KR101876528B1

KR101876528B1 - 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101876528B1
Application number: KR1020160163682A
Authority: KR
Inventors: 성기훈; 정우성
Original assignee: 한양대학교 에리카산학협력단
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-07-09
Also published as: KR20170142837A

Abstract

본 발명은 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학센서를 이용하여 당화 헤모글로빈의 농도를 용이하게 측정할 수 있다. 아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학센서는 전위차를 이용하여 당화 헤모글로빈의 농도를 측정하여 미량의 시료 중의 당화 헤모글로빈을 높은 정밀도로 신속하게 측정할 수 있다.

Description

당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서 및 그 제조방법{Electrochemical sensor for measuring glycated hemoglobin and method for manufacturing the same}

본 발명은 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

당뇨병은 체내에 흡수된 포도당을 제대로 사용하지 못하는 부적절한 탄수화물 대사로 인하여 발생하며, 혈액 내에 과다한 혈당을 가지게 되어 다양한 합병증을 유발할 수 있는 질환이다. 이는 크게 세가지로 분류되며, 제1형 당뇨병은 인슐린 의존성 당뇨병으로, 이자 세포의 자가면역반응에 의하여 인슐린을 합성하거나 분비하는 기능을 상실하는 타입이라 할 수 있다. 다음으로 제2형 당뇨병은 인슐린 비의존성 당뇨병으로, 인슐린에 대한 체내 저항성 또는 부적절한 인슐린 분비 등에 의해 발병한다. 그 외에 임신 중 발생할 수 있는 태아 당뇨병이 있다. 그러나, 제1형 당뇨병과 태아 당뇨 형태의 당뇨병은 흔하지 않으며, 당뇨병 중 대부분은 제2형 당뇨병으로서 선진국 당뇨질환 중 90 내지 95%를 차지하고 있는 것으로 알려져 있다.

일반적으로, 당뇨병을 진단하는 방법은 요당측정, 혈중 포도당 측정 등 여러 가지가 있지만, 요당측정은 신뢰할 수 없으며, 혈중 포도당 측정은 식사, 운동 등 여러 요인의 영향을 받아 부정확하다. 따라서, 당뇨병을 관리하고 치료하기 위해서는, 2개월간의 평균 혈당치가 중요시 되고 있으므로, 혈액 중 당화 헤모글로빈(HbA1c)을 측정하는 것이 효과적이다.

1986년 미국 당뇨 협회에서 모든 형태의 당뇨병을 관리하기 위해 연간 2회씩 당화 헤모글로빈 측정을 제안함으로써 비교적 안정한 지표인 당화 헤모글로빈의 양을 당뇨병 관리지표로 사용하기 시작하였고, 1993년 DCCT(Direct Control and Complication Trial, 당뇨조절과 합병증 연구)에서 당화 헤모글로빈의 농도와 당뇨합병증 관계를 보고하면서 본격적으로 사용하기 시작하였다.

이와 관련하여, 혈액 내의 당화 헤모글로빈을 측정하기 위한 다양한 측정법이 개발되어 왔다. 현재 상업적으로 응용되고 있는 방법으로는 이온교환 크로마토그래피법, 친화성 크로마토그래피법, 전기영동법, 복합착색법 등이 있다. 이러한 방법들은 사용법이 어렵고 복잡하여 숙련된 기술을 요구한다. 한편, 일회성 임상 분석시스템의 기술개발 동향을 살펴보면, 원격, 재택 또는 현장검사를 위한 장비로 매우 유용하고 다양한 정량방법이 제시되고 있으며, 측정방법으로는 육안판독법, 광학판독법, 전기화학측정법 등이 알려져 있다.

구체적으로, 이러한 혈당측정방법으로서 당화 헤모글로빈에 특이적으로 반응하는 면역항체를 고정시킨 패드를 마련하고 시료가 상기 항체를 고정시킨 패드로 전개하도록 한 후 반사광의 강도로 산출하는 방법이 US 5,541,117에 개시되어 있으나, 비싼 항체를 사용해야 하고 다공성 패드의 불균일성에 의해 일정한 품질의 센서를 생산하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.

또한, US 5,242,842에는 보론산 유도체와 당화 헤모글로빈을 결합시킨 후 함께 침전시키거나 분리한 후 분광학적 방법을 사용하여 측정하는 방법이 개시되어 있으나 당화 헤모글로빈과 결합하지 않은 보론산 유도체를 세척하는 과정이 필요하고 시료의 양을 정확하게 맞추어야 옳은 결과를 얻을 수 있어 측정이 까다롭다는 문제점이 있다.

아울러, US 6,162,645와 EP 0455225B1 및 US 6,174,734에는 면역항체를 고정한 고체상을 사용하여 시료 중의 단백질을 분리한 후 표식자 화합물을 사용하여 당화 헤모글로빈의 상대적 양을 결정하는 방법이 제시되어 있으나, 이러한 종래의 전기화학적 당화 헤모글로빈 결정방법들은 당화 헤모글로빈 및 당화 헤모글로빈-표식자들을 전극 표면에 경쟁적으로 모이게 한 후 표식자와 전기화학적반응을 일으키는 기질을 주입하여 신호의 크기를 결정하는 것으로 당화 헤모글로빈의 농도측정이 복잡하고 반복측정에서 재현성을 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 표식자 없이 당화 헤모글로빈을 용이하게 측정할 수 있으며, 반복측정에서 재현성을 확보할 수 있는 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서가 필요한 실정이다.

미국 등록특허 제5,541,117호 미국 등록특허 제5,242,842호 미국 등록특허 제455,225호 유럽 등록특허 제455,225호 미국 등록특허 제6,174,734호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고감도 감지가 가능하여 당화 헤모글로빈의 농도를 정확하게 측정할 수 있는 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여,

본 발명의 일 실시예에서,

기판;

기판상에 탄소성분으로 이루어진 작업전극;

기판상에 작업전극과 이격되어 형성되는 기준전극; 및

작업전극과 기준전극간의 전위차를 측정하는 측정부;를 포함하며,

상기 작업전극은 표적물질이 결합되는 화합물이 수식 되어 있는 전기화학센서를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서,

기판상에 서로 이격되도록 작업전극 및 기준전극을 형성하는 단계;

작업전극 및 기준전극이 형성된 기판에 스페이서를 덮어 작업전극과 기준전극으로 시료가 유입되는 공간을 형성하는 단계; 및

작업전극 및 기준전극과 측정부를 연결하는 단계; 를 포함하는 전기화학센서 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학센서를 이용하여 당화 헤모글로빈의 농도를 용이하게 측정할 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학센서는 전위차를 이용하여 당화 헤모글로빈의 농도를 측정하여 미량의 시료 중의 당화 헤모글로빈을 높은 정밀도로 신속하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서의 작업전극 표면 모식도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 도시한 구성도이다.
도 3(a) 내지 도 3(f) 는 본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 도 1에 도시된 실시예에 따른 당화혈색소 측정용 센서로 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
도 5는 도 4에서 얻은 전압값을 이용하여 당화혈색소의 농도와 전압의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다.
도 6과 도 7은 도 1에 도시된 실시예에 따른 당화혈색소 측정용 센서로 IFCC 당화혈색소 샘플과 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 10mM 용액의 혼합액을 센서에 로딩한 후 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
도 8과 도 9는 각각 도 6과 도 7에서 얻은 전압값을 이용하여 당화혈색소의 농도와 전압의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다.
도 10은 비교예의 작업전극과 기준전극(carbon paste┃Ag/AgCl) 을 포함하는 전기화학센서로 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
도 11은 도 10에서 60초일 때의 전압 값을 농도 별로 나타낸 그래프이다.
도 12는 비교예에서 BSA와 보론산을 수식시키지 않은 작업전극(CNT paste)과 기준전극(Ag/AgCl)을 이용하여 IFCC 당화혈색소 샘플과 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 10mM 용액의 혼합액을 센서에 로딩한 후 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서, “포함한다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 작업전극과 기준전극의 전위차를 이용하여 당화 헤모글로빈의 농도를 측정하여 미량의 시료 중의 당화 헤모글로빈을 높은 정밀도로 신속하게 측정할 수 있는 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서에 관한 것이다.

본 발명에서 "시료"란 글루코오스가 결합된 헤모글로빈인 당화 헤모글로빈을 포함하고 있는 분석대상을 의미하고, 포유류, 바람직하게는 인간으로부터 분리된 전혈, 혈구, 혈청, 혈장, 골수액, 땀, 오줌, 눈물, 침, 피부, 점막, 모발 등의 모든 생체시료를 포함하며, 일 예로 혈액일 수 있다. 본 발명에 따른 바이오센서는 혈액을 시료로 하여 당화 헤모글로빈 농도를 측정함으로써, 혈당측정용도로 적용될 수 있다.

본 발명에서 "단일벽 탄소나노튜브(SWCNTs; Single-Wall Carbon Nano-Tubes)"는 뛰어난 전기적, 화학적, 열적, 기계적 성질을 갖는 물질로서, 작업전극이 단일벽 탄소나노튜브층으로 이루어지며, 상기 작업전극의 단일벽 탄소나노튜브층은 시료의 당화 헤모글로빈과의 결합에 따라 감응하는 전자 구조와 페르미 레벨이 변화되는 반도체성과 전위 값을 전달하는 금속성을 동시에 갖는다. 지시 전극의 단일벽 탄소나노튜브층은 시료의 당화 헤모글로빈과 감응하는 기능과 당화 헤모글로빈의 결합에 의해서 감응에 따라 가변되는 전위 값을 측정부로 전달하는 기능을 동시에 갖는다.

따라서, 하나의 단일벽 탄소나노튜브층에 의하여 당화 헤모글로빈 감응 기능과 전위 값 전달 기능을 동시에 수행할 수 있으므로, 당화 헤모글로빈 감응 물질과 측정부 간의 전위 값을 전달하는 별도의 부재를 형성하는 공정이 생략 되고, 그에 따라 당화 헤모글로빈 측정 센서의 제조 공정 비용을 절감할 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 일 실시예에서,

기판;

기판상에 탄소성분으로 이루어진 작업전극;

기판상에 작업전극과 이격되어 형성되는 기준전극; 및

상기 작업전극은 표적물질이 결합되는 화합물이 부착되어 있는 전기화학센서를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 이용하여 당화 헤모글로빈의 농도를 측정함으로써, 당뇨병과 같은 질병을 진단하는데 널리 이용할 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서는 전위차를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정하여 미량의 시료 중의 당화 헤모글로빈을 높은 정밀도로 신속하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서의 작업전극 표면 모식도를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학센서는 외부에서의 전압 또는 전류의 공급 없이 시료 내의 당화 헤모글로빈의 농도에 대한 전압을 측정하기 위한 것으로, 당화 헤모글로빈과 특이적 결합 가능한 화합물이 작업전극에 부착되어 당화 헤모글로빈과 결합 시, 작업전극의 산화환원 반응전위가 바뀌게 된다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학센서는 당화 헤모글로빈의 결합에 의해 산화환원 반응전위가 바뀌는 작업전극과 기준전극을 준비하여 당화 헤모글로빈의 결합 후의 전압을 측정함으로써, 시료 내 당화 헤모글로빈의 해당 농도에 대한 전압을 측정할 수 있으며, 해당 전압에 당화 헤모글로빈의 농도를 예측할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서의 작업전극 표면 모식도를 나타낸 도면이다. 이하, 본 발명에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)는 기판(110), 작업전극(120), 기준전극(130), 측정부(140) 및 스페이서(150)를 포함하여 구성된다.

일 실시예로, 기판(110)은 PET, 유리(glass) 등의 기판일 수 있다.

한편, 작업전극(120)은 탄소성분으로 이루어지며, 이는 탄소성분(121a)이 박막 형태로 증착된 기판상에 감광제를 이용하여 광식각 공정과 산소 플라즈마 에칭 처리에 의하여 설계된 형상으로 패터닝될 수 있다.

아울러, 기준전극(130)은 실질적으로 시료의 당화 헤모글로빈농도에 의해 변동되지 않는 기준 전위 값을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기준전극(130)은 전위가 알려져 있는 전극, 예를 들어 Ag/AgCl 전극 또는 카본 페이스트(carbon paste) 전극 등으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 기준전극은 Ag/AgCl 전극으로 이루어질 수 있으며, 이때, 기준전극(130)에 형성되는 기준 전위 값을 측정부(140)로 전달한다.

한편, 상기 작업전극(120)은 탄소나노튜브 페이스트(carbon nanotube paste), 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, multi-walled carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)의 작업전극(120)은 단일벽 탄소나노튜브층으로 이루어질 수 있다. 특히, 작업전극(120)으로 시료의 헤모글로빈과 감응하여 상기 시료의 헤모글로빈의 농도에 따라 전위 값이 가변되는 단일벽 탄소나노튜브층을 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 단일벽 탄소나노튜브층(SWCNT; Single-Wall Carbon Nano Tubes)은 뛰어난 전기적, 화학적, 열적, 기계적 성질을 갖는 물질로서, 작업전극(120)의 단일벽 탄소나노튜브층은 시료의 헤모글로빈과의 감응에 따라 전자 구조와 페르미 레벨이 변화되는 반도체성과 전위 값을 전달하는 금속성을 동시에 갖는다. 작업전극(120) 은 시료의 헤모글로빈과 감응하는 기능과 상기 헤모글로빈 감응에 따라 가변되는 전위 값을 측정부(140)로 전달하는 기능을 동시에 갖을 수 있다.

즉, 작업전극(120)을 단일벽 탄소나노튜브층으로 이루어짐으로써 상기 헤모글로빈 감응 기능과 전위 값 전달 기능을 동시에 수행할 수 있으므로, 헤모글로빈 감응물질과 측정부(140) 간에 전위 값을 전달하는 별도의 부재를 형성하는 공정이 생략되고 그에 따라 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)의 제조 공정비용을 절감할 수 있다.

또한, 상기 탄소나노튜브층은 방해 이온에 의한 전위 측정 영향을 적게 받기 때문에, 시료의 당화 헤모글로빈의 측정 신뢰도를 높일 수 있다.

아울러, 작업전극은 표적물질인 당화 헤모글로빈이 결합되는 화합물이 부착되는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 상기 화합물은 당화 헤모글로빈의 글리코실기와 결합하여 전류를 발생시키는 것으로, 보론산 작용기를 포함할 수 있다.

보론산 작용기는 작업전극 표면에 부착되며, 보론산 작용기는 모든 보론산 유도체 화합물로부터 유래하는 것일 수 있으며, 일 예로 3-아미노페닐보론산(3-Aminophenylboronic acid)일 수 있다.

한편, 보론산 유도체 화합물을 작업전극에 안정제인 소혈청알부민을 이용하여 작업전극에 수식될 수 있다.

보다 구체적으로, 소혈청알부민은 당화혈색소를 제외한 다른 단백질들의 전극으로의 흡착을 방지하는 역할을 한다. 또한 안정제의 C-terminal과 보론산 유도체 화합물의 amine group이 EDC (N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride)와 NHS (N-Hydroxysuccinimide)와의 반응을 통해 아미드 결합을 형성할 수 있다.

한편, 측정부는 당화 헤모글로빈과 특이적 결합되는 보론산 유도체 화합물의 가역적 산화환원반응에 의해서 형성된 작업전극과 기준전극 사이의 전위차를 측정할 수 있으며, 이때, 보론산 유도체 화합물의 가역적 산화환원반응 물질은 페리시안산(ferricyanic acid), 페로센(ferrocene), 페로센유도체, 퀴논(quinones), 퀴논유도체, 유기전도성염(organic conducting salt), 비오로겐(viologen), 헥사아민루세늄(III)클로라이드(hexaammineruthenium(III) chloride), 디메틸페로센(dimethylferrocene; DMF), 페리시니움(ferricinium), 페로센모노카르복실산(ferocene monocarboxylic acid; FCOOH), 7,7,8,8,-테트라시아노퀴노디메탄(7,7,8,8-tetracyanoquino-dimethane; TCNQ), 테트라티아풀발렌(tetrathiafulvalene; TTF), 니켈로센(nickelocene; Nc), N-메틸아시디니움(N-methyl acidinium; NMA+), 테트라티아테트라센(tetrathiatetracene; TTT), N-메틸페나지니움(N-methylphenazinium; NMP+), 히드로퀴논(hydroquinone), 3-디메틸아미노벤조산(3-dimethylaminobenzoic acid; MBTHDMAB), 3-메틸-2-벤조티오조리논히드라존(3-methyl-2-benzothiozolinone hydrazone), 2-메톡시-4-아릴페놀(2-methoxy-4-allylphenol), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrin; AAP), 디메틸아닐린(dimethylaniline), 4-아미노안티피렌(4-aminoantipyrene), 4-메톡시나프톨(4-methoxynaphthol), 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(3,3',5,5'-tetramethyl benzidine; TMB), 2,2-아지노-디-[3-에틸-벤즈티아졸린술포네이트](2,2-azino-di-[3-ethyl-benzthiazoline sulfonate]), o-디아니지딘(o-dianisidine), o-톨루이딘(otoluidine), 2,4-디클로로페놀(2,4-dichlorophenol), 4-아미노페나논(4-aminophenazone), 벤지딘(benzidine)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 전자전달 매개체일 수 있다.

특정 양태로서, 당화 헤모글로빈을 측정하기 위하여, 전자전달 매개체와 완충액에 헤모글로빈이 포함되는 전혈시료를 용해하여 혼합하고, 상기 혼합액을 본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)에 도입하면 전압 또는 전류의 공급 없이도 산화환원전위가 발생한다. 이에 따라, 작업전극(120)과 기준전극(130)을 각각 측정부(전압계, 140)에 접속되어 상기 전극 사이에 발생하는 전압을 측정할 수 있다. 따라서, 측정부(전압계, 140)에서 계측한 전압을 바탕으로 시료 중의 당화 헤모글로빈 농도를 산출할 수 있다.

한편, 완충액은 시료 첨가 후에 pH 4 내지 8을 유지하면서 반응용기, 시료 또는 전극 등에 반응하지 않는 것이라면 제한없이 사용가능하다.

아울러, 작업전극(120)은 감응부(122)와 연결부(123)로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 감응부(122)는 기판(110)상에 시료와 접촉 가능하도록 형성되고, 시료의 당화 헤모글로빈과 직접 감응하여 시료의 당화 헤모글로빈농도에 따라 전위 값이 가변될 수 있다.

연결부(123)는 기판(110)상에 상기 감응부(122)와 연결되도록 형성되며, 상기 감응부(122)에서 시료의 당화 헤모글로빈농도에 따라 가변적으로 형성된 전위 값을 측정부(140)측으로 전달할 수 있다.

측정부(140)는 직접 전위차법에 의하여, 작업전극(120)과 기준전극(130) 간의 전위 차에 따라 시료의 전압값을 측정할 수 있다. 상기 측정부(140)는 기판(110)상에 고정될 수 있으며, 또는 기판(110) 외부에 구비되어 작업전극(120)과 기준전극(130)에 전선 등에 의하여 연결될 수 있으며, 상기 작업전극(120)과 기준전극(130) 간의 전위차에 근거하여 시료의 당화 헤모글로빈 농도를 산출할 수 있다.

한편, 스페이서(150)는 상기 작업전극(120)과 기준전극(130)의 상부에 위치하여 시료가 유입되도록 일측에 개구(151)가 형성되며, 상기 개구(151)에 의해서, 시료가 머물 수 있는 공간이 형성될 수 있다.

일 예로, 상기 스페이서(150)는 "ㄷ"자 형태일 수 있다.

아울러, 상기 스페이서(150)의 공간을 덮는 커버부(160)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)는 스트립형태일 수 있다.

본 발명은 일 실시예에서,

기판(110)상에 서로 이격되도록 작업전극(120) 및 기준전극(130)을 형성하는 단계;

작업전극(120) 및 기준전극(130)이 형성된 기판에 스페이서(140)를 덮어 작업전극(120)과 기준전극(130)으로 시료가 유입되는 공간을 형성하는 단계; 및

작업전극(120) 및 기준전극(130)과 측정부(140)를 연결하는 단계; 를 포함하는 전기화학센서 제조방법을 제공한다.

도 3(a) 내지 도 3(h) 는 본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 본 발명에 따른 당화 전기화학센서의 제조방법을 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 탄소성분막(121a)이 형성된 기판(110)상에 작업전극(120)을 형성할 수 있다.

이때, 상기 탄소성분막(121a)은 상술한 바와 같이, 탄소나노튜브 페이스트(carbon nanotube paste), 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, multi-walled carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있으며, 특정 양태로서 단일벽 탄소나노튜브층으로 이루어질 수 있다.

아울러, 상기 탄소성분막(121a)은 진공 여과법(vacuum filtration method) 을 이용하여 기판(110)위에 박막 형태로 균일하게 증착될 수 있으며, 상기 탄소성분막(121a)이 형성된 기판(110)은 도 3(a) 내지 도 3(d) 에 도시된 과정을 통해 작업전극(120)으로 패텅닝될 수 있다.

도 3(a)에 도시된 탄소성분막(121a) 이 형성된 기판을 이용할 수 있으며, 도 3(b)를 참조하면, 광식각(photo-lithography) 방식으로서, 상기 탄소성분막(121a) 위에 감광성 고분자(photoresist polymer) 패턴(PR) 이 형성된다. 감광성 고분자 패턴(PR)은 작업전극(120)은 작업전극(120)의 설계된 패턴과 대응하도록 형성될 수 있다.

이어서, 감광성 고분자 패턴(PR) 이 형성된 탄소성분층(121)은 플라즈마 방식의 산소 플라즈마 에칭 처리를 수행함으로써, 도 3(c)에 도시된 바와 같이 기판(110) 상에 패터닝된 탄소성분층(121)을 형성할 수 있다.

도 3(d)를 참조하면, 패터닝된 탄소성분층(121) 위에 남아있는 감광성 고분자 패턴(PR) 을 에탄올과 같은 알코올 등의 제거액을 이용하여 제거하여, 기판(110)상에 작업전극(120)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 3(d)의 패터닝된 탄소성분층에 당화 헤모글로빈과 결합되는 화합물을 부착하는 단계를 포함한다.

보다 구체적으로, 패터닝된 탄소성분막에 화합물을 부착하는 단계는 패터닝된 탄소성분막에 안정제를 도포하는 단계 및 탄소성분막에 도포된 안정제에 보론산유도체를 포함하는 화합물을 포함하는 완충액을 도포하는 단계를 포함한다.

한편, 화합물은 3-아미노페닐보론산(3-Aminophenylboronic acid)과 같은 보론산 유도체 화합물을 의미한다.

이때, 완충용액에 보론산 유도체화합물과 첨가제를 혼합하여 안정제가 도포된 작업전극에 도포할 수 있다.

일 예로, 첨가제는 NHS (N-Hydroxysuccinimide)와 EDC (N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride)일 수 있으며, 여기서, NHS와 EDC는 안정제와 보론산 유도체 화합물의 아민을 연결하는 교차 결합제로써 사용되었다..

도 3(e)를 참조하면, 기판상에 기준전극(130)을 형성한다. 보다 구체적으로, 작업전극(120)과 소정간격 이격되는 위치에 기준전극(130)을 형성할 수 있으며, 기판(120)에 기준전극형상의 몰드(133)를 형성하고, 몰드(133) 내에 Ag/AgCl 페이스트(paste) 또는 카본 페이스트를 주입하여 소성한 후 몰드(133)를 분리하여 기판(110)상에 기준전극(130)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 3(f)를 참조하면, 상기 기판(110) 상에서 상기 작업전극(120)과 기준전극(130)의 손상을 방지하기 위하여 테이프(170)를 부착되고, 상기 작업전극(120)과 기준전극(130)의 감응부(122) 사이에 챔버가 형성되도록 "ㄷ"자 형의 스페이서(150)가 부착된다.

그리고, 상기 스페이서(150) 상부에 커버부(160)를 부착할 수 있다.

특정 양태로서, 상기 스페이서(150) 및 커버부(160)는 PDMS(Poly(DiMethyl-Siloxane)) 재질의 몰드(133)로 이루어질 수 있다.

이어서, 작업전극(120)과 기준전극(130) 간의 전위 차에 따라 당화 헤모글로빈농도를 측정하도록 측정부(140)를 연결함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 >

실시예 1. 물질 및 시약

단일벽 탄소나노튜브(SWCNTs; Single-Wall Carbon Nano-Tubes) 분산액은 TOP NANOSYS에서 구입하였으며, 탄소나노튜브 페이스트(CNT paste) 는 WONIL에서 구입하였다.

그리고, 페리시안화 칼륨(Potassium ferricyanide Ⅲ) (99%), 소혈청알부민(BSA, bovine serum Albumin), N-하이드록시숙신이미드(NHS, N-Hydroxysuccinimide), N-(3-디메틸아미노프로필)-N'-에틸카보디이미드 하이드로클로라이드(EDC, N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride), 3-아미노페닐보론산 모노하이드레이트(3-Aminophenylboronic acid monohydrate)는 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.

또한, 당화혈색소(HbA1c)는 Lee biosolutoins, Inc에서 구입하여 IFCC 규정의 당화혈색소를 사용하였으며, 헤모글로빈(Hb, human hemoglobin)은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.

그리고, 20×PBS 완충액(phosphate buffered saline) 바이오세상(biosesang)에서 구입하였으며, 감광액인 AZ P4620 와 현상액인 AZ 400K(1:4) 는 Clarivant Corporation에서 구입하였으며, Ag/AgCl 페이스트는 Gwent group에서 구입하였다.

또한, 라미네이팅 필름(100㎛)은 HandsKorea에서 구입하여 사용하였으며, 수용액은 모두 DI water(deionized water)를 이용하여 준비하였다.

실시예 2. 당화혈색소 측정용 전기화학센서의 제조

실시예 2-1. 작업전극 및 기준전극의 제조

본 실시예에서는 2×2cm² 크기의 PET (poly(Ethylene Terephtalate)) 기판에 단일벽 탄소나노튜브(SWCNTs; Single-Wall Carbon Nano-Tubes) 박막층을 형성하였다. 보다 구체적으로, 단일벽 탄소나노튜브 박막층은 진공 여과법(vacuum filtration method) 으로 상기 PET 기판 위에 균일하게 증착하였다.

다음으로, 상기 단일벽 탄소나노튜브 박막층 상에 포토레지스트(AZ P4620)를 스핀코팅하여 약 12νm의 포토레지스트층을 형성하였고, 상기 포토레지스트층을 포토마스크를 사용하여 UV(약 365nm)로 노광하고, 현상액(AZ 400K)을 사용하여 25분동안 현상하여 포토레지스트 패턴(PR)을 형성하였다.

이때, 감광성 고분자 패턴(PR)은 작업 전극의 단일벽 탄소나노튜브층의 설계된 패턴과 대응하도록 형성하였다.

이어서, 감광성 고분자 패턴(PR)이 형성된 단일벽 탄소나노튜브 박막층에 축전결합 플라즈마(capacitively-coupled plasma) 방식의 산소 플라즈마 에칭 처리(O₂-plasma machine, 150 watt, 450초, 120mTorr)를 수행하여 기판상에 패터닝된 단일벽 탄소나노튜브층을 형성하였다.

그리고, 상기 패터닝된 단일벽 탄소나노튜브층 위에 남아있는 감광성 고분자 패턴(PR)을 에탄올로 이용하여 제거한 후 DI water로 세척하였다.

다음으로, 기판상에 기준전극을 형성하였다. 보다 구체적으로, 작업전극과 소정간격 이격되는 위치에 기준전극의 형상과 대응되도록 테이프를 이용하여 몰드를 만든 후 그 위에 Ag/AgCl 페이스트(GWENT Group)를 도포하고 오븐에 건조한 후 상기 몰드를 제거하여 기준전극을 제조하였다.

그리고, 작업전극과 기준전극은 측정기와 연결하였으며, 이는 기판상에 은 페이스트를 도포하여 전기적으로 연결하였다.

그리고 제조된 전극의 중간 부분은 가로, 세로 1cm×0.27cm의 테이프를 붙여 라미네이팅에 의한 전극 손상을 방지하였다.

그 후, 시료가 닿는 CNT 작업전극 상에 3%의 소혈청알부민(BSA, bovine serum Albumin) 3㎕ 를 드롭(drop)시킨 후 상온에서 30분 처리해주었으며, N-하이드록시숙신이미드(NHS, N-Hydroxysuccinimide), N-(3-디메틸아미노프로필)-N'-에틸카보디이미드 하이드로클로라이드(EDC, N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride) 및 3-아미노페닐보론산 모노하이드레이트(3-Aminophenylboronic acid monohydrate)가 포함된 PBS 용액에서 4시간 처리를 해주었고, 그 후 DI water 로 워싱(washing) 후 건조하여, 보론산이 수식된 CNT 작업전극을 제조하였다.

그리고, 그 위에 바깥쪽 가로, 세로 1.5cm×1cm, 안쪽 가로, 세로 세로 각각 1cm×0.8cm 크기의 "ㄷ"자 라미네이팅 필름(HandsKorea)을 접착시켜 시료가 닿는 부분의 전극과 커버 사이에 공간을 형성하였다.

또한, 전기화학 분석기와 닿는 SWCNT 전극의 접합 부에는 실버페이스트(silver paste)를 칠하였으며, 그 위에 PET 필름으로 덮개를 만들어 시료가 닿는 부분의 전극과 덮개 사이에 공간을 형성하여 당화혈색소 측정용 전기화학센서를 제조하였다.

< 실험예 >

실험예 1. 전기화학센서를 이용한 당화 헤모글로빈의 전류측정

실험예 1-1. 반응시약 및 측정기구 준비(0.5 내지 5.0g/dL의 농도)

먼저, 20× PBS 완충액(phosphate buffered saline)을 1× PBS 완충액으로 희석하였으며, 이를 탈기(degassing)하여 용매로 준비하였다.

그리고, 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 용액을 5분간 볼텍싱(voltexing)과정과 10분간의 소니케이션(sonication)을 거친후 100mM의 페리시안화 칼륨용액을 1× PBS 완충액을 이용하여 10mM 로 희석하였다.

그리고, 표준 당화혈색소 샘플을 만들기 위하여 당화혈색소(HbA1c(>96%)) 샘플을 5g/dL의 헤모글로빈 용액과 1× PBS 용액과 혼합하여 total 1g/dL 그리고 0 %, 2 %, 4 %, 6 %, 10 %의 당화혈색소 농도를 갖는 샘플을 만들었다.

또한, IFCC 표준 샘플의 당화혈색소(HbA1c) 용액 농도는 각각 4.96%, 7.15%, 9.40%이고, total Hb 농도는 13.78g/dL, 13.21g/dL, 14.47g/dL 인 샘플을 준비하였다.

다음으로 BSA 용액은 1× PBS 용액에 3% 를 추가하여 제조하였다. 또한, EDC, NHS, 보론산 용액은 각각 17mM, 15mM, 10mM 농도로 PBS 10X 용액에 제조하였다.

제조된 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 용액과 각 농도별 당화혈색소 용액은 실험전에 바로 혼합하였으며, 상기 10mM 의 페리시안화 칼륨 용액 5㎕와 테스트를 진행할 농도의 당화혈색소 용액 5㎕를 20초간 마일드하게 피펫팅(pipetting)하여 균일하게 섞일 수 있도록 하였다.

한편, 당화혈색소의 농도 측정을 위한 측정기는 전기화학 분석기(electrochemical analyzer)인 CHI 600E (CH Instruments Inc., USA)모델을 사용하여 진행하였다.

그리고, 당화혈색소(HbA1c) 샘플실험은 페리시안화 칼륨용액 없이 측정하였으며, 각 농도별 당화혈색소를 SWCNT 당화혈색소 바이오센서에 10㎕씩 로딩(loading)하고, 전위차분석법(potentiometry)인 열린회로전위(open circuit potential) 기술을 이용하여 전압을 측정하였다. 그리고, 실험의 진행은 각 실험별로 하나의 전극을 재사용하여 실시하였다.

다음으로, IFCC 당화혈색소 샘플은 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 10mM 용액과 함께 측정하였다. 한편, 농도별 IFCC 당화혈색소 샘플과 페리시안화 칼륨 용액은 실험 직전에 혼합하였다. 보다 구체적으로, 각 용액은 실험 한번당 전극에 5㎕씩 로딩(loading) 하였고, 전위차분석법(potentiometry)인 열린회로전위(open circuit potential) 기술을 이용하여 전압을 측정하였다. 또한, 실험의 진행은 각 한번의 측정마다 하나의 CNT 페이스트 전극을 사용하여 실시되었다.

1-2. 전기화학센서 특성(Characteristics of Boisensor) 평가

도 4은 도 3에 도시된 실시예에 따른 당화혈색소 측정용 센서로 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.

보다 구체적으로, 당화혈색소(HbA1c, Leebio) 샘플 테스트는 SWCNT 전극 위에서 이루어졌다. 농도별 당화혈색소를 10㎕씩 드롭(drop)한 후 작업전극과 기준전극 사이에 흐르는 전압값을 열린회로 전위를 시행하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 4을 참조하면, 위쪽에서부터 차례대로 10%, 6%, 4%, 2%, 0% 순으로 농도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 이 데이터의 측정은 하나의 전극을 재사용하여 이루어졌다.

도 5은 도 4에서 얻은 전압값을 이용하여 당화혈색소의 농도와 전압의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다.

보다 구체적으로, 도 4의 60초에서의 전압값을 샘플링(sampling)하여 농도와의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다. R² 값이 0.9827로 나타낸 것을 보아 이는 당화혈색소의 농도와 전압 사이에 선형관계가 확실히 나타난다는 것을 알 수 있었다.

도 6과 도 7은 도 1에 도시된 실시예에 따른 당화혈색소 측정용 센서로 IFCC 당화혈색소 샘플과 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 10mM 용액의 혼합액을 센서에 로딩한 후 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.

보다 구체적으로, IFCC 당화혈색소 샘플 실험의 진행은 당화혈색소 용액 5㎕를 전극 위에 먼저 로딩하였고 그 후에 페리시안화 칼륨 용액 5㎕를 로딩하여 혼합하였다. 그 후 상기 전극을 전기화학 분석기와 연결하고 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 값을 측정하였다.

도 6과 도 7을 참조하면, 위쪽에서부터 차례대로 9.40%, 7.15%, 4.96% 순으로 농도가 감소한 것을 확인할 수 있었다. 한편, 이 데이터의 측정은 하나의 전극을 재사용하여 이루어졌다.

도 8과 도 9는 각각 도 6과 도 7에서 얻은 전압값을 이용하여 당화혈색소의 농도와 전압의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다.

도 8과 도 9를 참조하면, 농도가 증가할수록 전압 값이 증가하는 경향을 보여주고 있다.

보다 구체적으로, 도 8과 도 9는 각각 도 6과 도9에서 얻어진 60초에서의 전압 값을 샘플링(sampling) 하여 농도와의 상관관계를 나타낸 검량선이다. R² 값이 각각 0.980과 0.999로 나타낸 것을 보아 이는 당화혈색소의 농도와 전압 사이에 선형관계가 확실히 나타난다는 것을 알 수 있었다.

1-2. 전기화학센서의 재현성 측정

본 발명의 실시예에서 제작한 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서의 재현성(reproduciblilty)을 테스트 하였다.

보다 구체적으로, 작업전극 기준전극(SWCNT┃Ag/AgCl) 을 포함하는 각각의 전극을 이용하여 농도가 다른 당화 헤모글로빈을 측정하였을 때의 정밀도를 확인하기 위하여 재현성 테스트를 실시하였다.

하기의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학센서를 이용하여 0.602g/dL, 0.929g/dL, 1.288g/dL, 1.713g/dL 농도의 당화헤모글로빈을 각각 3번씩 측정하여 얻은 전압의 평균값과 표준편차 그리고 RSD 값을 나타내었다.

RSD 값이 1 이하고 낮은값을 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 본 발명의 전기화학센서가 당화 헤모글로빈 측정 센서로서 높은 재현성을 갖는다는 것을 보여준다.

농도(%)	농도(g/dL)	평균전압(V)	표준편차	RSD(%)
5.4	0.602	0.1181	1.15E-03	0.974
7.9	0.929	0.1238	5.51E-04	0.445
10.8	1.288	0.1274	1.26E-03	0.988
14.8	1.713	0.1348	9.54E-04	0.708

< 비교예 >

비교예 1. 탄소 페이스트 전극을 이용한 당화혈색소의 전류측정

2×2cm² 크기의 기판에 탄소 페이스트(carbon paste, WONIL coporation)가 균일하게 증착하여, 작업전극과 기준전극(carbon paste┃Ag/AgCl) 을 포함하는 전기화학센서를 제조하였다.

구체적인 전기화학센서의 제조방법은 실시예 2와 동일하다.

그리고, 작업전극과 기준전극(carbon paste┃Ag/AgCl) 을 포함하는 전기화학센서를 이용하여 전기화학센서의 특성을 평가하였다.

도 10은 비교예의 작업전극과 기준전극(carbon paste┃Ag/AgCl) 을 포함하는 전기화학센서로 열린회로전위를 이용하여 각 당화혈색소 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.

도 11은 도 10에서 60초일 때의 전압 값을 농도 별로 나타낸 그래프이다.

도 10과 도 11을 참조하면, 작업전극과 기준전극(carbon paste┃Ag/AgCl)을 사용하여 당화혈색소(HbA1c)를 측정하였을 때, 모든 그래프에서 농도에 대한 경향성을 찾아 볼 수 없으며, 특히, 도 8 및 도 9와는 상반되는 결과를 보여주는 것을 확인할 수 있었다.

비교예 2. BSA와 보론산을 수식시키지 않은 작업전극을 포함하는 센서를 이용한 당화혈색소의 전류측정

도 12는 비교예에서 BSA와 보론산을 수식시키지 않은 작업전극(CNT paste)과 기준전극(Ag/AgCl)을 이용하여 IFCC 당화혈색소 샘플과 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 10mM 용액의 혼합액을 센서에 로딩한 후 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.

보다 구체적으로, 도 12는 CNT paste 작업전극과 Ag/AgCl 전극을 이용하여 IFCC 당화혈색을 열린회로전위를 이용하여 전압을 측정하였을 때의 전압곡선을 나타낸 그래프이다.

도 6과 도 7을 비교하였을 때, BSA 와 보론산을 수식한 전극과 달리 아무런 처리하지 않은 CNT paste 전극에서는 경향성이 보이지 않고 오히려 total Hb 농도가 높아짐에 다라 전압이 감소하는 경향을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

100: 당화 헤모글로빈 측정용 전기화학센서
110: 기판
120: 작업전극 121: 탄소성분층
121a: 탄소성분막
122: 감응부 123: 연결부
130: 기준전극
132: 전극 133: 몰드
140: 측정부
150: 스페이서 151: 개구
160: 커버부
170: 테이프

Claims

기판;
기판상에 형성되며, 탄소성분으로 이루어진 작업전극;
기판상에 작업전극과 이격되어 형성되는 기준전극; 및
작업전극과 기준전극간의 전위차를 측정하는 측정부;를 포함하며,
상기 작업전극은
소혈청 알부민에 의해서 보론산 유도체 화합물이 수식되어 있으며, 상기 보론산 유도체는 표적물질인 당화 헤모글로빈과 특이적 결합되는 것을 특징으로 하는 전기화학센서.
제1항에 있어서,
작업전극은
탄소나노튜브 페이스트(carbon nanotube paste), 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, multi-walled carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학센서.
제1항에 있어서,
기준전극은
Ag/AgCl 전극 또는 카본 페이스트(carbon paste) 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학센서.
삭제
제1항에 있어서,
당화 헤모글로빈과 특이적 결합되는 화합물은
3-아미노페닐보론산 수화물(3-aminophenylboronic acid monohydrate)의 보론산 유도체 화합물인 전기화학센서.
제5항에 있어서,
측정부는
당화 헤모글로빈과 특이적 결합되는 보론산 유도체 화합물의 가역적 산화환원반응에 의해서 형성된 상기 작업전극과 기준전극 사이의 전위차를 측정하는 전기화학센서.
제6항에 있어서,
보론산 유도체 화합물의 가역적 산화환원반응하는 물질은
페리시안산(ferricyanic acid), 페로센(ferrocene), 페로센유도체, 퀴논(quinones), 퀴논유도체, 유기전도성염(organic conducting salt), 비오로겐(viologen), 헥사아민루세늄(III)클로라이드(hexaammineruthenium(III) chloride), 디메틸페로센(dimethylferrocene; DMF), 페리시니움(ferricinium), 페로센모노카르복실산(ferocene monocarboxylic acid; FCOOH), 7,7,8,8,-테트라시아노퀴노디메탄(7,7,8,8-tetracyanoquino-dimethane; TCNQ), 테트라티아풀발렌(tetrathiafulvalene; TTF), 니켈로센(nickelocene; Nc), N-메틸아시디니움(N-methyl acidinium; NMA+), 테트라티아테트라센(tetrathiatetracene; TTT), N-메틸페나지니움(N-methylphenazinium; NMP+), 히드로퀴논(hydroquinone), 3-디메틸아미노벤조산(3-dimethylaminobenzoic acid; MBTHDMAB), 3-메틸-2-벤조티오조리논히드라존(3-methyl-2-benzothiozolinone hydrazone), 2-메톡시-4-아릴페놀(2-methoxy-4-allylphenol), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrin; AAP), 디메틸아닐린(dimethylaniline), 4-아미노안티피렌(4-aminoantipyrene), 4-메톡시나프톨(4-methoxynaphthol), 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(3,3',5,5'-tetramethyl benzidine; TMB), 2,2-아지노-디-[3-에틸-벤즈티아졸린술포네이트](2,2-azino-di-[3-ethyl-benzthiazoline sulfonate]), o-디아니지딘(o-dianisidine), o-톨루이딘(otoluidine), 2,4-디클로로페놀(2,4-dichlorophenol), 4-아미노페나논(4-aminophenazone), 벤지딘(benzidine)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 전자전달 매개체인 전기화학센서.
제1항에 있어서,
작업전극 및 기준전극의 상부에 위치하며, 시료가 유입되도록 일측에 개구가 형성되는 스페이서; 및
스페이서의 상부에서 개구를 덮는 커버부; 를 포함하는 전기화학센서.
제1항에 있어서,
전기화학센서는 스트립형태인 것인 전기화학센서.
제1항에 있어서,
작업전극 및 기준전극은 측정부와 전도성 페이스트에 의해서 연결되는 전기화학센서.
기판상에 서로 이격되도록 작업전극 및 기준전극을 형성하는 단계;
작업전극 및 기준전극이 형성된 기판에 스페이서를 덮어 작업전극과 기준전극으로 시료가 유입되는 공간을 형성하는 단계; 및
작업전극 및 기준전극과 측정부를 연결하는 단계; 를 포함하는 제1항에 따른 전기화학센서의 제조방법.
제11항에 있어서,
작업전극을 형성하는 단계는
광식각을 통하여 탄소성분막이 형성된 기판상에 감광성 고분자 패턴을 형성하는 단계;
감광성 고분자 패턴이 형성된 상기 탄소성분막에 산소 플라즈마 에칭처리를 수행하는 단계;
알코올을 이용하여 상기 감광성 고분자를 제거하여 패터닝된 탄소성분막의 패턴을 형성단계; 및
패터닝된 탄소성분막에 표적물질과 결합되는 화합물을 수식하는 단계; 를 포함하는 전기화학센서의 제조방법.
제12항에 있어서,
패터닝된 탄소성분막에 표적물질과 특이적 결합되는 화합물을 수식하는 단계는
패터닝된 탄소성분막에 안정제를 도포하는 단계; 및
탄소성분막에 도포된 안정제에 화합물을 포함하는 완충액을 도포하는 단계; 를 포함하는 전기화학센서의 제조방법.
제11항에 있어서,
기준전극을 형성하는 방법은
기판에 기준전극형상의 몰드를 형성하는 단계;
몰드 내에 Ag/AgCl 또는 카본 페이스트를 주입하여 소성하는 단계; 및
몰드를 분리하는 단계; 를 포함하는 전기화학센서의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 스페이서의 상부에 커버부를 부착하는 단계를 더 포함하는 전기화학센서의 제조방법.