KR102227595B1 - 25(oh)d3검출을 위한 전기화학적 지시자 및 그의 제조방법과 25(oh)d3의 전기화학적 검출방법 - Google Patents
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Abstract
전자 공여자 및 카르복시기(carboxyl group)를 포함하는 출발 물질을 준비하는 단계, 카르바제이트(carbazate) 및 에틸기(ethyl group)를 포함하는 제1 첨가물과, 상기 출발 물질을 혼합하여 중간 물질을 제조하는 단계, 및 벤젠고리(benzene ring) 및 요오드를 포함하는 제2 첨가물과, 상기 중간 물질을 혼합하여, 전자 공여자 및 트리아졸린-디온(triazoline-dione)을 포함하는, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 제조하는 단계를 포함하는 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법이 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자 및 그의 제조방법과 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법에 관련된 것으로, 보다 구체적으로는, 무독성이며 인체에 무해한 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자 및 그의 제조방법과 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법에 관련된 것이다.
인체 내 비타민 D3는, 농도에 따라 골다공증 및 우울증에 영향을 끼치는 필수 영양소이다. 따라서, 인체 내 비타민 D3를 분석하는 것은 인체 건강과 직결되므로 매우 중요한 이슈이다.
비타민 D3를 분석하기 위해, 혈액 중의 25(OH)D3를 검출할 수 있다. 이는, 25(OH)D3가 비타민 D3를 대변하는 물질이기 때문이다.
따라서, 25(OH)D3를 검출하기 위한 다양한 방법이 수행되고 있다.
예를 들어, 종래에는 FMTAD(ferrocene acetic acid)를 이용해 25(OH)D3를 검출하는 방법이 이용되고 있다.
하지만, FMTAD는 독성이 매우 강하기 때문에 위험하며, 이에 따른 사용 제한으로 국내 반입 또한 어려운 실정이다.
따라서, FMTAD를 대체하는 무독성의 25(OH)D3 검출방법이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 무독성의 5(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 인체에 무해한 5(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법은, 전자 공여자 및 카르복시기(carboxyl group)를 포함하는 출발 물질을 준비하는 단계, 카르바제이트(carbazate) 및 에틸기(ethyl group)를 포함하는 제1 첨가물과, 상기 출발 물질을 혼합하여 중간 물질을 제조하는 단계, 및 벤젠고리(benzene ring) 및 요오드를 포함하는 제2 첨가물과, 상기 중간 물질을 혼합하여, 전자 공여자 및 트리아졸린-디온(triazoline-dione)을 포함하는, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 출발 물질은 무독성일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 출발 물질은 메틸기를 미포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 출발 물질을 준비하는 단계 이후에, 아민(amine)을 포함하는 제3 첨가물 및 펩타이드 합성을 위한 유기화합물과, 상기 출발 물질을 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 중간 물질을 제조하는 단계 이후에, 상기 중간 물질을 크로마토그래피(chromatography)를 통해 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 필터링된 중간 물질에 탄산칼륨을 제공하고, 환류하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 환류된 중간 물질을 희석하고 크로마토그래피를 통해 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자는, 25(OH)D3와 화학적 결합을 이루는 화학적 지시자, 및 상기 25(OH)D3와 화학적으로 결합한 화학적 지시자에 전기적 신호를 부여하는 전자 공여자를 포함하되, 상기 화학적 지시자 및 전자 공여자는, 아래 <구조식 1>에 의해 정의될 수 있다.
<구조식 1>
일 실시 예에 따르면, 상기 화학적 지시자는 트리아졸린-디온이고, 상기 전자 공여자는 페로센(ferrocene)일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법은, 전자 공여자 및 트리아졸린-디온을 포함하는, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 준비하는 단계, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자에 혈액을 제공하여, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자와 상기 혈액 중의 25(OH)D3가 화학적으로 결합된, 전기화학적 25(OH)D3 지시자를 생성하는 단계, 및 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자를 전극 상에 형성된 압타머(aptamer)에 제공하고, 전압을 인가하여 25(OH)D3를 전기적으로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자를 생성하는 단계는, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 트리아졸린-디온과, 상기 혈액 중의 25(OH)D3가 화학적으로 결합되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 25(OH)D3를 전기적으로 검출하는 단계는, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자의 25(OH)D3와 상기 전극의 압타머가 결합하되, 펄스 전압 인가에 따라, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자의 전자 공여자로부터 방출된 전자가 상기 전극으로 이동함으로써, 전기적 신호로 검출되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전자 공여자 및 카르복시기(carboxyl group)를 포함하는 출발 물질을 준비하는 단계, 카르바제이트(carbazate) 및 에틸기(ethyl group)를 포함하는 제1 첨가물과, 상기 출발 물질을 혼합하여 중간 물질을 제조하는 단계, 및 벤젠고리(benzene ring) 및 요오드를 포함하는 제2 첨가물과, 상기 중간 물질을 혼합하여, 전자 공여자 및 트리아졸린-디온(triazoline-dione)을 포함하는, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 제조하는 단계를 포함하는 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법이 제공될 수 있다.
상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법을 통해 제조된 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자는, 카르복시기를 포함하는 것에 의해 무독성일 수 있다.
또한, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법을 통해 제조된 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자는, 메틸기를 미포함하는 것에 의해 인체에 무해할 수 있다.
이에 따라, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 이용해 무독성 및 인체에 무해한 방법으로 25(OH)D3를 전기화학적으로 검출하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 단계 S101을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 단계 S103을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 단계 S200을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 단계 S201을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 단계 S203을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 단계 S205을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 단계 S207을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 단계 S209를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 단계 S300을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 비교 예에 따른 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 25(OH)D3 검출 능력을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 단계 S101을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 단계 S103을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 단계 S200을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 단계 S201을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 단계 S203을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 단계 S205을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 단계 S207을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 단계 S209를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 단계 S300을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 비교 예에 따른 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 25(OH)D3 검출 능력을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법이 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 단계 S101을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 단계 S103을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 단계 S200을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 단계 S201을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 단계 S203을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 단계 S205을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 단계 S207을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 단계 S209를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명의 단계 S300을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)의 제조방법은, 전자 공여자 및 카르복시기(carboxyl group)를 포함하는 출발 물질(100) 준비 단계(S100), 카르바제이트(carbazate) 및 에틸기(ethyl group)를 포함하는 제1 첨가물과, 상기 출발 물질(100)을 혼합하는 중간 물질(200) 제조 단계(S200), 및 벤젠고리(benzene ring) 및 요오드를 포함하는 제2 첨가물과, 상기 중간 물질(200)을 혼합하여, 전자 공여자 및 트리아졸린-디온(triazoline-dione)을 포함하는 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000) 제조 단계(S300)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계가 상세히 설명된다.
단계 S100
단계 S100에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 공여자 및 카르복시기를 포함하는 출발 물질(100)을 준비할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자 공여자는, 전기적 신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 전자 공여자는, 상기 전자 공여자와 화학적으로 결합된 화학적 지시자에 전기적 신호를 부여할 수 있다. 한편, 상기 화학적 지시자는 상기 전자 공여자에 의해 부여받은 전기적 신호를 통해 검출하고자 하는 피검출체와 화학적으로 결합할 수 있다.
즉, 상기 전자 공여자는, 상기 화학적 지시자와 화학적으로 결합된 피검출체를 검출하기 위한 전기적 신호를 생성할 수 있는 것이다.
다시 말해, 상기 전자 공여자-상기 화학적 지시자-상기 피검출체가 서로 연계되어 화학적으로 결합될 수 있는 것이다. 이에 따라, 상기 전자 공여자는, 상기 전자 공여자-화학적 지지사-피검출체가 화학적으로 결합된 구조에서, 상기 피검출체를 검출하기 위한 전기적 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 화학적 지시자는, 상기 전자 공여자 및 상기 피검출체와 화학적으로 결합하여, 상기 전자 공여자-상기 화학적 지시자-상기 피검출체가 화학적으로 결합된 구조를 생성 및 유지할 수 있다.
한편, 상기 전자 공여자는 상기 피검출체를 검출하기 위해 상기 화학적 지시자와 화학적으로 결합하여 전기적 신호를 생성하되, 상기 전기적 신호 생성 이외의 불안정한 화학반응을 일으키지 않는 물질일 수 있다.
즉, 상기 전자 공여자는, 상기 화학적 지시자와 화학적으로 결합할뿐만 아니라, 화학적으로 매우 안정된 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 공여자는 페로센(ferrocene)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자 공여자 및 카르복시기를 포함하는 출발 물질(100)은, 무독성일 수 있다. 구체적으로, 상기 출발 물질(100)은 무독성의 카르복시기를 포함하는 것에 의해 무독성일 수 있는 것이다.
이에 따라, 종래의 방법과는 다르게, 무독성의 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 출발 물질(100)은, 종래와는 다르게 메틸기를 미포함할 수 있다.
이에 따라, 종래의 방법과는 다르게, 상기 출발 물질(100)을 통해, 인체에 무해한 5(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 제공할 수 있다. 예를 들어 상기 출발 물질(100)은, 페로센 카르복실 산(ferrocene carboxylic acid)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 단계 S100 및 단계 S200 사이에, 상기 출발 물질(100)과, 제3 첨가물(T) 및 유기화합물(D)을 혼합하여, 출발 소스 용액을 제조하는 단계(S101), 및 상기 출발 소스 용액을 희석 및 세척하고, 건조하는 단계(S103)가 수행될 수 있다. 이하, 단계 S101 및 단계 S103이 설명된다.
단계 S101
단계 S101에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 출발 물질(100, F), 상기 제3 첨가물(T), 및 상기 유기화합물(D)을 혼합하여 출발 소스 용액을 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 제3 첨가물(T)은, 아민(amine)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 첨가물(T)은, 트리에틸아민(triethylamine)일 수 있다.
또한, 상기 유기화합물(D)은, 펩타이드(peptide) 합성을 위한 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기화합물(D)은, DPPA(diphenyl phosphoryl azide)일 수 있다.
이에 따라, 상기 출발 소스 용액은, 예를 들어, 상기 출발 물질(100, F)로써 페로센 카르복실 산, 상기 제3 첨가물(T)로써 트리에틸아민, 및 상기 유기화합물(D)로써 DPPA를 혼합하여 제조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 출발 물질(100, F), 상기 제3 첨가물(T), 및 상기 유기화합물(D)의 혼합은, 용매 중에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 톨루엔(toluene)일 수 있다.
단계 S103
단계 S103에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 단계 S101의 출발 소스 용액을 희석 및 세척하고, 건조할 수 있다.
구체적으로, 상기 출발 소스 용액은, DCM(dichloromethane)으로 희석될 수 있다.
이후, 상기 희석된 출발 소스 용액은, 도 4 A와 같이 1% 염화수소(HCl) 및 도 4 B와 같이 탄산수소나트륨(NaHCO3)으로 세척될 수 있다.
이어서, 상기 세척된 출발 소스 용액은, 도 4 C와 같이 분말 형태의 탄산나트륨(Na2CO3)을 이용해 수분이 제거될 수 있다.
또한, 상기 수분이 제거된 출발 소스 용액은, 도 4 D와 같이 진공 건조시켜 적색의 출발 소스 분말로 수득될 수 있다.
다시 도2를 참조하여, 단계 S200이 설명된다.
단계 S200
단계 S200에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 카르바제이트(carbazate) 및 에틸기(ethyl group)를 포함하는 제1 첨가물과, 상기 출발 물질(100)을 혼합하여 중간 물질(200)을 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 첨가물은, 에틸 카르바제이트(ethyl carbazate)일 수 있다.
이때, 상기 출발 물질(100)은 단계 S103의 출발 소스 분말일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 첨가물과 상기 출발 물질(100)의 혼합은, 용매 중에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 톨루엔일 수 있다. 이에 따라, 도 5 A와 같이 용액상의 상기 중간 물질(200)을 제조할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 중간 물질(200)은 도 5 B와 같이 환류(refluxing)될 수 있다. 예를 들어, 상기 중간 물질(200)의 환류는 110 ℃에서 30 분 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 단계 S200 이후에, 상기 중간 물질(200)을 희석 및 세척하고, 1차 건조하는 단계(S201), 상기 1차 건조된 중간 물질(200)을 1차 필터링하는 단계(S203), 상기 필터링된 중간 물질(200)에 탄산칼륨을 제공하고 환류하는 단계(S205), 상기 환류된 중간 물질(200)을 희석 및 세척하고, 2차 건조하는 단계(S207), 및 상기 2차 건조된 중간 물질(200)을 2차 필터링하는 단계(S209)가 수행될 수 있다. 이하, 단계 S201 내지 단계 S209가 설명된다.
단계 S201
단계 S201에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 중간 물질(200)을 희석 및 세척하고, 1차 건조할 수 있다.
구체적으로, 상기 중간 물질(200)은, DCM으로 희석될 수 있다.
상기 희석된 중간 물질(200)은, 도 6 A와 같이 1% 염화수소 및 도 6 B와 같이 탄산수소나트륨으로 세척될 수 있다.
이후, 상기 세척된 중간 물질(200)은, 분말 형태의 탄산나트륨을 이용해 수분이 제거된 후 1차 진공 건조되어, 도 6 C와 같이 황색의 분말로 수득될 수 있다.
단계 S203
단계 S203에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 황색 분말로 수득된 중간 물질(200)을 1차 필터링할 수 있다.
구체적으로, 상기 중간 물질(200)은, 크로마토그래피(chromatography)를 통해 필터링될 수 있다.
상기 중간 물질(200)을, 크로마토그래피 필터링하기 위해, 먼저 도 7 A와 같이 유리관이 준비될 수 있다. 이후, 상기 준비된 유리관에, 도 7 B와 같이 상기 중간 물질(200)과, 실리카겔을 포함하는 클로로폼(chloroform) 및 메탄올(methanol)의 혼합 용액이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리관에 제공되는 혼합 용액 중 실리카겔을 포함하는 클로로폼 및 에탄올의 비율은 20:1일 수 있다.
이에 따라, 도 7 C와 같이, 상기 중간 물질(200)이 1차 필터링될 수 있다.
단계 S205
단계 S205에서, 도 8 A에 도시된 바와 같이, 상기 1차 필터링된 중간 물질(200)에 탄산칼륨을 제공할 수 있다.
이후, 도 8 B 및 도 8 C에 도시된 바와 같이, 상기 탄산칼륨이 제공된 중간 물질(200)을 환류할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄산칼륨이 제공된 중간 물질(200)의 환류는 95 ℃에서 14 시간 동안 수행될 수 있다.
단계 S207
단계 S207에서, 상기 환류된 중간 물질(200)을 희석 및 세척하고, 2차 건조할 수 있다.
단계 S207의 희석 및 세척은, 상술된 단계 S201과 동일하게 수행될 수 있는 바, 본 단계에서 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이후, 상기 세척된 중간 물질(200)은, 분말 형태의 탄산나트륨을 이용해 수분이 제거된 후에 2차 진공 건조되어, 도 9와 같이 백황색의 분말로 수득될 수 있다.
단계 S209
단계 S209에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 백황색 분말로 수득된 중간 물질(200)을 2차 필터링할 수 있다.
구체적으로, 상기 중간 물질(200)을, 크로마토그래피 필터링하기 위해, 먼저 도 10 A와 같이 유리관이 준비될 수 있다. 이후, 상기 준비된 유리관에, 도 10 B와 같이 상기 중간 물질(200)과, 실리카겔을 포함하는 클로로폼 및 메탄올의 혼합 용액이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리관에 제공되는 혼합 용액 중 실리카겔을 포함하는 클로로폼 및 에탄올의 비율은 10:1일 수 있다.
이에 따라, 도 10 C와 같이, 상기 중간 물질(200)이 2차 필터링될 수 있다.
다시 도 2를 참조하여, 단계 S300이 설명된다.
단계 S300
단계 S300에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 벤젠고리(benzene ring) 및 요오드를 포함하는 제2 첨가물과, 상기 중간 물질(200)을 혼합하여, 전자 공여자 및 트리아졸린-디온(triazoline-dione)을 포함하는 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)를 제조할 수 있다.
구체적으로 도 11을 참조하면, 단계 S209에서 필터링된 중간 물질(200)을 상기 제2 첨가물과 혼합할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 중간 물질(200) 및 상기 제2 첨가물을 혼합하기 전에, 도 11 A와 같이 상기 중간 물질(200)을 준비하고, 도 11 B와 같이 상기 중간 물질(200)과 용매가 먼저 혼합될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 THF(tetrahydrofuran)일 수 있다. 이에 따라, 도 11 B와 같이 황색의 혼합 용액이 제조될 수 있다.
이후, 도 11 C와 같이 상기 황색의 혼합 용액(즉, 상기 중간 물질(200) 및 상기 용매의 혼합물)과 상기 제2 첨가물이 혼합되어 적색의 혼합 용액이 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 첨가물은 IBD(iodobenzenediacetate)일 수 있다.
이에 따라, 일 실시 예에 따른 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)가 제조될 수 있는 것이다.
이때, 단계 S300의 트리아졸린-디온은, 단계 S100을 통해 상술된 화학적 지시자일 수 있다. 즉, 상기 트리아졸린-디온은, 검출하고자 하는 피검출체 즉, 25(OH)D3와 선택적으로 화학 결합을 이룰 수 있다.
따라서, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)는, 상기 25(OH)D3와 화학적으로 결합하는 화학적 지시자로써 트리아졸린-디온, 및 상기 트리아졸린-디온과 화학적으로 결합하되, 상기 25(OH)D3와 화학적으로 결합한 트리아졸린-디온에 전기적 신호를 부여하는 전자 공여자로써 페로센을 포함할 수 있는 것이다.
이상, 도 1 내지 도 11을 참조하여 상술된 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)의 제조 방법은, 전자 공여자 및 카르복시기를 포함하는 출발 물질(100)을 준비하는 단계(S100), 상기 출발 물질(100, F), 제3 첨가물(T), 및 유기화합물(D)을 혼합하여 출발 소스 용액을 제조하는 단계(S101), 상기 출발 소스 용액을 희석 및 세척하고, 건조하는 단계(S103), 카르바제이트(carbazate) 및 에틸기(ethyl group)를 포함하는 제1 첨가물과, 상기 출발 물질(100, 상기 출발 소스 분말)을 혼합하여 중간 물질(200)을 제조하는 단계(S200), 상기 중간 물질(200)을 희석 및 세척하고, 1차 건조하는 단계(S201), 황색 분말로 수득된 상기 중간 물질(200)을 1차 필터링하는 단계(S203), 상기 1차 필터링된 중간 물질(200)을 환류하는 단계(S205), 상기 환류된 중간 물질(200)을 희석 및 세척하고, 2차 건조하는 단계(S207), 백황색 분말로 수득된 상기 중간 물질(200)을 2차 필터링하는 단계(S209), 및 벤젠고리(benzene ring) 및 요오드를 포함하는 제2 첨가물과, 상기 중간 물질(200)을 혼합하여, 전자 공여자 및 트리아졸린-디온(triazoline-dione)을 포함하는 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)를 제조하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 아래 <구조식 1>에 의해 정의되는, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)가 제공될 수 있다.
<구조식 1>
상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)는, 25(OH)D3와 화학적 결합을 이루는 화학적 지시자(예를 들어, 트리아졸린-디온), 및 상기 25(OH)D3와 화학적으로 결합한 화학적 지시자에 전기적 신호를 부여하는 전자 공여자(예를 들어, 페로센)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)는, 상기 25(OH)D3가 제공되는 경우, 상기 전자 공여자와 화학적으로 결합된 화학적 지시자에 상기 25(OH)D3가 화학적으로 결합되고, 상기 화학적 지시자와 화학적으로 결합된 전자 공여자가 전자를 방출하여, 상기 25(OH)D3를 용이하게 검출할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법이 설명된다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 비교 예에 따른 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 25(OH)D3 검출 능력을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 상기 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법은, 25(OH)D3(D3) 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000) 준비 단계(S400), 전기화학적 25(OH)D3(D3) 지시자(2000) 생성 단계(S500), 및 25(OH)D3(D3)의 전기적 검출 단계(S600)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계가 구체적으로 설명된다.
단계 S400
단계 S400에서, 25(OH)D3(D3) 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)를 준비할 수 있다.
상기 25(OH)D3(D3) 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)는, 본 발명의 단계 S100 내지 단계 S300을 통해 상술된, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)의 제조방법을 통해 제조될 수 있다.
이에 따라, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)는, 전자 공여자로써 페로신 및 화학적 지시자로써 트리아졸린-디온을 포함할 수 있다.
즉, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)는, 페로센과 트리아졸린-디온이 화학적으로 결합한 화합물일 수 있다.
상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)의 제조방법은, 단계 S100 내지 S300을 통해 상술된 바, 그 구체적은 설명은 생략하기로 한다.
단계 S500
단계 S500에서, 전기화학적 25(OH)D3(D3) 지시자(2000)를 생성할 수 있다. 구체적으로, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)에 혈액을 제공하여, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)와 상기 혈액 중의 25(OH)D3(D3)가 화학적으로 결합된, 전기화학적 25(OH)D3 지시자(2000)를 생성할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 혈액이 제공되는 경우, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)의 트리아졸린-디온과, 상기 혈액 중의 25(OH)D3(D3)가 화학적으로 결합하여, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자(2000)를 생성할 수 있다.
단계 S600
단계 S600에서, 25(OH)D3(D3)를 전기적으로 검출할 수 있다. 구체적으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 단계 S500의 전기화학적 25(OH)D3 지시자(2000)를 전극(350) 상에 형성된 압타머(aptamer, 300)에 제공하고, 전압을 인가하여 25(OH)D3(D3)를 전기적으로 검출할 수 있다
보다 구체적으로, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자(2000)가 상기 압타머(300)에 제공되는 경우, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자(2000)의 25(OH)D3(D3)와 상기 전극(350)의 압타머(300)가 결합하되, 펄스 전압 인가에 따라, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자(2000)의 전자 공여자로부터 방출된 전자(e-)가 상기 전극(350)으로 이동함으로써, 도 13의 I(전류)-V(전압) 곡선(적색 실선)과 같이, 전기적 신호로 검출될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예와는 달리, 도 14를 참조하면, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자(2000)와 화학적으로 결합되지 않은 25(OH)D3(D3)가 상기 압타머(300)에 제공되는 경우, 도 14의 I-V 곡선(흑색 실선)과 같이, 전압 인가에 따른 전기적 신호를 생성하지 못할 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자(2000)가, 상기 전극(350) 상에 형성된 압타머(300)에 제공될 수 있고, 이에 따라, 상기 25(OH)D3(D3)와 상기 압타머(300)가 결합하여, 전압을 인가하는 경우 상기 전자 공여자로부터 방출된 전자(e-)가 상기 전극(350)으로 이동함으로써, 25(OH)D3(D3)를 전기적으로 검출할 수 있다.
이는, 상술된 바와 같이, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)가 상기 전자 공여자 및 상기 화학적 지시자가 화학적으로 결합된 구조(전자 공여자-화학적 지시자)를 포함하고, 여기에 혈액이 제공됨으로써, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)의 화학적 지시자 및 상기 혈액 중의 25(OH)D3(D3)가 결합된 즉, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자(2000)를 형성할 수 있기 때문이다.
상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자(2000)에서는, 상기 전자 공여자-화학적 지시자-25(OH)D3(D3)가 서로 연계되어 화학적으로 결합된 구조를 포함하는 것에 의해, 전압, 구체적으로 펄스 전압이 인가되는 경우, 상기 전자 공여자로부터 방출된 전자가 상기 전극으로 이동할 수 있다.
이에 따라, 도 13의 I-V 곡선과 같이 상기 25(OH)D3(D3)를 검출하기 위한 전기적 신호가 생성될 수 있는 것이다.
한편, 도 15를 참조하면, 상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)의 25(OH)D3(D3) 농도에 따른 검출 능력을 살펴볼 수 있다.
상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)는, 도 15 에 도시된 바와 같이, 상기 25(OH)D3(D3) 농도 범위 15~100 ng/mL에서, 상기 25(OH)D3(D3)를 용이하게 검출 가능한 것을 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 인체 내 25(OH)D3(D3) 농도가 20 ng/mL 이하인 경우, 비타민 D3 농도 부족, 즉 비타민 D3 결핍을 의미할 수 있다.
따라서, 상기 검출을 위한 전기화학적 지시자(1000)는, 상술된 바와 같이, 상기 25(OH)D3(D3) 농도 범위 15~100 ng/mL에서, 상기 25(OH)D3(D3)를 용이하게 검출 가능하므로, 인체 내 비타민 D3 결핍을 측정할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
1000: 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자
100: 출발 물질
200: 중간 물질
250: 예비 물질
300: 압타머
350: 전극
2000: 전기화학적 25(OH)D3 지시자
D3: 25(OH)D3
100: 출발 물질
200: 중간 물질
250: 예비 물질
300: 압타머
350: 전극
2000: 전기화학적 25(OH)D3 지시자
D3: 25(OH)D3
Claims (12)
- 전자 공여자 및 카르복시기(carboxyl group)를 포함하되, 메틸기를 미포함하는 출발 물질을 준비하는 단계;
카르바제이트(carbazate) 및 에틸기(ethyl group)를 포함하는 제1 첨가물과, 상기 출발 물질을 혼합하여 중간 물질을 제조하는 단계; 및
벤젠고리(benzene ring) 및 요오드를 포함하는 제2 첨가물과, 상기 중간 물질을 혼합하여, 전자 공여자 및 트리아졸린-디온(triazoline-dione)을 포함하는, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 중간 물질을 제조하는 단계와 상기 전기화학적 지시자를 제조하는 단계 사이에,
상기 중간 물질을 크로마토그래피(chromatography)를 통해 제1 차 필터링하는 단계;
상기 제1 차 필터링된 중간 물질에 탄산칼륨을 제공하고, 환류하는 단계; 및
상기 환류된 중간 물질을 희석하고 크로마토그래피를 통해 제2 차 필터링하는 단계;를 더 포함하되,
상기 전기화학적 지시자에 혈액이 제공되는 경우, 상기 혈액 중의 25(OH)D3와 상기 트리아졸린-디온이 화학적으로 결합되고,
상기25(OH)D3와 트리아졸린-디온이 화학적으로 결합된 전기화학적 지시자에 전압이 인가되는 경우, 상기 전자 공여자로부터 전자가 방출되어, 0.1 v 이상 및 0.3 v 이하의 전압 범위에서 1 A 이상 및 40 A 이하의 전류 신호를 생성하여, 25(OH)D3를 전기적으로 검출하되,
검출되는 상기 25(OH)D3의 농도는 15 ng/mL 이상 및 100 ng/mL 이하인, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 출발 물질은 무독성인, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 출발 물질을 준비하는 단계 이후에,
아민(amine)을 포함하는 제3 첨가물 및 펩타이드 합성을 위한 유기화합물과, 상기 출발 물질을 혼합하는 단계를 더 포함하는, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 전자 공여자 및 트리아졸린-디온을 포함하되, 메틸기를 미포함하는, 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자를 준비하는 단계;
상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자에 혈액을 제공하여, 상기 트리아졸린-디온과 상기 혈액 중의 25(OH)D3가 화학적으로 결합된, 전기화학적 25(OH)D3 지시자를 생성하는 단계; 및
상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자를 전극 상에 형성된 압타머(aptamer)에 제공하고, 전압을 인가함에 따라, 상기 전자 공여자로부터 전자가 방출되어, 0.1 v 이상 및 0.3 v 이하의 전압 범위에서 1 A 이상 및 40 A 이하의 전류 신호를 생성하여, 25(OH)D3를 전기적으로 검출하는 단계;를 포함하되,
상기 전기적으로 검출하는 단계에서, 검출되는 상기 25(OH)D3의 농도는 15 ng/mL 이상 및 100 ng/mL 이하인, 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법.
- 제10 항에 있어서,
상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자를 생성하는 단계는,
상기 25(OH)D3 검출을 위한 전기화학적 지시자의 트리아졸린-디온과, 상기 혈액 중의 25(OH)D3가 화학적으로 결합되는 것을 포함하는, 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법.
- 제10 항에 있어서,
상기 25(OH)D3를 전기적으로 검출하는 단계는,
상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자의 25(OH)D3와 상기 전극의 압타머가 결합하되,
펄스 전압 인가에 따라, 상기 전기화학적 25(OH)D3 지시자의 전자 공여자로부터 방출된 전자가 상기 전극으로 이동함으로써, 전기적 신호로 검출되는 것을 포함하는, 25(OH)D3의 전기화학적 검출방법.
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| JP4468806B2 (ja) * | 2002-06-27 | 2010-05-26 | 中外製薬株式会社 | フェロセン化合物およびその用途 |
| KR101678946B1 (ko) * | 2015-06-30 | 2016-11-23 | 고려대학교 산학협력단 | 25-하이드록시 비타민 디3에 특이적으로 결합할 수 있는 핵산 앱타머 및 그 용도 |
-
2019
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Non-Patent Citations (2)
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| Luciano Carlucci et al., ‘Several approaches for vitamin D determination by surface plasmon resonance and electrochemical affinity biosensors’, Biosensors and Bioelectronics, 2013, Vol. 40, pp 350-355* |
| Mahmoud Labib et al., ‘Electrochemical Methods for the Analysis of Clinically Relevant Biomolecules’, Chem Rev. 2016, Vol. 116, pp 9001-90. 1부.* |
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