KR20070010321A - 기능화된 다공성 양극산화 알루미늄의 제조방법 및 그를이용한 광간섭 바이오센서의 제조방법 및 바이오센서 - Google Patents

Abstract

미량의 대상 물질을 짧은 시간에 검출할 수 있도록 하는 기능화된 다공성 양극산화 알루미늄을 이용한 광간섭 바이오센서가 개시되어 있다. 상기 기능화된 다공성 양극산화 알루미늄을 이용한 광간섭 바이오센서의 제조방법은, 다공성 양극산화 알루미늄을 에탄올로 세척하는 단계; 세척된 양극산화 알루미늄을 상온에서 자기조립단분자막(Self-Assembled Monolayer: SAM)방식을 이용하여 3-aminopropyltrimethoxysilane를 50mM로 증류수에 녹여 아세틱산(acetic acid)를 가하여 pH 4.5로 한 후에 24시간 동안 침지하는 단계; 양극산화 알루미늄 시편을 꺼내어 세척한 후에 상온에서 1시간 동안 건조시키는 단계; 115℃에서 30분간 질소분위기하에서 다시 건조시키는 단계; 및 Prolinker^TMA를 CHCL₃에 10mM로 용해시킨 후에 용액 내에 건조된 양극산화 알루미늄을 5시간 동안 침지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다공성, 양극산화, 알루미늄, 바이오센서, 광간섭

Description

기능화된 다공성 양극산화 알루미늄의 제조방법 및 그를 이용한 광간섭 바이오센서의 제조방법 및 바이오센서{METHOD OF FUNTIONALIZED ANODIC ALUMINUM OXIDE AND METHOD OF OPTICAL INTERFERENCE BIO-SENSOR USING THE SAME AND THE BIO-SENSOR}

도 1은 본 발명에 따른 다공성 양극산화 알루미늄을 제조하기 위한 장치를 개략적으로 도시한 모식도이다.

도 2는 전압에 따라 제조된 알루미늄의 기공 형상을 SEM으로 촬영한 사진들이다.

도 3은 전압에 딸 제조된 알루미늄의 프린지 패턴 변화를 도시한 그래프들이다.

도 4는 다공성 AAO의 기능화 단계를 설명한 구조식이다.

도 5는 다공성 AAO의 표면을 기능화 단계별로 도시한 도면들이다.

도 6은 검출대상물질의 농도 차에 따라 변화하는 프린지 패턴을 도시한 그래프들이다.

도 7은 검출대상물질의 농도 변화에 따른 유효광학 두께 차이의 선형적 변화를 나타낸 그래프이다.

도 8은 광섬유 스펙트로미터의 모식도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 열교반기 20 : 전원공급장치

30 : 냉각기 40 : 알루미늄판

50 : Pb판 60 : 반응기

본 발명은 기능화된 다공성 양극산화 알루미늄의 제조방법 및 그를 이용한 광간섭 바이오센서의 제조방법 및 바이오센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 나노기술로 제조된 규칙적 극미세 기공을 가지는 양극 산화알루미늄(AAO : Anodic Aluminum Oxide) 표면을 자기조립 단분자층(SAM : self-assembled monolayer) 형성방법을 이용해 기능화시킨 후 검출대상 물질의 농도변화에 따른 결합차이에 의해 변화되는 광 간섭 변화를 측정함으로써, 미량의 대상 물질을 짧은 시간에 검출할 수 있도록 하는 기능화된 다공성 양극산화 알루미늄의 제조방법 및 그를 이용한 광간섭 바이오센서의 제조방법 및 바이오센서에 관한 것이다.

바이오센서는 초기에 포도당센서와 같이 효소를 신호변환기 소자에 고정하여 제작한 것이 대부분이었으나, 최근에는 분자생물학의 급속한 발달과 더불어 단일클론 항체나 항체-효소 결합체 등을 사용하여 제작한 센서들이 개발되어 사용되고 있다. 효소를 이용한 촉매센서와 항원-항체 반응을 이용한 친화결합센서 외에도 대량 의 유전정보를 초고속으로 처리하기 위한 DNA칩 및 단백질칩, 시료의 처리 및 분석을 일괄적으로 처리할 수 있는 랩온어칩(lab-on-a-chip)과 같은 칩센서에 대한 개발 연구들이 활기를 띠고 있으며, 분자생물학기술(BT), 나노기술(NT) 및 정보통신기술(IT)들이 융합된 첨단 센서들의 개발에 많은 노력이 집중되고 있다.

바이오센서의 가장 큰 시장은 임상 진단을 위한 의료용이 차지하고 있다. 현재는 혈당 측정용 바이오센서가 시장의 대부분을 차지하고 있으나 관심질병의 현장 현시 측정(point-of-care testing 또는 POCT)에 대한 요구가 증대되면서 암, 당뇨를 비롯한 각종 바이오마커, 콜레스테롤, 젖산, 요소 등 다양한 생체 물질들을 분석하는 바이오센서들에 대한 수요 또한 빠르게 증가하고 있다. 또한 다양한 환경 현장에서의 공해 물질 감시를 위한 환경용 바이오센서로 많이 응용되어 지고 있으며, 식품의 안전성을 효율적으로 관리하기 위하여 농축산품에 포함된 잔류농약, 항생제, 병원균, 기타 독성 화학물질들을 현장에서 간편하게 분석할 수 있는 바이오센서에 대한 요구도 높아지고 있다. 2001년 미국에서 발생한 9.11 테러와 그 무렵 발생한 탄저균 테러 후 전장 또는 테러의 현장에서 정확하고 신속하게 생물화학적 무기 사용의 여부를 감지할 수 있는 군사용 바이오센서에 대한 관심도 꾸준히 증가하고 있다. 산업용으로는 제약, 화학, 석유화학 등의 공정 및 생물 산업 발효 공정을 제어 관리하기 위한 목적으로 바이오센서가 많이 응용되고 있다.

특히, 바이오센서는 실험실에서 장시간 걸리는 검사를 짧은 시간에 간편하게 측정하는 장점이 있음에도 불구하고 바이오센서의 대부분이 일회용 분석에 그치며 샘플 채취에도 어려움이 있는 실정이다. 따라서, 이러한 기존의 바이오센서의 한계를 극복하여 현장진단, 실시간 진단이 가능한 개선된 바이오센서의 개발이 요망되고 있다. 이러한 고기능 바이오센서의 개발을 위하여 최근 나노기술을 응용한 바이오센서의 연구가 활발히 이루어지고 있다.

나노기술의 접목에 의한 소형화된 바이오센서는 현장진단, 고안전화, 빠른 응답시간, 고감도, 고선택성의 장점을 갖는다.

따라서, 본 발명에서는 나노기술인 다공성의 AAO를 이용한 광간섭 바이오센서의 적용 연구를 통해서 표면을 기능화시킨 다공성의 AAO를 이용한 바이오센서의 제조를 완성시키는 기술에 대하여 설명하고 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 바이오센서에 사용하기에 적합하도록 기공의 형태가 규칙적이고 기공의 정렬이 균일한 다공성 양극산화 알루미늄의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 β-galactosidase의 농도 변화에 따른 광간섭 변화를 측정함으로써 미량의 β-galactosidase를 짧은 시간에 검출할 수 있도록 하는 기능화된 양극산화 알루미늄을 이용한 바이오센서를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다공성 양극산화 알루미늄의 제조방법은,

알루미늄 시편을 아세톤과 메탄올을 이용하여 각각 초음파 세척을 하고, 불순물이 제거된 알루미늄을 300∼500℃에서 20∼40분 동안 열처리를 하는 전처리 단계;

양극에 알루미늄을 설치하고 음극에 Pb판을 설치한 후 10∼30℃의 전해액에서 30∼50V의 전압으로 15∼25분 동안 알루미늄을 산화시키는 1차 양극산화 단계;

상기 1차 산화된 알루미늄을 4∼8wt%의 인산과 1.0∼2.5wt%의 크롬산으로 구성된 인산-크롬산 혼합용액에서 60∼70℃의 온도로 유지하여 침지시키는 알루미나층의 제거 단계;

양극에 상기 알루미나층이 제거된 알루미늄을 설치하고 음극에 Pb판을 설치한 후 10∼30℃의 전해액에서 30∼50V의 전압으로 15∼25분 동안 알루미늄을 재차 산화하는 2차 양극산화 단계; 및

상기 2차 양극산화를 거친 다공성의 알루미늄을 20∼40℃의 4∼8wt%인산 수용액에 침지시켜 공극을 확대시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 광간섭 바이오센서의 제조방법은, 전술한 제조방법에 의해 만들어진 다공성 양극산화 알루미늄을 에탄올로 세척하는 단계;

세척된 양극산화 알루미늄을 상온에서 자기조립단분자막(Self-Assembled Monolayer: SAM)방식을 이용하여 3-aminopropyltrimethoxysilane를 증류수에 녹여 아세틱산(acetic acid)를 가하여 pH 4.0∼5.0으로 한 후에 침지하는 단계;

양극산화 알루미늄 시편을 꺼내어 세척한 후에 상온에서 건조시키는 단계;

질소분위기하에서 다시 건조시키는 단계; 및

Prolinker^TMA를 CHCL₃에 10mM로 용해시킨 후에 용액 내에 건조된 양극산화 알루미늄을 4∼6시간 동안 침지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 세척된 알루미늄은 20∼30시간 침지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 질소분위기하의 건조는 100∼130의 온도에서 20∼40분간 이루어지는 것이 바람직하다.

전술한 각 조건을 나타내는 범위를 벗어나면 소정의 효과가 발생되지 않거나 효과가 더이상 좋아지지 않아 비경제적으로 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기능화된 다공성 양극산화 알루미늄의 제조방법 및 그를 이용한 광간섭 바이오센서의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 특히 다공성 양극산화 알루미늄을 제조한 후에, β-galactosidase를 검출하기 위한 환경용 바이오센서를 제조하는 것에 대해 설명하고 있지만, 본 발명에 따른 다공성 양극산화 알루미늄은 이러한 환경용 바이오센서에 제한되지 않고, 의료, 식품, 화학, 석유화학, 제약 등의 공정 및 생물 산업 발효공 정을 제어 관리하기 위하여 다양한 산업계에서 사용할 수도 있다.

<양극 산화 알루미늄(AAO)의 제조방법>

본 발명에서 제조하는 AAO 나노튜브는 2차 산화과정을 거친다. 기존의 1차 산화과정 후에 생성된 AAO 나노튜브는 기공이 형성되어 있지만, 그 기공 직경의 균일성이나 배열성이 좋지 않기 때문에 실제로 나노 구조물을 만드는데 이용하기에는 어려움이 있다. 1차 산화과정에서 생성된 산화막을 제거하면, 알루미늄 표면은 1차 산화과정 때와는 달리 규칙적인 홈을 갖게 되고, 다시 한번 동일한 조건으로 2차 산화 과정을 수행하면, 알루미늄 홈을 따라 균일하게 기공층 산화막이 형성되므로 기공의 직경이 균일하고, 배열성이 뛰어난 다공성의 AAO 나노튜브가 생성되는 것이다.

알루미늄을 산화시키는 공정은 다음과 같다.

(1) 세척 및 열처리(annealing)의 전처리공정

알루미늄 시편을 아세톤과 메탄올을 이용하여 각각 5분씩 초음파 세척을 한다. 그 후에 불순물이 제거된 알루미늄을 400℃에서 약 30분동안 열처리를 한다. 이렇게 함으로써 알루미늄의 각각 다른 영역에 분포되어 있는 단결정들을 재배열시켜 보다 넓은 범위에서 규칙적인 결정화를 얻을 수 있다.

(2) 1차 양극산화 공정

도 1에는 양극산화 반응기의 모식도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 양극산화는 정전압 방법을 이용하며, 전해액으로는 0.3M 옥살산 수용액을 사용한다. 양극에는 알루미늄판(40)이 설치되고, 음극에는 Pb판(50)이 설치된다. 양극산화 시 반응기 내의 온도를 균일하게 유지시키기 위하여 냉각기(30)를 이용하여 열교반기(10) 위에 안치된 이중관 반응기(60) 내부로 냉각수를 순환시키며, 동시에 양극산화 반응 시 동반되는 열을 효과적으로 제거하면서, 반응 중의 두 전극 사이의 전해질의 균질성을 유지하기 위하여 마그네틱바(magnetic bar)를 이용하여 계속적으로 교반을 한다.

기공의 균일도를 최적화할 수 있는 전압을 얻기 위해, 전원공급장치(20)를 통해 40V, 50V, 60V의 전압을 인가한다.

이와 같은 1차 양극산화는 형성된 구멍 정렬의 균일성을 향상시키고, 전체 시편 표면에 걸쳐 결점이 없도록 하는 중요한 역할을 한다.

(3) 알루미나 층의 제거공정

알루미늄 위에 형성된 산화막을 제거하는 공정이다. 이 공정은 보다 규칙적이고 균일한 크기의 AAO 나노튜브를 제조하기 위해 실시한다. 산화고정을 수행한 후의 알루미늄의 표면은 반응 전의 평평한 판과는 달리 아주 미세한 홈들이 파이게 된다. 이 홈들은 알루미늄이 산과 전기적 반응에 의해 용해되면서 생성된다. 즉, 이러한 홈들이 생기는 원인은 전기적 반응에서 전압을 걸어주면 전류가 밀집되기 때문이다. 이렇게 전류가 밀집되면 그 부분의 온도가 다른 곳보다 상승하게 되고 온도에 의해 알루미늄 용해작용이 빨라지게 된다. 용해된 알루미늄 이온들은 전해질 용액하에서 산소와 만나 산화막을 형성하게 된다. 하지만 생성되는 막들은 초기 외부조건에 매우 민감하게 반응을 하여 그 홈들이 일정하게 생성되지 못한다. 홈들이 자리를 잡기 위해서는 일정한 외부조건이 장시간 지속되어야 한다. 즉, 1차 산화공정은 알루미늄 판에 홈들을 만들어 주기 위한 작업이다. 홈이 파인 알루미늄을 얻기 위해서 산화막을 제거해야만 하며 산화막을 제거하기 위해, 인산 6wt%, 크롬산 1.8wt%의 혼합용액을 사용하여 온도는 65℃로 유지하여 침지시켜 수행한다.

(4) 2차 양극산화 공정

알루미나 층을 제거한 후에 증류수로 충분히 수세한 후 1차 양극산화 공정과 동일한 조건에서 2차 양극산화 공정을 수행한다. 2차 양극산화에서는 양극산화 시간에 의해 알루미나 층의 두께가 결정된다.

(5) 화학적 공극확대 공정

공극확대 공정은 30℃에서 5%인산 수용액을 이용하여, 얻고자 하는 구멍 크기에 따라 시간을 조절하면서 수행한다. 화학적 구멍 넓힘 공정은 구멍 바닥에 있는 고르지 못한 부분들을 제거하고 장벽형 산화막의 두께를 줄일 수 있다고 알려져 있다. 알루미나 필름의 두께와 구멍의 직경은 일반적으로 구멍 넓힘 과정의 시간과 양극산화 시간에 의해 결정된다.

상기와 같은 공정에 의해 얻어진 다공성의 AAO는 사용하는 전해질의 종류와 전압, 전해질 온도 등의 조건에 영향을 받는다.

전압별로 양극산화를 시킨 알루미늄을 SEM(scanning electron microscope)로 촬영한 사진이 도 2에 도시되어 있다. 도 2a는 40V의 전압으로 양극산화를 시킨 다 공성 AAO의 표면을 촬영한 사진이고, 도 2b는 50V의 전압으로 양극산화를 시킨 다공성 AAO의 표면을 촬영한 사진이며, 도 2c는 60V의 전압으로 양극산화를 시킨 다공성 AAO의 표면을 촬영한 사진이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전압별로 기공의 크기는 30∼50 정도의 크기를 형성하였으며, 기공의 깊이 또한 깊어짐을 알 수 있다. 또한, 전압이 높아질수록 기공의 밀도는 높아지지만, 기공의 형태가 불규칙적으로 형성되어짐을 확인할 수 있다.

또한, 다공성의 AAO는 반사율이 낮으며 기공이 매우 규칙적이고 기공의 간격이 매우 가깝기 때문에 반사 스펙트럼에 의한 프린지 패턴(fringe pattern)이 생성되지 않는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 전반사 효과를 일으키기 위하여 표면에 Pt 스퍼터링(sputtering)을 하였으며 이에 따라 생성되는 프린지 패턴을 도 3에 도시하였다. 전압이 높아질수록 기공의 밀도가 높아짐에 따라 프린지 패턴이 증가함을 확인할 수 있었으며, 기공의 깊이가 깊어질수록 명확한 프린지 패턴을 형성하지 못함을 알 수 있었다. 도 3은 전해질 온도 15℃, 양극산화시간 20분인 경우에 전압에 따른 프린지 패턴의 변화를 나타낸 그래프이다.

상기와 같은 결과를 보면, 양극산화 전압 40V, 양극산화 시간 20분, 전해질온도 15℃에서 기공 40∼50nm의 가장 균일한 기공이 형성됨을 알 수 있다.

<다공성 AAO의 표면 기능화 공정>

다공성의 AAO를 에탄올로 세척한 후, 상온에서 자기조립단분자막(Self- Assembled Monolayer: SAM)방식을 이용하여 3-aminopropyltrimethoxysilane를 50mM로 증류수에 녹여 아세틱산(acetic acid)를 가하여 pH 4.5로 한 후에 24시간 동안 침지하여 방치한다. 그 후 시편을 꺼내어 세척한 후에 상온에서 1시간 동안 건조시키고, 115℃에서 30분간 질소분위기하에서 다시 건조시킨다. 그 후에 β-galactosidase와의 결합이 원활한 것으로 알려진 Prolinker^TMA(Proteogen Co., Ltd. Korea)를 CHCL₃에 10mM로 용해시킨 후에 용액 내에 5시간 동안 침지하여 기능화시킨다.(도 4 참조)

상기에 언급된 자기조립단분자막(Self-Assembled Monolayer: SAM)은 특정 유기화합물들이 머리부분 원자단(head group)과 고체기질(substrate)의 표면에 자발적으로 화학 흡착하여 생성된 규칙적으로 잘 정돈된 유기 단분자막이다. 먼저 기질과 결합하는 머리 부분의 반응기, 규칙적인 분자 막 형성을 가능하게 하는 몸통 부분의 긴 알칸 사슬, 그리고 분자 막의 기능을 좌우하는 꼬리 부분의 작용기로 나누어진다. 가장 간단한 작용기로는 알킬 그룹이 있으나 분자 막에 특수한 기능을 부여하기 위해서는 여러 가지 다른 그룹들(NH₂, OH, COOH 등)이 이용되고 있다. 고체 기질로서는 Au, 유리(SiO₂), 금속산화물 등을 들 수 있다.

형성된 SAM의 제작은 두께를 임의로 조절할 수 있는 유기 초박막 제조 기술로써 가장 널리 알려진 방법으로 묽은 피흡착질 용액에 기질을 함침시키거나(immersion) 혹은 아르곤을 분출시켜 건조시킴으로써 초박막을 형성한다. 이렇게 제작된 SAM은 규칙적이며, 핀홀이 없고, 안정한 단분자층을 쉽게 형성하여 생체물질을 고정화하는데 생체물질이 미량으로 필요하게 되며, 여러 가지 측정을 위하여 사용 시간을 연장하더라도 오랜 시간 안정성을 유지할 수 있다. 이렇게 제작된 SAM을 이용하여 화학 감지, 광학적 이차 조화파 발생 등 여러 가지 표면 성질들을 조절하는데 사용되고 있으며 최근에는 말단 기능성 기를 이용하여 나노클러스터(nanocluster) 제작에 적용되고 있다. 나노구조 설계에 있어서는 단분자층들의 말단기의 기능성에 따라 달라진다. 설계된 구조의 광학적 성질이나 전자 성질은 선택된 기능기 군의 종료에 따라 조절이 가능하므로 금속이나 반도체 표면 위에 부착하여 바이오센서 개발에 크게 이용되고 있다.

상기에 이미 언급된 바와 같이, β-galactosidase를 검출하기 위해 인식물질(recognition substrate)로 Prolinker^TMA를 이용하였다. 그러한 물질의 고정화 단계는 SAM을 이용하여 3-aminopropyltrimethoxysilane를 기능화시킨 후에 Prolinker^TMA를 고정화시키는 단계로 진행되며, 각 단계의 표면 분석을 위하여 AFM 측정을 수행하였다.

도 5a는 AAO에 SAM을 이용하여 3-aminopropyltrimethoxysilane이 기능화된 형상을 나타낸 것이고, 도 5b는 Prolinker^TMA와 silane으로 기능화된 AAO의 표면을나타낸 것이며, 도 5c는 Prolinker^TMA와 silane으로 기능화된 AAO의 표면에 β- galactosidase가 결합된 상태를 나타낸 것이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 기능화 단계별로 높이의 증가를 볼 수 있으며, 최종적으로 β-galactosidase가 결합된 것을 알 수 있다.

도 6a 내지 도 6e는 Prolinker^TMA가 고정된 다공성 AAO의 표면상에 결합된 여러가지 농도의 β-galactosidase에 의해 생성되는 프린지 패턴의 변화를 나타내고 있다. 즉, 0.05∼5 unit까지 β-galactosidase의 농도의 증가에 따른 다공성 AAO와의 효소 결합에 따른 패턴의 변화를 확인할 수 있다.

이와 같은 농도 변화에 따라 다공성 AAO 표면상 결합 분자량 차이에 의한 유효광학 두께 차이(Δeffective optical thickness(nm))의 선형적 변화를 도 7에 나타내었다.

도 6 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 낮은 농도에서 β-galactosidase를 검출하는 것이 가능함을 알 수 있고, β-galactosidase의 농도에 따른 유효광학 두께 차이(Δeffective optical thickness(nm))의 기울기는 39.043임을 확인할 수 있었다.

상기와 같이 기능화된 다공성 AAO의 표면에 결합된 β-galactosidase의 농도를 광학적으로 검출 및 분석하기 위해 광섬유 스펙트로미터가 사용되며, 그에 대한 개략적인 모식도가 도 8에 도시되어 있다.

다공성 AAO의 간섭적인 반사 스펙트럼을 기록하기 위해 광섬유 스펙트로미터(Spectrometer USB2000, Ocean Optics, Dunedin, USA, 광 반사 검출기 ; 200㎛ 광섬유)를 사용하였으며, 광원으로는 텅스텐 할로겐 램프를 사용했다. 스펙트럼은 200∼1000 ㎛ 파장범위에서 CCD 검출기로 기록되어진다. 광 반사 검출기는 7개의 광섬유의 다발로 이루어져 있으며, 그중 6개는 광 조사 섬유(illumination fiber)이며 가운데 큰 홀이 광 수신 섬유(read fiber)이다. 이때 다공성 AAO 표면에 수직으로 조사광 뿐 아니라 반사되는 광원의 검출이 동시에 수행된다.

양극산화에 의해 제조된 다공성의 AAO의 전압에 따른 영향을 해석함으로써 다공성 AAO의 광학적 간섭을 이용한 바이오센서의 최적 조건을 확립하였다.

다공성의 AAO를 SEM을 통하여 분석한 결과 전압이 높아질수록 기공의 밀도는 높아지지만 기공의 형태가 불규칙적으로 형성되어짐을 확인할 수 있었으며, 기공의 깊이도 깊어짐을 알 수 있었다. 또한, 다공성 AAO의 전압에 따른 기공의 변화와 함께 간섭 프린지 패턴의 변화를 확인할 수 있었다.

이렇게 제조된 다공성 실리콘의 기능화를 위하여 SAM방식을 이용하여 3-aminopropyltrimethoxysilane 층의 형성과 Prolinker^TMA-silane 고정화를 확인할 수 있었다.

Prolinker^TMArk 고정화된 다공성 AAO의 표면상에 효소를 결합시켜 0.05∼5 unit/ml의 효소 농도 범위에서 간섭 프린지 패턴의 변화에 따른 유효광학 두께 차 이(Δeffective optical thickness(nm))의 변화량을 확인할 수 있었다.

이상의 결과에서 기존의 방법으로 분석할 수 없었던 극저준위의 β-galactosidase를 검출할 수 있었으며, 다공성의 AAO가 다양한 바이오센서의 매트릭스(matrix)로서 유생분자(biomolecules : enzyme, antibody, etc.)의 고정화를 위하여 사용될 수 있음을 보여주었다.

본 발명에 따른 기능화된 다공성 양극산화 알루미늄의 제조방법에 의하면, 바이오센서에 사용하기에 적합하도록 기공의 형태가 규칙적이고 기공의 정렬이 균일한 다공성 양극산화 알루미늄을 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 따른 다공성 양극산화 알루미늄을 이용한 광간섭 바이오센서의 제조방법에 의하면, β-galactosidase의 농도 변화에 따른 광간섭 변화를 측정함으로써 미량의 β-galactosidase를 짧은 시간에 검출할 수 있는 환경용 바이오센서를 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 알루미늄 시편을 아세톤과 메탄올을 이용하여 각각 초음파 세척을 하고, 불순물이 제거된 알루미늄을 300∼500℃에서 20∼40분 동안 열처리를 하는 전처리 단계;

   양극에 알루미늄을 설치하고 음극에 Pb판을 설치한 후 10∼30℃의 전해액에서 30∼50V의 전압으로 15∼25분 동안 알루미늄을 산화시키는 1차 양극산화 단계;

   상기 1차 산화된 알루미늄을 4∼8wt%의 인산과 1.0∼2.5wt%의 크롬산으로 구성된 인산-크롬산 혼합용액에서 60∼70℃의 온도로 유지하여 침지시키는 알루미나층의 제거 단계;

   양극에 상기 알루미나층이 제거된 알루미늄을 설치하고 음극에 Pb판을 설치한 후 10∼30℃의 전해액에서 30∼50V의 전압으로 15∼25분 동안 알루미늄을 재차 산화하는 2차 양극산화 단계; 및

   상기 2차 양극산화를 거친 다공성의 알루미늄을 20∼40℃의 4∼8wt%인산 수용액에 침지시켜 공극을 확대시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 양극산화 알루미늄의 제조방법.
2. 제1항에 기재된 방법에 의해 제조된 다공성 양극산화 알루미늄을 에탄올로 세척하는 단계;

   세척된 양극산화 알루미늄을 상온에서 자기조립단분자막(Self-Assembled Monolayer: SAM)방식을 이용하여 3-aminopropyltrimethoxysilane를 증류수에 녹여 아세틱산(acetic acid)를 가하여 pH 4.0∼5.0으로 한 후에 침지하는 단계;

   양극산화 알루미늄 시편을 꺼내어 세척한 후에 상온에서 건조시키는 단계;

   질소분위기하에서 다시 건조시키는 단계; 및

   Prolinker^TMA를 CHCL₃에 10mM로 용해시킨 후에 용액 내에 건조된 양극산화 알루미늄을 4∼6시간 동안 침지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 양극산화 알루미늄을 이용한 광간섭 바이오센서의 제조방법.
3. 제2항에 있어서,

   세척된 알루미늄은 20∼30시간 침지하는 것을 특징으로 하는 다공성 양극산화 알루미늄을 이용한 광간섭 바이오센서의 제조방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 질소분위기하의 건조는 100∼130의 온도에서 20∼40분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 양극산화 알루미늄을 이용한 광간섭 바이오센서의 제조방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 광간섭 바이오센서.

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