KR20100128110A - 생체 분자 결합용 나노 복합체 및 이의 제조방법 - Google Patents

생체 분자 결합용 나노 복합체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생체 분자 결합용 나노 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 고체 지지체 상에 나노 스케일의 다공질성 박막인 금속산화물막과 이온성 고분자막이 순차적으로 형성된 생체 분자 결합용 나노 복합체는 표면뿐만 아니라 내부에까지 생체 분자가 활성을 유지하면서 안정하게 결합할 수 있다.
나노 복합체, 금속산화물, 다공질성, 고분자 전해질, 생체 분자, 효소

Description

생체 분자 결합용 나노 복합체 및 이의 제조방법{NANOHYBRID COMPOSITE FOR IMMOBILIZING BIOMOLECULE AND PREPARATION METHOD OF THE SAME}
본 발명은 생체 분자 결합용 나노 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 나노 복합체 표면뿐만 아니라 내부에까지 생체 분자가 활성을 유지하면서 안정하게 결합 될 수 있는 생체 분자 결합용 나노 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
단백질, 효소 등의 생체 분자를 고정시키는 기술은 지표물질을 이용해서 질병을 진단하는 키트나 단백질 칩, 바이오센서(biosensor)의 개발 등에서 광범위하게 이용되고 있다. 그러나 고정되는 생체 분자의 고정량 자체가 적거나 고정된 생체 분자의 변성에 의한 불활성화로 균일하고 안정한 생체 분자의 분자막을 제조하기 어렵고, 반응기질과의 상호작용 및 인식반응 등을 확인할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 따라서, 생체분자를 활성을 유지한 채로 충분한 양을 고정시키는 새로운 방법의 개발이 필요하다.
현재까지 상술한 목적으로 생체 분자를 고체표면에 고정시키는 방법으로 아미드결합에 의한 공유결합 방법 (M. Zayats, E. Katz, I. Willner, JACS., 2002, 124, 14724)과 표면 졸-겔 방법을 이용한 금속산화물과 효소의 복합적층박막 (I. Ichinose, R. Takaki, K. Kuroiwa, T. Kunitake, Langmuir, 2003, 19, 3883) 등을 주로 이용하였다. 그러나, 아미드결합에 의한 공유결합 방식은 공유결합을 통하여 생체 분자를 반응시켜야 함으로, 반응 중 생체 분자가 활성을 잃을 수 있다는 단점을 안고 있다. 또한, 표면 졸-겔 방법에 의한 적층박막의 제작은 금속산화물과 생체 분자의 정전기적 상호작용을 이용한 간단한 방법으로 표면에 균일하게 고정이 가능하고, 금속산화물과 생체분자의 교호 적층을 통해서 박막의 내부에도 생체분자를 고정시킬 수 있지만, 다층의 적층과정 중 금속산화물의 흡착과정에서 사용하는 유기용매의 영향으로 생체 분자의 변성 가능성이 매우 크다는 단점이 있다.
고체지지체 위에 생체분자를 안정적으로 다량 고정시키기 위해서 정전기적 상호작용을 하는 이온성 고분자의 특성을 이용하여 고분자와 생체 분자를 교호 적층하는 방법이 이용되고 있다. 하지만, 이러한 방법은 생체 분자를 덮고 있는 고분자 층에 의하여 생체분자와 반응기질의 반응이 방해 받기 때문에 반응기질에 효과적으로 작용하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 나노 복합체 표면뿐만 아니라 내부에까지 생체 분자가 활성을 유지하면서 안정하게 고정될 수 있는 생체 분자 결합용 나노 복합체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 상기 생체 분자 결합용 나노 복합체의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 고체 지지체, 상기 고체 지지체 위에 순차 형성된 제 1금속산화물막 및 이온성 고분자막을 포함하는 복합 박막 및 상기 복합 박막 위에 형성된 제 2 금속산화물막을 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체를 제공한다.
또한, 본 발명은 고체 지지체 상에 제 1 금속산화물막을 형성하는 단계; 상기 제 1 금속산화물막 상에 이온성 고분자막을 형성하는 단계; 및 상기 이온성 고분자막 상에 제 2 금속산화물막을 형성하는 단계를 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법을 제공한다.
이하 발명의 구현 예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체 및 이의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.
발명의 일 구현 예에 따라, 고체 지지체, 상기 고체 지지체 위에 순차 형성된 제 1금속산화물막 및 이온성 고분자막을 포함하는 복합 박막 및 상기 복합 박막 위에 형성된 제 2 금속산화물막을 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체가 제공된다.
상기 발명의 일 구현 예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체는 고체 지지체 위에 제 1금속산화물막이 형성되고, 순차적으로 이온성 고분자막과 제 2금속산화물막이 형성된 구조를 포함한다. 이때, 제 1산화물막 및 이온성 고분자막을 포함하는 복합박막은 단일층으로 형성될 수 있지만, 2이상의 다층 복합막으로 형성될 수 있다. 이 경우, 후술하는 바와 같이, 제1금속산화물막 및 이온성 고분자막이 교대로 2층 이상 형성되고, 이러한 다층 복합막 위에 제2금속산화물막이 형성된 구조를 띄게 된다.
이러한 나노 복합체에서, 상기 제 1 또는 제 2금속산화물막은 나노 스케일의 다공질막으로서 안정한 다층박막을 형성하게 하며 생체 분자와 결합하는 역할을 한다. 그리고, 상기 이온성 고분자막은 다층 나노 박막의 층 사이를 정전기적 인력, 수소결합, 공유결합 또는 금속산화물과의 착체형성 등으로 연결시켜 줄 수 있어서, 상기 나노 복합체가 안정한 구조를 가질 수 있게 한다. 또한, 이러한 금속산화물막과 이온성 고분자막은 나노 스케일의 다공질 막이여서 생체 분자가 내부에까지 이동하여 결합할 수 있게 한다. 또한, 나노 복합체를 제조한 후에 유기 용매를 사용하지 않고 생체분자를 결합시키기 때문에 생체분자의 활성을 감소시킬 염려도 없다.
발명의 일 예에서, 생체 분자 결합용 나노 복합체는 도 1과 같은 구조를 가질 수 있다. 도 1에서는 고체 지지체(substrate)로서 수정결정 미소저울(quartz crystal microbalance, QCM)을 사용하여 효소를 결합한 나노 복합체의 구조를 나타내고 있다. 다만, 도 1은 발명의 일 구현 예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체의 한가지 예일 뿐이며, 상기 나노 복합체가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명자들의 실험 결과, 발명의 일 구현예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체는 금속산화물막과 이온성 고분자 사이의 반응으로 인하여 균일하고 안정한 나노 박막층을 형성하고, 제 1 및 2 금속산화물막과 이온성 고분자막의 적층 박막에 존재하는 나노 스케일의 수많은 구멍으로 인하여 생체 분자가 나노 복합체 표면뿐만 아니라 내부에까지 결합되어 다량의 생체 분자를 안정하게 결합할 수 있는 것으로 나타났다.
한편, 발명의 일 예의 생체 분자 결합용 나노 복합체에서, 상기 고체 지지체는 표면활성기를 포함하고 있거나, 금속산화물과 정전기적 상호작용을 할 수 있다. 이러한 표면활성기는 고체지지체 표면에 화학적/물리적 처리를 통하여 도입되고, 활성을 갖는 작용기를 의미한다. 이러한 고체 지지체는 플라즈마 처리, 오존 처리, 알카리 또는 산 용액에서 초음파 처리 또는 알칸티올 분자나 카르복실기 등을 이용한 자기조립박막 형성의 방법 등을 통한 표면활성기를 포함할 수 있다. 그리고, 금속산화물과 정전기적 상호작용을 할 수 있는 것은 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 고체지지체의 재질로는 통상적인 비금속 기판 또는 금속 기판 등을 별다른 제한 없이 사용할 수 있는데, 예를 들어, 비금속류의 고체인 석영이나 유리, 실리콘 또는 테프론 등의 기판을 사용할 수 있고, 금속류의 고체 지지체인 금, 은, 구리, 알루미늄 또는 백금의 기판을 사용할 수 있으며, 더 나아가 각종 금속이 고 정된 수정결정미소저울(Quartz crystal microbalance, QCM)이나 금이 증착된 실리콘 기판 또는 전도성 물질이 코팅된 기판 또는 금판 등을 사용할 수도 있다. 그리고, 폴리카보네이트(PC), PET, 아크릴과 같은 고분자 지지체나 금, 은, 백금등을 증착한 고체지지체도 사용할 수 있으며, 천연 셀롤로스인 종이나 솜, 비단등의 천도 고체지지체로 사용가능하다. 이외에도, 생체 분자의 고정용 나노 복합체에서 사용 가능한 것으로 알려진 다양한 고체 지지체를 별다른 제한 없이 사용할 수 있다.
또한, 상기 제 1금속산화물막은 상기 고체 지지체 상의 표면활성기를 매개로 결합될 수 있다. 이러한 표면활성기는 플라즈마 처리, 오존 처리, 알카리 또는 산 용액에서 초음파 처리 또는 알칸티올 분자나 카르복실기 등을 이용한 자기조립박막 형성의 방법 등을 통해 상기 고체 지지체 표면에 도입될 수 있다. 이러한 표면활성기의 예로는 활성수소, 하이드록실기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 아민기, 이민기, 암모늄기, 피리딘기 또는 기타 전하를 띄는 분자의 작용기 등을 들 수 있다. 다만, 이러한 표면활성기는 상기의 종류에 한정되는 것은 아니고, 고체지지체 표면에 도입되고 금속산화물과 결합할 수 있는 것은 별다른 제한 없이 사용 할 수 있다.
그리고, 상기 제 1또는 제 2 금속산화물막은 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 보론, 실리콘, 인듐, 주석, 바륨 및 바나듐으로 이루어진 군에서 선택된 금속의 산화물 또는 둘 이상의 복합 금속 산화물을 포함할 수 있다. 이러한 제 1또는 제 2금속산화물막은 고체 지지체, 이온성 고분자 또는 생체 분자와 정전기적 결합을 할 수 있다. 또한, 상기 제 1또는 제 2 금속산화물막은 고체 지지체나 이온성 고분자 가 형성된 결과물을 금속산화물 전구체 용액 내에서 표면 졸-겔 반응시켜 형성될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 금속산화물막의 형성을 위한 금속산화물의 전구체로는 Ti(O- n Bu)4, Zr(O- n Pr)4, Al(O- n Bu)3, B(O- n Et)3, Ti(acac)2, Si(OMe)4, In(OC2H4OMe)3, Sn(O-iPr)4, InSn(OR)4, BaTi(OR)4 또는 VO(O-iPr)4 등의 금속알콕사이드를 사용할 수 있다. 다만, 상기 예 이외에도 생체 분자 또는 고체 지지체의 활성기와 상호작용에 의한 결합을 형성할 수 있고, 금속산화물의 형성을 가능케 하는 다양한 물질을 상기 금속산화물 전구체로 사용할 수 있음은 물론이다.
하기 실험예 1-3, 실험예2, 및 실험예3과 도6내지 10에서 뒷받침되는 것과 같이, 상기 제1 및 제 2금속산화물막과 이온성 고분자막은 나노 스케일의 다공질막일 수 있다. 생체 분자 결합용 나노 복합체에 포함되어 있는 각각의 막들은 나노 스케일의 수많은 구멍을 포함하고 있어서, 나노 복합체를 제조한 후에 생체 분자와 반응시켜도 다공질막을 통하여 나노 복합체 내부에까지 생체 분자가 이동하여 결합할 수 있다. 따라서, 유기용매를 사용하며 금속산화물막과 생체 분자막을 교대로 형성시킬 필요가 없어서, 생체 분자의 활성을 유지한 채로 안정하고 균일한 조성을 가지는 나노 복합체를 제조할 수 있다.
한편, 발명의 일 예에서, 상기 이온성 고분자막은 금속산화물막과 정전기적 상호작용에 의하여 결합되거나, 활성 작용기를 매개로 착체를 형성하여 결합될 수 있다. 상기 금속산화물막은 부분적으로 (-) 전하를 갖기 때문에 (+)전하를 갖는 양전하 고분자 전해질 (cationic polyelectrolytes)과 정전기적 상호작용에 의하여 결합할 수 있다. 그리고, 이러한 정전기적 상호작용에 의한 결합 이외에도, 활성수소, 하이드록실기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 아민기, 이민기, 암모늄기, 피리딘기 또는 기타 전하를 띄는 분자의 작용기 등의 활성작용기를 가지는 천연 또는 합성 고분자와 금속산화물 사이의 착체 형성을 통하여서도 결합할 수 있다.
상기 이온성 고분자막은 폴리아크릴산과 이의 유도체, 양이온 및 음이온 폴리사카라이드와 이의 유도체, 핵산, 폴리메타아크릴산과 이의 유도체, 말레산 무수물 공중합체, 양이온 아크릴산 에스터와 이의 공중합체, 폴리에틸렌 이민, 폴리아민, 폴리아마이드아민 및 폴리다이알릴다이메틸암모니움 클로라이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이외에도 상기 이온성 고분자막은 금속산화물과 상호작용이 가능한 다양한 고분자 등을 포함할 수 있다.
한편, 발명의 일 구현 예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체는 상기 제 1금속산화물막 및 이온성 고분자막을 포함하는 복합박막을 단일층으로 포함할 수도 있지만, 2이상의 복합층으로 포함할 수도 있다. 상기 제1금속산화물막과 이온성 고분자막을 형성하고 난 뒤 제 2금속산화물막을 형성하기 전에, 제 1금속산화물막과 이온성 고분자막을 순차적으로 추가 형성함으로써 상기 복합 박막을 2 이상의 복합층으로 포함할 수 있다. 이를 통해서 생체 분자 결합용 나노 복합체의 두께를 나노 스케일 수준에서 조절할 수 있다.
상기 제 1 또는 제 2금속산화물막은 각각 실질적으로 금속 산화물의 단분자 막으로 이루어질 수 있다. 상기 단분자막은 분자의 고유한 결합 특성과 활성이 유지되며, 분자 박막에서 분자 간의 간격과 배향을 적절히 조절할 수 있어서 분자 소자나 바이오 센서 등의 제조에 유용하다.
또한, 상기 이온성 고분자막은 실질적으로 이온성 고분자의 단분자막으로 이루어질 수 있다. 상기 단분자막은 분자의 고유한 결합 특성과 활성이 유지되며, 분자 박막에서 분자 간의 간격과 배향을 적절히 조절할 수 있어서 분자 소자나 바이오 센서 등의 제조에 유용하다.
한편, 발명의 일 구현예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체는 상기 제1또는 2금속산화물막에 생체 분자가 결합된 것으로 될 수 있다. 이러한 나노 복합체는 복수의 나노 스케일 다공질막들을 포함하고 있어서, 생체 분자가 녹아 있는 용액에 담그면 제 2금속산화물막 뿐만 아니라 내부에 위치한 제 1금속산화물막에도 생체 분자가 결합될 수 있다. 또한, 발명의 일 예에서, 생체분자 결합용 나노 복합체는 금속산화물막을 형성할 때마다 유기 용매가 포함된 생체분자 결합단계를 거칠 필요가 없기 때문에 생체 분자의 활성을 유지한 채로 안정하게 결합할 수 있게 한다.
이러한 나노 복합체에 결합되는 생체 분자에는 단백질, 효소, 항원, 항체, 리셉터 및 리간드 등이 있고, 보다 구체적으로 전형적인 생체 분자인 미오글로빈 (Myoglobin), 리소좀 (Lysozyme), 페록시다아제 (Peroxidase), 글로코아밀라아제 (Glucoamylase), 글로코스옥시다아제 (Gluecose oxidase), 카탈라아제 (Catalase) 또는 시토크롬시(Cytochrome c, (Cyt.c)) 등을 들 수 있다. 이외에도 다양한 생체분자들이 상기 나노 복합체에 고정될 수 있다. 이러한 생체 분자는 상기 제2금속산 화물막에 정전기적 상호작용을 통하여 결합될 수 있으며, 다공질 공간(구멍, 세공)의cage안에 고정화 될 수 있다.
또한, 상기 제 1또는 2금속산화물막에 결합된 생체 분자는 효소일 수 있다. 발명의 일 예에서, 나노 복합체가 만들어 진 후 효소가 결합되므로 유기 용매와 반응할 염려가 없어서, 활성을 유지하며 안정하게 결합될 수 있다. 이러한 효소는 산화환원효소, 전이효소, 가수분해효소, 리아제(lyase), 이성질화효소 또는 리가아제(ligase)등이 있으며, 이 외에도 다양한 효소들이 상기 나노 복합체에 결합될 수 있다. 이러한 효소는 상기 제2금속산화물막에 정전기적 상호작용을 통하여 결합될 수 있으며, 나노 복합체 내부의 다공질 공간(구멍, 세공)의 케이지(cage)안에 고정될 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현 예에 따라, 상술한 생체 분자 결합용 나노 복합체의 제조 방법이 제공된다. 이러한 제조방법은 고체 지지체 상에 제 1 금속 산화물막을 형성하는 단계; 상기 제 1 금속 산화물막 상에 이온성 고분자막을 형성하는 단계; 및 상기 이온성 고분자막 상에 제 2 금속 산화물막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
발명의 일 예에 따르면, 상기 고체 지지체(substrate)를 금속산화물 전구체 용액 내에서 표면 졸-겔 방법 등을 통하여 금속산화물막을 형성시킨 후, 물리적으로 과량 흡착한 금속산화물을 용매로 제거하고, 증류수를 이용하여 가수분해시키면, 고체 지지체 위에 활성을 갖는 제 1금속산화물막이 형성될 수 있다. 그 후 상 기 제조된 제 1금속산화물막을 고분자 전해질 용액에서 반응시켜 이온성 고분자막 및 금속산화물막을 포함하는 복합박막을 형성할 수 있다. 상기 형성된 복합박막을 금속산화물 전구체 용액 내에서 표면 졸-겔 방법 등을 통하여 반응시켜서 금속산화물막을 형성한 후, 과량의 물리적으로 흡착한 금속산화물을 용매로 제거하고 증류수를 이용하여 가수분해시키면 제 2금속산화물층이 형성된다.
상기 발명의 일 구현예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법은 상기 제 1 금속 산화물막의 형성 단계 전에, 상기 고체 지지체 표면에 플라즈마 처리, 오존 처리, 알카리 또는 산 용액에서 초음파 처리 또는 자기조립박막 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 단계를 통해서 상기 고체지지체에 활성수소, 하이드록실기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 아민기, 이민기, 암모늄기, 피리딘기 또는 기타 전하를 띄는 분자의 작용기 등의 표면 활성기를 도입할 수 있다. 상기 고체 지지체가 비 금속류인 경우는 초음파 세척 후 플라즈마, 오존 처리를 하거나 알칼리 또는 산 용액에서 초음파 처리를 하여 활성을 갖는 분자를 도입할 수 있다. 그리고, 상기 고체 지지체가 금속류인 경우는 표면 세척 후 산성 용액으로 표면에 존재하는 불순물을 제거하고 나서, 한쪽 말단이 수식된 알칸티올(alkanethiol)분자나 카르복실기 등을 포함하는 용액에 담가두어서 자기조립박막 (self-assembled monolayer, SAM)을 수득함으로써 표면 활성이 도입될 수 있다.
또한, 상기 제 1또는 제 2 금속산화물을 형성하는 단계는 고체 지지체나 이온성 고분자막이 형성된 결과물을 금속산화물 전구체 용액 내에서 표면 졸-겔 반응을 시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 표면 졸-겔 반응시키는 단계에서는 상기 고체 지지체나 이온성 고분자막이 형성된 결과물을 금속산화물 전구체가 용해된 용액 내에서 반응시킨 후, 에탄올 등의 적절한 용액으로 과량의 물리적 흡착 분을 제거하고 증류수 내에서 가수분해한 뒤 질소 가스로 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2금속산화물막의 형성을 위한 전구체로는 Ti(O- n Bu)4, Zr(O- n Pr)4, Al(O- n Bu)3, B(O- n Et)3, Ti(acac)2, Si(OMe)4, In(OC2H4OMe)3, Sn(O-iPr)4, InSn(OR)4, BaTi(OR)4 또는 VO(O-iPr)4 등의 금속알콕사이드를 사용할 수 있다. 다만, 상기 예 이외에도 생체분자 또는 고체 지지체의 활성기와 정전기적 결합을 형성할 수 있고, 금속산화물의 형성을 가능케 하는 다양한 물질을 상기 금속산화물 전구체로 사용할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 제 1 금속산화물막 상에 이온성 고분자막을 형성하는 단계는 상기 금속산화물막이 형성된 결과물을 고분자 전해질 용액에서 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 1금속산화물막이 형성된 결과물을 상온에서 이온성 고분자가 녹아 있는 고분자 전해질 용액에서 반응시킨 후, 표면에 불안정하게 흡착되어 있는 고분자를 증류수 등의 적절한 용매로 세척하고 질소가스를 이용하여 건조시키면 제 1 금속산화물 상에 이온성 고분자막이 형성될 수 있다.
상기 고분자 전해질은 폴리아크릴산과 이의 유도체, 양이온 및 음이온 폴리사카라이드와 폴리사카라이드 유도체, 핵산, 폴리메타아크릴산과 이의 유도체, 말레산 무수물 공중합체, 양이온 아크릴산 에스터와 이의 공중합체, 폴리에틸렌 이 민, 폴리아민, 폴리아마이드아민 및 폴리다이알릴아다이메틸암모니움 클로라이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이외에도 상기 고분자 전해질은 금속산화물과 상호작용이 가능한 다양한 고분자 등을 포함할 수 있다.
한편, 발명의 일 구현예에 따른 생체분자 결합용 나노 복합체 제조방법은 상기 제 2 금속 산화물막의 형성 단계 전에, 상기 제 1 금속 산화물막의 형성 단계 및 이온성 고분자막의 형성 단계를 교대로 2회 이상 더 반복할 수 있다. 상기 제 1금속산화물막과 이온성 고분자막을 포함하는 복합 박막을 2 이상으로 형성시킴으로서 나노 복합체의 두께를 나노 스케일 수준에서 조절할 수 있다.
그리고, 발명의 일 구현예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법은 상기 제 2금속 산화물막이 형성된 나노 복합체에 생체 분자를 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 나노 복합체를 생체 분자와 반응시키면, 나노 복합체 내부에 복수의 나노 스케일 다공질막들이 존재하기 때문에 최외곽의 제 2금속산화물막 뿐만 아니라 나노 복합체의 내부에도 생체 분자가 결합될 수 있다. 따라서, 발명의 일 예에서, 생체분자 결합용 나노 복합체 제조단계는 생체분자를 내부에 결합시키기 위해 금속산화물막을 형성할 때마다 유기 용매가 포함된 생체분자 결합단계를 포함하지 않고도 생체 분자의 활성을 유지한 채로 안정하게 결합할 수 있게 한다.
이러한 생체 분자는 단백질, 효소, 항원, 항체, 리셉터 및 리간드 등이 있고, 보다 구체적으로 전형적인 생체 분자인 미오글로빈 (Myoglobin), 리소좀 (Lysozyme), 페록시다아제 (Peroxidase), 글로코아밀라아제 (Glucoamylase), 글로 코스옥시다아제 (Gluecose oxidase), 카탈라아제 (Catalase) 또는 시토크롬 씨(Cytochrome c, (Cyt.c)) 등이 있다. 이외에도 다양한 생체분자들이 상기 나노 복합체에 결합될 수 있다. 이러한 생체 분자는 상기 제2금속산화물막에 정전기적 상호작용을 통하여 결합될 수 있으며, 나노 복합체 내부의 다공질 공간(구멍, 세공)의 케이지(cage)안에 고정될 수 있다.
또한, 상기 생체 분자를 결합시키는 단계는 상기 나노 복합체를 생체 분자가 용해되어 있는 완충용액내에서 5 내지 50℃, 바람직하게는 20 내지 45℃에서, 1 내지 60분 동안, 바람직하게는 20 내지 40분 동안 반응시킬 수 있다. 대부분의 생체 분자는 35 내지 45℃에서 활성이 가장 크게 나타나고, 너무 고온이거나 저온인 경우 활성이 떨어지게 된다. 또한, 상기 완충용액은 pH 2 내지 10의 범위 내일 수 있다. 일반적으로 생체 분자는 pH에 크게 영향을 받게 되기 때문에 완충용액을 사용하면 생체 분자를 결합하는 단계에서 활성이 유지될 수 있으나, 너무 산성 또는 알카리성 조건에서는 완충용액으로서 역할을 할 수 없다.
또한, 발명의 일 예에 있어서, 상기 생체 분자는 효소일 수 있다. 나노 복합체가 만들어진 후 효소가 결합되므로 유기 용매와 반응할 염려가 없어서, 활성을 유지하며 안정하게 결합 될 수 있다. 이러한 효소는 산화환원효소, 전이효소, 가수분해효소, 리아제 (lyase), 이성질화효소 또는 리가아제 (ligase)등이 있으며, 이 외에도 다양한 효소들이 상기 나노 복합체에 결합 될 수 있다. 이러한 효소는 상기 제2금속산화물막에 정전기적 상호작용을 통하여 결합 될 수 있으며, 나노 복합체 내부의 다공질 공간(구멍, 세공)의 케이지(cage)안에 고정될 수 있다.
도 2는 발명의 일 구현예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법의 예를 나타내었다. 도 2에서는 고체 지지체로서 9MHz의 수정결정 미소저울(QCM)을 사용하였고, 금속알콕사이드 용액내에서 금속산화물막을 형성시키고 있으며, 생체분자로서 효소를 결합시키고 있다. 또한, 도 2에서는 제1금속산화물막과 이온성 고분자막을 포함하는 복합박막 형성과정을 1회 이상 더 반복할 수 있음을 보여주고 있다. 다만, 도2는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법의 한 가지 예를 보여주는 것일 뿐, 발명의 일 구현예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 나노 복합체 표면뿐만 아니라 내부에까지 생체 분자가 활성을 유지하면서 안정하게 결합될 수 있는 생체 분자 결합용 나노 복합체 및 이의 제조방법이 제공된다.
이하, 발명의 다양한 실시예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리 범위가 제한되는 것은 아니다.
[ 실시예 : 생체분자 결합용 나노 복합체의 제조]
< 실시예 1 : QCM 을 고체지지체로 한 나노복합체 >
금이 증착된 수정결정 미소저울(QCM)을 피라하 용액(piraha solution : 96% 황산/30-35.5% 과산화수소, 3/1, v/v)으로 세척 후, 10mM의 2-머켑토에탄올(2- mercaptoethanol)/에탄올 용액 내에서 12시간 동안 반응시켜 자기조립박막을 제작하고, 이를 고체 지지체로 사용하였다. 이러한 고체지지체를 티탄부톡사이드(Titanium (IV)-n-butoxide; (Ti(O-nBu)4)/ Acros Chem 社 제품(미국))가 100mM의 농도로 용해된 에탄올/톨루엔(1/1, v/v) 용액내에서 3분간 반응시켰다. 그 후, 그 결과물에 과량으로 물리적 흡착한 금속산화물을 에탄올 용액을 이용하여 제거하고, 증류수 내에서 1분간 가수분해시켰다. 그리고, 질소 가스로 건조하여 고체 지지체 위에 제1금속산화물막을 도입하였다.
상기 제 1금속산화물막이 형성된 결과물을 폴리아크릴엑시드 (Poly(acrylic acid), PAA)가 1wt %의 농도로 용해된 증류수 용액에 30분간 반응시키고, 표면의 물리적 흡착분을 30초씩 2번 증류수로 세척하여 제거하였다. 그 결과물을 질소가스를 이용하여 건조하여 이온성 고분자막(PAA막)을 도입하였다.
상기의 제1금속산화물막과 이온성 고분자막(PAA막)을 형성하는 과정을 1사이클로 하여, 이러한 사이클을 반복하는 경우 본 발명의 생체분자 결합용 나노 복합박막의 두께를 나노 수준에서 조절할 수 있었다. 제 1금속산화물막과 이온성 고분자막을 형성하는 과정을 1회 이상 반복하고 난 후, 상기의 제 1금속산화물막 제조 방법과 동일한 방법을 통하여 제조된 결과물에 제 2금속산화막을 형성하였다.
이때, (TiO2/PAA)N.5 나노 복합체는 제 1금속산화물막과 PAA를 포함하는 복합박막이 N개 형성되고, 표면에 제2금속산화물막을 형성하여 제조된 것을 의미한다.
< 실시예 2 : 효소가 결합된 나노 복합체>
실시예 1의 방법으로 제조된 생체 분자 결합용 나노복합체를 효소인 사이토크롬 씨(Cyt.c)가 용해된 인산완충용액(pH 7) 내에서 30분간 실온에서 반응시켰다. 그 후, 불안정하게 고정화된 과량의 효소 흡착 분을 증류수를 이용하여 제거하고 질소가스로 건조시켜 효소가 결합된 나노 복합체를 제조하였다.
< 실시예 3 : 석영판을 고체지지체로 한 나노복합체>
석영판을 황산(H2SO4 96.0%)으로 세척한 후, KOH용액으로 초음파 처리하여 석영판 표면에 활성기를 도입하여 고체 지지체로 사용하였다. 상기 고체 지지체를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 금속산화물막과 PAA 막을 제조하여, TiO2/PAA 복합박막을 포함하는 나노 복합체를 제조하였다. 제조된 나노 복합체에 실시예 2의 방법으로 효소를 결합시켰다.
[ 비교예 1 : 금속산화물 다층박막의 제조]
PAA막을 형성시키는 과정을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 금속산화물막을 형성하여 TiO2의 금속산화물막만을 포함하는 금속산화물 다층박막을 제조하였다. 이렇게 제조한 금속산화물 다층박막에 실시예 2의 방법으로 Cyt.c를 결합하였다.
[ 실험예 ]
< 실험예 1 : QCM 의 진동수 변화측정>
QCM의 진동수를 측정하여 생체분자결합용 나노복합체의 제조 과정에서 각각의 막이 형성되는 모습을 확인하였다.
1. 실험예 1-1
실시예 1의 나노복합체 제조과정에서, 제 1금속산화물 형성 과정 직전과 직후, 이온성 고분자막 형성 과정 직후에 QCM의 진동수를 측정하여, 각각의 막이 형성될 때의 평균진동수 변화를 구하였다.
도 3에서는 Ti(O-nBu)4 와 PAA의 순차적 형성에 의한 QCM의 진동수 변화를 나타내었다. Ti(O-nBu)4 결합에 의한 1 사이클의 평균 진동수 변화 ΔF= 28±8 Hz이었고, PAA의 결합에 의한 1 사이클의 평균 진동수 변화 ΔF= 26±16 Hz 이었다. 상기 결과는 USI system 社(일본)에서 제작된 수정 결정 미소저울(QCM)과 Hewlett Packard 社(미국)의 진동수측정기를 이용하였으며, TiO2/PAA 복합박막 제조과정을 1사이클로 하여 10사이클의 평균 진동수 변화를 나타내었다.
수정결정 미소저울(QCM)은 나노그램 정도의 극미량의 물질이 흡착하여도 그 질량에 비례하여 공명 진동수가 변화하므로, 상기의 결과로 보아 고체지지체 상에 분자수준의 두께로 복합박막이 균일하게 형성되었음을 확인할 수 있다.
2. 실험예 1-2
실시예2에서 제작한 효소가 결합된 나노 복합체의 형성 과정을 QCM 진동수 변화를 이용하여 확인하였다. QCM의 진동수는 실험예 1-1에서와 같은 방법으로 측정하였다.
도4에는 Cyt.c가 결합한 (TiO2/PAA)3.5 나노 복합체의 진동수 변화를 나타내었다. (TiO2/PAA)3.5 복합박막의 Ti(O-nBu)4 결합에 의한 평균 진동수 변화는 ΔF= 26±11 Hz이었고, PAA의 결합에 의한 평균 진동수 변화는 ΔF= 41±20 Hz, 결합된 Cyt.c의 진동수 변화는 ΔF= 535±34 Hz였다.
도5에는 Cyt.c가 결합한 (TiO2/PAA)10.5 나노 복합체의 진동수 변화를 나타내었다. (TiO2/PAA)10.5 복합박막의 Ti(O-nBu)4 결합에 의한 평균 진동수 변화는 ΔF= 28±8 Hz이었고, PAA의 결합에 의한 평균 진동수 변화는 ΔF= 26±16 Hz, 결합된 Cyt.c의 진동수 변화는 ΔF= 1841±526 Hz였다.
도 4와 5에서 보여지듯이, 수정결정 미소저울(QCM)의 진동수 변화를 통하여 금속산화물막과 PAA막이 균일하고 안정적으로 형성되어 가는 것을 확인할 수 있었다. 또한, Cyt.c의 결합에 의한 진동수 변화로 미루어 나노 복합체에 생체분자가 안정하게 결합된 것을 확인할 수 있었다.
3. 실험예 1-3
비교예1에서 제작된 금속산화물 다층박막과 실시예1에서 제조된 나노 복합체에 Cyt.c을 결합할때의 진동수 변화를 비교하였다. 이러한 진동수 변화는 USI system 社(일본)에서 제작된 수정 결정 미소저울(QCM)과 Hewlett Packard 社(미국)의 진동수측정기를 이용하였으며, 5회 반복실험결과를 평균하여 나타낸 것이다.
도6에는 비교예 1의 금속산화물 다층박막과 실시예1의 나노복합체에 Cyt.c를 결합함에 따른 진동수 변화의 차이를 나타내었다. 비교예 1의 금속산화물 다층박막은 사이클 수의 증가에 관계없이 결합되는 Cyt.c의 양이 일정함을 확인 할 수 있었다. 이에 반하여, 실시예 1의 나노복합체는 사이클이 증가함에 따라 결합되는 효소의 양도 규칙적으로 증가함을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 실시예 1의 나노복합체는 비교예 1의 금속산화물 다층박막과 달리 효소가 내부에까지 이동하여 결합되고 있음을 보여주는 것이다.
< 실험예 2 : 흡광도 변화 측정>
실시예3에서 제작된 효소가 결합된 나노 복합체의 형성은 UV-vis spectrometer의 흡광도 (효소내의 포르피린 분자에 의한 (λmax=409nm) 흡광도 변화) 변화를 이용하여 확인하였다. 흡광도의 변화는 UV-vis spectrometer ( Lambda 35제품, Perkin Elmer社)을 이용하여 확인하였고, 3회 반복실험 후 평균 피크를 나타내었다.
도7은 Cyt.c가 결합한 (TiO2/PAA)3.5 나노 복합체의 UV-vis spectrometer 변화를 나타내었다. 도7에 보이는 바와 같이, (TiO2/PAA)3.5 나노 복합체의 경우 250nm 부근에서 (TiO2/PAA)3.5 나노 복합체에 의한 특성 피크만 존재 하지만, Cyt.c가 결합 되면 409nm에서 Cyt.c내의 포르피린 분자에 의한 특성 피크가 나타났다. 이러한 UV-vis spectrometer의 흡광도 변화로 보아 (TiO2/PAA) 나노 복합체에 생체 분자가 안정하게 결합되고 있음을 확인 할 수 있었다.
도 8은 실시예 1의 방법으로 각각1.5, 3.5, 5.5, 10.5사이클의 나노 복합체를 제조하고 실시예2의 방법으로 Cyt.c 를 결합한 후 측정한 UV-vis spectrometer 변화를 나타낸 것이다. 도8에서는 실험예 1-3의 결과와 같이 사이클 수에 의한 나노 복합체의 두께를 증가 시킴에 따라 결합되는 효소의 량도 규칙적으로 증가함을 확인 할 수 있었다. 이것은 실시예 1의 나노복합체는 비교예 1의 금속산화물 다층박막과 달리 효소가 내부에까지 이동하여 결합 되고 있음을 보여주는 것이다.
< 실험예 3 : 사이클릭볼타메트리 ( Cyclic voltammetry ; CV ) 측정>
효소가 결합된 나노 복합체의 전기화학적 특성을 확인하기 위하여 사이클릭볼타메트리(Cyclic voltammetry)를 이용하였다.
실시예 1 의 방법으로 제조한 나노복합체에 실시예 2의 방법으로 효소를 결합한 QCM 전극을 'IvinumStat'(Ivium Technologies 社, 네델란드)를 이용하여 CV변화를 측정하였다.
도9에는 인산완충용액(pH 7)에서 (TiO2)3, (TiO2)3.5/Cyt.c, (TiO2/PAA)3.5/Cyt.c 나노 복합체의 전기화학적 특성 변화를 나타내었다. 3사이클의 금속산화물 다층박막((TiO2)3)의 경우, 200~300mV 부근에서 전류치 변화가 거의 나 타나지 않았지만, 효소가 결합된 금속산화물 다층박막 ((TiO2)3/Cyt.c)과 나노 복합체 ((TiO2/PAA)3.5/Cyt.c)의 경우, 효소내의 철분자의 산화ㆍ환원피크가 관찰 되었다.
또한, 효소가 결합된 금속산화물 다층박막((TiO2)3)보다 효소가 결합된 TiO2/PAA의 나노 복합체((TiO2/PAA)3.5/Cyt.c)에서 3배 이상의 산화ㆍ환원피크 (전류치) 증가가 있음을 확인하였다. 이것은 금속산화물 다층박막은 단순히 최외곽의 금속산화물 표면에만 효소가 결합되는데 비하여, TiO2/PAA의 나노 복합체에서는 내부에까지 효소가 이동하여 결합되므로 고정화된 효소의 증가 때문에 효소로부터의 산화ㆍ환원피크(전류치)가 상대적으로 증가되는 것이다.
도10에는 효소가 결합된 나노 복합체의 두께에 따른 전기화학적 특성을 관찰한 결과를 나타내었다. 효소가 결합된 나노 복합체의 두께가 증가할수록 산화ㆍ환원피크(전류치)가 비례적으로 증가함을 확인할 수 있었는데, 이러한 결과는 실험예 1-3 및 실험예 2의 결과와 같이, 복합박막의 두께가 증가할수록 결합되는 효소의 양이 증가하는 것을 나타낸다.
이상의 결과로부터, 발명의 일 구현예에 따른 생체 분자 결합용 나노 복합체에서는 생체 분자를 활성을 유지한 상태로 나노 복합체 내부에까지 결합시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
< 실험예 4 : 광전자 분광기 실험>
실시예 1 또는 실시예 2의 방법으로 제조된 9.5 사이클의 나노 복합체 (TiO2/PAA)9.5와 효소가 결합된 9.5사이클의 나노 복합체 (TiO2/PAA)9.5/Cyt.c를 광전자 분광기(ESCALAB 210제품, VG Science 社)를 이용하여 각각의 나노 복합체의 조성을 확인하였다.
도11에서는 (TiO2/PAA)9.5의 경우 465 eV 부근에서 금속산화물의 Ti에 의한 특성 피크, 295eV에서 PAA의 카본 피크 그리고 536 eV 부근에서 금속산화물의 산소 및 PAA의 산소 피크가 겹쳐서 나타나고 있음을 보여 주고 있다. 그러나, 효소가 결합된 나노 복합체 ((TiO2/PAA)9.5/Cyt.c)에서는 효소에 존재하는 펩타이드 분자의 질소 원자에 의한 405 eV 부근에서의 피크가 새롭게 나타났고 전체적으로 금속산화물의 피크는 효소분자의 피크에 겹쳐서 잘 나타나지 않음을 확인할 수 있다.
이러한 결과로부터, 나노 복합체에 효소가 결합되어 있음을 확인 할 수 있다.
< 실험예 5: 원자간력 현미경( Atomic Force Microscope , AFM )을 이용한 표면 관찰>
표면을 에탄올로 세척한 운모(Mica)를 고체지지체로 한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 나노 복합체를 제조하고, 실시예2의 방법으로 Cyt.c 를 결합하였다. 그 후, (TiO2/PAA)3.5 와 (TiO2/PAA)3.5/Cyt.c 나노복합체를 원자간력 현 미경(JSPM-5200제품, JEOL 社)을 이용하여 표면을 관찰하였다. 그 결과, (TiO2/PAA)3.5 나노복합체의 root-mean-sequare(RMS) roughness는 0.524nm, (TiO2/PAA)3.5/Cyt.c 나노복합체의 root-mean-sequare(RMS) roughness는 1.02nm로 생체분자가 결합된 나노복합체의 RMS roughness가 증가하였다. 이러한 결과는 나노복합체의 표면에 고정된 Cyt.c 에 의해 RMS roughness가 증가한 것이다. 또한, 약 3nm 크기의 Cyt.c 가 내부에 까지 침투하여 안정하게 고정화되는 점이 확인되었고, 하기 원자간력 현미경의 측정결과에서 나타나는 바와 같이 나노복합체의 각각의 막들은 2nm 내지 100nm의 다공질성인 점도 확인되었다.
도 12와 13는 각각 (TiO2/PAA)3.5 와 (TiO2/PAA)3.5/Cyt.c 나노복합체의 AFM 사진과 root-mean-sequare(RMS) roughness를 보여준다.
< 실험예 6: 전자현미경( Scanning electron microscope , SEM )을 이용한 나노복합체의 관찰>
실시예 1의 방법으로 제조한 나복복합체에 실시예2의 방법으로 Cyt.c를 결합하였다. 이에 따라 제조된 (TiO2/PAA)10.5/Cyt.c의 단면을 전자현미경(Carl LEO-1530_제품, Zeiss 社) 이용하여 단면을 관찰하였다. 도 14에서 보여지는 바와 같이, 단면의 두께가 45±5nm인 나노 복합체가 QCM기판위에 균일하게 형성되어 있음을 확인 할 수 있었다.
도1 은 생체 분자 결합용 나노 복합체의 구조의 한 예를 나타낸 것이다.
도2 는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법의 한 예를 나타낸 것이다.
도3 은 Ti(O-nBu)4 와 PAA의 순차적 결합에 따른 QCM의 진동수 변화를 나타낸 것이다.
도4 는 Cyt.c를 결합한 (TiO2/PAA)3.5 나노 복합체 형성 단계에 따른 진동수의 변화를 나타낸 것이다.
도5 는 Cyt.c를 결합한 (TiO2/PAA)10.5 나노 복합체 형성 단계에 따른 진동수의 변화를 나타낸 것이다.
도6 는 금속산화물 다층박막과 TiO2/PAA 복합박막을 포함하는 나노복합체의 두께 변화에 따른 Cyt.c결합 진동수 변화를 비교하여 나타낸 것이다.
도7 은 Cyt.c 의 결합에 따른 (TiO2/PAA) 3. 5나노 복합체의 UV-vis spectrometer 변화를 나타낸 것이다.
도8 은 Cyt.c 를 결합한 나노 복합체의 두께 변화에 따른 UV-vis spectrometer 변화를 나타낸 것이다.
도9 은 금속산화물 다층박막과 TiO2/PAA 복합박막을 포함하는 나노복합체의 전기 화학적 특성의 차이를 나타낸 것이다.
도10 은 TiO2/PAA 복합박막을 포함하는 나노복합체의 두께에 따른 전기화학적 변화를 나타낸 것이다.
도11 은 광전자 분광기를 이용하여 나노 복합체의 조성과 Cyt.c 를 결합할 때의 나노 복합체 조성의 변화를 나타낸 것이다.
도 12는 (TiO2/PAA)3.5 나노복합체의 AFM 사진과 root-mean-sequare(RMS) roughness를 보여준다.
도13은 (TiO2/PAA)3.5/Cyt.c 나노복합체의 AFM 사진과 root-mean-sequare(RMS) roughness를 보여준다.
도 14 는 TiO2/PAA)10.5/Cyt.c 나노복합체의 SEM 사진과 고체지지체 상의 나노복합체 단면의 두께를 보여준다.

Claims (21)

  1. 고체 지지체;
    고체 지지체 위에 순차 형성된 제 1금속산화물막 및 이온성 고분자막을 포함하는 복합 박막; 및
    상기 복합 박막 위에 형성된 제 2 금속산화물막을 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고체지지체는 표면활성기를 포함하거나, 금속산화물과 정전기적 상호작용 하는 생체 분자 결합용 나노 복합체.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 표면 활성기는 활성수소, 하이드록시기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 아민기, 암모늄기 및 피리딘기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 작용기인 생체분자 결합용 나노 복합체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1또는 제 2 금속산화물막은 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 보론, 실리콘, 인듐, 주석, 바륨 및 바나듐으로 이루어진 군에서 선택된 금속의 산화물 또 는 둘 이상의 복합 금속 산화물을 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제 2금속산화물막과 이온성 고분자막은 나노 스케일의 다공질막인 생체 분자 결합용 나노 복합체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 이온성 고분자막은 금속산화물막과 정전기적 상호작용에 의하여 결합되거나, 활성작용기를 매개로 착체를 형성하여 결합되어 있는 생체 분자 결합용 나노 복합체.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 이온성 고분자막은 폴리아크릴산과 이의 유도체, 양이온 및 음이온 폴리사카라이드와 폴리사카라이드 유도체, 핵산, 폴리메타아크릴산과 이의 유도체, 말레산 무수물 공중합체, 양이온 아크릴산 에스터와 이의 공중합체, 폴리에틸렌 이민, 폴리아민, 폴리아마이드아민 및 폴리다이알릴아다이메틸암모니움 클로라이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1금속산화물막 및 이온성 고분자막을 포함하는 복합 박막을 하나 이상 더 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1금속 산화물막 또는 제 2 금속 산화물막은 금속 산화물의 단분자막을 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 이온성 고분자막은 이온성 고분자의 단분자막을 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1또는 제 2금속산화물막에 결합된 생체 분자를 더 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 생체 분자는 효소를 포함하는 생체 분자 결합용 나노복합체.
  13. 고체 지지체 상에 제 1 금속 산화물막을 형성하는 단계;
    상기 제 1 금속 산화물막 상에 이온성 고분자막을 형성하는 단계; 및
    상기 이온성 고분자막 상에 제 2 금속 산화물막을 형성하는 단계를 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 금속 산화물막의 형성 단계 전에, 상기 고체 지지체 표면에 플라즈마 처리, 오존 처리, 알카리 또는 산 용액에서 초음파 처리 또는 자기조립박막 형성 처리를 하는 단계를 더 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1또는 제 2 금속 산화물막의 형성 단계는 고체 지지체 또는 이온성 고분자막이 형성된 결과물을 금속산화물 전구체 용액 내에서(또는 금속산화물을 기체상에서) 표면 졸-겔 반응시키는 단계를 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 금속 산화물막 상에 이온성 고분자막을 형성하는 단계는 상기 금속산화물막이 형성된 결과물을 고분자 전해질 용액에서 반응시키는 단계를 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 고분자 전해질은 폴리아크릴산과 이의 유도체, 양이온 및 음이온 폴리사카라이드와 폴리사카라이드 유도체, 핵산, 폴리메타아크릴산과 이의 유도체, 말레산 무수물 공중합체, 양이온 아크릴산 에스터와 이의 공중합체, 폴리에틸렌 이민, 폴리아민, 폴리아마이드아민 및 폴리다이알릴아다이메틸암모니움 클로라이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 금속 산화물막의 형성 단계 전에, 상기 제 1 금속 산화물막의 형성 단계 및 이온성 고분자막의 형성 단계를 2회 이상 반복하는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 금속 산화물막이 형성된 나노 복합체에 생체 분자를 결합시키는 단계를 더 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 생체 분자를 결합시키는 단계는 상기 나노 복합체를 20 내지 40℃에서 1 내지 60분 동안 생체 분자가 용해되어 있는 용액 안에서 반응시키는 단계를 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 생체 분자는 효소를 포함하는 생체 분자 결합용 나노 복합체 제조방법.
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WO2016099096A1 (ko) * 2014-12-17 2016-06-23 주식회사 피엔에스테크놀로지 생화학물질 고정용 유기/무기 나노 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 바이오 센서 또는 흡착 장치
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KR20170112643A (ko) * 2016-04-01 2017-10-12 주식회사 피엔에스테크놀로지 금속나노입자를 갖는 유/무기 교호 적층박막을 포함하는 나노 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 전기적 활성 소자
KR20180120989A (ko) * 2017-04-28 2018-11-07 양도현 과산화수소 검출용 전기화학적 센서 및 그 제조방법

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