Glucose sensor 화공생명공학과 홍창민

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1 Glucose sensor 화공생명공학과 20051294 홍창민
< Integrated Biotechnology Project І > Glucose sensor 화공생명공학과 홍창민

2 Contents 1) Biosensor 2) Enzyne-sensor 3) Glucose sensor 4) 실험목적
5) Cyclic voltammetry 6) Chronoamperometry 7) Discussion 8) Glucose sensor의 상용화

3 Biosensor 어떤 생물학적인 물체를 신호변환기와 밀접하게 결합시켜 소형화한 센서
목적 : 임의의 분석대상물질이나 그와 관련된 물질의 양에 비례하는 전기적 신호를 만들 수 있다 측정 대상에 대한 탁월한 선택성 상온, 상압 등 온화한 조건에서 작동 예민한 감도 생체물질!!

4 The Principle of Biosensor

5 Enzyme-sensor 1962년 Clark가 처음으로 산소센서를 이용한 효소전극을 제안
생체 내 촉매인 효소는 특이기질만을 대상으로 반응을 하는 특이성을 가진다 전기화학분석의 신속성, 간편성 의료 계측의 용도로 사용

6 Glucose sensor Glucose oxidase를 고정시킨 백금전극을 이용
GOD GOD + Nafion 효소의 안정성이 높아지고, 효소 본래의 촉매능과 높은 기질특이성을 오랫동안 보존할 수 있다. 기질측정을 반복해서 측정할 수 있다.

7 실험목적 1) Cyclic voltammetry와 chronoamperometry의 기본 개념을 이해한다.
2) 이를 이용한 기초적인 전기화학 실험을 수행한 다음, 대표적인 바이오센서(biosensor)인 당 센서(glucose sensor)를 glucose oxidase(GOD)를 이용하여 제작한다. 3) 이렇게 제작한 glucose sensor를 사용하여 전기화학적으로 glucose를 측정한다.

8 Cyclic voltammetry 전극 전위가 일정한 속도로 변하게 하는 것을 전위훑기(potential sweep)라 한다.
전위훑기에 의하여 전극 전위가 어떤 값에 이르렀을 때 전류 값이 증가하는 것으로서 반응이 일어남을 볼 수 있다. 이러한 전위훑기를 한 방향으로 일정한 속도로 하다가 방향을 바꾸어서 하기를 반복하는 것이 순환전압전류 실험(Cyclic Voltammetry) 이다.

9 Cyclic voltammetry (a) (b) 순환 전압전류 실험의 전위 훑기(a)와 전압-전류 관계의 모형(b)

10 FeⅢ(CN)63- + e- ↔ FeⅡ(CN)64-
Cyclic voltammetry FeⅢ(CN)63- + e- ↔ FeⅡ(CN)64- n = 0.843, 0.831, 0.776, 0.787, 0.678

11 Cyclic voltammetry Randles-Sevcik equation

12 Chronoamperometry 일정한 전압을 걸어 준 후 시간에 따른 전류의 변화를 측정하는 방법
용액에서의 물질의 이동에 대한 전류량을 확인 할 수 있다. 한계전류(limiting current) Il = nFAm0C0*

13 GODox+ glucose → GODred + gluconolacton
Chronoamperometry GODox+ glucose → GODred + gluconolacton GOD red + O2 → GOD ox + H2O2 H2O2 → O2 + 2H+ + 2e- Glucose Oxdase

14 glucose 첨가(1mM)에 따른 Current의 시간에 따른 변화
Chronoamperometry glucose 첨가(1mM)에 따른 Current의 시간에 따른 변화

15 Chronoamperometry glucose 농도에 따른 Current의 변화

16 Chronoamperometry Michaelis - Menten equation Lineweaver-Burk equation

17 Chronoamperometry Lineweaver-Burk plot

18 Other Methods of glucose sensor
NSMM을 이용한 당측정 채혈을 통하지 않고 직접 미약한 마이크로파 센서를 신체에 접촉하는 방식만으로도 체내의 혈당을 측정할 수 있는 바이오센서 장치 손목의 핏줄에 휴대폰을 갖다 대 마이크로파를 쏴서 돌아오는 전파를 분석하여 혈당을 측정 물리학과 이기진 교수님 lab에서 연구 개발한‘전파를 이용한 혈당측정장치 및 방법’에 관한 기술

19 Reference 1) Mary K. Campbell, BIOCHEMISTRY 4th, THOMSON, 2003, 117~121 2) 小澤昭彌, 현대의 전기화학, 청문각, 1996 3) 정윤수, 바이오센서, 고려의학, 1994 4) 백운기·박문수, 전기화학, 청문각, 2001 5)

20 이상으로 발표를 마치겠습니다. - 감사합니다 -