KR102574290B1 - Separator-integrated surface-enhanced raman scattering substrate for highly sensitive detection of pathogens and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 상부에 검측시약이 투여되는 표면증강라만산란 박막; 및 상기 표면증강라만산란 박막 하부에 위치하되, 상기 검측시약 내의 검측대상물질은 통과되지 않고 검측시약 내의 검측대상물질 외 나머지 물질을 통과시키는 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판을 제공함으로써 검측시약 내에 검측대상물질 외의 나머지 물질들을 효율적으로 분리하여 검측대상물질을 농축할 수 있는 효과를 가진다.One embodiment of the present invention is a surface-enhanced Raman scattering thin film on which a detection reagent is administered; and a separation membrane located below the surface-enhanced Raman scattering thin film, but not passing through the detection target material in the detection reagent and allowing the rest of the substances other than the detection target substance in the detection reagent to pass through. provides
According to one embodiment of the present invention, by providing a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separation membrane, it has an effect of concentrating the target substance by efficiently separating the remaining substances other than the target substance in the detection reagent.
Description
본 발명은 병원체의 고감도 검출을 위한 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분리막 및 표면증강라만산란 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면증강라만산란 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a separation membrane-integrated surface enhanced Raman scattering substrate for highly sensitive detection of pathogens, and more particularly, to a surface enhanced Raman scattering substrate comprising a separation membrane and a surface enhanced Raman scattering thin film.
라만산란(Raman scattering)이란, 복사선과 물질 사이에 상호작용이 일어나 복사선의 일부 에너지가 물질 내 분자의 진동에너지 준위를 전이시키는 데 사용되어 입사광과 다른 파장을 가지는 복사선이 방출되는 현상을 의미하며, 비탄성산란(inelastic scattering)이라고도 한다. 라만산란신호 자체는 분자의 고유한 성질로, 라만산란신호 측정은 비파괴 무표지 광학적 바이오물질 검출에 매우 적합한 반면, 신호가 약하며, 재현성이 낮고, 측정이 오래 걸린다는 단점이 있다.Raman scattering is a phenomenon in which an interaction occurs between radiation and a material, and some energy of the radiation is used to shift the vibrational energy level of molecules in the material, and radiation having a wavelength different from that of the incident light is emitted. Also called inelastic scattering. The Raman scattering signal itself is a unique property of a molecule, and while Raman scattering signal measurement is very suitable for non-destructive, unlabeled optical detection of biomaterials, it has the disadvantages of weak signal, low reproducibility, and long measurement.
이러한 라만산란신호를 강화하여 고감도 검출을 하기 위하여 사용되는 기술 중 하나가 표면증강라만산란법(Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS)이다. SERS는 라만산란신호를 내는 분자가 금속 나노구조체 표면에 있을 때, 단분자수준까지 검지할 수 있을 정도로 신호의 세기가 증강되는 현상을 이용하는 방법이며, SERS기반 센싱기술은 질병진단뿐만 아니라, 단분자수준의 미세구조 분석, 실시간 반응관찰, 분자들의 배향 등, 다양한 정보를 제공해주기 때문에 물리, 화학, 생물 등 다양한 분야로의 활용이 이루어질 전망이다.One of the techniques used for highly sensitive detection by enhancing the Raman scattering signal is Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS). SERS is a method that uses a phenomenon in which the signal intensity is enhanced enough to detect up to the single molecule level when a molecule generating a Raman scattering signal is present on the surface of a metal nanostructure. It is expected to be used in various fields such as physics, chemistry, and biology because it provides various information such as high-level microstructure analysis, real-time reaction observation, and molecular orientation.
SERS기반의 병원체 등의 분석방법을 위한 가장 알려진 플랫폼 기술 중의 하나는, 고체기판(substrate) 상에서 병원체 등의 분석을 진행하는 것이다. 다만, 상기 고체기판을 이용하는 방식의 경우, SERS 기반의 병원체 등의 분석을 위해서는 검측시약 내에 포함된 검측대상물질 외의 나머지 물질들을 분리해서 검측대상물질을 농축하는 전처리 과정이 별도로 필요하다는 문제점과, 이러한 전처리과정은 고도의 숙련된 기술을 요구하여 전문적 지식이 없는 일반인들이 간편하게 병원체 등의 존부확인이 어렵다는 문제점이 있었다.One of the most known platform technologies for SERS-based pathogen analysis methods is to perform analysis of pathogens on a solid substrate. However, in the case of the method using the solid substrate, in order to analyze SERS-based pathogens, etc., a separate pretreatment process is required to separate the remaining substances other than the target substance contained in the detection reagent and concentrate the target substance. The preprocessing process requires a high degree of skill, so it is difficult for ordinary people without professional knowledge to easily check the presence or absence of pathogens.
이에, SERS 기반의 병원체 등의 분석방법에 있어서, 고체기판을 이용할 때, 검측시약 내에 검측대상물질 외의 나머지 물질들을 효율적으로 분리하여 검측대상물질을 농축하면서, 이에 대한 전문적인 지식이 없는 일반인도 간단하게 검측할 수 있는 방법이 요구되는 실정이다.Therefore, in the SERS-based method of analyzing pathogens, etc., when using a solid substrate, the remaining substances other than the target substance are efficiently separated in the detection reagent to concentrate the target substance, and even ordinary people without professional knowledge about this can easily There is a need for a method that can detect it accurately.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 SERS 기반의 병원체 등의 분석방법에 있어서, 검측시약 내에 검축대상물질 외의 나머지 물질들을 효율적으로 분리하여 검측대상물질을 농축해야 한다는 제1문제점과, 상기 SERS 기반의 병원체 등의 분석방법을 전문적인 지식이 없는 일반인도 간단하게 검측할 수 있게 해야 한다는 제2문제점을 극복한, SERS기판과 그 제조방법 및 이의 사용방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is the first problem of concentrating the detection target substance by efficiently separating the remaining substances other than the detection target substance in the detection reagent in the analysis method of the SERS-based pathogen, etc., and the SERS-based pathogen It is to provide a SERS substrate, a manufacturing method thereof, and a method of using the same, overcoming the second problem that the analysis method such as such should be easily detectable by ordinary people without professional knowledge.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 상부에 검측시약이 투여되는 표면증강라만산란 박막; 및 상기 표면증강라만산란 박막 하부에 위치하되, 상기 검측시약 내의 검측대상물질은 통과되지 않고 검측시약 내의 검측대상물질 외 나머지 물질을 통과시키는 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, in the present invention, the surface-enhanced Raman scattering thin film on which the detection reagent is administered; and a separation membrane located below the surface-enhanced Raman scattering thin film, but not passing through the detection target material in the detection reagent and allowing the rest of the substances other than the detection target substance in the detection reagent to pass through. provides
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 표면증강라만산란 박막은, 박막 내부에 상기 박막을 수직으로 관통하는 방향으로 배향된 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the surface-enhanced Raman scattering thin film may be a separator-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate, characterized in that it includes pores oriented in a direction perpendicular to the thin film inside the thin film.
이때 상기 기공은, 10nm 이하의 직경을 가지는 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판일 수 있다.In this case, the pores may be a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separation membrane, characterized in that they include pores having a diameter of 10 nm or less.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 박막은, Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh 및 이들의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 금속 박막인 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판일 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, the thin film is characterized in that the metal thin film containing at least one material selected from the group consisting of Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh and composites thereof, It may be a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separation membrane.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분리막은 0.5μm 내지 5μm 직경을 가지는 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판일 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, the separator may be a separator-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate, characterized in that it includes pores having a diameter of 0.5 μm to 5 μm.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 검측시약은, 세균, 진균, 바이러스, 프리온, 단백질 및 세포로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 검측대상물질을 포함하는 용액인 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판일 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, the detection reagent is characterized in that the solution containing at least one detection target substance selected from the group consisting of bacteria, fungi, viruses, prions, proteins and cells. It may be a surface-enhanced Raman scattering substrate.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 검측시약 내의 검측대상물질은 통과되지 않고 검측시약 내의 검측대상물질 외 나머지 물질을 통과시키는 분리막을 준비하는 분리막준비단계; 상기 분리막 표면에 금속막을 형성하는 금속막형성단계; 및 상기 금속막 상에 전해도금액을 이용한 전해도금 공정을 수행하여 표면증강라만산란 박막을 형성하는 박막형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention is a separation membrane preparation step of preparing a separation membrane that does not pass the detection target substance in the detection reagent and passes the remaining substances other than the detection target substance in the detection reagent; a metal film forming step of forming a metal film on the surface of the separator; and a thin film forming step of forming a surface enhanced Raman scattering thin film by performing an electroplating process using an electrolytic plating solution on the metal film.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 표면증강라만산란 박막은, 박막 내부에 상기 박막을 수직으로 관통하는 방향으로 배향된 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the surface-enhanced Raman scattering thin film may be a method for manufacturing a separation membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate, characterized in that the thin film includes pores oriented in a direction perpendicular to the thin film inside the thin film. there is.
이때, 상기 기공은, 10nm 이하의 직경을 가지는 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법일 수 있다.In this case, the pores may be a method for manufacturing a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separator, characterized in that they include pores having a diameter of 10 nm or less.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 박막은, Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh 및 이들의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 금속 박막인 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법일 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, the thin film is characterized in that the metal thin film containing at least one material selected from the group consisting of Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh and composites thereof, It may be a method for manufacturing a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separation membrane.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분리막은 0.5μ 내지 5μm 직경을 가지는 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법일 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, the separator may be a method for manufacturing a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separator, characterized in that it includes pores having a diameter of 0.5 μm to 5 μm.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예는 제1항의 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판을 준비하는 기판준비단계; 상기 기판의 박막측에서 검측시약을 상기 기판에 투여하고 검측시약 내의 검측대상물질을 상기 박막층에 잔존시키는 검측시약투여단계; 및 상기 검측대상물질을 표면증강라만산란분광을 통해 검측하는 검측단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 사용방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention is a substrate preparation step of preparing a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separator of claim 1; a detection reagent dispensing step of dispensing a detection reagent to the substrate from the thin film side of the substrate and leaving the target substance in the detection reagent on the thin film layer; and a detection step of detecting the target material for detection through surface-enhanced Raman scattering spectroscopy.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 검측시약투여단계는, 상기 투여된 검측시약이 상기 박막과 분리막을 통과하면서 상기 검측시약 내의 검측대상물질은 상기 박막에 잔존하여 농축되고 검측시약 내의 검측대상물질 외 나머지 물질은 상기 박막 및 분리막을 통과하는 농축단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 사용방법일 수 있다.In the embodiment of the present invention, in the step of administering the detection reagent, while the administered detection reagent passes through the thin film and the separation membrane, the detection target substance in the detection reagent remains in the thin film and is concentrated, and other than the detection target substance in the detection reagent The remaining material may be a method of using a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separator, characterized in that it comprises a concentration step of passing through the thin film and the separator.
본 발명의 실시예에 따르면, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판을 제공함으로써 검측시약 내에 검축대상물질 외의 나머지 물질들을 효율적으로 분리하여 검측대상물질을 농축할 수 있다는 제1효과와, 간단한 사용방법으로써 상기 SERS 기반의 병원체 등의 분석방법을 전문적인 지식이 없는 일반인도 간단하게 검측할 수 있게 할 수 있는 제2효과를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by providing a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separation membrane, the first effect of concentrating the target substance by efficiently separating the remaining substances other than the target substance in the detection reagent, and the simple use method described above It is possible to provide a second effect that allows an ordinary person without professional knowledge to simply detect the SERS-based pathogen analysis method.
본 발명의 효과는 상기 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판의 측면을 나타내는 측면도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판의 평면도를 나타내는 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판의 분리막의 측면을 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판의 사용방법을 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법에 대한 순서도를 나타낸 도면이다.
도6은 본 발명의 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 사용방법에 대한 순서도를 나타낸 도면이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판의 암태아성 항원 단백질 검출 성능을 확인할 수 있는 라만 신호 강도 그래프이다.1 is a side view showing the side of a surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a side surface of a separator of a surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a method of using a surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart showing a method for manufacturing a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separation membrane according to the present invention.
6 is a flowchart showing a method of using a separation membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate according to the present invention.
7 is a Raman signal intensity graph confirming the ability of the surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention to detect carcinoembryonic antigen proteins.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, “includes.” or "to have." The terms such as are intended to specify that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or It should be understood that it does not preclude the possibility of existence or addition of combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판의 측면을 나타내는 측면도면이다.1 is a side view showing the side of a surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판의 평면도를 나타내는 도면이다. 2 is a plan view of a surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판의 분리막의 측면을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a side surface of a separator of a surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판의 사용방법을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing a method of using a surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention.
이하에서는 도1내지 도4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란기판에 대해 설명한다.Hereinafter, a surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상부에 검측시약이 투여되는 표면증강라만산란 박막(200); 및 상기 표면증강라만산란 박막 하부에 위치하되, 상기 검측시약 내의 검측대상물질은 통과되지 않고 검측시약 내의 검측대상물질 외 나머지 물질을 통과시키는 분리막(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판(100)을 제공한다.According to one embodiment of the present invention, the surface-enhanced Raman scattering thin film 200 to which the detection reagent is administered to the upper part; and a separation membrane (300) located below the surface-enhanced Raman scattering thin film, but allowing the remaining substances other than the target substance in the detection reagent to pass without passing the target substance in the detection reagent. A Raman scattering substrate 100 is provided.
이하에서는 상기 표면증강라만산란 박막(200)을 설명한다.Hereinafter, the surface enhanced Raman scattering thin film 200 will be described.
상기 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판(100)은, 상부에 표면증강라만산란 박막(200) 구조를 두고 있고, 그 밑에 분리막(300)구조를 두는 구조를 하고 있어, 상기 표면증강라만산란 박막(200) 내의 기공(400)에 잔존하게 되는 검측대상물질들을 검측하게 된다.The surface-enhanced Raman scattering substrate 100 integrated with the separation film has a structure in which a surface-enhanced Raman scattering thin film 200 is placed on the top and a separation film 300 structure is placed below it. ) The detection target substances remaining in the pores 400 in the are detected.
상기 표면증강라만산란 박막(200) 내에 위치하는 기공(400)은, 수직방향으로 배향된 나노기공 구조체를 가질 수 있다. 다른 표면증강라만산란 박막의 뒤얽힌 구조와는 달리 상기와 같은 수직방향으로 배향된 나노기공 구조체를 가짐으로써, 검측시약(500)은 상기 박막(200)을 비교적 용이하게 통과할 수 있게 되며, 이후에 분리막에서 검측대상물질(530)을 제외한 나머지 물질들(550)이 통과하게 할 수 있다.The pores 400 located in the surface-enhanced Raman scattering thin film 200 may have a nanoporous structure oriented in a vertical direction. Unlike the intricate structure of other surface-enhanced Raman scattering thin films, by having the nanoporous structure oriented in the vertical direction as described above, the detection reagent 500 can pass through the thin film 200 relatively easily, and then The remaining materials 550 other than the detection target material 530 may pass through the separation membrane.
상기 표면증강라만산란 박막(200) 내에 위치하는 기공(400)은, 표면증강라만산란의 검측을 위해서 핫스팟(hotspot) 역할을 수행하는 부분이면서, 이와 동시에 표면증강라만산란 기판(100) 상에 검측시약(500)을 투여하는 경우, 검측시약이 통과하여 검측대상물질들(530)이 위치하게 되는 공간이다. The pore 400 located in the surface-enhanced Raman scattering thin film 200 is a part that serves as a hotspot for the detection of surface-enhanced Raman scattering, and at the same time detected on the surface-enhanced Raman scattering substrate 100 When the reagent 500 is administered, the detection reagent passes through and the detection target substances 530 are positioned.
이에 따라, 상기 기공(400)의 크기는, 10nm 이하인 것이 바람직하다. Accordingly, the size of the pores 400 is preferably 10 nm or less.
상기 기공의 크기가 10nm를 초과하는 경우에는 상기 기공의 크기가 너무 커져, 표면증강라만산란의 파장 증폭효과가 줄어들어, 검측 자체를 할 수 없게 될 수 있기 때문이다.This is because when the size of the pore exceeds 10 nm, the size of the pore becomes too large, and the wavelength amplification effect of surface-enhanced Raman scattering is reduced, making it impossible to perform detection itself.
이에, 상기 기공(400)의 크기를 10nm 이하로 하는 경우에는 상기 검측시약(500)이 적절한 속도로 표면증강라만산란 박막(200)과 분리막(300)을 통과할 수 있으며, 이와 동시에 상기 표면증강라만산란 박막(200)의 내부기공 사이의 공간(400)에 위치하게 되는 검측대상물질(530)들을 검측할 수 있게 된다.Therefore, when the size of the pores 400 is 10 nm or less, the detection reagent 500 can pass through the surface-enhanced Raman scattering thin film 200 and the separation membrane 300 at an appropriate speed, and at the same time, the surface-enhanced Raman scattering film 200 can pass through. The detection target materials 530 located in the space 400 between the internal pores of the Raman scattering thin film 200 can be detected.
상기 박막(400)에 위치하는 상기 기공(400)은, 전술한 바와 같이 표면증강라만산란의 검측을 위해서 핫스팟(hotspot) 역할도 수행한다. 이를 위해서는 상기 기공(400)은 플로즈몬 현상이 발생할 수 있어야 하는 바, 이를 위해서는 상기 박막(400)은 금속물질로 이루어져야 한다.As described above, the pores 400 located in the thin film 400 also serve as hotspots for the detection of surface-enhanced Raman scattering. To this end, the pore 400 should be able to generate a plasmon phenomenon, and for this, the thin film 400 should be made of a metal material.
이에, 상기 박막은, 예를 들면, Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh 및 이들의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다. 다만, 상기 예시로 한정되지 아니하며, 플로즈몬 현상이 발생할 수 있는 금속이면 본 발명의 구성에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Accordingly, the thin film may include, for example, at least one material selected from the group consisting of Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh, and composites thereof. However, it is not limited to the above examples, and any metal capable of generating a plasmon phenomenon should be construed as being included in the configuration of the present invention.
이하에서는 상기 분리막(300)을 설명한다.Hereinafter, the separation membrane 300 will be described.
전술한 바와 같이 본 발명의 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판(100)은, 표면증강라만산란 박막(200) 하에 분리막(300)이 위치하게 된다. As described above, in the membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate 100 of the present invention, the separation membrane 300 is positioned under the surface-enhanced Raman scattering thin film 200.
상기 구조를 통해, 기판(100) 상에 검측시약(500)을 투여하면, 상기 검측시약(500) 내의 검측대상물질(530)은 분리막(300)을 통과하지 못하고 상기 박막(200)에 포함된 기공(400) 사이에 잔류하게 되는 반면, 상기 검측시약(500) 내의 검측대상물질(530) 외의 나머지 물질들(550)은 분리막(300)을 통과하게 된다.Through the above structure, when the detection reagent 500 is administered on the substrate 100, the detection target material 530 in the detection reagent 500 does not pass through the separation membrane 300 and is included in the thin film 200. While remaining between the pores 400, the remaining materials 550 other than the detection target material 530 in the detection reagent 500 pass through the separation membrane 300.
상기 역할을 수행하기 위해 분리막(300)에 포함된 기공(350)의 크기는, 병원체보다 작거나 같아야 한다.The size of the pores 350 included in the separation membrane 300 must be smaller than or equal to that of the pathogen in order to perform the above role.
이와 같은 역할을 수행하기 위해, 상기 분리막(300)에 포함된 기공(350)의 크기는 0.5μm 내지 5μm일 수 있다.To perform this role, the size of the pores 350 included in the separator 300 may be 0.5 μm to 5 μm.
상기 기공(350)의 크기가 0.5μm보다 작은 경우에는, 표면증강라만산란 박막(200)을 통과한 검측대상물질 외의 나머지 물질(550)이 원활히 빠져나가지 못하므로 검측대상물질(530)이 충분히 분리 및 농축되지 않을 수 있으며,, 반면 상기 기공(350)의 크기가 5μm보다 큰 경우에는 상기 검측시약(500)이 모두 분리막을 통과하게 되어 검측대상물질(530)까지 모두 분리막을 통과하게 되어 검측대상물질의 표면증강라만산란 검측결과가 나오지 않게 될 수도 있다. When the size of the pore 350 is smaller than 0.5 μm, the material 550 other than the material to be detected that has passed through the surface-enhanced Raman scattering thin film 200 cannot escape smoothly, so that the material to be detected 530 is sufficiently separated. and may not be concentrated. On the other hand, when the size of the pores 350 is larger than 5 μm, all of the detection reagents 500 pass through the separation membrane, and all of the detection target substances 530 pass through the separation membrane. The surface-enhanced Raman scattering detection result of the material may not come out.
이에, 상기 기공(350)의 크기가 0.5μm 내지 5μm로 함으로써 상기 검측시약(500) 내의 검측대상물질(530)은 박막(200)에 포함된 기공(400)에 농축되고, 검측시약(500) 내의 검측대상물질 외 나머지 물질(550)들은 상기 분리막(300)을 통과하게 하여, 고감도의 정확한 표면증강라만산란 검측결과를 얻을 수 있게 된다.Therefore, by setting the size of the pores 350 to 0.5 μm to 5 μm, the detection target material 530 in the detection reagent 500 is concentrated in the pores 400 included in the thin film 200, and the detection reagent 500 The rest of the substances 550 other than the target substance to be detected within pass through the separation membrane 300, so that highly sensitive and accurate surface-enhanced Raman scattering detection results can be obtained.
상기 분리막(300)에 포함된 기공(350)의 크기를 제어하는 방법 외에, 상기 분리막(300)과 상기 박막(200) 사이에 반투과성막을 도입하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 반투과성막을 포함함으로써 검측시약(500)에 포함된 검측대상물질(530)이 상기 분리막(300)을 통과하지 못하고 상기 박막(200)에 포함된 기공(400)에 잔류하게 할 수도 있다.In addition to the method of controlling the size of the pores 350 included in the separation membrane 300, introducing a semi-permeable membrane between the separation membrane 300 and the thin film 200 may be further included. By including the semi-permeable membrane, the detection target material 530 included in the detection reagent 500 may not pass through the separation membrane 300 and remain in the pores 400 included in the thin film 200.
이하에서는 본 기판(100)을 통해 검측할 수 있는 검측시약(500) 내의 검측대상물질(530)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the detection target material 530 in the detection reagent 500 that can be detected through the substrate 100 will be described.
본 검측대상물질(530)은, 상기 기판(100)의 박막(200)에 포함된 기공(400)에 잔류할 수 있는 크기여야 한다. The material to be detected 530 must be of a size capable of remaining in the pores 400 included in the thin film 200 of the substrate 100 .
이에 상기 검측대상물질(530)은, 상기 10nm 내지 20μm 크기를 가져야 한다.Accordingly, the detection target material 530 must have a size of 10 nm to 20 μm.
이에, 상기 검측시약은, 예를 들면, 세균, 진균, 바이러스, 프리온, 단백질 및 세포로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 검측대상물질을 포함하는 용액일 수 있다. 다만, 상기 예시로 한정되지 아니하고, 본 기판(100)을 통해 검측이 가능한 검측대상물질(530)은 모두 본 권리범위에 속하는 것으로 해석해야 한다.Accordingly, the detection reagent may be, for example, a solution containing at least one detection target substance selected from the group consisting of bacteria, fungi, viruses, prions, proteins, and cells. However, it is not limited to the above example, and all of the detection target materials 530 that can be detected through the substrate 100 should be interpreted as belonging to the scope of this right.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separation membrane provided by an embodiment of the present invention will be described.
도5는 본 발명의 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법에 대한 순서도를 나타낸 도면이다.5 is a flowchart showing a method for manufacturing a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separation membrane according to the present invention.
이하에서는 도5를 참조하여 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a separation membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate will be described with reference to FIG. 5 .
본 발명의 일 실시예에 의하면, 검측시약 내의 검측대상물질은 통과되지 않고 검측시약 내의 검측대상물질 외 나머지 물질을 통과시키는 분리막을 준비하는 분리막준비단계(S100); 상기 분리막 표면에 금속막을 형성하는 금속막형성단계(S200); 및 상기 금속막 상에 전해도금액을 이용한 전해도금 공정을 수행하여 표면증강라만산란 박막을 형성하는 박막형성단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법을 제공한다.According to one embodiment of the present invention, the separation membrane preparation step (S100) of preparing a separation membrane that allows the remaining substances in the detection reagent to pass without passing the detection target substance in the detection reagent (S100); A metal film forming step (S200) of forming a metal film on the surface of the separator; And a thin film forming step (S300) of forming a surface enhanced Raman scattering thin film by performing an electroplating process using an electrolytic plating solution on the metal film, providing a method for manufacturing a separator-integrated surface enhanced Raman scattering substrate. do.
이하에서는 상기 분리막준비단계(S100)를 설명한다.Hereinafter, the separation membrane preparation step (S100) will be described.
본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 기판(100)에 포함된 분리막(300)은, 기 제조된 분리막을 준비할 수도 있다.The separation membrane 300 included in the substrate 100 provided by an embodiment of the present invention may be a previously prepared separation membrane.
이때 상기 분리막(300)은, 전술한 바와 같이, 검측시약(500) 내의 검측대상물질(530)이 통과할 수 없는 기공이 포함되어야 한다.At this time, as described above, the separation membrane 300 should include pores through which the detection target material 530 in the detection reagent 500 cannot pass.
상기 분리막(300)에 포함된 기공(350)의 크기는 전술한 바와 같은 이유로, 0.5μm 내지 5μm의 직경을 가질 수 있음은 물론이다.Of course, the size of the pores 350 included in the separation membrane 300 may have a diameter of 0.5 μm to 5 μm for the same reason as described above.
이하에서는 상기 금속막형성단계(S200)를 설명한다.Hereinafter, the metal film forming step (S200) will be described.
후술할 전해도금을 통한 표면증강라만산란 박막형성단계(S300) 진행하기 위해, 분리막 표면에 금속막을 형성할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예는 금(Au) 박막을 증착할 수 있다. In order to proceed with the surface-enhanced Raman scattering thin film forming step (S300) through electroplating to be described later, a metal film may be formed on the surface of the separator, and in one embodiment of the present invention, a gold (Au) thin film may be deposited.
또한, 상기 금속막은 스퍼터링 공정을 수행하여 상기 분리막(300) 표면에 증착될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다. In addition, the metal film may be deposited on the surface of the separation film 300 by performing a sputtering process, but is not limited thereto.
또한, 상기 금속막은 도전성 금속으로서 금속막의 두께가 50nm 이하일 수 있다. In addition, the metal layer is a conductive metal and may have a thickness of 50 nm or less.
이하에서는 상기 표면증강라만산란 박막형성단계(S300)를 설명한다.Hereinafter, the surface-enhanced Raman scattering thin film forming step (S300) will be described.
상기 금속막 상에 계면활성제가 첨가된 전해도금액을 이용한 전해도금 공정을 수행하여 수직 배향된 나노기공 구조체가 형성된 표면증강라만산란 박막(200)을 형성하며, 상기 전해 도금액은 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 이리듐(Ir) 및 로듐(Rh) 금속 이온을 포함 할 수 있다.An electroplating process using an electrolytic plating solution to which a surfactant is added is performed on the metal film to form a surface-enhanced Raman scattering thin film 200 having a vertically aligned nanoporous structure, and the electrolytic plating solution includes gold (Au), It may include silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), iridium (Ir), and rhodium (Rh) metal ions.
이때 상기 계면활성제는 C16H33N(CH3)3Br(세트리모늄브로마이드), C16H33N(CH3)3Cl(세트리모늄클로라이드), Stx-b-EOy(스타이렌-b-에틸렌옥사이드), EOk-POa-EOk(에틸렌옥사이드-산화프로필렌-에틸렌옥사이드) 및 CnH2n+1-EOz(에틸렌옥사이드)에서 선택된 1종을 포함하고, 상기 a, k, n, x, y 및 z는 각각 독립적으로 0 초과인 실수일 수 있다.At this time, the surfactant is C 16 H 33 N (CH 3 ) 3 Br (cetrimonium bromide), C 16 H 33 N (CH 3 ) 3 Cl (cetrimonium chloride), St x -b-EO y (star ene-b-ethylene oxide), EO k -PO a -EO k (ethylene oxide-propylene oxide-ethylene oxide) and C n H 2n+1 -EO z (ethylene oxide), wherein the a , k, n, x, y, and z may each independently be a real number greater than zero.
이때, 상기 전해도금액에서 금속 이온과 계면활성제는 1:3.5 중량 비율로 제조될 수 있으며, 상기 비율이 1:1.35 중량 비율 인 이유는 금속 이온과 계면활성제가 충분히 결합하면서도 계면활성제가 금속 이온의 환원을 방해하지 않아야 하기 때문이다.At this time, in the electrolytic plating solution, the metal ion and the surfactant can be prepared in a weight ratio of 1:3.5, and the reason why the weight ratio is 1:1.35 is that the metal ion and the surfactant are sufficiently bonded while the surfactant is This is because it should not interfere with the reduction.
상기 전해도금액은 마이셀(micelle)구조를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때, 상기 계면활성제 내부에 금속이온이 사이사이에 함유될 수 있다. The electrolytic plating solution may have a micelle structure. At this time, metal ions may be contained between the inside of the surfactant.
또한, 상기 금속막이 형성된 분리막을 상기 전해 도금액에 투입하는 전해도금법을 수행하여 수직 배향된 나노기공 구조체가 형성된 표면증강라만산란 박막(200)을 형성시킬 수 있다. In addition, the surface-enhanced Raman scattering thin film 200 having a vertically aligned nanoporous structure may be formed by performing an electrolytic plating method in which the separation film on which the metal film is formed is put into the electrolytic plating solution.
이때, 상기 수직 배향된 나노 기공 구조체가 형성된 표면증강라만산란 박막(200)은 전해도금 공정에 의해 작업 전극상에 금속구조체(Metal framework)가 형성될 수 있고, 상기 금속구조체 사이에 마이셀 구조의 전해도금액이 조립되어 수직방향으로 표면증강라만산란 박막(200)이 형성될 수 있다.At this time, in the surface-enhanced Raman scattering thin film 200 on which the vertically oriented nanoporous structure is formed, a metal framework may be formed on the working electrode by an electroplating process, and a micelle structure is electrolytic between the metal structures. The plating solution may be assembled to form the surface enhanced Raman scattering thin film 200 in a vertical direction.
이때, 상기 수직 배향된 표면증강라만산란 박막(200)은 기공(400)의 크기는 10nm 이하인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the size of pores 400 of the vertically aligned surface-enhanced Raman scattering thin film 200 is 10 nm or less.
전술한 바와 같이, 상기 기공의 크기가 10nm를 초과하는 경우에는 상기 기공의 크기가 너무 커져, 표면증강라만산란의 파장 증폭효과가 줄어들어, 검측 자체를 할 수 없게 될 수 있기 때문이다.As described above, when the size of the pore exceeds 10 nm, the size of the pore becomes too large, and the wavelength amplification effect of surface-enhanced Raman scattering is reduced, making it impossible to perform detection itself.
이에, 상기 기공(400)의 크기를 10nm 이하로 하는 경우에는 상기 검측시약(500)이 적절한 속도로 표면증강라만산란 박막(200)과 분리막(300)을 통과할 수 있으며, 이와 동시에 상기 표면증강라만산란 박막(200)의 내부기공 사이의 공간(400)에 위치하게 되는 검측대상물질(530)들을 검측할 수 있게 된다.Therefore, when the size of the pores 400 is 10 nm or less, the detection reagent 500 can pass through the surface-enhanced Raman scattering thin film 200 and the separation membrane 300 at an appropriate speed, and at the same time, the surface-enhanced Raman scattering film 200 can pass through. The detection target materials 530 located in the space 400 between the internal pores of the Raman scattering thin film 200 can be detected.
본 박막형성단계(S300)를 거치게 되는 경우, 최종적으로는 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판(100)을 제조하게 된다.When the thin film forming step (S300) is performed, the surface-enhanced Raman scattering substrate 100 provided by the embodiment of the present invention is finally manufactured.
이하에서는 상기 표면증강라만산란 기판(100)의 사용방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of using the surface-enhanced Raman scattering substrate 100 will be described.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1항의 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판을 준비하는 기판준비단계(S400); 상기 기판의 박막측에서 검측시약을 상기 기판에 투여하고 검측시약 내의 검측대상물질을 상기 박막층에 잔존시키는 검측시약투여단계(S500); 및 상기 검측대상물질을 표면증강라만산란분광을 통해 검측하는 검측단계(S600)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판(100) 사용방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, the substrate preparation step (S400) of preparing the surface-enhanced Raman scattering substrate of claim 1; a detection reagent dispensing step (S500) of dispensing a detection reagent to the substrate from the thin film side of the substrate and leaving the detection target substance in the detection reagent on the thin film layer; and a detection step (S600) of detecting the detection target material through surface-enhanced Raman scattering spectroscopy.
도6은 본 발명의 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 사용방법에 대한 순서도를 나타낸 도면이다. 이하에서는 도6을 참조하여 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 사용방법에 대해 설명한다.6 is a flowchart showing a method of using a separation membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate according to the present invention. Hereinafter, a method of using a separator-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate will be described with reference to FIG. 6 .
상기 제조방법에 의해 제조된 표면증강라만산란 기판(100)을 준비한다(S400).The surface-enhanced Raman scattering substrate 100 manufactured by the above manufacturing method is prepared (S400).
이하에서는 검측시약투여단계(S500)를 설명한다.Hereinafter, the detection reagent administration step (S500) will be described.
이때 상기 기판(100)의 표면증강라만산란 박막(200)측에서, 검측시약(500)을 투여한다(S500). At this time, the detection reagent 500 is administered on the side of the surface-enhanced Raman scattering thin film 200 of the substrate 100 (S500).
상기 검측시약(500)을 투여하게 되면, 검측시약(500)은 상기 박막(200)층을 통과하게 되는데, 이러한 박막(200)을 통과하면서 검측대상물질은 박막(200) 내의 기공(400)에 잔존하게 되는 반면, 검측시약(500) 내의 검측대상물질 외의 나머지 물질(550)들은 분리막(300)을 통과하게 된다.When the detection reagent 500 is administered, the detection reagent 500 passes through the layer of the thin film 200. While passing through the thin film 200, the detection target substance enters the pores 400 in the thin film 200. While remaining, the remaining substances 550 other than the detection target substance in the detection reagent 500 pass through the separation membrane 300.
상기 표면증강라만산란 박막(200) 내부에는 검측대상물질(530)들이 잔존하게 되는 바, 이는 후술할 검측단계(S600)를 통해 그 물질을 검측할 수 있게 된다.Since the detection target materials 530 remain inside the surface-enhanced Raman scattering thin film 200, the detection target materials 530 can be detected through a detection step (S600) to be described later.
이하에서는 검측단계(S600)를 설명한다.Hereinafter, the detection step (S600) will be described.
상기 표면증강라만산란 박막(200) 내에 포함된 기공(400)에 잔존하는 검측대상물질(530)을 표면증강라만산란 분광방법을 이용하여 검측하게 된다.The detection target material 530 remaining in the pores 400 included in the surface-enhanced Raman scattering thin film 200 is detected using the surface-enhanced Raman scattering spectroscopy method.
상기 공정단계는, 실험자가 수행해야 하는 구체적인 공정단계로, 검측시약(500)의 투여단계(S500)와 검측대상물질(530)의 검측단계(S600)로만 나뉘어져 있어서, 사실상 1단계공정단계이다.The process step is a specific process step to be performed by the experimenter, and is divided into only the administration step of the detection reagent 500 (S500) and the detection step of the detection target material 530 (S600), so it is actually a one-step process step.
이에, 상기 기판의 사용방법은 표면증강라만산란에 있어서, 고도의 전문적 지식을 요하지 않으며, 고도로 숙련된 기술 역시 요구되지 않는다.Accordingly, the method of using the substrate does not require a high degree of specialized knowledge in surface-enhanced Raman scattering, nor does it require a highly skilled technique.
즉, 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판은 전문적 지식도 없고 숙련되지 아니한 일반인도 사용이 가능하도록 설계 및 구성되어 있어, 다양한 실생활 검측에도 응용될 수 있을 것이다.That is, the surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention is designed and configured so that even an unskilled general public can use it without professional knowledge, so that it can be applied to various real-life inspections.
이하에서는 제조예, 비교예 및 실험예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 하지만 본 발명이 하기 제조예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Preparation Examples, Comparative Examples and Experimental Examples. However, the present invention is not limited to the following Preparation Examples and Experimental Examples.
제조예manufacturing example
먼저, 분리막으로 1cm×5cm 크기의 셀룰로오스 아세테이트 멤브레인 (기공크기 500nm)을 준비한다. 다음으로, 스퍼터링 공정을 수행하여 금(Au)으로 구성된 금속막을 형성한다. 다음으로, 팔라듐(Pd) 금속 이온을 포함하는 도금액과 계면활성제를 혼합하여 50ml의 전해 도금액을 제조한다. First, a cellulose acetate membrane (pore size 500 nm) with a size of 1 cm × 5 cm is prepared as a separation membrane. Next, a metal film made of gold (Au) is formed by performing a sputtering process. Next, a plating solution containing palladium (Pd) metal ions and a surfactant are mixed to prepare an electrolytic plating solution of 50 ml.
다음으로, 상기 전해 도금액에 상기 금(Au)이 증착된 분리막을 투입하고 90분 동안 전해 도금 공정을 진행하여 수직 배향된 나노 기공 구조체로 이루어진 표면증강 라만산란 박막을 형성한다. 이로써, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판을 제조하였다.Next, the gold (Au)-deposited separator is put into the electrolytic plating solution, and an electrolytic plating process is performed for 90 minutes to form a surface-enhanced Raman scattering thin film composed of vertically aligned nanoporous structures. Thus, a membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate was manufactured.
실험예Experimental Example
도7은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 표면증강라만산란 기판의 암태아성 항원 단백질 검출 성능을 확인할 수 있는 라만 신호 강도 그래프이다.7 is a Raman signal intensity graph confirming the ability of the surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention to detect carcinoembryonic antigen proteins.
상기 암태아성 항원 단백질 시료의 농도는 100nM이며, 이를 흡수한 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판에 광원을 조사한 후 방출되는 라만 산란 광을 측정하였다. 이때, 상기 광은 532nm 파장의 빛을 20초 동안 조사하였다.The concentration of the carcinoembryonic antigen protein sample was 100 nM, and a light source was irradiated onto the membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate that absorbed it, and then emitted Raman scattered light was measured. At this time, the light was irradiated with light having a wavelength of 532 nm for 20 seconds.
상기 도7을 참조하면, 622cm-1, 881cm-1, 1114cm-1, 1460cm-1 등에서 암태아성 항원 단백질 특성을 나타내는 피크를 확인 할 수 있다.Referring to FIG. 7, peaks representing carcinoembryonic antigen protein characteristics can be identified at 622 cm -1 , 881 cm -1 , 1114 cm -1 , and 1460 cm -1 .
반면에 표면증강라만산란 기판 없을 때에는 암태아성 항원 단백질을 구분하기 어려운 것을 확인할 수 있다. On the other hand, when there is no surface-enhanced Raman scattering substrate, it can be confirmed that it is difficult to distinguish carcinoembryonic antigen proteins.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 의해 제공되는 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판은 시료에 포함된 대상물질이 100nM 농도로 소량을 분석할 때에도 우수한 라만 증폭 신호를 관찰할 수 있음을 확인할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that the membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate provided by an embodiment of the present invention can observe an excellent Raman amplification signal even when a small amount of the target material included in the sample is analyzed at a concentration of 100 nM.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100 : 표면증강라만산란 기판
200 : 표면증강라만산란 박막
300 : 분리막
350 ; 분리막 내 기공
400: 표면증강라만산란 박막 내 기공
500 : 검측시약
530 : 검측시약 내 검측대상물질
550 : 검측시약 내 검측대상물질 외 나머지 물질100: surface enhanced Raman scattering substrate
200: surface enhanced Raman scattering thin film
300: separator
350; pores in the membrane
400: pores in the surface enhanced Raman scattering thin film
500: detection reagent
530: detection target substance in detection reagent
550: remaining substances other than the detection target substance in the detection reagent
Claims (13)
상기 표면증강라만산란 박막 하부에 위치하되, 상기 검측시약 내의 검측대상물질은 통과되지 않고 검측시약 내의 검측대상물질 외 나머지 물질을 통과시키는 분리막; 및
상기 박막과 상기 분리막 사이에 위치하는 반투과성막을 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 표면증강라만산란 박막은, 박막 내부에 상기 박막을 수직으로 관통하는 방향으로 배향된 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판.
a surface-enhanced Raman scattering thin film on which a detection reagent is administered;
a separation membrane located below the surface-enhanced Raman scattering thin film, but allowing the remaining materials other than the target material in the detection reagent to pass through without passing the target substance in the detection reagent; and
It is characterized in that it comprises a semi-permeable membrane positioned between the thin film and the separation membrane,
The surface-enhanced Raman scattering thin film is a separator-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate, characterized in that it comprises pores oriented in a direction perpendicular to the thin film inside the thin film.
상기 기공은, 10nm 이하의 직경을 가지는 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판.According to claim 1,
The pores are characterized in that they include pores having a diameter of 10 nm or less, the membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate.
상기 박막은, Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh 및 이들의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 금속 박막인 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판.According to claim 1,
The thin film is a metal thin film comprising at least one material selected from the group consisting of Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh and composites thereof.
상기 분리막은 0.5μm 내지 5μm 직경을 가지는 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판.According to claim 1,
The separation membrane is characterized in that it comprises pores having a diameter of 0.5μm to 5μm, the separation membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate.
상기 검측시약은, 세균, 진균, 바이러스, 프리온, 단백질 및 세포로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 검측대상물질을 포함하는 용액인 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판.According to claim 1,
Characterized in that the detection reagent is a solution containing at least one detection target material selected from the group consisting of bacteria, fungi, viruses, prions, proteins and cells, the membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate.
상기 분리막 상에 반투과성막을 형성하는 반투과성막형성단계;
상기 반투과성막의 표면에 금속막을 형성하는 금속막형성단계; 및
상기 금속막 상에 전해도금액을 이용한 전해도금 공정을 수행하여 표면증강라만산란 박막을 형성하는 박막형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 표면증강라만산란 박막은, 박막 내부에 상기 박막을 수직으로 관통하는 방향으로 배향된 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법.Separation membrane preparation step of preparing a separation membrane through which the detection target substance in the detection reagent does not pass and the remaining substances other than the detection target substance in the detection reagent pass;
a semi-permeable membrane forming step of forming a semi-permeable membrane on the separation membrane;
a metal film forming step of forming a metal film on the surface of the semi-permeable film; and
characterized in that it comprises a; thin film forming step of forming a surface enhanced Raman scattering thin film by performing an electroplating process using an electrolytic plating solution on the metal film,
The method of manufacturing a separator-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate, characterized in that the surface-enhanced Raman scattering thin film includes pores oriented in a direction perpendicular to the thin film inside the thin film.
상기 분리막은 0.5μm 내지 5μm 직경을 가지는 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법.According to claim 7,
Characterized in that the separator includes pores having a diameter of 0.5 μm to 5 μm, a method for manufacturing a separator-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate.
상기 기공은, 10nm 이하의 직경을 가지는 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법.According to claim 7,
The method of manufacturing a surface-enhanced Raman scattering substrate integrated with a separator, characterized in that the pores include pores having a diameter of 10 nm or less.
상기 박막은, Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh 및 이들의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 금속 박막인 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 제조방법.According to claim 7,
Characterized in that the thin film is a metal thin film containing at least one material selected from the group consisting of Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh and composites thereof, a method for manufacturing a separator-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate.
상기 기판의 박막층에서 검측시약을 상기 기판에 투여하고 검측시약 내의 검측대상물질을 상기 박막층에 잔존시키는 검측시약투여단계; 및
상기 검측대상물질을 표면증강라만산란분광을 통해 검측하는 검측단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 사용방법.A substrate preparation step of preparing the surface-enhanced Raman scattering substrate of claim 1;
a detection reagent dispensing step of dispensing a detection reagent from the thin film layer of the substrate to the substrate and leaving the detection target substance in the detection reagent in the thin film layer; and
a detection step of detecting the detection target material through surface-enhanced Raman scattering spectroscopy;
A method of using a separation membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate comprising a.
상기 검측시약투여단계는, 상기 투여된 검측시약이 상기 박막과 분리막을 통과하면서 상기 검측시약 내의 검측대상물질은 상기 박막에 잔존하여 농축되고 검측시약 내의 검측대상물질 외 나머지 물질은 상기 박막 및 분리막을 통과하는 농축단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리막 일체형 표면증강라만산란 기판 사용방법.According to claim 12,
In the step of administering the detection reagent, while the administered detection reagent passes through the thin film and the separation membrane, the detection target substance in the detection reagent remains in the thin film and is concentrated, and the remaining substances other than the detection target substance in the detection reagent pass through the thin film and the separation membrane. Concentration step to pass;
A method of using a separation membrane-integrated surface-enhanced Raman scattering substrate comprising a.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |