Coronavirus (COVID-19) infection starts when the spike protein located on the surface of SARS-Cov-2 and human ACE2 (angiotensin converting enzyme 2) protein bind. In vitro diagnosis of viruses, such as SARS-CoV-2, is essential to reduce the spread of infection quickly and accurately. Polymerase Chain Reaction (PCR), a sample for diagnosing viral infection, has high specificity and is used as a standard method for virus detection. However, PCR takes a long time to analyze and the equipment is bulky. Recently, emphasis has been placed on miniaturized diagnostic chips that can detect quickly and can be used for point-of-care diagnostics. Therefore, here we report a nano-islands based plasmon immumo diagnostic chip that detects spike proteins using human ACE2 protein. The surface of the immumo diagnostic chip was functionalized with ACE2 protein by forming Au nano-islands using two solid-state repeated dewetting, and was connected by a self-assembled monolayer (SAM) containing Ni-nitrilotriacetic acid (Ni-NTA). The binding of the ACE2 protein functionalized to the Au nano-islands to the spike protein can be measured using Surface enhanced Raman Spectroscopy(SERS) within 1 minutes, and quantitatively detected with range of 100pM the spike protein.
코로나바이러스(코로나19) 감염은 SARS-Cov-2 표면에 위치한 스파이크 단백질과 인간 ACE2(안지오텐신전환효소2) 단백질이 결합하면서 시작된다. SARS-CoV-2와 같은 바이러스의 체외 진단은 감염 확산을 줄이기 위해 신속하고 정확함이 필수적이다. 바이러스 감염 진단의 표본인 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)은 특이도가 높아 바이러스 검출의 표준 방법으로 사용된다. 그러나 PCR은 분석 시간이 길고 장비가 부피가 크다. 최근에는 신속하게 감지할 수 있고 현장 진단에 사용할 수 있는 소형화된 진단 칩이 강조되고 있다. 따라서 본 연구에서는 인간 ACE2 단백질을 사용하여 스파이크 단백질을 감지하는 나노 섬 기반 플라즈몬 면역 진단 칩을 제안하였다. 진단 칩의 표면은 두번의 고체상 비젖음 현상을 이용하여 금 나노 섬을 형성하여 ACE2 단백질로 기능화되었으며, Ni-nitrilotriacetic acid(Ni-NTA)가 포함하는 자기 조립 단층(SAM)에 의해 연결되었다. 금 나노섬에 기능화된 ACE2 단백질과 스파이크 단백질의 결합은 결합은 SERS(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)를 이용하여 1분 이내에 측정할 수 있으며 스파이크 단백질을 100pM수준까지 정량적으로 검출할 수 있습니다.
