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세개의 오스뮴 고분자를 이용한 요산의 전기화학적 측정방법
Electrochemical Detection of Uric Acid using Three Osmium Hydrogels 원문보기

전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.19 no.2, 2016년, pp.29 - 38  

전원용 (단국대학교 나노바이오 의과학과) ,  최영봉 (단국대학교 자연과학대학 화학과)

초록
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전기화학적 방법을 통한 요산 (Uric acid) 정량분석을 위해 수용성 고분자 (hydrogel polymer)를 배위시킨 오스뮴 고분자 화합물과 요산 산화효소 (Uricase), 가교를 위한 PEGDGE (poly(ethylene glycol) diglycidyl ether)가 혼합된 용액을 스크린 프린팅된 탄소 전극 (SPCEs) 위에 흡착하여 측정하였다. 수용성 오스뮴 고분자의 전위를 조절하기 위해 리간드인 피리딘링의 4번 위치에 다른 전기음성도작용기를 갖는 오스뮴 고분자 화합물을 합성하였다. 합성된 오스뮴 고분자 화합물은 PAA-PVI (Poly(acrylic acid)-poly(vinyl imidazole)-$[osmium(4,4^{\prime}-dichloro-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl]^{+/2+}$), PAA-PVI-$[osmium(4,4^{\prime}-dimethyl-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl]^{+/2+}$, PAA-PVI-$[osmium(4,4^{\prime}-dimethoxy-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl]^{+/2+}$이다. 제작된 효소전극은 순환전압전류법 (cyclic voltammetry)을 통해 uric acid에 의한 오스뮴 고분자 화합물들의 산화 촉매 전류(oxidation catalytic current)를 측정하여 uric acid의 농도를 정량적으로 분석할 수 있었다. 오스뮴 고분자 화합물들 중 0.215 V의 산화환원 전위를 갖는 $PAA-PVI-[Os(dme-bpy)_2Cl]^{+/2+}$ (PAA-PVI-osmium$(4,4^{\prime}-dimethyl-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl$]$^{+/2+}$) 화합물을 이용하여 대표적인 간섭물질인 아스코르브산 (AA)과 포도당 (glucose)의 산화 신호의 간섭효과를 피할 수 있었다. 이를 이용하여 제작된 전극은 0.33 V 전위에서 다양한 농도의 uric acid (1.0, 1.5, 2.0, and 5.0 mM)의 전류를 측정한 결과 $r^2=0.9986$의 좋은 선형성을 갖는 것을 확인하였다. 이는 복잡하지 않은 간단한 방법과 일회용의 전극을 사용하기 때문에 현장현시 검사 (point of care; POC)에 적합한 요산측정용 바이오센서로서의 가능성을 확인 할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Screen printed carbon electrodes (SPCEs) with immobilized osmium-based hydrogel redox polymer, uricase and PEGDGE can be used to apply uric acid electrochemical detecting. The osmium redox complexes were synthesized by the coordinating pyridine group having different functional group at 4-position w...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위하여 오스뮴에 수용성 고분자 (hydrogel polymer)를 배위시킨 오스뮴 고분자 화합물들을 합성하여 사용하였다. 사용된 오스뮴 고분자 화합물은 Poly(acrylic acid)-poly(vinyl imidazole)-[osmium(4,4’-dichloro-2,2’-bipyridine)2Cl]+/2+ (PAA-PVI-[Os(dCl-bpy)2Cl]), Poly(acrylic acid)-poly(vinyl imidazole)-[osmium(4,4’-dimethyl-2,2’-bipyridine)2Cl]+/2+, (PAA-PVI-[Os(dme-bpy)2Cl]), Poly(acrylic acid)-poly(vinyl imidazole)-[osmium(4,4’-dimethoxy-2,2’-bipyridine)2Cl]+/2+ (PAA-PVI-[Os(dmo-bpy)2Cl]) 이고, 고분자에 결합된 오스뮴화합물은 피리딘링의 4번 위치에 전자를 끄는 치환기(electron-withdrawing substituents)나 전자를 주는 치환기 (electron-donating substituents)를 배위하여 여러 위치의 전위에서 uric acid의 전기화학적 반응을 관찰할 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
요산이란 무엇인가? 요산 (Uric acid; UA)은 탄소와 질소, 산소, 수소로 이루어진 화합물이고, 신장 (kidney)과 장관(intestinal tract)의 퓨린 대사물질로 배설되는 최종 산물이다.1,2) Uric acid는 보통 혈청이나 소변과 같은 체액 안에서 발견되는 중요한 생물학적 분자로써 정상적인 사람들의 체내 uric acid 수치는 혈청에서 0.
Uric acid의 수치를 측정하는 방법은 무엇이 있는가? Uric acid의 수치를 측정하는 방법은 비색법, 화학발광, 형광, HPLC (High Performance Liquid Chromatography), 분광광도법, 모세관 전기이동 등과 같이 다양한 방법이사용 가능하다.5,9-13) 그러나 위에 언급된 측정법들은 복잡한 과정, 장시간 (time-consuming), 소형화 문제 등으로 인해 사용이 불편하지만, 전기화학 방법을 이용한 uric acid의 측정은 빠르고, 간편하고, 경제적이며 높은 선택성과 감도를 갖는 바이오센서로서 제작하기가 쉬워 많은 연구가 되어지고 있다.
uric acid의 수치가 지속되면 어떤 질병이 발병하는가? 3-5)퓨린 생합성 및 이화작용과 관련된 장애 또는 문제로 인해 이 범위를 벗어나 비정상적인 uric acid의 수치가 지속되면 여러 가지 질병들이 발병한다. 대표적인질병으로는 통풍, 고뇨산혈증, 레쉬-니한 증후군과 백혈병, 폐렴, 관절염, 당뇨병, 신장 및 심혈관 질환 등이 있다. 그러므로 정상범위를 벗어나는 uric acid의수치는 생체지표로 활용될 수 있고, uric acid 수치를 지속적으로 측정하는 것은 위와 같은 질병의 예방 및 조기 발견에 있어 중요한 역할을 할 수 있다.
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