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Introduction, Rapid and highly sensitive pathogen detection by real-time…

- - - - 많이 사용되고 있는 RT-PCR, qPCR이 형광을 주로 사용해서 검출을 하게 되는데 이때 형광의 측정을 위해서 사용되는 광학장비 때문에 소형화 및 가격에 불리함이 있어 POCT 기기를 만드는데 불리한 걸 설명
    - - 본 논문에서는 Impedance측정이 가능한 일회용 Biochip에서 등온 증폭법(Loop mediated Isothermal Amplification; LAMP)을 사용하여 유전자 검출을 할 수 있는 칩과 시스템을 제안한다.
        
        연구의 최종 목표인 Biochip과 Impedance측정 LAMP증폭을 사용한 POCT 기기를 제안
      - 제안 이유
        
        PCR의 경우에는 92°C~95°C의 변성 과정과 50°C~65°C의 결합 과정 70°C~74°C의 신장 과정을 거치는 사이클을 통해서 증폭이 이루어 진다. 이 과정에서 히터와 팬을 사용한다. 그러나 LAMP는 62°C~65°C의 온도에서 등온으로 증폭하기 때문에, 추가적인 온도 제어가 필요하지 않아서 냉각기(fan)와 같은 구조물이 필요 없어 소형화에 유리하다[5, 6].
        
        Impedance를 이용한 방법은 이미 광범위한 의료 및 생명 공학 분야에서 많은 연구와 활용이 진행되고 있다. 이는 피부 수분 평가 및 암 조직 구별, 심장 및 폐 기능 평가, 조직 허혈 검출 등의 분야뿐 아니라 의료 수술 기기에 합쳐지는 등의 발전을 이루고 있으며, DNA, RNA 등의 생체 시료의 증폭의 유무를 확인하는 방법으로도 사용이 가능하다[7-9].
        
        PCR의 열순환 과정에 비해 LAMP가 간단하고 냉각을 위한 팬이 들어 가지 않으므로 소형화에 유리하다는 점과 Impedance를 사용하면 소형화가 가능하다는 점을 설명, 이미 Impedance를 의료나 검출분야에 사용한다는 것을 근거로 신빙성을 높임
        
        본 논문에서 제안하는 Biochip은 Impedance측정을 위해 Flexible PCB(Printed Circuit Board)에 전극을 포함하여 샘플의 Impedance측정이 가능하도록 설계되었다. 또한, heater를 포함하므로 샘플의 증폭도 가능하다. 칩은 측정 시스템과 연결되어 실시간으로 Impedance의 변화를 확인할 수 있다.
        
        이 논문에서 제안 하고자 하는 Biochip과 이를 통해서 확인하고자 하는 것을 설명
        
        목적
        
        제안하는 시스템은 증폭 과정을 구동할 수 시스템과 Impedance 측정시스템으로 구성되어 있다. 구동 시스템은 샘플을 등온으로 증폭할 수 있도록 온도제어를 하도록 되어 있고, Impedance 측정 시스템은 Biochip의 전극에서 측정된 샘플의 Impedance 값을 실시간으로 측정할 수 있도록 했다.
        
        시스템의 구성 상황과 주요 사용하는 기능(온도조절, Impedance 측정, Biochip) 설명
        
        Biochip은 Impedance측정을 할 수 있는 전극이 포함되어 있는데, 전극의 성능을 평가하기 위해서 3종류의 전극 소재 (금, 주석, 흰색 실크에 2mm 직경의 주석 전극 포함)를 사용하여 샘플의 변화를 측정하여 가장 최적의 소재를 찾고자 한다.
        
        논문 실험 요약
        
        본 논문에서는 3단계로 Biochip을 사용하여 Impedance 측정 실험을 진행하고자 한다. 먼저, 3종류의 다른 전극으로 구성된 칩으로 서로 다른 농도의 5종류의 식염수를 주입하여 Impedance의 변화를 측정한다. 그 후에 농도가 다른 Lambda DNA를 이용해 Impedance의 변화를 확인 후, 최종적으로 LAMP 증폭을 통해서 실시간으로 Impedance의 변화를 측정 후 각 칩의 소재에 따른 차이를 확인하여 최적의 전극을 선정한다.
        
        실험 방법 및 목적을 설명
- - - - 전염병 검출 방법 중 "gold standard"으로 알려진 중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction; PCR)은 DNA 증폭을 형광 표지를 통해 검출하는데 널리 사용되고 있다. 현재 형광 기반의 실시간 중합효소 연쇄 반응(RT-PCR, qPCR) 기술은 높은 민감도의 정량 분석법을 사용하여 대형 병원이나 실험실에서 주로 활용되고 있다. 그러나 이 방식은 형광 측정을 위해 복잡한 광학 장비가 필요하기 때문에 비용이 높으며, 소형화하는 데 어려움이 있다[4].