KR102633297B1 - Lactate color sensor, lactate discoloration kit, and sensing method using thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전이금속, 용매 및 박테리오파지를 주요 구성으로 포함한 소형 어레이가 장착되고, 분석 물질(analytes)의 존재 유무에 따라 상기 소형 어레이의 색상이 변하는 바이오 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lactate color sensor, a lactate discoloration kit, and a sensing method using the same. More specifically, it is equipped with a small array containing transition metals, solvents, and bacteriophages as main components, and measures the presence or absence of analytes. Accordingly, the present invention relates to a bio-lactate color sensor that changes the color of the small array, a lactate discoloration kit, and a sensing method using the same.

Description

락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법 {Lactate color sensor, lactate discoloration kit, and sensing method using thereof}Lactate color sensor, lactate discoloration kit, and sensing method using the same {Lactate color sensor, lactate discoloration kit, and sensing method using the same}

본 발명은 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전이금속, 용매 및 박테리오파지를 주요 구성으로 포함한 소형 어레이가 장착되고, 분석 물질(analytes)의 존재 유무에 따라 상기 소형 어레이의 색상이 변하는 바이오 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lactate color sensor, a lactate discoloration kit, and a sensing method using the same. More specifically, it is equipped with a small array containing transition metals, solvents, and bacteriophages as main components, and measures the presence or absence of analytes. Accordingly, the present invention relates to a bio-lactate color sensor that changes the color of the small array, a lactate discoloration kit, and a sensing method using the same.

락테이트는 운동 후에 체내에 생성되는 피로 물질인 것이 알려져 있다. 이 때문에, 락트산 센서는, 트레이닝 효과나 트레이닝 상태를 파악하기해서, 필드나 현장에서 널리 사용되고 있고, 또 간단하고 쉽게 검출·계측할 수 있는 것이 요구되고 있다. It is known that lactate is a fatigue substance produced in the body after exercise. For this reason, lactic acid sensors are widely used in the field and field to determine training effects and training conditions, and are required to be able to detect and measure simply and easily.

그러나, 락테이트 센서에 이용되는 락테이트 시다아제는 락테이트 센서에 이용되는 글루코오스옥시다아제와 비교하여 유닛당의 단가가 높기 때문에, 센서의 단가가 높아진다는 문제가 있었다.However, since the unit price of lactate sidase used in the lactate sensor is higher than that of glucose oxidase used in the lactate sensor, there is a problem that the unit cost of the sensor increases.

이러한 이유 때문에, 이 문제를 해결하기 위해서, 예를 들면, 반응층에 락트산 옥시다아제의 활성을 향상시키기 위해서 인산염을 포함하는 락트산 센서(특허 제3498105호 공보) 등이 제안되어 있다.For this reason, in order to solve this problem, for example, a lactic acid sensor containing phosphate (Patent No. 3498105) has been proposed to improve the activity of lactic acid oxidase in the reaction layer.

또한, 락테이트 센서 등의 바이오 센서의 제조 방법으로서는 예를 들면, 전극을 갖는 기판 상표면에, 적어도 미디에이터, 계면활성제, 완충제 및 층상 무기 화합물을 포함하는 무기 겔층을 형성하는 공정을 포함하는 방법이 있다(특허 제4088312호 공보).Additionally, as a method for manufacturing biosensors such as lactate sensors, for example, a method includes the step of forming an inorganic gel layer containing at least a mediator, a surfactant, a buffer, and a layered inorganic compound on the top surface of a substrate having electrodes. There is (Patent No. 4088312 Publication).

따라서, 전술한 문제점을 보완하기 위해 본 발명가들은 락테이트 색 센서의 개발이 시급하다 인식하여, 본 발명을 완성하였다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors recognized that the development of a lactate color sensor was urgent and completed the present invention.

대한민국 등록특허공보 제10-1502277호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1502277

본 발명의 목적은 전이금속, 용매 및 박테리오파지를 주요 구성으로 포함한 소형 어레이가 장착되고, 분석 물질(analytes)의 존재 유무에 따라 상기 소형 어레이의 색상이 변하는 바이오 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is a bio-lactate color sensor, a lactate discoloration kit, and a bio-lactate color sensor equipped with a small array containing transition metals, solvents, and bacteriophages as main components, and changing the color of the small array depending on the presence or absence of analytes. The goal is to provide a sensing method using this.

본 발명의 다른 목적은 분석 물질에 대한 변색 특성을 향상시켜 색 변화량을 증가시킴으로써 색 대비 효과를 최대화시킨 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lactate color sensor, a lactate discoloration kit, and a sensing method using the same that maximize the color contrast effect by improving the discoloration characteristics of the analyte and increasing the amount of color change.

발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.The technical problems to be achieved by the invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a lactate color sensor, a lactate discoloration kit, and a sensing method using the same.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, this specification will be described in more detail.

본 발명은 전이금속, 용매 및 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 락테이트 색 센서를 제공한다.The present invention provides a lactate color sensor comprising a transition metal, solvent and additives.

본 발명에 있어서, 상기 락테이트 색 센서는 M13 박테리오파지를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the lactate color sensor is characterized in that it additionally includes M13 bacteriophage.

본 발명에 있어서, 상기 전이금속은 구리(copper, Cu), 철(iron, Fe), 코발트(cobalt, Co) 및 바나듐(vanadium, V)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the transition metal is characterized in that it is at least one selected from the group consisting of copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), and vanadium (V).

본 발명에 있어서, 상기 용매는 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, n- 프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 클로로포름(chloroform), 디클로로메탄(dichloromethane, DCM), 톨루엔(toluene), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 피리딘(pyridine), 디에틸 에테르(diethyl ether), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 니트로메탄(nitromethane), 아세토나이트릴(acetonitrile), 암모니아(ammonia), N,N-디메틸포름아마이드 (N,N-dimethylformamide, DMF), 디메틸 설폭사이드(dimethyl Surfoxide, DMSO), 포름산(formic acid), 및 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the solvent is water, acetone, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, chloroform, dichloromethane (DCM), toluene, tetrahydrofuran, THF), pyridine, diethyl ether, ethyl acetate, nitromethane, acetonitrile, ammonia, N,N-dimethylformamide (N , N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), formic acid, and propylene carbonate.

본 발명에 있어서, 상기 첨가제는 할로겐(halogen), 플루오린화 나트륨(sodium fluoride, NaF), 신안산 나트륨(sodium cyanate, NaNCO), 황산(sulfuric acid, H2SO4), 질산(nitric acid, HNO3), 옥살산(oxalic acid), 과산화수소(hydrogen peroxide, H2O2), 시안화 수소(hydrogen cyanide, HCN), 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH), 하이드록실아민(Hydroxylamine), 에틸렌 아민(ethylene amine), 4-나이트로페놀(4-nitrophenol), 디티온산염(dithionate, S2O6 2-), 디보란(diborane), 수소화붕소나트륨(sodium borohydride), 아이오딘(Iodine, I2), 트리스(2클로로에틸)인산염(Tris-2 carboxyethyl phosphine hydrochloride, TCEP) 및 디메틸아민 보란(dimethylamine borane, DMAB)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the additives include halogen, sodium fluoride (NaF), sodium cyanate (NaNCO), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), and nitric acid (HNO). 3 ), oxalic acid, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), hydrogen cyanide (HCN), sodium hydroxide (NaOH), hydroxylamine, ethylene amine ), 4-nitrophenol, dithionate (S 2 O 6 2- ), diborane, sodium borohydride, Iodine (I 2 ), It is characterized in that it is at least one selected from the group consisting of tris-2 carboxyethyl phosphine hydrochloride (TCEP) and dimethylamine borane (DMAB).

또한, 본 발명은 전이금속, 용매 및 첨가제를 포함하는 락테이트 색 센서로 구성된 복수개의 어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 락테이트 변색 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a lactate discoloration kit comprising a plurality of arrays of lactate color sensors containing transition metals, solvents, and additives.

본 발명에 있어서, 상기 락테이트 변색 키트는 락테이트의 존재 유무에 따라 상기 어레이의 색상이 변하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the lactate discoloration kit is characterized in that the color of the array changes depending on the presence or absence of lactate.

본 발명에 있어서, 상기 락테이트 변색 키트는 락테이트가 첨가되어 변색된 각각의 락테이트 색 센서로 구성된 상기 어레이의 RGB 좌표와 락테이트가 첨가되지 않은 각각의 락테이트 색 센서로 구성된 상기 어레이 초기 RGB 좌표를 기반으로 정량화된 ΔRGB에 대한 제곱평균제곱근(root mean square, RMS)이 20 내지 250일 때 락테이트가 존재하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the lactate discoloration kit includes the RGB coordinates of the array composed of each lactate color sensor discolored by adding lactate and the initial RGB coordinates of the array composed of each lactate color sensor to which lactate is not added. It is characterized in that lactate is determined to be present when the root mean square (RMS) for ΔRGB quantified based on coordinates is 20 to 250.

또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 락테이트 색 센서를 이용한 락테이트 센싱 방법을 제공한다.Additionally, the present invention provides a lactate sensing method using a lactate color sensor, comprising the following steps.

(S1) 복수개의 어레이로 형성된 락테이트 변색 키트에 분석물질인 락테이트를 점적하는 단계; 및 (S1) adding lactate, an analyte, to a lactate discoloration kit formed in a plurality of arrays; and

(S2) 상기 락테이트가 점적된 복수개의 어레이의 색상 변화를 감지하는 단계.(S2) Detecting a change in color of the plurality of arrays onto which the lactate is added.

상기 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법에 언급된 모든 사항은 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.All matters mentioned in the lactate color sensor, lactate discoloration kit, and sensing method using the same apply equally unless contradictory.

본 발명의 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법은 전이금속, 용매 및 박테리오파지를 주요 구성으로 포함한 소형 어레이가 장착되고, 분석 물질(analytes)의 존재 유무에 따라 상기 소형 어레이의 색상이 변하여 육안으로 확인할 수 있다.The lactate color sensor, lactate discoloration kit, and sensing method using the same of the present invention are equipped with a small array containing transition metals, solvents, and bacteriophages as main components, and the color of the small array is changed depending on the presence or absence of analytes. This change can be confirmed with the naked eye.

또한, 본 발명의 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법은 분석 물질에 대한 변색 특성을 향상시켜 색 변화량을 증가시킴으로써 색 대비 효과를 최대화하여 선택성, 감도, 재현성, 반응속도 등이 현저히 향상시킬 수 있다.In addition, the lactate color sensor, lactate discoloration kit, and sensing method using the same of the present invention improve the discoloration characteristics of the analyte and increase the amount of color change, thereby maximizing the color contrast effect and improving selectivity, sensitivity, reproducibility, and reaction speed. It can be significantly improved.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 락테이트 색 센서를 하나의 어레이로 포함하는 3×3 락테이트 변색 키트를 이용하여 락테이트를 센싱한 이미지이다.Figure 1 is an image of sensing lactate using a 3×3 lactate discoloration kit including the lactate color sensor according to the present invention in one array.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in this specification are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, etc. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than simply the name of the term.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

수치 범위는 상기 범위에 정의된 수치를 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최대의 수치 제한은 낮은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 낮은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최소의 수치 제한은 더 높은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 높은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 수치 제한은 더 좁은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼, 더 넓은 수치 범위 내의 더 좋은 모든 수치 범위를 포함할 것이다.The numerical range includes the values defined in the range above. Any maximum numerical limit given throughout this specification includes all lower numerical limits as if the lower numerical limit were clearly written. Every minimum numerical limit given throughout this specification includes every higher numerical limit as if such higher numerical limit were clearly written. All numerical limits given throughout this specification will include all better numerical ranges within the broader numerical range, as if the narrower numerical limits were clearly written.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 기술하나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 아니함은 자명하다.Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail, but it is obvious that the present invention is not limited to the following examples.

락테이트 색 센서Lactate color sensor

본 발명은 락테이트의 유무에 따라 변색 가능한 전이금속, 용매 및 첨가제를 포함하는 락테이트 색 센서를 제공한다.The present invention provides a lactate color sensor containing a transition metal, solvent, and additives that can change color depending on the presence or absence of lactate.

또한, 상기 락테이트 색 센서는 M13 박테리오파지를 추가적으로 포함할 수 있다.Additionally, the lactate color sensor may additionally include M13 bacteriophage.

상기 M13 박테리오파지는 길이 880nm, 폭 6.6nm 의 입자이며, 일반적인 유기 및 무기합성을 통해 만들어진 나노입자와 다르게 일정한 유전자를 통해 발현되는 단백질체로써, 모든 입자들이 완벽하게 동일한 모양을 가지게 된다. 이로 인해 물질의 준비과정에서 큰 이점을 가진다. 또한 높은 표면지(surface to volume ratio)를 가지는 나노입자로써, 한 입자당 표면에 약 2700쌍의 단백질(pVIII protein)과 양 말단에 각 4~5쌍의 단백질(pIII, pVI, pVII, pIX)을 가지고 있다. 특히 2700쌍의 동일한 펩타이드를 발현하는 8번 단백질(pVIII)의 경우, 약 3.3 nm 간격을 두고 쌍을 이루는 단백질 분자가 나선형으로 매우 조밀하게 배열되어 있다. 박테리오파지 내의 유전자를 적절히 재조합하여 각 해당하는 표면 단백질에 원하는 형태의 펩타이드(peptide)를 발현시킬 수 있어 목적에 맞개 다양한 바이오센싱 분야에 적용되기 용이하다.The M13 bacteriophage is a particle with a length of 880 nm and a width of 6.6 nm. Unlike nanoparticles made through general organic and inorganic synthesis, it is a protein body expressed through a certain gene, so all particles have a perfectly identical shape. This provides great advantages in the material preparation process. In addition, as a nanoparticle with a high surface to volume ratio, each particle contains about 2,700 pairs of proteins (pVIII protein) on the surface and 4 to 5 pairs of proteins (pIII, pVI, pVII, pIX) at each end. has. In particular, in the case of protein 8 (pVIII), which expresses 2,700 pairs of identical peptides, the paired protein molecules are arranged very densely in a helix with an interval of about 3.3 nm. By appropriately recombining the genes in the bacteriophage, a peptide of the desired type can be expressed on each corresponding surface protein, making it easy to apply to various biosensing fields according to the purpose.

상기 전이금속은 구리(copper, Cu), 철(iron, Fe), 코발트(cobalt, Co), 크롬(chromium, Cr), 망간(manganese, Mn), 니켈(nickel, Ni) 및 바나듐(vanadium, V)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 구리, 철, 코발트 및 바나듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The transition metals include copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), and vanadium (vanadium). V) may be one or more selected from the group consisting of, and preferably may be one or more selected from the group consisting of copper, iron, cobalt and vanadium.

상기 전이금속은 주기율표에서 4 내지 7주기; 및 3 내지 12족까지의 원소들을 총칭한다. 상기 전이금속 이외의 원소의 경우 한 주기에서 주족 원소의 화학적 성질이 원자가 전자의 수가 변화함에 따라 크게 변하지만, 상기 전이금속은 주어진 족에서뿐만 아니라 같은 주기에서도 많은 유사성을 나타낸다. 또한, 상기 전이금속도 일반금속과 마찬가지로 광택, 전기 전도성, 열 전도성을 가지며, 특히 비금속과 함께 이온 결합 화합물을 형성할 수 있다. 비금속과 함께 이온 결합 화합물을 형성할 때, 일반금속과는 달리 상기 전이금속은 일정 수의 리간드와 함께 착이온 형태로 존재할 수 있다. 상기 착이온은 전이금속과 리간드 간 결합이 이루어져 생성된 이온을 의미한다.The transition metal is in periods 4 to 7 of the periodic table; and elements from groups 3 to 12. In the case of elements other than the transition metals, the chemical properties of the main group elements in one cycle change significantly as the number of valence electrons changes, but the transition metals show many similarities not only in a given group but also in the same cycle. In addition, the transition metal has luster, electrical conductivity, and thermal conductivity like general metals, and can especially form ionic compounds with non-metals. When forming an ionic compound with a non-metal, unlike common metals, the transition metal may exist in the form of a complex ion with a certain number of ligands. The complex ion refers to an ion generated through a bond between a transition metal and a ligand.

상기 용매는 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, n- 프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 클로로포름(chloroform), 디클로로메탄(dichloromethane, DCM), 톨루엔(toluene), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 피리딘(pyridine), 디에틸 에테르(diethyl ether), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 니트로메탄(nitromethane), 아세토나이트릴(acetonitrile), 암모니아(ammonia), N,N-디메틸포름아마이드 (N,N-dimethylformamide, DMF), 디메틸 설폭사이드(dimethyl Surfoxide, DMSO), 포름산(formic acid), 및 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 피리딘, 아세토나이트릴, N-디메틸포름아마이드 , 디메틸 설폭사이드 및 프로필렌 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The solvent is water, acetone, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, chloroform, dichloromethane (DCM), toluene, tetrahydrofuran (THF), pyridine ( pyridine, diethyl ether, ethyl acetate, nitromethane, acetonitrile, ammonia, N,N-dimethylformamide, It may be one or more selected from the group consisting of DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), formic acid, and propylene carbonate, and is preferably water, acetone, methanol, ethanol, isopropanol, It may be one or more selected from the group consisting of pyridine, acetonitrile, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and propylene carbonate.

상기 첨가제는 할로겐(halogen), 플루오린화 나트륨(sodium fluoride, NaF), 신안산 나트륨(sodium cyanate, NaNCO), 황산(sulfuric acid, H2SO4), 질산(nitric acid, HNO3), 옥살산(oxalic acid), 과산화수소(hydrogen peroxide, H2O2), 시안화 수소(hydrogen cyanide, HCN), 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH), 하이드록실아민(Hydroxylamine), 에틸렌 아민(ethylene amine), 4-나이트로페놀(4-nitrophenol), 디티온산염(dithionate, S2O6 2-), 디보란(diborane), 수소화붕소나트륨(sodium borohydride), 아이오딘(Iodine, I2), 트리스(2클로로에틸)인산염(Tris-2 carboxyethyl phosphine hydrochloride, TCEP) 및 디메틸아민 보란(dimethylamine borane, DMAB)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 할로겐, 과산화수소, 하이드록실아민, 4-나이트로페놀, 아이오딘 및 디메일아민 보란으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The additives include halogen, sodium fluoride (NaF), sodium cyanate (NaNCO), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), oxalic acid ( oxalic acid, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), hydrogen cyanide (HCN), sodium hydroxide (NaOH), hydroxylamine, ethylene amine, 4-night 4-nitrophenol, dithionate (S 2 O 6 2- ), diborane, sodium borohydride, iodine (I 2 ), tris (2-chloroethyl) ) It may be one or more selected from the group consisting of phosphate (Tris-2 carboxyethyl phosphine hydrochloride, TCEP) and dimethylamine borane (DMAB), preferably halogen, hydrogen peroxide, hydroxylamine, 4-nitrophenol, It may be one or more selected from the group consisting of iodine and dimethylamine borane.

상기 락테이트 색 센서는 전이금속, 용매 및 첨가제는 1 : 10 내지 25 : 0.5 내지 1.2의 농도비로 혼합되어 포함될 수 있다. The lactate color sensor may contain transition metals, solvents, and additives mixed at a concentration ratio of 1:10 to 25:0.5 to 1.2.

락테이트 변색 키트lactate discoloration kit

본 발명은 전이금속, 용매 및 첨가제를 포함하는 락테이트 색 센서로 구성된 복수개의 어레이;를 포함하는 락테이트 변색 키트를 제공한다.The present invention provides a lactate discoloration kit including a plurality of arrays of lactate color sensors containing transition metals, solvents, and additives.

상기 락테이트 색 센서는 앞서 언급한 바와 같다.The lactate color sensor is the same as mentioned above.

상기 락테이트 변색 키트는 락테이트의 존재 유무에 따라 상기 어레이의 개별적 색상이 변할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 락테이트가 첨가되어 변색된 각각의 락테이트 색 센서로 구성된 어레이 색의 RGB 좌표와 상기 락테이트가 첨가되지 않은 각각의 락테이트 색 센서로 구성된 어레이 초기 RGB 좌표에서 ΔR의 절대값이 20 이상일 경우 락테이트가 존재하는 것으로 정량적으로 나타낼 수 있다.The lactate discoloration kit can change the individual colors of the array depending on the presence or absence of lactate. More specifically, the absolute value of ΔR in the RGB coordinates of the array color composed of each lactate color sensor to which the lactate was added and discolored and the initial RGB coordinates of the array composed of each lactate color sensor to which the lactate was not added. If it is 20 or more, it can be quantitatively indicated that lactate is present.

또한, 상기 락테이트가 첨가되어 변색된 각각의 락테이트 색 센서로 구성된 어레이 색의 RGB 좌표와 상기 락테이트가 첨가되지 않은 각각의 락테이트 색 센서로 구성된 어레이 초기 RGB 좌표를 기반으로 정량화된 ΔRGB에 대한 제곱평균제곱근(root mean square, RMS)이 20 내지 250일 경우 락테이트가 존재하는 것을 정량화할 수 있으며, 바람직하게는 상기 RMS가 20 내지 200일 수 있고, 가장 바람직하게는 상기 RMS가 20 내지 150일 수 있다.In addition, ΔRGB quantified based on the RGB coordinates of the array color composed of each lactate color sensor discolored by adding the lactate and the initial RGB coordinates of the array composed of each lactate color sensor to which the lactate was not added. The presence of lactate can be quantified when the root mean square (RMS) is 20 to 250, preferably the RMS is 20 to 200, and most preferably the RMS is 20 to 200. It could be 150.

상기 RMS는 상기 락테이트 색 센서로 구성된 어레이의 RGB 좌표에서 도출된 ΔRGB을 기반으로, ΔR2+ΔG2+ΔB2의 평균제곱근일 수 있다. The RMS may be the root mean square of ΔR 2 +ΔG 2 +ΔB 2 based on ΔRGB derived from the RGB coordinates of the array composed of the lactate color sensor.

락테이트 센싱 방법Lactate sensing method

본 발명의 하기의 단계를 포함하는 락테이트 센싱 방법을 제공한다.The present invention provides a lactate sensing method comprising the following steps.

(S1) 복수개의 어레이로 형성된 락테이트 변색 키트에 분석물질인 락테이트를 점적하는 단계; 및 (S1) adding lactate, an analyte, to a lactate discoloration kit formed in a plurality of arrays; and

(S2) 상기 락테이트가 점적된 복수개의 어레이의 색상 변화를 감지하는 단계.(S2) Detecting a change in color of the plurality of arrays onto which the lactate is added.

상기 락테이트 색 센서 및 락테이트 변색 키트는 앞서 언급한 바와 같다.The lactate color sensor and lactate discoloration kit are as mentioned above.

본 발명의 락테이트 색 센서, 락테이트 변색 키트 및 이를 이용한 센싱 방법은 분석 물질에 대한 변색 특성을 향상시켜 색 변화량을 증가시킴으로써 색 대비 효과를 최대화하여 선택성, 감도, 재현성, 반응속도 등이 현저히 향상시킬 수 있다.The lactate color sensor, lactate discoloration kit, and sensing method using the same of the present invention improve the discoloration characteristics of the analyte and increase the amount of color change, thereby maximizing the color contrast effect and significantly improving selectivity, sensitivity, reproducibility, and reaction speed. You can do it.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하세 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear with reference to the embodiments described in detail below. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, and only the embodiments are provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete, and are provided by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

실시예 1. 락테이트 색 센서를 포함하는 변색 키트Example 1. Color change kit including lactate color sensor

본 발명에 따른 락테이트 색 센서를 하나의 어레이로 포함하는 3×3 락테이트 변색 키트를 제조하였으며, 상기 어레이를 구성하는 상기 락테이트 색 센서는 전이금속-용매-첨가제를 1 mM : 18.2 mM : 0.8 mM의 농도비로 혼합하여 제조하였고, 상기 전이금속-용매-첨가제에 대한 구성은 하기 [표 1]에 나타내었다.A 3×3 lactate discoloration kit containing the lactate color sensor according to the present invention as an array was manufactured, and the lactate color sensor constituting the array contained transition metal-solvent-additive at 1mM:18.2mM: It was prepared by mixing at a concentration ratio of 0.8 mM, and the composition of the transition metal-solvent-additive is shown in [Table 1] below.

[표 1][Table 1]

실험예 2. 락테이트 센싱Experimental Example 2. Lactate sensing

2.1. 변색 확인2.1. Check for discoloration

본 발명에 따라 실시예 1에서 제조된 락테이트 색 센서를 하나의 어레이로 포함하는 3×3 락테이트 변색 키트의 변색 센싱을 확인하기 위해, 상기 3×3 락테이트 변색 키트(실시예 1)에 0.1 M의 락테이트를 점적하였으며, 이를 도 1에 나타내었다.In order to confirm the color change sensing of the 3 × 3 lactate color change kit containing the lactate color sensor prepared in Example 1 according to the present invention as one array, the 3 × 3 lactate color change kit (Example 1) was used. 0.1 M of lactate was added dropwise, and this is shown in Figure 1.

도 1을 참조하면, (a) 락테이트가 점적되지 않은 3×3 락테이트 변색 키트(실시예 1)와 (b) 0.1 M의 락테이트를 점적된 3×3 락테이트 변색 키트(실시예 1)는 분명한 색상 차이를 갖는 것을 확인할 수 있다. Referring to Figure 1, (a) a 3×3 lactate discoloration kit without lactate (Example 1) and (b) a 3×3 lactate discoloration kit with 0.1 M lactate added (Example 1). ) can be seen to have a clear color difference.

2.2. ΔRGB 및 RMS 정량화2.2. ΔRGB and RMS quantification

본 발명에 따라 실시예 1에서 제조된 락테이트 색 센서를 하나의 어레이로 포함하는 3×3 락테이트 변색 키트의 변색 센싱을 정량화하기 위해, 상기 3×3 락테이트 변색 키트(실시예 1)에 0.1 M의 락테이트를 점적하였다. 이때, 상기 락테이트가 점적되지 않은 초기 락테이트 색 센서를 하나의 어레이로 포함하는 3×3 락테이트 변색 키트의 RGB 좌표와 락테이트가 점적된 락테이트 색 센서를 하나의 어레이로 포함하는 3×3 락테이트 변색 키트의 RGB 좌표 사이의 차이인 ΔRGB를 도출하였으며, 이에 다른 RMS를 정량화하였고, 이를 하기 [표 2]에 나타내었다.In order to quantify the color change sensing of the 3 × 3 lactate color change kit containing the lactate color change sensor prepared in Example 1 according to the present invention as one array, the 3 × 3 lactate color change kit (Example 1) was used. 0.1 M lactate was added dropwise. At this time, the RGB coordinates of the 3×3 lactate discoloration kit including the initial lactate color sensor without the lactate droplets as one array and the 3×3 lactate color sensor including the lactate color sensor with the lactate droplets as one array. 3 ΔRGB, which is the difference between the RGB coordinates of the lactate discoloration kit, was derived, and the different RMS were quantified, and this is shown in [Table 2] below.

[표 2][Table 2]

상기 [표 2]를 참조하면, 상기 모든 어레이의 ΔR의 절대값이 20 이상임을 확인할 수 있다. 또한, 상기 락테이트가 첨가되어 변색된 각각의 락테이트 색 센서로 구성된 어레이 색의 RGB 좌표와 상기 락테이트가 첨가되지 않은 락테이트 색 센서로 구성된 각각의 어레이 초기 RGB 좌표를 기반으로 정량화된 ΔRGB에 대한 제곱평균제곱근(root mean square, RMS)이 최소 25.5(9번 어레이)에서 최대 126.6(1번 어레이)을 갖는 것을 확인할 수 있다.Referring to [Table 2], it can be seen that the absolute value of ΔR for all arrays is 20 or more. In addition, ΔRGB quantified based on the RGB coordinates of the array color composed of each lactate color sensor discolored by adding the lactate and the initial RGB coordinates of each array composed of the lactate color sensor to which the lactate was not added. It can be seen that the root mean square (RMS) for has a minimum of 25.5 (array number 9) and a maximum of 126.6 (array number 1).

상기 결과로부터, 본 발명에 따른 락테이트 색 센서를 하나의 어레이로 포함하는 락테이트 변색 키트가 락테이트에 높은 민감성으로 반응한다는 것을 입증한 것이다.From the above results, it was demonstrated that the lactate discoloration kit including the lactate color sensor according to the present invention as one array reacts with high sensitivity to lactate.

이상 설명으로부터, 본 발명에 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. In this regard, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

Claims (9)

전이금속, 용매 및 첨가제를 포함하고,
상기 전이금속, 용매 및 첨가제는 1 : 18.2 : 0.8의 농도비로 혼합되며,
락테이트의 존재 유무에 따라 상기 전이금속, 용매 및 첨가제의 혼합물이 변색되어, 락테이트가 첨가되어 상기 혼합물이 변색되었을 때의 RGB 좌표와 락테이트가 첨가되지 않은 초기 RGB 좌표를 기반으로 정량화된 ΔRGB에 대한 제곱평균제곱근(root mean square, RMS)이 80 내지 190일 때 락테이트가 존재하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하고,
상기 전이금속, 용매 및 첨가제는
구리, 에탄올 및 4-나이트로페놀; 구리, 이소프로판올 및 4-나이트로페놀; 구리, 메탄올 및 4-나이트로페놀; 구리, 물 및 4-나이트로페놀; 바나듐, 아세톤 및 할로겐(Cl); 및 구리, 아세토나이트릴 및 DMAB; 의 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 락테이트 색 센서.
Contains transition metals, solvents and additives,
The transition metal, solvent and additives are mixed at a concentration ratio of 1:18.2:0.8,
Depending on the presence or absence of lactate, the mixture of transition metals, solvents, and additives is discolored, and ΔRGB quantified based on the RGB coordinates when the mixture is discolored by adding lactate and the initial RGB coordinates without adding lactate. It is characterized in that lactate is determined to be present when the root mean square (RMS) for is 80 to 190,
The transition metals, solvents, and additives are
copper, ethanol and 4-nitrophenol; Copper, isopropanol, and 4-nitrophenol; Copper, methanol and 4-nitrophenol; Copper, water and 4-nitrophenol; Vanadium, acetone and halogen (Cl); and copper, acetonitrile, and DMAB; A lactate color sensor comprising a composition of:
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 따른 락테이트 색 센서로 구성된 복수개의 어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 락테이트 변색 키트.A lactate discoloration kit comprising a plurality of arrays composed of the lactate color sensors according to claim 1. 삭제delete 삭제delete (S1) 제 6 항에 따른 락테이트 변색 키트에 분석물질인 락테이트를 점적하는 단계; 및
(S2) 상기 락테이트가 점적된 복수개의 어레이의 색상 변화를 감지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 락테이트 색 센서를 이용한 락테이트 센싱 방법.
(S1) adding lactate, an analyte, to the lactate discoloration kit according to claim 6; and
(S2) detecting a change in color of the plurality of arrays onto which the lactate is dropped. A lactate sensing method using a lactate color sensor, comprising:
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017087915A1 (en) 2015-11-20 2017-05-26 Duke University Lactate biosensors and uses thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101502277B1 (en) 2014-05-15 2015-03-12 성균관대학교산학협력단 Colorimetric sensor detecting analytes with visual examination
KR101760175B1 (en) * 2015-05-06 2017-07-20 부산대학교 산학협력단 Discoloration sensor based on virus, sensor for diagnosing lung cancer, and detecting system
KR101824777B1 (en) * 2015-11-04 2018-02-01 성균관대학교산학협력단 Method for manufacturing organic acid detection sensor using color changing and organic acid detection thereof
KR102038928B1 (en) * 2017-09-25 2019-10-31 한국생산기술연구원 Catalyst for nonenzymatic glucose sensor comprising metal-organic frameworks and manufacturing method thereof and nonenzymatic glucose sensor using the catalyst

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017087915A1 (en) 2015-11-20 2017-05-26 Duke University Lactate biosensors and uses thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ceram Int,45(17):23370-23376. (2019.08.05.)*

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