[논문]EPDM으로 결합된 HRP 고정 바이오센서의 전기화학적 특성

윤길중

[국내논문] EPDM으로 결합된 HRP 고정 바이오센서의 전기화학적 특성
Electrochemical Properties of HRP Immobilized Biosensor bound with EPDM 원문보기

엘라스토머 = Elastomer, v.42 no.2, 2007년, pp.112 - 118

초록
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EPDM을 결합재로 사용하고, HRP를 고정시켜 과산화수소 정량을 위한 탄소반죽전극을 제작하고, 바이오센서로서 실용화 가능성을 살펴보기 위하여 전기화학적 특성을 고찰하였다. 실험 농도 영역에서 신호의 Lineweaver-Burk 도시가 보여준 좋은 직선성은 촉매력이 효과적으로 발휘될 수 있도록 EPDM이 전극 물질 속에서 HRP를 잘 고정하고 있음을 보여 주었으며, 이는 EPDM이 전극물질 결합재로 활용될 수 있음을 말하는 것이다. 전극은 낮은 전극전위($0.0\sim-1.0$ V vs. Ag/AgCl)에서 작동하였으며, 이 때 얻어진 신호는 높은 감도와 재현성을 보여 주었다. 특히 건조된 고무의 기계적 안정성은 탄소반죽 전극 실용화의 난제였던 실리콘 오일 결합재의 대체가능성을 열어주었다.

Abstract ▼ AI-Helper

An HRP immobilized carbon paste electrode, which was bound by EPDM, was newly fabricated and its electrochemical properties were investigated for the purpose of validating the new possibility for the practical use of biosensor. In the experimental range of substrate concentration, Lineweaver-Burk plot of the signal showed a good linearity. This means that HRP was embedded effectively to preserve its identity in the bulk of composite electrode materials and EPDM is a recommendatory binder. When the electrode was run at low operating potential($0.0\sim-1.0$ V vs. Ag/AgCl), it showed a high sensitivity and a good reproducibility. Especially the mechanical stability of the dried rubber was a remarkable breakthrough to get over a difficulty in putting the carbon-paste electrode bound with silicon oil to real use.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또 디엔 고무보다 훨씬 더 산화에 잘 견디며, 용매가 휘발된 뒤에도 좋은 기계적 안정성을 보인다.11 EPDM을 탄소가루의 결합재로 사용하여고무전극을 제작하고, 이것의 전기화학적 특성과 바이오센서로서의 활용 가능성을 살펴보았다.
EPDM을 결합재로 사용하여 탄소가루에 HRP를고정시킨 고무전극을 제작하고 그것의 전기화학적 거동과 실용화 가능성을 살펴보았다. 전극은 낮은 전극전위(0.

제안 방법

1 널리 사용되는 효소 고정법에는 물리적 흡착, 2 기능성 고분자와 공유결합, 3 전도성 고분자 필름의 이용4 그리고 전극물질에 혼합시켜 고정하는 방법5 등, 여러 가지 방법이 다양하게 알려져 있다. 산업, 생화학, 의학 및 환경화학의 분야에서 광범위하게 이용되고 있는 과산화수소를 정량하기 위하여 본 실험실에서는 동물이나 식물조직에 함유된 과산화효소를 추출과정 없이 조직을 파쇄하여 센서에 직접 혼입시키는 방법으로 전극을 제작하고, 그것들의 전기화학적 성질을 관찰하여 왔다. 6~10 이 방법은 효소의 전기화학적 특성을 연구하기에 효과적인 방법이다.
본 계는 전기 화학반응이 가능한 여러 가지 화학종, 즉 물, 페로센, EPDM 등을 포함하고 있다. 여기에 나타나는 환원 전류가 어떤 화학종에 의한 패러데이 전류인지를 확인하기 위하여 우선 유리탄소전극을 이용하여 물의 환원을 조사하였다. 물의 표준환원 전위는 - 0.
1 M NaCl 용액에 작업전극을 위치시키고, 전극전위 인가 후, 시간 경과에 따른 충전전류의 감소 경향성이 수평직선에 도달하였을 때, 기질 용액을 첨가한다. 첨가 전후 신호의 차를 과산화수소 분해전류로 간주하였다.

대상 데이터

7)을 이용하였다. EPDM은 금호폴리켐 (KEP-350, 7~9 % diene)로부터 제공 받았으며, 톨루엔은 Sigma-Aldrich(>99.9%) 제품이었다. 흑연 가루는 Fluka사 제품(M 0.
모든 계산은 Origin 7을 사용하여 이루어졌다. 과산화효소(Horseradish peroxidase, abbr. HRP)는 고추냉이로부터 추출된 Sigma 사 제품 (E.C. 1.11.1.7)을 이용하였다. EPDM은 금호폴리켐 (KEP-350, 7~9 % diene)로부터 제공 받았으며, 톨루엔은 Sigma-Aldrich(>99.
) 전압전류계를 사용하여 얻었다. 기준전극과 보조전극으로 Ag/AgCl (BAS MF2052)과 백금전극(BAS MW1032)을 각각 이용하였다. 모든 계산은 Origin 7을 사용하여 이루어졌다.
A의 경우 약간의 환원전류가 실험 전위 영역에서 대체로 일정하게 나타나는 것을 볼 수 있다. 본 계는 전기 화학반응이 가능한 여러 가지 화학종, 즉 물, 페로센, EPDM 등을 포함하고 있다. 여기에 나타나는 환원 전류가 어떤 화학종에 의한 패러데이 전류인지를 확인하기 위하여 우선 유리탄소전극을 이용하여 물의 환원을 조사하였다.
S)로 Junsei사의 과산화수소(EP, 35%)를 이용하였다. 전해질로는 Shinyo사의 NaCl(兰99.5%)을, 매개체로 사용된 페로센(ferrocene)은 Sigma사 제품을 사용하였다. 전극 제조와 신호 측정은 다음과 같은 방법으로 이루어졌다.
9%) 제품이었다. 흑연 가루는 Fluka사 제품(M 0.1 mm)이었으며, 기질(abbr. S)로 Junsei사의 과산화수소(EP, 35%)를 이용하였다. 전해질로는 Shinyo사의 NaCl(兰99.

이론/모형

대부분의 신호전류 측정은 KIPP & ZONEN X-t (BD111, Holand) 기록계가 장착된 EG&G Model 362(Princeton Applied Reach, U. S. A.)를 이용하였다. 순환전압전류 그림은 BAS Model EPSILON (Bioanalytical System, Inc.

성능/효과

5 x 10-4 M의 검출한계를 보였다. 실험 농도 영역에서 신호전류의 농도-신호 양 역수 도시는 직선이었으며, 이는 효소가 전극에 효과적으로 고정되어 촉매력을 발휘하고 있음을 보여주었다. 전극으로부터 얻은 신호의 재현성과 높은 감도 그리고 전극물질의 기계적 안정성은 고무가 전극 재료로서 활용될 가능성을 보여주었으며, 이는 효소전극의 실용화를 위한 새로운 방법을 제시한 것이다.
그러나 이 전극의 결합재로 사용된 실리콘오일이 비휘발성이며, 기계적 강도를 갖지 못하기 때문에 실용화는 절대로 불가능하다. 이런 이유들로 인하여 본 실험실에서는 센서의 실용화를 가능케 하는 전극 물질 결합재를 색 원하던 중, 톨루엔에 녹인 ethylene propylene diene terpolymer(EPDM)이 결합재로서 전극 실용화의 여러 조건을 충족시키는 것을 발견하였다. EPDM은 여러 화학 물질에 대하여 안정하고, 특히 극성 용매에 대하여 대단히 안정한 것으로 알려져 있다.

후속연구

실험 농도 영역에서 신호전류의 농도-신호 양 역수 도시는 직선이었으며, 이는 효소가 전극에 효과적으로 고정되어 촉매력을 발휘하고 있음을 보여주었다. 전극으로부터 얻은 신호의 재현성과 높은 감도 그리고 전극물질의 기계적 안정성은 고무가 전극 재료로서 활용될 가능성을 보여주었으며, 이는 효소전극의 실용화를 위한 새로운 방법을 제시한 것이다.

참고문헌 (18)

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Y. Miao and S. N. Tan, 'Amperometric Hydrogen peroxide Biosensor with Silica sol-gel/chitosan Film as Immobilization Matrix', Anal. Chim. Acta, 437, 87 (2001)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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