KR102507686B1 - 우레아 검출 비색 센서 - Google Patents

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Abstract

본원은 유기 물질 및 효소환원제 및 금속 전구체를 포함하는 용액을 형성하는 단계, 유기 물질 및 효소를 환원제 및 금속 전구체를 상기 용액 상에 투입하여 상기 금속 전구체를 금속 나노 입자로 환원시키는 단계, 및 상기 금속 나노 입자를 포함하는 용액의 색(color)이 변화하는 단계를 포함하는, 유기 물질의 검출 방법에 관한 것이다.

Description

우레아 검출 비색 센서 {COLORIMETRIC SENSOR FOR DECTECTING UREA}
본원은 우레아 검출 비색 센서에 관한 것이다.
인체 내에서 단백질은 효소에 의해 아미노산으로 분해되어 혈액에 용해될 수 있다. 이 과정에서 발생하는 암모니아는 간에서 우레아(urea, 요소)로 전환된 후 신장을 통해 외부로 배출될 수 있다.
그러나 모든 우레아가 신장을 통해 외부로 배출되지는 않으며, 배출되는 요소의 일부는 다시 체내에 흡수될 수 있다. 즉, 혈액 내의 우레아의 농도를 분석함으로써 신장의 상태 등을 분석할 수 있으나, 우레아의 농도를 측정하기 위해 채혈하는 과정은 환자 또는 피검자에게 고통을 주고, 시간이 오래 소요되는 단점이 존재한다.
종래에는 크로마토그래피, 모세관 전기영동, ELISA(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay), 전기화학적 방법 등을 통해 우레아의 함량을 측정하였으나, 이들은 구조가 복잡하거나, 측정의 민감도가 낮거나, 또는 검출에 오랜 시간이 소요되는 단점이 존재한다.
본원의 배경이 되는 기술인 논문(H.-H. Deng, G.-L. Hong, F.-L. Lin, A.-L. Liu, X.-H. Xia, W. Chen, Colorimetric detection of urea, urease, and urease inhibitor based on the peroxidase-like activity of gold nanoparticles, Analytica Chimica Acta (2016), doi: 10.1016/j.aca.2016.02.008)은 우레아, 우레아제, 금 나노 입자 촉매, 및 우레아제 억제제를 통해 비색 검출하는 방법을 나타낸 논문이다. 그러나, 상기 논문은 은 나노 입자를 사용하는 방법을 인식하지 못하고 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 민감하고, 단순하며, 환자에게 통증을 주지 않는 우레아 검출 센서에 적용할 수 있는 는 유기 물질의 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본원은 상기 유기 물질의 검출 방법을 이용한 유기 물질 검출 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면은 유기 물질 및 효소를 포함하는 용액을 형성하는 단계, 환원제 및 금속 전구체를 상기 용액 상에 투입하여 상기 금속 전구체를 금속 나노 입자로 환원시키는 단계, 및 상기 금속 나노 입자를 포함하는 용액의 색(color)이 변화하는 단계를 포함하는, 유기 물질의 검출 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 물질은 우레아(urea, 요소)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 효소는 상기 유기 물질의 분해를 촉진시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 물질의 분해에 의해 상기 용액의 pH 가 증가할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 용액의 색은, 상기 금속 나노 입자의 농도에 따라 변화할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 전구체 및 상기 금속 나노 입자는 각각 독립적으로 Ag, Au, Cu, Pt, Pd, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 환원제는 탄닌산(tannic acid), NaOH, KOH, N2H4, Na2HPO4, 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 테트라부틸암모늄(tetrabutyl ammonium), NaBH4, LiBH4, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제2 측면은 영역의 내부에 효소를 포함하는 소수성 영역을 기판 상에 형성하는 단계, 상기 소수성 영역의 내부에 유기 물질을 투입하는 단계, 상기 유기 물질 및 상기 효소를 포함하는 소수성 영역의 내부에 환원제 및 금속 전구체를 투입하는 단계, 상기 소수성 영역의 내부의 색(color)을 분석하는 단계를 포함하는 유기 물질의 검출 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 소수성 영역의 내부의 색을 분석하는 단계는 육안 또는 RGB 센서를 통해 분석하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제3 측면은 유기 물질 센서에 대한 것으로서, 효소를 포함하고, 유기 물질 및 상기 효소를 반응시키는 반응부, 및 상기 반응부에 환원제 및 금속 전구체를 포함하는 용액을 주입하는 주입부를 포함하는, 유기 물질 센서를 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 효소의 농도는 0 U/ml 초과 50 U/ml 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 환원제의 농도는 0.001 mg/ml 내지 0.1 mg/ml 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 전구체의 농도는 10 mM 내지 1,000 mM 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시 적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 유기 물질의 검출 방법을 통해 체액 등에 존재하는 유기 물질, 구체적으로 아민기를 포함하는 유기 물질인 우레아를 환자에게 통증을 주지 않고, 민감하게 측정할 수 있다.
구체적으로, 종래의 환자의 우레아(urea, 요소)는 혈액 요소 질소 검사라는 방법으로 검출되었으나, 이 방법은 환자에게 고통스럽고, 채혈 과정이 불편하며, 오랜 시간이 소요되는 단점이 존재하였다. 그러나 본원에 따른 방법을 통해 환자의 우레아를 검출할 경우, 소변 등의 타액으로 검출이 가능해 환자에게 통증을 주지 않고, 민감도가 높아 적은 시간이 소요되며, 높은 정확도로 우레아의 농도를 측정할 수 있다.
또한, 본원에 따른 유기 물질의 검출 방법은, 종래의 비색 센서에 비해 낮은 검출 한계를 가질 수 있고, 스마트폰을 이용하여 농도를 정량화할 수 있어 특수한 장비를 요구하지 않을 수 있다.
또한, 본원에 따른 유기 물질의 검출 방법은 액상 형태 뿐만 아니라 기판 상에서도 수행될 수 있어 취급이 간편할 수 있다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 유기 물질의 검출 방법을 나타낸 메커니즘의 모식도이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 유기 물질의 검출 방법에 관련한 그래프이다.
도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 유기 물질의 검출 방법을 나타낸 모식도이다.
도 4의 (a) 내지 (e)는 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질의 검출 방법의 그래프이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질의 검출 방법의 그래프이다.
도 6 은 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질의 검출 방법의 선택도를 나타낸 것이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질의 검출 방법의 그래프이고, (c) 및 (d) 는 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질의 검출 방법의 사진이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질 검출 센서에 대한 것이고, (c)는 상기 실시예에 따른 유기 물질 검출 센서의 RGB 비율(ratio)에 대한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B"를 의미한다.
이하에서는 본원의 우레아 검출 비색 센서에 적용될 수 있는, 유기 물질의 검출 방법 및 이를 이용한 센서에 대하여, 구현 예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나 본원이 이러한 구현 예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면은 유기 물질 및 효소를 형성하는 단계, 환원제 및 금속 전구체를 포함하는 용액을 상기 용액 상에 투입하여 상기 금속 전구체를 금속 나노 입자로 환원시키는 단계, 및 상기 금속 나노 입자를 포함하는 용액의 색(color)이 변화하는 단계를 포함하는, 유기 물질의 검출 방법을 제공한다.
본원에 따른 유기 물질은 아민기(-NH2)를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 물질은 우레아(urea, 요소)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에 따른 우레아(urea)는 CO(NH2)2의 화학식으로 표현되는 유기화합물로서, 아민기를 2 개 포함하는 물질이다. 체내에서 단백질이 분해되면 아미노산을 거쳐 암모니아가 되고, 상기 암모니아는 간(liver)에서 우레아로 변화된다. 이 때, 신장(kidney)에서 상기 우레아의 대부분이 제거될 수 있기 때문에, 혈액 내의 우레아의 양을 분석함으로써 신장기능 저하, 쇼크, 탈수, 스트레스, 간질환, 저단백질 식이, 영양실조 등을 분석할 수 있다.
그러나, 혈액 내의 우레아의 농도를 측정하기 위해 채혈하는 과정은 환자 또는 피검자에게 고통스럽고, 시간이 오래 소요되는 단점이 있다. 이러한 점을 극복하기 위해 우레아를 소변, 땀 등의 타액으로 분석하는 기술이 연구되고 있다.
본원은 상술한 문제점을 극복하기 위해, 타액의 우레아를 통증 없이 간편하고 빠르게 분석할 수 있는 검출 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 효소는 상기 유기 물질의 분해를 촉진시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 물질의 분해에 의해 상기 용액의 pH 가 증가할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
효소는 일정한 온도 및 pH 조건에서 기질과 결합하여 상기 기질의 분해 속도를 향상시키는 생체 촉매의 일종을 의미한다. 이러한 효소는 기질 특이성을 가져, 하나의 효소는 하나의 기질과 선택적으로 결합될 수 있다.
예를 들어, 상기 우레아제 효소에 의해 상기 우레아는 상온 상압 조건에서도 쉽게 분해될 수 있어 CO2 및 NH3를 형성할 수 있고, 상기 NH3는 용액 상에 녹아 상기 용액의 pH 를 증가시킬 수 있으며, 후술하겠지만 상기 용액의 pH 가 증가하면 상기 유레아의 농도를 확인할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 환원제는 탄닌산(tannic acid), NaOH, KOH, N2H4, Na2HPO4, 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 테트라부틸암모늄(tetrabutyl ammonium), NaBH4, LiBH4, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 환원제는 탄닌산일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 전구체 및 상기 금속 나노 입자는 각각 독립적으로 Ag, Au, Cu, Pt, Pd, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 금속 전구체는 AgNO3 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 상기 유기 물질이 우레아(urea)일 경우, 상기 효소는 우레아제(urease) 일 수 있으나, 상기 우레아와 상기 우레아제의 반응은 NH3를 생성시키고, 상기 탄닌산을 포함하는 용액의 pH를 증가시킬 수 있다. 상기 우레아제의 농도가 일정 농도 이상일 경우, 용액 내의 우레아의 농도 또는 함량이 많을수록 더 많은 양의 NH3 가 형성되고, 이로 인해 탄닌산의 환원력이 증가하여 더 많은 Ag 나노 입자가 생성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때 Ag 나노 입자의 농도에 따라 상기 용액의 색상이 변화되며 이를 통해 대략적인 Ag 나노 입자의 농도를 알 수 있고, 상기 용액을 Uv-vis 기법으로 측정하면 Ag 나노 입자의 농도를 측정할 수 있어 상기 용액 내에 존재하던 우레아의 농도를 정량화 할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 용액의 색은, 상기 금속 나노 입자의 농도에 따라 변화할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 금속 나노 입자가 Ag 나노 입자일 경우, Ag 나노 입자가 없거나 Ag 나노 입자의 농도가 적은 용액은 무색을 띠나, 상기 용액 내의 Ag 나노 입자의 농도가 증가하면 상기 용액의 색은 노란색을 거쳐 갈색으로 변화할 수 있다.
상기 유기 물질의 검출 방법은, 검출하고자 하는 유기 물질, 효소, 환원제, 및 금속 전구체를 포함하는 용액과 반응시켜 상기 금속 전구체를 금속 나노 입자로 환원시키고, 상기 용액 상에서 상기 금속 나노 입자의 농도에 따라 상기 용액의 색이 변화하는 것을 통해 상기 유기 물질의 농도를 추정할 수 있다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 유기 물질의 검출 방법에 관련한 그래프이다. 구체적으로, 도 2는 환원제를 대표하는 TA(Tannic acid, 탄닌산), 금속 전구체를 대표하는 AgNO3, 유기 물질을 대표하는 우레아(urea), 효소를 대표하는 우레아제 (Urease) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 용액의 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 탄닌산과 AgNO3 를 혼합한 용액(SS)에 NH3 또는 우레아 및 우레아제를 첨가하면, 약 400 nm의 동일한 영역에서 흡광도를 확인할 수 있으므로, 상기 SS에 첨가된 우레아 및 우레아제는 NH3 와 같은 역할을 수행함을 확인할 수 있다. 구체적으로, 상기 SS에 첨가된 NH3는 SS 내의 탄닌산이 Ag+ 이온을 Ag 나노 입자로 환원시킬 수 있는 환경을 조성하거나 또는 탄닌산의 환원력을 향상시킬 수 있으므로, 상기 SS 용액에 우레아 및 우레아제를 첨가하면 유레아 및 우레아제의 반응에 의해 NH3 가 형성되어 상기 SS 용액의 탄닌산이 Ag+ 이온을 Ag 나노 입자로 환원시킬 수 있는 환경을 조성하거나 또는 탄닌산의 환원력을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 의해 상기 SS 용액 내의 Ag+ 이온이 환원되어 Ag 나노 입자가 형성될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 물질은 체액에서 유래한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 체액은 혈액, 소변, 모유, 우유, 땀, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본원의 제2 측면은 영역의 내부에 효소를 포함하는 소수성 영역을 기판 상에 형성하는 단계, 상기 소수성 영역의 내부에 유기 물질을 투입하는 단계, 상기 유기 물질 및 상기 효소를 포함하는 소수성 영역의 내부에 환원제 및 금속 전구체를 투입하는 단계, 상기 소수성 영역의 내부의 색(color)이 변화하는 단계를 포함하는, 유기 물질의 검출 방법을 제공한다.
본원의 제2 측면에 따른 유기 물질의 검출 방법에 대하여, 본원의 제1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제1 측면에 기재된 내용은 본원의 제2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
상기 제1 측면에 따른 유기 물질의 검출 방법은, 상기 유기 물질, 효소, 및 환원제에 의해 상기 금속 전구체가 환원되는 공정이 용액 상에서 수행되는 반면, 제2 측면에 따른 유기 물질의 검출 방법은 금속 전구체가 환원되는 공정이 기판의 표면에서 수행될 수 있다.
도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 유기 물질의 검출 방법을 나타낸 모식도이다.
먼저, 영역의 내부에 효소를 포함하는 소수성 영역을 기판 상에 형성한다.
예를 들어, 왁스를 포함한 고체 잉크를 사용하여, 상기 기판 상에 내부에 상기 잉크를 포함하지 않은 다각형, 원형, 타원형, 또는 비정형의 소수성 영역을 인쇄할 수 있다. 상기 소수성 영역을 형성하는 선(도 3의 검은 선)은 상기 왁스를 포함한 고체 잉크로 형성되어 소수성을 갖는 반면, 상기 선의 내부 및 외부, 즉 상기 영역의 내부 및 외부는 상기 잉크를 포함하지 않아 소수성을 갖지 않는다.
상기 왁스를 포함하는 잉크를 사용해 상기 기판 상에 소수성 영역을 인쇄한 후, 상기 소수성 영역은 100℃내지 150℃의 온도에서 3 분 내지 5 분간 열처리될 수 있다. 상기 열처리에 의해 상기 잉크 내부의 왁스는 상기 기판의 후면, 즉 상기 잉크가 인쇄되지 않은 부분까지 스며들어, 상기 소수성 영역 내부에 적하 되는 액체가 상기 소수성 영역 내부에서 외부로 나오지 못하도록 억제할 수 있다.
상기 기판 상에 소수성 영역을 형성한 후, 상기 소수성 영역의 내부 영역에 효소를 배치할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판은 종이(paper), SiO2, Si, 셀룰로오스, 면, 플라스틱 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 상기 기판은 pH 변화에 무관한 물질이 선택될 수 있고, 예를 들어 상기 기판은 셀룰로오스, 종이, 면 등의 흡수성 멤브레인일 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 소수성 영역은 상기 기판 상에 형성되는 검은색 선의 형태로 구현될 수 있으며, 상기 소수성 영역의 내부는, 기판의 표면 영역 중 상기 소수성 영역에 의해 구분되는 영역으로서, 최종적으로 효소, 환원제, 및 금속 전구체가 배치되는 영역을 의미한다. 이 때, 상기 소수성 영역은 상기 기판 상에 하나 이상 형성될 수 있어, 상기 기판 상에 소수성 영역이 많을수록 많은 샘플을 일시에 검사할 수 있다.
이어서, 상기 소수성 영역의 내부에 유기 물질을 투입한다.
상기 소수성 영역의 내부에는 효소가 배치되어 있기 때문에, 상기 소수성 영역의 내부에 상기 유기 물질을 투입할 경우 상기 유기 물질이 상기 효소에 의해 분해될 수 있다. 상기 효소에 의해 분해된 유기 물질은 NH3, CO2, H2O 등을 포함할 수 있어, 후술할 환원제가 금속 전구체를 환원시키는 것을 조절할 때 사용될 수 있다.
이어서, 상기 유기 물질 및 상기 효소를 포함하는 소수성 영역의 내부에 환원제 및 금속 전구체를 투입한다.
상기 유기 물질은 상기 효소에 의해 분해되어 NH3 등을 형성할 수 있고, 상기 NH3는 상기 환원제의 pH를 높일 수 있다. 상기 pH 가 증가된 환원제는 환원력이 증가할 수 있어 상기 환원제는 상기 금속 전구체의 금속 이온을 금속 나노 입자로 환원시킬 수 있다.
상기 소수성 영역의 내부에 효소를 먼저 배치하고, 상기 효소가 배치된, 소수성 영역의 내부에 유기 물질, 환원제, 및 금속 전구체를 투입할 경우, 상기 소수성 영역의 내부의 색이 변화할 수 있다.
이어서, 상기 소수성 영역의 내부의 색을 분석한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 소수성 영역의 내부의 색을 분석하는 단계는 육안 또는 RGB 센서를 통해 분석하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술하였듯, 상기 소수성 영역의 내부의 색은 상기 유기 물질, 효소, 및 환원제에 의해 상기 금속 전구체가 환원되어 형성된 금속 나노 입자의 농도에 따라 변화될 수 있다.
상기 금속 나노 입자의 농도가 클수록 상기 소수성 영역의 내부의 색은 갈색에 가까워지기 때문에, 상기 소수성 영역의 내부의 색을 통해 상기 용액 내의 유기 물질의 농도를 추정하는 것이 가능하다. 그러나, 소수성 영역 내부의 색을 분석할 때 상기 소수성 영역들의 색이 비슷한 경우, 육안으로 측정하기 어려울 수 있는 단점이 존재한다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 상기 2 개 이상의 소수성 영역을 스마트폰 등의 촬영 매체로 촬영하고, 촬영한 사진에서 소수성 영역의 내부의 색의 RGB 값을 분석하면 각각의 소수성 영역에 투입된 용액 상의 유기 물질의 농도를 측정할 수 있다.
구체적으로, 상기 내부의 영역의 색은, 다음과 같은 수학식 1 내지 4에 의해 분석될 수 있다.
[수학식 1]
R' = (R0-RH)/RC;
[수학식 2]
G' = (G0-GH)/GC;
[수학식 3]
B' = (B0-BH)/BC;
(상기 수학식 1 내지 3에서, X0는 상기 효소의 농도가 0 일 때의 X의 값이고, XH는 상기 효소의 농도가 최대일 때의 X 의 값이고, XC 는 측정하고자 하는 농도의 효소에서의 X 값을 의미하고, X 는 R, G, 또는 B 중 어느 하나임)
[수학식 4]
RGB ratio = R'×G'×B'
이와 관련하여, 상기 소수성 영역의 내부의 색을 촬영한 후, RGB 값을 분석하여 상기 유기 물질의 농도를 측정하는 방법은, 본원의 제1 측면에 따른 유기 물질의 검출 방법에서도 동일하게 적용될 수 있다.
본원의 제3 측면은 유기 물질 센서에 대한 것으로서, 효소를 포함하고, 유기 물질 및 상기 효소를 반응시키는 반응부, 및 상기 반응부에 환원제 및 금속 전구체를 포함하는 용액을 주입하는 주입부를 포함하는, 유기 물질 센서를 제공한다.
이와 관련하여, 상기 유기 물질 센서가 상기 유기 물질의 농도를 측정하는 원리는 상기 제1 측면 및/또는 상기 제2 측면에서 유기 물질을 검출하는 방법과 동일한 원리일 수 있다.
구체적으로, 제3 측면의 반응부는 상기 제1 측면의 용액 및 상기 제2 측면의 소수성 영역의 내부를 포함할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 효소의 농도는 0 U/ml 초과 50 U/ml 이하 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 효소의 농도는 0 U/ml 초과 약 100 U/ml 이하, 약 0.0001 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 0.001 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 0.01 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 0.1 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 1 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 5 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 10 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 15 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 20 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 25 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 30 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 35 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 40 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 45 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 50 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 55 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 60 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 65 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 70 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 75 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 80 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 85 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 90 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 약 95 U/ml 내지 약 100 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 95 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 90 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 85 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 80 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 75 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 70 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 65 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 60 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 55 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 50 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 45 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 40 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 35 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 30 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 25 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 20 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 15 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 10 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 5 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 1 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 0.1 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 0.01 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 0.001 U/ml 이하, 0 U/ml 초과 약 0.0001 U/ml 이하, 약 0.0001 U/ml 내지 약 95 U/ml 이하, 약 0.001 U/ml 내지 약 90 U/ml 이하, 약 0.01 U/ml 내지 약 85 U/ml 이하, 약 0.1 U/ml 내지 약 80 U/ml 이하, 약 1 U/ml 내지 약 75 U/ml 이하, 약 5 U/ml 내지 약 70 U/ml 이하, 약 10 U/ml 내지 약 65 U/ml 이하, 약 15 U/ml 내지 약 60 U/ml 이하, 약 20 U/ml 내지 약 55 U/ml 이하, 약 25 U/ml 내지 약 50 U/ml 이하, 약 30 U/ml 내지 약 45 U/ml 이하, 또는 약 35 U/ml 내지 약 40 U/ml 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 효소의 농도가 0.0001 U/ml 미만일 경우, 상기 효소에 의해 상기 유기 물질이 분해되는 반응이 발생하지 않거나 의도보다 느리게 이루어질 수 있고, 효소의 농도가 50 U/ml 일 경우 상기 효소와 상기 유기 물질의 결합 빈도가 낮아지거나, 또는 효소와 금속 전구체의 일부가 결합하여 유기 물질의 분해 반응이 원활하지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 환원제의 농도는 0.001 mg/ml 내지 0.1 mg/ml 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 환원제의 농도는 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.005 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.01 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.02 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.03 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.04 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.05 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.06 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.07 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.08 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.09 mg/ml 내지 약 0.1 mg/ml, 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.005 mg/ml, 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.01 mg/ml, 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.02 mg/ml, 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.03 mg/ml, 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.04 mg/ml, 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.05 mg/ml, 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.06 mg/ml, 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.07 mg/ml, 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.08 mg/ml, 약 0.001 mg/ml 내지 약 0.09 mg/ml, 약 0.005 mg/ml 내지 약 0.09 mg/ml, 약 0.01 mg/ml 내지 약 0.08 mg/ml, 약 0.02 mg/ml 내지 약 0.07 mg/ml, 약 0.03 mg/ml 내지 약 0.06 mg/ml, 또는 약 0.04 mg/ml 내지 약 0.05 mg/ml 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 전구체의 농도는 10 mM 내지 1,000 mM 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 금속 전구체의 농도는 약 10 mM 내지 약 1,000 mM, 약 50 mM 내지 약 1,000 mM, 약 100 mM 내지 약 1,000 mM, 약 200 mM 내지 약 1,000 mM, 약 300 mM 내지 약 1,000 mM, 약 400 mM 내지 약 1,000 mM, 약 500 mM 내지 약 1,000 mM, 약 600 mM 내지 약 1,000 mM, 약 700 mM 내지 약 1,000 mM, 약 800 mM 내지 약 1,000 mM, 약 900 mM 내지 약 1,000 mM, 약 10 mM 내지 약 50 mM, 약 10 mM 내지 약 100 mM, 약 10 mM 내지 약 200 mM, 약 10 mM 내지 약 300 mM, 약 10 mM 내지 약 400 mM, 약 10 mM 내지 약 500 mM, 약 10 mM 내지 약 600 mM, 약 10 mM 내지 약 700 mM, 약 10 mM 내지 약 800 mM, 약 10 mM 내지 약 900 mM, 약 50 mM 내지 약 900 mM, 약 100 mM 내지 약 800 mM, 약 200 mM 내지 약 700 mM, 약 300 mM 내지 약 600 mM, 또는 약 400 mM 내지 약 500 mM 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 금속 전구체의 농도가 10 mM 미만일 경우, 상기 금속 전구체는 상기 유기 물질, 효소, 및 환원제에 의해 환원되는 정도가 낮아 반응속도가 느리고, 반응 최대 농도가 제한될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 물질 검출 센서에 의해 검출될 수 있는 유기 물질의 농도는 0 mM 초과 1,000 mM 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유기 물질의 농도는, 육안을 통한 색의 비교 또는 상기 수학식 1 내지 4에 따른 RGB ratio에 의해서 확인될 수 있다.
상기 RGB ratio 가 커질수록, 상기 유기 물질의 농도는 클 수 있다.
상기 유기 물질이 우레아고, 상기 효소가 우레아제일 경우, 상기 유기 물질 검출 센서의 유기 물질 검출 한계(Limit of detection, LOD)는 검출 방법에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 물질 검출 센서가 상기 제1 측면에 따른 방법으로 우레아를 검출할 경우, 상기 센서의 검출 한계는 0.0036 mM 일 수 있고, 상기 제2 측면에 따른 방법으로 우레아를 검출할 경우, 상기 센서의 검출 한계는 0.58 mM 일 수 있다.
상기 제1 측면에 따른 방법은 액상에서 수행되고, 상기 제2 측면에 따른 방법은 고상에서 수행되기 때문에, 두 방법은 감도에서 차이가 존재할 수 있으며, 이에 두 방법의 검출 한계에서 차이가 발생할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1]
37℃의 온도에서, 50 μL: 우레아제(농도: 10 U/ml)를 포함하는 0.5 mM PB(phosphate buffer) 용액과 우레아 수용액 50 μL을 혼합하고, 10 분간 정치하였다. 이어서, 800 μL의 탄닌산(농도: 0.01 mg/ml) 및 100 μL의 AgNO3 수용액(농도: 15 mM)을 상기 용액에 첨가한 후, 20 분간 추가로 정치하였다. 이 때, 상기 우레아제, 우레아, 타닌산, 및 AgNO3는 증류수에 용해된 것이고, 상기 우레아 수용액의 농도는 0 mM 초과 500 mM 이하이며, 상기 탄닌산 및 AgNO3 수용액의 혼합액을 SS 라고 한다.
[실시예 2]
거름종이(filter paper)에 검은색 소수성 영역을 인쇄하고, 상기 소수성 영역의 내부에 50 μL: 우레아제(농도: 20 U/ml)를 포함하는 0.5 mM PB(phosphate buffer) 용액을 적재하여 건조하였다. 이어서, 상기 소수성 영역 내부에 50 μL의 우레아 수용액을 배치하고 10 분간 정치하였다. 이어서, 상기 소수성 영역 내부에 800 μL의 탄닌산(농도: 0.05 mg/ml) 및 100 μL의 AgNO3 수용액(농도: 100 mM)을 혼합하여 50 μL 주입 후 10분간 정치하였다.
[실험예 1]
실시예 1의 조건을 찾기 위해, 우레아 및 우레아제의 반응 시간 및 농도, 및 탄닌산과 AgNO3의 농도를 조절하여 Ag 나노 입자의 형성을 조절하였다.
도 4의 (a) 내지 (e)는 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질의 검출 방법의 그래프이다. 구체적으로, 도 4의 (a)는 탄닌산의 농도를, (b) 는 AgNO3 의 농도를, (c) 는 NH3 의 농도와 정치 시간을, (d) 는 우레아 및 우레아제의 농도를, (e) 는 우레아 및 우레아제의 정치 시간을 변경한 것이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 우레아와 우레아제의 반응에 의해 형성된 NH3 역시 표준 NH3 와 마찬가지로 탄닌산의 AgNO3의 환원 작용을 도울 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 도 4의 y 축 A413 은 Ag 나노 입자의 고유 파장에 대한 흡광도로서, Ag 나노 입자의 농도가 증가할수록 A413 역시 커지고, 이를 통해 우레아의 농도를 확인할 수 있다.
[실험예 2]
도 5의 (a) 및 (b) 는 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질의 검출 방법의 그래프이다. 구체적으로, 도 5는 상기 우레아의 농도에 따라 색이 변화되는 것을 표현한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 상기 우레아의 농도가 50 mM에 가까울수록 상기 용액은 갈색 빛을 띄는 것을 확인할 수 있으며, 우레아의 농도가 0 mM 초과 1 mM 이하에서 측정된 우레아의 농도에 대한 신뢰도가 높음을 확인할 수 있다.
[실험예 3]
도 6 은 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질의 검출 방법의 선택도를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 6 은 상기 실시예 1에서 우레아 수용액 대신 다른 물질을 사용하였을 경우 우레아가 아닌 물질이 검출되는지 여부를 분석한 그래프 및 사진이다.
도 6을 참조하면, 상기 실시예에 따른 유기 물질 검출 방법은 우레이 만을 선택적으로 검출할 수 있으며, 우레아 수용액 대신 질산나트륨, 황산 마그네슘, 염화 철 등을 포함하는 수용액을 사용할 경우, 우레아제에 의해 상기 질산나트륨 등이 분해되지 않아 Ag 나노 입자가 형성되지 않으며, 이에 색변화가 없거나 적을 수 있다.
[실험예 4]
인간의 소변 내의 우레아를 검출하기 위해, 상기 실시예 1의 방법을 사용하였다. 구체적으로, 소변 샘플 1 및 2에 우레아를 추가하지 않거나, 44 mM, 88 mM, 또는 132 mM 농도의 우레아를 첨가한 후, 실시예 1의 방법을 수행하였다.
도 7의 (a) 및 (b)는 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질의 검출 방법의 그래프이고, (c) 및 (d)는 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질의 검출 방법의 사진이다. 또한, 하기 표 1 은 인간의 소변 내의 유기 물질의 검출결과를 표로 나타낸 것이다.
Sample Added,
(mM)		 Found,
(mM)		 Recoveries,
(%)		 RSD
(%, n=3)
샘플 1 0 214.6 - 0.6
44 257.5 97.4 3.4
88 300.92 98.1 2.4
132 350.8 103.2 2.6
샘플 2 0 69.86 - 2.3
44 114.6 101.7 1.7
88 156.35 98.3 1.4
132 195.66 95.3 2.9
상기 표 1에서, 상기 Added 된 값은 소변 샘플에 추가된 우레아의 농도를 의미하는 것이며, Found된 값은 소변 샘플 또는 우레아가 추가된 소변 샘플에서 검출된 우레아의 농도를 의미한다.도 7 및 표 1 을 참조하면, 본원에 따른 방법은 소변 샘플에 우레아가 추가되어도 추가된 우레아를 높은 정확도로 검출할 수 있다.
[실험예 5]
상기 실시예 2에 따른 방법으로 유기 물질 검출 센서를 제조하였고, 각 영역에 0 mM, 0.5 mM, 1 mM, 2.5 mM, 5 mM, 10 mM, 25 mM, 50 mM, 75 mM, 100 mM, 250 mM, 및 500 mM의 농도를 갖는 우레아 수용액을 주입하였다.
도 8의 (a) 및 (b)는 본원의 일 실시예에 따른 유기 물질 검출 센서에 대한 것이고, (c)는 상기 실시예에 따른 유기 물질 검출 센서의 RGB 비율(ratio)에 대한 것이다.
도 8을 참조하면, 상기 유기 물질 검출 센서는 우레아 수용액의 농도에 따라 소수성 영역 내부의 색이 차이가 날 수 있고, 50 mM 및 75 mM 과 같이 육안으로 색 구분이 어려운 경우가 있더라도 스마트폰을 이용하여 RGB ratio 측정을 통해 우레아 수용액의 농도를 검출할 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 유기 물질 및 효소를 포함하는 용액을 형성하는 단계;
    환원제 및 금속 전구체를 상기 용액 상에 투입하여 상기 금속 전구체를 금속 나노 입자로 환원시키는 단계; 및
    상기 금속 나노 입자를 포함하는 용액의 색(color)이 변화하는 단계;
    를 포함하는,
    유기 물질의 검출 방법에 있어서,
    상기 금속 전구체 및 상기 금속 나노 입자는 각각 독립적으로 Ag, Au, Cu, Pt, Pd, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속의 이온을 포함하고,
    상기 환원제는 탄닌산(tannic acid), NaOH, KOH, N2H4, Na2HPO4, 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 테트라부틸암모늄(tetrabutyl ammonium), NaBH4, LiBH4, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하고,
    상기 효소는 상기 유기물질의 분해를 촉진시켜 상기 용액의 pH 를 증가시키고, 상기 용액의 pH 가 증가함에 따라 상기 환원제의 환원력의 증가폭이 달라져 상기 금속 전구체가 환원되는 정도가 상이해지는 것인,
    유기 물질의 검출 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유기 물질은 우레아(urea, 요소)를 포함하는 것인, 유기 물질의 검출 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 용액의 색은, 상기 금속 나노 입자의 농도에 따라 변화하는 것인, 유기 물질의 검출 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 영역의 내부에 효소를 포함하는 소수성 영역을 기판 상에 형성하는 단계;
    상기 소수성 영역의 내부에 유기 물질을 투입하는 단계;
    상기 유기 물질 및 상기 효소를 포함하는 소수성 영역의 내부에 환원제 및 금속 전구체를 투입하는 단계; 및
    상기 소수성 영역의 내부의 색(color)을 분석하는 단계;
    를 포함하는,
    유기 물질의 검출 방법에 있어서,
    상기 금속 전구체는 각각 독립적으로 Ag, Au, Cu, Pt, Pd, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속의 이온을 포함하고,
    상기 환원제는 탄닌산(tannic acid), NaOH, KOH, N2H4, Na2HPO4, 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 테트라부틸암모늄(tetrabutyl ammonium), NaBH4, LiBH4, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하고,
    상기 효소는 상기 유기물질의 분해를 촉진시켜 상기 용액의 pH 를 증가시키고, 상기 용액의 pH 가 증가함에 따라 상기 환원제의 환원력의 증가폭이 달라져 상기 금속 전구체가 환원되는 정도가 상이해지는 것인,
    유기 물질의 검출 방법.

  9. 제8 항에 있어서,
    상기 소수성 영역의 색을 분석하는 단계는 육안 또는 RGB 센서를 통해 분석하는 것인, 유기 물질의 검출 방법.
  10. 유기 물질 센서에 있어서,
    효소를 포함하고, 유기 물질 및 상기 효소를 반응시키는 반응부; 및
    상기 반응부에 환원제 및 금속 전구체를 포함하는 용액을 주입하는 주입부;
    를 포함하고,
    상기 금속 전구체는 Ag, Au, Cu, Pt, Pd, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속의 이온을 포함하고,
    상기 환원제는 탄닌산(tannic acid), NaOH, KOH, N2H4, Na2HPO4, 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 테트라부틸암모늄(tetrabutyl ammonium), NaBH4, LiBH4, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하고,
    상기 효소는 상기 유기물질의 분해를 촉진시켜 상기 용액의 pH 를 증가시키고, 상기 용액의 pH 가 증가함에 따라 상기 환원제의 환원력의 증가폭이 달라져 상기 금속 전구체가 환원되는 정도가 상이해지는 것인,
    유기 물질 센서.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 효소의 농도는 0 U/ml 초과 50 U/ml 이하인, 유기 물질 센서.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 환원제의 농도는 0.001 mg/ml 내지 0.1 mg/ml 인, 유기 물질 센서.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속 전구체의 농도는 10 mM 내지 1,000 mM 인, 유기 물질 센서.

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