KR20230001913A - Point of care membrane sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 멤브레인 진단 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현장에서 채취한 시료를 별도의 버퍼를 통한 희석 또는 정체 절차를 거치지 않고, 면봉 등의 시료 검출 면봉을 바로 적용할 수 있는 현장진단이 용이한 멤브레인 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane diagnostic sensor, and more particularly, to an easy on-site diagnosis that can directly apply a sample detection swab such as a cotton swab without going through a dilution or stagnation procedure of a sample collected in the field through a separate buffer. It is about a membrane sensor.
바이오센서는 바이오리셉터와 신호변환기술이 결합되어 특정 물질을 분자 수준에서 선택적으로 측정하고 분석할 수 있도록 구성된 분석소자이다. 항체, 효소, 압타머, 세포 등의 바이오리셉터는 분석하고자 하는 물질을 선택적으로 인식하는 역할을 하고, 신호변환기술은 바이오리셉터가 검지하고자 하는 표적물질과 반응하거나 결합시에 발생하는 변화와 그 정도를 감지하여 사람이 인식할 수 있는 신호로 변환한다.A biosensor is an analysis device configured to selectively measure and analyze a specific substance at the molecular level by combining a bioreceptor and signal conversion technology. Bioreceptors such as antibodies, enzymes, aptamers, and cells play a role in selectively recognizing the substance to be analyzed, and signal conversion technology is the change and degree of change that occurs when the bioreceptor reacts or binds to the target substance to be detected. is detected and converted into a signal that can be recognized by humans.
바이오센서를 의료, 식품, 환경 군사 등 매우 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 이 중 특히 병원에서의 질병과 감연 진다. 가정에서의 혈당 자가진단에서 가장 많이 활용되고 있다.Biosensors are being used in a wide variety of fields such as medicine, food, environment and military, and among them, they are particularly sensitive to diseases in hospitals. It is most often used for self-diagnosis of blood sugar at home.
최근 바이오센서의 개발에서 중요하게 고려되는 것으로, 현장진단(Point-of-care testing)과 자가진단(Self-diagnostic or Homediagnostics)이다. 기존의 바이오센서는 고가의 분석 장비와 전문 지식을 갖춘 인력을 필요로 하여 신속한 진단을 위한 물리적 접근성이 상대적으로 제한적이었다. 그러나, 현장진단 또는 자가진단 바이오센서 기술은 환자나 사용자가 있는 장소에서 신속한 진단을 목표로 하여, 미량의 샘풀을 이용한 간단한 방법으로 검사가 진행되고 육안이나 휴대용 분석 기기로 신속한 결과판독이 가능하다.Recently, what is considered important in the development of biosensors are point-of-care testing and self-diagnostic or homediagnostics. Existing biosensors require expensive analysis equipment and skilled personnel, so physical accessibility for rapid diagnosis is relatively limited. However, on-site diagnosis or self-diagnosis biosensor technology aims at rapid diagnosis at a place where a patient or user is located, and the test is performed in a simple method using a small amount of sample, and the result can be quickly read with the naked eye or a portable analysis device.
측방 유동 분석법(Lateral flow assays, LFA)은 생물학적 시료에서 다양한 분석물질을 검출하는 데 사용할 수 있는 면역 분석법이다. LFA의 일반적인 방식은 예를 들어, 니트로 셀룰로오스 멤브레인의 특정 위치에 고정된 캡처 항체를 사용한다. LFA 방식의 장점은 ELISA와 다르게 멤브레인이 하나의 단계로 분석을 가능하게 한다는 것이다. 특정 항체-항원 쌍 사이의 높은 친화도, 감도 및 선택성의 원리에 기초하여, 면역학에 기초한 분석법은 현존하는 항체의 다양성, 합리적인 가격으로 이용할 수 있는 반응 시약 등으로 인해 보다 광범위하게 이용될 수 있다. 측방 유동 기술은 전력, 저장과 이송을 위한 저온 유통, 또는 전문 시약을 요구하지 않으면서 신뢰할 수 있고 저가이므로 현장 질병 진단에 매우 적합하다.Lateral flow assays (LFA) are immunoassays that can be used to detect a variety of analytes in biological samples. A common method of LFA uses capture antibodies immobilized at specific locations on, for example, a nitrocellulose membrane. The advantage of the LFA method is that, unlike ELISA, the membrane allows analysis in one step. Based on the principles of high affinity, sensitivity and selectivity between specific antibody-antigen pairs, immunology-based assays can be more widely used due to the diversity of existing antibodies, reaction reagents available at reasonable prices, and the like. The lateral flow technology is reliable and inexpensive, requiring no power, cold chain for storage and transport, or specialized reagents, making it well suited for point-of-care disease diagnosis.
현장에서 채취한 시료를 바이오 센서에 적용하기 위해서는 배경효과(Matrix effect or Background effec)를 낮추기 위하여, 희석, 정제 등의 방법을 사용한다. 그러나, 이러한 정제 과정을 현장 진단 센서에 적용하는 경우에는 시간, 공간, 도구 등의 제약이 존재하는 것이며, 이에 따라 바이오 센서를 현장 진단에 사용함에 있어 적합하지 않다.In order to apply a sample collected in the field to a biosensor, methods such as dilution and purification are used to reduce the matrix effect or background effect. However, when such a purification process is applied to a point-of-care diagnostic sensor, limitations such as time, space, and tools exist, and thus the biosensor is not suitable for use in point-of-care diagnosis.
멤브레인형 센서로서 현장진단용 멤브레인 스트립 바이오센서 시스템 (한국등록특허 599420); 복합센서 멤브레인(일본공개특허 2006-507511); 전기화학 멤브레인 스트립 바이오센서(한국등록특허 348351); Method for Determining Concentration of Multiple Analytes in a Single Fluid Sample (미국등록특허 7494818); 멤브레인을 갖는 센서 및 그 제조방법(한국등록특허 591390); Test Device for Simultaneous Measurement of Multiple Analytes in a Single Sample(미국공개특허 2005-214161) 등과 같이 다양한 형태가 공개된 바 있다.Membrane strip biosensor system for point-of-care diagnosis as a membrane type sensor (Korean Patent Registration 599420); composite sensor membrane (Japanese Patent Publication 2006-507511); Electrochemical membrane strip biosensor (Korean Patent Registration 348351); Method for Determining Concentration of Multiple Analytes in a Single Fluid Sample (US Patent 7494818); A sensor having a membrane and a manufacturing method thereof (Korean Patent Registration 591390); Various forms have been disclosed, such as Test Device for Simultaneous Measurement of Multiple Analytes in a Single Sample (US Patent Publication 2005-214161).
본 발명은 채취된 시료를 미리 준비된 버퍼와 혼합하는 전처리 과정없이, 멤브레인 진단 센서에 바로 로딩시킴으로써, 현장진단의 적용 가능성을 제공하기 위함이다.An object of the present invention is to provide the applicability of point-of-care diagnosis by directly loading a collected sample into a membrane diagnostic sensor without a pretreatment process of mixing it with a previously prepared buffer.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the description below.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서는 검출 면봉 수용부를 구비한 시료 패드; 접합 패드; 멤브레인 패드; 및 흡수 패드를 포함한다.In order to achieve the above objects, a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention includes a sample pad having a detection swab accommodating part; bonding pads; membrane pad; and an absorbent pad.
상기 시료 패드는,The sample pad,
버퍼(buffer)가 주입되는 제1 부재; 상기 제1 부재와 이격되어 배치되는 제2 부재; 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 배치되는 상기 검출 면봉 수용부를 포함하는 것일 수 있다.A first member into which a buffer is injected; a second member disposed spaced apart from the first member; It may include the detection swab accommodating part disposed between the first member and the second member.
상기 검출 면봉 수용부는 상기 제1 부재와 상기 제2 부재보다 낮은 표면 높이를 가지는 것일 수 있다.The detection swab accommodating portion may have a lower surface height than the first member and the second member.
상기 검출 면봉 수용부에 안착되는 시료 검출 면봉을 더 포함할 수 있다.A sample detection swab seated in the detection swab accommodating unit may be further included.
상기 시료 검출 면봉은,The sample detection swab,
막대 부재; 및 상기 막대 부재 상의 일단에 형성되는 섬유 재질의 흡착부를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 검출 면봉 수용부는 상기 흡착부가 안착되는 것일 수 있다.rod absence; and an adsorbing portion made of a fibrous material formed on one end of the rod member, and the detection cotton swab accommodating portion may be one on which the adsorbing portion is seated.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 현장에서 직접 채취한 시료를 별도의 버퍼에 정제 또는 희석하는 절차를 필요로 하지 않고, 현장에서 바로 적용할 수 있는 바이오 센서를 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a biosensor that can be directly applied in the field without requiring a procedure of purifying or diluting a sample directly collected in the field in a separate buffer.
또한, 현장에서 직접 적용이 가능하므로 시간, 공간 및 도구의 제약을 필요로 하지 않는 효과가 있다.In addition, since it can be directly applied in the field, there is an effect that does not require limitations of time, space, and tools.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 멤브레인 진단 센서의 구성도을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서의 시료패드의 구성도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서의 추가 구성도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검출 면봉을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검출 면봉을 멤브레인 진단 센서로의 적용례를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검출 면봉을 이용한 멤브레인 진단 센서의 사용례를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검출 면봉을 이용하여 수집된 버퍼 및 타액의 부피를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 센서에 대하여, 면봉에 의하여 수집된 임의의 3종류의 타액의 용리율을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서의 컨트롤 라인(Control line)과 테스트 라인(Test line)에서 반응도를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서의 코티닌의 민감도를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서를 이용한 코티닌 진단 신호 분석 결과를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서의 실험예를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서의 코티졸 및 코티닌의 검출 성능을 도시한 것이다.1 shows a configuration diagram of a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a sample pad of a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention.
3 shows a further configuration diagram of a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a sample detection swab according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates an example of application of a sample detection swab according to an embodiment of the present invention to a membrane diagnostic sensor.
6 illustrates a use case of a membrane diagnostic sensor using a sample detection swab according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates volumes of buffer and saliva collected using a sample detection swab according to an embodiment of the present invention.
8 shows the elution rate of three types of saliva collected by a cotton swab with respect to the membrane sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 illustrates a reaction diagram of a control line and a test line of a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention.
10 illustrates cotinine sensitivity of a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention.
11 illustrates a cotinine diagnostic signal analysis result using a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention.
12 illustrates an experimental example of a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention.
13 illustrates cortisol and cotinine detection performance of a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.Various features of the invention disclosed in the claims may be better understood in consideration of the drawings and detailed description. Devices, methods, manufacturing methods, and various embodiments disclosed in the specification are provided for illustrative purposes. The disclosed structural and functional features are intended to enable a person skilled in the art to specifically implement various embodiments, and are not intended to limit the scope of the invention. The disclosed terms and phrases are intended to provide an easy-to-understand description of the various features of the disclosed invention, and are not intended to limit the scope of the invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서를 설명한다.Hereinafter, a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서에 구성도를 도시한 것이다.1 shows a configuration diagram of a membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention.
시료(Sample)는 검출하고자 하는 검체를 함유할 수 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 시료는 생물학적 시료, 예를 들면 생물학적 유체(fluid) 또는 생물학적 조직일 수 있다. 생물학적 유체의 예로서, 뇨, 혈액(전혈), 혈장, 혈청, 타액, 정액, 대변, 가래, 뇌척수액, 눈물, 점액, 양수 등을 들 수 있다. 생물학적 조직은 세포의 집괴로서, 대체적으로 인간, 동물, 식물, 세균, 진균 또는 바이러스 구조물의 구조적 물질의 하나를 형성하는 세포 내 물질들과 특정 종류의 집합으로서 연결 조직, 상피 조직, 근육 조직 및 신경 조직 등이 이에 해당될 수 있다. 또한, 생물학적 조직의 예에는 장기, 종양, 림프절, 동맥 및 개별적인 세포(들)도 포함될 수 있다.A sample is not particularly limited as long as it can contain a sample to be detected. Illustratively, the sample may be a biological sample, for example, a biological fluid or a biological tissue. Examples of biological fluids include urine, blood (whole blood), plasma, serum, saliva, semen, feces, sputum, cerebrospinal fluid, tears, mucus, and amniotic fluid. Biological tissue is an agglomeration of cells, usually a collection of certain types of intracellular substances that form one of the structural substances of human, animal, plant, bacterial, fungal or viral structures, such as connective tissue, epithelial tissue, muscle tissue and nerves. organizations, etc., may correspond to this. Examples of biological tissues may also include organs, tumors, lymph nodes, arteries, and individual cell(s).
검체(analyte)는 검출될 시료 내 분자 또는 기타 물질을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들면, 검체는 항원성 물질, 리간드(모노- 또는 폴리에피토프), 합텐(haptens), 항체 및 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 구체적으로, 검체는, 예를 들면 독소, 유기 화합물, 단백질, 펩티드, 미생물, 아미노산, 핵산, 호르몬, 스테로이드, 비타민, 약물, 약물 중간체 또는 부산물, 세균, 바이러스 입자, 효모, 진균, 원생 동물 및 상기 물질들의 대사물 또는 그에 대한 항체를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 통상적으로 항원 또는 항체일 수 있다. An analyte can be understood to mean a molecule or other substance in a sample to be detected. For example, a sample may contain antigenic substances, ligands (mono- or polyepitopes), haptens, antibodies, and combinations thereof. Specifically, the specimen may include, for example, toxins, organic compounds, proteins, peptides, microorganisms, amino acids, nucleic acids, hormones, steroids, vitamins, drugs, drug intermediates or by-products, bacteria, virus particles, yeasts, fungi, protozoa, and the above. It may include metabolites of substances or antibodies thereto, but is not necessarily limited thereto. However, it may typically be an antigen or an antibody.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단 센서(100)는 시료 패드(110); 접합 패드(120); 멤브레인 패드(130); 및 흡수 패드(140)를 포함하며, 샘플 내지 버퍼의 이동(flow) 방향에 따라 일 방향으로 시료 패드(110); 접합 패드(120); 멤브레인 패드(130); 및 흡수 패드(140)가 순차적으로 마련되는 것이며, 시료 패드(110); 접합 패드(120); 멤브레인 패드(130); 및 흡수 패드(140)는 스트립(strip) 형상의 지지체(150) 상에 구비되는 것일 수 있다.Referring to FIG. 1 , a membrane
시료 패드(Sample pad)(110)는 시료가 로딩되는 영역으로, 시료을 균일하게 분포시키고, 시료를 멤브레인 패드(130)(반응 멤브레인)로 전개되도록 하는 기능을 수행한다.The
시료 패드(110)는 액상의 시료를 흡수할 수 있는 재료라면 그 종류가 제한되지 않으며, 바람직하게는 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 유리 섬유일 수 있다.The type of the
도 2를 참조하면, 시료 패드(110)는 버퍼(buffer)가 주입되는 제1 부재(111); 및 제1 부재(111)와 이격되어 배치되며 버퍼와 시료를 접합 패드(120)로 이동시키는 제2 부재(112)를 포함하며, 시료 패드(110)는 제1 부재(111)와 제2 부재(112) 사이에 형성되는 시료 검출 키트(200)가 안착되는 검출 면봉 수용부(113)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the
제1 부재(111)는 버퍼 패드(buffer pad)일 수 있으며, 제1 부재(111)는 액상의 버퍼가 적하되는 소정의 면적을 제공한다. 버퍼는 제1 부재(111) 상에 적하되어 검출 키트 수용부(113) 상에 안착(내지 위치)하는 시료 검출 면봉(200)에 채취된 시료(sample)와 혼합되어 제2 부재(112)로 전개된다.The
제1 부재(111)는 액상의 버퍼가 충분히 스며들고, 버퍼의 전개방향으로 소정의 길이를 가지는 것일 수 있다.The
제2 부재(112)는 접합 패드(120)와 인접하는 것으로, 제1 부재(111)로부터의 버퍼와 검출 면봉 수용부(113)에서의 시료가 혼합된 피측정 대상물이 유입되는 것이며, 유입된 피측정 대상물을 접합 패드(120)로 이동시킨다.The
제1 부재(111), 검출 면봉 수용부(113) 및 제2 부재(112)가 버퍼 및 시료의 유동 방향으로 순차적으로 위치하며, 제1 부재(111), 검출 면봉 수용부(113) 및 제2 부재(112)는 순차적으로 배치됨으로써 요철 형상의 단면을 형성한다. The
제1 부재(111) 및 제2 부재(112)의 버퍼 전개방향으로 길이는 주입되는 버퍼 또는 시료에 따라 조절될 수 있다.Lengths of the
검출 면봉 수용부(113)는 시료 검출 면봉(20)이 안착될 수 있는 소정의 공간을 제공한다. 검출 면봉 수용부(113)는 제1 부재(111) 및 제2 부재(112)와 단차가 존재하는 것이며, 검출 면봉 수용부(113)의 표면은 제1 부재(111) 및 제2 부재(112)의 표면보다 저면에 형성되는 것일 수 있다.The detection
검출 면봉 수용부(113)는 제1 부재(111)와 상기 제2 부재(112) 사이에 위치함으로써 제1 부재(111) 상에 주입되는 버퍼(buffer)의 흐름을 제2 부재(112)와 연동한다.The detection cotton
검출 면봉 수용부(113)는 시료 검출 면봉(200)의 형상에 따라 변경설계되는 것일 수 있다.The detection
검출 면봉 수용부(113)의 전개방향으로의 길이는 버퍼 또는 시료에 따라 조절될 수 있는 것이며, 시료 검출 면봉(20)의 종류 또는 크기에 따라 조절될 수 있다.The length of the detection
접합 패드(Conjugated pad)(120)는 육안 또는 센서를 이용하여 감지할 수 있는 신호를 발생시키는 표지 물질을 포함할 수 있다. 상기 표지 물질은 나노입자와 항원에 결합하는 검출항체가 연결된 나노입자-검출항체 컨쥬게이트(conjugate)일 수 있다.The
상기 컨쥬게이트의 나노입자는 검출 가능한 표지로서 작용하는 나노입자를 의미한다. 상기 나노입자는 바람직하게는 금속의 나노입자이며, 상기 금속으로는 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru)의 귀금속; 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 나이오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 크로뮴(Cr), 몰리브데늄(Mo), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os)의 전이금속; 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co)등의 금속; 산화마그네슘(MgO), 이산화티타늄(TiO2), 오산화바나듐(V2O5), 산화아연(ZnO)의 금속산화물 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 나노입자는 가장 바람직하게는 금(Au) 나노입자일 수 있다.The nanoparticles of the conjugate refer to nanoparticles that act as detectable labels. The nanoparticles are preferably metal nanoparticles, and examples of the metal include gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), Ruthenium (Ru), a precious metal; Titanium (Ti), Zirconium (Zr), Hafnium (Hf), Vanadium (V), Niobium (Nb), Tantalum (Ta), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Tungsten (W), Ruthenium (Ru), a transition metal of osmium (Os); metals such as iron (Fe), nickel (Ni), and cobalt (Co); metal oxides of magnesium oxide (MgO), titanium dioxide (TiO2), vanadium pentoxide (V2O5), zinc oxide (ZnO), and the like, but are not limited thereto. The nanoparticles may most preferably be gold (Au) nanoparticles.
상기 컨쥬게이트의 검출항체는 분석하고자 하는 항원에 특이적으로 결합하는 항체를 의미하며, 결합 특이성을 보유한다면 항체의 단편도 포함하는 의미이다. 상기 검출항체는 모노클로날 항체 또는 폴리클로날 항체를 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 모노클로날 항체를 사용한다. 상기 나노입자와 검출항체의 결합은 예컨대 이온결합, 공유결합, 금속결합, 배위결합, 수소결합, 및 반데르발스 결합을 포함하나 이에 한정되지 않는다.The detection antibody of the conjugate refers to an antibody that specifically binds to the antigen to be analyzed, and includes antibody fragments as long as they have binding specificity. The detection antibody may be a monoclonal antibody or a polyclonal antibody, and most preferably a monoclonal antibody. Bonding between the nanoparticle and the detection antibody includes, for example, ionic bond, covalent bond, metal bond, coordination bond, hydrogen bond, and van der Waals bond, but is not limited thereto.
도 3을 참조하면, 접합 패드(120)는 시료 패드(110)의 제2 부재(112)와 인접하는 제1 접합 패드(121) 및 제1 접합 패드(121)와 인접하는 제2 접합 패드(122)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
멤브레인(Membrane) 패드(130)는 모세관 현상에 의해 샘플을 이동할 수 있도록 하는 것이며, 멤브레인 패드(130)는 니트로 셀룰로오소(nitro cellulose), 나일론(nylon), 폴리술폰(polysulfone), 폴리에테르술폰(polyethersulfone) 및 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어지는 것일 수 있다.The
멤브레인 패드(130)는 검출 영역과 컨트롤 영역을 포함하며, 검출 영역과 컨트롤 영역은 상호 이격되어 멤브레인 상에 배치된다. 검출 영역은 테스트 라인(test line: T)(131)일 수 있으며, 컨트롤 영역은 컨트롤 라인(control line: C)(132)일 수 있다.The
테스트 라인(Test line)(131)은 시료의 이동 방향을 기준으로 컨트롤 라인 전단에 배치되는 것으로, 접합 패드 쪽으로 배치된다.The
컨트롤 라인(Control line)은 시료의 이동 방향을 기준으로 테스트 라인 후단에 배치되는 것으로, 흡수 패드 쪽으로 배치된다.The control line is disposed at the rear end of the test line based on the moving direction of the sample, and is disposed toward the absorption pad.
흡수 패드(absorption pad)(140)는 반응 멤브레인(멤브레인 패드(130))으로 전개된 시료를 흡수하는 역할을 수행하며, 구체적으로, 샘플 패드(110), 접합 패드(120) 및 멤브레인 패드(테스트 라인 및 컨트롤 라인)(130)을 거쳐 이동한 시료를 흡수하고, 모세관 현상을 통해 시료가 이동할 수 있는 동력을 제공하는 역할을 수행한다.The
흡수 패드(140)는 액상의 시료를 흡수할 수 있는 재료라면 그 종류가 제한되지 않으며, 바람직하게는 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 유리 섬유일 수 있다.The type of the
지지체(150)는 길이 방향의 부재로서, 스트립(strip)의 형상을 가지는 것일 수 있으며, 지지체(150)는 시료 패드(110), 접합 패드(120), 멤브레인 패드(130) 및 흡수 패드(140)를 고정하고 지지하는 것일 수 있다.The
지지체(150)는 상기한 시료 패드(110), 접합 패드(120), 멤브레인 패드(130) 및 흡수 패드(140)를 지지 및 운반할 수 있다면 어떠한 물질로도 형성될 수 있으나, 일반적으로 멤브레인을 통해 확산하는 시료의 유체가 지지체(150)를 통해 누출되지 않도록 액체 불투과성인 것이 바람직하다. 지지체(150)는 유리; 중합체물질 예를 들어 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리부타디엔, 폴리비닐클로라이드, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 에폭시드, 메타크릴레이트 및 폴리멜라민 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The
시료 검출 면봉(200)은 시료를 채취할 수 있는 수단을 포함하는 것으로, 유체를 흡수할 수 있거나 분체(powder)를 흡착할 수 있는 재질일 수 있다.The
도 4를 참조하면, 시료 검출 면봉(200)은 소정의 길이를 가지는 막대 부재(210);와 막대 부재(210) 상의 일단에 형성되는 섬유 재질의 흡착부(220);를 포함하는 것일 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
막대 부재(210)는 소정의 직경을 가지는 것일 수 있으며, 흡착부(220)의 직경보다 작은 직경을 가지는 것일 수 있다.The
흡착부(220)는 시료가 충분히 스며들 수 있는 흡수성을 가지는 섬유 재질일 수 있으며, 상기 섬유 재질은 솜(cotton), 천(cloth) 또는 합성수지일 수 있다.The adsorbing
시료 검출 면봉(200)은 시료 패드(110) 상의 검출 면봉 수용부(113)에 안착되는 것이며, 보다 구체적으로는 시료 검출 면봉(200)의 흡착부(220)가 검출 면봉 수용부(113)에 안착되는 것일 수 있다.The
도 5를 참조하면, 도 5의 왼쪽 이미지에서와 같이 시료 검출 면봉(200)은 흡착부(220)를 통하여 검체가 포함된 시료(20)를 채취하는 것이며, 채취된 시료(20)를 포함된 흡착부(220)가 검출 면봉 수용부(113)에 안착된다. 도 5의 오른쪽 이미지에서와 같이, 채취된 시료(20)가 포함된 흡착부(220)가 검출 면봉 수용부(113)에 안착되어, 제1 부재(111)와 제2 부재(112) 사이에 흡착부(220)가 위치하게 된다.Referring to FIG. 5, as shown in the left image of FIG. 5, the
도 6을 참조하면, 시료 검출 면봉(200)이 시료 패드(110) 상의 검출 면봉 수용부(113)에 안착되며, 제1 부재(111)에 액상의 버퍼(10)가 주입되면 버퍼(10)의 유동 방향(Flow)에 따라 흡수 패드(140)를 향하여 전개(이동)되며, 이때 검출 면봉 수용부(113)에 안착된 시료 검출 면봉(200)에 포함된 시료(20)가 버퍼(10)와 함께 혼합되어 유동 방향으로 이동하게 된다. 버퍼(10)의 이동에 따라 시료(20)는 접합 패드(120), 멤브레인 패드(130)를 거치면서, 시료(20) 내 검출하고자 하는 검체를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6 , when the
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. The present invention will be described in detail through the following examples.
실시예 1. 면봉에 의한 시료의 흡수 부피 측정Example 1. Measurement of absorption volume of samples by cotton swab
시료 검출 면봉에 의하여 수집된 버퍼(buffer) 용액 및 타액(saliva)의 부피를 측정하여 도 7에 도시하였다. The volume of the buffer solution and saliva collected by the sample detection swab was measured and shown in FIG. 7 .
도 7을 참조하면, 면봉(시료 검출 면봉)에 의해 수집된 버퍼의 부피는 112.6±10.1 ㎕이며, 타액의 부피는 131.5±8.5 ㎕로 측정되었으며, 별도의 정량 도구 없이도 6.5~9.0 %의 오차 범위를 가지며 정성적 진단에 효율적으로 이용이 가능함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, the volume of the buffer collected by the swab (sample detection swab) was 112.6 ± 10.1 μl, and the volume of saliva was measured as 131.5 ± 8.5 μl, with an error range of 6.5 to 9.0% without a separate quantitative tool. It can be confirmed that it can be used efficiently for qualitative diagnosis.
실시예 2. 면봉에 의한 시료의 용리율(Elution Ratio) 분석Example 2. Analysis of elution ratio of samples by cotton swab
본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단센서에 대하여, 면봉(시료 검출 면봉)에 의하여 수집된 임의의 3종류의 타액(Saliva 1, Saliva 2, Saliva 3)을 버퍼(100ul of 1X PBS + 1% PVP + 0.5% Surfactant 10G), 식용색소와 함께 주입하였을 때, 맴브레인(멤브레인 패드)으로 흘러 들어가는 양(용리율)을 도 8에 도시하였다.For the membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention, any three types of saliva (
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 진단센서에서 전개된 시료의 비율을 측정하였을 때, 56±4.7%가 적용되었음을 확인할 수 있다. 이는 시료 검출 면봉에 용해 버퍼를 희석시키는 과정을 거치는 것보다, 간결하게 멤브레인 진단센서 직접 적용할 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8 , it can be confirmed that 56±4.7% was applied when the ratio of the expanded sample was measured in the membrane diagnostic sensor according to an embodiment of the present invention. This confirms that the membrane diagnostic sensor can be applied simply and directly rather than going through the process of diluting the lysis buffer on the sample detection swab.
실시예 3. 버퍼 주입량에 따른 반응 분석Example 3. Reaction analysis according to the amount of buffer injected
검출 면봉 안착부(113)를 시료의 이동 방향에 대하여 1 cm로 제작하여 50 ㎕, 100 ㎕, 200 ㎕에 각각 주입하였을 때, 컨트롤 라인(Control line)과 테스트 라인(Test line)에서 반응양을 분석하여 도 9에 도시하였다.When the detection
도 9를 참조하면, 버퍼의 주입량 100 ㎕를 기준으로 200 ㎕와 대비하여 컨트롤 라인 및 테스트 라인에서의 반응에 따른 신호(Signal)의 큰 차이가 없었다.Referring to FIG. 9, there was no significant difference in signal according to the reaction in the control line and the test line compared to 200 μl based on 100 μl of the buffer injection amount.
실시예 4. 면봉을 이용한 타액으로부터의 코티닌 검출Example 4. Detection of cotinine from saliva using cotton swabs
본 발명의 멤브레인 진단 센서(100)에 대하여, 면봉을 이용한 타액의 농도에 따른 민감도를 분석하여 도 10에 도시하였다.The sensitivity of the membrane
도 10의 (a)를 참조하면, 타액을 버퍼에 희석 또는 정제하지 않고 면봉을 이용하여 첨가하는 경우(1, 10, 100 ng/ml)에 소량의 타액에 대해서도 컨트롤 라인(Control line)과 테스트 라인(Test line)에서의 민감도 현저함을 확인할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 10, when saliva is added using a cotton swab without dilution or purification in a buffer (1, 10, 100 ng / ml), even for a small amount of saliva, the control line and test It can be confirmed that the sensitivity in the test line is remarkable.
도 10의 (b)에서 “비교예”는 표준시료로서 PBS를 면봉에 이용하는 경우(1, 10, 100 ng/ml)에서의 센서 민감도를 측정한 것이며, 도 10의 (b)에서 “실시예”는 타액을 버퍼에 희석 또는 정제하지 않고 면봉을 이용하는 경우에서(1, 10, 100 ng/ml)의 센서 민감도를 측정한 것이다.In (b) of FIG. 10, “Comparative Example” measures the sensor sensitivity in the case of using PBS as a standard sample for a cotton swab (1, 10, 100 ng/ml), and in (b) of FIG. 10, “Example ” is the measurement of sensor sensitivity in the case of using a cotton swab without diluting or purifying saliva in a buffer (1, 10, 100 ng/ml).
도 10의 (b)를 참조하면, 코티닌은 농도에 따른 신호의 경향성이 나타남을 확인할 수 있다.Referring to (b) of FIG. 10, it can be confirmed that cotinine has a signal tendency according to concentration.
본 발명의 멤브레인 진단(100)를 이용하여 코티닌을 검출하는 경우와, 기존에 시판된 제품을 이용하여 코티닌의 검출정도를 하기 표 1에 정리하였다.The case of detecting cotinine using the
10 ng/mlSemi-Quantitative,
10 ng/mL
(131 μl)(131 μl)
(naked eye)(naked eyes)
1 ng/ml1 ng/ml
(C/T ratio)(C/T ratio)
표 1을 참조하면, 본 발명의 멤브레인 진단 센서(100)를 이용하는 경우, 별도로 버퍼를 이용하여 정제나 희석을 수행하지 않고도, 육안(naked eye)으로 10 ng/ml, 이미지 분석 프로그램을 이용하여 Control line과 Test line의 비율(C/T ratio)을 비교하면 1 ng/ml 코티닌까지 검출이 가능함을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, in the case of using the membrane
실시예 5. 코티닌 진단 신호 분석Example 5. Cotinine diagnostic signal analysis
도 11의 (a)는 100% 타액(saliva)에 대하여 면역분석을 수행한 경우(도 11의 (a) “100% saliva”) 보다, 희석 버퍼를 통해 자동적으로 희석되는 본 발명의 멤브레인 진단(100)를 이용하여 코티닌을 검출하는 경우(도 11의 (a) “Automatically diluted”)에서의 흡연자(‘Smoker’)와 비흡연자(‘Nonsmoker’)의 차이가 보다 명확하였으며, 오차가 감소하였다.Figure 11 (a) shows the diagnosis of the membrane of the present invention, which is automatically diluted through a dilution buffer, compared to the case of performing an immunoassay on 100% saliva ("100% saliva" in Figure 11). 100), the difference between smokers ('Smoker') and non-smokers ('Nonsmoker') in the case of detecting cotinine (FIG. 11 (a) “Automatically diluted”) was more clear, and the error was reduced.
도 11의 (b)를 참조하면, 도 11의 (a)에서 “Automatically diluted”의 분석결과와 관련하여, 2시간 이상의 검출 시간이 소요되는 시판중인 ELISA kit와 대비하였을 때, 98%의 높은 상관관계(correlation)를 가지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11 (b), in relation to the analysis result of “Automatically diluted” in FIG. It can be confirmed that there is a correlation.
실시예 6. 다중 물질의 검출 분석Example 6. Detection analysis of multiple substances
도 12에서와 같이, 4개의 멤브레인 진단 센서를 준비한 후, 각각의 센서에 대하여 4가지의 측정 멤브레인 측정 라인(line 1, line 2, line 3, line 4)을 준비한다. line 1 및 line 3은 코티닌(cotinine)을 검출하기 위하여 마련된 것이며, line 2 및 line 4는 코티졸(cortisol)을 검출하기 위하여 마련된 것이다.As shown in FIG. 12, after preparing four membrane diagnostic sensors, four measuring membrane measurement lines (
4개의 멤브레인 진단 센서는 각각 대조군(Control), 실험군 1(Experiment 1). 실험군 2(Experiment 2) 및 실험군 3(Experiment 3)으로 구성되며, 대조군은 멤브레인 진단 센서를 코티졸(cortisol) 및 코티닌(cotinine)이 포함되지 않은 시료를 투입한 것이며, 실험군 1은 코티졸을 포함하는 시료를 line 1 및 3에 투입한 것이며, 실험군 2는 코티닌을 포함하는 시료를 line 2 및 4에 투입한 것이며, 실험군 3은 코티닌을 포함하는 시료를 line 1 및 3에 투입하고 코티졸을 포함하는 시료를 line 2 및 4에 투입한 것이다.Each of the four membrane diagnostic sensors is a control group (Control), experimental group 1 (Experiment 1). It consists of
4개의 멤브레인 진단 센서(대조군, 실험군 1, 실험군 2 및 실험군 3)에서의 각각의 시료는 다음과 같다.Each sample from the four membrane diagnostic sensors (control group,
버퍼(Buffer)로서 100 ㎕ of “1X PBS + 1% PVP + 0.5% Surfactant 10G”(W/ target 1 μg/ml(in 실험군 1, 실험군 2 및 실험군 3) or W/O target(in 대조군))을 이용하였다.100 μl of “1X PBS + 1% PVP + 0.5% Surfactant 10G” as a buffer (W/
접합 패드(Conjugated pad) 상에는 2 ㎕의 20X anti-mouse IgG Anti body-Au 나노입자(NP) 컨쥬게이트(conjugate)를 이용하였다.On the conjugated pad, 2 μl of 20X anti-mouse IgG Anti body-Au nanoparticle (NP) conjugate was used.
접합 패드 상에 “1st Ab Spot”로서 pre-blocking 0.5% casein(in PBS, 0.4 ul) 및 0.2 ㎕의 10 μg/ml target Anti-body을 이용하였으며, target Anti-body는 line 1 및 line 3에서는 cotinine Anti-body in “PBS + 1% PVP + 0.5% 10G”를 이용하였으며, line 2 및 line 4에서는 cortisol Anti-body in “PBS + 1% PVP + 0.5% 10G”를 이용하였다. As “1st Ab Spot” on the junction pad, pre-blocking 0.5% casein (in PBS, 0.4 ul) and 0.2 μl of 10 μg/ml target antibody were used. A cotinine anti-body in “PBS + 1% PVP + 0.5% 10G” was used, and a cortisol anti-body in “PBS + 1% PVP + 0.5% 10G” was used in
테스트 라인(Test line) 상에는 0.2 ㎕의 1 mg/ml cotinine-BSA(line 1, line 3) 또는 0.2 ㎕의 1 mg/ml cortisol-BSA(line 2, line 4)을 이용하였다.On the test line, 0.2 μl of 1 mg/ml cotinine-BSA (
컨트롤 라인(Control line) 상에는 1 mg/ml anti-ms IgG Anti body(1 ㎕/cm)를 이용하였다.On the control line, 1 mg/ml anti-ms IgG Anti body (1 μl/cm) was used.
도 12를 참조하면, 타액 내에 존재하는 코티닌(cotinine)과 코티졸(cortisol)을 동시에 검출할 수 있음을 확인할 수 있다(실험군 3).Referring to FIG. 12, it can be confirmed that cotinine and cortisol present in saliva can be simultaneously detected (experimental group 3).
도 13은 도 12에서의 대조군, 실험군 1, 실험군 2 및 실험군 3에서의 각각의 코티닌 및 코티졸의 추가 여부에 따른 Test line에서의 민감정도를 도시한 것이다.FIG. 13 shows the sensitivity in the test line according to the addition of cotinine and cortisol in the control group,
도 13을 참조하면, 각각의 코티졸 및 코티닌의 첨가에 따른 Test line에서의 반응이 억제되었음을 확인할 수 있다.Referring to Figure 13, it can be seen that the response in the test line according to the addition of each cortisol and cotinine was suppressed.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.The above description is only illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
본 명세서에 개시된 다양한 실시예들은 순서에 관계없이 수행될 수 있으며, 동시에 또는 별도로 수행될 수 있다. The various embodiments disclosed herein may be performed out of order, concurrently or separately.
일 실시예에서, 본 명세서에서 설명되는 각 도면에서 적어도 하나의 단계가 생략되거나 추가될 수 있고, 역순으로 수행될 수도 있으며, 동시에 수행될 수도 있다. In one embodiment, at least one step may be omitted or added in each figure described herein, may be performed in reverse order, or may be performed concurrently.
본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The embodiments disclosed herein are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but are intended to explain, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.The protection scope of the present invention should be interpreted according to the claims, and all technical ideas within the equivalent range should be understood to be included in the scope of the present invention.
100 : 멤브레인 진단 센서
110 : 시료 패드
120 : 접합 패드
130 : 멤브레인 패드
140 : 흡수 패드
150 : 지지체
200 : 시료 검출 면봉100: membrane diagnostic sensor
110: sample pad
120: junction pad
130: membrane pad
140: absorbent pad
150: support
200: sample detection swab
Claims (6)
접합 패드;
멤브레인 패드; 및
흡수 패드를 포함하는,
멤브레인 진단 센서.
a sample pad having a detection swab accommodating part;
bonding pads;
membrane pad; and
Including an absorbent pad,
Membrane diagnostic sensor.
상기 시료 패드는,
버퍼(buffer)가 주입되는 제1 부재;
상기 제1 부재와 이격되어 배치되는 제2 부재;
상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 배치되는 상기 검출 면봉 수용부를 포함하는 것인,
멤브레인 진단 센서.
According to claim 1,
The sample pad,
A first member into which a buffer is injected;
a second member disposed spaced apart from the first member;
And comprising the detection swab accommodating portion disposed between the first member and the second member,
Membrane diagnostic sensor.
상기 검출 면봉 수용부는 상기 제1 부재와 상기 제2 부재보다 낮은 표면 높이를 가지는 것인,
멤브레인 진단 센서.
According to claim 2,
The detection swab accommodating portion has a lower surface height than the first member and the second member,
Membrane diagnostic sensor.
상기 검출 면봉 수용부에 안착되는 시료 검출 면봉을 더 포함하는 것인,
멤브레인 진단 센서.
According to claim 1,
Further comprising a sample detection swab seated in the detection swab receiving portion,
Membrane diagnostic sensor.
상기 시료 검출 면봉은,
막대 부재; 및
상기 막대 부재 상의 일단에 형성되는 섬유 재질의 흡착부를 포함하는 것인,
멤브레인 진단 센서.
According to claim 4,
The sample detection swab,
rod absence; and
To include an adsorption portion of a fiber material formed on one end of the rod member,
Membrane diagnostic sensor.
상기 검출 면봉 수용부는 상기 흡착부가 안착되는 것인,
멤브레인 진단 센서.According to claim 5
Wherein the detection swab accommodating part is seated in the adsorbing part,
Membrane diagnostic sensor.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020210085023A KR102602009B1 (en) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | Point of care membrane sensor |
| PCT/KR2022/008384 WO2023277403A1 (en) | 2021-06-29 | 2022-06-14 | Point of care membrane diagnosis sensor |
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|---|---|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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