KR100932601B1 - Zinc oxide quantum dot manufacturing method and blood glucose sensor formed using the same - Google Patents

Zinc oxide quantum dot manufacturing method and blood glucose sensor formed using the same Download PDF

Info

Publication number
KR100932601B1
KR100932601B1 KR1020080019276A KR20080019276A KR100932601B1 KR 100932601 B1 KR100932601 B1 KR 100932601B1 KR 1020080019276 A KR1020080019276 A KR 1020080019276A KR 20080019276 A KR20080019276 A KR 20080019276A KR 100932601 B1 KR100932601 B1 KR 100932601B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zinc oxide
oxide quantum
solution
quantum dot
quantum dots
Prior art date
Application number
KR1020080019276A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090093638A (en
Inventor
성윤모
김기은
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020080019276A priority Critical patent/KR100932601B1/en
Publication of KR20090093638A publication Critical patent/KR20090093638A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100932601B1 publication Critical patent/KR100932601B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/26Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving oxidoreductase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/54Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing zinc or cadmium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/54Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving glucose or galactose
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/66Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving blood sugars, e.g. galactose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y101/00Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1)
    • C12Y101/03Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1) with a oxygen as acceptor (1.1.3)
    • C12Y101/03004Glucose oxidase (1.1.3.4)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 산화아연 양자점 제조 방법 및 이를 이용하여 형성한 혈당 센서에 관한 것으로, 아연 전구체에 계면활성제 역할을 하는 멀캡토 언데카노익 에시드(Mercapto Undecanoic Acid; MUA)를 첨가하여 산화아연 양자점을 제조 공정을 간소화하고, 멀캡토 언데카노익 에시드(Mercapto Undecanoic Acid; MUA)로 표면처리된 산화아연 양자점에 포도당 산화효소를 결합하여 혈당 수치를 용이하게 측정할 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a zinc oxide quantum dot manufacturing method and a blood glucose sensor formed using the same, a zinc oxide quantum dot manufacturing process by adding a mercapto Undecanoic Acid (MUA) acting as a surfactant to the zinc precursor The present invention relates to a method for simplifying blood glucose levels by binding glucose oxidase to zinc oxide quantum dots surface-treated with Mercapto Undecanoic Acid (MUA).

Description

산화아연 양자점 제조 방법 및 이를 이용하여 형성한 혈당 센서{Method of Fabricating ZnO quantum dot and Glucose Sensor Using The Same}Method of manufacturing zinc oxide quantum dots and blood glucose sensor formed using the same {Method of Fabricating ZnO quantum dot and Glucose Sensor Using The Same}

본 발명은 독성이 없고 생화학적으로 안정한 물질로 생체 라벨(label) 및 전기화학적 응용분야에서 이용가치가 높은 산화아연에 멀캡토 언데카노익 에시드(Mercapto Undecanoic Acid; MUA) 물질로 표면 처리하고 바이오물질과 쉽게 결합 할 수 있도록 하여 산화아연 양자점을 용이하게 제조하고 및 이를 이용한 혈당센서를 형성하는 기술에 관한 것이다.The present invention is a non-toxic and biochemically stable material, which is surface treated with a mercapto Undecanoic Acid (MUA) material on zinc oxide, which has high value for use in biolabel and electrochemical applications. The present invention relates to a technology for easily preparing a zinc oxide quantum dot and easily forming a blood glucose sensor using the same.

최근 의약분야에서 혈액을 포함한 생체 시료를 분석하기 위한 것으로 전기화학적 바이오센서의 사용이 증가하고 있다.Recently, the use of electrochemical biosensors for analyzing biological samples including blood in the pharmaceutical field is increasing.

바이오센서란 측정 대상물로부터 정보를 얻을 때 생물학적 요소를 이용하거나 또는 생물학적 요소를 모방하는 것을 사용하여 색, 형광, 전기적 신호 등과 같이 인식 가능한 유용한 신호로 변환시켜주는 시스템이라 할 수 있다.A biosensor is a system that uses biological elements or mimics biological elements to obtain information from an object to be converted into useful signals that can be recognized, such as color, fluorescence, and electrical signals.

이러한 바이오센서는 불과 몇 년 전까지만 하더라도 주로 임상적인 수요가 큰 혈당(blood glucose) 센서에 집중되었으나, 최근 분자생물학, 나노테크놀로지(NT) 및 정보통신기술(IT)의 급격한 발달로 다분야의 특성을 접목한 다양한 센서의 개발이 시도되고 있고, 단순한 생화학적 측면의 목적에 더하여 대량검색과 다중측정 또는 다중진단이라는 관점에서 많은 관심을 끌고 있다.These biosensors focused mainly on blood glucose sensors with high clinical demand until just a few years ago. However, recent advances in molecular biology, nanotechnology (NT) and information and communication technology (IT) have led to the development of multi-sensor characteristics. The development of various sensors incorporating the PSA has been attempted, attracting much attention in terms of mass retrieval, multi-measurement or multi-diagnosis in addition to the purpose of simple biochemical aspects.

바이오센서에 대한 수요가 가장 많은 분야는 알려진 바와 같이 의료부문으로, 자유로운 이동이 가능하면서 즉각적인 감지가 가능하여 의료분야에서 위험도가 높은 약품의 사용을 용이하게 하고, 중환자에 대한 신속한 진료도 가능하게 하므로, 의료분야에서 지속적인 수요 확대가 예상되고 있다.The most demanded fields for biosensors are known as the medical sector, which allows for free movement and immediate detection, which facilitates the use of high-risk drugs in the medical field and enables rapid medical care for critically ill patients. At the same time, demand is expected to continue to grow in the medical sector.

상기와 같이 의료분야에 적용되는 것으로는 생체 시료에 있는 특정 물질, 예컨대 혈액 중의 혈당, 콜레스테롤 등을 선택적으로 정량 분석할 수 있는 바이오센서를 들 수 있으며, 전 세계 각 제조사들을 중심으로 성능 개선 및 신기술 개발을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.As applied to the medical field as described above may include a biosensor capable of selectively quantitative analysis of a specific substance in a biological sample, such as blood glucose, cholesterol, etc., and improves performance and new technologies around the world's manufacturers. Various studies are underway for development.

현재까지 가장 많이 쓰고 있는 바이오센서로는 혈당 측정을 위한 혈당센서(glucose sensor)를 들 수 있는 바, 혈당센서의 예를 들어 설명하면 다음과 같다.The most commonly used biosensors to date include a glucose sensor for measuring blood glucose, which is described as an example of a glucose sensor.

혈당센서는 포도당을 산화시키는 글루코스 산화제(glucose oxidase)를 폴리아크릴아미드의 겔막에 포괄고정화시켜 이 막을 격막 센서 전극 위에 부착시켜서 만든 최초의 센서를 바탕으로 현재까지 끊임없이 발전되어 왔다.Blood glucose sensors have been constantly developed to date based on the first sensor made by incorporating glucose oxidase, which oxidizes glucose, onto a polyacrylamide gel membrane and attaching it to the diaphragm sensor electrode.

혈당센서에 사용되는 효소인 글루코스 산화제는 쉽고 값싸게 구할 수 있고, 다른 효소보다 pH, 이온강도, 온도에 대해 안정하며, 글루코스 산화제가 글루코스 를 산화시키는 최적조건이 사람 혈액 속의 글루코스 농도와 일치한다는 이유로 널리 사용되고 있다.Glucose oxidant, an enzyme used in blood glucose sensors, can be obtained easily and cheaply, and is more stable against pH, ionic strength, and temperature than other enzymes, and the optimal condition for oxidizing glucose to match the concentration of glucose in human blood. It is widely used.

상기와 같은 혈당센서의 분석법은 크게 광도법(photometeric method)과 전기화학법(electrochemical method)으로 나눌 수 있으며, 광도법과 전기화학법 모두 기본적으로는 글루코스와 반응하여 글루코스를 산화시킬 수 있는 산화효소를 사용한다.The analysis method of the above blood glucose sensor can be largely divided into photometeric method and electrochemical method. Both photometric and electrochemical methods basically use an oxidase which can react with glucose to oxidize glucose. do.

광도법에서는 글루코스가 산화될 때 색의 변화를 가져오는 색소원을 사용하여 색의 변화 정도를 광도계(photometer)를 사용하여 빛의 반사도 또는 투과도를 측정함으로써 정량화한다.Photometric method quantifies the degree of color change by measuring the reflectance or transmittance of light using a photometer using a dye source that produces a color change when glucose is oxidized.

이에 비해서 전기화학법은 글루코스가 산화될 때 산소 또는 산화된 매개체가 과산화수소 또는 환원된 매개체로 바뀌고 다시 산화되어 원래의 산화된 형태로 되돌아올 때 발생하는 전자를 전극을 이용해 흐르는 전류 형태로 측정하여 글루코스를 정량화한다.In contrast, electrochemistry measures glucose by measuring the electrons generated when oxygen or oxidized mediators are converted to hydrogen peroxide or reduced mediators when glucose is oxidized and then oxidized and returned to their original oxidized form in the form of current flowing through the electrodes. Quantify

광도법은 일반적으로 전기화학법에 비해 측정시간이 길고, 상대적으로 많은 양의 혈액을 필요로 하며, 생체 시료의 혼탁도에 기인한 측정오차 등으로 인해 중요한 생체물질을 분석하는데 어려움이 수반된다.Photometric methods generally require a longer measurement time, require a relatively large amount of blood, and are difficult to analyze important biological materials due to measurement errors due to turbidity of biological samples.

따라서, 최근에는 전극을 형성한 뒤 스크린 프린팅(screen printing) 방법, 필름접착방법 등을 이용하여 분석시약이 고정되는 부분만을 노출시키고 나머지 부분을 차단시킨 상태에서 시료 내 측정 성분과 반응하는 분석시약을 노출된 부분에 도포 및 고정시키고, 혈액 등 생체 시료가 도입된 후 일정 전위를 적용하여 생체 시료 중의특정 물질을 정량적으로 측정하는 전기화학법이 바이오센서에 많이 응용되고 있다.Therefore, recently, after forming an electrode, a screen reagent, a film adhesive method, or the like is used to expose an analyte to which only the analyte is fixed, and the remaining reagent is blocked to react with the measurement component in the sample. Electrochemical methods for quantitatively measuring a specific substance in a biological sample by applying and applying a constant potential after coating and fixing the exposed part and introducing a biological sample such as blood have been widely applied to a biosensor.

전기화학법은 절연기판상에 직사각형 모양의 작업전극(working electrode)과 기준전극(reference electrode)이 길게 형성되고, 절연기판의 타측에는 인식전극이 형성된 혈당센서를 이용한다.In the electrochemical method, a blood glucose sensor having a rectangular working electrode and a reference electrode formed on the insulating substrate and a recognition electrode formed on the other side of the insulating substrate is used.

여기서, 인식전극은 작업전극과 기준전극을 가로질러 고정된 시약이 어떤 물질을 검출하기 위한 것이냐에 따라 결정된 테스트 스트립상의 소정 위치에 형성되며, 이러한 테스트 스트립이 바이오센서 측정기에 삽입되면 바이오센서 측정기는 테스트 스트립상에서의 인식전극 위치를 식별하므로 테스트 스트립이 어떤 물질을 분석하기 위한 것인가를 식별할 수 있게 된다.Here, the recognition electrode is formed at a predetermined position on the test strip determined according to what substance is fixed by the reagent fixed across the working electrode and the reference electrode, and when the test strip is inserted into the biosensor measuring device, the biosensor measuring device By identifying the position of the recognition electrode on the test strip, it is possible to identify which material the test strip is intended to analyze.

상기와 같은 테스트 스트립을 제조하기 위해서는 절연기판상의 소정 영역에 전극물질을 스퍼터링하여 전극을 형성시킨 뒤, 분석시약이 고정되는 부분만을 노출시키고 나머지 부분을 차단시킨 상태에서 시료 내 측정 성분과 반응하는 분석시약을 노출된 부분에 도포 및 고정시키는 과정을 거치게 된다.In order to manufacture the test strip as described above, the electrode material is formed by sputtering electrode material on a predetermined region on the insulating substrate, and the reaction reacts with the measurement component in the sample while exposing only the part where the analysis reagent is fixed and blocking the remaining part. The reagents are applied and fixed to the exposed part.

한편, 상기와 같이 작업전극을 통하여 전자 전달이 이루어지는 바이오센서에서, 시료 투입 후에 작업전극에서 나타나는 반응을 통해 전자가 생성되면서 일정 시간 동안 전류신호가 발생하며, 이 전류신호를 측정기가 읽어서 시료 내 해당 성분을 정량 분석하게 된다.Meanwhile, in the biosensor in which electrons are transferred through the working electrode as described above, current is generated for a predetermined time while electrons are generated through the reaction appearing at the working electrode after the sample is inputted, and the current signal is read by the measuring device to correspond to the sample. The components will be quantitatively analyzed.

이때, 작업전극에서 동일한 반응이 일어날 경우 동일한 전류신호가 발생해야 한다.In this case, when the same reaction occurs in the working electrode, the same current signal should be generated.

즉, 여러 개의 테스트 스트립을 이용해 측정을 하더라도 같은 성분의 동일한 시료(측정 대상이 되는 성분이 동일)에 대해서는 작업전극에서 시료 내 성분과 시약의 반응이 동일하므로, 동일한 전류신호가 출력되어야 하는 것이다.That is, even if the measurement using a plurality of test strips for the same sample of the same component (the same component to be measured) the reaction of the component and the reagent in the sample at the working electrode is the same, the same current signal should be output.

하지만, 이는 제작된 모든 테스트 스트립에 대하여 시약이 고정되는 작업전극 부분(반응부)의 면적, 즉 작업전극에서 시약이 고정되는 부분의 면적(작업전극의 반응부 면적) 및 테스트 스트립 마다 모두 동일해야 하는 것을 전제로 한다.However, this should be the same for all the test strips manufactured, the area of the working electrode part (reaction part) to which the reagent is fixed, that is, the area of the working electrode to which the reagent is fixed (reaction part area of the working electrode) and the test strips. On the premise that

만약, 제조공정상에서 테스트 스트립 마다 시약고정부 내 작업전극 부분(반응부)의 면적에 차이가 발생하도록 제작된다면, 작업전극에서 시료 내 성분과 시약 간 반응부의 면적이 달라지는 것이므로, 동일한 시료라 하더라도 출력되는 전류신호에는 차이가 발생할 수밖에 없다.If the test strip is manufactured to have a difference in the area of the working electrode part (reaction part) in the reagent fixing part in the manufacturing process, the area of the reaction part between the sample and the reagent in the working electrode is different. Inevitably, a difference occurs in the current signal.

따라서, 측정오차를 줄이고 신뢰도를 높이기 위해서는 모든 테스트 스트립에서 작업전극의 반응부면적, 즉 작업전극에서 시약이 고정되는 부분의 면적이 미세한 오차 없이 동일한 면적이 되어야 함은 당연하다.Therefore, in order to reduce the measurement error and increase the reliability, it is natural that the reaction area of the working electrode, that is, the area where the reagent is fixed on the working electrode must be the same area in all test strips without a slight error.

하지만, 실제 제조공정에서 테스트 스트립 마다 작업전극의 반응부(시약이 고정되는 부분) 면적을 미세 오차 없이 완전히 동일하게 제조하기란 어려운 일이며, 따라서 공정오차를 최대한 줄여 작업전극에서의 반응부 면적 오차를 줄이고, 이를 통해 측정오차를 최대한 줄이는데 초점을 맞추고 있다.However, in the actual manufacturing process, it is difficult to produce the same area of the reaction part (fixed part) of the working electrode for each test strip without a minute error, thus reducing the process error as much as possible, thereby reducing the area of the reaction part in the working electrode. The focus is on reducing measurement errors as much as possible.

이를 위해서는 제조공정 동안 테스트 스트립 마다 스크린 프린팅 또는 필름접착 등 방법에 의한 인슐레이팅 실시 시에 노출되는 시약고정부의 면적, 특히 작업전극에서 시약이 고정되는 부분의 면적을 공정오차를 줄여서 가능한 한 동일하게 하여야 하나, 아직 개선을 위한 연구나 노력이 미흡한 실정이다.To this end, the area of the reagent fixing part exposed during screening or film-gluing for each test strip during the manufacturing process, especially the area where the reagent is fixed on the working electrode, is reduced to the same as possible by reducing the process error. However, there is still insufficient research or efforts to improve.

본 발명은 여러 단계를 거치지 않고 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)를 계면활성제로 이용하여 바이오 물질과 쉽게 결합할 수 있는 상태의 산화아연 양자점을 한 번에 합성하고, 그 표면에 포도당 산화효소 고정화시킴으로써, 기존의 전기화학으로 포도당의 농도를 검출하는 방법보다 더 효율적인 혈당 센서를 제공할 수 있도록 하는 산화아연 양자점 제조 방법 및 이를 이용하여 형성한 혈당 센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention synthesizes zinc oxide quantum dots that can be easily combined with biomaterials at one time by using mercapto undecanoic acid (MUA) as a surfactant, and immobilizes glucose oxidase on its surface without going through several steps. By doing so, it is an object of the present invention to provide a zinc oxide quantum dot manufacturing method and a blood glucose sensor formed using the same to provide a blood glucose sensor more efficient than the conventional method for detecting the concentration of glucose by electrochemistry.

본 발명에 따른 산화아연 양자점 제조 방법은 제 1 에탄올에 아연 전구체 및 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)를 첨가하여 제 1 용액을 형성하는 단계와, 수산화나트륨을 제 2 에탄올에 녹인 제 2 용액을 상기 제 1 용액에 넣고 교반시켜서 산화아연 양자점이 에탄올에 녹아있는 상태의 제 3 용액을 형성하는 단계와, 상기 제 3 용액의 산화아연 양자점을 세척하고, 버퍼 용액에 분산시키는 단계 및 상기 산화아연 양자점을 포함하는 버퍼 용액에 n-hydroxysulfo-succinimide(Sulfo-NHS), 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide(EDC) 및 포도당 산화효소를 첨가한 후 교반시켜 포도당 산화효소가 고정화된 산화아연 양자점을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The zinc oxide quantum dot manufacturing method according to the present invention comprises the steps of forming a first solution by adding a zinc precursor and mercapto undecanoic acid (MUA) to the first ethanol, and a second solution in which sodium hydroxide is dissolved in the second ethanol Adding to the first solution and stirring to form a third solution in which zinc oxide quantum dots are dissolved in ethanol, washing the zinc oxide quantum dots of the third solution, dispersing them in a buffer solution and the zinc oxide quantum dots N-hydroxysulfo-succinimide (Sulfo-NHS), 1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC), and glucose oxidase were added to the buffer solution containing the mixture, followed by stirring. Forming a quantum dot.

여기서, 상기 제 1 에탄올 및 상기 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)의 첨가 비는 100:20 ~ 100:25이고, 상기 제 1 에탄올은 15 ~ 25㎖ 첨가하는 것을 특징으로 하고, 상기 제 3 용액 형성 단계에서 교반 공정은 40 ~ 60℃의 온도에서 11 ~ 13시간 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 제 3 용액을 세척하는 단계는 4 ~ 6회 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 제 3 용액을 세척하는 단계는 제 3 용액에 탈이온화된 물(Deionized Water)을 첨가한 후 원심분리기를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 제 3 용액에 포함된 에탄올 대 탈이온화된 물(Deionized Water)의 비율은 100:80 ~ 100:100가 되도록 하는 것을 특징으로 하고, 상기 제 3 용액을 세척하는 단계는 클로로폼 및 메탄올을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 버퍼 용액은 에탄올 또는 클로로폼을 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 포도당 산화효소가 고정화된 산화아연 양자점을 형성한 후 세척 및 버퍼 용액에 분산시키는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.Here, the addition ratio of the first ethanol and the mercapto undecanoic acid (MUA) is 100: 20 ~ 100: 25, the first ethanol is characterized in that 15 to 25ml is added, the third solution In the forming step, the stirring process is performed at a temperature of 40 to 60 ° C. for 11 to 13 hours, and the washing of the third solution is performed 4 to 6 times, and the washing of the third solution is performed. The step of adding a deionized water (Deionized Water) to the third solution, characterized in that performed using a centrifuge, the ratio of ethanol to deionized water (Deionized Water) contained in the third solution Silver 100: 80 to 100: 100, characterized in that for washing the third solution is performed using chloroform and methanol, the buffer solution using ethanol or chloroform Thing The gong, and characterized by further performing the steps of dispersing the wash solution and the buffer after the formation of the glucose oxidase is immobilized with zinc oxide quantum dots.

아울러, 본 발명에 따른 혈당 센서는 상술한 방법으로 제조되어 포도당 산화효소가 고정화된 산화아연 양자점을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the blood glucose sensor according to the present invention is manufactured by the above-described method, characterized in that formed using zinc oxide quantum dots immobilized glucose oxidase.

본 발명은 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)로 표면처리 되어 생체 친화적인 계면활성제로 다시 치환하지 않고 생체 물질과 잘 결합 할 수 있는 산화 아연 합성의 제조 방법과 그 산화아연에 포도당 산화효소를 고정화시킨후에 광루미네센스 강도에 따른 당수치의 측정하는 것을 제공함으로써, 기존의 전기화학 방법에서의 여러 가지 문제점들을 해결하여 당 만이 아닌 다른 바이오 물질들의 검출할 수 있도 록하는 효과를 제공한다.The present invention provides a method for preparing zinc oxide synthesis, which is surface-treated with mercapto undecanoic acid (MUA) and can be combined with a biological material without being replaced with a bio-friendly surfactant, and immobilizes glucose oxidase on the zinc oxide. By providing a measurement of the sugar value according to the photoluminescence intensity after the step, it solves a number of problems in the existing electrochemical method to provide the effect of the detection of other bio-materials other than sugar.

산화아연 양자점은 3.26eV의 넓은 띠간격을 가지고 있고 큰 여기자 결합 에너지(exciton energy) 60mV를 가지고 있다. 산화아연의 이러한 특성 때문에 레이저 다이오드(LD), 발광다이오드(LED)등의 분야에서 응용가능하다. 또한 전자로부터 전기적으로 그리고 광학적으로 반응을 잘하고 또한 생화학적으로 안정성을 가지고 있으며 다른 화합물들과 달리 독성이 없어서 생체분야에서 매우 각광 받고 있는 물질이다. 이러한 산화아연에 글루코스 옥시데이즈라는 생체 물질을 결합하면 글루코스양에 따라 전자가 발생되는 양이 달라져 글루코스를 측정할 수 있는 바이오센서를 만들 수 있다.Zinc oxide quantum dots have a wide band spacing of 3.26 eV and a large exciton energy of 60 mV. Due to this property of zinc oxide, it is applicable to the field of laser diode (LD), light emitting diode (LED) and the like. In addition, it is a material that is well received in the biological field because it reacts well electrically and optically from the electron, and is biochemically stable, and unlike other compounds, it is not toxic. Combining a biomaterial called glucose oxidase with zinc oxide can produce a biosensor that can measure glucose by varying the amount of electrons generated depending on the amount of glucose.

이하 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.Specific details of the embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the present embodiments to make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 산화아연 양자점 제조 방법을 도시한 개략도들로, 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)로 표면 처리된 산화아연 양자점에 포도당 산화효소를 고정화하는 공정을 도시한 것이다.1A to 1C are schematic diagrams illustrating a method for preparing zinc oxide quantum dots according to the present invention, illustrating a process of immobilizing glucose oxidase on zinc oxide quantum dots surface-treated with mercapto undecanoic acid (MUA). .

도 1a를 참조하면, 플라스크(100) 내에 제 1 용액(120)을 넣고, 제 1 용액에(120) 아연 전구체(Zn precursor)와 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)를 첨가한다. 이때, 제 1 용액(120)은 에탄올(Ethanol) 용액을 15 ~ 25㎖ 사용하며, 아연 전구체 대 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)의 몰비는 100:20 ~ 100:25가 되도록 하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 1A, a first solution 120 is placed in a flask 100, and a zinc precursor (Zn precursor) and a mercapto undecanoic acid (MUA) are added to the first solution. In this case, the first solution 120 uses 15 to 25 ml of an ethanol solution, and the molar ratio of zinc precursor to mercapto undecanoic acid (MUA) is preferably 100: 20 to 100: 25. .

다음에는, 바이얼(vial)에 수산화나트륨 1M 및 에탄올 20㎖에 넣고 수산화나트륨을 완전히 탈리시킨 제 2 용액을 제조한다.Next, in a vial, 1M sodium hydroxide and 20 ml of ethanol were added to prepare a second solution in which sodium hydroxide was completely desorbed.

그 다음에는, 제 2 용액을 제 1 용액(120)에 넣고 40 ~ 60℃의 온도에서 11 ~ 13시간동안 교반 시키면 제 1 용액(120) 내에 산화아연 양자점이 제조된다.Then, the second solution is put in the first solution 120 and stirred for 11 to 13 hours at a temperature of 40 ~ 60 ℃ zinc oxide quantum dots in the first solution 120 is prepared.

도 1b는 산화아연 양자점(150)에 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA) 결합된 모양을 나타낸 것이다.1B illustrates a shape of mercapto undecanoic acid (MUA) bonded to the zinc oxide quantum dot 150.

멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)가 산화아연의 표면에 결합된 이유는 두가지 메커니즘으로 규명된다. The reason why mercapto undecanoic acid (MUA) is bound to the surface of zinc oxide is explained by two mechanisms.

한 가지는 산화아연 표면의 하이드록실 그룹(-OH)과 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA) 결합 안에 있는 카르복실 그룹(-COOH)과의 탈수반응에 의한 결합이고, 또 다른 하나는 산화아연 표면에 있는 산소 원자와 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA) 안에 있는 thiloate(SH) 그룹속에 속해 있는 황아연 과의 치환반응에 의한 결합이다.One is a dehydration reaction between the hydroxyl group (-OH) on the zinc oxide surface and the carboxyl group (-COOH) in the mercapto undecanoic acid (MUA) bond, and the other on the zinc oxide surface. It is a bond by substitution reaction between oxygen atom and zinc sulfide in thiloate (SH) group in mercapto undecanoic acid (MUA).

이러한 두 가지 이유들로 인해 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA) 산화아연 표면을 잘 감싼 형태의 산화아연 양자점(150)이 형성되는 것이다.For these two reasons, the zinc oxide quantum dot 150 is formed to wrap around the surface of the mercapto-undecanoic acid (MUA) zinc oxide.

도 1c는 산화아연 양자점(150)을 에탄올에 분산시키고, 에탄올에 분산되어 있는 양자점(150)을 버퍼솔루션과 에탄올을 이용하여 다시 세척한 후 버퍼솔루션에 분산시킨다.1C shows that zinc oxide quantum dots 150 are dispersed in ethanol, and quantum dots 150 dispersed in ethanol are washed again using a buffer solution and ethanol, and then dispersed in a buffer solution.

여기서, 버퍼솔루션은 인산식염수(PHOSPHATE BUFFER SOLUTION)를 사용하며 용액의 pH를 중성(pH7.4)에 맞추도록 하는 역할을 한다. 또한, 세척용과 분산용 버퍼솔루션은 동일한 것을 사용한다.Here, the buffer solution uses phosphate saline (PHOSPHATE BUFFER SOLUTION) and serves to adjust the pH of the solution to neutral (pH7.4). In addition, the same washing and dispersing buffer solutions are used.

다음에는, 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)가 치환된 산화아연 양자점(150)을 포함하는 용액에 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)와 n - hydroxysulfo - succinimide(Sulfo-NHS), 1 - Ethyl - 3(3 - dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC) 및 포도당 산화효소를 혼합하여 주어 산화아연 양자점(150)의 표면의 카르복실 그룹을 활성화 시키고, 포도당 산화효소 표면의 아민 그룹과 커플링(coupling) 반응을 유도하여 포도당 산화효소를 산화아연 양자점(150)의 표면에 고정화 시킨다. 이때, n - hydroxysulfo - succinimide(Sulfo-NHS) 40 ~ 60mM, 1 - Ethyl - 3 - (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide(EDC) 10 ~ 20mM 및 포도당 산화효소 0.6㎎/㎖ ~ 1mg/ml를 첨가하고, 용액을 150 ~ 250 rpm 정도로 천천히 교반 시켜주는 것이 바람직하다.Next, in a solution containing zinc oxide quantum dots 150 substituted with mercapto undecanoic acid (MUA), mercapto undecanoic acid (MUA) and n -hydroxysulfo-succinimide (Sulfo-NHS), 1-Ethyl 3 (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and glucose oxidase are mixed to activate the carboxyl group on the surface of zinc oxide quantum dots 150, and the coupling reaction with the amine group on the surface of glucose oxidase By inducing glucose oxidase immobilized on the surface of the zinc oxide quantum dot (150). At this time, n-hydroxysulfo-succinimide (Sulfo-NHS) 40 ~ 60mM, 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) 10 ~ 20mM and glucose oxidase 0.6mg / ㎖ ~ 1mg / ml is added, It is desirable to stir the solution slowly at 150 to 250 rpm.

마지막으로 세척 공정을 수행한다. 여기서, 세척공정은 버퍼용액을 원심분리 기에 넣고 돌려서 산화아연 양자점 분말을 얻고, 이렇게 얻은 산화아연 양자점 분말을 다시 세척하고 버퍼용액에 분산시키는 공정을 4 ~ 6회 실시하는 것이 바람직하다. 이때, 세척된 산화아연 양자점(150)은 4 ~ 5㎖ 버퍼용액에 분산을 시키는 것이 바람직하다.Finally, the cleaning process is performed. Here, in the washing step, the zinc oxide quantum dot powder is obtained by turning the buffer solution into a centrifuge, and washing the obtained zinc oxide quantum dot powder again and dispersing it in the buffer solution is preferably performed 4 to 6 times. At this time, the washed zinc oxide quantum dot 150 is preferably dispersed in 4 ~ 5mL buffer solution.

상술한 바와 같이 제조되어 포도당 산화효소가 고정화된 산화아연 양자점을 포함하는 버퍼용액에 용액에 당을 일정농도 씩 증가시켜 떨어뜨리면, 당 농도에 따라서 산화아연 양자점에 광학적 변화가 나타나게 된다. 이러한 광학적 변화를 광루미네센스(photoluminescence)라고 하며, 그 광루미네센스의 변화를 측정하면 당수치를 정확하게 측정할 수 있게 된다.As described above, when the sugar is added to the solution in a buffer solution containing zinc oxide quantum dots to which glucose oxidase is immobilized, the sugar concentration is increased by a certain concentration, and the optical change occurs in the zinc oxide quantum dots according to the sugar concentration. This optical change is called photoluminescence, and by measuring the change in the photoluminescence, the sugar level can be accurately measured.

여기서, 광루미네센스란 포토루미네선스라고도 하며 루미네센스란 물질이 빛이나 전기, 방사선 등의 에너지를 흡수하여 여기(勵起)상태가 되고, 그것이 바닥상태로 돌아갈 때 흡수한 에너지를 빛으로서 방출하는 현상을 말한다. Here, photoluminescence is also called photoluminescence, and a luminescence material absorbs energy such as light, electricity, and radiation into an excited state, and when it returns to the ground state, it absorbs energy. It refers to the phenomenon of emitting.

광루미네센스는 빛에 의한 여기로 생기는 루미네센스로 일반적으로 자극광(조사광)의 파장과 같거나, 그보다 긴 파장의 빛이 나온다. 발광중심이 직접 빛을 흡수하여 여기되어 발광하는 경우와, 빛의 흡수로 말미암아 생긴 캐리어가 발광 중심에 포착되어 발광하는 경우가 있다. 따라서 이러한 광루미네센스를 측정하는 광루미네센스 스펙트럼을 이용하여 혈당을 측정할 수 있는 것이다.Photoluminescence is a luminescence generated by excitation by light, and generally emits light having a wavelength equal to or longer than that of irradiated light (irradiation light). In some cases, the light emitting center absorbs light and is excited and emits light. In some cases, a carrier generated by the absorption of light is captured by the light emitting center and emits light. Therefore, blood glucose can be measured using the photoluminescence spectrum which measures such photoluminescence.

이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 산화아연 양자점의 제조 및 포도당 산화효소의 고정 방법에 대한 구체적인 실시예를 제시하기로 한다. 다만, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.Hereinafter, specific examples of a method for preparing zinc oxide quantum dots and a method for fixing glucose oxidase according to embodiments of the present invention will be described. However, the content not described herein is omitted because it can be inferred technically sufficient by those skilled in the art.

[실시예]EXAMPLE

먼저, 아연 전구체 및 아세테이트와 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)를 에탄올에 잘 녹인 후 교반시켜서 제 1 용액을 형성한다. First, the zinc precursor and acetate and mercapto undecanoic acid (MUA) are dissolved in ethanol well and then stirred to form a first solution.

다음에는, 에탄올에 수산화나트륨을 녹인 제 2 용액을 제 1 용액에 넣고 50℃의 온도에서 12시간 정도 가열하면서 교반시켜 산화아연 양자점이 에탄올에 녹아있는 상태의 제 3 용액을 형성한다.Next, a second solution in which sodium hydroxide is dissolved in ethanol is added to the first solution, followed by stirring while heating at a temperature of 50 ° C. for about 12 hours to form a third solution in which zinc oxide quantum dots are dissolved in ethanol.

그 다음에는, 제 3 용액에 탈이온화된 물(Deionized Water)을 100:80 ~ 100:100 비율로 섞어 원심분리기에 넣고 돌려서 산화아연 양자점을 세척하면서 분말을 얻고, 산화아연 양자점 분말을 다시 에탄올에 분산시킨다. 이와 같은 세척 공정은 4 ~ 6회 실시하는 것이 바람직하다.Next, deionized water was mixed in a third solution at a ratio of 100: 80 to 100: 100, put into a centrifuge and rotated to wash the zinc oxide quantum dots to obtain a powder, and the zinc oxide quantum dot powder was returned to ethanol. Disperse Such a washing process is preferably carried out 4 to 6 times.

그 다음에는, 산화아연 양자점을 버퍼용액을 이용하여 다시 세척하여 pH 7정도로 맞춰준다. Afterwards, the zinc oxide quantum dots are washed again with a buffer solution and adjusted to pH 7.

그 다음에는, 산화아연 양자점이 분산되어 있는 버퍼 용액에 n - hydroxysulfo - succinimide(Sulfo-NHS), 1 - Ethyl - 3 - (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide(EDC) 및 포도당 산화효소를 넣고 포도당 산화효소와 반응시켜 산화아연 양자점에 포도당 산화효소가 고정될 수 있도록 한다.Next, add n-hydroxysulfo-succinimide (Sulfo-NHS), 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC), and glucose oxidase in a buffer solution containing zinc oxide quantum dots. The reaction allows the glucose oxidase to be immobilized on the zinc oxide quantum dots.

마지막으로 세척을 한 번 더 수행하고, 포도당 산화효소가 고정화된 산화아연 양자점 용액에 당을 넣어 광루미네센스의 증가치를 확인한다.Finally, the washing is performed once more, and the sugar is added to the zinc oxide quantum dot solution in which glucose oxidase is immobilized to check the increase in photoluminescence.

[비교예][Comparative Example]

상기 실시예에서 제 1 용액의 제조 시 아연아세테이트를 넣지 않고 질산아연(Zn(NO3))합성을 한 다음, 상기 실시예와 동일하게 산화아연 양자점을 제조한다.In the above embodiment, zinc nitrate (Zn (NO 3 )) is synthesized without adding zinc acetate in the preparation of the first solution, and then zinc oxide quantum dots are prepared in the same manner as in the above example.

[특성분석][Characteristic Analysis]

상기와 같이 제조된 포도당 산화효소가 고정화된 산화아연 양자점에 대하여 UV-visible, XRD, PL 또는 FT-IR 분석을 실시한다.The zinc oxide quantum dots immobilized with glucose oxidase prepared as described above are subjected to UV-visible, XRD, PL or FT-IR analysis.

[특성분석 결과][Feature Analysis Results]

도 2은 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 이용하여 제조된 산화아연 양자점을 XRD 분석한 결과 그래프이다.FIG. 2 is a graph of XRD analysis results of zinc oxide quantum dots prepared using Examples and Comparative Examples according to the present invention.

도 2를 참조하면, 제조된 산화아연 양자점의 크기가 3nm 정도 되고 높은 결정성을 가진 헥사고날 워자이트(hexagonal wurtzite)상을 가지고 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the size of the prepared zinc oxide quantum dot has a hexagonal wurtzite phase having a high crystallinity of about 3 nm.

도 3은 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 이용하여 제조된 산화아연 양자점을 UV-Visable spectrum 분석한 결과 그래프이다.Figure 3 is a graph of the results of UV-Visable spectrum analysis of zinc oxide quantum dots prepared using the Examples and Comparative Examples according to the present invention.

도 3을 참조하면, 제조된 산화아연 양자점이 374위치에서 산화아연 고유의 광학특성이 나타나고, 550정도 위치에서 넓은 픽이 나타나는데 이것은 산화아연 표 면의 트랩자리(trap site)로 인해 발생하는 것이다. 또 다른 이유로는 산화아연 안에 하나로 이온화된 산소 정공과 홀의 재결합으로 인한 것이다. 이러한 초록빛 방출은 분말의 사이즈가 감소될수록 픽의 강도가 증가한다.Referring to FIG. 3, the produced zinc oxide quantum dots exhibit intrinsic optical properties at the zinc oxide at 374 and a wide pick at about 550 degrees due to trap sites on the zinc oxide surface. Another reason is the recombination of holes and holes ionized into one in zinc oxide. This green emission increases the intensity of the pick as the powder size decreases.

도 4는 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 이용하여 제조된 산화아연 양자점을 PL 분석한 결과 그래프이다.4 is a graph of a PL analysis result of zinc oxide quantum dots prepared using the Examples and Comparative Examples according to the present invention.

도 4를 참조하면, 스톡스 쉬프트(stokes shift)로 인해 PL에서 나타난 픽보다 더 작은 파장대에서 나온다. UV-Visable spectrum 결과나 PL결과 모두 파란색 이동(blue shift)이 일어났다. 이것은 양자구속효과로 인해 일어나는 현상이다.Referring to FIG. 4, due to stokes shift, it comes out of a smaller wavelength band than the pick shown in PL. The blue shift occurred in both the UV-Visable spectrum and PL results. This is due to the quantum confinement effect.

상기 도 3에서의 픽은 벌크상태일 때 나타나는 상기 도 4의 픽의 위치(383nm)보다 왼쪽(347nm)에서 나타난다. 본 발명에서 합성한 물질이 나노물질로서 그 특징이 나타나고 있음을 표현한 것입니다.The pick in FIG. 3 appears on the left side (347 nm) rather than the position (383 nm) of the pick in FIG. 4 that appears when in bulk. It is an expression that the material synthesized in the present invention is showing its characteristics as a nanomaterial.

도 5는 본 발명에 따른 실시예에 의해 제조된 산화아연 양자점의 푸리에 변화 적외선 측정기(FTIR spectrum)로 표면 분석한 결과이다. 5 is a surface analysis result of a Fourier change infrared ray detector (FTIR spectrum) of the zinc oxide quantum dots prepared by the embodiment according to the present invention.

도 5를 참조하면, 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)로 둘러싸인 산화아연 양자점의 표면 분석결과 2928 및 2842 cm-1 는 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)의 긴 알카인(Alkane) 체인의 -CH2 를 나타내주고, 3418에서 나타난 픽은 -OH 그룹을 나타낸다. 1378과 1565의 픽은 C-OH와 -C-H 결합을 나타내고 468은 아연과 황의 결합을 나타낸다. 이 결과를 통해 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)가 산화아연 양자점의 표면을 잘 둘러싸고 있음을 알 수 있다.Referring to Figure 5, surface analysis of zinc oxide quantum dots surrounded by mercapto undecanoic acid (MUA) 2928 and 2842 cm -1 is- CH 2 is shown and the picks shown at 3418 represent the -OH group. The peaks of 1378 and 1565 represent C-OH and -CH bonds and 468 represent zinc and sulfur bonds. These results show that mercapto undecanoic acid (MUA) surrounds the surface of zinc oxide quantum dots well.

상술한 바와 같이 형성한 산화아연 양자점을 이용하여 혈당 센서를 제조하면 다음과 같다.When the blood glucose sensor is manufactured using the zinc oxide quantum dots formed as described above, it is as follows.

먼저, 광루미네센스를 측정하기 위해 사면이 석영으로 이루어진 석영 셀(1× 1㎝)을 준비하고, 상기 셀에 실시예에 의해 만들어진 용액 1.5 ~ 2.5㎖를 넣어준다. First, in order to measure photoluminescence, a quartz cell (1 × 1 cm) made of quartz is prepared on a slope, and 1.5-2.5 ml of the solution prepared according to the embodiment is added to the cell.

다음에는, 용액에 0.01 ~ 0.02㎖의 극소량 포도당을 넣어주면서 픽의 강도를 측정한다.Next, the intensity of the pick is measured while adding 0.01 to 0.02 ml of a small amount of glucose to the solution.

도 6은 포도당 농도 변화에 따른 광루미네센스를 나타낸 그래프이다. 6 is a graph showing photoluminescence according to glucose concentration change.

도 6을 참조하면, 혈당의 양이 증가 할수록 자외선 영역의 픽의 강도가 증가 하는 것을 알 수 있다. 11.1mM 이상에서는 픽의 강도가 더 이상 증가하지 않는다. Referring to FIG. 6, it can be seen that as the amount of blood sugar increases, the intensity of the pick in the ultraviolet region increases. Above 11.1mM the pick strength no longer increases.

도 7은 포도당 농도 변화에 따른 광루미네센스 강도의 변화를 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing the change in photoluminescence intensity according to the glucose concentration change.

도 7을 참조하면, PL 픽이 11.1mM부터 선형적으로 증가한다. 이것을 통해 포도당 산화효소가 고정된 산화아연을 이용하여 포도당을 측정 할 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 7, the PL pick increases linearly from 11.1 mM. This shows that glucose can be measured using zinc oxide fixed with glucose oxidase.

여기서, 포도당 양에 따란 PL의 강도가 증가하는 이유는 아래와 같다. Here, the reason why the strength of PL increases with the amount of glucose is as follows.

Figure 112008015327370-pat00001
Figure 112008015327370-pat00001

Figure 112008015327370-pat00002
Figure 112008015327370-pat00002

포도당(D-glucose)이 포도당 산화효소가 고정된 산화아연 양자점을 포함하는 용매에 들어가면 두 개의 양자와 전자가 생성되어 포도당 산화제의 조효소인 리보플라빈아데닌디뉴클레오티드(FAD)로 전달되는데 두개의 양자는 다시 아래와 같이 반응한다. When glucose (D-glucose) enters a solvent containing a zinc oxide quantum dot to which glucose oxidase is immobilized, two protons and electrons are generated and transferred to riboflavin adenine dinucleotide (FAD), a coenzyme of glucose oxidant. React as follows.

Figure 112008015327370-pat00003
Figure 112008015327370-pat00003

Figure 112008015327370-pat00004
Figure 112008015327370-pat00004

두 개의 전자는 리보플라빈아데닌디뉴클레오티드(FAD)을 거쳐서 산화아연 양자점으로 전달되고 전자가 전도대에서 가전자대로 이동하면서 광루미네선스를 더 증가시키게 된다.The two electrons are transferred to the zinc oxide quantum dots via riboflavin adenine dinucleotide (FAD), which further increases the photoluminescence as the electrons move from the conduction band to the valence band.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에 서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments but may be manufactured in various forms, and having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not limiting.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 산화아연 양자점 제조 방법을 도시한 개략도들.1A to 1C are schematic views showing a method for manufacturing zinc oxide quantum dots according to the present invention.

도 2은 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 이용하여 제조된 산화아연 양자점을 XRD 분석한 결과 그래프.Figure 2 is a graph of the results of XRD analysis of zinc oxide quantum dots prepared using the Examples and Comparative Examples according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 이용하여 제조된 산화아연 양자점을 UV-Visable 스펙트럼(spectrum) 분석한 결과 그래프.Figure 3 is a graph of the results of UV-Visable spectrum analysis of zinc oxide quantum dots prepared using the Examples and Comparative Examples according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 이용하여 제조된 산화아연 양자점을 PL 분석한 결과 그래프.Figure 4 is a graph of the results of PL analysis of zinc oxide quantum dots prepared using the Examples and Comparative Examples according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 실시예에 의해 제조된 산화아연 양자점의 푸리에 변화 적외선 측정기(FTIR spectrum)로 표면 분석한 결과.5 is a surface analysis result of the Fourier change infrared detector (FTIR spectrum) of the zinc oxide quantum dots produced by the embodiment according to the present invention.

도 6은 포도당 농도 변화에 따른 광루미네센스를 나타낸 그래프.Figure 6 is a graph showing the photoluminescence according to the glucose concentration change.

도 7은 포도당 농도 변화에 따른 광루미네센스 강도의 변화를 나타낸 그래프.7 is a graph showing the change in photoluminescence intensity according to the glucose concentration change.

Claims (10)

제 1 에탄올에 아연 전구체 및 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)를 첨가하여 제 1 용액을 형성하는 단계;Adding a zinc precursor and mercapto undecanoic acid (MUA) to the first ethanol to form a first solution; 수산화나트륨을 제 2 에탄올에 녹인 제 2 용액을 상기 제 1 용액에 넣고 교반시켜서 산화아연 양자점이 에탄올에 녹아있는 상태의 제 3 용액을 형성하는 단계;Adding a second solution of sodium hydroxide dissolved in a second ethanol into the first solution and stirring to form a third solution having zinc oxide quantum dots dissolved in ethanol; 상기 제 3 용액의 산화아연 양자점을 세척하고, 버퍼 용액에 분산시키는 단계; 및Washing the zinc oxide quantum dots of the third solution and dispersing them in a buffer solution; And 상기 산화아연 양자점을 포함하는 버퍼 용액에 n-hydroxysulfo-succinimide(Sulfo-NHS), 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide(EDC) 및 포도당 산화효소를 첨가한 후 교반시켜 포도당 산화효소가 고정화된 산화아연 양자점을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연 양자점 제조 방법.To the buffer solution containing the zinc oxide quantum dots, n-hydroxysulfo-succinimide (Sulfo-NHS), 1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC), and glucose oxidase were added to the solution, followed by stirring. A method of manufacturing a zinc oxide quantum dot comprising the step of forming an immobilized zinc oxide quantum dot. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 에탄올 및 상기 멀캡토 언데카노익 에시드(MUA)의 첨가 비는 100:20 ~ 100:25이고, 상기 제 1 에탄올은 15 ~ 25㎖ 첨가하는 것을 특징으로 하는 산화아연 양자점 제조 방법.The addition ratio of the first ethanol and the mercapto undecanoic acid (MUA) is 100: 20 ~ 100: 25, the first ethanol is a zinc oxide quantum dot manufacturing method characterized in that the addition of 15 to 25ml. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3 용액 형성 단계에서 교반 공정은 40 ~ 60℃의 온도에서 11 ~ 13시간 수행하는 것을 특징으로 하는 산화아연 양자점 제조 방법.In the third solution forming step, the stirring process is performed for 11 to 13 hours at a temperature of 40 to 60 ℃ zinc oxide quantum dot manufacturing method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3 용액을 세척하는 단계는 4 ~ 6회 수행하는 것을 특징으로 하는 산화아연 양자점 제조 방법.Washing the third solution is a zinc oxide quantum dot production method characterized in that it is performed 4 to 6 times. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3 용액을 세척하는 단계는 제 3 용액에 탈이온화된 물(Deionized Water)을 첨가한 후 원심분리기를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 산화아연 양자점 제조 방법.The washing of the third solution is performed by using a centrifuge after adding deionized water (Deionized Water) to the third solution. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 제 3 용액에 포함된 에탄올 대 탈이온화된 물(Deionized Water)의 비율 은 100:80 ~ 100:100가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 산화아연 양자점 제조 방법.Zinc oxide quantum dot manufacturing method characterized in that the ratio of ethanol to deionized water (Deionized Water) contained in the third solution is 100: 80 ~ 100: 100. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3 용액 내의 산화아연 양자점을 세척하는 단계는 클로로폼 및 메탄올을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 산화아연 양자점 제조 방법.Washing the zinc oxide quantum dots in the third solution is a method of producing zinc oxide quantum dots, characterized in that performed using chloroform and methanol. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 버퍼 용액은 에탄올 또는 클로로폼을 사용하는 것을 특징으로 하는 산화아연 양자점 제조 방법.The buffer solution is zinc oxide quantum dot production method characterized in that using ethanol or chloroform. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포도당 산화효소가 고정화된 산화아연 양자점을 형성한 후 세척 및 버퍼 용액에 분산시키는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 산화아연 양자점 제조 방법.The method for producing zinc oxide quantum dots characterized in that the step of forming the glucose oxidase immobilized zinc oxide quantum dots and then further dispersed in a buffer solution. 청구항 제 1 항에서 제조한 포도당 산화효소가 고정화된 산화아연 양자점을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 혈당 센서.The glucose sensor according to claim 1, wherein the glucose oxidase is formed using an immobilized zinc oxide quantum dot.
KR1020080019276A 2008-02-29 2008-02-29 Zinc oxide quantum dot manufacturing method and blood glucose sensor formed using the same KR100932601B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080019276A KR100932601B1 (en) 2008-02-29 2008-02-29 Zinc oxide quantum dot manufacturing method and blood glucose sensor formed using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080019276A KR100932601B1 (en) 2008-02-29 2008-02-29 Zinc oxide quantum dot manufacturing method and blood glucose sensor formed using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090093638A KR20090093638A (en) 2009-09-02
KR100932601B1 true KR100932601B1 (en) 2009-12-17

Family

ID=41302099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080019276A KR100932601B1 (en) 2008-02-29 2008-02-29 Zinc oxide quantum dot manufacturing method and blood glucose sensor formed using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100932601B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102031480B1 (en) * 2018-01-30 2019-10-11 연세대학교 산학협력단 Zinc oxide quantumdot based gas detecting sensor and method for manufacturing the same and gas detecting system comprising the same
CN113782681B (en) * 2021-08-18 2024-03-26 武汉理工大学 ZnO quantum dot ultraviolet photoelectric detector mixed with MXene nano material and preparation method thereof
CN113828298B (en) * 2021-09-09 2023-08-22 四川轻化工大学 Method for improving surface photovoltage of ZnO

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Analytical Chemistry, Vol.79, pp.7708-7718(2007)
Applied Physics Letters, Vol.88, p.233106(2006)
Biosensors and Bioelectronics, Vol.23, pp.135-139(2007)
JACS, Vol.124, pp.15192-15193(2002)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090093638A (en) 2009-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Non-redox modulated fluorescence strategy for sensitive and selective ascorbic acid detection with highly photoluminescent nitrogen-doped carbon nanoparticles via solid-state synthesis
Mao et al. One-step synthesis of Rox-DNA functionalized CdZnTeS quantum dots for the visual detection of hydrogen peroxide and blood glucose
Yuan et al. MnO2-nanosheet-modified upconversion nanosystem for sensitive turn-on fluorescence detection of H2O2 and glucose in blood
Hu et al. H2O2-sensitive quantum dots for the label-free detection of glucose
Fang et al. Progress of the electrochemiluminescence biosensing strategy for clinical diagnosis with luminol as the sensing probe
CN107345910B (en) Fluorescent wide-chromaticity test paper for visually detecting copper ions and preparation method and application thereof
CN110057801B (en) Fluorescence ratiometric probe based on aggregation-induced emission property and application of fluorescence ratiometric probe in detection of hydrogen peroxide and glucose
CN105675689B (en) A kind of preparation method and application of the hydrogen peroxide without enzyme sensor based on vulcanization molybdenum composite material structure
Vaishanav et al. Mn2+ doped-CdTe/ZnS modified fluorescence nanosensor for detection of glucose
Li et al. Dual-functional cubic cuprous oxide for non-enzymatic and oxygen-sensitive photoelectrochemical sensing of glucose
Malik et al. Ascorbic acid biosensing methods: A review
Fu et al. Electrochemically lighting up luminophores at similar low triggering potentials with mechanistic insights
Chen et al. A dual-signal output ratiometric electrochemiluminescent sensor for NADH detection
KR101029242B1 (en) CdSe/ZnS QUANTUM DOT, METHOD FOR FABRICATING THE SAME AND METHOD FOR MEANSURING CONCENTRATION OF PLATELET DERIVED GROWTH FACTOR USING THEREOF
Singh et al. Recent advancements in urea biosensors for biomedical applications
US20170102348A1 (en) Electrochemical biosensor for metabolic disease of cattle
Gao et al. Turn-on fluorescent sensor for the detection of glucose using manganese dioxide− phenol formaldehyde resin nanocomposite
KR100932601B1 (en) Zinc oxide quantum dot manufacturing method and blood glucose sensor formed using the same
Shi et al. Enhanced solid-state electrogenerated chemiluminescence of Au/CdS nanocomposite and its sensing to H2O2
Liu et al. Gas-mediated immunoassay for the carcinoembryonic antigen at atmospheric pressure with smartphone coupling with the fluorescence quenching length of perovskite capillary
Díez-Buitrago et al. Development of portable CdS QDs screen-printed carbon electrode platform for electrochemiluminescence measurements and bioanalytical applications
Nemzer et al. A polyaniline-based optical biosensing platform using an entrapped oxidoreductase enzyme
Zhao et al. Photoelectrochemical determination of oxidase activity based on photoinduced direct electron transfer of protein by using a convenient photoelectrochemical detector
Lu et al. Enhanced two-electrode photoelectrochemical biosensing platform amplified by bilirubin oxidase labelling
KR100973931B1 (en) Method of Fabricating CdSe/ZnS quantum dot and Glucose Sensor Using The Same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121004

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130717

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee