KR20250090414A - Thermo-responsive multiple emulsion and method for amplifying nucleic acid using same - Google Patents
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Abstract
본 개시는 PCR 프라이머 및 프로브를 포함하는 유중수형 액적을 포함하는 내상; 및 수상인 외상을 포함하는 W/O/W(water-oil-water)형의 열반응성 에멀젼 조성물, 이를 포함하는 핵산 증폭 장치 및 핵산 증폭 방법에 관한 것으로, 본 개시는 핵산 검출 내지 진단에 필요한 프라이머 및/또는 프로브를 열반응성 다중 유화 에멀젼 조성물을 통해 전달함으로써, PCR 반응 전까지 프라이머 및/또는 프로브를 안정적으로 보관하고 있다가 PCR 반응이 시작될 때 방출할 수 있다. 이를 통해 PCR 반응전에 발생할 수 있는 비특이적 반응을 방지하고, 각 조성물을 타겟특이적으로 제조할 수 있으며, 검체로부터 추출한 핵산을 상기 조성물을 포함하는 반응 시약과 넣고 PCR를 수행하는 것만으로 다중진단을 구현할 수 있다. The present disclosure relates to a W/O/W (water-oil-water) type thermoreactive emulsion composition including an inner layer including water-in-oil droplets containing PCR primers and probes; and an outer layer including a water-in-oil droplet; a nucleic acid amplification device including the same; and a nucleic acid amplification method including the same. The present disclosure delivers primers and/or probes required for nucleic acid detection or diagnosis through a thermoreactive multiple emulsion composition, thereby stably storing the primers and/or probes until a PCR reaction and releasing them when the PCR reaction starts. This prevents nonspecific reactions that may occur before a PCR reaction, allows each composition to be manufactured target-specifically, and enables multiplex diagnosis to be implemented simply by adding nucleic acids extracted from a specimen to a reaction reagent including the composition and performing PCR.
Description
본 명세서에는 에멀젼을 사용한 핵산 증폭 장치 및 방법이 개시된다.Disclosed herein are a nucleic acid amplification device and method using an emulsion.
다중 진단에 있어서 진단의 신뢰성을 높이고 정밀한 진단을 위하여 중합효소 연쇄반응(Polymerase chain reaction, PCR)을 이용하여 많은 타겟 핵산을 한 채널에서 동시에 분석할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다. 그러나, 현재 기술은 형광의 파장대를 달리 하거나 핵산융해온도를 달리하여 한 반응에서 최대 10개 이하의 유전자만이 다중 진단이 가능한 실정이다. 이마저도 한 반응에서 여러 유전자 타겟 PCR을 수행할 경우, 비특이적 신호를 줄이기 위해 프라이머 설계에 높은 수준의 계산이 필요하여 사용이 제한된다. 이로 인해 새로이 출몰하는 감염병이나 변이의 경우 기존의 다중 진단 세트에 추가하기 보다는 독립된 형태의 시약으로 출시되고 있는데, 이 경우 다중 진단을 위해 한 시료로부터 여러 반응을 수행해야 하므로 진단 시행 가격이 비싸지고 진단 시간이 길어지게 된다는 단점이 있다. 예를 들어, 각 웰에 프라이머, 프로브를 비롯한 반응시약이 미리 로딩된 마이크로웰을 사용한 진단기술의 경우 마이크로웰 배열을 제작하기 위한 단가가 비싸며 각 웰에 시약을 미리 로딩하는 과정 또한 복잡하고, 또한 신변종 감염병이나 새로운 변이 발생시 웰 구성이 모두 바뀌어야 하므로 대처시간이 오래 걸린다. 각 챔버에서 다른 프라이머들이 반응하는 마이크로챔버를 사용한 진단기술의 경우에는 복잡한 밸브 조절이 구현된 마이크로 유체칩이 필요하여 작동 단가가 비싸다는 단점이 있다.In order to increase the reliability of diagnosis and achieve precise diagnosis in multiplex diagnosis, the development of technology that can simultaneously analyze many target nucleic acids in one channel using polymerase chain reaction (PCR) is required. However, the current technology only allows multiplex diagnosis of up to 10 genes in one reaction by changing the fluorescence wavelength or nucleic acid melting temperature. Even this is limited in use because a high level of calculation is required for primer design to reduce non-specific signals when performing multiple gene target PCR in one reaction. As a result, in the case of newly emerging infectious diseases or mutations, they are being released as independent reagents rather than being added to existing multiplex diagnosis sets. In this case, since multiple reactions must be performed from one sample for multiplex diagnosis, the cost of diagnosis is high and the diagnosis time is long, which is a disadvantage. For example, in the case of diagnostic technologies using microwells in which primers, probes, and other reagents are pre-loaded into each well, the unit cost for manufacturing the microwell array is expensive, and the process of pre-loading reagents into each well is also complicated. In addition, since the well configuration must all be changed when a new infectious disease variant or mutation occurs, it takes a long time to respond. In the case of diagnostic technologies using microchambers in which different primers react in each chamber, there is a disadvantage in that the operating cost is expensive because a microfluidic chip with complex valve control is required.
따라서, 보다 간단한 형태로 한 채널 내에서 여러 개의 반응기를 포함하여 복잡한 프라이머의 설계 없이도 다중 진단이 가능한 진단 기술의 개발이 필요하다.Therefore, there is a need to develop a diagnostic technology that enables multiplexed diagnosis without the design of complex primers, including multiple reactors within a single channel in a simpler form.
본 개시에서 해결하고자 하는 과제는 PCR 프라이머와 프로브의 보관 안정성과 정확도가 개선된 핵산 진단을 위한 조성물, 및 이를 포함하는 핵산 증폭 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved in the present disclosure is to provide a composition for nucleic acid diagnosis with improved storage stability and accuracy of PCR primers and probes, and a nucleic acid amplification device including the same.
본 개시에서 해결하고자 하는 과제는 보다 간단한 형태로 다중 진단이 가능한 핵산 증폭을 위한 조성물, 및 이를 포함하는 핵산 증폭 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved in the present disclosure is to provide a composition for nucleic acid amplification capable of multiplex diagnosis in a simpler form, and a nucleic acid amplification device including the same.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 일 실시예는 유중수(water-in-oil)형 액적(droplet)을 포함하는 내상; 및 To solve the above problems, one embodiment of the present disclosure comprises an inner layer including a water-in-oil type droplet; and
수상인 외상을 포함하는Including the award-winning trauma
W1/O/W2(water1-oil-water2)형의 에멀젼 조성물이며,It is an emulsion composition of the W1/O/W2 (water1-oil-water2) type.
상기 유중수형(W1/O) 액적은 PCR(polymerase chain reaction) 프라이머 및 프로브 중 하나 이상을 최내상인 수상(W1)에 포함하고,The above water-in-oil (W1/O) droplet contains at least one of a PCR (polymerase chain reaction) primer and probe in the inner phase, the water phase (W1), and
상기 에멀젼 조성물은 열반응성인, The above emulsion composition is heat-reactive,
다중유화 에멀젼 조성물을 제공한다.A multiple emulsion composition is provided.
또한, 본 개시의 일 실시예는 상기 다중유화 에멀젼 조성물; 및In addition, one embodiment of the present disclosure comprises the multi-emulsion emulsion composition; and
상기 다중유화 에멀젼 조성물이 배열되는 반응 챔버(chamber);A reaction chamber in which the above multi-emulsion emulsion composition is arranged;
를 포함하는 핵산 증폭장치를 제공한다.A nucleic acid amplification device including a .
또한, 본 개시의 일 실시예는 핵산 증폭 방법으로서, 상기 다중유화 에멀젼 조성물을 반응 챔버(chamber)에 주입하는 단계; 및In addition, one embodiment of the present disclosure is a method for amplifying a nucleic acid, comprising the steps of: injecting the multi-emulsion emulsion composition into a reaction chamber; and
상기 타겟 핵산을 중합효소 연쇄반응(PCR)시켜 타겟 핵산을 증폭시키는 단계;A step of amplifying the target nucleic acid by performing polymerase chain reaction (PCR) on the target nucleic acid;
를 포함하는 핵산 증폭 방법을 제공한다.A method for amplifying a nucleic acid comprising:
종래의 솔루션 PCR(solution PCR)의 경우 여러 종류의 타겟 핵산을 검출하고자 하는 경우 각각에 대한 프라이머와 프로브 핸들링을 통해 여러 번의 PCR을 통해 타겟을 검출해야 하므로 시간이 오래 걸리고 복잡한 단점이 있었지만, 본 개시에 따르면 각 조성물을 타겟특이적으로 제조할 수 있으며, 검체로부터 추출한 핵산을 상기 조성물을 포함하는 반응 시약과 넣고 한번의 PCR를 수행하는 것만으로 여러 종류의 타겟 핵산을 검출할 수 있으므로, 프라이머와 프로브 핸들링 이슈를 해결하여 동시에 다중 진단이 가능한 이점이 있다. 또한, 본 개시에 따르면 핵산 검출 내지 진단에 필요한 프라이머 및/또는 프로브를 열반응성 다중 유화 에멀젼 조성물을 통해 전달함으로써, PCR 반응 전까지 프라이머 및/또는 프로브를 안정적으로 보관하고 있다가 PCR 반응이 시작될 때 방출할 수 있으므로, PCR 반응전에 발생할 수 있는 비특이적 반응을 방지할 수 있다. 따라서, 본 개시는 신변종 바이러스나 새로운 변이가 발생시 타겟 핵산의 추가만으로 빠르게 대응하여 진단할 수 있다.In the case of conventional solution PCR, if several types of target nucleic acids are to be detected, multiple PCRs must be performed to detect the targets through primer and probe handling for each, which has the disadvantages of taking a long time and being complicated, but according to the present disclosure, each composition can be manufactured target-specifically, and several types of target nucleic acids can be detected by adding nucleic acids extracted from a specimen to a reaction reagent containing the composition and performing only one PCR, thereby resolving the primer and probe handling issue, thereby enabling simultaneous multiplex diagnosis. In addition, according to the present disclosure, primers and/or probes necessary for nucleic acid detection or diagnosis are delivered through a thermoreactive multiple emulsion composition, so that the primers and/or probes can be stably stored until the PCR reaction and released when the PCR reaction begins, thereby preventing nonspecific reactions that may occur before the PCR reaction. Therefore, the present disclosure can quickly respond to and diagnose a newly mutated virus or new mutation simply by adding target nucleic acids.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따라 유상의 액적(oil globule, O)내 수상(Water 1 droplet, W1)을 포함하는 유중수형 액적(W1/O)을 수상(Water 2 continuous phase, W2)인 외상에 포함하는 다중유화 제형의 에멀젼 조성물의 구조를 개략적으로 도시한 도이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 조성물의 다중유화제형을 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)으로 확인한 이미지이다.
도 2b는 본 개시의 일 실시예에 따른 조성물의 다중유화제형을 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)으로 확인한 이미지이다.
도 3은 PCR에서 본 개시의 일 실시예에 따른 조성물의 비특이적 증폭 산물의 발생 억제 효과를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예로서 상기 외상이 수화 젤인 조성물의 구조와 이를 사용하여 하나의 PCR 챔버에 복수 개의 수화 젤(A, B, C, D)을 배열하여 타겟 핵산(target gene)을 동시 검출하는 방법을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예로서 수화 젤 상태의 외상 내부에 유중수형 액적이 포함된 다중유화제형을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 확인한 이미지이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예로서 수화젤 제형의 다중유화 에멀젼 조성물의 입자 균일성을 확인하기 위하여, 각 수화젤 입자들의 형광 정도를 비교하여 나타낸 도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 조성물에 포함된 친유성 계면활성제의 함량에 따른 제형 안정도를 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 조성물에 포함된 친유성 계면활성제의 함량에 따른 유중수형 액적의 입도를 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 다중유화 에멀젼 조성물(W1/O/W2)의 계면활성제 농도에 따른 에멀젼 입자 크기 분포 및 에멀젼 입자의 균일성을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 다중유화 에멀젼 조성물(W1/O/W2)에서 유상에 포함되는 오일과 계면활성제의 종류에 따른 제형 안정성을 확인한 도이다.
도 11a는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 유중수형 에멀젼(W1/O)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 11b는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 유중수형 에멀젼(W1/O)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 11c는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 유중수형 에멀젼(W1/O)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 11d는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 유중수형 에멀젼(W1/O)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 11e는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 유중수형 에멀젼(W1/O)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 11f는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 유중수형 에멀젼(W1/O)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 11g는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 유중수형 에멀젼(W1/O)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 12a는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 12b는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 12c는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 12d는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 12e는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 12f는 본 개시의 일 실시예로서, 친유성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13a는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13b는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13c는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13d는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13e는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13f는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13g는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13h는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13i는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13j는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13k는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 13l는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제의 종류에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 녹는점(Tm)을 확인하여 나타낸 도이다.
도 14a는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 Tween20(0.25w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 14b는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 Tween20(0.25w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 14c는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 Tween20(0.25w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 14d는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 Tween20(0.25w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 14e는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 Tween20(0.25w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 14f는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 Tween20(0.25w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 15a는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 Tween85(0.09w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 15b는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 Tween85(0.09w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 15c는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 Tween85(0.09w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 16a는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 TritonX-100(0.1275w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 16b는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 TritonX-100(0.1275w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 16c는 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 TritonX-100(0.1275w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 17은 본 개시의 일 실시예로서, 친수성 계면활성제로 Tween80(0.25w/w%)를 사용한 경우 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물의 열 반응성을 확인하여 나타낸 도이다.
도 18은 본 개시의 일 실시예의 액상의 다중유화 에멀젼 조성물을 액상에 공급하여 액상의 RT-qPCR 을 진행하였을 때의 비특이적 반응 감소 효과를 확인한 결과(오른쪽)를 대조군(왼쪽)과 비교하여 나타낸 도이다.
도 19는 종래 기술에 따른 비교예 1의 RT-qPCR 효율을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 20은 본 개시의 일 실시예에 따른 실시예 3의 RT-qPCR 효율을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 21은 본 개시의 일 실시예에 따른 실시예 4의 RT-qPCR 효율을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 22는 본 개시의 일 실시예로서, 수화 젤 제형의 다중유화 조성물인 실시예의 2의 qPCR 효율을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 23은 본 개시의 일 실시예로서, 수화 젤 제형의 다중유화 조성물인 실시예의 2의 qPCR 효율을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 24는 본 개시의 일 실시예로서, 수화 젤 제형의 다중유화 조성물인 실시예의 2의 RT-qPCR 효율을 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 25는 시험예 9에서 대조군 NTC (No Template Control)의 RT-qPCR 결과를 나타낸 도이다.
도 26은 본 개시의 일 실시예에 따라 다중진단을 수행한 결과를 나타낸 도이다.
도 27은 본 개시의 일 실시예에 따라 다중진단을 수행한 결과를 나타낸 도이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the structure of an emulsion composition of a multiple emulsion formulation comprising water-in-oil droplets (W1/O) including water 1 droplets (W1) in oil globules (O) in a water 2 continuous phase (W2) according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 2a is an image showing a multi-emulsion formulation of a composition according to one embodiment of the present disclosure, taken using a transmission electron microscope (TEM).
FIG. 2b is an image showing a multi-emulsion formulation of a composition according to one embodiment of the present disclosure, taken using a transmission electron microscope (TEM).
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the effect of a composition according to one embodiment of the present disclosure on suppressing the generation of non-specific amplification products in PCR.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of a composition in which the trauma is a hydrogel and a method of arranging a plurality of hydrogels (A, B, C, D) in a single PCR chamber to simultaneously detect target nucleic acids (target genes) as an embodiment of the present disclosure.
FIG. 5 is an image of a multi-emulsion formulation containing water-in-oil droplets inside a hydrated gel state as an example of the present disclosure, confirmed by scanning electron microscope (SEM).
FIG. 6 is a diagram comparing the fluorescence levels of each hydrogel particle to confirm the particle uniformity of a multi-emulsion emulsion composition in the form of a hydrogel formulation as an example of the present disclosure.
FIG. 7 is a diagram showing the results of confirming the formulation stability according to the content of a lipophilic surfactant included in a composition according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 8 is a diagram showing the results of analyzing the particle size of water-in-oil droplets according to the content of a lipophilic surfactant included in a composition according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 9 is a diagram showing the results of confirming the emulsion particle size distribution and the uniformity of emulsion particles according to the surfactant concentration of a multi-emulsion emulsion composition (W1/O/W2) according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 10 is a diagram confirming the formulation stability according to the types of oil and surfactant included in the oil phase in a multi-emulsion emulsion composition (W1/O/W2) according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 11a is a diagram showing the melting point (Tm) of a water-in-oil emulsion (W1/O) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 11b is a diagram showing the melting point (Tm) of a water-in-oil emulsion (W1/O) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 11c is a diagram showing the melting point (Tm) of a water-in-oil emulsion (W1/O) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 11d is a diagram showing the melting point (Tm) of a water-in-oil emulsion (W1/O) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 11e is a diagram showing the melting point (Tm) of a water-in-oil emulsion (W1/O) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 11f is a diagram illustrating the melting point (Tm) of a water-in-oil emulsion (W1/O) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 11g is a diagram showing the melting point (Tm) of a water-in-oil emulsion (W1/O) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 12a is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 12b is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 12c is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 12d is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 12e is a diagram illustrating the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 12f is a diagram illustrating the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of lipophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13a is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13b is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13c is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13d is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13e is a diagram illustrating the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13f is a diagram illustrating the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13g is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13h is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13i is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13j is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13k is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 13l is a diagram showing the melting point (Tm) of an oil-in-water emulsion (O/W2) according to the type of hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 14a is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when Tween 20 (0.25 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 14b is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when Tween 20 (0.25 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 14c is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when Tween 20 (0.25 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 14d is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when Tween 20 (0.25 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 14e is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when Tween 20 (0.25 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 14f is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when Tween 20 (0.25 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 15a is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when Tween 85 (0.09 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 15b is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when Tween 85 (0.09 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 15c is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when Tween 85 (0.09 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 16a is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when TritonX-100 (0.1275 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 16b is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when TritonX-100 (0.1275 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 16c is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when TritonX-100 (0.1275 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
FIG. 17 is a diagram showing the thermal reactivity of a multiple emulsion composition according to the type of lipophilic surfactant when Tween80 (0.25 w/w%) is used as a hydrophilic surfactant as an example of the present disclosure.
Figure 18 is a diagram showing the results (right) of confirming the effect of reducing non-specific reactions when a liquid multi-emulsion emulsion composition of one embodiment of the present disclosure is supplied to a liquid phase and liquid RT-qPCR is performed, compared to the control group (left).
Figure 19 is a diagram showing the results of confirming the RT-qPCR efficiency of Comparative Example 1 according to the prior art.
Figure 20 is a diagram showing the results of confirming the RT-qPCR efficiency of Example 3 according to one embodiment of the present disclosure.
Figure 21 is a diagram showing the results of confirming the RT-qPCR efficiency of Example 4 according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 22 is a diagram showing the results of confirming the qPCR efficiency of Example 2, which is a multi-emulsion composition in the form of a hydrating gel, as an example of the present disclosure.
FIG. 23 is a diagram showing the results of confirming the qPCR efficiency of Example 2, which is a multi-emulsion composition in the form of a hydrating gel formulation, as an example of the present disclosure.
FIG. 24 is a diagram showing the results of confirming the RT-qPCR efficiency of Example 2, which is a multi-emulsion composition in the form of a hydrating gel, as an example of the present disclosure.
Figure 25 is a diagram showing the RT-qPCR results of the control group NTC (No Template Control) in Test Example 9.
FIG. 26 is a diagram showing the results of performing multiple diagnosis according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 27 is a diagram showing the results of performing multiple diagnosis according to one embodiment of the present disclosure.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings.
본문에 개시되어 있는 본 개시의 실시예들은 단지 설명을 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 개시의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들은 본 개시를 특정한 개시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. The embodiments of the present disclosure disclosed in the text are merely illustrative for the purpose of explanation, and the embodiments of the present disclosure may be implemented in various forms and should not be construed as limited to the embodiments described in the text. The present disclosure may have various modifications and may have various forms, and the embodiments are not intended to limit the present disclosure to a specific disclosure form, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present disclosure.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제되지 않는다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but do not exclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
본 개시의 일 실시예는 유중수(water-in-oil)형 액적(droplet)을 포함하는 내상; 및 수상인 외상을 포함하는 W1/O/W2(water1-oil-water2)형의 에멀젼 조성물을 제공한다. 이때, 상기 유중수형(W1/O) 액적은 PCR(polymerase chain reaction) 프라이머 및 프로브 중 하나 이상을 최내상인 수상(W1)에 포함하고, 상기 에멀젼 조성물은 열반응성을 갖는 것일 수 있다. One embodiment of the present disclosure provides an emulsion composition having a water1-oil-water2 (W1/O/W2) type, which includes an inner phase comprising water-in-oil type droplets; and an outer phase comprising an aqueous phase. In this case, the water-in-oil (W1/O) type droplets include at least one of a PCR (polymerase chain reaction) primer and probe in an inner phase, an aqueous phase (W1), and the emulsion composition may be thermoreactive.
본 개시에서 '열 반응성'은 온도가 상승함에 따라 계면활성제의 불안정성이 증가하여 유상이 분리되면서, 상기 조성물의 최내상인 수상(W1)이 유상(O) 밖으로 방출되고 상기 수상(W1)과 외상의 수상(W2)이 합일되어 수상(W1)에 포함된 PCR 프라이머 및/또는 프로브가 유중수형(W1/O) 액적 밖으로 방출되는 특성을 의미한다. 이와 같은 열 반응성이 나타나는 임계 온도, 즉 포함된 PCR 프라이머 및/또는 프로브의 방출 온도는 조성물에 포함된 계면활성제의 종류, 농도 및/또는 오일 종류에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 임계 온도는 55℃초과, 56℃이상, 57℃이상, 58℃이상, 59℃이상 또는 60℃이상일 수 있다. In the present disclosure, 'thermal reactivity' means a characteristic in which, as the temperature rises, the instability of a surfactant increases, so that the oil phases are separated, the innermost phase (W1) of the composition is released outside the oil phase (O), and the water phase (W1) and the outer phase (W2) are united so that the PCR primers and/or probes included in the water phase (W1) are released outside the water-in-oil (W1/O) droplets. The critical temperature at which such thermal reactivity appears, i.e., the release temperature of the included PCR primers and/or probes, can be controlled according to the type and concentration of the surfactant included in the composition and/or the type of oil. For example, the critical temperature can be higher than 55°C, higher than 56°C, higher than 57°C, higher than 58°C, higher than 59°C, or higher than 60°C.
첨부된 도 1은 본 개시의 예시적인 형태를 도시한 것이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 개시에 따른 조성물(Emulsion)은 유상의 액적(oil globule, O)내 수상(Water 1 droplet, W1)을 포함하는 유중수형 액적(W1/O)을 수상(Water 2 continuous phase, W2)인 외상에 포함하는 다중유화 제형의 에멀젼 조성물일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 조성물에 포함되는 유중수형 액적(W1/O)은 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이 1개이거나, 또는 여러 개일 수 있다. 구체적으로, 상기 액적의 개수는 1011개/μl 이하, 1010 개/μl 이하, 109 개/μl 이하, 108 개/μl 이하, 107 개/μl 이하, 106 개/μl 이하, 105 개/μl 이하, 104 개/μl 이하, 103 개/μl 이하, 102 개/μl 이하 또는 1011 개/μl 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서 상기 유중수형 액적(W1/O) 하나에 포함되는 수상(W1)의 개수는 1개 이거나, 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이 2개 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 수상(W1)의 개수는 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 7개 이상, 8개 이상, 9개 이상, 또는 10개 이상일 수 있으며, 50개 이하, 40 개 이하, 30 개 이하, 20 개 이하 또는 10 개 이하일 수 있다. 상기 조성물에 포함된 수상(W1)의 개수가 너무 적을 경우 반응에 참여하는 시약의 양이 너무 낮아 반응이 잘 일어나지 않을 수 있고, 상대적으로 유상의 양이 너무 많이 포함되어 반응에 따른 형광 신호의 저하를 야기할 수 있다.수상(W1)의 개수가 너무 많을 경우에는 상기 수상(W1)이 유상(O) 밖으로 방출되는 과정에서 반응 버퍼 조성을 변경시켜 반응효율을 떨어뜨릴 수 있고, 상대적으로 유상의 양이 너무 적어 제형 안정성이 저하될 수 있다.The attached Fig. 1 illustrates an exemplary form of the present disclosure. Referring to Fig. 1, a composition (Emulsion) according to the present disclosure may be an emulsion composition of a multiple emulsion formulation including water-in-oil droplets (W1/O) including water 1 droplets (W1) in oil globules (O) in an aqueous phase (Water 2 continuous phase, W2). In one embodiment, the water-in-oil droplets (W1/O) included in the composition may be one or multiple, as exemplarily illustrated in Fig. 1. Specifically, the number of the droplets may be 10 11 /μl or less, 10 10 /μl or less, 10 9 /μl or less, 10 8 /μl or less, 10 7 /μl or less, 10 6 /μl or less, 10 5 /μl or less, 10 4 /μl or less, 10 3 /μl or less, 10 2 /μl or less, or 10 11 /μl or less, but is not limited thereto. In one embodiment, the number of water phases (W1) included in one of the water-in-oil type droplets (W1/O) may be 1, or may be 2 or more as exemplarily illustrated in FIG. 1. Specifically, the number of the water phases (W1) may be 1 or more, 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, 6 or more, 7 or more, 8 or more, 9 or more, or 10 or more, and may be 50 or less, 40 or less, 30 or less, 20 or less, or 10 or less. If the number of the water phases (W1) included in the composition is too small, the amount of the reagent participating in the reaction may be too low, so that the reaction may not occur well, and the amount of the oil phase may be relatively too large, so that a decrease in the fluorescence signal according to the reaction may occur. If the number of the water phases (W1) is too large, the reaction efficiency may be reduced by changing the composition of the reaction buffer during the process in which the water phase (W1) is released out of the oil phase (O), and the amount of the oil phase may be relatively too small, so that the stability of the formulation may be reduced.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 일 실시예에 따른 조성물의 다중유화제형을 투과전자현미경(TEM)으로 확인한 이미지로, 최내상인 수상(W1)과 외상인 수상(W2)가 유상(O)의 오일 막에 의해 분리되어 있고 서로 안정하게 분산되어 있음을 확인할 수 있다.FIG. 2a and FIG. 2b are images of a multi-emulsion formulation of a composition according to one embodiment of the present disclosure, which are confirmed by a transmission electron microscope (TEM), and it can be confirmed that the innermost phase, the water phase (W1), and the outer phase, the water phase (W2), are separated by an oil film of the oil phase (O) and are stably dispersed in each other.
또한, 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 상기 외상의 수상(W2)은 상기 조성물은 최내상인 수상(W1)에 포함된 PCR 프라이머(PCR primer) 및/또는 프로브(Probe)외 PCR 반응에 필요한 구성성분을 포함할 수 있다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 PCR 프라이머, RNA를 DNA로 전환하는 역전사반응에 사용되는 RT 프라이머(RT primer), 프로브 등을 포함할 수 있다. 또는, 상기 수상(W2)은 상술된 PCR 반응에 필요한 구성성분을 포함하는 PCR 시약 혼합물(PCR reagent mixture)을 포함할 수 있다. In addition, as exemplarily illustrated in FIG. 1, in one embodiment, the wound (W2) may include components necessary for a PCR reaction other than the PCR primer and/or probe included in the innermost wound (W1). For example, as illustrated in FIG. 1, the wound may include a PCR primer, an RT primer used for reverse transcription reaction converting RNA into DNA, a probe, etc. Alternatively, the wound (W2) may include a PCR reagent mixture including components necessary for the PCR reaction described above.
도 3은 PCR에서 본 개시의 일 실시예에 따른 조성물의 작용을 설명하기 위하여 도시한 것이다. 구체적으로, 본 개시에 따르면 상기 조성물의 유중수형 액적(W1/O)(도 3의 emulsion)는 열반응성을 가짐으로써, 약 55℃ 이하에서 이루어지는 역전사(RT) 단계에서는 유중수형의 액적의 수상이 오일막 안에 포함되어 액적 형태를 유지할 수 있고, 약 95℃의 온도에서 이루어지는 qPCR 단계에서는 상기 액적의 불안정성이 높아지면서 유상(O)과 수상(W1)의 상분리가 일어나고 수상(W1) 및 외상의 수상(W2)가 합일되면서 상기 액적에 포함된 PCR 프라이머가 W1/O 액적 밖으로 방출(releasing)될 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 조성물은 PCR 프라이머를 액적 내부에 안전하게 보관하다가 PCR 프라이머가 필요한 단계에 맞춰 이를 방출시키므로, 역전사 단계에서 PCR 프라이머에 의한 비특이적 반응이 일어나지 않을 뿐만 아니라, PCR 단계에서의 비특이적 증폭 산물의 발생도 억제할 수 있어, RNA 검출 한계(LoD)가 개선되어 소량의 RNA까지 정량분석이 가능하다. 또한, 일 실시예로서 상기 유중수형 액적(W1/O)에 프로브를 포함하는 경우, 역전사 단계에서 프로브를 보관하고 프로브의 손상을 방지하여 이후 PCR 과정에서의 기능을 유지시킬 수 있어, 종래 온도감응성을 갖는 고상(solid phase)의 입자에 프로브가 포함시 라디칼 연쇄반응에 의해 리포터 및 ??처가 손상되어 가교 반응을 적용할 수가 없었던 문제를 해결할 수 있다. 프로브를 포함시키는 경우, 일 실시예로서 수화 젤 제형으로 경화시 발생하는 라디칼 연쇄반응에 의한 손상을 막아줘서 이후 PCR 과정에서 기능을 유지시킬 수 있다는 이점이 있다.FIG. 3 is a diagram illustrating an action of a composition according to an embodiment of the present disclosure in PCR. Specifically, according to the present disclosure, the water-in-oil type droplets (W1/O) (emulsion in FIG. 3) of the composition have thermoreactivity, so that in the reverse transcription (RT) step performed at about 55°C or lower, the water phase of the water-in-oil type droplets can be contained in an oil film to maintain the droplet shape, and in the qPCR step performed at a temperature of about 95°C, as the instability of the droplets increases, phase separation between the oil phase (O) and the water phase (W1) occurs, and as the water phase (W1) and the external water phase (W2) unite, the PCR primers contained in the droplets can be released out of the W1/O droplets. That is, since the composition according to one embodiment of the present disclosure safely stores the PCR primer inside the droplet and releases the PCR primer at a stage where the PCR primer is needed, not only does a non-specific reaction by the PCR primer not occur in the reverse transcription stage, but also the generation of non-specific amplification products in the PCR stage can be suppressed, so that the RNA detection limit (LoD) is improved, thereby enabling quantitative analysis of even a small amount of RNA. In addition, as an example, when a probe is included in the water-in-oil type droplet (W1/O), the probe can be stored in the reverse transcription stage and damage to the probe can be prevented, thereby maintaining its function in the subsequent PCR process, thereby solving the problem that, when a probe is included in a solid phase particle having conventional thermosensitivity, the reporter and target are damaged by the radical chain reaction, making it impossible to apply the cross-linking reaction. When a probe is included, as an example, there is an advantage in that damage caused by the radical chain reaction that occurs when curing as a hydrogel formulation can be prevented, thereby maintaining the function in the subsequent PCR process.
일 실시예로서 상기 PCR 프라이머 및 RT 프라이머는 각각 DNA, RNA, LNA 및 PNA 중 하나 이상의 핵산을 예로 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이때 상기 PCR 프라이머 및 RT 프라이머는 각각 10~100 염기, 보다 구체적으로 20~50 염기일 수 있으나, 각 프라이머의 서열종류와 서열길이는 타겟 핵산에 따라 제한없이 변형이 가능하다. As an example, the PCR primer and the RT primer may each be one or more nucleic acids selected from DNA, RNA, LNA, and PNA, but are not limited thereto. In this case, the PCR primer and the RT primer may each be 10 to 100 bases, more specifically 20 to 50 bases, but the sequence type and sequence length of each primer may be modified without limitation depending on the target nucleic acid.
일 실시예에서, 상기 프로브는 선택적 형광 프로브일 수 있다. 상기 형광 프로브는 타겟 핵산에 결합하여 형광 시그널을 제공하여 타겟 핵산을 실시간으로 검출할 수 있게 한다. 일 실시예로서 상기 타겟 핵산이 PCR 반응에 의해 증폭되면서 상기 형광강도도 함께 증가하게 되므로, 형광강도를 검출함으로써 증폭되는 타겟 핵산을 정량할 수 있다. 상기 형광 프로브는 타겟 핵산에 상보적으로 결합하여 형광성을 나타내는 것이면 종류에 한정되지 않고 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 선택적 형광 프로브는 택맨 프로브(TaqMan probe) 등을 포함할 수 있다. 일 실시예로서 상기 택맨 프로브(TaqMan probe)는 5'말단을 형광물질(FAM 등)로, 3'말단을 ??처(quencher) 물질(BHQ 등)로 수식한 핵산으로, 어닐링 단계(annealing step)에서 주형 DNA에 특이적으로 혼성화 결합하지만, 프로브상에 ??처(quencher)에 의해 형광 발생이 억제되고, 신장(Extension) 반응시에 Taq DNA 폴리머레이즈가 갖는 5'→엑소뉴클레아제(exonuclease) 활성으로 주형에 혼성화 결합한 택맨 프로브가 분해되어 형광색소가 프로브에서 유리됨으로서 ??처에 의한 억제가 해제되어 형광을 발현된다. 일 실시예로서 상기 프로브는 FRET 페어(fluorescence resonance energy transfer pair)로 ??처가 유니버셜(universal) ??처가 아닌, 이미션(emission) 파장대를 이동시켜 형광 검출이 안되도록 하는 방식도 포함할 수 있으며, FAM-TAMRA 페어를 예로 들 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유중수형 액적(W1/O)의 수상(W1)은 20 내지 90℃에서 고임계용해온도(Upper Critical Solution Temperature; UCST)를 갖는 물질을 포함할 수 있으며, 상온 안정성 및 PCR 반응성에 따라 다양한 물질이 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 수상(W1)은 아가로스(agarose), 젤라틴(gelatin), 콜라겐(collagen), LMPA(low melting point agarose) 및 PEG-aCD(Polyethylene glycol 및 alpha-cyclodextrin의 혼합물)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 수상(W1)은 임계 용해 온도가 80~90℃인 아가로스, 임계 용해 온도가 40~50℃인 젤라틴, 임계 용해 온도가 30~40℃인 콜라겐, 임계 용해 온도가 60~80℃인 LMPA, 20~90℃인 PEG-aCD 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment, the probe may be a selective fluorescent probe. The fluorescent probe binds to a target nucleic acid and provides a fluorescent signal, thereby enabling the detection of the target nucleic acid in real time. In one embodiment, since the target nucleic acid is amplified by a PCR reaction and the fluorescent intensity also increases, the amplified target nucleic acid can be quantified by detecting the fluorescent intensity. The fluorescent probe may be used without limitation in type as long as it complementarily binds to the target nucleic acid and exhibits fluorescent properties. For example, the selective fluorescent probe may include a TaqMan probe, etc. As an example, the TaqMan probe is a nucleic acid modified with a fluorescent substance (such as FAM) at the 5' end and a quencher substance (such as BHQ) at the 3' end. It specifically hybridizes and binds to template DNA in the annealing step, but fluorescence generation is suppressed by the quencher on the probe, and during the extension reaction, the Taq DNA polymerase has 5'→ exonuclease activity decomposes the TaqMan probe that hybridizes and binds to the template, releasing the fluorescent dye from the probe, thereby releasing the inhibition by the quencher and exhibiting fluorescence. As an example, the probe may include a method in which the quencher is not a universal quencher in a FRET pair (fluorescence resonance energy transfer pair) but shifts the emission wavelength so that fluorescence detection is not performed. An example of this is the FAM-TAMRA pair. In one embodiment, the water phase (W1) of the water-in-oil type droplet (W1/O) can include a material having an upper critical solution temperature (UCST) of 20 to 90°C, and various materials can be selected depending on room temperature stability and PCR reactivity. Specifically, the water phase (W1) can include at least one selected from the group consisting of agarose, gelatin, collagen, low melting point agarose (LMPA), and PEG-aCD (a mixture of polyethylene glycol and alpha-cyclodextrin). More specifically, the water phase (W1) can include, but is not limited to, agarose having a critical melting temperature of 80 to 90°C, gelatin having a critical melting temperature of 40 to 50°C, collagen having a critical melting temperature of 30 to 40°C, LMPA having a critical melting temperature of 60 to 80°C, PEG-aCD having a critical melting temperature of 20 to 90°C.
일 실시예에서, 상기 유중수형 액적(W1/O)의 유상(O)에 포함되는 오일의 종류는 제한되지 않으나, 구체적으로, 하이드로플루오로에테르(HFE) 오일, 미네랄 오일, 실리콘 오일 및 이소프로필 팔미테이트 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 실리콘 오일은 디메치콘, 사이클로메치콘, 폴리디메틸실록산, 메틸페닐폴리실록산, 메틸사이클로폴리실록산, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 데카메틸사이클로펜타실록산, 도데카메틸사이클로헥사실록산, 테트라데카메틸헥사실록산 및 옥타메틸트리실록산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. In one embodiment, the type of oil included in the oil phase (O) of the water-in-oil type droplet (W1/O) is not limited, but specifically, at least one selected from the group consisting of hydrofluoroether (HFE) oil, mineral oil, silicone oil, and isopropyl palmitate oil may be included. For example, the silicone oil may be at least one selected from the group consisting of dimethicone, cyclomethicone, polydimethylsiloxane, methylphenylpolysiloxane, methylcyclopolysiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, dodecamethylcyclohexasiloxane, tetradecamethylhexasiloxane, and octamethyltrisiloxane.
일 실시예에서, 상기 유중수형 액적(W1/O)의 평균 직경은 100 nm 내지 10 μm일 수 있다. 구체적으로, 상기 평균 직경은 100 nm 이상, 150 nm 이상, 200 nm 이상, 250 nm 이상, 300 nm 이상, 450 nm 이상, 500 nm 이상일 수 있으며, 10 μm 이하, 1 μm 이하, 950 nm 이하, 900 nm 이하, 850 nm 이하, 800 nm 이하, 750 nm 이하, 700 nm 이하, 650 nm 이하, 600 nm 이하, 550 nm 이하, 500 nm 이하, 450 nm 이하, 400 nm 이하, 350 nm 이하, 300 nm 이하, 250 nm 이하 또는 200 nm 이하일 수 있다. 여기서, 상기 평균 직경은 조성물내 포함된 90% 이상, 91% 이상, 92% 이상, 93% 이상, 94% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상 또는 99% 이상의 유중수형 액적을 대상으로 각 액적 입자의 최대 직경값의 평균을 계산한 것일 수 있다. 상기 유중수형 액적(W1/O)의 평균 직경이 너무 작을 경우, 수화 젤 제형으로 제조시 제형내 액적의 포획(trapping)이 잘 되지 않을 수 있으며, 너무 클 경우에는 수화 젤 구조체의 불안정성을 야기할 수 있다.In one embodiment, the average diameter of the water-in-oil type droplets (W1/O) can be from 100 nm to 10 μm. Specifically, the average diameter can be 100 nm or more, 150 nm or more, 200 nm or more, 250 nm or more, 300 nm or more, 450 nm or more, 500 nm or more, and 10 μm or less, 1 μm or less, 950 nm or less, 900 nm or less, 850 nm or less, 800 nm or less, 750 nm or less, 700 nm or less, 650 nm or less, 600 nm or less, 550 nm or less, 500 nm or less, 450 nm or less, 400 nm or less, 350 nm or less, 300 nm or less, 250 nm or less, or 200 nm or less. Here, the average diameter may be calculated as the average of the maximum diameters of each droplet particle among water-in-oil droplets comprising 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more of the water-in-oil droplets contained in the composition. If the average diameter of the water-in-oil droplets (W1/O) is too small, the trapping of the droplets in the formulation may not be performed well when manufactured as a hydrogel formulation, and if it is too large, it may cause instability of the hydrogel structure.
일 실시예에서, 상기 유중수형 액적(W1/O)의 유상(O)은 친유성 계면활성제를 포함하고, 상기 외상의 수상(W2)은 친수성 계면활성제를 포함할 수 있으며, 이들 계면활성제의 종류, 농도에 따라 상기 유중수형 액적에 포함된 PCR 프라이머 및/또는 프로브의 방출온도 및 방출효율이 조절될 수 있다. In one embodiment, the oil phase (O) of the water-in-oil type droplet (W1/O) may include a lipophilic surfactant, and the water phase (W2) of the outer layer may include a hydrophilic surfactant, and the release temperature and release efficiency of PCR primers and/or probes included in the water-in-oil type droplet may be controlled depending on the type and concentration of these surfactants.
구체적으로, 상기 친유성 계면활성제는 플루오로계 계면활성제를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는 플루오로계 음이온 계면활성제 또는 플루오로계 비이온 계면활성제를 포함할 수 있다. 상기 플루오로계 음이온 계면활성제는 폴리헥사플루오로프로필렌 옥사이드(poly(hexafluoropropylene oxide)), PFDA(Perfluorodecanoic acid), PFDoA(Perfluorododecanoic acid) 등을 예로 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 폴리헥사플루오로프로필렌 옥사이드는 보다 구체적으로 Krytox 157FS-L, Krytox 157FS-M, Krytox 157FS-H일 수 있다. 상기 플루오로계 비이온 계면활성제는 랜(Ran) 계면활성제, 피코서프 (Picosurf), 플루오서프(Fluosurf) 등을 예로 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 상기 유중수형 액적은 유상에 하이드로플루오로에테르 오일을 포함하고, 상기 친유성 계면활성제로 플루오로계 계면활성제를 포함할 수 있다. Specifically, the lipophilic surfactant may include a fluoro-based surfactant, and more specifically, may include a fluoro-based anionic surfactant or a fluoro-based nonionic surfactant. Examples of the fluoro-based anionic surfactant include, but are not limited to, poly(hexafluoropropylene oxide) (poly(hexafluoropropylene oxide)), perfluorodecanoic acid (PFDA), perfluorododecanoic acid (PFDoA), and the like. More specifically, the polyhexafluoropropylene oxide may be Krytox 157FS-L, Krytox 157FS-M, and Krytox 157FS-H. Examples of the fluoro-based nonionic surfactant include, but are not limited to, Ran surfactant, Picosurf, and Fluosurf. In one embodiment, the water-in-oil type droplets may include hydrofluoroether oil in the oil phase and a fluorosurfactant as the lipophilic surfactant.
또는, 일 실시예에서 상기 친유성 계면활성제는 실리콘계 비이온 계면활성제를 포함할 수 있다. 상기 실리콘계 비이온 계면활성제는 제한되지 않으나, 예를 들어, Abil EM90를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유중수형 액적은 유상에 미네랄 오일, 실리콘 오일 및 이소프로필 팔미테이트 오일 중 1종 이상을 포함하고, 상기 친유성 계면활성제로 실리콘계 비이온 계면활성제를 포함할 수 있다. Alternatively, in one embodiment, the lipophilic surfactant can include a silicone-based nonionic surfactant. The silicone-based nonionic surfactant can include, but is not limited to, Abil EM90, for example. In one embodiment, the water-in-oil droplet can include at least one of mineral oil, silicone oil, and isopropyl palmitate oil in the oil phase, and the lipophilic surfactant can include a silicone-based nonionic surfactant.
구체적으로, 상기 친수성 계면활성제는 HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)가 8 내지 20인 계면활성제일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 친수성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄계 계면활성제일 수 있으며, 예를 들어, Tween 20, Tween 80, Tween 85, Triton X 100, Brij S10, PEG 400 모노라우레이트 및 Pluronic F127 중 1종 이상일 수 있다.Specifically, the hydrophilic surfactant may be a surfactant having an HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) of 8 to 20. More specifically, the hydrophilic surfactant may be a polyoxyethylene sorbitan-based surfactant, and may be, for example, at least one of Tween 20, Tween 80, Tween 85, Triton X 100, Brij S10, PEG 400 monolaurate, and Pluronic F127.
일 실시예로서, 상기 외상의 수상(W2)은 상기 친수성 계면활성제를 포함하는 물 또는 물 베이스의 염 수용액일 수 있다. 구체적으로, 상기 수상(W2)은 PBS(phosphate-buffered saline)을 포함할 수 있다. As an example, the aqueous phase (W2) of the trauma may be a water or water-based salt solution containing the hydrophilic surfactant. Specifically, the aqueous phase (W2) may contain phosphate-buffered saline (PBS).
다른 일 실시예로서, 상기 외상(W2)은 수화 젤일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 수화 젤은 공극(pore)을 포함하는 다공성 구조일 수 있으며, 상기 유중수형 액적은 상기 수화 젤의 공극 내 위치하는 것일 수 있다. 일 실시예로서 상기 다공성 구조의 공극율은 수화 젤 입자 총 부피에 대하여 10부피% 내지 80부피%, 보다 구체적으로 20 부피% 내지 70부피%일 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우 다공성이 떨어지거나 수화 젤 입자의 구조적 안정도가 불안정하여 PCR 반응에 불리할 수 있다. 도 4는 상기 외상이 수화 젤인 조성물의 구조를 개략적으로 나타낸 도이며, 도 5는 일 실시예에 따른 상기 외상이 수화 젤인 조성물의 주사전자현미경(SEM)으로 확인한 이미지를 나타낸 도이다. 일 실시예로서, 외상이 상기와 같이 수화 젤의 형태일 경우, 유중수형 액적(W1/O)은 상기 젤의 내부에 물리적으로 고정되어 있을 수 있다. In another embodiment, the outer surface (W2) may be a hydrogel. More specifically, the hydrogel may be a porous structure including pores, and the water-in-oil type droplets may be positioned within the pores of the hydrogel. In one embodiment, the porosity of the porous structure may be 10% to 80% by volume, more specifically 20% to 70% by volume, based on the total volume of the hydrogel particles. If it is out of the above range, the porosity may be reduced or the structural stability of the hydrogel particles may be unstable, which may be detrimental to the PCR reaction. FIG. 4 is a diagram schematically showing the structure of a composition in which the outer surface is a hydrogel, and FIG. 5 is a diagram showing an image confirmed by a scanning electron microscope (SEM) of a composition in which the outer surface is a hydrogel according to one embodiment. In one embodiment, when the outer surface is in the form of a hydrogel as described above, the water-in-oil type droplets (W1/O) may be physically fixed inside the gel.
일 실시예로서, 상기와 같이 외상(W2)이 수화 젤인 경우, W1/O/W2 입자의 평균 직경은 10 μm 내지 10 mm일 수 있다. 구체적으로, 상기 평균 직경은 10 μm 이상, 100 μm 이상, 200 μm 이상, 300 μm 이상, 400 μm 이상, 500 μm 이상, 600 μm 이상, 700 μm 이상, 800 μm 이상, 900 μm 이상, 1000 μm 이상, 2000 μm 이상, 3000 μm 이상, 4000 μm 이상, 5000 μm 이상, 6000 μm 이상, 7000 μm 이상, 8000 μm 이상 또는 9000 μm 이상 일 수 있으며, 10000 μm 이하, 9000 μm 이하, 8000 μm 이하, 7000 μm 이하, 6000 μm 이하, 5000 μm 이하, 4000 μm 이하, 3000 μm 이하, 2000 μm 이하, 1000 μm 이하, 900 μm 이하, 800 μm 이하, 700 μm 이하, 600 μm 이하, 500 μm 이하, 400 μm 이하, 300 μm 이하, 200 μm 이하 또는 100 μm 이하일 수 있다. 여기서, 상기 평균 직경은 전체 W1/O/W2 입자의 90% 이상, 91% 이상, 92% 이상, 93% 이상, 94% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상 또는 99% 이상을 대상으로 각 입자의 최대 직경값의 평균값을 계산한 것일 수 있다.As an example, when the trauma (W2) is a hydrated gel as described above, the average diameter of the W1/O/W2 particles may be 10 μm to 10 mm. Specifically, the average diameter may be 10 μm or more, 100 μm or more, 200 μm or more, 300 μm or more, 400 μm or more, 500 μm or more, 600 μm or more, 700 μm or more, 800 μm or more, 900 μm or more, 1000 μm or more, 2000 μm or more, 3000 μm or more, 4000 μm or more, 5000 μm or more, 6000 μm or more, 7000 μm or more, 8000 μm or more or 9000 μm or more, and 10000 μm or less, 9000 μm or less, 8000 μm or less, 7000 μm or less, 6000 μm or less, 5000 μm or less, 4000 μm or less, 3000 μm or less, It may be 2000 μm or less, 1000 μm or less, 900 μm or less, 800 μm or less, 700 μm or less, 600 μm or less, 500 μm or less, 400 μm or less, 300 μm or less, 200 μm or less, or 100 μm or less. Here, the average diameter may be the average value of the maximum diameter value of each particle calculated from 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more of the total W1/O/W2 particles.
일 실시예로서, 상기 수화 젤의 재료는 고형화가 가능한 폴리머(pre-polymer)라면 제한없이 사용할 수 있으며, 구체적으로 폴리에틸렌 글리콜-디아크릴레이트(Polyethylene Glycol-Diacrylate, PEG-DA), 폴리아크릴아마이드(Polyacrylamide, PAAm), 아가로스, 젤라틴(gelatin) 및 콜라겐(collagen)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 친수성 폴리머를 포함할 수 있다. As an example, the material of the hydrogel may be any polymer (pre-polymer) capable of solidification, and specifically may include at least one hydrophilic polymer selected from the group consisting of polyethylene glycol-diacrylate (PEG-DA), polyacrylamide (PAAm), agarose, gelatin, and collagen.
일 실시예로서 상기 외상의 수상은 타겟 핵산 프라이머 정보를 제공하는 인코더(encoder) 및 증폭되는 핵산의 정량적 정보를 제공하는 형광표식인자 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 인코더는 색이나 모양 등으로 각 다공성 구조체내의 PCR 프라이머가 무엇인지를 구분짓는 물질을 의미하며, 예를 들어 여러 색깔의 형광을 내는 염료(dye), 양자점이나 특정 모양을 지닌 금속, 플라스틱, 유리, 실리콘 등을 사용할 수 있다. 또는, 상기 외상이 수화 젤인 경우 인코더를 사용하지 않고, 수화 젤 입자 자체의 크기나 형태를 변화시키거나 수화 젤 입자의 표면에 특정 표식을 함으로써 각 수화 젤 입자 내의 PCR 프라이머를 구분할 수 있다. 또는 각 수화 젤 입자의 어레이 내 위치를 특정함으로써 각 수화 젤 입자 내의 PCR 프라이머를 구분할 수 있다.As an example, the above-described trauma may further include at least one of an encoder that provides target nucleic acid primer information and a fluorescent marker that provides quantitative information on the amplified nucleic acid. The encoder refers to a material that distinguishes what the PCR primer is in each porous structure by color or shape, and for example, a dye that fluoresces in various colors, a quantum dot, or a metal, plastic, glass, silicon, etc. having a specific shape can be used. Alternatively, when the trauma is a hydrogel, the PCR primer in each hydrogel particle can be distinguished by changing the size or shape of the hydrogel particle itself or by forming a specific mark on the surface of the hydrogel particle without using an encoder. Alternatively, the PCR primer in each hydrogel particle can be distinguished by specifying the position of each hydrogel particle within the array.
종래의 솔루션 PCR(solution PCR)의 경우 여러 종류의 타겟 핵산을 검출하고자 하는 경우 각각에 대한 프라이머와 프로브 핸들링을 통해 여러 번의 PCR을 통해 타겟을 검출해야 하므로 시간이 오래걸리고 복잡한 단점이 있었지만, 본 개시에 따르면 한번의 PCR을 통해 여러 종류의 타겟 핵산을 검출할 수 있으므로, 프라이머와 프로브 핸들링 이슈를 해결하여 동시에 다중 진단이 가능하다.In the case of conventional solution PCR, if several types of target nucleic acids are to be detected, multiple PCRs must be performed to detect the targets through primer and probe handling for each, which has the disadvantage of being time-consuming and complicated. However, according to the present disclosure, since several types of target nucleic acids can be detected through a single PCR, the primer and probe handling issue is resolved, enabling simultaneous multiplex diagnosis.
본 개시의 일 실시예는 상기 다중유화 에멀젼 조성물; 및 상기 다중유화 에멀젼 조성물이 배열되는 반응 챔버(chamber);를 포함하는 핵산 증폭장치를 제공할 수 있다. 일 실시예로서 상기 핵산 증폭장치는 서로 다른 타겟 핵산에 대한 프라이머를 각각 포함하는 복수 개의 다중유화 에멀젼 조성물을 포함할 수 있다. One embodiment of the present disclosure can provide a nucleic acid amplification device including the multi-emulsion emulsion composition; and a reaction chamber in which the multi-emulsion emulsion composition is arranged. In one embodiment, the nucleic acid amplification device can include a plurality of multi-emulsion emulsion compositions, each of which includes a primer for a different target nucleic acid.
일 실시예로서, 상기 장치는 반응 챔버(chamber)를 더 포함할 수 있으며, 상기 반응 챔버는 상기 조성물이 배열되는 어레이(array) 또는 튜브(tube)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 어레이(array)의 재질은 유리, 플라스틱, 폴리머, 실리콘 등 핵산증폭반응의 온도 조건을 적용할 수 있다면 물질 종류에 제한되지 않는다.As an example, the device may further include a reaction chamber, and the reaction chamber may include an array or tube in which the composition is arranged. The material of the array according to an example is not limited to a type of material, such as glass, plastic, polymer, or silicon, as long as it can apply the temperature conditions of the nucleic acid amplification reaction.
또한, 본 개시의 일 실시예는 하나 이상의 상기 다중유화 에멀젼 조성물을 반응 챔버(chamber)에 주입하는 단계; 및 타겟 핵산을 중합효소 연쇄반응(PCR)시켜 타겟 핵산을 증폭시키는 단계를 포함하는 핵산 증폭 방법을 제공할 수 있다. In addition, one embodiment of the present disclosure can provide a nucleic acid amplification method including a step of injecting one or more of the above multi-emulsion emulsion compositions into a reaction chamber; and a step of amplifying the target nucleic acid by polymerase chain reaction (PCR).
일 실시예로서 상기 타겟 핵산을 증폭시키는 단계는 PCR 중 변성단계에서 다중유화(W1/O/W2) 에멀젼 조성물의 계면을 구성하는 계면활성제의 불안정화로 내수상(W1)이 외수상(W2)으로 방출되어 내부에 포함된 PCR 프라이머가 상기 액적 밖으로 방출되는 것을 포함할 수 있다.As one example, the step of amplifying the target nucleic acid may include destabilizing a surfactant forming the interface of a multiple emulsion (W1/O/W2) composition during a denaturation step in PCR, thereby releasing the inner phase (W1) into the outer phase (W2), thereby releasing the PCR primer contained therein out of the droplet.
일 실시예로서 상기 하나 이상의 다중유화 에멀젼 조성물은 서로 다른 타겟 핵산에 대한 PCR 프라이머를 각각 포함할 수 있다. As one embodiment, the one or more multi-emulsion emulsion compositions may each contain PCR primers for different target nucleic acids.
일 실시예로서, 상기 방법은 다중유화 에멀젼 조성물을 PCR 단계 이전에 하나 이상의 타겟(target) 핵산을 포함하는 용액을 상기 챔버에 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 타겟 핵산을 포함하는 용액은 3'-locked nucleic acid primer와 같은 LNA(Locked nucleic acid)를 포함하는 프라이머, Taq 폴리머라제 등을 더 포함할 수 있다. As one embodiment, the method may further comprise a step of injecting a solution containing one or more target nucleic acids into the chamber prior to the PCR step of the multi-emulsion emulsion composition. In one embodiment, the solution containing the target nucleic acids may further comprise a primer containing a locked nucleic acid (LNA), such as a 3'-locked nucleic acid primer, Taq polymerase, and the like.
일 실시예로서 상기 반응 챔버는 상기 조성물이 배열되는 어레이(array) 또는 튜브(tube)를 포함할 수 있다.As an example, the reaction chamber may include an array or tube in which the composition is arranged.
일 실시예로서 상기 방법은 상기 다중유화 에멀젼 조성물 내에서 중합되는 핵산을 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다른 일 실시예로서, 상기 방법은 상기 중합효소 연쇄반응시키는 단계와 동시에 중합되는 상기 하나 이상의 각 조성물 내에서 중합되는 핵산을 실시간으로 정량적 분석하는 단계를 더 포함하여, 상기와 같이 각기 다른 종류의 타겟 핵산들을 동시에 증폭시키면서 실시간으로 검출하고 정량적으로 분석할 수 있다.As one embodiment, the method may further include a step of analyzing a nucleic acid polymerized within the multi-emulsion emulsion composition. As another embodiment, the method may further include a step of quantitatively analyzing in real time a nucleic acid polymerized within the one or more compositions polymerized simultaneously with the step of performing the polymerase chain reaction, so that different types of target nucleic acids can be simultaneously amplified and detected and quantitatively analyzed in real time.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. It will be apparent to those skilled in the art that these examples are intended only to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.
[실시예 1] 액상의 다중유화 에멀젼 조성물의 제조[Example 1] Preparation of a liquid multi-emulsion emulsion composition
먼저, 유중수형 액적의 수상을 제조하기 위하여 1.7ml 튜브에 1mM의 PCR 프라이머(Forward primer)를 4μl 넣은 다음, 100℃의 온도에서 10분동안 열처리한 2.5% LMPA(low melting point agarose)( 제조사: Promega, 제품명: Agarose, LMP, Preparative Grade for Small Fragments (10 to 1,000 bp)) (최소 400μl 이상의 부피) 16 μl를 넣고 혼합시킨 후 약 400rpm 속도에 도달할 때까지 원심분리하였다. 그 다음, 유상으로서 하이드로플루오로에테르 오일(제품명: HFE7500, 제조사: Kemis Co., Ltd.)에 친유성 계면활성제로 플루오로계 비이온 계면활성제(제품명: 008-FluoroSurfactant, 제조사: RAN Biotechnologies)을 0.4%(w/w)가 되도록 용융시킨 다음 100℃의 온도로 열처리한 용액 200μl를 상기 튜브에 더 넣어준 후, 초음파 처리를 통해 유화시켜 유중수형 에멀젼 조성물(W1/O)을 제조하였다. First, to prepare the water-in-oil type droplet phase, 4 μl of 1 mM PCR primer (Forward primer) was added to a 1.7 ml tube, then 16 μl of 2.5% LMPA (low melting point agarose) (Manufacturer: Promega, Product name: Agarose, LMP, Preparative Grade for Small Fragments (10 to 1,000 bp)) (at least 400 μl in volume) heat-treated at 100°C for 10 minutes was added, mixed, and centrifuged until the speed reached approximately 400 rpm. Next, 200 μl of a solution in which a fluoro-based nonionic surfactant (product name: 008-FluoroSurfactant, manufacturer: RAN Biotechnologies) as a lipophilic surfactant was melted into hydrofluoroether oil (product name: HFE7500, manufacturer: Kemis Co., Ltd.) as an oil phase to a concentration of 0.4% (w/w) and heat-treated at a temperature of 100°C was added to the tube, and then emulsified through ultrasonic treatment to produce a water-in-oil type emulsion composition (W1/O).
이때, 상기 PCR 프라이머의 서열은 다음과 같다.At this time, the sequence of the PCR primer is as follows.
-PCR 프라이머(Forward primer): 5'-GTTCTTACCTTTCTTTTCCAATGTTAC-3' (서열번호 1)-PCR primer (Forward primer): 5'-GTTCTTACCTTTCTTTTCCAATGTTAC-3' (SEQ ID NO: 1)
상기 제조된 유중수형 에멀젼 조성물(W1/O)을 얼음에 넣고 10분간 안정화 시킨 다음, 이를 13,000 rpm_ 40sec 조건으로 원심분리하여, 상층에는 유중수형 에멀젼 조성물(W1/O), 하층에는 하이드로플루오로에테르 오일이 남도록 분리하여, 상기 하층의 하이드로플루오로에테르 오일을 완전히 제거하였다.The above-mentioned manufactured water-in-oil emulsion composition (W1/O) was placed on ice and stabilized for 10 minutes, then centrifuged at 13,000 rpm for 40 seconds to separate the water-in-oil emulsion composition (W1/O) into an upper layer and a lower layer containing hydrofluoroether oil, thereby completely removing the hydrofluoroether oil in the lower layer.
외상으로서, PBS에 친수성 계면활성제로 Tween20(제품명: Tween®20, 제조사: Sigma-Aldrich)을 녹인 용액(PBST 0.25%(w/w)) 1mL를 상기 튜브에 넣고 피펫을 사용하여 W1/O/W2 에멀젼 조성물을 잘 분산시킨 다음, 분산된 W1/O/W2 에멀젼 조성물을 초음파 처리하여 W1/O/W2 에멀젼 조성물의 입자 사이즈를 안정화시켰다.As a contrast agent, 1 mL of a solution (PBST 0.25% (w/w)) containing Tween20 (product name: Tween®20, manufacturer: Sigma-Aldrich) as a hydrophilic surfactant dissolved in PBS was added to the tube, and the W1/O/W2 emulsion composition was well dispersed using a pipette. Then, the dispersed W1/O/W2 emulsion composition was sonicated to stabilize the particle size of the W1/O/W2 emulsion composition.
[실시예 2] 수화 젤 제형의 다중유화 에멀젼 조성물의 제조[Example 2] Preparation of a multi-emulsion emulsion composition in the form of a hydrogel formulation
본 개시의 일 실시예로서 상기 조성물에 PCR 프라이머(Forward primer) 및 프로브(probe)를 모두 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 유중수형 에멀젼 조성물(W1/O/W2) 35%(v/v)과 외상에 추가되는 수화 젤 단량체로 폴리(에틸렌 글리콜)디아크릴레이트(PEG-DA, Sigma-Aldrich, MW700) 20%(v/v), 공극유도중합체로 폴리(에틸렌 글리콜)(PEG, Sigma-Aldrich, MW600) 40%(v/v), 20% 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드(제품명: Water-soluble TPO based nanoparticle photoinitiator, 제조사: Sigma-Aldrich) 5%(v/v) 및 아크리다이트 역방향 프라이머(Acrydite Reverse primer) 5%(v/v)를 혼합하여 총 100 μL의 프레폴리머 수화 젤 용액을 제조하였다. 이때, 상기 유중수형 에멀젼 조성물에 포함된 PCR 프라이머(forward primer) 및 프로브와 달리, 상기 역방향 프라이머(Reverse primer)는 역방항 프라이머에 링커로서 아크리다이트 작용기가 부착된 아크리다이트 역방향 프라이머 형태로 포함되어, 링커를 통해 수화젤에 직접 고정된다.As one embodiment of the present disclosure, a water-in-oil type emulsion composition (W1/O/W2) 35% (v/v) prepared in the same manner as Example 1 except that both the PCR primer (Forward primer) and the probe were added to the composition, and 20% (v/v) of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEG-DA, Sigma-Aldrich, MW700) as a hydrating gel monomer added to the external surface, 40% (v/v) of poly(ethylene glycol) (PEG, Sigma-Aldrich, MW600) as a pore-inducing polymer, 5% (v/v) of 20% diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide (product name: Water-soluble TPO based nanoparticle photoinitiator, manufacturer: Sigma-Aldrich), and 5% (v/v) of Acrydite Reverse primer were mixed to obtain a total A 100 μL prepolymer hydrogel solution was prepared. At this time, unlike the PCR primer (forward primer) and probe included in the water-in-oil type emulsion composition, the reverse primer is included in the form of an acrydite reverse primer in which an acrydite functional group is attached as a linker to the reverse primer, and is directly fixed to the hydrogel through the linker.
상기 제조시 사용된 프라이머 및 프로브의 각 서열은 다음과 같다.The sequences of each primer and probe used in the above manufacturing are as follows.
-PCR 프라이머(Forward primer): 5'-GTTCTTACCTTTCTTTTCCAATGTTAC-3' (서열번호 1)-PCR primer (Forward primer): 5'-GTTCTTACCTTTCTTTTCCAATGTTAC-3' (SEQ ID NO: 1)
-RT 프라이머 (Reverse primer): 5'- CCATCATTAAATGGTAGGACAGGG-3' (서열번호 2)-RT Primer (Reverse primer): 5'- CCATCATTAAATGGTAGGACAGGG-3' (SEQ ID NO: 2)
-프로브: 5'-FAM/TGGTTCCATGCTATCTCTGGGACC/BHQ1-3' (서열번호 3; 제품명: DNA oligo, 제조사: IDT)-Probe: 5'-FAM/TGGTTCCATGCTATCTCTGGGACC/BHQ1-3' (SEQ ID NO: 3; Product name: DNA oligo, Manufacturer: IDT)
상기 제조된 용액을 플라즈마 처리된 PDMS 몰드를 사용하여 액적(droplet) 형태로 제조하고, 이를 30초간 UV(2.5mW)에 노출하여 경화시켰다.The solution prepared above was prepared in the form of droplets using a plasma-treated PDMS mold, and cured by exposing it to UV (2.5 mW) for 30 seconds.
도 6은 상기 제조된 수화젤 제형의 다중유화 에멀젼 조성물의 입자 균일성을 확인하기 위하여, 상기 다중유화 에멀젼 조성물 수화젤 입자의 형광 정도를 비교하여 나타낸 것이다. 도 6에 도시된 입자 중 8개 입자의 형광 수치를 측정한 결과 평균 밝기 7365, 표준편차 596으로, 입자간 편차가 10% 미만으로 균일하게 나타났다.Figure 6 shows the comparison of the fluorescence levels of the hydrogel particles of the multiple emulsion emulsion composition in order to confirm the particle uniformity of the manufactured hydrogel formulation. The fluorescence values of eight particles among the particles shown in Figure 6 were measured, and the average brightness was 7365, the standard deviation was 596, and the deviation between particles was uniformly less than 10%.
[시험예 1][Example 1]
본 개시의 일 실시예로서, 유중수형 액적(W1/O)의 크기와 친유성 계면활성제의 함량에 따른 제형 안정도를 확인하기 위하여 아래의 실험을 수행하였다.As an example of the present disclosure, the following experiment was performed to confirm the formulation stability according to the size of water-in-oil droplets (W1/O) and the content of lipophilic surfactant.
먼저, 친유성 계면활성제로 Picosurf®(제품명: Pico-Surf®제조사: Sphere Fluidics)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유화시켜 유중수형 에멀젼 조성물(W1/O)을 제조하였으며, 이때, 상기 친유성 계면활성제의 함량을 유중수형 에멀젼 조성물(W1/O) 총 중량에 대하여 각각 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 및 0.5중량%로 조절하여, 친유성 계면활성제의 함량에 따른 제형 안정성을 제조 직후 육안으로 확인하였다. 또한, 각 함량에 따른 유중수형 액적(W1/O)의 크기는 입도분석기(Dynamic light scattering system, DLS; 제품명: Zetasizer Nano ZSP, 제조사: Malvern Instruments)를 사용하여 확인하였다.First, a water-in-oil emulsion composition (W1/O) was prepared by emulsifying in the same manner as in Example 1, except that Picosurf® (product name: Pico-Surf®, manufacturer: Sphere Fluidics) was used as a lipophilic surfactant. At this time, the content of the lipophilic surfactant was adjusted to 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5 wt% based on the total weight of the water-in-oil emulsion composition (W1/O), and the formulation stability according to the content of the lipophilic surfactant was visually confirmed immediately after preparation. In addition, the size of the water-in-oil droplets (W1/O) according to each content was confirmed using a particle size analyzer (Dynamic light scattering system, DLS; product name: Zetasizer Nano ZSP, manufacturer: Malvern Instruments).
그 결과, 친유성 계면활성제의 함량이 0.2%(w/w) 이하인 경우 크리밍(creaming) 현상이 나타나 유중수의 2상의 제형이 유지되지 않았으며, 0.3%(w/w) 이상일 때 유중수형 액적(W1/O)의 안정적인 제형이 유지됨을 확인하였다(도 7 참조). 또한, 이때, 유중수형 액적(W1/O)의 평균 직경은 252 ± 8 nm이었다(도 8 참조).As a result, when the content of the lipophilic surfactant was 0.2% (w/w) or less, a creaming phenomenon occurred and the two-phase formulation of water-in-oil was not maintained, and when it was 0.3% (w/w) or more, it was confirmed that a stable formulation of water-in-oil droplets (W1/O) was maintained (see Fig. 7). In addition, at this time, the average diameter of the water-in-oil droplets (W1/O) was 252 ± 8 nm (see Fig. 8).
그 다음, 다중유화 에멀젼 조성물(W1/O/W2)의 입자 크기와 친수성 계면활성제의 함량에 따른 제형 안정도를 확인하기 위하여, 아래의 실험을 수행하였다.Next, in order to confirm the formulation stability according to the particle size of the multiple emulsion composition (W1/O/W2) and the content of hydrophilic surfactant, the following experiment was performed.
먼저, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다중유화 에멀젼 조성물(W1/O/W2)을 제조하되, 상기 친수성 계면활성제의 함량을 다중유화 에멀젼 조성물 총 중량에 대하여 각각 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 및 0.5중량%로 조절하였다. 그리고 친수성 계면활성제의 함량에 따른 W1/O/W2 입자의 크기를 입도분석기(Dynamic light scattering system, DLS; 제조사: Malvern Instruments, 제품명 : Zetasizer Nano ZSP)를 사용하여 확인하였다.First, a multiple emulsion emulsion composition (W1/O/W2) was prepared in the same manner as in Example 1, but the content of the hydrophilic surfactant was adjusted to 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5 wt% based on the total weight of the multiple emulsion emulsion composition. Then, the size of the W1/O/W2 particles according to the content of the hydrophilic surfactant was confirmed using a particle size analyzer (Dynamic light scattering system, DLS; Manufacturer: Malvern Instruments, Product name: Zetasizer Nano ZSP).
그 결과, 도 9에 나타난 바와 같이 다중유화 에멀젼 조성물(W1/O/W2)의 입자 크기는 약 200~400 nm로 나타났으며, 안정적인 에멀젼 제형을 유지하기 위하여는 친수성 계면활성제의 함량이 0.05% (w/w) 이상이어야 함을 확인하였다. As a result, as shown in Fig. 9, the particle size of the multi-emulsion emulsion composition (W1/O/W2) was found to be approximately 200 to 400 nm, and it was confirmed that the content of the hydrophilic surfactant should be 0.05% (w/w) or more to maintain a stable emulsion formulation.
[시험예 2][Example 2]
본 개시의 일 실시예로서, 유중수형 액적에 포함되는 오일의 종류와 계면활성제의 종류에 따른 제형 안정성을 비교하였다. As one example of the present disclosure, the formulation stability was compared according to the type of oil and the type of surfactant included in the water-in-oil type droplet.
구체적으로, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다중유화 에멀젼 조성물(W1/O/W2)을 제조하되, 유상에 포함되는 오일과 계면활성제의 종류를 달리 포함하였다. 총 4 종의 오일이 2종의 친유성 계면활성제와 2 종의 친수성 계면활성제를 사용하였으며, 이들이 혼합되는지 여부를 육안으로 확인하고, 이를 도 10 및 아래 표 1에 나타내었다. 이때, 오일은 하이드로플루오로에테르(HFE) 오일(3M, HFE-7500), 미네랄 오일(Sigma-aldrich, mineral oil), 실리콘 오일(Sigma-aldrich, silicone oil AR20), 이소프로필 팔미테이트(IPP) 오일(Sigma-aldrich, Isopropyl palmitate), 친유성 계면활성제는 플루오로계 계면활성제(RAN Biotechnologies, 008-FluoroSurfactant-2wtH-50g) 0.4%(w/w), 세틸 피이지/피피지-10/1 디메치콘(Abil EM90; KCC, SeraSol SC 83-A) 3%(w/w), 친수성 계면활성제는 Triton-X(Sigma-aldrich, Triton X-100) 0.1275%(w/w), Tween20(Sigma-aldrich, Tween 20) 0.25%(w/w)였다.Specifically, a multiple emulsion emulsion composition (W1/O/W2) was prepared in the same manner as in Example 1, but the types of oil and surfactant included in the oil phase were different. A total of four types of oils, two types of lipophilic surfactants and two types of hydrophilic surfactants were used, and whether they were mixed was visually confirmed, which is shown in Fig. 10 and Table 1 below. At this time, the oil was hydrofluoroether (HFE) oil (3M, HFE-7500), mineral oil (Sigma-aldrich, mineral oil), silicone oil (Sigma-aldrich, silicone oil AR20), isopropyl palmitate (IPP) oil (Sigma-aldrich, Isopropyl palmitate), the lipophilic surfactant was fluorosurfactant (RAN Biotechnologies, 008-FluoroSurfactant-2wtH-50g) 0.4% (w/w), cetyl PEG/PPG-10/1 dimethicone (Abil EM90; KCC, SeraSol SC 83-A) 3% (w/w), and the hydrophilic surfactant was Triton-X (Sigma-aldrich, Triton X-100) 0.1275% (w/w), Tween20 (Sigma-aldrich, Tween 20) It was 0.25%(w/w).
그 결과, 4 종의 오일 모두 친수성 계면활성제인 Triton-X 와 tween20 과는 섞이지 않았으며, HFE 오일은 플루오로계 계면활성제와, 미네랄 오일, 실리콘 오일 및 IPP오일은 실리콘계 비이온 계면활성제인 Abil EM90과 잘 혼합되었음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that all four types of oils did not mix with the hydrophilic surfactants Triton-X and tween20, while HFE oil mixed well with the fluorosurfactant, and mineral oil, silicone oil, and IPP oil mixed well with the silicone nonionic surfactant Abil EM90.
[시험예 3][Example 3]
본 개시의 일 실시예에 포함되는 친유성 계면활성제의 종류에 따른 녹는점(Tm), 즉 온도상응에 따라 W1/O 계면을 유지하던 친유성 계면활성제가 불안정해지면서 유중수형 에멀젼(W1/O)에 형태학적인 변화가 나타나는 온도를 확인하기 위하여 아래의 실험을 수행하였다. In order to determine the melting point (Tm) of the type of lipophilic surfactant included in one embodiment of the present disclosure, that is, the temperature at which a lipophilic surfactant maintaining a W1/O interface becomes unstable depending on temperature correspondence and a morphological change occurs in a water-in-oil emulsion (W1/O), the following experiment was performed.
먼저, 유중수형 에멀젼(W1/O)을 제조하고, 유중수형 에멀젼(W1/O)에서의 Tm을 확인하였다. 이때, 수상은 PBS, 유상은 HFE로 고정한 상태에서 친유성 계면활성제로 아래 표 2의 계면활성제를 각각 사용하였으며, 이들의 물성을 표에 같이 나타내었다.First, a water-in-oil emulsion (W1/O) was prepared, and the Tm of the water-in-oil emulsion (W1/O) was confirmed. At this time, the water phase was fixed as PBS and the oil phase was fixed as HFE, and the surfactants in Table 2 below were used as lipophilic surfactants, and their properties are shown in the table.
(Perfluorodecanoic acid)PFDA
(Perfluorodecanoic acid)
(Perfluorododecanoic acid)PFDoA
(Perfluorododecanoic acid)
1.7 mL의 튜브에 200 μM 의 FAM-DNA(5'-GGTCGAGGGTGGCTACGGCTGAACT[FAM]-3'; 서열번호 4)가 포함된 PBS 20 μL 와 친유성 계면활성제가 포함된 HFE 오일 200 μL를 넣어준 다음, 팁 음파처리(Tip sonication)(Amplitude 40 %, 45 sec)를 통해 유중수형 에멀젼(W1/O)을 제조하였다. 미세유체 칩(Microfluidic chip)에 상기 유중수형 에멀젼(W1/O) 용액 16 μL을 주입하고, 상기 칩을 열 플레이트에 올린 후, 0.2 ℃/sec의 속도로 30 ℃에서 120 ℃까지 올려가며 5초에 한 번씩 유중슈형 에멀젼(W1/O)의 형광 이미지를 얻었다. 온도에 따른 유중수형 에멀젼(W1/O)의 형광 값 그래프를 그린 후, 변곡점을 기준으로 녹는점(Tm) 값을 분석하였다. A 1.7 mL tube was filled with 20 μL of PBS containing 200 μM FAM-DNA (5'-GGTCGAGGGTGGCTACGGCTGAACT[FAM]-3'; SEQ ID NO: 4) and 200 μL of HFE oil containing a lipophilic surfactant, and then a water-in-oil emulsion (W1/O) was prepared by tip sonication (Amplitude 40%, 45 sec). 16 μL of the water-in-oil emulsion (W1/O) solution was injected into a microfluidic chip, and the chip was placed on a hot plate. The temperature was raised from 30 °C to 120 °C at a rate of 0.2 °C/sec, and fluorescence images of the water-in-oil emulsion (W1/O) were obtained once every 5 s. After plotting the fluorescence value graph of the water-in-oil emulsion (W1/O) according to temperature, the melting point (T m ) value was analyzed based on the inflection point.
그 결과, 도 11a 내지 도 11g에 나타난 바와 같이 음이온 계면활성제인 Krytox와 비이온 계면활성제인 Ran을 사용하였을 때 유중수형 에멀젼(W1/O)이 모두 90 ℃ 이상의 높은 온도에서 Tm 값을 가짐을 확인하였다. Krytox는 분자량이 높을수록 Tm 값이 낮아졌다. Ran은 사용한 양(volume percentage)에 상관없이 유중수형 에멀젼(W1/O)이 94±1℃ 수준의 Tm 값을 보였다. As a result, as shown in Figs. 11a to 11g, it was confirmed that both the water-in-oil emulsion (W1/O) had a Tm value at a high temperature of 90°C or higher when Krytox, an anionic surfactant, and Ran, a nonionic surfactant, were used. The Tm value of Krytox decreased as the molecular weight increased. Regardless of the amount used (volume percentage), the water-in-oil emulsion (W1/O) showed a Tm value of 94±1°C.
다음으로, 다중유화 에멀젼(W1/O/W2)의 외상(W2)에 포함되는 친수성 계면활성제 Tween20 0.25%(w/w)를 이용해 수중유형 에멀젼(O/W2)를 상기와 동일하게 제조하고, 수중유형 에멀젼(O/W2)에서의 친유성 계면활성제에 따른 Tm을 다시 확인하였다. 실제 PCR에는 W2상에 프라이머나 프로브를 넣지 않으나, 본 실험에서는 형광 변화를 통해 에멀젼의 상태변화를 관찰하기 위해 W2 상에 200μM의 FAM-DNA(5'-GGTCGAGGGTGGCTACGGCTGAACT[FAM]-3'; 서열번호 4)을 친수성 계면활성제와 같이 넣어주었다.Next, an oil-in-water emulsion (O/W2) was prepared in the same manner as above using 0.25% (w/w) of the hydrophilic surfactant Tween20 included in the outer layer (W2) of the multiple emulsion (W1/O/W2), and the Tm according to the lipophilic surfactant in the oil-in-water emulsion (O/W2) was confirmed again. In actual PCR, no primers or probes are added to the W2 phase, but in this experiment, 200 μM FAM-DNA (5'-GGTCGAGGGTGGCTACGGCTGAACT[FAM]-3'; SEQ ID NO: 4) was added to the W2 phase together with the hydrophilic surfactant in order to observe the state change of the emulsion through the fluorescence change.
이때, 외상의 수상(W2)은 Tween20 0.25%(w/w)가 포함된 PBS로 고정한 상태에서 내부의 유상은 HFE에 친유성 계면활성제로 상기 표 2의 계면활성제를 각각 사용하였다. At this time, the traumatic injury (W2) was fixed with PBS containing 0.25% (w/w) of Tween 20, and the internal oil phase was each made of HFE and the surfactants in Table 2 were used as lipophilic surfactants.
그 결과, 도 12a 내지 도 12f에 나타난 바와 같이 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제를 사용하였을 때 모두 수중유형 에멀젼(O/W2)이 90℃ 이상의 높은 온도에서 Tm 값을 가짐을 확인하였다. 이 중 Krytox 는 분자량이 높을수록 Tm 값이 낮아졌다.As a result, as shown in Figs. 12a to 12f, it was confirmed that both the oil-in-water emulsion (O/W2) and the nonionic surfactant had a Tm value at a high temperature of 90°C or higher when anionic surfactants and nonionic surfactants were used. Among these, the Tm value of Krytox decreased as the molecular weight increased.
[시험예 4][Example 4]
본 개시의 일 실시예에 포함되는 친수성 계면활성제의 종류에 따른 녹는점(Tm), 즉 수중유형 에멀젼(O/W2)에 형태학적인 변화가 일어나나는 온도를 확인하기 위하여 아래의 실험을 수행하였다. In order to determine the melting point (Tm), that is, the temperature at which a morphological change occurs in an oil-in-water emulsion (O/W2), depending on the type of hydrophilic surfactant included in one embodiment of the present disclosure, the following experiment was performed.
먼저, 수중유형 에멀젼(O/W2)을 제조하고, 수중유형 에멀젼(O/W2)에서의 Tm을 확인하였다. 이때, 수상은 PBS, 유상은 HFE로 고정한 상태에서 친수성 계면활성제로 아래 표 3의 계면활성제를 각각 사용하였으며, 이들의 물성을 표에 같이 나타내었다.First, an oil-in-water emulsion (O/W2) was prepared, and the Tm in the oil-in-water emulsion (O/W2) was confirmed. At this time, the water phase was fixed as PBS and the oil phase was fixed as HFE, and the surfactants in Table 3 below were used as hydrophilic surfactants, and their properties are shown in the table.
모노라우레이트PEG 400
Monolaurate
(Sodium dodecyl surfate)SDS
(Sodium dodecyl surfactant)
1.7 mL의 튜브에 200 μM 의 FAM-DNA(5'-GGTCGAGGGTGGCTACGGCTGAACT[FAM]-3'; 서열번호 4) 및 친수성 계면활성제가 포함된 PBS 20 μL 와 HFE 오일 200 μL를 넣어준 다음, 팁 음파처리(Tip sonication)(Amplitude 40 %, 45 sec)를 통해 수중유형 에멀젼(O/W2)을 제조하였다. 이때, Tween20을 제외한 다른 친수성 계면활성제의 몰농도를 Tween20 0.25%와 동일하게 각 함량을 조절하였다. (2.2 mM)200 μL of PBS containing 200 μM FAM-DNA (5'-GGTCGAGGGTGGCTACGGCTGAACT[FAM]-3'; SEQ ID NO: 4) and a hydrophilic surfactant, and 200 μL of HFE oil were added to a 1.7 mL tube, and then an oil-in-water emulsion (O/W2) was prepared through tip sonication (Amplitude 40%, 45 sec). At this time, the molar concentrations of other hydrophilic surfactants except Tween 20 were adjusted to be the same as Tween 20 0.25%. (2.2 mM)
미세유체 칩(Microfluidic chip)에 상기 수중유형 에멀젼(O/W2)용액 16 μL을 주입하고, 상기 칩을 열 플레이트에 올린 후, 0.2℃/sec의 속도로 30℃에서 120℃까지 올려가며 5초에 한 수중유형 에멀젼(O/W2)의 형광 이미지를 얻었다. 온도에 따른 수중유형 에멀젼(O/W2)의 형광 값 그래프를 그린 후, 변곡점을 기준으로 녹는점(Tm) 값을 분석하였다. 16 μL of the oil-in-water emulsion (O/W2) solution was injected into a microfluidic chip, the chip was placed on a hot plate, and the temperature was raised from 30°C to 120°C at a rate of 0.2°C/sec, and a fluorescence image of the oil-in-water emulsion (O/W2) was obtained every 5 seconds. A graph of the fluorescence value of the oil-in-water emulsion (O/W2) according to temperature was drawn, and the melting point (T m ) value was analyzed based on the inflection point.
그 결과, 도 13a 내지 도 13l에 나타난 바와 같이 사용된 친수성 계면활성제 중 tween20 이 가장 높은 Tm 값을 나타내었으며, tween20 의 양이 줄어들수록 Tm 값이 낮아짐을 확인하였다. Span20 은 상온에서부터 에멀젼이 크게 뭉쳐 있어, 제형 안정도가 좋지 않았다.As a result, as shown in Figs. 13a to 13l, among the hydrophilic surfactants used, tween20 showed the highest Tm value, and it was confirmed that the Tm value decreased as the amount of tween20 decreased. Span20 showed poor formulation stability because the emulsion was largely clumped together even at room temperature.
[시험예 5][Example 5]
본 개시의 일 실시예에 포함되는 상기 시험예 3 및 시험예 4의 결과를 기초로 하여, 친수성 계면활성제 및 친유성 계면활성제의 종류에 따른 다중유화 에멀젼 조성물(W1/O/W2)의 온도에 따른 DNA 방출 효율을 비교하기 위하여 아래의 실험을 수행하였다. Based on the results of Test Examples 3 and 4 included in one embodiment of the present disclosure, the following experiment was performed to compare the DNA release efficiency according to temperature of a multiple emulsion composition (W1/O/W2) depending on the type of hydrophilic surfactant and lipophilic surfactant.
W1/O/W2 다중유화 에멀젼 조성물의 제조Preparation of W1/O/W2 multi-emulsion emulsion composition
1.7 mL의 튜브에 200 μM 의 FAM-DNA(5'-GGTCGAGGGTGGCTACGGCTGAACT[FAM]-3'; 서열번호 4)가 포함된 PBS 20 μL 와 친유성 계면활성제가 포함된 HFE 오일 200 μL를 넣어준 다음, 팁 음파처리(Tip sonication)(Amplitude 40 %, 45 sec)를 통해 유중수형 에멀젼(W1/O)을 제조하였다. A 1.7 mL tube was filled with 20 μL of PBS containing 200 μM FAM-DNA (5'-GGTCGAGGGTGGCTACGGCTGAACT[FAM]-3'; SEQ ID NO: 4) and 200 μL of HFE oil containing a lipophilic surfactant, and a water-in-oil emulsion (W1/O) was prepared by tip sonication (Amplitude 40%, 45 sec).
상기 제조된 유중수형 에멀젼(W1/O)을 아이스(ice)에서 10 분 간 안정화시킨 후, 원심분리(13,000 rpm, 40 sec)를 통해 유중수형 에멀젼(W1/O)(상층)과 HFE 오일(하층)을 분리하고, 피펫을 사용하여 하층에 있는 HFE 오일을 제거하였다. 친수성 계면활성제(0.25%)가 포함된 PBS 1 mL를 주입 후 피펫으로 W1/O/W2 다중유화 에멀젼 조성물을 분산시켰다.After stabilizing the above-mentioned water-in-oil emulsion (W1/O) on ice for 10 minutes, the water-in-oil emulsion (W1/O) (upper layer) and HFE oil (lower layer) were separated by centrifugation (13,000 rpm, 40 sec), and the HFE oil in the lower layer was removed using a pipette. After injecting 1 mL of PBS containing a hydrophilic surfactant (0.25%), the W1/O/W2 multiple emulsion emulsion composition was dispersed using a pipette.
상기 분산된 W1/O/W2 다중유화 에멀젼 조성물 용액을 팁 음파처리(Amplitude 40%, 8 sec)하여 2차 W1/O/W2 다중유화 에멀젼 조성물을 제조하고, 이를 다시 원심분리(10,000 rpm, 10 sec)하여, 상층에 있는 PBS를 제거하였다. The above dispersed W1/O/W2 multiple emulsion composition solution was tip sonicated (Amplitude 40%, 8 sec) to prepare a second W1/O/W2 multiple emulsion emulsion composition, which was then centrifuged again (10,000 rpm, 10 sec) to remove the PBS in the upper layer.
DNA 정량을 위한 표준 곡선Standard Curve for DNA Quantification
여러 농도별 FAM-DNA 용액(2 μM, 1 μM, 0.5 μM, 0.25 μM, 0.1 μM)을 준비하고, 96-웰 블랙 플레이트에 각 상기 FAM-DNA 용액을 80 μL씩 로딩한 후, 형광 스펙트로미터를 이용하여 형광량을 측정하였다. 측정된 FAM-DNA 농도별 형광량을 바탕으로 표준 곡선을 얻었다.FAM-DNA solutions at various concentrations (2 μM, 1 μM, 0.5 μM, 0.25 μM, 0.1 μM) were prepared, 80 μL of each FAM-DNA solution was loaded onto a 96-well black plate, and the fluorescence amount was measured using a fluorescence spectrometer. A standard curve was obtained based on the measured fluorescence amounts at each FAM-DNA concentration.
W1/O/W2 다중유화 에멀젼 조성물에 포함된 DNA 농도의 확인Determination of DNA concentration in W1/O/W2 multiple emulsion compositions
상기에서 제조된 W1/O/W2 다중유화 에멀젼 조성물을 10 배 희석한 후, 80 μL를 96-웰 블랙 플레이트에 넣고, 형광 스펙트로미터(제품명: FLUOstar Omega, 제조사: BMG LABTECH)를 이용하여 형광량을 측정하였다. 상기의 표준곡선에 W1/O/W2 다중유화 에멀젼 조성물의 형광 값을 대입하여 캡슐화된(encapsulated) DNA 농도를 얻었다.After diluting the W1/O/W2 multiple emulsion composition prepared above 10-fold, 80 μL was added to a 96-well black plate, and the fluorescence amount was measured using a fluorescence spectrometer (product name: FLUOstar Omega, manufacturer: BMG LABTECH). By substituting the fluorescence value of the W1/O/W2 multiple emulsion emulsion composition into the above standard curve, the encapsulated DNA concentration was obtained.
W1/O/W2 다중유화 에멀젼 조성물의 온도 변화에 따른 DNA 방출 효율 확인Confirmation of DNA release efficiency according to temperature change of W1/O/W2 multi-emulsion emulsion composition
상기에서 제조된 W1/O/W2 다중유화 에멀젼 조성물 20 μL 를 열 블록(heating block)을 10분 동안 가열하였다. 이때, 30℃부터 120℃까지 10℃ 간격의 온도 조건에서 각 실험을 진행하였다. 20 μL of the W1/O/W2 multiple emulsion composition prepared above was heated in a heating block for 10 minutes. At this time, each experiment was conducted under temperature conditions of 10°C intervals from 30°C to 120°C.
가열된 W1/O/W2 다중유화 에멀젼 조성물을 원심분리(10,000 rpm, 30 sec)하여 상층액을 분리하고 10 배 희석한 후, 80 μL의 희석된 상층액을 96-웰 블랙 플레이트에 로딩하였다. 형광 스펙트로미터(제품명: FLUOstar Omega, 제조사: BMG LABTECH)를 이용하여 형광량을 측정하고, 각 형광 값을 대입하여 방출된(released) DNA 농도를 얻었다. 이를 아래의 수학식에 대입하여 각 온도에 대한 DNA 방출 효율을 계산하고 그래프로 나타내었다. The heated W1/O/W2 multiple emulsion composition was centrifuged (10,000 rpm, 30 sec) to separate the supernatant, diluted 10-fold, and 80 μL of the diluted supernatant was loaded onto a 96-well black plate. The fluorescence amount was measured using a fluorescence spectrometer (product name: FLUOstar Omega, manufacturer: BMG LABTECH), and the released DNA concentration was obtained by substituting each fluorescence value. This was substituted into the mathematical equation below to calculate the DNA release efficiency for each temperature, and this was represented graphically.
[수학식 1][Mathematical Formula 1]
DNA 방출 효율= (각 온도에서 방출된 DNA 농도 * 100)/(캡슐화된 DNA 농도) DNA release efficiency = (DNA concentration released at each temperature * 100) / (encapsulated DNA concentration)
그 결과, 도 14a 내지 도 17에 나타난 바와 같이, 외상에 친수성 계면활성제, 내상의 유상에 친유성 계면활성제를 포함하는 다중유화 에멀젼 조성물 모두 열 반응성의 경향을 보였다. 친수성 계면활성제의 경우 tween85 를 사용하였을 때가 가장 높은 DNA 방출 효율을 나타내었으며, 친유성 계면활성제의 경우 krytox>Ran>picosurf>fluosurf 순으로 방출 효율이 높음을 확인하였다. 또한, 친유성 계면활성제의 경우, 계면활성제 함량이 감소할수록 대부분 DNA 방출 효율이 증가하였다. As a result, as shown in FIGS. 14a to 17, both of the multiple emulsion compositions containing a hydrophilic surfactant in the outer layer and a lipophilic surfactant in the inner layer showed a tendency toward thermal reactivity. In the case of the hydrophilic surfactant, the highest DNA release efficiency was observed when tween85 was used, and in the case of the lipophilic surfactant, the release efficiency was confirmed to be high in the order of krytox > Ran > picosurf > fluosurf. In addition, in the case of the lipophilic surfactant, the DNA release efficiency increased in most cases as the surfactant content decreased.
[시험예 6][Example 6]
본 개시의 일 실시예에 따른 다중유화 에멀젼 조성물(W1/O/W2)의 RT-qPCR 비특이 반응 억제 효과를 확인하기 위하여 아래의 실험을 수행하였다. In order to confirm the RT-qPCR non-specific reaction inhibition effect of the multi-emulsion emulsion composition (W1/O/W2) according to one embodiment of the present disclosure, the following experiment was performed.
먼저, 실시예로서 상기 시험예 5에 기재된 방법과 동일한 방법으로 다중유화 에멀젼 조성물(W1/O/W2)을 제조하되, 내상의 수상(W1)은 PBS, 유상(O)은 친유성 계면활성제로 ran 0.4%를 포함하는 HFE 오일, 외상의 수상(W2)은 Tween20 0.25%를 포함하는 PBS를 사용하였다. First, as an example, a multiple emulsion emulsion composition (W1/O/W2) was prepared using the same method as described in Test Example 5, but the inner phase (W1) used PBS, the oil phase (O) used HFE oil containing 0.4% of ran as a lipophilic surfactant, and the outer phase (W2) used PBS containing 0.25% of Tween20.
이때, 상기 조성물에 사용된 프라이머는 SARS-COV-2 N 유전자 프라이머 세트이며, 두 프라이머의 염기서열은 다음과 같다.At this time, the primer used in the composition is a SARS-COV-2 N gene primer set, and the base sequences of the two primers are as follows.
-전방향 프라이머(Forward primer): 5'-GACCCCAAAATCAGCGAAAT-3' (서열번호 5)-Forward primer: 5'-GACCCCAAAATCAGCGAAAT-3' (SEQ ID NO: 5)
-역방향 프라이머(Reverse primer): 5'-TCTGGTTACTGCCAGTTGAATCTG-3' (서열번호 6)-Reverse primer: 5'-TCTGGTTACTGCCAGTTGAATCTG-3' (SEQ ID NO: 6)
대조군으로는 용액 상에 상기 두 프라이머가 자유롭게 존재하는 PCR 용액으로, Tween20 0.25%를 포함하는 PBS 용액에 양방향 프라이머가 모두 포함된 용액을 준비하였다. As a control, a PCR solution in which the two primers were freely present in the solution was prepared, containing both bidirectional primers in a PBS solution containing 0.25% Tween20.
실험은 2*102 copies의 SARS-COV-2 타겟 유전자가 포함되어 있는 인간 전체 RNA (복잡시료) 환경에서 상기 실시예와 대조군을 각각 사용하여 RT-qPCR 을 진행하고, PCR이 완료된 용액을 3% 아가로스 젤을 사용하여 젤 전기영동을 시행하였다. The experiment was conducted by using RT-qPCR in the above example and control group in a human total RNA (complex sample) environment containing 2*10 2 copies of the SARS-COV-2 target gene, and gel electrophoresis was performed on the PCR-completed solution using a 3% agarose gel.
그 결과, 도 18에 나타난 바와 같이 대조군(왼쪽)과 비교하여 본 개시의 실시예(오른쪽)는 복잡 시료 환경에서 비특이적 증폭산물의 밴드가 줄어들었다. 이는 본 개시의 실시예는 RT-qPCR 진행시 프라이머가 다중유화 에멀젼 조성물의 내상에 캡슐화되어 물리적으로 반응환경과 분리되고, 95℃의 고온 조건에서 방출되어 PCR 반응에 참여하므로 비특이 반응이 억제되었기 때문이다. As a result, as shown in Fig. 18, compared to the control group (left), the example of the present disclosure (right) showed a decrease in the band of non-specific amplification products in a complex sample environment. This is because, in the example of the present disclosure, when RT-qPCR is performed, the primers are encapsulated in the inner phase of the multi-emulsion emulsion composition, physically separated from the reaction environment, and released under high temperature conditions of 95°C to participate in the PCR reaction, thereby suppressing non-specific reactions.
[시험예 7][Example 7]
본 개시의 일 실시예에 따른 RT-qPCR 성능을 확인하기 위하여, 아래의 실험을 수행하였다. 타겟 유전자로는 SARS-CoV-2 viral RNA (NCCP No. : 43326) 유전자 시료(Template) 2x105, 2x104, 2x103, 2x102, 2x101 copies/μl 및 NTC (No Template Control)를 사용하였다.To verify the RT-qPCR performance according to one embodiment of the present disclosure, the following experiments were performed. As the target gene, SARS-CoV-2 viral RNA (NCCP No.: 43326) gene sample (Template) 2x10 5 , 2x10 4 , 2x10 3 , 2x10 2 , 2x10 1 copies/μl and NTC (No Template Control) were used.
이 실험에서 사용된 프라이머와 프로브는 다음과 같다.The primers and probes used in this experiment are as follows.
-전방향 프라이머(Forward primer): 5'- GGGAGCCTTGAATACACCAAAAG-3' (서열번호 7)-Forward primer: 5'- GGGAGCCTTGAATACACCAAAAG-3' (SEQ ID NO: 7)
-역방향 프라이머(Reverse primer): 5'- TGTAGCACGATTGCAGCATTG-3'(서열번호 8)-Reverse primer: 5'- TGTAGCACGATTGCAGCATTG-3' (SEQ ID NO: 8)
-프로브(Probe): 5'-(FAM)-TCACATTGGCACCCGCAATCCTGC-(BHQ1)-3' (서열번호 9)-Probe: 5'-(FAM)-TCACATTGGCACCCGCAATCCTGC-(BHQ1)-3' (SEQ ID NO: 9)
PCR 장비는 Bio-Rad 사의 CFX opus 96 실시간 PCR 장비를 사용하였다. 실시예와 비교예의 각 PCR 혼합물 조성은 다음과 같다(μl 단위). The PCR equipment used was a CFX opus 96 real-time PCR equipment from Bio-Rad. The compositions of each PCR mixture for the examples and comparative examples are as follows (in μl).
비교예 1(종래 기술)Comparative Example 1 (Prior Art)
-H2O : 4.1 -H2O : 4.1
-2x PCR 반응 혼합물 (SuperScriptTMIII PlatinumTM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher사) : 12.5-2x PCR reaction mixture (SuperScript TM III Platinum TM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher): 12.5
-MgSO4 (50 mM) (SuperScriptTMIII PlatinumTM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher사) : 0.4-MgSO 4 (50 mM) (SuperScript TM III Platinum TM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher): 0.4
-Human Total RNA (50 ng/μl) (Total RNA Control (Human), Thermo Fisher 사) : 1-Human Total RNA (50 ng/μl) (Total RNA Control (Human), Thermo Fisher): 1
-전방향 프라이머 (10 μM) : 1.5-Forward primer (10 μM): 1.5
-역방향 프라이머 (10 μM) : 2-Reverse primer (10 μM): 2
-프로브 (10 μM) : 0.5-Probe (10 μM): 0.5
-효소 혼합물 (SuperScriptTM III PlatinumTM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher사) : 1-Enzyme mixture (SuperScript TM III Platinum TM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher): 1
-템플릿(Template) : 2-Template: 2
실시예 3(다중유화 에멀젼 조성물)Example 3 (multi-emulsion emulsion composition)
-H2O : 4.1 -H2O : 4.1
-2x PCR reaction mix (SuperScriptTM III PlatinumTM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher사) : 12.5-2x PCR reaction mix (SuperScript TM III Platinum TM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher): 12.5
-MgSO4 (50 mM) (SuperScriptTM III PlatinumTM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher사) : 0.4-MgSO 4 (50 mM) (SuperScript TM III Platinum TM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher): 0.4
-Human Total RNA (50 ng/μl) (Total RNA Control (Human), Thermo Fisher 사) : 1-Human Total RNA (50 ng/μl) (Total RNA Control (Human), Thermo Fisher): 1
-에멀젼-전방향 프라이머 (10 μM) : 1.5 -Emulsion -Forward primer (10 μM): 1.5
-역방향 프라이머 (10 μM) : 2-Reverse primer (10 μM): 2
-프로브 (10 μM) : 0.5-Probe (10 μM): 0.5
-효소 혼합물 (SuperScriptTM III PlatinumTM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher사) : 1-Enzyme mixture (SuperScript TM III Platinum TM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher): 1
-템플릿 : 2- Template: 2
실시예 4(다중유화 에멀젼 조성물)Example 4 (multi-emulsion emulsion composition)
-H2O : 4.1 -H2O : 4.1
-2x PCR 반응 혼합물 (SuperScriptTM III PlatinumTM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher사) : 12.5-2x PCR reaction mixture (SuperScript TM III Platinum TM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher): 12.5
-MgSO4 (50 mM) (SuperScriptTM III PlatinumTM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher사) : 0.4-MgSO 4 (50 mM) (SuperScript TM III Platinum TM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher): 0.4
-인간 전체 RNA (50 ng/μl) (Total RNA Control (Human), Thermo Fisher 사) : 1-Total human RNA (50 ng/μl) (Total RNA Control (Human), Thermo Fisher): 1
-에멀젼-전방향 프라이머 (10 μM) : 1.5 -Emulsion -Forward primer (10 μM): 1.5
-역방향 프라이머 (10 μM) : 2-Reverse primer (10 μM): 2
-프로브 (10 μM) : 0.5-Probe (10 μM): 0.5
-효소 혼합물 (SuperScriptTM III PlatinumTM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher사): 1-Enzyme mixture (SuperScript TM III Platinum TM One-Step qRT-PCR Kit, Thermo Fisher): 1
-템플릿 : 2- Template: 2
PCR 장비 온도 조건은 역전사(RT)(55℃, 10분)-PCR(예비변성 94℃, 3분/ 변성 94℃, 15초/어닐링 58℃, 30초)이고, 45 사이클로 반복하였다. PCR 을 통해 타겟 핵산을 증폭시킨 결과를 실시간 커브로 확인하였으며, PCR이 끝나고 증폭된 산물이 기존에 검출하고자 하는 타겟이 맞는지 젤-전기영동(mupid 2plus장비; 제조사: TaKaRa, 제품명: mupid 2plus)을 통해 확인하였다.The PCR equipment temperature conditions were reverse transcription (RT) (55℃, 10 minutes)-PCR (pre-denaturation 94℃, 3 minutes/denaturation 94℃, 15 seconds/annealing 58℃, 30 seconds), repeated for 45 cycles. The result of amplifying the target nucleic acid through PCR was confirmed with a real-time curve, and after PCR, whether the amplified product matched the target to be detected was confirmed through gel electrophoresis (mupid 2plus equipment; manufacturer: TaKaRa, product name: mupid 2plus).
그 결과, 도 19에 나타난 바와 같이 종래 기술에 따른 비교예 1은 2x103copies/μl 농도까지 검출 가능하였으며, 도 20(실시예 3) 및 도 21(실시예 4)에 나타난 바와 같이 본 개시의 실시예는 2x102copies/μl 농도까지 검출 가능하였다. 즉, 본 개시에 따른 에멀젼을 사용할 경우 RNA 농도 200 copies/μl까지 정량 분석이 가능하여, RNA를 검출할 수 있는 한계(LoD)가 1/10배 개선되었다. 이는 RT 과정에서 본 개시에 따른 에멀젼에 보관된 전방향 프라이머가 다른 타겟과 비특이 반응을 일으키지 않고, 충분한 양의 전방향 프라이머가 PCR 과정에서 검출 타겟을 증폭하는데에만 사용되었기 때문이다.As a result, as shown in FIG. 19, Comparative Example 1 according to the prior art was capable of detecting up to a concentration of 2x10 3 copies/μl, and as shown in FIG. 20 (Example 3) and FIG. 21 (Example 4), the example of the present disclosure was capable of detecting up to a concentration of 2x10 2 copies/μl. That is, when the emulsion according to the present disclosure is used, quantitative analysis is possible up to an RNA concentration of 200 copies/μl, and the limit of detection (LoD) for RNA was improved by 1 /10 times. This is because the forward primer stored in the emulsion according to the present disclosure did not cause nonspecific reactions with other targets during the RT process, and a sufficient amount of the forward primer was used only to amplify the detection target during the PCR process.
[시험예 9][Example 9]
본 개시의 일 실시예로서, 실시예 2의 수화 젤 제형의 다중유화 조성물의 qPCR 및 RT-qPCR에서의 성능을 확인하기 위하여, 아래의 실험을 수행하였다.As one embodiment of the present disclosure, the following experiments were performed to confirm the performance of the multi-emulsion composition of the hydrating gel formulation of Example 2 in qPCR and RT-qPCR.
qPCRqPCR
타겟 유전자로는 COVID19 알파 변이 합성 DNA(Template, IDT사) 2x107, 2x106, 2x105, 2x104 copies/μl 및 NTC (No Template Control)를 사용하였으며, PCR 장비는 미코바이오메드사의 G2-4를 사용하였다. H2O 7 μl, 2x 미코바이오메드 마스터 믹스 8 μl, 주형(Template) 1 μl가 포함된 PCR 혼합물을 사용하였다. PCR 장비 온도 조건은 예비변성 95℃, 8초 - 변성 95℃, 4초 - 어닐링 51℃, 30초이고, 40 사이클로 반복하였다. 도 22 및 도 23에 나타난 바와 같이 실시예 2의 qPCR 효율은 97.24%로 나타났다.The target gene used was 2x107, 2x106 , 2x105 , 2x104 copies/μl of COVID19 alpha mutant synthetic DNA (Template, IDT) and NTC (No Template Control), and the PCR equipment used was Mykobiomed's G2-4. A PCR mixture containing 7 μl of H2O , 8 μl of 2x Mykobiomed Master Mix, and 1 μl of template was used. The PCR equipment temperature conditions were pre-denaturation 95°C, 8 sec - denaturation 95°C, 4 sec - annealing 51°C, 30 sec, repeated for 40 cycles. As shown in Figures 22 and 23, the qPCR efficiency of Example 2 was 97.24%.
상기 사용된 COVID19 알파 변이 합성 DNA와 사용된 프라이머와 프로브는 다음과 같다.The COVID19 alpha variant synthetic DNA used above and the primers and probes used are as follows.
-COVID19 알파 변이 합성 DNA: 5' TCAACTCAGGACTTGTTCTTACCTTTCTTTTCCAATGTTACTTGGTTCCATGCTATCTCTGGGACCAATGGTACTAAGAGGTTTGATAACCCTGTCCTACCA -3' (서열번호 10)-COVID19 alpha variant synthetic DNA: 5' TCAACTCAGGACTTGTTCTTACCTTTCTTTTCCAATGTTACTTGGTTCCATGCTATCTCTGGGACCAATGGTACTAAGAGGTTTGATAACCCTGTCCTACCA -3' (SEQ ID NO: 10)
-전방향 프라이머(Forward primer): 5'- TCAACTCAGGACTTGTTCTTACCT -3' (서열번호 11)-Forward primer: 5'- TCAACTCAGGACTTGTTCTTACCT -3' (SEQ ID NO: 11)
-역방향 프라이머(Reverse primer): 5'- TGGTAGGACAGGGTTATCAAAC -3' (서열번호 12)-Reverse primer: 5'- TGGTAGGACAGGGTTATCAAAC -3' (SEQ ID NO: 12)
-프로브(Probe): 5'- TCCATGCTATCTCTGGGACC -3' (서열번호 13)-Probe: 5'- TCCATGCTATCTCTGGGACC -3' (SEQ ID NO: 13)
RT-qPCRRT-qPCR
상기 qPCR과 동일하게 타겟 유전자로 COVID19 알파 변이 viral RNA(Template) NCCP.43381_ 86.2ng/μl를 사용하고, 동일한 프라이머와 프로브를 사용하였다. PCR 장비는 Genesystem사의 Genechecker UF-350를 사용하였다. H2O 7 μl, 2x 미코바이오메드 마스터 믹스 8 μl, 주형(Template) 1 μl가 포함된 PCR 혼합물을 사용하였다. PCR 장비 온도 조건은 역전사(RT) 55℃, 10분 - PCR 예비변성 95℃, 30초 - 변성 95℃, 4초 -어닐링 51℃, 30초이고, 40 사이클로 반복하였다. 도 24는 실시예 2, 도 25은 NTC (No Template Control)의 결과를 나타낸 것이다. Same as the above qPCR, COVID19 alpha mutant viral RNA (Template) NCCP.43381_ 86.2 ng/μl was used as the target gene, and the same primers and probes were used. The PCR equipment used was Genechecker UF-350 from Genesystem. A PCR mixture containing 7 μl of H2O , 8 μl of 2x MycoBioMed Master Mix, and 1 μl of template was used. The PCR equipment temperature conditions were reverse transcription (RT) 55°C, 10 minutes - PCR pre-denaturation 95°C, 30 seconds - denaturation 95°C, 4 seconds - annealing 51°C, 30 seconds, repeated for 40 cycles. Figure 24 shows the results of Example 2, and Figure 25 shows the results of NTC (No Template Control).
상기 두 결과로부터, 본 개시에 따른 조성물은 합성 DNA를 사용하는 qPCR 과 바이러스 RNA를 이용한 RT-qPCR 모두에서 정상적으로 타겟을 증폭시키며, 증폭 효율은 약 97%로 매 사이클마다 약 1.97배씩 타겟이 증폭되는 것 확인할 수 있다.From the above two results, it can be confirmed that the composition according to the present disclosure normally amplifies the target in both qPCR using synthetic DNA and RT-qPCR using viral RNA, and that the amplification efficiency is about 97%, and the target is amplified about 1.97 times per cycle.
[시험예 10][Example 10]
본 개시의 일 실시예에 따른 조성물을 사용하여 다중진단을 아래와 같이 수행하였다.Multiplex diagnosis was performed using a composition according to one embodiment of the present disclosure as follows.
COVID-19 바이러스의 변이를 구분하기 위해 변이바이러스를 표적하는 마이크로 입자를 제작하여 한 반응에 모두 같이 넣고 시료를 넣어 상기 시험예 9의 RT-qPCR과 동일한 방법으로 반응을 진행하였다.To distinguish the mutations of the COVID-19 virus, microparticles targeting the mutant virus were produced and placed all together in one reaction, and the sample was added and the reaction was performed in the same manner as RT-qPCR in Test Example 9 above.
본 실험에 사용된 변이바이러스 표적 프라이머 및 프로브 시퀀스는 다음과 같다. The mutant virus target primers and probe sequences used in this experiment are as follows.
그 결과, 도 26 및 도 27에 나타난 바와 같이 넣어준 타겟에 맞춰 마이크로 입자의 형광이 밝아졌으며, 이로부터 본 개시를 사용할 경우 다중 진단 효율이 개선되었음을 확인할 수 있다.As a result, as shown in FIGS. 26 and 27, the fluorescence of the microparticles brightened in line with the inserted target, and it can be confirmed that the multiple diagnostic efficiency is improved when the present disclosure is used.
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Claims (18)
수상인 외상을 포함하는
W1/O/W2(water1-oil-water2)형의 에멀젼 조성물이며,
상기 유중수형(W1/O) 액적은 PCR(polymerase chain reaction) 프라이머 및 프로브 중 하나 이상을 최내상인 수상(W1)에 포함하고,
상기 에멀젼 조성물은 열반응성인,
다중유화 에멀젼 조성물.an inner layer comprising water-in-oil droplets; and
Including the award-winning trauma
It is an emulsion composition of the W1/O/W2 (water1-oil-water2) type.
The above water-in-oil (W1/O) droplet contains at least one of a PCR (polymerase chain reaction) primer and probe in the inner phase, the water phase (W1), and
The above emulsion composition is heat-reactive,
A multiple emulsion composition.
상기 수상(W2)인 외상은 친수성 계면활성제를 포함하는,
다중유화 에멀젼 조성물.In the first paragraph, the oil phase (O) of the water-in-oil (W1/O) droplet contains a lipophilic surfactant,
The above award (W2) contains a hydrophilic surfactant,
A multiple emulsion composition.
상기 친유성 계면활성제로 플루오로계 계면활성제를 포함하는,
다중유화 에멀젼 조성물.In the second paragraph, the water-in-oil (W1/O) droplet contains hydrofluoroether oil in the oil phase (O),
The lipophilic surfactant comprises a fluorosurfactant,
A multiple emulsion composition.
상기 친유성 계면활성제로 실리콘계 비이온 계면활성제를 포함하는, 다중유화 에멀젼 조성물.In the second paragraph, the water-in-oil (W1/O) droplet contains at least one of mineral oil, silicone oil and isopropyl palmitate oil in the oil phase,
A multi-emulsion emulsion composition comprising a silicone-based nonionic surfactant as the above lipophilic surfactant.
상기 유중수형(W1/O) 액적은 상기 수화 겔의 공극 내 위치하는, 다중유화 에멀젼 조성물.In claim 12, the hydrating gel has a porous structure including pores,
A multi-emulsion emulsion composition wherein the water-in-oil (W1/O) droplets are positioned within the pores of the hydrogel.
상기 다중유화 에멀젼 조성물이 배열되는 반응 챔버(chamber);
를 포함하는 핵산 증폭장치.A multi-emulsion emulsion composition according to any one of claims 1 to 14; and
A reaction chamber in which the above multi-emulsion emulsion composition is arranged;
A nucleic acid amplification device comprising:
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 다중유화 에멀젼 조성물을 반응 챔버(chamber)에 주입하는 단계; 및
타겟 핵산을 중합효소 연쇄반응(PCR)시켜 상기 타겟 핵산을 증폭시키는 단계;
를 포함하는 핵산 증폭 방법.As a method for amplifying nucleic acids,
A step of injecting a multi-emulsion emulsion composition according to any one of claims 1 to 14 into a reaction chamber; and
A step of amplifying a target nucleic acid by polymerase chain reaction (PCR);
A nucleic acid amplification method comprising:
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