[논문]오스뮴 착물들의 합성 및 전기화학적인 특성에 관한 연구

김혁한; 최영봉; 태건식

doi:10.5229/jkes.2008.11.3.176

오스뮴 착물들의 합성 및 전기화학적인 특성에 관한 연구
Synthesis of Several Osmium Redox Complexes and Their Electrochemical Characteristics in Biosensor 원문보기

전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.11 no.3, 2008년, pp.176 - 183

김혁한 (단국대학교 첨단과학대학 화학과) , 최영봉 (단국대학교 첨단과학대학 화학과) , 태건식 (단국대학교 첨단과학대학 생명과학과)

초록
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본 연구에서는 8족 금속 원소인 osmium을 중심금속으로 4가지의 착물을 합성하였다. 합성한 착물은 ${[Os(bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dme-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dmo-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dcl-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$이다. 합성된 착물을 순환전압전류법을 포함한 다양한 전기화학분석방법을 이용하여 전기적 성질을 조사하여 작용기에 따른 전위의 변화를 다음의 전위구간에서 $E_p$:$-0.06\;V{\sim}0.313\;V$ vs. Ag/AgCl 확인하였다. 합성한 화합물을 전기적 흡착방법으로 고정된 금나노입자(gold nano-particles)를 전극 위에 자기조립방식으로 고정화를 시켰다. 당과 당 분해효소(Glucose Oxidase, GOx)에 의한 촉매반응의 전류를 확인하였고, glucose농도에 따른 변화하는 전류의 양도 확인하였다. 마지막으로 고정된 4가지의 osmium complex는 서로 다른 전위로 인하여 촉매전류의 양이 달라지는 것을 알 수 있었고, 이로 인해 redox complex의 전위가 촉매반응에 미치는 영향을 확인 할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Redox complexes to transport electrodes from bioreactors to electrodes are very important part in electrochemical biosensor industry. A novel osmium redox complexes were synthesized by the coordinating pyridine group having different functional group at 4-position with osmium metal. Newly synthesized osmium complexes are described as ${[Os(dme-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dme-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dmo-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dcl-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$. We have been studied the electrochemical characteristics of these osmium complex with electrochemical techniques such as cyclic voltammetry and chronoamperommetry. Osmium redox complexes were immobilized on the screen printed carbon electrode(SPE) with deposited gold nanoparticles. The electrical signal converts the osmium redox films into an electrocatalyst for glucose oxidation. Each catalytic currents were related with the potentials of osmium complexes.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

11,12) 4가지의 4,4'- disubstituted 2,2'-bipyridine ligand를 배위시키고, 이들의 산화·환원 전위를 측정하여 전기적인 특성을 조사하였다.
발표된 자료와 같은 방법으로 금 전극 위에 고정하기 위하여 일차아민을 포함하고 있는 1-(3- aminopropyl)-imidazole을 배위시킨 후에 각각의 osmium complex의 산화·환원전위가 약 300~400 mV 범위에서 있는 것을 확인하였다.^13-15) 자기 조립 단분 자막 (SAM) 제작실험을 위하여 금 나노입자(Gold nanoparticles)를 전기적 흡착방법을 이용하여^16,17) 스크린 인쇄방법으로 만든 탄소전극 (Screen Printed Carbon Electrodes, SPEs) 위에 고정화를 시킨 다음, 양쪽 끝에 각각 Mercapto 작용기와 카르복실기를 갖는 알킬분자로 자기 조립 단분자층 (SAM)을 제작한 후에 SAM층의 카르복실기 작용기와 일차 아민 작용기를 포함한 reodox complexes를 아마이드결합으로 전극 위에 고정화시켰다.¹⁸⁾ 금 나노입자 (Gold nano-particles)를 전기적으로 흡착시키고 SEM 이미지를 통해 전극 표면을 조사하여 전극위에 흡착된 gold particle의 형태학(morphology)을 확인할 수 있었고,^19,20) 전기적인 흡착 방법으로 고정된 금 나노입자 (Gold nano-particles) 위에 합성한 일차아민작용기를 갖는 osmium complexes을 자기 조립 단분자막 (SAM) 방법으로 고정화 시키고 전기적인 특성을 알아보았다.
15) 4가지의 [Os(4,4'-disubstituted2,2'-bipyridine)2(aminopropyl-imidazole)Cl]+/2+을 합성 하기 위하여 인용된 논문을 이용하여13,14,21) 4배위의 오스뮴 착물과 1-(3-aminopropyl) -imidazole을 1:1의 몰 비로 ethylene glycol (10 ml)와 ethanol (10 ml)의 혼합물에 녹여 넣은 후 2 시간동안 반응하였다.
^13-15) 자기 조립 단분 자막 (SAM) 제작실험을 위하여 금 나노입자(Gold nanoparticles)를 전기적 흡착방법을 이용하여^16,17) 스크린 인쇄방법으로 만든 탄소전극 (Screen Printed Carbon Electrodes, SPEs) 위에 고정화를 시킨 다음, 양쪽 끝에 각각 Mercapto 작용기와 카르복실기를 갖는 알킬분자로 자기 조립 단분자층 (SAM)을 제작한 후에 SAM층의 카르복실기 작용기와 일차 아민 작용기를 포함한 reodox complexes를 아마이드결합으로 전극 위에 고정화시켰다.¹⁸⁾ 금 나노입자 (Gold nano-particles)를 전기적으로 흡착시키고 SEM 이미지를 통해 전극 표면을 조사하여 전극위에 흡착된 gold particle의 형태학(morphology)을 확인할 수 있었고,^19,20) 전기적인 흡착 방법으로 고정된 금 나노입자 (Gold nano-particles) 위에 합성한 일차아민작용기를 갖는 osmium complexes을 자기 조립 단분자막 (SAM) 방법으로 고정화 시키고 전기적인 특성을 알아보았다. 전자전달매체인 osmium complexes가 고정화된 전극을 이용하여 glucose와 당산화효소 (GOx)의 반응을 촉매전류로 확인하고 glucose의 농도와 촉매전류 사이의 검정곡선을 얻었다.
SAM 방법을 통해 osmium complex 를 고정화 시킨 SPEs위에 glucose와 glucose oxidase (5 mg/ in PBS 1 ml)가 반응하여 나오는 전자를 매개체인 osmium complex가 전극에 전자를 전달할 때 발생하는 산화 촉매전류를 순환전압전류법을 이용하여 여러 가지 다른 glucose농도 (0 mM, 1 mM, 5 mM, 10 mM, 30 mM)별로 측정하였다. 이 때 가해준 전위의 범위는 −0.
SAM 방법을 통해 osmium complex를 고정화 시킨 SPEs 위에 glucose를 산화시키는 glucose oxidase (5 mg/ in PBS 1 ml)는 농도를 고정시켜놓은 후 glucose (1 mM~30 mM)를 변화해 가며 660B Electrochemical Workstation의 순환전압전류법을 통해 촉매 전류를 확인하였다.
Scheme 3의 방법을 통하여 인쇄된 탄소 전극위에 금 나노입자를 고정하기 위해 KAuCl4 (1 mM in 1 M H2SO4, 40l)용액을 Chronopotentiometry방법을 이용하여 1.0×10−5 A의 환원전류를 일정 시간동안 가해 주게 되면 탄소전극위에 Au(III)가 환원전류에 의해 Au입자로서 전극 위에 흡착되었다.
구조 확인을 위한 핵자기 공명 스펙트럼은 Varian Mercury plus Spectrometer (400 MHz)를 사용하여 CDCl₃을 용매로 사용하였으며 전극 표면의 확인을 위한 SEM (Scanning Electron Microscopy)으로는 S-4300 (Hitachi/일본)을 사용하였다. 전기화학 실험의 순환전압전류법 (CyclicVoltametry)의측정및시간전위차법 (Chronopotentiometry) 측정은 CH Instruments (미국, 텍사스)사의 model 660B Electrochemical Workstation을 사용하였다.
금 나노입자가 흡착된 SPEs 위에 3-mercaptopropionic acid (1 mM, 40 μl)를 올리고 상온에서 1 시간 동안 반응을 시키면 mercapto group의 경우는 강한 결합력을 갖는 S-Au 결합의 자발적인 형성을 통하여 금속 박막 상에서 자기 조립 단분자막 (SelF Assembled Monolayer; SAM)의 형성을 가능케 하였다.
반응 후 증류수로 SPEs 표면을 세척하고 상온에서 말린 다음 EDC (20 μl/50 mg in PBS 300 μl)와 NHS (20 μl/30 mg in PBS 300 μl, 20 μl) 혼합액을 SPEs 위에 올려 상온에서 1 시간 반응하였다.
^16,17) 탄소전극 위에 KAuCl₄용액 (40 μl)를 올리고, 기준전극과 상대전극을 용액에 접촉시킨 후, 660B Electrochemical Workstation의 시간 전위차 법을 통해 반응시켰다. 반응 후 탄소전극 위에 고정된 나노 금의 모양과 양을 SEM을 통해 측정 하였다.
반응이 다 끝난 후 SPEs를 증류수로 세척 하고 말린 다음 PBS (40 μl)를 올리고 기준전극과 상대전극을 용액에 접촉시킨 후, 660B Electrochemical Workstation의 순환전압전류법을 통해 osmium complexes가 SPEs 위에 고정화 되었는지를 확인하였다.
발표된 논문을 참조하여 4,4'-Dichloro-2,2'-bipyridine 리간드를 합성하였다.
본 연구는 전자를 운반하는 매개체인 redox complex 중에 8족 금속원소인 osmium에 작용기를 변화시킨 4개의 pyridine ligand와 일차아민을 포함하고 있는 1-(3- aminopropyl)-imidazole을 배위 결합시켜 5배위를 하고 있는 4가지의 osmium complex를 합성하였다. 합성한 4가지의 osmium complex의 전기적 특성을 순환전압 전류법을 통해 확인 할 수 있었고, 치환기에 따라 전위 값이 달라짐을 알 수 있었다.
본 연구에 앞서 유사한 연구자료는 N. Madhiri와 H. Finklea의 연구진에 의한 금 전극 위에 자기조립방식으로 고정된 HS(CH₂)₁₅COOH를 이용하여 [Os(bpy)₂(4-amonomethyl-pyridine)(H₂O)]²⁺을 고정하여 전위와 pH 변화에 따른 양성자를 포함하는 전자전달 반응에 대한 연구를 진행하였다.^11,12) 4가지의 4,4'- disubstituted 2,2'-bipyridine ligand를 배위시키고, 이들의 산화·환원 전위를 측정하여 전기적인 특성을 조사하였다.
¹⁵⁾ 4가지의 [Os(4,4'-disubstituted2,2'-bipyridine)₂(aminopropyl-imidazole)Cl]^+/²⁺을 합성 하기 위하여 인용된 논문을 이용하여^13,14,21) 4배위의 오스뮴 착물과 1-(3-aminopropyl) -imidazole을 1:1의 몰 비로 ethylene glycol (10 ml)와 ethanol (10 ml)의 혼합물에 녹여 넣은 후 2 시간동안 반응하였다. 생성물을 정제하기 위하여 전개용매로 ethanol을 사용하여 관크로마토그래피로 정제하고 다시 용매를 회전증발기를 이용하여 증발시켜 얻었다 (Scheme 2). 합성물질의 확인은 400 MHz NMR과 원소분석 결과를 사용하였다.
¹⁸⁾ 금 나노입자 (Gold nano-particles)를 전기적으로 흡착시키고 SEM 이미지를 통해 전극 표면을 조사하여 전극위에 흡착된 gold particle의 형태학(morphology)을 확인할 수 있었고,^19,20) 전기적인 흡착 방법으로 고정된 금 나노입자 (Gold nano-particles) 위에 합성한 일차아민작용기를 갖는 osmium complexes을 자기 조립 단분자막 (SAM) 방법으로 고정화 시키고 전기적인 특성을 알아보았다. 전자전달매체인 osmium complexes가 고정화된 전극을 이용하여 glucose와 당산화효소 (GOx)의 반응을 촉매전류로 확인하고 glucose의 농도와 촉매전류 사이의 검정곡선을 얻었다.²¹⁾이를 통하여 전극에 고정된 다른 전위의 4가지의 osmium complex가 glucose와 당 산화효소 (GOx)의 반응에 어떠한 영향을 미치는지 확인하였고, 바이오센서의 적용에 가장 적합한 osmium complex의 전위 범위를 예상 할 수 있었다.
6 V 이고, scan rate은 5 mV/sec 이었다 (Fig 4). 촉매전류가 나타나는 전위의 위치 중 전류 값이 일정하게 유지 되는 한 지점을 0.6 V (versus Ag/AgCl)로 고정하고 검정곡선을 도시하여 glucose의 농도별로 발생하는 촉매전류의 상관관계를 확인 하였다 (Fig 5). 이때 glucose의 농도가 10 mM까지는 농도에 비례하여 일정한 전류의 양이 직선적으로 증가하는 것을 볼 수 있었으나 10 mM 이상이 반응하면 전극 상에서 glucose가 산화되는 최대값에 접근함에 따라, 즉 포화 (saturation) 상태에 도달함에 따라 전류의 증가폭이 점차 작아지면서 한계촉매전류에 도달하는 것을 확인할 수 있었다.
생성물을 정제하기 위하여 전개용매로 ethanol을 사용하여 관크로마토그래피로 정제하고 다시 용매를 회전증발기를 이용하여 증발시켜 얻었다 (Scheme 2). 합성물질의 확인은 400 MHz NMR과 원소분석 결과를 사용하였다.
합성한 4가지의 osmium complex의 전기적 특성을 순환전압 전류법을 통해 확인 할 수 있었고, 치환기에 따라 전위 값이 달라짐을 알 수 있었다. 합성한 4가지의 osmium complex를 전극위에 고정화하기 위해 제작한 SPEs위에금 나노입자 (Au nanoparticle)를 시간 전위차 법을 이용한 전기적 흡착으로 올려 SEM을 통해 전극위에 흡착된 금 나노입자 (Au nanoparticle)의 크기와 분포에 대해 확인 할 수 있었다. 금 나노입자 (Au nanoparticle)로 고정된 전극에 SAM방법을 통하여 4가지의 Osmium complex를 고정화 시킬 수 있었고, 올라가는 osmium complex의 양이 일정하다는 것을 순환전압전류법을 통해 확인하여 재현성을 볼 수 있었다.

대상 데이터

Potassium tetrachloroaurate(III) (KAuCl₄,. 7.56 mg, 0.02 mmol)을 1M의 H₂SO₄ (10 ml)에 녹여 KAuCl₄ (2 mM)용액을 제조하였다.^16,17) 탄소전극 위에 KAuCl₄용액 (40 μl)를 올리고, 기준전극과 상대전극을 용액에 접촉시킨 후, 660B Electrochemical Workstation의 시간 전위차 법을 통해 반응시켰다.
TLC는 aluminum oxide (60 F254, 0.2 mm, Merck)판을 이용 하였으며, 관 크로마토그래피 (column chromatography)에 이용된 aluminum oxide는 50~200 μm (Acrose)이다.
)는 정제 없이 분석시약 급을 그대로 사용하였고, 용매로 사용한 sulFuric acid, acetic acid (glacial), ethylene glycol (덕산약품) 또한 정제 없이 분석시약 급을 그대로 사용하였다. 그리고 ethanol, methanol, chloroForm (덕산약품)은 MgSO₄로 수분제거 후 사용하였고, 증류수는 3차 증류하여 사용하였다.
전기화학 실험에는 3-mercaptopropionic acid, potassium tetrachloroaurate(III), NHS (N-hydroxysuccinimide), EDC(N-(3-dimethylaminopropyl)N' -ethylcarbo diimide hydrochloride), D-(+)-glucose, glucose oxidase(192,000 units/g) (Aldrich Chem. Co.)를 정제 없이 분석시약 급을 그대로 사용하였고, 전해질로는 0.1 M NaCl을 포함한 PBS (pH 7.0, Phosphate BuFFered Saline)를 사용하였다.
합성에 사용된 시약들은 2,2'-dipyridyl-N,N'-dioxide, sulFuric acid (Fuming), nitric acid (Fuming) (Aldrich Chem. Co.), sodium sticks (in mineral oil 97%), acetyl chloride, phosphorus trichloride (Aldrich ChemCo.), potassium hexachloroosmate(IV), 4,4'-dimethyl-2,2'- dipyridyl, 2,2'-dipyridyl, 1-(3-aminopropyl)-imidazole, sodium hydrosulFite (Aldrich Chem. Co.)는 정제 없이 분석시약 급을 그대로 사용하였고, 용매로 사용한 sulFuric acid, acetic acid (glacial), ethylene glycol (덕산약품) 또한 정제 없이 분석시약 급을 그대로 사용하였다.

이론/모형

을 용매로 사용하였으며 전극 표면의 확인을 위한 SEM (Scanning Electron Microscopy)으로는 S-4300 (Hitachi/일본)을 사용하였다. 전기화학 실험의 순환전압전류법 (CyclicVoltametry)의측정및시간전위차법 (Chronopotentiometry) 측정은 CH Instruments (미국, 텍사스)사의 model 660B Electrochemical Workstation을 사용하였다.

성능/효과

전자전달매체인 osmium complexes가 고정화된 전극을 이용하여 glucose와 당산화효소 (GOx)의 반응을 촉매전류로 확인하고 glucose의 농도와 촉매전류 사이의 검정곡선을 얻었다.²¹⁾이를 통하여 전극에 고정된 다른 전위의 4가지의 osmium complex가 glucose와 당 산화효소 (GOx)의 반응에 어떠한 영향을 미치는지 확인하였고, 바이오센서의 적용에 가장 적합한 osmium complex의 전위 범위를 예상 할 수 있었다.
전자전달 매개체인 osmium complex가 고정화된 전극을 통하여 glucose와 glucose oxidase와의 반응을 순환전압전류법을 통해 촉매 전류가 발생됨을 확인하였고, glucose의 농도에 따라 일정하게 촉매전류가 변화함을 농도 직선을 통하여 확인할 수 있었다. 4가지의 osmium complex는 각각 특정 농도의 glucose에서 발생되는 촉매전류의 값이 차이를 나타내었고, 이는 glucose가 산화될 때 발생하는 전위 값보다 더 큰 positive전위를 갖는 osmium complex가 전자 전달 반응에 용이함을 확인할 수 있었다. 이를 통해 바이오센서의 제작에 있어서 전자 전달 매개체인 redox complex는 반응하는 효소와의 전위차가 중요하다는 것을 결론 얻을 수가 있었다.
Fig. 1의 CV에서 보여주는 것은 합성된 물질의 한 예인 같이 4배위인 [Os(2,2'-bipyridine)2Cl2]2+/3+ 전위값이 −0.018 V (vs. Ag/AgCl)에서 나타나는데 전자주기 작용기인 Cl−리간드와 치환된 전자끌기 작용기인 imidazole 리간드에 의하여 전위가 약 200 mV 가량 증가하여 0.169 V (vs. Ag/AgCl) 에서 5배위인 [Os(2,2'-bipyridine)2(ap-im)Cl]+/2+ 의 합성을 확인 할 수 있었다.
합성한 4가지의 osmium complex를 전극위에 고정화하기 위해 제작한 SPEs위에금 나노입자 (Au nanoparticle)를 시간 전위차 법을 이용한 전기적 흡착으로 올려 SEM을 통해 전극위에 흡착된 금 나노입자 (Au nanoparticle)의 크기와 분포에 대해 확인 할 수 있었다. 금 나노입자 (Au nanoparticle)로 고정된 전극에 SAM방법을 통하여 4가지의 Osmium complex를 고정화 시킬 수 있었고, 올라가는 osmium complex의 양이 일정하다는 것을 순환전압전류법을 통해 확인하여 재현성을 볼 수 있었다. 전자전달 매개체인 osmium complex가 고정화된 전극을 통하여 glucose와 glucose oxidase와의 반응을 순환전압전류법을 통해 촉매 전류가 발생됨을 확인하였고, glucose의 농도에 따라 일정하게 촉매전류가 변화함을 농도 직선을 통하여 확인할 수 있었다.
이때 glucose의 농도가 10 mM까지는 농도에 비례하여 일정한 전류의 양이 직선적으로 증가하는 것을 볼 수 있었으나 10 mM 이상이 반응하면 전극 상에서 glucose가 산화되는 최대값에 접근함에 따라, 즉 포화 (saturation) 상태에 도달함에 따라 전류의 증가폭이 점차 작아지면서 한계촉매전류에 도달하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 ligand에 따라 다른 전위 값을 갖는 4가지의 osmium complex에 대하여 glucose와 당 산화효소 (GOx)의 반응의 촉매전류를 측정한 결과 glucose농도 10 mM에 기준하여 갖는 전류 값을 비교할 수 있었다 (Fig 6). 이 결과에서 보면 가장 낮은 전위를 갖는 [Os(4,4'- dimethoxy- 2,2'-bipyridine)₂(aminopropyl-imidazole)Cl]^+/²⁺가 약 0.
발표된 자료와 같은 방법으로 금 전극 위에 고정하기 위하여 일차아민을 포함하고 있는 1-(3- aminopropyl)-imidazole을 배위시킨 후에 각각의 osmium complex의 산화·환원전위가 약 300~400 mV 범위에서 있는 것을 확인하였다.
이 결과에서 보면 가장 낮은 전위를 갖는 [Os(4,4'- dimethoxy- 2,2'-bipyridine)2(aminopropyl-imidazole)Cl]+/2+가 약 0.06 μA를 갖고 전위가 positive쪽으로 증가함에 따라 촉매 전류의 값이 증가함을 알 수 있었다 (H : 0.93μA, CH3 : 1.02 μA, Cl : 3.2 μA).
6 V (versus Ag/AgCl)로 고정하고 검정곡선을 도시하여 glucose의 농도별로 발생하는 촉매전류의 상관관계를 확인 하였다 (Fig 5). 이때 glucose의 농도가 10 mM까지는 농도에 비례하여 일정한 전류의 양이 직선적으로 증가하는 것을 볼 수 있었으나 10 mM 이상이 반응하면 전극 상에서 glucose가 산화되는 최대값에 접근함에 따라, 즉 포화 (saturation) 상태에 도달함에 따라 전류의 증가폭이 점차 작아지면서 한계촉매전류에 도달하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 ligand에 따라 다른 전위 값을 갖는 4가지의 osmium complex에 대하여 glucose와 당 산화효소 (GOx)의 반응의 촉매전류를 측정한 결과 glucose농도 10 mM에 기준하여 갖는 전류 값을 비교할 수 있었다 (Fig 6).
4가지의 osmium complex는 각각 특정 농도의 glucose에서 발생되는 촉매전류의 값이 차이를 나타내었고, 이는 glucose가 산화될 때 발생하는 전위 값보다 더 큰 positive전위를 갖는 osmium complex가 전자 전달 반응에 용이함을 확인할 수 있었다. 이를 통해 바이오센서의 제작에 있어서 전자 전달 매개체인 redox complex는 반응하는 효소와의 전위차가 중요하다는 것을 결론 얻을 수가 있었다.
금 나노입자 (Au nanoparticle)로 고정된 전극에 SAM방법을 통하여 4가지의 Osmium complex를 고정화 시킬 수 있었고, 올라가는 osmium complex의 양이 일정하다는 것을 순환전압전류법을 통해 확인하여 재현성을 볼 수 있었다. 전자전달 매개체인 osmium complex가 고정화된 전극을 통하여 glucose와 glucose oxidase와의 반응을 순환전압전류법을 통해 촉매 전류가 발생됨을 확인하였고, glucose의 농도에 따라 일정하게 촉매전류가 변화함을 농도 직선을 통하여 확인할 수 있었다. 4가지의 osmium complex는 각각 특정 농도의 glucose에서 발생되는 촉매전류의 값이 차이를 나타내었고, 이는 glucose가 산화될 때 발생하는 전위 값보다 더 큰 positive전위를 갖는 osmium complex가 전자 전달 반응에 용이함을 확인할 수 있었다.
즉 glucose가 산화되며 전자를 낼 때의 전위 값이 (E° : −440 mV vs. NHE) negative 쪽에 위치하기 때문에 좀더 positive한 쪽의 전위 값을 갖는 redox complex가 더 원활한 전자이동으로 높은 촉매 전류 값을 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다.
합성된 4배위의 [Os(4,4'-disubstituted 2,2'- bipyridine)2Cl2]2+/3+와 최종 결과물인 5배위인[Os(4,4'-disubstituted 2,2'-bipyridine)2 (ap-im)Cl]+/2+을 확인하기 위하여 기준전극인 Ag/AgCl에 대하여, 전위 구간은 −0.4 V~0.8 V에서 순환전압전류법 (CV)을 이용 하여 간단하게 합성 유무를 확인 할 수 있었다.
본 연구는 전자를 운반하는 매개체인 redox complex 중에 8족 금속원소인 osmium에 작용기를 변화시킨 4개의 pyridine ligand와 일차아민을 포함하고 있는 1-(3- aminopropyl)-imidazole을 배위 결합시켜 5배위를 하고 있는 4가지의 osmium complex를 합성하였다. 합성한 4가지의 osmium complex의 전기적 특성을 순환전압 전류법을 통해 확인 할 수 있었고, 치환기에 따라 전위 값이 달라짐을 알 수 있었다. 합성한 4가지의 osmium complex를 전극위에 고정화하기 위해 제작한 SPEs위에금 나노입자 (Au nanoparticle)를 시간 전위차 법을 이용한 전기적 흡착으로 올려 SEM을 통해 전극위에 흡착된 금 나노입자 (Au nanoparticle)의 크기와 분포에 대해 확인 할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	바이오 센서 적용에 가장 적합한 osmium complex를 예측하기 위해 어떤 방식으로 osmium complex를 제조하였는가?	본 연구는 전자를 운반하는 매개체인 redox complex 중에 8족 금속원소인 osmium에 작용기를 변화시킨 4개의 pyridine ligand와 일차아민을 포함하고 있는 1-(3- aminopropyl)-imidazole을 배위 결합시켜 5배위를 하고 있는 4가지의 osmium complex를 합성하였다. 합성한 4가지의 osmium complex의 전기적 특성을 순환전압 전류법을 통해 확인 할 수 있었고, 치환기에 따라 전위 값이 달라짐을 알 수 있었다.
	당 산화효소가 가진 혈당 센서로서 상업화에 성공한 이유는?	이러한 점에서 성공을 걷을 수 있던 것이 혈당센서(glucose sensor)이며, 바이오센서의 가장 큰 단점이었던 선택성을 효소전극을 이용하여 해결할 수 있었다. 혈당센서에 사용되는 효소인 당 산화효소 (glucose oxidase)는 쉽고 값싸게 구할 수 있으며, 다른 효소보다 pH, 이온강도, 온도에 안정하며 또한 화학적/물리적 고정화에 잘 견디고 상온에서 높은 회전율 (turnover rate; ~103 s−1)로 인하여 상업화에 성공했다고 불 수 있다. 이러한 혈당센서의 구조를 살펴보면 전기적인 신호변환을 할 수 있는 전극 (electrode)위에 glucose를 산화시키는 효소인 GOx를 고분자 (polymer)막에 고정화하여 전극에 흡착 시킨 형태가 대부분이다.
	혈당센서에 적용될 산화/환원매개체가 가져야 할 조건은?	하지만 glucose가 glucose oxidase에 의해 산화되어 발생하는 많은 전자들을 직접 전극에 전자를 전달하기에는 효소의 활성중심 (active center)과 거리가 너무 멀기 때문에 이러한 전자 전달 반응 (electron transFer reaction)을 용이하게 할 산화/환원매개체 (redox mediator)가 필수적으로 있어야 한다. 이러한 매개체는 우선 효소의 활성중심 (active center) 에 쉽게 접근할 수 있게 작은 분자량을 갖는 산화·환원 전위 (redox couple)을 이뤄야 하며, 측정대상에 포함하고 있는 전기화학적인 간섭물질보다 낮은 산화·환원 전위 (redox potential)를 갖고 있어야 한다. 또한 전극이나 시료 속의 방해물질에 간섭에 영향을 받지 않고 바이오센서로서 전기적인 응답 (electric response)이 빨리 이루어져야 한다. 이러한 매개체는 우선 효소의 활성중심 (active center)에 쉽게 접근할 수 있게 작은 분자량을 갖는 산화·환원 쌍 (redox couple)을 이뤄야 하며, 측정대상에 포함하고 있는 전기화학적인 간섭물질보다 낮은 산화·환원 전위 (redox potential)를 갖고 있어야 한다. 또한 전극이나 산소의 간섭에 영향을 받지 않고 바이오센서로서 전기적인 응답 (electric response)이 빨리 이루어져야 한다.1-7) 지금까지는 페로쎈 (Ferrocene)과 페로쎈의 유도체 같은 금속화합물, polyaniline과 polypyrrole 같은 전도성 폴리머, tetrathiaFulvalene과 N-methylphenaziniumtetracyano quinodimethane 같은 전도성 염 등이 매개체로 연구되었는데, 최근에 집중적으로 8족 금속인 iron, ruthenium, osmium 화합물들이 연구되어지고 있다.

참고문헌 (27)

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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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