면과 유전체 계면에서 관찰되는 파형 플라즈몬(propagating plasmons)과 나노입자 또는 나노구조체에서 관찰되는 국소 표면 플라즈몬 공명(localized surface plasmon resonance; LSPR)으로 분류될 수 있다. 이중 국소 표면 플라즈몬 공명은 나노입자들 또는 나노구조체 표면의 화학적 및 물리적 환경에 따른 변화, 예를 들면, 이들에 접하는 매질의 굴절률 변화에 따른 최대 흡수율 또는 산란율을 갖는 플라즈몬 공명 파장의 변화를 검출함으로써 특정 분자를 식별하거나, 특정 분자의 매질 내 농도를 구할 수 있고, 상기 굴절률의 변화에 고감도를 갖기 때문에 비표지(label-free) 방식에 의한 검지가 가능하다. 본 발명에 따른 바이오센서는 이러한 국소 표면 플라즈몬 공명이 적용되도록 형성된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 바이오센서는 센서스트립(10)을 포함한다. 여기서, 센서스트립(10)은 본체(11), 반응챔버(13), 및 반응센서부(15)를 구비하는데, 소정의 길이와 폭을 갖는 판(plate) 형상의 본체(11)에 반응챔버(13)가 형성되고, 그 반응챔버(13) 내부에 반응센서부(15)가 배치되는 구조를 갖는다.
이때, 반응챔버(13)는 본체(11)의 외면 중 어느 하나의 일면으로부터 오목하게 함몰되어 형성되는데, 본체(11)의 길이방향을 따라서 다수 개가 배열된다. 이렇게 형성된 반응챔버(13) 내부에 시료가 주입되고, 그 시료가 반응센서부(15)에 의해 감지된다.
반응센서부(15)는 반응챔버(13) 내에 수용된 시료에 침지될 수 있도록, 다수의 반응챔버(13) 각각에 배치된다. 따라서, 반응센서부(15)는 시료 내의 타겟물질과 결합하고, 외부에서 조사된 광에 의해 국소 표면 플라즈몬 공명을 발생시킴으로써 시료를 분석한다.
여기서, 반응센서부(15)는 지지판(16), 및 박막층(19)을 포함할 수 있다(도 2 참조). 이때, 지지판(16)은 판 형상의 부재로서, 반응챔버(13)의 내부공간을 가로질러 배치된다. 이러한 지지판(16)은 투명 또는 불투명일 수 있는데, 투명 지지판(16)이 바람직하다. 투명 지지판(16)은 예를 들어, 유리 또는 광학적으로 소정의 투광도를 갖는 고분자 재료 즉, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 트라아세틸셀룰로오스, 환상올레핀, 폴리아릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프타레이트, 또는 폴리이미드 등을 사용할 수 있다. 반면, 불투명 지지판(16)인 경우에는 사파이어 또는 실리콘 단결정 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 지지판(16)의 재료가 반드시 상술한 재료에 한정되는 것은 아니고, 분석대상, 공정 등의 조건을 고려하여 다양한 재료를 활용할 수 있다. 이러한 지지판(16)의 일면 및 타면 중 적어도 어느 하나의 면에는 박막층(19)이 형성된다.
박막층(19)은 지지판(16)의 외면에 형성되는 층(layer)으로서, 지지판(16)의 일면 또는 지지판(16)의 일면 및 타면, 즉 양면에, 국소 표면 플라즈몬 공명현상을 발생시키는 도전성 나노입자 또는 나노구조체가 분산 배치되어 형성된다. 이때, 도전성 나노입자 또는 나노구조체는 구형, 나노 튜브, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공, 나노 와이어 중 어느 하나 또는 이들이 조합된 형상을 가질 수 있고, 형상에 따라 속이 꽉 찬 형태이거나 다공 또는 중공을 구비할 수도 있다. 또한, 도전성 나노입자 또는 나노구조체는 탄소, 흑연, 준금속, 금속, 상기 준금속 또는 금속의 합금, 도전성 금속 산화물, 금속 질화물의 도전성 입자이거나, 금속 박막과 같은 도전층이 코팅된 코어 쉘 구조의 입자일 수 있다. 다만, 도전성 나노입자 또는 나노구조체가 반드시 상술한 형태 및 재료에 한정되어 형성되는 것은 아니다.
한편, 도전성 나노입자 또는 나노구조체는 바인더에 의해 지지판(16)에 결합되는데, 여기서 바인더는 이온성 고분자로서, 예를 들어, 폴리다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드(poly diallydimethylammonium chloride), 폴리알릴아민 하이드로클로라이드(poly allylamine hydrochloride), 폴리비닐벤질트리메틸 암모늄 클로라이드(poly 4-vinylbenzyltrimethyl ammonium chloride), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리아크릴산(poly acrylic acid), 폴리소디움 스티렌 술포네이트(poly sodium 4-styrene sulfonate), 폴리비닐술포닉산(poly vinylsulfonic acid), 폴리소디움염(poly sodium salt), 폴리아미노산 (poly amino acids) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 다만, 바인더는 도전성 나노입자 또는 나노구조체를 지지판(16)에 결합시킬 수 있는 물질인 이상, 반드시 상술한 고분자에 한정되는 것은 아니다.
이렇게 형성된 반응센서부(15)는 반응챔버(13) 내부에 배치되므로, 반응챔버(13) 내부로 시료가 주입되면, 시료 내의 타겟물질이 박막층(19)에 결합하게 된다. 이때, 박막층(19)에 타겟물질이 결합되도록, 타겟물질과 특이적으로 결합되는 검출물질이 박막층(19) 표면에 고정될 수 있다. 여기서, 검출물질은 저분자 화합물, 항원, 항체, 단백질, 펩타이드, DNA, RNA, PNA, 효소, 효소기질, 호르몬 수용체, 관능기를 포함하는 합성시약 등일 수 있다. 다만, 상술한 물질은 예시적으로 열거한 것에 불과하여, 검출물질이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 이러한 물질의 조합을 포함하여, 타겟물질과 결합되는 모든 공지의 물질을 포함할 수 있다. 이러한 검출물질이 박막층(19), 즉 도전성 나노입자 또는 나노구조체, 또는 바인더에 고정되어, 타겟물질과 특이적으로 결합함으로써, 타겟물질이 박막층(19)에 결합되는 것이다. 다만, 박막층(19)에 반드시 검출물질이 고정되어야 하는 것은 아니다.
상술한 구조로 이루어진 반응센서부(15)를 통해, 센서스트립(10)은 단백질의 정량이나 면역분석용 등으로 사용될 수 있다. 이때, 센서스트립(10)은 적어도 하나 이상 포함되고, 센서스트립(10) 각각에 다수의 반응챔버(13) 및 반응센서부(15)가 구비되므로, 다수의 시료를 동시에 분석할 수 있다. 즉, 동일 시료에 대하여 서로 다른 내용의 분석을 실행하거나, 또는 각각의 반응센서부(15)의 박막층(19)에 서로 다른 검출물질이 고정되어 서로 다른 시료를 분석할 수 있다. 한편, 반응챔버(13)의 개구부가 형성된 센서스트립(10) 일면의 반대쪽 타면은 고정판(20) 상에 배치될 수 있다.
여기서, 고정판(20)은 소정의 넓이와 두께를 갖는 판 형상으로 형성되고, 그 일면에 적어도 하나 이상의 센서스트립(10)이 탈착 가능하게 부착된다. 이때, 고정판(20)과 센서스트립(10)은 돌기(40)와 삽입공(12)에 의해 탈부착될 수 있다. 삽입공(12)은 돌기(40)가 삽입되어 고정되고, 삽탈되어 해제되도록, 돌기(40)의 외형에 대응되는 형상으로 함몰되거나 또는 관통되어 형성된다. 여기서, 돌기(40)가 고정판(20)의 일면으로부터 돌출되어 형성되고, 센서스트립(10)의 본체(11)의 타면에 삽입공(12)이 구비되어, 센서스트립(10)과 고정판(20)이 탈부착될 수 있다. 이때, 돌기(40)가 센서스트립(10)에 형성되고, 삽입공(12)이 고정판(20)에 형성되어도 무방하다.
한편, 국소 표면 플라즈몬 공명이 발생하기 위해서는 외부의 광(光)이 반응센서부(15)에 조사되어야 하는바, 고정판(20)은 천공(21)을 구비할 수 있다. 천공(21)은 고정판(20)에 두께방향을 따라 관통된 구멍이다. 이때, 천공(21)이 형성된 고정판(20) 영역 상에 반응챔버(13)가 배치된다.
여기서, 국소 표면 플라즈몬 공명을 발생시키는 광은 고정판(20)의 일면 또는 타면 방향으로 조사될 수 있는데, 고정판(20)의 일면 방향으로 조사되는 경우에는 반응센서부(15)를 투과하여 천공(21)을 통해 고정판(20)을 통과한다. 반면, 고정판(20)의 타면 방향으로 광이 조사되는 때에는, 그 광이 그 천공(21)을 통해 고정판(20)을 통과한 후에 반응센서부(15)로 유입되어, 국소 표면 플라즈몬 공명을 발생시킨다. 한편, 하나의 센서스트립(10)에는 다수 개의 반응챔버(13)가 형성되고, 각각마다 반응센서부(15)가 배치되는바, 천공(21)은 각각의 반응센서부(15)와 일대일로 대응되도록 다수 개가 형성된다.
종합하면, 본 발명에 따른 바이오센서는 센서스트립(10)의 반응챔버(13) 내에 배치된 지지판(16)의 일면 및 타면 중 적어도 어느 하나 이상에 도전성 나노입자 또는 나노구조체가 분산 배치된 박막층(19)을 형성함으로써, 국소 표면 플라즈몬 공명현상을 발생시켜 시료를 정량적으로 검지하되, 생물학적 시료들 간의 반응 또는 생물학적과 비생물학적 간의 반응을 별도의 시료 전처리 과정 없이 간단하게 유도할 수 있다.
또한, 센서스트립(10)에 다수의 반응챔버(13)가 구비되고, 각각의 반응챔버(13) 마다 시료를 검지하는 반응센서부(15)가 배치되어, 동시에 여러 가지의 단백질 정량분석이나 면역분석이 가능하므로, 시료분석에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
나아가, 시료 분자를 발색단으로 라벨링하는 복잡한 단계가 필요했던 효소진단법과는 달리 국소 표면 플라즈몬 공명현상을 기반으로 하여 라벨링이 필요 없고, 가시광분광분석기만으로, 간단한 검출과정을 통해 시료를 정량적으로 분석 가능하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서스트립을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오센서를 도시한 사시도이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 센서스트립(10)은 다수 개의 반응센서부(15)를 포함할 수 있다. 여기서, 다수 개의 반응센서부(15a, 15b, 15c)는 반응챔버(13)의 높이방향(깊이방향)을 따라서 서로 소정의 간격을 두고 이격되어 배치된다. 따라서, 어느 하나의 지지판(16)과 다른 하나의 지지판(16)은 대향되어 서로 마주보게 된다. 이때, 서로 마주보는 지지판(16)들은 서로 평행하게 배치될 수 있으나, 반드시 평행해야 하는 것은 아니다.
또한, 본 실시예에 따른 바이오센서는 시료주입구(30)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 시료주입구(30)는 반응챔버(13)의 내부공간과 접하도록, 본체(11)의 일면으로부터 함몰되어 형성된다. 이때, 시료주입구(30)와 반응챔버(13)는 서로 연통되므로, 시료주입구를 통해 주입된 시료는 반응챔버(13) 내부로 유입되고, 반응센서부(15)는 그 시료 중에 침지된다.
또한, 본 실시예에 따른 바이오센서는 센서스트립(10)을 고정판(20)에 더욱 견고히 고정하기 위해서, 고정턱(50)을 더 포함할 수 있다. 고정턱(50)은 고정판(20)의 일면으로부터 돌출되어 형성되는데, 고정판(20) 상의 돌기(40)와는 소정의 간격을 두고 서로 이격되도록 배치된다. 여기서, 센서스트립(10)의 본체(11) 일단의 코너(corner)가 내측으로 함몰되도록 형성되는바, 돌기(40)가 삽입공(12)에 삽입될 때에, 그 코너가 고정턱(50)과 돌기(40) 사이에 끼이면서 센서스트립(10)이 고정판(20)에 단단히 고정된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바이오센서를 이용한 시료 분석방법에 대해 설명한다(도 1 내지 도 4 참조).
우선, 본 발명에 따른 바이오센서의 시료주입구(30)를 통해 타겟물질에 특이적으로 결합되는 검출물질을 함유한 검출시료를 반응챔버(13) 내에 주입한다. 이때 반응챔버(13) 내부에 배치된 반응센서부(15)가 검출시료 중에 침지되어, 반응센서부(15)의 박막층(19)에 검출물질이 고정된다. 이렇게 반응센서부(15)에 검출물질이 고정되면, 분광분석기에 바이오센서를 배치하고, 고정판(20)의 타면 방향으로 광을 조사하여, 흡광도를 측정한다. 다만 반드시 상기 흡광도 측정이 이루어져야 하는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 검출물질이 반응센서부(15)에 고정되면, 반응센서부(15)가 시료에 잠기도록, 시료주입구를 통해 시료를 주입한다. 이때, 반응센서부(15)의 검출물질이 시료 내의 타겟물질과 결합하게 되는데, 예를 들어 검출물질이 항체이고, 타겟물질이 항원인 경우에 항원 항체 반응이 유도된다.
이렇게 반응센서부(15)가 반응챔버(13) 내의 시료 중에 침지된 상태에서, 바이오센서를 분광분석기에 배치하여 흡광도를 측정함으로써, 시료를 분석할 수 있다. 이때, 바이오센서가 배치되기 이전에, 미리 분광분석기를 예열한 후, 타겟물질에 반응센서부(15)가 침지된 즉시, 분광분석기에 바이오센서를 배치하는 것이 바람직하다. 다만, 반드시 분광분석기를 미리 예열해야 하는 것은 아니다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
<부호의 설명>
10: 센서스트립, 11: 본체, 12: 삽입공, 13: 반응챔버, 15, 15a, 15b, 15c: 반응센서부, 16: 지지판, 19: 박막층, 20: 고정판, 21: 천공, 30: 시료주입구, 40: 돌기, 50: 고정턱
본 발명은 바이오센서에 관한 것으로, 국소 표면 플라즈몬 공명현상을 발생시켜 시료를 정량적으로 검지하되, 생물학적 시료들 간의 반응 또는 생물학적과 비생물학적 간의 반응을 별도의 시료 전처리 과정 없이 간단하게 유도할 수 있는바 산업상 이용가능성이 인정된다.

Claims (9)

  1. 소정의 길이를 갖는 본체, 상기 본체의 일면으로부터 함몰되어 형성된 다수 개의 반응챔버, 상기 반응챔버 각각의 내부에 배치되는 반응센서부를 포함하는 적어도 하나 이상의 센서스트립;
    을 포함하는 바이오센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    일면에 상기 센서스트립이 탈착 가능하게 부착되는 고정판;
    을 더 포함하는 바이오센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응센서부는
    상기 반응챔버의 내부공간을 가로질러 배치되는 지지판; 및
    상기 지지판의 일면 및 타면 중 적어도 어느 하나 이상에 국소 표면 플라즈몬 공명현상을 발생시키는 도전성 나노입자 또는 나노구조체가 분산 배치되어 형성되고, 시료 내의 타겟물질이 결합되는 박막층;
    을 포함하는 바이오센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응센서부는
    다수 개로, 상기 반응챔버의 높이방향을 따라 서로 이격 배치되는 바이오센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응챔버의 내부공간과 접하여 연통되도록, 상기 본체의 일면으로부터 함몰되어, 시료를 주입하는 시료주입구;
    를 포함하는 바이오센서.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 고정판은
    상기 고정판의 타면 방향으로 조사된 광(光)이 상기 반응센서부로 유입되거나, 또는 상기 고정판의 일면 방향으로 조사된 광(光)이 상기 반응센서부를 투과하여 상기 고정판을 통과하도록, 상기 고정판의 두께방향을 따라 관통된 천공을 구비하는 바이오센서.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 천공은
    다수 개의 상기 반응챔버 각각에 배치된 상기 반응센서부에 일대일로 대응되도록 다수 개가 형성되는 바이오센서.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 고정판의 일면으로부터 돌출된 돌기;
    를 더 포함하고,
    상기 돌기가 삽입되도록 상기 본체의 타면으로부터 함몰되거나 또는 관통된 삽입공을 구비하여, 상기 센서스트립이 상기 고정판에 고정되는 바이오센서.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 돌기로부터 이격되어 상기 고정판의 일면으로부터 돌출된 고정턱;
    을 더 포함하고,
    상기 본체 일단의 코너(corner)가 내측으로 함몰되어, 상기 돌기가 상기 삽입공에 삽입될 때에, 상기 코너가 상기 고정턱과 상기 돌기 사이에 끼이는 바이오센서.
PCT/KR2017/011520 2016-10-20 2017-10-18 바이오센서 Ceased WO2018074832A1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17862802.0A EP3514540A4 (en) 2016-10-20 2017-10-18 BIOSENSOR
JP2019520902A JP2019534454A (ja) 2016-10-20 2017-10-18 バイオセンサ
CN201780078833.1A CN110114678A (zh) 2016-10-20 2017-10-18 生物传感器
US16/389,382 US20190242889A1 (en) 2016-10-20 2019-04-19 Biosensor
US16/390,748 US20190391142A1 (en) 2016-10-20 2019-04-22 Surface and diffusion enhanced biosensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0136342 2016-10-20
KR1020160136342A KR102001553B1 (ko) 2016-10-20 2016-10-20 바이오센서

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/014013 Continuation-In-Part WO2018101792A2 (ko) 2016-10-20 2017-12-01 표면적이 향상된 검지 구조체를 이용한 면역분석방법
US16/389,382 Continuation US20190242889A1 (en) 2016-10-20 2019-04-19 Biosensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2018074832A1 true WO2018074832A1 (ko) 2018-04-26
WO2018074832A9 WO2018074832A9 (ko) 2018-05-24

Family

ID=62018950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/011520 Ceased WO2018074832A1 (ko) 2016-10-20 2017-10-18 바이오센서

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20190242889A1 (ko)
EP (1) EP3514540A4 (ko)
JP (1) JP2019534454A (ko)
KR (1) KR102001553B1 (ko)
CN (1) CN110114678A (ko)
WO (1) WO2018074832A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019209740A1 (en) * 2018-04-24 2019-10-31 Plexense, Inc. Surface and diffusion enhanced biosensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116486683B (zh) * 2023-06-20 2023-09-12 浙江强脑科技有限公司 智能仿生手教具

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4877659A (en) * 1988-08-02 1989-10-31 Inti Corporation Multiwell assay/culture strip
KR20120108584A (ko) * 2011-03-25 2012-10-05 (주)미코바이오메드 광학센서 스트립 및 이를 구비한 진단기기
KR20130001471A (ko) 2011-06-27 2013-01-04 (주)씨디에프아이티 시각 장애인을 위한 화재 음성경보 제어장치와 제어방법
KR20130142768A (ko) * 2012-06-20 2013-12-30 (주)미코바이오메드 센서 스트립
KR101501245B1 (ko) * 2012-10-10 2015-03-11 한국전기연구원 마이크로타이터 기판 및 이를 이용한 항원-항체 반응 검사 방법
KR20150004388U (ko) * 2014-05-29 2015-12-09 주식회사 미코 센서 스트립 구조물

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3713985A (en) * 1970-10-19 1973-01-30 Kantor F Device and method for testing potency of biological control reagents
JP2003254905A (ja) * 2001-03-22 2003-09-10 Fuji Photo Film Co Ltd 測定装置
JP2004301648A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Horiba Biotechnology Co Ltd 分析装置
KR20060130543A (ko) * 2003-08-06 2006-12-19 유니버시티 오브 피츠버그 오브 더 커먼웰쓰 시스템 오브 하이어 에듀케이션 표면 플라즈몬-강화 나노-광 소자 및 그의 제조 방법
JP2005098793A (ja) * 2003-09-24 2005-04-14 Fuji Photo Film Co Ltd センサウェルユニットおよび測定装置
RU2361193C2 (ru) * 2004-05-19 2009-07-10 Вп Холдинг, Ллс Оптический датчик с многослойной плазмонной структурой для усовершенствованного обнаружения химических групп посредством sers
CN101495190B (zh) * 2005-03-16 2013-05-01 高级技术材料公司 用于从固体源递送试剂的系统
GB0705699D0 (en) * 2007-03-24 2007-05-02 Oxford Biosensors Ltd Reagent devices
JP2011128019A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Hitachi Maxell Ltd マイクロプレートデバイスおよびその利用方法
KR20130014713A (ko) 2011-07-29 2013-02-12 목포대학교산학협력단 미생물발효차의 곰팡이 독소 신속 분석법
KR101328190B1 (ko) * 2013-03-05 2013-11-13 (주)플렉센스 국소 표면플라즈몬 공명현상을 이용한 시료분석을 위한 카트리지 및 이를 이용한 분석방법
US10060851B2 (en) * 2013-03-05 2018-08-28 Plexense, Inc. Surface plasmon detection apparatuses and methods
WO2014198836A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. Elisa system and related methods
EP3689467B1 (en) * 2014-06-02 2025-04-09 Agilent Technologies, Inc. Microplate carrier for analysis of biological samples

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4877659A (en) * 1988-08-02 1989-10-31 Inti Corporation Multiwell assay/culture strip
KR20120108584A (ko) * 2011-03-25 2012-10-05 (주)미코바이오메드 광학센서 스트립 및 이를 구비한 진단기기
KR20130001471A (ko) 2011-06-27 2013-01-04 (주)씨디에프아이티 시각 장애인을 위한 화재 음성경보 제어장치와 제어방법
KR20130142768A (ko) * 2012-06-20 2013-12-30 (주)미코바이오메드 센서 스트립
KR101501245B1 (ko) * 2012-10-10 2015-03-11 한국전기연구원 마이크로타이터 기판 및 이를 이용한 항원-항체 반응 검사 방법
KR20150004388U (ko) * 2014-05-29 2015-12-09 주식회사 미코 센서 스트립 구조물

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3514540A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019209740A1 (en) * 2018-04-24 2019-10-31 Plexense, Inc. Surface and diffusion enhanced biosensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019534454A (ja) 2019-11-28
EP3514540A1 (en) 2019-07-24
EP3514540A4 (en) 2020-05-27
US20190242889A1 (en) 2019-08-08
CN110114678A (zh) 2019-08-09
KR20180043538A (ko) 2018-04-30
WO2018074832A9 (ko) 2018-05-24
KR102001553B1 (ko) 2019-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sardesai et al. A microfluidic electrochemiluminescent device for detecting cancer biomarker proteins
Spindel et al. Evaluation of optical detection platforms for multiplexed detection of proteins and the need for point-of-care biosensors for clinical use
WO2017200225A1 (ko) 바이오센서 및 이를 이용한 시료 분석방법
WO2014137152A1 (ko) 국소 표면플라즈몬 공명현상을 이용한 시료분석을 위한 카트리지 및 이를 이용한 분석방법
Sapsford et al. Fluorescence‐based array biosensors for detection of biohazards
Dutta et al. Wash-free, label-free immunoassay for rapid electrochemical detection of Pf HRP2 in whole blood samples
US11499917B2 (en) Biomarker detection apparatus
WO2017111194A1 (ko) 바이오 센서용 광학 표지자, 이를 포함하는 광학 바이오센서 및 상기 바이오 센서용 광학 표지자의 제조방법
KR20200030321A (ko) 수직 유체 흐름을 갖는 바이오 센서 및 이를 이용한 분석 방법
Hartanto et al. Microfluidic immunoassay for detection of serological antibodies: A potential tool for rapid evaluation of immunity against SARS-CoV-2
Ekiz-Kanik et al. Surface chemistry and morphology in single particle optical imaging
Liu et al. Dynamic and large field of view photonic resonator absorption microscopy for ultrasensitive digital resolution detection of nucleic acid and protein biomarkers
US20080019876A1 (en) Sensing Apparatus with Noble Metal and Sensing System and Method Thereof
Chalyan et al. Optical biosensors: from working principles to detection methods of label-free devices
Sun et al. Neural network enables high accuracy for hepatitis B surface antigen detection with a plasmonic platform
WO2018074832A1 (ko) 바이오센서
WO2020040509A1 (ko) 고소광계수 표지자와 유전체기판을 이용한 고감도 바이오센서칩, 측정시스템 및 측정방법
WO2013147388A1 (ko) Ｃｍｏｓ 이미지 센서의 픽셀 분석을 이용한 고감도 바이오센서
JP4972295B2 (ja) 免疫分析方法及びバイオチップ
WO2011132978A2 (ko) 듀얼 광원을 포함하는 형광 편광 분석 장치
JP2007064827A (ja) バイオチップ及び免疫分析方法
Devadhasan et al. Overview of CMOS image sensor use in molecular diagnostics
WO2020213803A1 (ko) 생체물질의 분석 방법
Fritzsche et al. Optical nano-and microsystems for bioanalytics
WO2022182023A1 (ko) 재귀반사 신호 측정용 가젯

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17862802

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019520902

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017862802

Country of ref document: EP

Effective date: 20190418