KR100728888B1 - Method for analysis of protein chip by using a line-scanning mode - Google Patents
Method for analysis of protein chip by using a line-scanning mode Download PDFInfo
- Publication number
- KR100728888B1 KR100728888B1 KR1020050045420A KR20050045420A KR100728888B1 KR 100728888 B1 KR100728888 B1 KR 100728888B1 KR 1020050045420 A KR1020050045420 A KR 1020050045420A KR 20050045420 A KR20050045420 A KR 20050045420A KR 100728888 B1 KR100728888 B1 KR 100728888B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- protein chip
- protein
- light
- stage
- prism
- Prior art date
Links
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 66
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 7
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 6
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 6
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N glutathione Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(=O)N[C@@H](CS)C(=O)NCC(O)=O RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229960003180 glutathione Drugs 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- -1 tungsten halogen Chemical class 0.000 description 2
- 101100356682 Caenorhabditis elegans rho-1 gene Proteins 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 1
- 108010024636 Glutathione Proteins 0.000 description 1
- 101150058540 RAC1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150111584 RHOA gene Proteins 0.000 description 1
- 102100022122 Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1 Human genes 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005102 attenuated total reflection Methods 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009509 drug development Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000006916 protein interaction Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 238000010223 real-time analysis Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- G01N33/68—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
- G01N33/6803—General methods of protein analysis not limited to specific proteins or families of proteins
- G01N33/6806—Determination of free amino acids
- G01N33/6809—Determination of free amino acids involving fluorescent derivatizing reagents reacting non-specifically with all amino acids
-
- 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
- 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
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/3103—Atomic absorption analysis
-
- 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
-
- 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
Abstract
본 발명은 단백질 칩의 분석방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 라인 스캐닝에 의한 단백질 칩을 분석하는 방법은 다수 개의 단백질 스팟을 일정하게 종횡으로 배열한 단백질 칩을 x-y 스테이지에 얹어 설치하고 상기 x-y 스테이지 위에 프리즘을 결합시키는 단계와, 광원으로부터 나온 빛을 p-편광시키는 단계와, 상기 p-편광된 빛을 프리즘에 입사시키는 단계와, 상기 프리즘에 입사된 빛을 상기 단백질 칩에 조사시키는 단계와, 상기 단백질 칩에 조사되는 빛이 상기 단백질 칩 상에서 한 줄로 배열된 단백질 스팟들 각각의 중심을 잇는 직선을 따라 상기 단백질 칩에 순차적으로 조사되도록 상기 x-y 스테이지를 이동시키는 것을 검출이 필요한 각각의 줄에 대하여 행하는 단계와, 상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 광신호를 하나 이상의 광섬유를 통하여 분광기로 집광하여 표면 공명 플라즈몬 신호를 얻는 단계와, 상기 얻어진 표면 공명 플라즈몬 신호를 정량적으로 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for analyzing a protein chip, and a method for analyzing a protein chip by line scanning according to the present invention includes installing a protein chip having a plurality of protein spots arranged vertically and horizontally on an xy stage and installing the xy stage. Coupling the prism thereon, p-polarizing light from a light source, incident the p-polarized light onto a prism, irradiating the protein chip with light incident on the prism, For each row that needs to be detected to move the xy stage such that light irradiated to the protein chip is sequentially irradiated to the protein chip along a straight line connecting the center of each of the protein spots arranged in a row on the protein chip. And the optical signal reflected from the protein chip using one or more optical fibers. And condensing with a spectroscope to obtain a surface resonance plasmon signal, and quantitatively analyzing the obtained surface resonance plasmon signal.
라인 스캐닝, 단백질 칩, SPR, 표면 공명 플라즈몬 신호, xy 스테이지 Line scanning, protein chip, SPR, surface resonance plasmon signal, xy stage
Description
도 1은 본 발명에 따른 백색광 표면 플라즈몬 공명 장치의 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a white light surface plasmon resonance apparatus according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 단백질 칩의 픽셀화를 나타낸 그림,2 is a diagram showing the pixelation of the protein chip according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 측정 장치로 측정하여 모니터상에 디스플레이한 SPR신호 그래프,3 is a graph of the SPR signal measured by the measuring device according to the present invention and displayed on the monitor,
도 4는 본 발명에 따른 분석 장치를 이용하여 단백질 칩을 정량적으로 분석한 결과를 나타낸 그래프,Figure 4 is a graph showing the results of quantitative analysis of protein chips using the analysis device according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 분석 장치를 이용하여 분석한 결과를 색띠로 나타낸 이미지.Figure 5 is an image showing the result of the analysis by the color strip using the analysis device according to the invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
1 : 백색광 광원 7 : 볼록렌즈1
8 : 조리개 9 : 볼록렌즈8: aperture 9: convex lens
10 : 편광기 11,12 : 거울10:
13 : x-y 스테이지 14 : 단백질 칩13: x-y stage 14: protein chip
15 : 프리즘 16 : 광섬유15: prism 16: optical fiber
17 : 분광기 21 : 스팟
22 : 슬라이드 유리 17
22: slide glass
본 발명은 단백질 칩의 분석방법에 관한 것으로, 특히 백색광 광원에서 나오는 빛을 단백질 칩에 입사시켜 유전체와 금속박막 사이의 경계면에서 반사되는 빛을 분광기에서 분광하고, 광검출기로 측정하여 표면 플라즈마 공명(Surface Plasma Resonance, 이하 간단히 'SPR'이라 한다) 파장을 측정 분석함으로써 단백질, 게놈 등 생체 고분자의 상호작용 및 생체 반응을 실시간으로 분석하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for analyzing a protein chip. In particular, the light emitted from the white light source is incident on the protein chip, and the light reflected from the interface between the dielectric and the metal thin film is spectroscopically measured by a spectrometer and measured by a photodetector to measure surface plasma resonance ( Surface Plasma Resonance (hereinafter referred to simply as 'SPR') relates to a method for real-time analysis of the interaction and bioreaction of biopolymers such as proteins and genomes by measuring and analyzing wavelengths.
단백질 칩은 작은 기판이나 슬라이드에 수십 내지 수백 개의 단백질을 고정한 후 동시 다발적으로 단백질의 결합을 분석하는데 이용된다. 단백질 칩은 단백질의 발현 및 기능연구, 단백질의 상호작용연구 등 프로테오믹스 연구 분야와 신약개발 분야, 그리고 진단분야에서 광범위하게 이용될 수 있다.Protein chips are used to fix dozens or hundreds of proteins on small substrates or slides, and then simultaneously analyze the binding of proteins. Protein chips can be widely used in proteomics research, drug development, and diagnostics, such as protein expression and function studies, protein interaction studies.
단백질 칩의 분석기술은 어레이 상태로 고정화된 단백질과 관찰하고자 하는 단백질간의 상호반응 정도를 정량적 또는 정성적으로 검출하고 비교하는 것을 말하며, 분석기술은 형광, 화학발광, 질량분석, SPR 등의 검출기술을 이용하는 측정기술과 이를 진단, 프로테오믹스 연구 등에 활용하는 응용기술로 나눌 수 있다.The analysis technology of protein chip refers to detecting and comparing the degree of interaction between the protein immobilized in an array state and the protein to be observed quantitatively or qualitatively, and the analysis technology is a detection technology such as fluorescence, chemiluminescence, mass spectrometry and SPR. It can be divided into measurement technology using and applied technology used for diagnosis and proteomics research.
단백질 칩을 이용하여 비교적 간단한 분석을 수행하는 경우 DNA 칩에서와 같이 형광물질로 단백질을 표지하고 형광 스캐너로 분석하는 방법이 있지만, 모든 단백질을 형광물질로 균일하게 표지해야 하는 문제점이 있고 질량분석 기술의 경우 미지 시료를 분석할 수 있다는 장점이 있으나 다수의 시료를 초고속으로 분석하기 어렵다는 단점이 지적되고 있다. When performing a relatively simple analysis using a protein chip, there is a method of labeling a protein with a fluorescent material and analyzing it with a fluorescence scanner like a DNA chip, but there is a problem in that all proteins are uniformly labeled with a fluorescent material and mass spectrometry In this case, there is an advantage of analyzing unknown samples, but it is pointed out that it is difficult to analyze a large number of samples at high speed.
이에 비해 SPR 현상은 금속박막의 표면근처에서 일어나는 물리, 화학적 변화에 공명각도나 파장의 변화로서 매우 민감하게 영향을 받기 때문에 금속박막의 표면처리를 통해 다양한 분야에 응용이 가능하고, 다른 방법에 비해 계측할 때 시료에 손상이나 변형을 주지 않고 방사성 물질이나 형광물질을 이용한 별도의 표식 없이 광학적 원리만으로 분자들 간의 상호작용 검출이 가능하고 실시간으로 결합 친화도를 측정할 수 있으며 분자인식검출에 높은 감도를 가진다는 장점이 있어서 생체분자측정을 위한 바이오센서 분야의 유용한 기술로 평가되고 있다.On the other hand, the SPR phenomenon is very sensitive to the physical and chemical changes occurring near the surface of the metal thin film as a change in the resonance angle or wavelength, so that it can be applied to various fields through the surface treatment of the metal thin film. When measuring, it is possible to detect interactions between molecules only by optical principle, and to measure binding affinity in real time without damaging or modifying the sample without separate marker using radioactive material or fluorescent material, and high sensitivity for molecular recognition detection. It has the advantage that it has been evaluated as a useful technology in the field of biosensor for biomolecule measurement.
일반적으로 빛이 고굴절율의 매질에서 저굴절율 매질로 진행할 때 입사각이 임계각 이상이면 전반사가 일어나는데, 진행하는 빛이 특히 P 편광이고, 고굴절율 매질이 유전체이며, 저굴절율 매질이 금속박막으로 된 광학계에서는 입사각이 임계각 이상임에도 불구하고 특정각도에서 전반사가 갑자기 줄어드는 현상을 SPR 현상이라 한다. 상기 SPR 현상은 금속박막에서 표면의 자유전자가 전자기파(빛) 하에서 플라즈마 운동을 하게 되고, 이의 양자량인 플라즈몬이 공명에 의하여 빛의 파동에너지가 플라즈몬에 전달되어 빛이 소진되기 때문에 일어나게 된다. 이러한 현상을 나타내는 금속은 금, 은, 구리, 알루미늄 등과 같은 외부 자극에 의해 전자의 방출이 쉽고 음의 유전상수를 갖는 금속들이 주로 사용되는데, 그 중에서 가장 예리한 SPR 공명 피크를 보이는 은과 우수한 표면 안정성을 나타내는 금이 보편적으로 이용되고 있다.In general, when light passes from a high refractive index medium to a low refractive index medium, total reflection occurs when the incident angle is greater than or equal to the critical angle. Although the incident angle is more than the critical angle, the total decrease in total reflection at a specific angle is called an SPR phenomenon. The SPR phenomenon occurs because free electrons on the surface of the metal thin film perform plasma motion under electromagnetic waves (light), and the wave energy of light is transmitted to the plasmons due to resonance of the quantum plasmon, thereby exhausting light. Metals exhibiting this phenomenon are mainly used for the emission of electrons by external stimuli such as gold, silver, copper, aluminum, etc. and metals having negative dielectric constants, among which silver having the sharpest SPR resonance peak and excellent surface stability. Gold is commonly used.
기존 SPR 센서와 친화성 결합을 활용한 분석법에서는 한 번에 분석할 수 있는 시료의 양이 제한되어 있다는 문제점이 있으므로 동시에 수십 내지 수천 종 이상의 단백질을 분석하고자 하는 기술에 대한 필요성이 제기되어 왔다. 특히 SPR 센서에 어레이 칩 형태의 개념을 도입하여 다수의 감지기능을 부여할 경우, 동시에 여러 물질을 분석할 수 있다. The existing SPR sensor and affinity binding method has a problem in that the amount of samples that can be analyzed at a time is limited, so there has been a need for a technique for analyzing dozens or thousands of proteins at the same time. In particular, when the concept of an array chip is introduced to the SPR sensor and a plurality of sensing functions are provided, multiple materials can be analyzed at the same time.
이를 위한 종래의 SPR 이미지 시스템은 스팟 스캔(spot scan) 방식과 전체 스캔(whole scan) 방식이 있다. 스팟 스캔 방식은 기준 스팟을 찾은 후 스팟의 중심과 중심 사이를 이동하면서 하나의 스팟에 대해 단 한번만 측정하여 분석하는 방식이다. 전체 스캔 방식은 전체 스팟을 스팟의 크기보다 훨씬 작은 등간격으로 x, y 방향으로 이동하면서 측정한 SPR 신호를 가지고 분석한 것이다.The conventional SPR image system for this purpose is a spot scan (whole scan) method and the whole scan (whole scan) method. Spot scan method finds a reference spot and moves between the center and the center of the spot, and measures and analyzes only one spot once. The full scan method analyzes the entire spot with SPR signals measured while moving in the x and y directions at equal intervals much smaller than the spot size.
그러나 상기 스팟 스캔 방식은 스팟의 중심 부분만을 측정하는데 단백질이 붙은 양은 하나의 스팟이라도 그 스팟의 각 부분마다 다를 수 있는데 단백질이 붙은 양에 따라 신호도 달라질 수 있으므로 측정의 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다. However, the spot scan method measures only the central portion of the spot, but the amount of protein attached may be different for each part of the spot even if a single spot is applied. However, the signal may vary depending on the amount of protein attached, resulting in a poor measurement reliability. .
한편, 전체 스캔 방식은 신뢰성은 높으나 시간이 매우 오래 걸리고 모든 점들을 다 측정하려면 분석 장치에 필요한 메모리가 많이 필요하여 경제성 및 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다.On the other hand, the full scan method has high reliability, but takes a very long time and requires a lot of memory to analyze all the points, the economical efficiency and efficiency is low.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 스팟 스캔 방식에 비해 분석 결과의 신뢰성이 높으면서도 전체 스캔 방식에 비해 측정 속도가 빠르고 효율적인 라인 스캐닝에 의한 단백질 칩을 분석하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art, the present invention is a method of analyzing the protein chip by the line scanning method that is more reliable than the full scan method, but the measurement speed is more reliable than the spot scan method The purpose is to provide.
이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수 개의 단백질 스팟을 일정하게 종횡으로 배열한 단백질 칩을 x-y 스테이지에 얹어 설치하고 상기 x-y 스테이지 위에 프리즘을 결합시키는 단계와, 광원으로부터 나온 빛을 p-편광시키는 단계와, 상기 p-편광된 빛을 프리즘에 입사시키는 단계와, 상기 프리즘에 입사된 빛을 상기 단백질 칩에 조사시키는 단계와, 상기 단백질 칩에 조사되는 빛이 상기 단백질 칩 상에서 한 줄로 배열된 단백질 스팟들 각각의 중심을 잇는 직선을 따라 상기 단백질 칩에 순차적으로 조사되도록 상기 x-y 스테이지를 이동시키는 것을 검출이 필요한 각각의 줄에 대하여 행하는 단계와, 상기 단백질 칩으로부터 반사되어 나오는 광신호를 하나 이상의 광섬유를 통하여 분광기로 집광하여 표면 공명 플라즈몬 신호를 얻는 단계와, 상기 얻어진 표면 공명 플라즈몬 신호를 정량적으로 분석하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a step of installing a plurality of protein spots arranged vertically and horizontally on a xy stage, and coupling a prism on the xy stage, and p- Polarizing, injecting the p-polarized light into a prism, irradiating light incident on the prism to the protein chip, and irradiating light onto the protein chip in a row on the protein chip Moving the xy stage so that it is sequentially irradiated to the protein chip along a straight line connecting the centers of the respective protein spots, for each row requiring detection, and one optical signal reflected from the protein chip. A surface resonance plasmon signal obtained by condensing with a spectroscope through the above optical fiber And a step of quantitative analysis of the resulting surface plasmon signal 0 people.
또한, 상기 표면 공명 플라즈몬 신호는 x-y 스테이지가 스팟의 중심을 잇는 한 줄을 따라 일정한 거리만큼 이동할 때마다 얻어지도록 하는 것이 바람직하며, 광원으로부터 나오는 빛이 백색광인 것이 대량 분석에 유리하다. 또한, 상기 단백질 칩의 정량 분석 결과를 색띠 이미지로 표현하는데 있어서, 최소값을 파란색으로 최대값을 빨간색으로 정하여 그 사이의 값을 나타낸다.In addition, the surface resonance plasmon signal is preferably obtained every time the x-y stage moves a certain distance along a line connecting the center of the spot, it is advantageous for mass analysis that the light from the light source is white light. In addition, in expressing the result of the quantitative analysis of the protein chip as a color stripe image, the minimum value is set to blue and the maximum value is set to red and the values therebetween are shown.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 개략적인 구성을 도시한 개념도이다. 본 발명에 따른 단백질 칩 분석장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 광원(1), 조리개(8), 볼록렌즈(7,9), 편광기(10), 거울(11,12), x-y 스테이지(13), 단백질 칩(14), 프리즘(15), 광섬유(16), 분광기(17) 등을 포함한다.1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of the present invention. As shown in FIG. 1, the protein chip analyzing apparatus according to the present invention includes a light source 1, an
광원(1)은 자외선 파장에서 근적외선 파장 영역을 가지는 텅스텐 램프, 텅스텐 할로겐 램프, 제논 램프 등과 같은 백색광을 사용하는데 이는 백색광이 안정적인 출력을 제공하기 때문이다. 본 실시예에서 사용된 광원은 20W 퀄쯔(quartz) 텅스텐 할로겐 램프다. 볼록렌즈(7,9)는 광원(1)에서 방사된 빛을 균일하게 모이게 하기 위해서 사용한다. 조리개(8)는 빛의 양을 조절할 수 있는 기능과 평형빔을 만드는 기능을 가진다. 표면 공명 플라즈몬 공명을 생성하기 위해서는 TM(transverse magnetic) 모드의 빛을 만들어 주는 편광기(10)가 필요하다. 또한, 편광된 빛이 전반사가 일어나는 임계각 이상이 되도록 두개의 거울(11,12)을 사용한다. 편광된 빛이 전반사가 일어나는 임계각 이상으로 단백질 칩(14)에 입사되더라도 프리즘(15)을 거치지 않으면 표면 플라즈몬을 생성시킬 수 없다. 왜냐하면, 입사된 빛의 운동량이 금속 표면에서 발생하는 표면 플라즈몬의 운동량과 결합될 수 없기 때문이다. 즉, 운동량 보존 법칙을 만족시킬 수 없는 것이다. The light source 1 uses white light such as a tungsten lamp, a tungsten halogen lamp, a xenon lamp and the like having a near infrared wavelength region at an ultraviolet wavelength because the white light provides a stable output. The light source used in this embodiment is a 20 W quartz tungsten halogen lamp. The
표면 플라즈몬을 발생시키기 위해서 프리즘(15)을 이용한 크레츠만(Kretchmann) 방식의 ATR (Attenuated Total Reflectance) 커플러를 사용한다. 상기 프리즘(15)을 통하여 P 편광을 받는 단백질 칩(14)은 x-y 스테이지(13) 위에 위치하는데, 단백질 칩(14)은 직경이 2 mm의 스팟(21)들이 슬라이드 유리(22)와 같은 유전체의 평면상에 적어도 2열 이상의 복수 행렬로 배열되는 금속박막이 증착된 구성의 소형 다중행렬 배열칩이다. 본 실시예에서의 금속박막의 재료는 금(Au)이다. 프리즘(15)과 슬라이드유리(22) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해서 증류수 또는 상용화된 이멀젼 오일로 밀폐시키도록 한다. 단백질 칩(14)을 얹어 지지하는 x-y 스테이지(13)는 구동장치(미도시)에 의해 전후 또는 좌우 방향으로 이동 가능하다.In order to generate surface plasmons, a Kretchmann type ATR (Attenuated Total Reflectance) coupler using the
단백질 칩(14)에서 반사되어 나오는 빛은 광섬유(16)를 통하여 집광되어 그레이팅 분광기(17)에서 평면 결상으로 분광된다. 상기 그레이팅 분광기(17)는 분광의 입구 슬릿에 광섬유(16)를 넣고, 내부에 그레이팅을 광소자를 이용하여 분광한 것이다. 한편, 분광기(17)를 통하여 분광되어 나오는 각 단위칩의 빛은 광검출기(미도시)에서 분석된다. 상기 광검출기는 광 배열검출기를 사용하면 실시간으로 분광하여 측정할 수 있다. 또 상기 광검출기에서 검출된 각 광데이터는 컴퓨터에서 소정의 분석 소프트웨어를 통하여 분석되어 그 결과가 모니터를 통하여 디스플레이된다.The light reflected from the protein chip 14 is collected through the
도 2에서 가로선과 세로선이 교차하는 부분이 하나의 픽셀을 이루는데 모든 픽셀이 순서대로 측정된다. 픽셀의 측정 순서는 x-y 스테이지(13)의 이동방향에 따라 결정되며 도 2에서는 맨 위쪽의 맨 왼쪽 픽셀부터 하나씩 오른쪽 픽셀로 이동해가면서 측정이 이루어진다. 이는 x-y 스테이지(13)가 각 스팟(21)들의 중심을 잇는 직선을 따라 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하기 때문이다. 세로선들의 간격은 x-y 스테이지(13)가 얼마만큼 이동할 때마다 측정 데이터를 수집하도록 설정하느냐에 따라 달라질 수 있다. 본 실시예에서 세로선 사이의 간격은 100μm인데, 하나의 스팟(21) 내의 더 많은 부분을 측정하려면 세로선 사이의 간격이 더 좁도록 하여 측정주기가 짧도록 설정하면 된다. 맨 위쪽 줄의 모든 스팟(21)들이 측정된 후에는 그 바로 아래쪽 줄의 스팟(21)들이 측정되도록 x-y 스테이지(13)가 그 바로 아래쪽 스팟(21)들의 중심을 잇는 직선을 따라 다시 오른쪽에서 왼쪽으로 움직인다. 이러한 과정을 모든 가로줄에 대하여 반복하면 단백질 칩(14)의 측정이 완료된다. x-y 스테이지(13)의 모션 콘트롤, 데이타 수집 및 분석 그리고 디스플레이는 랩뷰(LabVIEW) 소프트웨어를 기초로 해서 독자 개발한 프로그램을 통해 이루어진다. In FIG. 2, the intersection of the horizontal line and the vertical line forms one pixel, and all pixels are measured in order. The measurement order of the pixels is determined according to the moving direction of the
도 3은 광검출기에서 분석된 결과를 나타내는 그래프인데, 왼쪽 그림은 중간 부분이 오목하게 되어 공명 파장이 발생함을 확인할 수 있는 반면, 오른쪽 그림은 그러하지 않다. 오른쪽 그림의 경우 단백질 칩(14) 중에서 스팟(21)이 위치하고 있지 않은 부분에서 반사되어 나온 것으로서 표면 플라즈몬 공명이 발생되기 않게 된다. 따라서 그래프가 왼쪽 그림과 같이 될 때에만 분석 결과가 산출된다. Figure 3 is a graph showing the results analyzed in the photodetector, the left picture can be seen that the resonance portion occurs due to the concave middle portion, while the right picture does not. In the case of the right figure, the surface plasmon resonance does not occur as reflected from the portion of the protein chip 14 where the
도 4는 단백질 칩의 정량적인 분석 결과이다. 이 그래프는 일정 조건 하에서 각 픽셀에 따른 파장 값을 점으로 찍은 것이다. 점들이 몰림으로써 이루어지는 그룹 중에서 맨 왼쪽의 세 개의 그룹은 Rac1 단백질에 대한 결과이고, 그 오른쪽의 세 개의 그룹은 RhoA 단백질에 대한 결과이며, 맨 오른쪽의 세 개의 그룹은 PAK 단백질에 대한 결과이다. 4 shows the results of quantitative analysis of protein chips. This graph shows the wavelength values for each pixel under certain conditions. Of the groups of dots, the leftmost three groups are for the Rac1 protein, the right three groups are for the RhoA protein, and the right three groups are for the PAK protein.
또한 맨 아래쪽의 세 개의 그룹은 금속박막 위에 항체나 항원 없이 글루타싸이온(GSH)을 입힌 상태로 측정했을 때의 결과인데 이 측정은 이 때의 측정값을 공명 파장 변화의 기준값으로 삼기 위한 것이다. 그 위의 세 개의 그룹은 GSH 위에 항원을 적층한 상태로 측정했을 때의 결과이며, 맨 위의 세 개의 그룹은 항원 위에 항체까지 덧붙인 상태로 측정했을 때의 결과이다. 동일한 단백질에서 항원을 적층하지 않았을 때의 파장값, 항원을 적층했을 때의 파장값, 항체까지 적층했을 때의 파장값 사이의 각 차이를 구하면 각 경우에 있어서의 공명 파장의 변화량을 파악할 수 있다. In addition, the bottom three groups are the result of measuring with a glutathione (GSH) coated on a metal thin film without antibodies or antigens. This measurement is used as a reference value for the resonance wavelength change. . The three groups above are the results when the antigens are stacked on the GSH, and the top three groups are the results when the antibodies are added to the antigen. The amount of change in the resonance wavelength in each case can be grasped by determining the difference between the wavelength value when the antigen is not laminated in the same protein, the wavelength value when the antigen is stacked, and the wavelength value when the antigen is stacked.
도 5는 도 4에서 파악되는 단백질 칩의 정량적인 분석 결과를 색띠로 표현하여 분석 결과를 한 눈에 알기 쉽도록 나타낸 이미지이다. 기준값에 가까운 파장값은 파란색에 가깝게 나타나고 기준값에서 멀어질수록 빨간색에 가깝게 나타난다. FIG. 5 is an image showing the results of analysis at a glance by expressing the results of quantitative analysis of the protein chip identified in FIG. 4 by color bands. Wavelength values closer to the reference value appear closer to blue, and closer to red, closer to the reference value.
이상에서와 같이, 본 발명에 의한 라인 스캐닝에 의한 단백질 칩을 분석하는 방법에 의하면 하나의 스팟 내에서 여러 번을 측정하기 때문에 종래의 스팟의 중심만을 측정하는 스팟 스캔 방식에 비해 분석 결과의 신뢰성이 높고, 스팟들의 중심들을 잇는 직선만을 따라가면서 측정하므로 종래의 스팟 전체에 걸쳐 등간격의 작은 부분으로 픽셀화된 각 픽셀들을 모두 측정하는 전체 스캔 방식에 비해 측정 속도가 훨씬 빠르고 필요로 하는 메모리 용량이 절감되면서도 측정 결과의 신뢰성이 크게 손상되지 않는다는 점 등에서 실용성이 우수한 백색광의 표면 플라즈몬 공명을 이용한 단백질 칩 분석 방법이라는 장점이 있다.As described above, according to the method of analyzing the protein chip by line scanning according to the present invention, since several times are measured in one spot, the reliability of the analysis result is higher than that of the spot scan method which measures only the center of the conventional spot. It measures higher and only along a straight line connecting the centers of the spots, so the measurement speed is much faster and the memory capacity required is much faster than the full scan method, which measures each pixelated pixel in small portions of equal intervals throughout the conventional spot. It is advantageous in that it is a protein chip analysis method using surface plasmon resonance of white light, which is highly practical, in that the reliability of the measurement result is not significantly impaired while being reduced.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050045420A KR100728888B1 (en) | 2005-05-30 | 2005-05-30 | Method for analysis of protein chip by using a line-scanning mode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050045420A KR100728888B1 (en) | 2005-05-30 | 2005-05-30 | Method for analysis of protein chip by using a line-scanning mode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20060123835A KR20060123835A (en) | 2006-12-05 |
| KR100728888B1 true KR100728888B1 (en) | 2007-06-14 |
Family
ID=37728662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020050045420A KR100728888B1 (en) | 2005-05-30 | 2005-05-30 | Method for analysis of protein chip by using a line-scanning mode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100728888B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040000858A (en) * | 2002-06-26 | 2004-01-07 | 하권수 | Method for analyzing protein microarray by using surface plasmon resonance spectroscopic imaging technology |
-
2005
- 2005-05-30 KR KR1020050045420A patent/KR100728888B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040000858A (en) * | 2002-06-26 | 2004-01-07 | 하권수 | Method for analyzing protein microarray by using surface plasmon resonance spectroscopic imaging technology |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20060123835A (en) | 2006-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7292333B2 (en) | Optical interrogation system and method for 2-D sensor arrays | |
| KR101983400B1 (en) | Systems and methods for detection and imaging of two-dimensional sample arrays | |
| US7495762B2 (en) | High-density channels detecting device | |
| US7382461B2 (en) | Analysis method and apparatus utilizing attenuated total reflection | |
| WO2008155716A1 (en) | Microelectronic sensor device for detecting label particles | |
| JP2001255267A (en) | Two-dimensional imaging surface plasmon resonance measuring device and measuring method | |
| US8330959B2 (en) | Multi-channel surface plasmon resonance instrument | |
| WO1995022754A1 (en) | Device for carrying out an analysis | |
| CN111208114A (en) | Detection method and device for surface enhanced Raman scattering/fluorescence combined SPR sensing | |
| Zeng et al. | High-sensitive surface plasmon resonance imaging biosensor based on dual-wavelength differential method | |
| JP2001041881A (en) | Spr apparatus and method for spr measuring using polarization | |
| CN212321444U (en) | Detection device combining surface enhanced Raman scattering with SPR sensing | |
| KR100404071B1 (en) | Apparatus for protein chip analysis using a white-light SPR | |
| US6788415B2 (en) | Turntable measuring apparatus utilizing attenuated total reflection | |
| KR100728888B1 (en) | Method for analysis of protein chip by using a line-scanning mode | |
| WO2006132476A1 (en) | Dual-function surface plasmon resonance biosensor system | |
| CN106198459B (en) | Bioanalysis sensing device based on Nanosurface plasma resonance sensor | |
| JP4219689B2 (en) | Imaging apparatus and method | |
| KR100728897B1 (en) | Dual function surface plasmon resonance biosensor | |
| KR100860267B1 (en) | Surface Plasmon Resonance Sensing System | |
| KR100691528B1 (en) | Instrument of scanning surface plasmon microscope for the analysis of protein arrays | |
| JP2007147314A (en) | Surface plasmon sensor, and method for detecting target matter using surface plasmon sensor | |
| US6804007B2 (en) | Apparatus for multiplexing two surface plasma resonance channels onto a single linear scanned array | |
| GB2586453A (en) | Analyzing system for multi-well sample carriers | |
| JP4173628B2 (en) | Surface plasmon resonance measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130410 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140320 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |