Cell lysis performs as the first step in sample preparation for the diagnosis and treatment of intracellular genetic substance-based disease. In present, on-chip cell lysis is being developed using a variety of technologies such as mechanical, chemical, electrical and thermal for fast and simple point-of-care testing (POCT). Among cell lysis in microfluidic channels, the mechanical, chemical and electrical methods require complex channel design, reagent and high operation voltage than thermal method. Recently, nanoparticle (NP)-based photothermal lysis chip has been developed as one of the thermal methods in which nanoparticles are directly bound to cells and transfer heat to proceed cell lysis. However, NP-based photothermal lysis chip still have issues such as complex channel design and the requirement of additional equipment for cell capturing. Here we report nanoplasmonic photothermal cell lysis chip with high density Au nanoislands (HD-AuNIs). HD-AuNIs, fabricated by repeated solid-state dewetting to obtain the large diameter of Au nanoislands and narrow nanogap, exhibit enhanced light absoprtion in visible light range, which generates rapidly heat by photothermal effect. We check the cell viability to identify the cell lysis efficiency according to temperature and thermal exposure time. In addition, polymerase chain reaction are performed to check photothermal stability of DNA.
세포 용해는 세포 내 유전물질을 이용하 질병이나 병원균의 분자 진단 및 표적 치료를 진행하기 전 가장 먼저 수행하는 샘플 전처리 과정으로서 주목받고 있다. 그러나, 기존의 세포 용해 기술은 실험실 기반의 거대한 장비 사용, 장시간 동안 실험자의 노동력 요구, 세포 용해를 위한 복잡한 절차 수반 등의 문제로 인해 현장 진단에 적합한 새로운 기술 개발이 요구되었다. 최근 다양한 세포 용해 기술을 적용한 미세유체채널 기반 세포 용해 칩이 개발되어 빠르고 간편한 세포 용해가 가능하지만, 여전히 복잡한 채널 설계, 높은 작동 전압 및 추가적인 시약 사용, 금속 전극의 부식 등의 문제점이 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 간단한 채널 설계 및 단시간 내 세포 용해가 가능한 고밀도 금 나노섬 구조 기반의 나노플라즈모닉 광열 세포 용해 칩을 제안하였다. 반복적인 고체상 비젖음 현상을 이용해 제작된 고밀도의 금 나노섬은 가시광선 전 영역에서 높은 광 흡수율을 보이며 이를 바탕으로 강한 광열을 발생시켰다. 제안된 광열 세포 용해 칩을 이용하여 온도와 열 노출 시간에 따른 세포 생존율을 확인하였다. 또한, 타겟 유전자의 중합효소연쇄반응을 통해 유전물질의 광열에 의한 안정성을 검증하였다.
