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기판;타겟 핵산 분자와 선택적으로 결합하는 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide) 및 상기 올리고뉴클레오티드의 제1 말단에 결합된 제1 화합물을 구비하고, 상기 기판에 고정된 분자 비콘부;상기 제1 화합물과 선택적으로 결합하고, 조사된 광을 재귀반사시킬 수 있는 광학 표지부;상기 광학 표지부에 광을 조사하는 광원부; 및상기 광학 표지부에 의해 재귀반사된 광을 수용하는 수광부를 포함하고,상기 광학 표지부는,투명한 코어 입자;상기 코어 입자 표면의 일부를 피복하고, 적어도 360nm 내지 820nm의 가시광선 파장 영역에서 상기 코어 입자보다 굴절률이 작은 물질로 형성된 전반사 유도층;상기 전반사 유도층 상에 형성된 수식층; 상기 전반사 유도층과 상기 수식층 사이에 배치되고, 자성 물질로 형성된 자성층; 및상기 수식층에 결합되고, 상기 제1 화합물과 선택적으로 결합하는 제2 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제1항에 있어서, 상기 올리고뉴클레오티드는 상기 타겟 핵산 분자와 상보적인 염기서열을 갖는 루프 구간, 상기 루프 구간의 제1 말단으로부터 연장되고 말단에 상기 제1 화합물이 결합된 제1 스템 구간 및 상기 루프 구간의 제2 말단으로부터 연장되고 상기 제1 스템 구간과 상보적인 염기 서열을 가지며 상기 기판에 결합되는 제2 스템 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제2항에 있어서, 상기 루프 구간은 20 내지 40개의 염기서열을 포함하고,상기 제1 및 제2 스템 구간은 각각 4 내지 8개의 염기서열을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제2항에 있어서, 상기 제1 화합물은 비오틴(biotin), 디니트로페닐(dinitrophenyl, DNP) 및 디곡시게닌(digoxigenin, DIG)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제4항에 있어서, 상기 분자 비콘부는 상기 제1 화합물을 상기 제1 스템 구간의 말단에 결합시키는 제1 스페이서 화합물을 더 포함하고,상기 제1 스페이서 화합물은 4 내지 10의 탄소를 갖는 알킬체인 또는 4 내지 10 개(mer)의 미니-폴리에틸렌글리콜(mini-poly(ethylene glycol))을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제2항에 있어서, 상기 분자 비콘부는 상기 기판과 공유결합을 형성하는 작용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제6항에 있어서, 상기 분자 비콘부는 상기 작용기를 상기 제2 스템 구간의 말단에 결합시키는 제2 스페이서 화합물을 더 포함하고,상기 제2 스페이서 화합물은 4 내지 10의 탄소를 갖는 알킬체인 또는 4 내지 10 개(mer)의 미니-폴리에틸렌글리콜(mini-poly(ethylene glycol))을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제1항에 있어서, 상기 코어 입자는 상기 가시광선 파장 영역에서 1
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제9항에 있어서, 상기 전반사 유도층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag) 및 아연(Zn)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제1항에 있어서, 상기 코어 입자는 600nm 이상 2㎛ 이하의 평균 직경을 갖고,상기 전반사 유도층은 상기 코어 입자의 표면 중 30% 이상 70% 이하의 면적을 피복하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제11항에 있어서, 상기 전반사 유도층은 10 내지 100nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제1항에 있어서, 상기 수식층은 백금(Pt), 금(Au) 및 은(Ag)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제1항에 있어서, 상기 제1 화합물은 비오틴(biotin), 디니트로페닐(dinitrophenyl, DNP) 및 디곡시게닌(digoxigenin, DIG)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고,상기 제1 화합물이 상기 비오틴을 포함하는 경우, 상기 제2 화합물은 상기 비오틴(biotin)과 선택적으로 결합할 수 있는 아비딘(avidin), 스트렙트아비딘(streptavidin) 및 뉴트라아비딘(NeutrAvidin)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고,상기 제1 화합물이 상기 디니트로페닐을 포함하는 경우, 상기 제2 화합물은 상기 디니트로페닐(DNP)과 선택적으로 결합할 수 있는 항-DNP 항체(anti-DNP antibody) 화합물을 포함하며,상기 제1 화합물이 상기 디곡시게닌을 포함하는 경우, 상기 제2 화합물은 기 디곡시게닌(DIG)과 결합할 수 있는 항-DIG 항체 (anti-DIG antibody) 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제1항에 있어서, 상기 광원부는 상기 광학 표지부의 상부에 배치되고, 상기 광학 표지부에 복수의 파장의 혼합 광 또는 단색 파장의 광을 조사하고,상기 수광부는 상기 광원부와 이격되도록 상기 광학 표지부 상부에 배치되고, 상기 광원부에서 생성되어 상기 광학 표지부에 조사된 광 중 상기 광학 표지부에 의해 재귀반사된 광을 수용하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제16항에 있어서, 상기 광원부는 상기 재귀반사된 광의 진행방향에 대해 0°초과 45°이하로 기울어진 방향으로 광을 조사하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제16항에 있어서, 상기 수광부는 상기 재귀반사 광 신호를 수신하여 이미지화하는 화상 생성부; 및 상기 화상 생성부에 의해 생성된 화상 정보를 분석하는 화상 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제18항에 있어서, 상기 화상 분석부는 상기 이미지로부터 상기 광학 표지부의 개수를 계수하여 상기 타겟 핵산 분자의 농도를 분석하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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제18항에 있어서, 상기 화상 분석부는 상기 이미지로부터 상기 광학 표지부에 의해 재귀반사된 광량을 측정하여 상기 타겟 핵산 분자의 농도를 분석하는 것을 특징으로 하는, 광학 유전자 바이오센서
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용액 시료 내에서 기판에 고정된 분자 비콘부들에 타겟 핵산 분자를 반응시키는 제1 단계; 상기 용액 시료가 존재하는 상기 기판 상에 광학 표지자들을 도포하여 상기 분자 비콘부들 중 상기 타겟 핵산 분자가 결합된 분자 비콘부에 상기 광학 표지부를 선택적으로 결합시키는 제2 단계; 자기장을 인가하여 상기 광학 표지부들 중 상기 분자 비콘부에 결합되지 않은 미반응 광학 표지부를 제거하는 제3 단계;상기 분자 비콘부에 결합된 광학 표지부에 광을 조사하는 제4 단계; 및 상기 광학 표지부에 의해 재귀반사된 광에 대한 이미지를 생성하여 분석하는 제5 단계를 포함하고,상기 광학 표지부는,투명한 코어 입자;상기 코어 입자 표면의 일부를 피복하고, 적어도 360nm 내지 820nm의 가시광선 파장 영역에서 상기 코어 입자보다 굴절률이 작은 물질로 형성된 전반사 유도층;상기 전반사 유도층 상에 형성된 수식층; 상기 전반사 유도층과 상기 수식층 사이에 배치되고, 자성 물질로 형성된 자성층; 및상기 수식층에 결합되고, 상기 제1 화합물과 선택적으로 결합하는 제2 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 핵산 분자의 정량 분석 방법
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제21항에 있어서, 상기 타겟 핵산 분자를 함유하는 용액 시료를 상기 분자 비콘부가 고정된 상기 기판 상에 도포하여 상기 분자 비콘부 중 상기 타겟 핵산 분자와 상보적인 염기서열을 갖는 루프 구간에 상기 타겟 핵산 분자를 반응시키는 것을 특징으로 하는, 핵산 분자의 정량 분석 방법
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제21항에 있어서, 상기 제4 단계에서 백색광이 상기 광학 표지부에 조사되고, 상기 제5 단계에서 상기 백색광에 대한 재귀반사신호를 기초로 상기 타겟 핵산 분자에 대한 정량 분석이 수행되는 것을 특징으로 하는, 핵산 분자의 정량 분석 방법
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