당 센서 제작 및 당 측정 실험

소개글

Cyclic voltammetry와 choronoamperometry의 기본 개념을 이해하고 이를 이용한 기초적인 전기화학 실험을 수행한 다음, 대표적인 바이오센서(biosensor)인 당 센서(glucose sensor)를 glucose oxidase(GOD)를 이용하여 제작하고, 이렇게 제작할 glucose sensor를 사용하여 전기화학적으로 glucose를 측정한다.

목차

1. Purpose
2. Introduction
3. Theory
3-1. 전기화학 측정법의 분류
3-2. 순환 전압전류법 ( Cyclic Voltammetry )
3-3. 일정전류 전위차법 (Chronoamperometry)
3-4. 바이오센서 (biosensor)
3-5. Glucose oxidase (GOD)
3-6. Enzyme Kinetics
3-7. Biochip (바이오칩)
3-8. 당 측정의 응용
4. Experiment
4-1. Cyclic voltammetry
4-2. Chromoamperometry
4-3 당 센서 제작 및 당 측정
4-4. 다채널(multichannel) 당 센서 제작 및 당 측정
5. Data & Result
6. Discussion

본문내용

1. Purpose

Cyclic voltammetry와 choronoamperometry의 기본 개념을 이해하고 이를 이용한 기초적인 전기화학 실험을 수행한 다음, 대표적인 바이오센서(biosensor)인 당 센서(glucose sensor)를 glucose oxidase(GOD)를 이용하여 제작하고, 이렇게 제작할 glucose sensor를 사용하여 전기화학적으로 glucose를 측정한다.

2. Introduction

당 센서(glucose sensor)는 여러모로 바이오센서(biosensor)의 대표적인 모델이라고 볼 수 있다. 1962년 Clark가 처음으로 산소 센서를 이용한 효소전극을 제안하였을 때 소개한 센서가바로 당(glucose)을 재는 센서였다. Glucose의 검출은 당 산화 효소(glucose oxidase : GOD)를 고정시킨 백금전극을 이용함으로써 이루어지는 것이 가장 일반적이다. GOD는 생체 내에 존재하는 수많은 효소들 중에서도 험한 생체 외 환경에서도 활성도를 유지하는 몇 안되는 효소들 가운데 하나이다. 그러므로 효소 센서에 이용하기 가장 쉬운 효소라고 할 수 있으므로 교육적으로나 산업적으로 가장 널리 쓰이고 있다. 또한 바이오센서가 측정할 수 있는 대상 물질 중 glucose는 의학적으로나 산업적으로 가장 수요가 많은 대상에 속한다. 의료 목적으로는 해마다 급증하고 있는 당뇨병 환자로 인해 혈중 glucose 농도의 확인을해야 할 필요성이 늘어나고 있으며, 산업적으로는 여러 가지 식품산업에서도 요구되고 있다. 이 때문에 수많은 바이오센서들 중 glucose 센서가 시장의 압도적인 비율을 차지하고 있다.
한편 유사한 발상으로 효소반응을 할 때에 발생하는 열을 thermistor에 의하여 검지할 수 있는 효소 thermistor도 효소전극과 더불어 발전하였다. 효소 thermistor는 10-4K 정도의 미세한 온도변화를 1% 이내의 정밀도로 잡아서 시료중의 특정성분을 측정하는 biosensor이다. Biosensor와 비교해서 원리적으로는 효소 thermistor가 가장 장점이 많은 sensor system이라고 생각되는데, 왜냐하면 생체관련 반응이 진행되는 곳에서는 발열 혹은 흡열반응으로서의 열의 변화(enthalpy변화)가 항상 관찰되기 때문이다. 효소 thermistor는 이 enthalpy변화의 측정을 계측 원리로 하고 있기 때문에 계측대상 영역은 의료, 발효, 식품, 환경, 뇨 등의 체액 중의 glucose, 요소, 요산의 계측 혹은 발효, 식품제조 공정에 있어서의 penicillin, cephalosporin, ethanol, 당류 및 amygdalin의 계측 등 광범위한 적용이 가능할 것으로 기대된다.

참고 자료

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