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문제 정의
이에 본 총설에서는 연속 흐름 주입법을 이용한 화학발광 분석법의 일반적인 실험과정, 기기의 구성 및 화학발광 분석법을 설명하고 향후 발전 가능성과 응용성에 관하여 고찰해보고자 한다. 즉, 화학발광 분석법의 검출을 위한 검출기의 개발, 여러 가지 화학발광 분석 기법의 도입 및 활용성을 알아본다.
이에 본 총설에서는 연속 흐름 주입법을 이용한 화학발광 분석법의 일반적인 실험과정, 기기의 구성 및 화학발광 분석법을 설명하고 향후 발전 가능성과 응용성에 관하여 고찰해보고자 한다. 즉, 화학발광 분석법의 검출을 위한 검출기의 개발, 여러 가지 화학발광 분석 기법의 도입 및 활용성을 알아본다.
지금까지 알려진 많은 수의 화학발 광 반응 시스템을 다음과 같은 화학발광 발색단의 종류에 의해 분류하여 설명하고자 한다.
가설 설정
1) 화학 발광 분석법에서 검출이 단순하다.
2) 분자 또는 원자의 검출에서 선택성이 높다.
4) 시스템의 자동화가 가능하다.
제안 방법
연속 흐름 주입법을 이용한 무기물의 정량은 발광시약, 산화제 그리고 촉매에 의해서 영향을 받는 화학발 광 시스템에서 세 가지 모두 정량 분석할 수 있다. 따라서 산화제 중에서 화학발광시스템에 많이 사용되고 있는 과산화수소를 정량분석 하거나 대사과정에서 발생되는 과산화수소의 영향을 받는 다른 화학종을 분석한다.26 또한 중간체에서 형성된 에너지를 받아 빛을 내는 형광발색단을 이용하는 간접적인 방법으로 분석이 가능하다.
Masatoshi 등16은 방향족과 지방족 알데히드를 정량하였는데 발광사약으로 4, 5-diaminophthalhydrazide를 사용하였는 뎨 이 발광시약은 산성조건하에서 알데히드와 매우 선택적으로 반응하여 화학 발광한다. 반응 혼합물의 분리는 역상 고성능 액체크로마토그래피를 이용하였고 이때 화학발광 검출 방법을 사용하여 pico mol 수준을 정량 하였다.
은 고성능 액체 크로마토그래피와 화학 발광 검출시스템을 결합하여 저렴한 비용의 송액시스템을 구축하였으며 polycyclic aromatic carvones을 femtoM 수준으로 정량하였다. 이 시스템에서 저자들은 매우 간단하며 유용성 있는 화학 발광 검출기를 제작하였다. 이들은 자체 제작한 검출 셀의 반응물 부피가 다른 셀에 비하여 많도록 하였다.
촉매로 Co (II)를 사용하여 luminol의 산화를 촉진하였다 Takashi 등42은 배양기에서 L-glutamic acid롤 분석하기 위해서 peroxyoxalate 화학 발광 시스템을 이용하여 과산화수소를 정량하였다. 이 시스템은 쉽게 산화되어 소모되는 산화제를 정량할 수 있는데 이 간접적인 방법을 응용하기 위해서 형광발색단으로 perylene을 사용하였고 고정된 효소 반응기를 제작하였다.
이론/모형
화학발광 분석법에서 이용되는 기기는 일반적으로 간단한 광학체계와 여러 가지 시료 주입 방법을 사용할 수 있다. 보편적으로 사용되는 시료 주입 방법으로 연속 흐름 주입법, 고성능 액체크로마토그래피, 가스크로마토그래피, 모세관 전기영동법 및 속도론과 메카니즘을 연구하기 위해 Stop-flow 기술이 응용된다.51 이 중에서 연속 흐름 주입 방법은 화학분석에서 가장 간단한 자동화의 접근법이며 많은 응용성을 가지고 있다.
성능/효과
Patrik 등31은 혈장 시료 중의 C-21 ketosteroids 를 peroxyoxalate 화학 발광을 이용하여 ppb 수준으로 정량하였다. 감도를 좋게 하기 위하여 pH의 영향을 시험하여 최적으로 phosphate 완충용액을 선택하였고 1, 1'-oxylimidazole과 과산화수소가 이 시스템에서 감도에 크게 영향을 끼치는 것으로 나타났다. Zheng 등34은 화학 발광 시스템을 KMnO4-octyl phenyl polyglycol ether를 이용하여 뇨시료 중의 uric acid을 정량하였다.
후속연구
또 새로운 발광시약의 개발과 합성이 이루어져 분석 대상 물질의 매우 높은 선택성과 다른 물질의 간섭 효과를 줄여야 할 것이다. 그리고 발광분석의 핵심적인 부분인 흐름셀의 개발과 변형이 우선되어야 하며 여려가지 원소를 동시분석할 수 있는 센서의 개발도 필요하다.
물론 기존의 발광시약과 형광발색단의 광자에너지 이동에 대한 명확한 데카니즘의 규명과 발광시스템의 지속적인 연구가 필요하다. 또 새로운 발광시약의 개발과 합성이 이루어져 분석 대상 물질의 매우 높은 선택성과 다른 물질의 간섭 효과를 줄여야 할 것이다. 그리고 발광분석의 핵심적인 부분인 흐름셀의 개발과 변형이 우선되어야 하며 여려가지 원소를 동시분석할 수 있는 센서의 개발도 필요하다.
한편 자동화할 수 있는 시스템과 위의사항들이 병행되면 따르고 단시간 내에 적은 비횽으로 정확하고 정밀한 분석을 할 수 있는 체계가 구축되어 정밀산업 환경 분야 및 생화학 분야에서 크게 응용될 것이다
한편 화학발광시약과 시료가 섞여 화학발광하는 부분인 흐름셀은 여러 가지로 다양하게 연구되어 있으며 앞으로도 개발되어야 할 부분이다.20,21 이러한 흐름셀에서 방출된 화학발광은 파장의 여과 없이 광전자 증 배관 또는 광다이오드를 사용하여 검출 증폭되며, 증폭된 신호는 변환기를 이용하여 디지털 신호로 바꾸어진다.
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