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문제 정의
- 본 연구에서는 폴리이미드 필름 표면에 UV 레이저를 가하여 마이크로 크기를 가진 삼각뿔 모양을 형성 시켜 폴리이미드의 표면적을 증가시킨 후, 전기화학 전극으로서의 특성을 조사하였다. 이를 바탕으로 glucose oxidase를 폴리이미드 표면에 고정하여 glucose 분석용 전기화학적 바이오센서를 제작하였다.
제안 방법
- 4에 나타내었다. 높은 레이저 인플루언스를 가한 폴리이미드 전극(HPI electrode)을 이용하여 pH 7.4 phosphate 완충용액에 1.0 mM의 glucose를 첨가한 후, GOx가 고정되어 있지 않고 alkoxysilane만 입힌 폴리이미드 전극과 GOx를 고정시킨 폴리이미드 바이오센서 대해 H2O2의 환원전류를 조사하였다. GOx가 없을 경우 글루코스의 분해 반응이 일어나지 않으므로 H2O2가 생성되지 않아 전류가 흐르지 않는다(Fig.
- 이 결과 폴리이미드 표면적의 증가가 일어나며 전기화학 센서로 사용할 경우 감응면적이 늘어나 감도가 증가할 것으로 예상된다. 레이저를 가하여 표면을 변성시킨 폴리이미드 표면에 백금막을 입힌 후 전극을 glucose 분석용 GOx 바이오센서를 제작하고, 폴리이미드 표면적의 변화에 따른 GOx 바이오센서의 감도 변화를 조사하였다.
- 5 mJ/cm2의 높은 플루언스에서는 박리된 폴리이미드 들이 서로 뭉쳐져서 원뿔모양의 구조체를 균일하게 형성하여 높은 밀도를 나타내었다. 레이저를 가하여 표면을 변성시킨 폴리이미드 표면에 백금막을 입힌 후 전극을 제작하여 폴리이미드 표면적의 변화에 따른 전기화학적 glucose 분석용 GOx 바이오센서의 감도 변화를 조사하였다. 전류법 분석 결과 레이저를 가하지 않은 폴리이미드 필름 바이오센서에 비해 레이저를 가하여 표면을 변성시킨 바이오센서들의 전류가 증가하였다.
- 전기화학적 바이오센서는 구조가 간단하며 집적화/소형화 시킬 수 있고, 전기적 신호를 직접 측정하므로 감도 및 비용측면에서 유리하다. 레이저를 이용한 폴리이미드 전극의 센서응용을 위해 glucose oxidase (GOx)를 이용하여 바이오센서를 제작하였다. Clark에 의해 GOx를 고정시킨 산소전극을 이용하여 glucose를 측정한 이후[23], 다양한 형태로 전류를 측정하는 glucose 바이오센서가 개발되었다.
- 본 연구에서는 UV 레이저를 가하여 표면적을 증가시킨 폴리이미드 필름 전극으로 GOx 바이오센서를 제작하여 바이오센서의 감도변화 특성을 조사하였다. UV 레이저를 가하면 폴리이미드 필름 표면 변성이 일어나 morphology의 변화가 관찰되었다.
- 본 연구에서는 폴리이미드 필름 표면에 UV 레이저를 가하여 마이크로 크기를 가진 삼각뿔 모양을 형성 시켜 폴리이미드의 표면적을 증가시킨 후, 전기화학 전극으로서의 특성을 조사하였다. 이를 바탕으로 glucose oxidase를 폴리이미드 표면에 고정하여 glucose 분석용 전기화학적 바이오센서를 제작하였다. 제작한 바이오센서의 전기화학적 특성과, glucose 검출 시 바이오센서에 가하는 전위, pH, 방해작용 등에 따른 분석 최적조건을 조사하였다.
- 이를 바탕으로 glucose oxidase를 폴리이미드 표면에 고정하여 glucose 분석용 전기화학적 바이오센서를 제작하였다. 제작한 바이오센서의 전기화학적 특성과, glucose 검출 시 바이오센서에 가하는 전위, pH, 방해작용 등에 따른 분석 최적조건을 조사하였다.
대상 데이터
- 025 mm)을 사용하였다. NaH2PO4, Na2HPO4, 효소인 glucose oxidase(GOx, from Aspergillus niger, 150 Units/mg), tetraethoxysilane (TEOS, 99%), H2O2 및 glucose는 Aldrich Co.를 이용하였다. 모든 용액 제조시 Millipore사의 milli-Q를 사용하여 얻은 탈 이온화된 3차 증류수를 사용하였다.
- 전기화학 실험은 삼전극법을 이용하였다. 작업전극은 레이저로 표면을 처리한 폴리이미드 필름을 사용하였고, 기준전극은 Ag/AgCl(sat'd KCl), 보조전극은 백금선을 각각 사용하였다. 전위 조절 및 전류측정을 위해 potentiostat (IVIUM Technologies, Compactstat)를 사용하였다.
- 폴리이미드(polyimide, PI) 필름은 DuPont의 제품(Kapton® 두께 0.025 mm)을 사용하였다. NaH2PO4, Na2HPO4, 효소인 glucose oxidase(GOx, from Aspergillus niger, 150 Units/mg), tetraethoxysilane (TEOS, 99%), H2O2 및 glucose는 Aldrich Co.
이론/모형
- H2O2 의 산화/환원에 대한 폴리이미드 필름 전극의 특성을 알아보기 위해, 순환전압전류법(cyclic voltammetry) 이용하여 H2O2의 전기화학적 특성을 조사하였다. phosphate 완충용액(0.
- 바이오센서는 용액의 pH에 따라 효소의 활성이 달라지므로 감도가 변하게 되므로, 측정용액의 pH 변화에 따른 H2O2 환원전류를전류법으로 조사하였다(Fig. 5).
- 전기화학 실험은 삼전극법을 이용하였다. 작업전극은 레이저로 표면을 처리한 폴리이미드 필름을 사용하였고, 기준전극은 Ag/AgCl(sat'd KCl), 보조전극은 백금선을 각각 사용하였다.
- 작업전극은 레이저로 표면을 처리한 폴리이미드 필름을 사용하였고, 기준전극은 Ag/AgCl(sat'd KCl), 보조전극은 백금선을 각각 사용하였다. 전위 조절 및 전류측정을 위해 potentiostat (IVIUM Technologies, Compactstat)를 사용하였다. 전류법(amperometry) 측정 시 용액은 magnetic stirrer를 이용하여 300 rpm의 속도로 저어 주었다.
성능/효과
- 본 연구에서는 UV 레이저를 가하여 표면적을 증가시킨 폴리이미드 필름 전극으로 GOx 바이오센서를 제작하여 바이오센서의 감도변화 특성을 조사하였다. UV 레이저를 가하면 폴리이미드 필름 표면 변성이 일어나 morphology의 변화가 관찰되었다. 69.
- 전류법 분석 결과 레이저를 가하지 않은 폴리이미드 필름 바이오센서에 비해 레이저를 가하여 표면을 변성시킨 바이오센서들의 전류가 증가하였다. glucose 분석 최적 조건은 측정전압 -0.20 V 및 pH 7.4이었으며, 2.0~18.0 mM 의 glucose 농도 범위에서 직선적인 감응을 나타내었다 상대표준편차는 ±5.3% 였으며, 최적 분석조건에서 구한 검출한계는 0.18 mM 이었다. uric acid, acetaminophen 및 ascorbic acid의 방해작용을 조사한 결과 모두 방해작용이 일어나지 않았다.
- 18 mM 이었다. uric acid, acetaminophen 및 ascorbic acid의 방해작용을 조사한 결과 모두 방해작용이 일어나지 않았다. 실제 혈액에 대한 glucose 분석 검증을 위해, human serum에 glucose 표준물을 첨가하여 recovery test를 실시한 결과 실제 혈액시료에서도 적용이 가능함을 확인하였다.
- uric acid, acetaminophen 및 ascorbic acid의 방해작용을 조사한 결과 모두 방해작용이 일어나지 않았다. 실제 혈액에 대한 glucose 분석 검증을 위해, human serum에 glucose 표준물을 첨가하여 recovery test를 실시한 결과 실제 혈액시료에서도 적용이 가능함을 확인하였다.
- 레이저를 가하여 표면을 변성시킨 폴리이미드 표면에 백금막을 입힌 후 전극을 제작하여 폴리이미드 표면적의 변화에 따른 전기화학적 glucose 분석용 GOx 바이오센서의 감도 변화를 조사하였다. 전류법 분석 결과 레이저를 가하지 않은 폴리이미드 필름 바이오센서에 비해 레이저를 가하여 표면을 변성시킨 바이오센서들의 전류가 증가하였다. glucose 분석 최적 조건은 측정전압 -0.
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