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요소측정용 바이오센서를 위한 Cu-doped PPy electrode의 제작
Fabrication of Cu-doped PPy electrode for urea sensor 원문보기

대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 C, 2002 July 10, 2002년, pp.2000 - 2002  

양정훈 (고려대학교) ,  진준형 (고려대학교) ,  송민정 (고려대학교) ,  윤동화 (고려대학교) ,  민남기 (고려대학교) ,  홍석인 (고려대학교)

초록
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신장병의 조기진단을 위해서 체내의 요소 농도의 정확한 측정은 매우 중요하며, 이러한 이유에서 많은 연구자들은 보다 빠르고 정확한 체내의 요소농도 측정을 위한 바이오센서를 개발 중이다. 본 논문은 반도체 공정을 이용하여 산화막(4.000${\AA}$)이 성장된 p-형 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. RF sputter를 사용하여 티타늄과 백금을 증착한 백금 박막전극을 제작하였다. 그 위에 전도성 고분자인 Polypyrrole(PPy)과 전도도를 증가시키기 위하여 구리를 도펀트로 사용 scan rate 40mV/S $0.8{\sim}-0.8V$ 전위영역에서 산화적 전기 중합법 (anodical electropolymerization)을 이용하여 전극을 형성하였다. 요소를 2개의 암모늄 이온과 1개의 탄산 이온으로의 가수분해반응을 촉매하는 효소로써 유레이즈(urease)를 전기적 흡착방법을 이용하여 고정화하고 이에 요소농도의 변화에 대하여 시간대 전류법 (chronoamperometry:CA)을 사용하여 감도를 측정하였다. 최적화된 조건하에서 요소농도에 비례하여 Cu-doped PPy electrode로부터 얻어진 확산한계전류는 $4.5{\mu}A$/decade의 기울기를 나타내었다. 전극의 표면은 SEM(Scanning Electron Microscopy)과 EDX(Energy Dispersive X-Ray Spectrometer)를 이용하여 분석 하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 범위。〜0.8V에서 산화적 전기 중합법을 이용하여 백금 박막전극에 고분자를 합성하였다. 그러나, 일반적으로 전도성 고분자의 경우 금속에 비하여 전도도가 떨어지므로 그 감도를 높이기 위하여 도펀트로 구리를 사용하였다.
  • 산화막이 형성된 실리콘 웨이퍼 위에 부착력을 높이기 위하여 티타늄을 증착하고 이에 백금 박막전극을 형성하였다. 그 위에 CV법을 이용하여 구리와 PPy를 전기중합하고요소를 고정화하여 전극몰 제작하였다.
  • 도펀트로 하고 이를 CV법에 의하역 중합. 위에 유례이즈를 고정화함으로써 전극을 제작하였다. 이를 전기화학적 측정방법중의 하나인 CA법을 사용하여 요소농도에 따룐 전곡의 감도를 측정하였다.
  • 개요도이다. 산화막이 형성된 실리콘 웨이퍼 위에 부착력을 높이기 위하여 티타늄을 증착하고 이에 백금 박막전극을 형성하였다. 그 위에 CV법을 이용하여 구리와 PPy를 전기중합하고요소를 고정화하여 전극몰 제작하였다.
  • 이를 전기화학적 측정방법중의 하나인 CA법을 사용하여 요소농도에 따룐 전곡의 감도를 측정하였다. 요소농도범위 1 xiO^TOmM의 영역에서 감도는 4.5^A/decade> 나타내었고 전극의 표면은 SEM과 EDX로 분석하였다. 전도성 고분자에 비하여 감도는 두 배의 차이를 나타내었으며 좀더 안정한 전이금속에 대하여 더 많은 연구가 필요하다.
  • 용매로써 2차증류수를 사용하였고 전해질은 KNO3 0.1M, CuSO4 0.1M 그리고 PPy 0.2M의 시료용액을 사용하여 5분간 잘소가스로 bubbling을 한 후 cyclic Vtammetry(CV)법을 이용, 전위범위 -0.8~0.8V에서 고분자를 전기중합하였다.
  • 000A) 사이의 부착력을 높이기 위하여 티타늄(200 A)을 증착하여 박막공정을 통해 작업전극을 제작하였다. 이 전극을 작업 전극으로 사용하고 백금 wire를 상대전극, SCE를 기준전극으로 하는 3전극 시스템에서 전도성 고분자인 pyrrole을 중합하였다.

대상 데이터

  • 본 논문의 센서전극은 면(100), 비저항 l~10Qcm 인 P-형 실리콘 웨이퍼를 사용하였으며, 산화막과 백금 (1.000A) 사이의 부착력을 높이기 위하여 티타늄(200 A)을 증착하여 박막공정을 통해 작업전극을 제작하였다. 이 전극을 작업 전극으로 사용하고 백금 wire를 상대전극, SCE를 기준전극으로 하는 3전극 시스템에서 전도성 고분자인 pyrrole을 중합하였다.

이론/모형

  • Cu-doped PPy 전극위에 CA법을 이용하여 유레아제를 고정화하였다. 유레아제의 Isoelectric point(Ip)를 고려하여 pH 7.
  • 그러나, 본 논문에서는 일정한 전위하에서 전극계면에서 고정화된 효소에 의한 이온의 증가로 전류가 증가함을 이용하여 유레아 농도에 따른 확산한계전류를 측정하는 CA법을 사용하였다. 이것은 가역적 또는 비가역적에 관계없이 확산한계전류가 벌크농도에 비 례하는 Cottrell 식으로부터 감도를 측정하였다.
  • CA법을 사용하였다. 이것은 가역적 또는 비가역적에 관계없이 확산한계전류가 벌크농도에 비 례하는 Cottrell 식으로부터 감도를 측정하였다.
  • 위에 유례이즈를 고정화함으로써 전극을 제작하였다. 이를 전기화학적 측정방법중의 하나인 CA법을 사용하여 요소농도에 따룐 전곡의 감도를 측정하였다. 요소농도범위 1 xiO^TOmM의 영역에서 감도는 4.
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