KR20090123720A - Bio bar-coding sensing device using silicon nanowires and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바이오 바코딩 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 바코딩 DNA와 상보적으로 결합할 수 있는 상보적 DNA를 실리콘 나노와이어에 부착시키고, 실리콘 나노와이어의 우수하고 편리한 전기적 특성을 이용하여 바코딩 DNA와 상보적 DNA가 결합하여 형성된 이중가닥 DNA에 의해 생성된 전류 증감을 측정하는 실리콘 나노와이어를 이용한 바코딩 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bio-barcoding sensing device and method, and more particularly, to complementary DNA that is complementary to the barcoding DNA attached to the silicon nanowire, using the excellent and convenient electrical properties of the silicon nanowire The present invention relates to a barcoding sensing device and method using silicon nanowires to measure the current increase and decrease generated by double-stranded DNA formed by combining barcoding DNA and complementary DNA.
종래의 바코딩 감지 장치는 골드나노입자와 자성입자의 반응부, 자석, 그리고 광학 진단부로 구성되어 있다.Conventional barcoding sensing device is composed of a reaction unit, a magnet, and an optical diagnostic unit of gold nanoparticles and magnetic particles.
단일클론(monoclonal) 항체로 코팅된 자성입자와 다클론(polyclonal) 항체와 바코딩 DNA로 구성된 골드나노입자가 특이 항원 단백질과 반응하여 자성입자, 항원 단백질, 골드나노입자로 구성된 복합체를 형성한다. Magnetic nanoparticles coated with monoclonal antibodies, gold nanoparticles consisting of polyclonal antibodies and barcoding DNA react with specific antigenic proteins to form complexes consisting of magnetic particles, antigenic proteins and gold nanoparticles.
예를 들어 혈액을 이 장치에 도입했을 때, 타겟 항원 단백질만이 복합체를 형성하는데, 이 복합체를 자성으로 고정시켜 놓은 상태에서 불필요한 단백질 등을 제거한다.For example, when blood is introduced into this device, only the target antigen protein forms a complex, and the protein is removed while the complex is magnetically fixed.
자성을 제거하고 골드나노입자에 부착된 바코딩 DNA를 분리시킨 뒤 상보적 DNA를 기판에 도입한다Demagnetization is removed, barcoded DNA attached to gold nanoparticles is separated, and complementary DNA is introduced to the substrate.
결합(hybridization)이 유도되어 형성된 이중가닥 DNA에 골드입자 또는 실버입자 등을 도입하여 정량분석을 위한 준비를 한다. 정량분석은 광학적 방법으로 이루어지는데, 골드입자 또는 실버입자에 의한 특이파장에 대한 강도(intensity)로서 그 결과를 가늠한다. Incorporation of gold particles or silver particles into double-stranded DNA formed by hybridization is prepared for quantitative analysis. Quantitative analysis is performed by optical method, and the result is measured as intensity for specific wavelength by gold particles or silver particles.
종래 기술의 바코딩 감지 장치는 바코딩 DNA 감지부에서 다시 광학 시스템을 구성해야 하는 번거로움이 있으며, 광학 시스템의 추가는 추가비용의 증가로 이로 인한 상용화의 한계가 있다. 그리고 광원에서부터 강도(intensity)를 통한 정량화는 그 자체로 정확한 수치를 제공하기가 어렵다.Prior art bar code detection device has a hassle to configure the optical system again in the bar code DNA detection unit, the addition of the optical system is limited due to the increase in additional costs due to the commercialization. And quantification by intensity from the light source is difficult to give an accurate figure by itself.
또한, 기판 위에 상보적 DNA를 부착시켜야 하며, 결합(hybridization)이 형성된 뒤에 광학 시스템에 반응하는 입자를 제조하여 다시 이중가닥 DNA에 부착시키는 단계가 필요하다. 이러한 부가적인 단계를 거치면서 상당수의 DNA를 놓칠 수 있다는 문제점이 있다. In addition, complementary DNA must be attached to the substrate, and a step of preparing a particle that reacts to the optical system after the hybridization is formed and attaching it to the double-stranded DNA is required. There is a problem that a lot of DNA can be missed through these additional steps.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 상보적 DNA를 실리콘 나노와이어에 부착시키고, 실리콘 나노와이어의 우수하고 편리한 전기적 특성을 이용하여 바코딩 DNA와 상보적 DNA가 결합하여 형성된 이중가닥 DNA으로 인한 전류 증감을 측정하여, 별도의 광학적 시스템이 필요없이 DNA 단위 농도에 대한 정량화가 신속하고 정확하게 전개되는 실리콘 나노와이어를 이용한 바이오 바코딩 감지 방법 및 장치을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the problems of the prior art as described above is formed by attaching the complementary DNA to the silicon nanowires, using the excellent and convenient electrical properties of the silicon nanowires are formed by binding the barcode DNA and the complementary DNA It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting bio-barcoding using silicon nanowires, by measuring current increase and decrease due to double-stranded DNA, in which quantification of DNA unit concentration is rapidly and accurately developed without the need for a separate optical system.
본 발명의 상기 목적은 수용체가 부착되어 있는 자성나노입자, 수용체와 바코딩 DNA가 부착되어 있는 금나노입자 및 검출물질을 이용하는 바이오 바코딩 감지 장치에 있어서, 상기 자성나노입자, 금나노입자 및 검출물질이 반응하여 형성된 반응체를 자성분리하여 반응체 이외의 단백질을 제거하는 자성부; 상기 금나노입자에 부착되어 있는 바코딩 DNA를 분리하는 분리부; 및 상기 바코딩 DNA와 실리콘 나노와이어에 부착된 상보적 DNA의 결합으로 인한 전류 증감을 측정하는 탐지부를 포함하는 실리콘 나노와이어를 이용한 바이오 바코딩 감지 장치에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a bio-barcoding sensing device using magnetic nanoparticles to which a receptor is attached, gold nanoparticles to which a receptor and barcoded DNA are attached, and a detection material, wherein the magnetic nanoparticles, gold nanoparticles, and detection are used. A magnetic part for removing a protein other than the reactant by magnetically separating a reactant formed by reacting a substance; Separation unit for separating the bar coding DNA attached to the gold nanoparticles; And it is achieved by the bio-barcoding sensing device using silicon nanowires comprising a detection unit for measuring the current increase and decrease due to the binding of the barcode DNA and the complementary DNA attached to the silicon nanowires.
또한, 본 발명의 상기 자성부, 분리부 및 탐지부는 한개의 장치 안에 형성됨이 바람직하다.In addition, the magnetic part, the separation part and the detection part of the present invention is preferably formed in one device.
또한, 본 발명의 상기 탐지부는 상기 바코딩 DNA와 상기 상보적 DNA가 결합 하여 이중가닥 DNA가 형성됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that the detection unit of the present invention combines the barcoded DNA and the complementary DNA to form a double stranded DNA.
또한, 본 발명의 다른 목적은 바이오 바코딩 감지 장치의 제조방법에 있어서, 열산화막이 형성된 기판에 실리콘 나노와이어를 형성하는 제 1단계; 상기 실리콘 나노와이어의 전기적 컨택을 위한 전극을 증착하는 제 2단계; 상기 전극을 포함한 기판에 절연층을 증착하고 패터닝하여 하부에 존재하는 전극의 일부를 노출시키는 제 3단계; 노출된 상기 전극의 일부를 식각하여 실리콘 나노와이어 일부를 노출시키는 제 4단계; 노출된 상기 실리콘 나노와이어의 표면을 활성화시키는 제 5단계; 및 활성화된 상기 실리콘 나노와이어 표면에 상보적 DNA를 부착하는 제 6단계를 포함하는 실리콘 나노와이어를 이용한 바이오 바코딩 감지 장치의 제조방법에 의해 달성된다.In addition, another object of the present invention is a method for manufacturing a bio-barcoding sensing device, comprising: a first step of forming silicon nanowires on a substrate on which a thermal oxide film is formed; Depositing an electrode for electrical contact of the silicon nanowires; Depositing and patterning an insulating layer on a substrate including the electrode to expose a portion of an electrode existing below; Etching a portion of the exposed electrode to expose a portion of the silicon nanowires; A fifth step of activating the exposed surface of the silicon nanowires; And a sixth step of attaching complementary DNA to the activated silicon nanowire surface.
또한, 본 발명의 다른 목적은 수용체가 부착되어 있는 자성나노입자, 수용체와 바코딩 DNA가 부착되어 있는 금나노입자 및 검출물질을 이용하는 바이오 바코딩 감지 방법에 있어서, 상기 자성나노입자, 금나노입자 및 검출물질을 반응시켜 반응체를 형성하는 제 1단계; 상기 반응체를 자성부를 통해 자성분리하고 버퍼용액으로 반응체 이외의 단백질을 제거하는 제 2단계; 상기 금나노입자에 부착된 상기 바코딩 DNA를 분리부를 통해 분리하는 제 3단계; 및 분리된 상기 바코딩 DNA와 탐지부의 실리콘 나노와이어에 부착된 상보적 DNA가 결합하는 제 4단계를 포함하는 실리콘 나노와이어를 이용한 바이오 바코딩 감지 방법에 의해 달성된다.In addition, another object of the present invention in the bio-barcoding detection method using the magnetic nanoparticles to which the receptor is attached, the gold nanoparticles to which the receptor and the barcode DNA is attached and the detection material, the magnetic nanoparticles, gold nanoparticles And a first step of reacting the detection material to form a reactant; A second step of magnetically separating the reactant through a magnetic part and removing proteins other than the reactant with a buffer solution; A third step of separating the barcoding DNA attached to the gold nanoparticles through a separation unit; And a fourth step in which the separated barcoded DNA and the complementary DNA attached to the silicon nanowires of the detector are coupled to each other.
또한, 본 발명의 상기 제 3단계는 상기 반응체에 열을 가하여 상기 금나노입자에 부착되어 있는 바코딩 DNA를 변형하는 단계; 및 원심분리를 통해 상기 자성나 노입자, 금나노입자 및 검출물질을 제거하는 단계를 포함함이 바람직하다.In addition, the third step of the present invention comprises the steps of modifying the barcode DNA attached to the gold nanoparticles by applying heat to the reactant; And removing the magnetic particles, the old particles, the gold nanoparticles, and the detection material by centrifugation.
또한, 본 발명의 상기 제 4단계는 상기 바코딩 DNA와 상기 상보적 DNA가 결합하여 이중가닥 DNA가 형성됨이 바람직하다.In addition, in the fourth step of the present invention, it is preferable that double-stranded DNA is formed by combining the barcoding DNA and the complementary DNA.
또한, 본 발명의 상기 검출물질은 DNA, RNA, 항원, 항체, 합텐 및 단백질 중 어느 하나임이 바람직하다.In addition, the detection material of the present invention is preferably any one of DNA, RNA, antigen, antibody, hapten and protein.
또한, 본 발명의 상기 수용체는 DNA, RNA, 항원, 항체, 합텐 및 단백질 중 어느 하나임이 바람직하다.In addition, the receptor of the present invention is preferably any one of DNA, RNA, antigen, antibody, hapten and protein.
따라서, 본 발명의 실리콘 나노와이어를 이용한 바이오 바코딩 감지 장치 및 방법은 고감도 신뢰성이 있는 실리콘 나노와이어의 특성을 이용하여 금나노입자에서 분리된 바코딩 DNA의 분석이 신속하고 정확하게 이루어진다.Accordingly, the biobarcoding sensing device and method using the silicon nanowires of the present invention can quickly and accurately analyze barcoded DNA separated from gold nanoparticles using the characteristics of highly sensitive silicon nanowires.
또한, 부가적이고 복잡한 광학 시스템이 필요하지 않기 때문에 한개의 장치 안에서 검출물질의 전처리부터 전도성 측정까지 가능하며, 실리콘 나노와이어에 형성되는 전류 측정으로 인한 정량화가 가능하다는 현저하고도 유리한 효과가 있다. In addition, since there is no need for an additional and complicated optical system, there is a remarkable and advantageous effect that it is possible to measure the conductivity from the pretreatment of the detection material to the conductivity measurement in one device, and to quantify by measuring the current formed on the silicon nanowire.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 나노와이어를 이용한 바코딩 DNA 감지 방법이다. 도 1을 참조하면, 수용체(130)가 부착되어 있는 자성나노입자(110) 및 수용체(130)와 바코딩 DNA(140)가 부착되어있는 금나노입자(120)가 검출물질(150)과 반응하여 자성나노입자(110), 검출물질(150), 금나노입자(120)로 구성된 샌드위치 형태의 반응체(160)를 형성한다.1 is a barcoding DNA detection method using nanowires. Referring to FIG. 1, the
본 발명에 따른 자성나노입자(110)는 자성재료로 구성될 수 있다. 자성재료로는 Fe2O3, Fe3O4 또는 FePt 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 자성나노입자(110)는 수 내지 수십 ㎚의 크기인 것을 사용할 수 있다.
자성나노입자(110) 표면에는 수용체(130)를 하나 이상 고정시킨 것을 사용하는 것이 바람직하며, 수용체(130)로는 DNA, RNA, 항원, 항체, 합텐 또는 단백질을 사용할 수 있다.It is preferable to use one or more fixing the
본 발명에 따른 금나노입자(120)는 표면에 검출물질(150)이 결합할 수 있는 수용체(130)가 부착되어 있고, 금나노입자(120) 표면의 대부분은 바코딩 DNA(140)가 부착되어 있다.
본 발명에 따른 검출물질(150)은 올리고뉴클레오티드 또는 단백질이 바람직하며, 보다 구체적으로는 DNA, RNA, 항원, 항체 또는 합텐을 포함한다.The detection material 150 according to the present invention is preferably an oligonucleotide or protein, more specifically DNA, RNA, antigen, antibody or hapten.
자성나노입자(110)와 금나노입자(120)의 제조가 완료되면, 자성나노입자(110), 금나노입자(120) 및 검출물질(150)을 혼합하여 반응시킨다. 검출물질(150)은 자성나노입자(110)와 금나노입자(120)가 완성된 이후에 각 입자의 용액 속에 따로 첨가해도 되고 또는 두 가지 용액을 혼합한 후 투입해도 상관없다. 혼합 후에는 검출물질(150)이 자성나노입자(110)와 금나노입자(120) 모두와 충분히 반응할 수 있는 시간 동안 반응을 진행시킨다.When the manufacturing of the
검출물질(150)은 자성나노입자(110)와 금나노입자(120)가 혼합되어 있는 용액에 첨가될 경우 검출물질(150)은 두 입자를 연결하는 고리역할을 하고, 자성나노입자(110), 검출물질(150), 금나노입자(120)로 구성된 샌드위치 형태의 반응체(160)가 형성된다.When the detection material 150 is added to a solution in which the
자성나노입자(110)와 금나노입자(120)의 표면에 부착된 수용체(130)는 각각 하나 이상이 존재할 수 있다. 특히 금나노입자(120) 표면에 수용체(130)가 복수개 존재하는 경우에는 하나의 금나노입자(120)에 복수개의 자성나노입자(110)가 결합하는 것이 가능하다.At least one
본 발명에 따른 샌드위치 형태의 반응체(160)는 통상적인 자성분리를 이용하여 분리하고, 자석(190)으로 고정시켜 놓은 상태에서 버퍼용액 등으로 불필요한 단 백질을 제거한다.The sandwich-
그 다음, 금나노입자(120)에 부착된 바코딩 DNA(140)를 분리한다. 바코딩 DNA(140)를 분리하는 방법은 샌드위치 형태의 반응체(160)에 열을 가하여 금나노입자(120)에 존재하는 바코딩 DNA(140)를 변성시켜 금나노입자(120)로부터 떨어뜨리고, 원심분리를 통해 자성나노입자(110), 금나노입자(120) 및 검출물질(150)을 제거하여 바코딩 DNA(140)를 분리한다.Next, the
본 발명에 따른 분리된 바코딩 DNA(140)는 실리콘 나노와이어(180)에 부착되어 있는 상보적 DNA(170)와 결합한다.The separated
기본적으로 DNA는 당, 인산 및 염기가 조합되어 하나의 단위로 된 뉴클레오티드들의 결합에 의한 이중나선구조를 가지고 있다. 이러한 DNA는 반응온도를 비등점 근처까지 가열하거나 pH 3 이하 또는 10 이상으로 만들어 주면 이중나선구조의 수소결합이 끊어지면서 단일가닥 DNA(single strand DNA, ssDNA) 구조로 만들어지며, 다시 주변 조건을 원상태로 복원시킬 시에는 상보적 배열을 갖는 DNA 간에 가역적 반응이 발생된다.Basically, DNA has a double helix structure by combining nucleotides of one unit by combining sugar, phosphoric acid and base. When the DNA is heated to the boiling point near the boiling point or made below pH 3 or above 10, the double-stranded hydrogen bonds are broken to form single stranded DNA (ssDNA) structure. Upon reconstruction, reversible reactions occur between DNAs with complementary sequences.
따라서 DNA는 매우 안정한 물질로서 감지 장치의 고정화 및 결합재료로서 적당한 물질이다. 또한, 이러한 DNA의 가역적 상보적 특이반응과 DNA는 안정성 및 나노수준에서 제어가 가능하다는 장점이 있다.Therefore, DNA is a very stable material and is suitable as an immobilization and binding material of a sensing device. In addition, the reversible complementary specific reaction of such DNA and DNA has the advantage that can be controlled at the stability and nano level.
본 발명에 따른 바코딩 DNA(140)와 실리콘 나노와이어(180)에 부착되어 있는 상보적 DNA(170)가 결합(hybridization)하면서 형성되는 이중가닥 DNA(double strand DNA, dsDNA)가 가지고 있는 전하에 의해 전도성 전류가 유도되고 이로 인한 전류 증감을 측정한다.On the charges of the double-stranded DNA (dsDNA) formed by the hybridization of the
실리콘 나노와이어(silicon nanowire, SiNW)는 기존의 감지 장치들과는 비교할 수 없을 정도의 높은 효율과 탐지능력을 지닌다. 그 이유는 실리콘 나노와이어가 부피 대비 표면적 비율이 높고, 전기적 특성을 조절할 수 있으며, 바이오 분야에도 응용 가능한 특성을 가지고있기 때문이다.Silicon nanowires (SiNWs) are more efficient and detectable than conventional sensing devices. The reason is that silicon nanowires have a high surface area to volume ratio, can control electrical properties, and have properties that can be applied to biotechnology.
실리콘 나노와이어를 DNA 감지 장치로 이용할 때의 메커니즘은 전하 밀도 변화에 의한 것이다. 즉, 실리콘 나노와이어가 DNA와 결합(hybridization)할 때, 실리콘 나노와이어 표면에서 전기장이 변하고 이것이 전하 밀도의 변화를 야기함으로써 감지 장치로서의 탐지 능력을 갖게 한다는 것이다. The mechanism when using silicon nanowires as DNA sensing devices is due to charge density changes. In other words, when silicon nanowires hybridize with DNA, the electric field changes on the silicon nanowire surface, which causes a change in charge density, thus making it possible to detect as a sensing device.
따라서 기존 베이스에 대한 전류 증감으로 좀 더 쉽게 DNA 단위 농도에 대한 정량화가 신속하고 정확하게 전개된다.Therefore, quantification of DNA unit concentrations can be easily and quickly developed by increasing or decreasing the current base.
도 2는 실리콘 나노와이어를 이용한 DNA 바코딩 감지 장치의 사시도이다. 도 2를 참조하면, DNA 바코딩 감지 장치는 자성부(210), 분리부(220) 및 탐지부(230)로 이루어져 있다. 2 is a perspective view of an apparatus for detecting DNA barcodes using silicon nanowires. Referring to FIG. 2, the DNA barcoding sensing device includes a
자성부(210)에서는 본 발명의 샌드위치 형태의 반응체(160)를 자석(190)으로 고정시켜 불필요한 단백질을 제거한다. 검출물질(150)만이 샌드위치 형태의 반응체(160)를 형성할 수 있으므로 불필요한 단백질은 버퍼용액을 사용하여 씻어낼 수 있다.The
분리부(220)에서는 금나노입자(120)에 부착된 바코딩 DNA(140)를 분리하며, 탐지부(230)에서는 실리콘 나노와이어(180)에 부착된 상보적 DNA(170)를 이용하여 바코딩 DNA(140)를 탐지한다.The
본 발명에 따른 실리콘 나노와이어(180)를 이용한 DNA 바코딩 감지 장치는 실리콘 나노와이어(180)에 부착되어 있는 상보적 DNA(170)와 바코딩 DNA(140)가 결합할 때 형성되는 전하 밀도 변화를 측정하는 것으로, 별도의 광학 시스템이 필요하지 않기 때문에 한개의 장치 내에서 검출물질(150)의 전처리에서 부터 전도성 측정까지 가능하다.DNA barcoding detection device using the
도 3은 실리콘 나노와이어를 이용한 DNA 바코딩 감지 장치 중 탐지부를 나타낸 사시도이다. 도 3을 참조하면, 탐지부(230)는 열산화막(320)이 형성된 기판(310)상에 실리콘 나노와이어(180)와 전극(330)이 형성되어 있다. 실리콘 나노와이어(180)에는 바코딩 DNA(140)와 상보적 결합을 하는 상보적 DNA(170)가 부착되어 있다. 따라서, 바코딩 DNA(140)는 상보적 DNA(170)와 결합하여 이중가닥 DNA를 형성하면서 전도성 전류가 유도되고 이로 인한 전류 증감을 측정하여 바코딩 DNA(140)를 탐지할 수 있다. 3 is a perspective view illustrating a detector in a DNA barcoding sensing device using silicon nanowires. Referring to FIG. 3, the
도 4 내지 도 6은 실리콘 나노와이어를 이용한 DNA 바코딩 감지 장치 중 탐지부 제조 방법을 나타내는 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 열산화막(320)이 형성된 기판(310)상에 실리콘 나노와이어(180)를 형성한 후, 실리콘 나노와이어(180)의 전기적 컨택을 위하여 금속물질을 증착한 후 식각하여 전극을 형성한다.4 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a detector in a DNA barcoding sensing device using silicon nanowires. As shown in FIG. 4, after the
기판(310)은 실리콘, 수정, 세라믹, 유리 및 폴리머 등을 사용할 수 있으며, 실리콘을 사용할 경우 열산화막이 형성된 기판이나 기타 절연막이 형성된 기판을 사용하는 것이 바람직하다.The
전극(330)은 금속물질로써 금을 증착함으로써 단층구조로 형성하거나, 티탄을 증착한 후, 금을 증착한 다층구조로 형성할 수 있으며, 은, 구리, 니켈 또는 백금을 사용할 수 있다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 전극(330)을 포함한 기판(310) 전체에 절연층(340)을 증착한 후, 패터닝하여 하부에 존재하는 전극(330)의 일부를 노출시킨다. 또한, 노출된 전극(330)의 일부를 습식 식각하여 실리콘 나노와이어(180) 일부를 노출시킨다.As illustrated in FIG. 5, the insulating
형성된 전극(330)의 상부에 절연층을 증착하고 패터닝하여 절연층 보호막을 형성할 수도 있다. 바이오 센서의 경우, 전해질 용액이 검사시료로 사용되므로 전극의 상부에 형성된 절연층 보호막이 전해질 용액과 전극이 접하는 것을 방지할 수 있다. 절연층 보호막은 전해질 용액에 의한 노이즈를 감소시키고 전해질 용액에 존재할 수 있는 검출대상 물질이 나노와이어에서 감지되어 나오는 신호만을 용이하게 검출할 수 있도록 하여 감지 장치의 감도를 향상시킬 수 있게 된다.An insulating layer protective film may be formed by depositing and patterning an insulating layer on the formed
도 6에 도시된 바와 같이, 노출된 실리콘 나노와이어(180)를 탐지부(230)로 적용하기 위하여 노출된 실리콘 나노와이어(180) 표면을 활성화한 후 실리콘 나노와이어(180) 표면에 바코딩 DNA(140)와 상보적으로 결합하는 상보적 DNA(170)를 도입한다.As shown in FIG. 6, in order to apply the exposed
실리콘 나노와이어(180)의 표면을 선택적으로 기능화하는 것으로, 실록산 파생물을 사용할 수 있다. 또한, 아민기는 산소 플라즈마 또는 산 및 산화제에 의해 나노와이어를 먼저 친수성으로 만들고 아미노 시레인을 함유하는 용액에 실리콘 나 노와이어(180)를 담금으로써 부착될 수 있다. 상보적 DNA(170)는 상기 설명된 바와 같이, 아민기를 먼저 부착하고 상보적 DNA(170)를 함유하는 용액에 실리콘 나노와이어(180)를 담금으로써 부착할 수 있다.By selectively functionalizing the surface of the
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
도 1은 나노와이어를 이용한 바코딩 DNA 감지 방법1 is a barcoding DNA detection method using nanowires
도 2는 실리콘 나노와이어를 이용한 DNA 바코딩 감지 장치의 사시도2 is a perspective view of an apparatus for detecting DNA barcodes using silicon nanowires
도 3은 실리콘 나노와이어를 이용한 DNA 바코딩 감지 장치 중 탐지부를 나타낸 사시도Figure 3 is a perspective view showing a detection unit of the DNA bar coding detection device using silicon nanowires
도 4 내지 도 6은 실리콘 나노와이어를 이용한 DNA 바코딩 감지 장치 중 탐지부 제조 방법을 나타내는 단면도4 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a detector in a DNA barcoding sensing device using silicon nanowires.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110 : 자성나노입자 120 : 금나노입자110: magnetic nanoparticles 120: gold nanoparticles
130 : 수용체 140 : 바코딩 DNA130
150 : 검출물질 160 : 반응체150: detection material 160: reactant
170 : 상보적 DNA 180 : 실리콘 나노와이어170: complementary DNA 180: silicon nanowire
190 : 자석 210 : 자성부190: magnet 210: magnetic part
220 : 분리부 230 : 탐지부220: separation unit 230: detection unit
310 : 기판 320 : 열산화막310: substrate 320: thermal oxide film
330 : 전극 340 : 절연층330
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080049937A KR20090123720A (en) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Bio bar-coding sensing device using silicon nanowires and method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020080049937A KR20090123720A (en) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Bio bar-coding sensing device using silicon nanowires and method therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090123720A true KR20090123720A (en) | 2009-12-02 |
Family
ID=41685920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080049937A KR20090123720A (en) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | Bio bar-coding sensing device using silicon nanowires and method therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20090123720A (en) |
-
2008
- 2008-05-28 KR KR1020080049937A patent/KR20090123720A/en not_active Application Discontinuation
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