금속―단백질 격자패턴 바이오칩 및 그 제조방법
Biochip with Metal-Protein Grating Pattern and Method for Preparing Thereof
특허 요약
본 발명은 금 박막 표면 위에 형성된 단백질 칩을 대체할 수 있는 새로운 디자인의 금속-단백질 격자패턴 바이오칩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기질에 SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성을 가지는 동시에 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 가지는 금속의 박막을 형성한 뒤, 단백질을 주입하여 격자패턴이 형성된 금속-단백질 격자패턴 바이오칩 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 금속-단백질 격자패턴 바이오칩 및 바이오센서에 따르면 다양한 종류의 단백질이 부착되어 있어,한 번에 여러 종류의 표적 단백질을 검출하는 것이 가능한 효과가 있다. 또한, 금속-단백질 격자패턴의 크기 및 어레이 패턴을 조절함으로써 SPRI, NEDG, LSPR 등과 같은 대부분의 SPR 기반 바이오센서에 다용도로 사용 가능하며, 형광스캐너나 형광현미경에도 사용할 수 있어, 단백질체학, 의료용 진단학, 신약개발 등의 다양한 바이오텍 연구분야에 활용될 수 있다. 바이오센서, 표면 플라즈몬 공명(SPR), 금속 박막칩, 격자칩, 단백질칩, 어레이 패턴
청구항
번호청구항
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제3항에 있어서, 상기 금속은 Ni, Cu, Zn, Au 및 이들의 합금으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 단백질은 펩타이드, 폴리펩타이드, 효소, 항원 및 항체로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 금속 박막의 두께는 10~100nm인 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 (c)단계에서 미세유체 채널(microfluidic channel)을 금속 격자패턴에 수직 방향으로 부착시켜 단백질을 주입시키는 것은 특징으로 하는 방법.

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다음의 단계를 포함하는, 금속-단백질 격자패턴 바이오칩의 제조방법: (a) 고분자로 제조된 광학 프리즘(prism) 또는 유리기판에 금속 박막을 증착시키는 단계; (b) 격자패턴을 가지는 미세유체 채널(microfluidic channel)을 상기 금속 박막에 부착한 뒤, 화학적 에칭(chemical etching)하여, 금속 격자패턴을 제작하는 단계; 및 (c) 상기 금속 격자패턴에 수직 방향으로 단백질을 주입·고정하는 단계.

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제1항에 있어서, 상기 고분자는 PDMS(polydimethylsiloxane), PS(polystyrene), PMMA(polymethylmetaacrylate) 및 PET(polyethylen terephthalate)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 금속은 SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.

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다음의 단계를 포함하는, 금속-단백질 격자패턴 바이오칩의 제조방법: (a) 고분자로 제조된 광학 프리즘 또는 유리기판에 광절개성(photocleavable) 물질 또는 광반응성 물질을 코팅시키는 단계; (b) 격자패턴을 가지는 포토마스크(photomask)를 이용하여 포토패터닝(photopatterning) 방법으로 격자패턴을 형성하는 단계; (c) 상기 격자패턴 내에 금속 나노 물질을 고정시켜 금속 격자패턴을 제작하는 단계; 및 (d) 상기 금속 격자패턴에 수직 방향으로 단백질을 주입·고정하는 단계.

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제7항에 있어서, 상기 고분자는 PDMA, PS, PMMA 및 PET로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제8항에 있어서, 상기 금속은 SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제10항에 있어서, 상기 금속은 Ni, Cu, Zn 및 Au로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나, 이들의 합금 및 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제8항에 있어서, 상기 단백질은 펩타이드, 폴리펩타이드, 효소, 항원 및 항체로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제8항에 있어서, 상기 광절개성 물질 또는 광반응성 물질은 NVOC-(6-nitoveratryloxycarbonyl-), TBOC-(t-butoxycarbonyl-), DDZ(α, α-dimethyl-dimethoxybenzyloxycarbonyl), 5-bromo-7-nitroindolinyl, o-hyrdoxy-2-methyl cinnamoyl, 2-oxymethylene anthraquinone, 및 NBOC-(2-nitobenzyloxycarbonyl-)으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제7항에 있어서, 상기 (c)단계에서 미세유체 채널(microfluidic channel)을 금속 격자패턴에 수직 방향으로 부착시켜 단백질을 주입시키는 것은 특징으로 하는 방법.

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제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된, SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 금속 격자패턴에 단백질이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 금속-단백질 격자패턴 바이오칩.

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제15항의 금속-단백질 격자패턴 바이오칩에 바이오 리셉터가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 광학분석용 바이오센서.

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제16항에 있어서, 상기 바이오 리셉터는 핵산, 펩타이드, 단백질, 리간드, 항원, 및 항체로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광학분석용 바이오센서.

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제16항에 있어서, 상기 바이오 리셉터는 미세유체채널 또는 친화성 태그물질을 이용하여 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 광학분석용 바이오센서.

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제18항에 있어서, 상기 친화성 태그물질은 Ni-NTA(nickel-nitrilotriacetic acid), Streptavidin, β-Galactosidase, Protein A, Polyphenylalanine, Polyalanine, 및 GST(Glutathione S-Transferase)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광학분석용 바이오센서.

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제16항의 광학분석용 바이오센서를 이용한, 바이오 리셉터와 결합 또는 반응하는 표적 바이오 물질의 검출방법.

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다음의 단계를 포함하는 금속 격자패턴-핵산 복합체를 포함하는 핵산칩의 제조방법: (a) 고분자로 제조된 광학 프리즘(prism) 또는 유리기판에 금속 박막을 증착시키고, 상기 증착된 금속 박막에 격자패턴을 가지는 미세유체 채널을 부착시킨 다음, 화학적 에칭하여 금속 박막에 격자패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 격자패턴이 형성된 금속 박막에 핵산을 반응시켜 금속 격자패턴-핵산 복합체를 제조하는 단계; 및 (c) 아민(amine) 또는 라이신(lysin)기가 부착된 기질에 상기 금속 격자패턴-핵산 복합체를 고정시켜, 금속 격자패턴을 포함하는 핵산칩을 제조하는 단계.

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제21항에 있어서, 상기 금속은 SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제21항의 방법으로 제조된, SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 금속 격자패턴-핵산 복합체를 포함하는 핵산칩.

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제23항의 금속 격자패턴-핵산 복합체를 포함하는 핵산칩을 이용하는 것을 특징으로 하는 DNA 혼성화 반응의 검출방법.

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다음의 단계를 포함하는 금속 격자패턴-효소 복합체를 포함하는 단백질칩의 제조방법: (a) 고분자로 제조된 광학 프리즘(prism) 또는 유리기판에 금속 박막을 증착시키고, 상기 증착된 금속 박막에 격자패턴을 가지는 미세유체 채널을 부착시킨 다음, 화학적 에칭하여 금속 박막에 격자패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 격자패턴이 형성된 금속 박막에 효소를 반응시켜 금속 격자패턴-효소 복합체를 제조하는 단계; 및 (c) 아민(amine) 또는 라이신(lysin)기가 부착된 또는 친화성 태그로 수식화된 기질에 상기 금속 격자패턴-효소 복합체를 고정시켜, 금속 격자패턴을 포함하는 단백질칩을 제조하는 단계.

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제25항에 있어서, 상기 금속은 SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제25항의 방법으로 제조된, SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 금속 격자패턴-효소 복합체를 포함하는 단백질칩.

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제27항의 SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 금속 격자패턴-효소 복합체를 포함하는 단백질칩을 이용하는 것을 특징으로 하는 효소 반응의 검출방법.

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다음의 단계를 포함하는 금속 격자패턴-항원 또는 금속 격자패턴-항체를 포함하는 단백질칩의 제조방법: (a) 고분자로 제조된 광학 프리즘(prism) 또는 유리기판에 금속 박막을 증착시키고, 상기 증착된 금속 박막에 격자패턴을 가지는 미세유체 채널을 부착시킨 다음, 화학적 에칭하여 금속 박막에 격자패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 격자패턴이 형성된 금속 박막에 항원 또는 항체를 반응시켜 금속 격자패턴-항원 복합체 또는 금속 격자패턴-항체 복합체를 제조하는 단계; 및 (c) 아민(amine) 또는 라이신(lysin)기가 부착된 또는 친화성 태그로 수식화된 기질에 상기 금속 격자패턴-항원 복합체 또는 금속 격자패턴-항체 복합체를 고정시켜, 금속 격자패턴을 포함하는 단백질칩을 제조하는 단계.

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제29항에 있어서, 상기 금속은 SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.

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제29항의 방법으로 제조된, SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 금속 격자패턴-항원 복합체 또는 금속 격자패턴-항체 복합체를 포함하는 단백질칩.

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제31항의 SPR(Surface Plasmon Resonance) 광학 특성 및 특정 단백질과 특이적 결합을 하는 특성을 동시에 가지는 금속 격자패턴-항원 복합체 또는 금속 격자패턴-항체 복합체를 포함하는 단백질칩을 이용하는 것을 특징으로 하는 항원-항체 반응의 검출방법.