Voltammetric analysis of Cl(I) ion was performed using a metal gold (Au) electrode (AE) and a carbon nanotube electrode (CNTE). After the examination, the AE was found to have more sensitively detected Cl(I) than CNTE. The optimum analytical conditions for the cyclic voltammetry (CV) and the square wave (SW) stripping voltammetry were performed using AE. The detection limit of $6.5\;{\mu}g/L$ Cl(I) was attained. The developed techniques were compared with the common Cl meter and applied to water systems.
본 논문은 신경전달물질 중 우울증, 신부전증의 지표 물질인 세로토닌의 농도를 극미량의 시료를 사용하여 정량할 수 있는 방법을 개발하기 위해 초소형 효소 고정화 전극을 개발하였다. 전극은 실리콘 웨이퍼 상에 반도체 공정을 이용하여 마이크로 크기의 Pt 박막 전극을 제작하였고, 전기화학적 방법으로 pyrrole 단량체를 Pt 전극 상에 순환전압전류법을 이용하여 산화적으로 전기 중합하였다. 효소의 고정은 일정 전압을 인가한 시간대 전류법으로 고정화하였다. 제작된 전극은 시간대 전류법으로 세로토닌의 농도에 따른 감도를 측정하였다. 세로토닌의 농도 범위 $1.0{\mu}mol/L{\sim}10mmol/L$에서의 감도는 $7.0{\mu}$A/decade를 나타내었으며, 실험결과에 따라 전극의 표면에서 발생하는 전류는 세로토닌의 농도에 비례함을 알 수 있었다. 전극의 표면분석은 Scanning Electron Microscopy(SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy(EDX) 그리고 Auger Electron Spectroscopy(AES)를 이용하여 분석하였다.
There is an increasing interest in monitoring of specific biomarker for determining progression of a disease or efficacy of a treatment. Conventional method for quantification of specific biomarkers as enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) has high material costs, long incubation periods, requires large volume of samples and involves special instruments, which necessitates clinical samples to be sent to a lab. This paper reports on the development of an electrochemical biosensor to measure total immunoglobulin E (IgE), a marker of asthma disease that varies with age, gender, and disease in concentrations from 0.3-1000 ng/mL with consuming 20 µL volume of whole blood sample. The sensor provides rapid, accurate, easy, point-of-care measurement of IgE, also, sequential monitoring of total IgE with ovalbumin (OVA) induced mice is another application of sensor. Taken together, these results provide an alternative way for detection of biomarkers in whole blood with low volumes and long-term ex-vivo assessments for understanding the progression of a disease.
Kim, Tae-Woo;Cha, Ji-Young;Lee, Jun-Seung;Min, Bok-Kee;Baik, Hyung-Suk
Journal of Life Science
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v.18
no.2
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pp.206-212
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2008
The quorum sensing (QS) regulatory network has been the subject of extensive studies during recent years and has also attracted a lot of attention because it both positively and negatively regulates various putative virulence factors, although initially considered to be a specialized system of Vibrio fischeri and related species. In this study, to identify the novel materials which inhibit QS system of microorganisms, extracts of eighteen natural products were tested by bioassay using N-(3-oxohexanoyl)-$_L$-homoserine lactone and N-(3-oxooctanoyl)-$_L$-homoserine lactone synthesized in this experiment and an Agrobacterium tumefaciens NT1 biosensor strain containing a traI::lacZ fusion. The result indicated that the extracts of cabbage, leek, and onion exhibited the QS inhibition activity. Thus, materials contained in the extracts were isolated via recycling preparative HPLC and were purified via a JAIGEL-LS255 column. The common fraction corresponding to a peak of the 83 min point of them quenched the quorum sensing of A. tumefaciens NT1 biosensor strain in ABMM containing X-gal and was designated quorum sensing inhibitor-83 min (QSI-83). The QSI-83 exhibited the heat stability and did not inhibit the growth of A. tumefaciens NTl. Furthermore, thin layer chromatography (TLC) results suggested that these novel materials may be antagonists of N-acyl homoserine lactone or may inhibit the QS autoinducer synthesis by Pseudomonas syringae pv. tabaci.
Kim, Gun-Duk;Son, Keun-Sik;Lee, Hak-Soon;Kim, Ki-Do;Lee, Sang-Shin
Korean Journal of Optics and Photonics
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v.19
no.2
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pp.127-131
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2008
A refractometric glucose biosensor incorporating a vertically coupled microring resonator in polymers was proposed and realized. The ring was covered with a target analyte of glucose solution with a certain concentration, so that its effective refractive index could be altered and, as a result, the resonance wavelength of the sensor was shifted. Therefore the concentration of the glucose solution can be estimated by observing the shift in the resonance wavelength. Two schemes were exploited for enhancing the sensitivity of the sensor. First, the effective refractive index of the polymeric waveguide used for the resonator sensor was adjusted to approach that of the target analyte as best as possible. Second, the ring waveguide, which serves as a crucial sensing part, was appropriately over-etched to enlarge its contact area with the analyte. The proposed resonator sensor was designed with the beam propagation method. The refractive indices of the core and cladding polymer involved were 1.430 and 1.375 respectively, leading to the waveguide's effective refractive index of ${\sim}1.390$, which is faiirly close to that of the glucose solution of ${\sim}1.333$. The prepared ring resonator with the $400-{\mu}m$ radius exhibited the free spectral range of 0.66 nm, the bandwidth of 0.15 nm, and the quality factor of 10,000. For the sensor operating at 1,550 nm wavelength, the achieved sensitivity was as great as 0.28 pm/(mg/dL), which is equivalent to 200 nm/RIU.
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2011.10a
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pp.9-9
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2011
The transfer of nano-science accomplishments into technology is severely hindered by a lack of understanding of barriers to nanoscale manufacturing. The NSF Center for High-rate Nanomanufacturing (CHN) is developing tools and processes to conduct fast massive directed assembly of nanoscale elements by controlling the forces required to assemble, detach, and transfer nanoelements at high rates and over large areas. The center has developed templates with nanofeatures to direct the assembly of carbon nanotubes and nanoparticles (down to 10 nm) into nanoscale trenches in a short time (in seconds) and over a large area (measured in inches). The center has demonstrated that nanotemplates can be used to pattern conducting polymers and that the patterned polymer can be transferred onto a second polymer substrate. Recently, a fast and highly scalable process for fabricating interconnects from CMOS and other types of interconnects has been developed using metallic nanoparticles. The particles are precisely assembled into the vias from the suspension and then fused in a room temperature process creating nanoscale interconnect. The center has many applications where the technology has been demonstrated. For example, the nonvolatile memory switches using (SWNTs) or molecules assembled on a wafer level. A new biosensor chip (0.02 $mm^2$) capable of detecting multiple biomarkers simultaneously and can be in vitro and in vivo with a detection limit that's 200 times lower than current technology. The center has developed the fundamental science and engineering platform necessary to manufacture a wide array of applications ranging from electronics, energy, and materials to biotechnology.
A new sensing system based on the immobilization of luminescent bacteria, photobacterium phosphoreum, was proposed for continuous real-time monitoring of pollutants. The response curves demonstrate that Photobacterium phosphoreum immobilized on the strontium alginate were very sensitive to seven reference chemicals used. The significant inhibitory concentrations for bioluminescence emission were 5 ppm for Pb$(NO_3)_2$), $NiCl_2$, $CdCl_2$, 50 ppm for $NaASO_2$, 0.1 ppm for $HgCl_2$, 0.5 ppm for pentachlorophenol and less than 5 ppm for SDS, respectively. The alginate mixed-cells (AMC) retained their luminescence during experimental period (29 days) under storage condition of $-80^{\circ}C$. The variables affecting performance of continuous flow through monitoring (CFTM) was optimized in order to ensure stability and efficiency. The flow through cell with strontium-alginate immobilized luminescent bacteria was tested with salicylate and 4-nitrophenol. A rapid response of luminescence was recorded by time drive mode in bioluminescence spectrometer after exposure to both toxicants.
A self-assembled monolayer of protein G was fabricated to develop an immunosensor based on surface plasmon resonance (SPR), thereby improving the performance of the antibodybased biosensor through immobilizing the antibody molecules (lgG). As such, 11-mercaptoundecanoic acid (11-MUA) was adsorbed on a gold (Au) support, while the non-reactive hydrophilic surface was changed through substituting the carboxylic acid group (-COOH) in the 11-MUA molecule using 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrocholide (EDAC). The formation of the self-assembled protein G layer on the Au substrate and binding of the antibody and antigen were investigated using SPR spectroscopy, while the surface topographies of the fabricated thin films were analyzed using atomic force microscopy (AFM). A fabricated monoclonal antibody (Mab) layer was applied for detecting E. coli O157:H7. As a result, a linear relationship was achieved between the pathogen concentration and the SPR angle shift, plus the detection limit was enhanced up to 10$^2$ CFU/mL.
Gwon, Kihak;Lee, Seonhwa;Nam, Hakhyun;Shin, Jae Ho
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.11
no.3
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pp.310-317
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2020
A development of disposable strip-type galactose sensor for point-of-care testing (POCT) was studied, which was constructed using screen-printed carbon electrodes. Galactose levels were determined by the redox reaction of galactose oxidase in the presence of potassium ferricyanide as an electron transfer mediator in a small sample volume (i.e., less than 1 µL). The optimal performance of biosensor was systematically designated by varying applied potential, operating pH, mediator concentration, and amount of enzyme on the electrode. The sensor system was identified as a highly active for the galactose measurement in terms of the sensitivity (slope = 4.76 ± 0.05 nA/µM) with high sensor-to-sensor reproducibility, the linearity (R2 = 0.9915 in galactose concentration range from 0 to 400 µM), and response time (t95% = <17 s). A lower applied potential (i.e., 0.25 V vs. Ag/AgCl) allowed to minimize interference from readily oxidizable metabolites such as ascorbic acid, acetaminophen, uric acid, and acetoacetic acid. The proposed galactose sensor represents a promising system with advantage for use in POCT.
Kim, Jang Ah;Hwang, Taehyun;Dugasani, Sreekantha Reddy;Kulkarni, Atul;Park, Sung Ha;Kim, Taesung
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.401-401
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2014
In this study, graphene, the most attractive material today, has been applied to the wavelength-modulated surface plasmon resonance (SPR) sensor. The optical fiber sensor technology is the most fascinating topic because of its several benefits. In addition to this, the SPR phenomenon enables the detection of biomaterials to be label-free, highly sensitive, and accurate. Therefore, the optical fiber SPR sensor has powerful advantages to detect biomaterials. Meanwhile, Graphene shows superior mechanical, electrical, and optical characteristics, so that it has tremendous potential to be applied to any applications. Especially, grapheme has tighter confinement plasmon and relatively long propagation distances, so that it can enhance the light-matter interactions (F. H. L. Koppens, et al., Nano Lett., 2011). Accordingly, we coated graphene on the optical fiber probe which we fabricated to compose the wavelength-modulated SPR sensor (Figure 1.). The graphene film was synthesized via thermal chemical vapor deposition (CVD) process. Synthesized graphene was transferred on the core exposed region of fiber optic by lift-off method. Detected analytes were biotinylated double cross-over DNA structure (DXB) and Streptavidin (SA) as the ligand-receptor binding model. The preliminary results showed the SPR signal shifts for the DXB and SA binding rather than the concentration change.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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