This paper describes a new constructing method of multifunctional biosensor using many kinds of biomaterials. A metal particle and an array was fabricated by photolithographic. Biomaterials were immobilized on the metal particle. The array and the particles were mixed in a buffer solution, and were arranged by magnetic force interaction and random fluidic self-assembly. A quarter of total Ni dots were covered by the particles. The binding direction of the particles was controllable, and condition of particles was almost with Au surface on top. The particles were successfully arranged on the array. The biomaterial activities were detected by chemiluminescence and electrochemical methods.
The determination of DNA hybridization can apply the molecular biology research, clinic diagnostics, bioengineering, environment monitoring, food science and other application area. So, The determination of hybridization is very important for the improvement of DNA detection system. In this study, we report the characterization of the DNA hybridization by the electricalchemical methods. A new electrochemical biosensor is described for voltammetric detection of gene sequence related to probe oligonucleotide of bacterium Escherichia coli O157:H7. The biosensor involves the immobilization of a 18-mer probe oligonucleotide, which is complemetary to a specific gene sequence related to Escherichia coli O157:H7 on a gold electrode through specific adsorption. The probe oligonucleotide was used to determine the amount of target oligonucleotide in solution using mitoxantrone(MTX) as the electrochemical indicators. The cathodic peak currents $(I_{peak})$ of MTX were linearly related to the concentration of the target oligonucleotide sequence in the range $1[{\mu}M]{\sim}0.1[nM]$. The detection limit of this approach was 0.01[nM]. In addition, these indicators were capable of selectivity discriminating against various mismatching condition.
돼지의 소장조직을 탄소반죽에 혼입시켜 과산화수소 정량 바이오센서를 제작하고, 기질농도와 pH변화가 전극의 효소반응속도에 미치는 영향을 관찰하였다. 수학적 취급이 용이하도록 매개체는 첨가하지 않았다. 관찰된 현상들을 정량적으로 처리하여 전극반응에 관련된 효소의 전기화학적 특성과 최대 반응속도를 구하였다. 또, pH에 따른 Michaelis 상수의 변화로부터 여러 가지 열역학적 파라미터를 얻고, 이를 이용하여 효소활동의 최적 pH를 구하는 방법을 고안하였다.
많은 생체 친화적인 센서들 중에서 avidin-biotin system은 높은 상호 특이적인 친화성으로 인하여 많은 생물학적인 응용 연구에 이용되어 왔다. 효과적인 avidin-biotin 바이오센서 개발을 위해 avidin-biotin 간의 상호 반응성을 증대시키기 위해서는 높은 표면적을 가지는 전극이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 목적을 위해 gold nanorods electrode를 사용하였다. 전기화학적인 특성은 cyclic voltammetry (CV)와 electrochemical impedance spectroscopy (EIS)를 가지고 redox couple $[Fe(CN)_6]^{3-/4-}$를 사용하여 다양한 biotin의 농도에 따라 분석되었다. 결론적으로 nanorod의 전극은 1 ng/mL보다 낮은 biotin의 농도도 감지할 수 있음을 보였다.
Ngo, Yen-Linh Thi;Jana, Jayasmita;Chung, Jin Suk;Hur, Seung Hyun
Korean Chemical Engineering Research
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제58권4호
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pp.499-513
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2020
Among the many studies of carbon-based nanomaterials, carbon-based dots (CDs) have attracted considerable interest owing to their large surface area, intrinsic low-toxicity, excellent biocompatibility, high solubility, and low-cost with environmentally friendly routes, as well as their ability for modification with other nanomaterials. CDs have several applications in biosensing, photocatalysis, bioimaging, and nanomedicine. In addition, the fascinating electrochemical properties of CDs, including high active surface area, excellent electrical conductivity, electrocatalytic activity, high porosity, and adsorption capability, make them potential candidates for electrochemical sensing materials. This paper reviews the recent developments and synthesis of CDs and their composites for the proposed electrochemical sensing platforms. The electrochemical principles and future perspective and challenges of electrochemical biosensors are also discussed based on CDs-nanocomposites.
다중 생체시료 검출을 위한 바이오센서 연구를 위하여 각기 두 전위를 갖는 오스뮴 고분자를 함께 탄소 전극 (Screen Printed Carbon Electrodes) 위에 고정하였다. 새로운 개념의 다중 생체시료 검출 바이오센서 연구위하여 과산화수소의 환원과 글루코스의 산화에 관여하는 환원 효소와 산화 효소를 각각 이용하였다. 실험 목적에 위하여 염소 작용기 ($E^{O'}$ + 0.520 vs. Ag/AgCl)와 메톡시 작용기 ($E^{O'}$ + 0.150 vs. Ag/AgCl)를 각각 포함하는 두 개의 오스뮴 고분자를 합성하였다. 전자는 과산화수소의 환원에 대하여 좋은 촉매전류신호를 보였고, 후자는 당의 산화에 대하여 효과적인 촉매전류신호를 보였다.
4급 아민에 의한 이온성 및 3급 아민에 의한 비공유전자쌍의 이중 특성을 갖은 다중벽 탄소나노튜브 지지체를 글리시딜 메티크릴레이트의 방사선 그래프트법을 수행한 후, 아민화 반응을 수행하여 제조하였다. 제조된 이중 다중벽 틴소나노튜브 지지체와 나피온 용액을 혼합 후, 이 코팅용액을 GC 전극 표면에 코팅시킨 후, 여기에 미생물인 Alkaligenes spp.를 고정화하여 미생물 바이오센서를 제작하였다. 이 미생물 센서의 페놀에 대한 검출범위는 0.005~7.0 mM이었다. 이 미생물 바이이오센서를 이용하여 상용의 적포도주에서 페놀함량을 측정하였다.
톨루엔에 녹인 천연고무를 탄소가루의 결합재로 사용하여 바이오센서를 제작하였을 때, 반죽은 용매가 증발한 후 기계적 물성을 보였다. 이 특성은 탄소반죽전극 실용화의 선행 조건을 만족시키는 것으로, 이 특성의 활용성을 살펴보기 위하여 과산화수소 정량을 위한 바이오센서를 제작하고, 그것의 전기화학적인 정량 및 정성적 특성을 파악하기 위하여 여러 가지 속도론적 파라메타, 즉 대칭인자(0.37), 교환전류밀도($i_0$, $0.075mAcm^{-2}$), 이중층의 축전용량($C_d$, $9.7{\times}10^{-3}F$), 시간상수(${\tau}_A$, 0.92 s), 최대전류($i_{max}$, $5.92{\times}10^{-7}Acm^{-2}$), Michaelis 상수($K_M$, $1.99{\times}10^{-3}M$) 및 기타 상수들을 도출하였다. 이 실험적 결과는 천연고무가 탄소가루의 결합재로 활용될 수 있음을 보여 주었다.
본 논문은 전기적 감지 방식 바이오센서의 개념을 리뷰하고, 의류 및 텍스트 기반의 바이오센서의 연구 사례를 조사하였다. 생체 신호를 측정 할 수 있는 바이오센서는 생물학적 감지 물질을 이용하여 생물학적 물질의 물리적, 화학적 특성을 감지하는 장치이다. 따라서 바이오센서를 사용하여 생체신호를 측정할 수 있는 웰니스 의류는 U-Health 서비스를 제공하는데 중요한 역할을 한다. 기존 센서와 다르게 바이오센서의 차별화된 특징은 선택적 반응과 생물학적 물질의 결합을 사용한다는 점이다. 이러한 바이오센서 중 전기적 감지 바이오센서는 전기 신호의 처리로 인해 크기가 매우 작아 유비쿼터스 환경을 조성하는데 이용될 수 있다. 따라서 웰니스 의류를 개발하기 위해 소형화가 쉬운 전기적 감지 바이오센서를 연구할 필요가 있다. 본 논문에서는 전기적 감지 바이오센서(전기화학적 방식, 나노와이어/탄소나노튜브 기반 FET 방식)에 대해 자세히 기술하였다. 마지막으로, 이러한 고찰을 통해 향후 웰니스 의류에 적용 가능할 바이오센서의 기술개발 방향을 제언하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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