KR19980075989A - Enzyme-fixed membrane of biosensor using acicular fine hydrogen peroxide electrode as converter and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 바이오센서의 효소고정화막 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로 본 발명은 미소화효소전극의 재현성과 계측 가능범위를 증대시키고 계측저해물질의 영향을 배제시킬 수 있도록 상기 전극 감응부에 부착가능한 내층, 효소고정화층, 외층의 3층구조로 이루어지는 효소고정화막을 간단한 공정에 의하여 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 효소고정화막 제조방법은 적절한 용매에 1 내지 10퍼센트 농도로 용해된 중합체 용액에 침상미세 과산화수소전극의 감응부인 전극선단을 0.5 내지 10초 침지코팅하고 실온에서 1 내지 5분간 건조시키며, 이러한 과정을 필요한 정도에 따라 1 내지 15회 반복실시하는 효소고정화막의 내층 제조공정; 산화효소; 소혈청 알부민, 표준완충용액이 각각 2 내지 10밀리그램, 10 내지 100마이크로리터의 조성으로 포함되어 있는 효소고정화 용액 0.5 내지 10마이크로리터를 마이크로쉬런지로 취하여 전극선단에 나누어 가하고 2 내지 15℃ 냉장실에서 10 내지 90분간 건조시키며, 그 직후 0.1 내지는 7퍼센트 글루타르알데히드 희석용액내에 0.5 내지 10초 침지시킨 후 2 내지 15℃ 냉장실에서 10 내지 90분간 가교화반응을 행하거나 25 내지 50퍼센트의 고농도 글르타르알데히드 용액의 증기를 사용하여 밀폐된 용기내에서 20 내지 60℃의 온도로 0.5 내지 5시간 가교화반응을 행하고 표준완충용액과 증류수로 각각 5 내지 20회 씻어주는 효소고정화막의 효소고정화층 제조공정; 효소고정화층이 형성되어 있는 전극선단을 적절한 용매에 1 내지 10퍼센트 농도로 용해된 중합체 용액에 0.5 내지 10초 침지코팅하고 실온에서 1 내지 5분간 건조시키며 이러한 과정을 필요한 정도에 따라 1 내지 15회 반복실시하는 효소고정화막의 외층 제조공정; 및 , 전기의 공정들의 순서로 효소고정화막의 내층, 효소고정화층, 외층을 침상미세과산화수소 전극선단에 가하여 효소고정화층이 샌드위치된 3층 구조로 이루어진 바이오센서의 효소고정화막을 제조하는 공정을 포함한다.The present invention relates to a method for producing an enzyme-immobilized membrane of a biosensor using a needle-like hydrogen peroxide electrode as a converter. More specifically, the present invention comprises a three-layer structure of an inner layer, an enzyme immobilization layer, and an outer layer attachable to the electrode sensitive part to increase the reproducibility of the microenzyme electrode and the measurable range and to exclude the influence of the measurement inhibitor. The present invention relates to a method for preparing an enzyme-immobilized membrane by a simple process. In the method of preparing an enzyme-fixed membrane of the present invention, an electrode tip, which is a sensitive part of acicular fine hydrogen peroxide electrode, is immersed in a polymer solution dissolved at a concentration of 1 to 10 percent in an appropriate solvent for 0.5 to 10 seconds and dried at room temperature for 1 to 5 minutes. Inner layer manufacturing process of the enzyme-immobilized membrane to repeat the process 1 to 15 times according to the required degree; Oxidase; 0.5 to 10 microliters of enzyme-immobilized solution containing bovine serum albumin and standard buffer solution in the composition of 2 to 10 mg and 10 to 100 microliters, respectively, was added to the tip of the electrode and divided into electrode tips. Dry for 10 to 90 minutes, immediately immersed in 0.1 to 7 percent glutaraldehyde dilution solution for 0.5 to 10 seconds, and then crosslinking for 10 to 90 minutes in a 2 to 15 ° C. refrigerator, or 25 to 50 percent high concentration of glutar A process for preparing an enzyme-immobilized layer of an enzyme-immobilized membrane which performs a crosslinking reaction for 0.5 to 5 hours at a temperature of 20 to 60 ° C. in a sealed container using a vapor of an aldehyde solution and washes 5 to 20 times with a standard buffer solution and distilled water, respectively; The electrode tip on which the enzyme immobilization layer is formed is immersed in a polymer solution dissolved at a concentration of 1 to 10 percent in an appropriate solvent for 0.5 to 10 seconds, dried at room temperature for 1 to 5 minutes, and the process is performed 1 to 15 times according to the required degree. An outer layer manufacturing step of the enzyme-immobilized membrane repeatedly carried out; And a step of preparing the enzyme-fixed membrane of the biosensor having a three-layered structure in which the enzyme-fixed layer is sandwiched by adding the inner layer, the enzyme-fixed layer, and the outer layer of the enzyme-fixed membrane to the needle-shaped fine hydrogen peroxide electrode tip in the order of the foregoing processes.

Description

침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 바이오센서의 효소고정화막 및 그 제조방법Enzyme-fixed membrane of biosensor using acicular fine hydrogen peroxide electrode as converter and its manufacturing method

본 발명의 생물요소의 선택적 특이작용에 의하여 식품산업, 의료분야 등에서 특정성분 계측을 신속·정확히 행해줄 수 있는, 침상 미세 과산화수소전극을 트랜스듀서(이하 변환기라 칭함)로 하고 효소가 생물요소인 생물감응기(이하 바이오센서라 칭함)의 작동에 적합한 효소고정화막과 그 제조기술에 관한 것이다.The needle-like fine hydrogen peroxide electrode, which can perform a specific component measurement in the food industry, the medical field, and the like by the selective specific action of the biological element of the present invention, is a transducer (hereinafter referred to as a transducer), and the enzyme is a biological element. The present invention relates to an enzyme immobilization membrane suitable for the operation of a sensitizer (hereinafter referred to as a biosensor) and a manufacturing technology thereof.

바이오센서는 생물요소와 계측대상물질간의 특이반응 결과 생성되는 이온, 전자, 열, 질량, 빛 등의 이화학적 인자에 있어서의 변화를 전기적 신호로 바꾸고 증폭시킨 후 적절한 형태로 표시하여 특정성분 계측을 신속히 행해줄 수 있는 장치로서, 현장성이 있고 작동이 간편하며 시료 전처리를 단순화 혹은 생략할 수 있을 뿐만 아니라 자동화가 용이하고 밀집된 구조로 인해 사용이 간편한 장점이 있어 식품산업, 임상의학, 환경분야, 농업 및 국방분야 등에 응용되어지고 있다(Biosensors and Bioelectronics, Vol. 9, p. 243, 373, 1994). 특히 식품산업에서는 식품분석, 발효공정조절, 과실 및 채소의 품질관리, 시판 중의 어육 및 축육의 선도관리 등에 활용가능하며 임상의학 분야에서는 병원 및 가정에서의 검사 및 진단, 약물검사, 치료와 수술 중의 약물동태분석, 의료장비개발 등에 활용가능하다. 바이오센서의 시장규모는 현재 급속히 신장중이어서 2,000년대 초에는 전세계적으로 약 50억$에 해당할 것으로 추산되며 또한 21세기에는 발효 및 기공공정, 농수산분야에서의 원료의 품질평가, 환경계측 및 임상분석 시스템이 대개 자동화될 것으로 예상되므로 이에 활용성이 높은 바이오센서 시스템의 필요성은 더욱 증대될 것으로 여겨진다.The biosensor converts changes in physicochemical factors such as ions, electrons, heat, mass, and light, which are generated as a result of specific reactions between biological elements and the measurement target, into electrical signals, amplifies them, and displays them in the appropriate form to measure specific components As a device that can be performed quickly, it has the advantages of being on-site, easy to operate, simplifying or eliminating sample preparation, and easy to use due to its automation and compact structure. And defense sectors (Biosensors and Bioelectronics, Vol. 9, p. 243, 373, 1994). Especially in the food industry, it can be used for food analysis, fermentation process control, quality control of fruits and vegetables, leading management of fish meat and livestock meat in the market. It can be used for pharmacokinetic analysis and medical device development. The market size of biosensor is growing rapidly, and it is estimated that it will be about 5 billion dollars worldwide in the early 2000s. In the 21st century, the quality evaluation of raw materials in the fermentation and pore process, agricultural and fisheries, environmental measurement and clinical As analytical systems are usually expected to be automated, the need for highly available biosensor systems is expected to increase.

바이오센서는 사용되는 변환기에 따라 크게 전기화학적 바이오센서, 광전자학적 바이오센서, 압전류적(피조일렉트릭) 바이오센서, 바이오써미스터로 분류할 수 있는데 (Analyst, Vol. 114, p. 653, 1989; Biosensors and Bioelectronics, Vol. 9, p. 243, 1994), 이 중 전기화학적 바이오센서는 생물요소와 계측대상물질 간의 선택적 반응 결과, 물질농도에 비례하는 이온, 전자 등이 발생하면 이를 전류, 전압, 컨덕턴스, 임피던스 등의 전기화학적 신호로 변환시키는 작용을 한다. 전기화학적 바이오센서는 산소전극을 사용한 포도당 바이오센서의 경우(Annals NY Acad. Sci., Vol. 102, p. 29, 1962)에서 볼 수 있는 것처럼 간편한 측정원리와 장치에 의하여 가장 먼저 제조되었으며 보편화, 상용화 전망도 매우 밝아 향후에도 개발필요성이 가장 높은 바이오센서이다.Biosensors can be broadly classified into electrochemical biosensors, optoelectronic biosensors, piezoelectric (pizoelectric) biosensors, and biothermistors (Analyst, Vol. 114, p. 653, 1989; Biosensors). and Bioelectronics, Vol. 9, p. 243, 1994), among which electrochemical biosensors generate ions, electrons, etc., which are proportional to the concentration of substances, as a result of selective reactions between biological elements and the material to be measured. It converts into electrochemical signals such as impedance and impedance. Electrochemical biosensors were first manufactured by simple measuring principles and devices, as shown in the case of glucose biosensors using oxygen electrodes (Annals NY Acad. Sci., Vol. 102, p. 29, 1962). The prospect of commercialization is also very bright, making it the biosensor with the highest need for development in the future.

전기화학적 바이오센서 중 대표적인 것은 전기화학적 효소센서로서 그 작용원리는 생물요소로 사용되는 효소의 성격과 전자전달 방식에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다(In Food Biosensor Analysis, p. 31, Marcel Dekker, New York, 1994).Representative of the electrochemical biosensors is the electrochemical enzyme sensor, and its action principle can be classified as follows according to the nature of the enzyme used as the biological element and the electron transfer method (In Food Biosensor Analysis, p. 31, Marcel Dekker, New York, 1994).

효소반응:[S] + O2→ [P] + H2O2 Enzyme reaction: [S] + O 2 → [P] + H 2 O 2

전기화학적 반응:Electrochemical reaction:

산소전극:O2+ 4H++ 4e-→ 2H2OOxygen electrode: O 2 + 4H + + 4e - → 2H 2 O

과산화수소전극:H2O2→ O2+ 2H++ 2e- Hydrogen peroxide electrode: H 2 O 2 → O 2 + 2H + + 2e -

효소반응:[S]+NAD(P+) → [P]+NAD(P)HEnzyme reaction: [S] + NAD (P + ) → [P] + NAD (P) H

전기화학적 반응:NAD(P)H → NAD(P+) + H++ e- The electrochemical reaction: NAD (P) H → NAD (P +) + H + + e -

효소(oxidase)반응:[S] + M(ox) → [P] + M(red)Oxidase: [S] + M (ox) → [P] + M (red)

전기화학적 반응:M(red) → M(ox) + e- The electrochemical reaction: M (red) → M ( ox) + e -

여기에서 [S]는 기질, [P]는 반응산물, M(ox)와 M(red)는 각각 산화형과 환원형의 전자전달체를 나타낸다. 전기화학적 효소센서의 전극물질로는 백금, 금 등의 귀금속류(과산화수소, 산소의 전기화학반응을 주로 측정)나 카본페이스트, 글래시카본 등의 탄소물질(NAD(P)H, 전자전달체의 전기화학반응을 주로 측정)이 있으며, 측정전위는 과산화수소, NAD(P)H 전극의 경우 100∼800mV 산소전극의 경우에는 -800∼-600mV가 주로 사용되고 전자전달체의 산화를 이용하는 전극의 경우에는 전자전달체의 성격에 따라 측정전위가 달라진다. 전기화학적 효소센서의 변환기의 구성은 각각 독립적 혹은 복합적으로 존재하는 작용극(working electrode), 참조극(reference electrode), 대극(counter electrode)으로 이루어진다. 전기화학적 효소센서 제조시의 효소고정화 방법으로는 비공유결합에 의한 방법과 공유결합에 의한 방법이 보고되고 있다. 전자는 Van der Waals 힘, 이온결합력 등에 의한 흡착이나 물리적 포괄현상을 이용하며 후자는 단백질 중의 ε-아미노기, 카르복실기, 설프히드릴기, 페놀릭 히드록시기 등의 관능기와 막이나 전극표면의 공유결합력을 이용한다(Biosensors and Bioelectronics, Vol. 6, p. 681, 1991; In Sensors- A Comprehensive Survey, Vol. 3, p. 717, 1992).Where [S] is the substrate, [P] is the reaction product, and M (ox) and M (red) are the oxidized and reduced electron transporters, respectively. Electrode materials for electrochemical enzyme sensors include precious metals such as platinum and gold (mainly measuring electrochemical reactions of hydrogen peroxide and oxygen), and carbon materials such as carbon paste and glass carbon (NAD (P) H, electrochemicals of electron transporters). Reaction is mainly measured, and the measurement potential is hydrogen peroxide, 100-800 mV for NAD (P) H electrode, -800 to -600 mV for oxygen electrode, and electron carrier for electrode using oxidation of electron carrier. The measurement potential varies depending on the nature. The converter of the electrochemical enzyme sensor is composed of a working electrode, a reference electrode, and a counter electrode, which exist independently or in combination. Enzymatic immobilization methods in the preparation of electrochemical enzyme sensors have been reported by non-covalent and covalent bonding methods. The former uses adsorption or physical envelopment by van der Waals forces, ionic bond forces, etc., and the latter uses covalent bonds of functional groups such as ε-amino groups, carboxyl groups, sulfhydryl groups and phenolic hydroxy groups in proteins and membranes and electrode surfaces. (Biosensors and Bioelectronics, Vol. 6, p. 681, 1991; In Sensors- A Comprehensive Survey, Vol. 3, p. 717, 1992).

과산화수소전극을 변환기로 사용하는 전기화학적 효소센서는 전극제조를 손쉽고 다양하게 할 수 있으므로 개발이 용이하고 응용가능성이 무한하며 상용화전망도 밝은 편이다. 기존에 사용되어온 과산화수소전극은 대부분 효소가 고정화되는 감응부가 직경 1 내지는 2밀리미터 이상이고 원형 또는 구형을 이루고 있어, 효소고정화시 작용극의 감응부와 밀접하게 접착될 수 있는 젤라틴, 초산셀룰로오스, 비아오다인 면역친화성막 등의 막물질에 효소제제를 비공유적으로 결합시키거나 (Z. Lebensm. Unters. Forsch, Vol. 177, p. 356, 1983; J. Chem. Tech. Biotechnol., Vol. 49, p. 255, 1990), 활성화된 나일론망 등에 효소제제를 공유적으로 결합시켜 사용하여 왔다. 때로는 귀금속류의 표면을 전기화학적으로 산화시킬 때 형성되는 메탈옥시드 그룹이나 카르복실 그룹을 실란화하여 아미노 그룹을 만든 후 효소단백질의 아미노 그룹을 글루타르알데히드 가교화에 의하여 공유결합시키는 고정화 방법 등이 사용되기도 하여 왔다(Methods Enzymol., Vol. 135, p. 141, 1987; In Sensors- A Comprehensive Survey, Vol. 3, p. 717, 1993).Electrochemical enzyme sensor using hydrogen peroxide electrode as a converter can be easily and diversified electrode manufacturing, so it is easy to develop, its application is infinite, and the commercialization prospect is bright. The hydrogen peroxide electrode that has been used in the past is mostly a gelatin, cellulose acetate, viao, which can be adhered closely to the sensitive part of the working electrode when the enzyme is immobilized. Non-covalently binding enzyme preparations to membranes such as phosphorus immunoaffinity membranes (Z. Lebensm. Unters. Forsch, Vol. 177, p. 356, 1983; J. Chem. Tech. Biotechnol., Vol. 49, p. 255, 1990), and have been used covalently binding enzymes to activated nylon networks. Sometimes immobilization of metal oxide groups or carboxyl groups formed by electrochemically oxidizing the surface of precious metals to form amino groups and then covalently bonding amino groups of enzyme proteins by crosslinking with glutaraldehyde It has also been used (Methods Enzymol., Vol. 135, p. 141, 1987; In Sensors- A Comprehensive Survey, Vol. 3, p. 717, 1993).

그러나 최근에 들어 전세계적으로 바이오센서 개발의 주된 경향 중의 하나는 변환기로서의 전극의 미소화에 있고 이를 통하여 궁극적으로 전체 바이오센서 시스템의 밀집화를 이루어 편의성과 효율성을 증진시키는데 있다. 전극의 미소화가 효율적으로 이루어지면 다중 미세센서 개발이 가능하게 되어 다성분분석이 용이해지고 대량생산에 의하여 생산원가를 줄일 수 있는 장점도 기재되어 진다. 미세센서로는 이온선택성 계전효과 트랜시스터(이스페트, ISFET), 가스선택성 메탈옥시드 세미콘닥터(모스, MOS), 박막전극 등이 있으며 최근의 전자공학과 반도체공학 기술의 발달로 이들을 저가로 재현성 있게 제조하는 것이 가능하게 되었다. 과산화수소전극을 사용하는 바이오센서 시스템의 경우에도 미소화의 필요성은 크게 제기되고 있으며 본 발명의 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 바이오센서는 이러한 필요성에 부응하기 위한 것이다.However, in recent years, one of the major trends of biosensor development worldwide is micronization of electrodes as transducers, thereby ultimately converging the entire biosensor system to promote convenience and efficiency. If the miniaturization of the electrode is made efficiently, it is possible to develop multiple microsensors, which facilitates multicomponent analysis and reduces the production cost by mass production. Microsensors include ion-selective relay effect transistors (esp, ISFET), gas-selective metal oxide semi-conductors (MOS, MOS), thin-film electrodes, etc.The recent advances in electronic and semiconductor engineering technology make them inexpensive and reproducible. It became possible to manufacture. In the case of a biosensor system using a hydrogen peroxide electrode, the necessity of micronization has been greatly raised, and a biosensor using the acicular fine hydrogen peroxide electrode of the present invention as a converter is to meet this need.

바이오센서 미소화와 관련하여 제기되는 중요한 문제점으로는 고정화생물막의 제조에 관한 것이다. 즉, 고정화생물막을 정확하게 감지부위에 부착시키며 부착된 막이 사용 중 쉽게 떨어지지 않고 바이오센서의 통합회로에 부합되도록 제조할 수 있어야 한다. 상기에서 간략하게 언급한 바 있는 막물질에 대한 생물요소 고정화 방법은 미소화센서의 감응부에의 효소고정화에는 적용할 수 없으므로 새로운 고정화 방법의 개발이 긴요한 실정이며 이에 대한 필요성이 끊임없이 제거되어 왔다.An important issue addressed with biosensor micronization is the manufacture of immobilized biofilms. That is, the immobilized biofilm should be attached to the sensing site accurately and the attached film should be able to be manufactured so as to conform to the integrated circuit of the biosensor without easily falling off during use. As mentioned above, the biological element immobilization method for the membrane material cannot be applied to the enzyme immobilization of the inductive part of the micronization sensor. Therefore, the development of a new immobilization method is essential and the necessity for this has been constantly removed. .

결국 본 발명은 종래의 방법으로는 해결하기 어려웠던 미소화센서 감응부로의 효소 고정화 방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 공정에 의하여 상기의 서술에서 미소화전극의 하나로 기술한 침상미세 과산화수소전극의 감응부에 효소를 고정화하여 반복적이고 재현성있는 효소전극의 전류반응을 얻는 동시에 적절한 중합체 선정에 의하여 효소전극의 특정기질에 대한 계측가능범위를 증대시키며 아울러 계측저해물질에 의한 영향을 배제하여 제조된 효소전극의 식품산업 및 임상의학 분야 등에서의 계측신뢰성과 실제적용성을 향상시키는데 있다.After all, the present invention relates to a method for immobilizing an enzyme into a microsensing sensor induction unit which has been difficult to solve by a conventional method. Enzyme prepared by immobilizing enzyme on the sensitive part to obtain current reaction of repetitive and reproducible enzyme electrode while increasing the measurable range of specific substrate of enzyme electrode by selecting the appropriate polymer and excluding effects of measurement inhibitor To improve the measurement reliability and practical applicability of electrode in food industry and clinical medicine.

본 발명자는 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 전기화학적 효소센서의 응답특성을 향상시킬 수 있는 효소고정화 방법을 검토한 결과, 효소가 고정화되지 않은 상태의 상기 전극 감응부에 적절한 중합체를 코팅하면 식품이나 혈액 중에 존재하는 환원성물질인 아스코르브산 등에 의한 계측저해현상을 배제할 수 있고 아울러 효소가 고정화된 상기 전극 감응부에 적절한 중합체를 코팅하면 효소전극의 특정기질에 대한 계측가능번위를 크게 증대시킬 수 있다는 사실을 발견하고 예의 연구를 거듭한 결과, 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 전기화학적 효소센서의 경우 문제점으로 나타날 수 있는 계측저해현상을 배제할 수 있고 또한 작은 크기의 침상전극을 사용하는데 따라 계측가능범위가 낮아지는 현상을 크게 개선한 내층, 효소고정화층, 외층의 3층구조로 이루어지는 효소고정화막 제조방법을 개발하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors have studied an enzyme fixation method that can improve the response characteristics of an electrochemical enzyme sensor using a needle-like hydrogen peroxide electrode as a converter. In addition, measurement inhibition by ascorbic acid, which is a reducing substance present in blood, can be eliminated, and an appropriate polymer can be coated on the electrode sensitive part where the enzyme is immobilized, thereby greatly increasing the measurable position of a specific substrate of the enzyme electrode. As a result of extensive research and discovery, the electrochemical enzyme sensor using a hydrogen peroxide electrode as a converter can eliminate the measurement disturbance that may appear as a problem and can also be measured by using a small needle electrode. Enzyme high, which greatly improves the range falling Hwacheung, developed an enzyme-immobilized film production method comprising a three-layer structure of the outer layer thus completing the present invention.

이하 본 발명을 효소고정화막 제조단계별로 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail for each enzyme-fixed membrane manufacturing step.

도 1음 침상미세 과산화수소전극의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a needle acicular fine hydrogen peroxide electrode.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1:작용극(백금선)2:참조극(은/염화은선)1: working electrode (platinum wire) 2: reference electrode (silver / silver chloride wire)

3:FEP 튜빙4:열수축 튜빙3: FEP Tubing 4: Heat Shrink Tubing

5:전극 기부(전선에 연결)5: electrode base (to wire)

도 2는 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 전기화학적 효소센서에 사용되는 효소고정화막의 모식도이다.2 is a schematic diagram of an enzyme-fixed membrane used in an electrochemical enzyme sensor using a needle-like hydrogen peroxide electrode as a transducer.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1:작용극(백금선)2:참조극(은/염화은선)1: working electrode (platinum wire) 2: reference electrode (silver / silver chloride wire)

3:FEP 튜빙4:열수축 튜빙3: FEP Tubing 4: Heat Shrink Tubing

5:효소고정화막의 내층6:효소고정화막의 효소고정화층5: inner layer of enzyme fixation membrane 6: enzyme fixation layer of enzyme fixation membrane

7:효소고정화막의 외층7: outer layer of enzyme fixation membrane

본 발명에서 바이오센서의 변환기로 사용된 침상미세 과산화수소전극은 작용극과 참조극의 하나의 단위로 통합된 복합형전극으로 그 개략적인 구성도는 제1도와 같다. 제1도의 전극은 길이 4 내지 8 센티미터, 직경 0.5 내지 1 밀리미터의 백금선 및 은/염화은선을 각각 작용극 및 참조극으로 사용하고 선단부위 연마, 증류수·아세톤·1 몰 질산을 사용하는 선단부위의 초음파세척과 은전극의 경우 0.1 몰 염산을 사용하는 전기분해, 절연용 FEP 튜빙을 사용하는 피복·고정, 열수축 튜빙을 사용하는 전극복합화 과정을 거쳐 제조되며, 공정특성상 소규모 공장에서 수작업에 의하여 생산하기에 편리한 동시에 자동화시설에 의한 대량생산도 가능하다. 한편 본 발명의 전기화학적 효소센서는 대개 당단백질이고 안정성이 뛰어난 산화효소를 생물요소로 사용하여 제조한다.The acicular fine hydrogen peroxide electrode used as a transducer of the biosensor in the present invention is a composite electrode integrated into one unit of a working electrode and a reference electrode, and a schematic configuration thereof is shown in FIG. 1. The electrode of FIG. 1 is made of platinum wire of 4 to 8 centimeters in length, 0.5 to 1 millimeter in diameter, and silver / silver chloride wire as the working electrode and the reference electrode, respectively, and the tip portion is polished using distilled water, acetone, and 1 mol nitric acid. Ultrasonic cleaning and silver electrodes are manufactured through electrolysis using 0.1 mol hydrochloric acid, coating and fixing using insulating FEP tubing, and electrode compounding using heat shrink tubing. At the same time, mass production by automated facilities is possible. On the other hand, the electrochemical enzyme sensor of the present invention is usually produced using a glycoprotein and excellent oxidase as a biological element.

효소고정화막의 내층 제조공정Inner layer manufacturing process of enzyme fixation membrane

효소고정화막의 내층 제조는 계측저해물질의 영향을 배제하기 위하여 행한다. 즉 본 발명의 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 전기화학적 효소센서의 적용대상인 식품 및 식품원료, 혈액 등에는 과산화수소전극을 사용하는 바이오센서 시스템의 신호를 저해할 수 있는 환원성물질의 아스코르브산, 시스테인, 캅사이시노이드, 토코페롤 등이 존재한다. 이들에 의한 계측저해현상을 배제하기 위하여 전자전달체를 사용하여 측정전위를 감소시키거나 계측저해물질의 산화전위를 증대시키는 방법, 별도의 흐름전극을 통한 계측저해물질의 예비산화, 환원전위에서의 측정과 같은 방법이 사용되고 있지만(Anal. Chem., Vol. 65, p. 2690, 1993), 본 발명에서는 벌키니스(bulkiness) 혹은 전기적 성질을 이용하여 계측저해물질의 영향을 배제시킨다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 침상미세 과산화수소전극의 감응부 표면에 선정된 중합체를 코팅하고, 중합체로 코팅된 전극이 계측저해물질 중 대개의 시료에서 가장 현저한 농도로 존재하는 아스코르브산에 대하여 보여주는 전류반응을 측정한다. 이때 사용가능한 중합체로는 폴리우레탄(polyurethane), 메틸 셀롤로오스(methyl cellulose), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 에틸 셀로로오스(ethyl cellulose), 나피온(Nafion), 라우르산(lauric acid), 팔미트산(palmitic acid) 등이 있으며, 또한 본 발명에서 사용되는 변환기는 작용극과 참조극이 하나로 통합된 복합형이고 감응부의 크기가 작으므로 침지코팅(dip-coating)에 의하여 내층을 형성시키는 것이 가장 효율적인 것으로 판단된다. 내층제조의 구체적 방법은 다음과 같다.The inner layer production of the enzyme-immobilized membrane is carried out to exclude the influence of the measurement inhibitor. That is, ascorbic acid and cysteine of reducing substances capable of inhibiting the signal of a biosensor system using hydrogen peroxide in food, food ingredients, and blood, which are subject to the electrochemical enzyme sensor using the needle-like hydrogen peroxide electrode of the present invention as a converter. , Capsaicinoids, tocopherols and the like. In order to eliminate the measurement disturbance caused by these methods, a method of reducing the measurement potential or increasing the oxidation potential of the measurement inhibitor by using an electron carrier, pre-oxidation of the measurement inhibitor via a separate flow electrode, and measurement at the reduction potential Although the same method is used (Anal. Chem., Vol. 65, p. 2690, 1993), the present invention eliminates the influence of metrology inhibitors by using bulkiness or electrical properties. In order to achieve this purpose, a selected polymer is coated on the surface of the sensitive part of the acicular fine hydrogen peroxide electrode of the present invention, and the electrode coated with the polymer shows that ascorbic acid is present in the most prominent concentration in most samples among the measurement inhibitors. Measure the current response. The polymers that can be used include polyurethane, methyl cellulose, cellulose acetate, ethyl cellulose, nafion, and lauric acid. , Palmitic acid, and the like, and the transducer used in the present invention is a complex in which the working electrode and the reference electrode are integrated into one and the size of the sensitive part is small, thereby forming an inner layer by dip-coating. It is considered to be the most efficient. The concrete method of inner layer manufacturing is as follows.

벤젠, 디클로로메탄, 에탄올, 아세톤 등에 1 내지 10 퍼센트 농도로 용해된 중합체 용액으로 내층 코팅을 행한다. 맨전극(bare electrode)을 각각의 중합체 용액에 0.5 내지 10초 침지코팅하고 실온에서 1 내지 5분간 건조시킨다. 이러한 과정을 필요한 정도에 따라 1 내지 15회 반복실시하여 내층 제조를 완료한다. 그 직후 코팅된 전극이 200 내지는 700 밀리볼트의 산화전위에서, 계측저해물질에 대하여 보여주는 전류반응을 각각의 효소전극에 사용되는 표준완충용액내에서 측정한다. 이때 표준완충용액으로는 젖산 바이오센서의 경우는 0.05 내지 0.3 몰 인산완충용액(pH 6 내지 8, 0.01 내지 0.5 몰 염화칼륨 포함), 콜레스테롤 바이오센서의 경우는 30 내지 70 밀리몰 인산완충용액(pH 6 내지 8, 0.1 내지 5 퍼센트 트리톤 X-100과 1 내지 10.5 퍼센트 이소프로필알콜 및 0.01 내지 0.5 몰 염화칼륨 포함), 포도당 바이오센서의 경우는 0.05 내지 0.3 몰 인산완충용액(pH 6 내지 8, 0.01 내지 0.5 몰 염화칼륨 포함)을 사용하는 것이 바람직하다.The inner layer coating is performed with a polymer solution dissolved in benzene, dichloromethane, ethanol, acetone, etc. at a concentration of 1 to 10 percent. A bare electrode is immersed in each polymer solution for 0.5 to 10 seconds and dried at room temperature for 1 to 5 minutes. Repeat this process 1 to 15 times as necessary to complete the inner layer production. Immediately thereafter, at the oxidation potential of the coated electrode at 200 to 700 millivolts, the current response to the measurement inhibitor is measured in the standard buffer solution used for each enzyme electrode. At this time, the standard buffer solution is 0.05 to 0.3 mol phosphate buffer solution (including pH 6 to 8, 0.01 to 0.5 mol potassium chloride) for lactic acid biosensor, and 30 to 70 millimolar phosphate buffer solution (pH 6 to 8) for cholesterol biosensor. 8, 0.1 to 5 percent Triton X-100 with 1 to 10.5 percent isopropyl alcohol and 0.01 to 0.5 mol potassium chloride; 0.05 to 0.3 mol phosphate buffer solution (pH 6 to 8, 0.01 to 0.5 mol for glucose biosensors) Potassium chloride).

각각의 산화효소 전극의 표준완충용액내에서 대표적 계측저해물질인 아스코르브산을 사용하여 평가해보면 상기의 내층 형성에 의한 계측저해물질의 영향배제 정도는 3 내지 5회 코팅에 의해서도 최대 98 내지 99 퍼센트 수준에 이르고 있었다.In the standard buffer solution of each oxidase electrode, ascorbic acid, which is a representative measurement inhibitor, was evaluated, and the degree of exclusion of the measurement inhibitor by the inner layer formation was up to 98 to 99 percent even after 3 to 5 coatings. Was reaching.

효소고정화막의 효소고정화층 제조공정Enzyme Immobilization Layer Manufacturing Process of Enzyme Immobilization Membrane

효소고정화층은 각종 산화효소를 본 발명의 침사미세 과산화수소전극의 내층 위에 고정화하여 제조한다. 글루타르알데히드, 광감응성 중합체인 피브이에이-에스비큐(PVA-SbQ)과 같은 고정화제제를 시험해 본 결과 본 발명에서와 같이 직경 0.5 내지 1 밀리미터의 미세한 백금선 및 은/염화은선으로 이루어진 복합전극 선단에 효소를 고정화하는 방법으로는 글루타르알데히드에 의한 가교화(cross-linking)가 가장 바람직하였다. 글루타르알데히드 가교화를 행할 때, 25 내지 50 퍼센트의 고농도 글루타르알데히드 용액의 증기를 사용하여 밀폐된 용기내에서 20 내지 60℃의 온도로 0.5 내지 5시간 고정화하는 방법과 0.1 내지 7 퍼센트 글루타르알데히드 희석용액내에 0.5 내지 10초 침지시킨 후 2 내지 15℃의 냉장실에서 건조시켜 가교화하는 방법을 비교한 결과, 두 방법 모두 산화효소를 이용한 효소고정화막 제조에 응용가능하였으나 희석 글루타르알데히드 용액에 침지시켜 가교화하면 보다 안정된 형태의 효소고정화층을 얻을 수 있고 바이오센서 반응도 재현성있게 됨을 알 수 있었다. 효소고정화층 제조의 구체적인 방법은 다음과 같다.The enzyme immobilization layer is prepared by immobilizing various oxidases on the inner layer of the fine needle hydrogen peroxide electrode of the present invention. Testing of the immobilizing agent such as glutaraldehyde and the photosensitive polymer FVA-SbQ (PVA-SbQ), the composite electrode tip consisting of a fine platinum wire and a silver / silver chloride line of 0.5 to 1 millimeter in diameter as in the present invention As a method of immobilizing the enzyme, cross-linking by glutaraldehyde is most preferred. When performing glutaraldehyde crosslinking, a method of immobilizing 0.5 to 5 hours at a temperature of 20 to 60 ° C. in a closed vessel using a vapor of 25 to 50 percent of a high concentration of glutaraldehyde solution and 0.1 to 7 percent glutar After immersing in aldehyde dilution solution for 0.5 to 10 seconds and drying in a refrigerating chamber at 2 to 15 ° C. to compare the crosslinking method, both methods were applicable to the preparation of enzyme-fixed membranes using oxidase, but in diluted glutaraldehyde solution. Dipping and crosslinking resulted in a more stable form of the enzyme immobilization layer, and the biosensor reaction was also reproducible. The specific method of preparing the enzyme immobilization layer is as follows.

산화효소, 소혈청 알부민(bovine serum albumin), 표준완충용액이 각각 2 내지 10 밀리그램, 2 내지 10 밀리그램, 10 내지 100 마이크로리터의 조성으로 포함되어 있는 잘 섞인 상태의 효소고정화 용액 0.5 내지 10 마이크로리터를 마이크로쉬린지로 취하여 감응부인 전극선단에 1 내지 3회로 나누어 가하고 선단부위를 밑으로 하여 가로, 세로, 높이가 각각 16 내지 18 센티미터, 8 내지 10 센티미터, 2 내지 3 센티미터인 직육면체 용기내에 고정한 후 2 내지 15℃ 냉장실에서 10 내지 90분간 건조시킨다. 그 직후 0.1 내지 7 퍼센트 글루타르알데히드 희석용액내에 0.5 내지 10초 침지시킨 후 2 내지 15℃의 냉장실에서 10 내지 90분간 가교화반응을 행한다. 가교화가 끝난 효소전극을 표준완충용액과 증류수로 각각 5 내지 20회 씻어준 후 상기의 직육면체 용기내에서 사용시까지 냉장 혹은 실온보존한다. 효소고정화층을 건조상태로 보존하면 본 발명의 효소전극은 실온에서 30 내지 50일간, 냉장온도에서는 거의 무한정하게 일정한 수준의 전류반응을 안정적으로 보여주었다.0.5-10 microliters of well-enzyme-immobilized solution containing oxidase, bovine serum albumin, and standard buffer solution in the composition of 2-10 mg, 2-10 mg, 10-100 microliters, respectively. Take a microsyringe and divide it into 1 ~ 3 times on the tip of the sensitive electrode, and fix it in a rectangular parallelepiped container with 16 ~ 18 centimeters, 8 ~ 10 centimeters, and 2 ~ 3 centimeters in width, length and height, respectively. Dry for 10 to 90 minutes in a 2-15 ° C. refrigerator. Immediately thereafter, the mixture is immersed in a dilution solution of 0.1 to 7 percent glutaraldehyde for 0.5 to 10 seconds, and then crosslinked for 10 to 90 minutes in a refrigerator at 2 to 15 ° C. The cross-linked enzyme electrode is washed 5 to 20 times with standard buffer solution and distilled water, respectively, and then refrigerated or stored at room temperature until used in the rectangular parallelepiped container. When the enzyme-immobilized layer was stored in a dry state, the enzyme electrode of the present invention showed a constant level of current reaction at an infinite temperature at 30 to 50 days at room temperature and almost indefinitely.

효소고정화막의 외층 제조공정Manufacturing process of outer layer of enzyme immobilization membrane

본 발명의 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 전기화학적 효소센서의 효소고정화막은 3층구조로서 내층, 효소고정화층에 더하여 효소고정화층을 보호하는 기능과 특정성분에 대한 계측가능범위 증대효과를 부여하는 외층을 지니며, 이 사실은 본 발명의 주요특징 중의 하나이다. 즉 산화효소를 생물요소로 하는 본 발명의 효소전극의 중간층인 효소고정화층 위에 선정된 중합체를 코팅하면 중합체의 특성에 따라 효소전극의 기질인 젖산 등에 대한 계측가능범위가 증대된다. 이때 본 발명에서 사용된 중합체로는 폴리우레탄, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 셀롤로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트가 있으며 이들 중합체를 코팅하는 효율적 방법으로 앞서 내층 제조시 언급된 침지코팅법이 사용된다. 외층 제조의 구체적 방법은 다음과 같다.The enzyme fixation membrane of the electrochemical enzyme sensor using the acicular fine hydrogen peroxide electrode of the present invention as a converter has a three-layer structure, which provides the function of protecting the enzyme fixation layer in addition to the inner layer and the enzyme fixation layer and increases the measurable range of a specific component. This fact is one of the main features of the present invention. In other words, if the selected polymer is coated on the enzyme immobilization layer, which is an intermediate layer of the enzyme electrode of the present invention, the oxidase is a biological element, the measurable range of lactic acid, which is a substrate of the enzyme electrode, increases according to the characteristics of the polymer. At this time, the polymers used in the present invention include polyurethane, methyl cellulose, ethyl cellulose, cellulose acetate, cellulose triacetate, and the immersion coating method mentioned in the preparation of the inner layer is used as an efficient method for coating these polymers. The specific method of manufacturing an outer layer is as follows.

벤젠, 디클로로메탄, 에탄올, 아세톤 등에 1 내지 10 퍼센트 농도로 용해된 중합체 용액으로 외층 코팅을 행한다. 효소고정화층이 형성되어 있는 효소전극의 선단부위를 각각의 중합체 용액에 0.5 내지 10초 침지코팅하고 실온에서 1 내지 5분간 건조시킨다. 이러한 과정을 필요한 정도에 따라 1 내지 15회 반복실시하여 외층 제조를 완료한다. 그 직후 표준완충용액내에서 코팅된 효소전극이 200 내지 700 밀리볼트의 산화전위에서, 산화효소의 기질인 젖산, 콜레스테롤의 농도증가에 따라 보여주는 전류반응을 측정하여 계측가능범위 증대효과를 평가하면 본 발명에서와 같은 간단한 공정에 의해서도 산화효소의 기질에 대한 계측가능범위를 5 내지 15배 증대시킬 수 있음을 알 수 있었다.The outer layer coating is performed with a polymer solution dissolved in benzene, dichloromethane, ethanol, acetone, etc. at a concentration of 1 to 10 percent. The tip end of the enzyme electrode on which the enzyme immobilization layer is formed is immersed in 0.5 to 10 seconds in each polymer solution and dried at room temperature for 1 to 5 minutes. Repeat this process 1 to 15 times as necessary to complete the outer layer manufacturing. Immediately thereafter, an enzyme electrode coated in a standard buffer solution was measured at an oxidation potential of 200 to 700 millivolts, and the current response shown by increasing concentrations of lactic acid and cholesterol, which are oxidase substrates, was evaluated. It can be seen that even a simple process as in the invention can increase the measurable range of the oxidase substrate by 5 to 15 times.

3층구조의 효소고정화막 제조공정3-layered enzyme-fixed membrane manufacturing process

침상미세 과산화수소전극과 산화효소를 각각 변환기와 생물요소로 사용하는 본 발명의 전기화학적 효소센서에 적합한 3층구조의 효소고정화막은 전극선단의 감응부에 위에서 요약기술한 내층, 효소고정화층, 외층의 순서로, 위에서 요약기술한 공정에 의하여 형성시키면 제조할 수 있다(제2도). 제2도에서 보는 것처럼 효소고정화층은 작용극과 참조극 가운데 내층과 외층사이에 샌드위치되어 있게 된다.The three-layered enzyme-immobilized membrane suitable for the electrochemical enzyme sensor of the present invention using a needle-like fine hydrogen peroxide electrode and an oxidase as a converter and a biological element, respectively, has the inner layer, enzyme-immobilized layer, and outer layer as described above. In order, it can be manufactured by forming by the process outlined above (FIG. 2). As shown in FIG. 2, the enzyme immobilization layer is sandwiched between the inner and outer layers of the working electrode and the reference electrode.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples according to the gist of the present invention.

실시예 1:Example 1:

침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 본 발명의 바이오센서 계측을 산화전위에서 행할 때 아스코르브산과 같이 식품 및 식품원료, 혈액 등에 존재가능한 환원성물질에 의해 발생하는 저해전류의 영향을 배제하기 위하여 아세톤에 10% 셀룰로오스 아세테이트 용액으로 내층 코팅을 행하였다. 맨전극을 각각의 중합체 용액에 10초 침지코팅하고 실온에서 5분간 건조시켰다. 이러한 과정을 15회 반복실시하여 내층 제조를 완료하였다. 그 직후 코팅된 전극이 200 내지 700 밀리볼트의 산화전위에서, 대표적 계측저해물질인 아스크로브산에 대하여 보여주는 전류반응을 각각의 효소전극에 사용되는 표준완충용액내에서 측정하였다.When the biosensor measurement of the present invention using a needle-like hydrogen peroxide electrode as a transducer is carried out at an oxidation potential, the acetone is removed in order to exclude the influence of the inhibitory current generated by reducing substances such as ascorbic acid, which may be present in food, food ingredients, and blood. Inner layer coating was performed with% cellulose acetate solution. The bare electrode was immersed in each polymer solution for 10 seconds and dried at room temperature for 5 minutes. This process was repeated 15 times to complete the inner layer production. Immediately thereafter, the coated electrode exhibited a current response to ascorbic acid, a representative inhibitor of measurement, at an oxidation potential of 200 to 700 millivolts in the standard buffer solution used for each enzyme electrode.

표 1에는 젖산 바이오센서 시스템의 표준완충용액내에서 본 실시예에 따라 침상미세 과산화수소전극의 내층 코팅시 얻을 수 있는 아스코르브산에 의한 계측저해현상 배제효과를 중합체 및 종에 대하여 살펴본 결과가 표시되어 있다.Table 1 shows the results of examining the inhibition effect of ascorbic acid on the polymer and species obtained by coating the acicular acid peroxide electrode according to the present embodiment in the standard buffer solution of the lactic acid biosensor system. .

*실험예Experimental Example

실시예 1에서 바이오센서 계측을 행할 때 환원성물질에 의한 계측저해를 배제하기 위하여 다음과 같은 조건의 조합으로 중합체를 전극표면에 침지코팅하여 내층을 형성시켰다.When performing biosensor measurement in Example 1, the inner layer was formed by immersion coating of the polymer on the surface of the electrode under the combination of the following conditions in order to exclude the measurement damage by the reducing material.

표 1: 젖산 바이오센서 시스템의 표준완충용액내에서 중합체를 사용하여 침상미세과산화수소전극의 내층 코팅을 행하였을 때 나타나는 아스코르브산에 의한 계측저해현상 배제효과Table 1: Effect of elimination of measurement inhibition by ascorbic acid when inner layer coating of needle-shaped fine hydrogen peroxide electrode using polymer in standard buffer solution of lactic acid biosensor system

a:측정하지 않음. a : No measurement.

표 2에는 콜레스테롤 바이오센서 시스템의 표준완충용액내에서 본 실시예에 따라 침상미세 과산화수소전극의 내층 코팅을 행하였을 때 얻을 수 있는 아스코르브산에 의한 계측저해현상 배제효과를 중합체 및 종에 대하여 살펴본 결과가 표시되어 있다.Table 2 shows the results of examining the inhibition effect of the measurement inhibition by ascorbic acid obtained when the inner layer coating of the acicular fine hydrogen peroxide electrode according to the present embodiment in the standard buffer solution of the cholesterol biosensor system. Is indicated.

표 2: 콜레스테롤 바이오센서 시스템의 표준완충용액내에서 중합체를 사용하여 침상미세 과산화수소전극의 내층 코팅을 행하였을 때 나타나는 아스코르브산에 의한 계측저해현상 배제효과Table 2: Effect of ascorbic acid on the measurement of the inhibition of measurement by the ascorbic acid when the inner layer of the needle-like fine hydrogen peroxide electrode was coated with polymer in the standard buffer solution of cholesterol biosensor system

a:측정하지 않음. a : No measurement.

상기와 같이 본 살시예에 표시된 실험결과로부터 식품 및 식품원료 등에 존재가능한 대표적 환원성물질로서 본 발명의 침상미세 과사화수소전극을 사용하는 바이오센서 계측시 산화전류에 의한 계측저해현상을 나타낼 수 있는 아스코르브산의 영향은 본 실시예의 중합체를 사용하는 침지코팅에 의하여 거의 완벽하게 제거됨은 알 수 있었고, 동일한 효과가 시스테인의 경우에도 나타났다.Ascorbic acid, which may exhibit measurement inhibition by oxidation current when measuring the biosensor using the acicular fine hydrogen peroxide electrode of the present invention as a representative reducible material that may be present in food and food raw materials, etc. It can be seen that the effect of is almost completely removed by the immersion coating using the polymer of the present embodiment, the same effect was also seen in the case of cysteine.

* 비교예Comparative Example

침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 본 발명의 바이오센서 제조를 위하여 실시예 1에 따라 내층이 코팅된 전극의 감응부에 효소고정화를 행하였다. 효소고정화 방법에 대한 비교결과, 글루타르알데히드 가교화법과 피브이에이-에스비큐에 의한 광중합법이 모두 적용가능하였으나, 본 발명에서와 같이 직경 0.5 내지 1 밀리미터의 미세 백금선 및 은/염화은선으로 이루어진 복합전극 선단에 효소를 고정화하는 방법으로는 글루타르알데히드에 의한 가교화가 가장 바람직하였다. 글루타르알데히드 가교화법을 구체적으로 기술하면, 하기와 같은 효소고정화 용액 0.5 내지 10 마이크로리터를 마이크로쉬린지로 취하여 감응부인 전극선단에 1 내지 3회로 나누어 가하고 선단부위를 밑으로 하여 직육면체 용기내에 고정한 후 2 내지 15℃ 냉장실에서 10 내지 90분간 건조시키고 전극선단을 25 내지 50 퍼센트의 고농도 글루타르알데히드 용액의 증기로 밀폐된 용기내에서 20 내지 60℃의 온도로 0.5 내지 5시간 고정화하는 방법과 0.1 내지 7 퍼센트 글루타르알데히드 희석용액내에 0.5 내지 10초 침지시킨 후 2 내지 15℃의 냉장실에서 건조시켜 가교화하는 방법이었으며, 제조된 바이오센서의 기질에 대한 응답특성을 비교한 결과 두 방법 모두 산화효소를 이용한 효소고정화막 제조에 응용가능하였으나 희석 글루타르알데히드 용액에 침지시켜 가교화하는 방법이 보다 안정된 형태의 효소고정화층을 형성시키고 따라서 바이오센서가 보다 재현성있고 안정된 전류반응을 나타내게 하였다. 희석 글루타르알데히드 용액에 침지시켜 가교화하는 방법을 젖산 바이오센서의 경우를 예로 들어 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In order to manufacture the biosensor of the present invention using the acicular fine hydrogen peroxide electrode as a converter, enzyme fixation was performed on the sensitive portion of the electrode coated with an inner layer according to Example 1. As a result of the comparison with the enzyme immobilization method, both glutaraldehyde crosslinking method and photopolymerization method using FV-SBIQ were applicable, but as in the present invention, a fine platinum wire having a diameter of 0.5 to 1 millimeter and silver / silver chloride line were used. As a method of immobilizing the enzyme at the tip of the composite electrode, crosslinking by glutaraldehyde was most preferred. To describe the glutaraldehyde crosslinking method in detail, take 0.5 to 10 microliters of the enzyme-immobilization solution as a microsyringe, divide it into 1 to 3 times at the tip of the electrode, which is the sensitive part, and fix it in a rectangular parallelepiped container with the tip down. 10 to 90 minutes in a refrigerating chamber at 2 to 15 ° C. and fixing the electrode tip at a temperature of 20 to 60 ° C. at a temperature of 20 to 60 ° C. in a sealed container with 25 to 50 percent of a high concentration of glutaraldehyde solution and 0.1 to It was immersed in 7% glutaraldehyde dilution solution for 0.5 to 10 seconds and then dried in a refrigeration room at 2 to 15 ° C to crosslink the crosslinking. Applicable to the production of enzyme-fixed membranes, but immersed in dilute glutaraldehyde solution The crosslinking method formed a more stable form of the enzyme immobilization layer and thus made the biosensor more reproducible and stable current response. The method of crosslinking by dipping in dilute glutaraldehyde solution will be described in more detail with the example of lactic acid biosensor as follows.

실시에예 2:Example 2:

젖산 산화효소, 소혈청 알부민, 0.3 몰 인산완충용액(pH 8, 0.5 몰 염화칼륨 포함)이 각각 10 밀리그램, 10 밀리그램, 100 마이크로리터의 조성으로 포함되어 있는 잘 섞인 상태의 효소고정화 용액 10 마이크로리터를 마이크로쉬린지로 취하여 전극선단에 3회로 나누어 가하고 선단부위를 밑으로 하여 가로, 세로, 높이가 각각 18 센티미터, 10 센티미터, 3 센티미터인 직육면체 용기내에 고정한 후 2 내지 15℃ 냉장실에서 90분간 건조시켰다. 그 직후 7 퍼센트 글루타르알데히드 희석용액내에 10초 침지시킨 후 15℃의 냉장실에서 90분간 가교화반응을 행하였다. 가교화가 끝난 효소전극을 상기의 완충용액과 증류수로 각각 20회 씻어준 후 상기의 직육면체 용기내에서 사용시까지 냉장 혹은 실온보존하였다. 효소고정화층을 건조상태로 보존하면 본 실시예의 젖산 바이오센서는 실온에서 50일간, 냉장온도에서는 거의 무한정에 가깝게 일정한 수준의 전류반응을 안정적으로 보여주었다.10 microliters of well-enzyme-immobilized solution containing lactic acid oxidase, bovine serum albumin and 0.3 mol phosphate buffer solution (including pH 8 and 0.5 mol potassium chloride) in a composition of 10 mg, 10 mg and 100 microliters, respectively. Taken with a micro syringe, divided into three times at the tip of the electrode, fixed in a cuboid container of 18 cm, 10 cm and 3 cm in width, length and height, respectively, with the tip side down and dried for 90 minutes in a 2-15 ° C. refrigerating chamber. Immediately thereafter, the mixture was immersed in a 7% glutaraldehyde dilution solution for 10 seconds and then crosslinked for 90 minutes in a 15 ° C. refrigerator. The crosslinked enzyme electrode was washed 20 times with the buffer solution and distilled water, and then refrigerated or stored at room temperature until use in the rectangular parallelepiped container. When the enzyme-immobilized layer was stored in a dry state, the lactic acid biosensor of the present example showed a stable level of current response at a room temperature for about 50 days and at almost indefinite temperature at refrigeration temperature.

* 실험예Experimental Example

실시예 2∼4에서 바이오센서의 내층이 코팅된 전극감응부에 효소고정화를 행하기 위하여 효소고정화를 다음과 같은 조건의 조합으로 실시하였다.In Examples 2 to 4, in order to perform enzyme fixation on the electrode sensitive part coated with the inner layer of the biosensor, enzyme fixation was performed under a combination of the following conditions.

* 실험예Experimental Example

효소고정화 직후 글라타르알데히드로 가교화반응을 다음과 같은 조건의 조합으로 실시하였다.Immediately after enzyme immobilization, the glataraldehyde crosslinking reaction was carried out under a combination of the following conditions.

* 실험예Experimental Example

효소고정화 용액의 각 효소별 조성은 다음과 같은 조건의 조합으로 실시하였다.The enzyme-specific composition of the enzyme immobilization solution was carried out under a combination of the following conditions.

실시예 3:Example 3:

실시예 2의 희석 글루타르알데히드 용액에 침지시켜 가교화하는 방법을 콜레스테롤 바이오센서의 경우를 예로 들어 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉 콜레스테롤 산화효소, 소혈청 알부민, 70 밀리몰 인산완충용액(pH 8, 0.5 몰 염화칼륨 포함)이 각각 10 밀리그램, 100 마이크로리터의 조성으로 포함되어 있는 잘 섞인 상태의 효소고정화 용액 10 마이크로리터를 마이크로쉬린지로 취하여 전극선단에 3회로 나누어 가하고 선단부위를 밑으로 하여 실시예 2의 직육면체 용기내에 고정한 후 15℃ 냉장실에서 90분간 건조시켰다. 그 직후 7 퍼센트 글루타르알데히드 희석용액내에 10초 침지시킨 후 15℃의 냉장실에서 90분간 가교화반응을 행하였다. 가교화가 끝난 효소전극을 상기의 완충용액과 증류수로 각각 20회 씻어준 후 상기의 직육면체 용기내에서 사용시까지 냉장 혹은 실온보존하였다. 효소고정화층을 건조상태로 보존하면 본 실시예의 콜레스테롤 바이오센서는 실시예 2의 젖산 바이오센서와 마찬가지로 안정된 전류반응을 실온 및 냉장온도에서 보여주었다.The method of crosslinking by dipping in dilute glutaraldehyde solution of Example 2 will be described in more detail with the example of the cholesterol biosensor as follows. Microshes 10 microliters of a well-enzyme-immobilized solution containing 10 mg and 100 microliters of cholesterol oxidase, bovine serum albumin and 70 mmol phosphate buffer solution (including pH 8 and 0.5 mol potassium chloride), respectively. It was taken as a rinse and added to the electrode tip three times, fixed in the rectangular parallelepiped container of Example 2 with the tip part down, and dried in a 15 degreeC refrigerator compartment for 90 minutes. Immediately thereafter, the mixture was immersed in a 7% glutaraldehyde dilution solution for 10 seconds and then crosslinked for 90 minutes in a 15 ° C. refrigerator. The crosslinked enzyme electrode was washed 20 times with the buffer solution and distilled water, and then refrigerated or stored at room temperature until use in the rectangular parallelepiped container. When the enzyme-immobilized layer was stored in a dry state, the cholesterol biosensor of this example showed a stable current response at room temperature and refrigeration temperature as in the lactic acid biosensor of Example 2.

실시예 4:Example 4:

실시예 2의 희석 글루타르알데히드 용액에 침지시켜 가교화하는 방법을 포도당 바이오센서의 경우를 예로 들어 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉 포도당 산화효소, 소혈청 알부민, 0.3 몰 인산완충용액(pH 8, 0.5 몰 염화칼륨 포함)이 각각 10 밀리그램, 10 밀리그램, 100 마이크로리터의 조성으로 포함되어 있는 잘 섞인 상태의 효소고정화 용액 10 마이크로리터를 마이크로쉬린지로 취하여 전극선단에 3회로 나누어 가하고 선단부위를 밑으로 하여 실시예 2의 직육면체 용기내에 고정한 후 15℃ 냉장실에서 90분간 건조시켰다. 그 직후 7 퍼센트 글루타르알데히드 희석용액내에 10초 침지시킨 후 15℃의 냉장실에서 90분간 가교화반응을 행하였다. 가교화가 끝난 효소전극을 상기의 완충용액과 증류수로 각각 5 내지 20회 씻어준 후 상기의 직육면체 용기내에서 사용시까지 냉장 혹은 실온보존하였다. 효소고정화층을 건조상태로 보존하면 본 실시예의 포도당 바이오센서는 실시예 2의 젖산 바이오센서와 마찬가지로 안정된 전류반응을 실온 및 냉장온도에서 보여주었다.The method of crosslinking by dipping in dilute glutaraldehyde solution of Example 2 will be described in more detail with the example of the glucose biosensor as follows. 10 microliters of well-enzyme-immobilized solution containing glucose oxidase, bovine serum albumin and 0.3 mol phosphate buffer solution (including pH 8 and 0.5 mol potassium chloride) in compositions of 10 mg, 10 mg and 100 microliters, respectively. Was taken in a microsyringe, divided into three portions at the tip of the electrode, fixed in the rectangular parallelepiped container of Example 2 with the tip down, and dried in a 15 ° C. cold room for 90 minutes. Immediately thereafter, the mixture was immersed in a 7% glutaraldehyde dilution solution for 10 seconds and then crosslinked for 90 minutes in a 15 ° C. refrigerator. The crosslinked enzyme electrodes were washed 5 to 20 times with the buffer solution and distilled water, respectively, and then refrigerated or stored at room temperature in the rectangular parallelepiped container. When the enzyme-immobilized layer was stored in a dry state, the glucose biosensor of this example showed a stable current response at room temperature and refrigeration temperature as in the lactic acid biosensor of Example 2.

실시예 5:Example 5:

본 실시예에서는 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 본 발명의 바이오센서의 한 특징을 이루도록 효소고정화층의 보호층으로서의 기능과 계측가능범위 증대효과를 지니도록 효소고정화층 위로 외층을 선정된 중합체를 사용하여 내층 형성시와 같은 침지코팅법에 의하여 다음과 같이 형성시켰다. 아세톤에 10 퍼센트 농도로 용해된 에틸 셀룰로오스 용액으로 외층 코팅을 행하였다. 산화효소를 사용하여 실시예 2에서 4까지와 같은 공정으로 효소고정화층이 형성된 효소전극을 각각의 중합체 용액에 10초 침지코팅하고 실온에서 5분간 건조시켰으며 이러한 과정을 필요한 정도에 따라 15회 반복실시하여 외층 제조를 완료하였다.In this embodiment, a polymer having an outer layer above the enzyme immobilization layer is selected to have a function as a protective layer of the enzyme immobilization layer and an increase in the measurable range to achieve a feature of the biosensor of the present invention using a needle-like hydrogen peroxide electrode as a transducer. It was formed as follows by the same immersion coating method at the time of forming the inner layer. The outer layer coating was performed with ethyl cellulose solution dissolved at 10 percent concentration in acetone. In the same process as in Example 2 to 4 using an oxidase, the enzyme electrode on which the enzyme immobilization layer was formed was immersed in each polymer solution for 10 seconds and dried at room temperature for 5 minutes, and this process was repeated 15 times as necessary. It carried out and completed manufacture of an outer layer.

그 직후 표준완충용액내에서 코팅된 효소전극이 200 내지 700 밀리볼트의 산화전위에서, 산화효소의 기질인 젖산, 콜레스테롤의 농도증가에 따라 보여주는 전류반응을 측정하였다. 젖산 산화효소가 생물요소일 때 외층이 없는 효소전극의 경우 15 내지 25 밀리그램 퍼센트의 기질농도에서 효소전극이 포화된 반면 상기의 중합체로 코팅하여 외층을 형성시키면 150 내지 250 밀리그램 퍼센트 이상의 기질농도까지 효소전극이 포화되지 않아 계측가능범위가 10여배 이상 증대되었다. 한편 콜레스테롤 산화효소가 생물요소인 효소전극에 중합체 코팅을 행하고 표준완충 용액내에서 콜레스테롤 농도증가에 따라 효소전극이 보여주는 전류반응을 측정한 결과도 이와 유사하게 나타났다.Immediately thereafter, the current response of the enzyme electrode coated in the standard buffer solution was measured at an oxidation potential of 200 to 700 millivolts as the concentration of lactic acid and cholesterol, which are oxidase substrates, increased. In the case of enzyme electrode without outer layer when lactic acid oxidase is a bioelement, the enzyme electrode is saturated at substrate concentration of 15 to 25 milligram percent, whereas when the outer layer is formed by coating with the above polymer, the enzyme reaches a substrate concentration of 150 to 250 milligram percent or more. Since the electrode was not saturated, the measurable range increased by more than 10 times. On the other hand, polymer coating was performed on the enzyme electrode where cholesterol oxidase was a bioelement, and the result of measuring the current response shown by the enzyme electrode as the cholesterol concentration increased in the standard buffer solution was similar.

* 실험예Experimental Example

실시예 5에서 효소고정화층의 보호층으로서의 기능과 계측가능범위 증대효과를 지니도록 효소고정화층 위로 외층을 다음과 같은 조건의 조합으로 중합체를 사용한 침지코팅법에 의하여 형성시켰다.In Example 5, the outer layer was formed by an immersion coating method using a polymer under the combination of the following conditions so as to have a function as a protective layer of the enzyme immobilization layer and an increase in the measurable range.

실시예 6:Example 6:

본 실시예에서는 침상미세 과산화수소전극과 산화효소를 변환기와 생물요소로 사용하는 전기화학적 효소센서에 사용가능한 효소고정화막의 제조를 위하여, 감응부인 전극선단에 실시예 1에서 실시예 5까지에 상술한 내층, 효소고정화층, 외층을 순차적으로 형성시켜 본 발명의 최종목표인 내층과 외층 사이에 효소고정화층이 샌드위치된 3층구조의 효소고정화막을 제조하였다. 일예로서 실시예 1, 실시예 2, 실시예 5에 따라 제조한 젖산 바이오센서는 김치시료 중의 아스코르브산 농도범위(5 내지 50 밀리그램 퍼센트)에서 전혀 계측저해를 받지 않았을 뿐더러 계측가능범위가 크게 증대되어 발효상태가 다양한 김치시료의 젖산농도 계측에 효율적으로 활용가능하였다.In this embodiment, the inner layer described above in Examples 1 to 5 at the electrode tip as a sensitive part for the preparation of an enzyme-immobilized membrane which can be used for an electrochemical enzyme sensor using a needle-like hydrogen peroxide electrode and an oxidase as a transducer and a bioelement. The enzyme immobilization layer and the outer layer were sequentially formed to prepare an enzyme immobilization membrane having a three-layer structure in which an enzyme immobilization layer was sandwiched between an inner layer and an outer layer, which are the final targets of the present invention. As an example, the lactic acid biosensors prepared according to Examples 1, 2, and 5 did not suffer any measurement loss in the ascorbic acid concentration range (5 to 50 milligram percent) in the kimchi sample, and the measurable range was greatly increased. The fermentation status was effectively used to measure the lactic acid concentration of various kimchi samples.

침상미세 과산화수소전극 선단의 감응부에 장착가능한 본 발명의 효소고정화막은 미소화전극에 부착 사용되는 고정화생물막의 경우 나타날 수 있는 재현성저하, 계측가능범위의 축소 등의 문제점 해결과 과산화수소전극을 사용한 바이오센서 반응시, 계측저해물질의 영향을 배제할 수 있는 방법 제시를 통하여 궁극적으로 바이오센서 시스템의 밀집화를 통한 다중 미세센서 개발과 다성분분석, 대량생산에 의한 생산원가 절감 등에 기여할 수 있는데 본 발명의 효과가 있다.The enzyme-immobilized membrane of the present invention, which can be mounted on the sensitive portion of the needle-like fine hydrogen peroxide electrode, solves problems such as the reproducibility degradation that may appear in the case of the immobilized biofilm used to attach to the microelectrode, the reduction of the measurable range, and the biosensor using the hydrogen peroxide electrode. In the reaction, it is possible to contribute to the development of multiple microsensors through the densification of biosensor system, multi-component analysis, and production cost reduction by mass production by suggesting a method to exclude the influence of measurement inhibitors. It works.

Claims (6)

(i) 벤젠, 디클로로메탄, 에탄올, 아세톤 등에 1 내지 10 퍼센트 농도로 용해된 폴리우레탄, 메틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 에틸 셀룰로오스, 나피온, 라우르산, 팔미트산 용액에서 선택된 1종의 용액에 침상미세 과산화수소전극의 감응부인 전극선단을 0.5 내지는 10초 침지코팅하고 실온에서 1 내지 5분간 건조시키며, 이러한 과정을 1 내지 15회 반복실시하는 것을 특징으로 하는 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 바이오센서 효소고정화막의 내층 제조공정;(i) in one solution selected from polyurethane, methyl cellulose, cellulose acetate, ethyl cellulose, Nafion, lauric acid, palmitic acid solution dissolved in benzene, dichloromethane, ethanol, acetone, etc. at a concentration of 1 to 10 percent. Bio using the needle fine hydrogen peroxide electrode as a converter, characterized in that the electrode tip, which is the sensitive part of the needle fine hydrogen peroxide electrode, was immersed in 0.5 to 10 seconds and dried at room temperature for 1 to 5 minutes, and the process was repeated 1 to 15 times. Inner layer manufacturing process of sensor enzyme-immobilized membrane; (ii) 산화효소, 소혈청 알부민, 표준완충용액이 각각 2 내지 10 밀리그램, 2 내지 10 밀리그램, 10 내지 100 마이크로리터의 조성으로 포함되어 있는 효소고정화 용액 0.5 내지 10 마이크로리터를 마이크로쉬린지로 취하여 전극선단에 1 내지 3회로 나누어 가하고 선단부위를 밑으로 하여 직육면체 용기내에 고정한 후 2 내지 15℃ 냉장실에서 10 내지 90분간 건조시키며, 그 직후 0.1 내지는 7 퍼센트 글루타르알데히드 희석용액내에 0.5 내지 10초 침지시킨 후 2 내지 15℃의 냉장실에서 10 내지 90분간 가교화반응을 행하거나 25 내지 50 퍼센트의 고농도 글루타르알데히드 용액의 증기를 사용하여 밀폐된 용기내에서 20 내지 60℃의 온도로 0.5 내지 5시간 가교화반응을 행하고, 최종적으로 표준완충용액과 증류수로 각각 5 내지 20회 씻어준 후 상기의 직육면체 용기내에서 사용시까지 냉장 혹은 실온보존하는 것을 특징으로 하는 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 바이오센서 효소고정화막의 효소고정화층 제조공정;(ii) a microsyringe of 0.5-10 microliters of enzyme fixation solution containing oxidase, bovine serum albumin and standard buffer solution in the composition of 2-10 mg, 2-10 mg, 10-100 microliters, respectively. Add to the electrode tip divided into 1 to 3 times, fixed in the cuboid container with the tip down, and dried for 10 to 90 minutes in a 2 to 15 ℃ refrigeration chamber, and immediately immersed in 0.1 to 7 percent glutaraldehyde dilution solution for 0.5 to 10 seconds Crosslinking reaction for 10 to 90 minutes in a refrigerating chamber at 2 to 15 DEG C or 0.5 to 5 hours at a temperature of 20 to 60 DEG C in a sealed container using steam of 25 to 50 percent high concentration of glutaraldehyde solution. The crosslinking reaction was carried out and finally washed 5 to 20 times with standard buffer solution and distilled water, respectively. A process for preparing an enzyme-immobilized layer of a biosensor enzyme-immobilized membrane using a needle-like fine hydrogen peroxide electrode as a converter, which is refrigerated or stored at room temperature until use; (iii) 전기 공정에서 수득한 효소고정화층이 형성되어 있는 전극선단을 벤젠, 디클로로메탄, 에탄올, 아세톤 등에 1 내지 10 퍼센트 농도로 용해된 폴리우레탄, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트 용액에서 선택된 1종의 용액에 0.5 내지 10초 침지코팅하고 실온에서 1 내지 5분간 건조시키며 이러한 과정을 필요한 정도에 따라 1 내지 15회 반복실시하는 것을 특징으로 하는 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 바이오센서 효소고정화막의 외층 제조공정; 및,(iii) Polyurethane, methyl cellulose, ethyl cellulose, cellulose acetate, cellulose triacetate in which the electrode tip in which the enzyme immobilization layer obtained in the above step is formed is dissolved at a concentration of 1 to 10 percent in benzene, dichloromethane, ethanol, acetone, etc. Using a needle-shaped fine hydrogen peroxide electrode as a converter, characterized in that the immersion coating 0.5 to 10 seconds in one solution selected from the solution and dried for 1 to 5 minutes at room temperature and repeating this process 1 to 15 times as necessary. Manufacturing an outer layer of the biosensor enzyme-immobilized membrane; And, (iv) 전기 공정들의 순서로 효소고정화막의 내층, 효소고정화층, 외층을 침상미세 과산화수소전극 선단에 가하여 제조되는, 효소고정화층이 샌드위치된 3층구조로 구성된 바이오센서의 효소고정화막 제조방법.(iv) A method for producing an enzyme-fixed membrane of a biosensor comprising a three-layered structure in which an enzyme-immobilized layer is prepared by applying the inner layer, the enzyme-immobilized layer, and the outer layer of the enzyme-immobilized membrane to the tip of a needle-like fine hydrogen peroxide electrode in the order of electric processes. 제1항에 있어서, 효소고정화층 제조를 위한 산화효소로는 젖산 산화효소, 콜레스테롤 산화효소, 포도당 산화효소를 사용하는 것을 특징으로 하는 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 바이오센서의 효소고정화막 제조방법.The method of claim 1, wherein the enzyme for the production of the enzyme immobilization layer lactic acid oxidase, cholesterol oxidase, glucose oxidase using a needle fine hydrogen peroxide electrode characterized in that the use of a biosensor enzyme-fixed membrane production Way. 제1항에 있어서, 효소고정화층 제조를 위한 효소고정화 용액에 사용되는 표준완충용액의 조성이 젖산 산화효소의 경우는 0.05 내지 0.3 몰 인산완충용액(pH 6 내지 8, 0.01 내지 0.5 몰 염화칼륨 포함), 콜레스테롤 산화효소의 경우는 30 내지 70 밀리몰 인산완충용액(pH 6 내지 8, 0.01 내지 0.5 몰 염화칼륨 포함), 포도당 산화효소의 경우 0.05 내지 0.3 몰 인산완충용액(pH 6 내지 8, 0.01 내지 0.5 몰 염화칼륨 포함)인 것을 특징으로 하는 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 바이오센서의 효소고정화막 제조방법.According to claim 1, wherein the composition of the standard buffer solution used in the enzyme-immobilized solution for the enzyme-immobilized layer is 0.05 to 0.3 mol phosphate buffer solution (including pH 6 to 8, 0.01 to 0.5 mol potassium chloride) in the case of lactic acid oxidase 30 to 70 mmol phosphate buffer solution (including pH 6 to 8, 0.01 to 0.5 mol potassium chloride) for cholesterol oxidase, 0.05 to 0.3 mol phosphate buffer solution (pH 6 to 8, 0.01 to 0.5 mol for glucose oxidase) A method for producing an enzyme-immobilized membrane of a biosensor using a needle-like fine hydrogen peroxide electrode as a converter, characterized in that it comprises potassium chloride. 침상미세 과산화수소전극의 감응부인 전극선단에 유기용매에 용해된 폴리우레탄, 메틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 에틸 셀룰로오스, 나피온, 라우르산, 팔미트산 중에서 선택된 1종을 사용하여 내층을 형성시키고 내층 위로 효소고정화층을 글루타르알데히드 가교화에 의하여 형성시켜 효소고정화층 위로 유기용매에 용해된 폴리우레탄, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트 중에서 선택된 1종을 사용하여 외층을 형성시켜 효소고정화층이 고정화막의 내층과 외층에 샌드위치된 3층 구조로 구성된 바이오센서의 효소정화막.The inner layer is formed by using one selected from polyurethane, methyl cellulose, cellulose acetate, ethyl cellulose, nafion, lauric acid, and palmitic acid dissolved in an organic solvent at the electrode tip, the sensitive part of the acicular fine hydrogen peroxide electrode. Enzyme fixation layer is formed by glutaraldehyde crosslinking, and the outer layer is formed by using one selected from polyurethane, methyl cellulose, ethyl cellulose, cellulose acetate, and cellulose triacetate dissolved in an organic solvent on the enzyme fixation layer. Enzymatic purification membrane of the biosensor consisting of a three-layered structure, the layer sandwiched between the inner layer and the outer layer of the immobilization membrane. 제4항에 있어서, 침상미세 과산화수소전극의 감응부인 전극선단 감응부를 벤젠, 디클로로메탄, 에탄올, 아세톤 등에 1 내지 10 퍼센트 농도로 용해된 폴리우레탄, 메틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 에틸 셀룰로오스, 나피온, 라우르산, 팔미트산 용액에서 선택된 1종의 용액에 0.5 내지 10초 침지코팅하고 실온에서 1 내지 5분간 건조시켜 이러한 과정을 필요한 정도에 따라 1 내지 15회 반복실시하여 효소고정화막의 내층을 형성시키고, 내층 위로 산화효소, 소혈청 알부민, 표준완충용액이 각각 2내지 10 밀리그램, 2 내지 10 밀리그램, 10 내지 100 마이크로리터의 조성으로 포함되어 있는 효소고정화 용액 0.5 내지 10 마이크로리터를 마이크로쉬린지로 취하여 1 내지 3회로 나누어 가하고 선단부위를 밑으로 하여 직육면체 용기내에 고정한 후 2 내지 15℃ 냉장실에서 10 내지 90분간 건조시키며 그 직후 0.1 내지는 7 퍼센트 글루타르알데히드 희석용액내에 0.5 내지 10초 침지시킨 후 2 내지 15℃의 냉장실에서 10 내지 90분간 가교화반응을 행하거나 25 내지 50 퍼센트의 고농도 글루타르알데히드 용액의 증기를 사용하여 밀폐된 용기내에서 20 내지 60℃의 온도로 0.5 내지 5시간 가교화반응을 행하고 표준완충용액과 증류수로 각각 5 내지 20회 씻어주어 효소고정화막의 효소고정화층을 형성시키고, 최종적으로는 효소고정화층 위로 벤젠, 디클로로메탄, 에탄올, 아세톤 등에 1 내지 10 퍼센트 농도로 용해된 폴리우레탄, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트 용액에서 선택된 1종의 용액에 0.5 내지 10초 침지코팅하고 실온에서 1 내지 5분간 건조시키며 이러한 과정을 필요한 정도에 따라 1 내지 15회 반복실시하여 효소고정화막의 외층을 형성시키는 일련의 과정에 의하여 제조되는, 효소고정화층이 샌드위치된 3층구조로 이루어진 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 바이오센서의 효소고정화막.5. The polyurethane tip methyl cellulose, cellulose acetate, ethyl cellulose, Nafion, and La according to claim 4, wherein the electrode tip sensitive portion, which is a sensitive portion of the acicular fine hydrogen peroxide electrode, is dissolved at a concentration of 1 to 10 percent in benzene, dichloromethane, ethanol, acetone, and the like. 0.5 to 10 seconds immersion coating in one solution selected from a solution of uric acid and palmitic acid, and dried at room temperature for 1 to 5 minutes to repeat this process 1 to 15 times as necessary to form the inner layer of the enzyme-fixed membrane Take a microsyringe of 0.5-10 microliters of enzyme immobilization solution containing 2-10 mg, 2-10 mg, 10-100 microliters of oxidase, bovine serum albumin and standard buffer solution, respectively, on the inner layer. After dividing into 1 ~ 3 times, fix it in a rectangular parallelepiped container with its tip part down, then 2 ~ 15 ℃ Dry for 10 to 90 minutes in the refrigerator, immediately immersed in 0.1 to 7 percent glutaraldehyde dilution solution for 0.5 to 10 seconds, and then crosslinking for 10 to 90 minutes in a refrigerator at 2 to 15 ° C or at a high concentration of 25 to 50 percent. Using a vapor of a glutaraldehyde solution, the crosslinking reaction was carried out at a temperature of 20 to 60 ° C. for 0.5 to 5 hours in a sealed container and washed 5 to 20 times with a standard buffer solution and distilled water, respectively, to prepare an enzyme-immobilized layer of the enzyme-immobilized membrane. In a solution selected from polyurethane, methyl cellulose, ethyl cellulose, cellulose acetate, cellulose triacetate solution dissolved in benzene, dichloromethane, ethanol, acetone, etc. at a concentration of 1 to 10 percent over the enzyme immobilization layer. Immersion coating for 0.5 to 10 seconds and dry at room temperature for 1 to 5 minutes Enzyme of biosensor using needle-like fine hydrogen peroxide electrode composed of three-layer structure in which enzyme-immobilization layer is sandwiched by repeating 1 to 15 times as necessary to form outer layer of enzyme-immobilization membrane. Immobilized Film. 제4항 및 제5항의 효소고정화막이 장착된 젖산 바이오센서, 콜레스테롤 바이오센서 및 포도당 바이오센서인 것을 특징으로 하는 침상미세 과산화수소전극을 변환기로 사용하는 바이오센서의 효소고정화막.The enzyme-fixed membrane of the biosensor using a needle-like fine hydrogen peroxide electrode as a converter, characterized in that the lactic acid biosensor, cholesterol biosensor and glucose biosensor equipped with the enzyme fixation membranes of claim 4 and 5.
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