In this study, we developed a novel immunoassay method based on the magnetic force in microfluidic channel or lab-on-a-chip. The magnetic force-based microfluidic immunoassay was firstly devised and successfully applied to detect the rabbit IgG and mouse IgG as model analytes of sandwich immunoassay. In this experiment, we performed sandwich immunoassay using the fluorescent polystyrene microbeads, superparamagnetic nanoparticle solution as a label, and rabbit and mouse IgG as analytes. The microchannels of a microfluidic device were fabricated by polydimethylsiloxane (PDMS) molding processes and bonded on a slide glass by plasma treatment. The movements of microbeads conjugated with magnetic nanoparticles were demonstrated by magnetic field gradients in microfluidic channel and compared with calculated magnetic field gradients. Dual analyte detection of rabbit IgG and mouse IgG in a single reaction was carried out in a microfluidic device. The detectable range of concentration of rabbit IgG and mouse IgG was 244 pg/mL to 4 μg/mL and 62.5 ng/mL to 4 μg/mL, respectively. The lowest concentration of rabbit IgG and mouse IgG that was measured over the background was almost 244 pg/mL and 15.6 ng/mL, respectively. The multiplexed immunoassay using encoded microbeads which are immobilized with a certain antibody, respectively, could be possible using this detection principle. Moreover, with micro electromagnetic integrated systems using this detection principle, high sensitive, and low detection limited assay system could be developed.
본 연구에서는 마이크로 채널 혹은 랩온어칩에서 자기력 기반의 면역측정법을 개발하였다. 자기력 기반 마이크로 유체 면역 측정법을 토끼의 IgG 와 쥐의 IgG를 샌드위치 면역 측정법의 모델 측정 분자로써 측정하는데 결과를 얻게 되었고, 이러한 기반의 면역 측정법을 처음으로 고안하였다. 본 실험에서 형관 폴리스타이렌 마이크로 비드, 인식 라벨로써 자성 나노 입자 그리고 인식 분자로써 토끼와 쥐의 IgG를 이용하여 샌드위치 면역 측정 실험을 수행하였다. 기본적인 원리는 면역 반응에 의해 마이크로 비드에 붙게된 자성입자로 인해 마이크로 비드가 자기장에 의해서 끌려오게 되는 현상을 기본 원리가 되며, 끌려 오는 현상을 속도로 측정하여 정량화하고 정량화 된 속도 값을 바탕으로 마이크로 유체 채널의 특이적인 구조를 이용하여 검출할 수 있는 것이다. 이를 구현하기 위해 PDMS를 주형으로 하는 공정방법으로 마이크로 유체 디바이스의 채널을 제작하였고 제작한 칩을 플라즈마 처리를 통해 슬라이드 유리 기판에 붙이게 되었다. 자성 나노입자가 붙게 된 마이크로 비드의 움직임을 자기장의 변화로 설명하였고, 계산된 자기장의 변화 값의 이론치와 비교를 하였다. 한번의 반응으로 토끼와 쥐의 IgG를 이중검출 하였으며, 각각의 검출 범위는 244 pg/mL에서 4 μg/mL 그리고 62.5 ng/mL에서 4 μg/mL이었다. 검출 가능한 최저 농도는 토끼의 경우에는 약 244 pg/mL 이었고 쥐의 IgG는 15.6 ng/mL이었다. 임의의 안티바디(antibody)가 고정 되어있는 각각의 코딩된 마이크로 비드를 이용하면 본 연구의 검출 원리로 다중 면역 검출이 가능할 것이다. 또한, 이러한 검출 원리를 미세 전자기와 결합한다면 더욱 고감도이고 측정 한계가 낮은 분석 시스템을 구현할 수 있을 것이다.
