혈액내 요소의 농도는 신장 기능을 평가하는 기준으로 가장 오래된 수치이다. 혈액을 원심 분리하여 얻는 상층 액인 혈청 내에는 요소(urea)의 농도가 1.7 ~ 8.3 mM 존재하며 혈청 내에 이보다 더 많은 양이 존재하게 될 경우, 요소 혈증에 걸리게 되고, 무기력증, 기면증, 집중력 저하 및 혼수상태에 빠지게 된다. 따라서 요소 측정을 위한 다양한 방법들이 개발되어 왔으며, 요소 측정에는 비색법 및 ...
혈액내 요소의 농도는 신장 기능을 평가하는 기준으로 가장 오래된 수치이다. 혈액을 원심 분리하여 얻는 상층 액인 혈청 내에는 요소(urea)의 농도가 1.7 ~ 8.3 mM 존재하며 혈청 내에 이보다 더 많은 양이 존재하게 될 경우, 요소 혈증에 걸리게 되고, 무기력증, 기면증, 집중력 저하 및 혼수상태에 빠지게 된다. 따라서 요소 측정을 위한 다양한 방법들이 개발되어 왔으며, 요소 측정에는 비색법 및 분광법이 일반적으로 사용되고 있지만, 휴대하기 어렵고, 시료의 전처리가 필요하다는 단점을 지니고 있다. 이에 본 연구에서는, 소형화가 쉽고, 감응시간이 짧으며, 전처리가 필요 없는 전위차법 암모늄 이온선택성 전극에 효소인 우레아제(urease)를 도입하여 2분 이내에 요소의 농도를 검출할 수 있는 요소 측정 바이오센서를 개발하고자 하였다. 우레아제는 1926년 J. B. Sumner 에 의해 작두콩에서 추출한 최초의 결정효소로, 우제아제로부터 요소가 분해되어 두 개의 암모늄 이온, 탄산수소 음이온, 수산화음이온을 형성하게 되고, 이를 암모늄 이온 선택성 전극이나 수소전극을 이용하여 요소의 농도를 간접적으로 검출하게 된다. 이온 선택성 전극은 감응시간이 짧고 전처리가 필요 없는 장점을 지니고 있지만, 기존에 연구된 이온 선택성 전극은 초기 전위 흐름(potential drift) 현상이 발생하며, 이는 빠른 이온농도 검출에 있어 중요한 문제로 인식된다. 이러한 초기 전위 흐름 현상을 줄이기 위하여 내부 층에 NaCl과 LiCl의 혼합 염을 도입하였다. 요소분석을 위해 암모늄 이온 선택성 전극위에 도입되는 고분자-우레아제 혼합용액은 우레아제의 낮은 친유성으로 인하여 고분자를 녹인 용액에 우레아제를 섞으면 침전물이 발생하기도 하며, 이는 센서의 재현성에 큰 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 침전이 생기지 않고, 센서의 성능을 최대화 할 수 있도록 상업용 친수성폴리우레탄의 일종인 Hydromed D-3를 이용하여 최적화 하였다. 이렇게 최적화한 센서를 이용하여, 실제 혈액을 원심분리하여 혈청을 얻은 뒤, 요소 측정 표준장비인 Hitachi 7600과 자체 제작한 센서와의 일치도를 확인하였고, t-검정을 통해 유의차가 없음을 확인할 수 있었다.
혈액내 요소의 농도는 신장 기능을 평가하는 기준으로 가장 오래된 수치이다. 혈액을 원심 분리하여 얻는 상층 액인 혈청 내에는 요소(urea)의 농도가 1.7 ~ 8.3 mM 존재하며 혈청 내에 이보다 더 많은 양이 존재하게 될 경우, 요소 혈증에 걸리게 되고, 무기력증, 기면증, 집중력 저하 및 혼수상태에 빠지게 된다. 따라서 요소 측정을 위한 다양한 방법들이 개발되어 왔으며, 요소 측정에는 비색법 및 분광법이 일반적으로 사용되고 있지만, 휴대하기 어렵고, 시료의 전처리가 필요하다는 단점을 지니고 있다. 이에 본 연구에서는, 소형화가 쉽고, 감응시간이 짧으며, 전처리가 필요 없는 전위차법 암모늄 이온선택성 전극에 효소인 우레아제(urease)를 도입하여 2분 이내에 요소의 농도를 검출할 수 있는 요소 측정 바이오센서를 개발하고자 하였다. 우레아제는 1926년 J. B. Sumner 에 의해 작두콩에서 추출한 최초의 결정효소로, 우제아제로부터 요소가 분해되어 두 개의 암모늄 이온, 탄산수소 음이온, 수산화음이온을 형성하게 되고, 이를 암모늄 이온 선택성 전극이나 수소전극을 이용하여 요소의 농도를 간접적으로 검출하게 된다. 이온 선택성 전극은 감응시간이 짧고 전처리가 필요 없는 장점을 지니고 있지만, 기존에 연구된 이온 선택성 전극은 초기 전위 흐름(potential drift) 현상이 발생하며, 이는 빠른 이온농도 검출에 있어 중요한 문제로 인식된다. 이러한 초기 전위 흐름 현상을 줄이기 위하여 내부 층에 NaCl과 LiCl의 혼합 염을 도입하였다. 요소분석을 위해 암모늄 이온 선택성 전극위에 도입되는 고분자-우레아제 혼합용액은 우레아제의 낮은 친유성으로 인하여 고분자를 녹인 용액에 우레아제를 섞으면 침전물이 발생하기도 하며, 이는 센서의 재현성에 큰 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 침전이 생기지 않고, 센서의 성능을 최대화 할 수 있도록 상업용 친수성 폴리우레탄의 일종인 Hydromed D-3를 이용하여 최적화 하였다. 이렇게 최적화한 센서를 이용하여, 실제 혈액을 원심분리하여 혈청을 얻은 뒤, 요소 측정 표준장비인 Hitachi 7600과 자체 제작한 센서와의 일치도를 확인하였고, t-검정을 통해 유의차가 없음을 확인할 수 있었다.
Urea concentration in human serum is the eldest value estimating renal failure. Normal range of serum is 1.7 to 8.3 mM and the higher concentration of urea in serum indicate uremia. The symptoms of uremia are anorexia, lethargy, decreased mental acuity and coma. therefore, many method for determinin...
Urea concentration in human serum is the eldest value estimating renal failure. Normal range of serum is 1.7 to 8.3 mM and the higher concentration of urea in serum indicate uremia. The symptoms of uremia are anorexia, lethargy, decreased mental acuity and coma. therefore, many method for determining the urea concentration in human serum had been developed and the most commonly used methods are colourimetric and spectrometric methods. However, these methods have complicated pretreatments. The urea sensor developed is this study is characterized by fast response time, ease to miniaturize, and no sample pretreatment. Urease is the enzyme crystallized from jack bean for the first time and urease converts urea into ammonium ion, bicarbonate and hydroxide. the urea concentration was determined indirectly by measuring the ammonium ion or pH. Ion selective electrode has many advantages, however, ion selective electrode have been studied has a disadvantage, potential drift. this phenomenon affect the sensor accuracy. For reduce the potential drift, mixed salt (i.e. NaCl and LiCl) used as the internal layer. Polymer-urease cocktail has precipitate because urease has low solubility in organic solvent and it affect the reproducibility. In this study, polymer-urease cocktail was optimized using the commercial hydrophilic polyurethane, Hydromed D-3, and does not have precipitate in the polymer-urease solution. Using the optimized urea biosensor, tried to get the correlation to standard measurement, Hitachi 7600. Student's t-test also used to indentify significant difference.
Urea concentration in human serum is the eldest value estimating renal failure. Normal range of serum is 1.7 to 8.3 mM and the higher concentration of urea in serum indicate uremia. The symptoms of uremia are anorexia, lethargy, decreased mental acuity and coma. therefore, many method for determining the urea concentration in human serum had been developed and the most commonly used methods are colourimetric and spectrometric methods. However, these methods have complicated pretreatments. The urea sensor developed is this study is characterized by fast response time, ease to miniaturize, and no sample pretreatment. Urease is the enzyme crystallized from jack bean for the first time and urease converts urea into ammonium ion, bicarbonate and hydroxide. the urea concentration was determined indirectly by measuring the ammonium ion or pH. Ion selective electrode has many advantages, however, ion selective electrode have been studied has a disadvantage, potential drift. this phenomenon affect the sensor accuracy. For reduce the potential drift, mixed salt (i.e. NaCl and LiCl) used as the internal layer. Polymer-urease cocktail has precipitate because urease has low solubility in organic solvent and it affect the reproducibility. In this study, polymer-urease cocktail was optimized using the commercial hydrophilic polyurethane, Hydromed D-3, and does not have precipitate in the polymer-urease solution. Using the optimized urea biosensor, tried to get the correlation to standard measurement, Hitachi 7600. Student's t-test also used to indentify significant difference.
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