일반기술

광지시형 전위차센서의 실리콘질화막 표면의 전처리 및생체활성 물질의 고정화방법

본 발명은 실리콘질화막(Si3N4)/산화규소(SiO2)/실리콘(Si) 구조를 가지는 광지시형 전위차센서(light addressablepotentiometric sensor)의 실리콘질화막의 표면 전처리 공정 기술을 개발하고 인지하려는 생체활성 물질을 고정화하는 기술에 관한 것이다. 실리콘질화막의 표면 전처리 공정은 고정화 하려는 생체물질을 최적의 표면농도를 가지며 높은 화학적 안정성 및 재현성을 제공하기 위한 표면 전처리 공정기술을 특징으로 하며 인지하려는 생체활성 물질을 고체표면에 고정화하기 위하여 자기조립 단분자막(SAM : self-assembled monolayer)제조법을 이용한 접속 인자층 제조법 개발과 고정화된 생체물질이 고유의 생물학적 활성을 유지하면서 특정생체물질에 대한 인지 기능을 극대화 할 수 있도록 활성 부위가 특정 생체물질에 효율적으로 노출될 수 있는 배향 선택적 표면고정화(site specific immobilization)기술을 제공함에 그 특징이 있다.본 발명은 생체활성 물질을 실리콘질화막에 우수한 재현성과 물리, 화학적으로 안정한 고정화를 이루기 위하여 황산/과산화수소, 혼합산으로 표면을 세척하고 이를 수산화나트륨 용액과 염산용액을 여러 번 반복하여 중화하여 표면에 하이드록실기를 표면에 형성한다. 그리고 다양한 접속 인자층을 제조하여 생체활성 물질이 선택적으로 배향된 고정화가 될 수 있는 과정을 포함한다.이하 발명을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.생체활성 물질을 고정화하기 전 고체표면을 세척하는 과정을 거치게 되고 이 과정을 통해 표면에 잔존하는 유기물이나 이물질을 제거한다. 에탄올과 삼차증류수로 세척한 기판을 110℃ 오븐에서 30분간 건조한 후 90℃ 피라나 용액(황산:과산화수소=7:3)에서 30분간 유지한다. 그리고 강산인 피라나 용액을 중화하기 위해 0.5M 수산화나트륨 수용액 30분, 0.1M염산 수용액에서 10분, 0.5 M 수산화나트륨 수용액에 10분간 차례로 처리한다. 0.1M 염산 수용액과 삼차증류수로 세척한 후 110℃ 오븐에 30분간 건조하여 질소가스로 충진된 글로브박스(glove box)에 보관하다. 이 과정을 통하여 고체 기판의 산화물이나 불순물을 제거하고 고체기판 표면에 하이드록시기가 형성된다. 산처리에서 주의할 점은 시간이 경과하거나 온도가 일정하지 않은 경우 실리콘질화막의 색이 회색으로 변화하며 이는 실리콘질화막 층이 완전히 부식되었음을 의미한다. 그러므로 온도와 시간을 일정하게 하는 것이 무엇보다도 중요하다. 이러한 표면은 피라나 용액 처리에 의해 고체 기질에 하이드록시기를 생성시킴으로써 이 하이드록시기와 반응을 할 수 있는 실란 화합물(aminopropyl-trimethoxysilane,APTMS)인 접속인자를 자기조립 단분자막방법으로 제조하였다. 이때 하이드록시기가 형성되었음을 고체표면 위에 물방울을 떨어뜨려 접촉각 측정을 하거나 시각적으로도 확인을 할 수가 있다. 표면에 하이드록시기가 형성되면 표면에 물의 퍼짐성이 증가하기 때문이다. 본 발명은 표면 전처리 과정뿐만 아니라 접속인자와 생체물질을 고정화하는 과정도 포함한다.접속 인자층의 제조 및 생체물질의 고정화는 이하 실시 예를 들어 구체적으로 논하고자 한다. 단 본 발명이 이들 실시 예에만 한정되는 것은 아니다.