KR20100136159A - Creatinine microsensors with reduced interference from creatine - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A creatine microsensor with reduced interfering effect of creatine using sensitive film composition is provided to fix the sensitive film on an operation electrode to effectively remove interfering effect of creatine. CONSTITUTION: A method for manufacturing a flat biosensor comprises: a step of laminating soluble polymer-fixed hydrolase and oxidase on a single electrode to form a layer; a step of introducing a porous thin film on the layer; a step of laminating soluble polymer-fixed transferring enzyme and triphosphate adenosine; and a step of gradually laminating polymer ion film and protection film.

Description

크레아틴의 방해영향을 줄인 크레아티닌 마이크로센서 {Creatinine microsensors with reduced interference from creatine} Creatinine microsensors with reduced interference from creatine}

본 발명은 바이오센서용 감응막 조성물 및 이를 포함한 전기화학적 바이오센서에 관한 것으로, 구체적으로 크레아티닌의 측정에 있어서 방해종들의 방해작용을 획기적으로 감소시킬 수 있는 바이오센서용 감응막 조성물 및 이를 포함한 전기화학적 바이오센서에 관한 것이다.  The present invention relates to a biosensor sensitized membrane composition and an electrochemical biosensor comprising the same, and specifically, a biosensor sensitized membrane composition and an electrochemical including the same that can significantly reduce the interference of interference species in the measurement of creatinine It relates to a biosensor.

최근 신장기능(kidney function)의 이상유무의 판단 및 치료를 위해 임상시료 내 크레아티닌(creatinine)의 측정은 매우 중요한 문제이다. 또한 최근 증가하고 있는 건강에 대한 관심도와 응급상황에서의 빠른 대처 및 환자관리를 위해 소형 임상분석기의 개발은 의료기 시장에서 강력히 요구되어 오던 개발요소이다. 지금까지 혈당 측정기처럼 휴대가 가능한 한 손에 들어오는 소형 측정 장비와 이에 적합한 소형 센서의 개발은 많이 상용화되고 있다. 기존 기술을 바탕으로 현재 크게 수요가 증가하고 있는 임상 크레아티닌 측정 센서 및 소형 분석기의 개발을 서두를 경우 국내외 임상분석용 측정 장비 시장에 미치는 파급효과가 대단히 클 것으로 판단된다. 이러한 크레아티닌 측정을 위한 바이오센서의 작동원리는 비색법 또는 전기화학방법에 기초한다.  Recently, the determination of creatinine in clinical samples is a very important problem for the determination and treatment of abnormalities in the kidney function. In addition, the development of a small clinical analyzer for the rapid increase in attention to health, rapid response in emergency and patient management is a development factor that has been strongly demanded in the medical device market. Until now, the development of a small measuring device and a small sensor suitable for handheld like a blood glucose meter have been commercialized. Based on the existing technology, if the development of clinical creatinine measuring sensors and small analyzers, which are currently in great demand, is urgently developed, the ripple effect on the domestic and overseas clinical analysis measuring equipment market is expected to be very large. The operating principle of the biosensor for measuring creatinine is based on colorimetric or electrochemical methods.

이 중에 전기화학적인 방법은 하기 반응식 1에 의해 설명되어 진다 Among them, the electrochemical method is illustrated by Scheme 1 below.

Figure 112009036930723-PAT00001
Figure 112009036930723-PAT00001

상기 식에서 CA는 크레아티닌 가수분해효소(creatininase), CI는 크레아틴 가수분해효소(creatinase), SO는 사코신 산화효소(sarcosine oxidase)를 나타낸다. 상기반응식 1에서 보는바와 같이 (1) 먼저 혈액내의 크레아티닌은 크레아티닌 가수분해효소에 의해 크레아틴으로 산화하게 된다. 그 후 크레아틴은 크레아틴 가수분해효소에 의하여 사코신과 요소가 되고 사코신은 사코신 산화효소에 의해 분해되어 포름알데히드와 글라이신 그리고 과산화수소가 생성된다. 이처럼 전기화학적으로 활성을 띠는 과산화수소가 크레아티닌으로부터 생성이 되고 전극표면까지 확산이 된다. 이때 작동 전극표면에서 과산화수소의 산화전위를 인가하여 생성되는 전류를 측정함으로써 혈액 속의 크레아티닌의 농도를 정량적으로 측정하게 된다.  In the above formula, CA represents creatininase, CI represents creatinase, and SO represents sarcosine oxidase. As shown in Scheme 1 (1) first creatinine in the blood is oxidized to creatine by creatinine hydrolase. Creatine then becomes urea with sacosine by creatine hydrolase, and sacosine is broken down by sacosine oxidase to form formaldehyde, glycine and hydrogen peroxide. Electrochemically active hydrogen peroxide is produced from creatinine and diffuses to the electrode surface. At this time, the concentration of creatinine in the blood is measured quantitatively by measuring the current generated by applying the oxidation potential of hydrogen peroxide on the surface of the working electrode.

상기와 같은 전기화학적 방법을 작동원리로 하는 바이오센서를 전기화학적 바이오센서라고 한다. 이러한 전기화학적 바이오센서는 기존의 비색방법에 의한 바이오센서와는 달리 산소에 의한 영향을 줄일 수 있고, 시료를 별도 전처리 없이 사용가능하다는 장점을 갖는다. 이러한 전기화학적 바이오센서는 혈중크레아티닌의 양을 감시하고 제어하는데 사용될 수 있다.  The biosensor using the above-mentioned electrochemical method as an operation principle is called an electrochemical biosensor. Such electrochemical biosensors can reduce the effects of oxygen, unlike conventional biosensors by colorimetric methods, and have the advantage that samples can be used without pretreatment. Such electrochemical biosensors can be used to monitor and control the amount of creatinine in the blood.

일반적으로 센서의 정확성은 혈액시료에 존재하는 산화되기 쉬운 아스코르브산(ascorbic acid), 요산(uric acid) 및 아세토아미노펜(acetaminophene)과 같은 다양한 방해종들에 의해 큰 영향을 받는다. 이외에 가장 심각한 오차는 크레아티닌 분해에 의해 생성되는 크레아틴에 의해 유발된다. 일회용 바이오센서 칩 및 스트립을 사용하여 혈중 크레아티닌 수치를 수시로 측정하는 사람들에게 있어서 방해 이온 종들의 영향을 크게 받는 크레아티닌 센서를 사용하면 그 측정결과가 틀릴 가능성이 높다. 이러한 부정확한 결과로 인해 심지어 사람들의 생명에 대한 위험을 초래할 수 있다.  In general, the accuracy of the sensor is greatly influenced by various interfering species such as ascorbic acid, uric acid and acetoaminophene, which are susceptible to oxidation in blood samples. In addition, the most serious error is caused by creatine produced by creatinine degradation. For those who frequently measure creatinine levels in the blood using disposable biosensor chips and strips, using creatinine sensors that are heavily influenced by interfering ion species is likely to give incorrect results. These inaccurate consequences can even pose a danger to people's lives.

따라서 본 발명에서는 크레아티닌 측정에 있어서 가장 큰 오차를 유발시키는 크레아틴의 방해효과를 줄이기 위해서 크레아틴 전이효소(creatine kinase)와 아데노신 삼인산(adenosine triphosphate)을 도입하였다.   Therefore, in the present invention, creatine kinase and adenosine triphosphate were introduced to reduce the interference effect of creatine, which causes the largest error in creatinine measurement.

본 발명의 목적은 상기한 크레아틴에 의한 문제점을 해결하기 위한 것 뿐 만 아니라, 혈중 크레아티닌의 측정에 있어 방해 이온 종들에 대한 영향을 획기적으로 감소시킬 수 있는 감응막 조성물과 이를 이용한 센서의 제작에 관한 것이다.  The object of the present invention is not only to solve the problems caused by creatine, but also to manufacture a sensitized membrane composition and a sensor using the same, which can dramatically reduce the effect on interfering ion species in the measurement of creatinine in the blood. will be.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 효소, 아데노신 삼인산(Adenosine triphosphate), 친수성 고분자, polyanion exchanger, polycation exchanger 등을 포함한 감응막 조성물을 제공한다. 본 발명은 기판, 작동회로 연결선, 보조전극 연결선, 작동전극, 보조전극, 절연막을 포함한 바이오센서를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 감응막 조성물을 함유한 바이오 센서를 제공한다. 즉, 본 발명의 감응막 조성물은 막의 조성에 따라 방해이온들에 대한 영향을 획기적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 바이오센서는 재현성 및 신뢰성이 우수하며, 구조가 단순하여 저렴하게 대량생산 할 수 있는 장점을 가지고 있다.   In order to achieve the above object, the present invention provides a sensitized membrane composition comprising an enzyme, adenosine triphosphate, hydrophilic polymer, polyanion exchanger, polycation exchanger and the like. The present invention provides a biosensor including a substrate, an operating circuit connecting line, an auxiliary electrode connecting line, an operating electrode, an auxiliary electrode, and an insulating film. The present invention also provides a biosensor containing the sensitized membrane composition. That is, the sensitized membrane composition of the present invention can significantly reduce the influence on the interfering ions according to the composition of the membrane. In addition, the biosensor of the present invention has the advantages of excellent reproducibility and reliability, and can be mass-produced at low cost due to its simple structure.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.  Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 효소, 아데노신 삼인산(Adenosine triphosphate), 친수성 고분자, polyanion exchanger, polycation exchanger 등을 포함한 감응막 조성물을 제공하는 것으로 상기 감응막 조성물은 아스코르브산, 아세토아미노펜 및 요산 등과 같은 혈액 내 방해물질에 따른 신호크기 변화에 대한 영향을 감소시키며 또한 크레아틴에 의한 방해영향도 획기적으로 감소시킨다. The present invention provides a sensitizing membrane composition comprising an enzyme, adenosine triphosphate, a hydrophilic polymer, a polyanion exchanger, a polycation exchanger, and the like, wherein the sensitizing membrane composition is selected according to an interfering substance in blood such as ascorbic acid, acetoaminophen and uric acid. It also reduces the effects on signal size changes and also significantly reduces the interference effects of creatine.

상기효소반응 식 1에 나타낸 바와 같이, 다양한 대사 물질과 반응하여 생성된 과산화수소를 전기화학적으로 측정하여 대사물질을 정량하게 된다. 수용성 고분자는 감응막 조성물의 고분자 지지체로써 효소의 안정화 및 분산(dispersing)을 돕는 역할을 수행한다. 수용성인 PVA와 같은 수화겔에 효소를 고정하는 방식을 채택한 바이오센서는 효소의 유출을 최소화하고 센서의 수명을 향상시키기 위해서 외부 보호막이 필요하다. 아주 미세한 구멍을 가지는 다양한 고분자 물질들이 외부보호막으로써 바이오센서에 도입되었다. As shown in Equation 1, the metabolite is quantified by electrochemically measuring hydrogen peroxide generated by reaction with various metabolites. The water-soluble polymer serves to help stabilize and dispers the enzyme as a polymer support of the sensitized membrane composition. Biosensors that employ enzymes to fix hydrogels, such as water-soluble PVA, require an external protective film to minimize the outflow of enzymes and improve the life of the sensor. Various polymer materials with very fine pores were introduced into the biosensor as an outer protective film.

외부 보호막으로 사용되는 고분자 물질들은 cellulose acetate, poly(vinyl chloride), polycarbonate, 그리고 polyurethane 등이 있다. 하지만 상기에 제시한 물질들은 접착력이 약하거나, 막 자체의 구멍크기가 일정하지 않으며, 혹은 기질의 투과율이 상당히 낮다는 단점을 가지고 있다. 단단한 조각(hard-segment)과 부드러운 조각(soft-segment)으로 구성된 polyurethane은 다양한 분야에서 그 쓰임새가 많은 고분자로 뛰어난 생체적합성으로 말미암아 생의학 분야에서 많은 관심을 받아왔다. HPU는 물에 녹거나 혹은 물을 흡수할 수 있는 부드러운 조각(poly(tetramethylene oxide), poly(ethylene glycol), poly(propylene glycol))들로 구성되어 있다. 특히, HPU는 사용된 부드러운 조각들의 비율과 성질에 따라서 물을 흡수하는 능력과 막 자체의 구멍 크기가 다르고 다양한 고체상에 우수한 접착 력을 제공하며, 생체 적합성이 우수하고 센서에 사용되었을 경우, 다른 고분자들을 도입하였을 때에 비하여 센서가 안정화될 때까지 걸리는 시간이 비교적 짧다는 장점이 있다. 본 발명에서는 이러한 HPU의 장점을 이용하여 aromatic 계열의 HPU를 외부보호막으로 도입하여 크레아티닌 센서에 대한 연구를 수행하고자 하였다. Polymeric materials used for the outer protective film include cellulose acetate, poly (vinyl chloride), polycarbonate, and polyurethane. However, the above-mentioned materials have disadvantages of poor adhesion, inconsistent pore size of the membrane itself, or low permeability of the substrate. Polyurethanes, composed of hard-segments and soft-segments, have been used in biomedical applications for their outstanding biocompatibility as polymers with many uses in various fields. HPU consists of soft pieces (poly (tetramethylene oxide), poly (ethylene glycol), poly (propylene glycol)) that can dissolve or absorb water. In particular, the HPU has different capacities for water absorption and membrane pore size and excellent adhesion to various solids, depending on the ratio and nature of the soft pieces used. Compared with the introduction of these components, the time taken for the sensor to stabilize is relatively short. In the present invention, by using the advantages of the HPU to introduce an aromatic-based HPU as an outer protective film to study the creatinine sensor.

본 발명에서 크레아티닌 측정에 사용되는 방법은 전류법이다. 전류법을 이용한 바이오센서에 있어 과산화수소의 측정은 매우 중요한 요소이다. 과산화수소는 생화학적으로 중요한 물질들을 분석하고자 할 경우 이에 사용되는 산화효소 반응의 최종 생성물이기 때문이다. 이런 과산화수소를 분석물질로 하는 바이오센서들은 시료 속에 있는 낮은 전위에서 산화될 수 있는 다른 대사물질들(예 : 아스코르브산, 요산, 아세토아미노펜, 도파민 등)이 함께 전극에서 산화되어 심각한 측정오차가 유발된다. 이러한 방해물질에 의한 측정오차를 해결하기 위한 방법으로 1) 입자크기에 의한 선택투과성을 가지는 막을 사용하는 방법, 2) 음 전하의 반발력에 의한 선택투과성을 가지는 막을 이용하는 방법, 3) 전자전달매개물질을 사용하여 보다 낮은 산화전위를 사용하는 방법, 4) peroxidase를 사용하여 환원전위를 사용하는 방법, 5)산화제 층을 도입한 방법, 6)전극표면에 Pt black 을 도입하여 과산화수소의 산화 전위를 낮추는 방법 등이 연구되었다.   In the present invention, the method used for measuring creatinine is amperometric. The measurement of hydrogen peroxide is a very important factor in the biosensor using the current method. This is because hydrogen peroxide is the final product of the oxidase reaction used to analyze biochemically important substances. Biosensors that use these hydrogen peroxide analytes are oxidized at the electrode together with other metabolites (eg, ascorbic acid, uric acid, acetoaminophen, dopamine, etc.) that can be oxidized at low potentials in the sample, causing significant measurement errors. . As a method for solving the measurement error caused by such interference materials, 1) using a membrane having selective permeability by particle size, 2) using a membrane having selective permeability due to repulsive force of negative charge, 3) electron transfer mediator Using a lower oxidation potential, 4) using a reduction potential using peroxidase, 5) introducing an oxidant layer, 6) reducing the oxidation potential of hydrogen peroxide by introducing Pt black to the electrode surface. Methods and the like have been studied.

본 발명에서 사용되는 방법은 마지막 방법인 전극 표면에 Pt black 층을 도입하여 산화전위를 낮추는 방법으로 전극의 면적을 넓혀주어 센서의 감응을 향상시키며, 효소를 쉽게 고정화시켜줄 수 있는 장점이 있다. The method used in the present invention improves the sensor response by enlarging the area of the electrode by lowering the oxidation potential by introducing a Pt black layer on the electrode surface, which is the last method, and has the advantage of easily fixing the enzyme.

본 발명에서 사용된 기판으로는 세라믹, 플라스틱, 유리판 또는 실리콘등 고분자 재료를 사용할 수 있으며, 일반적으로 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드 및 폴리카보네이트 등의 유기 고분자 재료를 사용한다.  As the substrate used in the present invention, a polymer material such as ceramic, plastic, glass plate, or silicon may be used, and organic polymer materials such as polyester, polyvinyl chloride, and polycarbonate are generally used.

본 발명에서는 스크린 프린팅 기술을 이용하여 지지체 위에 은, 팔라듐, 구리, 백금, 은/염화은, 수은/산화수은, 탄소 등의 다양한 전극물질을 쉽게 도입할 수 있다. 스크린 프린팅 기술은 평면구조 및 샌드위치 구조를 가지는 전위차법 또는 전압 전류법 전극계의 구성에 있어서 경제적이며, 재현성 및 감응성이 우수한 일회용 화학 센서를 구축하는데 용이하다. 이러한 장점을 가지는 스크린 프린팅 기술을 도입하여 제조되는 전극은 개방된 패턴에 대하여 스퀴지(squeegee)에 일정한 힘을 가하면서 움직임에 따라 수행되며 잉크 또는 반죽 등을 특정 기질위에 순차적으로 패턴대로 도입할 수 있는 방법이다.  In the present invention, various electrode materials such as silver, palladium, copper, platinum, silver / silver chloride, mercury / mercury oxide, and carbon can be easily introduced onto the support using screen printing technology. Screen printing technology is economical in the construction of a potentiometric or voltammetric electrode system having a planar structure and a sandwich structure, and is easy to construct a disposable chemical sensor with excellent reproducibility and sensitivity. Electrode manufactured by introducing screen printing technology having this advantage is performed according to the movement while applying a constant force to the squeegee (squeegee) against the open pattern, which can sequentially introduce ink or dough onto a specific substrate in a pattern. It is a way.

효소용액 제작과정에 사용되는 계면 활성제는 시료의 빠른 이동을 위해 사용하였으며, 계면활성제는 폴리에틸렌 글라이콜(polyethylene glycol), Oxyethylated alkylphoenols(neonols), triton X-100, polyethylated 계통과 같은 비 이온성 계면활성제, sodium decylsulfate 계통과 같은 음이온성 계면활성제, 또는 decylpuridinium chloride, tetradecylpyridininium과 같은 pyridinium 계통의 양이온성 계면활성제로 분류되며, Triton X-100을 일반적으로 사용한다.  Surfactants used in the preparation of the enzyme solution were used for rapid movement of the sample, and the surfactants were nonionic interfaces such as polyethylene glycol, oxyethylated alkylphoenols (neonols), triton X-100, and polyethylated systems. It is classified as an active agent, anionic surfactant such as sodium decylsulfate family, or cationic surfactant of pyridinium family such as decylpuridinium chloride or tetradecylpyridininium, and Triton X-100 is generally used.

상기효소반응식 2에 나타낸 바와 같이 크레아틴 전이효소와 아데노신 삼인산을 도입하면 크레아틴이 사코신과 요소가 아닌 포스포크레아틴이 생성된다. 즉 상기효소 반응식 1에 나타난 바와 같이 과산화수소가 생성되지 않으므로 과산화수소는 오로지 크레아티닌으로부터 발생한다. 따라서 크레아틴 방해효과를 고려하지 않아도 크레아티닌을 정확하게 측정할 수 있다  As shown in Scheme 2, the introduction of creatine transferase and adenosine triphosphate produces phosphocreatin rather than creatine and creatine. That is, hydrogen peroxide is generated only from creatinine because hydrogen peroxide is not produced as shown in the above Reaction Scheme 1. Therefore, creatinine can be measured accurately without considering creatine interference.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 평면형으로 구현되는 바이오센서에 관한 것이며, 본 발명에 의한 바이오센서는 구조가 단순하고 제조가 용이하며 적은 양의 시료를 화학적 또는 물리적인 전처리 과정이 필요 없고 시료 도입 시에도 방해물질을 제거하는 과정이 필요 없어 일정하고 빠른 도입이 가능하다. 또한 전극간의 재현성과 정밀도가 뛰어나며 측정시간이 빠르고, 저렴하게 대량생산할 수 있는 장점이 있을 뿐 아니라, 가정이나 병원에서 환자 스스로가 방해물질의 영향을 받지 않고 정확하게 측정할 수 있으며 무엇보다 종래의 크레아티닌 센서에서 가장 심한 방해 작용으로 여겨졌던 크레아틴을 효과적으로 제거함으로써 크레아티닌의 측정을 보다 정확하게 측정할 수 있는 매우 유용한 바이오센서이다.   As described above, the present invention relates to a biosensor implemented in a planar shape, and the biosensor according to the present invention has a simple structure, is easy to manufacture, and does not require chemical or physical pretreatment of a small amount of sample, Even though it does not need to remove the obstacles, it is possible to introduce a constant and fast. In addition, the reproducibility and precision between the electrodes is excellent, the measurement time is fast, and the mass production can be made inexpensively. In addition, the patient can measure accurately at home or in the hospital without being influenced by interfering substances. It is a very useful biosensor that can measure creatinine more accurately by effectively removing creatine, which was considered to be the most severe interfering action in the world.

이하 실시 예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다. 단 하기 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 실시 예에 의하여 한정되는 것은 아니다.  Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are merely to illustrate the invention, the present invention is not limited by the examples.

<제조 예 1> 바이오센서의 단일 Manufacturing Example 1 Single Biosensor 전극체Electrode body 제작 making

도 1a 및 1b, 1c 에 도시된 바와 같이 Polyester(PE) 기판 상에 은 반죽(silver paste)으로 스크린 프린팅을 하여 작동회로 연결선(11), 기준전극(12)을 형성시켰다. 그 후 전도성 탄소 페이스트(conducting carbon paste)를 이용하여 스크린 프린팅을 하여 작동전극(13), 보조전극(14)을 형성한다. 그 후 절연 고분자 반죽(insulator paste)을 사용하여 절연막(15)을 형성하고, 150 °C에서 15분간 열처리하여 제작하였다.  As shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, screen printing was performed using silver paste on a polyester (PE) substrate to form an operating circuit connection line 11 and a reference electrode 12. Thereafter, screen printing is performed using a conductive carbon paste to form the working electrode 13 and the auxiliary electrode 14. Thereafter, an insulating polymer 15 was formed using an insulator polymer paste and heat-treated at 150 ° C. for 15 minutes.

<실시 예 1> &Lt; Example 1 > 3전극3-electrode 계 평면형 바이오센서의 제작 Fabrication of Planar Biosensor

평면형 정전압 전류 법 센서는 프린팅기법을 이용하였으며, 첫 번째로 백색의 Polyester(PE) 절연 지지체 위에 전극을 형성하고, 그 위에 절연 층을 도입하여 제작되었다. 센서는 기준전극, 작동전극과 보조전극으로 구성되었다. 형성된 Ag 층은 0.1 M FeCl3 용액으로 10분간 처리하여 Ag/AgCl로 만들어 주었다. 또한 작동전극의 재질인 Carbon에 Pt black 층을 형성하기 위해서 3 wt% chloroplatinic acid(H2PtCl6) 와 0.029 wt% lead acetate와 97 wt% 물의 혼합용액에서 -0.1 V~0.5 V (vs. Ag/AgCl) 전위 구간에서 50 mV/s로 3분간 처리하였다.The planar constant voltage amperometric sensor used a printing method. First, the electrode was formed on a white polyester (PE) insulating support and an insulating layer was introduced thereon. The sensor consists of a reference electrode, a working electrode and an auxiliary electrode. The Ag layer formed was treated with 0.1 M FeCl 3 solution for 10 minutes to form Ag / AgCl. Also, in order to form a Pt black layer on the carbon material of the working electrode, -0.1 V to 0.5 V (vs. Ag) in a mixed solution of 3 wt% chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 ), 0.029 wt% lead acetate, and 97 wt% water. / AgCl) was treated for 3 minutes at 50 mV / s in the potential range.

<실시 예 2> 크레아틴 전이효소를 사용하지 않은 Example 2 Without Creatine Transferase 감응막Induction film 센서준비 Sensor Preparation

작동전극부에 계면활성제(Triton-X100)로 전처리를 하고 크레아티닌 가수분해효소(creatininase), 크레아틴 가수분해효소(creatinase), 사코신 산화효 소(sarcosine oxidase)가 각각 10 Units/3 uL 혼합된 용액 일정량에 효소를 보정할 수 있는 단백질 또는 수용성 고분자를 사용할 수 있으며 일반적으로 PVA를 사용하고 이 PVA를 12 mg/300 uL가 혼합된 용액 일정량을 떨어뜨린다. 그 후, 40 °C오븐에서 약 20분 동안 말린 후 그 위에 효소 수화겔 층은 외부 보호막 층으로 덮어 줄 수 있으며 일반적으로 HPU를 사용하고 HPU (AR-25-80A) 20 mg/ 500 uL cyclohexanone가 혼합된 용액 일정량을 떨어뜨린다. 그리고 그 위에 다른 방해 이온 종들의 방해 효과를 줄이기 위해 polyanion exchanger를 덮어 줄 수 있으며 바람직하게는 polyethlene imine 5 wt%가 혼합된 용액을 떨어 뜨리고 40 °C오븐에서 약 10분 동안 말린다. 그리고 그 위에 polycation exchanger를 바람직하게는 nafion 5 wt%가 혼합된 용액을 떨어뜨리고 40 °C오븐에서 약 10분 동안 말린다.   Pretreatment with surfactant (Triton-X100) at the working electrode and 10 units / 3 uL of creatininase, creatinase and sarcosine oxidase Proteins or water-soluble polymers capable of calibrating enzymes in a certain amount may be used. Generally, PVA is used, and a certain amount of a solution containing 12 mg / 300 uL of PVA is dropped. Then, after drying for about 20 minutes in a 40 ° C oven, the hydrogel layer on the enzyme can be covered with an outer protective layer, usually using HPU and mixed with HPU (AR-25-80A) 20 mg / 500 uL cyclohexanone A certain amount of the prepared solution is dropped. On top of that, the polyanion exchanger can be covered to reduce the interfering effect of other interfering ion species. Preferably, a solution containing 5 wt% of polyethlene imine is dropped and dried in a 40 ° C oven for about 10 minutes. Then drop the solution containing the polycation exchanger, preferably 5 wt% of nafion, and dry in a 40 ° C. oven for about 10 minutes.

<실시 예 3> 크레아틴 전이효소를 사용한 Example 3 Using Creatine Transferase 감응막Induction film 센서준비 Sensor Preparation

작동 전극부에 계면활성제(Triton-X100)로 전처리를 하고 크레아티닌 가수분해효소(creatininase), 크레아틴 가수분해효소(creatinase), 사코신 산화효소(sarcosine oxidase)가 각각 10 Units/3 uL 혼합된 용액 일정량에 효소를 보정할 수 있는 단백질 또는 수용성 고분자를 사용할 수 있으며 일반적으로 PVA를 사용하고 이 PVA를 12 mg/300 uL가 혼합된 용액 일정량을 떨어뜨린다. 그 후, 40 °C오븐에서 약 20분 동안 말린 후 그 위에 효소 수화겔 층은 외부 보호막 층으로 덮어 줄 수 있으며 일반적으로 HPU를 사용하고 HPU (AR-25-80A) 20 mg/ 500 uL cyclohexanone가 혼합된 용액 일정량을 떨어뜨린다. 종래의 크레아티닌 센서에서 가장 심한 방해 작용으로 여겨졌던 크레아틴을 효과적으로 제거하기 위하여 크레아틴 전이효소(creatine kinase)와 아데노신 삼인산(adenosine triphosphate) 각각 10 Units과 20 mM 혼합된 용액을 일정량 떨어뜨리다. 그리고 그 위에 다른 방해 이온 종들의 방해 효과를 줄이기 위해 polyanion exchanger를 덮어 줄 수 있으며 바람직하게는 polyethlene imine 5 wt%가 혼합된 용액을 떨어 뜨리고 40 °C오븐에서 약 10분 동안 말린다. 그리고 그 위에 polycation exchanger를 바람직하게는 nafion 5wt%가 혼합된 용액을 떨어뜨리고 40 °C오븐에서 약 10분 동안 말린다.  Pretreatment with surfactant (Triton-X100) at the working electrode part Proteins or water-soluble polymers can be used to calibrate enzymes. Generally, PVA is used and a certain amount of 12 mg / 300 uL of PVA is dropped. Then, after drying for about 20 minutes in a 40 ° C oven, the hydrogel layer on the enzyme can be covered with an outer protective layer, usually using HPU and mixed with HPU (AR-25-80A) 20 mg / 500 uL cyclohexanone A certain amount of the prepared solution is dropped. In order to effectively remove creatine, which was considered to be the most severe interfering action in the conventional creatinine sensor, a solution of 10 units and 20 mM of creatine kinase and adenosine triphosphate, respectively, was dropped. On top of that, the polyanion exchanger can be covered to reduce the interfering effect of other interfering ion species. Preferably, a solution containing 5 wt% of polyethlene imine is dropped and dried in a 40 ° C oven for about 10 minutes. Then, drop the solution containing the polycation exchanger, preferably 5 wt% of nafion, and dry in a 40 ° C. oven for about 10 minutes.

도 1a 는 본 발명의 평면형 바이오센서 전극 제조 공정개략도이며, Figure 1a is a schematic view of the manufacturing process planar biosensor electrode of the present invention,

도 1b 는 본 발명의 평면형 바이오센서 결합사시도이고, Figure 1b is a perspective view of the planar biosensor combination of the present invention,

도 1c 는 본 발명의 평면형 바이오센서 분해사시도이다. 1C is an exploded perspective view of the planar biosensor of the present invention.

도 2a는 본 발명의 평면형 바이오센서의 작동부에 과산화수소 표준용액에 대한 검정곡선이고,  Figure 2a is a calibration curve for the hydrogen peroxide standard solution in the operating portion of the planar biosensor of the present invention,

도 2b는 본 발명의 평면형 바이오센서의 작동부에 Pt black을 도입 후 과산화수소 표준용액에 대한 검정곡선이다. Figure 2b is a calibration curve for the hydrogen peroxide standard solution after the introduction of Pt black to the operating part of the planar biosensor of the present invention.

도 3a는 본 발명의 평면형 바이오센서의 작동부에 크레아틴 전이효소와 아데노신 삼인산을 도입하지 않았을 때의 크레아티닌에 대한 검정곡선이고, Figure 3a is a calibration curve for creatinine when the creatine transferase and adenosine triphosphate are not introduced to the operating portion of the planar biosensor of the present invention,

도 3b는 본 발명의 평면형 바이오센서의 작동부에 크레아틴 전이효소와 아데노신 삼인산을 도입하지 않았을 때의 크레아틴에 대한 검정곡선이고, Figure 3b is a calibration curve for creatine without the introduction of creatine transferase and adenosine triphosphate to the operating portion of the planar biosensor of the present invention,

도 3c는 본 발명의 평면형 바이오센서의 작동부에 크레아틴 전이효소와 아데노신 삼인산을 도입했을 때의 크레아티닌에 대한 검정곡선이고, 3C is a calibration curve for creatinine when creatine transferase and adenosine triphosphate are introduced into an operation unit of the planar biosensor of the present invention,

도 3d는 본 발명의 평면형 바이오센서의 작동부에 크레아틴 전이효소와 아데노신 삼인산을 도입했을 때의 크레아티닌에 대한 검정곡선이다.Figure 3d is a calibration curve for creatinine when creatine transferase and adenosine triphosphate are introduced into the operating part of the planar biosensor of the present invention.

도 4a는 본 발명의 평면형 바이오센서의 대략적인 모식도이다. 4A is a schematic diagram of the planar biosensor of the present invention.

(도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명)(Explanation of symbols about main parts of drawing)

10: 기판 11: 작동회로연결선       10: Board 11: Operation circuit connection line

12: 기준전극 13: 작동전극        12: reference electrode 13: working electrode

14: 보조전극 15:절연막 14: auxiliary electrode 15: insulating film

Claims (8)

단일 전극체에 수용성고분자에 의해 고정된 가수분해효소, 산화효소를 올려 층을 형성한 후 미리 형성된 층에 다공성박막을 도입한 후 크레아틴의 방해효과를 줄이기 위해 수용성고분자에 의해 고정된 전이효소 및 삼인산 아데노신을 올려 층을 형성한 후 위에 고분자이온막 및 보호막이 순차적으로 적층된 평면형 바이오센서 및 사용된 바이오센서용 감응막 조성물.  Form a layer by placing hydrolyzed polymerase and oxidase immobilized by water-soluble polymer on a single electrode body, and then introducing a porous thin film into a pre-formed layer, and then transferase and triphosphate fixed by water-soluble polymer to reduce the interfering effect of creatine. After raising the adenosine to form a layer, the planar biosensor and the sensitized membrane composition used for the biosensor, in which the polymer ion membrane and the protective layer are sequentially stacked. 제 1항에 있어서, 상기 단일 전극체는 기판, 상기 기판상에 길이방향으로 일정간격 도포된 다수의 회로연결부, 상기 회로연결부 일단에 각각 도포된 기준전극, 작동전극 및 보조전극을 이루고 상기 회로연결부 일단 및 상기 기준전극, 작동전극 및 보조전극을 제외하고 상기 기판상에 절연막이 도포된 것을 특징으로하는 평면형 바이오 센서.   The circuit board of claim 1, wherein the single electrode body comprises a substrate, a plurality of circuit connectors coated at regular intervals in a longitudinal direction on the substrate, a reference electrode applied to one end of the circuit connector, a working electrode, and an auxiliary electrode. Flat bio-sensor, characterized in that the insulating film is coated on the substrate except for the reference electrode, the working electrode and the auxiliary electrode. 제 1항에 있어서 상기 수용성 고분자가 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리플루오로술포네이트, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트 및 폴리아미드로 이루어진 그룹 중 선택된 것을 특징으로 하는 바이오센서용 감응막 조성물.  The method of claim 1, wherein the water-soluble polymer is selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyfluorosulfonate, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cellulose acetate and polyamide Sensitive film composition for sensors. 제 1항에 있어서, 상기 다공성박막의 일단부로부터 주입된 시료성분 중 다공성박 막의 공극 직경보다 작은 직경의 방해이온 성분이 이동 중 예비적으로 제거될 수 있는 평면형바이오 센서 및 사용된 바이오센서용 감응막 조성물.  The planar biosensor according to claim 1, wherein the interference ion component having a diameter smaller than the pore diameter of the porous thin film among the sample components injected from one end of the porous thin film can be removed preliminarily during the movement and the biosensor used. Membrane composition. 제 4항에 있어서, 상기 다공성박막은 직경이 5 ㎛ 내지 10 ㎛의 공극이 표면상에 다수 형성된 종이, 친수성 유기 고분자 또는 흡습성 세라믹 고분자인 것을 특징으로 하는 평면형 바이오센서.  The planar biosensor of claim 4, wherein the porous thin film is a paper, a hydrophilic organic polymer, or a hygroscopic ceramic polymer having a plurality of pores having a diameter of 5 μm to 10 μm formed on a surface thereof. 제 1항에 있어서, 상기 고분자이온막은 폴리에틸렌이민, 폴리엘리신, 폴리디글루탐산, 나피온으로 이루어진 그룹 중 선택된 것을 특징으로 하는 바이오센서용 감응막 조성물.  The method of claim 1, wherein the polymer ion membrane is a biosensor sensitive membrane composition, characterized in that selected from the group consisting of polyethyleneimine, polylysine, polydiglutamic acid, Nafion. 제 1항에 있어서, 상기 가수분해효소와 산화효소인 크레아티닌 가수분해효소, 크레아틴 가수분해효소, 사코신 산화효소가 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오센서용 감응막 조성물.  The sensitizing membrane composition for biosensor according to claim 1, wherein the hydrolase and the oxidase are creatinine hydrolase, creatine hydrolase, and sacosin oxidase. 제 1항에 있어서, 상기 전이효소는 크레아틴 키나아제로 조요소인 삼인산 아데노신이 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오센서용 감응막 조성물.  The biosensing membrane composition according to claim 1, wherein the transferase comprises adenosine triphosphate as a urea creatine kinase.
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