KR102541373B1 - 바이오센서 막의 제조 방법, 바이오센서 막 및 감시 장치 - Google Patents

바이오센서 막의 제조 방법, 바이오센서 막 및 감시 장치 Download PDF

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Abstract

바이오센서 막의 제조 방법에 있어서, 산화환원 효소에 대해 전기화학 활성화 변형을 수행한 후, 화학 교결제(binder)를 사용하여 교결 처리하고, 전극 표면에 코팅하고, 즉 바이오센서 막을 형성하고, 여기에서, 화학 교결제는 글루타르알데히드 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르이다. 제공되는 제조 방법 또는 제조 방법이 제조한 바이오센서 막 및 모니터링 장치는, 안정적이고 내구성이 좋고, 복수 회 검출할 수 있고, 특히 생체 모니터링 장치의 바이오센서 막에 적합하다.

Description

바이오센서 막의 제조 방법, 바이오센서 막 및 감시 장치
본원은 검출 설비 기술분야에 관한 것으로, 특히 바이오센서 막의 제조 방법, 바이오센서 막 및 모니터링 장치에 관한 것이다.
전기화학 바이오센서는 바이오 물질에 대해 민감도를 가지고 그것의 농도를 전기 신호로 전환할 수 있는 것에 대해 검출을 수행하는 장치이다. 전기화학 바이오센서는 타겟 물질을 식별하는 선택성을 가진 바이오 물질, 예를 들어 산화환원 효소 및 항체, 그리고 그 식별 신호를 전기 신호로 전환하는 전극 및 그 부속 장치를 포함한다. 예를 들어, 산화환원 효소가 타겟 식별 물질로 사용되는 경우, 그것과 전극 사이의 전자 교환은 바이오센서 장치의 중요 단계이다. 그런데, 통상적으로, 산화환원 효소의 산화환원 활성 위치는 전극과 전자를 교환하지 않는데, 효소의 활성 위치와 전극 사이의 전자 이동은 대부분 바이오센서의 제한요소이다. 전자 이동 효율이 저하되는 문제를 극복하기 위해, 바이오센서 막에 전기화학 성능이 우수한 산화환원 저분자 화합물을 인입하고, 산화환원 효소와 전극 사이에 전자 통로를 건설하여, 전자 교환이 신속히 진행되도록 만들 수 있다.
그러나, 산화환원 저분자 화합물을 인입한 후, 어떻게 산화환원 효소와 함께 안정적인 바이오센서 막을 제조하고, 전극에 고정하여, 안정적으로 복수 회 검출을 수행할 수 있는지, 특히 생체 이식 후에도 안정적으로 복수 회 검출을 수행하고, 검출 결과의 안정성을 유지하는 것은, 통상의 기술자가 해결하기를 매우 고대하는 기술문제이다.
상술한 기술문제를 해결하기 위해, 본 발명의 첫번째 목적은 바이오센서 막의 제조 방법을 제공하는 것이고, 본 발명의 두번째 목적은 상기 제조 방법이 제조한 바이오센서 막을 제공하는 것이고; 본 발명의 세번째 목적은 상기 제조 방법이 제조한 모니터링 장치를 제공하는 것이다. 본 발명이 제공하는 제조 방법 또는 상기 제조 방법이 제조한 바이오센서 막 및 모니터링 장치는, 안정적이고 내구성이 좋고, 복수 회 검출할 수 있고, 특히 생체 모니터링 장치의 바이오센서 막에 적합하다.
본 발명이 제공하는 기술방안은 아래와 같다:
바이오센서 막의 제조 방법에 있어서, 산화환원 효소에 대해 전기화학 활성화 변형을 수행한 후, 화학 교결제를 사용하여 교결 처리하고, 전극 표면에 코팅하고, 즉 바이오센서 막을 형성하고, 여기에서, 상기 화학 교결제는 글루타르알데히드 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르이다.
바람직하게는, 상기 산화환원 효소는 포도당 산화효소, 포도당 탈수소효소, 젖산 산화효소, 젖산 탈수소효소, 과산화수소 효소 중의 임의의 일종 또는 다종이다.
바람직하게는, 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 루테늄의 착화합물 또는 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물을 채용하여, 산화환원 효소에 대해 전기화학 활성화 변형을 수행한다.
바람직하게는, 상기 산화환원 효소에 대해 전기화학 활성화 변형을 수행하는 구체적인 단계는: 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 루테륨의 착화합물 또는 자유 아미노기를 가진 오스뮴의 착화합물을, 산화환원 효소와 완충 용액에 균일 혼합하고, 차례대로 카르보디이미드, N-하이드록실숙신이미드를 첨가하고, 균일 혼합하고, 2 내지 6C˚에서 12 내지 48시간 반응시키고, 한외 여과 투석한다.
바람직하게는, 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 루테륨의 착화합물 또는 자유 아미노기를 가진 오스뮴의 착화합물을 채용하여, 산화환원 효소에 대해 2회 전기화학 활성화 변형을 수행하되, 제1차 변형은 한외 여과하여 분자량 5000 내지 50000을 절단하고, 제2차 변형은 한외 여과하여 분자량 500 내지 50000을 절단한다.
바람직하게는, 상기 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물은 구체적으로 Os(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl 또는 Os(bpy)2(4-이미다졸부티르산)Cl이고; 상기 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 루테륨의 착화합물은 구체적으로 Ru(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl 또는 Os(bpy)2(4-이미다졸부티르산)Cl이다.
바람직하게는, 화학 교결제를 사용하여 교결 처리하는 구체적인 단계는: 변형 후의 산화환원 효소를, 화학 교결제와 완충 용액에 균일 혼합하고, 0.5 내지 5시간 반응시킨 후, 전극 표면에 코팅하고, 바이오센서 막을 형성하는 것이다.
바람직하게는, 교결 처리 후 형성된 바이오센서 막이 건조되기를 기다린 후, 그 표면에 폴리비닐피리딘 및 Nafion 혼합 알코올 용액을 코팅하고, 생체적합성을 가진 바이오센서 막을 형성한다.
상기 임의의 한 항의 제조 방법에 따라 제조한 바이오센서 막.
모니터링 장치에 있어서, 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 임의의 한 항의 제조 방법에 따라 제조한 바이오센서 막을 포함한다.
본 발명은 바이오센서 막의 제조 방법을 제공하는데, 산화환원 효소에 대해 전기화학 활성화 변형을 수행한 후, 화학 교결제를 사용하여 교결 처리하고, 전극 표면에 코팅하고, 즉 바이오센서 막을 형성하고, 여기에서, 상기 화학 교결제는 글루타르알데히드 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르이다. 본 발명이 제공하는 제조 방법은, 글루타르알데히드 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르를 화학 교결제로 사용함으로써, 변형 후의 산화환원 효소를 처리하고, 그 다음 전극 표면에 코팅하고, 즉 전극 표면에 바이오센서 막을 형성한다. 글루타르알데히드 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르 교결 처리를 거쳐 형성한 바이오센서 막은, 안정적이고 내구성이 좋고, 복수 회 검출할 수 있고, 특히 생체 모니터링 장치의 바이오센서 막에 적합하다.
본원 실시예 또는 종래기술의 기술방안을 더 명확히 설명하기 위해, 아래에서 실시예 또는 종래기술 설명에 사용할 필요가 있는 도면을 간단히 소개하는데, 자명한 것은, 아래 설명 중의 도면은 단지 본원에 기재된 어떤 실시예에 불과한 것으로, 통상의 기술자에게 있어, 창조적 노동을 투입하지 않는다는 전제 하에, 이러한 도면에 기초하여 기타 도면을 더 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명 실시예 중 Os(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl을 거쳐 변형한 포도당 산화효소 및 천연 포도당 산화효소의 사이클릭볼타모그램으로;
여기에서 (a)는 Os(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl을 거쳐 변형한 포도당 산화효소의 사이클릭볼타모그램이고, (b)는 천연 포도당 산화효소의 사이클릭볼타모그램이다.
도 2는 본 발명 실시예 중 Os(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl을 거쳐 변형한 포도당 산화효소 및 천연 포도당 산화효소의 자외-가시선 흡수 스펙트럼으로;
여기에서, (a)는 천연 포도당 산화효소의 자외-가시선 흡수 스펙트럼이고; (b)는 Os(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl을 거쳐 변형한 포도당 산화효소의 자외-가시선 흡수 스펙트럼이다.
도 3은 본 발명 실시예 중 이미 변형된 포도당 산화효소를 함유하는 바이오센서 막의 PBS(pH 7.4) 완충 용액에서의 사이클릭볼타모그램 및 5.0mM 포도당을 첨가한 후의 사이클릭볼타모그램으로;
여기에서, (a)는 이미 변형된 포도당 산화효소를 함유한 바이오센서 막의 PBS(pH 7.4) 완충 용액에서의 사이클릭볼타모그램이고; (b)는 5.0mM 포도당을 첨가한 후의 사이클릭볼타모그램이다.
도 4는 본 발명 실시예 중 포도당의 바이오센서 막 상에서의 전기화학 촉진 산화 전류 및 포도당 농도의 관계도이다;
도 5는 본 발명 실시예 중 변형을 거친 젖산 산화효소를 함유하는 바이오센서 막의 PBS(pH 7.4) 완충 용액에서의 사이클릭볼타모그램 및 5.0mM 젖산을 첨가한 후의 사이클릭볼타모그램으로;
여기에서, (1)은 변형을 거친 젖산 산화효소의 바이오센서 막의 PBS(pH 7.4) 완충 용액에서의 사이클릭볼타모그램이고; (2)는 5.0mM 유당(젖당)을 첨가한 후의 사이클릭볼타모그램이다.
도 6은 변형을 거친 포도당 탈수소효소를 함유한 바이오센서 막의 PBS(pH 7.4) 완충 용액에서의 사이클릭볼타모그램 및 5.0mM 포도당을 첨가한 후의 사이클릭볼타모그램으로;
여기에서, (1)은 변형을 거친 포도당 탈수소효소의 바이오센서 막의 PBS(pH 7.4) 완충 용액에서의 사이클릭볼타모그램이고; (2)는 5.0mM 포도당을 첨가한 후의 사이클릭볼타모그램이다.
통상의 기술자가 본원의 기술방안을 더 잘 이해할 수 있도록, 아래에서 본원 실시예 중의 도면을 참조하여, 본원 실시예 중의 기술방안에 대해 명확하고, 완정하게 서술하고, 명백한 것은, 서술되는 실시예는 단지 본원의 일부 실시예에 불과한 것일뿐, 전부의 실시예가 아니라는 것이다. 본원 중의 실시예에 기초하여, 통상의 기술자는 창조적 노동을 투입하지 않는다는 전제 하에 획득하는 모든 기타 실시예는, 본원의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예는 바이오센서 막의 제조 방법을 제공하는데, 산화환원 효소에 대해 변형을 수행한 후, 화학 교결제를 사용하여 교결 처리하고, 전극 표면에 코팅하고, 즉 바이오센서 막을 형성하고, 여기에서, 상기 화학 교결제는 글루타르알데히드 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르이다.
본 발명은 바이오센서 막의 제조 방법을 제공하는데, 산화환원 효소에 대해 전기화학 활성화 변형을 수행한 후, 화학 교결제를 사용하여 교결 처리하고, 전극 표면에 코팅하고, 즉 바이오센서 막을 형성하고, 여기에서, 상기 화학 교결제는 글루타르알데히드 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르이다. 본 발명이 제공하는 제조 방법은, 글루타르알데히드 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르를 화학 교결제로 사용함으로써, 변형 후의 산화환원 효소를 처리하고, 그 다음 전극 표면에 코팅하고, 즉 전극 표면에 바이오센서 막을 형성한다. 글루타르알데히드 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르 교결 처리를 거쳐 형성한 바이오센서 막은, 안정적이고 내구성이 좋고, 복수 회 검출할 수 있고, 특히 생체 모니터링 장치의 바이오센서 막에 적합하다.
바람직하게는, 상기 산화환원 효소는 포도당 산화효소, 포도당 탈수소효소, 젖산 산화효소, 젖산 탈수소효소, 과산화수소 효소 중의 임의의 일종 또는 다종이다.
본 발명에 있어서, 산화환원 효소는 구체적으로 포도당 산화효소, 포도당 탈수소효소, 젖산 산화효소, 젖산 탈수소효소, 과산화수소 중의 임의의 일종 또는 다종이다. 상기 산화환원 효소는 전기화학 활성화 변형을 거친 후, 다시 화학 화학 교결제 처리를 거쳐, 전극 표면에 안정적인 바이오센서 막을 형성하고, 타겟 물질에 대한 검출을 수행할 수 있다.
바람직하게는, 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 루테륨의 착화합물 또는 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물을 채용하여, 산화환원 효소에 대해 전기화학 활성화 변형을 수행한다.
바람직하게는, 상기 산화환원 효소에 대해 변형을 수행하는 구체적인 단계는: 자유 아미노기를 가진 루테륨의 착화합물 또는 자유 아미노기를 가진 오스뮴의 착화합물을, 산화환원 효소와 완충 용액에 균일 혼합하고, 차례대로 카르보이미드, N-하이드록실숙신이미드를 첨가하고, 균일 혼합하고, 2 내지 6C˚에서 12 내지 48시간 반응시키고, 한외 여과 투석한다.
바람직하게는, 자유 카르복시기를 가진 루테륨의 착화합물 또는 자유 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물을 채용하여, 산화환원 효소에 대해 2회 변형을 수행하되, 제1차 변형은 한외 여과하여 분자량 5000 내지 50000을 절단하고, 제2차 변형은 한외 여과하여 분자량 500 내지 50000을 절단한다.
바람직하게는, 상기 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물 Os(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl 또는 Os(bpy)2(4-이미다졸부티르산)Cl; 의 루테륨의 착화합물은 구체적으로 Ru(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl 또는 Os(bpy)2(4-이미다졸부티르산)Cl이다.
본 발명에 있어서, 산화환원 효소에 대해 수행하는 변형은, 바람직하게는 자유 아미노기를 가지는 루테륨의 착화합물 또는 자유 아미노기를 가지는 오스뮴의 착화합물을 채용한다. 더 바람직하게는 Os(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl 또는 Ru(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl을 채용하여 변형을 수행한다. 여기에서, bpy는 2,2-비피리딘을 가리킨다.
산화환원 효소에 대해 전기화학 활성화 변형을 수행하는 구체적인 단계는: 자유 아미노기를 가지는 루테륨의 착화합물 또는 자유 아미노기를 가지는 오스뮴의 착화합물을, 산화환원 효소와 완충 용액에 균일 혼합하고, 차례대로 카르보디이미드, N-하이드록실숙신이미드를 첨가하고, 균일 혼합하고, 2 내지 6C˚에서 12 내지 48시간 반응시키고, 한외 여과 투석하는 것이다. 더 바람직하게는, 자유 카르복시기를 가지는 루테륨의 착화합물 또는 자유 카르복시기를 가지는 오스뮴의 착화합물을 채용하여, 산화환원 효소에 대해 2회 변형을 수행하되, 제1차 변형은 한외 여과하여 분자량 5000 내지 50000을 절단하고, 제2차 변형은 한외 여과하여 분자량 500 내지 50000을 절단한다.
구체적으로, 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가지는 루테륨의 착화합물 또는 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가지는 오스뮴의 착화합물을 채용하여, 산화환원 효소에 대해 2회 전기화학 변형을 수행하는 것은 아래의 단계를 채용할 수 있다:
자유 아미노기를 가지는 루테륨의 착화합물, 또는 자유 아미노기를 가지는 오스뮴의 착화합물을, 산화환원 효소(포도당 산화효소와 같은)와 PBS 완충 용액에서 충분히 균일 혼합하고, 그 다음 차례대로 카르보디이미드, N-하이드록실숙신이미드를 첨가하고, 충분히 혼합한 후, 2 내지 6C˚에서 12 내지 48시간 반응시킨다. 그 다음 한외 여과백(bag)을 이용하여 투석하고, 분자량 5000 내지 50000을 절단하고, 제1차 변형 후의 산화환원 효소에 대해 분리 및 정제를 수행한다. 그 다음 정제 후의 산화환원 효소 용액에 자유 카르복시기의 루테륨의 착화합물, 또는 자유 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물을 첨가하고, 그 다음 차례대로 카르보디이미드, N-하이드록실숙신이미드를 첨가하고, 충분히 혼합한 후 2 내지 6C˚에서 12 내지 48시간 반응시킨 후, 반응이 종료된 후, 재차 한외 여과백을 이용하여 투석하여, 분자량 500 내지 50000을 절단하고, 제2차 변형 후의 산화환원 효소에 대해 분리 및 정제를 수행한다. 여기에서, 사용된 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 루테륨의 착화합물, 또는 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물은, 그 농도가 바람직하게는 0.1-50mg/ml이고, 더 바람직하게는 1-20mg/ml이다. 사용된 카르보디이미드 농도는 바람직하게는 0.1-50mmol/L이고, 더 바람직하게는 0.1-25mmol/L이다. 사용된 N-하이드록실숙신이미드의 농도는 바람직하게는 0.01-5mmol/L이다. 분광광도법 분석을 거쳐, 산화환원 효소가 이미 성공적으로 변형되었음을 증명할 수 있다.
바람직하게는, 화학 교결제를 사용하여 교결 처리하는 구체적인 단계는: 변형 후의 산화환원 효소를, 화학 교결제와 완충 용액에 균일 혼합하고, 0.5 내지 5시간 반응시킨 후, 전극 표면에 코팅하고, 바이오센서 막을 형성하는 것이다.
바람직하게는, 교결 처리 후 형성된 바이오센서 막이 건조되기를 기다린 후, 그 표면에 폴리비닐피리딘 및 Nafion 혼합 알코올 용액을 코팅하고, 생체적합성을 가진 바이오센서 막을 형성한다.
본 발명에 있어서, 화학 교결제를 사용하여 교결 처리하는 구체적인 단계는: 변형 후의 산화환원 효소를, 화학 교결제와 완충 용액에 균일 혼합하고, 0.5 내지 5시간 반응시킨 후, 전극 표면에 코팅하고, 바이오센서 막을 형성하는 것이다. 바람직하게는, 교결 처리 후 형성된 바이오센서 막이 건조되기를 기다린 후, 그 표면에 폴리비닐피리딘 및 Nafion 혼합 알코올 용액을 코팅하고, 생체적합성을 가진 바이오센서 막을 형성한다.
구체적으로, 변형 후의 산화환원 효소를, 화학 교결제와 반응시키는 것은 이하 단계를 채용할 수 있다:
변형 후의 산화환원 효소를, PBS 완충 용액에, 글루타르알데히드 용액 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르 용액과 충분히 혼합하고, 0.5 내지 5시간 반응시키고, 바람직하게는 0.5 내지 3시간 반응시킨 후, 드롭 캐스팅(drop-casting) 또는 딥 코팅(dip-coating)을 이용하여 화학 교결 후의 산화환원 효소를 전극 표면에 코팅하고, 바이오센서 막을 제조한다. 전극 상의 바이오센서 막이 완전히 건조되기를 기다린 후, 다시 드롭 캐스팅 또는 딥 코팅을 이용하여 폴리비닐피리딘 및 Nafion 혼합 알코올 용액을 바이오 센서 막 표면에 코팅하여, 생체적합성(Biocompatibility)을 가진 바이오센서 막을 제조한다. 바람직하게는, 사용된 화학 교결제는 글루타르알데히드 용액 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르 용액의 농도는 0.1 내지 5%이다. 사용된 변형 후의 산화환원 효소의 농도는 바람직하게는 5-150mg/ml이다. 사용된 폴리비닐피리딘 용액의 농도는 바람직하게는 20-300mg/ml이다. 사용된 Nafion 혼합 알코올 용액의 농도는 바람직하게는 0.1 내지 5%이고, 바람직하게는 폴리비닐피리딘 및 Nafion 혼합 에탄올 용액을 사용하고, 즉, 폴리비닐피리딘 및 Nafion을 에탄올에 용해시키고 혼합하여 획득한 폴리비닐피리딘 및 Nafion 혼합 에탄올 용액이다.
화학 교결을 거친 후, 산화환원 효소는 여전히 그것들의 직접적인 전기화학 작용을 유지한다. 실험이 나타내기를, 포도당 산화효소의 바이오센서 막 중에는 그것의 포도당에 대한 산화 촉진 성능을 유지할뿐 아니라, 그것이 직접적인 전기화학을 통해 포도당에 대한 산화 촉진 효율은 천연 포도당 산화효소가 산소를 통해 포도당에 대한 산화를 촉진하는 효율을 140배 높인다.
상기 임의의 한 항의 제조 방법에 따라 제조한 바이오센서 막.
모니터링 장치에 있어서, 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 임의의 한 항의 제조 방법에 따라 제조한 바이오센서 막을 포함한다.
본 발명은 상기 임의의 한 항의 제조 방법에 따라 제조한 바이오센서 막을 제공한다. 모니터링 장치를 더 제공하는데, 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 임의의 한 항의 제조 방법에 따라 제조한 바이오센서 막을 포함한다.
상기 모니터링 장치는, 바람직하게는 이식형 연속 모니터링 장치이고, 생명체 내(예를 들어 인체 내)에서 안정적으로 동작할 수 있고, 장기간 복수 회 타겟 물질을 검출할 수 있다. 이식형 연속 모니터링 장치는, 바이오센서 막을 고정한 센서를 피하(皮下)에 이식하고, 수신기 또는 이동 설비를 통해 실시간으로 센서가 송신하는 데이터를 수신함으로써, 타겟 물질 농도에 대한 장기 연속 모니터링을 달성한다. 예를 들어, 혈당을 개발할 수 있는 이식형 모니터링 장치에 있어서, 혈당에 대해 모니터링을 수행함과 동시에, 인슐린 펌프와 협력하는 제품은, 즉시 인슐린을 보충함으로써, 체내 혈당 함량을 더 조절할 수 있다.
실시예 1
1-20mg/ml의 Os(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl을, 포도당 산화효소와 PBS 완충 용액에서 충분히 혼합하고, 그 다음 차례대로 0.1 내지 0.1-25mmol/L의 카르보이미드 및 0.01-5mmol/L의 N-하이드록실숙신이미드를 첨가하고, 충분히 혼합한 후, 4C˚에서 24시간 반응시킨다. 그 다음 한외 여과백을 이용하여 투석하고, 분자량 5000 내지 50000을 절단하고, 제1차 변형 후의 산화환원 효소에 대해 분리 및 정제를 수행한다. 그 다음 정제 후의 산화환원 효소 용액에 1-20mg/ml의 Os(bpy)2(4-이미다졸부티르산)Cl을 첨가하고, 그 다음 차례대로 0.1-25mmol/L의 카르보이미드 및 0.01-5mmol/L의 N-하이드록실숙신이미드를 첨가하고, 충분히 혼합한 후 4C˚에서 24시간 반응시키고, 반응이 종료된 후, 재차 한외 여과백을 이용하여 투석하여, 분자량 500 내지 50000을 절단하고, 제2차 변형 후의 산화환원 효소에 대해 분리 및 정제를 수행한다. 포도당 산화효소는 변형을 거친 후, 그 촉매활성중심은 직접(바로) 전극과 매우 빠른 전자 교환(도 1에 도시된 바와 같이)을 수행할 수 있다. 분광광도법을 이용하여 분석하여, 포도당 산화효소가 이미 성공적으로 변형되었음을 증명한다(도 2에 도시된 바와 같음).
5-150mg/ml의 변형 후의 산화환원 효소를, PBS 완충 용액에서, 0.1 내지 5%의 글루타르알데히드 용액과 충분히 혼합하고, 0.5 내지 3시간 반응시킨 후, 드롭 캐스팅 또는 딥 코팅을 이용하여 화학 교결 후의 산화환원 효소를 전극 표면에 코팅하여, 바이오센서 막을 제조한다. 전극 상의 바이오센서 막이 완전히 건조되기를 기다린 후, 다시 드롭 캐스팅 또는 딥 코팅을 이용하여 20-300mg/ml의 폴리비닐피리딘 및 0.1 내지 5%의 Nafion을 함유한 혼합 알코올 용액을 바이오센서 막 표면에 코팅하여, 생체적합성을 가진 바이오센서 막을 제조한다. 글루타르알데히드 화학 교결 처리를 거친 후, 상기 변형 후의 포도당 산화효소는 여전히 직접적인 전기화학 작용을 유지하고, 제조된 바이오센서 막은 전극 상에 양호한 전기화학 성능을 나타낸다(도 3 중 (a)). PBS 완충 용액에 5.0mM의 포도당을 첨가한 후, 바이오센서 막의 사이클릭볼타모그램은 전형적인 전기화학 촉진 과정을 선명히 보여준다(도 3 중 (b)). 진일보한 실험이 나타내기를, 포도당 산화효소의 바이오센서 막 중에는 그것의 포도당에 대한 산화 촉진 성능을 유지할뿐 아니라, 그것이 직접적인 전기화학을 통해 포도당에 대한 산화 촉진 효율은 천연 포도당 산화효소가 산소를 통해 포도당에 대한 산화를 촉진하는 효율보다 140배 높인다.
이에 기초하여, 우리는 상기 바이오센서 막을 이식형 연속 포도당 모니터링 시스템에 적용한다. 최초 테스트 결과가 나타내기를, 작업 곡선이 2.0에서 32mM 사이에는 양호한 선형을 나타내는 것은(도 4에 도시된 바와 같이), 현재 선형 범위 최대 너비의 포도당 유지 모니터링 시스템이다. 그 안정성도 현저히 개선되었는데, 연속 2주 동안의 실험 중, 민감도에 뚜렷한 변화가 없었다.
포도당 산화효소뿐 아니라, 기타 산화환원 효소(젖산 산화효소, 포도당 탈수소효소 등과 같은), 모두 성공적으로 변형되고, 글루타르알데히드 화학 교결될 수 있다.
변형을 거친 젖산 산화효소를 함유하고, 변형 후의 포도당 탈수소효소를 함유하는 바이오센서 막은 전극에서 모두 양호한 전기화학 성능을 나타낸다(도 5에 도시된 바와 같음). PBS 완충 용액에 5.0mM의 젖당 또는 포도당을 첨가한 후, 바이오센서 막의 사이클릭볼타모그램은 전형적인 전기화학 촉진 과정을 선명히 보여준다(도 6에 도시된 바와 같음). 이 결과는, 그것들은 바이오센서 막에서 그것이 직접 전기화학을 통해 산화 성능을 촉진함을 나타낸다.
공개된 실시예에 대한 상기 설명은, 통상의 기술자는 본 발명을 달성하거나 사용하도록 만든다. 이러한 실시예에 대한 여러 종류의 수정은 통상의 기술자에게 있어 자명한 것으로, 본문에서 정의한 일반적인 원리는 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않는 상황에서, 기타 실시예에서 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본문이 제시하는 이러한 실시예에 의해 제한되지 않고, 본문이 공개하는 원리 및 신규 특징과 서로 일치하는 최대 한도 범위와 부합해야 하는 것이다.

Claims (10)

  1. 바이오센서 막의 제조 방법에 있어서,
    자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 루테늄의 착화합물 또는 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물을 채용하여, 산화환원 효소에 대해 2회 전기화학 활성화 변형을 수행한 후, 화학 교결제(binder)를 사용하여 교결 처리하고, 전극 표면에 코팅하고, 즉 바이오센서 막을 형성하고, 여기에서, 상기 화학 교결제는 글루타르알데히드(glutaraldehyde) 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르(Polyethylene glycol diglycidyl ether)이고,
    상기 산화환원 효소에 대한 2회 전기화학 활성화 변형에서, 제1차 변형은 자유 아미노기를 가진 루테늄의 착화합물 또는 자유 아미노기를 가진 오스뮴의 착화합물을 채용하고, 제2차 변형은 자유 카르복시기를 가진 루테늄의 착화합물 또는 자유 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물을 채용하고,
    상기 자유 아미노기를 가진 오스뮴의 착화합물은 구체적으로 Os(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl이고, 자유 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물은 구체적으로 Os(bpy)2(4-이미다졸부티르산)Cl이고; 상기 자유 아미노기를 가진 루테늄의 착화합물은 구체적으로 Ru(bpy)2(3-아미노프로필이미다졸)Cl이고, 자유 카르복시기를 가진 루테늄의 착화합물은 구체적으로 Ru(bpy)2(4-이미다졸부티르산)Cl과 같은 것을 특징으로 하는,
    바이오센서 막의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화환원 효소는 포도당 산화효소, 포도당 탈수소효소, 젖산 산화효소, 젖산 탈수소효소, 과산화수소 효소 중의 임의의 일종 또는 다종인 것을 특징으로 하는,
    바이오센서 막의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산화환원 효소에 대해 전기화학 활성화 변형을 수행하는 구체적인 단계는: 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 루테륨의 착화합물 또는 자유 아미노기 또는 카르복시기를 가진 오스뮴의 착화합물을, 산화환원 효소와 완충 용액에 균일 혼합하고, 차례대로 카르보디이미드, N-하이드록실숙신이미드를 첨가하고, 균일 혼합하고, 2 내지 6C˚에서 12 내지 48시간 반응시키고, 한외 여과(ultrafiltration) 투석하는 것을 특징으로 하는,
    바이오센서 막의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    제1차 변형은 한외 여과하여 분자량 500 내지 50000을 절단하고, 제2차 변형은 한외 여과하여 분자량 5000 내지 50000을 절단하는 것을 특징으로 하는,
    바이오센서 막의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학 교결제를 사용하여 교결 처리하는 구체적인 단계는: 변형 후의 산화환원 효소를, 화학 교결제와 완충 용액에 균일 혼합하고, 0.5 내지 5시간 반응시킨 후, 전극 표면에 코팅하고, 바이오센서 막을 형성하는 것을 특징으로 하는,
    바이오센서 막의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    교결 처리 후 형성된 바이오센서 막이 건조되기를 기다린 후, 그 표면에 폴리비닐피리딘 및 Nafion 혼합 알코올 용액을 코팅하고, 생체적합성(Biocompatibility)을 가진 바이오센서 막을 형성하는 것을 특징으로 하는,
    바이오센서 막의 제조 방법.
  9. 제1항의 제조 방법에 따라 제조한 바이오센서 막.
  10. 모니터링 장치에 있어서, 센서를 포함하고, 상기 센서는 제1항의 제조 방법에 따라 제조한 바이오센서 막을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 장치.
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