특허 개요
본 특허는 황색포도상구균을 두 종류의 DNA 결합체로 포획해 전기 신호로 검출하는 압타머 쌍 기반 샌드위치 바이오센서입니다. 전극에 고정한 1차 압타머 SA37이 표적 균을 포획한 뒤, HRP 등 신호발생원과 결합한 2차 압타머 SA81이 추가 결합해 샌드위치 구조를 형성합니다. 이후 비결합 물질을 세척하고 전기화학 신호를 측정하며, 압타머는 특정 표적에 선택적으로 결합하는 단일가닥 DNA 구조체입니다.
- 핵심 기능
SPGE 작업전극에 SA37을 고정하고 시료를 반응시켜 황색포도상구균을 포획한 다음, 신호발생원이 결합된 SA81을 처리해 표적 상에 샌드위치 결합을 형성합니다. 세척 후 HRP와 TMB 반응에서 생성되는 전기화학 신호를 측정하여 황색포도상구균 존재를 판정합니다.
- 차별 강점
기존 검출법은 경제적이면서도 극소량의 황색포도상구균을 민감하게 확인할 수 있는 방법이 요구되었고, 단일 압타머는 조합과 처리 순서에 따라 결합 특성이 달라질 수 있었습니다. 본 기술은 SA37과 SA81을 각각 1차·2차 압타머로 사용하는 샌드위치 결합으로 표적 포획과 신호 발생을 분리해 검출 민감도 향상을 목표로 하며, 열 안정성과 시험관 내 합성이 가능한 DNA 압타머를 활용합니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 식품 내 황색포도상구균 및 식중독균 검사, 수돗물·환경 시료의 세균 오염 모니터링, 압타머 기반 전기화학 바이오센서 연구에 활용 가능하며, 다양한 표지 기반 바이오센서 플랫폼으로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 현장형 식품안전 진단 센서, 식품·수질 검사 키트, 황색포도상구균 검출을 위한 의료 진단 보조기기와 소형 바이오센서 제품군으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
SA37과 SA81이 황색포도상구균에 동시 결합하는 샌드위치 구조와 카운터 타겟 대비 특이성을 확인하고, SPGE 기반 전기화학 센서에서 표적 농도에 따른 신호 변화를 평가했습니다. 완충액과 수돗물 조건의 검출 결과는 제시됐으나, 복합 식품 매트릭스와 실제 현장 운용 조건에서의 성능은 추가 검증이 필요합니다.
- 센서 구성: SA37 1차 압타머 및 SA81 2차 압타머를 적용한 SPGE 샌드위치 센서
- 비교군: 무표적 음성대조군 및 S. saprophyticus, L. monocytogene, E. coli, S. enterica 카운터 타겟
- 결합 조건: Cy5-DNA 500nM과 황색포도상구균 1×10^6 cells를 상온에서 40분간 300rpm으로 반응
- 시료 조건: 완충액 또는 수돗물 시료에서 전기화학 검출 수행
현재 성과
SA37을 1차 압타머, SA81을 2차 압타머로 적용한 전기화학 샌드위치 센서에서 완충액 시료의 검출한계가 제시됐습니다. 두 압타머가 하나의 표적 균에 순차 결합하도록 구성해 검출 신호를 확보하는 방식입니다.
Cy5 표지 압타머를 이용한 결합 평가, 카운터 타겟 비교, SA37·SA81의 동시 결합 분석 및 SPGE 전기화학 측정을 수행했습니다. 6종 압타머는 황색포도상구균 농도에 비례해 형광값이 증가했고, 평가한 4종 압타머에서는 카운터 타겟 대비 황색포도상구균에서 선택적 형광 신호가 관찰됐습니다.
전극 고정 1차 압타머와 신호발생원 결합 2차 압타머를 분리하고, 서열번호 3 또는 4를 포함하는 압타머 쌍으로 황색포도상구균을 검출하는 구성입니다. 단일 압타머 방식과 달리 두 압타머의 동시 결합을 이용하며, SA37을 1차 압타머 및 SA81을 2차 압타머로 한 조합에서 높은 검출 효과가 확인됐습니다.
상용화까지 남은 부분
실제 식품 등 복합 매트릭스에서의 황색포도상구균 검출 성능 검증
키트 제조 공정의 재현성 및 압타머·시약의 보관 안정성 검증
현장 사용 환경에서의 시료 전처리, 측정 절차 및 사용성 검증
대량생산 공정과 제품 수준의 품질관리 조건 확립
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
압타머 쌍을 이용한 샌드위치 방식의 황색포도상구균 검출용 조성물, 바이오센서 및 검출 방법
Sandwich-type compositions, biosensor and method for detecting Staphylococcus aureus using aptamer pair
10-2021-0176540 (2021.12.10)
1020230087892 (2023.06.19)
1025721990000 (2023.08.24)
구만복, 니구엔티탄퀴
고려대학교 산학협력단
고려대학교 산학협력단