• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.1-4
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• 2019

본 연구에서는 효소연료전지의 율속 반응인 산화극의 효소반응 강화 및 효소 담지량을 증가시키기 위하여 안트라센 가교제를 도입하였다. CNT/PEI 담지체에 가교 처리된 글루코오스 산화효소(GOx)를 전기적인 극성을 이용하여 결합시켰다(AC[CNT/PEI/GOx]). 본 촉매의 성능을 확인하기 위하여 전기화학 평가가 수행되었으며, 성능 비교를 위해 가교제 처리를 하지 않은 CNT/PEI/GOx 촉매도 같이 전기화학 테스트를 진행하였다. 전기화학적 특성 평가들을 통해 글루코오스 산화효소 담지량이 증가한 것을 확인하였으며, 라인위버-버크 방정식 통해 AC[CNT/PEI/GOx] ($K_m$ : 0.73 mM)가 가교제 처리를 하지 않은 CNT/PEI/GOx ($K_m$ : 1.71 mM) 보다 우수한 성능을 지닌 것을 확인했다. 또한, 완전지 성능평가 결과 최대 전력 밀도(Maximum power density, MPD)도 상승($21.2{\mu}W/cm^2$에서 $72.6{\mu}W/cm^2$로)한 것을 볼 수 있었는데 이를 통해 글루코오스 산화효소 담지량 및 전자전달능력이 향상되었다는 것을 재확인 하였다.

• 분석과학
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• 제23권2호
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• pp.165-171
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• 2010

글루코스 옥시다아(GOx)제 고정화 바이오센서를 두 가지 방법으로 제조 하였다. 첫 번째 방법은 폴리(maleic anhydride) 그래프트 탄소나노튜브(PMAn-g-MWCNT) 전극에 감마선 조사법으로 제조 된 Au 나노입자를 물리적으로 흡착시킨 후, GOx을 고정화 시켜 바이오센서를 제조한 경우이고, 다른 하나는 PMAn-g-MWCNT 전극에서 Au 이온을 전기화학적으로 환원시켜 Au 나노입자를 코팅 시키고, 그 위에 GOx을 고정화 시켜 바이오센서를 제조 한 경우이두. 제조된 바이오센서에 대해 효율 평가를 수행 하였는데, 물리적 흡착법으로 제조된 전극의 경우 검출 범위는 $30\;{\mu}M\sim100\;{\mu}M$이었으며, 검출한계는 $15\;{\mu}M$이었다. 또한 ascorbic acid와 uric acid에 대한 검출한계는 7.6%이었다. 물리적으로 Au 나노입자가 흡착된 전극의 경우가 글루코스 측정에 매우 우수한 전극임을 확인 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.258-263
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• 2017

본 연구에서는 글루코스 산화효소(glucose oxidase, GOx), 고분자인 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine, PEI), 카본나노튜브(carbon nanotube, CNT)와 벤조퀴논(benzoquinone, BQ)을 이용하여 글루코스 바이오연료전지를 위한 바이오 촉매를 합성하였다. 이를 위해, 지지체인 PEI/CNT 복합체에 BQ를 정전기적 인력을 통해 물리적으로 포집한 뒤, GOx를 담지시켜 합성하였다. 이는 기존에 전자 매개체로서 전해질에 풀어서 사용했던 BQ를 전해질이 아닌 촉매 내에 포집하여 촉매를 구성하였다는 개선점이 크며, 그 결과, BQ가 포집되지 않은 촉매 대비, 1.9배 상승한 $34.16{\mu}A/cm^2$의 최대전류밀도를 얻음을 통해 촉매활성이 개선되었음을 증명하였고, 바이오연료전지의 산화극 촉매로 이용 시, BQ가 포집되지 않은 촉매를 이용한 바이오연료전지에 비해 1.2배 상승한 $0.91mW/cm^2$의 최대출력밀도를 얻었다. 이를 통해 바이오연료전지의 산화극을 위한 촉매로서 GOx와 함께 담지된 매개체 BQ를 포함한 촉매 제조 가능성을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제24권1호
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• pp.99-103
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• 2013

유리화탄소전극 위에 탄소나노튜브(CNT), 전하전달체(CTC), 글루코스 산화효소(GOx), 폴리이온복합체(PIC, poly-L-lysine hydrobromiderhk과 poly(sodium 4-styrenesulfonate) 혼합물)를 순차적으로 도포하여 글루코스/산소 바이오전지용 효소전극을 제조하였다. 또한, CNT, bilirubin oxidase (BOD), 2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt (ABTS), 그리고 PIC 등의 층으로 제조한 전극을 바이오캐쏘드로 사용하여 바이오전지를 제조하였다. CNT와 CTC가 전극의 성능에 미치는 영향을 조사하였으며, 글루코스농도 5, 20, 200 mM에서 각각 3.6, 10.1, $46.5{\mu}W/cm^2$의 최대전력밀도를 나타내었으며, 본 연구에서 제시한 전극이 바이오전지 및 바이오센서의 개발에 활용될 수 있다는 것을 보여주었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 하계학술대회 논문집
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• pp.909-912
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• 2000

We synthesized polypyrrole (PPy) nanotubules by oxidative polymerization of the pyrrole monomer within the pores of a polycarbonate template. The electrochemical behavior was investigated using cyclic voltammetry. The redox potential was about -0.5 V vs. Ag/AgCl reference electrode, while the potential was about 0 V for PPy film. It is considered as the backbone grows according to the pore wall. Therefore, it is possible to be arranged regularly. That leads to improvement in the electron hopping. By electrochemical doping of glucose oxidase (GOx) on PPy nanotubules, an enzyme electrode has been fabricated. The kinetic parameter of biochemical reaction with glucose was evaluated. The formal Michaelis constant and maximum current calculated by computer were about 11.4 mmol $dm^3$ and 170.85 A respectively. Obviously, an affinity for the substrate and current response of the PPy nanotubules enzyme electrode are rather good, comparing with that of PPy film.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권11호
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• pp.1826-1832
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• 2007

We describe the fabrication of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEG-DA) hydrogel microstructures with a high aspect ratio and the use of hydrogel microstructures containing the enzyme ${\beta}$-galactosidase (${\beta}$-Gal) or glucose oxidase (GOx)/horseradish peroxidase (HRP) as biosensing components for the simultaneous detection of multiple analytes. The diameters of the hydrogel microstructures were almost the same at the top and at the bottom, indicating that no differential curing occurred through the thickness of the hydrogel microstructure. Using the hydrogel microstructures as microreactors, ${\beta}$-Gal or GOx/HRP was trapped in the hydrogel array, and the time-dependent fluorescence intensities of the hydrogel array were investigated to determine the dynamic uptake of substrates into the PEG-DA hydrogel. The time required to reach steady-state fluorescence by glucose diffusing into the hydrogel and its enzymatic reactions with GOx and HRP was half the time required for resorufin ${\beta}$-D-galactopyranoside (RGB) when used as the substrate for ${\beta}$-Gal. Spatially addressed hydrogel microarrays containing different enzymes were micropatterned for the simultaneous detection of multiple analytes, and glucose and RGB solutions were incubated as substrates. These results indicate that there was no cross-talk between the ${\beta}$-Gal-immobilizing hydrogel micropatches and the GOx/HRP-immobilizing micropatches.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.141-146
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• 2002

We synthesized polypyrrole (PPy) by electrolysis of the pyrrole monomer solution containing support electrolyte, KCl and/or p-toluene sulfonic acid sodium salt (p-TS). The electrochemical behavior, was investigated using cyclic voltammetry and AC impedance. In the case of using electrolyte p-TS, the oxidation potential of the PPy was about -02 V vs Ag/AgCl reference electrode, while the potential was about 0 V for using electrolyte KCl. The falloff of the oxidation potential gave a sign of an improvement in the electron hopoing mechanism on the backbone. The AC impedance plot gave a hint of betterment of mass transport. PPy doped with p-TS improved in mass transport or diffusion. That was because the PPy doped with p-TS was more porous than PPy with KCl. We attained an effect of good kinetic parameters, in the case of PP-GOx enzyme electrodes doped with p-TS, which were determined by 58 mmol dm$\^$-3/ for apparent Michaelis constant and by 581 ㎂ for maximum current respectively.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제24권3호
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• pp.291-294
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• 2003

A highly interferent-resistive membrane, poly-5-amino-1-naphthol (poly-5A1N), underlied beneath enzymeembedded poly-1,3-phenylendiamine (poly-m-PD) network for miniturized continuous monitoring glucose sensors. The enzyme layer was prepared from a mixed solution of glucose oxidase (GOx) and m-PD monomer by simple electrolysis. The mass change of poly-5A1N was monitored by electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) in situ and the corresponding thickness was measured. Successive electropolymerization of poly-5A1N and poly-m-PD create a several tens nm-thick bilayer showing excellent selectivity for $H_2O_2$ and low activity loss of immobilized enzymes.

• 공업화학
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• 제33권2호
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• pp.188-194
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• 2022

본 연구에서는 비파괴적 표면 기능기화 통하여 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 탄소소재의 특성 변화를 최소화 시킬 수 있는 대면적화 공법을 제안하고, 대면적화 된 SWNT 전자 필름 상에 효소를 집적하여 효소와 SWCNT 전자 필름 간 효율적 전자 전달을 연구하였다. p-terphenyl-4,4"-dithiol, dithiothreitol와 SWCNT의 혼합을 통해 SWCNT 전자 필름의 균일도 및 전하 전달 능력을 향상시키고, 분광학적 분석 및 전기화학적 특성을 평가하여 SWCNT 전자 필름의 향상된 전기화학적 특성을 확인하였다. 전자 필름 상에 고분자 전해질 및 포도당 산화환원 효소를 layer-by-layer 기법으로 효율적으로 집적하여, 최종적으로 음전압 범위에서 구동이 가능한 포도당(glucose) 바이오센서를 구현하였다. 개발된 포도당 바이오센서는 효소와 SWCNT 전자 필름과의 높은 전하 전달 효율을 바탕으로 -0.45 vs. Ag/AgCl 음전압 범위에서 높은 산화환원 신호를 보였을 뿐 아니라 0~1 mM의 낮은 글루코스 농도 변화에서 약 98 ㎂/mM·cm²의 높은 감도를 보였다. 또한 음전압 구동을 통하여, 산화 반응을 일으킬 수 있는 4종의 방해물질(요산, 아스코르빅산, 도파민, 아세타아미노펜) 환경에서 4% 이하의 변화를 보여 높은 선택성을 보였다.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1998년도 추계학술대회
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• pp.72-73
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• 1998

A new method for enzyme immobilization has been developed to remove interference by potential interferents in body fluids. Instead of using electron mediators, we chose direct hydrogen peroxide measurement route. Extremely hydrogen peroxide-selective polymer was coated as an inner membrane to exclude interferents and then glucose oxidase(GOx) was entrapped by electropolymerization of inert monomers. There was no solvent casting step throughout the whole fabrication procedure but all membranes on Pt-Ir electrode were formed by electropolymerization. Thus, membrane thickness, quantity of enzyme loaded and can be controlled by electrochemical parameters. As a result, reproducibility of biosensor characteristics becomes remarkably improved in terms of mass production.