DNA 압타머와 항체를 이용한 탄소나노튜브 3차원 구조체 기반의 암 항원 125 검출에 대한 연구

Abstract

이 논문에서, 3차원 네트워크 탄소나노튜브 구조체 표면의 생체분자 단계적 개질은 형광현미경, 전자현미경과 원자 힘 현미경을 통해 분석하였다. 정적 시스템 상에서, 항체와 DNA 압타머를 검출 분자로 이용하여 2차원과 3차원 네트워크 구조체 시스템의 암 항원 125 검출을 비교 하였다. 마이크로 유체칩에 3차원 네트워크 탄소나노튜브 구조체를 삽입하여 형광 분석을 통해 암 항원 125의 검출은 정적 시스템과 유체시스템을 형광 분석 결과를 비교하였다. 구조체 표면의 자가배열 단분자층 형성에 대한 최적화 실험을 3-aminopropylmethyldiethoxysilane (AEAPDES)을 활용하여 진행하였다. 2차원 기판에 개질 된 실란 단분자층의 두께는 1.1 (±0.1) nm, 표면 거칠기는 0.186 nm로 나타났다. 2 차원 구조체, 3차원 필라 구조체와 3차원 네트워크 탄소나노튜브 구조체를 형광분석 방법을 통해 비교하였다. 3차원 네트워크 탄소나노튜브 구조체는 3차원 필라 구조체에 비해 포획 항체가 포화 된 형광 지점에서 2.1 배 높은 형광 강도를 나타냈으며, 포획 항체의 최적의 농도는 10 μg/mL, 반응 시간은 3시간으로 고정하였다. 정적 시스템에서 3차원 네트워크 탄소나노튜브 구조체 기반의 암 항원 125의 검출의 경우 검출한계는 항체와 DNA 압타머가 유사하였으며, 대조군인 ELISA와 비슷한 수준의 10-11 g/mL에서 10-10 g/mL 검출 한계 범위를 나타냈다. 유체 시스템의 최적화 속도는 1 mL/hour 으로 고정화 하였다. 마이크로 유체 시스템에서 3 차원 네트워크 탄소나노튜브 구조체 기반의 암 항원 125의 검출 시간의 경우 정적 시스템에 비해 1/3 인 38분으로 감소 시키고, 검출 한계는 10-10 g/mL로 정적인 시스템의 검출한계를 유지하였다. 3차원 탄소나노튜브 네트워크는 계층적 형태의 구조물이고, 바이오 센서 플랫폼으로서 강점을 가지고 있다. 또한 3차원 네트워크 탄소나노튜브가 탑재된 마이크로 유체칩은 검출하고자 하는 물질이 높은 확률로 충돌함으로써 검출 시간을 감소 시킬 수 있었다.