KR20220071519A - Method and Apparatus for bio-aerosol analyzing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바이오 에어로졸 진단장치 및 진단방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이오 에어로졸을 다공성 담체에 고정시키고 바이오 에어로졸의 특정 미생물에 리셉터를 결합시키는 방식을 통해 바이오 에어로졸에 특정 미생물이 포함되어 있는지 여부를 진단할 수 있는 바이오 에어로졸 진단장치 및 진단방법에 관한 것이다. The present invention relates to a bio-aerosol diagnostic device and a diagnostic method, and more particularly, by fixing the bio-aerosol to a porous carrier and binding a receptor to a specific microorganism of the bio-aerosol, whether a specific microorganism is included in the bio-aerosol It relates to a diagnostic bio-aerosol diagnostic device and diagnostic method.
바이오 에어로졸(bio-aerosol)은 바이오 에어로졸은 공기 중에 부유하는 입자상 물질 중 생물학적 기원을 가지는 물질을 통칭한다. 바이오 에어로졸은 0.02-100μm 크기의 생물 기원성 입자로 바이러스, 세균 및 곰팡이와 같은 미생물 외에도 곰팡이 포자, 미생물 독소, 꽃가루, 사람의 몸에서 발생한 기침, 체액 등의 다양한 형태를 포함한다. 이러한 바이오 에어로졸은 그 종류에 따라 인체에 감염성 질병 혹은 알레르기, 자가면역질환 등의 환경성 질병을 일으킬 수 있다. Bio-aerosol refers to a material having a biological origin among particulate matter suspended in air. Bio-aerosols are biogenic particles with a size of 0.02-100 μm, and in addition to microorganisms such as viruses, bacteria, and fungi, they contain various forms such as mold spores, microbial toxins, pollen, coughs generated in the human body, and body fluids. These bio-aerosols can cause infectious diseases or environmental diseases such as allergies and autoimmune diseases in the human body depending on the type.
따라서, 공기 중 바이오 에어로졸을 판별하는 것은 존재할 수 있는 유해 미생물 확인을 위해 필요하다. 그 뿐 아니라, 공기 중 부유하는 미생물의 군집 분포를 이해하는 것은 그 공간에 공존하는 인간과 미생물 간의 생태적 관계를 이해하는 데에 필수적이다. Therefore, determining the bio-aerosol in the air is necessary for the identification of harmful microorganisms that may be present. In addition, understanding the community distribution of microorganisms suspended in the air is essential to understanding the ecological relationship between humans and microorganisms coexisting in the space.
바이오 에어로졸의 현장 진단 분석은 최근 real-time PCR을 이용하여 진행되고 있다. Real-time PCR은 높은 정확성을 보이는 분석방법이지만 사전에 진단 대상 종의 유전자 정보를 확보한 후 진행하여야 하며, PCR 조건에 따라 동시에 다종 판별이 어렵다는 단점이 있다. 또한, 기존의 바이오 에어로졸의 종 분석 연구는 공간에서 시료를 포집한 후 NGS(Next Generation Sequencing)을 기반으로 분석하는 경우가 대부분이다. 이 분석 방법은 공간에 분포하는 바이오 에어로졸 종을 species 수준까지 분석할 수 있는 장점이 있으나 시료 포집 후 분석 결과를 얻기까지 수 주에서 수 개월이 걸리는 단점이 있다.On-site diagnostic analysis of bio-aerosols has recently been conducted using real-time PCR. Real-time PCR is an analysis method showing high accuracy, but it has to be carried out after securing the genetic information of the species to be diagnosed in advance, and it has a disadvantage in that it is difficult to identify multiple species at the same time depending on the PCR conditions. In addition, most of the existing bio-aerosol species analysis studies are based on NGS (Next Generation Sequencing) after collecting samples in space. This analysis method has the advantage of being able to analyze the bio-aerosol species distributed in space down to the species level, but has the disadvantage that it takes several weeks to several months to obtain the analysis results after sample collection.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 바이오 에어로졸을 다공성 담체에 고정시키고 바이오 에어로졸의 특정 미생물에 리셉터를 결합시키는 방식을 통해 바이오 에어로졸에 특정 미생물이 포함되어 있는지 여부를 진단할 수 있는 바이오 에어로졸 진단장치 및 진단방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been devised to solve the above problems, and it is possible to diagnose whether a specific microorganism is included in the bio-aerosol by fixing the bio-aerosol to a porous carrier and binding a receptor to a specific microorganism of the bio-aerosol. An object of the present invention is to provide a bio-aerosol diagnostic device and a diagnostic method.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오 에어로졸 진단방법은 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료를 준비하는 단계; 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물을 다공성 담체에 고정화시키는 단계; 다공성 담체에 고정화된 특정 미생물에 리셉터를 결합시키는 단계; 및 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. A method for diagnosing bio-aerosol according to the present invention for achieving the above object includes the steps of preparing a liquid sample containing bio-aerosol; Immobilizing a specific microorganism contained in the bio-aerosol to a porous carrier; binding a receptor to a specific microorganism immobilized on a porous carrier; and discharging unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier.
상기 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물을 다공성 담체에 고정화시키는 단계;는, 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 담체용액을 혼합하여 시료담체화용액을 제조하는 과정과, 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하며, 다공성 담체에 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물이 고정화되는 과정을 포함하여 구성된다. The step of immobilizing a specific microorganism contained in the bio-aerosol to a porous carrier; the process of preparing a sample carrier solution by mixing a liquid sample containing the bio-aerosol and a carrier solution, and applying the sample carrier solution to a gelation solution A porous carrier is prepared by titration, and the porous carrier is constituted including a process in which a specific microorganism contained in the bio-aerosol is immobilized.
상기 다공성 담체에 고정화된 특정 미생물에 리셉터를 결합시키는 단계;는, 리셉터가 분산된 리셉터 용액에 다공성 담체를 혼합하여, 리셉터가 다공성 담체의 기공을 통해 확산되어 다공성 담체에 고정된 특정 미생물과 결합된다. The step of binding the receptor to the specific microorganism immobilized on the porous carrier; mixing the porous carrier with the receptor solution in which the receptor is dispersed, the receptor diffuses through the pores of the porous carrier, and binds to the specific microorganism immobilized on the porous carrier .
상기 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출시키는 단계;는, 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 농도구배에 의한 확산 또는 전기적 인력을 이용하여 분리한다. The step of discharging unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier; separating the unreacted receptors present in the pores of the porous carrier using diffusion or electrical attraction by a concentration gradient.
농도구배에 의한 확산을 통해 미반응 리셉터를 분리하는 것은, 리셉터와 특정 미생물 간의 결합 반응이 완료된 다공성 담체를 버퍼용액에 침지시켜, 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터가 농도구배에 의해 버퍼용액쪽으로 확산되어 배출된다. Separation of unreacted receptors through diffusion by a concentration gradient involves immersing the porous carrier on which the binding reaction between the receptor and a specific microorganism has been completed in a buffer solution, so that unreacted receptors present in the pores of the porous carrier are transferred to the buffer solution by the concentration gradient. diffused toward the
전기적 인력을 이용하여 미반응 리셉터를 분리하는 것은, 전기영동법을 통해 (-) 극성을 갖는 미반응 앱타머를 다공성 담체의 기공으로부터 분리한다. Separation of the unreacted receptor using electrical attraction separates the unreacted aptamer having a negative polarity from the pores of the porous carrier through electrophoresis.
또한, 본 발명에 따른 바이오 에어로졸 진단방법은 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료를 준비하는 단계; 상기 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 리셉터 용액을 반응시켜 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물에 리셉터를 결합시키는 단계; 리셉터가 결합된 특정 미생물을 다공성 담체에 고정화시키는 단계; 및 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다. In addition, the bio-aerosol diagnosis method according to the present invention comprises the steps of preparing a liquid sample containing bio-aerosol; reacting the liquid sample containing the bio-aerosol and the receptor solution to bind the receptor to a specific microorganism contained in the bio-aerosol; Immobilizing a specific microorganism bound to the receptor on a porous carrier; and discharging unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier.
상기 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출시키는 단계;는, 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 농도구배에 의한 확산 또는 전기적 인력을 이용하여 분리한다. The step of discharging unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier; separating the unreacted receptors present in the pores of the porous carrier using diffusion or electrical attraction by a concentration gradient.
상기 리셉터가 결합된 특정 미생물을 다공성 담체에 고정화시키는 단계는, 리셉터 용액과 반응한 액상시료와 담체용액을 혼합하여 시료담체화용액을 제조하는 과정과, 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하며, 다공성 담체에 리셉터가 결합된 특정 미생물이 고정화되는 과정을 포함한다. The step of immobilizing the specific microorganism bound to the receptor on the porous carrier includes the process of preparing a sample carrier solution by mixing the liquid sample reacted with the receptor solution and the carrier solution, and titrating the sample carrier solution with the gelation solution to porous A carrier is prepared, and a specific microorganism to which a receptor is bound to a porous carrier is immobilized.
이와 함께, 본 발명에 따른 바이오 에어로졸 진단방법은 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료를 준비하는 단계; 상기 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 리셉터 용액을 반응시켜 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물에 리셉터를 결합시키는 단계; 리셉터와 특정 미생물의 결합 반응이 완료된 액상시료와 리셉터 용액의 혼합용액으로부터 미반응 리셉터를 분리하는 단계; 및 리셉터가 결합된 특정 미생물을 다공성 담체에 고정화시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다. In addition, the bio-aerosol diagnostic method according to the present invention comprises the steps of preparing a liquid sample containing bio-aerosol; reacting the liquid sample containing the bio-aerosol and the receptor solution to bind the receptor to a specific microorganism contained in the bio-aerosol; separating the unreacted receptor from the mixed solution of the liquid sample and the receptor solution in which the binding reaction between the receptor and the specific microorganism is completed; and immobilizing a specific microorganism to which the receptor is bound to the porous carrier; it is characterized in that it comprises a.
상기 리셉터와 특정 미생물의 결합 반응이 완료된 액상시료와 리셉터 용액의 혼합용액으로부터 미반응 리셉터를 분리하는 단계;는, 리셉터와 특정 미생물의 결합 반응이 완료된 액상시료와 리셉터 용액의 혼합용액에 대해 원심분리를 실시하여, 리셉터와 결합된 특정 미생물은 고체상으로 분리되고, 미반응 리셉터는 액상에 포함되어 분리되는 방법을 이용하거나, 전기적 인력을 이용하여 미반응 리셉터를 분리하는 방법 또는 미소유체 분리기술을 이용하여 미반응 리셉터를 분리하는 방법을 이용할 수 있다. Separating the unreacted receptor from the mixed solution of the liquid sample and the receptor solution in which the binding reaction between the receptor and the specific microorganism has been completed; centrifuging the mixed solution of the receptor solution and the liquid sample in which the binding reaction between the receptor and the specific microorganism is completed , the specific microorganism bound to the receptor is separated into a solid phase, and the unreacted receptor is contained in the liquid phase and separated using a method, or a method of separating the unreacted receptor using electrical attraction or using a microfluidic separation technology Thus, a method for isolating unreacted receptors can be used.
상기 리셉터가 결합된 특정 미생물을 다공성 담체에 고정화시키는 단계;는, 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하는 시료와 담체용액과 혼합하여 시료담체화용액을 제조하는 과정과, 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하며, 다공성 담체에 리셉터와 결합된 특정 미생물이 고정화되는 과정을 포함하여 구성된다. The step of immobilizing the specific microorganism bound to the receptor on a porous carrier; the process of preparing a sample carrier solution by mixing a sample in which only the specific microorganism bound to the receptor exists and a carrier solution, and gelling the sample carrier solution A porous carrier is prepared by titration with a solution, and a specific microorganism bound to a receptor is immobilized on the porous carrier.
다공성 담체에 고정된 특정 미생물에 결합되어 있는 리셉터를 검출하여 특정 미생물의 존재를 확인하는 단계;를 더 포함할 수 있다. It may further include; detecting the receptor bound to the specific microorganism immobilized on the porous carrier to confirm the presence of the specific microorganism.
상기 리셉터에 검출 가능한 표지가 구비되며, 상기 검출 가능한 표지는 형광물질, 방사성 동위원소, 전기화학적 표지 중 어느 하나이다. A detectable label is provided on the receptor, and the detectable label is any one of a fluorescent material, a radioactive isotope, and an electrochemical label.
상기 담체용액은 온도변화 또는 이온교환에 의해 하이드로젤 형태의 다공성 담체로 변환된다. 또한, 상기 담체용액은 아가로스, 한천, 알지네이트 중 어느 하나와 용매가 혼합된 것을 이용할 수 있다. 이와 함께, 담체용액의 용질 농도 조절을 통해 다공성 담체의 기공크기를 제어할 수 있다. The carrier solution is converted into a porous carrier in the form of a hydrogel by temperature change or ion exchange. In addition, as the carrier solution, a mixture of any one of agarose, agar, and alginate and a solvent may be used. In addition, the pore size of the porous carrier can be controlled by controlling the solute concentration of the carrier solution.
상기 리셉터는 특정 미생물에 결합되는 앱타머 또는 항체이다. The receptor is an aptamer or antibody that binds to a specific microorganism.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오 에어로졸 진단장치는 대기 중의 바이오 에어로졸을 액상시료 형태로 포집하는 바이오 에어로졸 포집장치; 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 담체용액이 혼합된 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하는 다공성 담체 제조장치; 다공성 담체와 리셉터 용액을 혼합하여 다공성 담체에 고정화되어 있는 특정 미생물에 리셉터가 결합되는 것을 유도하는 리셉터 반응장치; 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출, 분리하는 미반응 리셉터 분리장치; 및 리셉터의 특정 부위에 구비된 검출 가능한 표지를 검출하여 다공성 담체 내에 특정 미생물이 존재함을 확인하는 검출장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. A bio-aerosol diagnostic device according to the present invention for achieving the above object includes: a bio-aerosol collecting device for collecting bio-aerosol in the atmosphere in the form of a liquid sample; a porous carrier manufacturing device for preparing a porous carrier by titrating a sample carrier solution in which a liquid sample containing bio-aerosol and a carrier solution are mixed with a gelation solution; a receptor reaction device for inducing binding of a receptor to a specific microorganism immobilized on the porous carrier by mixing the porous carrier and the receptor solution; an unreacted receptor separation device for discharging and separating unreacted receptors existing in the pores of the porous carrier from the porous carrier; and a detection device for confirming the presence of a specific microorganism in the porous carrier by detecting a detectable label provided at a specific site of the receptor.
또한, 본 발명에 따른 바이오 에어로졸 진단장치는 대기 중의 바이오 에어로졸을 액상시료 형태로 포집하는 바이오 에어로졸 포집장치; 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 리셉터 용액을 혼합하여 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물과 리셉터의 결합 반응을 유도하는 리셉터 반응장치; 리셉터 용액과 반응한 액상시료와, 담체용액이 혼합된 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하는 다공성 담체 제조장치; 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출, 분리하는 미반응 리셉터 분리장치; 및 리셉터의 특정 부위에 구비된 검출 가능한 표지를 검출하여 다공성 담체 내에 특정 미생물이 존재함을 확인하는 검출장치;를 포함하여 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다. In addition, the bio-aerosol diagnostic device according to the present invention includes: a bio-aerosol collecting device for collecting the bio-aerosol in the atmosphere in the form of a liquid sample; a receptor reaction device that mixes a liquid sample containing bio-aerosol and a receptor solution to induce a binding reaction between a specific microorganism and a receptor contained in the bio-aerosol; a porous carrier manufacturing apparatus for preparing a porous carrier by titrating a sample carrier solution in which a liquid sample reacted with a receptor solution and a carrier solution is mixed with a gelation solution; an unreacted receptor separation device for discharging and separating unreacted receptors existing in the pores of the porous carrier from the porous carrier; and a detection device for confirming the presence of a specific microorganism in the porous carrier by detecting a detectable label provided at a specific site of the receptor.
이와 함께, 본 발명에 따른 바이오 에어로졸 진단장치는 대기 중의 바이오 에어로졸을 액상시료 형태로 포집하는 바이오 에어로졸 포집장치; 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 리셉터 용액을 혼합하여 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물과 리셉터의 결합 반응을 유도하는 리셉터 반응장치; 상기 리셉터 반응장치로부터 리셉터 용액과 반응한 액상시료를 공급받아, 해당 액상시료로부터 리셉터와 결합된 특정 미생물과, 미반응 리셉터를 분리하는 미반응 리셉터 분리장치; 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하는 시료와, 담체용액이 혼합된 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하는 다공성 담체 제조장치; 및 리셉터의 특정 부위에 구비된 검출 가능한 표지를 검출하여 다공성 담체 내에 특정 미생물이 존재함을 확인하는 검출장치;를 포함하여 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다. In addition, the bio-aerosol diagnostic device according to the present invention includes: a bio-aerosol collecting device for collecting bio-aerosol in the atmosphere in the form of a liquid sample; a receptor reaction device that mixes a liquid sample containing bio-aerosol and a receptor solution to induce a binding reaction between a specific microorganism and a receptor contained in the bio-aerosol; an unreacted receptor separation device that receives a liquid sample reacted with a receptor solution from the receptor reaction device, and separates a specific microorganism coupled to the receptor and an unreacted receptor from the liquid sample; a porous carrier manufacturing apparatus for preparing a porous carrier by titrating a sample containing only a specific microorganism bound to a receptor and a sample carrier solution mixed with a gelation solution; and a detection device for confirming the presence of a specific microorganism in the porous carrier by detecting a detectable label provided at a specific site of the receptor.
상기 미반응 리셉터 분리장치는, 리셉터와 특정 미생물의 결합 반응이 완료된 액상시료와 리셉터 용액의 혼합용액에 대해 원심분리를 실시하여, 리셉터와 결합된 특정 미생물은 고체상으로 분리되고, 미반응 리셉터는 액상에 포함되어 분리되는 방법을 이용하거나, 전기적 인력을 이용하여 미반응 리셉터를 분리하는 방법 또는 미소유체 분리기술을 이용하여 미반응 리셉터를 분리하는 방법을 이용할 수 있다. The unreacted receptor separation device performs centrifugation on a mixed solution of a liquid sample and a receptor solution in which the binding reaction between the receptor and the specific microorganism is completed, and the specific microorganism bound to the receptor is separated into a solid phase, and the unreacted receptor is in a liquid phase It is possible to use a method of separating by being included in the , or a method of separating unreacted receptors using electrical attraction or a method of separating unreacted receptors using microfluidic separation technology.
본 발명에 따른 바이오 에어로졸 진단장치 및 진단방법은 다음과 같은 효과가 있다. The bio-aerosol diagnostic device and diagnostic method according to the present invention have the following effects.
바이오 에어로졸을 하이드로젤 형태의 다공성 담체에 고정시켜 바이오 에어로졸 내의 특정 미생물 존재 유무를 진단하는 방식임에 따라, 진단시간을 획기적으로 줄일 수 있음과 함께 진단 신뢰성을 확보할 수 있다. As it is a method of diagnosing the presence or absence of specific microorganisms in the bio-aerosol by fixing the bio-aerosol to a porous carrier in the form of a hydrogel, the diagnosis time can be dramatically reduced and diagnostic reliability can be secured.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법을 설명하기 위한 모식도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법을 설명하기 위한 순서도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법을 설명하기 위한 모식도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법을 설명하기 위한 순서도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법을 설명하기 위한 모식도.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단장치의 구성도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단장치의 구성도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단장치의 구성도.
도 10은 실험예 1에 의해 제작된 대장균이 고정화된 다공성 담체의 사진.
도 11은 실험예 2에 따른 분리된 상층액의 형광강도를 측정한 결과.
도 12는 실험예 3에 따라 전기영동법에 의해 분리된 미반응 리셉터에 대한 자외선 조사 사진.
도 13은 실험예 3에 따라 전기영동법에 의해 분리된 미반응 리셉터에 대한 형광현미경 사진.
도 14는 실험예 5에 따른 특정 미생물에 결합된 리셉터에 대한 공초점 주사현미경 사진. 1 is a flowchart for explaining a bio-aerosol diagnosis method according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram for explaining a bio-aerosol diagnosis method according to a first embodiment of the present invention.
3 is a flowchart for explaining a bio-aerosol diagnosis method according to a second embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram for explaining a bio-aerosol diagnosis method according to a second embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for explaining a bio-aerosol diagnosis method according to a third embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram for explaining a bio-aerosol diagnosis method according to a third embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of a bio-aerosol diagnostic device according to a first embodiment of the present invention.
8 is a block diagram of a bio-aerosol diagnostic device according to a second embodiment of the present invention.
9 is a block diagram of a bio-aerosol diagnostic device according to a third embodiment of the present invention.
10 is a photograph of a porous carrier on which E. coli is immobilized prepared by Experimental Example 1. FIG.
11 is a result of measuring the fluorescence intensity of the supernatant separated according to Experimental Example 2.
12 is a photograph of ultraviolet irradiation of unreacted receptors separated by electrophoresis according to Experimental Example 3;
13 is a fluorescence micrograph of an unreacted receptor separated by electrophoresis according to Experimental Example 3.
14 is a confocal scanning microscope photograph of a receptor bound to a specific microorganism according to Experimental Example 5;
본 발명은 바이오 에어로졸에 대한 신규의 분석 방법을 제시한다. The present invention provides a novel analytical method for bio-aerosols.
바이오 에어로졸에 특정 미생물이 포함되어 있는지 여부에 대해, 바이오 에어로졸을 다공성 담체에 고정화시키고, 특정 미생물과 결합되는 특성을 갖는 리셉터(receptor)가 바이오 에어로졸의 특정 미생물과 결합되도록 유도하고, 특정 미생물에 결합된 리셉터의 표지(예를 들어, 형광물질)를 인식함으로써 바이오 에어로졸에 특정 미생물이 포함되어 있는 여부를 파악할 수 있는 기술을 제시한다. Regarding whether or not a specific microorganism is included in the bio-aerosol, the bio-aerosol is immobilized on a porous carrier, a receptor having the property of binding to a specific microorganism is induced to bind to a specific microorganism of the bio-aerosol, and binding to a specific microorganism We present a technology that can identify whether a specific microorganism is contained in a bio-aerosol by recognizing the label (eg, a fluorescent substance) of the receptor.
바이오 에어로졸을 다공성 담체에 고정시키는 것을 기반으로 하여, 리셉터와의 반응, 미반응 리셉터의 제거 등 제반 과정이 진행되는 방식임에 따라, 진단과정을 간략화할 수 있으며, 진단의 신뢰도를 확보할 수 있다. Based on fixing the bio-aerosol to the porous carrier, the diagnostic process can be simplified and the reliability of the diagnosis can be secured as all processes such as reaction with receptors and removal of unreacted receptors are carried out. .
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단장치 및 진단방법을 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a bio-aerosol diagnostic device and a diagnostic method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the bio-aerosol diagnosis method according to an embodiment of the present invention will be described as follows.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 대기 중의 바이오 에어로졸을 액상시료 형태로 포집한다(S101). 액상시료 형태로 바이오 에어로졸을 포집하는 방법은 공지의 기술을 이용할 수 있다. 예를 들어, 바이오샘플러 등을 이용하여 바이오 에어로졸이 분산된 대기를 흡입함과 함께 용매와 혼합함으로써 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료를 준비할 수 있다. According to the bio-aerosol diagnosis method according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, bio-aerosol in the air is collected in the form of a liquid sample (S101). A method of collecting a bio-aerosol in the form of a liquid sample may use a known technique. For example, a liquid sample containing bio-aerosol may be prepared by inhaling the air in which the bio-aerosol is dispersed and mixing it with a solvent using a bio-sampler or the like.
바이오 에어로졸이 포함된 액상시료가 준비된 상태에서, 바이오 에어로졸을 다공성 담체에 고정화시키는 과정을 진행한다(S102). In a state in which the liquid sample containing the bio-aerosol is prepared, the process of immobilizing the bio-aerosol to the porous carrier is performed (S102).
구체적으로, 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 담체용액을 혼합한다. 상기 담체용액은 온도변화 또는 이온교환에 의해 하이드로젤(hydrogel) 형태의 다공성 담체로 변환되는 것으로서, 일 실시예로 아가로스(Agarose), 한천(Agar), 알지네이트(alginate) 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 아가로스, 한천, 알지네이트 중 어느 하나와 용매를 혼합하여 담체용액을 제조할 수 있으며, 용질의 농도를 조절함으로써 다공성 담체의 기공크기를 제어할 수 있다. 담체용액의 용질 농도가 높으면 다공성 담체의 기공크기가 상대적으로 작아지며, 용질 농도가 낮으면 기공크기가 상대적으로 커진다. 다공성 담체의 기공크기를 제어하는 이유는, 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 용이하게 배출시킴과 함께 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물을 다공성 담체에 안정적으로 고정시키기 위함이다. Specifically, a liquid sample containing bio-aerosol and a carrier solution are mixed. The carrier solution is converted into a porous carrier in the form of a hydrogel by temperature change or ion exchange, and in one embodiment, agarose, agar, alginate, etc. may be used. However, the present invention is not limited thereto. For example, the carrier solution may be prepared by mixing any one of agarose, agar, and alginate with a solvent, and the pore size of the porous carrier may be controlled by controlling the concentration of the solute. When the solute concentration of the carrier solution is high, the pore size of the porous carrier is relatively small, and when the solute concentration is low, the pore size is relatively large. The reason for controlling the pore size of the porous carrier is to easily discharge unreacted receptors from the porous carrier and to stably fix specific microorganisms included in the bio-aerosol to the porous carrier.
이어, 액상시료와 담체용액이 혼합된 용액(이하, '시료담체화용액'이라 함)을 젤화용액에 적정(滴定)한다. 젤화용액에 적정된 시료담체화용액은 온도차이 또는 이온교환에 의해 하이드로젤 형태의 다공성 담체로 변환된다. 아가로스 또는 한천 등을 이용하는 경우에는 시료담체화용액과 젤화용액의 온도차이에 의해 시료담체화용액이 하이드로젤 형태의 다공성 담체로 변환되며, 알지네이트 등을 이용하는 경우에는 알지네이트용액과 젤화용액 사이의 이온교환에 의해 알지네이트용액이 하이드로젤로 변환된다. 여기서, 알지네이트 이용시 젤화용액에는 칼슘이온(Ca2+)이 포함된다. Next, a solution in which a liquid sample and a carrier solution are mixed (hereinafter, referred to as a 'sample carrier solution') is titrated to the gelation solution. The sample carrier solution titrated to the gelation solution is converted into a porous carrier in the form of a hydrogel by a temperature difference or ion exchange. In the case of using agarose or agar, the sample carrier solution is converted into a porous carrier in the form of hydrogel by the temperature difference between the sample carrier solution and the gelation solution. The alginate solution is converted into a hydrogel by exchange. Here, when using alginate, the gelation solution contains calcium ions (Ca 2+ ).
바이오 에어로졸이 포함된 액상시료를 담체용액과 혼합하고, 이를 젤화용액에 적정함으로써 하이드로젤 형태의 다공성 담체가 제조되며, 상기 다공성 담체에는 바이오 에어로졸이 고정된 상태를 이룬다. 예를 들어, 바이오 에어로졸에 박테리아 등의 특정 미생물이 존재하는 경우, 해당 특정 미생물은 다공성 담체 내에 고정화된다. A porous carrier in the form of a hydrogel is prepared by mixing a liquid sample containing bio-aerosol with a carrier solution, and titrating it with a gelation solution, and the bio-aerosol is fixed to the porous carrier. For example, when a specific microorganism such as bacteria is present in the bio-aerosol, the specific microorganism is immobilized in the porous carrier.
다공성 담체에 바이오 에어로졸이 고정된 상태에서, 다공성 담체에 고정된 특정 미생물과 리셉터의 결합 반응을 유도한다(S103). In a state in which the bio-aerosol is immobilized on the porous carrier, a binding reaction between the specific microorganism and the receptor immobilized on the porous carrier is induced (S103).
구체적으로, 리셉터가 분산되어 있는 리셉터 용액에 바이오 에어로졸이 고정된 다공성 담체를 혼합한다. 상기 리셉터(receptor)는 특정 단백질, 미생물, 세포, 중금속이온, 유기화학물질에 선택적으로 결합되는 물질로서, 앱타머, 항체 등을 의미할 수 있다. 앱타머(aptamer)는 ssDNA(single stranded DNA) 또는 ssRNA(single stranded RNA)이다. Specifically, the porous carrier on which the bio-aerosol is fixed is mixed with the receptor solution in which the receptor is dispersed. The receptor is a material that is selectively bound to a specific protein, microorganism, cell, heavy metal ion, or organic chemical, and may refer to an aptamer, an antibody, or the like. Aptamer (aptamer) is ssDNA (single stranded DNA) or ssRNA (single stranded RNA).
또한, 리셉터의 특정 부위에는 검출 가능한 표지가 구비된다. 검출 가능한 표지는 당업계에 알려진 검출방법에 의해 검출될 수 있는 것으로서, 형광물질과 같은 광학적표지, 방사성 동위원소, 전기화학적 표지 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 형광물질은 플로레세인(fluorescein), 6-FAM, 로다민, 텍사스 레드(Texas Red), 테트라메틸로다민, 카르복시로다민, 카르복시로타민6G, 카르복시로돌, 카르복시로다민110, 캐스케이드 블루(Cascade Blue), 캐스케이트 옐로우(Cascade Yellow), 코마린, Cy2(cyanine 2), Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5, Cy-크롬, 피코에리트린, PerCP(페리디닌 클로로필-a 단백질), PerCP-Cy5.5, JOE(6-카르복시-4',5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레신), NED, ROX(5-(및-6)-카르복시-X-로다민), HEX, 루시퍼 옐로우(Lucifer Yellow), 마리나 블루(Marina Blue), 오레곤 그린(Oregon Green) 488, 오레곤 그린 500, 오레곤 그린 514, 알렉사 플로어, 7-아미노-4-메틸코마린-3-아세트산, 보디피(BODIPY) FL, 보디피 FL-Br 2, 보디피530/550, 이의 콘쥬게이트화물 및 이들의 배합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 형광물질은 플로레세인, Cy3 또는 Cy5일 수 있다.In addition, a detectable label is provided at a specific site of the receptor. The detectable label can be detected by a detection method known in the art, and may be any one or a combination of an optical label such as a fluorescent material, a radioactive isotope, and an electrochemical label. The fluorescent material is fluorescein, 6-FAM, rhodamine, Texas Red, tetramethylrhodamine, carboxyrhodamine, carboxyrotamine 6G, carboxyrodol,
이와 같이, 리셉터에 검출 가능한 표지가 구비됨에 따라, 검출장비를 통해 검출 가능한 표지를 검출함으로써 리셉터의 존재 유무를 파악할 수 있다. As described above, as the detectable label is provided on the receptor, the presence or absence of the receptor can be determined by detecting the detectable label through the detection device.
리셉터가 분산된 리셉터 용액에 다공성 담체를 혼합하면, 리셉터가 다공성 담체의 기공을 통해 확산되어 다공성 담체에 고정된 특정 미생물 예를 들어, 박테리아와 결합된다. 이 때, 다공성 담체의 기공을 통해 확산된 리셉터 중 일부 리셉터만이 특정 미생물과 결합하고 나머지 리셉터는 미반응 상태로 다공성 담체의 기공에 존재할 수 있다. When the porous carrier is mixed with the receptor solution in which the receptor is dispersed, the receptor diffuses through the pores of the porous carrier and binds to specific microorganisms, such as bacteria, immobilized on the porous carrier. At this time, only some of the receptors diffused through the pores of the porous carrier bind to a specific microorganism, and the remaining receptors may exist in the pores of the porous carrier in an unreacted state.
리셉터와 특정 미생물 간의 결합 반응이 완료된 상태에서, 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 분리하는 과정을 진행한다(S104). In a state in which the binding reaction between the receptor and the specific microorganism is completed, a process of separating unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier is performed (S104).
다공성 담체에 존재하는 미반응 리셉터는 농도구배에 의한 확산 또는 전기적 인력을 이용하여 분리할 수 있다. 농도구배에 의한 확산방법을 이용하는 경우, 리셉터와 특정 미생물 간의 결합 반응이 완료된 다공성 담체를 버퍼용액에 담그면 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터가 농도구배에 의해 버퍼용액쪽으로 확산되어 배출된다. 버퍼용액의 종류는 한정되지 않으나 일 실시예로 PBS(phosphate buffered saline)를 이용할 수 있다. 전기적 인력을 이용하는 방법은 리셉터가 전기적 극성을 갖는 점을 이용하는 것이다. 앱타머의 경우 (-) 극성을 갖고 있어 전기영동법을 이용하여 앱타머를 (+)극쪽으로의 이동을 유도하면 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 손쉽게 배출시킬 수 있다. 이 때, 리셉터의 크기는 다공성 담체의 기공보다 작은 반면 미생물 예를 들어, 박테리아는 다공성 담체의 기공보다 훨씬 크기 때문에 상술한 미반응 리셉터의 분리 과정에서 다공성 담체에 고정된 특정 미생물은 다공성 담체로부터 배출되지 않는다. The unreacted receptors present in the porous carrier can be separated using diffusion by concentration gradient or electrical attraction. In the case of using the diffusion method by the concentration gradient, when the porous carrier on which the binding reaction between the receptor and the specific microorganism is completed is immersed in the buffer solution, the unreacted receptors present in the pores of the porous carrier are diffused toward the buffer solution by the concentration gradient and discharged. The type of the buffer solution is not limited, but in an embodiment, phosphate buffered saline (PBS) may be used. A method of using electrical attraction is to use the point that the receptor has an electrical polarity. In the case of an aptamer, it has a (-) polarity, so by inducing the aptamer to move toward the (+) pole using electrophoresis, unreacted receptors present in the pores of the porous carrier can be easily discharged. At this time, the size of the receptor is smaller than the pores of the porous carrier, whereas microorganisms, for example, bacteria, are much larger than the pores of the porous carrier. doesn't happen
미반응 리셉터가 제거되면 다공성 담체에는 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하게 된다. 한편, 전술한 바에 있어서 리셉터에는 검출 가능한 표지가 리셉터의 특정 부위에 미리 구비됨을 언급한 바 있으며, 해당 검출 가능한 표지를 검출방법을 통해 검출하면 해당 리셉터가 결합된 특정 미생물의 무엇인지 알 수 있게 된다. 리셉터는 특정 미생물에만 결합되는 특성을 갖고 있음에 따라, 리셉터의 검출 가능한 표지에 대한 검출이 발생되면 특성 미생물의 존재를 확인할 수 있다. When the unreacted receptor is removed, only a specific microorganism bound to the receptor is present in the porous carrier. On the other hand, in the above bar, it has been mentioned that a detectable label is provided in advance at a specific site of the receptor, and when the detectable label is detected through a detection method, it is possible to know what is the specific microorganism to which the receptor is bound. . Since the receptor has a characteristic of binding only to a specific microorganism, the presence of the characteristic microorganism can be confirmed when detection of a detectable label of the receptor occurs.
리셉터의 특정 부위에 구비되는 검출 가능한 표지는 상술한 바와 같이 형광분자, 형광물질과 같은 광학적표지, 방사성 동위원소, 전기화학적 표지 중 어느 하나 또는 이들의 조합이며, 일 실시예로 형광물질인 경우 리셉터의 형광물질을 검출장비를 통해 검출함으로써 리셉터의 존재를 확인할 수 있고, 리셉터는 다공성 담체에 고정된 특정 미생물과 결합된 상태임에 따라, 리셉터의 존재를 통해 바이오 에어로졸에 특정 미생물이 존재함을 확인할 수 있다(S105). As described above, the detectable label provided in a specific region of the receptor is any one or a combination of a fluorescent molecule, an optical label such as a fluorescent material, a radioactive isotope, and an electrochemical label. The presence of the receptor can be confirmed by detecting the fluorescent substance of It can be (S105).
이상, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법에 대해 설명하였다. 제 1 실시예는, 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 담체용액을 혼합하여 다공성 담체를 만들고, 특정 미생물과 리셉터 간의 결합 반응을 유도하고, 미반응 리셉터를 제거한 후 특정 미생물과 결합된 리셉터에 대해 검출과정을 진행하는 방식이다. 이하 설명하는 제 2 실시예 및 제 3 실시예는, 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료에 리셉터 용액을 투입하여 특정 미생물과 리셉터 간의 결합 반응을 유도하는 방식이다. Above, the bio-aerosol diagnosis method according to the first embodiment of the present invention has been described. In the first embodiment, a porous carrier is made by mixing a liquid sample containing a bio-aerosol and a carrier solution, a binding reaction between a specific microorganism and a receptor is induced, and a receptor bound to a specific microorganism is detected after removing the unreacted receptor. the way the process goes. The second and third embodiments described below are methods of inducing a binding reaction between a specific microorganism and a receptor by injecting a receptor solution into a liquid sample containing a bio-aerosol.
제 2 실시예를 설명하면 다음과 같다. The second embodiment will be described as follows.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법에 따르면, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 먼저 대기 중의 바이오 에어로졸을 액상시료 형태로 포집한다(S201). 액상시료 형태로 바이오 에어로졸을 포집하는 방법은 공지의 기술을 이용할 수 있다. 예를 들어, 바이오샘플러 등을 이용하여 바이오 에어로졸이 분산된 대기를 흡입함과 함께 용매와 혼합함으로써 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료를 준비할 수 있다. According to the bio-aerosol diagnosis method according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, first, the bio-aerosol in the atmosphere is collected in the form of a liquid sample (S201). A method of collecting a bio-aerosol in the form of a liquid sample may use a known technique. For example, a liquid sample containing bio-aerosol may be prepared by inhaling the air in which the bio-aerosol is dispersed and mixing it with a solvent using a bio-sampler or the like.
이어, 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료에 리셉터 용액을 투입한다. Then, the receptor solution is added to the liquid sample containing the bio-aerosol.
액상시료에 투입되는 리셉터는 특정 미생물에만 결합되는 특성을 갖고 있으며, 해당 리셉터의 특정 부위에는 검출 가능한 표지가 구비된다. 따라서, 후속의 검출과정에서 검출 가능한 표지를 인식함으로써 리셉터 및 특정 미생물의 존재를 확인할 수 있다. The receptor injected into the liquid sample has a property of binding only to a specific microorganism, and a detectable label is provided at a specific site of the receptor. Therefore, the presence of the receptor and a specific microorganism can be confirmed by recognizing a detectable label in the subsequent detection process.
바이오 에어로졸이 포함된 액상시료에 리셉터 용액이 투입됨에 따라, 바이오 에어로졸에 존재하는 특정 미생물은 리셉터와 결합된다(S202). 이 때, 특정 미생물과 결합되지 않은 미반응 리셉터 또한 존재한다. As the receptor solution is added to the liquid sample containing the bio-aerosol, a specific microorganism present in the bio-aerosol is combined with the receptor (S202). At this time, unreacted receptors that are not bound to a specific microorganism are also present.
이와 같은 상태에서, 리셉터 용액과 반응한 액상시료를 담체용액과 혼합한다. 상기 담체용액과 제 1 실시예의 담체용액과 동일하며, 온도변화 또는 이온교환에 의해 하이드로젤 형태의 다공성 담체로 변환된다. In this state, the liquid sample reacted with the receptor solution is mixed with the carrier solution. The carrier solution and the carrier solution of the first embodiment are the same, and are converted into a hydrogel-type porous carrier by temperature change or ion exchange.
리셉터 용액과 반응한 액상시료와 담체용액이 혼합된 용액 즉, 시료담체화용액은 젤화용액에 적정한다. 젤화용액에 적정된 시료담체화용액은 온도차이 또는 이온교환에 의해 하이드로젤 형태의 다공성 담체로 변환된다. 아가로스 또는 한천 등을 이용하는 경우에는 시료담체화용액과 젤화용액의 온도차이에 의해 시료담체화용액이 하이드로젤 형태의 다공성 담체로 변환되며, 알지네이트 등을 이용하는 경우에는 알지네이트용액과 젤화용액 사이의 이온교환에 의해 알지네이트용액이 하이드로젤로 변환된다.A solution in which the liquid sample reacted with the receptor solution and the carrier solution are mixed, that is, the sample carrier solution is titrated to the gelation solution. The sample carrier solution titrated to the gelation solution is converted into a porous carrier in the form of a hydrogel by a temperature difference or ion exchange. In the case of using agarose or agar, the sample carrier solution is converted into a porous carrier in the form of hydrogel by the temperature difference between the sample carrier solution and the gelation solution. The alginate solution is converted into a hydrogel by exchange.
리셉터 용액과 바이오 에어로졸의 반응에 의해 바이오 에어로졸의 특정 미생물에 리셉터가 결합된 상태에서 다공성 담체가 형성됨에 따라, 다공성 담체 내에는 리셉터와 결합된 특정 미생물이 고정된 상태를 이루게 된다(S203). 또한, 다공성 담체의 기공에는 미반응 리셉터가 존재한다. As the porous carrier is formed in a state in which the receptor is bound to the specific microorganism of the bio-aerosol by the reaction of the receptor solution and the bio-aerosol, the specific microorganism bound to the receptor is in a fixed state in the porous carrier (S203). In addition, unreacted receptors exist in the pores of the porous carrier.
하이드로젤 형태의 다공성 담체에 특정 미생물이 고정화되어 있는 상태에서, 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 분리하는 과정을 진행한다(S204). In a state in which a specific microorganism is immobilized on a porous carrier in the form of a hydrogel, a process of separating unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier is performed (S204).
다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 분리하는 과정은 상술한 제 1 실시예와 동일하게 적용된다. 즉, 다공성 담체에 존재하는 미반응 리셉터는 농도구배에 의한 확산 또는 전기적 인력을 이용하여 분리할 수 있다. The process of separating unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier is applied in the same manner as in the first embodiment described above. That is, unreacted receptors present in the porous carrier can be separated using diffusion or electrical attraction by a concentration gradient.
미반응 리셉터가 제거되면 다공성 담체에는 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하게 된다. 리셉터에는 검출 가능한 표지가 리셉터의 특정 부위에 미리 구비되며, 해당 검출 가능한 표지를 검출방법을 통해 검출하면 해당 리셉터가 결합된 특정 미생물의 무엇인지 알 수 있게 된다. 리셉터는 특정 미생물에만 결합되는 특성을 갖고 있음에 따라, 리셉터의 검출 가능한 표지에 대한 검출이 발생되면 특성 미생물의 존재를 확인할 수 있다. When the unreacted receptor is removed, only a specific microorganism bound to the receptor is present in the porous carrier. A detectable label is provided in advance at a specific site of the receptor, and when the detectable label is detected through a detection method, it is possible to know which specific microorganism is bound to the receptor. Since the receptor has a characteristic of binding only to a specific microorganism, the presence of the characteristic microorganism can be confirmed when detection of a detectable label of the receptor occurs.
리셉터의 특정 부위에 구비되는 검출 가능한 표지는 상술한 바와 같이 형광분자, 형광물질과 같은 광학적표지, 방사성 동위원소, 전기화학적 표지 중 어느 하나 또는 이들의 조합이며, 일 실시예로 형광물질인 경우 리셉터의 형광물질을 검출장비를 통해 검출함으로써 리셉터의 존재를 확인할 수 있고, 리셉터는 다공성 담체에 고정된 특정 미생물과 결합된 상태임에 따라, 리셉터의 존재를 통해 바이오 에어로졸에 특정 미생물이 존재함을 확인할 수 있다(S205). As described above, the detectable label provided in a specific region of the receptor is any one or a combination of a fluorescent molecule, an optical label such as a fluorescent material, a radioactive isotope, and an electrochemical label. The presence of the receptor can be confirmed by detecting the fluorescent substance of It can be (S205).
다음으로, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법에 대해 설명하기로 한다. Next, a bio-aerosol diagnosis method according to a third embodiment of the present invention will be described.
제 3 실시예는 제 2 실시예와 마찬가지로, 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료에 리셉터 용액을 투입하여 특정 미생물과 리셉터 간의 결합 반응을 유도하는 방식이다. The third embodiment, like the second embodiment, is a method of inducing a binding reaction between a specific microorganism and a receptor by injecting a receptor solution into a liquid sample containing a bio-aerosol.
먼저, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 대기 중의 바이오 에어로졸을 액상시료 형태로 포집한다(S301). 액상시료 형태로 바이오 에어로졸을 포집하는 방법은 공지의 기술을 이용할 수 있다. 예를 들어, 바이오샘플러 등을 이용하여 바이오 에어로졸이 분산된 대기를 흡입함과 함께 용매와 혼합함으로써 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료를 준비할 수 있다. First, as shown in FIGS. 5 and 6, bio-aerosol in the atmosphere is collected in the form of a liquid sample (S301). A method of collecting a bio-aerosol in the form of a liquid sample may use a known technique. For example, a liquid sample containing bio-aerosol may be prepared by inhaling the air in which the bio-aerosol is dispersed and mixing it with a solvent using a bio-sampler or the like.
이어, 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료에 리셉터 용액을 투입한다. Then, the receptor solution is added to the liquid sample containing the bio-aerosol.
액상시료에 투입되는 리셉터는 특정 미생물에만 결합되는 특성을 갖고 있으며, 해당 리셉터의 특정 부위에는 검출 가능한 표지가 구비된다. 따라서, 후속의 검출과정에서 검출 가능한 표지를 인식함으로써 리셉터 및 특정 미생물의 존재를 확인할 수 있다. The receptor injected into the liquid sample has a property of binding only to a specific microorganism, and a detectable label is provided at a specific site of the receptor. Therefore, the presence of the receptor and a specific microorganism can be confirmed by recognizing a detectable label in the subsequent detection process.
바이오 에어로졸이 포함된 액상시료에 리셉터 용액이 투입됨에 따라, 바이오 에어로졸에 존재하는 특정 미생물은 리셉터와 결합된다(S302). 이 때, 특정 미생물과 결합되지 않은 미반응 리셉터 또한 존재한다. As the receptor solution is added to the liquid sample containing the bio-aerosol, a specific microorganism present in the bio-aerosol is combined with the receptor (S302). At this time, unreacted receptors that are not bound to a specific microorganism are also present.
이와 같은 상태에서, 미반응 리셉터를 분리하는 과정을 진행한다(S303). 구체적으로, 리셉터와 특정 미생물의 결합 반응이 완료된 액상시료와 리셉터 용액의 혼합용액에 대해 원심분리를 실시한다. 원심분리에 의해 고액분리가 이루어지는데, 리셉터와 결합된 특정 미생물은 고체상으로 분리되고, 미반응 리셉터는 액상에 포함되어 분리된다. 즉, 상대적으로 중량이 무거운 리셉터와 결합된 특정 미생물은 원심분리에 의해 원심분리기 하단에 위치하게 되고, 미반응 리셉터는 그 무게가 미미함에 따라 액상에 포함된 채로 원심분리기의 상단에 위치하게 된다. In this state, the process of separating unreacted receptors is performed (S303). Specifically, centrifugation is performed on the mixed solution of the receptor solution and the liquid sample in which the binding reaction between the receptor and the specific microorganism is completed. Solid-liquid separation is performed by centrifugation. A specific microorganism bound to a receptor is separated into a solid phase, and an unreacted receptor is included in a liquid phase and separated. That is, a specific microorganism coupled with a relatively heavy receptor is located at the bottom of the centrifuge by centrifugation, and the unreacted receptor is located at the top of the centrifuge while being included in the liquid phase as its weight is insignificant.
또한, 미반응 리셉터를 분리하는 방법으로 상술한 원심분리 이외에 공지의 전기영동법과 같은 전기적 인력을 이용하여 리셉터를 분리하는 기술 또는 공지의 미소유체 분리기술을 이용하여 리셉터를 분리하는 기술을 적용할 수도 있다. In addition, as a method of separating unreacted receptors, in addition to the centrifugation described above, a technology for separating receptors using electrical attraction such as a known electrophoresis method or a technology for separating receptors using a known microfluidic separation technology may be applied. have.
상술한 미반응 리셉터를 분리하는 과정을 통해, 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하는 시료를 얻을 수 있으며, 이 시료를 담체용액과 혼합한다. 그런 다음, 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하는 시료를 담체용액과 혼합하여 시료담체화용액을 제조한다. Through the process of isolating the above-described unreacted receptor, a sample in which only a specific microorganism bound to the receptor is present can be obtained, and the sample is mixed with a carrier solution. Then, a sample in which only a specific microorganism bound to a receptor exists is mixed with a carrier solution to prepare a sample carrier solution.
이와 같은 상태에서, 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 하이드로젤 형태의 다공성 담체를 제조한다(S304). 미반응 리셉터 없이 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 시료담체화용액에 포함되어 있음에 따라, 다공성 담체 내에 리셉터와 결합된 특정 미생물이 고정화됨과 함께 다공성 담체의 기공에는 미반응 리셉터가 존재하지 않는다. In this state, the sample carrier solution is titrated with the gelation solution to prepare a hydrogel-type porous carrier (S304). As only the specific microorganism bound to the receptor without the unreacted receptor is included in the sample carrier solution, the specific microorganism bound to the receptor in the porous carrier is immobilized and there is no unreacted receptor in the pores of the porous carrier.
이어, 리셉터와 결합된 특정 미생물이 고정화된 다공성 담체에 대해 리셉터 검출과정을 진행하면, 특정 미생물의 존재를 확인할 수 있다(S305). 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 마찬가지로 리셉터의 특정 부위에 광학적표지, 방사성 동위원소, 전기화학적 표지 등과 같은 검출 가능한 표지가 미리 구비되며, 리셉터의 검출 가능한 표지를 검출장비를 통해 검출함으로써 리셉터의 존재를 확인할 수 있다. Next, when the receptor detection process is performed on the porous carrier on which the specific microorganism bound to the receptor is immobilized, the presence of the specific microorganism can be confirmed (S305). As in the first and second embodiments, a detectable label such as an optical label, a radioactive isotope, an electrochemical label, etc. is provided in advance at a specific site of the receptor, and the detectable label of the receptor is detected through a detection device. existence can be confirmed.
이상, 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법에 대해 설명하였다. 이하에서는, 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단장치에 대해 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 바이오 에어로졸 진단장치는, 상술한 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법 각각에 대해 장치적으로 구성한 것이다. In the above, the bio-aerosol diagnosis method according to the first to third embodiments of the present invention has been described. Hereinafter, bio-aerosol diagnostic devices according to the first to third embodiments of the present invention will be described. The bio-aerosol diagnosis device according to the present invention is configured as a device for each of the bio-aerosol diagnosis methods according to the first to third embodiments described above.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단장치는 도 7에 도시한 바와 같이, 바이오 에어로졸 포집장치(110), 다공성 담체 제조장치(130), 리셉터 반응장치(140), 미반응 리셉터 분리장치(150) 및 검출장치(160)를 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 7 , the bio-aerosol diagnostic device according to the first embodiment of the present invention includes a
상기 바이오 에어로졸 포집장치(110)는 대기 중의 바이오 에어로졸을 액상시료 형태로 포집하는 장치이다. 구체적으로, 바이오 에어로졸이 분산된 대기를 흡입함과 함께 용매와 혼합함으로써 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료가 준비될 수 있다. The
상기 다공성 담체 제조장치(130)는 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 담체용액이 혼합된 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 하이드로젤 형태의 다공성 담체를 제조하는 장치이다. The porous
담체용액은 온도변화 또는 이온교환에 의해 하이드로젤(hydrogel) 형태의 다공성 담체로 변환되는 것으로서, 일 실시예로 아가로스(Agarose), 한천(Agar), 알지네이트(alginate) 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 아가로스, 한천, 알지네이트 중 어느 하나와 용매를 혼합하여 담체용액을 제조할 수 있으며, 용질의 농도를 조절함으로써 다공성 담체의 기공크기를 제어할 수 있다. 담체용액의 용질 농도가 높으면 다공성 담체의 기공크기가 상대적으로 작아지며, 용질 농도가 낮으면 기공크기가 상대적으로 커진다. 다공성 담체의 기공크기를 제어하는 이유는, 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 용이하게 배출시킴과 함께 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물을 다공성 담체에 안정적으로 고정시키기 위함이다. The carrier solution is converted into a porous carrier in the form of a hydrogel by temperature change or ion exchange, and in one embodiment, agarose, agar, alginate, etc. may be used, but this not limited For example, the carrier solution may be prepared by mixing any one of agarose, agar, and alginate with a solvent, and the pore size of the porous carrier may be controlled by controlling the concentration of the solute. When the solute concentration of the carrier solution is high, the pore size of the porous carrier is relatively small, and when the solute concentration is low, the pore size is relatively large. The reason for controlling the pore size of the porous carrier is to easily discharge unreacted receptors from the porous carrier and to stably fix specific microorganisms included in the bio-aerosol to the porous carrier.
또한, 상기 다공성 담체 제조장치(130)의 일측에 담체용액을 공급하는 담체용액 공급장치(120)가 더 구비됨과 함께, 바이오 에어로졸 포집장치(110)로부터 공급되는 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 담체용액 공급장치(120)로부터 공급되는 담체용액을 혼합하는 혼합장치(도시하지 않음)가 더 구비되어, 혼합장치에 의해 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 담체용액이 혼합된 시료담체화용액이 다공성 담체 제조장치(130)에 공급될 수 있다. In addition, a carrier
상기 다공성 담체 제조장치(130)에 의해 하이드로젤 형태의 다공성 담체가 제조되는데, 다공성 담체에는 바이오 에어로졸이 고정된 상태를 이룬다. 예를 들어, 바이오 에어로졸에 박테리아 등의 특정 미생물이 존재하는 경우, 해당 특정 미생물은 다공성 담체 내에 고정화된다. A porous carrier in the form of a hydrogel is prepared by the porous
상기 리셉터 반응장치(140)는 다공성 담체와 리셉터 용액을 혼합하여 다공성 담체에 고정화되어 있는 특정 미생물에 리셉터가 결합되는 것을 유도한다. 다공성 담체는 상기 다공성 담체 제조장치(130)로부터 공급되며, 리셉터 용액은 일측에 구비된 리셉터 용액 공급장치를 통해 공급받을 수 있다. The
리셉터 용액은 리셉터가 분산된 용액이며, 상기 리셉터(receptor)는 특정 단백질, 미생물, 세포, 중금속이온, 유기화학물질에 선택적으로 결합되는 물질로서, 앱타머, 항체 등을 의미할 수 있다. The receptor solution is a solution in which a receptor is dispersed, and the receptor is a material that is selectively bound to a specific protein, microorganism, cell, heavy metal ion, or organic chemical, and may refer to an aptamer, an antibody, or the like.
또한, 리셉터의 특정 부위에는 검출 가능한 표지가 구비된다. 검출 가능한 표지는 당업계에 알려진 검출방법에 의해 검출될 수 있는 것으로서, 형광분자, 형광물질과 같은 광학적표지, 방사성 동위원소, 전기화학적 표지 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 리셉터에 검출 가능한 표지가 구비됨에 따라, 검출장치(160)를 통해 검출 가능한 표지를 검출함으로써 리셉터의 존재 유무를 파악할 수 있다. In addition, a detectable label is provided at a specific site of the receptor. The detectable label can be detected by a detection method known in the art, and may be any one of a fluorescent molecule, an optical label such as a fluorescent material, a radioactive isotope, an electrochemical label, or a combination thereof. As the detectable label is provided on the receptor, the presence or absence of the receptor can be determined by detecting the detectable label through the
상기 미반응 리셉터 분리장치(150)는 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출, 분리하는 장치이다. 상기 미반응 리셉터 분리장치(150)는 농도구배에 의한 확산 또는 전기적 인력을 이용하여 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 분리할 수 있다. The unreacted
농도구배에 의한 확산방법을 이용하는 경우, 미반응 리셉터 분리장치(150)에 버퍼용액을 채우고 버퍼용액에 다공성 담체를 담그면 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터가 농도구배에 의해 버퍼용액쪽으로 확산되어 배출된다. In the case of using the diffusion method by the concentration gradient, when the buffer solution is filled in the unreacted
전기적 인력을 이용하는 경우, 미반응 리셉터 분리장치(150)를 전기영동이 가능한 장치로 구성하여 (-)극성을 갖는 미반응 리셉터를 (+)극쪽으로의 이동을 유도함으로써 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 배출시킬 수 있다.In the case of using electrical attraction, the unreacted
농도구배에 의한 확산방법 또는 전기적 인력을 이용하는 방법을 통해 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 분리함에 있어서, 리셉터의 크기는 다공성 담체의 기공보다 작은 반면 미생물 예를 들어, 박테리아는 다공성 담체의 기공보다 훨씬 크기 때문에 미반응 리셉터의 분리 과정에서 다공성 담체에 고정된 특정 미생물은 다공성 담체로부터 배출되지 않는다. In separating unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier through the diffusion method by concentration gradient or the method using electrical attraction, the size of the receptor is smaller than the pores of the porous carrier, whereas microorganisms such as bacteria Since the pores of the porous carrier are much larger than the pores of the porous carrier, certain microorganisms immobilized on the porous carrier are not discharged from the porous carrier during the separation of unreacted receptors.
상기 검출장치(160)는 리셉터의 특정 부위에 구비된 검출 가능한 표지를 검출하는 장치로서, 특정 미생물에 결합된 상태를 이루는 리셉터에 대해 검출 가능한 표지를 검출함으로써 다공성 담체 내에 특정 미생물이 존재함을 확인할 수 있다. The
리셉터에 구비된 검출 가능한 표지가 형광분자, 형광물질 등의 광학적 표지인 경우 상기 검출장치(160)는 광학센서 등으로 구성할 수 있고, 리셉터에 구비된 검출 가능한 표지가 방사성 동위원소 또는 전기화학적 표지인 경우 해당 표지를 검출할 수 있는 장비로 검출장치(160)를 구성할 수 있다. When the detectable label provided in the receptor is an optical label such as a fluorescent molecule or a fluorescent material, the
다음으로, 제 2 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단장치에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단장치는 도 8에 도시한 바와 같이, 바이오 에어로졸 포집장치(210), 리셉터 반응장치(220), 다공성 담체 제조장치(240), 미반응 리셉터 분리장치(250) 및 검출장치(260)를 포함하여 이루어진다. Next, the bio-aerosol diagnostic device according to the second embodiment will be described. As shown in FIG. 8, the bio-aerosol diagnostic device according to the second embodiment of the present invention includes a
상기 바이오 에어로졸 포집장치(210)는 대기 중의 바이오 에어로졸을 액상시료 형태로 포집하는 장치이다. 구체적으로, 바이오 에어로졸이 분산된 대기를 흡입함과 함께 용매와 혼합함으로써 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료가 준비될 수 있다. The
상기 리셉터 반응장치(220)는 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 리셉터 용액을 혼합하여 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물과 리셉터의 결합 반응을 유도한다. 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료는 바이오 에어로졸 포집장치(210)로부터 공급되며, 리셉터 용액은 일측에 구비된 리셉터 용액 공급장치를 통해 공급받을 수 있다. The
리셉터 용액은 리셉터가 분산된 용액이며, 상기 리셉터(receptor)는 특정 단백질, 미생물, 세포, 중금속이온, 유기화학물질에 선택적으로 결합되는 물질로서, 앱타머, 항체 등을 의미할 수 있다. The receptor solution is a solution in which a receptor is dispersed, and the receptor is a material that is selectively bound to a specific protein, microorganism, cell, heavy metal ion, or organic chemical, and may refer to an aptamer, an antibody, or the like.
또한, 리셉터의 특정 부위에는 검출 가능한 표지가 구비된다. 검출 가능한 표지는 당업계에 알려진 검출방법에 의해 검출될 수 있는 것으로서, 형광분자, 형광물질과 같은 광학적표지, 방사성 동위원소, 전기화학적 표지 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 리셉터에 검출 가능한 표지가 구비됨에 따라, 검출장치(260)를 통해 검출 가능한 표지를 검출함으로써 리셉터의 존재 유무를 파악할 수 있다. In addition, a detectable label is provided at a specific site of the receptor. The detectable label can be detected by a detection method known in the art, and may be any one of a fluorescent molecule, an optical label such as a fluorescent material, a radioactive isotope, an electrochemical label, or a combination thereof. As the receptor is provided with a detectable label, the presence or absence of the receptor may be determined by detecting the detectable label through the
상기 다공성 담체 제조장치(240)는 리셉터 용액과 반응한 액상시료와, 담체용액이 혼합된 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 하이드로젤 형태의 다공성 담체를 제조하는 장치이다. 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 리셉터 용액의 반응에 의해 특정 미생물에 리셉터가 결합되어 있음에 따라, 상기 다공성 담체에는 리셉터가 결합된 특정 미생물이 고정화된다. The porous
담체용액은 온도변화 또는 이온교환에 의해 하이드로젤(hydrogel) 형태의 다공성 담체로 변환되는 것으로서, 일 실시예로 아가로스(Agarose), 한천(Agar), 알지네이트(alginate) 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 아가로스, 한천, 알지네이트 중 어느 하나와 용매를 혼합하여 담체용액을 제조할 수 있으며, 용질의 농도를 조절함으로써 다공성 담체의 기공크기를 제어할 수 있다. 담체용액의 용질 농도가 높으면 다공성 담체의 기공크기가 상대적으로 작아지며, 용질 농도가 낮으면 기공크기가 상대적으로 커진다. 다공성 담체의 기공크기를 제어하는 이유는, 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 용이하게 배출시킴과 함께 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물을 다공성 담체에 안정적으로 고정시키기 위함이다. The carrier solution is converted into a porous carrier in the form of a hydrogel by temperature change or ion exchange, and in one embodiment, agarose, agar, alginate, etc. may be used, but this not limited For example, the carrier solution may be prepared by mixing any one of agarose, agar, and alginate with a solvent, and the pore size of the porous carrier may be controlled by controlling the concentration of the solute. When the solute concentration of the carrier solution is high, the pore size of the porous carrier is relatively small, and when the solute concentration is low, the pore size is relatively large. The reason for controlling the pore size of the porous carrier is to easily discharge unreacted receptors from the porous carrier and to stably fix specific microorganisms included in the bio-aerosol to the porous carrier.
또한, 상기 다공성 담체 제조장치(240)의 일측에 담체용액을 공급하는 담체용액 공급장치(230)가 더 구비됨과 함께, 리셉터 반응장치(220)로부터 공급되는 리셉터 용액과 반응한 액상시료와 담체용액 공급장치(230)로부터 공급되는 담체용액을 혼합하는 혼합장치(도시하지 않음)가 더 구비되어, 혼합장치에 의해 리셉터 용액과 반응한 액상시료와 담체용액이 혼합된 시료담체화용액이 다공성 담체 제조장치(240)에 공급될 수 있다. In addition, a carrier
상기 미반응 리셉터 분리장치(250)는 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출, 분리하는 장치이다. 상기 미반응 리셉터 분리장치(250)는 농도구배에 의한 확산 또는 전기적 인력을 이용하여 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 분리할 수 있다. The unreacted
농도구배에 의한 확산방법을 이용하는 경우, 미반응 리셉터 분리장치(250)에 버퍼용액을 채우고 버퍼용액에 다공성 담체를 담그면 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터가 농도구배에 의해 버퍼용액쪽으로 확산되어 배출된다. In the case of using the diffusion method by the concentration gradient, when the buffer solution is filled in the unreacted
전기적 인력을 이용하는 경우, 미반응 리셉터 분리장치(250)를 전기영동이 가능한 장치로 구성하여 (-)극성을 갖는 미반응 리셉터를 (+)극쪽으로의 이동을 유도함으로써 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 배출시킬 수 있다.In the case of using electrical attraction, the unreacted
농도구배에 의한 확산방법 또는 전기적 인력을 이용하는 방법을 통해 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 분리함에 있어서, 리셉터의 크기는 다공성 담체의 기공보다 작은 반면 미생물 예를 들어, 박테리아는 다공성 담체의 기공보다 훨씬 크기 때문에 미반응 리셉터의 분리 과정에서 다공성 담체에 고정된 특정 미생물은 다공성 담체로부터 배출되지 않는다. In separating unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier through the diffusion method by concentration gradient or the method using electrical attraction, the size of the receptor is smaller than the pores of the porous carrier, whereas microorganisms such as bacteria Since the pores of the porous carrier are much larger than the pores of the porous carrier, certain microorganisms immobilized on the porous carrier are not discharged from the porous carrier during the separation of unreacted receptors.
상기 검출장치(260)는 리셉터의 특정 부위에 구비된 검출 가능한 표지를 검출하는 장치로서, 특정 미생물에 결합된 상태를 이루는 리셉터에 대해 검출 가능한 표지를 검출함으로써 다공성 담체 내에 특정 미생물이 존재함을 확인할 수 있다. The
리셉터에 구비된 검출 가능한 표지가 형광분자, 형광물질 등의 광학적 표지인 경우 상기 검출장치(260)는 광학센서 등으로 구성할 수 있고, 리셉터에 구비된 검출 가능한 표지가 방사성 동위원소 또는 전기화학적 표지인 경우 해당 표지를 검출할 수 있는 장비로 검출장치(260)를 구성할 수 있다. When the detectable label provided in the receptor is an optical label such as a fluorescent molecule or a fluorescent material, the
다음으로, 제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단장치에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단장치는 도 9에 도시한 바와 같이 바이오 에어로졸 포집장치(310), 리셉터 반응장치(320), 미반응 리셉터 분리장치(330), 다공성 담체 제조장치(350) 및 검출장치(360)를 포함하여 이루어진다. Next, the bio-aerosol diagnostic device according to the third embodiment will be described. As shown in FIG. 9, the bio-aerosol diagnostic device according to the third embodiment of the present invention includes a
제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 포집장치(310), 리셉터 반응장치(320)는 제 2 실시예에 따른 바이오 에어로졸 포집장치(310), 리셉터 반응장치(320)와 동일한 역할을 하며, 이에 대해 설명은 생략하기로 한다. The
상기 미반응 리셉터 분리장치(330)는 상기 리셉터 반응장치(320)로부터 리셉터 용액과 반응한 액상시료를 공급받아, 해당 액상시료를 원심분리하여 리셉터와 결합된 특정 미생물과 미반응 리셉터를 분리하는 장치이다. The unreacted
구체적으로, 리셉터와 특정 미생물의 결합 반응이 완료된 액상시료와 리셉터 용액의 혼합용액에 대해 원심분리를 실시하면, 원심분리에 의해 고액분리가 이루어지는데, 리셉터와 결합된 특정 미생물은 고체상으로 분리되고, 미반응 리셉터는 액상에 포함되어 분리된다. 즉, 상대적으로 중량이 무거운 리셉터와 결합된 특정 미생물은 원심분리에 의해 원심분리기 하단에 위치하게 되고, 미반응 리셉터는 그 무게가 미미함에 따라 액상에 포함된 채로 원심분리기의 상단에 위치하게 된다. Specifically, when centrifugation is performed on a mixed solution of a liquid sample and a receptor solution that has completed the binding reaction between the receptor and a specific microorganism, solid-liquid separation is performed by centrifugation, and the specific microorganism bound to the receptor is separated into a solid phase, The unreacted receptor is contained in the liquid phase and separated. That is, a specific microorganism coupled with a relatively heavy receptor is located at the bottom of the centrifuge by centrifugation, and the unreacted receptor is located at the top of the centrifuge while being included in the liquid phase as its weight is insignificant.
한편, 상기 미반응 리셉터 분리장치(330)는 상술한 바와 같은 원심분리 방법 이외에 공지의 전기영동법과 같은 전기적 인력을 이용하여 리셉터를 분리하는 기술 또는 공지의 미소유체 분리기술을 이용하여 리셉터를 분리하는 기술을 적용할 수도 있다. On the other hand, the unreacted
상술한 미반응 리셉터를 분리하는 과정을 통해, 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하는 시료를 얻을 수 있다. Through the process of isolating the above-described unreacted receptor, a sample in which only a specific microorganism bound to the receptor is present can be obtained.
상기 다공성 담체 제조장치(350)는 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하는 시료와, 담체용액이 혼합된 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 하이드로젤 형태의 다공성 담체를 제조하는 장치이다. 미반응 리셉터 없이 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 시료담체화용액에 포함되어 있음에 따라, 다공성 담체 내에 리셉터와 결합된 특정 미생물이 고정화됨과 함께 다공성 담체의 기공에는 미반응 리셉터가 존재하지 않는다. The porous
담체용액은 온도변화 또는 이온교환에 의해 하이드로젤(hydrogel) 형태의 다공성 담체로 변환되는 것으로서, 일 실시예로 아가로스(Agarose), 한천(Agar), 알지네이트(alginate) 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 아가로스, 한천, 알지네이트 중 어느 하나와 용매를 혼합하여 담체용액을 제조할 수 있다. The carrier solution is converted into a porous carrier in the form of a hydrogel by temperature change or ion exchange, and in one embodiment, agarose, agar, alginate, etc. may be used, but this not limited For example, a carrier solution may be prepared by mixing any one of agarose, agar, and alginate with a solvent.
또한, 상기 다공성 담체 제조장치(350)의 일측에 담체용액을 공급하는 담체용액 공급장치(340)가 더 구비됨과 함께, 미반응 리셉터 분리장치(330)로부터 공급되는 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하는 시료와 담체용액 공급장치(340)로부터 공급되는 담체용액을 혼합하는 혼합장치(도시하지 않음)가 더 구비되어, 혼합장치에 의해 리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하는 시료와 담체용액이 혼합된 시료담체화용액이 다공성 담체 제조장치(350)에 공급될 수 있다. In addition, while a carrier
상기 검출장치(360)는 리셉터의 특정 부위에 구비된 검출 가능한 표지를 검출하는 장치로서, 특정 미생물에 결합된 상태를 이루는 리셉터에 대해 검출 가능한 표지를 검출함으로써 다공성 담체 내에 특정 미생물이 존재함을 확인할 수 있다. The
리셉터에 구비된 검출 가능한 표지가 형광분자, 형광물질 등의 광학적 표지인 경우 상기 검출장치(360)는 광학센서 등으로 구성할 수 있고, 리셉터에 구비된 검출 가능한 표지가 방사성 동위원소 또는 전기화학적 표지인 경우 해당 표지를 검출할 수 있는 장비로 검출장치(360)를 구성할 수 있다. When the detectable label provided in the receptor is an optical label such as a fluorescent molecule or a fluorescent material, the
이상, 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 바이오 에어로졸 진단방법 및 진단장치에 대해 설명하였다. 이하에서는, 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. The bio-aerosol diagnostic method and diagnostic apparatus according to the first to third embodiments of the present invention have been described above. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples.
<실험예 1 : 특정 미생물이 고정화된 다공성 담체의 제작><Experimental Example 1: Preparation of a porous carrier on which a specific microorganism is immobilized>
6 x 107 CFU/mL의 박테리아 (Staphylococcus xylosus와 Bacillus cereus) 배양한 배양액과 4.5% w/v 의 아가로즈를 분산시켜 가열한 용액을 55℃ 에서 부피비 2:1로 균일하게 섞은 뒤 주사기에 주입하여 상온의 미네랄 오일에 떨어뜨려 구체를 형성하였다. 도 10은 실험예 1에 의해 제작된 특정 미생물이 고정화된 다공성 담체의 사진이다. 6 x 10 7 CFU/mL of a culture solution of bacteria ( Staphylococcus xylosus and Bacillus cereus ) and a solution heated by dispersing 4.5% w/v agarose at 55°C in a volume ratio of 2:1, and then injected into a syringe and dropped into mineral oil at room temperature to form spheres. 10 is a photograph of a porous carrier on which a specific microorganism prepared in Experimental Example 1 is immobilized.
<실험예 2 : 미반응 앱타머 검출 - 농도구배에 의한 확산><Experimental Example 2: Detection of unreacted aptamer - diffusion by concentration gradient>
실험예 1에 의해 제작된 특정 미생물(Bacillus cereus)이 고정화된 다공성 담체를 750μM의 Bacillus cereus 선택적 DNA 앱타머와 혼합하고 상온에서 17시간 동안 반응시켰다(1200rpm). 이후, 상층액을 제거한 상태에서 일정량의 PBS(phosphate buffered saline)를 넣은 다음 15분간 반응시키고 상층액을 제거하는 것을 5회 실시하였다. 각 회의 상층액에 대해 Fluorophotometer를 이용하여 형광강도를 측정하였다. The specific microorganism ( Bacillus cereus ) immobilized in Experimental Example 1 was mixed with 750 μM of Bacillus cereus selective DNA aptamer and reacted at room temperature for 17 hours (1200 rpm). After that, a certain amount of phosphate buffered saline (PBS) was added in a state in which the supernatant was removed, and then reacted for 15 minutes, and then the supernatant was removed 5 times. Fluorescence intensity was measured for each supernatant using a fluorophotometer.
도 11을 참조하면, 첫 번째 PBS와의 반응 후 제거된 상층액의 경우 약 80의 형광강도를 나타내고 있고 상층액을 제거하는 횟수가 증가할수록 상층액의 형광강도가 점차 감소하는 결과를 나타낸다. 도 11의 실험결과를 통해 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 앱타머(Bacillus cereus 선택적 DNA 앱타머)가 농도구배에 의한 확산을 통해 PBS로 용출됨을 알 수 있다. Referring to FIG. 11 , the fluorescence intensity of the supernatant removed after the first reaction with PBS is about 80, and as the number of times the supernatant is removed increases, the fluorescence intensity of the supernatant gradually decreases. 11, it can be seen that the unreacted aptamer ( Bacillus cereus selective DNA aptamer) present in the pores of the porous carrier is eluted into PBS through diffusion by the concentration gradient.
<실험예 3 : 미반응 앱타머 검출 - 전기영동을 이용한 분리><Experimental Example 3: Detection of unreacted aptamer - separation using electrophoresis>
실험예 1을 통해 제작된 Bacillus cereus와 Staphylococcus xylosus가 1:1로 섞여 고정화된 담체와 750μM의 형광물질 FAM이 결합된 Bacillus cereus 선택적 DNA 앱타머와 같은 양의 형광물질 Texas Red가 결합된 Staphylococcus xylosus 를 동시에 섞은 후 상온에서 17시간 반응시켰다(1200rpm). 이후 3% Agarose gel에 천공하여 구형의 담체를 넣고, 25V 전압을 가해 30분 동안 전기영동을 진행하였다. 이후 젤을 자외선을 조사하며 촬영하였다. 그 결과 앱타머에 부착된 형광분자로부터 형광이 방출되었고, 형광이 방출된 위치는 Agarose bead의 외부임을 확인하였다(도 12 참조). 이와 함께 전기영동 전후의 담체를 형광현미경으로 관찰하였다. 그 결과 형광이 부착된 앱타머가 담체 외부로 빠져나간 것을 확인하였다(도 13 참조). Bacillus cereus and Staphylococcus xylosus prepared in Experimental Example 1 were mixed 1:1 with a carrier immobilized and 750 μM of fluorescent material FAM bound to Bacillus cereus selective DNA aptamer and Staphylococcus xylosus bound with the same amount of fluorescent material Texas Red. After mixing at the same time, the reaction was carried out at room temperature for 17 hours (1200 rpm). Thereafter, a spherical carrier was perforated in 3% agarose gel, and electrophoresis was performed for 30 minutes by applying a voltage of 25V. Afterwards, the gel was photographed while irradiated with ultraviolet rays. As a result, fluorescence was emitted from the fluorescent molecule attached to the aptamer, and it was confirmed that the location where the fluorescence was emitted was outside the agarose bead (see FIG. 12 ). In addition, the carrier before and after electrophoresis was observed with a fluorescence microscope. As a result, it was confirmed that the fluorescently attached aptamer escaped to the outside of the carrier (see FIG. 13).
<실험예 4 : 원심분리를 이용한 앱타머가 결합된 특정 미생물의 분리><Experimental Example 4: Separation of specific microorganisms bound to aptamers using centrifugation>
리셉터의 바이오 에어로졸에 대한 친화성을 확인하기 위하여 1 X 107 CFU의 Bacillus cereus와 같은 양의 Staphylococcus xylosus에 각각 750μM의 형광물질 FAM이 결합된 Bacillus cereus 선택적 DNA 앱타머와 같은 양의 형광물질 Texas Red가 결합된 Staphylococcus xylosus 섞은 후 상온에서 1시간 반응시켰다(1200rpm). 이후 원심분리로 균을 분리한 후 (13,000 rpm, 3분) 상층액을 제거하고 일정량의 PBS에 박테리아를 분산시킨 후 상온에서 10분 반응시키고 원심분리로 균을 분리한 후 (13,000 rpm, 3분) 상층액을 제거하는 것을 세 번 진행하였다. In order to confirm the affinity of the receptor for bio-aerosol, 1 X 10 7 CFU of Bacillus cereus and Staphylococcus xylosus in the same amount, each 750 μM of fluorescent material FAM is bound Bacillus cereus selective DNA aptamer same amount of fluorescent material Texas Red Staphylococcus xylosus bound to was mixed and reacted at room temperature for 1 hour (1200 rpm). After separating the bacteria by centrifugation (13,000 rpm, 3 minutes), remove the supernatant, disperse the bacteria in a certain amount of PBS, react at room temperature for 10 minutes, and separate the bacteria by centrifugation (13,000 rpm, 3 minutes) ) was performed three times to remove the supernatant.
<실험예 5 : 원심분리를 이용한 앱타머가 결합된 특정 미생물의 분리><Experimental Example 5: Separation of specific microorganisms bound to aptamers using centrifugation>
실험예 1에 제시된 방법으로 제작한 Bacillus cereus가 고정화된 담체와 Staphylococcus xylosus가 고정화된 담체에 750 μM의 형광물질 FAM이 결합된 Bacillus cereus 선택적 DNA 앱타머와 같은 양의 형광물질 Texas Red가 결합된 Staphylococcus xylosus 를 각각 섞은 후 상온에서 17시간 반응시켰다(1200 rpm). 이후 상층액을 제거하고 일정량의 PBS을 넣고 상온에서 15분 반응시키고 상층액을 제거하는 것을 세 번 진행한다. 이후 담체를 공초점 레이저 주사 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 도 14에 나타낸 바와 같이 담체에 고정화된 박테리아의 표면에서 형광이 검출됨을 확인하였다.Bacillus cereus-selective DNA aptamer with 750 μM of fluorescent substance FAM bound to the carrier on which Bacillus cereus was immobilized and Staphylococcus xylosus immobilized on the carrier prepared by the method presented in Experimental Example 1 Staphylococcus with the same amount of fluorescent substance Texas Red bound After mixing each xylosus, it was reacted at room temperature for 17 hours (1200 rpm). After that, remove the supernatant, add a certain amount of PBS, react at room temperature for 15 minutes, and remove the supernatant three times. The carrier was then observed with a confocal laser scanning microscope. As a result, as shown in FIG. 14 , it was confirmed that fluorescence was detected on the surface of the bacteria immobilized on the carrier.
110 : 바이오 에어로졸 포집장치 120 : 담체용액 공급장치
130 : 다공성 담체 제조장치 140 : 리셉터 반응장치
150 : 미반응 리셉터 분리장치 160 : 검출장치110: bio-aerosol collecting device 120: carrier solution supply device
130: porous carrier manufacturing device 140: receptor reaction device
150: unreacted receptor separation device 160: detection device
Claims (26)
바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물을 다공성 담체에 고정화시키는 단계;
다공성 담체에 고정화된 특정 미생물에 리셉터를 결합시키는 단계; 및
다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
Preparing a liquid sample containing bio-aerosol;
Immobilizing a specific microorganism contained in the bio-aerosol to a porous carrier;
binding a receptor to a specific microorganism immobilized on a porous carrier; and
A bio-aerosol diagnostic method comprising: discharging unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier.
상기 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 리셉터 용액을 반응시켜 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물에 리셉터를 결합시키는 단계;
리셉터가 결합된 특정 미생물을 다공성 담체에 고정화시키는 단계; 및
다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
Preparing a liquid sample containing bio-aerosol;
reacting the liquid sample containing the bio-aerosol and the receptor solution to bind the receptor to a specific microorganism contained in the bio-aerosol;
Immobilizing a specific microorganism bound to the receptor on a porous carrier; and
A bio-aerosol diagnostic method comprising: discharging unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier.
상기 바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 리셉터 용액을 반응시켜 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물에 리셉터를 결합시키는 단계;
리셉터와 특정 미생물의 결합 반응이 완료된 액상시료와 리셉터 용액의 혼합용액으로부터 미반응 리셉터를 분리하는 단계; 및
리셉터가 결합된 특정 미생물을 다공성 담체에 고정화시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
Preparing a liquid sample containing bio-aerosol;
reacting the liquid sample containing the bio-aerosol and the receptor solution to bind the receptor to a specific microorganism contained in the bio-aerosol;
separating the unreacted receptor from the mixed solution of the liquid sample and the receptor solution in which the binding reaction between the receptor and the specific microorganism is completed; and
A method for diagnosing bio-aerosol, comprising: immobilizing a specific microorganism bound to a receptor on a porous carrier.
[Claim 4] The bio-aerosol diagnosis according to any one of claims 1 to 3, further comprising: detecting the receptor bound to a specific microorganism immobilized on the porous carrier to confirm the presence of the specific microorganism. Way.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein a detectable label is provided on the receptor.
The method of claim 5, wherein the detectable label is any one of a fluorescent material, a radioactive isotope, and an electrochemical label.
바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 담체용액을 혼합하여 시료담체화용액을 제조하는 과정과,
시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하며, 다공성 담체에 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물이 고정화되는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
According to claim 1, wherein the step of immobilizing a specific microorganism contained in the bio-aerosol to the porous carrier;
The process of preparing a sample carrier solution by mixing a liquid sample containing bio-aerosol and a carrier solution;
A porous carrier is prepared by titrating the sample carrier solution to the gelation solution, and a bio-aerosol diagnostic method comprising the steps of immobilizing a specific microorganism contained in the bio-aerosol on the porous carrier.
리셉터가 분산된 리셉터 용액에 다공성 담체를 혼합하여, 리셉터가 다공성 담체의 기공을 통해 확산되어 다공성 담체에 고정된 특정 미생물과 결합되는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
According to claim 1, wherein the step of binding a receptor to a specific microorganism immobilized on the porous carrier;
A method for diagnosing bio-aerosol, characterized in that by mixing a porous carrier with a receptor solution in which the receptor is dispersed, the receptor diffuses through the pores of the porous carrier and binds to a specific microorganism immobilized on the porous carrier.
다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 농도구배에 의한 확산 또는 전기적 인력을 이용하여 분리하는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
The method of claim 1 or 2, wherein the step of discharging unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier;
A bio-aerosol diagnostic method, characterized in that the unreacted receptors present in the pores of the porous carrier are separated by diffusion by a concentration gradient or electrical attraction.
리셉터와 특정 미생물 간의 결합 반응이 완료된 다공성 담체를 버퍼용액에 침지시켜, 다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터가 농도구배에 의해 버퍼용액쪽으로 확산되어 배출되는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
The method of claim 9, wherein the separation of unreacted receptors through diffusion by concentration gradient comprises:
A method for diagnosing bio-aerosol, characterized in that by immersing a porous carrier on which the binding reaction between the receptor and a specific microorganism has been completed in a buffer solution, unreacted receptors present in the pores of the porous carrier are diffused toward the buffer solution by a concentration gradient and discharged.
전기영동법을 통해 (-) 극성을 갖는 미반응 앱타머를 다공성 담체의 기공으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
The method of claim 9, wherein separating the unreacted receptor using electrical attraction comprises:
A bio-aerosol diagnostic method characterized in that the unreacted aptamer having (-) polarity is separated from the pores of the porous carrier through electrophoresis.
리셉터 용액과 반응한 액상시료와 담체용액을 혼합하여 시료담체화용액을 제조하는 과정과,
시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하며, 다공성 담체에 리셉터가 결합된 특정 미생물이 고정화되는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
According to claim 2, wherein the step of immobilizing the specific microorganism bound to the receptor on the porous carrier,
The process of preparing a sample carrier solution by mixing the liquid sample reacted with the receptor solution and the carrier solution;
A porous carrier is prepared by titrating the sample carrier solution with the gelation solution, and a bio-aerosol diagnostic method comprising the steps of immobilizing a specific microorganism bound to a receptor on the porous carrier.
리셉터와 특정 미생물의 결합 반응이 완료된 액상시료와 리셉터 용액의 혼합용액에 대해 원심분리를 실시하여, 리셉터와 결합된 특정 미생물은 고체상으로 분리되고, 미반응 리셉터는 액상에 포함되어 분리되는 방법을 이용하거나, 전기적 인력을 이용하여 미반응 리셉터를 분리하는 방법 또는 미소유체 분리기술을 이용하여 미반응 리셉터를 분리하는 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
The method according to claim 3, wherein the step of separating the unreacted receptor from the mixed solution of the receptor solution and the liquid sample in which the binding reaction between the receptor and the specific microorganism is completed;
Centrifugation is performed on the mixed solution of the liquid sample and the receptor solution, which has completed the binding reaction between the receptor and the specific microorganism, and the specific microorganism bound to the receptor is separated into a solid phase, and the unreacted receptor is included in the liquid phase and separated. Alternatively, a method of separating unreacted receptors using electrical attraction or a method of separating unreacted receptors using microfluidic separation technology is used.
리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하는 시료와 담체용액과 혼합하여 시료담체화용액을 제조하는 과정과,
시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하며, 다공성 담체에 리셉터와 결합된 특정 미생물이 고정화되는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단방법.
The method of claim 3, wherein the step of immobilizing a specific microorganism to which the receptor is bound to a porous carrier;
A process of preparing a sample carrier solution by mixing a sample in which only a specific microorganism bound to a receptor exists and a carrier solution;
A porous carrier is prepared by titrating the sample carrier solution to the gelation solution, and a bio-aerosol diagnosis method comprising the steps of immobilizing a specific microorganism bound to a receptor on the porous carrier.
15. The method according to any one of claims 7, 12, and 14, wherein the carrier solution is converted into a porous carrier in the form of a hydrogel by temperature change or ion exchange.
[16] The method according to claim 15, wherein the carrier solution is a mixture of agarose, agar, alginate and any one of a solvent.
The method according to claim 15, wherein the pore size of the porous carrier can be controlled by adjusting the solute concentration of the carrier solution.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the receptor is an aptamer or antibody that binds to a specific microorganism.
바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 담체용액이 혼합된 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하는 다공성 담체 제조장치;
다공성 담체와 리셉터 용액을 혼합하여 다공성 담체에 고정화되어 있는 특정 미생물에 리셉터가 결합되는 것을 유도하는 리셉터 반응장치;
다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출, 분리하는 미반응 리셉터 분리장치; 및
리셉터의 특정 부위에 구비된 검출 가능한 표지를 검출하여 다공성 담체 내에 특정 미생물이 존재함을 확인하는 검출장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단장치.
a bio-aerosol collecting device that collects bio-aerosol in the atmosphere in the form of a liquid sample;
a porous carrier manufacturing device for preparing a porous carrier by titrating a sample carrier solution in which a liquid sample containing bio-aerosol and a carrier solution are mixed with a gelation solution;
a receptor reaction device for inducing binding of a receptor to a specific microorganism immobilized on the porous carrier by mixing the porous carrier and the receptor solution;
an unreacted receptor separation device for discharging and separating unreacted receptors existing in the pores of the porous carrier from the porous carrier; and
A bio-aerosol diagnostic device comprising: a detection device that detects a detectable label provided at a specific site of the receptor to confirm the presence of a specific microorganism in the porous carrier.
바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 리셉터 용액을 혼합하여 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물과 리셉터의 결합 반응을 유도하는 리셉터 반응장치;
리셉터 용액과 반응한 액상시료와, 담체용액이 혼합된 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하는 다공성 담체 제조장치;
다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 다공성 담체로부터 배출, 분리하는 미반응 리셉터 분리장치; 및
리셉터의 특정 부위에 구비된 검출 가능한 표지를 검출하여 다공성 담체 내에 특정 미생물이 존재함을 확인하는 검출장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단장치.
a bio-aerosol collecting device that collects bio-aerosol in the atmosphere in the form of a liquid sample;
a receptor reaction device that mixes a bio-aerosol-containing liquid sample with a receptor solution to induce a binding reaction between a specific microorganism and a receptor contained in the bio-aerosol;
a porous carrier manufacturing apparatus for preparing a porous carrier by titrating a sample carrier solution in which a liquid sample reacted with a receptor solution and a carrier solution is mixed with a gelation solution;
an unreacted receptor separation device for discharging and separating unreacted receptors present in the pores of the porous carrier from the porous carrier; and
A bio-aerosol diagnostic device comprising: a detection device that detects a detectable label provided at a specific site of the receptor to confirm the presence of a specific microorganism in the porous carrier.
바이오 에어로졸이 포함된 액상시료와 리셉터 용액을 혼합하여 바이오 에어로졸에 포함되어 있는 특정 미생물과 리셉터의 결합 반응을 유도하는 리셉터 반응장치;
상기 리셉터 반응장치로부터 리셉터 용액과 반응한 액상시료를 공급받아, 해당 액상시료로부터 리셉터와 결합된 특정 미생물과, 미반응 리셉터를 분리하는 미반응 리셉터 분리장치;
리셉터와 결합된 특정 미생물만이 존재하는 시료와, 담체용액이 혼합된 시료담체화용액을 젤화용액에 적정하여 다공성 담체를 제조하는 다공성 담체 제조장치; 및
리셉터의 특정 부위에 구비된 검출 가능한 표지를 검출하여 다공성 담체 내에 특정 미생물이 존재함을 확인하는 검출장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단장치.
a bio-aerosol collecting device that collects bio-aerosol in the atmosphere in the form of a liquid sample;
a receptor reaction device that mixes a liquid sample containing bio-aerosol and a receptor solution to induce a binding reaction between a specific microorganism and a receptor contained in the bio-aerosol;
an unreacted receptor separation device that receives a liquid sample reacted with a receptor solution from the receptor reaction device, and separates a specific microorganism coupled to the receptor and an unreacted receptor from the liquid sample;
a porous carrier manufacturing apparatus for preparing a porous carrier by titrating a sample containing only a specific microorganism bound to a receptor and a sample carrier solution mixed with a gelation solution; and
A bio-aerosol diagnostic device comprising: a detection device that detects a detectable label provided at a specific site of the receptor to confirm the presence of a specific microorganism in the porous carrier.
The bio-aerosol diagnosis according to any one of claims 19 to 21, wherein a detectable label is provided on the receptor, and the detectable label is any one of a fluorescent material, a radioactive isotope, and an electrochemical label. Device.
[22] The bio-aerosol diagnostic device according to any one of claims 19 to 21, wherein the carrier solution is converted into a hydrogel-type porous carrier by temperature change or ion exchange.
다공성 담체의 기공에 존재하는 미반응 리셉터를 농도구배에 의한 확산 또는 전기적 인력을 이용하여 분리하는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단장치.
The method of claim 19 or 20, wherein the unreacted receptor separation device,
A bio-aerosol diagnostic device characterized in that the unreacted receptors present in the pores of the porous carrier are separated by diffusion or electrical attraction by a concentration gradient.
The bio-aerosol diagnostic device according to claim 19 or 20, wherein the receptor is an aptamer or an antibody that binds to a specific microorganism.
리셉터와 특정 미생물의 결합 반응이 완료된 액상시료와 리셉터 용액의 혼합용액에 대해 원심분리를 실시하여, 리셉터와 결합된 특정 미생물은 고체상으로 분리되고, 미반응 리셉터는 액상에 포함되어 분리되는 방법을 이용하거나, 전기적 인력을 이용하여 미반응 리셉터를 분리하는 방법 또는 미소유체 분리기술을 이용하여 미반응 리셉터를 분리하는 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 바이오 에어로졸 진단장치. The method of claim 21, wherein the unreacted receptor separation device,
Centrifugation is performed on the mixed solution of the liquid sample and the receptor solution, which has completed the binding reaction between the receptor and the specific microorganism, and the specific microorganism bound to the receptor is separated into a solid phase, and the unreacted receptor is included in the liquid phase and separated. Alternatively, a method of separating unreacted receptors using electrical attraction or a method of separating unreacted receptors using microfluidic separation technology is used.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102506969B1 (en) | 2023-02-05 | 2023-03-06 | 김인영 | Method to quickly detect bioaerosols in indoor air |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2239557B1 (en) * | 2009-04-09 | 2012-01-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for measuring airborne biological hazardous agents |
| KR101273421B1 (en) * | 2012-01-04 | 2013-06-11 | 국방과학연구소 | Wet cyclone to concentrate and collect biological particles in air |
| KR101482529B1 (en) | 2013-04-19 | 2015-01-16 | 한국철도기술연구원 | Apparatus for Sampling Microorganisms from Air |
| KR101518872B1 (en) | 2013-05-14 | 2015-05-22 | 대한민국(관리부서 : 농림축산식품부 농림축산검역본부) | Primer set for detection of systemic bacterial diseases of Poultry and PCR kits thereof |
| KR20160013646A (en) | 2014-07-28 | 2016-02-05 | 엘지전자 주식회사 | Airborne microbial measurement apparatus and measurement method |
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2020
- 2020-11-24 KR KR1020200158753A patent/KR102514890B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2239557B1 (en) * | 2009-04-09 | 2012-01-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for measuring airborne biological hazardous agents |
| KR101273421B1 (en) * | 2012-01-04 | 2013-06-11 | 국방과학연구소 | Wet cyclone to concentrate and collect biological particles in air |
| KR101482529B1 (en) | 2013-04-19 | 2015-01-16 | 한국철도기술연구원 | Apparatus for Sampling Microorganisms from Air |
| KR101518872B1 (en) | 2013-05-14 | 2015-05-22 | 대한민국(관리부서 : 농림축산식품부 농림축산검역본부) | Primer set for detection of systemic bacterial diseases of Poultry and PCR kits thereof |
| KR20160013646A (en) | 2014-07-28 | 2016-02-05 | 엘지전자 주식회사 | Airborne microbial measurement apparatus and measurement method |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ACS Sens,2(4):513-521. (2017.04.28.) * |
| Anal Chim Acta,941:101-107.(2016.10.19.) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102506969B1 (en) | 2023-02-05 | 2023-03-06 | 김인영 | Method to quickly detect bioaerosols in indoor air |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102514890B1 (en) | 2023-03-29 |
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