• 전기화학회지
• /
• 제10권3호
• /
• pp.203-206
• /
• 2007

Electrochemical reaction of glucose was regulated by the electrochemically active area of nanoporous platinum, which is controlled by ionic strength. The profile of the oxidation current of glucose vs. ionic strength was identical with that of the electrochemically active area. This result confirms that the nanopores are virtually opened for the electrochemical reaction of glucose when the ionic strength climbs over a specific concentration and implies that the electrochemical reactions on nanoporous electrode surfaces can be controlled by concentration of electrolyte.

• 전기화학회지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.147-153
• /
• 2008

Improvement of the selectivity of nonenzymatic glucose based on mesoporous platinum ($H_1$-ePt) by using A.C. impedance is reported. The idea of the present work is based on the novel effect of the mesoporous electrode that the apparent exchange current due to glucose oxidation remarkably grows although the reaction kinetics on the surface is still sluggish. It is expected that the enlarged apparent exchange current on the mesoporous electrode can raise the sensitivity of admittance in A.C. impedance to glucose concentration. At a low frequency, A.C. impedance could become more powerful. The admittance at 0.01 Hz is even more sensitive to glucose than to ascorbic acid while amperometry exhibits the inverse order of sensitivity. This is the unique behavior that is neither observed by A.C. impedance on flat platinum electrode nor obtained by amperometry. The study shows how the combination of A.C. impedance and nano-structured surface can be applied to the detection of sluggish reaction such as electrochemical oxidation of glucose.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제26권2호
• /
• pp.179-183
• /
• 2015

In this study, we propose a catalyst structure including enzyme and metal nano rod for glucose sensing. In the catalyst structure, glucose oxidase (GOx) and gold nano rod (GNR) are alternatingly immobilized on the surface of carbon nanotube (CNT), while poly(ethyleneimine) (PEI) is inserted in between the GOx and GNR to fortify their bonding and give them opposite polarization ($[GOx/GNR]_nPEI/CNT$). To investigate the impact of $[GOx/GNR]_nPEI/CNT$ on glucose sensing, some electrochemical measurements are carried out. Initially, their optimal layer is determined by using cyclic voltammogram and as a result of that, it is proved that $[GOx/GNR/PEI]_2/CNT$ is the best layer. Its glucose sensitivity is $13.315{\mu}AmM^{-1}cm^{-2}$. When it comes to the redox reaction mechanism of flavin adenine dinucleotide (FAD) within $[GOx/GNR/PEI]_2/CNT$, (i) oxygen plays a mediator role in moving electrons and protons generated by glucose oxidation reaction to those for the reduction reaction of FAD and (ii) glucose does not affect the redox reaction of FAD. It is also recognized that the $[GOx/GNR/PEI]_3/CNT$ is limited to the surface reaction and the reaction is quasi-reversible.

• 전기화학회지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.74-80
• /
• 2013

세 가지 종류의 카복실산(포름산, 아세트산, 프로피온산) 용액 하에서 양극산화 반응을 통한 나노 다공성 금(nanoporous gold, NPG) 구조의 형성과 NPG 전극 표면 상의 전기화학적 글루코오스 산화반응을 관찰하였다. 세 가지 카복실산 용액 조건 중에서 포름산 용액 조건하의 양극산화를 통해 형성된 NPG 전극에서 글루코오스의 산화 활성이 가장 우수하였다. 포름산 용액 조건하의 양극산화 과정에서 가장 우수한 글루코오스 산화 활성을 얻기 위한 최적 조건은 인가전위 5.0 V와 반응시간 4시간이었다. 카복실산 용액 하에서 형성된 NPG 상의 전기화학적 글루코오스 산화 활성을 염소이온의 부재 및 존재 하 조건에서 관찰하고, 이를 옥살산 용액 하에서 형성된 NPG 상의 거동과 비교 분석하였다. 포름산 용액 하에서 최적 조건으로 형성된 NPG 전극상에서 글루코오스의 전류법 검출 응용을 제시하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.44-49
• /
• 2009

Conjugated nanocrystals using CdSe/ZnS core/shell nanocrystal quantum dots modified by organic linkers and glucose oxidase (GOx) were prepared for use as biosensors. The trioctylphophine oxide (TOPO)-capped QDs were first modified to give them water-solubility by terminal carboxyl groups that were bonded to the amino groups of GOx through an EDC/NHS coupling reaction. As the glucose concentration increased, the photoluminescence intensity was enhanced linearly due to the electron transfer during the enzymatic reaction. The UV-visible spectra of the as-prepared QDs are identical to that of QDs-MAA. This shows that these QDs do not become agglomerated during ligand exchanges. A photoluminescence (PL) spectroscopic study showed that the PL intensity of the QDs-GOx bioconjugates was increased in the presence of glucose. These glucose sensors showed linearity up to approximately 15 mM and became gradually saturated above 15 mM because the excess glucose did not affect the enzymatic oxidation reaction past that amount. These biosensors show highly sensitive variation in terms of their photoluminescence depending on the glucose concentration.

• BMB Reports
• /
• 제32권4호
• /
• pp.358-362
• /
• 1999

dTDP-D-glucose 4,6-dehydratase as an oxidoreductase catalyzes the conversion of dTDP-D-glucose to dTDP-4-keto-6-deoxy-D-glucose, which is essential for the formation of 6-deoxysugars. dTDP-D-glucose 4,6-dehydratase shows remarkable sterochemical convergence in which displacement of the C-6 hydroxyl group by a C-4 hydrogen proceeds intramolecularly with inversion of configuration. The reaction mechanism is known to be oxidation, dehydration, and reduction by bases mediating proton transfer and $NAD^+$ cofactor. In this study, the bases in the active site domain are proposed to be His-79 and His-300 from a comparison of the peptides of the dehydratase and UDP-D-glucose epimerase. His-79 and His-300 were mutated to prepare the mutants H79L (mutation of histidine to leucine at the 79th amino acid) and H300A (mutation of histidine to alanine at the 300th amino acid) by site-directed mutagenesis. The H79L protein was inactive, showing that His-79 participates in the reaction mechanism.

• 한국식품과학회지
• /
• 제35권3호
• /
• pp.417-422
• /
• 2003

양파가공기술의 일환으로 양파에 포함된 풍부한 포도당을 포도당산화효소(glucose oxidase)를 이용하여 글루콘산(gluconic acid)이 함유된 건강기능성 양파음료를 개발하기 위한 기초연구를 수행하였다. $Novozym^{\circledR}$ 771의 포도당 소모속도에 대한 kinetic parameter를 알아본 결과 Mechaelis Menten equation의 특성치들은 $V_{max}=26.1{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$이고 $K_m=5.84\;g/L$이었다. 양파즙에서의 포도당 산화효소의 반응특성을 알아보기 위해 2.5L jar fermentor에서 조업부피 1L로 각 조건에서 실험 하였다. 온도의 영향을 검토한 결과 $25^{\circ}C$일 경우 초기반응속도가 $3.18{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$이며 $30^{\circ}C$일 때보다 1.1배 증가된 값을 보임으로서 온도가 $30^{\circ}C$로 증가시 반응속도는 다소 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 통기속도의 영향을 살펴본 결과 반응속도는 통기량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 0 vvm일 때는 반응이 거의 진행되지 않았으며 4 vvm일 때 초기반응속도 $9.18{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$, 91.5%로 만족할 만한 높은 값을 보였으며 용존산소농도의 값을 측정함으로서 4 vvm일 때 산소가 포함됨을 확인할 수 있었다. 교반속도는 측정되었던 반응 조건 중 반응속도에 큰 영향을 주는 중요한 조건이었다. 450rpm일 때 $16.2{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$, 99.2%으로서 최대값을 보였다. 교반속도의 증가는 산소전달과 물질전달을 용이하게 해줘 결국 반응속도가 증가되는 것으로 판단된다. 2.5 L jar fermentor에서의 결과를 바탕으로 20L bench 규모의 효소 반응기를 제작, 20L 효소 반응기에서 조업부피 10L로 $25^{\circ}C$, 2 vvm, 350rpm에서 양파즙의 포도당 산화반응을 살펴본 결과 전체적인 반응속도가 크게 변하지 않는 것으로 판단되어 본 효소 반응은 매우 용이하게 scale-up 될 수 있는 것으로 판단되었다.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제31권1호
• /
• pp.21-25
• /
• 2002

당-단백질의 가열반응 시에 생성되는 향기성분의 형성에 지질의 산화생성물이 어떠한 영향을 미치는가를 알아보고자 casein과 glucose(CG) 그리고 지질을 첨가한 사료(CGL)를 6$0^{\circ}C$에서 각각 2, 4주씩 저장한 후에 pressure reactor에 넣어 16$0^{\circ}C$에서 60분 가열 반응시킨 시료에서 향기성분을 추출하였다. Casein, glucose, 지질(CGL) 시료에서 단백질과 환원당의 반응물이 지질의 산화생성물과 반응하여 생성된 함질소 헤테로 고리화합물인 pyrazine, methylpyrazine과 2,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-5-methylpyrazine과 2-acetylpyrrole이 확인되었다. 또한 지질의 가열산화 분해성분인 3-methyll-butanol, heptanal, nonanal, 2-heptanone과 짧은 사슬의 지방산인 heptanoic acid, octanoic 가 검출되었다. 또 다른 화합물로 2-acetylfuran이 검출되었으며 glucose의 분해산물인 5-hdroxymethyl-2-furfural은 aems 시료에서 가장 큰 peak로 그 함량이 현저하게 많았다. 이상의 결과로 보아 시료에 첨가된 지질은 당-단백질 가열반응 시 생성되는 향기성분의 수와 그 함량을 증대시키는 작용을 하였다고 할 수 있다

• 공업화학
• /
• 제1권2호
• /
• pp.107-115
• /
• 1990

Glucose의 redox 반응에 의한 새로운 인슐린 방출계를 5, 5'-dithiobis(2-nitrobcnzoic acid)의 disulfide 결합을 이용해 인슐린을 pmma 막과 glucose oxidase에 고정화시켜 합성하였다. glucose와 glucose dehydrogenase 및 glucose oxidise와의 산화반응에 의해 disulfide 결합이 파괴되어 막과 효소로부터 인슐린이 방출된다. enzyme cofact들(nicotinamide adenin dinucleotide와 flavin adenin dinucleotide)을 coimmobilization 시켜 membrane device에 대해 electron mediator로 작용하도록 하여 glucose의 농도 민감성을 향상시켰고 protein device에 대해서는 glucose oxidase에 인슐린을 직접 고정화시켜 민감성을 더욱 향상시켰다. 이 두 가지 계들은 glucose 특이성을 나타내며 방출된 인슐린은 생체인슐린과 구분되지 않았다. 방출인슐린의 생리활성은 생체인슐린의 81%였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
• /
• pp.1100-1103
• /
• 2003

One of the good ways to raise the rate of the electrochemical reaction is to broaden the effective surface area of the electrode by developing cylindrical nano-pores on the surfaces. The numerous pores of several nanometer in diameter can be used to enhance a specific faradaic reaction so that the nano-porous structure attract keen attention in terms of implication of new bio/chemical sensors, in which no chemical modification is involved. Amperometric glucose sensor is a representative example that needs the selective enhancement of glucose oxidation over the current due to physiological interferents such as ascorbic acid. The present paper reports how the ascorbic acid and glucose diffuse around the nano-porous surface by simulation study, for which 2D-FDM (Finite Difference Method) was adopted. The results of the simulation not only consist with those from electrochemical experiments but also reveal valuable potential for more advanced application of the nano-porous electrode.