KR101575056B1 - 모세관을 이용한 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝 된 모세관의 마이크로 채널을 이용한 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 농축 소자는 마이크로 채널을 형성하는 모세관; 모세관의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝되어 형성된 이온 선택성 막; 및 모세관의 양 끝단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 마이크로 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)를 포함하며, 단백질 시료 중 획득하고자 하는 소정 단백질 입자들이 전위차가 형성된 상기 마이크로 채널을 통과하면서 이온 선택성 막 전단의 특정 영역에 농축되는 것을 특징으로 한다.

Description

모세관을 이용한 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법{PROTEIN PRECONCENTRATION DEVICE USING CAPILLARY AND FABRICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝 된 모세관의 마이크로 채널을 이용한 단백질 농축 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현대의학은 단순하게 수명을 연장하는 것이 아니라, 건강하게 오래 사는 건강수명의 연장을 실현하는 것을 목적으로 한다. 따라서 미래의학은 치료의학 중심이 아니라, 예방의학(Preventive Medicine), 예측의학(Predictive Medicine), 맞춤의학(Personalized Medicine)의 3P를 구현하는 것으로 패러다임이 변화하고 있다. 이를 구체적으로 실현하기 위해서는 질병의 조기발견 및 조기 치료 등이 매우 중요한 수단이 되고 있으며, 이를 위한 수단으로서 바이오마커(biomarker)에 대한 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다.
바이오마커는 정상이나 병적인 상태를 구분할 수 있거나 치료반응을 예측할 수 있고 객관적으로 측정할 수 있는 표지자를 말한다.
바이오마커에는 핵산 DNA, RNA(유전자), 단백질, 지방질, 대사물질 등과 그 패턴의 변화 등이 이용되고 있다. 즉, 당뇨병의 진단을 위한 혈중 포도당 같은 간단한 물질부터 글리벡의 치료 타겟인 만성골수성백혈병의 bcr-abl 유전자 융합 같은 유전자 등이 모두 바이오마커에 해당하며 임상에서 실제적으로 사용하는 바이오마커이다.
DNA(Deoxyribonucleic Acid)는 핵내에 존재하는 유전자 물질이며, 유전자는 생물체가 생성하는 단백질의 종류를 결정해주는 화학 정보가 저장된 곳이다. 인체를 구성하는 정보들은 DNA를 분석함으로써 파악할 수 있으며, 질병의 예방 및 치료를 위하여 다양한 DNA 분석 기법이 연구 개발 및 활용되고 있다. DNA를 이용하여 질병을 분석하기 위해서는 PCR(Polymerase Chain Reaction)이라는 유전자 증폭기술을 사용하고 있다. PCR은 DNA의 이중나선을 연속적으로 분리시켜 생긴 단일가닥을 새로운 이중나선을 만드는 원본으로 사용하기 위하여 열에 안정한 DNA 중합효소로 가열 및 냉각을 반복하는 것으로서, 우선 DNA에 열을 가하여 2개의 사슬로 나눈다. 이것에 '프라이머(primer)'라고 하는 짧은 DNA를 추가하여 냉각하면 프라이머가 DNA에 결합하게 된다. 이것에 DNA 폴리머라아제(Polymerase)라는 효소를 더하면 프라이머 부분이 출발점이 되어 DNA가 복제된다. 이 '가열 및 냉각'이라고 하는 1사이클로 DNA는 2배가 된다. 이것을 수십 회 반복하면 약 1시간에 DNA는 수십억 배로 불어난다.
단백질(protein)은 아미노산(amino acid)이라고 하는 비교적 단순한 분자들이 연결되어 만들어진 복잡한 분자로, 대체적으로 분자량이 매우 큰 편이다. 단백질을 이루고 있는 아미노산에는 약 20 종류가 있는데, 이 아미노산들이 화학결합을 통해 서로 연결되어 폴리펩티드(polypeptide)를 만든다. 이때 아미노산들의 결합을 펩티드결합이라 하며, 이러한 펩티드결합이 여러(poly-)개 존재한다는 뜻에서 폴리펩티드라 부른다. 넓은 의미에서 단백질도 폴리펩티드라 할 수 있으며, 일반적으로는 분자량이 비교적 작으면 폴리펩티드라 하고, 분자량이 매우 크면 단백질이라고 한다. 이와 같은 단백질은 생물체의 몸의 구성하는 대표적인 분자이며, 세포 내의 각종 화학반응의 촉매 역할과 면역(免疫)을 담당하는 물질이다. 단백질은 이처럼 생체를 구성하고 생체내의 반응 및 에너지 대사에 참여하는 매우 중요한 유기물이다.
상기와 같은 DNA 또는 단백질을 분석하여 암 또는 질병의 발연 및 진행정도를 파악할 수 있다. 특히 암 등의 난치병 조기진단과 치료를 위해서는 혈액 속에 들어 있는 단백질 중 정상세포가 암세포로 발전하는 초기 단계에서 미세한 변화를 보이는 지표 단백질을 찾아내는 혈액지문분석 기법이 알려져 있다.
혈액지문분석이란, 암의 유무에 따라 인체의 대사 물질들이 변화될 수 있다는데 착안하여, 암환자들의 혈액 내에 존재하는 대사 물질들의 질량분석데이터를 종합적으로 분석해 패턴의 변화추이를 통해 암 발생 여부를 진단하는 기법이다.
그러나 현재 소개되어 있는 단백질 분석을 위한 기술 및 소자들은 나노 기술을 이용함으로써 소자의 제작이 어렵고 비교적 고가이어서 보급화 되기 어려운 문제점이 있다. 또한, 단백질 분석 장치에 고감도의 센서가 필요하거나 적은 샘플로는 정확한 분석이 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 모세관에 선택적 이온투과가 가능한 물질을 패터닝하여 매우 간단하고 효율적으로 단백질을 농축할 수 있는 단백질 농축 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 마이크로 채널에 선택적 이온투과 막을 형성함으로써 나노 채널을 사용하지 않더라도 농축 효율이 우수한 단백질 농축 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 농축 소자 자체만으로 바이오 에세이가 가능하거나, 질량분석기(Mass Spec), ESI spray 등의 장비와 연결이 용이하여 확장성이 우수한 단백질 농축 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 각종 MEMS 센서 및 플루이딕 센서 등에 단백질 농축 플러그 공급이 가능한 단백질 농축 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 농축 소자는 마이크로 채널을 형성하는 모세관; 상기 모세관의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝되어 형성된 이온 선택성 막; 및 상기 모세관의 양 끝단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 마이크로 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)를 포함하며, 상기 단백질 시료 중 획득하고자 하는 소정 단백질 입자들이 전위차가 형성된 상기 마이크로 채널을 통과하면서 상기 이온 선택성 막 전단의 특정 영역에 농축되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 선택적 이온 투과가 가능한 물질은 나피온(nafion)인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는 상기 모세관의 일측단을 선택적 이온 투과가 가능한 물질 용액에 디핑(dipping)하고, 상기 모세관을 소정 온도에서 가열함으로써 상기 이온 선택성 막이 상기 모세관의 전단부 내부 및 외부 표면에 패터닝 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는 상기 모세관 일측단으로부터 중앙부로 상기 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 포함된 주사기의 니들(needle)을 삽입하여 상기 선택적 이온 투과가 가능한 물질을 주입하고, 상기 모세관을 소정 온도에서 가열함으로써 상기 이온 선택성 막이 상기 모세관 중앙부 내부 표면에 패터닝 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 모세관에 선택적 이온투과가 가능한 물질을 패터닝함으로써 나노 채널을 사용하지 않더라도 단백질 농축 효율이 매우 우수한 단백질 농축 소자가 제공되는 효과가 있다.
또한, 범용의 모세관을 사용함으로써 소자의 제작이 매우 용이하며 소자의 확장성이 우수하고 활용범위가 매우 넓은 효과가 있다.
또한, 농축 소자 자체만으로 바이오 에세이가 가능하거나, 질량분석기(Mass Spec), ESI spray 등의 장비와 연결이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 단백질 농축 소자는 마이크로 채널을 형성하는 모세관(10), 상기 모세관의 중앙부 내부 표면에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝되어 형성된 이온 선택성 막(20) 및 상기 모세관의 양 끝단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 마이크로 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40)를 포함한다.
본 실시예에서는 상용화되어 있는 마이크로 채널 크기의 모세관에 선택적 이온 투과가 가능한 물질을 표면 패터닝함으로써 나노채널 소자를 사용하지 않더라도 나노채널과 동일한 성능 및 효과를 낼 수 있도록 모세관을 재구성하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서 선택적 이온 투과가 가능한 물질로 나피온(nafion)을 사용하였으나 polystyrene sulfonate (PSS), polyallylamine hydrochloride (PAH) 등의 고분자 전해질(polyelectrolyte)을 적용할 수도 있으며, 본 발명에서는 이에 한정되지 아니하며 선택적으로 이온 투과가 가능한 물질이라면 어떠한 것을 적용하더라도 무방하다.
우선 모세관의 양단에 전압을 가함으로써 발생되는 단백질의 거동 및 이동에 대해서 설명한다.
모세관에 혈액 샘플이 투입되면 모세관의 표면과 혈액 유체가 접촉되어 둘 사이에 서로 다른 성질의 유도 전하가 발생한다. 이와 같이 유체 내에 발생한 유도 전하들이 존재하는 특정한 층을 전기 이중층(EDL: Electric Double Layer)이라고 한다. 이때 모세관으로 전기장을 걸어주면, 유체내에 존재하는 이온들이 이온들의 전기적 성질과 반대인 전극쪽으로 이끌리게 된다. 이와 같이 이온들이 전기적 성질에 따라서 모세관 내에서 움직이면서 점성력에 의해 유체 입자들을 같이 이끌고 가게 된다. 따라서 전체적인 유체의 유동이 발생하게 되며, 이와 같은 유체의 이동현상을 전기삼투(EOF: electro-osmosis flow)라고 하고, 이온의 움직임을 전기영동(EP: electrophoresis) 이라 한다.
상기와 같은, 모세관 전기영동(Capillary electrophoresis) 및 전기삼투(electro-osmosis)는 모세관을 물질 분리용 채널로 사용하는 것으로서, 효율적으로 물질을 분리할 수 있는 실리카로 내벽이 이루어져 있는 작은 모세관에 전압을 양쪽 끝단에 걸어주면, 전압이 가해진 모세관을 따라 물질이 이동하면서 그 물질 고유의 성질에 따라서 이동 속도가 달라져서 분리를 하는 방법이다. 분석 시간이 10분 이내로 비교적 빠르며, 분리능이 높고 시료의 소모량이 적으며, 아미노산, chiral 화화물, 비타민, 무기 이온, DNA, 단백질, 탄수화물 등 그 응용 범위가 넓다. 또 외부 검출 셀 없이 모세관(capillary)상에서 검출이 가능하며 시료의 전처리 과정이 필요 없다는 장점이 있다. 또한 HPLC 및 타 분리 기술과의 상호 호환성이 크다.
이하에서는 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 단백질 농축소자의 제조 과정을 설명한다.
도 1a는 본 실시예에서 사용되는 모세관의 단면을 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 모세관(10)은 내경이 100μm 이하이며, 바람직하게는 20μm 내지 80μm 정도로서 마이크로 단위의 채널로 구성된다.
모세관(10) 내부의 중앙부에 필터 역할을 하는 이온 선택성 막을 형성하기 위하여 도 1b에 도시된 바와 같이, 주사기의 니들(80)을 삽입하여 나피온과 같은 선택적 이온 투과가 가능한 물질(21)을 주입한다.
이후, 선택적 이온 투과가 가능한 물질(21)이 주입된 모세관(10)을 대략 80℃ 정도에서 가열하여 도 1c와 같이 이온 선택성 막(20)이 모세관(10) 중앙부 내부 표면에 패터닝 형성되도록 한다.
상기 이온 선택성 막(20)은 양성자(proton)를 선택하여 투과시키는 일종의 나노 필터의 역할을 수행한다. 예를 들면, 이온 선택성 막(20)이 나피온(nafion)인 경우 나피온의 화학 구조 중 SO3- 로 인해서 H+ 이온이 호핑(hopping) 및 vehicle mechanism에 의하여 선택적으로 빠르게 투과되도록 한다. 따라서, 상기 이온 선택성 막(20)은 나노채널의 역할을 수행하며, 나노채널의 양전극을 향한 전단부에 분석하고자 하는 단백질 물질들을 매우 빠른 시간에 효율적으로 농축할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1c와 같이 나노채널이 구성된 모세관(10)의 양 끝단에, 각각 양전극과 음전극이 연결되어 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40)를 연결한다. 상기 레저버(30, 40)는 와이어를 통해서 전원을 공급하는 외부 전원(50)과 연결된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 레저버(30, 40) 에는 외부 전원과 연결될 수 있도록 박막전극이 구비될 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 2와 같은 모세관 전기영동은 샘플 성분들을 분리하기 위해 분자의 전기영동 특성 및/또는 작은 모세관 내 샘플의 전기삼투성 유동을 활용하는 기법이다.
본 실시예에 따른, 내경이 100㎛ 이하인 실리카 모세관(10)은 전해질을 함유하는 버퍼 용액으로 채워진다. 모세관(10)의 각 단부는 버퍼 전해질을 수용하는 분리된 유체 저장조인 레저버(30, 40) 내에 위치한다.
상기 레저버 중 하나(30)에 제1 포텐셜 전압이 놓이고, 다른 레저버(40)에 제2 포텐셜 전압이 놓인다. 따라서, 단백질 시료에서 포지티브로 하전된 입자 및 네거티브로 하전된 입자들은, 레저버(30, 40)에 인가된 두 포텐셜 전압에 의해 형성된 전장의 영향을 받아 모세관(10)을 통해 각각 반대 방향으로 이동하게 된다. 이때, 유체의 각 성분의 전기삼투성 유동과 전기영동형 이동도(mobility)는 각 유체 성분에 대한 전반적 이동을 결정한다. 즉, 유체의 이동도는 전기삼투성 및 전기영동성 이동도의 합이며, 유체의 속도는 전기삼투성 및 전기영동성 속도의 합이다.
한편, 모세관(10)의 중앙부에 설치된 이온 선택성 막(20)은 나노채널의 역할을 수행하여 특정 이온들을 선택적으로 매우 빠르게 투과시키고 분석하고자 하는 대상 단백질 물질들을 매우 빠른 시간에 특정 위치에 효율적으로 농축시킬 수 있다.
또한 도시된 바와 같이, 모세관(10) 특정 영역에 직접 분석 대상 단백질 입자들을 농축하고 농축영역에 플러그(60)를 설치하여 각종 MEMS 센서 또는 플루이딕 센서 등에 농축 플러그를 공급함으로써, 농축된 시료를 감지하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예에 따른 단백질 농축 소자는 질량분석기 또는 ESI Spray 등과 연결이 용이하여 다양한 분석장비와 자유롭게 연동할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 제조 방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 단백질 농축 소자는 마이크로 채널을 형성하는 모세관(10), 상기 모세관의 전단부 내부 및 외부 표면에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝되어 형성된 이온 선택성 막(22) 및 상기 모세관(11)의 양 끝단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 마이크로 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40)를 포함한다.
본 실시예는 앞서 살펴본 제1 실시예와 마찬가지로 상용화되어 있는 마이크로 채널 크기의 모세관에 선택적 이온 투과가 가능한 물질을 표면 패터닝함으로써 나노채널 소자를 사용하지 않더라도 나노채널과 동일한 성능 및 효과를 낼 수 있도록 모세관을 재구성하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서도 선택적 이온 투과가 가능한 물질로 나피온(nafion)을 사용하였으나 polystyrene sulfonate (PSS), polyallylamine hydrochloride (PAH) 등의 고분자 전해질(polyelectrolyte)을 적용할 수도 있으며, 본 발명에서는 이에 한정되지 아니하며 선택적으로 이온 투과가 가능한 물질이라면 어떠한 것을 적용하더라도 무방하다.
도 3a는 본 실시예에서 사용되는 모세관의 단면을 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 모세관(11)은 내경이 100μm 이하이며, 바람직하게는 20μm 내지 80μm 정도로서 마이크로 단위의 채널로 구성된다.
모세관(11) 일단부에는 필터 역할을 하는 이온 선택성 막을 형성하기 위하여 도 3a에 도시된 바와 같이, 모세관(11) 일측단을 선택적 이온 투과가 가능한 물질 용액에 디핑(dipping)한다. 도시된 바와 같이 나피온 용액이 담긴 수조(90)에 모세관(11)의 일측단을 적당히 담그면, 모세관 현상으로 인하여 관 속의 액면이 관 밖의 액면보다 높아지게 된다.
이후 수조(90)에서 모세관(11)을 꺼내어 선택적 이온 투과가 가능한 물질(21)이 표면에 유착된 모세관(11)을 대략 80℃ 정도에서 가열하여 도 3b와 같이 이온 선택성 막(22)이 모세관(11) 일단부 내부 및 외부 표면에 패터닝 형성되도록 한다.
이때, 앞서 설명한 모세관 현상으로 인하여 모세관(11)의 내부 표면에 형성된 이온 선택성 막(22)이 모세관(11) 외부 표면에 형성된 이온 선택성 막(22)과 비교하여 높이가 더 높게 패턴이 형성된다. 또한, 앞서 살펴본 제1 실시예와 달리 제2 실시예에서는 모세관(11)의 내부 및 외부 표면에 모두 이온 선택성 막(22)이 형성된다.
상기 이온 선택성 막(22)은 양성자(proton)를 선택하여 투과시키는 일종의 나노 필터의 역할을 수행한다. 예를 들면, 이온 선택성 막(21)이 나피온(nafion)인 경우 나피온의 화학 구조 중 SO3- 로 인해서 분석 대상 물질 중 H+ 이온이 호핑(hopping) 및 vehicle mechanism에 의하여 선택적으로 빠르게 투과되도록 한다. 따라서, 상기 이온 선택성 막(22)은 나노채널의 역할을 수행하며, 나노채널의 양전극을 향한 전단부에 분석하고자 하는 단백질 물질들을 매우 빠른 시간에 효율적으로 농축할 수 있게 된다.
한편, 본 실시예에서는 도 3b와 같이 형성된 모세관 자체만으로 direct assay가 가능한 것을 특징으로 한다.
즉, 도 3c에 도시된 바와 같이, 이온 선택성 막(22)이 형성된 모세관(11)을 혈액 시료에 담그면, 혈액 시료에 포함된 항체(antibody)가 모세관(11)의 이온 선택성 막(22)을 통해서 도 3d에 도시된 바와 같이 특정영역에 농축된다. 이를 통해서 항원-항체 반응을 분석하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단백질 농축 소자의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3b와 같이 나노채널이 구성된 모세관(11)의 양 끝단에, 각각 양전극과 음전극이 연결되어 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)(30, 40)를 연결한다. 상기 레저버(30, 40)는 와이어를 통해서 전원을 공급하는 외부 전원(50)과 연결된다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 4와 같은 모세관 전기영동은 샘플 성분들을 분리하기 위해 분자의 전기영동 특성 및/또는 작은 모세관 내 샘플의 전기삼투성 유동을 활용하는 기법이다.
본 실시예에 따른, 내경이 100μm 이하인 실리카 모세관(11)은 전해질을 함유하는 버퍼 용액으로 채워진다. 모세관(11)의 각 단부는 버퍼 전해질을 수용하는 분리된 유체 저장조인 레저버(30, 40) 내에 위치한다.
상기 레저버 중 하나(30)에 제1 포텐셜 전압이 놓이고, 다른 레저버(40)에 제2 포텐셜 전압이 놓인다. 따라서, 단백질 시료에서 포지티브로 하전된 입자 및 네거티브로 하전된 입자들은, 레저버(30, 40)에 인가된 두 포텐셜 전압에 의해 형성된 전장의 영향을 받아 모세관(11)을 통해 각각 반대 방향으로 이동하게 된다. 이때, 유체의 각 성분의 전기삼투성 유동과 전기영동형 이동도(mobility)는 각 유체 성분에 대한 전반적 이동을 결정한다. 즉, 유체의 이동도는 전기삼투성 및 전기영동성 이동도의 합이며, 유체의 속도는 전기삼투성 및 전기영동성 속도의 합이다.
한편, 모세관(11)의 종단부에 설치된 이온 선택성 막(22)은 나노채널의 역할을 수행하여 특정 이온들을 선택적으로 매우 빠르게 투과시키고 분석하고자 하는 대상 단백질 물질들을 매우 빠른 시간에 특정 위치에 효율적으로 농축시킬 수 있다.
또한 도시된 바와 같이, 모세관(11) 특정 영역에 직접 분석 대상 단백질 입자들을 농축하고 농축영역에 플러그(60)를 설치하여 각종 MEMS 센서 또는 플루이딕 센서 등에 농축 플러그를 공급함으로써, 농축된 시료를 감지하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예에 따른 단백질 농축 소자는 질량분석기 또는 ESI Spray 등과 연결이 용이하여 다양한 분석장비와 자유롭게 연동할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
10, 11: 모세관 20, 22: 이온 선택성 막
30, 40: 레저버(reservoir) 21: 선택적 이온 투과가 가능한 물질
50: 외부전원 60: 플러그
80: 주사기 니들 90: 수조

Claims (7)

  1. 마이크로 채널을 형성하는 모세관;
    상기 모세관의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝되어 형성된 이온 선택성 막; 및
    상기 모세관의 양 끝단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 마이크로 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)를 포함하며,
    상기 모세관의 일측단을 선택적 이온 투과가 가능한 물질 용액에 디핑(dipping)하고, 상기 모세관을 소정 온도에서 가열함으로써 상기 이온 선택성 막이 상기 모세관의 전단부 내부 및 외부 표면에 패터닝 형성되고,
    상기 단백질 시료 중 획득하고자 하는 소정 단백질 입자들이 전위차가 형성된 상기 마이크로 채널을 통과하면서 상기 이온 선택성 막 전단의 특정 영역에 농축되는 것을 특징으로 하는 단백질 농축 소자.
  2. 마이크로 채널을 형성하는 모세관;
    상기 모세관의 소정 위치에 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 패터닝되어 형성된 이온 선택성 막; 및
    상기 모세관의 양 끝단에 형성되며 각각 양전극과 음전극이 연결되어 상기 마이크로 채널 양단에 전위차가 발생될 수 있는 단백질 시료 레저버(reservoir)를 포함하며,
    상기 모세관 일측단으로부터 중앙부로 상기 선택적 이온 투과가 가능한 물질이 포함된 주사기의 니들(needle)을 삽입하여 상기 선택적 이온 투과가 가능한 물질을 주입하고, 상기 모세관을 소정 온도에서 가열함으로써 상기 이온 선택성 막이 상기 모세관 중앙부 내부 표면에 패터닝 형성되고,
    상기 단백질 시료 중 획득하고자 하는 소정 단백질 입자들이 전위차가 형성된 상기 마이크로 채널을 통과하면서 상기 이온 선택성 막 전단의 특정 영역에 농축되는 것을 특징으로 하는 단백질 농축 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선택적 이온 투과가 가능한 물질은 나피온(nafion)인 것을 특징으로 하는 단백질 농축 소자.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모세관은 내경이 100μm 이하인 것을 특징으로 하는 단백질 농축 소자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모세관을 80℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 단백질 농축 소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모세관에 형성된 상기 이온 선택성 막 주변영역에는 센서에 공급할 수 있는 플러그가 설치되어 농축된 단백질을 상기 센서를 통해서 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 단백질 농축 소자.
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