Development of Biomolecular Device Using Biomolecular Film Part 1: Optical Biosensor to Detect the Ethanol Using Langmuir-Blodgett Film of Eilzyme Molecules

생체분자막을 이용한 생물분자소자의 개발 제1부 :효소분자 LB막을 이용한 에탄올 측정용 광학 바이오센서

The fiber-optic biosensor using enzyme-immobilized Langmuir-Blodgett film is developed fort the measurement of ethanol. The enzyme, alcohol dehydrogenase, is immobilized at the molecular level on the arachidic acid monolayer using Langmuir-Blodgett film technique. Based on the ordered multisubstrate mechanism, the immobilized enzyme kinetics is investigated. The optical sensing system is proposed, and sensor signal is proportional to ethanol concentration and is related wish the number of enzyme layers. As the number of deposited LB film layer increases up to 20 1ayers, the high ethanol concentration of 45mM can be measured without the saturation of signal. Surface pressure-area isotherm is measured for the three-different charged-lipids. Arachidic acid is the most suitable for the adsorption of alcohol dehydrogenase based on electrostatic force.

본 연구에서는 LB기법에 의하여 분자수준으로 고 정화된 효소를 이용하여 에탄올의 양을 측정하는 광섬유 바이오센서가 개발되 었다. ADH는 arachidic acid의 단분자막에 LB기법으로 고정화된다. 센서의 출력신호를 분석하기 위하여 고정화된 ADH의 효소 반응은 ordered multisubstrate mechanism을 이용 하여 검토되었다. 광학 측정 시스템이 제시되었으며, 센서의 출력신호는 에단올의 농도에 비례하여 증가 하며 LB막에 누적된 누적충수와 관련이 있음을 알 수 있었다. LB막의 누적된 누적충수를 20충으로 증가하면 센서의 신호출력 범위가 확장되어 45mM의 고농도 에탄올도 측정할 수 있었다. 순수지질의 단 분자막과 효소가 흡착된 지질의 단분자막의 $\pi$-Aisotherm은 중성의 subphase에서 각기 다른 전하를 띠는 세 가지 종류의 지질에 대하여 조사되었다. ADH의 흡착도가 가장 우수한 지질은 arachidic a acid이며 이는 중성의 sub phase에서 양의 전하를 띠는 ADH 분자와 읍극의 전하를 띠는 arachidic a acid 분자 사이에 작용하는 정전기력에 기인한 것이다.