KR20230165576A - 세포막 성분 기반의 선택적 농축 필터 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 실시예들은 다공질막과 세포막이 적층된 선택적 투과 구조체를 적용하고, 다공질막에 융합된 세포막 성분의 수분 통로 단백질, 인지질층, 물질 수송 단백질을 통해 물을 배출시키고 크기가 유사한 다른 불필요한 생체분자를 선택적으로 제거할 수 있는 선택적 농축 필터 및 그 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명이 속하는 기술 분야는 선택적 농축 장치, 선택적 농축 필터, 및 선택적 농축 필터의 제조 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
현대 의학은 단순하게 수명을 연장하는 것이 아니라, 건강하게 오래 사는 건강수명의 연장을 실현하는 것을 목적으로 한다. 따라서 미래의학은 치료의학 중심이 아니라, 예방의학(Preventive Medicine), 예측의학(Predictive Medicine), 맞춤의학(Personalized Medicine)의 3P를 구현하는 것으로 패러다임이 변화하고 있다. 이를 구체적으로 실현하기 위해서는 질병의 조기발견 및 조기 치료 등이 매우 중요한 수단이 되고 있으며, 이를 위한 수단으로서 바이오마커(Biomarker)에 대한 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다.
바이오마커는 정상이나 병적인 상태를 구분할 수 있거나 치료반응을 예측할 수 있고 객관적으로 측정할 수 있는 표지자를 말한다. 바이오마커에는 핵산(DNA, RNA), 단백질, 지방질, 대사물질 등과 그 패턴의 변화 등이 이용되고 있다. 즉, 당뇨병의 진단을 위한 혈중 포도당 같은 간단한 물질부터 글리벡의 치료 타겟인 만성골수성백혈병의 BCR-ABL 유전자 융합 같은 유전자 등이 모두 바이오마커에 해당하며 임상에서 실제적으로 사용하는 바이오마커이다.
핵산 또는 단백질을 분석하여 질병의 발현 및 진행 정도를 파악할 수 있다. 단백질 분석을 위한 기술 및 소자들은 나노 기술을 이용함으로써 소자의 제작이 어렵고 비교적 고가이어서 보급화 되기 어려운 문제점이 있다. 또한, 단백질 분석 장치에 고감도의 센서가 필요하거나 적은 양의 시료로는 정확한 분석이 어렵다는 단점이 있다. 핵산 또는 단백질을 검출하는 대표적인 방법은 크로마토그래피 방식을 이용한 측방 유동 분석 방법이다. 이러한 측방 유동 분석 방법은 임신 진단 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
본 발명의 실시예들은 단순히 기공 크기를 이용하는 필터는 크기가 유사한 다른 불필요한 생체분자까지 농축되는 문제가 있고, 이러한 문제를 해결하기 위해 다공질막에 융합된 세포막 성분의 수분 통로 단백질(aquaporin), 인지질층, 물질 수송 단백질을 통해 특정 물질을 선택적으로 제거하면서 대상 물질을 농축하는 농축 필터를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 선택적 농축 필터의 제조 방법에 있어서, 세포막(cell membrane)를 준비하는 단계; 상기 세포막을 정제수에 희석하여 세포막 용액을 형성하는 단계; 상기 세포막 용액을 초음파 처리하여 세포막 소낭(cell membrane vesicle)을 형성하는 단계; 다공막 위에 상기 세포막 소낭을 붓고 열처리하여 세포막 성분 기반의 선택적 투과막과 상기 다공막이 적층된 선택적 투과 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 선택적 농축 필터의 제조 방법을 제공한다.
상기 세포막 소낭을 정제수에 희석하여 세포막 용액을 형성하는 단계는 상기 세포막 소낭과 상기 정제수의 질량비를 기준으로 1 % 내지 4 %의 농도 범위에서 혼합할 수 있다.
상기 농도 범위는 2 %를 기준으로 오차 범위 내에서 조절될 수 있다.
상기 다공막 위에 상기 세포막 용액을 붓고 열처리하는 것은 30 ℃ 내지 70 ℃의 온도 범위에서 열처리할 수 있다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 선택적 농축 필터에 있어서, 다공막; 상기 다공막 위에 세포막 성분 기반의 선택적 투과막을 포함하며, 상기 선택적 투과막과 상기 다공막이 적층된 선택적 투과 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 필터를 제공한다.
상기 선택적 농축 필터는 샘플의 일부 성분을 농축시키며, 상기 선택적 투과막은 상기 샘플에 포함된 대상 물질을 투과시키지 않고, 상기 선택적 농축 필터는 상기 샘플에 포함된 고정 분리 물질이 상기 선택적 투과막과 상기 다공막을 지나는 이동 경로를 형성할 수 있다.
상기 선택적 농축 필터는 상기 선택적 투과막에 의해 투과되지 못하고 농축되는 대상 물질의 크기에 관한 제1 속성을 이용하여 상기 대상 물질의 농축 여부를 조절할 수 있다.
상기 선택적 농축 필터는 상기 선택적 투과막에 의해 투과되지 못하고 농축되는 대상 물질이 띄는 양전하 또는 음전하에 관한 제2 속성을 이용하여 상기 대상 물질의 농축 여부를 조절할 수 있다.
상기 선택적 농축 필터는 상기 선택적 투과막에 의해 투과되지 못하고 농축되는 대상 물질이 갖는 소수성 또는 친수성에 관한 제3 속성을 이용하여 상기 대상 물질의 농축 여부를 조절할 수 있다.
상기 샘플은 상기 대상 물질, 상기 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함하며, 상기 선택적 투과막은 기준 압력에 따라 구분된 제1 압력 구간 또는 제2 압력 구간에서 상기 세포막 성분의 인지질의 간격을 조절하여 상기 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절할 수 있다.
상기 샘플은 버퍼 용액, 상기 대상 물질, 상기 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함하며, 상기 선택적 투과막은 기준 수소 이온 농도에 따라 구분된 제1 수소 이온 농도 구간 또는 제2 수소 이온 농도 구간에서 상기 버퍼 용액의 수소 이온 농도를 조절하여 상기 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절할 수 있다.
상기 선택적 농축 필터는 상기 제1 압력 구간에서 상기 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 상기 대상 물질의 농축을 수행하며, 상기 선택적 농축 필터는 상기 제2 압력 구간에서 상기 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 상기 대상 물질의 농축을 수행하면서 상기 동적 분리 물질의 제거를 동시에 수행할 수 있다.
상기 선택적 농축 필터는 상기 제1 수소 이온 농도 구간에서 상기 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 상기 대상 물질의 농축을 수행하며, 상기 선택적 농축 필터는 상기 제2 수소 이온 농도 구간에서 상기 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 상기 대상 물질의 농축을 수행하면서 상기 동적 분리 물질의 제거를 동시에 수행할 수 있다.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 선택적 농축 장치에 있어서, 선택적 투과막과 다공막이 적층된 선택적 투과 구조체로 형성된 선택적 농축 필터; 상기 선택적 농축 필터를 감싸며 입구와 출구가 형성된 농축 필터 홀더; 상기 농축 필터 홀더의 입구에 연결되어 샘플을 보관하는 샘플 공급부를 포함하는 선택적 농축 장치를 제공한다.
상기 선택적 농축 장치는 상기 샘플 공급부에 보관된 상기 샘플을 자체로 누르거나 기체를 공급하는 방식으로 상기 샘플에 압력을 제공하는 압력 제공부를 더 포함할 수 있다.
상기 선택적 농축 필터는 상기 샘플의 일부 성분이 상기 선택적 투과막과 상기 다공막을 지나는 이동 경로를 형성하며, 상기 압력에 의해 상기 샘플의 일부 성분이 상기 샘플 공급부에서 상기 입구로 이동하고 상기 입구에서 상기 선택적 농축 필터로 이동하고, 상기 선택적 농축 필터에서 상기 출구로 이동할 수 있다.
상기 농축 필터 홀더는 상기 입구에 갖는 제1 홀더 및 상기 출구에 갖는 제2 홀더를 포함하며, 상기 농축 필터 홀더는 상기 제1 홀더와 상기 제2 홀더를 통해 상호 체결 가능한 구조를 형성하거나 별도의 홀더 체결부를 포함하고, 상기 제1 홀더와 상기 제2 홀더 사이에 상기 선택적 농축 필터를 위치시킬 수 있다.
상기 농축 필터 홀더는 상기 제1 홀더와 상기 제2 홀더 사이에 상기 선택적 농축 필터를 수밀시키는 고정부 및 상기 선택적 농축 필터를 상기 압력에 대해 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.
상기 선택적 농축 장치는 상기 압력 제공부에 연결되어 상기 압력 제공부가 제공하는 상기 압력의 범위를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 샘플은 대상 물질 및 고정 분리 물질을 포함하며, 상기 제어부는 (i) 상기 대상 물질의 크기에 관한 제1 속성, (ii) 대상 물질이 띄는 양전하 또는 음전하에 관한 제2 속성, (iii) 대상 물질이 갖는 소수성 또는 친수성에 관한 제3 속성을 기록한 속성-농축 데이터 테이블을 저장하며, 상기 속성-농축 데이터 테이블을 기반으로 상기 제1 속성, 상기 제2 속성, 상기 제3 속성, 또는 이들의 조합을 이용하여 상기 대상 물질의 농축 여부를 조절하도록 상기 압력 제공부를 제어하는 명령을 전송할 수 있다.
상기 샘플은 대상 물질, 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함하며, 상기 제어부는 기준 압력에 따라 구분된 제1 압력 구간 또는 제2 압력 구간을 기록한 압력-투과 데이터 테이블을 저장하며, 상기 압력-투과 데이터 테이블을 기반으로 상기 제1 압력 구간 또는 상기 제2 압력 구간에서 상기 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절하도록 상기 압력 제공부를 제어하는 명령을 전송할 수 있다.
상기 선택적 농축 장치의 상기 선택적 농축 필터는 상기 제1 압력 구간에서 상기 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 상기 대상 물질의 농축을 수행하며, 상기 선택적 농축 필터는 상기 제2 압력 구간에서 상기 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 상기 대상 물질의 농축을 수행하면서 상기 동적 분리 물질의 제거를 동시에 수행할 수 있다.
상기 선택적 농축 장치는 상기 제어부에 연결되어 상기 샘플 공급부에 보관된 상기 샘플에 포함된 버퍼 용액에 이온을 첨가하여 수소 이온 농도(pH)를 조절하는 pH 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 샘플은 버퍼 용액, 대상 물질, 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함하며, 상기 제어부는 기준 수소 이온 농도에 따라 구분된 제1 수소 이온 농도 구간 또는 제2 수소 이온 농도 구간을 기록한 pH-투과 데이터 테이블을 저장하며, 상기 pH-투과 데이터 테이블을 기반으로 상기 제1 수소 이온 농도 구간 또는 상기 제2 수소 이온 농도 구간에서 상기 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절하도록 상기 pH 조절부를 제어하는 명령을 전송할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 다공질막과 세포막이 적층된 선택적 투과 구조체를 통해 물을 배출시키고 특정 물질을 선택적으로 제거하면서 대상 물질을 농축할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 다공질막과 세포막이 적층된 선택적 투과 구조체의 이동 경로에 인가되는 압력 및/또는 샘플 버퍼의 pH 조건을 조절하여 농축 필터에서 물질의 투과도를 동적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법을 예시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에서 세포막을 준비하는 단계를 예시한 도면이다.
도 5 내지 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에 의해 생성된 선택적 농축 필터의 농도에 따른 표면을 예시한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에 의해 생성된 선택적 농축 필터의 농도에 따른 표면 전위를 예시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에 의해 생성된 선택적 농축 필터의 농도에 따른 농축률을 예시한 도면이다.
도 15 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 농축 장치를 예시한 도면이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터를 예시한 도면이다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 표면을 예시한 도면이다.
도 24 내지 도 28은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 농축률을 예시한 도면이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 접촉각을 예시한 도면이다.
도 30 내지 도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터가 샘플 속성을 이용하여 조절 가능한 농축률을 예시한 도면이다.
도 33 내지 도 37은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터에 인가되는 압력 속성을 이용하여 조절 가능한 농축률을 예시한 도면이다.
도 38 내지 도 40은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터가 샘플 버퍼의 수소 이온 농도 속성을 이용하여 조절 가능한 농축률을 예시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에서 세포막을 준비하는 단계를 예시한 도면이다.
도 5 내지 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에 의해 생성된 선택적 농축 필터의 농도에 따른 표면을 예시한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에 의해 생성된 선택적 농축 필터의 농도에 따른 표면 전위를 예시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에 의해 생성된 선택적 농축 필터의 농도에 따른 농축률을 예시한 도면이다.
도 15 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 농축 장치를 예시한 도면이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터를 예시한 도면이다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 표면을 예시한 도면이다.
도 24 내지 도 28은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 농축률을 예시한 도면이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 접촉각을 예시한 도면이다.
도 30 내지 도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터가 샘플 속성을 이용하여 조절 가능한 농축률을 예시한 도면이다.
도 33 내지 도 37은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터에 인가되는 압력 속성을 이용하여 조절 가능한 농축률을 예시한 도면이다.
도 38 내지 도 40은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터가 샘플 버퍼의 수소 이온 농도 속성을 이용하여 조절 가능한 농축률을 예시한 도면이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
기존 필터는 다공 크기(pore size)를 조절하여 크기만으로 농축을 하기 때문에 크기가 비슷하면 불필요한 생체분자까지도 같이 농축이 되는 문제점이 있다.
본 실시예는 이러한 문제를 해결하기 위해서 친수성 다공질막(위에 적혈구막을 코팅함으로써 적혈구막 속의 물만 선택적으로 투과시키는 아쿠아포린(aquaporin)을 통해 물만 빼냄으로써 농축이 가능하다. 적혈구막의 아쿠아포린, 인지질층, 여러 수송 단백질을 통해 선택적으로 생체 분자의 분리 및 농축이 가능하며, 압력 변화와 전하 변화(또는 pH 농도)를 이용하여 세포막을 통한 농축 특성을 조절할 수 있다. 일정한 압력 조건에서 전하 또는 pH 농도를 조절하거나 일정한 전하 또는 pH 농도에서 압력을 조절하는 방식을 적용할 수 있다. 압력 조건을 조절하면서 전하 또는 pH 농도를 조절할 수도 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법을 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 선택적 농축 필터의 제조 방법은 세포막(cell membrane)를 준비하는 단계(S10), 세포막을 정제수에 희석하여 세포막 용액을 형성하는 단계(S20), 세포막 용액을 초음파 처리하여 세포막 소낭(cell membrane vesicle)을 형성하는 단계(S30), 다공막 위에 세포막 소낭을 붓고 열처리하여 세포막 성분 기반의 선택적 투과막과 상기 다공막이 적층된 선택적 투과 구조체를 형성하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
세포막은 세포질을 둘러싸고 있는 막으로 인지질 이중 층 안에 단백질 분자가 삽입되어 있거나 붙어 있는 구조이다. 세포막은 선택적 투과막으로 기능한다.
세포막은 물 수송 단백질인 아쿠아 포린 및 특정 단백질을 수송해주는 수송 단백질, 그리고 압력에 따른 인지질 사이의 거리 변화를 통해 농축하는 개념이다. 세포막으로 인간의 세포막 뿐만 아니라 동물, 식물, 세균 등의 세포막도 적용 가능하다. 세포막으로 인공 세포막을 적용할 수 있다. 인공 세포막은 자연 발생한 세포막이 아닌 인위적으로 성분을 형성시킨 세포막이다.
세포막은 시트(sheet) 형태일 수도 있고 불특정한 형태를 가질 수 있다. 세포막 자체는 불특정하게 형태를 가지고 있기 때문에 세포막을 다공막에 코팅할 때에 소낭 형태가 유리하다. 세포막 소낭은 세포막의 포함 개념으로 형태가 작게 변형된 것을 의미한다. 초음파 처리를 거쳐 세포막을 소낭 형태로 변형할 수 있다. 초음파 처리 대신에 압출 성형(extrusion)을 적용할 수 있으나 초음파 처리가 가장 간단한 방식이다.
다공막에 세포막 소낭을 코팅하는 과정에서 상온에서도 세포막 성분의 융합이 어느 정도로 이루어질 수 있으나, 최적의 조건은 50도에서 50분 정도이며, 환경에 따라 일정 온도(예컨대, 30 ℃ 내지 70 ℃)에서 일정 시간(예컨대, 30분 내지 2시간) 동안 열처리할 수 있다. 열처리를 거치면 세포막 소낭들이 융합하여 층을 이루게 된다.
도 2를 참조하면, 선택적 투과막으로 적혈구막(erythrocyte membrance)을 적용하고 친수성 다공질막으로 양극산화알루미나(Anodic Aluminum Oxide, AAO)을 적용한 예시이다.
선택적 농축 필터의 제조 방법은 적혈구막을 준비하는 단계(S11)를 수행할 수 있다. 선택적 농축 필터의 제조 방법은 적혈구막을 정제수에 희석하여 세포막 용액을 형성하는 단계(S21)를 수행할 수 있다. 선택적 농축 필터의 제조 방법은 세포막 용액을 일정 시간(예컨대, 10분 등) 초음파 처리하여 적혈구막 소낭을 추출하는 단계(S31)을 수행할 수 있다. AAO막 위에 적혈구막 소낭을 붓고 일정 온도(예컨대, 30 ℃ 내지 70 ℃)에서 일정 시간(예컨대, 30분 내지 2시간) 동안 열처리하여 세포막 성분 기반의 선택적 투과막과 다공막이 적층된 선택적 투과 구조체를 형성하는 단계(S41)를 수행할 수 있다.
AAO 막은 나노 크기의 규칙적 기공을 갖는 2차원 다공체로 멤브레인, 형판(template), 필터 등으로 많이 사용된다. 다공막으로는 기공을 갖는 막이면 다른 막도 가능하며, 친수성을 구비하는 막이면 물 배출에 도움이 된다.
도 1 및 도 2에서, 세포막 소낭을 정제수에 희석하여 세포막 용액을 형성하는 단계(S30, S31)는 세포막 소낭과 정제수의 질량비를 기준으로 1 % 내지 4 %의 농도 범위에서 혼합할 수 있다. 농도 범위는 2 %를 기준으로 오차 범위 내에서 조절될 수 있다. 오차 범위는 1.9 % ~ 2.1 %, 1.8 % ~ 2.2 %, 1.5 % ~ 2.5 % 등으로 실험이나 제품, 환경을 고려하여 설정 가능하다.
다공막 위에 세포막 용액을 붓고 열처리하는 것은 30 ℃ 내지 70 ℃의 온도 범위에서 열처리할 수 있다. 온도 범위 및 시간 범위는 실험이나 제품, 환경을 고려하여 다르게 설정 가능하다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에서 세포막을 준비하는 단계를 예시한 도면이다.
세포(신장세포, 장세포, 신경 세포 등)은 충분한 양을 얻기 위해 세포 배양(cell culture)을 통해 증식시킨 뒤 균질기(homogenizer) 혹은 용해(lysis) 과정을 통해 세포 파쇄를 진행한다.
혈액에 존재하는 세포(적혈구, 혈소판, 백혈구)의 경우 원심분리(centrifuge)를 통해 혈액을 혈장, 백혈구 및 혈소판, 적혈구 등 3가지 층으로 분리하여 원하는 세포막이 있는 층을 분리한 뒤 균질기 혹은 용해 과정을 통해 세포 파쇄를 한다.
이후 원심 분리를 통하여 세포막 이외의 것(세포 내부의 물질, 예를 들어 적혈구의 경우 헤모글로빈)을 분리하고, 세포막이 있는 부분을 분리한다.
도 3은 참조하면, 세포막(적혈구막)의 추출 과정은 전혈에서 추출한 상황을 가정하면 백혈구, 혈소판, 혈장 등을 제거하기 위해 원심분리기를 처음에 한번 돌리고 균질기나 용해 과정을 통해 세포 파쇄를 진행하고 또 원심분리기를 돌린다. 총 2번의 사이클을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 다른 체내 세포들은 배양을 해서 얻는 상황을 가정하면, 원심분리기를 할 필요없이 바로 균질기 등을 통해 세포 파쇄하고 원심분리기를 돌린다. 총 1번의 사이클을 수행할 수 있다.
세포막이 준비되면, 초음파를 통해 시트 형태 또는 불특정한 형태로 되어있는 세포막들을 소낭(vesicle) 형태로 만들어주어 적층에 용이하게 한다.
획득한 세포막(세포막 성분)은 진한 농도를 갖는 상태이므로 다공막에 그대로 코팅할 수 없으며 선택적 필터로 동작 가능한 농도를 조절할 필요가 있다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에 의해 생성된 선택적 농축 필터의 농도에 따른 표면을 예시한 도면이다.
도 5는 농도에 따른 표면에 대한 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지를 나타낸다. 도 6 및 도 7은 농도에 따른 표면에 대한 형광 분석(Fluorescence analysis) 이미지를 나타낸다.
형광 인텐시티(intensity), 게인(Gain) 600, 핀홀(pinhole) 0.2%로 조건을 설정하여 형광을 이용한 세포막 코팅을 검증할 수 있다. 세포막에 형광을 태깅하여 AAO 막 위에 코팅 후 농도별로 잘 코팅이 되는지를 확인할 수 있다.
0.1% 농도의 표면에서 디펙(defect)을 관찰할 수 있고, 0.25% 농도의 표면에서 전반적인 소낭(vesicle)을 많이 관찰할 수 있고, 0.5% 농도의 표면에서 전반적으로 코팅이 진행됨을 알 수 있다.
현재 사용하고 있는 농도인 1% 및 2% 농도의 세포막(예컨대, 적혈구막)에서는 defect가 거의 보이지 않는다. 2% 농도의 표면에서는 적혈구막이 고르게 전반적으로 깔린 형태를 보인다. 수십~수백겹에 해당하는 것으로 추측 가능하다.
세포막은 유동성을 갖고 있으므로, FRAP 실험을 통해 세포막이 잘 코팅이 되었는지를 확인 가능하다. 원리는 일정 부분에 굉장히 높은 에너지를 갖는 레이저 빔을 쏴서 포토블리칭(photobleaching)을 유도하고 이후에 회복되는 과정을 확인함으로써 세포막의 코팅정도를 확인할 수 있다.
도 7의 (a), (b), (c)는 0.1% 농도의 세포막에 대한 FRAP(Fluorescence Recovery After Photobleaching) 결과이고, 도 7의 (d), (e), (f)는 2% 농도의 세포막에 대한 FRAP(Fluorescence Recovery After Photobleaching) 결과를 나타낸다.
도 7의 (a), (d)는 포토블리칭 전의 상태를 나타내고, 도 7의 (b), (e)는 포토블리칭 직후의 상태를 나타내고, 도 7의 (c), (f)는 100초 경과 후의 상태를 나타낸다.
0.1% 농도의 세포막이 형성된 투과 구조체를 FRAP 실험한 결과 포토블리칭된 지역의 회복이 늦음을 확인할 수 있다. 전반적으로 형광이 깔리지 않았음을 의미한다.
2% 농도의 세포막이 형성된 투과 구조체를 FRAP 실험한 결과 포토블리칭된 지역의 회복이 100초 이내로 빠름을 확인할 수 있다. 자가 회복 능력이 매우 우수한 것을 의미한다.
도 8 및 도 9는 농도에 따른 표면에 대한 AFM(Atomic Force Microscope) 이미지 및 단면을 나타낸다.
기본(Bare) AAO 막(0 %)에서는 AAO 막의 다공(pore)으로 인해 AFM이 변동(fluctuation)을 발생시키면서 측정되지만 세포막이 점점 코팅됨에 따라 다공들이 가려지면서 변동이 적어지게 되고 형태(morphology)적인 부분에서도 세포막의 코팅을 확인할 수 있다.
2 % 농도 이상부터는 매우 유사한 모습을 보여주며 2 % 농도일 때가 가장 최적화됨을 확인할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에 의해 생성된 선택적 농축 필터의 농도에 따른 표면 전위를 예시한 도면으로, 농도에 따른 표면에 대한 KPFM(Kelvin probe force microscope) 이미지 및 표면 전위를 나타낸다. 도 12는 농도에 따른 표면 전위를 나타낸다.
음전하를 띄는 적혈구막이 코팅될수록 AAO 막의 표면 전위(surface potential)가 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 전하를 띄는 세포막의 농도 차이로 인해 다공막의 표면 전위가 변경된다.
2 % 이상의 농도로 코팅할 경우 표면 전하의 경향이 반대로 높아지는 것을 확인할 수 있다. 전하를 띄는 세포막의 기준 농도에서 다공막의 표면 전위 변화가 변곡을 갖는다. 세포막이 두껍게 코팅이 되면서 유전(dielectric) 특성을 갖게 되고 전류를 통해 표면 전하를 측정 하는 KPFM의 원리 상 측정이 어려워져서 높아질 수 있다.
2 % 농도일 때 가장 최적화되면서 농축이 잘 되는 수치이다. 2 % 보다 낮으면 농축이 기준치를 만족시키지 않고 2 %보다 높으면 투수성(water permeability)이 내려가면서 농축 시간이 증가하게 된다.
농도 범위는 2 %를 기준으로 오차 범위 내에서 조절될 수 있다. 오차 범위는 1.9 % ~ 2.1 %, 1.8 % ~ 2.2 %, 1.5 % ~ 2.5 % 등으로 실험이나 제품, 환경을 고려하여 설정 가능하다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 제조 방법에 의해 생성된 선택적 농축 필터의 농도에 따른 농축률을 예시한 도면이다.
샘플 볼륨은 3 mL, 압력은 3 bar, IgG에 관한 샘플 버퍼는 1 X PBS, BSA 에 관한 샘플 버퍼는 1 X PBS + HCl(pH3)로 실험하였다.
다공막에 형성된 세포막의 농도를 높이게 되면 2% 농도에서 농축률이 급격히 상승하는 것을 확인할 수 있다.
도 15 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 농축 장치를 예시한 도면이다.
선택적 농축 장치(10)는 선택적 농축 필터(100), 농축 필터 홀더(200), 샘플 공급부(300)를 포함한다. 선택적 농축 필터(100)는 선택적 투과막과 다공막이 적층된 선택적 투과 구조체로 형성된다. 농축 필터 홀더(200)는 선택적 농축 필터를 감싸며 입구와 출구가 형성된 구조를 갖는다. 샘플 공급부(300)는 농축 필터 홀더의 입구에 연결되어 샘플을 보관하는 공간을 갖는다. 샘플 공급부(300)는 주사기 형태로 형성될 수 있으며, 압력이 인가될 수 있는 구조를 가지면 다른 형상도 가능하다. 주사기 형태는 손가락의 힘 정도로도 충분히 동작할 수 있다.
선택적 농축 장치(10)는 샘플 공급부에 보관된 샘플을 자체로 누르거나 기체를 공급하는 방식으로 샘플에 압력을 제공하는 압력 제공부(400)를 더 포함할 수 있다.
압력 제공부(400)는 샘플을 자체로 누르기 위한 피스톤(410) 및 피스톤에 동력을 제공하는 동력 제공부(420)를 포함할 수 있다. 제공되는 압력을 측정하는 압력 측정부를 포함할 수도 있다.
압력 제공부(400)는 기체를 공급하기 위한 기체 배관(430) 및 기체 배관에 연결된 기체 펌프(440)를 포함할 수 있다. 제공되는 기체를 측정하는 기체 측정부를 포함할 수도 있다.
압력 제공부(400)는 일정한 압력을 주기 위해 Stirred cell 동작 원리를 적용할 수 있다. 질소 가스로 압력을 가해 주면 버퍼만 빠져나오고 선택적 투과 구조체 위에는 농축된 샘플만 남게 된다.
선택적 농축 장치(10)는 제어부에 연결되어 샘플 공급부에 보관된 샘플에 포함된 버퍼 용액에 이온을 첨가하여 수소 이온 농도(pH)를 조절하는 pH 조절부(500)를 더 포함할 수 있다.
선택적 농축 장치(10)는 압력 제공부에 연결되어 압력 제공부가 제공하는 압력의 범위를 제어하는 제어부(600)를 더 포함할 수 있다.
선택적 농축 필터(100)는 샘플의 일부 성분이 선택적 투과막(120)과 다공막(110)을 지나는 이동 경로를 형성하며, 압력에 의해 샘플의 일부 성분이 샘플 공급부에서 입구로 이동하고 입구에서 선택적 농축 필터로 이동하고, 선택적 농축 필터에서 출구로 이동할 수 있다.
농축 필터 홀더(200)는 입구에 갖는 제1 홀더(210) 및 출구에 갖는 제2 홀더(220)를 포함하며, 상기 농축 필터 홀더는 상기 제1 홀더(210)와 상기 제2 홀더(220)를 통해 상호 체결 가능한 구조를 형성하거나 별도의 홀더 체결부(215)를 포함할 수 있다.
농축 필터 홀더(200)는 제1 홀더(210)와 제2 홀더(220) 사이에 선택적 농축 필터(100)를 위치시킬 수 있다.
농축 필터 홀더는 제1 홀더와 제2 홀더 사이에 선택적 농축 필터를 수밀시키는 고정부(230) 및 선택적 농축 필터를 압력에 대해 지지하는 지지부(240)를 포함할 수 있다. 고정부(230)는 고무 링 등으로 구현될 수 있으며, 지지부(240)는 메시 구조로 형성될 수 있다.
샘플은 대상 물질 및 고정 분리 물질을 포함한다. 샘플은 대상 물질, 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 고정 분리 물질은 물일 수 있고, 동적 분리 물질은 특정 단백질일 수 있다.
제어부(600)는 (i) 대상 물질의 크기에 관한 제1 속성, (ii) 대상 물질이 띄는 양전하 또는 음전하에 관한 제2 속성, (iii) 대상 물질이 갖는 소수성 또는 친수성에 관한 제3 속성을 기록한 속성-농축 데이터 테이블을 저장할 수 있다.
제어부(600)는 속성-농축 데이터 테이블을 기반으로 제1 속성, 제2 속성, 제3 속성, 또는 이들의 조합을 이용하여 대상 물질의 농축 여부를 조절하도록 압력 제공부를 제어하는 명령을 전송할 수 있다.
제어부(600)는 기준 압력에 따라 구분된 제1 압력 구간 또는 제2 압력 구간을 기록한 압력-투과 데이터 테이블을 저장할 수 있다.
제어부(600)는 압력-투과 데이터 테이블을 기반으로 제1 압력 구간 또는 제2 압력 구간에서 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절하도록 압력 제공부를 제어하는 명령을 압력 제공부로 전송할 수 있다.
선택적 농축 장치의 선택적 농축 필터는 제1 압력 구간에서 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 대상 물질의 농축을 수행하며, 선택적 농축 필터는 제2 압력 구간에서 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 대상 물질의 농축을 수행하면서 동적 분리 물질의 제거를 동시에 수행할 수 있다.
샘플은 버퍼 용액, 대상 물질, 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함할 수 있다.
제어부(600)는 기준 수소 이온 농도에 따라 구분된 제1 수소 이온 농도 구간 또는 제2 수소 이온 농도 구간을 기록한 pH-투과 데이터 테이블을 저장할 수 있다.
제어부(600)는 pH-투과 데이터 테이블을 기반으로 제1 수소 이온 농도 구간 또는 제2 수소 이온 농도 구간에서 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절하도록 pH 조절부를 제어하는 명령을 pH 조절부로 전송할 수 있다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터를 예시한 도면이다.
선택적 농축 필터(100)는 다공막(110)과 선택적 투과막(120)을 포함한다. 선택적 투과막(120)은 다공막 위에 형성되고 세포막 성분 기반으로 형성될 수 있다. 선택적 농축 필터(100)는 세포막 용액을 이용하여 제조될 수 있고, 세포막의 농도를 조절하여 최적화할 수 있다.
선택적 농축 필터(100)는 선택적 투과막과 다공막이 적층된 선택적 투과 구조체를 형성한다.
선택적 농축 필터(100)는 샘플의 일부 성분을 농축시킨다. 선택적 투과막은 샘플에 포함된 대상 물질을 투과시키지 않고, 선택적 농축 필터는 샘플에 포함된 고정 분리 물질이 선택적 투과막과 다공막을 지나는 이동 경로를 형성할 수 있다. 예컨대, 바이러스가 있는 용액에서 물만 선택적으로 빼냄으로써 대상 생체 분자를 농축할 수 있다.
투과성이 높은 다공막과 선택적 투과막인 세포막을 통해 적은 힘으로도 압력(예컨대, 3 bar)을 인가할 수 있고, 몇 분(예컨대, 5분) 동안 농축 결과를 얻을 수 있다. 농축된 샘플을 상용 LFA(Lateral Flow Immunoassay) 키트에 적용하여 성능(LOD(Limit Of Detection), sensitivity 등)을 향상시킬 수 있다.
샘플 볼륨은 3 mL, 동작 시간은 2분, 압력 차이는 3 bar 환경에서 기본(Bare) AAO 막의 투과성은 2050 LMH/bar, 적혈구막이 코팅된 AAO 막의 투과성은 332.41 LMH/bar이다. LMH 300 이상이면 굉장히 높은 수준의 유량에 해당한다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 표면을 예시한 도면이다.
도 22를 참조하면, 25 mm 사이즈의 AAO 막에 2 % 농도의 세포막 코팅이 완료되면 색이 약간 붉은 빛을 띄며 고르게 코팅된 것을 확인할 수 있다.
도 23의 (a)는 기본 다공막의 SEM 이미지이고, 도 23의 (b) 및 (c)는 다공막에 2 % 농도의 세포막 코팅이 완료된 SEM 이미지이다. 표면이 고르게 코팅된 것을 확인할 수 있다.
도 24 내지 도 28은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 농축률을 예시한 도면이다.
도 24 및 도 25를 참조하면, 샘플 볼륨은 3 mL, 농축 시간은 3~6분, 압력은 3 bar, 뉴클레오캡시드 단백질(Nucleocapsid protein)을 농축하였다. 도 25의 (b)에서 농축된 농도로 검출한 키트 결과와 도 25의 (c)에서 농축되지 않은 상태로 검출한 키트 결과를 비교하면, 세포막을 이용한 선택적 농축으로 10배 이상의 농축비를 획득할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 26 및 도 27을 참조하면, Ct 값이 24인 환자 샘플(Nasal)을 100배 희석(Ct ~ 30.6)하여 농축을 하였고, 최소 10배 이상의 농축비를 얻을 수 있었고 Ct 값이 30이상인 환자의 샘플도 LFA 키트에서 검출가능한 것을 확인할 수 있다.
도 28을 참조하면, 세포막 코팅된 다공막 적층 구조를 통해 COVID-19 뉴클레오캡시드 단백질을 농축할 수 있고, 나노 드랍과 SDS-PAGE로 교차 검증하여 20 배 이상 농축 가능한 것을 확인할 수 있다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터의 접촉각을 예시한 도면이다.
다공막이 세포막 코팅 이후에도 친수성(hydrophilic) 특성을 유지하는 것을 확인할 수 있다.
도 30 내지 도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터가 샘플 속성을 이용하여 조절 가능한 농축률을 예시한 도면이다.
대상 분자의 크기(size), 전하(charge), 소수성(hydrophobicity)에 따라 농축 특성이 달라진다.
선택적 농축 필터는 선택적 투과막에 의해 투과되지 못하고 농축되는 대상 물질의 크기에 관한 제1 속성(크기 속성)을 이용하여 대상 물질의 농축 여부를 조절할 수 있다.
선택적 농축 필터는 선택적 투과막에 의해 투과되지 못하고 농축되는 대상 물질이 띄는 양전하 또는 음전하에 관한 제2 속성(전하 속성)을 이용하여 대상 물질의 농축 여부를 조절할 수 있다.
선택적 농축 필터는 선택적 투과막에 의해 투과되지 못하고 농축되는 대상 물질이 갖는 소수성 또는 친수성에 관한 제3 속성(소수성/친수성 속성)을 이용하여 대상 물질의 농축 여부를 조절할 수 있다.
분자량(Molecular weight)이 100 kDa 이상이면 세포막 통과를 못해 농축된다. 도 29를 참조하면, 대상 분자의 크기 속성에 따라 기준 크기 이상이면 농축 가능하다.
수십 kDa 정도의 작은 샘플은 양전하(positive charge)를 가지면서 소수성(hydrophobic)을 갖는 샘플이 농축된다. 대상 분자의 크기 속성에 따라 기준 크기 이하이더라도 전하 속성 및/또는 소수성/친수성 속성에 따라 농축 가능하다. 도 32를 참조하면, nucleocapsid protein인 influenza A도 농축 가능하다.
친수성(Hydrophilic)을 갖는 세포 표면은 수화층(hydration layer)을 형성하므로 단백질의 흡착을 막는다. 음전하를 띄는 세포막과 양전하를 띄는 단백질이 전기적으로 끌어당겨 약한 흡착(adsorption)이 발생한다. 표면이 상대적으로 소수성(hydrophobic)을 가지면 약한 흡착(adsorption)이 발생한다. 따라서 양전하를 띄면서 소수성(hydrophobic)을 갖는 단백질은 세포막을 통과 못하고 농축된다.
도 33 내지 도 37은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터에 인가되는 압력 속성을 이용하여 조절 가능한 농축률을 예시한 도면이다.
샘플은 대상 물질, 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함하며, 선택적 투과막은 기준 압력에 따라 구분된 제1 압력 구간 또는 제2 압력 구간에서 세포막의 인지질의 간격을 조절하여 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절할 수 있다.
선택적 농축 필터는 제1 압력 구간에서 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 대상 물질의 농축을 수행할 수 있다. 선택적 농축 필터는 제2 압력 구간에서 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 대상 물질의 농축을 수행하면서 동적 분리 물질의 제거를 동시에 수행할 수 있다.
BSA는 원래 세포막을 통과하지 못하는데 선택적 농축 필터는 압력을 인가하여 BSA의 투과 여부를 제어할 수 있다.
도 36 및 도 37을 참조하면, 제2 압력 구간(예컨대, 1 bar ~ 3 bar)에 해당하는 압력으로 인해 세포막 인지질들의 틈 사이 (d2)가 더 벌어져 BSA가 투과할 수 있지만 제1 압력 구간(예컨대, 0.1 bar ~ 0. 5 bar)에 해당하는 압력이 적게 가해지는 경우 틈 사이(d1)가 충분히 벌어지지 않아 BSA가 투과하지 못한다.
BSA는 이론적으로 세포막을 통과하지 못하지만 압력을 인가하는 방식을 통해 세포막의 인지질 사이의 틈이 발생하여 세포막을 통과할 수 있다. 이러한 특성을 이용하여 질병의 진단에서 불필요한 BSA를 선택적으로 제거할 수 있다.
도 38 내지 도 40은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선택적 농축 필터가 샘플 버퍼의 수소 이온 농도 속성을 이용하여 조절 가능한 농축률을 예시한 도면이다.
샘플은 버퍼 용액, 대상 물질, 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함하며, 선택적 투과막은 기준 수소 이온 농도에 따라 구분된 제1 수소 이온 농도 구간 또는 제2 수소 이온 농도 구간에서 버퍼 용액의 수소 이온 농도를 조절하여 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절할 수 있다.
선택적 농축 필터는 제1 수소 이온 농도 구간에서 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 대상 물질의 농축을 수행할 수 있다. 선택적 농축 필터는 제2 수소 이온 농도 구간에서 고정 분리 물질의 제거를 수행하여 대상 물질의 농축을 수행하면서 동적 분리 물질의 제거를 동시에 수행할 수 있다.
BSA는 약 4.9정도의 pI(isoelectric point) 값을 가지고 있기 때문에 생리적(physiological) 환경에서는 음전하를 갖는다.
세포막은 양전하를 띄는 분자를 농축할 수 있기 때문에 버퍼의 pH를 낮춤으로써 BSA를 양전하를 띄게 만들어 농축이 가능하다.
도 39를 참조하면, 3 bar 압력에서 PBS에 HCl을 조금씩 넣어가며 pH를 낮춘다. 낮은 pH에서 BSA가 양전하를 띄게 되면 압력을 가해도 통과하지 못하여 농축됨을 확인할 수 있다.
도 40을 참조하면, BSA(Bovine Serum Albumin) 단백질은 등전점(isoelectric point, pl)이 4.9이고, 양전하에 따른 산성 성질에 의해 농축됨을 확인할 수 있다.
본 실시예에 따른 선택적 농축 필터는 압력과 전하에 따라 세포막 투과 특성을 조절할 수 있으며, 압력과 전하 속성(pH 농도)에 따라 농축 및 투과 조건을 제어할 수 있다.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (20)
- 선택적 농축 필터의 제조 방법에 있어서,
세포막(cell membrane)를 준비하는 단계;
상기 세포막을 정제수에 희석하여 세포막 용액을 형성하는 단계;
상기 세포막 용액을 초음파 처리하여 세포막 소낭(cell membrane vesicle)을 형성하는 단계;
다공막 위에 상기 세포막 소낭을 붓고 열처리하여 세포막 성분 기반의 선택적 투과막과 상기 다공막이 적층된 선택적 투과 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 선택적 농축 필터의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 세포막 소낭을 정제수에 희석하여 세포막 용액을 형성하는 단계는 상기 세포막 소낭과 상기 정제수의 질량비를 기준으로 1 % 내지 4 %의 농도 범위에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 필터의 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 농도 범위는 2 %를 기준으로 오차 범위 내에서 조절되는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 필터의 제조 방법. - 선택적 농축 필터에 있어서,
다공막;
상기 다공막 위에 세포막 성분 기반의 선택적 투과막을 포함하며,
상기 선택적 투과막과 상기 다공막이 적층된 선택적 투과 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 필터. - 제4항에 있어서,
상기 선택적 농축 필터는 샘플의 일부 성분을 농축시키며,
상기 선택적 투과막은 상기 샘플에 포함된 대상 물질을 투과시키지 않고,
상기 선택적 농축 필터는 상기 샘플에 포함된 고정 분리 물질이 상기 선택적 투과막과 상기 다공막을 지나는 이동 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 필터. - 제5항에 있어서,
상기 선택적 투과막에 의해 투과되지 못하고 농축되는 대상 물질의 크기에 관한 제1 속성을 이용하여 상기 대상 물질의 농축 여부를 조절하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 필터. - 제5항에 있어서,
상기 선택적 투과막에 의해 투과되지 못하고 농축되는 대상 물질이 띄는 양전하 또는 음전하에 관한 제2 속성을 이용하여 상기 대상 물질의 농축 여부를 조절하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 필터. - 제5항에 있어서,
상기 선택적 투과막에 의해 투과되지 못하고 농축되는 대상 물질이 갖는 소수성 또는 친수성에 관한 제3 속성을 이용하여 상기 대상 물질의 농축 여부를 조절하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 필터. - 제5항에 있어서,
상기 샘플은 상기 대상 물질, 상기 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함하며,
상기 선택적 투과막은 기준 압력에 따라 구분된 제1 압력 구간 또는 제2 압력 구간에서 상기 세포막 성분의 인지질의 간격을 조절하여 상기 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 필터. - 제9항에 있어서,
상기 샘플은 버퍼 용액, 상기 대상 물질, 상기 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함하며,
상기 선택적 투과막은 기준 수소 이온 농도에 따라 구분된 제1 수소 이온 농도 구간 또는 제2 수소 이온 농도 구간에서 상기 버퍼 용액의 수소 이온 농도를 조절하여 상기 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 필터. - 선택적 농축 장치에 있어서,
선택적 투과막과 다공막이 적층된 선택적 투과 구조체로 형성된 선택적 농축 필터;
상기 선택적 농축 필터를 감싸며 입구와 출구가 형성된 농축 필터 홀더;
상기 농축 필터 홀더의 입구에 연결되어 샘플을 보관하는 샘플 공급부를 포함하는 선택적 농축 장치. - 제11항에 있어서,
상기 샘플 공급부에 보관된 상기 샘플을 자체로 누르거나 기체를 공급하는 방식으로 상기 샘플에 압력을 제공하는 압력 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 장치. - 제11항에 있어서,
상기 선택적 농축 필터는 상기 샘플의 일부 성분이 상기 선택적 투과막과 상기 다공막을 지나는 이동 경로를 형성하며,
상기 압력에 의해 상기 샘플의 일부 성분이 상기 샘플 공급부에서 상기 입구로 이동하고 상기 입구에서 상기 선택적 농축 필터로 이동하고, 상기 선택적 농축 필터에서 상기 출구로 이동하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 장치. - 제11항에 있어서,
상기 농축 필터 홀더는 상기 입구에 갖는 제1 홀더 및 상기 출구에 갖는 제2 홀더를 포함하며,
상기 농축 필터 홀더는 상기 제1 홀더와 상기 제2 홀더를 통해 상호 체결 가능한 구조를 형성하거나 별도의 홀더 체결부를 포함하고, 상기 제1 홀더와 상기 제2 홀더 사이에 상기 선택적 농축 필터를 위치시키는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 장치. - 제11항에 있어서,
상기 농축 필터 홀더는 상기 제1 홀더와 상기 제2 홀더 사이에 상기 선택적 농축 필터를 수밀시키는 고정부 및 상기 선택적 농축 필터를 상기 압력에 대해 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 장치. - 제12항에 있어서,
상기 압력 제공부에 연결되어 상기 압력 제공부가 제공하는 상기 압력의 범위를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 장치. - 제16항에 있어서,
상기 샘플은 대상 물질 및 고정 분리 물질을 포함하며,
상기 제어부는 (i) 상기 대상 물질의 크기에 관한 제1 속성, (ii) 대상 물질이 띄는 양전하 또는 음전하에 관한 제2 속성, (iii) 대상 물질이 갖는 소수성 또는 친수성에 관한 제3 속성을 기록한 속성-농축 데이터 테이블을 저장하며, 상기 속성-농축 데이터 테이블을 기반으로 상기 제1 속성, 상기 제2 속성, 상기 제3 속성, 또는 이들의 조합을 이용하여 상기 대상 물질의 농축 여부를 조절하도록 상기 압력 제공부를 제어하는 명령을 전송하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 장치. - 제16항에 있어서,
상기 샘플은 대상 물질, 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함하며,
상기 제어부는 기준 압력에 따라 구분된 제1 압력 구간 또는 제2 압력 구간을 기록한 압력-투과 데이터 테이블을 저장하며, 상기 압력-투과 데이터 테이블을 기반으로 상기 제1 압력 구간 또는 상기 제2 압력 구간에서 상기 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절하도록 상기 압력 제공부를 제어하는 명령을 전송하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 장치. - 제16항에 있어서,
상기 제어부에 연결되어 상기 샘플 공급부에 보관된 상기 샘플에 포함된 버퍼 용액에 이온을 첨가하여 수소 이온 농도(pH)를 조절하는 pH 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 장치. - 제19항에 있어서,
상기 샘플은 버퍼 용액, 대상 물질, 고정 분리 물질, 및 동적 분리 물질을 포함하며,
상기 제어부는 기준 수소 이온 농도에 따라 구분된 제1 수소 이온 농도 구간 또는 제2 수소 이온 농도 구간을 기록한 pH-투과 데이터 테이블을 저장하며, 상기 pH-투과 데이터 테이블을 기반으로 상기 제1 수소 이온 농도 구간 또는 상기 제2 수소 이온 농도 구간에서 상기 동적 분리 물질의 투과 정도를 조절하도록 상기 pH 조절부를 제어하는 명령을 전송하는 것을 특징으로 하는 선택적 농축 장치.
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