KR100893525B1

KR100893525B1 - 금 콜리이드 입자에 의하여 형성된 미세전선를 이용하는표적 분자 검출 방법

Info

Publication number: KR100893525B1
Application number: KR1020020077772A
Authority: KR
Inventors: 데시무크아재
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2009-04-17
Anticipated expiration: 2022-12-09
Also published as: KR20040050144A

Abstract

본 발명은 표적 분자 검출 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 (a) 전극이 구비된 기판 상에 제1 프로브를 고정화하는 단계; (b) 상기 기판 상에 고정화된 제1 프로브와 표적 분자가 포함된 시료를 반응시키는 단계; (c) 제2 프로브가 도포된 금 콜로이드 입자를 상기 제1 프로브와 표적 분자와의 반응물과 반응시키는 단계; 및 (d) 상기 전극을 사용하여 교류 전기장을 인가하고, 전기적 신호를 측정하는 단계를 포함하는 표적 분자 검출 방법을 제공한다.

금 콜로이드 입자, 미세전선, 표적 분자

Description

금 콜리이드 입자에 의하여 형성된 미세전선를 이용하는 표적 분자 검출 방법{A method of detecting a target molecule using a microwire formed by a gold colloidal particles}

도1은 제1 항체가 고정화되고, 한쌍의 전극이 구비된 기판을 나타내는 도면이다.

도2는 제2 항체가 도포된 금 콜로이드 입자를 나타내는 도면이다.

도3은 제1 항체, 제2 항체가 도포된 금 콜로이드 입자 및 항원 단백질에 의하여 형성된 기판 상에 부착된 매질(matrix)을 나타내는 도면이다.

도4는 두개의 전극을 연결하는 금 콜로이드 입자에 의하여 형성된 미세전선의 일예를 나타내는 도면이다.

본 발명은 특별한 발색 용액을 사용하지 않고도 표적 분자의 존재 또는 그 농도를 측정할 수 있는 표적 분자 검출방법에 관한 것이다.

종래 생물학적 시료 중에 특정한 단백질이 존재하는지를 검출하는 것은 진단 및 연구분야에서 통상적으로 행하여진다. 종래 단백질을 검출하는 통상적인 검출 방법 중의 하나는, 표적 단백질에 동시에 결합할 수 있는 두개의 다른 분자, 예를 들면 항체를 이용하는 것이다. 이들 분자 중 하나는 기판상에 결합되고, 다른 하나는 검출할 수 있는 태그(tag)에 결합된다. 표적 단백질이 존재하는 경우, "샌드위치"가 형성된다. 이때 표적 단백질은 상기 기판과 상기 태그 사이에 포섭된다. 따라서, 단백질이 존재하는 경우, 특정의 위치에 있는 태그의 농도가 높아지고, 단백질이 존재하지 않으면, 태그의 농도는 낮아진다.

태그로 사용될 수 있는 한 예는 금 콜로이드 입자이다. 예를 들면, 직경 약 40nm 의 구형의 금으로서 현탁액 상태인 것이 사용될 수 있다. 태그가 존재하는지를 검출하는 종래의 방법은 두개의 금 전극 사이에 금 입자를 결합시킴으로써 이루어진다. 상기 금 입자 자체는 전기적으로 쉽게 검출될 수 없다. 그러나, 은 용액이 첨가되면, 은 입자가 상기 금 입자 및 전극 상에 핵을 형성하고, 이것이 자라서 결국에는 전기적으로 검출될 수 있는 은 가교가 형성된다.

이러한 종래 기술의 검출 방법에 의하면, 검출을 위하여 은 용액과 같은 별도의 용액을 필요로 한다.

또한, 2001년 11월 사이언스지(Science, Vol. 294(2), 1082∼1086)에는 금 입자가 두개의 전극으로부터 전기장이 인가될 경우, 금 미세전선(gold microwire)이 형성될 수 있음을 개시하고 있다. 즉, 교류 전압이 상기 전극에 인가되면, 상기 금 입자는 서로 연결되어 상기 전극을 연결하는 미세전선(microwire)을 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 별도의 검출 용액을 필요로 하지 않으면서도 단백질의 존재 및 그 농도를 검출할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 (a) 전극이 구비된 기판 상에 제1 프로브를 고정화하는 단계;

(b) 상기 기판 상에 고정화된 제1 프로브와 표적 분자가 포함된 시료를 반응시키는 단계;

(c) 제2 프로브가 도포된 금 콜로이드 입자를 상기 제1 프로브와 표적 분자와의 반응물과 반응시키는 단계; 및

(d) 상기 전극을 사용하여 교류 전기장을 인가하고, 전기적 신호를 측정하는 단계를 포함하는 표적 분자 검출 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 (a) 전극이 구비된 기판 상에 제1 프로브를 고정화하는 단계;

(b) 제2 프로브가 도포된 금 콜로이드 입자와 표적 분자가 포함된 시료를 반응시키는 단계;

(c) 상기 금 콜로이드 입자 상에 도포된 제2 프로브와 표적 분자의 반응물을 제1 프로브와 반응시키는 단계; 및

상기 제1 프로브 또는 제2 프로브는 상기 표적 분자와 특이적으로 결합하는 분자를 말하는 것으로, 표적 분자 중의 서로 다른 영역을 인식하거나, 동일 및 다 른 영역을 인식하는 항체가 혼합되어 있는 것일 수 있으나, 반드시 이들 형태에 한정되는 것은 아니다. 바람직하기로는, 상기 제1 프로브 또는 제2 프로브는 항체, 효소, 기질, 저해제 또는 보조인자인 것이다. 또한, 상기 표적 분자는 상기 프로브에 특이적으로 결합되는 분자를 말하는 것으로, 예를 들면 단백질, 핵산 또는 다당류가 포함된다. 상기 전기적 신호는 상기 전극에 전기장을 인가함으로써 금 미세전선(microwire)이 형성되고, 이 금 미세전선의 형성에 의하여 야기되는 전기적 계수(parameter)의 변화를 반영하는 것이면 어느 것이나 될 수 있다. 예를 들면, 전류 및 전압이 포함된다. 상기 금 콜로이드 입자는 특별히 제한되는 것은 아니나, 직경 약 40nm 의 구형으로 이루어진 현탁액의 형태를 띠는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 방법의 일예를 도면을 통하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 제1 항체(2)가 고정화되고, 한쌍의 전극(4)이 구비된 기판(6)을 나타낸다. 상기 제1 항체는 특정한 단백질 항원을 인식할 수 있다. 이러한 항체의 고정은 통상적인 방법에 의하여 고정될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판을 아민기나 카르보닐 기와 같은 활성기를 갖도록 처리한 다음, 상기 제1 항체를 커플링 반응시킴으로써 고정화될 수 있다.

이와 같이 제1 항체(2)가 고정화된 기판(6) 상에 항원 단백질을 포함하고 있는 시료를 반응시킨다. 그 결과 기판에 고정된 제1 항체(2)는 항원 단백질과 결합하여 제1 항체-항원 단백질 복합체를 형성하게 된다. 이 제1 항체-항원 단백질 복합체에 제2 항체가 도포된 금 콜로이드 입자를 반응시킨다. 도2는 상기 제2 항체(10)가 도포된 금 콜로이드 입자(8)를 나타내는 도면이다. 그 결과 상기 금 콜로이드 입자에 도포된 제2 항체는 제1 항체-항원 단백질 복합체 중의 항원 단백질에 결합한다. 또한, 상기 항원 단백질은 금 콜로이드 입자에 도포된 다른 종류의 제2 항체(10)와 결합되어, 금 콜로이드 입자(8)와 입자(8) 사이를 연결시킬 수 있다. 그 결과 상기 금 콜로이드 입자는 기판 상에 부착된 매질(matrix)을 형성할 수 있다(도3). 형성된 금 콜로이드 입자 매질에 전기장을 가하면, 상기 금 콜로이드 입자는 전극을 연결하는 미세전선의 형태를 띨 수 있다(도4). 도4는 이렇게 형성된 미세전선의 일예를 나타내는 것이다.

상기 형성된 미세전선은 전기적으로 검출할 수 있다. 예를 들면, 전류나 저항, 전압의 변화를 측정함으로써 검출할 수 있다. 이때 항원 단백질의 농도가 높을 수록 국부적 금 콜로이드 입자의 농도는 높아지기 때문에, 금 미세전선의 성장 속도는 빨라진다. 따라서, 단백질의 존재 또는 그 농도는 미세전선을 형성하는데 걸리는 시간을 측정함으로써 추정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 은과 같은 발색 용액을 첨가하지 않고도 표적 분자의 존재 또는 그 농도를 측정할 수 있다.

Claims

(a) 전극이 구비된 기판 상에 제1 프로브를 고정화하는 단계;

(b) 상기 기판 상에 고정화된 제1 프로브와 표적 분자가 포함된 시료를 반응시키는 단계;

(c) 제2 프로브가 도포된 금 콜로이드 입자를 상기 제1 프로브와 표적 분자와의 반응산물과 반응시켜, 기판-제1 프로브-표적분자-제2 프로브-금 콜로이드 입자 복합체를 형성하는 단계; 및

(d) 상기 전극을 사용하여 상기 기판-제1 프로브-표적분자-제2 프로브-금 콜로이드 입자 복합체에 교류 전기장을 인가하고 전기적 신호를 측정하는 단계로서, 상기 금 콜로이드를 용해 및 재침전시키는 단계 및 금 콜로이드 입자 상에 은 층을 침적시키는 단계를 거치지 않는 단계;를 포함하는 표적 분자 검출 방법.
(a) 전극이 구비된 기판 상에 제1 프로브를 고정화하는 단계;

(b) 제2 프로브가 도포된 금 콜로이드 입자와 표적 분자가 포함된 시료를 반응시키는 단계;

(c) 상기 금 콜로이드 입자 상에 도포된 제2 프로브와 표적 분자의 반응산물을 제1 프로브와 반응시켜, 기판-제1 프로브-표적분자-제2 프로브-금 콜로이드 입자 복합체를 형성하는 단계; 및

(d) 상기 전극을 사용하여 상기 형성된 기판-제1 프로브-표적분자-제2 프로브-금 콜로이드 입자 복합체에 교류 전기장을 인가하고 전기적 신호를 측정하는 단계로서, 상기 금 콜로이드를 용해 및 재침전시키는 단계 및 금 콜로이드 입자 상에 은 층을 침적시키는 단계를 거치지 않는 단계;를 포함하는 표적 분자 검출 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 프로브 또는 제2 프로브는 상기 표적 분자와 특이적으로 결합하고, 표적 분자 중의 서로 다른 영역을 인식하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 프로브 또는 제2 프로브는 항체, 효소, 기질, 저해제 또는 보조인자인 것을 특징으로 하는, 표적 분자 검출 방법.