KR20200134925A - 수용성 키토산 유도체를 포함하는 비색검출센서 - Google Patents

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KR20200134925A
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sulfopropyl
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김민곤
장형준
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광주과학기술원
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Abstract

본 발명은, 다공성 멤브레인 및 상기 다공성 멤브레인 상에 형성되고, 수용성 키토산 유도체, 및 발색시약을 포함하는 검출부를 포함하는 비색검출센서를 제공한다.

Description

수용성 키토산 유도체를 포함하는 비색검출센서{Colorimetric detection sensor comprising water-soluble chitosan derivative}
본 발명은 수용성 키토산 유도체를 포함하는 비색검출센서에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 다공성 멤브레인, 및 상기 다공성 멤브레인 상에 형성되고, 수용성 키토산 유도체 및 발색시약을 포함하는 검출부를 포함하는 우수한 비색집중 효과를 갖는 비색검출센서에 대한 것이다.
신체의 체액에 저농도로 존재하는 질병지표물질의 측정은 일반적으로 효소반응과 항원-항체 부착과 같은 생물학적 반응을 이용하여 수행된다. 효소와 항체는 기질을 선택적으로 인지하는 반응특이성이 높고, 반응효율도 높아 고감도로 분석물질을 측정할 수 있다. 그러나, 이와 같은 반응특성을 이용한 대부분의 진단시스템은 고가의 분석 장비와 전문 지식을 갖춘 인력을 필요로 하여 신속한 진단을 위한 물리적 접근성이 상대적으로 제한적이었다.
페이퍼 기반 센서는 종이 또는 이와 유사한 물질 위에 진단 반응시스템을 구현하는 기술로서 원재료의 특성상 저렴하고, 간편하고, 대량생산에 용이하다. 이러한 점에서 페이퍼 기반 센서는 현장진단(point-of-care testing)의 필요조건을 이상적으로 충족시키는 기술이다.
전통적인 페이퍼 기반 센서는 대표적으로 면역크로마토그래피 스트립(예를 들면, 임신 진단키트, 말라리아 진단키트)과 딥스틱(dip stick; 예를 들면, 요검사 시험지) 등이 있고, 1970년대 중반 이후로 상용화되어 사용되고 있다.
다만, 기존의 페이퍼 기반 센서는 검출부의 부분별로 퍼짐의 정도가 달라, 색상강도가 분산되는 문제점과 검출기를 이용한 신호 측정 시, 검출부위를 매번 설정해 주어야 하는 불편함을 야기한다.
상기 문제점을 극복하기 위하여 멤브레인에 패터닝을 하는 방법, 고분자를 이용하여 센서를 제작하는 방법 등 연구가 진행되고 있으나 상기 방법들은 센서의 제작공정을 길게 만들고, 추가 비용을 발생하게 하며 이러한 과정에도 불구하고 신호는 완벽히 집중되지 않는 문제점이 있다.
본 발명의 일 과제는 수용성 키토산 유도체를 포함하는 비색검출센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 과제는 현장진단이 가능한 생체시료 분석장치를 제공하는 것이다.
상기 언급한 색상강도가 분산되는 문제점을 해결하기 위해서 다공성 멤브레인에 수용성 키토산 유도체를 스포팅하는 간단한 공정으로 색상강도가 집중되는 것을 발견하고 비색검출센서에 대한 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 양태는 다공성 멤브레인 및 상기 다공성 멤브레인 상에 형성되고, 수용성 키토산 유도체, 및 발색시약을 포함하는 검출부를 포함하는 비색검출센서를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 수용성 키토산 유도체는 키토산 올리고사카라이드 락테이트(COL), 글리콜키토산(GC), 메틸글리콜키토산(MGC), N-카르복시메틸키토산, N-하이드록시메틸키토산, N-하이드록시프로필키토산, N-하이드록시프로필 에테르 키토산 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 수용성 키토산 유도체의 분자량은 1 kDa 내지 150 kDa일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 수용성 키토산 유도체는 상기 다공성 멤브레인의 공극을 막을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 다공성 멤브레인은 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, PVDF(polyvinylidene fluoride) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 발색시약은 산화효소, 과산화효소 및 발색단을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 산화효소는 글루코스 옥시다제(glucose oxidase), 갈락토스 옥시다제(galactose oxidase), 락테이트 옥시다제(lactate oxidase), 피루브산 옥시다제(pyruvate oxidase), 글루탐산 옥시다제(glutamate oxidase), 알코올 옥시다제(alcoholoxidase), 아스코르브산 옥시다제(ascorbate oxidase), 콜레스테롤 옥시다제(cholesterol oxidase), 콜린 옥시다제(choline oxidase), 우리카제(uricase) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 과산화효소는 대두 아스코르베이트 과산화효소(Soybean ascorbate peroxidase), 애기장대 아스코르베이트 과산화효소(Arabidopsis ascorbate peroxidase), 시금치 아스코르베이트 과산화효소(Spinach ascorbate peroxidase), 겨자무 과산화효소(horseradish peroxidase, HRP) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 발색단은 테트라메틸-벤지딘(Tetramethyl-benzidine, TMB), 디아민-벤지딘(3,3-Diaminobenzidine, DAB), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrine, 4-AAP), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메틸아닐린(MAOS), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3-메톡시아닐린(ADOS), N-에틸-N-(3-설포프로필)-3-메톡시아닐린(ADPS), N-에틸-N-(3-설포프로필)아닐린(ALPS), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메톡시아닐린(DAOS), N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메톡시아닐린(HDAOS), N,N-비스(4-설포뷰틸)-3,5-다이메틸아닐린(MADB), N,N-비스(4-설포뷰틸)-3-메틸아닐린(TODB), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3-메틸아닐린(TOOS), N-에틸-N-(3-설포프로필)-3-메틸아닐린(TOPS) 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 검출부는 2 이상 존재하고, 2 이상의 기질을 동시에 검출할 수 있다.
본 발명의 일 양태는 상기 비색검출센서를 포함하는 생체시료 분석장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 생체시료 분석장치는 현장진단(POCT: point-of-care testing)이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 양태는 수용성 키토산 유도체와 발색시약을 혼합하여 검출혼합액을 제조하는 단계; 상기 검출혼합액을 다공성 멤브레인에 스포팅하는 단계; 및 상기 검출혼합액을 스포팅한 다공성 멤브레인을 건조하여 검출부를 형성하는 단계; 를 포함하는 비색검출센서의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 발색시약은 산화효소, 과산화효소 및 발색단을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 수용성 키토산 유도체는 검출혼합액의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 검출혼합액은 0.1 μL 내지 5 μL로 스포팅될 수 있다.
본 발명은 수용성 키토산 유도체 및 발색시약이 혼합된 검출부가 다공성 멤브레인 상에 존재하는 비색검출센서로서, 효소 안정성이 향상되고, 정량검출이 가능하며, 검출부의 크기, 위치 등을 조정할 수 있는 발색이 집중된 비색검출센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 발색시약 중 우리카제(a), HRP(b), MADB(c) 및 4-AAP(d)의 농도에 따른 색상강도의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 비색검출센서(a) 및 대조군(b)의 표면을 나타내는 SEM사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 비색검출센서의 검출 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 비색검출센서(a, b, c) 및 비교예(d, e)의 검출실험의 결과 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 비색검출센서의 초순수에 용해한 글루코스(a) 및 초순수에 용해한 요산(b)의 농도에 따른 검출 실험 결과의 사진 및 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 비색검출센서의 초순수에 용해한 글루코스(a, b) 및 사람의 소변의 글루코스(c, d)의 농도에 따른 검출 실험결과의 사진 및 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 비색검출센서의 초순수에 용해한 글루코스(a) 및 사람의 소변의 글루코스(b)의 농도에 따른 스파이크 실험결과의 그래프 이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 비색검출센서의 다중실험의 직접(a, b) 및 역경사(c, d) 실험결과의 그래프 및 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 비색검출센서의 다중실험의 실험결과의 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 비색검출센서의 글루코스(a) 및 요산(b) 검출 시의 안정성을 평가한 그래프이다.
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 생략하였다.
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.
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 발명의 일 양태는 다공성 멤브레인 및 상기 다공성 멤브레인 상에 형성되고, 수용성 키토산 유도체 및 발색시약을 포함하는 검출부를 포함하는 비색검출센서를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 다공성 멤브레인은 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, PVDF(polyvinylidene fluoride) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 니트로셀룰로오스일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다공성 멤브레인은 내부의 공극을 통한 모세관력에 의한 유체의 흐름을 이용하여 센서의 기재로서 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 생체시료 샘플 용액을 상기 다공성 멤브레인의 일 부분에 주입하면, 상기 생체시료 샘플 용액은 다공성 멤브레인의 유체의 흐름을 통하여 상기 주입된 부분과 이격된 다공성 멤브레인의 다른 일 부분, 예를 들어, 검출부까지 이동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 수용성 키토산 유도체는 키토산 올리고사카라이드 락테이트(COL), 글리콜키토산(GC), 메틸글리콜키토산(MGC), N-카르복시메틸키토산, N-하이드록시메틸키토산, N-하이드록시프로필키토산, N-하이드록시프로필 에테르 키토산 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 키토산 올리고사카라이드락테이트(COL)일 수 있다.
상기 수용성 키토산 유도체는 수용성인 발색시약과의 혼합을 위하여 다른 물질을 혼합할 필요가 없고, 이를 통하여, 발색집중의 효과를 용이하게 나타낼 수 있다.
예를 들면, 소수성인 키토산의 경우 수용성인 발색시약과 혼합하기 위하여 아세트산을 첨가하여야 하고, 이로 인하여 발색이 줄어들 수 있다.
상기 수용성 키토산 유도체는 상기 다공성 멤브레인의 공극을 막을 수 있다.
상기 수용성 키토산 유도체는 멤브레인의 벽 두께를 증가시켜 공극 사이에 막을 형성시킴으로써, 멤브레인의 말단으로 흐르는 유체의 흐름을 제어하여 발색집중을 유도할 수 있다.
상기 수용성 키토산 유도체의 분자량은 1 kDa 내지 150 kDa, 예를 들면, 5 kDa일 수 있다. 상기 수용성 키토산 유도체의 분자량이 1 kDa 미만인 경우, 멤브레인의 벽 두께가 효과적으로 증가하지 않을 수 있으며, 150 kDa 초과인 경우, 멤브레인의 공극이 균일하게 막히지 않을 수 있다.
예를 들면, 키토산 올리고사카라이드 락테이트(COL, 5 kDa)는, 키토산(141 kDa)과 비교하여 비색집중이 효과적으로 나타날 수 있는데, 이는 저분자의 분자량이 조밀하고 균일한 막충진을 가능하게 하여 처리된 모든 주변 환경이 젖은 후 막 공극을 통과하는 용액의 흐름을 늦추기 때문일 수 있다.
예를 들면, 상기 저분자의 수용성 키토산 유도체를 사용함으로써, 패터닝 등의 별도의 공정을 수행하지 않아도 검출부에서 비색이 집중된 비색검출센서를 제공할 수 있다.
상기 검출부는 멤브레인 상에 형성되며, 수용성 키토산 유도체, 및 발색시약을 포함하는 검출혼합액이 점적된 후 건조되어 형성된다.
본 명세서에서 “멤브레인 상에 형성”은, 상기 검출부가 상기 스포팅된 멤브레인의 수직 방향의 전부 또는 일부에 형성되는 것을 포함한다.
본 명세서에서 “검출부”란, 생체시료의 기질이 검출혼합액과 접촉하였을 때, 발색이 나타나는 부분을 의미하며, 상기 검출부의 발색부분에서 색상강도를 측정하는 방법을 통하여 정량적인 검출이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발색시약은 산화효소, 과산화효소 및 발색단을 포함할 수 있다.
상기 산화효소는 글루코스 옥시다제(glucose oxidase), 갈락토스 옥시다제(galactose oxidase), 락테이트 옥시다제(lactate oxidase), 피루브산 옥시다제(pyruvate oxidase), 글루탐산 옥시다제(glutamate oxidase), 알코올 옥시다제(alcoholoxidase), 아스코르브산 옥시다제(ascorbate oxidase), 콜레스테롤 옥시다제(cholesterol oxidase), 콜린 옥시다제(choline oxidase), 우리카제(uricase) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 글루코스 옥시다제, 우리카제 또는 글루코스옥시다제 및 우리카제의 혼합효소일 수 있다.
상기 과산화효소는 대두 아스코르베이트 과산화효소(soybean ascorbate peroxidase), 애기장대 아스코르베이트 과산화효소(arabidopsis ascorbate peroxidase), 시금치 아스코르베이트 과산화효소(spinach ascorbate peroxidase), 겨자무 과산화효소(horseradish peroxidase, HRP) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 겨자무 과산화효소(HRP)일 수 있다.
상기 발색단은 테트라메틸-벤지딘(tetramethyl-benzidine, TMB), 디아민-벤지딘(3,3-diaminobenzidine, DAB), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrine, 4-AAP), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메틸아닐린(MAOS), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3-메톡시아닐린(ADOS), N-에틸-N-(3-설포프로필)-3-메톡시아닐린(ADPS), N-에틸-N-(3-설포프로필)아닐린(ALPS), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메톡시아닐린(DAOS), N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메톡시아닐린(HDAOS), N,N-비스(4-설포뷰틸)-3,5-다이메틸아닐린(MADB), N,N-비스(4-설포뷰틸)-3-메틸아닐린(TODB), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3-메틸아닐린(TOOS), N-에틸-N-(3-설포프로필)-3-메틸아닐린(TOPS) 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 4-AAP와 N,N-비스(4-설포뷰틸)-3,5-다이메틸아닐린(MADB)의 혼합물일 수 있다.
상기 발색단은 예를 들면, 테트라메틸-벤지딘(Tetramethyl-benzidine, TMB) 또는 디아민-벤지딘(3,3-Diaminobenzidine, DAB)이 독립적으로 사용될 수 있고, N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메틸아닐린(MAOS), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3-메톡시아닐린(ADOS), N-에틸-N-(3-설포프로필)-3-메톡시아닐린(ADPS), N-에틸-N-(3-설포프로필)아닐린(ALPS), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메톡시아닐린(DAOS), N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메톡시아닐린(HDAOS), N,N-비스(4-설포뷰틸)-3,5-다이메틸아닐린(MADB), N,N-비스(4-설포뷰틸)-3-메틸아닐린(TODB), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3-메틸아닐린(TOOS) 및 N-에틸-N-(3-설포프로필)-3-메틸아닐린(TOPS) 중 어느 하나는 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrine, 4-AAP)와 혼합되어 혼합물 형태로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 “효소(enzyme)”란 기질과 결합하여 효소-기질 복합체를 형성함으로써 반응의 활성화 에너지를 낮추는 촉매 역할을 하는 물질을 의미한다. 효소는 특정 기질에만 반응하는 기질 특이성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 산화효소는 생체시료의 기질을 산화시켜 과산화수소를 생성시키고, 상기 과산화효소는 과산화수소를 수소수용체로 하는 발색단의 산화를 촉진하는 역할을 하며, 상기 발색단은 상기 과산화수소 및 과산화효소에 의하여 산화되어 가시광선 영역의 스펙트럼을 가지는 발색제를 생성한다.
예를 들면, 상기 생체시료의 기질, 예를 들면, 글루코오스 및 요산과 발색시약은 하기의 반응식 1 및 반응식 2와 같은 반응을 할 수 있다:
[반응식 1]
Figure pat00001
[반응식 2]
Figure pat00002
예를 들면, 글루코스 또는 요산은 글루코스 옥시다제 또는 우리카제에 의해 과산화수소를 생성한다. 이와 같이 생성된 과산화수소는 과산화효소, 예를 들면, 겨자무과산화효소(HRP)에 의해 4-아미노안티피린(4-AAP)과 N,N-비스(4-설포뷰틸)-3,5-다이메틸아닐린 다이소듐염(MADB)이 산화결합된 발색제를 생성하는데 쓰이게 된다. 이 발색제는 630 nm에서 측정이 가능한 파란색을 띄는데 이 색깔의 변화를 측정하여 시료의 양을 정량적으로 측정할 수 있다.
상기 검출부는 2 이상 존재할 수 있고, 2 이상의 기질이 동시에 검출 가능할 수 있다.
예를 들면, 효소는 기질특이성을 가지므로, 2 이상의 산화효소가 혼합되어 포함되어 있는 검출부에서도 생체시료 기질에 따라 각각 반응을 하고, 서로 간섭하지 않을 수 있다.
예를 들면, 상기 멤브레인 상에 검출부가 2 이상 있는 경우, 각각 산화효소의 종류를 다르게 포함하는 검출부가 존재할 수 있고, 2 이상의 생체시료의 기질이 혼합된 생체시료샘플을 주입하여, 각각의 생체시료의 기질에 대하여 정량검출 할 수 있다.
상기 검출부의 지름은 0.1 mm 내지 10 mm, 예를 들면 3 mm일 수 있다.
상기 검출부는 상기 멤브레인의 표면을 기준으로 10 μm 내지 1000 μm, 예를 들면 100 μm의 깊이로 멤브레인에 흡수될 수 있다.
본 발명의 일 양태는 다공성 멤브레인; 및 상기 다공성 멤브레인 상에 형성되고, 수용성 키토산 유도체 및 발색시약을 포함하는 검출부를 포함하는 비색검출센서를 포함하는 생체시료 분석장치를 제공한다.
상기 다공성 멤브레인은 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, PVDF(polyvinylidene fluoride) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 니트로셀룰로오스일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 수용성 키토산 유도체는 키토산 올리고사카라이드 락테이트(COL), 글리콜키토산(GC), 메틸글리콜키토산(MGC), N-카르복시메틸키토산, N-하이드록시메틸키토산, N-하이드록시프로필키토산, N-하이드록시프로필 에테르 키토산 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 키토산 올리고사카라이드락테이트(COL)일 수 있다.
상기 발색시약은 산화효소, 과산화효소 및 발색단을 포함할 수 있다.
상기 생체시료 분석장치는, 예를 들면, 생체시료 샘플이 주입되는 도입부, 생체시료와 발색시약의 반응 결과가 나타나는 검출부, 및 상기 도입부와 검출부를 연결하는 안내부를 포함하는 비색검출센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 생체시료 분석장치에 포함된 비색검출센서는 수용성 키토산 유도체 및 발색시약을 포함하고, 다공성 멤브레인을 이용함으로써, 단시간, 예를 들면, 3분 이내에 생체시료 기질의 유무를 육안으로 확인할 수 있다. 상기 생체시료 분석장치는, 예를 들면, 검출부의 색상강도를 측정할 수 있는 측정부 및 측정된 색상강도의 수치를 표시하는 표시부를 추가로 포함할 수 있다.
상기 생체시료 분석장치는 스트립 형태일 수 있다.
상기 생체시료 분석장치는 현장진단(POCT)에 사용될 수 있다.
본 명세서에서 “생체시료 분석장치”란 전혈, 혈청, 혈장, 소변 또는 혈액과 같은 생체시료 중에서 분석하고자 하는 기질의 존재여부 확인 및/또는 정량분석 하는 장치를 의미한다. 상기 생체시료 분석장치는 당해 기술분야에서 자명한 형태면 이를 제한하지 않으며, 예를 들면, 휴대용 디바이스일 수 있다.
본 명세서에서 “생체시료”란 혈액, 혈액의 일부(예를 들면, 혈장 또는 적혈구), 세포, 머리카락, 소변, 타액 또는 땀과 같은 생체 유래물을 의미한다.
본 명세서에서 “생체시료의 기질”이란, 발색시약과 접촉하여 효소반응을 하는 물질을 의미하며, 예를 들면, 글루코스 또는 요산일 수 있다.
본 명세서에서 “현장진단”이란 환자가 처치받는 위치가 근접한 곳에서 실시하는 임상병리검사로서, 피검자 가까이에서 원심분리 등, 검체의 전처치 없이 신속하게 시행하여 진단 및 치료에 이용할 수 있는 검사를 지칭한다.
상기 현장검사는 적은 양의 검체로 손쉽게 검사를 실시하여 신속한 결과를 얻을 수 있고, 실시간으로 검사를 실시하므로 검체 확인을 위한 기재사항이 적고 운송이 필요 없는 장점이 있다.
본 발명의 일 양태는 수용성 키토산 유도체와 발색시약을 혼합하여 검출혼합액을 제조하는 단계; 상기 검출혼합액을 다공성 멤브레인에 스포팅하는 단계; 및 상기 검출혼합액을 스포팅한 다공성 멤브레인을 건조하여 검출부를 형성하는 단계;를 포함하는 비색검출센서의 제조방법을 제공한다.
먼저 본 발명은 키토산 유도체와 발색시약을 혼합하여 검출혼합액을 제조하는 단계를 포함한다.
상기 발색시약은 산화효소, 과산화효소 및 발색단을 포함할 수 있다.
상기 산화효소는 글루코스 옥시다제(glucose oxidase), 갈락토스 옥시다제(galactose oxidase), 락테이트 옥시다제(lactate oxidase), 피루브산 옥시다제(pyruvate oxidase), 글루탐산 옥시다제(glutamate oxidase), 알코올 옥시다제(alcoholoxidase), 아스코르브산 옥시다제(ascorbate oxidase), 콜레스테롤 옥시다제(cholesterol oxidase), 콜린 옥시다제(choline oxidase), 우리카제(uricase) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 글루코스 옥시다제, 우리카제 또는 글루코스옥시다제 및 우리카제의 혼합효소일 수 있다.
상기 과산화효소는 대두 아스코르베이트 과산화효소(Soybean ascorbate peroxidase), 애기장대 아스코르베이트 과산화효소(Arabidopsis ascorbate peroxidase), 시금치 아스코르베이트 과산화효소(Spinach ascorbate peroxidase), 겨자무 과산화효소(horseradish peroxidase, HRP) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 겨자무 과산화효소(HRP)일 수 있다.
상기 발색단은 테트라메틸-벤지딘(Tetramethyl-benzidine, TMB), 디아민-벤지딘(3,3-Diaminobenzidine, DAB), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrine, 4-AAP), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메틸아닐린(MAOS), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3-메톡시아닐린(ADOS), N-에틸-N-(3-설포프로필)-3-메톡시아닐린(ADPS), N-에틸-N-(3-설포프로필)아닐린(ALPS), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메톡시아닐린(DAOS), N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메톡시아닐린(HDAOS), N,N-비스(4-설포뷰틸)-3,5-다이메틸아닐린(MADB), N,N-비스(4-설포뷰틸)-3-메틸아닐린(TODB), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3-메틸아닐린(TOOS), N-에틸-N-(3-설포프로필)-3-메틸아닐린(TOPS) 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 4-AAP와 N,N-비스(4-설포뷰틸)-3,5-다이메틸아닐린(MADB)의 혼합물일 수 있다.
상기 수용성 키토산 유도체는 키토산 올리고사카라이드 락테이트(COL), 글리콜키토산(GC), 메틸글리콜키토산(MGC), N-카르복시메틸키토산, N-하이드록시메틸키토산, N-하이드록시프로필키토산, N-하이드록시프로필 에테르 키토산 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 키토산 올리고사카라이드락테이트(COL)일 수 있다.
상기 수용성 키토산 유도체는 수용성인 발색시약과의 혼합을 위하여 다른 물질을 혼합할 필요가 없으므로, 발색집중의 효과를 용이하게 나타낼 수 있다.
예를 들면, 소수성인 키토산의 경우 수용성인 발색시약과 혼합하기 위하여 아세트산을 첨가하여야 하고, 이로 인하여 발색이 줄어들 수 있다.
상기 수용성 키토산 유도체는 검출혼합액의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%, 예를 들면, 3 중량%로 포함 될 수 있다.
상기 수용성 키토산 유도체가 검출혼합액의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 미만으로 포함된 경우 발색집중이 잘 일어나지 않을 수 있고, 5 중량% 초과로 포함된 경우 유체가 검출부로 스며들지 못하여 발색이 일어나지 않을 수 있다.
다음으로, 상기 검출혼합액을 다공성 멤브레인에 스포팅하는 단계를 포함한다.
상기 다공성 멤브레인은 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, PVDF(polyvinylidene fluoride) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나, 예를 들면, 니트로셀룰로오스일 수 있다.
상기 검출혼합액을 다공성 멤브레인에 스포팅하는 단계는, 예를 들면 스포이드에 검출혼합액을 담아 멤브레인의 원하는 위치에 점적하는 방법으로 수행 할 수 있다.
상기 검출혼합액은 0.1 μL 내지 5 μL, 예를 들면 0.5 μL로 점적될 수 있다. 상기 검출혼합액이 0.1 μL 미만인 경우, 생체시료 기질과 충분히 반응하지 못할 수 있고, 5μL 초과인 경우, 검출부의 지름이 커서 유체가 검출부의 중심까지 침투하지 못 할 수 있다.
상기 검출혼합액은 0.1 mm 내지 10 mm의 지름으로 점적될 수 있다.
다음으로 상기 검출혼합액을 스포팅한 다공성 멤브레인을 건조하여 검출부를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 다공성 멤브레인을 건조하여 검출부를 형성하는 단계는 20 ℃ 내지 50 ℃, 예를 들면 37 ℃의 온도인 항온항습기에서, 1 분 내지 5 분, 예를 들면, 1 분 30 초 동안 건조하여 수행할 수 있다.
상기 다공성 멤브레인을 건조하는 단계는 상기 검출혼합액을 다공성 멤브레인에 흡착시키는 역할을 한다.
예를 들면, 상기 검출혼합액이 다공성 멤브레인에 흡착됨으로써, 검출혼합액에 포함된 상기 키토산 유도체가 멤브레인의 기공을 막을 수 있다.
이후, 생체시료샘플을 멤브레인 중앙에 주입하고, 생체시료가 멤브레인의 기공을 따라 멤브레인 끝으로 이동하는 경우, 검출부에서 더 이상 이동하지 못하고, 검출부에 머무르면서, 발색시약과 반응함으로써, 뛰어난 발색집중 효과를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아님은 자명하다.
실시예
제조예 1. 검출혼합액의 제조
글루코스 옥시다제(glucose oxidase, GOx) 3.9 mg 및 겨자무 과산화효소(horseradish peroxidase, HRP) 3.6 mg을 인산염 완충용액(phosphate buffer; pH 6.0/7.0) 1 mL에 녹여 GOx혼합액 500 U/mL 및 HRP혼합액 500 U/mL를 포함하는 제 1 혼합액을 제조하였다.
4-아미노안티피린(4-AAP) 10 mg과 N,N-비스(4-설포뷰틸)-3,5-다이메틸아닐린 다이소듐염(MADB) 22 mg을 초순수 100 μL 에 녹여 500 mM의 제 3 혼합액을 제조하였다.
키토산 올리고사카라이드 락테이트(COL) 50 mg을 초순수 1 mL에 녹여 5 중량%의 제 4 혼합액을 제조하였다.
상기 제 1 혼합액 4 μL, 제 3 혼합액 4 μL 및 제 4 혼합액 12 μL를 혼합하여 검출혼합액을 제조하였다.
제조예 2. 검출혼합액의 제조
우리카제(uricase) 32.7 mg 및 겨자무 과산화효소(horseradish peroxidase, HRP) 3.6 mg을 인산염 완충용액(phosphate buffer; pH 6.0/7.0) 100 μL에 녹여 우리카제 혼합액 1800 U/mL 및 HRP혼합액 500 U/mL를 포함하는 제 2 혼합액을 제조하였다.
4-아미노안티피린(4-AAP) 10 mg과 N,N-비스(4-설포뷰틸)-3,5-다이메틸아닐린 다이소듐염(MADB) 22 mg을 초순수 100 μL 에 녹여 500 mM의 제 3 혼합액을 제조하였다.
키토산 올리고사카라이드 락테이트(COL) 50 mg을 초순수 1 mL에 녹여 5 중량%의 제 4 혼합액을 제조하였다.
상기 제 2 혼합액 4 μL, 제 3 혼합액 4 μL 및 제 4 혼합액 12 μL를 혼합하여 검출혼합액을 제조하였다.
제조예 3. 검출혼합액의 제조
상기 제조예 1에서, 제 4 혼합액 중 COL의 함유량을 1.67 중량%로 한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법을 수행하여 검출혼합액을 제조하였다.
제조예 4. 검출혼합액의 제조
상기 제조예 1에서, 제 4 혼합액 중 COL의 함유량을 3.33 중량%로 한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법을 수행하여 검출혼합액을 제조하였다.
제조예 5. 검출혼합액의 제조
상기 제조예 1에서, 제 4 혼합액의 제조시, COL 대신 글리콜키토산(GC)을 1.67 중량%로 함유한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법을 수행하여 검출혼합액을 제조하였다.
제조예 6. 검출혼합액의 제조
상기 제조예 1에서, 제 4 혼합액의 제조시, COL 대신 메틸글리콜키토산(MGC)을 1.67 중량%로 함유한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법을 수행하여 검출혼합액을 제조하였다.
비교제조예 1. 검출혼합액의 제조
상기 제조예 1에서, 제 4 혼합액의 제조시, COL을 사용하지 않은 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법을 수행하여 검출혼합액을 제조하였다.
비교제조예 2. 검출혼합액의 제조
상기 제조예 1에서, 제 4 혼합액의 제조시, COL 대신 키토산(141 kDa)을 1.67 중량%로 함유한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법을 수행하여 검출혼합액을 제조하였다.
실시예 1. 비색검출센서의 제조
니트로셀룰로오스(NC) 멤브레인을 2 cm X 2 cm로 커팅한 후, 상기 제조예 1에서 제조한 검출혼합액 0.5 μL를 멤브레인의 중앙을 기준으로 원을 그리며 6군데에 점적한 후, 데시 케이터에서 1 분 30 초 동안 건조하여 비색검출센서를 제조하였다.
실시예 2 내지 5. 비색검출센서의 제조
상기 실시예 1에서, 제조예 1에서 제조된 검출혼합액 대신 각각 제조예 2, 3, 5 및 6에서 제조한 검출혼합액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 비색검출센서를 제조하였다.
실시예 6. 비색검출센서의 제조
상기 실시예 1에서, 제조예 1 에서 제조한 검출혼합액을 멤브레인의 중앙을 기준으로 좌측에 반원을 그리며 3군데에 점적하고, 제조예 2에서 제조한 검출 혼합액을 우측에 반원을 그리며 3군데 점적한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 비색검출센서를 제조하였다.
비교예 1 내지 2. 비색검출센서의 제조
상기 실시예 1에서 제조예 1에서 제조된 검출혼합액 대신 각각 제조비교예 1 및 2에서 제조한 검출혼합액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 비색검출센서를 제조하였다.
제조실험예 1. 발색시약의 최적화농도 결정
색채 센서의 최적화농도를 결정하기 위하여, 발색시약에 포함되는 GOx, 우리카제, HRP, 4-AAP 및 MADB의 농도를 조절하여, 색상강도를 비교하였다.
i)실험: 4-AAP 및 MADB의 농도를 50 Mm, HRP를 50 U/mL로 고정하고, 500 mg/dL의 GOx의 농도를 각각 0 U/mL, 1 U/mL, 2.5 U/mL, 10 U/mL, 25 U/mL, 50 U/mL로 하고, 200 mg/dL의 우리카제의 농도를 각각 0 U/mL, 1 U/mL, 10 U/mL, 22.5 U/mL, 45 U/mL, 90 U/mL, 180 U/mL로 하여, 색상강도를 비교하였다.
ii)실험: GOx 및 우리카제의 농도를 GOx를 50 U/mL 및 우리카제를 180 U/mL로 고정하고, 4-AAP, MADB 및 HRP의 농도를 각각 0 mM or U/mL, 1 mM or U/mL, 2.5 mM or U/mL, 10 mM or U/mL, 25 mM or U/mL, 50 mM or U/mL로 다르게 하여 색상강도를 비교하였다.
i)실험 결과, 색상강도는 GOx와 우리카제의 농도가 증가할수록 꾸준히 증가하는 것을 알 수 있었다(도 1의 (a)). 과량의 분석물 농도 및 실제 시료의 매트릭스 효과를 설명하기 위하여 실험농도의 최대값을 이후의 실험을 위하여 선택하였다: GOx 50 U/mL, 우리카제 180 U/mL
ii)실험 결과, HRP는 50 U/mL, 4-AAP 및 MADB은 50 mM가 최적의 값인 것을 알 수 있었다(도 1의 (b), (c), (d)).
이후, 비색검출센서의 실험에 있어서, 발색시약의 농도는 GOx 50 U/mL, 우리카제 180 U/mL, HRP 50 U/mL, 4-AAP 및 MADB 50 mM로 하여 실험을 진행하였다.
실험예 1. 비색검출센서의 표면 관찰
상기 실시예 1에서 제조한 비색검출센서(도 2의 (a)) 및 검출혼합액을 처리하지 않은 대조군(도 2의 (b))의 표면을 비교하기 위하여 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하였다.
관찰 결과, 대조군과 비교하여 상기 실시예 1에서 제조한 비색센서에서 멤브레인의 막 벽 두께가 증가하여 공극 사이에 막을 형성하는 것을 볼 수 있었다.
실험예 2. 검출 확인
포도당과 요산의 검출을 확인하기 위하여, 글루코스 및/또는 요산을 초순수(UPW)에 녹인 생체시료 샘플 용액 및 인간의 소변(Innovative Research, Novi, 미국)을 본 발명의 실시예에서 제조한 비색검출센서의 중앙에 55 μL 주입하고, 3분 후 바이오 라드 유니버셜 후드 Ⅲ(Bio Rad Universal Hood Ⅲ; Bio Rad Laboratories, Inc., Hercules, 캘리포니아)를 사용하여 색상강도를 측정하였다(도 3).
2.1. 키토산 유도체와의 비교
실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 비색검출센서에 인간의 소변과 초순수를 혼합한 생체시료 샘플 용액을 주입하여 상기 실험을 수행하였다.
실험결과, COL이 첨가된 비색검출센서를 사용한 경우, 발색 집중효과가 가장 큰 것을 확인할 수 있었고(도 4의 (a)), GC, MGC 및 수용성 키토산유도체를 첨가하지 않은 경우 검출혼합액이 착색된 중심으로부터 멤브레인의 말단으로 이동하여, 발색 충분히 집중되지 않는다는 것을 확인할 수 있었고(도 4의 (b), (c), (d)), 키토산을 첨가한 경우, 발색집중효과가 불충분하였는데, 키토산은 초순수에 대한 용해도가 낮아, 아세트산을 이용하여 용해하여야 하였으며, 이로 인해 효소의 발색이 줄어 든 것을 확인할 수 있었다(도 4의 (e)).
2.2. 검출의 정량성 확인
인간의 소변을 히타치 7020자동 분석기(히타치, 도쿄, 일본)을 사용하여, 글루코스 수치는 1 mg/dL, 요산 수치는 17 mg/dL으로 측정값을 얻었다.
i)실험: 실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 비색검출센서에 초순수에 글루코스의 함유량을 각각 0 mg/dL, 1 mg/dL, 10 mg/dL, 25 mg/dL, 50 mg/dL, 100 mg/dL, 250 mg/dL, 500 mg/dL로 한 용액 및 요산의 함유량을 각각 0 mg/dL, 1 mg/dL, 10 mg/dL, 25 mg/dL, 50 mg/dL, 100 mg/dL, 200 mg/dL로 한 생체시료 샘플 용액을 주입하여 상기 실험을 수행하였다.
ii)실험: 상기 i)실험에 있어서, 실시예 1에서 제조한 비색검출센서에 인간의 소변을 각각 0 mg/dL, 1 mg/dL, 10 mg/dL, 25 mg/dL, 50 mg/dL, 100 mg/dL, 250 mg/dL, 500 mg/dL로 한 생체시료 샘플용액을 주입한 것을 제외하고는 상기 i)실험과 동일한 실험을 수행하였다.
iii)실험: 실제 현장조사조건에서 포도당 및 요산의 감지 가능성을 확인 하기 위해, 스파이크된 인간의 소변에서 정량화 실험을 수행하였다.
포도당의 농도를 1 mg 내지 500 mg으로, 요산의 농도를 17 mg 내지 200 mg으로 조정하고, 개개의 생체시료 샘플 용액을 실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 비색검출센서로 분석하였다.
i)실험 결과, 글루코스 및 요산의 R2는 각각 0.997, 0.967이었으며, 검출한계는 각각 0.4 mg/dL(22 μM), 0.09 mg/dL(5.3 μM)인 것을 알 수 있었다(도 5의 (a), (b)).
기 공지된 기상증착방식(vapor phase depositon)에 의해 제조된 비색검출센서의 경우, 글루코스의 검출한계가 약 25 mg/dL, 요산의 검출한계가 약 2.2 mg/dL인 것과 비교하여, 보다 낮은 농도의 글루코스 및 요산을 검출할 수 있는 것을 알 수 있었다.
ii)실험 결과, UPW에 녹인 글루코스 및 사람의 소변의 글루코스의 R2는 각각 0.997, 0.901임을 알 수 있었다(도 6)
i)실험 및 ii)실험 결과, 비색집중이 나타나고, 샘플의 농도가 증가함에 따라 각각 색상강도가 증가하는 것을 알 수 있었고, 모두 Michaelis-Menten 모델에 잘 맞는 것을 확인 할 수 있었고, 인간의 소변의 글루코스 및 요산수치의 정상 범위가 각각 0 mg/dL 내지 14.4 mg/dL, 24.8 mg/dL 내지 74.4 mg/dL인 것을 감안하면, 개발된 센서는 정상 및 비정상적인 수준의 범위를 충분히 검출 할 수 있는 것을 알 수 있었다.
iii)실험 결과, 포도당과 요산의 R2값은 각각 0.998, 0.999이었으며(도 7), 두 개의 동일 농도 생체시료 샘플용액의 변동계수(CV)는 모든 경우 5 %이하 임을 알 수 있었다. 이를 통하여, 복잡하고 시간 소모적인 패터닝 방법을 사용하지 않고도 실제 현장 진단에서 실제 적용에 적합한 비색검출센서를 만들 수 있음을 확인하였다.
2.3. 다중검출의 확인
상기 실험예 2에서, 실시예 6에서 제조한 비색검출센서를 사용하고, 글루코스의 농도를 1 mg/dL, 10 mg/dL, 25 mg/dL, 100 mg/dL, 250 mg/dL, 요산의 농도를 17 mg/dL, 25 mg/dL, 50 mg/dL, 75 mg/dL, 100 mg/dL로 하여 초순수에 녹인 생체시료 샘플 용액을 기질샘플로 사용하여 다중검출이 가능한지 확인하였다. 직접 및 역경사로 실험을 수행하였다.
실험 결과, 각각의 효소는 아무런 간섭 없이 기질과 특이적으로 반응하는 것으로 나타났고, 농도에 따라 점진적인 색상강도의 증가를 확인할 수 있었고(도 8의 (a), (b)), 해당 감지 범위 및 R2값은 글루코스는 1 mg/dL 내지 250 mg/dL 및 0.960, 요산은 17 mg/dL 내지 100 mg/dL 및 0.984로 나타났다.
역경사 변화 조건하에서는 글루코스 및 요산의 R2값이 각각 0.961 및 0.969으로 정량화 될 수 있음을 알 수 있었고, 글루코스 및 요산의 극적인 교차 곡선을 관찰할 수 있었다(도 8의 (c), (d)).
또한, 멤브레인상의 시각화 된 색상 강도간의 차이는 육안으로도 구별이 가능하였고, 글루코스와 요산의 경우, 동일한 생체시료 샘플 용액의 농도에서 매우 유사한 색 농도가 얻어졌고, 직접 및 역경사 테스트의 결과 사이의 상대 표준편차(RSD)는 2 % 미만으로 계산되었다.
결과적으로, 본 발명의 비색검출센서의 높은 재현성을 확인하였고, 두 가지 기질의 검출을 동시에 정량화하는데 적합함을 알 수 있었다.
2.4. 다중검출의 확인
상기 실험예 2에서, 실시예 6에서 제조한 비색검출센서를 사용하고, 글루코스 및 요산의 농도를 각각 i) 100 mg/dL 및 0 mg/dL, ii) 0 mg/dL 및 100 mg/dL iii) 100 mg/dL 및 100 mg/dL로 하여 초순수에 녹인 생체시료 샘플 용액을 기질샘플로 사용하여 다중검출이 가능한지 확인하였다.
실험결과, 각각의 효소는 아무런 간섭 없이 기질과 특이적으로 반응하는 것을 확인하였다(도 9).
실험예 3. 안정성 실험
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 비색검출센서의 검출부를 상온 조건에서 30일 동안 대기에 노출시킨 후, 글루코스 및 요산의 생체시료 샘플 용액을 주입하고 0일, 1일, 2일, 3일, 4일, 7일, 14일, 30일 후에 색상강도를 확인하였다.
실험결과, 글루코스의 검출 실험시, 실시예 1에서 제조한 비색검출센서의 경우 30일 후에 색상강도가 12% 감소하는 반면, 비교예 1에서 제조한 비색검출센서의 경우 색상강도는 53% 감소하는 것을 확인할 수 있었고(도 10의 (a)), 요산의 검출 실험시, 실시예 1에서 제조한 비색검출센서의 경우 30일 후에 색상강도가 52% 감소하는 반면, 비교예 1에서 제조한 비색검출센서의 경우 색상강도는 72% 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 10의 (b)).
따라서, COL이 함유된 비색검출센서의 안정성이 더 우수한 것을 확인 할 수 있었다.
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.
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.

Claims (16)

  1. 다공성 멤브레인; 및
    상기 다공성 멤브레인 상에 형성되고, 수용성 키토산 유도체 및 발색시약을 포함하는 검출부를 포함하는 비색검출센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용성 키토산 유도체는 키토산 올리고사카라이드 락테이트(COL), 글리콜키토산(GC), 메틸글리콜키토산(MGC), N-카르복시메틸키토산, N-하이드록시메틸키토산, N-하이드록시프로필키토산, N-하이드록시프로필 에테르 키토산 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비색검출센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용성 키토산 유도체의 분자량은 1 kDa 내지 150 kDa인 것을 특징으로 하는 비색검출센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용성 키토산 유도체는 상기 다공성 멤브레인의 공극을 막는 것을 특징으로 하는 비색검출센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 멤브레인은 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, PVDF(polyvinylidene fluoride) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 비색검출센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발색시약은 산화효소, 과산화효소 및 발색단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비색검출센서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 산화효소는 글루코스 옥시다제(glucose oxidase), 갈락토스 옥시다제(galactose oxidase), 락테이트 옥시다제(lactate oxidase), 피루브산 옥시다제(pyruvate oxidase), 글루탐산 옥시다제(glutamate oxidase), 알코올 옥시다제(alcoholoxidase), 아스코르브산 옥시다제(ascorbate oxidase), 콜레스테롤 옥시다제(cholesterol oxidase), 콜린 옥시다제(choline oxidase), 우리카제(uricase) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 비색 검출센서.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 과산화효소는 대두 아스코르베이트 과산화효소(Soybean ascorbate peroxidase), 애기장대 아스코르베이트 과산화효소(Arabidopsis ascorbate peroxidase), 시금치 아스코르베이트 과산화효소(Spinach ascorbate peroxidase), 겨자무 과산화효소(horseradish peroxidase, HRP) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 비색검출센서.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 발색단은 테트라메틸-벤지딘(Tetramethyl-benzidine, TMB), 디아민-벤지딘(3,3-Diaminobenzidine, DAB), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrine, 4-AAP), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메틸아닐린(MAOS), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3-메톡시아닐린(ADOS), N-에틸-N-(3-설포프로필)-3-메톡시아닐린(ADPS), N-에틸-N-(3-설포프로필)아닐린(ALPS), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메톡시아닐린(DAOS), N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3,5-다이메톡시아닐린(HDAOS), N,N-비스(4-설포뷰틸)-3,5-다이메틸아닐린(MADB), N,N-비스(4-설포뷰틸)-3-메틸아닐린(TODB), N-에틸-N-(2-하이드록시-3-설포프로필)-3-메틸아닐린(TOOS), N-에틸-N-(3-설포프로필)-3-메틸아닐린(TOPS) 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 비색검출센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는 2 이상 존재하고, 2 이상의 기질을 동시에 검출 가능한 것을 특징으로 하는 비색검출센서.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 비색검출센서를 포함하는 생체시료 분석장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 생체시료 분석장치는 현장진단(POCT)이 가능한 것을 특징으로 하는 생체시료 분석장치.
  13. 수용성 키토산 유도체와 발색시약을 혼합하여 검출혼합액을 제조하는 단계;
    상기 검출혼합액을 다공성 멤브레인에 스포팅하는 단계; 및
    상기 검출혼합액을 스포팅한 다공성 멤브레인을 건조하여 검출부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 비색검출센서의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 발색시약은 산화효소, 과산화효소 및 발색단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비색검출센서의 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 수용성 키토산 유도체는 검출혼합액의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 비색검출센서의 제조방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 검출혼합액은 0.1 μL 내지 5 μL로 스포팅 되는 것을 특징으로 하는 비색 검출센서의 제조방법.
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