KR20090023541A - Electrochemical method for cofactor regeneration - Google Patents

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Abstract

A method for electrochemically regenerating a coenzyme used for a biosensor or an enzymatic biofuel cell is provided to simply regenerate the coenzyme at low costs. A method for electrochemically regenerating a coenzyme includes oxidization of the coenzyme by directly delivering electron to a metal oxide electrode or reduction of the coenzyme by directly accepting the electron from the metal oxide electrode. The metal of the metal oxide electrode shows the second to fourteenth group and the third to sixth period among the periodic table of the chemical elements. The metal of the metal oxide electrode is selected from the group consisting of tin, iridium, titanium, chrome, copper, manganese, iron, tungsten, nickel, zinc, niobium, magnesium, aluminium, ruthenium, lead and their mixtures.

Description

조효소의 전기화학적 재생 방법 {ELECTROCHEMICAL METHOD FOR COFACTOR REGENERATION}Electrochemical Regeneration of Coenzyme {ELECTROCHEMICAL METHOD FOR COFACTOR REGENERATION}

본 발명은 전기화학적 방법을 이용한 조효소의 재생방법, 이를 이용한 효소적 산화환원방법, 및 효소 바이오센서와 효소 연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속산화물 전극에 직접 전자를 전달하거나 전달받아 조효소가 산화 또는 환원되고, 전자전달매개체를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for regenerating a coenzyme using an electrochemical method, an enzymatic redox method using the same, and an enzyme biosensor and an enzyme fuel cell. More specifically, the coenzyme may be directly delivered or delivered to a metal oxide electrode. It is oxidized or reduced, and is characterized in that no electron transfer medium is used.

산화환원효소는 산업적으로 고부가가치를 지니는 정밀화학제품, 의약품, 식품첨가물 또는 제초제 등의 합성에 많이 사용되고 있다. 이러한 산화환원효소가 활성을 가지기 위해서는 니코틴아미드 아데닌 디누클레오티드 (환원형 및 인산염 포함. NAD(H), NADP(H)) 등과 같은 조효소를 필요로 한다. 조효소는 저분자의 물질로 효소 반응에 있어 필수적인 물질이며, 특히, 피리딘계열의 조효소는 널리 사용되고 있다. 산화환원효소를 사용하는 반응에서는 생성물을 만들어내기 위해 지속적인 조효소의 공급이 필요하지만, 비용이 매우 높다는 문제점을 가지고 있다.Redox enzymes are widely used in the synthesis of high value-added fine chemicals, pharmaceuticals, food additives or herbicides. Such oxidoreductases require coenzymes such as nicotinamide adenine dinucleotides (including reduced forms and phosphates. NAD (H), NADP (H)) and the like. Coenzymes are low molecular weight substances and are essential for enzymatic reactions. In particular, pyridine-based coenzymes are widely used. In the reaction using oxidoreductase, it is necessary to supply a constant coenzyme to produce a product, but the problem is that the cost is very high.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 많은 연구자들이 조효소를 재생하기 위한 연구를 수행하고 있으며, 이러한 방법으로는 효소를 이용한 방법, 광화학적 방 법, 전기화학적 방법 등이 있다.In order to solve this problem, many researchers are conducting researches to regenerate coenzymes. Such methods include enzyme-based methods, photochemical methods, and electrochemical methods.

효소를 이용한 방법은 조효소를 재생시키기 위한 별도의 효소를 사용하는 방법으로서, 이 방법을 사용하기 위해서는 조효소를 재생시키는데 필요한 효소와 반응할 수 있는 기질을 넣어주어야 하며, 이로 인해 부산물이 생기게 된다는 문제점을 가지고 있다. 효소를 이용한 조효소의 재생 방법에 있어 가장 널리 사용되고 있는 효소는 부산물로서 이산화탄소를 발생시키는 포름산 탈수소효소 (formate dehydrogenase)이다. 이 효소를 사용할 경우 기질로 사용하는 포름산의 가격이 저렴하며, 생성물의 분리가 용이하다는 장점을 가지고 있으나, 효소를 사용하기 때문에 전체 공정비용이 높아지고, 주변환경의 변화에 따라 효소의 활성이 떨어져 공정효율을 낮추는 문제점을 가지고 있다.Enzyme-based method is to use a separate enzyme to regenerate coenzyme. In order to use this method, it is necessary to add a substrate that can react with the enzyme required to regenerate the coenzyme. Have. The most widely used enzyme for the regeneration of coenzyme using enzyme is formate dehydrogenase, which generates carbon dioxide as a by-product. The use of this enzyme has the advantage of low price of formic acid used as a substrate and easy separation of the product.However, the use of enzyme increases the overall process cost, and the activity of the enzyme decreases due to changes in the surrounding environment. There is a problem of lowering the efficiency.

광화학적 방법은 빛에너지를 화학에너지로 전환시키기 위해 광감응물질(photosensitizer) 또는 반도체물질(semiconductor)을 이용하는 것으로 반응 기작이 매우 복잡하여 개념적으로 머물러 있는 방법이다. The photochemical method uses a photosensitizer or a semiconductor to convert light energy into chemical energy, and the reaction mechanism is very complicated and stays conceptually.

전기화학적 방법은 조효소의 산화환원에 필요한 전자를 빼앗거나 공급해 주는 전자수용체 또는 전자공여체로서 전극을 사용하는 방법이다. 이 방법은 조효소를 재생시키기 위한 별도의 효소를 필요로 하지 않고, 저가의 전기를 이용하기 때문에 경제적인 방법이라 할 수 있다. 그러나, 조효소와 전극 사이의 직접적인 전자전달이 어렵기 때문에 전자전달매개체를 이용해야 한다. 즉, 조효소의 환원반응에 있어서, 전자전달매개체가 전자를 전극으로부터 전달받아 환원되고, 환원된 전자전달매개체가 가지고 있는 전자를 조효소로 전달시킴으로써 자신은 산화되고 조 효소를 환원시키게 되는 방법이다. 널리 사용되고 있는 전자전달매개체로는 바이올로겐(viologen) 계열의 염료, 페로신(ferrocene) 유도체 또는 퀴논(quinone) 계열의 물질 등이 있다. 이러한 전자전달매개체는 때로는 효소의 활성을 저해하는 문제점을 야기할 뿐만 아니라, 연속식 반응을 수행하기 위해서는 효소와 조효소 뿐만 아니라 전자전달매개체 또한 고정화해야 하는 번거로움이 있다.The electrochemical method is a method of using an electrode as an electron acceptor or electron donor that deprives or supplies electrons necessary for redox of coenzyme. This method is economical because it does not require a separate enzyme for regenerating the coenzyme and uses low-cost electricity. However, electron transfer media should be used because direct electron transfer between the coenzyme and the electrode is difficult. That is, in the reduction reaction of the coenzyme, the electron transfer medium receives electrons from the electrode and is reduced, and the electrons transferred from the reduced electron transfer medium to the coenzyme are oxidized to reduce the crude enzyme. Examples of widely used electron transfer mediators include viologen-based dyes, ferrocene derivatives, and quinone-based materials. These electron transfer mediators sometimes not only cause the problem of inhibiting the activity of enzymes, but also have the trouble of immobilizing not only enzymes and coenzymes but also electron transfer mediators in order to perform a continuous reaction.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 전자전달매개체를 사용하지 않는 새로운 전기화학적 조효소 재생방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a new electrochemical coenzyme regeneration method that does not use a conventional electron transfer medium.

또한, 본 발명은 상기 전기화학적 조효소 재생방법에 의해 재생된 조효소를 이용한 효소적 산화환원방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an enzymatic redox method using the coenzyme regenerated by the electrochemical coenzyme regeneration method.

또한, 본 발명은 사용되는 조효소가 상기 전기화학적 조효소 재생방법에 의해 재생되는 것을 특징으로 하는 효소 바이오센서 또는 효소 연료전지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an enzyme biosensor or an enzyme fuel cell, wherein the coenzyme used is regenerated by the electrochemical coenzyme regeneration method.

본 발명의 전기화학적 조효소 재생방법은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,Electrochemical coenzyme regeneration method of the present invention to achieve the object as described above,

금속산화물 전극에 직접 전자를 전달하여 조효소가 산화되거나, The coenzyme is oxidized by directly transferring electrons to the metal oxide electrode,

금속산화물 전극으로부터 직접 전자를 전달받아 조효소가 환원되는 The coenzyme is reduced by receiving electrons directly from the metal oxide electrode.

것을 특징으로 한다.It is characterized by.

또한, 상기 금속산화물의 금속은 주기율표 중 제 2 족 내지 제 14 족이고, 제 3 주기 내지 제 6 주기인 것이 바람직하다.In addition, the metal of the metal oxide is a group 2 to 14 of the periodic table, it is preferable that the third to sixth cycle.

또한, 상기 금속산화물의 금속은 주석, 이리듐, 티타늄, 크롬, 구리, 망간, 철, 텅스텐, 니켈, 아연, 니오븀, 마그네슘, 알루미늄, 루테늄, 납, 및 그 혼합물 로 이루어진 군에서 선택된 것이 바람직하다.In addition, the metal of the metal oxide is preferably selected from the group consisting of tin, iridium, titanium, chromium, copper, manganese, iron, tungsten, nickel, zinc, niobium, magnesium, aluminum, ruthenium, lead, and mixtures thereof.

또한, 상기 조효소는 니코틴아미드 아데닌 디누클레오티드 (nicotinamide adenine dinucleotide. NAD+), 환원형 니코틴아미드 아데닌 디누클레오티드 (nicotinamide adenine dinucleotide, reduced form. NADH), 니코틴아미드 아데닌 디누클레오티드 인산염 (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate. NADP+), 환원형 니코틴아미드 아데닌 디누클레오티드 인산염 (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, reduced form. NADPH), 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드 (flavin adenine dinucleotide. FAD+), 및 환원형 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드 (flavin adenine dinucleotide, reduced form. FADH2)로 이루어진 군에서 선택된 것이 바람직하다.In addition, the coenzyme is nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + ), reduced nicotinamide adenine dinucleotide, reduced form (NADH), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate. + ), Reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, reduced form (NADPH), flavin adenine dinucleotide (FAD + ), and reduced flavin adenine dinucleotide, is selected from the group consisting of a reduced form. FADH 2) are preferred.

또한, 상기 금속산화물 전극은 In addition, the metal oxide electrode

금속을 양극산화하는 단계, 및 Anodizing the metal, and

상기 양극산화된 금속을 소둔하는 단계Annealing the anodized metal

를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.It may be prepared by a manufacturing method comprising a.

또한, 상기 금속은 주석인 것이 바람직하다.In addition, the metal is preferably tin.

또한, 상기 금속산화물 전극은 In addition, the metal oxide electrode

유리 전극에 금속을 코팅하는 단계, 및 Coating a metal on the glass electrode, and

상기 코팅된 금속을 열처리하는 단계Heat-treating the coated metal

를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.It may be prepared by a manufacturing method comprising a.

또한, 상기 금속은 티타늄인 것이 바람직하다.In addition, the metal is preferably titanium.

또한, 상기 금속산화물 전극은 금속산화물 100 중량부, 카본블랙 2 내지 25 중량부 및 바인더 2 내지 25 중량부를 혼합하여 제조될 수 있다.In addition, the metal oxide electrode may be prepared by mixing 100 parts by weight of the metal oxide, 2 to 25 parts by weight of carbon black and 2 to 25 parts by weight of the binder.

또한, 상기 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리(아크릴 에테르 술폰), 폴리(에테르 에테르 케톤), 및 Nafion® (술폰화 테트라플루오르에틸렌 공중합체)로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.In addition, the binder is polytetrafluoroethylene, poly (vinylidene fluoride), poly (vinylidene chloride), poly (acrylic ether sulfone), poly (ether ether ketone), and Nafion ® (a sulfonated tetrafluoroethylene air It is preferable to select from the group consisting of).

한편, 본 발명의 효소적 산화환원방법은 상기 전기화학적 조효소 재생방법에 의해 재생된 조효소의 산화 단계 또는 환원 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the enzymatic redox method of the present invention is characterized in that it comprises an oxidation step or a reduction step of the coenzyme regenerated by the electrochemical coenzyme regeneration method.

또한, 상기 효소적 산화환원방법의 효소는 탈수소효소(dehydrogenase), 환원효소(reductase), 또는 산화효소(oxygenase)일 수 있다.In addition, the enzyme of the enzymatic redox method may be dehydrogenase (dehydrogenase), reductase (reductase), or oxidase (oxygenase).

또한, 상기 효소적 산화환원방법의 효소는 알콜 탈수소효소 (alcohol dehydrogenase), L-류신 탈수소효소 (L-leucine dehydrogenase), L-알라닌 탈수소효소 (L-alanine dehydrogenase), L-페닐알라닌 탈수소효소 (L-phenylalanine dehydrogenase), D-락테이트 탈수소효소 (D-lactate dehydrogenase), R-하이드록시 이소카프로에이트 탈수소효소 (R-hydroxy isocarproate dehydrogenase), L-락테이트 탈수소효소 (L-lactate dehydrogenase), 카르니틴 탈수소효소 (carnitine dehydrogenase), 디하이드로폴레이트 환원효소 (dihydrofolate reductase), 글리세 롤 탈수소효소 (glycerol dehydrogenase), 멘톤 환원효소 (menthone reductase), 자일로스 환원효소 (xylose reductase), 글루코스 탈수소효소 (glucose dehydrogenase), 알도스 환원효소 (aldose reductase), 12a-하이드록시스테로이드 탈수소효소 (12a-hydroxysteroid dehydrogenase), 3a-하이드록시스테로이드 탈수소효소 (3a-hydroxysteroid dehydrogenase), 스티렌 모노옥시저네이스 (styrene monooxygenase), 카르보닐 환원효소 (carbonyl reductase), 글루타메이트 탈수소효소 (glutamate dehydrogenase), 포름산 탈수소효소 (formate dehydrogenase), 글루코스-6-p-탈수소효소 (glucose-6-p-dehydrogenase), 모르핀 탈수소효소 (morphine dehydrogenase), 모르피논 환원효소 (morphinone reductase), 또는 시클로헥사논 모노옥시저네이스 (cyclohexanone monooxygenase)일 수 있다.In addition, the enzyme of the enzymatic redox method is alcohol dehydrogenase (Lcohol dehydrogenase), L-leucine dehydrogenase (L-leucine dehydrogenase), L-alanine dehydrogenase (L-alanine dehydrogenase), L-phenylalanine dehydrogenase (L) -phenylalanine dehydrogenase, D-lactate dehydrogenase, R-hydroxy isocarproate dehydrogenase, L-lactate dehydrogenase, carnitine dehydrogenase Carnitine dehydrogenase, dihydrofolate reductase, glycerol dehydrogenase, menthone reductase, xylose reductase, glucose dehydrogenase , Aldose reductase, 12a-hydroxysteroid dehydrogenase, 3a-hydroxysteroid dehydrogenase (3a- hydroxysteroid dehydrogenase, styrene monooxygenase, carbonyl reductase, glutamate dehydrogenase, formate dehydrogenase, glucose-6-p-dehydrogenase 6-p-dehydrogenase, morphine dehydrogenase, morphinone reductase, or cyclohexanone monooxygenase.

한편, 본 발명의 효소 바이오센서는 상기 전기화학적 조효소 재생방법에 의해 조효소가 재생되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the enzyme biosensor of the present invention is characterized in that the coenzyme is regenerated by the electrochemical coenzyme regeneration method.

한편, 본 발명의 효소 연료전지는 상기 전기화학적 조효소 재생방법에 의해 조효소가 재생되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the enzyme fuel cell of the present invention is characterized in that the coenzyme is regenerated by the electrochemical coenzyme regeneration method.

본 발명의 조효소 재생방법은 조효소를 저비용으로 간단하게 재생시킬 수 있고, 다양한 효소반응에 적용이 가능하다. 따라서, 본 발명은 전기화학적 생물반응기 뿐만 아니라 바이오센서, 생물연료전지 등 다양한 분야에 널리 적용시킬 수 있는 장점이 있다.The coenzyme regeneration method of the present invention can simply regenerate the coenzyme at low cost, and can be applied to various enzyme reactions. Accordingly, the present invention has an advantage that can be widely applied to various fields such as biosensors, biofuel cells as well as electrochemical bioreactors.

본 발명은 금속산화물 전극에 직접 전자를 전달하여 조효소가 산화되거나, 금속산화물 전극으로부터 직접 전자를 전달받아 조효소가 환원됨으로써 조효소가 재생되며, 이로 인해 별도의 전자전달매개체가 필요 없다는 점이 가장 큰 특징이다.The present invention is characterized in that the coenzyme is oxidized by directly transferring electrons to the metal oxide electrode, or the coenzyme is regenerated by reducing the coenzyme by receiving electrons directly from the metal oxide electrode, thereby eliminating the need for a separate electron transfer medium. .

이러한 금속산화물 전극을 제조하는 방법은 그것이 전극으로서 기능하는 이상 제한이 없으며, 예컨대 금속을 양극산화하고 이어서 소둔하는 방법, 유리 전극에 금속을 코팅하고 열처리하는 방법, 그리고 금속산화물을 카본블랙 등과 혼합하고 바인더로 결합시키는 방법 등을 들 수 있다. 물론, 상기 전극 제조방법이 이에 한정되는 것은 아니다.The method for producing such a metal oxide electrode is not limited as long as it functions as an electrode, for example, a method of anodizing and subsequently annealing a metal, coating and heat-treating a metal on a glass electrode, and mixing the metal oxide with carbon black and the like The method of bonding with a binder, etc. are mentioned. Of course, the electrode manufacturing method is not limited thereto.

구체적으로, 순도 99.9% 이상의 금속 주석판을 양극, 알루미늄판을 음극, 10 내지 1000 mM의 옥살산 수용액을 전해질로 사용하여, 5 내지 15 V의 사이의 전압을 공급하고, 1 내지 10 분간 양극산화(anodization)반응시켜 검정색의 산화주석(SnO)을 얻은 다음, 이를 400 내지 650 ℃에서 2 내지 5 시간 동안 소둔처리(annealing)하여 얻은 백색의 산화주석(SnO2)을 본 발명의 전극으로 사용한다.Specifically, using a metal tin plate having a purity of 99.9% or more as a positive electrode, an aluminum plate as a negative electrode, and an aqueous 10 to 1000 mM oxalic acid solution as an electrolyte, supplying a voltage between 5 and 15 V, and anodizing for 1 to 10 minutes. After the reaction, black tin oxide (SnO) is obtained, and the white tin oxide (SnO 2 ) obtained by annealing at 400 to 650 ° C. for 2 to 5 hours is used as an electrode of the present invention.

또는, 불소처리된 산화주석 유리 전극에 폴리에틸렌글라이콜 수용액과 이산화티타늄 수용액의 혼합물을 바른 후, 이를 100 내지 500 ℃에서 20 분 내지 2 시간 동안 열처리함으로써 이산화티타늄 전극을 제작할 수도 있다.Alternatively, a titanium dioxide electrode may be prepared by applying a mixture of an aqueous polyethylene glycol solution and an aqueous titanium dioxide solution to a fluorinated tin oxide glass electrode and then heat-treating the same at 100 to 500 ° C. for 20 minutes to 2 hours.

그 밖에, 이리듐 등의 산화물을 카본블랙과 혼합하고, 바인더(binder)를 첨가, 혼합하고 틀에 고정시킴으로써 전극을 제작할 수도 있다.In addition, it is also possible to produce an electrode by mixing an oxide such as iridium with carbon black, adding and mixing a binder and fixing it to a mold.

상기 바인더로는 금속산화물과 카본블랙을 서로 결합시킬 수 있는 합성수지류면 제한이 없으나, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리(아크릴 에테르 술폰), 폴리(에테르 에테르 케톤), 및 Nafion® (술폰화 테트라플루오르에틸렌 공중합체)로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.The binder is not limited to the surface of the synthetic resin that can bond the metal oxide and carbon black to each other, but polytetrafluoroethylene, poly (vinylidene fluoride), poly (vinylidene chloride), poly (acrylic ether sulfone), poly (ether ether ketone), and Nafion ® is preferably selected from the group consisting of (a sulfonated tetrafluoroethylene copolymer).

이와 같이 본 발명에 사용되는 금속산화물 전극은 조효소와 전자를 직접 주고 받을 수 있다면, 그 제조방법에 제한이 없다.As described above, the metal oxide electrode used in the present invention is not limited to the preparation method as long as it can directly exchange electrons with the coenzyme.

이렇게 얻어진 금속산화물 전극을 이용하여 조효소의 재생 반응을 수행하는데, 바람직한 예로서, 상기 금속산화물 전극을 작동전극(working electrode), 백금전극을 상대전극(counter electrode) 및 Ag/AgCl전극을 기준전극(reference electrode)으로 사용하는 전기화학반응기에서 공지의 방법으로 조효소 재생 반응을 수행할 수 있다. 이 반응에서는 별도의 전자전달매개체를 사용하지 않고도 금속산화물 전극으로부터 발생된 전자를 조효소로 직접 전달하여 조효소를 환원시킬 수 있다.Regeneration of the coenzyme is carried out using the obtained metal oxide electrode. As a preferred example, the metal oxide electrode is a working electrode, the platinum electrode is a counter electrode, and the Ag / AgCl electrode is a reference electrode. In the electrochemical reactor used as a reference electrode), the coenzyme regeneration reaction can be performed by a known method. In this reaction, the coenzyme can be reduced by directly transferring electrons generated from the metal oxide electrode to the coenzyme without using a separate electron transfer medium.

위의 방법으로 재생된 조효소를 이용하여 산화환원 효소반응을 수행하는데, 바람직한 예로서, 상기 금속산화물 전극을 작동전극, 백금전극을 상대전극 및 Ag/AgCl전극을 기준전극으로 사용하는 전기화학반응기에서 재생된 조효소를 이용하여 효소적 산화환원방법을 수행할 수 있다.A redox enzyme reaction is carried out using the coenzyme regenerated by the above method. In a preferred embodiment, the metal oxide electrode is used in an electrochemical reactor using a working electrode, a platinum electrode as a counter electrode, and an Ag / AgCl electrode as a reference electrode. Enzymatic redox method can be performed using the regenerated coenzyme.

앞에서 설명한 본 발명의 전기화학적 조효소 재생방법과 이를 통해 재생된 조효소를 이용하는 효소적 산화환원방법은 생물반응기와 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 특히, 바이오센서나 연료전지와 같이 효소에 의한 산화환원반응이 수반되는 시스템의 경우, 상기 효소반응에 필요한 조효소는 본 발명의 전기화학적 조효소 재생방법으로 재생되는 것이 보다 바람직하다.The electrochemical coenzyme regeneration method and the enzymatic redox method using the regenerated coenzyme of the present invention described above can be applied to various fields such as bioreactors. In particular, in systems involving redox reactions by enzymes such as biosensors and fuel cells, the coenzyme required for the enzyme reaction is more preferably regenerated by the electrochemical coenzyme regeneration method of the present invention.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to Examples.

실시예Example

실시예Example 1-1. 산화주석 전극의 제작 1-1. Fabrication of Tin Oxide Electrode

순도 99.9 % 이상의 금속 주석판을 양극으로 하여 양극산화반응을 수행하였다. 전해질로는 500 mM의 옥살산 수용액을 사용하였으며, 음극으로는 순도 99.9%이상의 알루미늄판을 사용하였다. 양극산화시키기 위하여 8 V의 전압을 공급하였으며, 반응시간은 2 분으로 하였다. 그 결과 검정색의 산화주석(SnO)을 얻을 수 있었다. 이를 500℃에서 3시간 동안 소둔처리를 하여 백색의 산화주석(SnO2)을 얻었다.Anodization was carried out using a metal tin plate having a purity of 99.9% or more as an anode. An aqueous 500 mM oxalic acid solution was used as an electrolyte, and an aluminum plate having a purity of 99.9% or more was used as a cathode. In order to anodize, a voltage of 8 V was supplied and the reaction time was 2 minutes. As a result, black tin oxide (SnO) was obtained. Annealing was performed for 3 hours at 500 ° C. to obtain white tin oxide (SnO 2 ).

실시예Example 1-2. 산화주석의 전기화학적 특성 분석 1-2. Electrochemical Characterization of Tin Oxide

산화주석의 전기화학적 특성을 분석하기 위하여 정전위기(potentiostat)를 사용하여 순환전압전류실험을 하였다. 산화주석을 작동전극, 백금전극을 상대전극 및 Ag/AgCl전극을 기준전극으로 사용하여, pH 7.5, 100 mM의 인산염완충용액에서 분석하였다. 스캔범위는 -0.2 내지 -1.2 V이며, 스캔속도는 20 mV/Sec였다. 실험 결과로부터 그래프를 그려본 결과 산화주석은 산화환원전위를 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 도 2에 나타난 바와 같이 -0.5 V 근처에서 산화전위를, -0.9 V 근처에서 환원전위를 가지고 있음을 확인하였다. 이를 통하여 제작된 산화주석 전극은 전극표면의 산화주석이 전자전달매개체의 역할을 하기 때문에 따로 전자전달매개체를 첨가하지 않아도 조효소를 재생하는데 사용할 수 있다는 것을 확인하였다.In order to analyze the electrochemical properties of tin oxide, cyclic voltammetry was performed using potentiostat. The tin oxide was analyzed in phosphate buffer solution of pH 7.5, 100 mM using working electrode, platinum electrode as counter electrode and Ag / AgCl electrode as reference electrode. The scan range was -0.2 to -1.2 V and the scan speed was 20 mV / Sec. As a result of drawing the graph from the experimental results, it was confirmed that the tin oxide has a redox potential. As shown in FIG. 2, it was confirmed that the oxidation potential was around -0.5 V and the reduction potential was near -0.9V. It was confirmed that the manufactured tin oxide electrode can be used to regenerate coenzyme without adding an electron transfer medium because tin oxide on the surface of the electrode functions as an electron transfer medium.

실시예Example 1-3. 산화주석 전극을 이용한 조효소의 재생 1-3. Regeneration of Coenzyme Using Tin Oxide Electrodes

조효소 재생을 위해 전기화학반응기를 이용하여 실험하였다. 반응 진행과정은 도 1에 모식적으로 나타내었다. 상기 실시예 1-1로부터 제작된 산화주석을 작동전극, 백금전극을 상대전극 및 Ag/AgCl전극을 기준전극으로 하여 반응을 수행하였다. 작동 전극의 크기는 2 × 2.5 cm이며, 외부에서 공급해준 전압은 산화반응 시 -0.5 V, 환원반응 시 -0.95 V이었다. 조효소(NADH 또는 NAD+)의 초기 농도는 0.5 mM이었으며, 이를 20 ml의 부피로 pH 7.5, 100 mM의 인산염완충용액에서 반응시켰다. 조효소의 농도 분석은 분광광도계 (UV spectrophotometer)를 이용하였다.The experiment was carried out using an electrochemical reactor for coenzyme regeneration. The reaction progress is schematically shown in FIG. The tin oxide prepared in Example 1-1 was reacted using a working electrode, a platinum electrode as a counter electrode, and an Ag / AgCl electrode as a reference electrode. The size of the working electrode was 2 × 2.5 cm, and the externally supplied voltage was -0.5 V for oxidation and -0.95 V for reduction. The initial concentration of the coenzyme (NADH or NAD + ) was 0.5 mM, which was reacted in a phosphate buffer solution of pH 7.5, 100 mM in a volume of 20 ml. Concentration analysis of the coenzyme was performed using a UV spectrophotometer.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 산화주석을 작동전극으로 사용하였을 때 시간에 따른 조효소의 산화환원반응을 나타낸 그래프이다. 도 3은 조효소인 NAD(P)H가 산화되기 때문에 NAD(P)H농도가 감소하는 경향을 보이고 있으며, 도 4는 조효소인 NAD+가 환원이 되어 NADH로 전환이 되기 때문에 농도가 증가하는 경향을 보이고 있다.3 and 4 are graphs showing the redox reaction of the coenzyme with time when the tin oxide according to the present invention is used as a working electrode. Figure 3 shows a tendency to decrease the concentration of NAD (P) H because the coenzyme NAD (P) H is oxidized, Figure 4 shows a tendency to increase the concentration because the coenzyme NAD + is reduced and converted to NADH Is showing.

실시예Example 1-4. 산화주석 전극으로 재생한 조효소를 이용한  1-4. Using coenzyme regenerated with tin oxide electrode 효소적Enzymatic 산화환원방법 Redox Method

실제 산화환원 효소반응에 대해 전술한 조효소 재생방법을 사용하여 보았다. 실시예 1로부터 제작된 산화주석을 작동전극, 백금전극을 상대전극 및 Ag/AgCl전극을 기준전극으로 하여 반응을 수행하였다. 작동전극의 크기는 2 × 2.5 cm이며, 산화반응을 위해 외부에서 걸어준 전압은 -0.5 V였다. 산화환원 효소로는 알콜 탈수소효소를 사용하였으며, 조효소로는 0.5 mM의 NADP+를 사용하였다. 기질로 사용한 물질은 2-프로판올이며, 초기농도는 10 mM이었다. 이를 20 ml의 부피로 pH 7.5, 100 mM의 인산염완충용액, 40 oC에서 반응시켰다. 반응물과 생성물의 농도분석은 가스크로마토그래피를 이용하였다. The actual redox enzyme reaction was examined using the coenzyme regeneration method described above. The tin oxide produced from Example 1 was reacted using a working electrode, a platinum electrode as a counter electrode, and an Ag / AgCl electrode as a reference electrode. The size of the working electrode was 2 × 2.5 cm, and the external voltage applied to the oxidation reaction was -0.5 V. Alcohol dehydrogenase was used as redox enzyme and 0.5 mM NADP + was used as coenzyme. The material used as a substrate was 2-propanol, and the initial concentration was 10 mM. It was reacted in a volume of 20 ml at pH 7.5, 100 mM phosphate buffer solution, 40 ° C. The concentration of reactants and products was analyzed by gas chromatography.

도 5는 본 발명에 의한 산화주석을 작동전극으로 사용한 효소반응에서 시간에 따른 전환율을 나타낸 그래프이다. 초기반응에 넣어준 NADP+가 효소반응에 의해 환원되고 환원된 형태인 NADPH는 산화주석 전극에서 산화반응을 하여 다시 NADP+로 재생되어 90 % 이상의 전환율을 보여주었다.5 is a graph showing the conversion rate with time in the enzyme reaction using the tin oxide according to the present invention as a working electrode. It gave it in the initial reaction NADP + NADPH is the reduced form is reduced by the enzyme reaction is re-played to NADP + by the oxidation reaction at the tin oxide electrode showed a greater than 90% conversion.

실시예Example 2-1. 이산화티타늄 전극의 제작 2-1. Fabrication of Titanium Dioxide Electrode

불소처리된 산화주석 (Fluorine doped tin oxide, FTO) 유리 전극에 폴리에틸렌글라이콜 (polyethylene glycol, PEG) 20 mM 수용액과 이산화티타늄(TiO2) 1 g / 3 ml 수용액을 동량 섞어서 FTO 유리 위에 바른다. 이산화티타늄이 코팅된 FTO 유리를 300 ℃의 온도에서 1 시간 동안 열처리하여 PEG를 열분해 시켜 없애고, FTO 유리전극 위에 이산화티타늄만 남겼다. (이 때 이산화티타늄의 두께는 유리 위에 바르는 양으로 조절할 수 있다.)Fluorine doped tin oxide (FTO) glass electrode is mixed with 20 g of polyethylene glycol (PEG) and 1 g / 3 ml of titanium dioxide (TiO 2 ) in the same amount and applied on FTO glass. The titanium dioxide coated FTO glass was heat-treated at a temperature of 300 ° C. for 1 hour to pyrolyze the PEG, leaving only titanium dioxide on the FTO glass electrode. (The thickness of titanium dioxide can be adjusted by the amount applied on the glass.)

실시예Example 2-2. 이산화티타늄의 전기화학적 특성 분석 2-2. Electrochemical Characterization of Titanium Dioxide

이산화티타늄의 전기화학적 특성을 분석하기 위하여 정전위기를 사용하여 순환전압전류실험을 하였다. 이산화티타늄을 작동전극, 백금전극을 상대전극 및 Ag/AgCl전극을 기준전극으로 사용하여, pH 7.8, 100 mM의 인산염완충용액에서 분석하였다. 스캔범위는 +0.4 내지 -1.4 V이며, 스캔속도는 20 mV/sec였다. 실험 결과로부터 그래프를 그려본 결과 이산화티타늄은 도 6에 나타난 바와 같이 -0.7 V근처에서 산화환원전위를 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 제작된 이산화티타늄 전극은 전극표면의 이산화티타늄이 전자전달매개체의 역할을 하기 때문에 따로 전자전달 매개체를 첨가하지 않아도 조효소를 재생하는데 사용할 수 있다는 것을 확인하였다.In order to analyze the electrochemical properties of titanium dioxide, a cyclic voltammetry experiment was conducted using electrostatic potential. Titanium dioxide was analyzed in phosphate buffer solution of pH 7.8, 100 mM, using working electrode, platinum electrode as counter electrode and Ag / AgCl electrode as reference electrode. The scan range was +0.4 to -1.4 V and the scan speed was 20 mV / sec. As a result of drawing the graph from the experimental results, it was confirmed that the titanium dioxide has a redox potential near -0.7 V as shown in FIG. Titanium dioxide electrode produced through this result was confirmed that the titanium dioxide on the surface of the electrode can be used to regenerate the coenzyme without the addition of an electron transfer medium because the role of the electron transfer medium.

실시예Example 2-3. 이산화티타늄 전극으로 재생한 조효소를 이용한  2-3. Using Coenzyme Regenerated by Titanium Dioxide Electrode 효소적Enzymatic 산화환원방법 Redox Method

실제 산화환원 효소반응에 있어서 위에 명시된 조효소 재생방법을 사용하였다. 실시예 2-1로부터 제작된 이산화티타늄을 작동전극, 백금전극을 상대전극 및 Ag/AgCl전극을 기준전극으로 하여 반응을 수행하였다. 작동전극의 크기는 2.5 × 5 cm이며, 산화반응을 위해 외부에서 걸어준 전압은 -0.7 V였다. 산화환원 효소로서 알콜 탈수소효소를 사용하였으며, 조효소로는 0.5 mM의 NADPH를 사용하였다. 기질로 사용한 물질은 2-프로판올이며, 초기농도는 5 mM이었다. 이를 20 ml의 부피로 pH 7.8, 100 mM의 인산염완충용액, 40 oC에서 반응시켰다. 반응물과 생성물의 농도분석은 가스크로마토그래피를 이용하였다. In the actual redox enzyme reaction, the coenzyme regeneration method described above was used. The reaction was performed using titanium dioxide produced in Example 2-1 using a working electrode, a platinum electrode as a counter electrode, and an Ag / AgCl electrode as a reference electrode. The working electrode was 2.5 × 5 cm in size, and the external voltage for the oxidation reaction was -0.7 V. Alcohol dehydrogenase was used as redox enzyme and 0.5 mM NADPH was used as coenzyme. The material used as a substrate was 2-propanol, and the initial concentration was 5 mM. This was reacted in a volume of 20 ml at pH 7.8, 100 mM phosphate buffer solution, 40 ° C. The concentration of reactants and products was analyzed by gas chromatography.

도 7은 이산화티타늄을 작동전극으로 사용한 효소반응에서 시간에 따른 전환율을 나타낸 그래프이다. 초기반응에 넣어준 NADPH가 산화되어 산화된 형태의 NADP+가 효소반응에 사용되고, 효소반응 후 생성된 환원된 형태의 NADPH는 다시 이산화티타늄 전극에서 산화반응을 하여 NADP+로 재생되어 전자전달매개체 없이 조효소재생이 이루어졌으며, 효소반응도 잘 진행되었다.Figure 7 is a graph showing the conversion rate with time in the enzyme reaction using titanium dioxide as the working electrode. The NADPH oxidized in the initial reaction is oxidized and the oxidized form of NADP + is used for the enzymatic reaction, and the reduced form of NADPH produced after the enzymatic reaction is oxidized on the titanium dioxide electrode and regenerated to NADP + , without the electron transfer mediator. Coenzyme regeneration was performed and enzyme reaction was well progressed.

실시예Example 3-1. 금속산화물 전극의 제작 3-1. Fabrication of Metal Oxide Electrodes

하기 표 1의 금속산화물 10 mg을 카본블랙 1 mg 및 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene) 1 mg과 혼합한 후, 스테인레스 스틸 프레임에 고정시켜, 본 발명에서 사용되는 금속산화물 전극을 제작하였다.10 mg of the metal oxide of Table 1 was mixed with 1 mg of carbon black and 1 mg of polytetrafluoroethylene, and then fixed to a stainless steel frame to prepare a metal oxide electrode used in the present invention.

금속산화물Metal oxide 산화전위 (V)Oxidation potential (V) 환원전위 (V)Reduction potential (V) ZnOZnO -0.228, 0.109, 0.249-0.228, 0.109, 0.249 -- Cu2OCu 2 O 0.3880.388 -0.516-0.516 Fe2O3 Fe 2 O 3 -0.002-0.002 -0.716-0.716 NiONiO -- -0.105-0.105 Mn3O4 Mn 3 O 4 -0.113-0.113 -- Cr2O3 Cr 2 O 3 0.2390.239 -0.213-0.213 RuO2 RuO 2 -- -0.442-0.442 IrO2 IrO 2 -0.208-0.208 --

실시예Example 3-2. 금속산화물의 전기화학적 특성 분석 3-2. Electrochemical Characterization of Metal Oxides

금속산화물의 전기화학적 특성을 분석하기 위하여 정전위기를 사용하여 순환전압전류실험을 하였다. 실시예 3-1의 금속산화물 전극을 작동전극, 백금전극을 상대전극 및 Ag/AgCl전극을 기준전극으로 사용하여, pH 7.0, 100 mM의 인산염완충용액에서 분석하였다. 실험결과 금속산화물의 산화환원전위를 상기 표 1에 나타내었다. 이를 통하여 제작된 금속산화물 전극은 전극표면의 금속산화물이 전자전달매개체의 역할을 하기 때문에 따로 전자전달매개체를 첨가하지 않아도 조효소를 재생하는데 사용할 수 있다는 것을 확인하였다.In order to analyze the electrochemical characteristics of metal oxides, cyclic voltammetry was conducted using electrostatic potential. The metal oxide electrode of Example 3-1 was analyzed in a phosphate buffer solution of pH 7.0, 100 mM using the working electrode, the platinum electrode as the counter electrode, and the Ag / AgCl electrode as the reference electrode. The redox potential of the metal oxide is shown in Table 1 above. It was confirmed that the prepared metal oxide electrode can be used to regenerate the coenzyme without the addition of the electron transfer medium because the metal oxide on the electrode surface acts as an electron transfer medium.

실시예Example 3-3. 금속산화물 전극을 이용한 조효소의 재생 3-3. Regeneration of Coenzyme Using Metal Oxide Electrode

전기화학반응기를 이용하여 조효소 재생실험을 수행하였다. 상기 실시예 3-1로부터 제작된 금속산화물 전극을 작동전극, 백금전극을 상대전극 및 Ag/AgCl전극을 기준전극으로 하여 반응을 수행하였다. 작동 전극의 크기는 0.56 cm2이며, 외부에서 공급해준 전압은 도 8과 같다. 조효소 (NADH또는 NAD+)의 초기 농도는 0.5 mM이었으며, 이를 5 ml의 부피로 pH 7.0, 50 ℃, 100 mM의 인산염완충용액에서 반응시켰다. 조효소의 농도분석은 분광광도계 (UV spectrophotometer)를 이용하였다. 도 8은 본 발명에 의한 금속산화물 전극을 작동전극으로 사용하였을 때, 시간에 따른 조효소의 산화반응을 나타낸 그래프로서, 조효소인 NADH가 산화되기 때문에 NAD+가 증가하는 경향을 보인다.The coenzyme regeneration experiment was performed using an electrochemical reactor. The reaction was performed using the metal oxide electrode prepared in Example 3-1 as the working electrode, the platinum electrode as the counter electrode, and the Ag / AgCl electrode as the reference electrode. The size of the working electrode is 0.56 cm 2 , the voltage supplied from the outside is shown in FIG. 8. The initial concentration of the coenzyme (NADH or NAD + ) was 0.5 mM, which was reacted in a phosphate buffer solution of pH 7.0, 50 ° C., 100 mM in a volume of 5 ml. Concentration analysis of coenzyme was carried out using a UV spectrophotometer. 8 is a graph showing the oxidation reaction of the coenzyme with time when the metal oxide electrode according to the present invention is used as a working electrode, and shows a tendency to increase NAD + because the coenzyme NADH is oxidized.

도 1은 전극을 이용한 조효소의 산화환원반응의 진행 모식도이다.1 is a schematic diagram of a redox reaction of a coenzyme using an electrode.

도 2는 산화주석의 순환전압전류곡선을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing a cyclic voltage current curve of tin oxide.

도 3은 산화주석 전극을 이용한 NAD(P)H의 산화반응을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the oxidation reaction of NAD (P) H using a tin oxide electrode.

도 4는 산화주석 전극을 이용한 NAD+의 환원반응을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing a reduction reaction of NAD + using a tin oxide electrode.

도 5는 산화주석 전극을 이용한 경우, 알콜 탈수소효소 (alcohol dehydrogenase)의 반응에 의한 2-프로판올의 전환을 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing the conversion of 2-propanol by the reaction of alcohol dehydrogenase when using a tin oxide electrode.

도 6은 이산화티타늄의 순환전압전류곡선을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing a cyclic voltage current curve of titanium dioxide.

도 7은 이산화티타늄 전극을 이용한 경우, 알콜 탈수소효소반응에 의한 2-프로판올의 전환을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the conversion of 2-propanol by alcohol dehydrogenase reaction when using a titanium dioxide electrode.

도 8은 금속산화물과 카본블랙의 혼합물로 제작한 전극에서 NADH의 산화반응을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the oxidation reaction of NADH in the electrode made of a mixture of metal oxide and carbon black.

Claims (14)

금속산화물 전극에 직접 전자를 전달하여 조효소가 산화되거나, The coenzyme is oxidized by directly transferring electrons to the metal oxide electrode, 금속산화물 전극으로부터 직접 전자를 전달받아 조효소가 환원되는 The coenzyme is reduced by receiving electrons directly from the metal oxide electrode. 것을 특징으로 하는 전기화학적 조효소 재생방법.Electrochemical coenzyme regeneration method characterized in that. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 금속산화물의 금속은 주기율표 중 제 2 족 내지 제 14 족이고, 제 3 주기 내지 제 6 주기인 것을 특징으로 하는 전기화학적 조효소 재생방법.The metal of the metal oxide is a group 2 to 14 of the periodic table, the electrochemical coenzyme regeneration method, characterized in that the third to sixth cycle. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 금속산화물의 금속은 주석, 이리듐, 티타늄, 크롬, 구리, 망간, 철, 텅스텐, 니켈, 아연, 니오븀, 마그네슘, 알루미늄, 루테늄, 납, 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 전기화학적 조효소 재생방법.The metal of the metal oxide is electrochemically selected from the group consisting of tin, iridium, titanium, chromium, copper, manganese, iron, tungsten, nickel, zinc, niobium, magnesium, aluminum, ruthenium, lead, and mixtures thereof. Coenzyme Regeneration Method. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 조효소는 니코틴아미드 아데닌 디누클레오티드 (nicotinamide adenine dinucleotide. NAD+), 환원형 니코틴아미드 아데닌 디누클레오티드 (nicotinamide adenine dinucleotide, reduced form. NADH), 니코틴아미드 아데닌 디누클레오티 드 인산염 (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate. NADP+), 환원형 니코틴아미드 아데닌 디누클레오티드 인산염 (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, reduced form. NADPH), 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드 (flavin adenine dinucleotide. FAD+), 및 환원형 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드 (flavin adenine dinucleotide, reduced form. FADH2)로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 전기화학적 조효소 재생방법.The coenzyme is nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + ), reduced nicotinamide adenine dinucleotide, reduced form (NADH), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate.NADP + ), Reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, reduced form (NADPH), flavin adenine dinucleotide (FAD + ), and reduced flavin adenine dinucleotide, FADH 2 ) electrochemical coenzyme regeneration method, characterized in that selected from the group consisting of. 제 1 항에 있어서, 상기 금속산화물 전극은 The method of claim 1, wherein the metal oxide electrode 금속을 양극산화하는 단계, 및 Anodizing the metal, and 상기 양극산화된 금속을 소둔하는 단계Annealing the anodized metal 를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 전기화학적 조효소 재생방법.Electrochemical coenzyme regeneration method characterized in that prepared by the production method comprising a. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 금속은 주석인 것을 특징으로 하는 전기화학적 조효소 재생방법.Electrochemical coenzyme regeneration method, characterized in that the metal is tin. 제 1 항에 있어서, 상기 금속산화물 전극은 The method of claim 1, wherein the metal oxide electrode 유리 전극에 금속을 코팅하는 단계, 및 Coating a metal on the glass electrode, and 상기 코팅된 금속을 열처리하는 단계Heat-treating the coated metal 를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 전기화학적 조효소 재생방법.Electrochemical coenzyme regeneration method characterized in that prepared by the production method comprising a. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 금속은 티타늄인 것을 특징으로 하는 전기화학적 조효소 재생방법.The metal is an electrochemical coenzyme regeneration method, characterized in that titanium. 제 1 항에 있어서, 상기 금속산화물 전극은 The method of claim 1, wherein the metal oxide electrode 금속산화물 100 중량부, 카본블랙 2 내지 25 중량부 및 바인더 2 내지 25 중량부를 혼합한 것을 특징으로 하는 전기화학적 조효소 재생방법.An electrochemical coenzyme regeneration method comprising a mixture of 100 parts by weight of a metal oxide, 2 to 25 parts by weight of carbon black and 2 to 25 parts by weight of a binder. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리(아크릴 에테르 술폰), 폴리(에테르 에테르 케톤), 및 Nafion® (술폰화 테트라플루오르에틸렌 공중합체)로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 전기화학적 조효소 재생방법.The binder is an ethylene, poly (vinylidene fluoride) as polytetrafluoroethylene, poly (vinylidene chloride), poly (acrylic ether sulfone), poly (ether ether ketone), and Nafion ® (a sulfonated tetrafluoroethylene copolymer) Electrochemical coenzyme regeneration method, characterized in that selected from the group consisting of. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 전기화학적 조효소 재생방법에 의해 재생된 조효소의 산화 단계 또는 환원 단계를 포함하는 효소적 산화환원방법.Enzymatic redox method comprising the step of oxidizing or reducing the coenzyme regenerated by the electrochemical coenzyme regeneration method of any one of claims 1 to 10. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11, wherein 상기 효소적 산화환원방법의 효소는 탈수소효소(dehydrogenase), 환원효소(reductase), 또는 산화효소(oxygenase)인 것을 특징으로 하는 효소적 산화환원방법.The enzyme of the enzymatic redox method is an enzymatic redox method, characterized in that the dehydrogenase (dehydrogenase), reductase (reductase), or oxidase (oxygenase). 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 전기화학적 조효소 재생방법에 의해 조효소가 재생되는 것을 특징으로 하는 효소 바이오센서.Enzyme biosensor characterized in that the coenzyme is regenerated by the electrochemical coenzyme regeneration method of any one of claims 1 to 10. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 전기화학적 조효소 재생방법에 의해 조효소가 재생되는 것을 특징으로 하는 효소 연료전지.Enzyme fuel cell, characterized in that the coenzyme is regenerated by the electrochemical coenzyme regeneration method of any one of claims 1 to 10.
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