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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 공성호.
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 경북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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글루코스는 모든 살아있는 유기체의 매우 중요한 대사 물질이다. 일반적으로, 혈액 내 글루코스 수치의 정상 범위는 4.4-6.6 mM이다. 혈액 내 글루코스 수치가 이 범위를 벗어나면 인체에서 인슐린이 생성되고 소모되지 않고 있다는 것을 의미한다 [1]. Clark와 Lyons가 처음으로 효소 기반의 글루코스 바이오센서를 발표한 이후로 이 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다. 1세대 바이오센서는 산화-환원 반응을 일으키는 물질과 전극 사이에 전자의 이동을 원활히 해줄 매개체를 연구 하는데 집중했다. 하지만 대부분의 매개체는 글루코스 외에 다른 물질의 간섭이 많아 선택도가 낮다는 문제점이 있었다 [6]. 이러한 문제점을 해결하기 위해 반응물에 대한 선택도가 높은 효소를 이용한 바이오센서가 활발히 연구되었고 이 효소를 전극 표면에 고정하기 위한 연구 또한 병행 되었다. 그 중에서 금속 산화물인 TiO2를 이용한 효소의 고정화와 신호 개선에 대한 연구가 중점적으로 이루어졌는데 그 이유는 TiO2가 생체에 대한 생체적합성이 뛰어나고 다공성 구조이기 때문이다 [7]. TiO2에 효소를 고정화 시키는 방식에는 여러 가지가 있는데 예를 들어, 졸-겔 방식 [14], TiO2 파우더와 글루코스 산화효소(GOD)를 혼합하여 전극에 증착하는 방식 [15] 등이 있다. 신호 개선에 대한 연구로는 TiO2 합성 방식에 따라 다공성 구조의 변화를 통해 표면적 증가에 의한 신호개선 연구가 활발하다. 그렇다면, TiO2와 효소가 코팅되는 기판의 표면적 증가에 따라서도 신호의 개선이 이루어질 것을 유추할 수 있다. 하지만 기판의 표면적 증가에 따른 신호 개선에 대한 연구는 이루어지지 않고 있다.
본 연구에서는 복잡한 TiO2와 효소의 고정화 작업을 반도체 공정을 통해 단순화 시키고, 고정화된 TiO2/GOD 화합물을 코팅하는 기판의 표면적에 따른 신호 개선에 대해 연구하였다. TiO2와 GOD를 초음파 처리를 통해 결합 시키고 그 물성을 적외선/근적외선 분광 광도계, 라만 분광기, X-선 회절분석기를 이용한 광학적 분석법으로 정성적으로 분석하였다. 결합된 화합물은 반도체 공정 중 하나인 스핀 코팅으로 실리콘 기판에 코팅 하였으며 전계방사형 주사전자현미경으로 표면 분석을 실시하였다. 또한 실리콘 기판에 각기 다른 사각뿔을 형성하였으며 전류법(amperometry)을 통해 표면적, 농도, pH의 변화에 따른 신호개선에 대해 분석하였다.
본 연구에서는 복잡한 TiO2와 효소의 고정화 작업을 반도체 공정을 통해 단순화 시키고, 고정화된 TiO2/GOD 화합물을 코팅하는 기판의 표면적에 따른 신호 개선에 대해 연구하였다. TiO2와 GOD를 초음파 처리를 통해 결합 시키고 그 물성을 적외선/근적외선 분광 광도계, 라만 분광기, X-선 회절분석기를 이용한 광학적 분석법으로 정성적으로 분석하였다. 결합된 화합물은 반도체 공정 중 하나인 스핀 코팅으로 실리콘 기판에 코팅 하였으며 전계방사형 주사전자현미경으로 표면 분석을 실시하였다. 또한 실리콘 기판에 각기 다른 사각뿔을 형성하였으며 전류법(amperometry)을 통해 표면적, 농도, pH의 변화에 따른 신호개선에 대해 분석하였다.
목차
1. Introduction 12. Theory 32.1. Glucose oxidase reaction mechanism 32.2. Enzyme kinetics 42.2.1. General principles 42.2.2. Michaelis-Menten kinetics 62.3. Amperometry 72.3.1. Nernst equation 72.3.2. Standard electrode potential 93. Experiment 113.1. Apparatus 113.2. TiO2/GOD synthesis 123.3. Sensor with quadrangular surface 143.4. Immobilization of TiO2/GOD 204. Result and Discussion 234.1. Analysis of TiO2/GOD synthesis 234.2. Amperometric responses of the glucose biosensor 275. Conclusion 366. References 37
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