KR20100086874A - Electrochemical biosensor with conducting polymer-modified electrode for a selective detection of dopamine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도파민의 높은 선택적 검출이 가능한 바이오센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 고분자인 타이오닌 고분자 (polythionine) 전극을 이용하는 센서에 있어서, 지극히 간단한 표면변조방법의 변경을 통하여 아스코르빅산 및 요산과 같은 간섭 화합물들의 영향을 감소시켜 도파민의 선택적 (selectivity) 검출이 가능하도록 한 바이오센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biosensor capable of high selective detection of dopamine, and a method of manufacturing the same. More particularly, in a sensor using a thionin polymer electrode, which is a conductive polymer, The present invention relates to a biosensor and a method of manufacturing the same, which reduce the influence of interfering compounds such as corbic acid and uric acid to enable selective detection of dopamine.
도파민 (Dopamine, DA), 아스코르빅산 (Ascorbic acid, AC) 및 요산 (Uric acid, UA)은 생체 내 대사과정에서 매우 중요한 역할을 하는 신경전달물질 (neurotransmitter)로서 또는 생의약적 물질로서 매우 중요한 역할을 한다. 특히, 도파민은 가장 많이 알려진 카테콜 아민계의 물질로 생체 내 신경계의 신호전달을 조정하는 신경전달물질 중 하나일 뿐만 아니라 약물중독 및 파킨슨병의 주요 치료제 역할을 하기도 한다. 한편, 요산은 퓨린 대사 과정의 마지막 생성물로 체내에서 과도하게 비정상적인 요산의 농도는 많은 신경정신계 질환과 매우 밀접하게 연관된다.Dopamine (DA), Ascorbic acid (AC) and Uric acid (UA) are very important as neurotransmitters or biopharmaceuticals that play a very important role in metabolism in vivo. Play a role. In particular, dopamine is one of the most well known catechol amines and is one of the neurotransmitters that modulate the signaling of the nervous system in vivo, and also acts as a major therapeutic agent for drug addiction and Parkinson's disease. Uric acid, on the other hand, is the last product of the purine metabolism process. The excessive abnormal concentration of uric acid in the body is very closely related to many neuropsychiatric diseases.
따라서, 각종 병증의 조기 진단이나 치료의 목적으로 체내에서 매우 미량으로 존재하는 상기 물질들을 빠르고, 정확하게 검출할 수 있는 방법 또는 장치의 개발이 중요하다. 대상물질이 전기화학적 활성을 보이는 경우, 종래의 검출방법들에 비해 전기화학적 검출방법은 이들 물질들에 대하여 빠르고, 직접적인 검출법을 제공하므로, 최근에는 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Therefore, it is important to develop a method or apparatus capable of quickly and accurately detecting such substances present in very small amounts in the body for the purpose of early diagnosis or treatment of various conditions. In the case where the target material exhibits electrochemical activity, the electrochemical detection method provides a fast and direct detection method for these materials as compared to the conventional detection methods, and thus, research on this has been actively conducted in recent years.
종종, 생체 내에서 목적하는 물질은 이들의 검출을 간섭하는 간섭화합물들과 함께 존재하는 경우가 많으며, 이 경우 목적하는 물질의 검출이 용이하지 않거나 검출효율이 떨어지게 된다. 도파민의 검출에 있어서, 일반적으로 알려진 간섭화합물들은 아스코르빅산 및 요산이다. 따라서, 도파민의 선택적 검출 또는 도파민과 아스코르빅산 및 요산의 동시 검출에 관한 연구가 요구되는데, 최근에는 고분자로 개질된 전극을 이용한 검출방법들이 보고되고 있다. 그 예로 폴리(4-아미노-1-1′-아조벤젠-3,4′-디설폰산으로 개질된 유리질 탄소전극을 이용하여 아스코르빅산 및 요산의 영향을 감소시킴에 의해 도파민을 검출할 수 있음이 보고된 바 있으며 (Talanta 2008, 74, 860-866), 폴리-에반스 블루로 개질된 유리질 탄소전극을 이용하여 도파민, 아스코르빅산 및 요산의 전기화학적 시그널을 명확히 분리함이 보고된 바 있다 (Bioelectrochemistry 2008, 73, 11). 또한, 폴리피롤-SWNTs 합성필름을 이용한 전극으로 도파민, 아스코르빅산 및 요산의 동시검출이 가능함이 보고된 바 있으며 (Biosens. Bioelectron. 2007, 22, 3120-3125), 폴리아크릴산 (Poly(acrylic acid)) 및 MWNTs로 개질된 전극을 이용하여 아스코르빅산의 시그널은 억제함과 아울러 도파민 및 요산의 시그널은 증강시킬 수 있음이 보고된 바 있다 (Biosens. Bioelectron. 2007, 23, 74-80).Often, the target materials in vivo are often present with interfering compounds that interfere with their detection, in which case the detection of the target materials is not easy or the detection efficiency is low. In the detection of dopamine, commonly known interfering compounds are ascorbic acid and uric acid. Therefore, studies on selective detection of dopamine or simultaneous detection of dopamine, ascorbic acid and uric acid are required. Recently, detection methods using polymer-modified electrodes have been reported. For example, a glassy carbon electrode modified with poly (4-amino-1-1'-azobenzene-3,4'-disulfonic acid can be used to detect dopamine by reducing the effects of ascorbic acid and uric acid. (Talanta 2008, 74, 860-866), and the clear separation of electrochemical signals of dopamine, ascorbic acid and uric acid using glassy carbon electrodes modified with poly-evans blue ( Bioelectrochemistry 2008, 73, 11) It has also been reported that simultaneous detection of dopamine, ascorbic acid and uric acid is possible with electrodes using polypyrrole-SWNTs composite film ( Biosens. Bioelectron. 2007, 22, 3120-3125). It has been reported that the electrode modified with poly (acrylic acid) and MWNTs can suppress the signal of ascorbic acid and enhance the signal of dopamine and uric acid ( Biosens. Bioelectron. 2007, 23 , 74-80).
또한, 본 출원인에 의한 특허출원 제2007-0111332호에 전도성 고분자인 타이오닌 고분자를 이용한 전극을 통해 도파민, 아스코르빅산 및 요산의 동시검출이 가능함이 보고된 바 있다. 상기 본 출원인에 의한 특허출원에서는 유리질 탄소 전극에 타이오닌 고분자를 증착하기 위한 전기화학적 전처리 단계 및 유리질 탄소 전극에 타이오닌 함유 인산염 완충액을 이용하여 전극표면에 전도성 박막을 형성하는 단계의 두 단계로 이루어진 제조방법을 통해 제조된 전극을 이용한 도파민, 아스코르빅산 및 요산의 동시검출을 개시하고 있다.In addition, patent application No. 2007-0111332 by the present applicant has been reported that it is possible to simultaneously detect dopamine, ascorbic acid and uric acid through the electrode using a thionin polymer as a conductive polymer. In the patent application according to the present applicant, an electrochemical pretreatment step for depositing a thionine polymer on the glassy carbon electrode and a step of forming a conductive thin film on the surface of the electrode by using a titanine-containing phosphate buffer solution on the glassy carbon electrode Disclosed is the simultaneous detection of dopamine, ascorbic acid and uric acid using the electrode produced by the manufacturing method.
그러나, 여전히 도파민, 아스코르빅산 및 요산의 동시검출 뿐만 아니라, 도파민의 선택적 검출에 대한 연구도 요구된다.However, there is still a need for simultaneous detection of dopamine, ascorbic acid and uric acid, as well as the study of selective detection of dopamine.
따라서, 본 발명은 도파민의 선택적 검출이 가능한 센서를 개발하기 위하여 예의 노력한 결과, 동일물질을 사용하더라도 지극히 간단한 표면변조방법의 변경을 통해 도파민의 선택적 검출이 탁월하게 향상될 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.Therefore, as a result of the intensive efforts to develop a sensor capable of selective detection of dopamine, the present invention confirms that selective detection of dopamine can be excellently improved by changing an extremely simple surface modulation method even when using the same material. The invention has been completed.
결국, 본 발명의 목적은 도파민의 선택적 검출이 가능한 전기화학적 바이오센서 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.After all, it is an object of the present invention to provide an electrochemical biosensor capable of selective detection of dopamine and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명은 상기 바이오센서를 이용하여 도파민을 간섭화합물로부터 선택적으로 검출하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for selectively detecting dopamine from interfering compounds using the biosensor.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도파민 (Dopamine, DA)의 선택적 검출이 가능한 바이오센서를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a biosensor capable of the selective detection of dopamine (Dopamine, DA).
본 발명에 있어서, 상기 바이오센서는 유리질 탄소전극, 금전극, 백금전극 또는 탄소전극 중에서 선택되는 전극; 및 상기 전극의 표면에 전해중합반응을 통하여 결합되는 전도성 고분자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 전도성 고분자는 타이오닌 (thionine, C14H13N3O2S)을 모노머로 한 것임을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the biosensor is an electrode selected from glassy carbon electrode, gold electrode, platinum electrode or carbon electrode; And it may be characterized in that it comprises a conductive polymer coupled to the surface of the electrode through an electrolytic polymerization reaction, the conductive polymer is a thionine (thionine, C 14 H 13 N 3 O 2 S) as a monomer It may be characterized by.
본 발명은 타이오닌을 모노머로 순환적으로 전위를 변화시켜 전도성 고분자로 중합시키고, 중합된 상기 고분자가 전극 표면에 박막을 형성하는 방법으로 제조한 전도성 고분자 전극을 이용한, 도파민의 선택적 검출을 위한 바이오센서의 제조방법을 제공한다.The present invention is a bio for selective detection of dopamine by using a conductive polymer electrode prepared by a method of cyclically changing the potential with a monomer of a thionine and polymerizing it into a conductive polymer and forming the thin film on the electrode surface. It provides a method for manufacturing a sensor.
또한, 본 발명은 상기의 바이오센서를 이용하여 간섭화합물로부터 도파민을 선택적으로 검출하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for selectively detecting dopamine from an interfering compound using the biosensor.
본 발명에 따른 바이오센서는 간섭 화합물인 아스코르빅산 및 요산의 영향을 현저히 감소시키는 반면, 도파민에 대한 감응성은 탁월하게 증가시켜 도파민의 선 택적 검출을 가능하게 하며, 또한, 본 발명은 간단한 방법에 의하여 바이오센서를 제조할 수 있어 비용 및 시간을 줄일 수 있으므로 생체 내 도파민의 농도를 평가하는데 매우 유용하게 활용될 수 있다. While the biosensor according to the present invention significantly reduces the effects of the interfering compounds ascorbic acid and uric acid, the sensitivity to dopamine is greatly increased to enable selective detection of dopamine, and the present invention provides a simple method. Since the biosensor can be manufactured to reduce the cost and time, it can be very useful for evaluating the concentration of dopamine in vivo.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 도파민 (Dopamine, DA)의 선택적 검출이 가능한 바이오센서를 제공한다.The present invention provides a biosensor capable of selective detection of dopamine (Dopamine, DA).
본 발명에 있어서, 상기 바이오센서는 유리질 탄소전극, 금전극, 백금전극 또는 탄소전극 중에서 선택되는 전극; 및 상기 전극의 표면에 전해중합반응을 통하여 결합되는 전도성 고분자를 포함하여 구성되며, 상기 전도성 고분자는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 타이오닌 (thionine, C14H13N3O2S)을 모노머로 한 것이 바람직하다.In the present invention, the biosensor is an electrode selected from glassy carbon electrode, gold electrode, platinum electrode or carbon electrode; And a conductive polymer coupled to the surface of the electrode through an electrolytic polymerization reaction, wherein the conductive polymer comprises thioneine (C 14 H 13 N 3 O 2 S) having a structure of Chemical Formula 1 as a monomer. One is preferable.
상기 전도성 고분자는 전극의 표면에 전해중합반응을 통하여 결합되며 도파민의 간섭화합물, 예를 들면 카테콜 아민계 화합물로 양성의 아스코르빅산 (AA) 및 요산 (UA)과 반발함으로써, 아스코르빅산 및 요산의 존재 하에서의 도파민의 선택 적 검출능을 향상시킨다.The conductive polymer is bonded to the surface of the electrode through an electrolytic polymerization reaction and reacts with an ascorbic acid (AA) and uric acid (UA) positively with an interference compound of dopamine, for example, a catechol amine compound, Improves the selective detection of dopamine in the presence of uric acid;
본 발명은 타이오닌을 모노머로 순환적으로 전위를 변화시켜 전도성 고분자로 중합시키고, 중합된 상기 고분자가 전극 표면에 박막을 형성하는 방법으로 제조한 전도성 고분자 전극을 이용한, 도파민의 선택적 검출을 위한 바이오센서의 제조방법을 제공한다.The present invention is a bio for selective detection of dopamine by using a conductive polymer electrode prepared by a method of cyclically changing the potential with a monomer of a thionine and polymerizing it into a conductive polymer and forming the thin film on the electrode surface. It provides a method for manufacturing a sensor.
본 발명에 있어서, 상기 전극은 바람직하게는 전도성 고분자와의 접촉 효율을 높이기 위하여 알루미나 슬러리로 연마하고, 증류수로 세척하는 표면처리 과정이 수행된다.In the present invention, the electrode is preferably subjected to a surface treatment process of polishing with alumina slurry and washing with distilled water in order to increase the contact efficiency with the conductive polymer.
다음으로, 타이오닌 모노머를 순환적으로 전위를 변화시켜 전도성 고분자로 중합시키고, 중합된 상기 고분자는 전극에 코팅되어 전도성 고분자 박막을 형성하게 된다. 구체적으로, 상기 전극 표면에 상기 타이오닌 모노머를 인산염 완충액에 녹인 다음 전류-전압 주사법 (potential cycling), 일정전위 인가법 (potential step) 또는 일정전류법 (Gavanostatic method) 등과 같은 전기화학적 중합법을 사용하여 전도성 고분자 박막을 형성한다.Next, the thionine monomer is cyclically changed in potential to polymerize into a conductive polymer, and the polymerized polymer is coated on an electrode to form a conductive polymer thin film. Specifically, by dissolving the thionin monomer in the phosphate buffer on the surface of the electrode and using an electrochemical polymerization method such as current-voltage scanning (potential cycling), potential step (Gavanostatic method), etc. To form a conductive polymer thin film.
이때, 상기 타이오닌 모노머 (0.5 mM 타이오닌 (Thionine; C14H13N3O2S, 화학식 1) in phosphate buffer solution (pH 7.0))는 50 ㎷/sec.의 속도로 일정 전극 전압 구간에서 반복하여 전해중합하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 전극 전압 -0.4 ~ 1.1 V 구간에서 반복하여 순환적으로 전위변화를 일으켜 전도성 고분자로 전해중합하는 것이 좋다. 그러나, 이에 의해 제한되지 않으며, 상기 전극 전 압 구간은 센서의 전체적인 민감도를 고려하여 실험조건에 따라 변화될 수 있다.At this time, the thionine monomer (0.5 mM thionine (Thionine; C 14 H 13 N 3 O 2 S, Formula 1) in phosphate buffer solution (pH 7.0)) is at a constant electrode voltage section at a rate of 50 ㎷ / sec. Electrolytic polymerization is preferably repeated, and more preferably, electrolytic polymerization with a conductive polymer is caused by cyclically changing the potential in the interval of -0.4 to 1.1 V. However, the present invention is not limited thereto, and the electrode voltage section may be changed according to experimental conditions in consideration of the overall sensitivity of the sensor.
본 출원인은 특허출원 제2007-0111332호에서 유리질 탄소 전극에 타이오닌 고분자를 증착하기 위한 전기화학적 전처리 단계 및 유리질 탄소 전극에 타이오닌 함유 인산염 완충액을 이용하여 전극표면에 전도성 박막을 형성하는 단계의 두 단계로 이루어진 제조방법을 통해 제조된 전극을 이용한 도파민, 아스코르빅산 및 요산의 동시검출을 개시한 바 있다. Applicant has disclosed an electrochemical pretreatment step for depositing a thionine polymer on a glassy carbon electrode in Patent Application No. 2007-0111332 and forming a conductive thin film on the surface of the electrode using a titanine-containing phosphate buffer solution on the glassy carbon electrode. Simultaneous detection of dopamine, ascorbic acid and uric acid using an electrode prepared by the step consisting of the manufacturing method has been disclosed.
본 발명은 특허출원 제2007-0111332호에서 사용한 타이오닌 고분자를 이용하지만, 상기 특허출원 제2007-0111332호에 개시된 두 단계로 이루어진 방법과는 달리, 타이오닌을 모노머로 순환적으로 전위를 변화시켜 전도성 고분자로 중합시키고 중합된 상기 고분자가 전극 표면에 박막을 형성하는 일 단계로 이루어진, 지극히 간단한 표면변조방법의 변경을 통하여 도파민의 선택적 검출을 가능하게 한다.The present invention utilizes the thionine polymer used in Patent Application No. 2007-0111332, but unlike the two-step method disclosed in Patent Application No. 2007-0111332, it is possible to cyclically change the potential by using a thionin monomer. Polymerization with a conductive polymer and the polymerized polymer are formed in one step of forming a thin film on the surface of the electrode, thereby allowing selective detection of dopamine through a very simple surface modulation method.
본 발명은 동일한 물질을 이용하더라도 지극히 간단한 표면변조방법의 변경에 의해 도파민에 대한 반응성을 탁월하게 증가시킬 수 있으며, 간섭 화합물들의 영향을 현저히 감소시킬 수 있음을 제시하며, 본 발명은 도파민의 선택적 검출이 가능한 바이오센서를 제공하는 효과가 있다.The present invention suggests that even if the same material is used, the reactivity to dopamine can be excellently increased by remarkably changing the surface modulation method, and the influence of interfering compounds can be significantly reduced, and the present invention provides selective detection of dopamine. This has the effect of providing a viable biosensor.
본 발명은 상기 바이오센서를 이용하여 간섭화합물로부터 도파민을 선택적으로 검출하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for selectively detecting dopamine from interfering compounds using the biosensor.
본 발명에 있어서, '간섭화합물'은 도파민의 검출에 영향을 주는 모든 화합물을 의미하며, 일반적으로 도파민의 검출에 영향을 주는 것으로 알려진 카테콜 아민계 화합물로 아스코르빅산 (AA) 및 요산 (UA)을 들 수 있다. 그러나, 이에 의해 제한되지 않는다.In the present invention, the 'interfering compound' refers to any compound that affects the detection of dopamine, and is generally a catechol amine compound known to affect the detection of dopamine. Ascorbic acid (AA) and uric acid (UA) ). However, it is not limited by this.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면에 기초해서 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.
실시예 1: 전도성 고분자 전극의 제조Example 1 Preparation of Conductive Polymer Electrode
타이오닌 고분자 박막이 형성된 전도성 고분자 전극을 제조하기 위하여, 하기와 같이 실시하였다.In order to manufacture a conductive polymer electrode in which a thionine polymer thin film was formed, it was performed as follows.
먼저, 유리질 탄소전극 (Glassy carbon electrode)을 거울과 같은 매끈한 표면을 가질 때까지 0.05 ㎛ 알루미나 슬러리 (Buekler company) 현탁용액에서 연마천 (Polishing cloth)으로 깨끗이 닦아낸 후, 증류수로 세척시켜 표면처리하였다.그 다음, 0.5 mM 타이오닌 (Thionine; C14H13N3O2S, 화학식 1)이 함유된 0.1 M 인산염 완충용액 (pH 7.0)을 50 ㎷/sec.의 속도로 20회에 걸쳐 전극 전압 -0.4 ~ 1.1 V 구간에서 순환적으로 전위변화를 일으켜 유리질 탄소 전극 위에 타이오닌 고분자 박막을 만들어 전도성 타이오닌 고분자 전극을 제조하였다. 상기 전극은 다음 실험을 위하여 인산염 완충용액에서 보관하였다.First, the Glassy carbon electrode was wiped clean with a polishing cloth from a 0.05 μm alumina slurry (Buekler company) suspension solution until it had a mirror-like smooth surface, and then washed with distilled water. Next, 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0) containing 0.5 mM thionine (C 14 H 13 N 3 O 2 S, Formula 1) was added to the
실험예 1: 전도성 고분자 전극을 이용한 아스코르빅산 및 요산의 억압의 확 인Experimental Example 1: Confirmation of the suppression of ascorbic acid and uric acid using a conductive polymer electrode
순환 전압전류곡선 (cyclic voltammogram)을 얻기 위한 전기화학 측정 실험은 CHI 430A (CH Instruments, Inc. Made in USA)를 이용하여 수행하였다. 이때, 사용한 전기화학 셀은 반대전극 (counter electrode)으로 백금선 (platinum wire), 기준전극 (reference electrode)으로 Ag/AgCl (3 M KCl)전극, 작동전극은 실시예 1에서 제조한 전도성 고분자 전극 또는 유리질 탄소전극 (glassy carbon electrode, GCE, diameter = 3 ㎜)을 각각 이용하였다.Electrochemical measurement experiments to obtain a cyclic voltammogram were performed using CHI 430A (CH Instruments, Inc. Made in USA). In this case, the electrochemical cell used is a platinum wire as a counter electrode, an Ag / AgCl (3 M KCl) electrode as a reference electrode, and the working electrode is a conductive polymer electrode prepared in Example 1 or Glassy carbon electrodes (GCE, diameter = 3 mm) were used, respectively.
인산염 완충용액에 아스코빅산 (AA), 요산 (UA)을 각각 50 μM을 용해시킨 후, pH 7, 실온에서 교반하면서 정상상태의 전류를 측정하였다.After dissolving 50 μM of ascorbic acid (AA) and uric acid (UA) in phosphate buffer solution, the steady-state current was measured while stirring at
그 결과, 유리질 탄소 전극에서 아스코르빅산과 요산이 각각 0.33 및 0.40 V에서 뚜렷한 산화 피크 (oxidation peak)를 보이는 것과 달리, 본 발명의 전도성 고분자 전극에서는 아스코르빅산 및 요산의 양성 피크가 완전히 억압되는 것을 알 수 있었다 (도 3 참조). 또한, 요산의 농도를 2배 정도 (약 100 μM)로 증가시키더라도 반응전류는 거의 증가하지 않았으며, 아스코르빅산의 경우 농도를 5 mM까지 증가시키더라도 반응전류의 증가를 확인할 수 없었다. As a result, unlike ascorbic acid and uric acid in the glassy carbon electrode showed a distinct oxidation peak at 0.33 and 0.40 V, respectively, the positive peaks of ascorbic acid and uric acid are completely suppressed in the conductive polymer electrode of the present invention. It was found that (see Figure 3). In addition, even when the concentration of uric acid was increased by about 2 times (about 100 μM), the reaction current was hardly increased. In the case of ascorbic acid, the reaction current was not increased even when the concentration was increased to 5 mM.
이는 본 발명의 전도성 고분자 전극에서 아스코르빅산 및 요산이 완전히 억압됨을 의미하며, 일반적으로 뇌 속에 도파민보다 (μM 수준) 높은 농도의 아스코르빅산이 존재하는 것 (mM 수준)을 감안한다면 이는 도파민의 선택적 검출에 매우 요긴할 것으로 사료된다.This means that ascorbic acid and uric acid are completely suppressed in the conductive polymer electrode of the present invention. In general, considering the presence of a higher concentration of ascorbic acid (mM level) than dopamine (mM level) in the brain, It is considered to be very useful for selective detection.
실험예 2: 전도성 고분자 전극을 이용한 도파민의 선택적 검출Experimental Example 2: Selective Detection of Dopamine Using Conductive Polymer Electrode
순환 전압전류곡선 (cyclic voltammogram)을 얻기 위한 전기화학 측정 실험은 CHI 430A (CH Instruments, Inc. Made in USA)를 이용하여 수행하였다. 이때, 사용한 전기화학 셀은 반대전극 (counter electrode)으로 백금선 (platinum wire), 기준전극 (reference electrode)으로 Ag/AgCl (3 M KCl)전극, 작동전극은 상기 실시예 1에서 제조한 전도성 고분자 전극 또는 유리질 탄소전극 (glassy carbon electrode, GCE, diameter = 3 ㎜)을 각각 이용하였다.Electrochemical measurement experiments to obtain a cyclic voltammogram were performed using CHI 430A (CH Instruments, Inc. Made in USA). At this time, the electrochemical cell used is a platinum wire as a counter electrode, an Ag / AgCl (3 M KCl) electrode as a reference electrode, and the working electrode is a conductive polymer electrode prepared in Example 1 above. Or glassy carbon electrodes (GCE, diameter = 3 mm) were used, respectively.
본 발명의 전도성 고분자 전극의 선택적인 도파민 검출능을 확인하기 위하여, 일정한 농도의 아스코르빅산 및 요산 (각각 50 μM)의 존재 하에서, 도파민의 농도를 다양하게 변화시키면서 전압전류 곡선을 측정하였다.In order to confirm the selective dopamine detectability of the conductive polymer electrode of the present invention, the voltammetry was measured while varying the concentration of dopamine in the presence of a constant concentration of ascorbic acid and uric acid (50 μM each).
그 결과, 유리질 탄소전극에서는 도파민이 아스코르빅산 및 요산과 함께 존재할 경우 2개의 피크를 나타내었으며, 전류량 측정에 있어서도 아스코르빅산 및 요산과 함께 존재하지 않을 경우보다 높은 반응전류를 나타내었다. 그러나, 본 발명의 전도성 고분자 전극에서는 하나의 단일 피크만을 나타내었으며, 전류량 측정에서도 아스코르빅산 및 요산과 함께 존재할 경우와 함께 존재하지 않을 경우 별다른 차이를 나타내지 않았다.As a result, the glassy carbon electrode showed two peaks when dopamine was present together with ascorbic acid and uric acid, and also showed a higher reaction current in the amount of current measurement than without ascorbic acid and uric acid. However, in the conductive polymer electrode of the present invention, only one single peak was shown, and even when it was present together with ascorbic acid and uric acid, the present invention did not show any difference.
또한, 도파민의 농도가 5 ~ 35 μM로 증가함에 따라 정상전류와 비례적인 상관관계를 나타내었으며 (상관계수 0.994), 도파민의 검출한계는 1.9×10-7 M로 확인되었다. 본 발명의 전도성 고분자 전극은 아스코르빅산 및 요산이 존재할 경우에 도파민에 대해 높은 선택성을 나타냄을 확인할 수 있었다 (도 4 참조).In addition, as the concentration of dopamine increased from 5 to 35 μM, it showed a proportional correlation with normal current (correlation coefficient 0.994), and the detection limit of dopamine was found to be 1.9 × 10 −7 M. The conductive polymer electrode of the present invention was found to exhibit high selectivity for dopamine in the presence of ascorbic acid and uric acid (see FIG. 4).
실험예 3: 전도성 고분자 전극의 재현성 및 안정성 측정Experimental Example 3: Measurement of Reproducibility and Stability of Conductive Polymer Electrode
본 발명의 전도성 고분자 전극의 재현성 (reproducibility) 및 안정성 (stability)을 알아보았다.The reproducibility and stability of the conductive polymer electrode of the present invention were examined.
30 μM의 도파민으로 매 5분, 10회 연속하여 신호의 크기를 측정하였을 경우의 RSD (Relative Standard Deviation)는 3.5%이었으며, 또한, 동일 조건에서 40회 연속적인 DPV 측정에서도 초기 민감도의 95%를 유지하였다. 이로써 본 발명의 전도성 고분자 전극이 탁월한 재현성 및 안정성을 가짐을 확인할 수 있었다. RSD (Relative Standard Deviation) was 3.5% when the signal was measured every 30 minutes with 30 μM dopamine, and 95% of the initial sensitivity was measured even after 40 consecutive DPV measurements under the same conditions. Maintained. This confirmed that the conductive polymer electrode of the present invention has excellent reproducibility and stability.
도 1은 본 발명의 전도성 고분자 전극의 증착을 나타낸 것이며,Figure 1 shows the deposition of the conductive polymer electrode of the present invention,
도 2는 본 발명의 전도성 고분자 전극의 순환전압전류곡선을 나타낸 것이다.Figure 2 shows the cyclic voltage current curve of the conductive polymer electrode of the present invention.
도 3은 유리질 탄소 전극 (A) 및 본 발명의 전도성 고분자 전극 (B)에서 아스코르빅산 (50 μM) 및 요산 (50 μM)의 순환전압전류곡선을 나타낸 것이다.FIG. 3 shows a cyclic voltammogram of ascorbic acid (50 μM) and uric acid (50 μM) in the glassy carbon electrode (A) and the conductive polymer electrode (B) of the present invention.
도 4는 일정 농도의 아스코르빅산과 요산의 존재 하에서, 본 발명의 전도성 고분자 전극의 도파민의 농도에 따른 순환전압전류곡선을 나타낸 것이다.Figure 4 shows a cyclic voltage current curve according to the concentration of dopamine of the conductive polymer electrode of the present invention in the presence of a certain concentration of ascorbic acid and uric acid.
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