• 분석과학
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• 제20권5호
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• pp.393-399
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• 2007

본 연구에서는 갈락토오즈의 현장검사(point-of-care testing, POCT)를 위한 일회용 갈락토오즈 바이오센서 개발에 관해 논하고자 한다. Galactose oxidase(GAO)와 horseradish peroxidase(HRP) 두 효소를 0.05 M phosphate 완충용액에 용해시킨 후 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 제작한 전극위에 고정화하여 센서를 제작하였다. 이렇게 제작된 센서를 이용하여 $100{\mu}L$ 이하의 시료를 이용하여 갈락토오즈를 90초 이내에 측정하였다. 전극에서의 반응을 최적화하기 위하여 GAO 효소가 가장 우수한 활성을 나타내는 pH 7.0 완충용액을 이용하여 GAO와 HRP 효소를 1:1로 고정화하고, 1mM 1,1'-ferrocene-dimethanol 전자전달매개체를 도입하여 센서를 제작하였다. 유리 탄소전극의 경우 100 mV (vs Ag/AgCl), 스크린 프린트된 전극의 경우 -100 mV(vs Ag/AgCl)의 인가전압을 적용하였다. 본 연구에 의해 개발된 센서는 $0{\sim}400{\mu}M$의 갈락토오즈 농도에 대하여 우수한 직선성($r^2$ = 0.997, S/N = 3)을 나타내었고 낮은 인가전압을 적용하여 갈락토오즈를 측정하므로, ascorbic acid, uric acid 그리고 acetaminophen과 같은 방해물질의 영향을 최소화 할 수 있었다. 또한 갈락토오즈 표준 용액에 대하여 만족할 만한 재현성을 나타내었다(CV = 5%).

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.52-55
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• 2000

Structually organized mono- and multilayers were developed on gold for the catalytic and affinity biosensing using hyper-branched dendrimers. For the catalytic biosensing interface, a new approach to construct a multilayered enzyme film on the electrode surface was developed. The film was prepared by layer-by-layer depositions of dendrimers and periodate-oxidized glucose oxidase. The voltammograms obtained from the GOx/dendrimer multilayered electrodes revealed that bioelectrocatalytic response is directly correlated to the number of deposited bilayers. From the analysis of voltammetric and ellipsometric signals, the coverage of active enzyme per layer during the layering steps was estimated, demonstrating the spatially-ordered multilayer formation. As an extension of the study, dendrimers having various degrees of ferrocenyl modification were prepared and used. The resulting electrodes were electrochemically characterized, and the density of ferrocenyl groups, active enzyme coverage, and sensitivity were estimated. For the affinity-sensing surrface, a biosensor system based on avidin-biotin interaction was developed. As the building block of affinity monolayer, G4 dendrimer having partial ferrocenyl-tethered surface groups was prepared and used. And the biotinylated and electroactive dendritic monolayer was used for the affinity-sensing surface interacting with avidin. Electrochemical characterization of the resulting biosensor was conducted using free enzyme in electrolyte in terms of degree of surface coverage with avidin and subsequent surface shielding.

• 센서학회지
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• 제20권1호
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• pp.35-39
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• 2011

A disposable electrochemical immunosensor system has been developed for the detection of herbicide in aqueous samples. Disposable screen printed carbon electrodes(SPCE) were used as basic electrodes and an enzyme, horseradish peroxidase (HRP), and anti-herbicide antibodies was immobilised on to the working electrode of SPCE by using avidin-biotin coupling reactions. An herbicide-glucose oxidase conjugates have been used for the competitive immunoreaction with sample herbicides. The enzymatic reaction between the conjugated glucose oxidase and glucose added generates hydrogen peroxide, which was reduced by the peroxidase immobilised. The latter process caused an electrical current change, due to direct re-reduction of peroxidase by a direct electron transfer mechanism, which was measured to determine the herbicides in the sample. The optimal operational condition was found to be: $20\;{\mu}gl-1$ deglycosylated avidin loading to the working electrode and working potential +50 mV vs. Ag/AgCl. The total assay time was 15 min after sample addition. The detection limits for herbicides, atrazine and simazine, were found to be 3 ppb and 10 ppb, respectively.

• 분석과학
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• 제8권3호
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• pp.335-340
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• 1995

Bacillus subtilis와 PVA를 사용한 미생물막 전극을 이용하여 수질시료의 생화학적 산소요구량(BOD)을 측정할 수 있는 BOD 자동화 측정장치를 개발하였다. 본 연구에서 개발한 BOD 자동화 측정장치는 glucose/glutamic acid BOD 표준용액을 사용시 60ppm까지 직선적인 감응을 나타내었으며, 시료주입 후 10분 이내에 자동으로 BOD 측정기능을 수행하였다. Bacillus subtilis와 PVA를 사용한 미생물막 전극의 감응시간과 회복시간은 각각 5분이었으며, BOD 측정 정장치의 자동화에 의하여 10% 오차내에서 재현성 있는 결과를 얻을 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제23권3호
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• pp.66-72
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• 2020

본 연구에서는 글루코스 검출을 위한 HRP (horseradish peroxidase)와 GOD (glucose oxidase)를 혼합한 형태의 다중 효소 반응 바이오센서 개발연구를 수행하였다. 바이오센서는 제작 시간 단축을 위하여 전기전착법을 이용하여 제작하였으며, 경제적인 센서 제작을 위하여 SPE (screen printed electrode)를 사용하였다. 다중 효소 바이오센서의 효과를 확인하기 위하여 단일 효소 바이오센서를 제작하여 비교 및 분석하였다. 센서의 특성을 평가하기 위해서 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM), 순환전위법(cyclic voltammetry, CV), 전기화학적 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectroscopy, EIS), 시간대전류법(chronoamperometry, CA), 흐름 주입분석법(flow injection analysis, FIA)를 수행하였다. SEM, CV, EIS의 분석결과로부터 효소가 전극 표면에 고정화가 잘 된 것을 확인하였고, CA로부터 제작된 다중 효소 바이오센서가 단일 효소 바이오센서에 비해 신호성능이 200% 향상된 것을 확인하였다. 이로부터 HRP와 GOD가 서로 촉매적으로 반응한다는 것을 설명할 수 있었다. 또한, FIA의 결과에서 동일한 농도의 글루코스 용액을 4회 나누어 주입하였을 때, 전류신호량이 일정함을 확인하였고, 농도에 따른 전류신호량을 분석하여 신호민감성, 재현성, 안정성 등이 우수함을 설명할 수 있었다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제17권1호
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• pp.49-59
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• 2019

Biosensors, which are analysis devices used to convert biological reactions into electric signals, are made up of a receptor component and a signal transduction part. Graphene quantum dots (GQDs) and carbon quantum dots (CQDs) are new types of carbon nanoparticles that have drawn a significant amount of attention in nanoparticle research. The unique features exhibited by GQDs and CQDs are their excellent fluorescence, biocompatibility, and low cytotoxicity. As a result of these features, carbon nanomaterials have been extensively studied in bioengineering, including biosensing and bioimaging. It is extremely important to find biomaterials that participate in biological processes. Biomaterials have been studied in the development of fluorescence-based detection methods. This review provides an overview of recent advances and new trends in the area of biosensors based on GQDs and CQDs as biosensor platforms for the detection of biomaterials using fluorescence. The sensing methods are classified based on the types of biomaterials, including nucleic acids, vitamins, amino acids, and glucose.

• 전기화학회지
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• 제19권2호
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• pp.29-38
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• 2016

전기화학적 방법을 통한 요산 (Uric acid) 정량분석을 위해 수용성 고분자 (hydrogel polymer)를 배위시킨 오스뮴 고분자 화합물과 요산 산화효소 (Uricase), 가교를 위한 PEGDGE (poly(ethylene glycol) diglycidyl ether)가 혼합된 용액을 스크린 프린팅된 탄소 전극 (SPCEs) 위에 흡착하여 측정하였다. 수용성 오스뮴 고분자의 전위를 조절하기 위해 리간드인 피리딘링의 4번 위치에 다른 전기음성도의 작용기를 갖는 오스뮴 고분자 화합물을 합성하였다. 합성된 오스뮴 고분자 화합물은 PAA-PVI (Poly(acrylic acid)-poly(vinyl imidazole)-$[osmium(4,4^{\prime}-dichloro-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl]^{+/2+}$), PAA-PVI-$[osmium(4,4^{\prime}-dimethyl-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl]^{+/2+}$, PAA-PVI-$[osmium(4,4^{\prime}-dimethoxy-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl]^{+/2+}$이다. 제작된 효소전극은 순환전압전류법 (cyclic voltammetry)을 통해 uric acid에 의한 오스뮴 고분자 화합물들의 산화 촉매 전류(oxidation catalytic current)를 측정하여 uric acid의 농도를 정량적으로 분석할 수 있었다. 오스뮴 고분자 화합물들 중 0.215 V의 산화환원 전위를 갖는 $PAA-PVI-[Os(dme-bpy)_2Cl]^{+/2+}$ (PAA-PVI-osmium$(4,4^{\prime}-dimethyl-2,2^{\prime}-bipyridine)_2Cl$]$^{+/2+}$) 화합물을 이용하여 대표적인 간섭물질인 아스코르브산 (AA)과 포도당 (glucose)의 산화 신호의 간섭효과를 피할 수 있었다. 이를 이용하여 제작된 전극은 0.33 V 전위에서 다양한 농도의 uric acid (1.0, 1.5, 2.0, and 5.0 mM)의 전류를 측정한 결과 $r^2=0.9986$의 좋은 선형성을 갖는 것을 확인하였다. 이는 복잡하지 않은 간단한 방법과 일회용의 전극을 사용하기 때문에 현장현시 검사 (point of care; POC)에 적합한 요산측정용 바이오센서로서의 가능성을 확인 할 수 있었다.

• 환경생물
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• 제17권4호
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• pp.415-420
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• 1999

용존 유기물의 농도를 BOD로 신속히 측정하여 폐수 처리 공정에 feed back할 수 있는 Candida BOD sensor를 이용하여 BOD를 측정하였다. Glucose, acetic acid, aspartic acid 및 glutamic acid에 대한 sensitivity는 lactose, sucrose및 lactic acid의 sensitivity보다 더 높게 나타나서 오염물질의 종류에 따라 BOD sensor의 출력 신호가 다르게 제시되었다.$Zn^{2+}$내성주가 충전된 BOD sensor는 중금속 비내성주의 경우와 유사한 정도의 감응도를 나타내었으나 $Cd^{2+}$ 내성주를 사용하였을 때는 매우 낮은 sensitivity를 보였다. 수용액의 $Cd^{2+}$의 농도가 증가함에 따라 중금속 비내성주와 $Zn^{2+}$ 내성주의 sensor 의 sensitivity는 거의 일정하였으나 $Cd^{2+}$ 내성주의 BOD sensor의 경우에는 sensitivity가 오히려 감소하였다. 반면 수용액 중의 $Zn^{2+}$ 의 농도가 증가함에 따라서는 중금속 비내성주, $Zn^{2+}$ 내성주 및 $Cd^{2+}$ 내 성주 모두 거의 동일한 감응도를 나타내었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권10호
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• pp.1727-1732
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• 2007

Phenylacetic acid (PAA) is produced by many bacteria as an antifungal agent and also appears to be an environmentally toxic chemical. The object of this study was to detect PAA using Pseudomonas putida harboring a reporter plasmid that has a PAA-inducible promoter fused to a green fluorescent protein (GFP) gene. Pseudomonas putida KT2440 was used to construct a green fluorescent protein-based reporter fusion using the paaA promoter region to detect the presence of PAA. The reporter strain exhibited a high level of gfp expression in minimal medium containing PAA; however, the level of GFP expression diminished when glucose was added to the medium, whereas other carbon sources, such as succinate and pyruvate, showed no catabolic repression. Interestingly, overexpression of a paaF gene encoding PAA-CoA ligase minimized catabolic repression. The reporter strain could also successfully detect PAA produced by other PAA-producing bacteria. This GFP-based bioreporter provides a useful tool for detecting bacteria producing PAA.

• 분석과학
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• 제26권1호
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• pp.42-50
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• 2013

이 논문은 센서 및 연료전지에 사용할 수 있는 $Pt-Ru@TiO_2-H$ 나노구조체촉매의 제조 및 전기화학적 촉매의 특성에 대한 것이다. 이 $Pt-Ru@TiO_2-H$ 나노구조체촉매는 주형제인 폴리스틸렌볼(PSB)을 제조하고, 이 주형제의 표면에 졸-겔 반응을 통해 $TiO_2$를 코팅한 후, $Pt^{4+}$와 $Ru^{3+}$의 환원에 의해 제조하였다. 제조된, $Pt-Ru@TiO_2-H$ 나노구조체촉매는 전자투과현미경(TEM), X-선 회절(XRD)와 원소분석에 의해 특성평가 하였고, $Pt-Ru@TiO_2-H$의 전기화학적 촉매특성은 에탄올, 메탄올, 도파민, 아스크로브 산, 프로말린과 글루코오즈의 산화-환원 능력에 의해 평가 하였다. 이 $Pt-Ru@TiO_2-H$ 나노구조체촉매는 바이오분자에 대해 전기화학적촉매 특성을 나타내어, 연료전지 전극 또는 비효소바이오센서에 사용 될 것으로 기대된다.