특허 개요
본 특허는 식중독균을 선택적으로 포획한 뒤 전기 신호를 증폭해 검출하는 앱타머 기반 전기화학 진단 키트입니다. 전극에 고정된 제1 앱타머와 HRP가 결합된 제2 앱타머가 표적균의 서로 다른 부위에 결합하는 앱타머 샌드위치 결합을 형성하고, 티라미드 신호 증폭(tyramide signal amplification)으로 균 표면에 바이오틴 결합점을 만든 뒤 스트렙타비딘-HRP를 추가 결합합니다. 이후 TMB 기질 반응에서 발생하는 전기화학 신호를 측정해 식중독균 존재를 판별합니다.
- 핵심 기능
SPGE 전극의 제1 앱타머가 시료 속 표적 식중독균을 포획하면, 제2 앱타머-SA81@HRP가 다른 결합부위에 결합해 샌드위치 구조를 형성합니다. HRP가 과산화물 존재에서 바이오틴 티라미드를 산화·결합시키고, 이어 STV-HRP를 바이오틴에 연결해 효소 표지를 집적한 후 TMB 반응 전류를 측정합니다.
- 차별 강점
극소량의 식중독균 또는 독소도 위해를 유발할 수 있어 기존 검출 방식에서는 충분한 민감도 확보가 과제로 제시됩니다. 본 기술은 서로 다른 결합부위를 인식하는 앱타머 쌍으로 선택성을 확보하고, 바이오틴 티라미드와 아비딘 유사체 결합 HRP의 연속 집적으로 전기화학 신호를 증폭하는 점이 차별점입니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 앱타머 바이오센서, 전기화학 분석, 식품 미생물 검사, 환경수 안전성 모니터링 분야에 활용 가능하며, 황색포도상구균·리스테리아·시겔라·살모넬라·병원성 대장균 등 식중독균 검출 연구로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 식품·사료 안전성 검사 키트, 육류 및 식품 원료 현장 신속검사, 수돗물·환경수 모니터링 장비, POCT형 식품안전 진단 제품으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
SPGE 전극에 SA37을 고정하고 황색포도상구균, SA81@HRP, 바이오틴 티라미드 및 STV-HRP를 순차 반응시켜 TMB 기반 시간대전류법으로 신호를 측정했습니다. 전체 구성요소를 포함한 조건에서 가장 큰 전류 세기를 확인했으며, 청구 대상의 다른 식중독균과 다양한 실제 식품 매트릭스에서의 성능은 추가 검증이 필요합니다.
- 검출계: SPGE 고정 SA37-황색포도상구균-SA81@HRP-바이오틴 티라미드-STV-HRP
- 비교군: 일부 구성요소 또는 검출 단계를 제외한 조건 및 균 미포함 조건
- 반응 조건: 상온에서 균 및 SA81@HRP 각 30분, 바이오틴 티라미드 6 μg/mL와 H2O2 0.003% 15분, STV-HRP 30분 반응
- 측정 조건: TMB 45 μL 처리 후 시간대전류법 정량, 상온 3회 반복
현재 성과
황색포도상구균에 대해 최소 3 CFU/ml의 검출 농도를 확인했습니다. 앱타머 샌드위치 포획 후 티라미드 산화·바이오틴 결합과 STV-HRP 추가 결합을 연계해 전기화학 신호를 증폭하는 방식입니다.
SPGE 전극 검출계에서 균 포획, SA81@HRP 결합, 바이오틴 티라미드 반응, STV-HRP 결합을 순차 수행하고 TMB 전류를 측정했습니다. 구성요소 또는 검출 단계를 제외한 비교 조건과 균 미포함 조건을 함께 사용했으며, 전체 구성 조건에서 가장 큰 전류 세기를 확인했습니다.
서로 다른 표적 부위를 인식하는 제1·제2 앱타머로 표적균을 포획하고, HRP 매개 티라미드 반응으로 바이오틴 결합점을 형성합니다. 여기에 아비딘 또는 아비딘 유사체 결합 HRP를 추가 연결해 효소 표지 밀도를 높이는 연계 구조가 핵심 차별점입니다.
상용화까지 남은 부분
황색포도상구균 외 청구 대상 식중독균별 검출 한계와 선택성 검증
다양한 실제 식품 매트릭스에서의 재현성 및 간섭물질 영향 검증
키트 제조 공정 표준화, 보관 안정성 확보 및 현장형 제품 환경 실증
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
티라미드 신호 증폭 방식을 이용한 식중독균 검출용 키트 및 식중독균 검출방법
10-2023-0085852 (2023.07.03)
1020250006391 (2025.01.13)
1029120730000 (2026.01.08)
구만복, 니구엔티탄퀴
고려대학교 산학협력단
고려대학교 산학협력단