KR101503596B1 - Protein sensor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단백질 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단백질의 검출여부를 확인할 수 있는 액정과 수용액 사이의 계면의 기능화된 단백질 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 단백질 센서는 단백질에 민첩하게 반응하고 이에 대한 반응을 즉각적으로 인식할 뿐만 아니라, 단백질을 센서가 인식한 이후에 단백질 인식 전 상태로 즉각적이고 간이하게 초기화할 수 있어 재사용을 용이하게 할 수 있다.
나아가, 미량의 단백질도 검출 가능하며 검출여부를 즉시 알 수 있는 단백질 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a protein sensor, and more particularly, to a functionalized protein sensor at an interface between a liquid crystal and an aqueous solution which can confirm whether or not a protein is detected.
In addition, the protein sensor of the present invention promptly recognizes the response to the protein and promptly recognizes the response thereto, and can instantly and simply initialize the protein to the pre-recognition state after the sensor recognizes it, can do.
Furthermore, the present invention relates to a protein sensor capable of detecting a trace amount of protein and detecting immediately whether or not the protein is detected.

Description

단백질 센서{Protein sensor}Protein sensor

본 발명은 단백질 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단백질을 정량적 및 정성적으로 분석할 수 있도록 액정과 수용액 사이의 계면을 기능화한 단백질 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a protein sensor, and more particularly, to a protein sensor that functions as an interface between a liquid crystal and an aqueous solution so as to quantitatively and qualitatively analyze proteins.

우리 인간은 많은 감각기관을 가지고 있어서 오감은 물론 통증, 온도감지 등 외부에서 오는 여러 가지 자극을 감지한다. 이러한 기능을 생명체에서는 감각기관이라 하며 기계나 기구는 센서라고 한다. 결국 바이오센서는 측정 대상물로부터 정보를 얻을 때, 생물학적 요소를 이용하거나 생물학적 체계를 모방하여 색, 형광, 전기적 신호 등과 같이 인식 가능한 신호로 변환시켜주는 시스템이라고 할 수 있다. 측정 대상물질, 센서에 고정된 생물학적 요소, 신호변환기 등으로 여러 형태로 구성될 수 있으며, 상기 신호변환기의 신호변환 방법으로 전기화학, 열, 광학, 역학적 방법 등 다양한 물리, 화학적 기법이 사용되고 있다.We humans have many sensory organs, so they sense various external stimuli such as pain, temperature sensation as well as the five senses. These functions are called sensory organs in living organisms, and machines or instruments are called sensors. Ultimately, a biosensor is a system that uses biological elements or imitates a biological system to convert it into recognizable signals such as color, fluorescence, and electrical signals when obtaining information from a measurement object. A biological element fixed to a sensor, a signal converter, and the like. Various physical and chemical techniques such as electrochemical, thermal, optical, and mechanical methods are used as the signal conversion method of the signal converter.

최초의 바이오센서는 1962년 클락이 포도당 측정을 위해 투석막을 이용하여 제작한 글루코오스 센서로 알려져 있으며, 초창기에는 효소를 신호변환 소자에 고정하여 제작한 것이 대부분이었으나, 최근에는 분자생물학의 급속한 발달과 더불어 단일클론 항체나 항체-효소 결합체 등을 사용하여 제작한 센서들이 개발되어 사용되고 있다. 또한 대량의 유전정보를 초고속으로 처리하기 위한 DNA칩, 단백질칩과 같은 칩 센서에 대한 개발 연구들이 활기를 띠고 있으며 분자생물학기술, 나노기술 및 정보통신기술들이 융합된 첨단 센서들의 개발에 많은 노력이 집중되고 있다. The first biosensor was known as a glucose sensor made by Clark in 1962 using a dialysis membrane for measuring glucose. In the early days, most of the biosensors were produced by fixing an enzyme to a signal conversion element. Recently, however, Sensors made using monoclonal antibodies or antibody-enzyme conjugates have been developed and used. In addition, development studies on chip sensors such as DNA chip and protein chip for processing a large amount of genetic information at high speed are vigorous, and efforts have been made to develop advanced sensors in which molecular biology technology, nanotechnology and information communication technology are combined It is concentrated.

이러한 바이오센서는 목적하는 물질의 존재 유무 또는 농도에 따른 물리적 또는 화학적인 반응을 전기적, 광학적 등의 방법으로 정량 또는 정성하는 것을 목적으로 한다. 바이오센서는 임상진단/의료용도가 전체 바이오센서 시장의 90%정도를 차지하고 있고 이외에도 환경호르몬, 폐수의 BOD, 중금속, 농약과 같은 환경관련 물질의 검출 용도, 식품에 포함된 잔류농약, 항생제, 병원균, 중금속과 같은 유해한 물질의 검출에 사용되는 식품 안전성 검사용도, 사린, 탄저균과 같은 살상용 생화학 무기를 감지할 수 있는 군사적 용도, 발효공정에서 미생물의 성장조건을 제어하거나 화학/석유화학, 제약, 식품공정 등에서 발생하는 특정화학물질에 대한 모니터링 등 산업적 용도 및 생체물질 간의 결합에 대한 속도론적 분석과 같은 연구용 등 다양한 분야에 활용되고 있다.Such a biosensor is intended to quantify or qualify a physical or chemical reaction depending on the presence or concentration of a target substance by an electrical or optical method. The biosensor is used for the detection of environmental related substances such as environmental hormones, BOD of waste water, heavy metals, pesticides, residual pesticides contained in foods, antibiotics, pathogens , Food safety tests used for the detection of harmful substances such as heavy metals, military uses to detect biochemical weapons such as sarin and anthrax, control of microbial growth conditions in fermentation processes, chemical / petrochemical, pharmaceutical, Monitoring of specific chemical substances occurring in food processing, etc., and researches such as kinetics analysis of binding between biomaterials.

하지만 현재까지 적용하고 있는 바이오센서 기술은 검출하고자 하는 바이오 물질 인식을 위해서 다량의 샘플이 요구된다. 또한, 샘플을 분석하기 위하여 분석물 투입단계, 신호 발생 단계, 신호 증폭 단계, 복잡한 분석 결과 해석 단계 등 매우 복잡한 과정을 거쳐야만 하는 번거로움이 있고, 실생활에 적용하기에 매우 고가의 비용이 소요된다.However, the biosensor technology applied so far requires a large amount of samples to recognize the biomaterial to be detected. In addition, in order to analyze a sample, there is a complicated process such as an input step of an analyte, a signal generating step, a signal amplifying step, and a complicated analysis result interpretation step, and it takes a very complicated process.

이에 따라 최근에는 복잡한 단계가 필요 없는 간단하고 저렴한 극미량 인식 바이오센서의 연구가 활발하며 그 중에서도 액정을 사용한 바이오센서의 연구가 태동되고 있다. 액정으로 화학 물질이나 바이오물질을 검출하는 것은 액정의 높은 검출감도, 저비용, 작은 크기, 그리고 쉽게 판독할 수 있는 장점들 때문에 많은 주목을 받고 있다. Recently, simple and inexpensive biosensors with very small amounts of recognition have been actively studied, which do not require complicated steps, and biosensors using liquid crystals are being studied. Detecting chemicals or biomaterials with liquid crystals has attracted much attention due to their high detection sensitivity, low cost, small size, and easy-to-read advantages.

이러한 액정의 장점을 바이오센서에 적용하고자 액정/물의 계면에서 바이오물질의 흡착을 이용하여 바이오센서에 적용하는 시도가 있었으나 액정/물과의 계면을 이용한 바이오센서는 검출하고자 하는 바이오물질과 반응성이 낮아 피검출 바이오물질을 인식하기 어렵고 이에 따라 액정에 인식여부가 전달되지 않는 문제점이 있다. In order to apply the advantage of liquid crystal to a biosensor, an attempt has been made to apply the biosensor to a biosensor by using adsorption of a biosensor at a liquid crystal / water interface. However, a biosensor using a liquid crystal / water interface has a low reactivity with a biosensor There is a problem that it is difficult to recognize the biomolecule to be detected and thus the recognition is not transmitted to the liquid crystal.

이에 따라 다양한 자극에 민첩하게 반응하기 위해서는 액정/물과의 계면을 기능화(functionalization) 할 필요가 있고 종래에는 이를 위해 액정/물의 계면을 유화제(surfactant)를 사용하여 액정의 배향을 조절하였다. 그러나 유화제는 바이오 물질 (DNA, RNA, 단백질 등)과 결합을 하지 않고 액정과의 결합력도 크지 않을 뿐만 아니라 여러 자극에 기능화 하기 힘들기 때문에 액정/물의 계면을 기능화 하는데 적합하지 않다는 문제점이 있다. Accordingly, it is necessary to functionalize the interface with the liquid crystal / water in order to react rapidly to various stimuli. Conventionally, the liquid crystal / water interface is controlled by using an surfactant to orient the liquid crystal. However, emulsifiers do not bond with biomaterials (DNA, RNA, proteins, etc.) and have a problem in that they are not suitable for functionalizing the liquid crystal / water interface because they are not only capable of binding to liquid crystals,

또한, 바이오센서는 피검출 물질의 검출에 있어 일회적이지 않고 반복재현성이 있어야 하나 반복재현을 위해서는 즉각적이고 간이하게 바이오센서를 초기화할 필요가 있다. 그러나 종래의 액정/계면을 이용한 바이오센서는 즉각적이고 간이하게 검출된 물질과 이를 인식하는 바이오센서의 부분 간에 분리가 용이하지 않다는 문제점이 있었다. In addition, the biosensor must have a repetitive reproducibility, not a one-time detection of the substance to be detected, but it is necessary to initialize the biosensor promptly and simply for repeated reproduction. However, the conventional biosensor using a liquid crystal / interface has a problem in that it is not easy to separate between an instantly and easily detected substance and a part of a biosensor that recognizes it.

미국등록특허 제20090262350호는 액정배향 변화 측정을 통한 바이오물질의 검출 및 정량을 위한 자동분석 시스템에 관한 것으로 액정의 배향을 통해 바이오 물질을 검출하나 액정/물 계면에 별도의 기능화 처리를 하지 않아 바이오물질의 인식에 따른 액정배향을 빠르게 할 수 없고 바이오물질의 액정과의 결합력도 크지 않으며 간이하고 즉각적으로 액정의 배향을 초기화할 수 없는 바 즉각적인 다른 바이오물질의 재검출이 어려울 수 있는 문제점이 있다.
United States Patent No. 20090262350 relates to an automatic analyzing system for detecting and quantifying biomaterials through measurement of liquid crystal orientation change. The biomaterial is detected through the orientation of liquid crystal, but the liquid crystal / water interface is not subjected to a functionalization process, There is a problem in that it is difficult to promptly align the liquid crystal according to the recognition of the substance and the binding force of the biomaterial with the liquid crystal is not so large and the orientation of the liquid crystal can not be initialized promptly and instantaneously.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 단백질 센서는 단백질에 민첩하게 반응하여 이에 대한 반응을 즉각적으로 인식할 수 있고, 간이하게 초기화할 수 있는 액정/물의 계면이 기능화 된 단백질 센서를 제공하는 것이다. 나아가, 미량의 단백질도 검출할 수 있는 바이오센서를 제공하는 것이다.
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a protein sensor capable of promptly recognizing a response to a protein, To provide a protein sensor. Furthermore, a biosensor capable of detecting a trace amount of protein is also provided.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 소수성 물질층을 포함하는 기재부; 액정단량체를 포함하는 액정부; 및 센서부;를 포함하며, 상기 센서부에 검출대상 단백질이 결합 시, 액정부의 액정단량체의 배향변화에 따른 복굴절 변화를 측정하여, 검출대상 단백질을 정량 및 정성 분석하고, 상기 정량 및 정성분석은 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은이미지를 나타내고, 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타내는 단백질 센서를 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a substrate portion including a hydrophobic material layer; A liquid containing a liquid crystal monomer; And a sensor unit for quantitatively and qualitatively analyzing a protein to be detected by measuring a change in birefringence according to an orientation change of the liquid crystal monomer in the liquid crystal unit when the protein to be detected is bound to the sensor unit, When the pH is lower than the isoelectric points (PI) of the protein to be detected, a bright image is obtained when the polarization microscope is measured. When the pH is higher than the isoelectric points (PI) of the protein to be detected, to provide.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 센서부는 화학식 2 및 3으로 표시되는 단량체;가 블록 공중합된 액정공중합체를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the sensor unit may include a block copolymerized liquid crystal copolymer of the monomer represented by the general formulas (2) and (3).

[화학식 2](2)

Figure 112013067917413-pat00001
Figure 112013067917413-pat00001

[화학식 3](3)

Figure 112013067917413-pat00002
Figure 112013067917413-pat00002

단, 상기 화학식 2에서 n은 1 ~ 2000의 정수이고, 상기 화학식 3에서 m은 1 ~ 2000의 정수이며, P는 1 ~ 50인 정수이고, R3은

Figure 112013067917413-pat00003
또는
Figure 112013067917413-pat00004
이고, A는 탄소수 1 ~ 3 인 알킬기이고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 이고, R6은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이다.In Formula 2, n is an integer of 1 to 2000, m is an integer of 1 to 2000, P is an integer of 1 to 50, and R 3 is
Figure 112013067917413-pat00003
or
Figure 112013067917413-pat00004
, A is a group having 1 to 3 carbon atoms And R < 4 > Is -CN, or -R 6 -CN, R 6 is an aromatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms of straight-chain alkyl group, having 3 to 6 grinding alkyl group, a cyclic alkyl group of carbon number 5-6, or 6 to 10 carbon atoms.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단백질 센서는 기재부, 액정부 및 센서부가 순차적으로 적층되어 있을 수 있고, 상기 센서부에 화학식 1로 표시되는 공중합체를 포함할 수 있으며, 상기 액정공중합체는 블록공중합체일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the protein sensor may include a substrate portion, a liquid portion, and a sensor portion sequentially stacked, and the sensor portion may include a copolymer represented by Formula 1, The coalescence may be a block copolymer.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013067917413-pat00005
Figure 112013067917413-pat00005

단, 상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000 의 정수일 수 있고, m은 1 ~ 2000 정수일 수 있으며, P는 1 ~ 50인 정수일 수 있고, R1 은 COOR5, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph 일 수 있고, R5 는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기일 수 있고, R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소일 수 있으며, R3은

Figure 112013067917413-pat00006
또는
Figure 112013067917413-pat00007
일 수 있고, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기일 수 있고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 일 수 있고, R6은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소일 수 있다.In Formula 1, n may be an integer of 1 to 2000, m may be an integer of 1 to 2000, P may be an integer of 1 to 50, and R 1 May be COOR 5 , -C (CH 3 ) 2 Ph or -CH (CH 3 ) Ph, and R 5 May be a hydrogen atom, a straight-chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or 3 to 6 grinding alkyl group, R 2 may be an aromatic hydrocarbon having 6 to 10, R 3 is
Figure 112013067917413-pat00006
or
Figure 112013067917413-pat00007
, A may be an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 May be -CN or -R 6 -CN, and R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 5 to 6 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms Lt; / RTI >

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 정량 및 정성분석은 32 ℃이상 및 pH 2 ~ 12에서 수행될 수 있고, 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은이미지를 나타낼 수 있으며, 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타낼 수 있고, 상기 검출대상 단백질은 락토글로불린(lactoglobulin), 시토크롬(cytochrome), 우레아제(urease), BSA, Hb, ChTg 및 LYZ 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the quantitative and qualitative analysis can be performed at a temperature of 32 ° C or higher and at a pH of 2 to 12, and at a pH lower than the isoelectric points (PI) And a dark image can be obtained when a polarization microscope is measured at a pH higher than the isoelectric points (PI) of the protein to be detected. The protein to be detected is lactoglobulin, cytochrome, urease urease, BSA, Hb, ChTg, and LYZ.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 검출대상 단백질은 단백질 BSA이고, 단백질 센서의 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, 단백질 센서의 pH가 5.3 미만이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, 단백질 센서의 pH가 5.4 이상이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있으며, 검출대상 단백질은 단백질 Hb이고, 단백질 센서의 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, 단백질 센서의 pH가 6.8 미만이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, 단백질 센서의 pH가 6.9 이상이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, when the protein to be detected is protein BSA and the temperature of the protein sensor is 32 ° C or higher, when measured with a polarizing microscope, If the pH is less than 5.3, a bright image can be obtained. When the pH is 5.4 or more, a dark image can be displayed. When the protein to be detected is protein Hb and the temperature of the protein sensor is 32 ° C or more, when the pH of the protein sensor is less than 6.8 under a polarizing microscope, , And if the pH of the protein sensor is 6.9 or higher, a dark image can be obtained.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 검출대상 단백질은 단백질 ChTg이고, 단백질 센서의 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, 단백질 센서의 pH가 8.9 미만이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, 단백질 센서의 pH가 9 이상이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있으며, 검출대상 단백질은 단백질 LYZ이고, 단백질 센서의 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, 단백질 센서의 pH가 11.4 미만에서 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, 단백질 센서의 pH가 11.5 이상에서는 어두운 이미지를 나타낼 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the protein to be detected is protein ChTg, and when the temperature of the protein sensor is 32 ° C or higher, when the pH of the protein sensor is less than 8.9 as measured by a polarizing microscope, When the pH of the protein sensor is 9 or more, a dark image can be obtained. When the protein to be detected is LYZ and the temperature of the protein sensor is 32 ° C or more, when the protein sensor is measured with a polarizing microscope, And when the pH of the protein sensor is 11.5 or more, a dark image can be displayed.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 검출대상 단백질은 단백질 BSA이고, 단백질 센서의 pH가 5.3 미만 및 온도가 32℃ 이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, BSA의 농도가 0.95uM 이상이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, BSA의 농도가 0.95uM 미만이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있으며, 검출대상 단백질은 단백질 Hb이고, 단백질 센서의 pH가 6.8 미만 및 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, Hb의 농도가 0.12uM 이상이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, Hb의 농도가 0.12uM 미만이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, when the protein to be detected is protein BSA and the pH of the protein sensor is less than 5.3 and the temperature is more than 32 ° C, when the concentration of BSA is 0.95 uM or more when measured by a polarizing microscope, And when the concentration of BSA is less than 0.95 uM, a dark image can be obtained. When the protein to be detected is protein Hb and the pH of the protein sensor is less than 6.8 and the temperature is more than 32 ° C, The concentration of Hb is 0.12 uM or more, and a dark image can be obtained when the concentration of Hb is less than 0.12 uM.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 검출대상 단백질은 단백질 ChTg이고, 단백질 센서의 pH가 8.9 미만 및 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, ChTg의 농도가 0.07uM 이상이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, ChTg의 농도가 0.07uM 미만이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있으며, 검출대상 단백질은 단백질 LYZ이고, 단백질 센서의 pH가 11.4 미만 및 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, LYZ의 농도가 1.1uM 이상이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, LYZ의 농도가 1.1uM 미만이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, when the protein to be detected is ChTg and the pH of the protein sensor is less than 8.9 and the temperature is not less than 32 ° C, when the concentration of ChTg is not less than 0.07 uM when measured by a polarizing microscope, And when the concentration of ChTg is less than 0.07 uM, a dark image can be displayed. When the protein to be detected is protein LYZ and the pH of the protein sensor is less than 11.4 and the temperature is more than 32 ° C, When the concentration of LYZ is 1.1 uM or more, a bright image can be displayed. When the concentration of LYZ is less than 1.1 uM, a dark image can be displayed.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 소수성 물질층은 옥타에실디메틸(3-트리메톡시실리프로필)암모늄클로라이드 (octadecyldimethyl(3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, DMOAP) 및 옥타데실트리크로로실란(octadecyltrichlorosilanem, OTS) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 액정단량체는 TL205(cyclohexane-fluorinated biphenyls fluorinated terphenyls ), 4-옥실-4‘-시아노바이페닐(4'-n-octyl-4-cyano-biphenyl, 8CB), 및 4-시아노-4‘-펜틸바이페닐(4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 5CB) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the hydrophobic material layer is made of octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride (DMOAP) and octadecyltrichlorosilane octadecyltrichlorosilane, OTS), and the liquid crystal monomer may include at least one selected from TL 2 0 5 (cyclohexane-fluorinated terphenyls fluorinated biphenyls), 4-cyano-4'-oxyl Novi phenyl (4'-n-octyl-4 -cyano-biphenyl, 8CB), and 4-cyano-4'-pentyl- Biphenyl (4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 5CB).

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 액정부에 브렌치드도데실벤젠설포네이트(branched dodecylbenzenesulfonate, BR-DBS), 리니어소듐도데실벤젠설포네이트(linear sodium dodecylbenzenesulfonate, L-DBS), 소듐도데칸설페이트(sodium dodecanesulfonate, LDS) 및 소듐데실설페이트(Sodium dodecyl sulfate, SDS)중에서 선택되는 어느 하나 이상의 음이온 계면활성제를 더 포함할 수 있고, 상기 음이온 계면활성제는 상기 센서부의 액정공중합체 1 중량부에 대하여 0.8 ~ 2 중량부를 포함할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the solution is added with branched dodecylbenzenesulfonate (BR-DBS), linear sodium dodecylbenzenesulfonate (L-DBS), sodium The anionic surfactant may further comprise at least one anionic surfactant selected from sodium dodecanesulfonate (LDS) and sodium dodecyl sulfate (SDS), wherein the anionic surfactant is one part by weight of the liquid crystal copolymer By weight based on the total weight of the composition.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 본 발명의 단백질 센서는 단백질을 포함하는 버퍼용액을 포함하는 본체부; 상기 수용액의 유입을 위한 유입부; 및 상기 수용액의 배출을 위한 배출부;를 더 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the protein sensor of the present invention comprises: a body portion including a buffer solution containing a protein; An inlet for introducing the aqueous solution; And a discharge unit for discharging the aqueous solution.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 버퍼용액은 등전점(Isoelectric points, PI)이 다른 2종 이상의 단백질을 포함할 수 있고, 상기 버퍼용액에 포함되어 있는 2종 이상의 단백질 중 등전점이 가장 높은 단백질의 PI보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은이미지를 나타내고, 가장 높은 단백질의 PI보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타낼 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the buffer solution may include two or more proteins having different isoelectric points (PI), and the protein having the highest isoelectric point among the two or more proteins contained in the buffer solution At pH lower than the PI of the highest protein, and at the pH higher than the PI of the highest protein, it is possible to display a dark image when the polarization microscope is measured.

본 발명의 단백질 센서는 먼저 단백질의 검출여부를 확인할 수 있는 액정과 수용액 사이의 계면의 기능화를 통해 단백질에 민첩하게 반응하고 이에 대한 반응을 즉각적으로 인식할 수 있다. 또한, 단백질을 센서가 인식한 이후에 단백질 인식 전 상태로 즉각적이고 간이하게 초기화할 수 있어 단백질 센서의 재사용을 용이하게 할 수 있다. 나아가, 미량의 단백질도 검출 가능하며 검출여부를 즉시 알 수 있다.
The protein sensor of the present invention can promptly recognize the reaction of the protein by rapidly reacting with the protein through the functionalization of the interface between the liquid crystal and the aqueous solution which can confirm the detection of the protein. In addition, after the protein is recognized by the sensor, the protein can be immediately and simply initialized to the pre-recognition state, thereby facilitating the reuse of the protein sensor. Furthermore, trace amounts of proteins can be detected and detected immediately.

도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 단백질 센서의 단면의 개략도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 단백질 센서의 액정부 및 센서부의 단면의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 단백질 센서의 단면의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 단백질 센서의 단면의 개략도이다.
도 5는 실험예 1에서 측정한 편광현미경사진이다.
도 6은 실험예 2에서 측정한 편광현미경사진이다.
도 7a는 실험예 3에서 측정한 편광현미경사진이고, 도 7b는 그레이스케일 그래프이다.
도 8a 및 8b는 실험예 4에서 측정한 편광현미경사진이다.
도 9는 실험예 5에서 측정한 편광현미경사진이다.
도 10은 실험예 6에서 측정한 편광현미경사진이다.1 is a schematic view of a section of a protein sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
2A and 2B are schematic views of cross sections of a liquid portion and a sensor portion of a protein sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of a cross section of a protein sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a section of a protein sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a photograph of a polarized microscope measured in Experimental Example 1. Fig.
6 is a photograph of a polarized microscope measured in Experimental Example 2. Fig.
FIG. 7A is a photograph of a polarized light microscope measured in Experimental Example 3, and FIG. 7B is a grayscale graph.
8A and 8B are photographs of a polarized light microscope measured in Experimental Example 4. FIG.
9 is a photograph of a polarized microscope measured in Experimental Example 5.
10 is a polarized-light microscope photograph measured in Experimental Example 6. Fig.

본 발명에서 H-P배향은 단백질 센서의 액정이 수직배향(Homeotropic)에서 수평배향(Planer)으로 배향이 변화하는 것을 의미하며, 반대로 P-H배향은 수평배향(Planer)에서 수직배향(Homeotropic)으로 배향이 변하는 것을 의미한다.In the present invention, the HP orientation means that the orientation of the liquid crystal of the protein sensor changes from a homeotropic state to a horizontal orientation, and conversely, the PH orientation changes from a horizontal orientation (Planar) to a vertical orientation (Homeotropic) .

본 발명의 BSA는 Bovine serum albumin, Hb는 Hemoglobin, ChTg는 chymotrypsinogen, LYZ는 lysozyme를 나타낸다. BSA of the present invention represents Bovine serum albumin, Hb represents hemoglobin, ChTg represents chymotrypsinogen, and LYZ represents lysozyme.

도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 4의 본 발명의 일구현예에 따른 액정부의 개략 단면도에서는 액정단량체 층을 점선으로 생략하여 표시하였다.
1, 2A, 2B, and 4, the liquid crystal monomer layer is omitted from the dotted line in the schematic cross-sectional view of the liquid crystal unit according to the embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

상술한 바와 같이 종래에는 단백질과 액정과의 결합력도 크지 않을 뿐만 아니라 여러 자극에 기능화 하기 힘들기 때문에 액정/물의 계면을 기능화 하는데 적합하지 않다는 문제점이 있었는 바, 본 발명에서는 소수성 물질층을 포함하는 기재부; 액정단량체를 포함하는 액정부; 및 센서부;를 포함하며, 상기 센서부에 검출대상 단백질이 결합 시, 액정부의 액정단량체의 배향변화에 따른 복굴절 변화를 측정하여, 검출대상 단백질을 정량 및 정성 분석하고, 상기 정량 및 정성분석은 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은이미지를 나타내고, 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타내는 단백질 센서를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다.
As described above, conventionally, there is a problem that the bonding force between the protein and the liquid crystal is not so large, and it is difficult to functionalize the liquid crystal / water interface because it is difficult to functionalize a plurality of stimuli. part; A liquid containing a liquid crystal monomer; And a sensor unit for quantitatively and qualitatively analyzing a protein to be detected by measuring a change in birefringence according to an orientation change of the liquid crystal monomer in the liquid crystal unit when the protein to be detected is bound to the sensor unit, When the pH is lower than the isoelectric points (PI) of the protein to be detected, a bright image is obtained when the polarization microscope is measured. When the pH is higher than the isoelectric points (PI) of the protein to be detected, Thereby solving the above-mentioned problem.

도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 단백질 센서(100)의 단면 개략도이고, 이에 대해 설명하면, 소수성 물질층을 포함하는 기재부(101); 상기 기재부의 상부에 액정단량체를 포함하는 액정부(102); 및 상기 액정부 상부에 상기 액정공중합체를 포함하는 센서부(103);를 포함할 수 있다.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a protein sensor 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a substrate 101 including a hydrophobic material layer; A liquid portion 102 including a liquid crystal monomer on the substrate portion; And a sensor unit 103 including the liquid crystal copolymer on the liquid crystal unit.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단백질 센서는 기재부, 액정부 및 센서부가 순차적으로 적층되어 있고, 상기 센서부에 화학식 1로 표시되는 공중합체를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the protein sensor may include a substrate portion, a liquid portion, and a sensor portion sequentially stacked, and the sensor portion may include a copolymer represented by Formula 1. [

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013067917413-pat00008
Figure 112013067917413-pat00008

단, 상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000 의 정수일 수 있고, 바람직하게는 100 ~ 1000의 정수일 수 있고, 더욱 바람직하게는 200 ~ 500의 정수일 수 있으며, m은 1 ~ 2000 정수일 수 있으며, 바람직하게는 10 ~ 300의 정수일 수 있고, 더욱 바람직하게는 15 ~ 100의 정수일 수 있으며, P는 1 ~ 50인 정수일 수 있고, 바람직하게는 5 ~ 20인 정수일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 ~ 12의 정수일 수 있고, R1 은 COOR5, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph 일 수 있고, 바람직하게는 -COOR5 일 수 있으며, R5 는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기일 수 있으며, 바람직하게는 수소원자일 수 있다. R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소일 수 있으며, R3은

Figure 112013067917413-pat00009
또는
Figure 112013067917413-pat00010
일 수 있고, 바람직하게는
Figure 112013067917413-pat00011
일 수 있으며, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기일 수 있고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 일 수 있고, 바람직하게는 -CN일 수 있고, R6은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소 일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 6 ~ 10인 ?항족 탄화수소 일 수 있다.
In Formula 1, n may be an integer of 1 to 2000, preferably an integer of 100 to 1000, more preferably an integer of 200 to 500, and m may be an integer of 1 to 2000, May be an integer of 10 to 300, more preferably an integer of 15 to 100, and P may be an integer of 1 to 50, preferably an integer of 5 to 20, more preferably 10 to 12 R 1 may be COOR 5 , -C (CH 3 ) 2 Ph or -CH (CH 3 ) Ph, preferably -COOR 5 , and R 5 is a hydrogen atom, Or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, preferably a hydrogen atom. R 2 can be an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, and R 3 is
Figure 112013067917413-pat00009
or
Figure 112013067917413-pat00010
, And preferably
Figure 112013067917413-pat00011
, A may be an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 May be -CN or -R 6 -CN, preferably -CN, R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 5 to 6 carbon atoms An alkyl group or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, preferably an alkylaryl hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms.

구체적으로 먼저 상기 기재부(101)에 대해 설명한다.Specifically, the description unit 101 will be described first.

상기 기재부는 상기 기재(104)의 상부에 소수성 물질층(105)이 코팅되어 있을 수 있고, 상기 기재는 기재로 사용할 수 있는 것이면 무엇이든 가능하며, 바람직하게는 유리기판일 수 있다. In the substrate part, a hydrophobic material layer 105 may be coated on the substrate 104, and the substrate may be any substrate that can be used as a substrate, and preferably a glass substrate.

상기 소수성 물질층은 상기 액정부의 액정을 수직 배향시키는 역할을 하며, 옥타에실디메틸(3-트리메톡시실리프로필)암모늄클로라이드 (octadecyldimethyl(3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, DMOAP) 및 옥타데실트리크로로실란(octadecyltrichlorosilanem, OTS) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
The hydrophobic material layer serves to vertically align the liquid crystal in the liquid crystal portion and is composed of octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride (DMOAP) and octadecyltrichlorosilane (octadecyltrichlorosilanem, OTS).

다음 액정부(102)에 대해 설명한다. The following description will be made as to the solution 102.

본 발명에서 액정부는 배향을 통해 단백질 검출을 가능하게 하는 역할을 하며, TL205(cyclohexane-fluorinated biphenyls 와 fluorinated terphenyls의 혼합액), 4-옥실-4‘-시아노바이페닐(4'-n-octyl-4-cyano-biphenyl, 8CB), 및 4-시아노-4‘-펜틸바이페닐(4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 5CB) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 액정부에는 음이온 계면활성제를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the liquid crystal part serves to enable protein detection through orientation, and TL 2 O 5 (mixture of cyclohexane-fluorinated biphenyls and fluorinated terphenyls), 4-oxyl-4'-cyanobiphenyl (4'- octyl-4-cyano-biphenyl, 8CB), and 4-cyano-4'-pentylbiphenyl (5CB). According to a preferred embodiment of the present invention, the liquid portion may further include an anionic surfactant.

본 발명의 단백질 센서에 포함되어 있는 액정 단량체는 단백질을 검출하기 위해서 바람직하게는 수직배향으로 유지해야 하는데, 이는 센서부에 단백질이 결합하게 되면서 액정의 배향이 수평방향으로 변하게 되고, 수직배향(Homeotropic)에서 수평배향(Planer)으로 변하는 H-P 배향인 복굴절을 통해 편광현미경으로 관찰할 수 있기 때문이다. In order to detect the protein, the liquid crystal monomer contained in the protein sensor of the present invention should preferably be kept in a vertical orientation. This is because when the protein is bound to the sensor portion, the orientation of the liquid crystal changes in the horizontal direction, ) Can be observed with a polarization microscope through birefringence, which is the HP orientation which changes to a horizontal orientation (Planer).

본 발명의 기재부에 가깝게 위치하는 액정단량체는 소수성 물질층과의 정전기적 인력과 알킬기의 배향으로 인해서 수직배향이 유지가능하고, 기재부와 상대적으로 떨어져 있는 액정단량체는 시간이 지남에 따라 점차적으로 수평배향으로 변화할 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해서 본 발명에서는 음이온 계면활성제를 더 포함함으로써, 액정단량체의 수직배향을 유지할 수 있게 한다. 또한 상기 음이온 계면활성제는 센서부에 단백질이 결합할 때 정전기적 상호작용을 일으키기도 한다(실험예 1 및 도 5참조).
The liquid crystal monomer located close to the substrate portion of the present invention can maintain the vertical alignment due to the electrostatic attraction with the hydrophobic material layer and the orientation of the alkyl group and the liquid crystal monomer which is relatively separated from the substrate portion gradually It can be changed to a horizontal orientation. In order to prevent such a phenomenon, the present invention further includes an anionic surfactant, so that the vertical alignment of the liquid crystal monomer can be maintained. In addition, the anionic surfactant may cause electrostatic interactions when proteins bind to the sensor unit (see Experimental Example 1 and FIG. 5).

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 음이온 계면활성제는 당업계에서 사용하는 음이온 계면활성제를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 브렌치드도데실벤젠설포네이트(branched dodecylbenzenesulfonate, BR-DBS), 리니어소듐도데실벤젠설포네이트(linear sodium dodecylbenzenesulfonate, L-DBS), 소듐도데칸설페이트(sodium dodecanesulfonate, LDS) 및 소듐데실설페이트(Sodium dodecyl sulfate, SDS) 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 음이온 계면활성제는 상기 센서부의 액정공중합체 1 중량부에 대하여 0.8 ~ 2 중량부를 포함할 수 있다. 만약 음이온 계면활성제가 액정공중합체 1 중량부에 대하여 0.8 중량부 미만이면, 충분히 액정단량체의 수직배향을 시킬 수 없게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 2 중량부를 초과하면, 과도하게 배향이 되어 단백질이 검출되어야 함에도 변하지 않을 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the anionic surfactant used in the present invention may be an anionic surfactant, but preferably an anionic surfactant such as branched dodecylbenzenesulfonate (BR-DBS), linear sodium dodecylbenzenesulfonate And may include at least one selected from linear sodium dodecylbenzenesulfonate (L-DBS), sodium dodecanesulfonate (LDS), and sodium dodecyl sulfate (SDS) The activator may include 0.8 to 2 parts by weight based on 1 part by weight of the liquid crystal copolymer of the sensor part. If the anionic surfactant is less than 0.8 part by weight based on 1 part by weight of the liquid crystal copolymer, there may be a problem that the liquid crystal monomer can not be vertically aligned sufficiently. If the amount exceeds 2 parts by weight, But it may not change.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 액정부는 상기 액정단량체들이 쌓여서 배향된 형태로 형성되어 있을 수 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 액정부의 두께는 10 ~ 500㎛일 수 있고, 만약 액정부의 두께가 10㎛ 미만이면, 액정이 평평하게 유지되지 못하고 둥글게 뭉쳐지는 문제가 있을 수 있고, 500㎛를 초과하면, 액정이 고르게 한 방향으로 배향이 되지 않는 문제가 있을 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal unit may be formed in a shape in which the liquid crystal monomers are stacked and oriented. According to a preferred embodiment of the present invention, the thickness of the liquid crystal part may be 10 to 500 μm, and if the thickness of the liquid crystal part is less than 10 μm, the liquid crystal may not be maintained flat, Mu m, there may be a problem that the liquid crystal is not uniformly oriented in one direction.

다음 센서부에 대해 설명한다.Next, the sensor unit will be described.

본 발명의 센서부는 단백질과 결합하여 단백질을 존재여부를 인식할 수 있는 역할을 하며, 하기의 화학식 2 로 표시되는 단량체; 및 화학식 3으로 표시되는 단량체;가 블록 공중합된 액정공중합체를 포함할 수 있다.The sensor unit of the present invention is capable of recognizing the presence of a protein by binding to a protein, and includes a monomer represented by the following formula (2); And a monomer represented by the general formula (3) may include a block copolymerized liquid crystal copolymer.

[화학식 2](2)

Figure 112013067917413-pat00012
Figure 112013067917413-pat00012

[화학식 3](3)

Figure 112013067917413-pat00013
Figure 112013067917413-pat00013

단, 상기 화학식 2에서 n은 1 ~ 2000 의 정수일 수 있고, 바람직하게는 100 ~ 1000의 정수일 수 있고, 더욱 바람직하게는 200 ~ 500의 정수일 수 있으며, 상기 화학식 3에서 m은 1 ~ 2000 정수일 수 있으며, 바람직하게는 10 ~ 300의 정수일 수 있고, 더욱 바람직하게는 15 ~ 100의 정수일 수 있으며, P는 1 ~ 50인 정수일 수 있고, 바람직하게는 5 ~ 20인 정수일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 ~ 12의 정수일 수 있고, R3은

Figure 112013067917413-pat00014
또는
Figure 112013067917413-pat00015
일 수 있고, 바람직하게는
Figure 112013067917413-pat00016
일 수 있으며, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기일 수 있으며, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 일 수 있고, 바람직하게는 -CN일 수 있고, R6은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 6 ~ 10인 ?항족 탄화수소일 수 있다.
In Formula 2, n may be an integer of 1 to 2000, preferably an integer of 100 to 1000, more preferably an integer of 200 to 500, and in Formula 3, m may be an integer of 1 to 2000 , Preferably an integer of 10 to 300, more preferably an integer of 15 to 100, and P may be an integer of 1 to 50, preferably an integer of 5 to 20, May be an integer of 10 to 12, and R < 3 >
Figure 112013067917413-pat00014
or
Figure 112013067917413-pat00015
, And preferably
Figure 112013067917413-pat00016
, A may be an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 May be -CN or -R 6 -CN, preferably -CN, R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 5 to 6 carbon atoms An alkyl group or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, preferably an alkylaryl hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 액정공중합체는 상기 화학식 2 및 화학식 3의 각각의 단량체를 포함하는 하기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체일 수 있으며, 상기 액정공중합체는 블록 공중합체일 수 있다. 본 발명에서 상기 액정공중합체가 블록 공중합체이면 액정과 물 계면에서 layer를 만들 수 있는 장점이 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal copolymer may be a liquid crystal copolymer represented by the following general formula (1) including the respective monomers of the general formulas (2) and (3), and the liquid crystal copolymer may be a block copolymer . In the present invention, if the liquid crystal copolymer is a block copolymer, there is an advantage that a layer can be formed at the interface between liquid crystal and water.

따라서 상기 공중합체의 PNIPAM 부분은 친수성이고, LCP는 소수성이기 때문에 계면에서 공중합체는 일정한 방향으로 배치된 형태로 layer가 형성되어질 수 있다. Therefore, the PNIPAM portion of the copolymer is hydrophilic and the LCP is hydrophobic, so that the layer can be formed in a manner that the copolymer is arranged in a certain direction at the interface.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013067917413-pat00017
Figure 112013067917413-pat00017

단, 상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000 의 정수일 수 있고, 바람직하게는 100 ~ 1000의 정수일 수 있고, 더욱 바람직하게는 200 ~ 500의 정수일 수 있으며, m은 1 ~ 2000 정수일 수 있으며, 바람직하게는 10 ~ 300의 정수일 수 있고, 더욱 바람직하게는 15 ~ 100의 정수일 수 있으며, P는 1 ~ 50인 정수일 수 있고, 바람직하게는 5 ~ 20인 정수일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 ~ 12의 정수일 수 있고, R1 은 -COOR5, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph일 수 있고, 바람직하게는 -COOR5 일 수 있으며, R5 는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기일 수 있으며, 바람직하게는 수소원자일 수 있고, R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소일 수 있으며, R3은

Figure 112013067917413-pat00018
또는
Figure 112013067917413-pat00019
일 수 있고, 바람직하게는
Figure 112013067917413-pat00020
일 수 있으며, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기일 수 있고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 일 수 있고, 바람직하게는 -CN일 수 있고, R6은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소 일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 6 ~ 10인 ?항족 탄화수소 일 수 있다.
In Formula 1, n may be an integer of 1 to 2000, preferably an integer of 100 to 1000, more preferably an integer of 200 to 500, and m may be an integer of 1 to 2000, May be an integer of 10 to 300, more preferably an integer of 15 to 100, and P may be an integer of 1 to 50, preferably an integer of 5 to 20, more preferably 10 to 12 And R < 1 > May be -COOR 5 , -C (CH 3 ) 2 Ph or -CH (CH 3 ) Ph, preferably -COOR 5 , and R 5 May be a hydrogen atom, a straight-chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, preferably a hydrogen atom, R 2 may be an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, and R 3 silver
Figure 112013067917413-pat00018
or
Figure 112013067917413-pat00019
, And preferably
Figure 112013067917413-pat00020
, A may be an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 May be -CN or -R 6 -CN, preferably -CN, R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 5 to 6 carbon atoms An alkyl group or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, preferably an alkylaryl hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체는 액정부와 친화성이 있는 기능기 및 단백질과 친화성이 있는 기능기를 포함하고 있으며, 바람직하게는 상기 -CONH(CH3)2의 기능기가 단백질과 친화성이 있는 부분으로 단백질 검출 시 단백질과 결합할 수 있고, 상기 -COO(CH2)PR3의 기능기가 액정부와 친화성이 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 액정공중합체의 -CONH(CH3)2의 기능기의 일부와 -COO(CH2)PR3의 기능기는 액정부에 포함될 수 있고, 상기 액정부에 포함되지 않는 -CONH(CH3)2의 기능기 일부가 단백질과 결합할 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal copolymer represented by Formula (1) comprises a functional group having affinity with a liquid and a functional group having affinity with a protein, preferably the -CONH (CH 3 ) 2 functional group is a part having affinity with a protein and can bind with a protein upon detection of a protein, and the functional group of -COO (CH 2 ) P R 3 has affinity with a specific part. That is, according to another preferred embodiment of the present invention, a functional group of -CONH (CH 3 ) 2 and -COO (CH 2 ) P R 3 of the liquid crystal copolymer may be included in the liquid portion, Some of the functional groups of -CONH (CH 3 ) 2 which are not contained in the liquid portion can bind to the protein.

본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체는 온도에 따라 단백질과 결합하는 부분인 화학식 2로 표시되는 단량체의 형상이 가역적으로 변화하여, 단백질과 결합하게 된다.In the liquid crystal copolymer represented by the formula (1) of the present invention, the shape of the monomer represented by the formula (2), which is a moiety binding to the protein depending on the temperature, reversibly changes and bonds with the protein.

예를 들어 설명하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 액정공중합체는 하기 화학식 4로 표시되는 폴리나이팜-b-LCP(poly(N-isopropyl acrylamide)-b-(poly(4-cyanobiphenyl-4-oxyundecylacrylate, PNIPAM-b-LCP)일 수 있으며, PNIPAM-b-LCP에서 단백질과 결합하는 부분인 PNIPAM의 체인은 온도에 따라 가변적으로 변화하여 단백질과 결합한다. 상기 PNIPAM의 체인의 변화는 PNIPAM의 저임계용액온도(Lower critical solution temperature, LCST)인 32℃보다 높거나 낮을 때 변화하게 된다. For example, the liquid crystal copolymer according to one preferred embodiment of the present invention may include poly (N-isopropyl acrylamide) -b- (poly (4-cyanobiphenyl-4 The chain of PNIPAM, which is a part binding to a protein in PNIPAM-b-LCP, can be varied depending on the temperature and binds to the protein. And changes when the temperature is lower or higher than the lower critical solution temperature (LCST) of 32 ° C.

[화학식 4] [Chemical Formula 4]

Figure 112013067917413-pat00021
Figure 112013067917413-pat00021

단, LC는

Figure 112013067917413-pat00022
이고, n은 1 ~ 2000의 정수일 수 있고, 바람직하게는 100 ~ 1000의 정수일 수 있고, 더욱 바람직하게는 200 ~ 500의 정수일 수 있으며, m은 1 ~ 2000 정수일 수 있으며, 바람직하게는 10 ~ 300의 정수일 수 있고, 더욱 바람직하게는 15 ~ 100의 정수일 수 있다.
However,
Figure 112013067917413-pat00022
And n may be an integer of 1 to 2000, preferably 100 to 1000, more preferably 200 to 500, and m may be 1 to 2000, preferably 10 to 300, And more preferably an integer of from 15 to 100. The term "

도 2a는 PNIPAM-b-LCP가 포함되어 있는 수용액의 온도가 32℃보다 낮을 때, PNIPAM(109)의 체인의 형상이며, 이는 PNIPAM(109)의 체인이 수화하여, 부풀어 오르면서 친수성을 나타낸다. 반면에 수용액이 32℃보다 높은 온도에서는 도 2b와 같이 PNIPAM(109)의 체인이 뭉쳐지면서 소수성이 되고, 엔트로피적으로 물분자를 내어 놓게 된다.2A shows the shape of the chain of the PNIPAM 109 when the temperature of the aqueous solution containing the PNIPAM-b-LCP is lower than 32 DEG C, which indicates hydration of the chain of the PNIPAM 109 due to hydration and swelling. On the other hand, when the aqueous solution is heated at a temperature higher than 32 ° C, the chain of PNIPAM 109 becomes hydrophobic as shown in FIG. 2B, and entropy-like water molecules are released.

따라서 PNIPAM(109)는 LCST의 온도보다 높을 때 소수성을 띄게 되면서, 소수성인 단백질을 결합할 수 있게 한다.(실험예 3 및 도 7 참조)
Thus, the PNIPAM 109 becomes hydrophobic when it is higher than the temperature of the LCST, allowing binding of the hydrophobic protein (see Experimental Example 3 and Fig. 7)

한편, 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 본 발명의 단백질 센서는 단백질을 함유하는 버퍼용액을 포함하는 본체부; 상기 버퍼용액의 유입을 위한 유입부; 및 상기 수용액의 배출을 위한 배출부;를 더 포함할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the protein sensor of the present invention comprises: a body portion including a buffer solution containing a protein; An inlet for introducing the buffer solution; And a discharge unit for discharging the aqueous solution.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 버퍼용액은 등전점(Isoelectric points, PI)이 다른 2종 이상의 단백질을 포함할 수 있고, 상기 수용액에 포함되어 있는 2종 이상의 단백질 중 가장 높은 단백질의 PI보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은 이미지를 나타내고, 가장 높은 단백질의 PI보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타낼 수 있다.
Also, according to a preferred embodiment of the present invention, the buffer solution may include two or more proteins having different isoelectric points (PI), and the buffer solution may contain two or more proteins of two or more proteins contained in the aqueous solution At pH lower than PI, it shows a bright image at the time of polarizing microscope measurement, and at the pH higher than the highest protein PI, it can display a dark image at the time of polarizing microscope measurement.

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따른 단백질 센서의 단면도이며, 이를 참고하여 설명하면, 유리기판(304)일면의 중앙에 기재부(101), 액정부(102) 및 센서부(103)가 순차적으로 적층되어 있고, 상기 센서부(103)에 이격 대향되도록 상대기판(305)을 배치시키고, 그 사이에 실리콘 고무(306)로 고정시킨다. 그리고 유기기판(304)과 상대기판(305) 사이의 공간에 단백질을 함유하는 버퍼용액을 포함하는 본체부(301)가 형성되며, 상기 본체부 버퍼용액의 조성을 변경시킬 수 있도록 실리콘 고무(306)측단에 구비된 유입부 빛 배출부(302,303)가 있다.3 is a cross-sectional view of a protein sensor according to another preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a substrate 101, a liquid portion 102, and a sensor portion 103 And a counter substrate 305 is disposed so as to be spaced apart from and opposite to the sensor unit 103 and is fixed with a silicone rubber 306 therebetween. A body 301 including a buffer solution containing a protein is formed in a space between the organic substrate 304 and the counter substrate 305. A silicone rubber 306 is provided to change the composition of the body buffer solution. And an inlet light outlet 302 and an outlet outlet 303 provided at the side.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단백질 센서에서 감지하는 단백질은 통상적으로 알고 있는 단백질일 수 있고, PI를 갖는 단백질이라면 무엇이든 가능하며, 바람직하게는 락토글로불린(lactoglobulin), 시토크롬(cytochrome), 우레아제(urease), BSA, Hb, ChTg 및 LYZ 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 단백질을 포함할 수 있다.  According to a preferred embodiment of the present invention, the protein detected by the protein sensor may be a known protein, and any protein having PI may be used, and lactoglobulin, cytochrome, , Urease, BSA, Hb, ChTg, and LYZ.

또한, 상기 버퍼용액은 등전점(Isoelectric points, PI)이 다른 2종 이상의 단백질을 포함할 수 있으며, BSA, Hb, ChTg 및 LYZ의 PI는 각각 5.3, 6.8, 8.9 및 11.35이다.
Also, the buffer solution may contain two or more proteins having different isoelectric points (PI), and PIs of BSA, Hb, ChTg, and LYZ are 5.3, 6.8, 8.9, and 11.35, respectively.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 단백질 센서는 상기 버퍼용액에 포함되어 있는 2종 이상의 단백질 중에서 가장 높은 단백질의 PI보다 낮은 pH에서 수행될 수 있는데, 이는 단백질은 PI보다 낮은 pH에서 양전하를 나타내기 때문이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the protein sensor of the present invention can be performed at a pH lower than the PI of the highest protein among the two or more proteins contained in the buffer solution, Because it shows positive charge.

구체적으로 아미노산은 pH에 따라 산과 염기로 이온화가 가능한 물질이고, 아미노산의 결합체인 단백질도 pH에 따라 자기 고유의 전하를 뛰게 된다. 보통 단백질의 전체 전하(Net charge)는 pH에 따라 달라지는데 이렇게 단백질의 전체 전하가 0이 되는 pH를 그 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)이라고 한다. Specifically, amino acids are substances that can be ionized with acids and bases according to pH, and proteins that are amino acid-binding proteins also have their own charge according to pH. Usually, the net charge of a protein depends on the pH, and the pH at which the total charge of the protein becomes zero is called the isoelectric point (PI) of the protein.

보통 단백질의 전체 전하는 단백질을 구성하는 아미노산 각각의 전하를 합한 것으로 계산할 수 있지만, 실제적으로 단백질의 전체 전하는 단백질 표면의 아미노산의 전하가 결정한다. 하지만 단백질을 구성하는 아미노산의 구조를 모르는 상황에서 등전점을 구하기 위해서는 아미노산 구성만을 가지고 이론적 PI를 계산한다. In general, the total charge of a protein can be calculated as the sum of the charges of each of the amino acids that make up the protein, but the charge of the amino acid on the surface of the protein is actually determined by the total charge of the protein. However, in order to obtain the isoelectric point in a situation where the structure of the amino acid constituting the protein is not known, the theoretical PI is calculated with only the amino acid composition.

한편, 단백질은 등전점보다 높은 pH로 가면 음전하를 띠고, 등전점보다 낮은 pH에서는 양전하를 띠게 되는데, 본 발명의 단백질 센서는 단백질이 양전하를 띠어야 센서부와 결합이 가능할 수 있으며, 이는 액정부에 포함되어 있는 음이온 계면활성제와 정전기적 인력이 작용하여 결합할 수 있기 때문이다.
On the other hand, the protein is negatively charged at a pH higher than the isoelectric point and positively charged at a pH lower than the isoelectric point. In the protein sensor of the present invention, the protein must be positively charged to be able to bind to the sensor portion. This is because the anionic surfactant and the electrostatic attracting force can act and combine with each other.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 정량 및 정성분석은 32℃ 이상 및 pH 2 ~ 12에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 32 ~ 60℃ 및 pH 2 ~ 12에서 더욱 바람직하게는 32 ~ 36℃ 및 pH 2 ~ 12에서 수행될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, Qualitative analysis can be performed at 32 ° C or higher and at pH 2-12, preferably 32-60 ° C and pH 2-12, more preferably 32-36 ° C and pH 2-12.

본 발명의 단백질 센서의 정량 및 정성분석의 온도범위는 PNIPAM의 LCST보다 높아야 검출이 가능하고, 5CB의 Tni보다 낮아야 액정의 성질이 유효하므로 32 ~ 36℃가 가장 바람직할 수 있으며, 다른 종류의 액정을 사용하는 경우 사용하는 액정의 Tni 따라 온도 범위도 달라질 수 있고, 상기 Tni는 액정의 네마틱(nematic)상과 아이소트로픽(isotropic)상의 경계온도로 액정의 성질을 잃는 온도를 의미한다.
The temperature range of the quantitative and qualitative analysis of the protein sensor of the present invention can be detected only when it is higher than the LCST of the PNIPAM, and since the property of the liquid crystal is effective when it is lower than the Tni of 5CB, 32 to 36 ° C may be most preferable, The temperature range according to the Tni of the liquid crystal to be used may be varied and Tni means the temperature at which the liquid crystal property is lost at the boundary temperature between the nematic phase and the isotropic phase of the liquid crystal.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 단백질 센서는 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은 이미지를 나타낼 수 있으며, 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타낼 수 있고, 상기 검출대상 단백질은 락토글로불린(lactoglobulin), 시토크롬(cytochrome), 우레아제(urease), BSA, Hb, ChTg 및 LYZ 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the protein sensor of the present invention can display a bright image when a polarizing microscope is measured at a pH lower than the isoelectric points (PI) of the protein to be detected, and the isoelectric points , PI), and the protein to be detected is selected from the group consisting of lactoglobulin, cytochrome, urease, BSA, Hb, ChTg, and LYZ. And may include one or more.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 검출대상 단백질은 단백질 BSA이고, 단백질 센서의 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, 단백질 센서의 pH가 5.3 미만이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, 단백질 센서의 pH가 5.4 이상이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있으며, 검출대상 단백질은 단백질 Hb이고, 단백질 센서의 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, 단백질 센서의 pH가 6.8 미만이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, 단백질 센서의 pH가 6.9 이상이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the protein to be detected is protein BSA, and when the temperature of the protein sensor is 32 ° C or higher, when the pH of the protein sensor is less than 5.3 when measured by a polarizing microscope, If the pH of the sensor is 5.4 or higher, a dark image can be obtained. If the protein to be detected is protein Hb and the temperature of the protein sensor is 32 ° C or higher, And if the pH of the protein sensor is 6.9 or higher, a dark image can be obtained.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 검출대상 단백질은 단백질 ChTg이고, 단백질 센서의 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, 단백질 센서의 pH가 8.9 미만이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, 단백질 센서의 pH가 9.0이상이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있으며, 검출대상 단백질은 단백질 LYZ이고, 단백질 센서의 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, 단백질 센서의 pH가 11.4 미만에서 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, 단백질 센서의 pH가 11.5 이상에서는 어두운 이미지를 나타낼 수 있다(실험예 4, 도 8a, 도 8b 참조).
According to another preferred embodiment of the present invention, the protein to be detected is protein ChTg, and when the temperature of the protein sensor is 32 ° C or higher, when the pH of the protein sensor is less than 8.9 as measured by a polarizing microscope, When the pH of the protein sensor is 9.0 or higher, a dark image can be obtained. When the protein to be detected is LYZ and the temperature of the protein sensor is 32 ° C or higher, when the protein sensor is measured with a polarizing microscope, , And a dark image can be obtained when the pH of the protein sensor is 11.5 or higher (see Experimental Example 4, Figs. 8A and 8B).

도 4는 본 발명의 일구현예에 따른 단백질 센서의 센서부에 단백질이 결합하여 나타나는 모식도이며, 이를 설명하면 온도는 32℃이상이고, pH는 검출되는 단백질의 PI보다 낮은 pH이어야 한다. 이 때 단백질은 양전하를 띠게 되어 음이온 계면활성제와의 정전기적 인력에 의해 끌려오게 되고, PNIPAM의 소수성 체인이 포함되어 있는 센서부에 단백질이 결합하게 된다. 따라서 PNIPAM의 체인에 단백질이 결합하면서 물리적인 힘에 의해서 액정의 배향이 수직배향에서 수평방향으로 변화하는 H-P배향으로 복굴절이 나타나서 단백질 센서가 작동할 수 있게 되는 것이다.
FIG. 4 is a schematic diagram showing protein binding to a sensor unit of a protein sensor according to an embodiment of the present invention. In this case, the temperature should be 32 ° C. or higher and the pH should be lower than the PI of the protein to be detected. At this time, the protein is positively charged, attracted by the electrostatic attraction with the anionic surfactant, and the protein binds to the sensor part including the hydrophobic chain of PNIPAM. Therefore, binding of proteins to the PNIPAM chain results in birefringence in the HP orientation where the orientation of the liquid crystal is changed from the vertical orientation to the horizontal orientation by the physical force, so that the protein sensor can operate.

한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 단백질 센서는 단백질 센서의 pH가 5.5 미만 및 온도가 32℃이상일 때, 적은양의 단백질이 있어도 검출이 가능할 수 있으며, 각각이 단백질에 따라 검출 가능한 농도의 한계가 있을 수 있다.Meanwhile, the protein sensor according to the preferred embodiment of the present invention can detect even a small amount of protein when the pH of the protein sensor is less than 5.5 and the temperature is more than 32 ° C, There may be limitations.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 검출대상 단백질은 단백질 BSA이고, 단백질 센서의 pH가 5.3 미만 및 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, BSA의 농도가 0.95uM 이상이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, BSA의 농도가 0.95uM 미만이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있으며, 검출대상 단백질은 단백질 Hb이고, 단백질 센서의 pH가 6.8 미만 및 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, Hb의 농도가 0.12uM 이상이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, Hb의 농도가 0.12uM미만이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, when the protein to be detected is protein BSA and the pH of the protein sensor is less than 5.3 and the temperature is more than 32 ° C, when the concentration of BSA is 0.95 uM or more when measured by a polarizing microscope, And when the concentration of BSA is less than 0.95 uM, a dark image can be obtained. When the protein to be detected is protein Hb and the pH of the protein sensor is less than 6.8 and the temperature is more than 32 ° C, The concentration of Hb is 0.12 uM or more, and a dark image can be obtained when the concentration of Hb is less than 0.12 uM.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 검출대상 단백질은 단백질 ChTg이고, 단백질 센서의 pH가 8.9 미만 및 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, ChTg의 농도가 0.07uM 이상이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, ChTg의 농도가 0.07uM 미만이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있으며, 검출대상 단백질은 단백질 LYZ이고, 단백질 센서의 pH가 11.4 미만 및 온도가 32℃이상일 때, 편광현미경으로 측정 시, LYZ의 농도가 1.1uM 이상이면 밝은 이미지를 나타낼 수 있고, LYZ의 농도가 1.1uM 미만이면 어두운 이미지를 나타낼 수 있다(실험예 5 및 도 9 참조).
According to another preferred embodiment of the present invention, when the protein to be detected is ChTg and the pH of the protein sensor is less than 8.9 and the temperature is not less than 32 ° C, when the concentration of ChTg is not less than 0.07 uM when measured by a polarizing microscope, And when the concentration of ChTg is less than 0.07 uM, a dark image can be displayed. When the protein to be detected is protein LYZ and the pH of the protein sensor is less than 11.4 and the temperature is more than 32 ° C, If the concentration of LYZ is 1.1 uM or more, a bright image can be displayed. If the concentration of LYZ is less than 1.1 uM, a dark image can be displayed (see Experimental Example 5 and Fig. 9).

이에 의해 본 발명에서 제공하는 단백질 센서는 항체나 앱타머(aptamers)와 같은 단백질 검출에 사용될 수 있다.
Accordingly, the protein sensor provided by the present invention can be used for the detection of a protein such as an antibody or aptamers.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, and should be construed to facilitate understanding of the present invention.

[실시예][Example]

준비예 1 Preparation Example 1

하기 반응식 1에 나타낸 공정을 통해 하기 화학식 3-1로 표시되는 액정공중합체를 제조하였으며, 구체적으로는 하기와 같다. A liquid crystal copolymer represented by the following formula (3-1) was prepared through the process shown in the following Reaction Scheme 1, and is specifically as follows .

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112013067917413-pat00023
Figure 112013067917413-pat00023

[화학식 3-1] [Formula 3-1]

단, LC는

Figure 112013067917413-pat00024
이고, n = 272이고, m은 30이다.
However,
Figure 112013067917413-pat00024
, N = 272, and m = 30.

(1) PNIPAM-MCPDB 중합체의 제조(1) Preparation of PNIPAM-MCPDB Polymer

S-메톡시카르보닐페닐메틸 디티오벤조에이트 11㎎ 및 2,2'-아조비시소부티로니트릴 3.5mg을 디메틸포름아마이드 3.85㎖에 넣고, 밀폐된 플라스크에 혼합한 후, 펌프를 사용하여 플라스크에 형성된 가스를 제거하였다. N-이소프로필 아크릴아마이드(NIPAM) 1131㎎ 및 디메틸포름아마이드 3.85㎖의 혼합액을 플라스크에 주입하고, 상기 플라스크를 70℃ 오일배스에서 3 시간 동안 정치하였다. 생성된 반응물을 과량의 메탄올/물 혼합액(1/1, v/v)에 부어 침전시켰다. 침전된 반응물(P(NIPAM)-MCPDB)을 10㎖ 테트라하이드로푸란(THF)을 이용하여 정제하고, 다시 과량의 메탄올/물 혼합액(1/1, v/v)에 침전시켜 침전물을 얻었다. 이를 상온에서 24시간 동안 건조하여 중합체를 수득하였다.11 mg of S-methoxycarbonylphenylmethyldithiobenzoate and 3.5 mg of 2,2'-azobisisobutyronitrile were placed in 3.85 ml of dimethylformamide and mixed in a closed flask. Then, using a pump, Was removed. 1131 mg of N-isopropylacrylamide (NIPAM) and 3.85 ml of dimethylformamide was charged into a flask, and the flask was charged with 3 And allowed to stand for hours. The resulting reaction product was poured into an excess of methanol / water mixture (1/1, v / v) to precipitate. The precipitated reaction product (P (NIPAM) -MCPDB) was purified by using 10 mL of tetrahydrofuran (THF) and again precipitated in an excessive amount of methanol / water mixture (1/1, v / v) to obtain a precipitate. This was dried at room temperature for 24 hours to obtain a polymer.

(2) 화학식 3-1의 액정공중합체 제조(2) Production of liquid crystal copolymer of formula (3-1)

2,2'-아조비시소부티로니트릴 3.1mg, 4-시아노바이페닐-4-옥시언데실아크릴레이트 419.25mg 및 상기 1 단계에서 수득된 중합체 992.7mg을 밀폐된 플라스크에 넣고 혼합하였다. 펌프를 이용하여 플라스크에 형성된 가스를 제거하고, 디메틸포름아마이드 7.9㎖를 플라스크에 첨가한 후, 플라스크를 70℃ 오일챔버에서 12시간 동안 정치하였다. 생성된 반응물을 과량의 에틸에테르 용액에 침전시키고, 침전물을 수득한 후 상온에서 24시간 건조하여 액정공중합체 전구체를 수득하였다.
3.19 mg of 2,2'-azobisisobutyronitrile, 419.25 mg of 4-cyanobiphenyl-4-oxyadecyl acrylate and 992.7 mg of the polymer obtained in the above step 1 were placed in a sealed flask and mixed. The gas formed in the flask was removed using a pump, 7.9 ml of dimethylformamide was added to the flask, and the flask was left to stand in an oil chamber at 70 캜 for 12 hours. The resulting reaction product was precipitated in an excess amount of ethyl ether solution, and a precipitate was obtained, followed by drying at room temperature for 24 hours to obtain a liquid crystal copolymer precursor.

실시예 1 Example 1

(1) 기재부 제조(1) Manufacture of substrate part

슬라이드 글래스(Slide glass)를 아세톤으로 세척한 후, 건조시켰다. 수분이 제거된 톨루엔 150㎖에 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane. 이하 OTS) 150㎕을 첨가하여 용액을 제조한 후, 이를 슬라이드 글래스에 코팅하고, 50℃에서 1시간 동안 반응시켰다. OTS가 코팅된 글래스를 순차적으로 톨루엔, 아세톤, 에탄올 및 탈이온수를 이용하여 세척한 후 질소 하에서 건조시켜, 기재부(OTS가 코팅된 글래스)를 제조하였다.The slide glass was washed with acetone and then dried. 150 占 퐇 of octadecyltrichlorosilane (hereinafter, OTS) was added to 150 ml of water-removed toluene to prepare a solution, which was then coated on a slide glass and allowed to react at 50 占 폚 for 1 hour. The OTS-coated glass was sequentially washed with toluene, acetone, ethanol and deionized water and then dried under nitrogen to prepare a substrate (OTS-coated glass).

(2) 액정부 제조(2) Manufacturing of the liquid

상기 기재부를 일반 글래스 위에 배치하고, DCM, 에탄올 및 메탄올로 세척한 구리그리드(grid)를 기재부위에 놓고, 구리그리드에 약 1㎕의 4-시아노-4'-펜틸바이페닐(4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 이하 5CB)을 떨어뜨린 후, 모세관으로 과잉의 5CB를 제거하였다.The substrate was placed on a plain glass and a copper grid washed with DCM, ethanol and methanol was placed on the substrate area and about 1 μl of 4-cyano (4-cyano -4'-pentylbiphenyl, hereinafter referred to as 5CB) was dropped, and excess 5CB was removed by capillary.

다음으로, 실리콘 고무(2 ㎜× 80 ㎜× 30 ㎜)의 양단에 용액 주입용 주사바늘 2개를 만들고, 일반 글래스 상부에 올려놓은 다음 접착제로 붙여서 본체부를 형성하였다. Next, two injection needles for injecting solution were formed on both ends of a silicone rubber (2 mm x 80 mm x 30 mm), placed on an ordinary glass, and then adhered with an adhesive to form a body portion.

(3) 센서부 제조(3) Manufacture of sensor part

상기 기재부 상부에 형성된 액정부(구리그리드의 5CB)표면에 준비예 1에서 제조한 액정공중합체(PNIPAM-b-LCP)가 흡착되도록 0.1 중량%의 PNIPAM-b-LCP와 0.1 중량%의 SDS의 혼합 수용액 1mL을 넣었고, 1시간 후, PNIPAM-b-LCP가 붙지 않은 것은 DIW(DI Water)를 몇차례 흘려보내어 제거하여 상기 액정부 상부에 액정공중합체를 포함하는 센서부를 제조하였다.(기재부-액정부-센서부) 이를 통해 단백질 센서가 완성되었다.
0.1% by weight of PNIPAM-b-LCP and 0.1% by weight of SDS (PNPAM-b-LCP) were adsorbed on the surface of the liquid portion (5CB of copper grid) , 1 mL of a mixed aqueous solution of DI water (DI Water) was flown several times to prepare a sensor part including a liquid crystal copolymer on the liquid part. And the protein sensor was completed through this.

비교예Comparative Example 1 One

0.1 중량%의 PNIPAM-b-LCP 수용액을 사용하지 않고, 증류수를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 단백질 센서를 제조하였다.A protein sensor was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.1 wt% of PNIPAM-b-LCP aqueous solution was not used and distilled water was used.

비교예Comparative Example 2 2

SDS 수용액을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 단백질 센서를 제조하였다.A protein sensor was prepared in the same manner as in Example 1, except that the SDS aqueous solution was not used.

비교예Comparative Example 3 3

0.05 중량% SDS 수용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 단백질 센서를 제조하였다.
A protein sensor was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.05% by weight SDS aqueous solution was used.

[[ 실험예Experimental Example ] ]

본 발명의 실험예의 이미지는 편광현미경으로 관찰한 것을 CCD 카메라(charge-coupled device camera, CCD camera)를 사용하여 얻었고, 평균명암은 adobe photoshop software를 이용하여 나타내었다. 나타내는 각각의 이미지의 상부에 기재되어 있는 수치는 pH를 의미하며, 어두운 이미지는 단백질 센서의 H배향을, 밝은 이미지는 P배향을 의미한다.The image of the experimental example of the present invention was obtained by using a CCD camera (charge-coupled device camera, CCD camera), and the average contrast was shown using adobe photoshop software. The numerical values shown at the top of each image indicate the pH, the dark image means the H orientation of the protein sensor, and the bright image means the P orientation.

실험예 1 Experimental Example 1

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 단백질 센서에 단백뇨를 투입하였고, 그 결과 이미지는 도 5에 나타내었다.Proteinuria was added to the protein sensor prepared in the above Examples and Comparative Examples, and the resultant image was shown in Fig.

측정결과, 도 5의 (a)는 비교예 1의 편광현미경사진이며, 5CB가 수평배향으로 존재하기 때문에 슐리렌 네마틱 텍스쳐(schlieren nematic texture)의 밝은상이 나타났다.5A is a photograph of a polarizing microscope of Comparative Example 1, and a bright phase of a schlieren nematic texture was shown because 5CB exists in a horizontal orientation.

도 5의 (b)는 비교예 2의 편광현미경사진이며, 5CB의 표면에 PNIPAM-b-LCP가 있어도 SDS가 없기 때문에 액정 배향이 수평배향으로 존재하게 되고, 여전히 밝은상인 슐리렌 텍스쳐(schlieren texture)나타났다. 5B is a photograph of a polarizing microscope of Comparative Example 2. Even if PNIPAM-b-LCP is present on the surface of 5CB, since there is no SDS, the liquid crystal alignment exists in a horizontal orientation, and a schlieren texture )appear.

도 5의 (c)는 비교예 3의 편광현미경사진이고, SDS를 포함하고 있지만, 충분하게 액정의 수직배향이 일어나지 않았다.FIG. 5C is a polarized-light microscope photograph of Comparative Example 3, which contains SDS but does not sufficiently cause vertical alignment of the liquid crystal.

도 5의 (d)는 실시예의 편광현미경사진이며, 충분한 SDS로 인해 액정배향이 수직배향으로 변하여 어두운 상이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. FIG. 5 (d) is a polarized-light microscope photograph of the example, and it was confirmed that the liquid crystal alignment changed to vertical orientation due to sufficient SDS, and a dark image appeared.

실험예 2Experimental Example 2

실시예의 단백질 센서의 pH 측정범위를 알아보기 위하여, 온도를 35℃로 유지하면서 센서 내부의 pH를 pH 2 ~ 12의 버퍼용액을 각각을 사용하여 변화시켰고, 각각의 이미지 결과를 하기 도 6에 나타내었다.To determine the pH range of the protein sensor of the examples, The pH inside the sensor was changed using a buffer solution having a pH of 2 to 12 while maintaining the temperature at 35 ° C, and the results of the respective images are shown in FIG.

도 6에 나타난 바와 같이, pH 2 ~ 12에서 본 발명의 단백질 센서의 액정은 수직배향으로 계속 유지된다는 것을 알 수 있고, 따라서 본 발명의 단백질 센서는 pH 2 ~ 12에서 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 6, it can be seen that the liquid crystal of the protein sensor of the present invention is maintained in the vertical orientation at pH 2 to 12, and thus the protein sensor of the present invention can be used at pH 2 to 12 .

실험예 3Experimental Example 3

실시예의 단백질 센서의 주입부로 내부에 단백질 LYZ을 투입하고, pH 11인 버퍼용액을 heating glass로 가열하거나 냉각시키며 35℃와 28℃로 변화를 주었다. 그리고 각각의 이미지와 한 개의 셀의 밝기를 photoshop을 이용하여 평균 밝기를 측정한 그레이스케일값을 얻었다. 그 결과는 하기 도 7a 및 도 7b에 나타내었다.( → : heating, ---->: cooling )Protein LYZ was injected into the inside of the protein sensor of the example, and the buffer solution of pH 11 was heated or cooled with heating glass and changed to 35 ° C and 28 ° C. Then, the brightness of each image and one cell was measured using photoshop, and the gray scale value obtained by measuring the average brightness was obtained. The results are shown in FIGS. 7A and 7B (→ heating, cooling)

도 7a에 나타난 바와 같이, 온도가 PNIPAM의 LCST보다 높을 때에는 단백질과 결합하여 수평배향이 되어 밝은 이미지를 나타냈고, LCST보다 낮을 때에는 단백질과 해리되면서 수직배향으로 돌아와서 어두운 이미지가 나타났다. 또한, 도 7b의 그레이스케일은 액정이 수평배향과 수직배향으로 가역적으로 변화하면서 높고 낮아졌고 13회까지 반복해서 일어났으며, 이를 통해 13회 이상을 반복해도 가능할 것으로 충분히 예상할 수 있었다.  As shown in FIG. 7A, when the temperature was higher than the LCST of the PNIPAM, it was horizontally aligned with the protein to show a bright image. When the temperature was lower than LCST, the protein was disassociated with the protein and returned to the vertical orientation. Also, the gray scale of FIG. 7B was high and low as the liquid crystal reversibly changed in the horizontal and vertical orientations, and repeatedly occurred up to 13 times, and it was expected that it would be possible to repeat 13 times or more.

결론적으로 본 발명의 단백질 센서는 온도가 32℃이상이여야 하며, 온도조절을 통해서 여러 번 반복하여 검출할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that the protein sensor of the present invention should have a temperature of 32 ° C or higher, and can be repeatedly detected through temperature control.

실험예Experimental Example 4 4

실시예의 단백질 센서의 주입부를 통해 총 7가지의 단백질 수용액(BSA, Hb, ChTg, LYZ, BSA+ Hb, BSA+Hb+ChTg 및 BSA+Hb+ChTg+LYZ) 0.1 중량%를 투입하여 실험하였고, 버퍼용액 온도를 heating glass를 이용하여 cell 전체에 열을 가함으로 28℃와 35℃로 조절하였다. 총 7가지의 단백질 수용액을 버퍼용액으로 pH 변화를 주었고, 결과 이미지를 도 8a 및 도 8b에 나타내었다(BSA, Hb, ChTg 및 LYZ의 각각의 PI는 5.3, 6.8, 8.9 및 11.35이다.)(BSA, Hb, ChTg, LYZ, BSA + Hb, BSA + Hb + ChTg and BSA + Hb + ChTg + LYZ) were injected through the injection port of the protein sensor of the example. The temperature of the buffer solution was adjusted to 28 ° C and 35 ° C by heating the entire cell using heating glass. A total of 7 protein solutions were subjected to pH change with a buffer solution, and the resultant images are shown in FIGS. 8A and 8B (the PIs of BSA, Hb, ChTg and LYZ are 5.3, 6.8, 8.9 and 11.35, respectively).

도 8a에서 알 수 있듯이 BSA(PI=5.3)는 pH가 6 미만일 때, Hb(PI=6.8)는 pH가 7 미만일 때, ChTg(PI=8.9)는 pH가 9 미만일 때 및 LYZ(PI=11.35)는 pH가 12 미만일 때, 각각 밝은 이미지를 나타냈고, 반대로 BSA(PI=5.3)는 pH가 6 이상일 때, Hb(PI=6.8)는 pH가 7 이상일 때, ChTg(PI=8.9)는 pH가 9 이상일 때 및 LYZ(PI=11.35)는 pH가 12 이상일 때에는 어두운 이미지를 나타내었다.As can be seen from FIG. 8A, when pH is less than 6, Bt (PI = 5.3) shows that when pH is less than 6, Hb (PI = 6.8) ) Showed a bright image when the pH was less than 12, and that of BTA (PI = 5.3) was higher than that of Hb (PI = 6.8) Was 9 or more, and LYZ (PI = 11.35) showed a dark image when the pH was 12 or more.

도 8b에서는 BSA+Hb에서는 pH 7미만일 때, BSA+Hb+ChTg 는 pH 9미만일 때, BSA+Hb+ChTg+LYZ는 pH 12미만일 때 각각 밝은 이미지를 나타내었는데 이는 BSA+Hb에서는 Hb의 PI가 6.8로 높기 때문에 pH 7미만일 때, BSA+Hb+ChTg 는 ChTg의 PI가 8.9로 높기 때문에 pH 9미만일 때, BSA+Hb+ChTg+LYZ는 LYZ의 PI가 11.35로 높기 때문에 pH 12미만일 때, 밝은 이미지를 나타내었다. 반면에 BSA+Hb에서는 pH 7이상일 때, BSA+Hb+ChTg 는 pH 9이상일 때, BSA+Hb+ChTg+LYZ는 pH 12이상일 때 각각 어두운 이미지를 나타내었다. 결론적으로, 버퍼용액 온도가 PNIPAM의 저임계용액온도(LCST)보다 낮은 28℃일 때에는 단백질이 결합하지 않아서, 단백질 검출을 할 수 없었으나, 버퍼용액 온도가 LCST보다 높은 35℃일 때에는 각각의 단백질의 PI보다 낮은 pH일 때 검출가능하다는 것을 알 수 있다. 즉, 버퍼용액의 온도가 PNIPAM의 LCST보다 높을 때, PNIPAM의 체인이 뭉쳐져 있는 상태가 되고, PI보다 낮은 pH에서 단백질이 양전하를 띠면서 단백질 센서의 PNIPAM의 체인에 양전하를 띠는 단백질이 결합하여 물리적 힘으로 액정의 배향을 수평배향으로 변화시켜 밝은 이미지를 나타내었다.In FIG. 8b, BSA + Hb + ChTg + LYZ showed a bright image when the pH was less than 7, BSA + Hb + ChTg was below pH 9, and BSA + Hb + ChTg + LYZ was below pH 12, B7 + Hb + ChTg + LYZ, when the pH is less than pH 12, is high because the PI of LYZ is as high as 11.35 when the pH is less than 9 because the Bt + Hb + ChTg is high at 8.9 Image. On the other hand, in BSA + Hb, BSA + Hb + ChTg was above pH 9 and BSA + Hb + ChTg + LYZ was above pH 12. In conclusion, when the buffer solution temperature was 28 ° C lower than the low critical solution temperature (LCST) of PNIPAM, the protein was not bound and protein detection was not possible. However, when the buffer solution temperature was 35 ° C higher than LCST, Lt; RTI ID = 0.0 > PI. ≪ / RTI > That is, when the temperature of the buffer solution is higher than the LCST of the PNIPAM, the chains of the PNIPAM chain are in a bundled state. When the protein is positively charged at a pH lower than the PI, the positively charged protein binds to the PNIPAM chain of the protein sensor The orientation of the liquid crystal was changed to a horizontal orientation by physical force and a bright image was shown.

또한, 1 종 이상의 단백질을 포함할 때에는 버퍼용액 온도가 PNIPAM의 LCST보다 낮을 때에는 단백질이 결합하지 않아 단백질 검출을 할 수 없고, LCST보다 높을 때에는 1종 이상의 단백질 중에서 가장 높은 PI보다 낮은 pH에서 밝은 이미지를 나타낸다는 것을 알 수 있었다. In addition, when the buffer solution temperature is lower than the LCST of the PNIPAM, the protein can not be detected because the protein is not bound, and when the buffer solution temperature is higher than the LCST, Of the population.

실험예Experimental Example 5 5

실시예의 단백질 센서에 BSA(3.79uM, 1.9uM, 0.95uM, 0.47uM, 0.24uM, 0.12uM, 0.06uM, 0.03uM 및 0.015uM), Hb(17uM, 8.7uM, 4.4uM, 2.2uM, 0.55uM, 0.28uM, 0.14uM 및 0.07uM), ChTg(3.88uM, 1.95uM, 0.97uM, 0.48uM, 0.24uM, 0.12uM, 0.06uM, 0.03uM 및 0.015uM) 및 LYZ(9.77uM, 4.88uM, 2.44uM, 1.22uM, 0.61uM, 0.31uM, 0.15uM, 0.07uM 및 0.04uM)를 각각 따로 농도별로 투입하여 실험하였고, pH는 각각 상기 단백질 순차별로 5, 6, 8 및 11에서 온도는 35℃로 조정하여 편광이미지를 측정하였고, 그 결과는 도 9에 나타내었다. BSA (3.79 uM, 0.95 uM, 0.47 uM, 0.24 uM, 0.12 uM, 0.06 uM, 0.03 uM and 0.015 uM), Hb (17 uM, 8.7 uM, 4.4 uM, 2.2 uM, 0.55 uM 4.77 uM, 2.44 uM, 0.18 uM, 0.14 uM and 0.07 uM), ChTg (3.88 uM, 1.95 uM, 0.97 uM, 0.48 uM, 0.24 uM, 0.12 uM, 0.06 uM, 0.03 uM and 0.015 uM) and LYZ uM, 1.22 uM, 0.61 uM, 0.31 uM, 0.15 uM, 0.07 uM and 0.04 uM), respectively. The pH values were 5, 6, 8, And the polarization image was measured. The results are shown in FIG.

측정결과 BSA, Hb, ChTg 및 LYZ는 각각 0.95, 1.1, 0.12 및 0.07uM까지 관찰 할 수 있었다.BSA, Hb, ChTg and LYZ were observed to be 0.95, 1.1, 0.12 and 0.07uM, respectively.

실험예Experimental Example 6 6

실시예의 단백질 센서는 pH 7 및 35℃로 조정하고, 경북대 병원으로부터 제공받은 정상인의 소변과 단백뇨를 투입하였다.The protein sensor of the examples was adjusted to pH 7 and 35 ° C, and urine and proteinuria of normal persons supplied from Kyungpook University Hospital were injected.

단백뇨의 농도는 각각 7.531× 10-1 중량%, 1.8828× 10-3 중량%, 1.18× 10-4 중량%, 5.88× 10-5 중량% 및 2.94× 10-5 중량%를 사용하여 편광현미경으로 관찰하였고, 그 결과는 도 10에 나타내었다.The concentration of proteinuria was determined by a polarizing microscope using 7.531 × 10 -1 wt%, 1.8828 × 10 -3 wt%, 1.18 × 10 -4 wt%, 5.88 × 10 -5 wt% and 2.94 × 10 -5 wt% And the results are shown in Fig.

측정결과 도 10에서 알 수 있듯이, 정상인의 소변은 단백질 센서의 액정이 수직배향이더라도, 단백질이 존재하지 않아서, 어두운 이미지라는 것을 알 수 있다.  As can be seen from Fig. 10, it can be seen that the urine of the normal person is a dark image because the protein is not present even if the liquid crystal of the protein sensor is vertically aligned.

반면에 단백뇨를 투입한 단백질 센서는 밝은 이미지를 나타내었고, 단백뇨의 단백뇨의 농도가 5.88× 10-5 중량%이상일 때까지 밝은 이미지를 나타내었다.
On the other hand, the protein sensor with proteinuria showed a bright image and bright image until the proteinuria concentration of proteinuria was 5.88 × 10 -5 wt% or more.

결론적으로 본 발명의 단백질 센서는 PINPAM 체인과 항체 또는 엡타머와 같은 선택적 단백질 검출단위를 적용함으로써, 측정될 수 있다.
Consequently, the protein sensor of the present invention can be measured by applying a selective protein detection unit such as a PINPAM chain and an antibody or an amplimer.

100, 300 : 단백질 센서 101: 기재부 102 : 액정부
103, 200a, 200b : 센서부 301 : 본체부 302 : 유입부
303 : 배출부 304 : 유리기판 305 : 상대기판
306 : 실리콘 고무100, 300: Protein sensor 101: Base unit 102: Liquid part
103, 200a, 200b: sensor part 301: main body part 302: inflow part
303: discharging portion 304: glass substrate 305:
306: Silicone rubber

Claims (18)

소수성 물질층을 포함하는 기재부; 액정단량체를 포함하는 액정부; 및 액정공중합체를 포함하는 센서부;를 포함하며,
상기 액정공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체이며,
상기 센서부에 검출대상 단백질이 결합 시, 액정부의 액정단량체의 배향변화에 따른 복굴절 변화를 측정하여, 검출대상 단백질을 정량 및 정성 분석하고,
상기 정량 및 정성분석은 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은이미지를 나타내고, 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타내며,
상기 검출대상 단백질은 단백질 BSA이고,
단백질 센서의 pH가 2 ~ 5.3 및 온도가 32℃이상일 때,
편광현미경으로 측정 시,
BSA의 농도가 0.95uM 이상이면 밝은 이미지를 나타내고, BSA의 농도가 0.95uM 미만이면 어두운 이미지를 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질 센서;
[화학식 1]
Figure 112015017570730-pat00045

단, 상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000의 정수이고, m은 1 ~ 2000 정수이며, P는 1 ~ 50인 정수이고, R1 은 COOR5,, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph이고, R5는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기이고, R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이고, R3은
Figure 112015017570730-pat00046
또는
Figure 112015017570730-pat00047
이고, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기이고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 이고, R6은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이다.
A substrate portion including a hydrophobic material layer; A liquid containing a liquid crystal monomer; And a sensor portion including a liquid crystal copolymer,
The liquid crystal copolymer is a liquid crystal copolymer represented by the following formula (1)
When a protein to be detected is bound to the sensor unit, a change in the birefringence according to the orientation change of the liquid crystal monomer in the liquid crystal unit is measured to quantitatively and qualitatively analyze the protein to be detected,
The above quantitative and qualitative analysis shows a bright image at a pH lower than the isoelectric points (PI) of a protein to be detected, and at a pH higher than the isoelectric points (PI) of a protein to be detected, Image,
Wherein the protein to be detected is protein BSA,
When the pH of the protein sensor is 2 to 5.3 and the temperature is 32 ° C or higher,
When measured with a polarizing microscope,
A protein sensor that displays a bright image when the concentration of BSA is 0.95 uM or more, and a dark image when the concentration of BSA is less than 0.95 uM;
[Chemical Formula 1]
Figure 112015017570730-pat00045

R 1 is COOR 5 , -C (CH 3 ) 2 Ph, or -CH (CH 3 ) 2 Ph, wherein n is an integer of 1 to 2000, m is an integer of 1 to 2000, P is an integer of 1 to 50, (CH 3) Ph, and, R 5 is a hydrogen atom, a straight alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or having from 3 to 6 grinding alkyl group, R 2 is is a 6 to 10 carbon atoms in an aromatic hydrocarbon, R 3
Figure 112015017570730-pat00046
or
Figure 112015017570730-pat00047
R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 is -CN or -R 6 -CN, R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, An aromatic cyclic alkyl group or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 순차적으로 적층된 소수성 물질층을 포함하는 기재부; 액정단량체를 포함하는 액정부; 및 액정공중합체를 포함하는 센서부; 를 포함하고,
상기 액정공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체이며,
상기 센서부에 검출대상 단백질이 결합 시, 액정부의 액정단량체의 배향변화에 따른 복굴절 변화를 측정하여, 검출대상 단백질을 정량 및 정성 분석하고,
상기 정량 및 정성분석은 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은이미지를 나타내고, 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타내며,
상기 검출대상 단백질은 단백질 Hb이고,
단백질 센서의 pH가 2 ~ 6.8 및 온도가 32℃이상일 때,
편광현미경으로 측정 시,
Hb의 농도가 0.12uM 이상이면 밝은 이미지를 나타내고, Hb의 농도가 0.12uM 미만이면 어두운 이미지를 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질 센서;
[화학식 1]
Figure 112015017570730-pat00048

단, 상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000의 정수이고, m은 1 ~ 2000 정수이며, P는 1 ~ 50인 정수이고, R1 은 COOR5,, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph이고, R5는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기이고, R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이고, R3은
Figure 112015017570730-pat00049
또는
Figure 112015017570730-pat00050
이고, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기이고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 이고, R6은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이다.
A substrate portion including a sequentially layered hydrophobic material layer; A liquid containing a liquid crystal monomer; And a liquid crystal copolymer; Lt; / RTI >
The liquid crystal copolymer is a liquid crystal copolymer represented by the following formula (1)
When a protein to be detected is bound to the sensor unit, a change in the birefringence according to the orientation change of the liquid crystal monomer in the liquid crystal unit is measured to quantitatively and qualitatively analyze the protein to be detected,
The above quantitative and qualitative analysis shows a bright image at a pH lower than the isoelectric points (PI) of a protein to be detected, and at a pH higher than the isoelectric points (PI) of a protein to be detected, Image,
Wherein the protein to be detected is protein Hb,
When the pH of the protein sensor is 2 to 6.8 and the temperature is above 32 ° C,
When measured with a polarizing microscope,
A protein sensor that displays a bright image when the concentration of Hb is 0.12 uM or more and a dark image when the concentration of Hb is less than 0.12 uM;
[Chemical Formula 1]
Figure 112015017570730-pat00048

R 1 is COOR 5 , -C (CH 3 ) 2 Ph, or -CH (CH 3 ) 2 Ph, wherein n is an integer of 1 to 2000, m is an integer of 1 to 2000, P is an integer of 1 to 50, (CH 3) Ph, and, R 5 is a hydrogen atom, a straight alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or having from 3 to 6 grinding alkyl group, R 2 is is a 6 to 10 carbon atoms in an aromatic hydrocarbon, R 3
Figure 112015017570730-pat00049
or
Figure 112015017570730-pat00050
R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 is -CN or -R 6 -CN, R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, An aromatic cyclic alkyl group or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms.
순차적으로 적층된 소수성 물질층을 포함하는 기재부; 액정단량체를 포함하는 액정부; 및 액정공중합체를 포함하는 센서부; 를 포함하고,
상기 액정공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체이며,
상기 센서부에 검출대상 단백질이 결합 시, 액정부의 액정단량체의 배향변화에 따른 복굴절 변화를 측정하여, 검출대상 단백질을 정량 및 정성 분석하고,
상기 정량 및 정성분석은 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은이미지를 나타내고, 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타내며,
상기 검출대상 단백질은 단백질 ChTg(chymotrypsinogen)이고,
단백질 센서의 pH가 2 ~ 8.9 및 온도가 32℃이상일 때,
편광현미경으로 측정 시,
ChTg(chymotrypsinogen)의 농도가 0.07uM 이상이면 밝은 이미지를 나타내고, ChTg(chymotrypsinogen)의 농도가 0.07uM 미만이면 어두운 이미지를 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질 센서;
[화학식 1]
Figure 112015017570730-pat00051

단, 상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000의 정수이고, m은 1 ~ 2000 정수이며, P는 1 ~ 50인 정수이고, R1 은 COOR5,, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph이고, R5는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기이고, R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이고, R3은
Figure 112015017570730-pat00052
또는
Figure 112015017570730-pat00053
이고, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기이고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 이고, R6은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이다.
A substrate portion including a sequentially layered hydrophobic material layer; A liquid containing a liquid crystal monomer; And a liquid crystal copolymer; Lt; / RTI >
The liquid crystal copolymer is a liquid crystal copolymer represented by the following formula (1)
When a protein to be detected is bound to the sensor unit, a change in the birefringence according to the orientation change of the liquid crystal monomer in the liquid crystal unit is measured to quantitatively and qualitatively analyze the protein to be detected,
The above quantitative and qualitative analysis shows a bright image at a pH lower than the isoelectric points (PI) of a protein to be detected, and at a pH higher than the isoelectric points (PI) of a protein to be detected, Image,
Wherein the protein to be detected is a protein ChTg (chymotrypsinogen)
When the pH of the protein sensor is 2 to 8.9 and the temperature is 32 ° C or more,
When measured with a polarizing microscope,
A protein image exhibiting a bright image when the concentration of ChTg (chymotrypsinogen) is 0.07 uM or more, and a dark image when the concentration of ChTg (chymotrypsinogen) is less than 0.07 uM;
[Chemical Formula 1]
Figure 112015017570730-pat00051

R 1 is COOR 5 , -C (CH 3 ) 2 Ph, or -CH (CH 3 ) 2 Ph, wherein n is an integer of 1 to 2000, m is an integer of 1 to 2000, P is an integer of 1 to 50, (CH 3) Ph, and, R 5 is a hydrogen atom, a straight alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or having from 3 to 6 grinding alkyl group, R 2 is is a 6 to 10 carbon atoms in an aromatic hydrocarbon, R 3
Figure 112015017570730-pat00052
or
Figure 112015017570730-pat00053
R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 is -CN or -R 6 -CN, R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, An aromatic cyclic alkyl group or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms.
순차적으로 적층된 소수성 물질층을 포함하는 기재부; 액정단량체를 포함하는 액정부; 및 액정공중합체를 포함하는 센서부; 를 포함하고,
상기 액정공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체이며,
상기 센서부에 검출대상 단백질이 결합 시, 액정부의 액정단량체의 배향변화에 따른 복굴절 변화를 측정하여, 검출대상 단백질을 정량 및 정성 분석하고,
상기 정량 및 정성분석은 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은이미지를 나타내고, 검출대상 단백질의 등전점(Isoelectric points, PI)보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타내며,
상기 검출대상 단백질은 단백질 LYZ(lysozyme)이고,
단백질 센서의 pH가 2 ~ 11.4 및 온도가 32℃이상일 때,
편광현미경으로 측정 시,
LYZ(lysozyme)의 농도가 1.1uM 이상이면 밝은 이미지를 나타내고, LYZ(lysozyme)의 농도가 1.1uM 미만이면 어두운 이미지를 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질 센서;
[화학식 1]
Figure 112015017570730-pat00054

단, 상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000의 정수이고, m은 1 ~ 2000 정수이며, P는 1 ~ 50인 정수이고, R1 은 COOR5,, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph이고, R5는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기이고, R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이고, R3은
Figure 112015017570730-pat00055
또는
Figure 112015017570730-pat00056
이고, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기이고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 이고, R6은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이다.
A substrate portion including a sequentially layered hydrophobic material layer; A liquid containing a liquid crystal monomer; And a liquid crystal copolymer; Lt; / RTI >
The liquid crystal copolymer is a liquid crystal copolymer represented by the following formula (1)
When a protein to be detected is bound to the sensor unit, a change in the birefringence according to the orientation change of the liquid crystal monomer in the liquid crystal unit is measured to quantitatively and qualitatively analyze the protein to be detected,
The above quantitative and qualitative analysis shows a bright image at a pH lower than the isoelectric points (PI) of a protein to be detected, and at a pH higher than the isoelectric points (PI) of a protein to be detected, Image,
Wherein the protein to be detected is a protein LYZ (lysozyme)
When the pH of the protein sensor is 2 to 11.4 and the temperature is above 32 ° C,
When measured with a polarizing microscope,
A protein sensor that displays a bright image when the concentration of LYZ (lysozyme) is 1.1 uM or more, and a dark image when the concentration of LYZ (lysozyme) is less than 1.1 uM;
[Chemical Formula 1]
Figure 112015017570730-pat00054

R 1 is COOR 5 , -C (CH 3 ) 2 Ph, or -CH (CH 3 ) 2 Ph, wherein n is an integer of 1 to 2000, m is an integer of 1 to 2000, P is an integer of 1 to 50, (CH 3) Ph, and, R 5 is a hydrogen atom, a straight alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or having from 3 to 6 grinding alkyl group, R 2 is is a 6 to 10 carbon atoms in an aromatic hydrocarbon, R 3
Figure 112015017570730-pat00055
or
Figure 112015017570730-pat00056
R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 is -CN or -R 6 -CN, R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, An aromatic cyclic alkyl group or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms.
제1항, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소수성 물질층은 옥타에실디메틸(3-트리메톡시실리프로필)암모늄클로라이드 (octadecyldimethyl(3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, DMOAP) 및 옥타데실트리크로로실란(octadecyltrichlorosilanem, OTS) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 액정단량체는 TL205(cyclohexane-fluorinated biphenyls 와 fluorinated terphenyls의 혼합액), 4-옥실-4‘-시아노바이페닐(4'-n-octyl-4-cyano-biphenyl, 8CB), 및 4-시아노-4‘-펜틸바이페닐(4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 5CB) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 센서.
15. The method according to any one of claims 1 to 12,
The hydrophobic material layer may contain at least one selected from octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride (DMOAP) and octadecyltrichlorosilane (OTS). and,
The liquid crystal monomer is a mixture of TL 2 O 5 (a mixture of cyclohexane-fluorinated biphenyls and fluorinated terphenyls), 4'-n-octyl-4-cyano-biphenyl (4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 5CB). The protein sensor according to claim 1,
제1항, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정부에 브렌치드도데실벤젠설포네이트(branched dodecylbenzenesulfonate, BR-DBS), 리니어소듐도데실벤젠설포네이트(linear sodium dodecylbenzenesulfonate, L-DBS), 소듐도데칸설페이트(sodium dodecanesulfonate, LDS) 및 소듐도데실설페이트(Sodium dodecyl sulfate, SDS)중에서 선택되는 어느 하나 이상의 음이온 계면활성제를 더 포함하고,
상기 음이온 계면활성제는 상기 센서부의 액정공중합체 1중량부에 대하여 0.8 ~ 2중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 센서.
15. The method according to any one of claims 1 to 12,
The solution was added with branched dodecylbenzenesulfonate (BR-DBS), linear sodium dodecylbenzenesulfonate (L-DBS), sodium dodecanesulfonate (LDS) and sodium dodecylbenzenesulfonate Further comprising at least one anionic surfactant selected from sodium dodecyl sulfate (SDS)
Wherein the anionic surfactant comprises 0.8 to 2 parts by weight based on 1 part by weight of the liquid crystal copolymer of the sensor unit.
제1항, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
단백질을 포함하는 수용액을 포함하는 본체부;
상기 수용액의 유입을 위한 유입부; 및
상기 수용액의 배출을 위한 배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 센서.
15. The method according to any one of claims 1 to 12,
A body portion including an aqueous solution containing a protein;
An inlet for introducing the aqueous solution; And
And a discharge portion for discharging the aqueous solution.
제 17항에 있어서,
상기 수용액은 등전점(Isoelectric points, PI)이 다른 2종 이상의 단백질을 포함하고,
상기 수용액에 포함되어 있는 2종 이상의 단백질 중 가장 높은 단백질의 PI보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은이미지를 나타내고, 가장 높은 단백질의 PI보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타내는 것을 특징으로 하는 단백질 센서.18. The method of claim 17,
The aqueous solution contains two or more proteins having different isoelectric points (PI)
Characterized in that it exhibits a bright image at a pH lower than the PI of the highest protein among the two or more proteins contained in the aqueous solution and a dark image at the time of measuring a polarization microscope at a pH higher than the PI of the highest protein Protein sensor.
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Khan et al., Soft Matter, 2011, 7, p780-787(2010.11.08.) *
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