KR101905317B1 - Sensor for detecting hydrogen peroxidase and method of detecting hydrogen peroxidase using thesame - Google Patents

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KR101905317B1 KR1020170048042A KR20170048042A KR101905317B1 KR 101905317 B1 KR101905317 B1 KR 101905317B1 KR 1020170048042 A KR1020170048042 A KR 1020170048042A KR 20170048042 A KR20170048042 A KR 20170048042A KR 101905317 B1 KR101905317 B1 KR 101905317B1
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최정우
윤진호
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서강대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a nano-composite including transition metal dichalcogenide encapsulated to carbonaceous materials, a manufacturing method of the nano-composite, a sensor for detecting peroxide including the nano-composite, and a method for detecting peroxide using the sensor for detecting peroxide. Since the nano-composite has a remarkably improved electrochemical signal and long lasting stability, the nano-composite can be effectively used for detecting peroxide.

Description

과산화수소 검출용 센서 및 이를 이용한 과산화수소 검출 방법{Sensor for detecting hydrogen peroxidase and method of detecting hydrogen peroxidase using thesame}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sensor for detecting hydrogen peroxide and a method for detecting hydrogen peroxide using the same,

본 발명은 탄소질 물질로 캡슐화(encapsulation)된 전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenide)을 포함하는 나노복합체, 상기 나노복합체의 제조방법, 상기 나노복합체를 포함하는 과산화수소 검출용 센서, 및 상기 과산화수소 검출용 센서를 이용한 과산화수소 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanocomposite comprising a transition metal dichalcogenide encapsulated with a carbonaceous material, a method for producing the nanocomposite, a sensor for detecting hydrogen peroxide including the nanocomposite, and a method for detecting the hydrogen peroxide And a method for detecting hydrogen peroxide using the sensor.

생체물질 기반의 바이오센서는 질병진단 및 의학분야에서의 넓은 활용성으로 큰 주목을 받아왔다. 이러한 생체물질 기반의 바이오센서 제작에 있어서 단백질과 DNA를 포함한 생체물질들은 빠른 반응 속도와 타겟 물질과의 높은 선택적 반응성으로 그 활용도가 높다. 그 중에서도 금속단백질(metalloprotein)은 고유의 산화환원능을 보유하고 있어 특정 물질 측정을 위한 신호검출에 적합한 것으로 평가받는다.Biosensor based biosensors have received great attention because of their wide applicability in disease diagnosis and medical applications. Biomaterials such as protein and DNA are used in the production of biosensor based biosensors because of their high reaction rate and high selective reactivity with target materials. Among them, metalloprotein possesses inherent redox potential and is considered suitable for signal detection for the measurement of specific substances.

그러나 이와 같은 생체물질 기반의 바이오센서는 몇 가지 한계점을 가지고 있다. 예를 들어, 널리 이용되는 기판 상에서 생체물질의 비균일한 고정화, 측정 시의 낮은 전기화학 신호 및 이중상 이상의 층에서 느리게 나타나는 전자전달특성 등은 측정의 정확성 및 실용성을 확보하는 데 있어 한계점을 보여준다.However, such biosensor-based biosensors have some limitations. For example, non-uniform immobilization of biomaterials on a widely used substrate, low electrochemical signals in measurement, and electron transfer characteristics that appear slowly in layers above a double phase show limitations in ensuring accuracy and practicality of measurement.

이와 같은 생체물질 기반의 바이오센서들이 보유하고 있는 문제점들을 극복 하기 위하여 수많은 종류의 나노 물질들이 이용되고 있으며, 탄소나노튜브와 그래핀과 같은 탄소 기반 나노물질들이 가지는 뛰어난 전도성, 전자전달능력 및 생체적합성 등의 장점을 기반으로 하여 생체물질들과의 혼합을 통한 바이오센서 및 바이오 전자소자 개발 연구에 이용하기 위한 연구를 수행하여왔다.Numerous types of nanomaterials have been used to overcome the problems of bio-based biosensors, and the excellent conductivity, electron transfer capability and biocompatibility of carbon-based nanomaterials such as carbon nanotubes and graphene Based biosensors and bioelectronic devices by combining them with biomaterials.

최근 들어, 그래핀을 능가하는 성능을 보이는 것으로 평가받으며 주목받고 있는 신물질은 전이금속 칼코겐화물(Transition metal dichalcogenide, 이하, TMD)이다. 이황화 몰리브덴(molybdenum disulfide)이나 비스무스 셀레나이드(bismuth selenide) 등이 TMD에 속한다. 그러나 지금까지 TMD 물질들을 이용한 연구는 대부분 종이(sheet) 형태로 합성하여 응용하는 연구에 국한되어 왔다.In recent years, Transition metal dichalcogenide (TMD) has been attracting attention as a new material that has been evaluated as superior to graphene. Molybdenum disulfide or bismuth selenide belong to the TMD. However, until now, studies using TMD materials have mostly been confined to the study of synthesis in sheet form.

과산화수소는 생물학 및 의학 분야에서 세포 매커니즘 및 치료용 연구에 있어서 중요한 역할을 수행하는 물질이다. 과산화수소는 활성산소(reactive oxygen species, 이하 ROS)로써 세포와 조직의 손상을 일으킬 수 있으며, 일반적인 산소보다 활성이 크고 불안정하기 때문에 암을 비롯한 질병 및 노화를 일으키는 주요 요인 중 하나이다. 세포 매커니즘에도 악영향을 미치는 경우가 많아, 정확한 측정 및 제거를 위하여 많은 연구진의 관심을 받는 물질이다.Hydrogen peroxide is a substance that plays an important role in research on cellular mechanisms and therapeutics in biological and medical fields. Hydrogen peroxide is a reactive oxygen species (ROS) that can cause cell and tissue damage, and is more active and unstable than normal oxygen, making it one of the major causes of cancer and other diseases and aging. It is a substance which is attracted to many researchers for accurate measurement and elimination because it often adversely affects the cell mechanism.

이러한 점 때문에 보급형 과산화수소 측정용 센서 등이 개발 및 보급되고 있는 현실이다. 과산화수소 측정용 바이오센서는, 크게는 오수 처리시설을 포함한 산업적인 정화장치에서 과산화수소를 측정하는 용도로 이용가능하며, 또한 매립지 정화, 각종 용수 및 지하수의 살균 또는 정화에 사용할 수 있다.For this reason, sensors for measuring hydrogen-peroxide in the market are being developed and distributed. The biosensor for measuring hydrogen peroxide can be used mainly for the measurement of hydrogen peroxide in an industrial purification apparatus including a wastewater treatment facility and also for sterilization or purification of landfill, various water and ground water.

특히, 금속단백질의 직접적인 산화환원 특성은 특정 분자를 빠르게 검출하기 위한 용도에 적합하다. 금속단백질로 인해 발생하는 전기 화학적 신호는 전기 화학 기술을 사용하여 간단하게 얻을 수 있고, 따라서 다양한 금속단백질 기반의 바이오 센서가 연구된 바 있다.In particular, the direct redox property of a metal protein is suitable for the purpose of rapidly detecting a specific molecule. The electrochemical signals generated by the metal proteins can be obtained simply by using electrochemical techniques, and thus, a variety of metal protein-based biosensors have been studied.

그러나, 종래의 전극에서는, 금속단백질과 표적 분자 사이의 상호 작용에 있어서 전극상의 생체 분자가 의도하지 않은 배향을 이루거나, 생체 분자로부터 유래된 전기 화학적 신호가 약하거나, 전자 전달 속도가 느리거나 또는 일정하지 않은 점에서 한계가 있었다.However, in the conventional electrode, in the interaction between the metal protein and the target molecule, the biomolecule on the electrode has an unintended orientation, the electrochemical signal derived from the biomolecule is weak, the electron transfer rate is slow, There was a limit in not being constant.

이를 개선하기 위해 금 나노입자 및 수지상 폴리머 기반 전극과 같은 새로운 유형의 전극이 증폭된 전기 화학적 신호 및 감도를 갖는 바이오 전자장치 및 바이오센서를 개발하는 데 사용되었고, 또한 산화그래핀이 금속 단백질로부터 전자 전달을 촉진한다고 밝혀졌다. 그러나, 이러한 연구에 의해 제조된 바이오센서는 제조 공정이 복잡하고 감도를 향상시킬 수 있는 가능성도 제한되어 있다.To improve this, new types of electrodes, such as gold nanoparticles and dendritic polymer based electrodes, have been used to develop bioelectronic devices and biosensors with amplified electrochemical signals and sensitivities, Promoting transmission of the disease. However, the biosensor manufactured by such a study has a complicated manufacturing process and a limited possibility of improving the sensitivity.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenide, 이하 TMD) 물질들이 나노입자로 합성되어 이용된다면 표면적 확장에 따른 효과 극대화가 가능할 것으로 예상하였으며, 또한 그래핀과 같은 생체적합성 물질과의 결합을 통하여 이동도를 향상시킴에 따른 전자전달 효과를 더 극대화시킴으로써 생체물질과의 결합에도 유용할 것으로 판단하였다.The present inventors have anticipated that if transition metal dichalcogenide (TMD) materials are synthesized as nanoparticles, it would be possible to maximize the effect according to the enlargement of the surface area. In addition, by binding with biocompatible materials such as graphene It was judged that it would be useful for bonding with a biomaterial by maximizing the electron transfer effect by improving the mobility.

본 발명자들은 민감성과 안정성이 뛰어난 과산화수소 검출용 센서를 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과 MoS2 나노입자-산화그래핀 복합체를 기반으로 한 바이오센서를 이용할 경우 전기화학적 신호가 크게 향상되고 안정성이 지속되는 효과가 있음을 규명함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다. The present inventors have tried to develop a sensor for detecting hydrogen peroxide which is excellent in sensitivity and stability. As a result, the present inventors have completed the present invention by confirming that electrochemical signals are greatly improved and stability is sustained when a biosensor based on MoS 2 nanoparticle-oxide graphene complex is used.

따라서 본 발명의 목적은, 탄소질 물질로 캡슐화(encapsulation)된 전이금속 칼코겐화물을 포함하는 나노복합체를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a nanocomposite comprising a transition metal chalcogenide encapsulated with a carbonaceous material.

본 발명의 다른 목적은 상기 나노복합체의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the nanocomposite.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 나노 복합체를 포함하는 과산화수소 검출용 센서를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a sensor for detecting hydrogen peroxide comprising the nanocomposite.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 과산화수소 검출용 센서를 이용하여 과산화수소를 검출하는 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for detecting hydrogen peroxide using the sensor for detecting hydrogen peroxide.

본 발명에서는 바이오센서의 향상된 전기화학 신호와 생체물질의 안정성 유지를 위하여 MoS2 나노입자를 합성한 후 아민기로 표면개질하고 산화그래핀으로 캡슐화하여 MoS2 나노입자-산화그래핀 복합체를 제조하였다.In the present invention, MoS 2 nanoparticle-graphene complexes were prepared by synthesizing MoS 2 nanoparticles after surface modification with amine groups and encapsulating them with oxidized graphene in order to maintain the electrochemical signals and biomaterial stability of the biosensor.

상기 복합체는 바이오센서의 플랫폼으로 이용될 수 있으며, 미오글로빈에 의한 과산화수소 측정 시 전기화학 신호를 향상시키고 미오글로빈의 안정성을 오랜 기간 유지할 수 있도록 하였다. 본 발명을 통하여 개발된 MoS2 나노입자-산화그래핀 복합체 기반 바이오센서는 실용화 가능한 정교한 바이오센서를 포함한 바이오 전자소자 플랫폼 개발 및 생물의학분야에 다양하게 활용될 수 있다.The complex can be used as a platform of a biosensor, and it can improve the electrochemical signal and maintain the stability of myoglobin for a long time when measuring hydrogen peroxide by myoglobin. The MoS 2 nanoparticle-oxidized graphene composite-based biosensor developed through the present invention can be used in a variety of bio-medical field development and biopharmaceutical fields including a sophisticated biosensor that can be practically used.

본 발명의 일 양태는 탄소질 물질로 캡슐화(encapsulation)된 전이금속 칼코 겐화물(transition metal dichalcogenide)을 포함하는 나노복합체에 관한 것이다.One aspect of the invention is a nanocomposite comprising a transition metal dichalcogenide encapsulated with a carbonaceous material.

상기 전이금속 칼코겐화물은 아민기(-NH2), 카르복실(-COOH)기, 씨올(-SH)기 및 하이드록시(-OH)기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능기로 표면 개질된 것일 수 있으며, 예를 들어, 아민기로 표면 개질된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The transition metal chalcogenide is one which is surface-modified with at least one functional group selected from the group consisting of an amine group (-NH 2 ), a carboxyl (-COOH) group, a cyan (-SH) group and a hydroxy And may be, for example, surface-modified with an amine group, but is not limited thereto.

상기 탄소질 물질은 그래핀, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브 또는, 그래파이트일 수 있으며, 예를 들어, 산화그래핀일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The carbonaceous material may be graphene, carbon nanofiber, carbon nanotube, or graphite, and may be, for example, oxidized graphene, but is not limited thereto.

또한, 상기 탄소질 물질은 탄소질 물질의 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the carbonaceous material may include an oxide of a carbonaceous material, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 전이금속은 몰리브덴(Mo), 비스무스(Bi), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 예를 들어, 몰리브덴일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the transition metal is selected from the group consisting of Mo, Bi, Ti, V, Nb, Ta and W And may be, for example, molybdenum, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 전이금속 칼코겐화물은 전이금속이 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 칼코겐 원소로 칼코겐화된 것일 수 있으며, 예를 들어, 전이금속이 황으로 칼코겐화 된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the transition metal chalcogenide is one wherein the transition metal is chalcogenated with at least one chalcogen element selected from the group consisting of sulfur (S), selenium (Se) and tellurium (Te) For example, the transition metal may be chalcogenated with sulfur, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 일 양태는 다음의 단계를 포함하는 나노복합체의 제조방법에 관한 것이다: Another aspect of the present invention is directed to a method of making a nanocomposite comprising the steps of:

전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenide)을 표면개질하는 개질 단계; 및 A step of modifying the surface of the transition metal dichalcogenide; And

전이금속 칼코겐화물을 탄소질 물질로 캡슐화시키는 캡슐화 단계.An encapsulation step of encapsulating the transition metal chalcogenide with a carbonaceous material.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기, 캡슐화 단계는 상기 전이금속 칼코겐화물을 정전기적 인력에 의해 상기 탄소질 물질로 캡슐화시키는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the encapsulation step may be to encapsulate the transition metal chalcogenide with the carbonaceous material by electrostatic attraction.

본 명세서상의 용어 "캡슐화"란 전이금속 칼코겐화물 나노입자가 정전기적 인력을 통해 규칙적인 구조를 가진 탄소질 물질에 의하여 둘러싸인 것을 의미한다.As used herein, the term " encapsulation " means that the transition metal chalcogenide nanoparticles are surrounded by a carbonaceous material having a regular structure through electrostatic attraction.

상기 표면개질은 아민기, 카르복실기, 씨올기 및 하이드록시기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능기로 표면개질하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 아민기인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The surface modification may be surface modification with at least one functional group selected from the group consisting of an amine group, a carboxyl group, a seed group and a hydroxyl group, and may be, for example, an amine group, but is not limited thereto.

전이금속 칼코겐화물을 표면개질하기 위해 사용할 수 있는 유기물을 도입하여 아민기로 표면개질함으로써, 정전기적 인력으로 인해 산화그래핀으로 캡슐화되도록 유도할 수 있다.An organic material that can be used for surface modification of the transition metal chalcogenide may be introduced and surface modified with an amine group to induce it to be encapsulated by graphene oxide due to electrostatic attraction.

상기 표면개질 및 캡슐화는 각각 독립적으로 반응 시간을 6 내지 24시간으로 하여 수행될 수 있고, 예를 들어, 상기 반응 시간은 6 내지 12시간인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 충분히 반응시키기 위하여 반응 시간을 6시간 이상으로 할 수 있으며, 24시간을 초과하는 것은 불필요하다.The surface modification and encapsulation may each independently be performed at a reaction time of 6 to 24 hours. For example, the reaction time may be 6 to 12 hours, but is not limited thereto. In order to sufficiently react, the reaction time can be set to 6 hours or more, and it is unnecessary to exceed 24 hours.

또한 상기 표면개질 및 캡슐화는 각각 독립적으로 반응 온도를 0 내지 10℃로 하여 수행될 수 있고, 예를 들어, 상기 반응 온도는 0 내지 4℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Also, the surface modification and encapsulation may be performed independently at a reaction temperature of 0 to 10 ° C, for example, the reaction temperature may be 0 to 4 ° C, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 일 양태는 탄소질 물질로 캡슐화(encapsulation)된 전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenide)을 포함하는 나노복합체를 포함하는 과산화수소 검출용 센서에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a sensor for detecting hydrogen peroxide comprising a nanocomposite comprising a transition metal dichalcogenide encapsulated with a carbonaceous material.

상기 과산화수소 검출용 센서는 탄소질 물질에 금속단백질이 결합된 것일 수 있다. The sensor for detecting hydrogen peroxide may be one in which a carbonaceous substance is bound to a metal protein.

상기 금속단백질은 미오글로빈(myoglobin), 아주린(azurine), 헤모글로빈(hemoglobin), 헤메리트린(hemerythrin), 시토크롬(cytochrome), 철-황단백질(iron-sulfur protein), 루브레독신(rubredoxin), 플라스토시아닌(plastocyanine), 페리틴(ferritin), 셀룰로프라스민(ceruloplasmin), 탄산 탈수효소(carbonic anhydrase), 비타민 B12-종속 효소(vitamin B12-dependent enzyme), 니트로게나아제(nitrogenase), 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(Superoxide_dismutase), 엽록소-결합 단백질(chlorohyll-binding protein), 칼모듈린(calmodulin), 글루코스-6-포스파타제(glucose-6-phosphate), 헥소키나아제(hexokinase), DNA 폴리머라아제(DNA polymerase), 바나빈(vanabin), 아르기나아제(arginase), 카탈라아제(catalase), 수소화효소(hydrogenase), 철반응요소결합단백질(iron-responsive element binding protein), 아코니타제(aconitase), 우레아제(urease), 시토크롬 산화효소(cytochrom oxidase), 라카아제(laccase), 알코올 탈수소효소(alcohol dehydrogenase), 카르복시펩티다아제(carboxypeptidase), 아미노펩티디아제(aminopeptidase), β-아밀로이드단백질(β-amyloid protein), 질산환원효소(nitratreductase), 글루타티온과산화효소(glutathione peroxidase), 메탈로티오네인(metallothionein) 및 포스파타아제(phosphatase)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 예를 들어, 미오글로빈일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The metal protein may be selected from the group consisting of myoglobin, azurine, hemoglobin, hemerythrin, cytochrome, iron-sulfur protein, rubredoxin, flasks Toshima not (plastocyanine), ferritin (ferritin), PRA jasmine Cellulofine (ceruloplasmin), carbonic anhydrase (carbonic anhydrase), vitamin B 12 - dependent enzymes (vitamin B 12 -dependent enzyme), nitro dehydrogenase kinase (nitrogenase), The proteins of the present invention include superoxide dismutase, chlorohyll-binding protein, calmodulin, glucose-6-phosphate, hexokinase, DNA polymerase A DNA polymerase, a vanabin, an arginase, a catalase, a hydrogenase, an iron-responsive element binding protein, an aconitase, Urease, cytochrome oxidase (a), laccase, alcohol dehydrogenase, carboxypeptidase, aminopeptidase,? -amyloid protein, nitrate reductase, glutathione May be one or more selected from the group consisting of glutathione peroxidase, metallothionein and phosphatase, and may be, for example, myoglobin, but is not limited thereto.

상기 탄소질 물질에 대한 금속단백질의 결합은 반응 온도를 0 내지 10℃로 하여 수행될 수 있고, 예를 들어, 상기 반응 온도는 0 내지 4℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 금속단백질의 활성을 최적의 상태로 유지하기 위한 방법으로서, 반응 전의 상기 금속단백질이 준비 또는 보관되는 조건과 동일한 온도로 조건을 설정하여 수행될 수 있다.The binding of the metal protein to the carbonaceous substance may be performed at a reaction temperature of 0 to 10 ° C, for example, the reaction temperature may be 0 to 4 ° C, but is not limited thereto. A method for maintaining the activity of the metal protein in an optimal state can be performed by setting conditions at the same temperature as that for preparation or storage of the metal protein before the reaction.

상기 미오글로빈은 산화환원효소로서 산화환원반응이 일어날 수 있는 헴(heme) 그룹을 포함하고 있으며, 과산화물(peroxide)에 의해 Fe3 + 및 Fe2 +의 산화 환원 반응이 발생한다. 상기 미오글로빈은 상기 탄소질 물질의 표면에서 1개 또는 2개 이상의 층(layer)을 형성할 수 있다.The myoglobin is a redox enzyme containing a heme group in which a redox reaction can take place, and a redox reaction of Fe 3 + and Fe 2 + occurs due to peroxide. The myoglobin may form one or more layers on the surface of the carbonaceous substance.

상기 나노복합체는 화학적 링커(chemical linker)에 의해 기판에 고정화된 것일 수 있다.The nanocomposite may be immobilized on a substrate by a chemical linker.

본 발명의 과산화수소 검출용 센서에 포함되는 나노복합체는 기판(substrate) 상에 고정화하여 사용될 수 있으며, 예를 들어, 유기 중합체(organic polymer) 또는 무기 물질(inorganic materials)로 이루어진 고상 기판을 사용할 수 있으나, 본 발명에서 이용될 수 있는 기판은 표면 특성에 무관하게 어떠한 것도 이용 가능하다.The nanocomposite contained in the sensor for detecting hydrogen peroxide of the present invention may be immobilized on a substrate. For example, a solid substrate made of an organic polymer or inorganic materials may be used, , Any of the substrates usable in the present invention can be used regardless of the surface characteristics.

본 발명에서 고상 기질로서 이용될 수 있는 금속은 금속, 금속 옥사이드 및 합금의 기질을 모두 포괄하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 금, 은, 동, 백금, 구리, 알루미늄, 상기 금속의 합금(예를 들어, 금과 구리의 합금) 또는 금속 옥사이드 기판 등을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업계에서 이용되는 어떠한 금속도 이용될 수 있다.The metal which can be used as a solid substrate in the present invention may include all of the metals, metal oxides and alloys, and examples thereof include alloys of gold, silver, copper, platinum, copper, For example, an alloy of gold and copper) or a metal oxide substrate, but is not limited thereto, and any metal used in the art can be used.

또한, 상기 고상 기질은 금속으로 이루어진 고상 기질뿐만 아니라, 금속이 표면 코팅된 기판도 포함하는 것일 수 있다.In addition, the solid substrate may include not only a solid substrate made of a metal but also a substrate coated with a metal.

또한, 본 발명에서 이용되는 고상 기질에 있어서 표면의 형상, 크기 및 화학적 조성은 특별히 제한되지 않는다. In the solid substrate used in the present invention, the shape, size and chemical composition of the surface are not particularly limited.

상기 화학적 링커는 제 1 말단에 기판과 결합하는 씨올(-SH)기, 아민(-NH2)기 및 카르복실(-COOH)기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능기를 함유하는 것일 수 있고, 예를 들어, 씨올기인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The chemical linker may be one containing at least one functional group selected from the group consisting of a cyan (-SH) group, an amine (-NH 2 ) group and a carboxyl (-COOH) group bonded to the substrate at a first end, For example, it may be a seed, but is not limited thereto.

또한, 상기 화학적 링커는 제 2 말단에 나노복합체와 결합하는 씨올기, 아민기 및 카르복실기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능기를 함유하는 것일 수 있고, 예를 들어, 아민기인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the chemical linker may contain at least one functional group selected from the group consisting of a silyl group, an amine group and a carboxyl group bonded to the nanocomposite at the second terminal. For example, the chemical linker may be an amine group, It is not.

이와 같이, 상기 나노복합체는 화학적 링커를 이용하여 기판 위에 고정할 수 있으며, 상기 나노복합체의 산화그래핀 부분에 과산화수소 측정이 가능한 금속단백질인 미오글로빈을 고정화시킴으로써, 전기화학적 신호가 크게 향상되고 미오글로빈의 안정성이 장기간 지속되는 효과가 있음을 도 1에서와 같이 확인할 수 있다.As described above, the nanocomposite can be immobilized on a substrate using a chemical linker. By immobilizing myoglobin, which is a metal protein capable of measuring hydrogen peroxide, in the graphene oxide portion of the nanocomposite, electrochemical signals are greatly improved and the stability of myoglobin It can be confirmed as shown in FIG. 1 that there is a long-lasting effect.

상기 과산화수소 검출용 센서는 작동전극(working electrode), 레퍼런스 전극(reference electrode) 및 카운터전극(counter electrode)로 이루어진 삼전극을 추가적으로 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 과산화수소 검출용 센서에 있어서 이전극 시스템을 이용하는 것도 가능하나, 삼전극 시스템에서는 비교전극인 레퍼런스 전극이 이용되므로 이에 의해 정확한 전류값의 측정이 가능하다는 장점이 있다.The sensor for detecting hydrogen peroxide may additionally include three electrodes including a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, but the present invention is not limited thereto. In the sensor for detecting hydrogen peroxide of the present invention, it is possible to use a previous electrode system, but in the three electrode system, a reference electrode which is a comparative electrode is used, so that an accurate current value can be measured.

본 발명의 또 다른 일 양태는 다음의 단계를 포함하는 과산화수소 검출 방법에 관한 것이다. Another aspect of the present invention relates to a method for detecting hydrogen peroxide comprising the steps of:

(a) 탄소질 물질로 캡슐화(encapsulation)된 전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenide)을 포함하는 나노복합체를 포함하는 과산화수소 검출용 센서에 시료를 접촉시키는 단계; 및 (a) contacting a sample to a sensor for detecting hydrogen peroxide comprising a nanocomposite comprising a transition metal dichalcogenide encapsulated with a carbonaceous material; And

(b) 과산화수소 검출용 센서에서 발생되는 전기적 신호를 측정하는 단계.(b) measuring an electrical signal generated by the sensor for detecting hydrogen peroxide.

본 발명은 탄소질 물질로 캡슐화(encapsulation)된 전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenide)을 포함하는 나노복합체, 상기 나노복합체의 제조방법, 상기 나노복합체를 포함하는 과산화수소 검출용 센서, 및 상기 과산화수소 검출용 센서를 이용한 과산화수소 검출 방법에 관한 것으로, 본 발명의 과산화수소 검출용 센서는 전기화학 신호가 크게 향상되고 안정성이 오래 지속되므로 효과적으로 과산화수소의 검출에 이용할 수 있다.The present invention relates to a nanocomposite comprising a transition metal dichalcogenide encapsulated with a carbonaceous material, a method for producing the nanocomposite, a sensor for detecting hydrogen peroxide including the nanocomposite, and a method for detecting the hydrogen peroxide The sensor for detecting hydrogen peroxide of the present invention can be effectively used for the detection of hydrogen peroxide because the electrochemical signal is greatly improved and the stability is maintained for a long time.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 과산화수소 검출용 센서의 모식도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따라 합성된 이황화 몰리브덴(molybdenum disulfide, 이하 MoS2) 나노입자의 X선 회절(X-ray diffraction, 이하 XRD) 분석 결과를 나타낸다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따라 합성된 GO@MoS2의 투과전자현미경(transmission electron microscope, 이하 TEM) 이미지를 나타낸다.
도 2c는 산화그래핀의 TEM 이미지를 나타낸다.
도 2d는 본 발명의 실시예에 따라 합성된 GO@MoS2의 TEM 이미지를 나타낸다.
도 2e는 표면개질 여부에 따른 MoS2 나노입자의 UV-vis(ultraviolet-visible spectroscopy) 분광 분석 결과를 나타낸다.
도 2f는 캡슐화 여부에 따른 MoS2 나노입자의 UV-vis 분석 결과를 나타낸다.
도 3a는 아무것도 처리되지 않은 금 기판의 주사탐침현미경(Atomic Force Microscope, 이하 AFM) 분석 결과를 나타낸다.
도 3b는 MoS2 나노입자가 고정화된 금 기판의 AFM 분석 결과를 나타낸다.
도 3c는 산화그래핀(graphene oxide, 이하 GO)이 고정화된 금 기판의 AFM 분석 결과를 나타낸다.
도 3d는 GO@MoS2가 고정화된 금 기판의 AFM 분석 결과를 나타낸다.
도 3e는 GO@MoS2가 고정화된 금 기판의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 3f는 GO@MoS2가 고정화된 금 기판 대비 GO@MoS2 위에 미오글로빈(myoglobin,이하 Mb)이 고정화되어 완성된 검출용 센서(Mb/GO@MoS2)의 전류측정법(cyclic voltammetry, 이하 CV) 분석 그래프를 나타낸다.
도 4는 GO@MoS2가 고정화된 금기판의 에너지분산형 분광분석법(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, 이하 EDX) 분석 결과를 나타낸다.
도 5a는 아무것도 처리되지 않은 금 기판 대비 화학적 링커인 시스테아민(cysteamine)만 고정화된 금 기판의 표면 분석 결과를 나타낸다.
도 5b는 GO@MoS2가 고정화된 금 기판의 표면 분석 결과를 나타낸다.
도 5c는 미오글로빈이 결합된 Mb/GO@MoS2가 고정화된 금 기판의 표면분석 결과를 나타낸다.
도 6a는 미오글로빈만 고정화된 금 기판 대비 Mb/GO@MoS2의 순환전압전류법(Cyclic Volatmmetry, 이하 CV) 그래프를 나타낸다.
도 6b는 산화그래핀과 미오글로빈만 고정화(Mb/GO)된 금 기판 대비 Mb/GO@MoS2의 CV 그래프를 나타낸다.
도 6c는 MoS2 나노입자와 미오글로빈만 고정화(Mb/MoS2 NP)된 금 기판 대비 Mb/GO@MoS2의 CV 그래프를 나타낸다.
도 6d는 시간 경과에 따른 Mb/GO@MoS2의 산화전류피크 값에 대한 그래프를 나타낸다.
도 6e는 미오글로빈만 고정화(Mb)된 금 기판 대비 Mb/GO@MoS2의 산화환원전류피크 값들((r): 환원전류피크 값, (o): 산화전류피크 값)의 평균값을 나타낸다.
도 7a는 전류측정법(amperometric i-t curve)을 이용하여 과산화수소 투입에 따른 Mb/GO@MoS2를 확인한 결과를 나타낸다.
도 7b는 미오글로빈만 고정화(Mb)된 금 기판 대비 Mb/GO@MoS2의 전류측정법 분석 결과를 나타낸다.
도 7c Mb/GO@MoS2의 선택적 과산화수소 검출을 보여주는 그래프를 나타낸다.
도 7d는 Mb/GO@MoS2의 과산화수소 검출 한계 값을 보여주는 그래프를 나타낸다.
1 is a schematic diagram of a sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention.
2A shows X-ray diffraction (XRD) analysis results of molybdenum disulfide (hereinafter referred to as MoS 2 ) nanoparticles synthesized according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2B shows a transmission electron microscope (TEM) image of GO @ MoS 2 synthesized according to an embodiment of the present invention.
2C shows a TEM image of the oxidized graphene.
FIG. 2D shows a TEM image of GO @ MoS 2 synthesized according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2E shows UV-vis (ultraviolet-visible spectroscopy) spectroscopic results of MoS 2 nanoparticles according to surface modification.
FIG. 2F shows the result of UV-vis analysis of MoS 2 nanoparticles according to encapsulation.
3A shows the results of an atomic force microscope (AFM) analysis of a gold substrate on which nothing is processed.
3B shows the AFM analysis result of the gold substrate on which the MoS 2 nanoparticles are immobilized.
FIG. 3C shows the AFM analysis result of a gold substrate on which graphene oxide (hereinafter referred to as GO) is immobilized.
FIG. 3D shows an AFM analysis result of a gold substrate on which GO @ MoS 2 is immobilized.
3E shows an SEM image of a gold substrate on which GO @ MoS 2 is immobilized.
Figure 3f is a GO @ MoS 2 is immobilized against a gold substrate GO @ MoS 2 myoglobin (myoglobin, less Mb) current measurement method is a sensor for a complete detection (Mb / GO @ MoS 2) immobilized on (cyclic voltammetry, hereinafter CV ) Analysis graph.
FIG. 4 shows energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis results of a gold substrate on which GO @ MoS 2 is immobilized.
FIG. 5A shows a result of surface analysis of a gold substrate on which only cysteamine, which is a chemical linker, was immobilized on a gold substrate not subjected to any treatment.
FIG. 5B shows the surface analysis result of the gold substrate on which GO @ MoS 2 is immobilized.
FIG. 5C shows a surface analysis result of a gold substrate immobilized with Mb / GO @ MoS 2 bonded with myoglobin.
6A is a cyclic voltammetry (CV) graph of Mb / GO @ MoS 2 versus a gold substrate on which only myoglobin is immobilized.
6B shows a CV graph of Mb / GO @ MoS 2 versus a gold substrate immobilized with only oxidized graphene and myoglobin (Mb / GO).
6C shows a CV graph of Mb / GO @ MoS 2 versus a gold substrate immobilized with only MoS 2 nanoparticles and myoglobin (Mb / MoS 2 NP).
6D shows a graph of the oxidation current peak value of Mb / GO @ MoS 2 over time.
FIG. 6E shows the average value of redox current peaks ((r): reduction current peak value, (o): oxidation current peak value) of Mb / GO @ MoS 2 relative to a gold substrate immobilized with only myoglobin.
FIG. 7A shows the result of confirming Mb / GO @ MoS 2 according to the hydrogen peroxide input using an amperometric it curve.
FIG. 7B shows the result of current measurement analysis of Mb / GO @ MoS 2 versus gold substrate immobilized with only myoglobin (Mb).
Figure 7c shows a graph showing selective hydrogen peroxide detection of Mb / GO @ MoS 2 .
Figure 7d shows a graph showing the hydrogen peroxide detection limit of Mb / GO @ MoS 2 .

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

실시예 1: 실험 재료Example 1: Experimental material

미오글로빈(Sigma-Aldrich, USA)을 인산염 완충 식염수(phosphate buffer saline, 이하 PBS) 용액(Sigma-Aldrich, USA)을 버퍼로 하여 준비하였다. 금 전극은 National Nanofab Center(Korea)에서 준비하였다. 6-머캅토헥산산(6-Mercaptohexanoic acid, 이하 6-MHA)과 시스테아민(cysteamine)은 Sigma-Aldrich에서 구입하였고, H2O2와 H2SO4는 대정화학(한국)에서 구입하였다. 산화그래핀(Graphene oxide, 이하 GO)은 Graphene Supermarket(미국)에서 구입하였다. 증류수는 Milli-Q 시스템(Millipore, USA)을 통해 정제하였다. 몰리브덴산나트륨(Sodium molybdate), 히드라진수화물(hydrazine hydrate) 및 Aliquat HTA-1(Sigma-Aldrich, USA)을 이황화 몰리브덴(molybdenum disulfide, 이하 MoS2) 나노입자의 합성에 사용하였다. Sigma-Aldrich의 L-호모시스테인 씨오락톤 하이드로클로라이드(L-Homocysteine thiolactone hydrochloride, 이하 L-hth)를 MoS2 NP의 표면개질에 사용하였다. 투과전자현미경 그리드(grid)는 Ted Pella Inc(미국)에서 확보하였다. L-아스코르브산(L-Ascorbic acid, AA), 중탄산나트륨(NaHCO3) 및 아질산나트륨(NaNO2) 용액(모두 Sigma-Aldrich)을 사용하여 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 과산화수소 검출용 센서의 민감성을 평가하였다.Myoglobin (Sigma-Aldrich, USA) was buffered with phosphate buffered saline (PBS) solution (Sigma-Aldrich, USA). Gold electrodes were prepared at the National Nanofab Center (Korea). 6-Mercaptohexanoic acid (hereinafter referred to as 6-MHA) and cysteamine were purchased from Sigma-Aldrich and H 2 O 2 and H 2 SO 4 were purchased from Daejung Chemical Korea . Graphene oxide (GO) was purchased from Graphene Supermarket (USA). Distilled water was purified through a Milli-Q system (Millipore, USA). Sodium molybdate, hydrazine hydrate and Aliquat HTA-1 (Sigma-Aldrich, USA) were used for the synthesis of molybdenum disulfide (MoS 2 ) nanoparticles. L-Homocysteine thiolactone hydrochloride (L-hth) from Sigma-Aldrich was used for surface modification of MoS 2 NP. A transmission electron microscopy grid was obtained from Ted Pella Inc (USA). The sensor for detecting hydrogen peroxide prepared according to one embodiment of the present invention using L-ascorbic acid (AA), sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) and sodium nitrite (NaNO 2 ) solution (all Sigma-Aldrich) Were evaluated.

실시예 2: 나노입자 합성 및 나노입자-산화그래핀 복합체의 제조Example 2: Synthesis of nanoparticles and preparation of nanoparticle-oxidized graphene complexes

MoS2 나노입자를 합성한 뒤, 표면개질을 위한 화학작용기와 반응시켜 표면을 아민기(amine group, -NH2)로 개질하였다. 그 뒤 산화그래핀과 정전기적 인력으로 결합시켜 MoS2 나노입자-산화그래핀 복합체(GO@MoS2)를 제작하였다.MoS 2 nanoparticles were synthesized and then reacted with chemical functional groups for surface modification to modify the surface to an amine group (-NH 2 ). Followed by electrostatic attraction with oxidized graphene to form MoS 2 nanoparticle-oxide graphene complex (GO @ MoS 2 ).

2-1. 나노 입자 합성2-1. Nanoparticle synthesis

구체적으로, MoS2 나노입자를 합성하기 위하여 몰리브덴산 나트륨(Sodium molybdate) 1 g을 증류수(DI water) 25 mL에 녹인 뒤, 2 mL의 Aliquat HTA-1(1.98 g), 8.24 mM의 황화나트륨(sodium sulfide) 40 mL과 질소가스 환경에서 30분 동안 반응시켰다. 그 뒤, 2 mL의 히드라진 수화물(hydrazine hydrate) 첨가 후 30분의 추가반응을 시켰다. 5 mL의 1 M의 염화수소(Hydrogen chloride)를 첨가하고 373 K의 온도조건 하에서 5 시간 동안 반응시킨 뒤, 반응이 끝난 용액을 여과지를 이용하여 정제하고 증류수와 에탄올로 세척하여 MoS2 나노입자의 합성을 완료하였다. 최종적으로 70℃에서 3시간 동안 건조시킴으로써 합성된 MoS2 나노입자를 얻었다.To synthesize MoS 2 nanoparticles, 1 g of sodium molybdate was dissolved in 25 mL of distilled water (DI water), and then 2 mL of Aliquat HTA-1 (1.98 g) and 8.24 mM of sodium sulfide sodium sulfide) in a nitrogen gas atmosphere for 30 minutes. After the addition of 2 mL of hydrazine hydrate, an additional reaction was performed for 30 minutes. 5 mL of 1 M hydrochloric acid was added and reacted for 5 hours at 373 K. The reaction solution was purified using filter paper and washed with distilled water and ethanol to obtain the synthesis of MoS 2 nanoparticles . And finally dried at 70 캜 for 3 hours to obtain synthesized MoS 2 nanoparticles.

2-2. 나노입자-산화그래핀 복합체 제조2-2. Manufacture of nanoparticle-oxide graphene complex

나노입자의 표면을 아민기로 개질하기 위하여 합성된 MoS2 나노입자를 L-호모시스테인 씨오락톤 하이드로클로라이드(L-Homocysteine thiolactone hydrochloride; 이하, L-hth)와 반응비율을 1:10으로 하여 상온에서 6 시간 동안 반응시켜, 표면개질된 MoS2 나노입자를 얻었다. 그 뒤, 표면개질된 MoS2 나노입자와 산화그래핀(GO)을 10:1 비율로 상온에서 6시간 동안 반응시킴으로써 최종적으로 GO@MoS2가 완성되었다.In order to modify the surface of the nanoparticles to an amine group, the synthesized MoS 2 nanoparticles were mixed with L-homocysteine thiolactone hydrochloride (L-hth) at a reaction ratio of 1:10, For a period of time to obtain surface-modified MoS 2 nanoparticles. Subsequently, GO @ MoS 2 was finally obtained by reacting the surface modified MoS 2 nanoparticles and the oxidized graphene (GO) at a ratio of 10: 1 at room temperature for 6 hours.

2-3. 구조 확인2-3. Structure verification

합성된 MoS2 나노입자의 결정체 구조를 확인하기 위하여 XRD(X-ray diffraction)를 수행하였다. XRD (X-ray diffraction) was performed to confirm the crystal structure of the synthesized MoS 2 nanoparticles.

도 2a에서 확인할 수 있듯이, MoS2 나노입자의 육각형 상에 상응하는 14, 16, 24, 42 및 59의 2θ 값에서 넓은 피크를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한 MoS2 나노입자의 비정질 성질에 주로 기인하는 42-45의 2θ 값에서 넓은 피크가 나타났다. 표면개질되지 않은 MoS2 나노입자의 XRD 패턴에서는 날카로운 피크가 나타나지 않으므로 결정성이 좋지 않음을 나타낸다. 따라서 전체 스펙트럼은 비정질 MoS2의 전형적인 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.As can be seen from FIG. 2A, it was confirmed that the peaks at 2θ values of 14, 16, 24, 42 and 59 corresponding to the hexagonal phase of the MoS 2 nanoparticles were broad. In addition, broad peaks were observed at 2? Values of 42-45 mainly due to the amorphous nature of MoS 2 nanoparticles. The XRD pattern of the MoS 2 nanoparticles not surface modified shows no sharp peaks and therefore poor crystallinity. Therefore, it was confirmed that the entire spectrum shows the typical characteristics of amorphous MoS 2 .

이어서 합성된 MoS2 나노입자, 산화그래핀 및 GO@MoS2 복합체의 구조를 확인하기 위하여 주사전자현미경(scanning electron microscopy, 이하 SEM) 및 투과전자현미경(transmission electron microscope, 이하 TEM) 이미지로 확인하여, 그 결과를 도 2b 내지 도 2d에 나타내었다.Then, the structure of the synthesized MoS 2 nanoparticles, the graphene oxide and the GO @ MoS 2 complex was confirmed by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscope (TEM) images , And the results are shown in Figs. 2B to 2D.

도 2b에서 확인할 수 있듯이, 합성된 MoS2 나노입자의 TEM 현미경 사진은 그들의 형태학적 및 나노 구조적 특성을 나타낸다. MoS2 나노입자는 약 10 nm의 평균 직경을 가지며 크기가 잘 분산되고 안정적이며 균일하다. TEM 이미지는 또한 MoS2 나노입자의 잘 분산된 입방형 형태를 보여준다.As can be seen in FIG. 2B, TEM micrographs of the synthesized MoS 2 nanoparticles show their morphological and nanostructural characteristics. MoS 2 nanoparticles have an average diameter of about 10 nm, are well dispersed, stable, and uniform. TEM images also show a well-dispersed cubic morphology of MoS 2 nanoparticles.

도 2c를 통해 GO의 TEM 이미지를 확인할 수 있으나, GO의 입자 크기는 200 nm에서 500 nm를 초과하기도 한다(도 2c에 도시되지 않음). GO의 집계된 형태 또한 확인되었다.The TEM image of the GO can be seen in FIG. 2c, but the particle size of the GO exceeds 200 nm to 500 nm (not shown in FIG. 2c). The aggregated form of GO was also confirmed.

도 2d에서 확인할 수 있듯이, GO의 형태를 따라서 그 안에 작은 MOS2 나노입자들이 빽빽하게 들어있는 구조적인 특성이 나타났으며, 이에 따라 도 2d에 표시된 이미지가 GO와 MOS2 나노입자로 구성된 복합체임을 확인할 수 있다.As can be seen in FIG. 2d, there was a structural characteristic in which small MOS 2 nanoparticles were closely packed in the shape of the GO, and thus it was confirmed that the image shown in FIG. 2d is a composite composed of GO and MOS 2 nanoparticles .

MoS2 나노입자의 표면개질 여부 및 캡슐화 여부에 따른 차이를 UV-vis(ultraviolet-visible spectroscopy) 분석한 결과를 도 2e 및 도 2f에 나타내었다. UV-vis 분석에는 자외선-가시광선 분광광도계(UV-vis spectrophotometer, Nanodrop 2000, Thermo scientific)를 이용하였다.UV-vis (ultraviolet-visible spectroscopy) analysis of the surface modification of the MoS 2 nanoparticles and the difference in encapsulation results is shown in FIGS. 2E and 2F. For UV-vis analysis, UV-vis spectrophotometer (Nanodrop 2000, Thermo scientific) was used.

도 2e는 MoS2 나노입자, L-hth 및 L-hth로 표면개질된 MoS2 나노입자의 UV 스펙트럼을 나타낸다. MoS2 나노입자에 대한 UV 피크는 240 nm에 위치하였고, L-hth에 대한 상대적으로 작고 큰 UV 피크는 각각 250 및 220 nm 이하에 있다. L-hth로 표면 개질된 MoS2 나노입자에 대한 UV 결과는 각각 240 nm에서의 피크 및 220 nm에서의 큰 피크를 나타내며 이는 MoS2 나노입자 및 L-hth에 대한 결과에 각각 대응된다.FIG. 2E shows the UV spectrum of MoS 2 nanoparticles, L-hth and L-hth surface-modified MoS 2 nanoparticles. The UV peaks for MoS 2 nanoparticles are located at 240 nm, the relatively small for L-hth and the large UV peaks at 250 and 220 nm, respectively. The UV results for L-hth surface-modified MoS 2 nanoparticles show peaks at 240 nm and 220 nm, respectively, which correspond to the results for MoS 2 nanoparticles and L-hth, respectively.

도 2f에서, 표면개질된 MoS2 나노입자, GO 및 GO@MoS2의 UV 피크가 도시된다. GO의 UV 결과는 단지 230 nm에서 나타나는 피크를 나타낸다. GO@MoS2의 UV 피크는 표면개질된 MoS2 나노입자에서 측정된 UV 피크와 유사하지만 변형되어 있다. 이들은 약 290 nm에서 표면개질된 MoS2 나노입자의 UV 피크와 중첩된다. 290 nm에서 GO@MoS2의 UV 피크는 표면개질된 MoS2보다 높은 위치에 존재한다. 이러한 결과는 GO에 의해 표면개질된 MoS2의 캡슐화에 기인한 것일 수 있다.In Figure 2f, the UV peaks of the surface modified MoS 2 nanoparticles, GO and GO @ MoS 2 are shown. The UV result of GO shows only the peak appearing at 230 nm. The UV peak of GO @ MoS 2 is similar to the UV peak measured on surface modified MoS 2 nanoparticles, but it is deformed. They overlap the UV peak of the surface modified MoS 2 nanoparticles at about 290 nm. UV peak at 290 nm of the GO @ MoS 2 is present in a higher position than the MoS 2 The surface modification. These results may be due to the encapsulation of MoS 2 surface modified by GO.

GO의 UV 피크 값이 표면개질된 MoS2 나노입자의 UV 피크 값보다 250 nm 이상에서 더 길기 때문에, GO에 의한 MoS2 나노입자의 캡슐화는 GO@MoS2의 UV 피크의 형상을 갖는 UV 피크를 유도한다.Since the UV peak value of GO is longer at 250 nm than the UV peak value of the surface modified MoS 2 nanoparticles, encapsulation of the MoS 2 nanoparticles by the GO results in a UV peak having the shape of the UV peak of GO @ MoS 2 .

실시예 3: 나노입자-산화그래핀 복합체 및 미오글로빈 고정화Example 3: Nanoparticle-oxidized graphene complex and myoglobin immobilization

과산화수소 검출용 센서의 제조를 위하여, 금 기판 상에 MoS2 나노입자-산화그래핀 복합체(GO@MoS2)와 미오글로빈(Myoglobin , 이하, Mb)을 고정화하였다.MoS 2 nanoparticle-oxide graphene complex (GO @ MoS 2 ) and myoglobin (Mb) were immobilized on a gold substrate for the production of a sensor for detecting hydrogen peroxide.

구체적으로, 금 기판 상에 10 mM의 시스테아민을 4℃에서 3시간 동안 고정화하였다. 시스테아민의 씨올기(thiol group, -SH)는 기판의 금과 반응하고, 기판과 반대 방향으로 아민기가 위치하도록 자가조립방법으로 고정화되었다. 그 뒤, 제작된 나노입자-산화그래핀 복합체를 4℃ 온도에서 3시간 동안 고정화하였다. 나노입자-산화그래핀 복합체의 표면에 위치하는 GO의 카르복실기(carboxyl group, -COOH)가 시스테아민의 아민기와 정전기적 인력으로 반응하여 고정화되었다. 마지막으로 미오글로빈을 4℃ 온도에서 3시간 동안 고정화하여 바이오센서를 제조하였다.Specifically, 10 mM cysteamine was immobilized on a gold substrate at 4 캜 for 3 hours. The thiol group (-SH) of cysteamine reacted with the gold of the substrate and immobilized by a self-assembly method so that the amine group is located in the opposite direction to the substrate. Thereafter, the fabricated nanoparticle-oxidized graphene composite was immobilized at a temperature of 4 캜 for 3 hours. The carboxyl group (-COOH) of the GO located on the surface of the nanoparticle-graphene complex reacted with the amine group of cysteamine and electrostatically attracted and immobilized. Finally, the biosensor was fabricated by immobilizing myoglobin at 4 ° C for 3 hours.

제조된 과산화 수소 검출용 바이오센서의 나노입자-산화그래핀 복합체의 금 기판상 고정화를 주사터널링현미경(Scanning Tunneling Microscopy, 이하 STM), 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, 이하 SEM) 및 에너지분산형 분광분석법(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, 이하 EDX)로 확인하여, 그 결과를 각각 도 3a 내지 도 3c에 나타내었다.The immobilization of the nanoparticle-oxidized graphene composite of the prepared biosensor for the detection of hydrogen peroxide on a gold substrate was performed using a scanning tunneling microscope (STM), a scanning electron microscope (SEM) and an energy dispersive spectroscopy (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, hereinafter referred to as EDX), and the results are shown in FIGS. 3A to 3C, respectively.

도 3a에서 확인할 수 있듯이, 아무것도 처리하지 않은 금 기판의 STM 이미지에 따르면 높이가 2.98 nm인 규칙적인 패턴을 보인다.As can be seen in Figure 3a, the STM image of the gold substrate without any treatment shows a regular pattern with a height of 2.98 nm.

도 3b에서 확인할 수 있듯이, MOS2 나노입자를 고정한 금 기판의 STM 이미지에 따르면 MOS2 나노입자는 약 10 nm의 크기로 높이는 7.95 nm인 것으로 나타났다.As it can be found at 3b, according to the STM image of a Au substrate fixing the MOS 2 nanoparticles MOS 2 nanoparticles was found to be 7.95 nm to increase a size of about 10 nm.

도 3c에서 확인할 수 있듯이, GO 입자를 고정한 금 기판의 STM 이미지에 따르면 GO 입자의 지름은 250 nm이고 높이는 11.75 nm인 것으로 나타났다.As can be seen in FIG. 3C, according to the STM image of the gold substrate on which the GO particles are fixed, the diameter of the GO particles is 250 nm and the height is 11.75 nm.

도 3d에서 확인할 수 있듯이, G0와 MOS2 나노입자로 구성된 복합체를 금 기판상에 고정화한 뒤에 STM으로 확인한 이미지에 따르면, G0가 MOS2를 둘러싸기 때문에 전체 직경은 복합체가 아닌 GO에 비하여 감소하지만 높이가 증가함을 도 3b 및 3c에 대비하여 확인할 수 있다.As can be seen in FIG. 3D, according to the image confirmed by STM after immobilizing a composite composed of G0 and MOS 2 nanoparticles on a gold substrate, G0 is surrounded by MOS 2 , so the total diameter is reduced compared to GO It can be confirmed that the height increases in comparison with FIGS. 3B and 3C.

도 3e에서 확인할 수 있듯이, GO@MoS2가 고정화된 금 기판의 SEM 이미지를 통해 MoS2 나노입자(약 10 nm 크기)를 GO로 캡슐화하였음을 확인할 수 있다.As can be seen in FIG. 3E, it can be confirmed that MoS 2 nanoparticles (about 10 nm in size) are encapsulated by GO through a SEM image of a gold substrate immobilized with GO @ MoS 2 .

도 3f에서 확인할 수 있듯이, 미오글로빈의 금 기판 고정화 여부를 순환전압전류법(Cyclic Volatmmetry, 이하 CV)으로 분석한 결과, 미오글로빈이 복합체 위에 고정화됨으로써 미오글로빈 고유의 산화환원피크가 확인되었고, 따라서 미오글로빈이 고정화되었음을 확인하였다.As shown in FIG. 3F, when the myoglobin immobilized on the gold substrate was analyzed by cyclic voltammetry (CV), it was confirmed that the redox peak inherent to myoglobin was fixed by immobilizing myoglobin on the complex, Respectively.

이어서 도 3c에서 SEM 이미지로 분석된 GO@MoS2가 고정화된 금 기판에 대하여, EDX 분석을 실시한 결과의 값들을 비율에 따라 성분 분석하여 하기 표 1에 나타내었다.Next, the gold substrate immobilized with GO @ MoS 2 analyzed by the SEM image in FIG. 3C was subjected to EDX analysis, and the results of the analysis were subjected to compositional analysis according to ratios.

ElementElement Unn. [wt.%]Unn. [wt.%] C norm. [wt.%]C norm. [wt.%] Catom. [at.%]Catom. [at.%] C Error [at.%]C Error [at.%] CarbonCarbon 5.665.66 8.128.12 40.7240.72 2.132.13 GoldGold 51.3151.31 73.6273.62 22.5122.51 5.825.82 SiliconSilicon 4.834.83 6.936.93 14.8614.86 0.680.68 NitrogenNitrogen 0.750.75 1.081.08 4.644.64 0.450.45 ChlorineChlorine 1.441.44 2.062.06 3.513.51 0.220.22 OxygenOxygen 0.550.55 0.790.79 2.982.98 0.330.33 SodiumSodium 0.040.04 0.060.06 0.160.16 0.090.09 SulfurSulfur 3.363.36 4.824.82 9.059.05 0.430.43 MolybdenumMolybdenum 1.751.75 2.512.51 1.581.58 0.260.26 TotalTotal 69.6969.69 100.00100.00 100.00100.00

도 4에서 확인할 수 있듯이, 제조한 복합체의 구성 성분인 Mo, S 및 C가 분석됨에 따라, 상기 SEM 이미지로 확인된 GO@MoS2가 GO 및 MoS2로 구성된 복합체임을 확인할 수 있었다.As can be seen from FIG. 4, Mo, S, and C, which are components of the composite, were analyzed. As a result, it was confirmed that GO @ MoS 2 identified by the SEM image is a composite composed of GO and MoS 2 .

또한, 각 단계별 고정화 과정을 표면 분석기(Surface profiler)를 이용하여 표면거칠기 변화와 평균높이 변화로 확인하였고, 그 결과를 표 2 및 도 5에 나타내었다.In addition, the immobilization process at each step was confirmed by surface roughness change and average height change using a surface profiler, and the results are shown in Table 2 and FIG. 5.

RaRa RqRq Bare goldBare gold 1.92 nm1.92 nm 2.6 nm2.6 nm CysteamineCysteamine 1.96 nm1.96 nm 2.78 nm2.78 nm GO@MoS2 GO @ MoS 2 18.57 nm18.57 nm 26.36 nm26.36 nm Mb/GO@MoS2 Mb / GO @ MoS 2 53.26 nm53.26 nm 70.44 nm70.44 nm

표 2는 금 기판 위에 링커(시스테아민), GO@MoS2 복합체 그리고 미오글로빈이 차례로 층을 형성함에 따라 표면거칠기 값이 증가함을 나타낸 결과로, 주사탐침현미경(Atomic Force Microscope, 이하 AFM)과 마찬가지로 바이오센서의 고정화를 확인한 결과를 의미하며 도 5a 내지 5c와 상응한다.Table 2 shows that the surface roughness value increases as the linker (cysteamine), GO @ MoS 2 complex, and myoglobin are layered on the gold substrate in order. As a result, the atomic force microscope (AFM) Likewise, it means a result of confirming immobilization of the biosensor and corresponds to FIGS. 5A to 5C.

도 5a에서 확인할 수 있듯이, 시스테아민의 존재에 의해 표면거칠기 값이 증가하였고, 도 5b와 같이 시스테아민의 결합 이후 GO@MoS2 복합체가 결합함에 따라 표면거칠기 값이 더 증가하였으며, 이어서 도 5c와 같이 GO@MoS2 복합체의 결합 이후 미오글로빈이 결합함에 따라 표면거칠기 값이 더 증가하였다.As can be seen from FIG. 5A, the surface roughness value was increased by the presence of cysteamine, and the surface roughness value was further increased as the GO @ MoS 2 complex was bonded after cysteamine bonding as shown in FIG. 5B. Likewise, the surface roughness value was further increased by the binding of myoglobin after the binding of the GO @ MoS 2 complex.

실시예 4: 바이오 센서의 전기화학적 특성 분석Example 4: Electrochemical characterization of biosensor

제조된 과산화 수소 검출용 센서의 전기화학 신호 향상 및 생체물질의 안정성 유지를 확인하기 위하여 전기화학적 특성을 분석하였다. The electrochemical characteristics of the fabricated sensor for the detection of hydrogen peroxide were analyzed to confirm the improvement of the electrochemical signal and the stability of the biomaterial.

구체적으로, 전기화학 분석을 위하여 Ag/AgCl 레퍼런스(reference) 전극, 작동(working) 전극 및 백금 와이어(wire) 카운터(counter) 전극으로 구성된 삼전극 시스템을 구축하고, 이를 이용하여 전기화학 분석을 진행하였다.Specifically, for the electrochemical analysis, a three electrode system composed of Ag / AgCl reference electrode, working electrode and platinum wire counter electrode was constructed, and electrochemical analysis was conducted using the electrode system Respectively.

제조된 바이오센서를 이용하여 H2O2를 검출함에 있어서, 바이오센서의 전기 화학적 성질, 감지 성능을 확인하기 위하여 CV(cyclic voltammetry) 분석을 수행하였으며, 특히 GO@MoS2의 고정화로 인한 효과를 확인하기 위해서, GO@MoS2가 고정화되지 않은 미오글로빈 기반 바이오센서의 전기 화학적 신호를 확인하는데 사용되었다.CV (cyclic voltammetry) analysis was performed to confirm the electrochemical property and sensing performance of the biosensor in detecting H 2 O 2 by using the manufactured biosensor. Particularly, the effect due to the immobilization of GO @ MoS 2 For confirmation, GO @ MoS 2 was used to identify electrochemical signals from non-immobilized myoglobin-based biosensors.

CV 분석은 600 mV 에서 -200 mV 범위 사이에서 진행하였고, PBS 용액을 전해질로 이용하였다. CV 분석결과를 통하여 전기화학 신호 향상을 확인하였고, 제작된 기판을 상온에서 보관하며, 날짜의 경과에 따라 제작 당일부터 9일차까지 CV를 측정하여, 그 결과를 표 3, 도 6a 내지 도 6e에 나타내었다.CV analysis was performed between 600 mV and -200 mV, and PBS solution was used as an electrolyte. The electrochemical signal enhancement was confirmed through the results of the CV analysis. The prepared substrate was stored at room temperature. The CV was measured from the day of manufacture to the 9th day as the date passed. The results are shown in Tables 3, 6A to 6E Respectively.

DayDay 1One 33 55 77 99 Current(μA)Current (μA) 1.871.87 1.851.85 1.821.82 1.751.75 1.711.71

도 6a에서 확인할 수 있듯이, Mb/GO@MoS2 복합체의 CV 분석 결과를 아무것도 처리하지 않은 금 기판 및 미오글로빈이 고정화된 금 기판과 비교한 결과 전기 화학 신호가 향상되었다.As can be seen from FIG. 6A, the electrochemical signals of the Mb / GO @ MoS 2 composite were compared with those of the gold substrate on which nothing was treated and the gold substrate on which the myoglobin was immobilized.

도 6b에서 확인할 수 있듯이, Mb/GO@MoS2 복합체의 CV 분석 결과를 MoS2 나노입자가 존재하지 않는 Mb/Go와 비교한 결과 전기화학 신호가 향상되었다.As shown in FIG. 6B, the electrochemical signal was improved by comparing the CV analysis result of the Mb / GO @ MoS 2 complex with the Mb / Go without MoS 2 nanoparticles.

도 6c에서 확인할 수 있듯이, Mb/GO@MoS2 복합체의 CV 분석 결과를 GO가 존재하지 않는 Mb/MoS2 나노입자와 비교한 결과 전기화학 신호가 향상되었다.As can be seen from FIG. 6C, the electrochemical signals of the Mb / GO @ MoS 2 composite were improved by comparing the CV analysis results with the Mb / MoS 2 nanoparticles having no GO.

도 6d에서 확인할 수 있듯이, Mb/GO@MoS2가 고정화된 바이오센서는 실온에서 9일까지 산화 환원 특성을 유지하였으며, 산화 환원 피크 전류는 첫날 1.87 μA로부터 9일차에 1.71 μA로 약간 감소하였다. 9일차에 상기 바이오센서는 미오글로빈이 고정화된 금 기판에서의 결과와 비교하여 전기 화학적 산화 환원 피크가 향상되었음을 나타냈다. 상기 도 6d의 그래프는 5회 측정 후 표준 편차(SD)를 반영하였으며, GO의 생체적합성은 실온에서 9일 동안 상기 바이오센서의 안정성이 유지되는 것에 영향을 미치는 것으로 볼 수 있다.As shown in FIG. 6D, the biosensor immobilized with Mb / GO @ MoS 2 maintained the redox property at room temperature for 9 days, and the redox peak current slightly decreased from 1.87 μA on the first day to 1.71 μA on the ninth day. On the 9th day, the biosensor showed that the electrochemical redox peak was improved compared to the result on the gold substrate immobilized with myoglobin. The graph of FIG. 6D reflects the standard deviation (SD) after 5 measurements, and the biocompatibility of GO affects the stability of the biosensor for 9 days at room temperature.

도 6e에서 확인할 수 있듯이, 제작된 바이오센서의 재현성을 산화환원피크로 나타내어 비교하였다. 피크값 또한 미오글로빈에 대해서만 측정한 것에 비하여 Mb/GO@MoS2 복합체를 대상으로 하였을 때 상당히 증가하였음을 추가적으로 확인할 수 있었다.As can be seen from FIG. 6E, the reproducibility of the fabricated biosensor is shown as redox peak and compared. It was further confirmed that the peak value was also significantly increased when the Mb / GO @ MoS 2 complexes were compared to those measured only for myoglobin.

실시예 5: 바이오센서를 이용한 과산화수소 측정Example 5: Measurement of hydrogen peroxide using a biosensor

Mb/GO@MoS2 복합체를 이용하여 제조된 바이오센서의 과산화수소 검출 효과를 확인하기 위하여, 제조된 바이오센서를 작동 전극으로 하고 백금 카운터 전극과 Ag/AgCl 레퍼런스 전극으로 구성된 삼전극 시스템을 구축하였다. 전기 화학적 측정을 위한 버퍼로는 PBS 용액(pH=7.4)를 사용하였다.Electrode system composed of a platinum counter electrode and an Ag / AgCl reference electrode was constructed using the prepared biosensor as a working electrode in order to confirm the hydrogen peroxide detection effect of the biosensor manufactured using the Mb / GO @ MoS 2 complex. A PBS solution (pH = 7.4) was used as a buffer for electrochemical measurements.

구체적으로, 10 mM 과산화수소 용액 10 μL를 전해질 PBS 용액 3 mL에 연속적으로 첨가하여 바이오센서의 반응을 확인함으로써 전류측정법(amperometric i-t curve)에 의한 데이터를 얻었다. 미오글로빈을 완전히 환원시키기 위해 반응 전 초기 전위를 -0.2 V로 설정하였다.Specifically, 10 μL of a 10 mM hydrogen peroxide solution was continuously added to 3 mL of an electrolytic solution of PBS to confirm the reaction of the biosensor, thereby obtaining data by an amperometric i-t curve. The initial potential before the reaction was set to -0.2 V to completely reduce myoglobin.

도 7a에서 확인할 수 있듯이, 제조된 바이오센서는 과산화수소의 지속적인 투입에 안정적으로 반응하였고, 전류측정법에 의해 분석된 바에 따르면 지속적으로 반응하며 전류값이 증가하였다.As can be seen from FIG. 7A, the manufactured biosensor responded to the continuous input of hydrogen peroxide stably, and the current value was continuously increased according to the analysis by the current measurement method.

도 7b에서 확인할 수 있듯이, 미오글로빈만 고정화된 바이오센서(Mb)에도 과산화수소를 투입하여 전류측정법에 의한 데이터를 비교함으로써 과산화수소 측정에 있어서의 전기 화학 신호가 향상됨을 확인하였다.As shown in FIG. 7B, it was confirmed that the electrochemical signal in the hydrogen peroxide measurement was improved by comparing hydrogen peroxide to the biosensor (Mb) immobilized with only myoglobin and comparing the data by the current measurement method.

도 7c에서 확인할 수 있듯이, Mb/GO@MoS2의 선택적 측정 능력을 확인하기 위하여, 과산화수소와 더불어 동량의 L-아스코르브산(AA), NaNO2 및 NaHCO3를 연속적으로 투입하였으며, 과산화수소를 주입하였을 경우에만 선택적으로 측정하는 결과를 얻을 수 있었다.As shown in FIG. 7C, in order to confirm the selective measuring ability of Mb / GO @ MoS 2 , the same amounts of L-ascorbic acid (AA), NaNO 2 and NaHCO 3 were added continuously with hydrogen peroxide and hydrogen peroxide Only the results of selective measurements could be obtained.

도 7d에서 확인할 수 있듯이, 마지막으로 측정되는 검출한계값을 얻기 위하여 과산화수소의 농도를 100 nM부터 10 nM까지 변화시키며 전류측정법에 의한 전류 값을 측정함으로써, 검출용 센서의 검출 한계값을 확인할 수 있었다. 100, 50 및 20 nM 수준에서는 측정된 전류값이 증가하였으나, 10 nM 수준에서는 거의 변화가 없어 유의미하게 볼 수 없음에 따라, 결과적으로 검출한계값은 20 nM인 것으로 판단할 수 있었다.As shown in FIG. 7D, the detection limit of the detection sensor can be confirmed by measuring the current value by measuring the current by varying the concentration of hydrogen peroxide from 100 nM to 10 nM to obtain the final detection limit value . At 100, 50, and 20 nM, the measured current value increased, but at 10 nM level, there was almost no change. As a result, the detection limit was found to be 20 nM.

이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.Having described specific portions of the present invention in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (16)

탄소질 물질로 캡슐화(encapsulation)된 전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenide)을 포함하는 나노복합체.A nanocomposite comprising a transition metal dichalcogenide encapsulated with a carbonaceous material. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속 칼코겐화물은 아민기(-NH2), 카르복실(-COOH)기, 씨올(-SH)기 및 하이드록시(-OH)기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능기로 표면개질된 것인, 나노복합체.The method according to claim 1, wherein the transition metal chalcogenide is at least one selected from the group consisting of an amine group (-NH 2 ), a carboxyl (-COOH) group, a cyan (-SH) group and a hydroxy Wherein the nanocomposite is surface modified with functional groups. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소질 물질은 그래핀, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브 또는 그래파이트인 것인, 나노복합체.The nanocomposite according to claim 1, wherein the carbonaceous material is graphene, carbon nanofiber, carbon nanotube or graphite. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소질 물질은 탄소질 물질의 산화물을 포함하는 것인, 나노복합체.The nanocomposite according to claim 1, wherein the carbonaceous material comprises an oxide of a carbonaceous material. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속은 몰리브덴(Mo), 비스무스(Bi), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 나노복합체.The method of claim 1, wherein the transition metal is selected from the group consisting of Mo, Bi, Ti, V, Nb, Ta, Nanocomposites that are more than species. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속 칼코겐화물은 전이금속이 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 칼코겐 원소로 칼코겐화 된 것인, 나노복합체.The method of claim 1, wherein the transition metal chalcogenide is one wherein the transition metal is chalcogenated with one or more chalcogen elements selected from the group consisting of sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te) Complex. 다음의 단계를 포함하는 나노복합체의 제조방법:
전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenide)을 표면개질하는 개질 단계; 및
전이금속 칼코겐화물을 탄소질 물질로 캡슐화시키는 캡슐화 단계.
A process for preparing a nanocomposite comprising the steps of:
A step of modifying the surface of the transition metal dichalcogenide; And
An encapsulation step of encapsulating the transition metal chalcogenide with a carbonaceous material.
제 7 항에 있어서, 상기 캡슐화 단계는 상기 전이금속 칼코겐화물을 정전기적 인력에 의해 상기 탄소질 물질로 캡슐화시키는 단계인 것인, 나노 복합체의 제조방법.8. The method of claim 7, wherein the encapsulating step is encapsulating the transition metal chalcogenide with the carbonaceous material by electrostatic attraction. 제 7 항에 있어서, 상기 표면개질은 아민기(-NH2), 카르복실(-COOH)기, 씨올(-SH)기 및 하이드록시(-OH)기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능기로 표면개질하는 것인, 나노복합체의 제조방법.The method according to claim 7, wherein the surface modification is performed by using at least one functional group selected from the group consisting of an amine group (-NH 2 ), a carboxyl (-COOH) group, a cyan (-SH) group, and a hydroxy Wherein the nanocomposite is reformed. 탄소질 물질로 캡슐화(encapsulation)된 전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenide)을 포함하는 나노복합체를 포함하는 과산화수소 검출용 센서.A sensor for detecting hydrogen peroxide comprising a nanocomposite comprising a transition metal dichalcogenide encapsulated with a carbonaceous material. 제 10 항에 있어서, 상기 과산화수소 검출용 센서는 탄소질 물질에 금속단백질이 결합된 것인, 과산화수소 검출용 센서.11. The sensor for detecting hydrogen peroxide according to claim 10, wherein the sensor for detecting hydrogen peroxide is a metal protein bonded to a carbonaceous substance. 제 11 항에 있어서, 상기 금속단백질은 미오글로빈(myoglobin), 아주린(azurine), 헤모글로빈(hemoglobin), 헤메리트린(hemerythrin), 시토크롬(cytochrome), 철-황단백질(iron-sulfur protein), 루브레독신(rubredoxin), 플라스토시아닌(plastocyanine), 페리틴(ferritin), 셀룰로프라스민(ceruloplasmin), 탄산 탈수효소(carbonic anhydrase), 비타민 B12-종속 효소(vitamin B12-dependent enzyme), 니트로게나아제(nitrogenase), 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(Superoxide_dismutase), 엽록소-결합 단백질(chlorohyll-binding protein), 칼모듈린(calmodulin), 글루코스-6-포스파타제(glucose-6-phosphate), 헥소키나아제(hexokinase), DNA 폴리머라아제(DNA polymerase), 바나빈(vanabin), 아르기나아제(arginase), 카탈라아제(catalase), 수소화효소(hydrogenase), 철반응요소결합단백질(iron-responsive element binding protein), 아코니타제(aconitase), 우레아제(urease), 시토크롬 산화효소(cytochrom oxidase), 라카아제(laccase), 알코올 탈수소효소(alcohol dehydrogenase), 카르복시펩티다아제(carboxypeptidase), 아미노펩티디아제(aminopeptidase), β-아밀로이드단백질(β-amyloid protein), 질산환원효소(nitratreductase), 글루타티온과산화효소(glutathione peroxidase), 메탈로티오네인(metallothionein) 및 포스파타아제(phosphatase)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 과산화수소 검출용 센서.12. The method of claim 11, wherein the metal protein is selected from the group consisting of myoglobin, azurine, hemoglobin, hemerythrin, cytochrome, iron-sulfur protein, BRAY single (rubredoxin), plasminogen Toshima not (plastocyanine), ferritin (ferritin), cellulite in plastic jasmine (ceruloplasmin), carbonic anhydrase (carbonic anhydrase), vitamin B 12 - dependent enzymes (vitamin B12-dependent enzyme), nitro dehydrogenase (Eg, nitrogenase, superoxide dismutase, chlorohyll-binding protein, calmodulin, glucose-6-phosphate, hexokinase, , DNA polymerase, vanabin, arginase, catalase, hydrogenase, iron-responsive element binding protein, (Aconitase), urease (urease), cytochrome acid It is also possible to use enzymes such as cytochrome oxidase, laccase, alcohol dehydrogenase, carboxypeptidase, aminopeptidase, β-amyloid protein, nitrate reductase Wherein the sensor is one or more selected from the group consisting of glutathione peroxidase, metallothionein, and phosphatase. 제 10 항에 있어서, 상기 나노복합체는 화학적 링커에 의해 기판에 고정화된 것인, 과산화수소 검출용 센서.11. The sensor for detecting hydrogen peroxide according to claim 10, wherein the nanocomposite is immobilized on a substrate by a chemical linker. 제 13 항에 있어서, 상기 화학적 링커는 제 1 말단에 기판과 결합하는 씨올(-SH)기, 아민(-NH2)기 및 카르복실(-COOH)기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능기를 함유하고, 제 2 말단에 나노복합체와 결합하는 씨올기, 아민기 및 카르복실기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능기를 함유하는 것인, 과산화수소 검출용 센서.The chemical linker according to claim 13, wherein the chemical linker has at least one functional group selected from the group consisting of a cyan (-SH) group, an amine (-NH 2 ) group, and a carboxyl (-COOH) And at least one functional group selected from the group consisting of a silanol group, an amine group, and a carboxyl group bonded to the nanocomposite at the second terminal. 제 10 항에 있어서, 상기 센서는 작동전극(working electrode), 레퍼런스 전극(reference electrode) 및 카운터전극(counter electrode)로 이루어진 삼전극을 추가적으로 포함하는 것인, 과산화수소 검출용 센서.11. The sensor for detecting hydrogen peroxide according to claim 10, wherein the sensor further comprises three electrodes consisting of a working electrode, a reference electrode and a counter electrode. 다음의 단계를 포함하는 과산화수소 검출 방법:
(a) 탄소질 물질로 캡슐화(encapsulation)된 전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenide)을 포함하는 나노복합체를 포함하는 과산화수소 검출용 센서에 시료를 접촉시키는 단계; 및
(b) 과산화수소 검출용 센서에서 발생되는 전기적 신호를 측정하는 단계.
A hydrogen peroxide detection method comprising the steps of:
(a) contacting a sample to a sensor for detecting hydrogen peroxide comprising a nanocomposite comprising a transition metal dichalcogenide encapsulated with a carbonaceous material; And
(b) measuring an electrical signal generated by the sensor for detecting hydrogen peroxide.
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