KR102074316B1 - 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체 및 그 제조방법 - Google Patents

자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자성 나노입자와 골드 나노클러스터가 정전기적 인력에 의해 결합된 나노복합체의 높은 과산화효소 모사 활성을 이용한 바이오센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체는 향상된 과산화효소 활성을 가지고 있고, 정전기적 인력을 이용하여 합성된 것으로 복합체의 회수가 매우 용이하다. 또한, 유기 산화효소와 연계시켜 사용함으로써 당뇨병의 마커가 되는 포도당의 유무 및 농도를 검출하였으며, 따라서 다양한 질병의 정보를 제공할 수 있는 마커 물질(갈락토스, 콜레스테롤 등의 소분자 물질)의 손쉬운 발색 및 전기화학적 검출에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체 및 그 제조방법 {Nanocomposite consisting of magnetic nanoparticles and gold nanoclusters and method for manufacturing the same}
본 발명은 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자성 나노입자와 골드 나노클러스터가 정전기적 인력에 의해 결합된 나노복합체의 높은 과산화효소 모사 활성을 이용한 바이오센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
사회가 고도화·현대화될수록 보다 오래, 건강하게 살고 싶은 인간의 욕구는 증가하고 있다. 특히 최근 의학기술의 비약적인 발전은 어떤 질병이라도 조기에만 발견하면 완치 가능한 사회를 만들어가고 있기 때문에 질병 진단 기술이 더욱 중요해지고 있다. 또한, 비싼 검출 기계 혹은 숙련된 기술자가 필요한 질병 진단 기술보다, 일반인도 쉽고 간편하게 이용할 수 있는 진단방식의 기술 개발 역시 경제적 실현성 면에서 매우 중요하다. 이와 같은 필요성에 따라 질병원인이 되는 포도당, 갈락토스, 콜레스테롤 등의 소분자 물질, 단백질, DNA, 병원균 등을 보다 쉽게 고감도로 검출 및 정량하는 기술은 경제적·기술적으로 매우 중요하고, 산업적으로도 큰 파급효과를 가지며, 세계적으로 활발히 연구되고 있는 분야이다. 또한, 질병진단의 또 하나의 중요한 흐름은 POCT(Point of care testing)라고 하는 현장진단기술 분야로서, 이 기술은 숙련된 분석 수행자 없이 현장에서 즉각적이고 손쉽게 진단의 결과를 낼 수 있는 기술과 장치를 포함한다. 최근 새롭게 형성되고 있는 세계 POCT 시장은 보다 빠르고 손쉽게 질병을 진단할 수 있는 새로운 기술을 요구하고 있다.
진단 기술 개발을 위해 지난 수십 년간 단백질 기반 유기효소의 활성에 기반한 바이오센서 및 ELISA 면역진단 기술이 다양하게 연구되었고, 다양한 분야에서 이미 상품화가 진행되었다. 이들 유기효소 기반 기술은 선택적이고 민감하게 대상 물질을 진단할 수 있다는 장점이 있지만, 반응 환경과 보관 시간에 따라 효소의 활성이 변하여 궁극적으로 진단결과가 변할 수 있는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근 자성 나노입자 또는 골드 나노클러스터와 같이 효소 모사 활성을 지닌 나노구조체를 바이오센서 및 면역진단에 도입하는 연구가 활발히 진행되고 있다(한국공개특허 제10-201300015634호, 한국등록번호 제10-1311776호 및 제10-1096425호). 그러나 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터를 보다 효과적인 과산화효소 대체물로 사용하기 위해서는 개체 당 활성 및 민감도의 증가와 같은 문제점을 해결해야 한다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과 과산화효소 모사 활성을 가지는 자성 나노입자와 골드 나노클러스터를 정전기적 인력으로 간편히 결합시킨 나노복합체를 제조함으로써, 단위 입자당 활성을 크게 증가시키고, 포도당, 갈락토스, 콜레스테롤, 단백질 등의 소분자 물질들을 보다 효과적으로 발색 진단할 수 있는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 과산화효소 활성을 지닌 나노복합체를 포함하는 바이오센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 과산화효소 활성을 지닌 나노복합체를 포함하는 바이오센서를 이용하여 소분자 물질을 검출하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 정전기적 인력으로 결합된 나노복합체를 포함하는 바이오센서를 제공한다.
본 발명은 또한, 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 정전기적 인력으로 결합된 나노복합체를 포함하는 바이오센서를 이용하여 소분자 물질을 검출하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체는 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터 각각에 비해 크게 향상된 과산화효소 활성을 가지고 있고, 정전기적 인력을 이용하여 간편히 합성된 것으로 복합체의 회수가 매우 용이하다. 또한, 유기 효소와 연계시켜 사용함으로써 당뇨병의 마커가 되는 포도당 효소의 대상기질의 유무 및 농도를 검출하였으며, 따라서 다양한 질병의 정보를 제공할 수 있는 마커 물질(갈락토스, 콜레스테롤 등의 소분자 물질)의 손쉬운 발색 검출에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자, 골드 나노클러스터, 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 TEM 이미지와 XPS 패턴을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 결합 전/후 제타전위를 pH 3.5에서 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 결합 전/후 형광특성, 자기 특성 및 과산화효소로서의 촉매 특성 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 결합 전/후 나타내는 과산화효소 활성의 미하엘리스상수(Km) 및 최대속도상수(Vmax)를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 과산화효소 활성을 이용한 과산화수소 검출을 위한 반응 곡선 및 선형 검량선, 온도에 대한 단백질 과산화효소(HRP)와의 안정성 비교, 자기적 특성을 이용한 재사용 가능성을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체를 이용하여 포도당을 검출하는 방법을 도식화한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의
포도당 검출을 위한 반응 곡선 및 선형 검량선, 사람 혈액에서 흔히 발견되는 분자들의 간섭효과의 측정을 통한 포도당 검출의 선택성, 사람 혈청의 양을 점차 늘려 표적 포도당 농도를 측정함으로써 혈청 샘플에서의 임상적 이용 가능성을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 향상된 과산화효소 활성으로 인해 페놀 화합물의 유무 및 농도를 전기화학적으로 측정 및 정량하는 반응 전략을 도식화한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 과산화효소 활성에 의해 과산화수소의 유무를 순환전압전류법을 통하여 측정한 결과, 과산화수소 검출을 위한 전류 측정 반응 및 선형 검량선, 페놀류 화합물인 페놀과 크레졸 각각에 대해 전류 측정 반응을 통한 선형 검량선을 나타낸 것이다.
본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체적인 예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 개별 구성에 관한 세부 사항은 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에서는 과산화효소 활성을 가지는 자성 나노입자와 골드 나노클러스터가 정전기적 인력에 의해 결합된 나노복합체를 제조하였으며, 상기 나노복합체는 골드 나노클러스터가 자성 나노입자 주변을 둘러싼 형태로 결합되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 나노복합체의 제타전위는 골드 나노클러스터보다 약간 낮은 (+) 전하를 갖고 있었으며, 이로부터 골드 나노클러스터가 자성 나노입자를 둘러싸고 있어 표면 제타전위에 더 큰 기여를 하고 있음을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 정전기적 인력으로 결합된 나노복합체를 포함하는 바이오센서에 관한 것이다.
본 발명의 자성 나노입자는 과산화효소 활성을 가지는 것을 특징으로 하고, 자성 나노입자는 입자의 크기가 10 내지 20 nm인 것이 바람직하고, pH 3.5에서 -20 내지 -10 mV의 제타전위를 갖는 자성 나노입자인 것이 바람직하다.
본 발명의 골드 나노클러스터는 입자의 크기가 1 내지 10 nm이고, pH 3.5에서 20 내지 30 mV의 제타전위를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 정전기적 인력으로 결합된 나노복합체는 자성 나노입자와 골드 나노클러스터를 pH 2 내지 pH 5에서 혼합하는 것이 바람직하고, pH 3.5가 가장 바람직하다.
본 발명의 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 정전기적 인력으로 결합된 나노복합체는 그 높은 과산화효소 활성으로 인해 과산화수소 진단용 발색 센서에 적용할 수 있다.
본 발명의 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 정전기적 인력으로 결합된 나노복합체는 그 높은 과산화효소 활성에 기반한 전기화학적 바이오센서에 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 나노복합체를 바이오센서에 적용함으로써 당뇨병의 마커가 되며 포도당 산화효소의 대상기질인 포도당을 발색 검출하였다. 또한, 포도당 외에도 다양한 질병의 정보를 제공할 수 있는 마커 물질(갈락토스, 콜레스테롤, 알코올 등의 소분자 물질)과 산업 및 농업분야와 관련된 오염원(페놀, 크레졸, 카테콜 등의 페놀류 화합물)의 손쉬운 발색 검출에 유용하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 다른 관점에서, 상기 나노복합체를 포함하는 바이오센서를 이용하여 소분자 물질을 검출하는 방법에 관한 것이다.
상기 소분자 물질은 포도당, 갈락토스 또는 콜레스테롤이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 나노복합체를 포함하는 바이오센서를 이용하여 과산화수소 물질을 검출하는 경우, 자성 나노입자 혹은 금 나노클러스터를 이용하여 검출하는 각각의 경우에 비해 과산화효소의 대상 기질 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine(TMB)에 대한 속도상수인 Km 값이 1/5로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. Km은 효소의 기질에 대한 친화도를 나타내는 지표로 볼 수 있으며, Km 값이 낮을수록 기질과 더 높은 친화도를 가지고 있음을 가리킨다. 따라서, 자성 나노입자 혹은 금 나노클러스터보다 본 발명의 나노복합체를 포함하는 바이오센서가 과산화효소에 대응하는 기질에 대한 효소의 친화성이 대략 5배 높은 것을 의미한다.
본 발명에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체는 다양한 유기 효소와의 연계반응을 통하여 특정 물질의 분석에 사용할 수 있다. 즉, 포도당, 갈락토스, 콜레스테롤 등 소분자 물질들의 비색 분석에 사용할 수 있다.
[ 실시예 ]
이하 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터를 함유하는 나노복합체 제조
1-1. 자성 나노입자의 합성
자성 나노입자의 합성은 FeCl3와 FeCl2의 침전을 통해 제조하였다(Mehta et al., Biotechnology Techniques, 11(7), 493-496, 1997). 균일하게 침전된 자성 나노입자는 진공 오븐에서 충분히 건조 시킨 다음, 자석과 TEM 이미지를 통하여 각각 자성과 나노입자의 크기를 확인하였다.
1-2. 골드 나노클러스터의 합성
골드 나노클러스터의 합성은 BSA(Bovine Serum Albumin) 단백질을 이용하여 제조하였다(Wang et al., Biosens. Bioelectron., 26, 3614-3619, 2011). 합성된 골드 나노클러스터는 투석을 통해 반응하지 않은 염을 제거한 다음, UV light와 TEM 이미지를 통하여 각각 형광과 나노클러스터의 크기를 확인하였다.
1-3. 자성 나노입자와 골드 나노클러스터의 결합
자성 나노입자와 골드 나노클러스터의 결합은 정전기적 인력을 통해 나노복합체를 제조하였다. 서로 상반되는 전하를 가지고 있는 1-1에서 제조된 자성 나노입자 및 1-2에서 제조된 골드 나노클러스터를 pH 3.5에서 혼합한 다음, 자석을 이용하여 정전기적 인력으로 결합된 나노복합체를 수득하였다. 합성된 나노복합체는 제타전위의 변화와 TEM 이미지를 통하여 자성 나노입자와 골드 나노클러스터의 결합을 확인하였다.
도 1은 본 실시예에서 제조된 자성 나노입자, 골드 나노클러스터 및 자성 나노입자와 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 TEM 이미지와 XPS 패턴을 통한 입자 형태 및 원소를 확인한 것으로, 골드 나노클러스터 입자는 약 3~4 nm 정도의 크기이고 자성 나노입자는 약 12~13 nm의 크기를 갖고 있으며, 골드 나노클러스터가 자성 나노입자 주변을 둘러싼 형태로 결합되어있는 것을 확인 할 수 있었다. 특히 복합체의 경우, 자성 나노입자(MNP) 주변에 골드 나노클러스터입자(AuNC)가 위치한 것을 확인할 수 있으며, XPS 분석에서 Au만 측정되는 것은, 자성 나노입자가 AuNC로 둘러싸여 측정되지 않았음을 의미한다. XPS 패턴에서 삽도는 각 그래프의 원으로 표시된 부분을 확대한 패턴을 나타낸 것이다.
또한, 도 2는 본 실시예에서 제조된 자성 나노입자, 골드 나노클러스터 및 자성 나노입자와 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 제타전위(Zeta Potential)를 측정 결과를 나타낸 것으로, pH 3.5의 buffer 상에서 골드 나노클러스터는 (+) 전하를 띄고 자성 나노입자는 (-) 전하를 띄고 있어 이 두 입자의 정전기적 결합이 가능하며, 형성된 나노복합체의 제타전위는 골드 나노클러스터보다 약간 낮은 (+) 전하를 띄고 있었다. 이로부터 골드 나노클러스터가 자성 나노입자를 둘러싸고 있어 표면 제타전위에 더 큰 기여를 하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명의 금 나노클러스터는 pH 3.5에서 (+) 23.84 mV의 제타전위를 갖고 있으며 자성 나노 입자는 (-) 16.33 mV의 제타전위를 갖기 때문에, 결과적으로 자성 나노입자 주위에 금 나노입자를 아주 간편한 정적기적 인력으로 결함시킴으로써 나노복합체를 구현할 수 있게 하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 결합 전/후 a)형광 특성, b)자기 특성 및 c)과산화효소 특성결과를 나타낸 것으로, 특히 나노복합체의 약 3배 향상된 과산화효소 활성을 확인할 수 있었다.
본 발명을 이용한 방법은 개체 당 활성 및 민감도가 높은 과산화효소 활성을 갖는 나노복합체 개발방법을 제공한다. 과산화효소는 본질적으로 유기 효소이므로 시간에 따른 필연적인 단백질 구조의 변성과 활성의 감소가 있지만, 본 발명의 나노복합체는 과산화효소 대신 무기 자성 나노입자와 금 나노클러스터를 사용하기 때문에 보다 안정적인 시스템이다. 또한 합성시 단순한 교반방식을 이용하며 자력을 이용한 보다 간편한 분리방식을 이용한다. 특히 본 특허의 자성 나노입자-금 나노클러스터 복합체는 각각 자성 나노입자 혹은 금 나노클러스터를 단독으로 사용한 경우에 비해, TMB를 기질로 사용한 발색 실험에서 약 3배 향상된 과산화효소 활성을 보인다. 이렇게 향상된 과산화효소 활성에 기반하여, 자성 나노입자-금 나노클러스터 복합체를 이용한 비색적 검출 방식은 경제적·산업적으로 중요한 물질의 정량 분석이 육안을 통한 색 차이로 손쉽게 가능하기 때문에 비용적인 측면에서도 매우 우수한 방법이라 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 결합 전/후 보이는 과산화효소 활성에 대한 미하엘리스상수(Km) 및 최대속도상수(Vmax)를 나타낸 것으로, 특히 기질 TMB에 대해 금 나노클러스터(AuNC) 혹은 자성 나노입자(MNP)를 단독으로 사용한 경우에 비해, TMB 기질에 대하여 약 5배 낮은 Km 값을 얻어, TMB에 대해 5배 높은 친화성을 갖는 시스템임을 확인하였다.
실시예 2: MNP - AuNC 나노복합체를 포함하는 발색 센서
2-1. MNP - AuNC 나노복합체를 포함하는 과산화수소 발색 센서
실시예 1-3에서 제조된 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체에 특정 농도의 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine(TMB)를 sodium acetate buffer(0.1M, pH 4.0), RT 조건에서 투입한 다음, 반응물 내 H2O2 양을 발색 반응으로 측정하였다. 그 결과, H2O2 양에 따라 발색정도가 비례한 결과를 확인할 수 있었다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 과산화효소 활성에 의한 발색 기질인 TMB의 산화 반응을 통하여 과산화수소 검출을 위한 a) 반응 곡선 및 b) 선형 검량선과, c) 23-90 ℃의 온도 범위에서 온도에 대한 단백질 과산화효소 (HRP)와의 안정성 비교와, d) 나노 복합체의 자기적 특성을 이용한 재사용 가능성을 나타낸다. 위 결과를 통해 과산화수소 (H2O2) 검출이 LOD 100 μM을 가지고, 150~5000 μM의 충분히 넓은 linear range에서 검출됨을 확인하였고, 단백질 과산화효소 HRP와 비교할 때 극명한 안정성 향상을 확인하였다. 온도 안정성 실험에서 HRP와 나노복합체는 2시간 동안 각 온도 조건에서 incubation 후 그 남아 있는 활성을 TMB 반응을 통해서 측정하였다.
2-2. MNP - AuNC 나노복합체를 포함하는 포도당 발색 센서
포도당 산화효소를 포도당과 반응시킨 다음, 실시예 1-3에서 제조된 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체와 반응시킬 경우, TMB를 발색 기질로 사용했을때, 포도당이 존재하는 경우에만 푸른색으로 변화하는 것을 확인하였으며, 그에 따른 흡광도 변화를 관찰하였다. Lactose, arabinose, galactose, fructose와 같은 다른 당을 가하였을 경우는 buffer를 가하였을 때처럼 색과 흡광도가 변하지 않는 것을 알 수 있었다.
따라서, 포도당 산화효소와 함께 이용하여 발색을 통한 포도당 측정이 가능한 것을 확인하였으며, 포도당 농도에 따라 발색 정도가 비례한 결과를 보여 포도당을 정량적으로 측정할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 포도당 검출이 LOD 100 μM을 가지고, 150~750 μM의 충분히 넓은 linear range에서 검출됨을 확인하였고, 실제 혈액샘플에서의 포도당의 임상적 측정 가능성을 확인하였다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 과산화효소 활성에 의한 발색기질인 TMB의 산화 반응을 통하여 포도당 검출을 위한 a) 반응 곡선 및 b) 선형 검량선과, c) 사람 혈액에서 흔히 발견되는 분자들의 간섭효과의 측정을 통한 포도당 검출의 선택성과, d) 사람 혈청의 양을 점차 늘려 표적 포도당 농도를 측정함으로써 혈청 샘플에서의 임상적 이용 가능성을 나타낸다. 위 결과를 통해 포도당 검출이 LOD 100 μM을 가지고, 150~750 μM의 충분히 넓은 linear range에서 검출됨을 확인하였고, 실제 혈액샘플에서의 포도당의 임상적 측정 가능성을 확인할 수 있었다.
실시예 3: MNP-AuNC 나노복합체를 포함하는 전기화학적 센서
3-1. MNP-AuNC 나노복합체를 포함하는 과산화수소 전기화학적 센서
자성 나노입자-금 나노클러스터 복합체의 향상된 과산화효소 활성을 이용하여 샘플 안의 페놀류를 전기화학적으로 검출하였다. 그 결과, 과산화수소 양에 따라 큰 환원전류 차이가 발생하는 것을 확인하였고, 과산화수소 추가에 따른 계단형 환원전류 발생과, 페놀 및 크레졸의 전기화학적 분석 능력을 확인하였다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 그 향상된 과산화효소 활성으로 인해 페놀 화합물의 유무 및 농도를 전기화학적으로 측정 및 정량하는 반응 전략을 도식화한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체의 과산화효소 활성에 의해 a) 과산화수소의 유무를 순환전압전류법을 통하여 측정한 결과와, b) 과산화수소 검출을 위한 전류 측정 반응 및 선형 검량선과, c) 페놀류 화합물인 페놀과 크레졸 각각에 대해 전류 측정 반응을 통한 선형 검량선을 나타내었다. 상기 결과를 통해, 본 발명을 통해 간편하게 합성된 자성 나노입자 및 골드 나노클러스터가 결합된 나노복합체는 그 향상된 과산화효소 활성으로 인해 각각 발색 혹은 전기화학적 바이오센서를 만드는 데 효과적으로 활용될 수 있음을 확인할 수 있었다.
MNP (magnetic nanoparticle) : 자성 나노입자
AuNC (gold nanocluster) : 골드 나노클러스터
MNP-AuNC : MNP와 AuNC가 결합된 나노복합체

Claims (4)

  1. pH 3.5에서 -20 ~ -10 mV의 제타전위를 갖는 자성 나노입자와
    pH 3.5에서 20 ~ 30 mV의 제타전위를 갖는 골드 나노클러스터를
    pH 2 ~ 5에서 혼합하여 제조되고,
    상기 자성 나노입자와 상기 골드 나노클러스터가 정전기적 인력으로 결합되어 있고 10 ~ 20 mV의 제타전위를 갖는 나노복합체를 포함하는 과산화효소 모사 활성 기반 바이오센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자성 나노입자의 크기는 10 내지 20 nm이고, 골드 나노클러스터의 크기는 1 내지 10 nm인 것을 특징으로 하는 과산화효소 모사 활성 기반 바이오센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자성 나노입자는 FeCl3 및 FeCl2를 이용하여 제조되고, 상기 골드 나노클러스터는 BSA를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 과산화효소 모사 활성 기반 바이오센서.
  4. 반응물에 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 과산화효소 모사 활성 기반 바이오센서와 과산화효소의 활성에 의하여 발색하는 기질을 첨가하는 단계; 및
    반응물 내 소분자의 발색반응을 통하여 소분자 물질을 검출하는 단계를 포함하는 소분자의 검출방법.
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