KR101494542B1 - Gloucose sensor - Google Patents

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KR101494542B1
KR101494542B1 KR20130108688A KR20130108688A KR101494542B1 KR 101494542 B1 KR101494542 B1 KR 101494542B1 KR 20130108688 A KR20130108688 A KR 20130108688A KR 20130108688 A KR20130108688 A KR 20130108688A KR 101494542 B1 KR101494542 B1 KR 101494542B1
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glucose
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glucose sensor
sensor
alkyl group
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KR20130108688A
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박수영
칸마슈크
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경북대학교 산학협력단
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    • 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)

Abstract

The present invention relates to a glucose sensor and, more specifically, to a glucose sensor having excellent sensitivity capable of detecting glucose even in a sample having a low concentration of 0.02 mM of glucose, and detecting glucose from the sample without a special device. The glucose sensor comprises: a liquid crystal copolymer; and glucose oxidase.

Description

글루코스 센서{Gloucose sensor}Glucose sensor

본 발명은 글루코스 센서로서, 보다 상세하게는 0.02 mM의 낮은 농도의 글루코스를 포함하는 시료에서도 글루코스를 검출할 수 있는 감도가 뛰어날 뿐만 아니라, 특별한 장치 없이도 시료에서 글루코스를 검출할 수 있는 글루코스 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a glucose sensor, more particularly, to a glucose sensor capable of detecting glucose in a sample even without a specific device as well as being excellent in sensitivity to detect glucose even in a sample containing glucose having a low concentration of 0.02 mM will be.

우리 인간은 많은 감각기관이 있어서 오감은 물론 통증, 온도감지 등 외부에서 오는 여러 가지 자극을 감지한다. 이러한 기능을 생명체에서는 감각기관이라 하며 기계나 기구는 센서라고 한다. 결국 바이오센서는 측정 대상물로부터 정보를 얻을 때, 생물학적 요소를 이용하거나 생물학적 체계를 모방하여 색, 형광, 전기적 신호 등과 같이 인식 가능한 신호로 변환시켜주는 시스템이라고 할 수 있다. 측정 대상물질, 센서에 고정된 생물학적 요소, 신호변환기 등으로 여러 형태로 구성될 수 있으며, 상기 신호변환기의 신호변환 방법으로 전기화학, 열, 광학, 역학적 방법 등 다양한 물리, 화학적 기법이 사용되고 있다.We humans have many sensory organs and sense various sensations from the outside such as pain, temperature sensation as well as the five senses. These functions are called sensory organs in living organisms, and machines or instruments are called sensors. Ultimately, a biosensor is a system that uses biological elements or imitates a biological system to convert it into recognizable signals such as color, fluorescence, and electrical signals when obtaining information from a measurement object. A biological element fixed to a sensor, a signal converter, and the like. Various physical and chemical techniques such as electrochemical, thermal, optical, and mechanical methods are used as the signal conversion method of the signal converter.

최초의 바이오센서는 1962년 클락이 포도당 측정을 위해 투석막을 이용하여 제작한 글루코스 센서로 알려져 있으며, 초창기에는 효소를 신호변환 소자에 고정하여 제작한 것이 대부분이었으나, 최근에는 분자생물학의 급속한 발달과 더불어 단일클론 항체나 항체-효소 결합체 등을 사용하여 제작한 센서들이 개발되어 사용되고 있다. 또한 대량의 유전정보를 초고속으로 처리하기 위한 DNA칩, 단백질칩과 같은 칩 센서에 대한 개발 연구들이 활기를 띠고 있으며 분자생물학기술, 나노기술 및 정보통신기술들이 융합된 첨단 센서들의 개발에 많은 노력이 집중되고 있다. The first biosensor was known as a glucose sensor made by Clark in 1962 using a dialysis membrane for measuring glucose. In the early days, most of the biosensors were made by fixing an enzyme to a signal conversion device. Recently, however, Sensors made using monoclonal antibodies or antibody-enzyme conjugates have been developed and used. In addition, development studies on chip sensors such as DNA chip and protein chip for processing a large amount of genetic information at high speed are vigorous, and efforts have been made to develop advanced sensors in which molecular biology technology, nanotechnology and information communication technology are combined It is concentrated.

이러한 바이오센서는 목적하는 물질의 존재 유무 또는 농도에 따른 물리적 또는 화학적인 반응을 전기적, 광학적 등의 방법으로 정량 또는 정성하는 것을 목적으로 한다. 바이오센서는 임상진단/의료용도가 전체 바이오센서 시장의 90 %정도를 차지하고 있고 이외에도 환경호르몬, 폐수의 BOD, 중금속, 농약과 같은 환경관련 물질의 검출 용도, 식품에 포함된 잔류농약, 항생제, 병원균, 중금속과 같은 유해한 물질의 검출에 사용되는 식품 안전성 검사용도, 사린, 탄저균과 같은 살상용 생화학 무기를 감지할 수 있는 군사적 용도, 발효공정에서 미생물의 성장조건을 제어하거나 화학/석유화학, 제약, 식품공정 등에서 발생하는 특정화학물질에 대한 모니터링 등 산업적 용도 및 생체물질 간의 결합에 대한 속도론적 분석과 같은 연구용 등 다양한 분야에 활용되고 있다.Such a biosensor is intended to quantify or qualify a physical or chemical reaction depending on the presence or concentration of a target substance by an electrical or optical method. The biosensor is used for the detection of environmental related substances such as environmental hormones, BOD of waste water, heavy metals, pesticides, residual pesticides contained in foods, antibiotics, pathogens , Food safety tests used for the detection of harmful substances such as heavy metals, military uses to detect biochemical weapons such as sarin and anthrax, control of microbial growth conditions in fermentation processes, chemical / petrochemical, pharmaceutical, Monitoring of specific chemical substances occurring in food processing, etc., and researches such as kinetics analysis of binding between biomaterials.

하지만 현재까지 적용하고 있는 바이오센서 기술은 검출하고자 하는 바이오 물질 인식을 위해서 다량의 샘플이 요구된다. 또한, 샘플을 분석하기 위하여 분석물 투입단계, 신호 발생 단계, 신호 증폭 단계, 복잡한 분석 결과 해석 단계 등 매우 복잡한 과정을 거쳐야만 하는 번거로움이 있고, 실생활에 적용하기에 매우 고가의 비용이 소요된다.However, the biosensor technology applied so far requires a large amount of samples to recognize the biomaterial to be detected. In addition, in order to analyze a sample, there is a complicated process such as an input step of an analyte, a signal generating step, a signal amplifying step, and a complicated analysis result interpretation step, and it takes a very complicated process.

이에 따라 최근에는 복잡한 단계가 필요 없는 간단하고 저렴한 극미량 인식 바이오센서의 연구가 활발하며 그 중에서도 액정을 사용한 바이오센서의 연구가 태동되고 있다. 액정으로 화학 물질이나 바이오 물질을 검출하는 것은 액정의 높은 검출감도, 저비용, 작은 크기, 그리고 쉽게 판독할 수 있는 장점들 때문에 많은 주목을 받고 있다. Recently, simple and inexpensive biosensors with very small amounts of recognition have been actively studied, which do not require complicated steps, and biosensors using liquid crystals are being studied. Detecting chemicals or biomaterials with liquid crystals has attracted much attention due to their high detection sensitivity, low cost, small size, and easy-to-read advantages.

이러한 액정의 장점을 바이오센서에 적용하고자 액정/물의 계면에서 바이오 물질의 흡착을 이용하여 바이오센서에 적용하는 시도가 있었으나 액정/물과의 계면을 이용한 바이오센서는 검출하고자 하는 바이오 물질과 반응성이 낮아 피검출 바이오 물질을 인식하기 어렵고 이에 따라 액정에 인식여부가 전달되지 않는 문제점이 있다. In order to apply the advantage of liquid crystal to a biosensor, an attempt has been made to apply the biosensor to a biosensor by using adsorption of a biosensor at a liquid crystal / water interface. However, a biosensor using a liquid crystal / water interface has a low reactivity with a biosensor There is a problem that it is difficult to recognize the biomolecule to be detected and thus the recognition is not transmitted to the liquid crystal.

이에 따라 다양한 자극에 민첩하게 반응하기 위해서는 액정/물과의 계면을 기능화(functionalization) 할 필요가 있고 종래에는 이를 위해 액정/물의 계면을 유화제(surfactant)를 사용하여 액정의 배향을 조절하였다. 그러나 유화제는 바이오 물질 (DNA, RNA, 단백질 등)과 결합을 하지 않고 액정과의 결합력도 크지 않을 뿐만 아니라 여러 자극에 기능화 하기 힘들기 때문에 액정/물의 계면을 기능화 하는데 적합하지 않다는 문제점이 있다. Accordingly, it is necessary to functionalize the interface with the liquid crystal / water in order to react rapidly to various stimuli. Conventionally, the liquid crystal / water interface is controlled by using an surfactant to orient the liquid crystal. However, emulsifiers do not bond with biomaterials (DNA, RNA, proteins, etc.) and have a problem in that they are not suitable for functionalizing the liquid crystal / water interface because they are not only capable of binding to liquid crystals,

또한, 당뇨병은 인슐린의 생성 혹은 이용 과정의 이상으로 혈당이 증가하고 그에 따른 다양한 급성, 만성 합병증을 동반하는 심각한 질환이다. 미국의 경우, 20 세 이상 인구의 9.6% (2000만 명 이상)가 당뇨를 가지고 있고, 발병 위험이 높은 당뇨 전단계(pre-diabetes) 환자가 5000만 명 이상으로 추정 된다(2005년 미국 national diabetes fact sheet). 2002년 직접, 간접적인 의료비용으로 1320억 달러가 당뇨와 관련되어 지출되었다.In addition, diabetes mellitus is a serious disease accompanied by various acute and chronic complications resulting from an increase in blood glucose due to abnormality in the production or utilization of insulin. In the United States, 9.6% (over 20 million people) of people aged 20 or older have diabetes and more than 50 million people with pre-diabetes who are at high risk of developing the disease (2005 national diabetes fact sheet). In 2002, $ 132 billion was spent on direct and indirect medical expenses related to diabetes.

우리나라의 경우, 2005년 질병관리본부에서 시행한 국민건강영양조사에 따르면 30세 이상 남자의 9.0%, 여자의 7.2% 가 당뇨병 환자로 나타났다. 대한 당뇨병학회가 발간한 2007년 한국인 당뇨병 연구보고서'에 따르면, 당뇨의 유병률은 약 8%이고 매년 10%의 새로운 환자가 발생하고 있으며 당뇨 관련 의료비가 건강보험 비용의 약 20%(약 3조원)를 차지한다. 현재 400 ~ 500만 명으로 추산되는 당뇨 환자 수의 최근의 빠른 증가 속도를 고려할 때 10 ~ 20년 후 1000만 명에 이를 수 있다.According to the National Health and Nutrition Examination Survey conducted by Korea Centers for Disease Control and Prevention in 2005, 9.0% of males over 30 years old and 7.2% of females were diabetic. According to the 2007 Korean Diabetes Research Report published by the Korean Diabetes Association, the prevalence of diabetes is about 8%, new patients are getting 10% every year, and diabetes related medical expenses account for about 20% (about 3 trillion won) Respectively. Considering the recent rapid increase in the number of diabetic patients currently estimated at 4 million to 5 million, it could reach 10 million in 10 to 20 years.

이와 같이, 세계적으로 문제가 되고 있는 당뇨병은 노령인구의 증가 및 생활환경적인 요인 등으로 그 유병율이 더욱 증가할 것으로 예측되어 있기 때문에, 그에 따른 사회적,경제적 문제가 심각하게 대두되고 있다. 환자들의 증가로 혈당치의 추적관찰에 주로 사용되는 자가혈당 측정기의 수요가 증가하고,사용 빈도도 점차 증가하고 있는 실정이다. 국내에는 이미 여러 종류의 자가혈당 측정기가 소개되어 있고,연구 개발도 활발하게 이루어지고 있다. As such, the prevalence of diabetes mellitus, which is a problem in the world, is expected to increase further due to the increase in the elderly population and the living environment factors, and the social and economic problems are seriously arising. As the number of patients increases, the demand for self - monitoring blood glucose meter, which is mainly used for monitoring blood glucose level, is increasing and the frequency of use is gradually increasing. Several kinds of self-monitoring blood glucose meters have already been introduced in Korea, and research and development have been actively carried out.

하지만, 종래 자가혈당 측정기들의 측정 한계는 0.05 mM로, 0.05 mM 이하의 낮은 농도의 글루코스는 측정하지 못하는 문제점이 있어서, 높은 감도 및 적은 양의 글루코스도 검출할 수 있는 자가혈당 측정기의 연구 개발이 필요한 실정이다.However, since the measurement limit of the conventional self-glucose meters is 0.05 mM, glucose having a low concentration of 0.05 mM or less can not be measured. Therefore, it is necessary to research and develop a self-glucose meter capable of detecting glucose with high sensitivity and small amount It is true.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 글루코스 센서는 글루코스에 민감하게 반응하여 이에 대한 반응을 즉각적으로 인식할 수 있고, 간단하게 초기화할 수 있는 액정/물의 계면이 기능화된 글루코스 센서를 제공하는 것이다. 나아가, 미량의 글루코스도 검출할 수 있는 바이오센서를 제공하는 것이다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a glucose sensor capable of promptly recognizing a response to glucose in response to glucose, Glucose sensor. Further, it is intended to provide a biosensor capable of detecting a trace amount of glucose.

이에 본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체; 및 포도당 산화효소(glucose oxidase)를 포함하는 글루코스 센서:Accordingly, the present invention relates to a liquid crystal copolymer represented by the following formula (1): And a glucose sensor comprising glucose oxidase:

Figure 112013082836106-pat00001
Figure 112013082836106-pat00001

단, 상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000의 정수이고, m은 1 ~ 2000의 정수이며, P는 1 ~ 50인 정수이고, R1 은 -COOR5, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph이고, R5 는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기이고, R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이고, R3

Figure 112013082836106-pat00002
또는
Figure 112013082836106-pat00003
이고, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기이고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 이고, R6 은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이다.However, n is an integer from 1 to 2000 in the general formula 1, m is an integer of from 1 to 2000, and P is an integer of 1-50, R 1 is -COOR 5, -C (CH 3) 2 Ph , or - is CH (CH 3) Ph, R 5 is a hydrogen atom, a straight-chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or 3 to 6 grinding alkyl group, R 2 is an aromatic hydrocarbon having 6 to 10, R 3 is
Figure 112013082836106-pat00002
or
Figure 112013082836106-pat00003
R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 is -CN or -R 6 -CN, R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, An aromatic cyclic alkyl group or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 액정공중합체는 블록공중합체일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal copolymer may be a block copolymer.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 액정공중합체와 포도당 산화효소는 공유결합될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal copolymer and the glucose oxidase can be covalently bonded.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 글루코스 센서는 소수성 물질층을 포함하는 기재부; 상기 기재부의 상부에 액정단량체를 포함하는 액정부; 및 상기 액정부 상부에 상기 액정공중합체 및 포도당 산화효소를 포함하는 센서부; 를 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the glucose sensor includes a substrate including a hydrophobic material layer; A liquid portion including a liquid crystal monomer on an upper portion of the substrate portion; And a sensor unit including the liquid crystal copolymer and the glucose oxidase on the liquid unit; . ≪ / RTI >

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 소수성 물질층은 옥타에실디메틸(3-트리메톡시실리프로필)암모늄클로라이드(octadecyldimethyl(3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, DMOAP) 및 옥타데실트리크로로실란(octadecyltrichlorosilanem, OTS)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the hydrophobic material layer is made of octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride (DMOAP) and octadecyltrichlorosilane and octadecyltrichlorosilane (OTS).

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 액정단량체는 사이클로헥산-플로리나이트 바이페닐과 플루리나이트 터페닐의 혼합액(cyclohexane-fluorinated biphenyls 와 fluorinated terphenyls의 혼합액; TL205), 4-옥실-4'-시아노바이페닐(4-n-octyl-4'-cyano-biphenyl, 8CB), 및 4-시아노-4'-펜틸바이페닐(4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 5CB)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal monomer is a mixture of cyclohexane-fluorinated biphenyl and fluorinated terphenyls (TL 2 0 5 ), 4- 4-cyano-4'-cyano-biphenyl (8CB) and 4-cyano-4'-pentylbiphenyl (5CB) And the like.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 글루코스 센서는 글루코스를 포함하는 수용액을 포함하는 본체부; 상기 수용액의 유입을 위한 유입부; 및 상기 수용액의 배출을 위한 배출부;를 더 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the glucose sensor comprises: a body portion including an aqueous solution containing glucose; An inlet for introducing the aqueous solution; And a discharge unit for discharging the aqueous solution.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 센서부에 글루코스가 결합 시, 액정부의 액정단량체의 배향변화에 따른 복굴절 변화를 측정하여, 글루코스를 정성 분석하고, 상기 정성분석은 생리학적 조건인 pH 7보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은 이미지를 나타내고, 생리학적 조건인 pH 7보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타내는 경향을 분석하여 수행하는 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, when glucose is bound to the sensor unit, the change in birefringence according to the orientation change of the liquid crystal monomer in the liquid crystal unit is measured to qualitatively analyze glucose, and the qualitative analysis is performed under physiological conditions It can be seen that a bright image is obtained when a polarizing microscope is measured at a pH lower than pH 7, and a tendency that a dark image is displayed when a polarizing microscope is measured at a pH higher than a pH 7, which is a physiological condition.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 정성분석은 pH 2 ~ 12에서 수행될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the qualitative analysis can be performed at pH 2-12.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 글루코스 센서는 액정공중합체 100 중량부에 대하여 200 ~ 30,000 중량부의 포도당 산화효소를 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the glucose sensor may include glucose oxidase in an amount of 200 to 30,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the liquid crystal copolymer.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 액정공중합체는 단분자막 형태일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal copolymer may be in the form of a monomolecular film.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 글루코스 농도가 0.02 mM 이상으로 포함하는 시료 중에서 글루코스 검출이 가능할 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, glucose detection may be possible in a sample containing a glucose concentration of 0.02 mM or more.

이하, 본 발명의 용어를 설명한다.Hereinafter, terms of the present invention will be described.

본 발명의 "H-P배향"은 글루코스 센서의 액정이 수직배향(Homeotropic)에서 수평배향(Planer)으로 배향이 변화하는 것을 의미하며, 반대로 P-H배향은 수평배향(Planer)에서 수직배향(Homeotropic)으로 배향이 변하는 것을 의미한다.The term "HP alignment" of the present invention means that the liquid crystal of the glucose sensor changes its orientation from a homeotropic state to a horizontal orientation, and conversely, the PH orientation is oriented from a horizontal orientation to a homeotropic orientation .

본 발명은 낮은 농도인 0.02 mM의 글루코스를 포함하는 시료에서 글루코스를 검출할 수 있으며, 상기 검출 여부를 특별한 장비 없이도 즉시 확인할 수 있는 효과가 있다.The present invention can detect glucose in a sample containing glucose at a low concentration of 0.02 mM, and it is possible to immediately detect the presence or absence of the detection without any special equipment.

또한, 본 발명은 글루코스를 센서가 인식한 이후에 글루코스 인식 전 상태로 즉각적이고 간단하게 초기화할 수 있어 글루코스 센서의 재사용을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can instantly and simply initialize glucose to a pre-recognition state after the sensor recognizes it, thereby facilitating the reuse of the glucose sensor.

도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 글루코스 센서의 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일구현예에 따른 글루코스 센서의 단면 개략도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일구현예에 따른 글루코스 센서의 단면도이다.
도 4는 실험예 1에서 측정한 면적당 고정된 GOx의 밀도 결과이다.
도 5는 실험예 2에서 측정한 POM 이미지이다.
도 6은 실험예 3에서 측정한 POM 이미지이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a glucose sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of a glucose sensor according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a glucose sensor according to another embodiment of the present invention.
Fig. 4 shows the density of GOx fixed per area measured in Experimental Example 1. Fig.
5 is a POM image measured in Experimental Example 2. FIG.
6 is a POM image measured in Experimental Example 3;

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

상술한 바와 같이, 종래에는 글루코스와 액정과의 결합력도 크지 않을 뿐만 아니라 여러 자극에 기능화하기 힘들기 때문에 액정/물의 계면을 기능화하는데 적합하지 않다는 문제점이 있었다. 또한, 종래 글루코스 센서의 측정 한계는 0.05 mM이었기 때문에, 0.05 mM 이하의 낮은 농도의 글루코스는 측정하지 못하는 문제점이 있었다.
As described above, conventionally, there is a problem that the bonding force between glucose and liquid crystal is not so large, and it is difficult to functionalize a plurality of stimuli, so that it is not suitable for functionalizing the liquid crystal / water interface. In addition, since the conventional glucose sensor has a measurement limit of 0.05 mM, there is a problem that glucose at a low concentration of 0.05 mM or less can not be measured.

이에 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체; 및 포도당 산화효소(glucose oxidase)를 포함하는 글루코스 센서를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다.Accordingly, the present invention relates to a liquid crystal copolymer represented by the following formula (1): And a glucose sensor including a glucose oxidase, thereby solving the above-mentioned problem.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013082836106-pat00004
Figure 112013082836106-pat00004

(단, 상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000의 정수이고, m은 1 ~ 2000의 정수이며, P는 1 ~ 50인 정수이고, R1 은 -COOR5, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph이고, R5 는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기이고, R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이고, R3

Figure 112013082836106-pat00005
또는
Figure 112013082836106-pat00006
이고, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기이고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 이고, R6 은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이다.)(Wherein n is an integer of 1 to 2000, m is an integer of 1 to 2000, P is an integer of 1 to 50, R 1 is -COOR 5 , -C (CH 3 ) 2 Ph or and -CH (CH 3) Ph, R 5 is a hydrogen atom, a straight-chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or 3 to 6 grinding alkyl group, R 2 is an aromatic hydrocarbon having 6 to 10, R 3 is
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or
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R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 is -CN or -R 6 -CN, R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, An aromatic cyclic alkyl group or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms.

이를 통해 글루코스와 액정과의 결합력을 높였으며, 여러 자극에 민감하지 않고 이로 인해 액정/물의 계면을 기능화하는데 적합한 화합물을 사용함으로써, 민감도를 증가시킨 글루코스 센서를 제공한다. 또한, 종래 글루코스 센서의 측정 한계인 0.05mM 미만, 최소 0.02mM의 낮은 농도의 글루코스도 검출할 수 있는 글루코스 센서를 제공한다. 나아가, 본 발명의 글루코스 센서는 글루코스를 센서가 인식한 이후에 글루코스 인식 전 상태로 즉각적이고 간단하게 초기화할 수 있어 글루코스 센서의 재사용을 용이하게 할 수 있다.
This provides a glucose sensor with increased sensitivity by enhancing the binding of glucose to liquid crystals and by using compounds that are not sensitive to a number of stimuli and are therefore suitable for functionalizing the liquid crystal / water interface. Also provided is a glucose sensor capable of detecting glucose at a low concentration of less than 0.05 mM and a minimum of 0.02 mM, which is the measurement limit of conventional glucose sensors. Furthermore, the glucose sensor of the present invention can instantly and simply initialize the glucose precursor state after the sensor recognizes the glucose, thereby facilitating the reuse of the glucose sensor.

도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 글루코스 센서(100)의 단면 개략도이고, 이에 대해 설명하면, 소수성 물질층을 포함하는 기재부(101); 상기 기재부의 상부에 액정단량체를 포함하는 액정부(102); 및 상기 액정부 상부에 액정공중합체 및 포도당 산화효소를 포함하는 센서부(103);를 포함할 수 있다.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a substrate 101 includes a hydrophobic material layer. A liquid portion 102 including a liquid crystal monomer on the substrate portion; And a sensor unit 103 including a liquid crystal copolymer and glucose oxidase on the liquid phase.

구체적으로 먼저 상기 기재부(101)에 대해 설명한다.Specifically, the description unit 101 will be described first.

상기 기재부는 기재(104)의 상부에 소수성 물질층(105)이 코팅되어 있을 수 있고, 상기 기재는 기재로 사용할 있는 것이면 무엇이든 가능하며, 바람직하게는 유리기판일 수 있다. The substrate may be coated with a hydrophobic material layer 105 on the upper side of the substrate 104, and the substrate may be any substrate that can be used as the substrate, preferably a glass substrate.

상기 소수성 물질층은 상기 액정부의 액정을 수직 배향시키는 역할을 하며, 통상적으로 바이오센서의 액정에 첨가할 수 있는 물질이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 옥타에실디메틸(3-트리메톡시실리프로필)암모늄클로라이드 (octadecyldimethyl(3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, DMOAP) 및 옥타데실트리크로로실란(octadecyltrichlorosilanem, OTS)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 옥타데실트리크로로실란을 포함할 수 있다.
The hydrophobic material layer serves to vertically align the liquid crystal of the liquid crystal unit and is not particularly limited as long as it can be added to the liquid crystal of the biosensor. Preferably, octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) And may include at least one member selected from the group consisting of octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride (DMOAP) and octadecyltrichlorosilanem (OTS), and more preferably octadecyltrichlorosilane .

다음, 액정부(102)에 대해 설명한다. Next, the description will be made as to the solution unit 102. Fig.

본 발명에서 액정부는 배향을 통해 글루코스 검출을 가능하게 하는 역할을 하며, 통상적으로 바이오센서의 액정에 첨가할 수 있는 물질이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 사이클로헥산-플로리나이트 바이페닐과 플루리나이트 터페닐의 혼합액(cyclohexane-fluorinated biphenyls 와 fluorinated terphenyls의 혼합액; TL205), 4-옥실-4'-시아노바이페닐(4-n-octyl-4'-cyano-biphenyl, 8CB) 및 4-시아노-4'-펜틸바이페닐(4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 5CB)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 4-시아노-4'-펜틸바이페닐을 포함할 수 있다.In the present invention, the liquid crystal part plays a role in detecting glucose through orientation and is not particularly limited as long as it can be added to the liquid crystal of a biosensor. Preferably, the liquid crystal part is a mixture of cyclohexane- a mixture of terphenyls (cyclohexane-fluorinated mixture of biphenyls and terphenyls fluorinated; TL 2 0 5), 4-cyano-4'-oxyl Novi phenyl (4-n-octyl-4' -cyano-biphenyl, 8CB) and 4- Cyano-4'-pentylbiphenyl, 5CB), and more preferably 4-cyano-4'-pentylbiphenyl (5CB) .

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 액정부는 상기 액정단량체들이 쌓여서 형성되어 있을 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the liquid crystal portion may be formed by accumulating the liquid crystal monomers.

다음 센서부(103)에 대해 설명한다.Next, the sensor unit 103 will be described.

본 발명의 센서부는 글루코스와 결합하여 글루코스의 존재 여부를 인식할 수 있는 역할을 하며, 하기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체; 및 포도당 산화효소(glucose oxidase)를 포함할 수 있다.The sensor unit of the present invention plays a role of recognizing the presence or absence of glucose by binding with glucose, and includes a liquid crystal copolymer represented by the following formula (1); And glucose oxidase.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013082836106-pat00007
Figure 112013082836106-pat00007

상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000 의 정수일 수 있고, 바람직하게는 100 ~ 1000의 정수일 수 있고, 더욱 바람직하게는 200 ~ 500의 정수일 수 있다. 또한, m은 1 ~ 2000 정수일 수 있으며, 바람직하게는 10 ~ 300의 정수일 수 있고, 더욱 바람직하게는 15 ~ 100의 정수일 수 있다. 나아가, P는 1 ~ 50인 정수일 수 있고, 바람직하게는 5 ~ 20인 정수일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 ~ 12의 정수일 수 있다. 더불어, R1 은 -COOR5, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph일 수 있고, 바람직하게는 -COOR5일 수 있고, R5 는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기일 수 있고, 바람직하게는 수소원자일 수 있다. 또한, R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소일 수 있으며, R3

Figure 112013082836106-pat00008
또는
Figure 112013082836106-pat00009
일 수 있고, 바람직하게는
Figure 112013082836106-pat00010
일 수 있다. 나아가, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기일 수 있고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 일 수 있고, 바람직하게는 -CN일 수 있다. 더불어, R6 은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 6 ~ 10인 ?항족 탄화수소일 수 있다.In Formula 1, n may be an integer of 1 to 2000, preferably an integer of 100 to 1000, and more preferably an integer of 200 to 500. In addition, m may be an integer of 1 to 2000, preferably an integer of 10 to 300, and more preferably an integer of 15 to 100. Furthermore, P may be an integer of 1 to 50, preferably an integer of 5 to 20, and more preferably an integer of 10 to 12. In addition, R 1 may be -COOR 5 , -C (CH 3 ) 2 Ph or -CH (CH 3 ) Ph, preferably -COOR 5 , and R 5 is a hydrogen atom, A linear alkyl group or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, preferably a hydrogen atom. R < 2 > may be an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, and R < 3 >
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or
Figure 112013082836106-pat00009
, And preferably
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Lt; / RTI > Furthermore, A may be an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 4 may be -CN or -R 6 -CN, preferably -CN. In addition, R 6 may be a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 5 to 6 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, It may be an aliphatic hydrocarbon.

상기 센서부는 액정공중합체 및 포도당 산화효소를 포함하는 것이라면 그 함량을 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 액정공중합체 100 중량부에 대하여 200 ~ 30,000 중량부의 포도당 산화효소를 포함할 수 있다.The content of the sensor part is not particularly limited as long as it includes a liquid crystal copolymer and a glucose oxidase, but preferably 200 to 30,000 parts by weight of glucose oxidase may be contained in 100 parts by weight of the liquid crystal copolymer.

만약, 액정공중합체 100 중량부에 대하여 200 중량부 미만의 포도당 산화효소를 포함할 경우, 포도당 산화효소의 양이 너무 적어 글루코스와 포도당 산화효소의 반응이 느려 센서부의 반응이 느려지는 문제가 발생할 수 있으며, 만약, 액정공중합체 100 중량부에 대하여 30,000 중량부를 초과하는 포도당 산화효소를 포함할 경우, 초과 포함된 포도당 산화효소가 글루코스와의 반응에 사용되지 않아 소재가 낭비되는 문제가 발생할 수 있다.
If the amount of the glucose oxidase is less than 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the liquid crystal copolymer, the amount of the glucose oxidase may be too low to cause a slow reaction between the glucose and the glucose oxidase, If the glucose oxidase is contained in an amount of more than 30,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the liquid crystal copolymer, the excess glucose oxidase may not be used for the reaction with glucose, resulting in waste of material.

상기 액정 공중합체는 액정부에 결합되어 있을 수 있는 형태라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 액정 공중합체가 액정부에 흡착되어 있는 형태 및/또는 액정 공중합체가 막을 형성하여 액정부 상부에 결합되어 있는 형태일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 액정 공중합체가 막을 형성하여 액정부 상부에 결합되어 있는 형태일 수 있다.
The liquid crystal copolymer is not particularly limited as long as it is in a form capable of being bonded to the liquid portion, but preferably the liquid crystal copolymer is adsorbed on the liquid portion and / or the liquid crystal copolymer forms a film and is bonded onto the liquid portion And more preferably the liquid crystal copolymer may be in the form of forming a film and being bonded onto the liquid portion.

본 발명의 일구현예에서는 액정 공중합체를 막으로 형성하여 액정부 상부에 결합하였다.In one embodiment of the present invention, the liquid crystal copolymer is formed as a film and bonded to the liquid portion.

상술한 바와 같이, 액정 공중합체 막을 제조하여 사용할 경우, 통상적인 고분자 막의 두께라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 단분자막일 수 있다.As described above, when a liquid crystal copolymer film is prepared and used, the thickness is not particularly limited as long as it is a typical thickness of the polymer film, but it may preferably be a monomolecular film.

만약, 상기 액정 공중합체 막이 단분자막이 아닐 경우, 액정 공중합체의 일부가 액정부와 결합을 형성하기 힘든 문제가 발생할 수 있다.
If the liquid crystal copolymer film is not a monomolecular film, a problem may arise that a part of the liquid crystal copolymer hardly bonds with the liquid crystal.

상기 액정공중합체는 액정부와 친화성이 있는 부분;과 글루코스와 친화성이 있는 부분;을 포함한다. 상기 액정부와 친화성이 있는 부분은 "-COO(CH2)PR3"의 기능기이고, 상기 글루코스와 친화성이 있는 부분은 "-COOH"의 기능기이다. The liquid crystal copolymer includes a portion having affinity with the liquid portion and a portion having affinity with glucose. The portion having affinity with the liquid portion is a functional group of "-COO (CH 2 ) PR 3 ", and the portion having affinity with the glucose is a functional group of "-COOH".

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 액정공중합체의 "-COO(CH2)PR3"의 기능기 및 "-COOH"의 기능기의 일부는 액정부에 포함될 수 있으며, 상기 액정부에 포함되지 않는 "-COOH"의 기능기 일부는 포도당 산화효소와 결합할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the functional group of "-COO (CH 2 ) PR 3 " and the functional group of "-COOH" of the liquid crystal copolymer may be included in the liquid component and may be included in the liquid component Some of the functional groups of "-COOH" that are not capable of binding to glucose oxidase.

본 발명의 다른 일구현예에 따르면, 상기 액정공중합체와 포도당 산화효소는 공유결합을 형성할 수 있다. 상기 공유결합은 "-COOH"의 기능기 일부와 포도당 산화효소가 결합하여 형성된 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the liquid crystal copolymer and the glucose oxidase can form a covalent bond. The covalent bond may be formed by bonding a part of the functional group of -COOH with glucose oxidase.

상기 액정공중합체와 포도당 산화효소의 공유결합으로 인해, 본 발명의 글루코스 센서는 최소 0.02 mM의 글루코스를 포함하는 수용액 중에서도 글루코스를 검출할 수 있는 뛰어난 민감도를 보였다. 이는 종래 바이오센서들의 0.05 mM의 검출 한계보다 월등히 낮은 농도이다.
Due to the covalent bonding between the liquid crystal copolymer and glucose oxidase, the glucose sensor of the present invention showed excellent sensitivity to detect glucose even in an aqueous solution containing at least 0.02 mM of glucose. This is much lower than the detection limit of 0.05 mM of conventional biosensors.

상기 포도당 산화효소는 포도당(β-D-glucose)을 산소로 산화시켜 글루콘산(D-gluconic acid)을 생성하는 효소로서, 통상적으로 판매 및/또는 합성할 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 페니킬리움 노타툼(Penicillium notatum ) 등의 곰팡이나 벌꿀에서 발견된 것을 포함할 수 있다.
The glucose oxidase is an enzyme that generates glucose (D-gluconic acid) by oxidizing glucose (? -D-glucose) with oxygen and is not particularly limited as long as it can be usually sold and / or synthesized, Lt; RTI ID = 0.0 > Penicillium & notatum , and the like found in fungi or honey.

본 발명의 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 액정공중합체는 블록 공중합체일 수 있으며, 만약, 상기 액정공중합체가 블록 공중합체이면 액정과 물 계면에서 층(layer)을 만들 수 있는 장점이 있다.
According to another embodiment of the present invention, the liquid crystal copolymer may be a block copolymer, and if the liquid crystal copolymer is a block copolymer, a layer may be formed at the interface between the liquid crystal and the water .

본 발명의 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 센서부(103)에 글루코스 결합 시, 액정부(102)의 액정단량체의 배향변화에 따른 복굴절 변화를 측정하여, 글루코스를 정성 분석하였다. According to another embodiment of the present invention, when the glucose unit is bonded to the sensor unit 103, the birefringence change according to the orientation change of the liquid crystal monomer in the liquid unit 102 is measured to qualitatively analyze the glucose.

도 5에서 확인되는 바와 같이, 상기 정성분석은 생리학적 조건인 pH 7보다 낮은 pH인 pH5에서는 편광현미경 측정 시 밝은 이미지를 나타내고, 생리학적 조건인 pH 7보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타내었다.
As can be seen from FIG. 5, the qualitative analysis shows a bright image at the measurement of the polarizing microscope at pH 5, which is lower than the pH 7, which is the physiological condition, and a dark image at the measurement of the polarizing microscope at the pH higher than the physiological condition, Respectively.

또한, 상기 정성분석은 통상적으로 바이오센서를 사용하는 조건이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 pH 2 ~ 12에서 수행할 수 있다.
In addition, the qualitative analysis is not particularly limited as long as the biosensor is used, but it is preferably performed at a pH of 2 to 12.

한편, 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 본 발명의 글루코스 센서는 글루코스를 포함하는 수용액을 포함하는 본체부; 상기 수용액의 유입을 위한 유입부; 및 상기 수용액의 배출을 위한 배출부;를 더 포함할 수 있다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a glucose sensor comprising: a body including an aqueous solution containing glucose; An inlet for introducing the aqueous solution; And a discharge unit for discharging the aqueous solution.

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따른 글루코스 센서의 단면도이며, 이를 참고하여 설명하면, 유리기판(204) 일면의 중앙에 기재부(101), 액정부(102) 및 센서부(103)가 순차적으로 적층되어 있고, 상기 센서부(103)에 이격 대향되도록 상대기판(205)을 배치시키고, 그 사이에 실리콘 고무(206)로 고정시킨다. 그리고 유기기판(204)과 상대기판(205) 사이의 공간에 글루코스를 함유하는 수용액을 포함하는 본체부(201)가 형성되며, 상기 본체부 수용액의 조성을 변경시킬 수 있도록 실리콘 고무(206) 측단에 구비된 유입부 및 배출부(202, 203)가 있다.
2 is a cross-sectional view of a glucose sensor according to another preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, a base portion 101, a liquid portion 102, and a sensor portion 103 And the counterpart substrate 205 is disposed so as to be spaced apart from the sensor section 103 and fixed with the silicone rubber 206 therebetween. A body 201 including an aqueous solution containing glucose is formed in a space between the organic substrate 204 and the counter substrate 205. The body 201 is formed on the side of the silicone rubber 206 so as to change the composition of the body aqueous solution There are provided an inlet portion and an outlet portion 202, 203, respectively.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, and should be construed to facilitate understanding of the present invention.

[[ 실시예Example ]]

준비예Preparation Example . 액정 공중합체의 합성. Synthesis of liquid crystal copolymer

준비예Preparation Example 1: 중합체 합성 1: polymer synthesis

19.380 ㎎(0.0641 mmol)의 S-메톡시카르보닐페닐메틸 디티오벤조에이트(s-methoxycarbonylphenylmethyl dithiobenzoate) 및 5.469 ㎎(0.0192 mmol)의 2,2'-아조비시소부티로니트릴(2,2'-azobisisobutyronitrile; AIBN)을 디메틸포름아마이드 1.5 ㎖에 넣고 밀폐된 플라스크에서 혼합한 후, 펌프를 사용하여 플라스크에 형성된 가스를 제거하였다. 이후 상기 플라스크에 1.456 ㎖(10 mmol)의 터트-부틸 아크릴레이트(Tert-butyl acrylate; Aldrich사 제품, 98%) 및 1.463 ㎖의 DMF(Aldrich사 제품)의 혼합액을 주입하고, 상기 플라스크를 70 ℃ 오일 배스(bath)에서 18.5시간 동안 정치하였다.19.380 mg (0.0641 mmol) of s-methoxycarbonylphenylmethyl dithiobenzoate and 5.469 mg (0.0192 mmol) of 2,2'-azobisisobutyronitrile (2,2'- azobisisobutyronitrile (AIBN) were placed in 1.5 ml of dimethylformamide, mixed in a closed flask, and then the gas formed in the flask was removed using a pump. Then, a mixed solution of 1.456 ml (10 mmol) of Tert-butyl acrylate (98% by Aldrich) and 1.463 ml of DMF (manufactured by Aldrich) was injected into the flask, And allowed to stand in an oil bath for 18.5 hours.

상기 정치 이후 상기 플라스크에 생성된 반응물을 500 ㎖의 메탄올(Aldrich사 제품)/물 혼합액(1/1, v/v)에 부어 침전시켰다. 이후 침전된 반응물(poly(tBA)-CTA(PtBA-CTA))을 10 ㎖의 THF(Aldrich사 제품)을 이용하여 정제하고, 다시 500 ㎖의 메탄올/물 혼합액(1/1, v/v)에 침전시켜 침전물을 얻었다. 이를 25 ℃에서 12시간 동안 건조하여 0.90g(52%)의 중합체를 수득하였다. 상기 중합체(PtBA)의 중합과정은 하기 반응식 1에 나타내었다.After the standing, the reaction product formed in the flask was poured into 500 ml of methanol (manufactured by Aldrich) / water mixture (1/1, v / v) to precipitate. Then, the precipitated reaction product (poly (tBA) -CTA (PtBA-CTA)) was purified by using 10 ml of THF (Aldrich), 500 ml of a methanol / water mixture (1/1, v / v) To obtain a precipitate. This was dried at 25 < 0 > C for 12 hours to give 0.90 g (52%) of polymer. The polymerization process of the polymer (PtBA) is shown in the following reaction formula (1).

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112013082836106-pat00011
Figure 112013082836106-pat00011

상기 중합체의 수평균 분자량(Mn)은 2.65 ×104이고, 중량평균 분자량/수평균 분자량(Mw/Mn)은 1.21이었다.
The polymer had a number average molecular weight (Mn) of 2.65 x 10 4 , and a weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) of 1.21.

준비예Preparation Example 2: 액정 공중합체 전구체 제조 2: Preparation of liquid crystal copolymer precursor

0.688 ㎎(0.0042 mmol)의 2,2'-아조비시소부티로니트릴(2,2'-azobisisobutyronitrile; AIBN), 83.85 ㎎(0.20 mmol)의 4-시아노바이페닐-4- 옥시언데실아크릴레이트(4-cyanobiphenyl-4-oxyundecylacrylate; LC11) 및 상기 준비예 1에서 수득한 중합체 110.9 ㎎(0.0042 mmol)을 밀폐된 플라스크에 넣고, 혼합하였다. 이후 펌프를 이용하여 상기 플라스크에 형성된 가스를 제거하고, DMF(0.32 ㎖)을 플라스크에 첨가하고, 상기 플라스크를 70 ℃ 오일 챔버에서 40시간 동안 정치하였다. 이후 상기 플라스크에 생성된 반응물은 500 ㎖의 메탄올/물 혼합액(1/1, v/v)을 첨가하여 침전시키고, 침전된 침전물을 수득하고, 25 ℃에서 12시간 건조하여 125 ㎎(52%)의 액정 공중합체 전구체(PtBA-b-LCP)를 수득하였다. 상기 액정 공중합체 전구체 합성 과정은 하기 반응식 2에 나타냈다.0.868 mg (0.0042 mmol) of 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN) and 83.85 mg (0.20 mmol) of 4-cyanobiphenyl-4-oxyndecyl acrylate 4-cyanobiphenyl-4-oxyundecylacrylate; LC11) and 110.9 mg (0.0042 mmol) of the polymer obtained in Preparation Example 1 were placed in a sealed flask and mixed. Subsequently, the gas formed in the flask was removed using a pump, DMF (0.32 ml) was added to the flask, and the flask was left to stand in a 70 占 폚 oil chamber for 40 hours. Then, the reaction product formed in the flask was precipitated by adding 500 ml of a methanol / water mixture (1/1, v / v), and precipitated precipitate was obtained. After drying at 25 ° C for 12 hours, 125 mg (52% Of a liquid crystal copolymer precursor (PtBA-b-LCP). The process for synthesizing the liquid crystal copolymer precursor is shown in the following Reaction Scheme 2.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112013082836106-pat00012
Figure 112013082836106-pat00012

(상기 반응식 2에서

Figure 112013082836106-pat00013
이다.)(Reaction Scheme 2)
Figure 112013082836106-pat00013
to be.)

상기 액정 공중합체 전구체의 수평균 분자량(Mn)은 3.27 ×104이고, 중량평균 분자량/수평균 분자량(Mw/Mn)은 1.27이었다.
The liquid crystal copolymer precursor had a number average molecular weight (Mn) of 3.27 x 10 4 and a weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) of 1.27.

준비예Preparation Example 3: 액정 공중합체 제조 3: Preparation of liquid crystal copolymer

상기 준비예 2 단계에서 수득한 액정 공중합체 전구체 0.1 g 및 트리플로로아세틱 엑시드(trifluoroacetic acid; TFA, Aldrich사 제품, 99 %) 1 ㎖를 디클로로메탄(dichloromethane; DCM, Aldrich사 제품) 5.0 ㎖에 녹이고, 25 ℃에서 24시간 동안 교반하여 반응시켰다. 이후 500 ㎖의 에틸 에테르(ethyl ether)를 첨가하여 침전물을 얻었고, 상기 침전물을 25 ℃에서 24시간 동안 진공건조하여 액정 공중합체를 제조하였다. 상기 액정 공중합체 제조과정은 하기 반응식 3에 나타내었다.0.1 g of the liquid crystal copolymer precursor obtained in Step 2 of Preparation Example and 1 ml of trifluoroacetic acid (TFA, manufactured by Aldrich, 99%) were dissolved in 5.0 ml of dichloromethane (DCM, manufactured by Aldrich) , And the mixture was reacted by stirring at 25 DEG C for 24 hours. Then 500 ml of ethyl ether was added A precipitate was obtained, and the precipitate was vacuum-dried at 25 캜 for 24 hours to prepare a liquid crystal copolymer. The process for preparing the liquid crystal copolymer is shown in the following reaction formula (3).

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

Figure 112013082836106-pat00014
Figure 112013082836106-pat00014

(상기 반응식 3에서

Figure 112013082836106-pat00015
이다.)(Reaction Scheme 3)
Figure 112013082836106-pat00015
to be.)

상기 액정 공중합체의 중량평균 분자량/수평균 분자량(Mw/Mn)은 1.14이었다.
The weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) of the liquid crystal copolymer was 1.14.

준비예Preparation Example 4: 액정 공중합체 단분자막 제조 4: Production of liquid crystal copolymer monomolecular film

상기 준비예 3에서 제조한 액정 공중합체 2 ㎎을 디옥산(dioxane) 1.2 ㎖에 녹이고, 60 ℃로 2일 동안 유지하고, 톨루엔(toluene) 0.8 ㎖를 첨가하여 최종 농도 1 ㎎/㎖의 용액을 제조하였다. 2 mg of the liquid crystal copolymer prepared in Preparation Example 3 was dissolved in 1.2 ml of dioxane and maintained at 60 ° C for 2 days. To the solution was added 0.8 ml of toluene to obtain a solution having a final concentration of 1 mg / ml .

Langmuir-Blodgett(LB) KSV Layer builder(핀란드 소재 KSV Instruments Ltd.사 제품, 모델명 AAA100178) 및 KSV minimicro trough에 상기 용액을 도포하여 단분자막을 제조하였다. 상기 단분자막은 17 ㎝ × 5 ㎝(가로 × 세로)로 제작하였고, 상기 단분자막의 표면에서 공기/액체의 표면압은 마이크로 발란스(micro balance)가 달려있는 웰헬미 플라이트(wilhelmy plate)로 측정하였다. The solution was applied to a Langmuir-Blodgett (LB) KSV Layer builder (model AAA100178 from KSV Instruments Ltd., Finland) and a KSV minimicro trough to prepare a monolayer. The monomolecular film was fabricated with 17 cm x 5 cm (width x length), and the surface pressure of the air / liquid on the surface of the monomolecular film was measured with a wilhelmy plate equipped with a micro balance.

KSV Layer builder로 측정하여 상기 공기/액체의 표면압이 0에 도달하였을 때, 상기 용액 100 ㎕를 도포하여 액정 공중합체 단분자막을 제조하였다.
When the surface pressure of the air / liquid reached 0 as measured by a KSV layer builder, 100 μl of the solution was applied to prepare a liquid crystal copolymer monolayer.

실시예Example 1.  One. 글루코스Glucose 센서 제조 Sensor Manufacturing

실시예Example 1-1:  1-1: 기재부The substrate portion 제조 Produce

12 ㎜ × 8 ㎜(가로 × 세로) 크기의 슬라이드 글래스(Slide glass, 독일 Duran group 제품)를 아세톤으로 세척한 후 건조시켰다. 톨루엔 150 ㎖에 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane, 이하 OTS) 150 ㎕를 첨가하여 혼합액을 제조한 후, 상기 슬라이드 글래스를 혼합액으로 코팅하고, 50 ℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 상기 OTS가 코팅된 글래스를 순차적으로 톨루엔, 아세톤, 에탄올 및 탈이온수를 이용하여 세척한 후 질소 하에서 건조시켜, 기재부(OTS가 코팅된 글래스)를 제조하였다.
Slide glass (product of Duran group, Germany) having a size of 12 mm x 8 mm (width x length) was washed with acetone and dried. 150 μl of octadecyltrichlorosilane (hereinafter, OTS) was added to 150 ml of toluene to prepare a mixed solution. The slide glass was coated with a mixed solution and allowed to react at 50 ° C for 1 hour. The OTS-coated glass was sequentially washed with toluene, acetone, ethanol and deionized water, and then dried under nitrogen to prepare a substrate (OTS-coated glass).

실시예Example 1-2:  1-2: 액정부[0043] 제조 Produce

상기 실시예 1-1에서 제조한 기재부를 일반 글래스 위에 배치하고 에폭시(epoxy)로 접착하였다. The base material prepared in Example 1-1 was placed on an ordinary glass and bonded with epoxy.

구리 그리드(grid)는 구멍의 폭은 285 ㎛, 구멍 간격은 340 ㎛, 바의 두께는 55 ㎛, 그리드 사이즈는 3.05 ㎜이고, 그리드 두께 18 ㎛의 Ted Pella사 제품을 사용하였다.The copper grid used was a product of Ted Pella having a hole width of 285 μm, a hole spacing of 340 μm, a bar thickness of 55 μm, a grid size of 3.05 mm, and a grid thickness of 18 μm.

상기 구리 그리드는 DCM, 에탄올 및 메탄올로 세척한 후 상기 기재부 위에 놓고, 상기 구리 그리드에 1㎕의 4-시아노-4'-펜틸바이페닐(4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 이하 5CB)을 떨어뜨린 후 모세관으로 상기 구리 그리드에 들어가지 않은 5CB를 제거하였다.
The copper grid was washed with DCM, ethanol and methanol and placed on the substrate. To the copper grid was added 1 μl of 4-cyano-4'-pentylbiphenyl (hereinafter abbreviated as 5CB) And 5CB which did not enter the copper grid was removed with a capillary tube.

실시예Example 1-3:  1-3: 센서부The sensor unit 제조 Produce

준비예 4에서 제조한 액정 공중합체 단분자막을 상기 실시예 1-2에서 제조한 액정부의 구리 그리드 위에 올려놓았다. 이후 2㎜ 두께의 실리콘 스페이서(spacer)(80 ㎜ × 30 ㎜, 가로 × 세로)를 일반 글라스 양 끝단에 놓고 상기 실리콘 스페이서 상부에 상대 기판을 올려놓고, 상기 실리콘 스페이서 사이에 공간이 있는 두 개의 일반 글라스(유리 기판 및 상대 기판)를 클립으로 고정시켰다. 이후 상기 실리콘 스페이서 양단에 용액 주입용 주사 바늘 2개를 찔러넣어 주입구 및 배출구를 만들어 본체부를 완성하였다. 상기 본체부의 단면도는 도면 3에 나타내었다.
The liquid crystal copolymer monomolecular film prepared in Preparation Example 4 was placed on a copper grid of the liquid crystal portion prepared in Example 1-2. Thereafter, a 2 mm thick silicon spacer (80 mm x 30 mm, width x length) was placed on both ends of the ordinary glass, and the counter substrate was placed on top of the silicon spacer. The glass (glass substrate and counter substrate) was fixed with a clip. Then, two injection needles for solution injection were inserted into both ends of the silicon spacer to form an injection port and an exhaust port, thereby completing the body part. A sectional view of the main body is shown in Fig.

이후 상기 액정 공중합체 단분자막에 포도당 산화효소(glucose oxidase; GOx)를 고정하여 센서부를 제조하였다.Then, a glucose oxidase (GOx) was immobilized on the liquid crystal copolymer monolayer to prepare a sensor unit.

상기 GOx는 아스페루길루스 니게르(aspergillus niger)으로부터 수득한 시그마 알드리치(Sigma Aldrich)사 제품으로, 비활성(specific activity)은 100,000 단위(unit)/g보다 크고, 분자량은 1.6 × 105 g/mol이었다.The GOx is a product of Sigma Aldrich obtained from Aspergillus niger and has a specific activity of more than 100,000 units / g and a molecular weight of 1.6 × 10 5 g / mol.

0.4M의 N-(3-디메틸아미노프로필)-N-에틸칼보디이미드 하이드로클로라이드(N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide hydrochloride; EDC.HCl, Sigma Aldrich사 제품) 및 0.1M의 N-하이드록시설포석신이미드 소듐 솔트(N-hydroxysulfosuccinimide sodium salt; NHS, Sigma Aldrich사 제품)을 상기 본체부의 주입부를 통해 주입하고 1시간 동안 정치하였다. 이후 6 ㎖의 GOx 용액을 더 첨가하여 12시간 동안 반응시켜 포도당 산화효소 및 액정 공중합체를 포함하는 센서부를 제조하였다. 상기 센서부 제조과정은 하기 반응식 4에 나타냈다.(3-dimethylaminopropyl) -N-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC.HCl, manufactured by Sigma Aldrich) and 0.1 M of N- (3-dimethylaminopropyl) -N-ethylcarbodiimide hydrochloride N-hydroxysulfosuccinimide sodium salt (NHS, manufactured by Sigma Aldrich) was injected through the injection part of the body part and left for 1 hour. Then, 6 ml of GOx solution was further added and reacted for 12 hours to prepare a sensor portion including a glucose oxidase and a liquid crystal copolymer. The process of manufacturing the sensor part is shown in the following reaction formula (4).

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

Figure 112013082836106-pat00016
Figure 112013082836106-pat00016

상기 GOx 용액은 증류수 1000 ㎖에 포도당 산화효소 0.1 g을 첨가하여, 농도 0.63 μmol으로 제조하여 사용하였다.The GOx solution was prepared by adding 0.1 g of glucose oxidase to 1000 ml of distilled water and adjusting the concentration to 0.63 μmol.

이를 통해 본 발명의 글루코스 센서를 제조하였다.
Thus, the glucose sensor of the present invention was prepared.

실시예Example 2.  2.

증류수 1000 ㎖에 포도당 산화효소 0.5 g을 첨가하여, 농도 3.13 μmol의 GOx 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 글루코스 센서를 제조하였다.
A glucose sensor was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.5 g of glucose oxidase was added to 1000 ml of distilled water and a GOx solution having a concentration of 3.13 占 퐉 ol was used.

실시예Example 3.  3.

증류수 1000 ㎖에 포도당 산화효소 0.75 g을 첨가하여, 농도 4.69 μmol의 GOx 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 글루코스 센서를 제조하였다.
A glucose sensor was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.75 g of glucose oxidase was added to 1000 ml of distilled water and a GOx solution having a concentration of 4.69 占 퐉 ol was used.

실시예Example 4. 4.

증류수 1000 ㎖에 포도당 산화효소 1.0 g을 첨가하여, 농도 6.25 μmol의 GOx 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 글루코스 센서를 제조하였다.
A glucose sensor was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.0 g of glucose oxidase was added to 1000 ml of distilled water and a GOx solution having a concentration of 6.25 탆 ol was used.

실시예Example 5. 5.

증류수 1000 ㎖에 포도당 산화효소 2.0 g을 첨가하여, 농도 12.50 μmol의 GOx 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 글루코스 센서를 제조하였다.
A glucose sensor was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2.0 g of glucose oxidase was added to 1000 ml of distilled water and a GOx solution having a concentration of 12.50 占 퐉 ol was used.

실시예Example 6.  6.

증류수 1000 ㎖에 포도당 산화효소 2.5 g을 첨가하여, 농도 15.63 μmol의 GOx 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 글루코스 센서를 제조하였다.
A glucose sensor was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2.5 g of glucose oxidase was added to 1000 ml of distilled water and a GOx solution having a concentration of 15.63 占 퐉 ol was used.

실시예Example 7.  7.

증류수 1000 ㎖에 포도당 산화효소 3.0 g을 첨가하여, 농도 18.75 μmol의 GOx 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 글루코스 센서를 제조하였다.
A glucose sensor was prepared in the same manner as in Example 1, except that 3.0 g of glucose oxidase was added to 1000 ml of distilled water, and a GOx solution having a concentration of 18.75 μmol was used.

비교예Comparative Example 1.  One.

센서부에 포도당 산화효소(glucose oxidase; GOx)를 첨가 및 고정하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 글루코스 센서를 제조하였다.
A glucose sensor was prepared in the same manner as in Example 1, except that the glucose oxidase (GOx) was not added or fixed to the sensor portion.

실험예Experimental Example 1.  One. 센서부의The sensor GOxGOx 고정량 측정 Fixed quantity measurement

센서부의 액정 공중합체 단분자막에 고정된 GOx의 양을 확인하기 위해 분광광도법(spectrophotometrically)을 이용하여 탈이온수(deionized water)의 값과 비교를 통해 측정하였다.The amount of GOx immobilized on the liquid crystal copolymer monolayer of the sensor part was measured spectrophotometrically by comparison with the value of deionized water.

상기 분광광도법은 UV-vis spectroscopy를 이용하여 측정하였다. 또한, 면적당 고정된 GOx의 밀도는 하기 수학식 1로 계산하였다.The spectrophotometric method was measured by UV-vis spectroscopy. The density of the fixed GOx per area was calculated by the following equation (1).

Figure 112013082836106-pat00017
Figure 112013082836106-pat00017

상기 수학식 1에서, Cimb은 고정된 GOx의 질량이고, Na는 아보가드로수, A는 구리 grid의 면적(7.31 × 10122), MGOx는 GOx의 분자량이다.Where C imb is the mass of the fixed GOx, Na is the Avogadro's number, A is the area of the copper grid (7.31 x 10 12 nm 2 ), and M GOx is the molecular weight of GOx.

측정한 면적당 고정된 GOx의 밀도는 도면 4에 나타냈다.The density of the fixed GOx per measured area is shown in FIG.

도 4에서 확인되는 바와 같이, GOx 용액의 농도(Cg)가 12.5 μmol까지는 고정된 GOx의 밀도(NGOx)가 증가하였고, Cg가 15.63 μmol 및 18.75 μmol일 때는 NGOx가 1.3 molecules/㎚2에서 더 이상 증가하지 않았다.As seen on Figure 4, was that the concentration (C g) is the density of GOx (N GOx) fixed by 12.5 μmol of GOx solution increase, N GOx is 1.3 molecules / ㎚ when the C g is 15.63 μmol and 18.75 μmol 2 no longer increased.

따라서, 12.5 μmol의 GOx 용액을 사용하는 것이 가장 적합한 농도라는 것을 확인할 수 있었다.
Therefore, it was confirmed that the most suitable concentration was 12.5 μmol of GOx solution.

실험예Experimental Example 2.  2. 글루코스Glucose 검출 detection

pH7에서 실시예 5에서 제조한 글루코스 센서의 유입부를 통해 3 mM의 글루코스(시그마사의 D(+)glucose) 용액 0.4 ㎖를 주입하고, 편광현미경을 이용하여 POM 이미지를 얻었다. 상기 POM 이미지는 도면 5 (a)에 나타냈다. At pH 7, 0.4 ml of 3 mM glucose (Sigma D (+) glucose) solution was injected through the inlet of the glucose sensor prepared in Example 5, and a POM image was obtained using a polarizing microscope. The POM image is shown in FIG. 5 (a).

상기 POM 이미지는 편광판으로 CCD 카메라(한국 삼원社 제품, 모델명 STC-TC83USB)를 이용하여 POM(독일 라이츠(Leitz)사 제품, 모델명 ANA-006의 편광현미경)을 사용하여 촬영하였다.The POM image was photographed using a POM (Polarizing Microscope of Model ANA-006, manufactured by Leitz, Germany) using a CCD camera (product name: STC-TC83USB manufactured by Korea Samwon Company) as a polarizing plate.

또한, 상기 실시예 5에서 제조한 글루코스 센서의 유입부를 통해 1 mM의 아세트산 0.4 ㎖를 주입하고 수득한 POM 이미지는 도면 5 (b)에 나타냈고, 비교예 1에서 제조한 글루코스 센서의 유입부를 통해 3 mM의 글루코스 용액 0.4 ㎖를 주입하고 수득한 POM 이미지는 도면 5 (c)에 나타냈다. 나아가, 실시예 5에서 제조한 글루코스 센서의 유입부를 통해 3 mM의 갈락토스(D(+)galactose, 시그마사 제품) 0.4 ㎖를 주입하고 수득한 POM 이미지는 도면 5 (d)에 나타냈다.
The POM image was obtained by injecting 0.4 ml of 1 mM acetic acid through the inlet of the glucose sensor prepared in Example 5. The obtained POM image was shown in Figure 5 (b), and through the inlet of the glucose sensor prepared in Comparative Example 1 0.4 ml of a 3 mM glucose solution was injected and the obtained POM image was shown in Fig. 5 (c). Further, 0.4 ml of 3 mM of galactose (D (+) galactose, manufactured by Sigma) was injected through the inlet of the glucose sensor prepared in Example 5, and the obtained POM image was shown in FIG. 5 (d).

도 5에서 확인되는 바와 같이, (a)에서는 처음 수직배향(Homeotropic)에서 수평배향(Planer)으로 바뀐 것을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 5, in (a), it can be seen that the homeotropic orientation is changed from the homeotropic orientation to the horizontal orientation (planar).

또한, (b)에서는 1 mM의 아세트산을 첨가하여 pH 5에서 글루코스 센서의 변화를 측정한 결과, H-P 배향변화가 관찰되는데 이는 낮은 pH 변화에 의해 일어나는 것으로 본 발명의 글루코스 센서가 pH에 민감성을 갖는 센서라는 것을 확인할 수 있었다.Further, in (b), the change of the glucose sensor at pH 5 was measured by adding 1 mM of acetic acid. As a result, a change in the HP orientation was observed. This was caused by a low pH change, and the glucose sensor of the present invention was pH- Sensor.

나아가, (c)에서는 포도당 산화효소를 고정하지 않은 센서에서는 (a)와 같은 농도의 글루코스를 주입했음에도 불구하고 H-P 배향변화가 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이로 인해, 본 발명의 포도당 산화효소를 포함하는 글루코스 센서가 그렇지 않은 것에 비해 글루코스 센서로서 더욱 적합하다는 것을 알 수 있었다.Further, in (c), it was confirmed that in the sensor not immobilized with glucose oxidase, the H-P orientation did not change even though glucose was injected at the same concentration as in (a). Therefore, it was found that the glucose sensor including the glucose oxidase of the present invention is more suitable as a glucose sensor than the glucose sensor including the glucose oxidase of the present invention.

더불어, (d)에서는 처음 수직배향에서 변화가 일어나지 않은 것을 알 수 있는데, 이로 인해 본 발명의 글루코스 센서는 단당류 중에서도 글루코스만 선택적으로 검출할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
In addition, in (d), it can be seen that no change occurred in the initial vertical orientation. Thus, it was confirmed that the glucose sensor of the present invention can selectively detect only glucose among monosaccharides.

상기 실험예를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 글루코스 센서는 포도당 산화효소를 포함함써, 단당류 중에서도 글루코스만 선택적으로 검출할 수 있는바, 글루코스 센서로 매우 적합한 것을 확인할 수 있었다.
As can be seen from the above Experimental Example, the glucose sensor of the present invention includes glucose oxidase, and glucose can be selectively detected even among monosaccharides, and thus it can be confirmed that glucose sensor is very suitable as a glucose sensor.

실험예Experimental Example 3.  3. 글루코스Glucose 농도에 따른 민감성 측정 Sensitivity to concentration

실시예 5에서 제조한 글루코스 센서의 유입부를 통하여 0.015 mM, 0.02 mM, 0.05 mM, 0.5 mM, 3 mM 또는 6 mM의 글루코스 용액 0.4 ㎖를 주입하고, 상기 실험예 2에서와 동일한 방법으로 POM 이미지를 촬영하였다. 수득한 POM 이미지는 도면 6에 나타냈다. 도 6 (a)는 0.015 mM의 글루코스 용액, (b)는 0.02 mM의 글루코스 용액, (c)는 0.05 mM의 글루코스 용액, (d)는 0.5 mM의 글루코스 용액, (e)는 3 mM의 글루코스 용액 및 (f)는 6 mM의 글루코스 용액을 사용한 결과이다.0.4 ml of a glucose solution of 0.015 mM, 0.02 mM, 0.05 mM, 0.5 mM, 3 mM or 6 mM was injected through the inlet of the glucose sensor prepared in Example 5, and a POM image was obtained in the same manner as in Experimental Example 2 . The obtained POM image is shown in FIG. (C) is a glucose solution of 0.05 mM, (d) is a glucose solution of 0.5 mM, (e) is a glucose solution of 3 mM glucose Solution (f) is the result of using 6 mM glucose solution.

도 6에서 확인되는 바와 같이, (a)에서는 처음 수직배향에서 변화가 일어나지 않은 것을 알 수 있었다. 또한, (b) 내지 (f)에서는 처음 수직배향이 수평배향으로 변하여 글루코스가 검출되는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from Fig. 6, in (a), it was found that no change occurred in the initial vertical alignment. Further, in (b) to (f), it was confirmed that the glucose was first detected by the first vertical orientation being changed to the horizontal orientation.

이를 통해, 본 발명의 글루코스 센서는 0.02 mM의 낮은 농도의 글루코스도 검출할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 글루코스 센서로 매우 적합한 것을 확인할 수 있었다. 나아가, 본 발명의 글루코스 센서는 종래 바이오센서들의 검출한계인 0.058 mM보다 놀랍게 낮은 농도의 글루코스도 검출할 수 있었다.
As a result, it was confirmed that the glucose sensor of the present invention is able to detect glucose at a low concentration of 0.02 mM, which is very suitable as a glucose sensor. Furthermore, the glucose sensor of the present invention was able to detect glucose at a surprisingly lower concentration than the detection limit of conventional biosensors of 0.058 mM.

상기 실시예, 비교예 및 실험예를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 글루코스 센서는 종래 바이오센서들보다 낮은 검출 한계인 0.02 mM의 글루코스도 검출할 수 있어 자가혈당 측정기에 적용하기 매우 적합하며, 글루코스의 검출 여부를 특별한 장비 없이도 즉시 확인할 수 있는 효과를 알 수 있었다.As can be seen from the above Examples, Comparative Examples and Experimental Examples, the glucose sensor of the present invention can detect 0.02 mM of glucose, which is lower than the detection limit of the conventional biosensors, , It was found that the detection of glucose can be confirmed immediately without any special equipment.

또한, 본 발명의 글루코스 센서는 글루코스를 센서가 인식한 이후에 글루코스 인식 전 상태로 즉각적이고 간단하게 초기화할 수 있어 글루코스 센서의 재사용을 용이하게 할 수 있었다.In addition, the glucose sensor of the present invention can initialize the glucose precursor state immediately and easily after the sensor recognizes the glucose, thereby facilitating the reuse of the glucose sensor.

100: 글루코스 센서 101: 기재부 102 :액정부
102: 센서부 201: 본체부 202: 유입부
203: 배출부 204: 유리기판 205: 상대기판
206: 실리콘 고무
100: glucose sensor 101: base unit 102:
102: sensor part 201: main body part 202: inflow part
203: discharging portion 204: glass substrate 205:
206: Silicone rubber

Claims (12)

하기 화학식 1로 표시되는 액정공중합체; 및 포도당 산화효소(glucose oxidase)를 포함하는 글루코스 센서:
[화학식 1]
Figure 112013082836106-pat00018

상기 화학식 1에서 n은 1 ~ 2000의 정수이고, m은 1 ~ 2000의 정수이며, P는 1 ~ 50인 정수이고, R1 은 -COOR5, -C(CH3)2Ph 또는 -CH(CH3)Ph이고, R5 는 수소원자, 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기이고, R2는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이고, R3
Figure 112013082836106-pat00019
또는
Figure 112013082836106-pat00020
이고, A는 탄소수 1 ~ 3인 알킬기이고, R4 는 -CN 또는 -R6-CN 이고, R6 은 탄소수 1 ~ 6인 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 6인 분쇄형 알킬기, 탄소수 5 ~ 6인 사이클릭 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 10인 방향족 탄화수소이다.
A liquid crystal copolymer represented by the following formula (1); And a glucose sensor comprising glucose oxidase:
[Chemical Formula 1]
Figure 112013082836106-pat00018

Wherein n is an integer of 1 to 2000, m is an integer of 1 to 2000, P is an integer of 1 to 50, R 1 is -COOR 5 , -C (CH 3 ) 2 Ph or -CH CH 3) Ph, and, R 5 is a hydrogen atom, a straight alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or having from 3 to 6 grinding alkyl group, R 2 is is a 6 to 10 carbon atoms in an aromatic hydrocarbon, R 3
Figure 112013082836106-pat00019
or
Figure 112013082836106-pat00020
R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 4 is -CN or -R 6 -CN, R 6 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, An aromatic cyclic alkyl group or an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms.
제1항에 있어서, 상기 액정공중합체는 블록공중합체인 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.The glucose sensor according to claim 1, wherein the liquid crystal copolymer is a block copolymer. 제1항에 있어서, 상기 액정공중합체와 포도당 산화효소는 공유결합되어 있는 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.The glucose sensor according to claim 1, wherein the liquid crystal copolymer and the glucose oxidase are covalently bonded. 제1항에 있어서,
소수성 물질층을 포함하는 기재부;
상기 기재부의 상부에 액정단량체를 포함하는 액정부; 및
상기 액정부 상부에 상기 액정공중합체 및 포도당 산화효소를 포함하는 센서부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.
The method according to claim 1,
A substrate portion including a hydrophobic material layer;
A liquid portion including a liquid crystal monomer on an upper portion of the substrate portion; And
A sensor part including the liquid crystal copolymer and the glucose oxidase on the liquid part;
And a glucose sensor.
제4항에 있어서, 상기 소수성 물질층은 옥타에실디메틸(3-트리메톡시실리프로필)암모늄클로라이드(octadecyldimethyl(3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, DMOAP) 및 옥타데실트리크로로실란(octadecyltrichlorosilanem, OTS)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.5. The method of claim 4, wherein the hydrophobic material layer is formed from octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride (DMOAP) and octadecyltrichlorosilanem (OTS) Wherein the glucose sensor comprises at least one of the following groups. 제4항에 있어서, 상기 액정단량체는 사이클로헥산-플로리나이트 바이페닐과 플루리나이트 터페닐의 혼합액(cyclohexane-fluorinated biphenyls 와 fluorinated terphenyls의 혼합액; TL205), 4-옥실-4'-시아노바이페닐(4-n-octyl-4'-cyano-biphenyl, 8CB), 및 4-시아노-4'-펜틸바이페닐(4-cyano-4'-pentylbiphenyl, 5CB)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.The method of claim 4, wherein the liquid crystal monomer is cyclohexane-Flory nitro-biphenyl and flat Metalurgs nitro emitter mixture of phenyl (cyclohexane-fluorinated biphenyls and a mixture of fluorinated terphenyls; TL 2 0 5) , 4- cyano-4'-oxyl At least one group selected from the group consisting of 4-n-octyl-4'-cyano-biphenyl (8CB) and 4-cyano-4'-pentylbiphenyl And a glucose sensor. 제4항에 있어서,
글루코스를 함유한 수용액을 포함하는 본체부;
상기 수용액의 유입을 위한 유입부; 및
상기 수용액의 배출을 위한 배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.
5. The method of claim 4,
A body portion including an aqueous solution containing glucose;
An inlet for introducing the aqueous solution; And
And a discharge unit for discharging the aqueous solution.
제4항에 있어서, 상기 센서부에 글루코스가 결합 시, 액정부의 액정단량체의 배향변화에 따른 복굴절 변화를 측정하여, 글루코스를 정성 분석하고,
상기 정성분석은 생리학적 조건인 pH 7보다 낮은 pH에서는 편광현미경 측정 시 밝은 이미지를 나타내고, 생리학적 조건인 pH 7보다 높은 pH에서는 편광현미경 측정 시 어두운 이미지를 나타내는 경향을 분석하여 수행하는 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.
5. The method according to claim 4, wherein, when glucose is bound to the sensor unit, the change in birefringence according to the orientation change of the liquid crystal monomer in the liquid crystal unit is measured,
The qualitative analysis is performed by analyzing a tendency of showing a bright image when a polarizing microscope is measured at a pH lower than a pH 7 which is a physiological condition and a tendency of showing a dark image at the time of measuring a polarizing microscope at a pH higher than a pH 7 which is a physiological condition Lt; / RTI >
제8항에 있어서, 상기 정성분석은 pH 2 ~ 12에서 수행되는 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.The glucose sensor according to claim 8, wherein the qualitative analysis is performed at a pH of 2 to 12. 제1항에 있어서, 상기 글루코스 센서는 액정공중합체 100 중량부에 대하여 200 ~ 30,000 중량부의 포도당 산화효소를 포함하는 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.The glucose sensor according to claim 1, wherein the glucose sensor comprises 200 to 30,000 parts by weight of glucose oxidase based on 100 parts by weight of the liquid crystal copolymer. 제1항에 있어서, 상기 액정공중합체는 단분자막 형태인 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.The glucose sensor according to claim 1, wherein the liquid crystal copolymer is in the form of a monomolecular film. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 글루코스 농도가 0.02 mM 이상으로 포함하는 시료 중에서 글루코스 검출이 가능한 것을 특징으로 하는 글루코스 센서.12. The glucose sensor according to any one of claims 1 to 11, wherein glucose can be detected in a sample containing glucose at a concentration of 0.02 mM or more.
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