황화 카드늄 나노선 광센서를 이용하여 HRP와 루미놀의 화학 발광 반응을 검출하는 방식으로 B 형 간염 항원을 탐지할 수 있는 바이오센서의 활용에 대해서 연구하였다. 화학 발광법은 바이오 재료 또는 검출 인자를 탐지하기 위한 가장 유용하고 민감한 측정방법이다. 그러나 높은 감도 및 검출력 특성을 위해 발광 검출에 정밀한 측정이 가능한 높은 가격의 특수 장비를 필요로 하기 때문에 일반적으로 사용이 간단하고편리한 시스템을 만들기 어렵다. 본 연구에서는 이러한 특수 장비에서만 측정이 가능한 고감도 센서를 일반적으로 사용이 용이한 화학발광 검출 방식의 바이오 센서의 개발을 목저으로 하였다. 이를 위하여, ①황화 카드늄 나노선의 전극 위에 직접합성, ②광센서를 성능 개선 및 보호를 위한 Passivation 연구, ③스트립을 확용한 측면유동방식의 화학발광형 센서의 제작과 ④이를 이용하여 B형 간염균을 화학발광방식으로 검출하는 바이오 ...
황화 카드늄 나노선 광센서를 이용하여 HRP와 루미놀의 화학 발광 반응을 검출하는 방식으로 B 형 간염 항원을 탐지할 수 있는 바이오센서의 활용에 대해서 연구하였다. 화학 발광법은 바이오 재료 또는 검출 인자를 탐지하기 위한 가장 유용하고 민감한 측정방법이다. 그러나 높은 감도 및 검출력 특성을 위해 발광 검출에 정밀한 측정이 가능한 높은 가격의 특수 장비를 필요로 하기 때문에 일반적으로 사용이 간단하고편리한 시스템을 만들기 어렵다. 본 연구에서는 이러한 특수 장비에서만 측정이 가능한 고감도 센서를 일반적으로 사용이 용이한 화학발광 검출 방식의 바이오 센서의 개발을 목저으로 하였다. 이를 위하여, ①황화 카드늄 나노선의 전극 위에 직접합성, ②광센서를 성능 개선 및 보호를 위한 Passivation 연구, ③스트립을 확용한 측면유동방식의 화학발광형 센서의 제작과 ④이를 이용하여 B형 간염균을 화학발광방식으로 검출하는 바이오 센서 시스템을 연구하였다. 이 연구에서는, 기존의 나노선을 합성하는 방식과 달리 전극 패턴에 황화카드늄 나노선을 직접 합성 및 형성하였다. 레이저 여기 증착 시스템을 이용하여 전극패턴에 나노선을 직접 성장 시킴으로써 광센서의 감도, 전기적 접촉 저항 및 성능을 최적화하였다. 이러한 나노선 직접, 동시 합성 방법은 종래 분산방식(나노선을 다른 웨이퍼나 기판에 성장 시킨 후 용액내 분산하여 이동하는)에 비하여 나노선의 밀도 및 성장에 관련한 조절이 가능함으로 100배 이상의 높은 감도와 낮은 암전류를 실험적으로 얻을수 있었다. 더불어 황화 카드늄 나노선 광센서의 감도와 특성을 향상시키기 위해, 파릴렌 코팅을 화학기상 증착방법을 이용하여 나노선에 적용하였다. 파릴렌은 일반적으로 광센서와 같은 광학 디바이스 활용에 있어서 반사 방지막 또는 절연 및 흡습 방지막으로서 많이 사용된다. 본 연구에서는 파릴렌을 나노선에 다양한 두께로 증착 및 평가하여 광센서의 감도 및 특성 개선에 적용할 수 있음을 확인 할 수 있었다. 이는 황화 카드늄 나노선위의 파릴렌 코팅이 외부 물질 또는 기체와의 화학적 또는 전기적 반응을 막아주고 더불어 나노선 표면의 결함을 줄여줌으로 성능의 개선을 이룰 수 있음을 의미한다. 본 연구에서는 황화 카드늄 나노선 광센서에 파릴렌을 400~600 nm 두께로 코팅했을 때, 최적의 성능이 관찰됨을 확인할 수 있었다. 황화카드늄 나노선 광센서의 B 형 간염 항원의 의료 진단에 대한 활용 용도로서의 실행가능성을 스트립 방식의 검사 방법을 화학 발광방식의 방법으로 확인하였다. 이때, 발광 신호를 생성하기 위하여 루미놀의 화학 발광 반응을 이용하였다. 루미놀의 화학 발광반응은 HRP 효소 반응에 의한 산화반응으로 알려져 있으며 화학발광 영역은 420 nm의 파장에 관찰된다. 일반적으로 상용화 되어있는 의료 진단 목적의 화학 발광 반응 검출 시스템은 특수한 냉각 장치 및 노이즈 제거를 위한 특별한 광센서를 이용하고 있으며, 바이오래드 업체의 Chemidoc-XRS와 같은 소신호를 탐지 방식의 장비가 일반적으로 많이 활용 되고 있다. 본 연구에서는 황화 카드늄 나노선 기반 광센서를 이용하여 HRP와 루미놀간의 화학 발광 반응을 상업적인 장비와 비교 평가 하였다. 상업적으로 사용되는 광반응 검출 시스템을 이용한 간염 항원에 대한 정량적인 검출 응답범위는 0.2~100 ng/mL 이었으며, 검출력의 한계는 0.2 ng/mL이었다. 황화 카드늄 광센서를 이용한 간염 항원 정량적인 검출 응답범위는 0.02~100 ng/mL 이었고, 검출력의 한계는 0.5 ng/mL로 확인이 되었다. 따라서, 본 연구에서는 전극 패턴에 직접적으로 나노선을 형성하고 특성 향상을 위하여 파릴렌 코팅한 황화 카드늄 나노선 광센서를 제작함으로서 민감하고 우수한 검출력을 가진 광센서를 제작할 수 있었고, 이를 이용한 화학 발광 검출 (HRP와 루미놀의 화학 발광 반응)으로 스트립 방식의 간염 항원 면역 측정 시스템을 정량적으로 탐지 및 검출할 수 있었다.
황화 카드늄 나노선 광센서를 이용하여 HRP와 루미놀의 화학 발광 반응을 검출하는 방식으로 B 형 간염 항원을 탐지할 수 있는 바이오센서의 활용에 대해서 연구하였다. 화학 발광법은 바이오 재료 또는 검출 인자를 탐지하기 위한 가장 유용하고 민감한 측정방법이다. 그러나 높은 감도 및 검출력 특성을 위해 발광 검출에 정밀한 측정이 가능한 높은 가격의 특수 장비를 필요로 하기 때문에 일반적으로 사용이 간단하고편리한 시스템을 만들기 어렵다. 본 연구에서는 이러한 특수 장비에서만 측정이 가능한 고감도 센서를 일반적으로 사용이 용이한 화학발광 검출 방식의 바이오 센서의 개발을 목저으로 하였다. 이를 위하여, ①황화 카드늄 나노선의 전극 위에 직접합성, ②광센서를 성능 개선 및 보호를 위한 Passivation 연구, ③스트립을 확용한 측면유동방식의 화학발광형 센서의 제작과 ④이를 이용하여 B형 간염균을 화학발광방식으로 검출하는 바이오 센서 시스템을 연구하였다. 이 연구에서는, 기존의 나노선을 합성하는 방식과 달리 전극 패턴에 황화카드늄 나노선을 직접 합성 및 형성하였다. 레이저 여기 증착 시스템을 이용하여 전극패턴에 나노선을 직접 성장 시킴으로써 광센서의 감도, 전기적 접촉 저항 및 성능을 최적화하였다. 이러한 나노선 직접, 동시 합성 방법은 종래 분산방식(나노선을 다른 웨이퍼나 기판에 성장 시킨 후 용액내 분산하여 이동하는)에 비하여 나노선의 밀도 및 성장에 관련한 조절이 가능함으로 100배 이상의 높은 감도와 낮은 암전류를 실험적으로 얻을수 있었다. 더불어 황화 카드늄 나노선 광센서의 감도와 특성을 향상시키기 위해, 파릴렌 코팅을 화학기상 증착방법을 이용하여 나노선에 적용하였다. 파릴렌은 일반적으로 광센서와 같은 광학 디바이스 활용에 있어서 반사 방지막 또는 절연 및 흡습 방지막으로서 많이 사용된다. 본 연구에서는 파릴렌을 나노선에 다양한 두께로 증착 및 평가하여 광센서의 감도 및 특성 개선에 적용할 수 있음을 확인 할 수 있었다. 이는 황화 카드늄 나노선위의 파릴렌 코팅이 외부 물질 또는 기체와의 화학적 또는 전기적 반응을 막아주고 더불어 나노선 표면의 결함을 줄여줌으로 성능의 개선을 이룰 수 있음을 의미한다. 본 연구에서는 황화 카드늄 나노선 광센서에 파릴렌을 400~600 nm 두께로 코팅했을 때, 최적의 성능이 관찰됨을 확인할 수 있었다. 황화카드늄 나노선 광센서의 B 형 간염 항원의 의료 진단에 대한 활용 용도로서의 실행가능성을 스트립 방식의 검사 방법을 화학 발광방식의 방법으로 확인하였다. 이때, 발광 신호를 생성하기 위하여 루미놀의 화학 발광 반응을 이용하였다. 루미놀의 화학 발광반응은 HRP 효소 반응에 의한 산화반응으로 알려져 있으며 화학발광 영역은 420 nm의 파장에 관찰된다. 일반적으로 상용화 되어있는 의료 진단 목적의 화학 발광 반응 검출 시스템은 특수한 냉각 장치 및 노이즈 제거를 위한 특별한 광센서를 이용하고 있으며, 바이오래드 업체의 Chemidoc-XRS와 같은 소신호를 탐지 방식의 장비가 일반적으로 많이 활용 되고 있다. 본 연구에서는 황화 카드늄 나노선 기반 광센서를 이용하여 HRP와 루미놀간의 화학 발광 반응을 상업적인 장비와 비교 평가 하였다. 상업적으로 사용되는 광반응 검출 시스템을 이용한 간염 항원에 대한 정량적인 검출 응답범위는 0.2~100 ng/mL 이었으며, 검출력의 한계는 0.2 ng/mL이었다. 황화 카드늄 광센서를 이용한 간염 항원 정량적인 검출 응답범위는 0.02~100 ng/mL 이었고, 검출력의 한계는 0.5 ng/mL로 확인이 되었다. 따라서, 본 연구에서는 전극 패턴에 직접적으로 나노선을 형성하고 특성 향상을 위하여 파릴렌 코팅한 황화 카드늄 나노선 광센서를 제작함으로서 민감하고 우수한 검출력을 가진 광센서를 제작할 수 있었고, 이를 이용한 화학 발광 검출 (HRP와 루미놀의 화학 발광 반응)으로 스트립 방식의 간염 항원 면역 측정 시스템을 정량적으로 탐지 및 검출할 수 있었다.
Hyper sensitive CdS nanowire photosensor was developed for the application of biosensor which could detect hepatitis-B antigen by the chemiluminescence reaction between HRP and luminol. Chemiluminescence method is the most powerful way to detect biomaterials or biomarker. But it is hard to make accu...
Hyper sensitive CdS nanowire photosensor was developed for the application of biosensor which could detect hepatitis-B antigen by the chemiluminescence reaction between HRP and luminol. Chemiluminescence method is the most powerful way to detect biomaterials or biomarker. But it is hard to make accurate and portable system, because it needs special detection equipment for the high sensitivity. To improve a sensitivity of chemiluminescence detection in small size and portable device, CdS nanowire was used and investigated instead of bulk or thin film sensor. In this study, pulsed laser deposition system with in-situ synthesis method which represented the direct synthesis of CdS nanowire on the interdigitated electrode was used for optimizing photosensor sensitivity, better electrical contacts and performance. CdS nanowire was controlled by changing synthesis conditions such as temperature, time, distance between target and substrate and so on. This in-situ synthesis method showed 100 times higher sensitivity and low dark current than conventional dispersion nanowire photosensor fabrication method. To more enhance sensitivity and properties of CdS nanowire photosensor, parylene coating was applied on the CdS nanowire by thermal CVD system. Parylene is reported as anti-reflection layer in the photosensor application. In this study, parylene was coated with various thicknesses on the CdS nanowire and optimized it at highest sensitivity. Parylene coated CdS nanowire photosensor showed an improved sensitivities and water proof performance. The most enhanced condition of CdS nanowire photosensor by parylene coating is about 400~600 nm thickness. The feasibility of the CdS nanowire photosensor for the application to the medical diagnosis of human hepatitis-B surface antigen (hHBsAg) was demonstrated by using a lateral flow immunoassay with chemiluminescence (signal). Lateral flow immunoassays system was used the chemiluminescence reaction of luminol. The chemiluminescence of luminol was known to be occurred from the oxidation by the enzyme reaction of horseradish peroxidase (HRP) and hydrogen peroxide, and the maximum chemiluminescence intensity was observed at the wave length of 420 nm. Normally, chemiluminescence system in medical diagnosis required a specially cooling system and very large area for photosensor to detect a small signal such as Chemidoc-XRS from Bio-Rad Laboratories (Hercules, Ca, USA). In this research, CdS nanowire based photosensors were applied and compared with commercial equipment to measure chemiluminescence reaction between HRP and luminol. For measuring chemiluminescence of lateral flow, the measuring box was fabricated by 3D printer. It was complete black box which could protect any incident light except for chemiluminescence light. By changing the amount of hepatitis-B antigen, the incident light which generated chemiluminescence reaction was increased in the photosensor signal. In this study, hyper sensitive photosensor based on CdS nanowire that fabricated by in-situ synthesis direct on the IDE and coated by parylene was available to detect hHBsAg by lateral flow immunoassay system by using chemiluminescence reaction between HRP and luminol.
Hyper sensitive CdS nanowire photosensor was developed for the application of biosensor which could detect hepatitis-B antigen by the chemiluminescence reaction between HRP and luminol. Chemiluminescence method is the most powerful way to detect biomaterials or biomarker. But it is hard to make accurate and portable system, because it needs special detection equipment for the high sensitivity. To improve a sensitivity of chemiluminescence detection in small size and portable device, CdS nanowire was used and investigated instead of bulk or thin film sensor. In this study, pulsed laser deposition system with in-situ synthesis method which represented the direct synthesis of CdS nanowire on the interdigitated electrode was used for optimizing photosensor sensitivity, better electrical contacts and performance. CdS nanowire was controlled by changing synthesis conditions such as temperature, time, distance between target and substrate and so on. This in-situ synthesis method showed 100 times higher sensitivity and low dark current than conventional dispersion nanowire photosensor fabrication method. To more enhance sensitivity and properties of CdS nanowire photosensor, parylene coating was applied on the CdS nanowire by thermal CVD system. Parylene is reported as anti-reflection layer in the photosensor application. In this study, parylene was coated with various thicknesses on the CdS nanowire and optimized it at highest sensitivity. Parylene coated CdS nanowire photosensor showed an improved sensitivities and water proof performance. The most enhanced condition of CdS nanowire photosensor by parylene coating is about 400~600 nm thickness. The feasibility of the CdS nanowire photosensor for the application to the medical diagnosis of human hepatitis-B surface antigen (hHBsAg) was demonstrated by using a lateral flow immunoassay with chemiluminescence (signal). Lateral flow immunoassays system was used the chemiluminescence reaction of luminol. The chemiluminescence of luminol was known to be occurred from the oxidation by the enzyme reaction of horseradish peroxidase (HRP) and hydrogen peroxide, and the maximum chemiluminescence intensity was observed at the wave length of 420 nm. Normally, chemiluminescence system in medical diagnosis required a specially cooling system and very large area for photosensor to detect a small signal such as Chemidoc-XRS from Bio-Rad Laboratories (Hercules, Ca, USA). In this research, CdS nanowire based photosensors were applied and compared with commercial equipment to measure chemiluminescence reaction between HRP and luminol. For measuring chemiluminescence of lateral flow, the measuring box was fabricated by 3D printer. It was complete black box which could protect any incident light except for chemiluminescence light. By changing the amount of hepatitis-B antigen, the incident light which generated chemiluminescence reaction was increased in the photosensor signal. In this study, hyper sensitive photosensor based on CdS nanowire that fabricated by in-situ synthesis direct on the IDE and coated by parylene was available to detect hHBsAg by lateral flow immunoassay system by using chemiluminescence reaction between HRP and luminol.
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