KR102089396B1 - 반도체 기반 바이오센서 내 초박막 활성층의 표면 개질방법 - Google Patents
반도체 기반 바이오센서 내 초박막 활성층의 표면 개질방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 반도체 기반 바이오센서 내 활성층의 표면 개질 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 반도체 기반 바이오센서의 초박막 활성층 상에 링커분자를 증착하여 카르복실기(-COOH)를 가지는 자기조립단분자층(self-assembled monolayer)을 형성시키는 단계; 및 상기 자기조립단분자층에 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodiinide) 커플링제를 반응시켜 아민기(-NH2)를 가지는 바이오리셉터를 결합시키는 단계;를 포함하는 반도체 기반 바이오물질 탐지용 바이오센서 내 활성층의 표면 개질 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 반도체 기반 바이오물질 탐지용 바이오센서의 초박박 활성층의 표면 개질방법에 관한 것이다.
초박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이용한 바이오센서에서 바이오물질의 선택적 결합을 담당하는 바이오리셉터 물질은 보통 TFT 구조에서 활성층(active layer) 표면에 흡착시킨다. 다양한 활성 중에 ZnO는 가장 널리 쓰이며, 기본적인 물질이다. InGaZnO와 같이 ZnO를 포함하는 다른 활성층들도 개발되어 있다.
따라서, 활성층(ZnO)에 바이오리셉터를 결합하는 검지층의 제조방법이 개발되었다[특허문헌 1].
활성층 표면을 이용하는 반도체 기반의 바이오센서는 바이오물질을 선택적으로 표면에 흡착시켜 신호화하는 과정을 통해 그 기능을 수행한다. 특히, 반도체 물질인 활성층의 두께가 얇을수록 더 높은 신호의 크기를 가지므로, 초박막의 활성층은 미량의 바이오물질을 검지하는데 유리하다. 즉, 초박막의 활성층은 반도체 기반의 바이오센서로 이용하기 유용하고 두께가 얇을수록 민감도가 높아 극소량의 바이오물질을 센싱하기에 적합하다. 이러한 바이오센서의 제조 시 초박막의 활성층 표면에 특정 바이오물질만을 흡착하는 물질을 부착하여야 한다. 이를 위한 다양한 지지층 물질(활성층 표면과 바이오물질을 바이오리셉터에 흡착될 수 있도록 연결하는 물질, 즉 링커 분자) 또는 지지층 물질과 결합하는 바이오물질들(단분자, 항원, 항체, 압타머 등)이 개발되어 왔다. 그러나, 기존에는 비교적 두꺼운 활성층에서만(50nm 이상) 그 실효성을 보였으며, 실제 30nm 미만의 두께는 가지는 활성층에서는 기존의 방법에 의해 활성 등의 손상되는 결과를 보였다.
초박막의 활성층은 일반적인 활성층과 달리 얇은 두께로 인해 표면 개질 시 에칭 및 손상이 많아 일반적인 방법이 아닌 다른 방법이 필요한 실정이다.
이에, 본 발명자들은 50 nm 미만의 초박막 활성층을 손상 없이 표면 개질할 수 있는 방법, 이러한 개질방법으로 형성된 검지부를 포함하는 바이오센서를 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodiinide) 커플링제를 이용하여 반도체 기반 바이오센서 내 초박막 활성층의 표면 개질 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 개질방법으로 형성된 검지부를 포함하는 바이오센서 및 이의 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명은
반도체 기반 바이오센서의 초박막 활성층 상에 링커분자를 증착하여 카르복실기(-COOH)를 가지는 자기조립단분자층(self-assembled monolayer)을 형성시키는 단계; 및
상기 자기조립단분자층에 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodiinide) 커플링제를 반응시켜 아민기(-NH2)를 가지는 바이오리셉터를 결합시키는 단계;
를 포함하는 반도체 기반 바이오물질 탐지용 바이오센서 내 활성층의 표면 개질 방법을 제공한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로, 본 발명은
초박막 활성층을 포함하는 반도체 기반 바이오센서에 있어서,
상기 초박막 활성층 상에
형성되어 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodiinide) 커플링제에 의해 검지부의 바이오리셉터와 아마이드 결합이 가능한 링커분자를 포함하는 자기조립단일분자층 및
상기 자기조립단일분자층에 바이오물질과 결합하는 바이오리셉터가 고정된 검지부를 포함하는 반도체 기반 바이오센서를 제공한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로, 본 발명은
초박막 활성층을 포함하는 반도체 기반 바이오센서의 제조방법에 있어서,
상기 초박막 활성층 상에 링커분자를 증착하여 카르복실기(-COOH)를 가지는 자기조립단분자층(self-assembled monolayer)을 형성시키는 단계; 및
상기 자기조립단분자층에 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodiinide) 커플링제를 반응시켜 아민기(-NH2)를 가지는 바이오리셉터를 결합시켜 검지부를 형성시키는 단계;
를 포함하는 반도체 기반 바이오물질 탐지용 바이오센서의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 반도체 기반의 바이오센서 내 초박막 활성층을 손상 없이 표면 개질화하는 방법에 관한 것이다. 이를 초박막 활성층을 가지는 반도체 기반의 바이오센서에 적용함으로써 민감도가 향상되어 극소량의 바이오물질을 센싱하기에 매우 유용하리라 기대된다.
도 1은 TFT 구조의 바이오센서 단위소자를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 TFT 구조의 바이오센서용 초박막 활성층 상에 바이오리셉터(바이오틴 등)를 결합시켜 활성층 표면을 개질시키는 반응을 나타낸 것이다.
도 3은 비교예에 따른 TFT 구조의 바이오센서용 초박막 활성층 상에 바이오리셉터를 결합시켜 활성층 표면을 개질시키는 반응을 나타낸 것이다.
도 4는 30 nm 두께의 활성층(ZnO)이 증착된 Si 웨이퍼를 DCC 커플링제와 DMAP의 혼합 용액에 주어진 시간 동안 침지한 후 표면의 변화를 확인한 것이다.
도 5는 30 nm 두께의 활성층(ZnO)이 증착된 Si 웨이퍼를 EDC 커플링제와 NHS의 혼합 용액에 주어진 시간 동안 침지한 후 표면의 변화를 확인한 것이다.
도 6은 30 nm 두께의 활성층(ZnO) 및 바이오센서를 위한 검지부 제조의 각 단계별 공정에 따른 ZnO층의 표면 변화를 나타낸 것이다.
도 7은 금 나노입자가 결합된 바이오물질(스트렙타비딘)을 이용하여 실시예 1의 검지부의 흡착능을 확인한 것이다.
도 8은 금 나노입자가 결합된 스트렙타비딘을 이용하여 비교예 1의 검지부의 흡착능을 확인한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 TFT 구조의 바이오센서용 초박막 활성층 상에 바이오리셉터(바이오틴 등)를 결합시켜 활성층 표면을 개질시키는 반응을 나타낸 것이다.
도 3은 비교예에 따른 TFT 구조의 바이오센서용 초박막 활성층 상에 바이오리셉터를 결합시켜 활성층 표면을 개질시키는 반응을 나타낸 것이다.
도 4는 30 nm 두께의 활성층(ZnO)이 증착된 Si 웨이퍼를 DCC 커플링제와 DMAP의 혼합 용액에 주어진 시간 동안 침지한 후 표면의 변화를 확인한 것이다.
도 5는 30 nm 두께의 활성층(ZnO)이 증착된 Si 웨이퍼를 EDC 커플링제와 NHS의 혼합 용액에 주어진 시간 동안 침지한 후 표면의 변화를 확인한 것이다.
도 6은 30 nm 두께의 활성층(ZnO) 및 바이오센서를 위한 검지부 제조의 각 단계별 공정에 따른 ZnO층의 표면 변화를 나타낸 것이다.
도 7은 금 나노입자가 결합된 바이오물질(스트렙타비딘)을 이용하여 실시예 1의 검지부의 흡착능을 확인한 것이다.
도 8은 금 나노입자가 결합된 스트렙타비딘을 이용하여 비교예 1의 검지부의 흡착능을 확인한 것이다.
본 발명은
반도체 기반 바이오센서의 초박막 활성층 상에 링커분자를 증착하여 카르복실기(-COOH)를 가지는 자기조립단분자층(self-assembled monolayer)을 형성시키는 단계; 및
상기 자기조립단분자층에 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodiinide) 커플링제를 반응시켜 아민기(-NH2)를 가지는 바이오리셉터를 결합시키는 단계;
를 포함하는 반도체 기반 바이오물질 탐지용 바이오센서 내 활성층의 표면 개질 방법에 관한 것이다.
상기 반도체 기반 바이오센서는 TFT(Thin film transistor) 바이오센서를 포함한다.
상기 초박막 활성층은 5 nm 내지 50 nm 미만의 매우 얇은 두께를 가지는 TFT 구조의 바이오물질 탐지용 바이오센서 내 활성층을 의미하며, 상기 활성층은 금속산화물층일 수 있다.
상기 금속산화물은 ZnO, IGZO, SiO 및 IZO로 이루어진 군에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "링커분자"는 반도체 기반 바이오물질 탐지를 위한 바이오센서 내 초박막 활성층 표면과 바이오리셉터가 흡착될 수 있도록 하는 물질을 의미하며, 상기 링커분자는 링커분자는 금속 산화물에 흡착할 수 있는 인산기(phosphorate group), 카테콜(cathecol), 카르복실기(-COOH), 머캅토기(-SH) 및 실란기로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능기를 한 쪽 끝단에 가지고, 반대편 끝단에는 카르복실기를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 링커분자는 PHA(Phospheric hexadecanoic acid) 또는 MUA(Mercaptoundecanoic acid)일 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "자기조립단분자층(self-assembled monolayer, SAM)"은 반도체 기반의 바이오센서 내 초박막 활성층 상에 바이오리셉터를 고정시키기 위한 링커분자가 자기조립되어 조밀하게 층을 형성한 것을 의미하며, 이러한 자기조립단분자층을 형성하기 위하여 기상증착법, 분자층증착법(Molecular layer desposition), 침지법 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "바이오센서"는 바이오물질을 탐지하기 위해 장치를 의미한다.
본 발명에서 사용된 용어 "바이오리셉터"는 센싱하고자 하는 타겟물질(바이오물질)을 탐지하기 위한 생체분자를 의미하며, 구체적으로 단분자, 단백질(예, 바이오틴 등), 압타머, 항원, 항체, DNA 또는 RNA일 수 있다.
상기 바이오리셉터는 타켓하는 바이오물질과의 항원-항체 반응을 통해 전기저항의 변화 또는 전류(current), 임계 전압(threshold voltage) 등의 전기적 변화를 감지하여 바이오센서로 작용할 수 있도록 한다.
상기 바이오물질은 검지하고자 하는 타겟물질로, 생체 안에서 생체 현상에 영향을 주어, 생체 내에 생성, 소멸, 또는 변환되는 모든 물질을 의미하며, 이 물질들의 양의 변화, 구조의 변화를 통해 질병 유무, 진행 단계를 예측할 수 있다. 구체적으로 항원, 항체, 단백질(예, 스트렙타비딘 등), DNA 또는 RNA일 수 있다.
본 발명은 링커분자를 이용하여 카르복실기를 갖는 자기조립단분자층을 형성시킨 다음, SAM에 DCC 커플링제를 반응시켜 아민기(-NH2)를 가지는 바이오리셉터를 결합시켜 반도체 기반 바이오센서 내 초박막 활성층의 표면을 개질시킨다.
이렇게 개질된 초박막 활성층은 표면에 손상이 전혀 발생되지 않으며, 바이오리셉터도 보다 잘 흡착하여 적은 양의 바이오물질로도 센싱이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 개질방법으로 형성된 검지부를 포함하는 바이오센서를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오센서용 단위 소자를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 반도체 기반 TFT 구조의 바이오센서 단위소자를 나타내는 개략 단면도이다.
반도체 기반 TFT 구조의 바이오센서는 기판(110)과, 기판(110) 상에 마련된 절연층(120), 상기 절연층(120) 상에 마련된 게이트(130) 전극과, 게이트 전극(130) 상에 마련된 절연층(140)과, 상기 절연층(140) 상에 각각 마련된 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)과, 소스 전극과 드레인 전극 사이에 마련된 초박막 활성층(170)을 포함하는 바이오센서용 단위 소자(100)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 바이오센서용 단위 소자(100)는 기판(110), 게이트 전극(130), 절연층(120, 140), 소스 전극(150), 드레인 전극(160), 초박막 활성층(170)을 포함한다.
본 발명에 따른 바이오센서는 상기 초박막 활성층이 상기 표면 개질방법으로 형성된 검지부를 포함한다.
본 발명에서 사용된 용어 "검지부"는 반도체 기반 바이오센서 내 바이오물질(타겟 물질)을 검지할 수 있는 영역으로, 활성층 표면에 결합된 링커분자의 자기조립단분자막, 바이오리셉터를 포함하는 부분을 의미한다.
본 발명에 따른 바이오센서의 일 구현예로서,
상기 초박막 활성층 상에 형성되어 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodimide) 커플링제에 의해 검지부의 바이오리셉터와 아마이드 결합이 가능한 링커분자를 포함하는 자기조립단일분자층 및
상기 자기조립단일분자층에 바이오물질과 결합하는 바이오리셉터가 고정된 검지부를 포함할 수 있다.
상기에서 활성층 개질방법과 관련하여 기술한 모든 내용이 바이오센서에 그대로 적용 또는 준용될 수 있다.
상기 바이오센서용 단위 소자(100)는 단백질의 유무, 변성 여부, 단백질 농도의 변화를 전기적 신호로 변화시켜 측정하는 전계효과 박막 트랜지스터일 수 있다.
구체적으로, 반도체의 활성층에 전하를 띄는 바이오물질이 결합되면 반도체 상의 전기장의 변화를 주어 결합 자체 및 결합한 양에 따라 전기적인 신호가 변화한다. 이를 이용하여 전기적 신호를 읽고 바이오물질의 여부 또는 농도의 변화를 확인할 수 있다.
상기 기판(110)은 유리 기판이나 플라스틱 기판이 사용될 수 있으며, 바이오센서용 소자(100)에 적용되는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 바이오센서용 소자(100)의 각 구성요소의 배치 등은 종래 바이오센서용 소자(100)에서 적용되는 것이면 특별히 제한되지 않는다.
또한, 상기 절연층(120, 140)은, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, HfO2, 또는 SiNx 등으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 게이트 전극(130)은, 금속으로 형성될 수 있고, 예를 들어 Cr, Mo, Al, Cr/Au, Ag, Cu, 및 Pt으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
또한, 상기 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)은, 각각 금속으로 형성될 수 있고, 예를 들어 Cr, Ti/Au, Mo, Al, Ag, Cu, Pt 및 W로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 초박막 활성층은 5 nm 내지 50 nm 미만(바람직하게는 10~40 nm)의 매우 얇은 두께를 가지는 TFT 구조의 바이오물질 탐지용 바이오센서 내 활성층을 의미하며, 상기 활성층은 금속산화물층일 수 있다. 상기 금속산화물은 ZnO, IGZO, SiO 및 IZO로 이루어진 군에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예로서, 초박막 ZnO는 다양한 아연 전구체를 이용하여 PVD(physical vapor deposition) 또는 CVD(chemical vapor deposition) 방식 등으로 제조할 수 있다. 상기 아연 전구체로는 diethyl zinc, dimethyl zinc, zinc를 포함하는 유기물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
한편, 상술한 절연층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극 이외의 나머지 구성은 통상 바이오센서용 소자(100)에서 사용할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명은 또한,
상기 초박막 활성층 상에 링커분자를 증착하여 카르복실기(-COOH)를 가지는 자기조립단분자층(self-assembled monolayer)을 형성시키는 단계; 및
상기 자기조립단분자층에 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodiinide) 커플링제를 반응시켜 아민기(-NH2)를 가지는 바이오리셉터를 결합시켜 검지부를 형성시키는 단계;
를 포함하는 반도체 기반 바이오센서의 제조방법를 포함한다.
상기에서 활성층 개질방법과 관련하여 기술한 모든 내용이 바이오센서 및 바이오센서의 제조방법에 그대로 적용 또는 준용될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명의 바이오센서 등을 구체적으로 설명하지만, 상기 바이오센서 등의 범위가 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.
제조예
: 초박막 활성층 제조
아연 전구체로 DEZ(Diethyl Zinc)를 이용하여 실리콘 웨이퍼 위에 CDV 방식으로 증착하여 10 nm, 30 nm의 ZnO 활성층을 제조하였다.
실시예
1: DCC
커플링제로
표면 개질(
검지부
제조)
1) PHA SAM 제작
제조예에서 제조된 30 nm 두께의 초박막 ZnO 활성층을 포함하는 Si 웨이퍼를 1mM PHA(phosphoric hexadecanoic acid)/에탄올 용액에서 24시간 침지(soaking)하여 자기조립단분자층(self-assembled monolayer, SAM)를 제작하였다.
2) 커플링제 반응
이렇게 제작된 SAM 이 형성된 Si 웨이퍼를 디클로로메탄에 용해된 DCC 커플링제(10 mg/ml)와 디클로로메탄에 용해된 DMAP(4-Dimethylaminopyridine, 10 mg/ml)의 혼합 용액(커플링제 혼합 용액)에 10분 동안 침지시켜 바이오리셉터(바이오틴)의 아민기와 SAM의 카르복실기가 아마이드 결합으로 바이오틴이 SAM에 결합되도록 하였다(검지부 제조). SAM의 말단에 있는 카르복실기를 DCC 커플링제로 활성화시키고 DMAP로 친핵성 공격반응을 촉진시켜 SAM의 카르복실기와 바이오틴의 아민기가 아마이드 결합으로 결합하고, 반응 후 DCC 커플링제는 떨어져 나가게 된다.
비교예
1:
EDC
커플링제로
표면 개질(
검지부
제조)
1) PHA SAM 제작
제조예에서 제조된 30 nm 두께의 초박막 ZnO 활성층을 포함하는 Si 웨이퍼를 1mM PHA(phosphoric hexadecanoic acid)/에탄올 용액에서 24시간 침지(soaking)하여 자기조립단분자층(self-assembled monolayer, SAM)를 제작하였다.
2) 커플링제 반응
이렇게 제작된 SAM 이 형성된 Si 웨이퍼를 디클로로메탄에 용해된 EDC 커플링제(10 mg/ml)와 디클로로메탄에 용해된 NHS(N-hydroxysulfosuccinimide, 10 mg/ml)의 혼합 용액(커플링제 혼합 용액)에 10분 동안 침지시켜 바이오리셉터(바이오틴)의 아민기와 SAM의 카르복실기가 아마이드 결합으로 바이오틴이 SAM에 결합되도록 하였다(검지부 제조). SAM의 말단에 있는 카르복실기를 EDC 커플링제로 활성화시키고 NHS 로 친핵성 공격반응을 촉진시켜 SAM의 카르복실기와 바이오틴의 아민기가 아마이드 결합으로 결합하고, 반응 후 EDC 커플링제는 떨어져 나가게 된다.
실험예 1: 초박막 활성층의 표면 손상 확인
실시예 1 및 비교예 1의 1) 30nm 초박막 ZnO 활성층이 증착된 기판을 커플링제 혼합 용액에 20분 내지 4시간 동안 침지시킨 다음 표면의 변화를 육안으로 확인하였다.
그 결과, 실시예 1과 같이 표면 개질된 초박막 활성층에서는 4시간 후에도 표면 변화가 없는 바, 실시예 1과 같이 표면 개질하는 경우 활성층의 표면 손상이 없는 것을 확인할 수 있다[도 4 참조].
하지만, 비교예 1과 같이 표면 개질된 초박막 활성층에서는 침지 시간이 20분부터 부분적인 에칭(etching)이 보이며, 60분 후에는 전체적으로 에칭이 되었다[도 5 참조].
실험예
2:
검지부
제조 단계별 공정에 따른 활성층의 표면 변화 확인
제조예에서 제작된 30 nm 두께의 초박막 ZnO층, 실시예 1 또는 비교예 1의 1)에서 제작된 PHA SAM이 형성된 ZnO층, 실시예 1의 2)에서 제작된 초박막 ZnO층 및 비교예 1의 2)에서 제작된 초박막 ZnO층의 표면 손상 여부를 SEM(scanning electron microscope, Hitachi S4800)로 표면의 미세구조 이미를 얻어 확인하였다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 제조예에서 제작된 30 nm 두께의 초박막 ZnO층과 PHA SAM이 형성된 ZnO층 표면에서는 손상이 발견되지 않았다.
DCC 커플링제를 사용한 실시예 1의 경우(DCC 커플링제를 이용하여 바이오틴을 흡착시킨 경우)에는 표면의 결함 부위가 발견되지 않았다.
하지만, EDC 커플링제를 사용한 비교예 1의 경우(EDC 커플링제를 이용하여 바이오틴을 흡착시킨 경우)에는 다수의 표면 결함 부위가 발견되었다[도 6 참조].
실험예
3:
검지부
흡착능
확인
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 검지부가 형성된(바이오틴이 흡착된) 30nm 초박막 ZnO 활성층의 검지부의 흡착능을 평가하기 위하여, 바이오리셉터(바이오틴)와 바이오물질(스트렙타비딘) 사이의 선택적 흡착을 이용하였다.
스트렙타비딘이 표면에 흡착된 것을 확인하기 위하여, 20 nm의 금 나노입자가 결합된 스트렙타비딘이 포함된 용액을 이용하면 검지층에 금 나노입자가 결합된 스트렙타비딘이 흡착하게 되고, 검지층 표면을 SEM으로 관찰하여 금 나노입자의 흡착을 보고 간접적으로 스트렙타비딘의 흡착 능력을 평가하였다.
금 나노입자가 결합되지 않은 스트렙타비딘은 유기물이므로, 전자밀도가 낮아 SEM 측정이 어려우며, 측정 과정에서 손상을 받는다. 이를 극복하기 위해 금 나노입자를 라벨링한 스트렙타비딘 및 SEM 표면 측정을 이용하였다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 검지부에서는 많은 양의 스트렙타비딘의 흡착을 확인할 수 있고, 게다가 결함 부위가 거의 관찰되지 않았다.
반면에, 반도체 상의 활성층에 결합된 바이오틴이 스트렙타비딘과의 결합 역할을 하는데, 비교예 1의 검지부에서는, 이 활성층 자체가 바이오틴과의 결합시키는 제조과정에서 손상(에칭)되었기 때문에, 스트렙타비딘의 흡착이 거의 관찰되지 않았으며, 활성층 표면에 손상된 나뭇잎 모양의 결합 부위가 넓게 분포되어 있었다[도 8 참조].
100: 반도체 기반 바이오센서 단위소자
110: 기판
120: 절연층
130: 게이트 전극
140: 절연층
150: 소스 전극
160: 드레인 전극
170: 초박막 활성층
110: 기판
120: 절연층
130: 게이트 전극
140: 절연층
150: 소스 전극
160: 드레인 전극
170: 초박막 활성층
Claims (15)
- 반도체 기반 바이오센서의 50 nm 미만의 두께를 가지는 초박막 활성층 상에 링커분자를 증착하여 카르복실기(-COOH)를 가지는 자기조립단분자층(self-assembled monolayer)을 형성시키는 단계; 및
상기 자기조립단분자층에 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodimide)/DMAP(Dimethylaminopyridine) 커플링제를 반응시켜 아민기(-NH2)를 가지는 바이오리셉터를 결합시키는 단계;
를 포함하되,
상기 활성층은 ZnO, IGZO, SiO 또는 IZO이며,
상기 링커분자는 금속 산화물에 흡착할 수 있는 인산기(phosphorate group), 카테콜(cathecol), 카르복실기(-COOH), 머캅토기(-SH) 및 실란기로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능기를 한 쪽 끝단에 가지고, 반대편 끝단에는 카르복실기를 가지는,
반도체 기반 바이오물질 탐지용 바이오센서 내 활성층의 표면 개질 방법.
- 제 1 항에 있어서,
반도체 기반 바이오센서는 TFT(Thin film transistor) 바이오센서인 표면 개질 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
링커분자는 PHA(Phospheric hexadecanoic acid) 또는 MUA(Mercaptoundecanoic acid)인 표면 개질 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 바이오리셉터는 단백질, 압타머, 항체, 항원, DNA 또는 RNA인 표면 개질 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 바이오물질은 단백질, 항원, 항체, DNA 또는 RNA인 표면 개질 방법.
- 50 nm 미만의 두께를 가지는 초박막 활성층을 포함하는 반도체 기반 바이오센서에 있어서,
상기 초박막 활성층 상에 형성되어 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodimide) 커플링제와 DMAP(Dimethylaminopyridine)에 의해 검지부의 바이오리셉터와 아마이드 결합이 가능한 링커분자를 포함하는 자기조립단일분자층 및
상기 자기조립단일분자층에 바이오물질과 결합하는 바이오리셉터가 고정된 검지부를 포함하되,
상기 활성층은 ZnO, IGZO, SiO 또는 IZO이며,
상기 링커분자는 금속 산화물에 흡착할 수 있는 인산기(phosphorate group), 카테콜(cathecol), 카르복실기(-COOH), 머캅토기(-SH) 및 실란기로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능기를 한 쪽 끝단에 가지고, 반대편 끝단에는 카르복실기를 가지는,
반도체 기반 바이오물질 탐지용 바이오센서.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 바이오리셉터는 단백질, 압타머, 항원, 항체, DNA 또는 RNA인 바이오센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 바이오물질은 단백질, 항원, 항체, DNA 또는 RNA인 바이오센서.
- 50 nm 미만의 두께를 가지는 초박막 활성층을 포함하는 반도체 기반 바이오센서의 제조방법에 있어서,
상기 초박막 활성층 상에 링커분자를 증착하여 카르복실기(-COOH)를 가지는 자기조립단분자층(self-assembled monolayer)을 형성시키는 단계; 및
상기 자기조립단분자층에 DCC(N,N'-Dicyclohexycarbodimide) 커플링제와 DMAP(Dimethylaminopyridine)를 반응시켜 아민기(-NH2)를 가지는 바이오리셉터를 결합시켜 검지부를 형성시키는 단계;
를 포함하되,
상기 활성층은 ZnO, IGZO, SiO 또는 IZO이며,
상기 링커분자는 금속 산화물에 흡착할 수 있는 인산기(phosphorate group), 카테콜(cathecol), 카르복실기(-COOH), 머캅토기(-SH) 및 실란기로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능기를 한 쪽 끝단에 가지고, 반대편 끝단에는 카르복실기를 가지는,
반도체 기반 바이오물질 탐지용 바이오센서의 제조방법.
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