KR101107506B1 - 이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비된 글루코스 센서 - Google Patents

이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비된 글루코스 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR101107506B1
KR101107506B1 KR1020110091512A KR20110091512A KR101107506B1 KR 101107506 B1 KR101107506 B1 KR 101107506B1 KR 1020110091512 A KR1020110091512 A KR 1020110091512A KR 20110091512 A KR20110091512 A KR 20110091512A KR 101107506 B1 KR101107506 B1 KR 101107506B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
titanium dioxide
graphene
graphene oxide
glucose sensor
glucose
Prior art date
Application number
KR1020110091512A
Other languages
English (en)
Inventor
장희동
장한권
김선경
Original Assignee
한국지질자원연구원
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 한국지질자원연구원 filed Critical 한국지질자원연구원
Priority to KR1020110091512A priority Critical patent/KR101107506B1/ko
Priority to US13/283,018 priority patent/US8562815B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101107506B1 publication Critical patent/KR101107506B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49—Blood

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

본 발명은 글루코스 센서에 관한 것으로, 본 발명에 따른 글루코스 센서는 다공성 구조의 이산화티타늄-그래핀 복합체를 포함하는 특징이 있으며, 상세하게, 상기 다공성 구조의 이산화티타늄-그래핀 복합체 및 효소가 구비된 작업전극을 포함하여, 극히 우수한 전류 흐름을 가지며, 전위 변화에 민감하게 전류가 변화되며, 높은 감응도를 가지고, 저전압 특성이 우수한 특징이 있다.

Description

이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비된 글루코스 센서{Glucose Sensor Having Titanium Dioxide-Graphene Composite}
본 발명은 글루코스 센서에 관한 것으로, 상세하게, 높은 출력 전류밀도를 가지며, 전하의 이동이 극히 원활하고, 높은 비표면적을 가지며, 감응도가 우수한 글루코스 센서에 관한 것이다.
글루코스는 대부분 유기체의 광범위한 영양 공급원이며, 에너지 공급, 탄소 저장, 생합성 및 탄소 골격 및 세포 벽 형성의 기초적인 역할을 수행함에 따라, 전류 측정을 통한 글루코스 센서에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.
글루코스 센서에 대한 대부분의 최근 연구들은 대한민국 공개공보 제2000-0008880호와 같이, 글루코스의 글루코노락톤 (gluconolactone)으로의 산화를 촉진하는 글루코스 산화효소(glucose oxidase) 또는 대한민국 공개공보 제2010-0131495호 및 대한민국 공개공보 제2005-0019139호와 같이 글루코스 탈수소효소와 같은 효소의 고정에 기반을 두고 있다.
대부분의 경우 효소를 기반으로 한 센서는 센서의 감도와 선택도를 향상시키기 위해 전하전달자를 필요로 한다.
그러나, 전류측정 효소 전극은 상대적으로 낮은 출력 전류 및 감응도를 가지며, 반응시간이 지연되는 문제점이 있다.
특히, 당뇨환자의 혈액속의 혈당물질인 글루코스 측정 시에는 혈액속의 여러 가지 간섭물질인 이온 끌림 현상을 극 저전압(0.055V이하)의 인가에 의해 저지시키면서도 빠른 효소산화반응을 유도할 수 있어야 함에 따라, 저전압 인가시의 높은 전류 밀도 및 우수한 감응도를 갖는 글루코스 센서의 개발이 절실히 요구되고 있다.
KR 2000-0008880 A KR 2010-0131495 A KR 2005-0019139 A
본 발명의 목적은 높은 출력 전류밀도를 가지며, 전하의 이동이 극히 원활하고, 높은 비표면적을 가지며, 감응도가 우수한 글루코스 센서를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 글루코스 센서는 다공성 구조의 이산화티타늄-그래핀 복합체를 포함하는 특징이 있으며, 상세하게, 상기 다공성 구조의 이산화티타늄-그래핀 복합체를 전하전달자로 포함하는 특징이 있다.
상세하게, 본 발명에 따른 클루코스 센서는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소와 상기 복합체가 고정된 전극이 구비되는 특징이 있다.
상세하게, 상기 복합체는 그래핀 산화물과 이산화티타늄을 함유하는 분산액을 액적상태로 분무하고 분무된 액적을 건조하여 얻어진 그래핀 산화물-이산화티타늄의 전구체 분말을 열처리하여 제조된 특징이 있다.
상기 분산액은 이산화티타늄 100 중량부를 기준으로 5 내지 200 중량부의 상기 그래핀 산화물을 함유하는 특징이 있으며, 보다 특징적으로, 이산화티타늄 100중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부의 상기 그래핀 산화물을 함유한다.
바람직하게, 상기 전구체 분말은 초음파 분무에 의한 상기 분산액의 분무 및 분무된 액적의 불활성 가스에 의한 건조로로의 이송에 의해 제조되는 특징이 있으며, 상기 분무된 액적이 건조되어 제조된 전구체 분말을 불활성 기체 분위기에서 700 내지 900 ℃로 열처리하여 상기 복합체를 제조하는 특징이 있다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 구비되는 상기 복합체는 비표면적이 55 m2/g 내지 200 m2/g 인 특징이 있다.
본 발명에 따른 글루코스 센서는 그 전극에 그래핀 산화물과 이산화티타늄을 함유하는 분산액을 액적상태로 분무하고 분무된 액적을 건조 및 열처리하여 수득된 복합체가 구비됨에 따라, 극히 우수한 전류 흐름을 가지며, 전위 변화에 민감하게 전류가 변화되며, 높은 감응도를 가지고, 저전압 특성이 우수한 특징이 있다.
도 1은 그래핀을 산화시켜 제조된 그래핀 산화물(graphene oxide) 의 x-선 회절 분석결과이며,
도 2는 그래핀 산화물의 x-선 광전자 분광(XPS) 분석결과이며,
도 3은 분산액에 함유된 그래핀 산화물의 함량에 따른 이산화티타늄-그래핀 복합체 분말을 관찰한 주사전자현미경 사진이며,
도 4는 분산액에 함유된 그래핀 산화물의 함량에 따른 이산화티타늄-그래핀 복합체 분말의 비표면적(BET)측졍 결과이며,
도 5는 분산액에 함유된 그래핀 산화물의 함량에 따른 이산화티타늄-그래핀 복합체 분말의 X-선 회절 분석 결과이며,
도 6은 분산액에 함유된 그래핀 산화물의 함량에 따른 이산화티타늄-그래핀 복합체 분말의 X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 분석결과이며,
도 7은 이산화티타늄-그래핀 복합체와 글루코스 산화효소가 구비된 작업 전극을 갖는 글루코스 바이오센서의 전위-전류 측정 결과를 도시한 것이며,
도 8은 분산액에 함유된 그래핀 산화물의 함량에 따른 이산화티타늄-그래핀 복합체 및 글루코스 산화효소가 구비된 작업 전극을 갖는 글루코스 바이오센서의 전위-전류 측정 결과를 도시한 것이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 글루코스 센서를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서는 다공성 구조의 이산화티타늄-그래핀 복합체를 포함하는 특징이 있다.
본 발명에 따른 글루코스 센서는 작업전극, 기준전극, 상기 작업전극과 기준전극 사이에 구비되어 상기 작업전극과 기준전극간의 전류 이동 경로를 제공하는 전해질(측정대상물질을 함유하는 전해질을 포함함)을 포함하는 2전극 구조의 통상의 글루코스 센서 구조를 가질 수 있다.
상기 작업전극은 글루코스와 효소와의 반응 전류를 측정하기 위해 측정대상물질에 소정의 전압을 인가하며, 상기 기준전극은 글루코스와 효소와의 반응 전류를 측정하기 위한 기준 전위를 제공한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서는 작업전극, 기준전극 및 상대전극으로 전극이 이루어지는 3전극 구조의 통상의 글루코스 센서 구조를 가질 수 있다. 3전극 구조에서는 작업전극과 상대전극 사이에 전류가 흐르며, 작업전극의 전위는 기준전극을 기준으로 측정된다.
본 발명에 따른 글루코스 센서는 상술한 2전극 구조 또는 3전극 구조를 가지며, 상기 전극, 보다 특징적으로 상기 작업 전극에 상기 다공성 구조의 이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비되어, 작업 전극의 비표면적을 증진시킴과 동시에 원활한 전류의 흐름을 유도하는 특징이 있다.
상세하게, 본 발명에 따른 글루코스 센서에 구비되는 상기 작업전극에는 상기 이산화티타늄-그래핀 복합체와 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소인 효소가 구비되는 특징이 있으며, 보다 상세하게, 상기 작업전극은 전도성 플레이트에 상기 이산화티타늄-그래핀 복합체와 상기 효소의 혼합물이 코팅된 특징이 있다. 일 예로, 상기 작업전극의 전도성 플레이트는 전도성 흑연 플레이트를 포함하며, 상기 작업전극은 전도성 흑연 플레이트 및 상기 전도성 흑연 플레이트의 적어도 일 면에 코팅된 산화물-그래핀 복합체와 상기 효소의 혼합물의 코팅층을 포함하며, 상기 기준전극은 Ag/AgCl 전극을 포함하며, 상기 상대전극은 Pt 전극을 포함한다.
이때, 상기 작업전극에 구비되는 코팅층은 상기 이산화티타늄-그래핀 복합체 1g에 대하여, 100 내지 300 유닛(unit)의 효소를 함유하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 글루코스 센서에 구비되는 이산화티타늄-그래핀 복합체에 대하여 상술한다.
상기 이산화티타늄-그래핀 복합체는 그래핀 산화물과 이산화티타늄을 함유하는 분산액을 액적상태로 분무하고 분무된 액적을 건조하여 얻어진 그래핀 산화물-이산화티타늄의 전구체 분말을 열처리하여 제조된 특징이 있다.
상기 이산화티타늄-그래핀 복합체가 액적 분무 및 건조에 의해 제조된 전구체 분말의 열처리에 의해 제조됨에 따라, 상기 복합체는 이산화티타늄 입자 및 그래핀 입자가 응집된 다공성 구조의 2차 입자인 특징이 있으며, 상기 분산액 내 함유된 이산화티타늄과 그래핀 산화물의 중량비, 상기 액적의 분무 조건, 건조 조건 및 상기 전구체 분말의 열처리 조건에 의해, 이산화티타늄의 1차 입자들이 다공성 구조로 응집되고, 상기 이산화티타늄의 다공성 응집체의 표면의 전체 또는 일 부분을 그래핀이 감싸는 구조의 2차 입자의 구조를 갖는 특징이 있다.
상세하게, 상기 분산액은 이산화티타늄 100 중량부를 기준으로 5 내지 200 중량부의 상기 그래핀 산화물을 함유하는 특징이 있으며, 보다 특징적으로, 이산화티타늄 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부의 상기 그래핀 산화물을 함유한다.
상기 분산액에 함유된 이산화티타늄 대비 그래핀 산화물의 중량비에 의해, 그래핀이 이산화티타늄의 다공성 응집체의 표면을 감싸는 정도가 제어된다.
상기 분산액이 이산화티타늄 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부의 상기 그래핀 산화물을 함유함으로써, 이산화티타늄의 다공성 응집체의 표면이 부분적으로 그래핀으로 감싸인 구조의 복합체를 제조할 수 있으며, 상기 범위를 넘어선 그래핀 산화물을 함유함으로써, 이산화티타늄의 다공성 응집체의 표면 전체가 그래핀으로 감싸인 구조의 복합체를 제조할 수 있다.
상기 이산화티타늄-그래핀 복합체은 그래핀 산화물과 이산화티타늄을 원료로, 분산액의 분무, 바람직하게 초음파 분무, 건조 및 그래핀 산화물을 환원시키기 위한 열처리에 의해 극히 높은 비표면적을 가지며 다공성 구조를 갖는 2차 입자 형상의 이산화티타늄-그래핀 복합체가 제조되는 특징이 있다.
이산화티타늄과 그래핀 산화물을 원료로 하고, 초음파 분무 및 건조에 의해 전구체 분말을 제조한 후, 불활성 기체 분위기에서 열처리한 경우, 이산화티타늄의 결정성이 유지되며 그래핀 산화물만이 그래핀으로 환원되며, 이산화티타늄 1차 입자들의 소결이 방지되어 이산화티타늄의 다공성 응집체가 제조되며, 상기 다공성 응집체의 표면을 부분적 또는 전체적으로 그래핀이 감싸는 구조의 이산화티타늄-그래핀 복합체가 제조되는 특징이 있다.
상기 분산액의 매질은 이산화티타늄(TiO2)과 그래핀 산화물(GO)의 원활한 분산이 이루어지는 물질이면 사용 가능하며, 일 예로, 상기 분산액은 수분산액 일 수 있다.
상기 분무는 초음파 분무인 것이 바람직하며, 상기 초음파 분무는 1 내지 2 MHz로 수행되는 것이 바람직하다.
상기 분산액의 초음파 분무에 의해 제조된 미세 액적은 불활성 가스를 포함한 이송 기체에 의해 건조로로 이송되어, 상기 건조로에서 건조되는 것이 바람직하며, 상기 건조로의 온도는 150 내지 250 ℃인 것이 바람직하다.
분산액의 초음파 분무 및 건조에 의해 수득된 전구체 분말은 환원 열처리 되는데, 상기 환원 열처리는 불활성 기체 분위기에서 700 내지 900 ℃의 온도로, 20 내지 60분간 수행되는 것이 바람직하다.
도 1은 액상화학반응인 Modified Hummers 방법을 이용하여 흑연(alfa Aesar, natural, -200 mesh, #40795)을 산화시켜 그래핀 산화물(graphene oxide)을 제조한 후, 제조된 그래핀 산화물의 x-선 회절 분석결과이다. 상세한 Modified Hummers 방법은 Cote 등의 문헌(Cote, L. J.; Kim, F.; Huang, J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1043-1049)을 참고한다.
도 2는 x-선 광전자 분광법(XPS)을 이용하여 제조된 그래핀 산화물을 분석한 결과로, 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 그래핀 산화물이 제조됨을 확인하였다. 도 3은 이산화티타늄(Degussa, P25) 0.1중량% 및 제조한 그래핀 산화물 0.005, 0.01, 0.05 또는 0.2 중량%를 함유하는 수분산액을 초음파 분무기(UN-511, Alfesa Pharm Co. Japan, 진동자 주파수 : 1.7 MHz)를 이용하여 분무하고, 분무된 미세 액적을 Ar(유량 : 1L/min)을 이용하여 200℃로 예열된 건조로에 이송시켜 건조된 전구체 분말을 제조한 후, 제조된 전구체 분말을 알루미나 보트에 담아 Ar 분위기(유량 : 1L/min )에서 800 ℃로 30분간 열처리하여 제조된 복합체 분말을 관찰한 주사전자 현미경 사진이다.
도 3의 각 주사전자현미경 사진 왼쪽 상부에 기재된 중량%는 수분산액에 함유된 그래핀 산화물의 중량%를 의미한다.
도 3에서 알 수 있듯이, 그래핀 산화물의 함량이 0.05, 0.2 중량%로 높을 때에는 다공체 TiO2의 표면을 그래핀이 완전히 감싸고 있는 구조를 가짐을 알 수 있으며, 그래핀 산화물의 함량이 낮은 0.005, 0.01 중량%일 때는 다공체 TiO2가 보이며 그래핀이 얼기설기 연결되어 있음이 관찰되었다.
도 4는 제조된 이산화티타늄-그래핀 복합체 분말의 비표면적(BET)을 측정한 결과이다. 그래핀이 없는 경우에는 50 m2/g 이었고, 0.2 중량%가 혼합되었을 경우 180 m2/g로 비표면적이 증가함을 알 수 있으며. TiO2의 다공 구조와 함께 넓은 비표면적을 갖는 그래핀이 TiO2 표면을 감싸면서 비표면적이 증가함을 알 수 있다.
도 5는 제조된 이산화티타늄-그래핀 복합체 분말의 X-선 회절 분석 결과를 도시한 것으로, 이때, 도 5 내지 하기의 도 6에서, GO wt%는 분산액에 함유된 그래핀 산화물의 함량을 의미하며, TiO2 wt%는 분산액에 함유된 이산화티타늄의 함량을 의미한다. GO 0.2 wt%는 비교예로, 이산화티타늄-그래핀 복합체를 함유하지 않고 그래핀 산화물 0.2 중량%만이 분산된 분산액을 이용하여 도 4의 이산화티타늄-그래핀 복합체와 유사하게 제조된 분말의 결과를 의미한다. 도 5에서 알 수 있듯이, X선 회절 분석기에 의한 상 분석결과 TiO2의 아나타제와 루타일의 결정성이 보임을 알 수 있다.
도 6은 제조된 이산화티타늄-그래핀 복합체 분말의 X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 분석결과를 도시한 것으로, 그래핀 산화물의 함량이 낮아질수록 탄소 성분은 감소하였으며 티타늄와 산소 성분은 증가함을 알 수 있다.
도 7은 제조된 이산화티타늄-그래핀 복합체 분말과 글루코스 산화효소(Glucose Oxidase, Sigma aldrich, Aspergillus niger, 200 units/mg)가 구비된 작업 전극을 갖는 글루코스 바이오센서의 전위-전류 측정 결과를 도시한 것이다. 상세하게, 산화효소(Glucose Oxidase) 10 mg/ml에 제조된 복합체 분말 10 mg을 혼합하여 용액을 제조한 뒤 혼합용액을 GCE(Glassy Carbon Electrode)에 5 μl를 떨어뜨린 후 건조시켜 작업전극을 제조하였으며, 반응용액은 D-(+)-glucose(Sigma aldrich) 2 mM을 사용하였다. 상대전극 및 기준전극은 Pt 포일(Platinum foil) 및 Ag/AgCl 전극을 각각 사용하였고, 글루코스 바이오센서 특성평가를 위해 potentiostat(Bio-logics, Model VSP)을 이용하였다. 측정범위는 -1.0 ~ 1.0 V, 측정속도는 50 mV/sec으로 고정하였다.
도 7에서 이산화티타늄-그래핀(graphene-TiO2)는 그래핀 산화물이 0.01중량%인 분산액을 이용하여 제조된 복합체 분말과 산화효소가 작업전극에 구비된 센서의 측정결과를 의미하며, graphene 또는 TiO2는 비교예로, 복합체 분말 대신 순수 그래핀 또는 이산화티타늄과 산화효소의 혼합물이 작업전극에 구비된 센서의 측정결과를 의미한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 순환전압전류법을 이용하여 글루코스 바이오센서 특성을 평가한 결과, 그래핀, 이산화티타늄, 그래핀-이산화티타늄 복합체의 전류 흐름도를 비교해 보면 그래핀-이산화티타늄 복합체가 구비된 센서의 경우, 가장 강한 전류흐름도를 나타냄을 알 수 있으며, 또한 -0.5 V, -0.6 V에서 산화, 환원 반응이 강하게 나타나는 것을 볼 수 있다.
도 8은 분산액에 함유된 그래핀 산화물의 함량을 달리하여 제조된 복합체의 그래핀 산화물 함량별 글루코스 바이오센서의 특성을 측정한 결과이다. 도 8에서 GR wt%는 분산액에 함유된 그래핀 산화물의 함량을 의미하며, TiO2 wt%는 분산액에 함유된 이산화티타늄의 함량을 의미한다. TiO2 0.1 wt%는 비교예로, 이산화티타늄-그래핀 복합체를 함유하지 않고 이산화티타늄만이 분산된 분산액을 이용하여 도 4의 복합체와 유사하게 제조된 이산화티타늄 분말이 작업전극에 구비된 경우를 의미한다.
도 8과 같이, 분산액 내 그래핀 산화물의 함량이 낮아질수록 전류흐름은 더 크게 나타남을 알 수 있으며, 이것은 그래핀이 다공성 이산화티타늄 응집체 표면을 완전히 감싸는 것보다 부분적으로 감싸는 복합체가 보다 더 원활한 전류흐름 가짐을 알 수 있으며, 작업 전극 표면에 이산화티타늄과 그래핀이 같이 노출되어 있을 때 보다 더 원활한 전류흐름 가져 감응도가 증대됨을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 그래핀 산화물과 이산화티타늄을 함유하는 분산액을 액적 분무하고 분무된 액적을 건조하여 얻어진 그래핀 산화물-이산화티타늄의 전구체 분말을 열처리하여 제조된 다공성 구조의 이산화티타늄-그래핀 복합체를 포함하는 글루코스 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소와 상기 복합체가 고정된 전극이 구비된 글루코스 센서.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 분산액은 이산화티타늄 100중량부를 기준으로 5 내지 200 중량부의 상기 그래핀 산화물을 함유하는 글루코스 센서.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 분산액은 이산화티타늄 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부의 상기 그래핀 산화물을 함유하며,
    상기 복합체는 이산화티타늄 입자 및 그래핀 입자가 응집된 다공성 구조의 2차 입자인 글루코스 센서.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전구체 분말은 초음파 분무에 의한 상기 분산액의 분무 및 분무된 액적의 불활성 가스에 의한 건조로로의 이송에 의해 제조된 글루코스 센서.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 복합체는 그래핀 산화물-이산화티타늄의 전구체 분말을 불활성 기체 분위기에서 700 내지 900℃로 열처리하여 제조된 글루코스 센서.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 복합체의 비표면적은 55m2/g 내지 200m2/g 인 글루코스 센서.
KR1020110091512A 2011-09-08 2011-09-08 이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비된 글루코스 센서 KR101107506B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110091512A KR101107506B1 (ko) 2011-09-08 2011-09-08 이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비된 글루코스 센서
US13/283,018 US8562815B2 (en) 2011-09-08 2011-10-27 Glucose sensor having titanium dioxide-graphene composite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110091512A KR101107506B1 (ko) 2011-09-08 2011-09-08 이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비된 글루코스 센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101107506B1 true KR101107506B1 (ko) 2012-01-31

Family

ID=45614513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110091512A KR101107506B1 (ko) 2011-09-08 2011-09-08 이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비된 글루코스 센서

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8562815B2 (ko)
KR (1) KR101107506B1 (ko)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130132069A (ko) * 2012-05-25 2013-12-04 엘지전자 주식회사 산화 그래핀 분말의 제조 방법과 제조 장치 및 그 산화 그래핀 분말
KR101446327B1 (ko) 2012-04-06 2014-10-07 한국과학기술원 향상된 광활성을 갖는 하이브리드 광촉매 나노입자 및 그 제조방법
KR101570504B1 (ko) 2014-03-14 2015-11-19 한국과학기술원 염료 자가 흡착형 광촉매 필름 및 그의 제조방법
KR101795727B1 (ko) * 2015-11-30 2017-11-09 한국과학기술연구원 아나타제 티타니아-환원된 그래핀 옥사이드 복합체 및 이의 제조 방법
KR20180092601A (ko) 2017-02-10 2018-08-20 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센서 및 그 제조방법
KR20190009973A (ko) 2017-07-20 2019-01-30 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센서
KR20200062944A (ko) 2018-11-27 2020-06-04 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센서
KR20200077120A (ko) 2018-12-20 2020-06-30 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센서
KR20200084678A (ko) 2019-01-03 2020-07-13 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센싱 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 글루코스 센서
KR20200093871A (ko) 2019-01-29 2020-08-06 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서
KR20200115285A (ko) 2019-03-29 2020-10-07 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR20200120286A (ko) 2019-04-12 2020-10-21 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR20210020578A (ko) 2019-08-16 2021-02-24 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR20210047496A (ko) 2019-10-22 2021-04-30 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서 및 이를 이용한 농도 측정 방법
KR20210069587A (ko) 2019-12-03 2021-06-11 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR20230041878A (ko) 2021-09-17 2023-03-27 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR20230090625A (ko) 2021-12-15 2023-06-22 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2516932B (en) 2013-08-07 2018-12-26 Nokia Technologies Oy An apparatus and associated methods for water detection
US20180368743A1 (en) 2014-06-12 2018-12-27 The Trustees Of Columbia University In The City Of New New York Graphene-based nanosensor for identifying target analytes
CN107843625A (zh) * 2017-10-18 2018-03-27 肇庆市华师大光电产业研究院 一种pRGO‑ANSA/金属纳米粒复合电极材料、复合电极及其制备方法和应用
CN109682872B (zh) * 2019-01-24 2023-06-23 青岛农业大学 一种激光诱导二氧化钛/三维多孔石墨烯复合光电极的制备及其光致电化学农残传感研究
CN114512681B (zh) * 2022-01-29 2024-02-20 辽宁大学 一种用于生物燃料电池的电极材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100276518B1 (ko) 1998-07-16 2001-09-22 염윤희 글루코스 센서 및 그의 제조방법
WO2003106702A1 (ja) 2002-06-17 2003-12-24 アークレイ株式会社 グルコース脱水素酵素を用いたグルコース濃度測定方法およびグルコースセンサ
US8008037B2 (en) 2008-03-27 2011-08-30 Roche Diagnostics Operations, Inc. Matrix composition with alkylphenazine quaternary salt and a nitrosoaniline

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANG FAN et al. 'TiO2-graphene nanocomposite for electrochemical sensing of adenine and guanine', Electrochimica Acta, Vol. 56, pp. 4685-4690, 2011.04.30.*

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101446327B1 (ko) 2012-04-06 2014-10-07 한국과학기술원 향상된 광활성을 갖는 하이브리드 광촉매 나노입자 및 그 제조방법
KR101580163B1 (ko) 2012-05-25 2015-12-24 엘지전자 주식회사 산화 그래핀 분말의 제조 방법과 제조 장치
KR20130132069A (ko) * 2012-05-25 2013-12-04 엘지전자 주식회사 산화 그래핀 분말의 제조 방법과 제조 장치 및 그 산화 그래핀 분말
KR101570504B1 (ko) 2014-03-14 2015-11-19 한국과학기술원 염료 자가 흡착형 광촉매 필름 및 그의 제조방법
KR101795727B1 (ko) * 2015-11-30 2017-11-09 한국과학기술연구원 아나타제 티타니아-환원된 그래핀 옥사이드 복합체 및 이의 제조 방법
KR20180092601A (ko) 2017-02-10 2018-08-20 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센서 및 그 제조방법
KR102336969B1 (ko) * 2017-07-20 2021-12-08 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센서
KR20190009973A (ko) 2017-07-20 2019-01-30 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센서
KR20200062944A (ko) 2018-11-27 2020-06-04 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센서
KR20200077120A (ko) 2018-12-20 2020-06-30 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센서
KR20200084678A (ko) 2019-01-03 2020-07-13 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센싱 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 글루코스 센서
KR20200093871A (ko) 2019-01-29 2020-08-06 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서
KR20200115285A (ko) 2019-03-29 2020-10-07 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR20200120286A (ko) 2019-04-12 2020-10-21 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR20210020578A (ko) 2019-08-16 2021-02-24 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR20210047496A (ko) 2019-10-22 2021-04-30 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서 및 이를 이용한 농도 측정 방법
KR20210069587A (ko) 2019-12-03 2021-06-11 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR20230041878A (ko) 2021-09-17 2023-03-27 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR20230090625A (ko) 2021-12-15 2023-06-22 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서

Also Published As

Publication number Publication date
US20130062201A1 (en) 2013-03-14
US8562815B2 (en) 2013-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101107506B1 (ko) 이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비된 글루코스 센서
Liu et al. A TiO2 nanosheet-g-C3N4 composite photoelectrochemical enzyme biosensor excitable by visible irradiation
Bharathi Sol–gel-derived nanocrystalline gold–silicate composite biosensor
Ensafi et al. A novel enzyme-free amperometric sensor for hydrogen peroxide based on Nafion/exfoliated graphene oxide–Co3O4 nanocomposite
Ansari et al. Hydrogen peroxide sensor based on horseradish peroxidase immobilized nanostructured cerium oxide film
Maaoui et al. Copper oxide supported on three-dimensional ammonia-doped porous reduced graphene oxide prepared through electrophoretic deposition for non-enzymatic glucose sensing
Zhang et al. A new preparation of Au nanoplates and their application for glucose sensing
Cui et al. Direct electrochemistry and electrocatalysis of glucose oxidase on three-dimensional interpenetrating, porous graphene modified electrode
Salimi et al. Electrochemical properties and electrocatalytic activity of FAD immobilized onto cobalt oxide nanoparticles: application to nitrite detection
CN108982631B (zh) 一种石墨烯单原子金复合材料及其制备方法和应用
Dung et al. An amperometric glucose biosensor based on a GOx-entrapped TiO2–SWCNT composite
Lüsi et al. Oxygen reduction reaction on carbon-supported palladium nanocubes in alkaline media
Alexeyeva et al. Electroreduction of oxygen on gold nanoparticle/PDDA-MWCNT nanocomposites in acid solution
Cui et al. Integration of a highly ordered gold nanowires array with glucose oxidase for ultra-sensitive glucose detection
Kuralay et al. Biosensing applications of titanium dioxide coated graphene modified disposable electrodes
Niu et al. Electrochemical performance of myoglobin based on TiO 2-doped carbon nanofiber decorated electrode and its applications in biosensing
Chawla et al. Facile one pot synthesis of CuO nanostructures and their effect on nonenzymatic glucose biosensing
Jang et al. Synthesis of 3D silver-graphene-titanium dioxide composite via aerosol spray pyrolysis for sensitive glucose biosensor
Kumar et al. Novel synthesis of a Cu 2 O–graphene nanoplatelet composite through a two-step electrodeposition method for selective detection of hydrogen peroxide
Arora et al. Effect of processing parameters for electrocatalytic properties of SnO 2 thin film matrix for uric acid biosensor
Le et al. Gold particles growth on carbon felt for efficient micropower generation in a hybrid biofuel cell
Juang et al. Octahedral Cu2O nanoparticles decorated by silver catalyst for high sensitivity nonenzymatic H2O2 detection
Hayden et al. Electrode coatings from sprayed titanium dioxide nanoparticles–behaviour in NaOH solutions
Song et al. Nitrogen and fluoride co-doped graphdiyne with metal-organic framework (MOF)-derived NiCo2O4–Co3O4 nanocages as sensing layers for ultra-sensitive pesticide detection
KR101505594B1 (ko) 귀금속-그래핀 나노복합체가 구비된 글루코스 센서

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141226

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151230

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181226

Year of fee payment: 8