KR20160042745A - Biosensor and wearable device for detecting information of living bodies comprising hybrid electronic sheets - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a biosensor comprising a hybrid electronic sheet, and to a wearable device to detect bio-information. The biosensor has high electrochemical activities, and is able to detect an analyte in a DET-based sample. In addition, the biosensor uses an electrode harmless to the human body, is able to detect the analyte with high sensitivity and high selectivity, and can efficiently be used for a wearable device to detect bio-information. The biosensor comprises: a substrate; an electronic sheet formed on the substrate; and an analyte coupling material fixated on the electronic sheet.

Description

하이브리드 전자 시트를 포함하는 바이오 센서 및 생체 정보 검출용 웨어러블 디바이스{Biosensor and wearable device for detecting information of living bodies comprising hybrid electronic sheets}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a biosensor including a hybrid electronic sheet and a wearable device for detecting biological information,

하이브리드 전자 시트를 포함하는 바이오 센서 및 생체 정보 검출용 웨어러블 디바이스에 관한 것이다. A biosensor including a hybrid electronic sheet, and a wearable device for biometric information detection.

삶의 질 향상과 의료 기술의 발달로 인해 인간의 기대 수명은 꾸준히 증가하고 있는 추세이며 노령 인구 증가에 따른 건강 상태의 자가 진단에 대한 관심 및 투자가 활발히 이루어지고 있다. Life expectancy is steadily increasing due to improvement of quality of life and medical technology, and interest and investment in self - diagnosis of health condition is increasing actively due to increase of elderly population.

자가 진단을 위한 바이오 센서 분야에서 침습형으로 피를 뽑아내는 방식이 아닌 환자에게 착용된 센서가 스스로 환자의 체액 (침, 땀, 눈물 등)을 이용하여 글루코오스 농도를 지속적으로 측정하고 이를 분석한 정보가 무선통신 등을 통해 외부 기기로 전달 가능한 웨어러블 바이오 센서(wearable biosensor)가 주목을 받고 있다. 눈물 등의 체액상에 있는 글루코오스 농도는 일반 혈액상의 농도보다 10~20배 낮기 때문에, 낮은 농도의 글루코오스 레벨을 효과적으로 측정하는 웨어러블 바이오 센서를 개발하기 위해서는 혈액상의 글루코오스 농도를 측정하는 센서보다 높은 감도를 지닌 센서가 요구된다. 또한, 사람의 신체에 부착되어야 하기 때문에 패터닝이 가능한 물질을 이용하여 센서의 크기를 대폭 축소하여야 하며, 휘어짐 (flexibility), 투명도 (transparency), 표면 부착성 (surface adhesion) 측면에서도 특성이 향상되어야 한다. In the biosensor field for self-diagnosis, it is not a method of extracting blood in an invasive manner, but a sensor worn by a patient continuously measures the concentration of glucose using the patient's body fluids (saliva, sweat, tears, etc.) A wearable biosensor capable of being transmitted to an external device via wireless communication has been attracting attention. Since the concentration of glucose in body fluids such as tears is 10 to 20 times lower than that of a normal blood phase, in order to develop a wearable biosensor that effectively measures low glucose levels, a higher sensitivity than a sensor for measuring blood glucose concentration A sensor of the type is required. In addition, since it must be attached to the human body, the size of the sensor must be greatly reduced by using a patternable material, and the characteristics should also be improved in terms of flexibility, transparency, and surface adhesion .

향상된 특성을 갖는 바이오 센서를 제작하기 위한 노력으로서, 센서 표면 상에 고정된 시약의 산화 환원 상태의 변화를 매개체 없이 직접적으로 감지하는 3세대 바이오 센서 (3rd generation biosensor)가 주목을 받고 있다. 3세대 바이오 센서 개념을 이용한 글루코오스 센서의 경우 직접적 전자 이동(Direct electron transfer, DET)이 일어남에 따라 방해물질인 AA 와 UA를 효과적으로 배제할 수 있다. 또한, 글루코오스 옥시다아제가 글루코오스와 일어나는 반응을 어떠한 매개체 없이 직접적으로 DET에 의해 바로 전극상으로 전달할 수 있기 때문에 센서의 효과나 정확도 면에서도 발전될 수 있다. As an effort to fabricate a biosensor having improved characteristics, a 3rd generation biosensor, which directly detects the change of the redox state of the reagent immobilized on the surface of the sensor without a mediator, is receiving attention. In the case of the glucose sensor using the third-generation biosensor concept, direct electron transfer (DET) occurs, thereby effectively excluding the disturbing substances AA and UA. In addition, the effect of glucose oxidase can be developed in terms of the effect and accuracy of the sensor, since the reaction with glucose can be directly transferred to the electrode directly by DET without any mediator.

하지만 이러한 DET 기반의 3세대 바이오 센서를 제작하려면, 복잡한 공정을 요구하는 나노 물질 등을 이용하여 센서 플랫폼을 구축하여야 하기 때문에, 재현성이 떨어지고, 센서의 감도 조절이 어려워 센서의 제작 공정에 많은 비용을 필요로 한다. 또한, 인체에 부착 가능한 형태로 DET 기반의 3세대 바이오 센서를 구현하기 위해서는 나노 물질이 패터닝이 가능한 형태로 구현되어야 한다. 또한, 측정방법에 있어서도 체액에 녹아 나올 수 있는 기준전극이 아닌 인체에 무해한 전극을 이용한 기준전극 상에서도 작동이 가능하여야 한다. 따라서, 제작 과정에서 비용이 절감되고, 패터닝이 가능하며, 센서의 감도가 향상된 바이오 센서에 대한 요구가 존재한다. However, in order to manufacture such a DET-based third-generation biosensor, it is necessary to build a sensor platform using nanomaterials that require complicated processes, which results in poor reproducibility and difficulty in controlling the sensitivity of the sensor. in need. Furthermore, in order to implement a DET-based third-generation biosensor in a form that can be attached to a human body, nanomaterials must be patterned. In addition, the measurement method should be able to operate not only on the reference electrode which can dissolve in the body fluid but on the reference electrode which is harmless to the human body. Accordingly, there is a need for a biosensor in which manufacturing cost is reduced, patterning is possible, and sensitivity of the sensor is improved.

일 양상은 기판; 상기 기판 상에 형성된 전자 시트; 및 상기 전자 시트 상에 고정화된 분석물 결합 물질을 포함하고, 상기 전자 시트는 그래피틱 물질 및 상기 그래피틱 물질에 결합된 파지를 포함하고, 상기 그래피틱 물질 및 상기 파지의 결합은 상기 파지의 외피 단백질 또는 그 단편에 디스플레이된 펩티드와 상기 그래피틱 물질 사이에 이루어진 것을 포함하는 것인 바이오 센서를 제공한다. One aspect includes a substrate; An electronic sheet formed on the substrate; And an analyte binding material immobilized on the electronic sheet, wherein the electronic sheet comprises a graphical material and a phage coupled to the graphical material, wherein the combination of the graphical material and the phage is selected from the group consisting of a sheath of the phage And a biosensor comprising a protein or a peptide displayed on the fragment and the graft material.

다른 양상은 상기 바이오 센서를 포함하는 생체 정보 검출용 웨어러블 디바이스를 제공한다. Another aspect provides a wearable device for biometric information detection including the biosensor.

일 양상은 기판; 상기 기판 상에 형성된 전자 시트; 및 상기 전자 시트 상에 고정화된 분석물 결합 물질을 포함하고, 상기 전자 시트는 그래피틱 물질 및 상기 그래피틱 물질에 결합된 파지를 포함하고, 상기 그래피틱 물질 및 상기 파지의 결합은 상기 파지의 외피 단백질 또는 그 단편에 디스플레이된 펩티드와 상기 그래피틱 물질 사이에 이루어진 것을 포함하는 것인 바이오 센서를 제공한다. One aspect includes a substrate; An electronic sheet formed on the substrate; And an analyte binding material immobilized on the electronic sheet, wherein the electronic sheet comprises a graphical material and a phage coupled to the graphical material, wherein the combination of the graphical material and the phage is selected from the group consisting of a sheath of the phage And a biosensor comprising a protein or a peptide displayed on the fragment and the graft material.

도 1을 참조하여 설명하면, 기판 및 상기 기판 상에 형성된 전자 시트가 바이오 센서에 포함된다. 도 1a에 나타낸 바와 같이, 전자 시트(20)는 기판(10) 상에 전사될 수 있으며, 도 1b 및 도 1c에 나타낸 바와 같이, 기판(10) 상에 전사된 전자 시트(20)는 패턴이 형성된 것일 수 있다. 상기 전자 시트(20)는 화학적 에칭 과정 없이 패턴이 형성될 수 있다. 기판은 전도성 기판 또는 절연 기판일 수 있으며, 도 1d에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나 이상의 전극(200)이 배치된 절연 기판일 수 있다. 상기 기판은 전도성 기판 또는 절연 기판일 수 있으며, 적어도 하나 이상의 전극이 배치된 절연 기판일 수 있다. 상기 하나 이상의 전극은 제1 전극, 제2 전극, 또는 제3 전극일 수 있고, 작업 전극, 상대 전극, 또는 기준 전극일 수 있다. 또한 상기 전극은 상기 작업 전극, 상대 전극, 또는 기준 전극에 더하여, 보조 전극 및 인식 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 시트가 하나 이상의 전극이 배치된 절연 기판 상에 형성될 때, 상기 전자 시트는 제1 전극, 또는 작업 전극, 또는 그들의 일부에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 1, a substrate and an electronic sheet formed on the substrate are included in the biosensor. 1A, the electronic sheet 20 can be transferred onto the substrate 10, and the electronic sheet 20 transferred onto the substrate 10, as shown in FIGS. 1B and 1C, May be formed. The electronic sheet 20 may be patterned without a chemical etching process. The substrate may be a conductive substrate or an insulating substrate, and may be an insulating substrate on which at least one electrode 200 is disposed, as shown in FIG. 1D. The substrate may be a conductive substrate or an insulating substrate, and may be an insulating substrate on which at least one electrode is disposed. The at least one electrode may be a first electrode, a second electrode, or a third electrode, and may be a working electrode, a counter electrode, or a reference electrode. In addition to the working electrode, the counter electrode, or the reference electrode, the electrode may further include an auxiliary electrode and a recognition electrode. When the electronic sheet is formed on an insulating substrate on which at least one electrode is disposed, the electronic sheet may be disposed on the first electrode, the working electrode, or a part thereof.

또한, 바이오 센서는 상기 기판과 마주보게 배치된 제2 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 기판은 상기 기판과 동일하거나 다른 것일 수 있다. 상기 제2 기판을 더 포함하는 경우, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 마주보는 배치일 수 있다. The biosensor may further include a second substrate facing the substrate. The second substrate may be the same as or different from the substrate. When the second substrate is further included, the first electrode and the second electrode may be opposed to each other.

상기 기판의 예는 은, 은에폭시, 팔라듐, 구리, 금, 백금, 은/염화은, 은/은이온, 수은/산화수은, 전도성 탄소, 반도체 기판, 산화물 기판, 폴리머 기판을 포함할 수 있다. 상기 전극의 예는 은, 은에폭시, 팔라듐, 구리, 금, 백금, 은/염화은, 은/은이온, 또는 수은/산화수은일 수 있다. Examples of the substrate may include silver, silver, silver, silver, silver, silver, silver, silver, silver, silver, silver, silver, silver, silver, silver, Examples of the electrode may be silver, silver, epoxy, palladium, copper, gold, platinum, silver / silver chloride, silver / silver ion, or mercury / silver oxide.

또한, 상기 기판은 투명 유연 기판일 수 있다. 투명 유연 기판의 예는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 폴리(스티렌설포네이트)(poly(styrenesulfonate)), 폴리이미드(polyimide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 퍼플루오로폴리에테르(Perfluoropolyether, PFPE), 폴리카보네이트(polycarbonate), 또는 상기 고분자의 조합으로부터 제조된 기판일 수 있다. Further, the substrate may be a transparent flexible substrate. Examples of transparent flexible substrates include polydimethylsiloxane (PDMS), polyethersulfone (PES), poly (3,4-ethylenedioxythiophene), poly (styrene sulfoxide) Polyurethane, polyester, perfluoropolyether (PFPE), polycarbonate, or a combination of the above polymers, for example, from poly (styrenesulfonate), polyimide, polyurethane, And may be a manufactured substrate.

상기 전자 시트는 그래피틱 물질 및 상기 그래피틱 물질에 결합된 파지를 포함하고, 상기 결합은 상기 파지의 외피 단백질 또는 그 단편에 디스플레이된 펩티드와 상기 그래피틱 물질 사이에 이루어진 것을 포함하는 것일 수 있다. The electronic sheet may comprise a graphical material and a phage coupled to the graphical material, wherein the binding is between a peptide displayed on the envelope protein of the phage or a fragment thereof and the graphical material.

본 명세서에서 용어 "시트"라 함은 일정한 폭과 두께를 갖는 물질을 의미할 수 있으며, 예를 들면, 필름, 웹, 막, 또는 이들의 복합 구성체를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. As used herein, the term "sheet" may refer to a material having a certain width and thickness, and may be understood to include, for example, a film, web, membrane, or composite structure thereof.

또한, 상기 전자 시트는 기판 또는 마스크를 사용하여 패턴화된 것일 수 있으며, 통상의 기술자는 목적하는 용도에 따라, 상기 전자 시트에 패턴을 형성시킬 수 있다. In addition, the electronic sheet may be patterned using a substrate or a mask, and a person skilled in the art can form a pattern on the electronic sheet according to the intended use.

상기 전자 시트의 면적은 예를 들면, 0.0001 내지 1000 cm2, 0.0001 내지 100 cm2, 또는 1 내지 20 cm2일 수 있으며, 두께는 예를 들면, 20 내지 400 nm, 40 내지 200, 또는 40 내지 100 nm 일 수 있다. 또한, 상기 그래피틱 물질의 내부 구조는 퍼콜레이트 네트워크(percolated network) 구조를 갖는 것일 수 있다. 본 발명에서 용어 "퍼콜레이트 네트워크(percolated network)"는 무작위적 전도성 또는 비전도성 연결로 구성된 격자 구조를 의미할 수 있다. The area of the electronic sheet may be, for example, 0.0001 to 1000 cm 2 , 0.0001 to 100 cm 2 , or 1 to 20 cm 2 , and the thickness may be, for example, 20 to 400 nm, 40 to 200, 100 nm. In addition, the internal structure of the graphitic material may have a percolated network structure. As used herein, the term " percolated network "may refer to a lattice structure composed of randomly conducting or non-conducting connections.

본 명세서에서 용어 "그래피틱 물질(graphitic materials)"은, 탄소원자가 육각형 모양으로 배열되어 있는 표면, 즉 그래피틱 표면(graphitic surface)을 지니는 물질을 의미할 수 있으며, 그래피틱 표면을 포함하는 물질이라면 물리적, 화학적 성질, 구조적 특성에 상관없이 그래피틱 물질에 포함될 수 있다. 상기 그래피틱 물질은 예를 들면 그래핀 시트, 고배향성 열분해흑연(HOPG) 시트, 단겹 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotube) 및 이겹 탄소나노튜브(double-walled carbon nanotubes), 다겹탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube) 등의 탄소나노튜브 또는 풀러린(fullerene)을 포함할 수 있다. 상기 그래피틱 물질은 금속성, 반도체성 혹은 혼성되어 있는 물질일 수 있으며, 예를 들면 그래핀 시트 및 단겹 탄소나노튜브의 혼합물을 사용할 수 있다. As used herein, the term "graphitic materials " may refer to a material having a graphitic surface, in which the carbon atoms are arranged in a hexagonal shape, It can be included in a graphical material regardless of its physical, chemical and structural properties. The graphitic material may be, for example, a graphene sheet, a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) sheet, a single-walled carbon nanotube and double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes), or fullerenes. The graphitic material may be a metallic, semiconductive or hybrid material. For example, a mixture of a graphene sheet and a single-walled carbon nanotube may be used.

상기 그래피틱 물질에 특이적으로 결합능을 갖는 펩티드는 X2SX1AAX2X3P(서열번호 1), X2X2PX3X2AX3P(서열번호 2), SX1AAX2X3P(서열번호 3) 및 X2PX3X2AX3P(서열번호 4)의 아미노산 서열로로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 펩티드 또는 펩티드 세트일 수 있다. 또한, 상기 펩티드는 서열번호 5 내지 8의 아미노산 서열로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 펩티드 또는 펩티드 세트일 수 있다. 상기 펩티드 또는 펩티드 세트의 아미노산 서열의 N-말단 또는 C-말단에는 파지의 외피 단백질의 연속되는 아미노산 서열이 연결될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 상기 펩티드 또는 펩티드 세트는 길이가 5 내지 60 개의 아미노산 서열, 7 내지 55개의 아미노산 서열, 7 내지 40 개의 아미노산 서열, 7 내지 30개의 아미노산 서열, 7 내지 20개의 아미노산 서열, 또는 7 내지 10개의 아미노산 서열일 수 있다. The peptide having specific binding ability to the above-mentioned graphitic substance is X 2 SX 1 AAX 2 X 3 P (SEQ ID NO: 1), X 2 X 2 PX 3 X 2 AX 3 P (SEQ ID NO: 2), SX 1 AAX 2 X 3 P (SEQ ID NO: 3) and X 2 PX 3 X 2 AX 3 P (SEQ ID NO: 4). In addition, the peptide may be a peptide or a peptide set comprising at least one selected from the group consisting of the amino acid sequences of SEQ ID NOS: 5 to 8. The N-terminal or C-terminal end of the amino acid sequence of the peptide or peptide set may be linked to the consecutive amino acid sequence of the phage coat protein. Thus, for example, the set of peptides or peptides may comprise a sequence of 5 to 60 amino acids, 7 to 55 amino acids, 7 to 40 amino acids, 7 to 30 amino acids, 7 to 20 amino acids, 7 to 10 amino acid sequences.

상기 펩티드는 개시된 펩티드의 보존적 치환(conservative substitution)을 포함하는 것일 수 있다. 본 발명에서 용어 "보존적 치환(conservative substitution)" 이란 제1 아미노산 잔기가 제2의 상이한 아미노산 잔기로 치환되는 것으로서, 여기서, 제1 및 제2 아미노산 잔기는 생물물리학적 특징이 유사한 곁사슬을 가지는 것을 의미할 수 있다. 유사한 생물물리학적 특징으로는 소수성, 전하, 극성, 또는 수소 결합을 제공 또는 수용할 수 있는 능력을 포함할 수 있다. 보존적 치환의 예들은 염기성 아미노산(아르기닌, 리신 및 히스티딘), 산성 아미노산(글루탐산 및 아스파르트산), 극성 아미노산(글루타민 및 아스파라긴), 소수성 아미노산(루신, 이소로이신, 발린 및 메티오닌), 친수성 아미노산(아스파르트산, 글루탐산, 아스파라긴 및 글루타민), 방향족 아미노산(페닐알라닌, 트립토판 ,티로신 및 히스티딘), 및 작은 아미노산(글리신, 알라닌, 세린 및 트레오닌)의 군의 범위 내에 있을 수 있다. 일반적으로 특이적 활성을 변경시키지 않는 아미노산 치환은 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 따라서, 예를 들면, 상기 펩티드에서 X1은 W, Y, F 또는 H이고, X2는 D, E, N 또는 Q이고, X3는 I, L 또는 V일 수 있다. The peptide may be one which comprises a conservative substitution of the disclosed peptide. As used herein, the term "conservative substitution" refers to substitution of a first amino acid residue with a second, different amino acid residue, wherein the first and second amino acid residues have a side chain with similar biophysical characteristics It can mean. Similar biophysical properties may include the ability to provide or accept hydrophobic, charge, polar, or hydrogen bonds. Examples of conservative substitutions include, but are not limited to, basic amino acids (arginine, lysine and histidine), acidic amino acids (glutamic and aspartic acid), polar amino acids (glutamine and asparagine), hydrophobic amino acids (leucine, isoleucine, valine and methionine), hydrophilic amino acids Alanine, serine and threonine), aromatic amino acids (phenylalanine, tryptophan, tyrosine and histidine), and small amino acids (glycine, alanine, serine and threonine). In general, amino acid substitutions that do not alter specific activity are known in the art. Thus, for example, in the peptide X 1 can be W, Y, F or H, X 2 can be D, E, N or Q, and X 3 can be I, L or V.

상기 그래피틱 물질에 결합하는 펩티드는 펩티드의 라이브러리를 통해 선별될 수 있으며, 예를 들면, 파지 디스플레이 기법을 통해 선별될 수 있다. 파지 디스플레이 기법을 통해 펩티드가 유전적으로 파지의 외피 단백질에 연결, 삽입 또는 치환되어 파지의 외부에 디스플레이되고, 펩티드는 비리온 내의 유전 정보에 의해 암호화될 수 있다. 디스플레이된 단백질 및 그를 암호화하는 DNA에 의해 다양한 변이체의 단백질을 스크리닝하여 선별할 수 있으며, 그를 "바이오패닝(biopanning)"이라고 부른다. 요약하여 바이오패닝 기법은 다양한 변이체가 디스플레이된 파지를 고정화된 타겟(예를 들면, 그래피틱 물질)과 반응시키고, 결합하지 않은 파지를 세척한 후, 파지와 타겟 사이의 결합 상호작용을 파괴하여 특이적으로 결합된 파지를 용리(elution)하는 방법을 포함한다. 용리된 파지의 일부는 DNA 시퀀싱 및 펩티드 식별을 위하여 남겨두고, 나머지는 인 비보(in vivo)상에서 증폭하고 다음 라운드를 위한 서브 라이브러리를 만들어 상기 과정을 반복할 수 있다. Peptides that bind to the graphitic agent can be selected through a library of peptides and can be selected, for example, through phage display techniques. The phage display technique allows the peptide to be displayed on the outside of the phage genetically linked, inserted, or substituted into the phage's coat protein, and the peptide can be encoded by the genetic information in the virion. By screening the proteins of various variants by the displayed proteins and the DNA encoding them, they can be screened and called "biopanning". Briefly, the bio-panning technique involves reacting a displayed phage with an immobilized target (e.g., a graphical material), washing the unbound phage, and then destroying the binding interaction between the phage and the target, And a method of eluting the combined phage. A portion of the eluted phage can be left for DNA sequencing and peptide identification, and the remainder can be amplified in vivo and a sub-library for the next round can be generated and repeated.

용어 "파지(phage)" 또는 "박테리오파지(bacteriophage)"는 호환적으로 사용되며, 박테리아를 감염시키고, 박테리아 내에서 복제되는 바이러스를 의미할 수 있다. 파지 또는 박테리오파지는 그래피틱 물질 또는 휘발성 유기화합물과 선택적 또는 특이적으로 결합하는 펩티드를 디스플레이(display)하기 위해 사용될 수 있다. 상기 파지는 그래피틱 물질에 결합능을 갖는 펩티드가 파지의 외피 단백질 또는 그의 단편에 디스플레이되도록 유전적으로 조작된 것일 수 있다. 본 발명에서 용어 "유전적 조작 (genetic engineering)" 또는 "유전적으로 조작된 (genetically engineered)"은 그래피틱 물질에 결합능을 갖는 펩티드를 파지의 외피 단백질 또는 그의 단편에 디스플레이하기 위해 파지에 대하여 하나 이상의 유전적 변형 (genetic modification)을 도입하는 행위 또는 그에 의하여 만들어진 파지를 의미할 수 있다. 상기 유전적 변형은 상기 펩티드를 코딩하는 외래 유전자가 도입되는 것을 포함한다. 또한, 상기 파지는 필라멘트성 파지(Filamentous phage)일 수 있으며, 예를 들면, M13 파지, F1 파지, Fd 파지, If1 파지, Ike 파지, Zj/Z 파지, Ff 파지, Xf 파지, Pf1 파지 또는 Pf3 파지일 수 있다. The term " phage "or" bacteriophage "is used interchangeably and can refer to a virus that infects bacteria and replicates in bacteria. Phage or bacteriophage may be used to display peptides that selectively or specifically bind to a graphical substance or a volatile organic compound. The phage may be one that has been genetically engineered such that a peptide capable of binding to the graphical substance is displayed on the envelope protein or fragment thereof of the phage. The term "genetic engineering" or "genetically engineered" in the context of the present invention is intended to include peptides having a binding capacity to a glycotic material, May refer to the act of introducing a genetic modification or a phage created thereby. The genetic modification includes introducing a foreign gene encoding the peptide. The phage may be a filamentous phage, for example, M13 phage, F1 phage, Fd phage, If1 phage, Ike phage, Zj / Z phage, Ff phage, Xf phage, Pf1 phage, or Pf3 It can be a phage.

본 발명에서 용어 "파지 디스플레이(phage display)"는 파지 또는 파지미드(phagemid) 입자의 표면에 기능적 외래 펩티드 또는 단백질의 표시(display)를 의미할 수 있다. 상기 파지의 표면은 파지의 외피 단백질 또는 그의 단편를 의미할 수 있다. 또한 상기 파지는 상기 기능적 외래 펩티드의 C-말단이 파지의 외피 단백질의 N-말단에 연결되거나, 또는 상기 펩티드가 파지의 외피 단백질의 연속되는 아미노산 서열 사이에 삽입되거나 또는 외피 단백질의 연속되는 아미노산 서열의 일 부분을 치환한 것인 파지일 수 있다. 상기 펩티드가 외피 단백질에 삽입 또는 치환되는 연속되는 아미노산 서열의 위치는 외피 단백질의 N-말단으로부터 1 내지 50번 위치, 1 내지 40번 위치, 1 내지 30번 위치, 1 내지 20번 위치, 1 내지 10번 위치, 2 내지 8번 위치, 2 내지 4번 위치, 2 내지 3번 위치, 3 내지 4번 위치, 또는 2번 위치일 수 있다. 또한, 상기 외피 단백질은 p3, p6, p8 또는 p9 일 수 있다. 예를 들면, 상기 서열번호 1 내지 서열번호 8 중 어느 하나의 펩티드의 C-말단이 M13 파지의 몸통에 존재하는 50개의 아미노산 길이의 p8(서열번호 14)의 N-말단에 연결된 것일 수 있다. 또한, 예를 들면, 상기 서열번호 1 내지 서열번호 8 중 어느 하나의 펩티드가 M13 파지의 외피 단백질 p8의 2 내지 4번 위치의 아미노산 서열(즉, EGD), 2 내지 3번 위치, 3 내지 4번 위치, 또는 2번 위치의 아미노산 서열을 대신하여 연결된 것일 수 있다. The term "phage display " in the present invention may refer to the display of functional foreign peptides or proteins on the surface of phage or phagemid particles. The surface of the phage may mean the envelope protein of the phage or a fragment thereof. Also, the phage may be linked to the N-terminus of the phage coat protein of the phage, or the C-terminus of the functional peptide may be inserted between consecutive amino acid sequences of the phage coat protein of the phage or the consecutive amino acid sequence of the coat protein Which is a part of the phage. The position of the consecutive amino acid sequence in which the peptide is inserted or substituted in the coat protein is selected from the N-terminal of the coat protein at positions 1 to 50, positions 1 to 40, positions 1 to 30, positions 1 to 20, Position 10, position 2 to 8, position 2 to 4, position 2 to 3, position 3 to 4, or position 2. In addition, the envelope protein may be p3, p6, p8 or p9. For example, the C-terminal of any one of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 8 may be linked to the N-terminal of p8 (SEQ ID NO: 14) of 50 amino acid residues present in the trunk of the M13 phage. For example, when the peptide of any one of SEQ ID NOS: 1 to 8 is an amino acid sequence (i.e., EGD) at position 2 to 4 of the coat protein p8 of M13 phage, position 2 to 3, position 3 to 4 Position, or in place of the amino acid sequence of position 2.

일 구체예에 있어서, 상기 하이브리드 전자 시트는 비파괴적인 결합능을 갖는 펩티드가 디스플레이된 파지를 결합시킴으로써 전기적인 특성이 우수하면서도 필요에 따라 그의 특성은 적절하게 제어가능할 뿐만 아니라, 반도체성 특성을 갖는다. In one embodiment, the hybrid electronic sheet has excellent non-destructive binding ability to display a phage with a non-destructive binding ability, so that its electrical characteristics are excellent, but its characteristics are suitably controllable as required, and has semiconducting properties.

다른 구체예에 있어서, 상기 하이브리드 전자 시트는 구조적으로 안정하고, 투명하며, 유연하여 다양한 기판 또는 일반적이지 않은 (non-conventional) 기판에도 전사될 수 있을 뿐만 아니라, 기판 또는 마스크를 사용하여 다양한 패터닝을 형성할 수 있다. In another embodiment, the hybrid electronic sheet is structurally stable, transparent, flexible and can be transferred to various substrates or non-conventional substrates, as well as various patterning using a substrate or mask. .

또 다른 구체예에 있어서, 상기 하이브리드 전자 시트는 파지로 하이브리드화되어 있어 바이오 물질과의 친화성이 좋으며, 추가적으로 다른 바이오 물질(예를 들면, 분석물 결합 물질)로 기능화하는 것이 가능하다. In another embodiment, the hybrid electronic sheet is hybridized with a phage and has good affinity with a biomaterial, and further, can be functionalized with another biomaterial (for example, an analyte binding material).

또한, 도 2a를 참조하여 설명하면, 일 구체예에 따른 바이오 센서는 상기 전자 시트 상에 고정화된 분석물 결합 물질(100)을 포함한다. Referring to FIG. 2A, a biosensor according to an embodiment includes an analyte binding material 100 immobilized on the electronic sheet.

본 발명에서 용어 "분석물 결합 물질(analyte binding materials)" 또는 분석물 결합 시약(analyte binding reagents)"은 호환적으로 사용되고, 전자 시트에 기능화를 부여할 수 있는 물질 또는 분석물-특이적으로 결합하는 물질을 의미할 수 있다. 상기 분석물 결합 물질은 산화 환원 효소(redox enzyme)를 포함할 수 있다. 상기 산화 환원 효소는 기질을 산화 또는 환원시키는 효소를 의미할 수 있으며, 예를 들면, 옥시다아제, 퍼옥시다아제, 리덕타아제, 카탈라아제 또는 디히드로게나아제를 포함할 수 있다. 상기 산화 환원 효소의 예는 혈당 옥시다아제, 락테이트 옥시다아제, 콜레스테롤 옥시다아제, 글루타메이트 옥시다아제, HRP(horseradish peroxidase), 알코올 옥시다아제, 글루코오스 옥시다아제(glucose oxidase; GOx), 글루코오스 디히드로게나아제(glucose dehydrogenase; GDH), 콜레스테롤 에스테르게나아제, 아스코르브산 옥시다아제(ascorbic acid oxidase), 알코올 디히드로게나아제, 락카아제(laccase), 티로시나아제(tyrosinase), 갈락토오스 옥시다아제(galactose oxidase) 또는 빌리루빈 옥시다아제(bilirubin oxidase)를 포함할 수 있다. 상기 분석물 결합 물질은 전자 시트 상에 고정화된 것일 수 있으며, 용어 "고정화된(immobilized)"은 분석물 결합 물질과 전자 시트 사이의 화학적 또는 물리적 결합을 의미할 수 있다. In the present invention, the term "analyte binding materials" or " analyte binding reagents "are used interchangeably and refer to substances or analytes capable of imparting functionalization to electronic sheets- The analyte binding material may include a redox enzyme. The redox enzyme may mean an enzyme that oxidizes or reduces a substrate, and may be, for example, an oxidase Examples of the oxidoreductase include glucose oxidase, lactate oxidase, cholesterol oxidase, glutamate oxidase, horseradish peroxidase (HRP), alcohol oxidase, glucose (glucose oxidase), glucose oxidase Glucose oxidase (GOx), glucose dehydrogenase (GDH), cholesterol (S) may include an esterase, an esterase, an esterase, a ribose esterase, an esterase, an esterase, an esterase, an esterase, a esterase, a esterase, a ascorbic acid oxidase, an alcohol dehydrogenase, a laccase, a tyrosinase, a galactose oxidase or a bilirubin oxidase The analyte binding material may be immobilized on an electronic sheet and the term "immobilized" may refer to a chemical or physical bond between the analyte binding material and the electronic sheet.

본 발명에서 용어 "분석물(analyte)"은 시료 중에 존재할 수 있는 대상 물질(material of interest)을 의미할 수 있다. 검출할 수 있는 분석물은 샌드위치, 경쟁 또는 치환 분석법 배치(configuration)에 참여할 수 있는 하나 이상의 분석물 결합 물질과의 특이적-결합 상호 작용에 관련될 수 있는 것들을 포함할 수 있다. 상기 시료의 예는 혈액, 체액, 뇌척수액, 뇨, 분뇨, 침, 눈물, 또는 땀 등을 포함할 수 있다. 분석물의 예는 펩티드(예를 들어, 호르몬)와 같은 항원 또는 햅텐, 단백질(예를 들어, 효소), 탄수화물, 단백질, 약물, 농약, 미생물, 항체, 및 상보적인 서열과 서열 특이적 혼성화 반응에 참여할 수 있는 핵산을 포함할 수 있다. 상기 분석물의 보다 상세한 예는 글루코오스, 콜레스테롤, 락테이트, 과산화수소, 카테콜, 티로신 또는 갈락토오스를 포함할 수 있다. As used herein, the term "analyte" may refer to a material of interest that may be present in a sample. Detectable analytes may include those that may be involved in a specific-binding interaction with one or more analyte binding substances that are capable of participating in a sandwich, competition, or displacement assay configuration. Examples of the sample may include blood, body fluids, cerebrospinal fluid, urine, manure, saliva, tears, sweat, and the like. Examples of analytes include, but are not limited to, sequence-specific hybridization reactions with antigen or haptens such as peptides (e.g., hormones), proteins (e.g., enzymes), carbohydrates, proteins, drugs, pesticides, microbes, antibodies, And may include nucleic acids that are capable of participating. More specific examples of such analytes may include glucose, cholesterol, lactate, hydrogen peroxide, catechol, tyrosine or galactose.

도 2b를 참조하여 설명하면, 바이오 센서는 상기 고정화된 분석물 결합 물질 상(100)에 형성된 보호층(50)을 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 보호층(50)은 바이오 센서의 보호를 위해 사용될 수 있는 것으로 통상의 기술자에게 알려진 것이거나 당업계의 일반 지식으로부터 자명한 것이라면 무엇이든 사용될 수 있다. 예컨대, 보호층(50)은 테트라플루오로에틸렌(tetrafluoroethylene) 기반 공중합체, 나피온(Nafion®) 또는 제2 전자 시트일 수 있다. Referring to FIG. 2B, the biosensor may further include a protective layer 50 formed on the immobilized analyte binding material layer 100. The protective layer 50 may be used for protection of the biosensor, and may be any known to those of ordinary skill in the art or may be used as is apparent from the general knowledge in the art. For example, the protective layer 50 can be a tetrafluoroethylene-based copolymer, Nafion ( R ) or a second electronic sheet.

또한, 상기 전자 시트 또는 보호층은 분석물 결합 물질과 접촉하는 표면이 상기 분석물 결합 물질과 반대의 전하인 양전하 또는 음전하를 띠도록 개질된 것일 수 있다. In addition, the electronic sheet or the protective layer may be modified such that the surface of the electronic sheet or the protective layer, which is in contact with the analyte binding material, has a positive charge or a negative charge opposite to that of the analyte binding material.

도 2c를 참조하여 설명하면, 도 2c는 상기 전자 시트(20) 또는 보호층(50)의 표면이 양전하 또는 음전하를 띠도록 양전하 고분자 또는 음전하 고분자(30)로 개질된 것을 나타낸다. 상기 분석물 결합 물질(100)의 성향이 음전하인 경우, 양전하 고분자(30)를 사용하여 전자 시트(20) 또는 보호층(50)의 분석물 결합 물질(100) 접촉 표면을 양전하로 개질할 수 있으며, 상기 분석물 결합 물질(100)의 성향이 양전하인 경우, 음전하 고분자(30)를 사용하여 전자 시트(20) 또는 보호층(50)의 표면을 음전하로 개질할 수 있다. 또한 상기 분석물 결합 물질(100)의 성향이 양전하인 경우, 전자 시트(20) 또는 보호층(50)의 표면을 양전하 고분자(30)로 개질한 후에, 다시 음전하 고분자(30)로 개질하여, 양전하 성향을 띠는 분석물 결합 물질(100)을 전자 시트(20) 상에 고정화 또는 결합시킬 수 있다. Referring to FIG. 2C, FIG. 2C shows that the surface of the electronic sheet 20 or the protective layer 50 is modified with a positive charge polymer or a negative charge polymer 30 so as to have a positive charge or a negative charge. When the orientation of the analyte binding material 100 is negative, the positively charged polymer 30 can be used to modify the analyte binding material 100 contact surface of the electronic sheet 20 or the protective layer 50 to a positive charge And the surface of the electronic sheet 20 or the protective layer 50 can be negatively charged by using the negative charge polymer 30 when the analyte binding material 100 has a positive charge. The surface of the electronic sheet 20 or the protective layer 50 may be modified with the positive charge polymer 30 and then the negative charge polymer 30 may be modified to form the negative charge polymer 30, The analyte binding material 100 having a positive charge tendency can be immobilized or bonded on the electronic sheet 20. [

상기 양전하 고분자의 예는 PAH (Poly(allyamine)), PDDA (Polydiallyldimethylammonium)), PEI (Poly(ethyleneimine)), 또는 PAMPDDA (Poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 음전하 고분자의 예는 PSS (Poly (4-styrenesulfonate), PAA (Poly(acrylic acid)), PAM (Poly(acryl amide)), Poly(vinylphosphonic acid), PAAMP (Poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid), PATS (Poly(anetholesulfonic acid)), 또는 PVS (Poly(vinyl sulfate))를 포함할 수 있다. Examples of the positive charge polymer include PAH (poly (allyamine), PDDA (poly (dimethyliminammonium)), PEI (polyimide), or PAMPDDA (acrylamide-co-diallyldimethylammonium) Examples of which are PSS (poly (4-styrenesulfonate), PAA (poly (acrylic acid), PAM (poly (acryl amide), poly (vinylphosphonic acid) propanesulfonic acid), PATS (poly (anetholesulfonic acid)), or PVS (poly (vinyl sulfate)).

또한, 도 2d를 참조하여 설명하면, 바이오 센서는 전자 시트(20) 및 분석물 결합 물질(100) 또는 분석물 결합층(40)을 포함하는 반복 유닛이 복수개 적층된 구조를 갖는 것일 수 있다. 상기 반복 유닛은 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 7개 이상 또는 8개 이상일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 반복 유닛이 복수개 적층된 구조를 포함하는 바이오 센서는 단층 구조에 비해 센서의 감도를 높일 수 있다. 2D, the biosensor may have a structure in which a plurality of repeating units including the electronic sheet 20 and the analyte binding material 100 or the analyte binding layer 40 are stacked. The repeating unit may be two or more, three or more, four or more, five or more, six or more, seven or more, or eight or more. In one embodiment, a biosensor having a structure in which a plurality of repeating units are stacked can increase the sensitivity of the sensor as compared with a single-layer structure.

도 2e를 참조하여 설명하면, 도 2e는 분석물 결합 물질이 고정화된 전자 시트가 도 1d에 나타낸 바와 같이 적어도 하나 이상의 전극이 배치된 절연 기판 상에 형성된 것을 설명하는 도면이다. 상기 하나 이상의 전극은 제1 전극, 제2 전극, 또는 제3 전극일 수 있고, 작업 전극, 상대 전극, 또는 기준 전극일 수 있다. 또한 상기 전극은 상기 작업 전극, 상대 전극, 또는 기준 전극에 더하여, 보조 전극 및 인식 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 시트가 하나 이상의 전극이 배치된 절연 기판 상에 형성될 때, 상기 전자 시트는 제1 전극, 또는 작업 전극, 또는 그들의 일부에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 2E, FIG. 2E is a view illustrating that an electronic sheet on which an analyte binding material is immobilized is formed on an insulating substrate on which at least one electrode is disposed as shown in FIG. 1D. The at least one electrode may be a first electrode, a second electrode, or a third electrode, and may be a working electrode, a counter electrode, or a reference electrode. In addition to the working electrode, the counter electrode, or the reference electrode, the electrode may further include an auxiliary electrode and a recognition electrode. When the electronic sheet is formed on an insulating substrate on which at least one electrode is disposed, the electronic sheet may be disposed on the first electrode, the working electrode, or a part thereof.

상기 바이오 센서는 시료, 전자 시트 및 분석물 결합 물질을 수용하기 위한 테스트 셀을 더 포함하고, 상기 테스트 셀은 시료의 주입 또는 배출을 위한 입구 또는 출구를 포함하는 채널이 구비된 것일 수 있다. The biosensor may further comprise a test cell for receiving the sample, the electronic sheet and the analyte binding material, and the test cell may be provided with a channel including an inlet or an outlet for injecting or discharging the sample.

도 3 내지 8을 참조하여 설명하면, 일 구체예에 따른 바이오 센서(60)는 작업 전극(WE), 상대 전극(CE) 및 기준 전극(RE)이 배치된 기판(10) 상에 형성된 채널이 구비된 테스트 셀(610)을 포함할 수 있다. 상기 테스트 셀(610)은 커버(60)로 덮여질 수 있다. 상기 테스트 셀(610)은 시료가 주입되는 입구(611) 또는 시료가 배출되는 출구(612)를 갖는다. 시료가 상기 입구(611)를 통해 들어오게 되고, 시료 내 존재하는 분석물은 분석물 결합 물질(100)과 산화 환원 반응을 일으켜 테스트 셀 내에 화학적 전위 기울기를 일으킨다. 용어 "화학적 전위 기울기(chemical potential gradient)"는 산화 환원 활성종의 농도 기울기를 의미할 수 있다. 그러한 기울기가 2개의 전극 사이에 존재할 때, 전위차는 회로가 열리면 검출될 수 있을 것이고, 상기 회로가 닫히는 경우 기울기가 없어질 때까지 전류는 흐를 것이다. 화학적 전위 기울기는 상기 산화 환원 효소(예를 들면, 분석물 결합 물질)의 분포의 비대칭으로부터 생겨나는 이러한 상기 전극 사이의 전위차 또는 전류 흐름의 인가로부터 생겨나는 어떠한 전위 기울기를 의미할 수 있다. 일 구체예에 따른 바이오 센서에 있어서, 상기 전자 시트(20)가 전사된 작업 전극에서는 강한 산화 환원 반응의 피크가 나타나고, 그렇지 않은 전극에서는 산화 환원 피크가 거의 또는 전혀 나타나지 않는다. 따라서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 일 구체예에 따른 바이오 센서에 있어서, 분석물과 분석물 결합 물질(100)의 산화 환원 반응에 의한 전자의 이동은 상기 전자 시트가 전사된 작업 전극에서 매개체 없이 직접적으로 일어나는 것(DET)일 수 있다. 3 to 8, a biosensor 60 according to an embodiment includes a channel formed on a substrate 10 on which a working electrode WE, a counter electrode CE, and a reference electrode RE are disposed. And may include a test cell 610 provided therein. The test cell 610 may be covered with a cover 60. The test cell 610 has an inlet 611 through which a sample is injected or an outlet 612 through which a sample is discharged. A sample enters through the inlet 611 and the analyte present in the sample undergoes a redox reaction with the analyte binding material 100 to cause a chemical potential gradient in the test cell. The term " chemical potential gradient "can refer to the concentration gradient of the redox active species. When such a gradient exists between the two electrodes, the potential difference will be detected when the circuit is opened, and the current will flow until the circuit is closed, until the slope is eliminated. The chemical potential gradient may refer to any potential gradient arising from the application of a potential difference or current flow between such electrodes arising from the asymmetry of the distribution of the redox enzyme (e. G., Analyte binding material). In the biosensor according to one embodiment, a strong redox reaction peak appears at the working electrode to which the electronic sheet 20 is transferred, and almost no redox peak appears at the non-electrode. Therefore, as shown in Fig. 9, in the biosensor according to one embodiment, the movement of electrons by the oxidation-reduction reaction of the analyte and the analyte binding material 100 is carried out without a medium It can be directly occurring (DET).

상기 테스트 셀 내의 채널은 시료의 모세관 작용이 촉진되기 위해 개질된 것일 수 있다. 상기 개질은 소수성 물질로 개질된 것일 수 있다. 소수성 물질의 예는 글리세라이드, 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이트(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 규소 화합물, 왁스, 왁스 에멀젼, 지방족 폴리에스테르계 고분자로서, 폴리(L-락트산)(PLLA), 폴리(D,L-락트산)(PDLLA), 폴리(글리콜산)(PGA), 폴리(카프로락톤)(PCL), 폴리(하이드록시알카노에이트), 폴리다이옥산온(PDS), 또는 폴리트라이메틸렌카보네이트, 또는 이들 단위들의 공중합체인 폴리(락트산-co-글리콜산)(PLGA), 폴리(L-락트산-co-카프로락톤)(PLCL), 또는 폴리(글리콜산-co-카프로락톤)(PGCL)를 포함할 수 있다. The channel in the test cell may be modified to facilitate capillary action of the sample. The modification may be modified with a hydrophobic substance. Examples of hydrophobic materials include, but are not limited to, glyceride, polystyrene, polymethylmethacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene Poly (L-lactic acid) (PLLA), poly (D, L-lactic acid) (PDLLA), poly (glycolic acid) (PGA), and the like are used as the fluorine-ethylene (PTFE), silicon compound, wax, wax emulsion, ), Poly (caprolactone) (PCL), poly (hydroxyalkanoate), polydioxanone (PDS), or polytrimethylene carbonate, or poly (lactic acid-co-glycolic acid) ), Poly (L-lactic acid-co-caprolactone) (PLCL), or poly (glycolic acid-co-caprolactone) (PGCL).

일 구체예에 따른 바이오 센서는 분석물의 결정을 위한 측정기를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 용어 "분석물의 결정(determination of an analyte)"은 시료를 평가하기 위한 정성적, 반-정량적 및 정량적 과정을 의미할 수 있다. 정성적 평가에서, 결과는 시료 중에 분석물이 검출되는지 여부를 나타낸다. 반-정량적 평가에서, 결과는 분석물이 미리 정의된 어떤 경계값 이상 존재하는지 여부를 나타낸다. 정량적 평가에서, 결과는 존재하는 분석물의 양의 수치적 표시이다.The biosensor according to one embodiment may further include a meter for determination of the analyte. In the present invention, the term " determination of an analyte "may refer to qualitative, semi-quantitative and quantitative processes for evaluating a sample. In a qualitative evaluation, the results indicate whether an analyte is detected in the sample. In an semi-quantitative evaluation, the result indicates whether the analyte is present above a predefined threshold value. In quantitative evaluation, the result is a numerical indication of the amount of analyte present.

상기 측정기는 시료의 도입 후 정해진 시간에서 전위차 또는 전류를 측정하고, 측정된 수치를 표시된 수치로 변환하기 위한 전자 장치를 포함할 수 있다. 상기 전위차 또는 전류의 측정은 순환전압전류법(cyclic voltammetry, CV)을 사용하여 산화전류반응 전압 값을 결정하는 것일 수 있다. 상기 순환전압전류법은 상기 제1 전극(예를 들면, 작업 전극)의 전위를 일정속도로 순환시켜 전류를 측정하는 것일 수 있다. 또한 상기 측정된 수치의 변환은 전류 또는 전위의 특이적 수치를 특이적 장치 구조 및 분석물에 대한 보정 수치에 의존한 분석물의 수치로 변환시키는 룩업 테이블(look-up table)을 사용할 수 있다. 또한, 상기 측정기는 결과를 표시하는 디스플레이 및 하나 이상의 조절 인터페이스(예를 들어, 전원 버튼, 또는 스크롤 휠 등)를 갖는 틀을 더 포함할 수 있다. 상기 틀은 바이오 센서를 수신하기 위한 슬롯을 포함할 수 있다. 틀의 내부에는 시료가 제공되었을 때 바이오 센서의 전극에 전위 또는 전류를 인가하기 위한 회로가 있을 수 있다. 상기 측정기에 사용될 수 있는 적절한 회로는 예를 들어 상기 전극을 가로지르는 상기 전위를 측정할 수 있는 이상적인 전압 측정기일 수 있다. 상기 전위가 측정될 때 열리거나 또는 전류의 측정을 위해 닫히는 스위치가 또한 제공된다. 상기 스위치는 기계적인 스위치(예를 들어, 릴레이) 또는 FET(전계-효과 트랜지스터) 스위치, 또는 고상(solid-state) 스위치일 수 있다. 이러한 회로는 전위차 또는 전류차를 측정하는데 사용될 수 있다. 당업자에게 이해될 수 있는 것과 같이, 더 간단하고 더 복잡한 회로를 포함하는, 다른 회로들이 전위차 또는 전류 또는 양쪽 모두의 인가를 달성하는데 사용될 수 있다.
The measuring device may include an electronic device for measuring a potential difference or current at a predetermined time after introduction of the sample, and for converting the measured value into the displayed value. The measurement of the potential difference or the current may be performed by using cyclic voltammetry (CV) to determine the oxidation current reaction voltage value. The cyclic voltammetric method may be a method of measuring current by circulating the potential of the first electrode (for example, working electrode) at a constant rate. The conversion of the measured values may also use a look-up table that converts the specific value of the current or potential to a value of the analyte depending on the specific device structure and the correction value for the analyte. In addition, the meter may further include a frame having a display for displaying results and one or more control interfaces (e.g., power button, scroll wheel, etc.). The frame may include a slot for receiving the biosensor. Inside the frame, there may be a circuit for applying potential or current to the electrodes of the biosensor when the sample is provided. A suitable circuit that may be used in the meter may be, for example, an ideal voltage meter capable of measuring the potential across the electrode. A switch that is open when the potential is measured or closed for measuring current is also provided. The switch may be a mechanical switch (e.g., a relay) or a FET (field-effect transistor) switch, or a solid-state switch. This circuit can be used to measure potential difference or current difference. As can be appreciated by those skilled in the art, other circuits, including simpler and more complex circuits, can be used to achieve potential difference or current or both.

다른 양상은 기판; 상기 기판 상에 형성된 전자 시트; 및 상기 전자 시트 상에 고정화된 분석물 결합 물질을 포함하고, 상기 전자 시트는 그래피틱 물질 및 상기 그래피틱 물질에 결합된 파지를 포함하고, 상기 그래피틱 물질 및 상기 파지의 결합은 상기 파지의 외피 단백질 또는 그 단편에 디스플레이된 펩티드와 상기 그래피틱 물질 사이에 이루어진 것을 포함하는 것인 바이오 센서를 포함하는 웨어러블 디바이스를 제공한다.Another aspect includes a substrate; An electronic sheet formed on the substrate; And an analyte binding material immobilized on the electronic sheet, wherein the electronic sheet comprises a graphical material and a phage coupled to the graphical material, wherein the combination of the graphical material and the phage is selected from the group consisting of a sheath of the phage And a biosensor comprising a protein or a peptide displayed on the fragment and the graphitic substance.

바이오 센서에 대해서는 상기한 바와 같다. The biosensor is as described above.

상기 웨어러블 디바이스는 생체 정보 검출용인 것일 수 있다. 상기 웨어러블 디바이스는 패치, 워치(watch) 또는 콘택트 렌즈 등일 수 있다. The wearable device may be one for detecting biometric information. The wearable device may be a patch, a watch, a contact lens, or the like.

용어 "콘택트 렌즈(contact lens)"는 눈 안에 또는 눈 위에 존재할 수 있는 임의의 안과용 또는 미용 디바이스를 의미할 수 있다. 예를 들면, 콘택트 렌즈는 안구내 렌즈, 오버레이 렌즈, 안구 삽입물(ocular insert), 눈물점 마개, 또는 시력이 교정 또는 수정될 수 있는, 눈의 상태가 향상 또는 예방될 수 있는, 및/또는 눈의 생리학이 미용적으로 향상될 수 있는(예를 들면, 홍채 색깔) 기타 유사한 디바이스를 포함할 수 있다. 상기 콘택트 렌즈는 실리콘 탄성 중합체 또는 하이드로겔(예를 들면 실리콘 하이드로겔) 및 플루오로하이드로겔로 이루어진 소프트 콘택트 렌즈를 포함할 수 있다. The term "contact lens" may refer to any ophthalmic or cosmetic device that may be present in or on the eye. For example, the contact lens may be an intraocular lens, an overlay lens, an ocular insert, a tear point stopper, or a device that can improve or prevent the condition of the eye, where vision can be corrected or corrected, and / And other similar devices whose physiology can be improved cosmetically (e.g., iris color). The contact lens may comprise a soft contact lens comprised of a silicone elastomer or hydrogel (e. G., A silicone hydrogel) and a fluorohydrogel.

일 구체예에 따른 생체 정보 검출용 콘택는 렌즈는 상기 바이오 센서와 논리적 통신을 하고 상기 바이오 센서의 제어에 관련된 데이터를 출력하기 위해 상기 바이오 센서로부터 발생된 신호 데이터를 수신하고 처리하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. The contact lens for biometric information detection according to an embodiment further includes a controller for receiving and processing signal data generated from the biosensor in order to logically communicate with the biosensor and output data related to the control of the biosensor .

상기 생체 정보 검출용 콘택트 렌즈 내의 상기 바이오 센서는 상기 컨트롤러에 의해 제어되어, 상기 컨트롤러는 일정 시간 간격으로, 또는 특정 이벤트(예를 들면, 누액 내 글루코오스의 현저한 감소 또는 증가)에 반응하여 바이오 센서가 검출한 생체 정보를 수신하고 처리할 수 있다. The biosensor in the contact lens for detecting biometric information is controlled by the controller so that the biosensor responds to the biosensor at a predetermined time interval or in response to a specific event (for example, a significant decrease or increase in glucose in the leakage) It is possible to receive and process the detected biometric information.

또한, 상기 생체 정보 검출용 콘택트 렌즈는 컨트롤러의 동작을 위한 프로세서를 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들면, 생체 정보)을 임시 저장할 수 있는 메모리를 더 포함할 수 있다. 상기 메모리는 상기 바이오 센서로부터 검출된 누액 내의 분석물(예를 들면, 글루코오스)에 대한 정보를 저장할 수 있다.  The contact lens for biometric information detection may further include a memory capable of storing a processor for operation of the controller and temporarily storing input / output data (for example, biometric information). The memory may store information on an analyte (e.g., glucose) in the leakage fluid detected from the biosensor.

또한 상기 생체 정보 검출용 콘택트 렌즈는 상기 콘트롤러에서 처리된 정보 또는 상기 메모리에 저장된 정보를 무선 통신 시스템을 가지고 있는 콘택트 렌즈 착용자 또는 다른 사용자(예를 들면, 의사, 병원, 착용자의 가족 등)에게 전달하기 위한 무선 통신부를 더 포함할 수 있다. 예를 들면 무선 통신부는 방송 수신 모듈, 이동 통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다. 상기 바이오 센서로부터 검출된 누액 내의 분석물에 대한 정보는 무선 통신부를 통해 착용자 또는 다른 사용자에게 전달될 수 있다. Further, the contact lens for biometric information detection transmits information processed by the controller or information stored in the memory to a contact lens wearer or another user (e.g., a doctor, a hospital, a wearer's family, etc.) having a wireless communication system The wireless communication unit may further include a wireless communication unit. For example, the wireless communication unit may include a broadcast receiving module, a mobile communication module, a wireless Internet module, and a short-range communication module. The information on the analyte in the leakage fluid detected by the biosensor can be transmitted to the wearer or another user through the wireless communication unit.

생체 정보 검출용 콘택트 렌즈는 에너지를 공급할 수 있거나 장치를 가동상태에 둘 수 있는 에너지 공급원을 더 포함할 수 있다. 에너지 공급원은 예를 들면 리튬 이온 전지 일 수 있다. The contact lens for biometric information detection may further include an energy source capable of supplying energy or capable of putting the device into an active state. The energy source may be, for example, a lithium ion battery.

또한, 상기 바이오 센서, 상기 컨트롤러, 상기 메모리, 상기 무선 통신부, 또는 상기 에너지 공급원 매체 삽입물을 통해 컨택트 렌즈에 내장되거나, 또는 컨택트 렌즈의 표면 상에 부착될 수 있다. It may also be embedded in the contact lens via the biosensor, the controller, the memory, the wireless communication portion, or the energy source media insert, or may be attached on the surface of the contact lens.

일 구체예에 따른 웨어러블 디바이스에 있어서, 상기 바이오 센서는 투명하고 유연한 기판 및 인체에 무해한 전극 상에서도 현저한 전기화학적 특성을 갖는다. 또한, 상기 바이오 센서는 인체에 유해한 매개체가 필요 없고, 시료 내 적은 양의 분석물을 검출할 수 있을 정도로 감도가 현저하여 웨어러블 디바이스(예를 들면, 생체 정보 검출용 콘택트 렌즈)에 유용하게 사용될 수 있다. In a wearable device according to a specific embodiment, the biosensor has remarkable electrochemical characteristics on a transparent and flexible substrate and on an electrode harmless to the human body. In addition, the biosensor does not need a mediator that is harmful to the human body and is remarkably sensitive enough to detect a small amount of analyte in the sample, and thus can be usefully used in a wearable device (for example, a contact lens for detecting biological information) have.

일 양상에 따른 바이오 센서는 전기 화학적인 활성도가 높고, DET 기반의 시료 내 분석물의 검출이 가능하다. The biosensor according to one aspect has a high electrochemical activity, and it is possible to detect an analyte in a DET-based sample.

일 양상에 따른 웨어러블 디바이스는 인체에 무해하면서 분석물에 대한 고감도, 고선택성을 가져 비침습적인 방법으로 시료 내 적은 양의 분석물의 검출이 가능하다. A wearable device according to one aspect has high sensitivity and high selectivity to analytes while being harmless to the human body, so it is possible to detect a small amount of analytes in a sample by a non-invasive method.

도 1은 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트를 포함하는 전극을 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 2는 일 구체예에 따른 분석물 결합 물질이 고정화된 하이브리드 전자 시트를 포함하는 전극을 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 3은 일 구체예에 따른 바이오 센서를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 4는 일 구체예에 따른 바이오 센서의 Y축 단면도를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 5는 일 구체예에 따른 바이오 센서의 X 축 단면도를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 6은 일 구체예에 따른 바이오 센서의 커버의 사시도를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 7은 일 구체예에 따른 바이오 센서의 단면도를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 8은 일 구체예에 따른 바이오 센서의 커버의 단면 사시도를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 9는 일 구체예에 따른 분석물 결합 물질의 하이브리드 전자 시트 상에서 DET 반응 원리를 나타낸 개념도이다.
도 10a는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트의 제조과정 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 10b는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트의 형성 원리를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 10c는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트의 형성 원리 중 농도 분극 현상을 나타낸 그래프이다.
도 11은 일 구체예에 따른 대면적 프리스탠딩 하이브리드 전자 시트의 이미지를 나타낸 도면이다.
도 12는 파지가 결합되지 않은 단겹 탄소나노튜브만 있는 샘플의 이미지를 나타낸 도면이다.
도 13은 일 구체예에 따른 파지가 결합된 하이브리드 전자 시트 및 파지가 결합되지 않은 전자 시트의 나노 구조를 보여주는 SEM(scanning electron microscopy) 이미지를 나타낸 도면이다.
도 14는 일 구체예에 따른 하이브리드 전극의 전기화학적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 15는 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연 바이오 센서 제작 과정을 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 16은 일 구체예에 따른 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서의 직접 전자 이동(DET) 반응을 하이브리드 전자 시트 없이 금 전극 위에 구성된 GOx 전극과의 비교하여 나타낸 CV 그래프이다.
도 17은 일 구체예에 따른 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서의 글루코오스에 대한 전류의 반응과, 글루코오스에 아스코르브산 및 요산을 혼합한 혼합액 상에 대한 전류의 반응을 비교한 그래프이다.
도 18은 일 구체예에 따른 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서의 전압 주사 속도에 따른 순수한 DET 전류 반응 변화를 나타낸 그래프이다.
도 19a는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트 상에 다른 농도의 GOx를 고정화할 때, 고정화된 GOx 농도가 증가함에 따라 GOx의 DET 산화 환원 반응의 정도가 증가함을 나타낸 그래프이다.
도 19b는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트 상에 고정화된 GOx의 농도가 증가할수록 글루코오스 농도 변화에 대한 전류의 반응이 증가함으로써, 센서의 감도가 증가할 수 있음을 나타내는 그래프이다.
도 20a는 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서가 단층 구조에 비해 높은 DET 환원 전류가 증가함을 나타내는 그래프이다.
도 20b는 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서가 단층 구조에 비해 글루코오스 농도 변화에 대한 감도가 증가함으로써, 다중 적층시 센서의 감도가 증가할 수 있음을 나타낸 그래프이다.
도 21은 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서의 감도를 인체에 무해한 기준 전극에서 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 22는 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연한 바이오 센서의 감도 및 유연성을 나타낸 도면이다.
도 23a는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-콜레스테롤 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다.
도 23b는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-락테이트 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다.
도 24a는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-HRP 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다.
도 24b는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-카탈라아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다.
도 25a는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-갈락토오스 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다.
도 25b는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-티로시나아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다.
도 25c는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-락카아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a diagram showing an electrode including a hybrid electronic sheet according to one embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram of an electrode including a hybrid electronic sheet on which an analyte binding material according to one embodiment is immobilized. FIG.
3 is a diagram illustrating a biosensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a Y-axis cross-sectional view of a biosensor according to one embodiment.
5 is a diagram illustrating a cross-sectional view of an X-axis of a biosensor according to one embodiment.
6 is a perspective view of a cover of a biosensor according to one embodiment.
7 is a diagram showing a cross-sectional view of a biosensor according to one embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a cross-sectional perspective view of a cover of a biosensor according to one embodiment.
9 is a conceptual diagram showing a DET reaction principle on a hybrid electronic sheet of an analyte binding material according to one embodiment.
10A is a diagram illustrating a manufacturing process of a hybrid electronic sheet according to one embodiment.
Fig. 10B is a diagram showing the principle of formation of the hybrid electronic sheet according to one embodiment.
FIG. 10C is a graph showing the concentration polarization phenomenon among the formation principle of the hybrid electronic sheet according to one embodiment.
11 is a view showing an image of a large area free standing hybrid electronic sheet according to one embodiment.
12 is a view showing an image of a sample having only single-walled carbon nanotubes to which no phage is bonded.
13 is a scanning electron microscopy (SEM) image showing a nanostructure of a hybrid electronic sheet to which a phage is coupled and an electronic sheet to which a phage is not combined according to an embodiment.
FIG. 14 is a graph showing electrochemical characteristics of a hybrid electrode according to one embodiment.
FIG. 15 is a diagram illustrating a process of fabricating a transparent and flexible biosensor based on a hybrid electronic sheet-GOx having a multilayer structure according to an embodiment.
FIG. 16 is a CV graph showing a direct electron transfer (DET) reaction of a hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor according to an embodiment in comparison with a GOx electrode formed on a gold electrode without a hybrid electronic sheet.
17 is a graph comparing the current response of glucose to a mixture of glucose and ascorbic acid and uric acid in a hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor having a single layer structure according to an embodiment .
FIG. 18 is a graph showing a pure DET current response change according to a voltage scanning speed of a hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor having a single-layer structure according to an embodiment.
19A is a graph showing that the degree of DET redox reaction of GOx increases as the immobilized GOx concentration is increased when immobilizing different concentrations of GOx on the hybrid electronic sheet according to one embodiment.
FIG. 19B is a graph showing that as the concentration of GOx immobilized on the hybrid electronic sheet according to one embodiment increases, the response of the current to the glucose concentration change increases, thereby increasing the sensitivity of the sensor.
20A is a graph showing that a multilayered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor according to an embodiment has a higher DET reduction current than a single-layer structure.
FIG. 20B is a graph showing that the sensitivity of the sensor in the case of multiple stacking can be increased because the sensitivity of the hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor according to an embodiment to the glucose concentration is increased as compared with the single layer structure.
FIG. 21 is a graph showing a result of measuring the sensitivity of a hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor having a multi-layer structure according to an embodiment on a reference electrode which is harmless to the human body.
22 is a diagram showing the sensitivity and flexibility of a transparent and flexible biosensor based on a hybrid electronic sheet-GOx of a multilayer structure according to an embodiment.
23A is a graph showing sensitivity of a hybrid electronic sheet-cholesterol oxidase based biosensor according to an embodiment.
23B is a graph showing the sensitivity of a hybrid electronic sheet-lactate oxidase based biosensor according to an embodiment.
24A is a graph showing the sensitivity of a hybrid electronic sheet-HRP-based biosensor according to an embodiment.
24B is a graph showing sensitivity of a hybrid electronic sheet-catalase-based biosensor according to an embodiment.
25A is a graph showing the sensitivity of a hybrid electronic sheet-galactose oxidase-based biosensor according to an embodiment.
25B is a graph showing the sensitivity of a hybrid electronic sheet-tyrosinase-based biosensor according to an embodiment.
25C is a graph showing the sensitivity of the hybrid electronic sheet-lacquer-based biosensor according to one embodiment.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. 바이오 센서 제조 및 특성 분석Example 1. Preparation and Characterization of Biosensor

1. 하이브리드 전자 시트를 갖는 전극의 제조1. Fabrication of electrode with hybrid electronic sheet

1.1. 콜로이드 용액의 제조1.1. Preparation of colloidal solution

먼저, 증류수에 계면 활성제인 소듐 콜레이트(sodium-cholate)를 2% w/v의 농도로 첨가한 수용액을 제조한 다음, 탄소나노튜브(제조사:Nanointegris, SuperPure SWNTs, solution형태, 농도: 250 ㎍/ml)를 48시간 동안 투석하여 단겹탄소나노튜브를 소듐 콜레이트로 안정화시킨 콜로이드 용액을 제조하였다.First, an aqueous solution was prepared by adding sodium surfactant, sodium cholate, to the distilled water at a concentration of 2% w / v. Then, carbon nanotubes (Nanointegris, SuperPure SWNTs, ml) was dialyzed for 48 hours to prepare a colloidal solution in which single-walled carbon nanotubes were stabilized with sodium cholate.

이때 탄소나노튜브(CNT)의 평균 길이를 1μm, 평균 지름을 1.4 nm로 가정했을 때, 상기 콜로이드 용액에 포함된 단겹탄소나노튜브 개수의 계산식은 다음과 같다.Assuming that the average length of carbon nanotubes (CNTs) is 1 μm and the average diameter is 1.4 nm, the calculation formula of the number of single-walled carbon nanotubes contained in the colloid solution is as follows.

[수학식 1][Equation 1]

단겹탄소나노튜브 개수(개/ml) = 농도 ㎍/ml X 3 X 1011 CNTNumber of single-walled carbon nanotubes (dog / ml) = concentration / / ml X 3 X 10 11 CNT

상기 수학식에 의하면 상기 콜로이드 용액에 포함된 단겹탄소나노튜브 개수는 (7.5 × 1013)개/ml임을 알 수 있다.
According to the above equation, the number of single-walled carbon nanotubes contained in the colloidal solution is (7.5 × 10 13 ) number / ml.

1.2. 그래피틱 물질에 결합능을 갖는 펩티드가 디스플레이된 파지의 제조1.2. Preparation of a phage displaying a peptide capable of binding to a graphitic substance

그래피틱 표면과 강한 결합력을 지닌 M13 파지인 그래피틱 표면과 강한 결합력을 갖는 펩티드인 DSWAADIP(서열번호 5)이 디스플레이된 파지(P8GB#1), DNPIQAVP(서열번호 6)가 디스플레이된 파지(p8GB#5), SWAADIP(서열번호 7), 및 NPIQAVP(서열번호 8)이 디스플레이된 파지를 하기의 방법으로 제조하였다. (P8GB # 1) displaying DNWIADP (SEQ ID NO: 5) and a phage displaying a DNPIQAVP (SEQ ID NO: 6) (p8GB # 5), SWAADIP (SEQ ID NO: 7), and NPIQAVP (SEQ ID NO: 8) were produced in the following manner.

우선, M13KE 벡터(NEB, product#N0316S)(서열번호 9)의 1381번째 염기쌍(base pair)인 C의 G로의 부위특이적 변이(site-directed mutation)를 위하여, 서열번호 10 및 11의 올리고뉴클레오티드를 사용하여 M13HK 벡터를 제작하였다. 상기 제작된 M13HK 벡터는 제한효소 BspHI (NEB, product# R0517S) 및 BamHI 제한효소(NEB, product#R3136T)를 사용하여 이중 절단(double-digested)되었고, 남극 포스파타아제(Antarctic phosphatase)를 사용하여 탈인산화시켰다. 탈인산화된 벡터를 이중-절단 DNA 두플렉스(duplex)로 16℃에서 하룻밤 동안 인큐베이션하여 연결시켰다. 이후 산물을 정제하고, 농축하였다. 전기컴피턴트 세포(electorcompetent cell) (XL-1 Blue, Stratagene)를 18 kV/cml에서 2 ㎕의 농축된 연결된 벡터 용액으로 전기천공법으로 형질전환하였고, 총 5개의 형질전환을 라이브러리 구축을 위해 수행하였다. 이후, 형질전환된 세포는 60분 동안 배양되었고, 다수의 형질전환체의 분획은 X-갈/이소프로필-β-D-1-티오갈락토피라노사이드(IPTG)/테트라사이클린(Tet)을 함유하는 아가 플레이트에 플레이팅되어 라이브러리의 다양성을 결정하였다. 남아있는 세포는 진탕 배양기에서 8시간 동안 증폭되었다. 상기 파지 디스플레이 p8 펩티드 라이브러리의 제작에는 서열번호 12 및 13의 올리고뉴클리오티드를 사용하였다. For the site-directed mutation of C in G1381 base pair of the M13KE vector (NEB, product # N0316S) (SEQ ID NO: 9), oligonucleotides of SEQ ID NOs: 10 and 11 Were used to construct the M13HK vector. The prepared M13HK vector was double-digested using restriction enzymes BspHI (NEB, product # R0517S) and BamHI restriction enzyme (NEB, product # R3136T), and was then digested with antarctic phosphatase Lt; / RTI > The dephosphorylated vector was incubated with double-cut DNA duplex overnight at 16 ° C. The product was then purified and concentrated. Electrocompetent cells (XL-1 Blue, Stratagene) were transformed by electroporation into 2 μl of concentrated, coupled vector solution at 18 kV / cml and a total of 5 transformations were performed for library construction Respectively. Subsequently, the transformed cells were cultured for 60 minutes, and the fraction of the multiple transformants was transformed with X-gal / isopropyl-beta-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) / tetracycline (Tet) ≪ / RTI > to determine the library ' s diversity. Remaining cells were amplified in shaking incubator for 8 hours. Oligonucleotides of SEQ ID NOS: 12 and 13 were used to construct the phage display p8 peptide library.

일 구체예에 따라 제조된 파지 디스플레이 p8 펩티드 라이브러리의 염기서열은 4.8×107 pfu(plaque form unit)가지의 다양성을 가지며 각각의 서열당 1.3×105개 정도의 복제수(copy number)를 지녔다.The base sequence of the phage display p8 peptide library prepared according to one embodiment has 4.8 x 10 7 pfu (plaque form unit) kinds of diversity and has a copy number of about 1.3 × 10 5 per each sequence .

그 다음, 직경이 1cm 인 HOPG (highly ordered pyrolytic graphite) 기판(제조사: SPI product#439HP-AB)을 준비하였다. 이때 HOPG 기판은 입자크기(grain size)가 100μm 이하의 비교적 큰 HOPG 기판을 사용하였다. 기존에는 그래피틱 표면으로ㅅ써 생산과정에서 대부분 표면이 손상되는 탄소나노튜브필름 표면 등을 사용하였기 때문에, 결합력이 높은 펩티드를 도출하기 어렵다는 단점이 있었다. 이에 그를 보완화기 위하여, 그래피틱 표면을 갖는 물질인 HOPG를 실험 전에 기판으로부터 테이프로 떼어내어 깨끗한(fresh) 표면을 얻어 샘플 표면의 산화 등으로 인한 결함을 최소화시켰다. 그 다음, 상기에서 제조한 4.8×1010 pfu(4.8×10 7 가지 다양성, 각 서열마다 복제수 1000개)의 파지 디스플레이 p8 펩티드 라이브러리를 100μL의 TBS(Tris-buffered Saline) 완충액에 준비한 다음 HOPG 표면과 1시간 동안 100rpm으로 진탕배양기에서 반응(conjugating)시켰다. 1 시간 후 용액을 제거한 다음, TBS에서 10번 반복 세척하였다. 세척된 HOPG 표면에 산성 완충액으로서 pH 2.2의 Tris-HCl을 8분 동안 반응시켜 비선택적으로 반응하는 펩티드를 용리(elution)한 후, 미드-로그(mid-log) 상태인 XL-1 blue E. coli 배양물(culture)로 30분 동안 용리시켰다. 용리된 배양물의 일부는 DNA 시퀀싱(DNA sequencing) 및 펩티드 식별(peptide identification)을 위하여 남겨두고 나머지는 증폭(amplification)해서 다음 라운드를 위한 서브 라이브러리(sub-library)를 만들었다. 이때 만들어진 서브 라이브러리를 이용하여 상기의 과정을 반복하였다. 한편, 남겨둔 플라크는 DNA를 분석하여 p8 펩티드 서열을 구하고, 이때 얻어진 서열을 분석하여 그래피틱 물질에 강한 결합능을 갖는 펩티드 서열인 DSWAADIP(서열번호 5)이 디스플레이된 파지(P8GB#1), DNPIQAVP(서열번호 6)가 디스플레이된 파지(p8GB#5), SWAADIP(서열번호 7), 및 NPIQAVP(서열번호 8)이 디스플레이된 파지를 얻었다.
Then, a highly ordered pyrolytic graphite (HOPG) substrate (manufacturer: SPI product # 439HP-AB) having a diameter of 1 cm was prepared. At this time, a relatively large HOPG substrate having a grain size of 100 μm or less was used as the HOPG substrate. Conventionally, since the surface of the carbon nanotube film, which is mostly damaged by the surface during the production process, is used as a graphical surface, it is difficult to derive a peptide having high binding strength. In order to compensate for this, HOPG, a material with a graphical surface, was peeled off the substrate from the substrate before the experiment to obtain a fresh surface to minimize defects such as oxidation of the sample surface. Then, a phage display p8 peptide library of 4.8 × 10 10 pfu (4.8 × 10 7 kinds of replicates, 1000 replications per each sequence) prepared above was prepared in 100 μL of Tris-buffered saline (TBS) buffer, For 1 hour at 100 rpm in a shaking incubator. After 1 hour, the solution was removed and then washed 10 times in TBS. The washed HOPG surface was reacted with Tris-HCl (pH 2.2) as an acid buffer solution for 8 minutes to elute the non-selectively reacting peptide, and then the peptide was eluted with a mid-log XL-1 blue E.I. coli < / RTI > culture for 30 minutes. A portion of the eluted culture was left for DNA sequencing and peptide identification and the rest amplified to create a sub-library for the next round. The above procedure was repeated using the created sub-library. (P8GB # 1), DNPIQAVP (SEQ ID NO: 5) displaying a peptide sequence having strong binding ability to a graphical substance (SEQ ID NO: 5), and the like were analyzed by DNA analysis to obtain p8 peptide sequences. (P8GB # 5), SWAADIP (SEQ ID NO: 7), and NPIQAVP (SEQ ID NO: 8) displayed in SEQ ID NO: 6 were displayed.

1.3 하이브리드 전자 시트를 갖는 전극의 제조1.3 Manufacture of electrode with hybrid electronic sheet

상기 제조한 콜로이드 용액과 상기 그래피틱 표면과 강한 결합력을 지닌 M13 파지(p8GB#1)를 포함하는 파지용액을 4:1의 몰비율로 혼합하였다. 그 다음, 투석을 위하여 반투과성 멤브레인(semipermeable dialysis membrane; SpectrumLab, MWCO 12,000~14,000, product # 132 700) 튜브 안에 상기 혼합물을 각각 넣은 다음, 상기 각 멤브레인 튜브를 3차 증류수에 대하여 투석을 진행하였다. 투석 시작 후 약 16시간이 지나자 상기 멤브레인 튜브 면을 따라서 얇은 전자 시트가 형성되었다. 그 다음, 상기 각 멤브레인 튜브를 3차 증류수에 옮겨 넣고 멤브레인 튜브의 멤브레인을 비틀어 전자 시트를 떼어내어 건조하였다. 상기 제조된 전자 시트의 두께는 약 100 nm이었다. 형성된 전자 시트 중 4:1의 몰비율로 혼합한 전자 시트의 이미지를 도 11에 나타내었다. 이후, 상기 제조된 프리스탠딩 하이브리드 전자 시트 필름을 원하는 4 mm 지름의 패턴을 가지고 있는 스탠실 마스크 (stencil mask)를 사용해 상용화된 4mm 지름의 금 전극 (SPE 250BT, DropSens) 상에 올린 후, 1시간 동안 공기중에 건조시켰다. 금 전극 위에 전사된 하이브리드 필름은 스탠실 마스크를 제거한 후 탈이온수를 사용해 세척한 후, 질소 가스를 사용해 건조시켰다. 이렇게 제작된 하이브리드 필름의 두께는 약 200 nm 정도였다.
The colloidal solution prepared above and a phage solution containing M13 phage (p8GB # 1) having strong binding force with the graphite surface were mixed at a molar ratio of 4: 1. The mixture was then placed in a tube of semipermeable dialysis membrane (SpectrumLab, MWCO 12,000 ~ 14,000, product # 132 700) for dialysis, and each membrane tube was dialyzed against the third distilled water. After about 16 hours from the start of the dialysis, a thin electronic sheet was formed along the surface of the membrane tube. Then, each membrane tube was transferred into third distilled water, and the membrane of the membrane tube was twisted to remove the electronic sheet and dried. The thickness of the prepared electronic sheet was about 100 nm. An image of the electronic sheet mixed at a molar ratio of 4: 1 in the formed electronic sheets is shown in Fig. Then, the prepared free standing hybrid electronic sheet film was placed on a 4 mm diameter gold electrode (SPE 250BT, DropSens) commercialized using a stencil mask having a desired 4 mm diameter pattern, Lt; / RTI > The hybrid film transferred onto the gold electrode was washed with deionized water after removing the stencil mask, and then dried using nitrogen gas. The thickness of the hybrid film thus produced was about 200 nm.

또한, 본 발명의 비교예로서, 파지를 포함하지 않는 전자 시트를 다음과 같이 제조하였다. 먼저, 증류수에 계면 활성제인 소듐 콜레이트를 2% w/v의 농도로 첨가한 수용액을 제조한 다음, 그래피틱 물질인 단겹 탄소나노튜브(제조사: Nanointegris, SuperPure SWNTs, solution 형태, 농도: 250 μg/ml)를 48시간 동안 투석하여 단겹탄소나노튜브를 소듐 콜레이트로 안정화시켜 콜로이드 용액을 제조하였다. 그 다음, 투석을 위하여 반투과성 멤브레인(semipermeable dialysis membrane; SpectrumLab, MWCO 12,000~14,000, product # 132 700) 튜브 안에 상기 콜로이드 용액 0.4 ml를 10 ml 1% w/v 소듐 콜레이트 수용액에 희석하여 잘 섞은 다음, 상기 멤브레인 튜브를 상기 3차 증류수에 넣고 대하여 투석을 진행하였다. 투석 시작 후 약 24시간이 지나자 상기 멤브레인 튜브 면을 따라서 전자 시트가 형성되었다. 그 다음, 상기 멤브레인 튜브를 3차 증류수에 옮겨 넣고 멤브레인 튜브의 멤브레인을 비틀어 전자 시트를 떼어내었다. 이때 떼어낸 전자 시트의 사진 및 주사 전자 현미경 이미지를 도 12에 나타내었고, 파지가 결합된 하이브리드 전자 시트인 도 11과 비교하였다. 또한, 파지가 결합된 하이브리드 전자 시트 및 파지가 결합되지 않은 전자 시트의 나노 구조를 주사 전자 현미경으로 촬영하여 비교하였고, 그 결과를 도 13에 나타내었다.
Further, as a comparative example of the present invention, an electronic sheet containing no phage was prepared as follows. First, an aqueous solution prepared by adding sodium cholate as a surfactant to a distilled water at a concentration of 2% w / v was prepared. Then, a single-wall carbon nanotube (manufactured by Nanointegris, SuperPure SWNTs, ml) was dialyzed for 48 hours to stabilize the single-walled carbon nanotubes with sodium cholate to prepare a colloidal solution. Next, 0.4 ml of the colloidal solution was diluted in 10 ml of 1% w / v sodium cholate aqueous solution in a tube of semipermeable dialysis membrane (SpectrumLab, MWCO 12,000 ~ 14,000, product # 132 700) for dialysis, The membrane tube was placed in the third distilled water and dialyzed. After about 24 hours from the start of dialysis, an electronic sheet was formed along the surface of the membrane tube. Then, the membrane tube was transferred into the third distilled water, and the membrane of the membrane tube was twisted to peel off the electronic sheet. A photograph of the removed electronic sheet and a scanning electron microscope image are shown in Fig. 12 and compared with Fig. 11, which is a hybrid electronic sheet with a grip. In addition, the nanostructures of the hybrid electronic sheet to which the phage was bonded and the electronic sheet to which the phage was not bonded were photographed by a scanning electron microscope, and the results are shown in FIG.

도 10a는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트의 제조과정 도식화하여 나타낸 도면이다.10A is a diagram illustrating a manufacturing process of a hybrid electronic sheet according to one embodiment.

도 10a에 나타낸 바와 같이, 계면활성제가 포함된 용액에 첨가시켜 안정화된 콜로이드 물질에 탄소나노뷰브가 분산 또는 용해되어 있음을 알 수 있다. 단겹탄소나노튜브와 약 1개의 M13 파지가 결합하여 최종적으로는 탄소나노뷰브와 M13 파지가 퍼콜레이트 네트워크(percolated network)의 구조를 갖는 시트가 형성됨을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 10 (a), it can be seen that the carbon nanotube is dispersed or dissolved in the colloidal material stabilized by adding it to the solution containing the surfactant. It can be confirmed that the single-walled carbon nanotube is combined with about one M13 phage to finally form a sheet having a structure of carbon nano-view and M13 phage percolated network.

도 10b은 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트의 형성 원리를 도식화하여 나타낸 도면이다. Fig. 10B is a diagram showing the principle of formation of the hybrid electronic sheet according to one embodiment.

도 10c는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트의 형성 원리 중 농도 분극(concentration polarization) 현상을 나타낸 그래프이다. 10C is a graph showing a concentration polarization phenomenon in the principle of forming a hybrid electronic sheet according to an embodiment.

도 10b 및 10c에 나타낸 바와 같이, 일 구체예에 따른 펩티드가 디스플레이된 M13 파지가 결합된 탄소나노튜브의 형성은 멤브레인 튜브 안에 파지 용액 및 콜로이드 용액의 혼합물을 넣고 투석 용액에 대하여 투석함으로써 형성됨을 알 수 있다. 투석이 진행되는 동안 멤브레인 안과 바깥의 농도차에 의한 확산 효과로 인하여 콜로이드 물질 내의 탄소나노튜브의 표면에 붙어서 탄소 물질을 안정화시켰던 계면 활성제의 튜브 내의 농도가 낮아지게 되는데 이러한 확산에 의한 묽힘 현상은 멤브레인 근처가 가장 크다. 한편, 탄소나노튜브와 강한 결합력을 갖는 펩티드가 디스플레이된 M13 파지는 탄소나노뷰브를 둘러싼 계면 활성제의 농도가 낮아져야 탄소타나노튜브와 반응을 시작할 수 있게 되므로, 투석이 일정 시간 진행되면 이러한 결합은 묽힘 현상이 가장 활발한 멤브레인 근처에서 일어나게 된다. 이러한 원리로 투석 방법을 사용하여 시트를 형성할 수 있다.
As shown in FIGS. 10B and 10C, the formation of M13 phage-bound carbon nanotubes displaying a peptide according to one embodiment is formed by dialysis against a dialysis solution by adding a mixture of a phage solution and a colloid solution in a membrane tube . During the dialysis process, the concentration of carbon nanotubes on the surface of the colloidal material stabilizes the concentration of the surfactant in the tube due to the diffusion effect due to the concentration difference between the inside and the outside of the membrane. The neighborhood is the largest. On the other hand, since the M13 phage displaying a peptide having a strong binding force with the carbon nanotubes can start to react with the carbon nanotubes when the concentration of the surfactant surrounding the carbon nanobeads is lowered, The phenomenon occurs near the most active membrane. With this principle, a sheet can be formed using a dialysis method.

도 11은 일 구체예에 따른 대면적 프리스탠딩 하이브리드 전자 시트의 이미지를 나타낸 도면이다. 11 is a view showing an image of a large area free standing hybrid electronic sheet according to one embodiment.

도 12는 파지가 결합되지 않은 단겹 탄소나노튜브만 있는 샘플의 이미지를 나타낸 도면이다. 12 is a view showing an image of a sample having only single-walled carbon nanotubes to which no phage is bonded.

도 13은 일 구체예에 따른 파지가 결합된 하이브리드 전자 시트 및 파지가 결합되지 않은 전자 시트의 나노 구조를 보여주는 SEM(scanning electron microscopy) 이미지를 나타낸 도면이다.13 is a scanning electron microscopy (SEM) image showing a nanostructure of a hybrid electronic sheet to which a phage is coupled and an electronic sheet to which a phage is not combined according to an embodiment.

상기 도면에 나타낸 바와 같이, 일 구체예에 따른 파지가 결합된 하이브리드 전자 시트는 탄소나노튜브와 파지의 결합에 의해 전자 시트가 넓은 면적으로 안정적으로 형성되고, 탄소나노튜브가 고르게 분산되어있는 나노 구조를 가지게 됨을 확인할 수 있다. 그에 반해, 파지가 결합되지 않은 전자 시트는 제조과정에서 잘게 부셔졌음을 확인할 수 있고, 또한 번들을 갖는 형태의 미세구조를 가지게 됨을 알 수 있다. 상기의 결과로, 일 구체예에 따른 파지가 결합된 하이브리드 전자 시트인 프리스탠딩 전자 시트는 탄소나노튜브와 파지의 강한 결합력에 의하여 그 형태가 유지되면서도 고르게 분포된 나노 구조를 갖는 반면, 파지를 넣지 않고 투석을 진행하는 경우 멤브레인 근처에서 전자 시트는 형성되나 잘 부서지게 되어 응용에 한계가 있음을 알 수 있다.
As shown in the drawings, the hybrid electronic sheet combined with the phage according to one embodiment has a structure in which the electronic sheet is stably formed in a wide area by the combination of the carbon nanotubes and the phages, and the nanostructures in which the carbon nanotubes are uniformly dispersed As shown in Fig. On the other hand, it can be seen that the electronic sheet to which the phage is not bonded is shattered in the manufacturing process, and also has a microstructure in the form of a bundle. As a result, the free standing electronic sheet, which is a hybrid electronic sheet to which the phage is bonded according to one embodiment, has a uniformly distributed nanostructure while maintaining its shape due to the strong binding force between the carbon nanotube and the phage, If the dialysis is proceeded, the electronic sheet is formed near the membrane, but it is broken and the application is limited.

1.4. 하이브리드 전자 시트를 갖는 전극의 전기 화학적 특성 분석 1.4. Electrochemical Characterization of Electrode with Hybrid Electronic Sheet

상기 실시예 1의 1.1.3.에서 제조한 전극의 전기화학적 특성을 분석하기 위해, 비교예로서, 금 콜랙터를 포함한 전극(SPE 250BT, DropSens)을 구매하여, 표면 개질 없이 사용하였다. In order to analyze electrochemical characteristics of the electrode prepared in Example 1 1.1.3, an electrode (SPE 250BT, DropSens) including a gold colacator was purchased and used without surface modification as a comparative example.

구체적으로, 상기 실시예 1의 1.1.3.에서 제조한 전극 및 비교예 전극을 작업 전극 (Working electrode, WE)으로 사용하고 Pt가 코팅된 티타늄 챔버(titanium chamber)를 상대 전극 (Counter electrode, CE)으로, 그리고 Ag/AgCl (3M KCl saturated, PAR, K0260)을 기준전극 (reference electrode, RE)으로 사용하여, 10mM K3[Fe(CN)6] (244023, Sigma Aldrich)를 10mM PBS 버퍼 (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) 전해질로 사용한 용액에 섞어 산화 환원 반응을 cyclic voltammetry (CV) 방식으로 진행하였다. 측정 전압은 기준 전극 대비 -0.2 V ~ 0.6 V 사이로 인가하였으며, 주사 속도 (scan rate)는 200mV/s으로 하였고, 측정 결과를 도 14a에 나타내었다. 또한, 상기 전극들에 대해 100,000 Hz ~ 0.1 Hz 범위 내에서 10 mV AC를 전가하여 전기화학 시스템 셀의 개방 회로 전위(open circuit potential) (OCP) 상에서 전기화학적 임피던스(Electrochemical impedance)를 측정하였고, 그 결과를 도 14b에 나타내었다.
Specifically, the electrode prepared in Example 1, 1.1.3, and the comparative electrode were used as a working electrode (WE), and a titanium-coated titanium chamber was treated with a counter electrode (CE) ) And 10 mM K 3 [Fe (CN) 6 ] (244023, Sigma Aldrich) using Ag / AgCl (3M KCl saturated, PAR, K0260) as a reference electrode pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich). The redox reaction was carried out by cyclic voltammetry (CV). The measurement voltage was applied between -0.2 V and 0.6 V with respect to the reference electrode, and the scan rate was 200 mV / s. The measurement results are shown in FIG. 14A. Also, electrochemical impedance was measured on the open circuit potential (OCP) of the electrochemical system cell by applying 10 mV AC to the electrodes within the range of 100,000 Hz to 0.1 Hz, The results are shown in Fig. 14B.

도 14는 일 구체예에 따른 하이브리드 전극의 전기화학적 특성을 나타낸 그래프이다. FIG. 14 is a graph showing electrochemical characteristics of a hybrid electrode according to one embodiment.

도 14a에 나타낸 바와 같이, 하이브리드 전자 시트가 전사된 전극의 산화 환원 전류가 비교예의 금 전극에 비해 약 50% 증가되었음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 14A, it can be seen that the redox current of the electrode to which the hybrid electronic sheet was transferred was increased by about 50% as compared with the gold electrode of the comparative example.

또한, 도 14b 에 나타낸 바와 같이, 하이브리드 전자 시트가 전사된 전극 상에서 측정된 전하 이동 저항(Charge transfer resistance) (Rct)이 비교예의 금전극보다 약 80% 감소한 것으로 나타났음을 확인할 수 있다. Also, as shown in FIG. 14B, it can be seen that the charge transfer resistance (Rct) measured on the electrode to which the hybrid electronic sheet was transferred was reduced by about 80% as compared with the gold electrode of the comparative example.

상기의 결과로, 일 구체예에 따른 하이브리드 전극의 전기 화학적 활성이 일반적으로 전기 화학 실험에서 많이 사용되는 금 전극보다 높음을 알 수 있으며, 이러한 결과는 하이브리드 전자 시트의 두께가 약 200 nm이라는 사실과 함께, 일 구체예에 따른 하이브리드 전극이 고성능 바이오 센서로 사용될 수 있음을 의미한다.
As a result, it can be seen that the electrochemical activity of the hybrid electrode according to one embodiment is generally higher than that of the gold electrode, which is generally used in electrochemical experiments. The result shows that the thickness of the hybrid electronic sheet is about 200 nm Together, it means that the hybrid electrode according to one embodiment can be used as a high-performance biosensor.

2. 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서의 제작 및 특성 분석2. Fabrication and characterization of hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor

2.1. 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서의 제작2.1. Fabrication of single-layered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor

2.1.1. 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서 1의 제작 및 특성 분석2.1.1. Fabrication and characterization of single-layered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor 1

상기 실시예 1의 1.3.에서 제조된 음전하 성향을 띠는 하이브리드 전극 상에 양전하 성향을 띄는 6 mg의 poly-allyamine hydrochloride (PAH, 43092, MW: 120000~200000, Alfa Aesar)의 용액을 10 ㎕를 적하 후, 1시간 동안 공기 중에서 건조하고, 건조 후 탈이온수를 사용하여 세척하고 질소가스를 사용해 건조하였다. 이 위에 30 mg의 GOx(Glucose oxidase)를 1 mL의 PBS 버퍼 용액에 녹인 후, 20 ㎕를 적하하고 4℃ 냉장고에서 12시간 고정화하였다. 고정화 후 10mM PBS 버퍼 로 조심스럽게 세척하고, 10 ㎕ PAH를 다시 적하하여 한 시간 동안 공기 중에서 건조하고, 건조 후 탈이온수를 사용하여 다시 세척한 후, 질소 가스를 이용하여 건조시켰다. 고정화된 GOx층을 보호하기 위에 1 ㎕의 5% Nafion (70160, Sigma Aldrich)이나 또 다른 하이브리드 전자 시트를 보호층으로 사용하여 다시 한번 코팅하였다. 10 μl of a solution of 6 mg of poly-allyamine hydrochloride (PAH, 43092, MW: 120000 to 200000, Alfa Aesar) having a positive charge tendency on the negative electrode having the negative charge tendency prepared in Example 1, 1.3, After the dropwise addition, it was dried in the air for 1 hour, dried and then washed with deionized water and dried using nitrogen gas. To this solution, 30 mg of GOx (glucose oxidase) was dissolved in 1 mL of PBS buffer, and then 20 μL of the solution was added to the solution, followed by immobilization in a refrigerator at 4 ° C for 12 hours. After immobilization, the plate was carefully washed with 10 mM PBS buffer, and 10 μl of PAH was added dropwise. The plate was dried in air for one hour, dried again, washed again with deionized water, and dried using nitrogen gas. To protect the immobilized GOx layer, 1 占 퐇 of 5% Nafion (70160, Sigma Aldrich) or another hybrid electronic sheet was coated once again as a protective layer.

2.1.2. 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서 2 내지 5의 제작 2.1.2. Fabrication of single-layered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensors 2 to 5

고정화된 GOx의 농도에 따른 감도 특성을 분석하기 위해, GOx의 농도를 10 mg/mL, 25 mg/mL, 50 mg/mL 또는 100 mg/mL로 달리한 것만을 제외하고는, 상기 2.1.1.과 동일한 방법으로 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서 4개를 추가적으로 더 제작하였다.In order to analyze the sensitivity characteristics according to the concentration of the immobilized GOx, except for the case where the concentration of GOx was changed to 10 mg / mL, 25 mg / mL, 50 mg / mL or 100 mg / mL, Four additional bio-sensors based on a hybrid electronic sheet-GOx based on a single-layer structure were further fabricated in the same manner as in Example 1.

2.1.3. 비교예의 제작 2.1.3. Production of Comparative Example

또한, 상기 1.3.에서 제작한 하이브리드 전자 시트를 전사시키지 않은 것만 제외하고는 상기 2.1.1.과 동일한 방법으로 GOx가 고정화된 바이오 센서를 제작하였고, 그를 일 구체예에 따른 바이오 센서의 비교예로 사용하였다.
A biosensor in which GOx was immobilized was prepared in the same manner as in 2.1.1 except that the hybrid electronic sheet prepared in the above 1.3 was not transferred, and the biosensor immobilized with GOx was prepared as a comparative example of the biosensor according to one specific example Respectively.

2.2. 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서의 제작2.2. Fabrication of multi-layered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor

상기 실시예 2.1.1의 과정을 한번 더 반복하여 Gold-(hybrid film/PAH/GOx/PAH)2 구조를 형성하였다. 마지막 PAH 층 위에 1 ㎕의 5% Nafion (70160, Sigma Aldrich)이나 또 다른 하이브리드 전자 시트를 보호층으로 사용하여 다시 한번 코팅하여, 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서를 제작하였다.
The procedure of Example 2.1.1 was repeated once more to form a gold- (hybrid film / PAH / GOx / PAH) 2 structure. On the last PAH layer, 1 占 퐇 of 5% Nafion (70160, Sigma Aldrich) or another hybrid electronic sheet was coated once again as a protective layer to prepare a multilayered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor.

2.3. 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연 바이오 센서 제작 2.3. Multi-layered hybrid electronic sheet -GOx-based transparent and flexible biosensor fabrication

다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연한 바이오 센서를 제작하기 위하여, 도 15에 도시된 공정으로 제작하였다. In order to fabricate a transparent and flexible biosensor based on a hybrid electronic sheet-GOx having a multilayer structure, a process shown in Fig. 15 was made.

구체적으로, 100nm 두께의 2 mm x 2mm 크기 백금전극은 스퍼터링법을 통하여 스텐실 마스크가 씌워진 5 cm x 2.5 cm 크기의 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane, PDMS) 필름에 증착하였다. 3개의 백금 전극 중 가운데 전극은 작업 전극 (WE) 로 사용하며, 좌 우의 전극은 각각 보조 전극 (CE)와 pseudo-기준 전극 (RE) 로 사용되었다. 또한, 상기 실시예 1.1.3의 전자 시트를 스텐실 마스크를 사용하여 상기 작업 전극에 연결하였다. 이후, 상기 전자 시트에 양전하 (positive charge) 성향을 띄는 PEI(폴리에틸렌이민)를 적하한 후, 2 ㎕의 100 mg/ml GOx를 고정화하였다. 상기 과정을 한번 더 반복하여, PDMS 상의 백금 작업 전극이 (GOx/PEI/SWNT film)2/Pt의 구조를 갖도록 제작하였다. 한편, 실리콘 웨이퍼 상에 포토 리소그래피 공정을 이용하여 제작된 SU-8 기반의 유동성 채널 마스터(fluidic channel master) (1.5mm (L) x 2.5 mm (W) x 200um (T)) 에 PDMS 적하하고 열을 가하여 PDMS 커버를 만든 후, 채널의 양단에 약 0.5 mm 지름으로 입구(inlet)와 출구(outlet)를 제작하였다. 상기와 같이 제작된 PDMS 유동성 커버를 앞에서 제작된 이층구조의 작업 전극과 각각의 기준전극과 보조 전극을 갖는 PDMS 필름 상에 포개어 미세유동(microfluidic) 기반의 투명한 유연 글루코오스 센서를 제작하였다. 또한, 채널 내의 분석물의 모세관 작용을 촉진하기 위해 상기 SU-8 기판을 소수성 물질로 처리할 수도 있다.
Specifically, a 100 nm thick 2 mm x 2 mm platinum electrode was deposited on a 5 cm x 2.5 cm polydimethylsiloxane (PDMS) film over a stencil mask by sputtering. Among the three platinum electrodes, the middle electrode was used as the working electrode (WE), and the left and right electrodes were used as the auxiliary electrode (CE) and the pseudo-reference electrode (RE), respectively. Further, the electronic sheet of Example 1.1.3 was connected to the working electrode using a stencil mask. Then, PEI (polyethyleneimine) having a positive charge tendency was dropped on the electronic sheet, and then 2 μl of 100 mg / ml GOx was immobilized. The above procedure was repeated one more time so that a platinum working electrode on the PDMS had a structure of (GOx / PEI / SWNT film) 2 / Pt. On the other hand, PDMS was dropped onto a fluidic channel master (1.5 mm (L) x 2.5 mm (W) x 200 um (T)) based on SU-8 manufactured by a photolithography process on a silicon wafer, To make a PDMS cover, and then an inlet and an outlet were formed at both ends of the channel with a diameter of about 0.5 mm. The PDMS fluid cover thus fabricated was superimposed on the PDMS film having the two-layer structure working electrode and the reference electrode and the auxiliary electrode prepared above, and a microfluidic-based transparent flexible glucose sensor was fabricated. The SU-8 substrate may also be treated with a hydrophobic material to facilitate capillary action of the analyte in the channel.

도 15는 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연 바이오 센서 제작 과정을 도식화하여 나타낸 도면이다.
FIG. 15 is a diagram illustrating a process of fabricating a transparent and flexible biosensor based on a hybrid electronic sheet-GOx having a multilayer structure according to an embodiment.

2.4. 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서의 전기화학적 특성 비교 12.4. Comparison of electrochemical properties of single-layered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor 1

상기 실시예 2.1.1에서 제조한 전극과 2.1.3.에서 제작한 비교예 전극을 작업 전극으로 사용하고 Pt가 코팅된 티타늄 챔버를 상대 전극으로, 그리고 Ag/AgCl (3M KCl saturated, PAR, K0260)을 기준전극으로 사용하여, 10mM PBS 버퍼 (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) 전해질로 사용한 용액을 사용하여 CV 방식으로 실험을 진행하였다. 측정 전압은 GOx의 DET를 관찰하기 위해 Ag/AgCl 기준 전극 대비 -0.6 V ~ 0.6 V 사이로 인가하였으며, 주사 속도는 200mV/s이었다. 상기의 결과는 도 16에 나타내었다.
The electrode prepared in Example 2.1.1 and the electrode prepared in Comparative Example 2.1.3 were used as a working electrode and a Pt-coated titanium chamber was used as a counter electrode and Ag / AgCl (3M KCl saturated, PAR, K0260 ) Was used as a reference electrode and the solution was used as a electrolyte in a 10 mM PBS buffer (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich). The measured voltage was applied between -0.6 V and 0.6 V with respect to the Ag / AgCl reference electrode to observe the DET of GOx, and the scanning speed was 200 mV / s. The above results are shown in Fig.

도 16은 일 구체예에 따른 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서의 직접 전자 이동(DET) 반응을 하이브리드 전자 시트 없이 금 전극 위에 구성된 GOx 전극과의 비교하여 나타낸 CV 그래프이다. FIG. 16 is a CV graph showing a direct electron transfer (DET) reaction of a hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor according to an embodiment in comparison with a GOx electrode formed on a gold electrode without a hybrid electronic sheet.

도 16에 나타낸 바와 같이, 일 구체예에 따른 단층 구조의 하이브리드 전자 시트 전사된 GOx 전극의 경우 -0.4 V 영역에서 강한 산화 환원 반응의 피크가 관찰됨을 알 수 있다. 그에 반해 하이브리드 전자 시트가 전사되지 않은 전극에서는 어떠한 산화 환원 피크도 -0.4 V 영역에서 관찰되지 않았다. 상기의 결과로, 하이브리드 전자 시트가 높은 전기 화학적 활성을 가지고 있을 뿐만 아니라, 하이브리드 전자 시트가 사용되지 않은 금 전극에 비해 더욱 더 가까운 위치에서 GOx와 전자의 주고 받음 (DET)을 효과적으로 야기시킨다는 것을 알 수 있다. 특히 GOx의 경우 FAD 환원 센터(FAD redox center)가 두꺼운 단백질 벽에 가로 막혀 있음으로, 효과적 DET가 진행되기 위해서는 전극에 1~2 nm 이내로 가깝게 위치하여 있어야 하는데, 하이브리드 전자 시트를 사용시 효과적으로 단순 layer-by-layer 공법으로 GOx가 DET가 일어날 수 있는 아주 가까운 범위 내에서 하이브리드 전자 시트에 고정화되었음을 보여준다. 또한 -0.6 V ~ 0.6 V 전압 영역에서 비교예 전극에 비해 높은 진상 전류(capacitive current)가 관찰 되었으며, 상기의 결과로 하이브리드 전자 시트가 비교예 전극보다 더욱 높은 전기 화학적 반응성뿐만 아니라, 넓은 표면적을 가지고 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 16, it can be seen that a peak of a strong oxidation-reduction reaction is observed in the -0.4 V region in the case of the GOx electrode transferred with the hybrid electronic sheet having a single-layer structure according to one embodiment. On the other hand, no redox peak was observed in the -0.4 V region in the electrode where the hybrid electronic sheet was not transferred. As a result, it was found that not only the hybrid electronic sheet had high electrochemical activity but also effectively caused the transfer of GOx and electrons (DET) at a position closer to the gold electrode in which the hybrid electronic sheet was not used . In particular, in the case of GOx, the FAD redox center is blocked by a thick protein wall. Therefore, in order to perform effective DET, it is necessary to be located within 1 to 2 nm of the electrode. In the case of a hybrid electronic sheet, by-layer technique shows that GOx is immobilized on a hybrid electronic sheet within a very close range where DET can occur. In addition, a higher capacitive current was observed in the voltage range of -0.6 V to 0.6 V than in the comparative electrode. As a result, the hybrid electronic sheet had a higher surface area as well as higher electrochemical reactivity than the comparative electrode .

2.5. 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서의 전기화학적 특성 비교 22.5. Comparison of electrochemical properties of single-layered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor 2

상기 실시예 2.1.1에서 제조한 전극이 효과적으로 아스코르브산 및 요산을 스크리닝할 수 있는지를 측정하기 위해, 상기 2.4.에서 언급된 방식으로 3 전극 시스템을 사용하고 10mM PBS 버퍼 (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) 전해질에 10 mM 글루코오스(G7528, Sigma Aldrich)를 제조하였으며, 같은 농도의 용액 (10 mM glucose in 10mM PBS 버퍼)에 1mM의 아스코르브산 (A5963, Sigma Aldrich) 및 요산(U0881, Sigma Aldrich)을 섞어 비교 용액을 만들었다. 측정 전압은 GOx의 DET를 관찰하기 위해 Ag/AgCl 기준 전극 대비 -0.6 V ~ 0.6 V 사이로 인가하였으며, 주사 속도 (scan rate)는 200mV/s이었다. 상기의 결과는 도 17에 나타내었다.
To determine whether the electrode prepared in Example 2.1.1 can effectively screen for ascorbic acid and uric acid, a 3-electrode system was used in the manner mentioned in 2.4. Above, and 10 mM PBS buffer (pH = 7.4, 79383, (Sigma Aldrich) and 1 mM ascorbic acid (A5963, Sigma Aldrich) were added to the same concentration of the solution (10 mM glucose in 10 mM PBS buffer), and 10 mM glucose (G7528, Sigma Aldrich) Were mixed to prepare a comparative solution. The measurement voltage was applied between -0.6 V and 0.6 V with respect to the Ag / AgCl reference electrode to observe the DET of the GOx, and the scan rate was 200 mV / s. The above results are shown in Fig.

도 17은 일 구체예에 따른 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서의 글루코오스에 대한 전류의 반응과, 글루코오스에 아스코르브산 및 요산을 혼합한 혼합액 상에 대한 전류의 반응을 비교한 그래프이다. 17 is a graph comparing the current response of glucose to a mixture of glucose and ascorbic acid and uric acid in a hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor having a single layer structure according to an embodiment .

도 17에 나타낸 바와 같이, 1 mM이나 10mM 글루코오스 용액을 전해질로 주입하한 경우에 10mM PBS를 사용 (0 mM Glucose)한 결과에 비해 환원 전류가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 상기의 결과로, 전극 상에서의 GOx의 FAD-FADH2의 평형 반응이 0 mM 글루코오스에서는 진행되다가, 전해질에 글루코오스의 첨가로 효소 반응에 의해 FAD가 FADH2로 진행되고, 이에 따라 전극상의 환원 반응 시 소모되어야 하는 FAD의 양이 줄어들어 글루코오스 첨가 시의 환원 전류가 0 mM 글루코오스 상의 환원 전류보다 감소하게 됨을 알 수 있다. 또한 10 mM 글루코오스를 첨가하였을 때의 결과와 10 mM 글루코오스 상에 1mM의 아스코르브산 또는 요산을 첨가하였을 때의 결과를 비교하면, 0.2 V와 0.4 V 범위에서 아스코르브산 및 요산의 산화 반응이 진행되어 두 개의 산화 전류가 검출되는 것에 반해, DET 범위 내에서는 순수한 10 mM 글루코오스를 첨가하였을 때와 비교하여 거의 변화가 없음을 알 수 있다. 상기의 결과로, 음의 전압 (-0.4 V)에서 검출되는 GOx의 DET 반응은 양 전압 (0.2 V 나 0.4 V)에서 전기 화학 반응이 일어나는 방해물질들인 아스코르브산 또는 요산에 영향을 받지 않음으로 글루코오스에 대한 선택성이 높음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 17, when the 1 mM or 10 mM glucose solution was injected into the electrolyte, it was confirmed that the reduction current was decreased as compared with the result of using 10 mM PBS (0 mM Glucose). As a result, the equilibrium reaction of GOX with FAD-FADH 2 on the electrode proceeded with 0 mM glucose, and the addition of glucose to the electrolyte progressed FAD to FADH 2 by the enzyme reaction, It can be seen that the amount of FAD to be consumed is reduced, so that the reduction current at the time of adding glucose is reduced than that at 0 mM glucose. As a result of the addition of 10 mM glucose and the addition of 1 mM ascorbic acid or uric acid on 10 mM glucose, the oxidation reaction of ascorbic acid and uric acid proceeds in the range of 0.2 V and 0.4 V, The oxidation current was detected in the presence of 10 mM glucose in the DET range, compared with the case where pure 10 mM glucose was added. As a result, the DET reaction of GOx detected at negative voltage (-0.4 V) was not influenced by ascorbic acid or uric acid, which is an interfering substance causing electrochemical reaction at positive voltage (0.2 V or 0.4 V) As shown in Fig.

2.6. 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서의 전기화학적 특성 비교 32.6. Comparison of electrochemical properties of single-layered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor 3

상기 실시예 2.1.1에서 제조한 전극 상에 GOx의 DET 반응이 전극상에서 효과적으로 고정화되어 흡착되어 있는지를 알아보기 위해, 상기 2.4.에서 언급된 방식으로 3 전극 시스템을 사용하고 10mM PBS 버퍼 (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) 전해질에 다양한 범주의 주사속도 (50, 100, 200, 400, 600, 800 그리고 1000 mV/s)를 인가하여 전극의 특성을 실험하였다. 측정 전압은 순수하게 GOx의 DET만을 측정하기 위해 Ag/AgCl 기준 전극 대비 -0.1 V ~ 0.6 V 사이로 제한하였다. 상기의 결과는 도 18에 나타내었다.
To investigate whether the DET reaction of GOx on the electrode prepared in Example 2.1.1 was effectively immobilized and adsorbed on the electrode, a 3-electrode system was used in the manner mentioned in 2.4 above, and a 10 mM PBS buffer (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich). Electrode properties were tested by applying various scanning speeds (50, 100, 200, 400, 600, 800 and 1000 mV / s) The measured voltage was limited to between -0.1 V and 0.6 V with respect to the Ag / AgCl reference electrode in order to measure pure DET only of GOx. The above results are shown in Fig.

도 18은 일 구체예에 따른 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 바이오 센서의 전압 주사 속도에 따른 순수한 DET 전류 반응 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 18 is a graph showing a pure DET current response change according to a voltage scanning speed of a hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor having a single-layer structure according to an embodiment.

도 18a에 나타낸 바와 같이, 0 mM의 글루코오스 조건, 즉, 순수하게 전극의 GOx의 FAD-FADH2 의 평형 반응이 유지되는 상태에서, 주사 속도를 변화 시 DET의 산화 환원 전류가 증가함을 알 수 있다. 또한, 도 18b에 나타낸 바와 같이, 산화 전류나 환원 전류 모두 주사 속도에 아주 선형적으로 비례함을 알 수 있다 (R2~0.99). 상기의 결과로, 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트 상에 GOx가 아주 근접한 거리에 흡착/고정화되어 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 18A, it is known that the redox current of DET increases when the scanning speed is changed under the condition of 0 mM glucose, that is, the equilibrium reaction of FAD-FADH 2 of GOx of the electrode is maintained purely have. Further, as shown in Fig. 18B, it can be seen that both the oxidation current and the reduction current are linearly proportional to the scanning speed (R 2 to 0.99). As a result, it can be seen that GOx is adsorbed / immobilized on the hybrid electronic sheet according to one embodiment at a very close distance.

2.7. 단층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서의 감도 (Sensitivity) 특성 분석2.7. Analysis of Sensitivity Characteristics of Hybrid Electronic Sheet-GaOx-based Biosensor with Single Layer Structure

상기 실시예 2.1.2에서 제조한 4개의 전극의 특성을 확인하기 위해, 상기 2.4.에서 언급된 3 전극 시스템을 사용하고 10mM PBS 버퍼 (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) 전해질에 200 mV/s의 주사 속도로 전극의 특성을 실험하였다. 측정 전압은 순수하게 GOx의 DET만을 측정하기 위해 Ag/AgCl 기준 전극 대비 -0.1 V ~ -0.6 V 사이로 제한하였다. 상기의 결과는 도 19에 나타내었다.
To verify the characteristics of the four electrodes prepared in Example 2.1.2 above, a three-electrode system as described in 2.4 above was used, and a 200 mV / s (10 mM) PBS buffer (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) The characteristics of the electrodes were tested at the scanning speed of. The measured voltage was limited to between -0.1 V and -0.6 V compared to the Ag / AgCl reference electrode to measure pure DET only of GOx. The above results are shown in Fig.

도 19a는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트 상에 다른 농도의 GOx를 고정화할 때, 고정화된 GOx 농도가 증가함에 따라 GOx의 DET 산화 환원 반응의 정도가 증가함을 나타낸 그래프이다.19A is a graph showing that the degree of DET redox reaction of GOx increases as the immobilized GOx concentration is increased when immobilizing different concentrations of GOx on the hybrid electronic sheet according to one embodiment.

도 19b는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트 상에 고정화된 GOx의 농도가 증가할수록 글루코오스 농도 변화에 대한 전류의 반응이 증가함으로써, 센서의 감도가 증가할 수 있음을 나타내는 그래프이다.FIG. 19B is a graph showing that as the concentration of GOx immobilized on the hybrid electronic sheet according to one embodiment increases, the response of the current to the glucose concentration change increases, thereby increasing the sensitivity of the sensor.

도 19a에 나타낸 바와 같이, 0 mM의 글루코오스 조건, 즉, 순수하게 전극의 GOx의 FAD-FADH2의 평형 반응이 유지되는 상태에서, 4개의 전극을 동일 조건에서 실험하였을 때, GOx의 집적이 많을수록 하이브리드 전자 시트 상에 고정화된 GOx의 DET 산화 환원 전류가 증가함을 알 수 있다. As shown in FIG. 19A, when four electrodes were tested under the same conditions under the condition of 0 mM glucose, that is, in the state where the equilibrium reaction of FAD-FADH 2 of the GOx of the electrode was maintained purely, It can be seen that the DET redox current of the GOx immobilized on the hybrid electronic sheet is increased.

또한, 도 19b에 나타낸 바와 같이, 25 mg/mL농도의 GOx와 100mg/mL GOx가 고정화된 전극에 다양한 농도 (0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1 mM)의 글루코오스를 첨가하였을 때, 고농도 (100 mg/mL)의 GOx가 고정화된 전극의 감도가 약 66 uA/mM cm2를 보이는데 반해, 저농도 (25 mg/mL)의 GOx가 고정화된 전극의 감도 약 38 uA/mM cm2를 보임으로서, 고농도의 GOx를 SWNT 기반의 나노 물질을 사용하여 제작된 높은 표면적을 갖는 하이브리드 전자 시트에 고정화시켜 센서의 감도를 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 19B, when glucose of various concentrations (0.1, 0.25, 0.5, 0.75, and 1 mM) was added to an electrode immobilized with a GOx concentration of 25 mg / mL and 100 mg / mL GOx, (25 mg / mL) of GOx exhibited a sensitivity of about 38 uA / mM cm 2 on the immobilized electrode, while the sensitivity of the immobilized electrode of GOx was about 66 uA / mM cm 2 , It can be seen that the sensitivity of the sensor can be increased by immobilizing a high concentration of GOx on a hybrid electronic sheet having a high surface area fabricated using SWNT based nanomaterials.

2.8. 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서의 감도 (Sensitivity) 특성 분석2.8. Analysis of Sensitivity Characteristics of Multi-layered Hybrid Electronic Sheet-GOx-based Biosensor

상기 실시예 2.2.에서 제조한 바이오 센서의 감도를 측정하기 위해, 상기 2.4.에서 언급된 3 전극 시스템을 사용하고 10 mM PBS 버퍼 (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) 전해질에 200 mV/s의 주사 속도로 전극의 특성을 실험하였다. 측정 전압은 순수하게 GOx의 DET만을 측정하기 위해 Ag/AgCl 기준 전극 대비 -0.1 V ~ -0.6 V 사이로 제한하였다. 상기의 결과는 도 20에 나타내었다. To measure the sensitivity of the biosensor prepared in Example 2.2, the 3-electrode system described in 2.4 above was used. To the electrolyte of 10 mM PBS buffer (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich), 200 mV / s The characteristics of the electrodes were tested at the scanning speed. The measured voltage was limited to between -0.1 V and -0.6 V compared to the Ag / AgCl reference electrode to measure pure DET only of GOx. The above results are shown in Fig.

또한, 인체에의 적용 가능성을 확인하기 위해, 기준 전극으로 Ag/AgCl 대신에 SPE 250BT상에 있는 13 mm2 면적의 Pt를 무독성 가상 전극(biocompatible pseudo-Pt reference electrode)으로 사용하여 상기와 동일한 방법으로 전극의 특성을 실험하였으며, 상기의 결과는 도 21에 나타내었다.
In order to confirm applicability to the human body, a 13 mm 2 area of Pt on SPE 250BT instead of Ag / AgCl as a reference electrode was used as a biocompatible pseudo-Pt reference electrode, The results are shown in FIG. 21. FIG.

도 20a는 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서가 단층 구조에 비해 높은 DET 환원 전류가 증가함을 나타내는 그래프이다.20A is a graph showing that a multilayered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor according to an embodiment has a higher DET reduction current than a single-layer structure.

도 20b는 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서가 단층 구조에 비해 글루코오스 농도 변화에 대한 감도가 증가함으로써, 다중 적층시 센서의 감도가 증가할 수 있음을 나타낸다.FIG. 20B shows that the sensitivity of the sensor in the case of multiple stacking can be increased because the multilayered hybrid electronic sheet-GOx based biosensor according to one embodiment increases sensitivity to glucose concentration changes compared to the single layer structure.

도 20a에 나타낸 바와 같이, 0 mM의 glucose 조건에서, GOx의 DET 반응이 단층 구조에 비해 약 140% 증가하였음을 알 수 있다. As shown in FIG. 20A, the DET reaction of GOx was increased about 140% as compared with the single layer structure at 0 mM glucose condition.

또한, 도 20b에 나타낸 바와 같이, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 또는 1 mM 범위의 글루코오스를 첨가하였을 때, 다층 구조의 바이오 센서의 감도가 약 81 uA/mM cm2를 보이는데 반해, 단층 구조의 바이오 센서의 감도는 약 38 uA/mM cm2를 보임으로서, 약 100% 정도 상승했음을 알 수 있다. 상기의 결과로, 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서는 낮은 농도의 글루코오스 레벨을 갖는 눈물 등의 체액 상에서도 글루코오스의 농도를 높은 감도로 측정할 수 있음을 알 수 있다.
20B, when the glucose in the range of 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, or 1 mM is added, the sensitivity of the multi-layer biosensor is about 81 uA / mM cm 2 , The sensitivity of the biosensor is about 38 uA / mM cm 2 , which is about 100% higher. As a result, it can be seen that the multilayered hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor according to one embodiment can measure the glucose concentration with high sensitivity even in a body fluid such as a tear having a low glucose level.

도 21은 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서의 감도를 인체에 무해한 기준 전극에서 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. FIG. 21 is a graph showing a result of measuring the sensitivity of a hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor having a multi-layer structure according to an embodiment on a reference electrode which is harmless to the human body.

도 21a에 나타낸 바와 같이, 글루코오스 농도가 증가함에 따라 환원 전류의 값이 순차적으로 감소함을 확인할 수 있고, 또한, 도 21b에 나타낸 바와 같이, 감도가 약 85 uA/mM cm2 로 Ag/AgCl을 사용했을 때 측정값인 81 uA/mM cm2 와 거의 비슷함을 알 수 있다. 또한 1 mM 글루코오스 상에 0.1 mM의 아스코르브산 또는 요산 첨가 시 측정 값도 순수하게 1 mM 글루코오스 상에서 측정된 결과와 비교하여, 오직 1% 이하의 오차 값을 보임으로써 Pt 가상 기준 전극을 사용하였어도 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반 바이오 센서의 DET 반응은 효과적으로 아스코르브산과 요산에 방해 없이 작동함을 알 수 있다.
As shown in Figure 21a, and the value of the reduction current, as the glucose concentration increased to determine that the decrease in sequence, In addition, as shown in Figure 21b, the sensitivity is a Ag / AgCl to about 85 uA / mM cm 2 When used, it is almost similar to the measured value of 81 μA / mM cm 2 . In addition, the measurement value when adding 0.1 mM ascorbic acid or uric acid on 1 mM glucose showed an error value of only 1% or less as compared with that measured purely on 1 mM glucose, It can be seen that the DET reaction of the hybrid electronic sheet-GOx-based biosensor according to the example works effectively without interfering with ascorbic acid and uric acid.

2.9. 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연한 바이오 센서의 감도 및 유연성 분석 2.9. Analysis of sensitivity and flexibility of transparent and flexible biosensor based on multi-layered hybrid electronic sheet-GOx

상기 실시예 2.3.에서 제작된 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연한 바이오 센서의 감도를 측정하기 위해, 상기 실시예 2.4.에 언급된 3 전극 시스템을 사용하고 10 mM PBS 버퍼 (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) 전해질에 200 mV/s의 주사 속도로 전극의 특성을 실험하였다. 측정 전압은 순수하게 GOx의 DET만을 측정하기 위해 가상-Pt 기준 전극 대비 -0.9 V ~ -0.2 V 사이로 제한하였다. In order to measure the sensitivity of a transparent and flexible biosensor based on the hybrid electronic sheet-GOx based on the multilayer structure fabricated in Example 2.3, the 3-electrode system mentioned in Example 2.4 was used, and a 10 mM PBS buffer (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich). Electrode properties were tested at a scanning rate of 200 mV / s. The measured voltage was limited to between -0.9 V and -0.2 V relative to the virtual-Pt reference electrode for purely DET measurement of GOx.

또한, 상기 바이오 센서의 유연성 분석을 위해 상기 바이오 센서를 폴리이미드 필름(Polyimide film) 상에 올린 후, 시린지 펌프(syringe pump)를 이용하여 약 50o의 각도로 구부린 후, CV를 측정하여 구부리기 전의 CV와 비교하였다. In order to analyze the flexibility of the biosensor, the biosensor was placed on a polyimide film, bent at an angle of about 50 o using a syringe pump, and CV was measured to determine the pre- CV.

상기의 결과는 도 22에 나타내었다.
The above results are shown in Fig.

도 22는 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연한 바이오 센서의 감도 및 유연성을 나타낸 도면이다. 22 is a diagram showing the sensitivity and flexibility of a transparent and flexible biosensor based on a hybrid electronic sheet-GOx of a multilayer structure according to an embodiment.

도 22a에 나타낸 바와 같이, 50의 각도로 구부렸을 때의 CV는 평평하게 놓였을 때 측정된 CV와 변화가 없음을 확인할 수 있다. 상기의 결과로, 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연한 바이오 센서가 웨어러블 디바이스(wearable device)로 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 22A, it can be seen that the CV when bent at an angle of 50 is not changed with the measured CV when it is placed flat. As a result, it can be seen that a transparent and flexible biosensor based on a hybrid electronic sheet-GOx of a multilayer structure according to an embodiment can be usefully used as a wearable device.

또한, 도 22b에 나타낸 바와 같이, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 또는 1 mM 범위의 글루코오스를 첨가하였을 때, 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연한 바이오 센서가 미세유체 시스템(microfluidic system) 환경 속에서도 선형적으로 환원 전류가 감소하였고, 이렇게 측정된 전극의 감도가 약 113 uA/mM cm2임을 확인할 수 있다. 상기의 결과로, 낮은 농도의 글루코오스 레벨을 갖는 눈물 등의 체액 상에서 글루코오스의 농도를 측정 시에 일 구체예에 따른 다층 구조의 하이브리드 전자 시트-GOx 기반의 투명하고 유연한 바이오 센서를 유연소자로 사용하여 높은 감도로 측정할 수 있음을 알 수 있다.
Further, as shown in FIG. 22B, when glucose in the range of 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, or 1 mM is added, the multilayered hybrid electronic sheet-GOx-based transparent and flexible biosensor according to one embodiment is fine The reduction current was linearly decreased in the microfluidic system environment, and the sensitivity of the measured electrode was about 113 uA / mM cm 2 . As a result, when measuring the concentration of glucose in a body fluid such as tears having a low glucose level, a transparent and flexible biosensor based on a multilayered hybrid electronic sheet-GOx based on one embodiment is used as a flexible element It can be understood that measurement with high sensitivity is possible.

3. 하이브리드 전자 시트-콜레스테롤 옥시다아제 또는 락테이트 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 제작 및 특성 분석 3. Hybrid electronic sheet - Fabrication and characterization of biosensor based on cholesterol oxidase or lactate oxidase

3.1. 하이브리드 전자 시트-콜레스테롤 옥시다아제 또는 락테이트 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 제작3.1. Hybrid electronic sheet - Fabrication of biosensor based on cholesterol oxidase or lactate oxidase

10 mg/ml의 콜레스테롤 옥시다아제 (CholOx) 또는 50 mg/ml의 락테이트 옥시다아제 (LOx)의 5 ㎕를 100mM PBS 버퍼 용액과 섞어, 양전하를 띄고 있는 전극에 각각 고정화시킨 것만을 제외하고는 상기 실시에 2.1.1.과 동일한 방법으로 바이오 센서를 제작하였다.
Except that 5 占 퐇 of 10 mg / ml of cholesterol oxidase (CholOx) or 50 mg / ml of lactate oxidase (LOx) was mixed with a 100 mM PBS buffer solution and immobilized on electrodes having positive charges, respectively. A biosensor was fabricated in the same manner as in 2.1.1.

3.2. 하이브리드 전자 시트-콜레스테롤 옥시다아제 또는 락테이트 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 감도 분석3.2. Hybrid electronic sheet - Sensitivity analysis of biosensor based on cholesterol oxidase or lactate oxidase

하이브리드 전자 시트-콜레스테롤 옥시다아제 또는 락테이트 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 감도를 측정하기 위해, 상기 실시예 2.4.에 언급된 3 전극 시스템을 사용하고 10 mM PBS 버퍼 (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) 전해질에 200 mV/s의 주사 속도로 전극의 특성을 실험하였다. 측정 전압은 순수하게 FAD 기반의 효소들의 DET만을 측정하기 위해 Ag/AgCl 기준 전극 대비 -0.1 V ~ -0.6 V 사이로 제한하였다. 상기의 결과는 도 23에 나타내었다.
To measure the sensitivity of the hybrid electronic sheet-cholesterol oxidase or lactate oxidase-based biosensor, a 3-electrode system as described in Example 2.4 above was used, and a 10 mM PBS buffer (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) The characteristics of the electrodes were tested at a scan rate of 200 mV / s. The measured voltage was limited to between -0.1 V and -0.6 V relative to the Ag / AgCl reference electrode for pure DET-based determinations of FAD-based enzymes. The above results are shown in Fig.

도 23a는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-콜레스테롤 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다. 23A is a graph showing sensitivity of a hybrid electronic sheet-cholesterol oxidase based biosensor according to an embodiment.

도 23b는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-락테이트 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다. 23B is a graph showing the sensitivity of a hybrid electronic sheet-lactate oxidase based biosensor according to an embodiment.

도 23a에 나타낸 바와 같이, 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 또는 2.5 mM 범위의 콜레스테롤을 첨가하였을 때 콜레스테롤의 농도가 증가함에 따라, 기준 전극 대비 -0.4 V 범위에서 환원 전류가 감소하고, 전극의 감도는 0~1 mM 범위에서 약 28 uA/mM cm2의 감도를 보임을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 23A, as the concentration of cholesterol is increased when cholesterol is added in the range of 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, or 2.5 mM, And the sensitivity of the electrode is about 28 uA / mM cm 2 in the range of 0 to 1 mM.

또한, 도 23b에 나타낸 바와 같이, 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 또는 2.5 mM 범위의 L-락테이트를 첨가하였을 때 환원 전류가 감소하고, 0~0.5 mM 범위에서 약 143 uA/mM cm2의 감도를 보임을 확인할 수 있다.
When L-lactate in the range of 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, or 2.5 mM was added as shown in Fig. 23B, the reduction current decreased and decreased to 0 to 0.5 mM you can see the visible sensitivity of about 143 uA / cm 2 mM range.

4. 하이브리드 전자 시트-HRP 또는 카탈라아제 기반의 바이오 센서의 제작 및 특성 분석4. Fabrication and Characterization of Hybrid Electronic Sheet-HRP or Catalase-based Biosensor

4.1. 하이브리드 전자 시트-HRP 또는 카탈라아제 기반의 바이오 센서의 제작4.1. Fabrication of Hybrid Electronic Sheet-HRP or Catalase Based Biosensor

10 mg/ml의 카탈라아제(catalase)의 5 ㎕를 100 mM PBS 버퍼 용액과 섞어, 양전하를 띄고 있는 전극에 고정화시킨 것만을 제외하고는 상기 실시에 2.1.1.과 동일한 방법으로 하이브리드 전자 시트-카탈라아제 기반의 바이오 센서를 제작하였다. Except that 5 占 퐇 of 10 mg / ml of catalase was mixed with 100 mM PBS buffer solution and immobilized on a positive electrode. In this manner, the hybrid electronic sheet-catalase Based biosensor.

또한, PAH 코팅된 전극상에 5 ㎕의 6 mg/ml 폴리스티렌 설포네이트 (polystyrene sulfonate) (PSS)를 사용하여 전극 표면을 음전하로 개질 하고, 10 mg/ml의 HRP의 5 ㎕를 100 mM PBS 버퍼 용액과 섞어, 음전하로 개질된 전극에 고정화시킨 것만을 제외하고는 상기 실시에 2.1.1.과 동일한 방법으로 하이브리드 전자 시트-HRP 기반의 바이오 센서를 제작하였다.
5 μl of 10 mg / ml of HRP was dissolved in 100 mM PBS buffer (pH 7.0), and the surface of the electrode was electrochemically modified using 5 μl of 6 mg / ml polystyrene sulfonate (PSS) Solution, and then immobilized on the electrode modified with negative charge, a hybrid electronic sheet-HRP-based biosensor was produced in the same manner as in the above-mentioned 2.1.1.

4.2. 하이브리드 전자 시트-HRP 또는 카탈라아제 기반의 바이오 센서의 감도 분석4.2. Sensitivity analysis of hybrid electronic sheet-HRP or catalase-based biosensor

하이브리드 전자 시트-HRP 또는 카탈라아제 기반의 바이오 센서의 감도를 측정하기 위해, 상기 실시예 2.4.에 언급된 3 전극 시스템을 사용하고 10 mM PBS 버퍼 (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) 전해질에 200 mV/s의 주사 속도로 전극의 특성을 실험하였다. 측정 전압은 순수하게 헴(Heme) 기반의 DET만을 측정하기 위해 Ag/AgCl 기준 전극 대비 -0.1 V ~ -0.6 V 사이로 제한하였다. 상기의 결과는 도 24에 나타내었다. In order to measure the sensitivity of the hybrid electronic sheet-HRP or catalase-based biosensor, a 3-electrode system as described in Example 2.4 above was used, and 200 mV (pH 7.4, 79383, Sigma Aldrich) / s. < / RTI > The measured voltage was limited to between -0.1 V and -0.6 V relative to the Ag / AgCl reference electrode for pure Heme-based DET only measurements. The above results are shown in Fig.

도 24a는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-HRP 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다. 24A is a graph showing the sensitivity of a hybrid electronic sheet-HRP-based biosensor according to an embodiment.

도 24b는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-카탈라아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다. 24B is a graph showing sensitivity of a hybrid electronic sheet-catalase-based biosensor according to an embodiment.

도 24a에 나타낸 바와 같이, 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 또는 2.5 mM 범위의 H2O2를 첨가하였을 때 H2O2의 농도가 증가함에 따라, 기준 전극 대비 -0.4 V 범위에서 환원 전류가 증가하고, 전극의 감도는 0~5 mM 범위에서 약 230 uA/mM cm2의 감도를 보임을 확인할 수 있다.As shown in Figure 24A, as the concentration of H 2 O 2 increases with the addition of H 2 O 2 in the range of 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, or 2.5 mM, The reduction current is increased in the range of -0.4 V vs. the electrode, and the sensitivity of the electrode is about 230 uA / mM cm 2 in the range of 0 to 5 mM.

도 24b에 나타낸 바와 같이, 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 또는 2.5 mM 범위의 H2O2를 첨가하였을 때 H2O2의 농도가 증가함에 따라, 기준 전극 대비 -0.4 V 범위에서 환원 전류가 증가하고, 전극의 감도는 0~5 mM 범위에서 약 334 uA/mM cm2의 감도를 보임을 확인할 수 있다.As shown in Figure 24b, as H 2 O 2 concentration increases when H 2 O 2 is added in the range of 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, or 2.5 mM, The reduction current is increased in the range of -0.4 V vs. the electrode, and the sensitivity of the electrode is about 334 uA / mM cm 2 in the range of 0 to 5 mM.

상기의 결과로 환원 전류의 증가는 H2O2 농도 증가시에, 효소 내의 헴 환원 센터(Heme redox center)가 H2O2에 의해 산화되고, 이렇게 산화된 헴의 양이 증가함에 따라, 전기 화학적 반응에 의해 다시 환원되면서 환원 전류가 증가한다는 것을 알 수 있다.
As a result of the above, the increase of the reduction current is caused by the oxidation of the Heme redox center in the enzyme by H 2 O 2 and the increase of the amount of oxidized heme during the increase of the H 2 O 2 concentration, It can be seen that the reduction current is increased by the reduction by the chemical reaction.

5. 하이브리드 전자 시트-락카아제, 티로시나아제 또는 갈락토오스 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 제작 및 특성 분석 5. Fabrication and characterization of hybrid electronic sheet-based biosensor based on lactase, tyrosinase or galactose oxidase

5.1. 하이브리드 전자 시트-락카아제, 티로시나아제 또는 갈락토오스 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 제작5.1. Fabrication of hybrid electronic sheet-biosensor based on lactase, tyrosinase or galactose oxidase

50 mg/ml의 락카아제(laccase) 또는 20 mg/ml의 티로시나아제(tyrosinase)의 5 ㎕를 100mM PBS 버퍼 용액과 섞어, 양전하를 띄고 있는 전극에 고정화시킨 것만을 제외하고는 상기 실시에 2.1.1.과 동일한 방법으로 하이브리드 전자 시트-락카아제 또는 티로시나아제 기반의 바이오 센서를 제작하였다. Except that 5 μl of 50 mg / ml of laccase or 20 mg / ml of tyrosinase was mixed with 100 mM PBS buffer solution and immobilized on a positive electrode. A biosensor based on hybrid electronic sheet-lacquer or tyrosinase was prepared in the same manner as in (1).

또한, PAH 코팅된 전극상에 5 ㎕의 6 mg/ml 폴리스티렌 설포네이트(PSS)를 사용하여 전극 표면을 음전하로 개질 하고, 3 mg/ml의 갈락토오스 옥시다아제(galactose oxidase) (GalOx)의 5 ㎕를 100 mM PBS 버퍼 용액과 섞어, 음전하로 개질된 전극에 고정화시킨 것만을 제외하고는 상기 실시에 2.1.1.과 동일한 방법으로 하이브리드 전자 시트-GalOx 기반의 바이오 센서를 제작하였다.
In addition, 5 μl of 6 mg / ml polystyrene sulfonate (PSS) on the PAH-coated electrode was used to negatively charge the electrode surface and 5 μl of 3 mg / ml galactose oxidase (GalOx) A hybrid electronic sheet-GalOx-based biosensor was fabricated in the same manner as in the above-described 2.1.1, except that it was mixed with 100 mM PBS buffer solution and immobilized on a negatively charged electrode.

5.2. 하이브리드 전자 시트-락카아제, 티로시나아제 또는 갈락토오스 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 감도 분석 5.2. Sensitivity analysis of hybrid electronic sheet-biosensor based on lactase, tyrosinase or galactose oxidase

하이브리드 전자 시트-락카아제, 티로시나아제 또는 갈락토오스 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 감도를 측정하기 위해, 상기 실시예 2.4.에 언급된 3 전극 시스템을 사용하고 10 mM PBS 버퍼 (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) 전해질에 200 mV/s의 주사 속도로 전극의 특성을 실험하였다. 상기의 결과는 도 25에 나타내었다.
In order to measure the sensitivity of a hybrid electronic sheet-lacquer, tyrosinase or galactose oxidase-based biosensor, the 3-electrode system mentioned in Example 2.4 above was used, and 10 mM PBS buffer (pH = 7.4, 79383, Sigma Aldrich) electrolyte at a scan rate of 200 mV / s. The above results are shown in Fig.

도 25a는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-갈락토오스 옥시다아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다. 25A is a graph showing the sensitivity of a hybrid electronic sheet-galactose oxidase-based biosensor according to an embodiment.

도 25b는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-티로시나아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다. 25B is a graph showing the sensitivity of a hybrid electronic sheet-tyrosinase-based biosensor according to an embodiment.

도 25c는 일 구체예에 따른 하이브리드 전자 시트-락카아제 기반의 바이오 센서의 감도를 나타낸 그래프이다.
25C is a graph showing the sensitivity of the hybrid electronic sheet-lacquer-based biosensor according to one embodiment.

도 25a에 나타낸 바와 같이, 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 또는 2.5 mM 범위의 갈락토오스를 첨가하였을 때 갈락토오스의 농도가 증가함에 따라, 기준 전극 대비 -0.4 V 범위에서 환원 전류가 감소하고, 전극의 감도는 0~1 mM 범위에서 약 40 uA/mM cm2의 감도를 보임을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 25A, when galactose in the range of 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, or 2.5 mM was added, the concentration of galactose increased to -0.4 V And the sensitivity of the electrode is about 40 uA / mM cm 2 in the range of 0 to 1 mM.

도 25b에 나타낸 바와 같이, 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 또는 2.5 mM 범위의 카테콜(catechol)을 첨가하였을 때 카테콜의 농도가 증가함에 따라, 기준 전극 대비 -0.35 V 범위에서 환원 전류가 증가하고, 전극의 감도는 0~1 mM 범위에서 약 326 uA/mM cm2의 감도를 보임을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 25B, as the concentration of catechol increases when catechol is added in the range of 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, or 2.5 mM, The reduction current is increased in the range of -0.35 V to -30 V, and the sensitivity of the electrode is about 326 uA / mM cm 2 in the range of 0 to 1 mM.

도 25c에 나타낸 바와 같이, 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 또는 2.5 mM 범위의 카테콜(catechol)을 첨가하였을 때 카테콜의 농도가 증가함에 따라, 기준 전극 대비 -0.35 V 범위에서 환원 전류가 증가하고, 전극의 감도는 0~1 mM 범위에서 약 541 uA/mM cm2의 감도를 보임을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 25C, as the concentration of catechol increases when catechol is added in the range of 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, or 2.5 mM, The reduction current is increased in the range of -0.35 V to the contrast, and the sensitivity of the electrode is about 541 uA / mM cm 2 in the range of 0 to 1 mM.

1: 전극 2: 바이오 센서
10: 기판 20: 하이브리드 전자 시트 층
30: 고분자층 40: 분석물 결합층
50: 보호층 100: 분석물 결합 물질
200: 전극 610: 테스트 셀
611: 입구(inlet) 612: 출구(outlet)
1: Electrode 2: Biosensor
10: Substrate 20: Hybrid electronic sheet layer
30: polymer layer 40: analyte binding layer
50: protective layer 100: analyte binding material
200: electrode 610: test cell
611: inlet 612: outlet 612:

<110> Korea Institute of Science and Technology <120> Biosensor and wearable device for detecting information of living bodies comprising hybrid electronic sheets <130> PN109041 <150> KR 2014-0136992 <151> 2014-10-10 <160> 14 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> peptide selectively binding to graphitic materials and volatile organic compounds <220> <221> VARIANT <222> (3) <223> X is W, Y, F or H <220> <221> VARIANT <222> (1) <223> X is D, E, N, or Q <220> <221> VARIANT <222> (6) <223> X is D, E, N or Q <220> <221> VARIANT <222> (7) <223> X is I, L, or V <400> 1 Xaa Ser Xaa Ala Ala Xaa Xaa Pro 1 5 <210> 2 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> peptide selectively binding to graphitic materials and volatile organic compounds <220> <221> VARIANT <222> (1) <223> X is D, E, N, or Q <220> <221> VARIANT <222> (2) <223> X is D, E, N, or Q <220> <221> VARIANT <222> (4) <223> X is I, L, or V <220> <221> VARIANT <222> (5) <223> X is 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compounds <400> 5 Asp Ser Trp Ala Ala Asp Ile Pro 1 5 <210> 6 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> peptide selectively binding to graphitic materials and volatile organic compounds <400> 6 Asp Asn Pro Ile Gln Ala Val Pro 1 5 <210> 7 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> peptide selectively binding to graphitic materials and volatile organic compounds <400> 7 Ser Trp Ala Ala Asp Ile Pro 1 5 <210> 8 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> peptide selectively binding to graphitic materials and volatile organic compounds <400> 8 Asn Pro Ile Gln Ala Val Pro 1 5 <210> 9 <211> 7222 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cloning vector M13KE <400> 9 aatgctacta ctattagtag aattgatgcc accttttcag ctcgcgcccc aaatgaaaat 60 atagctaaac aggttattga ccatttgcga aatgtatcta atggtcaaac taaatctact 120 cgttcgcaga attgggaatc aactgttata tggaatgaaa cttccagaca ccgtacttta 180 gttgcatatt taaaacatgt tgagctacag cattatattc agcaattaag ctctaagcca 240 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M13HK_P8 which is a library oligonucleotide used for preparation <220> <221> variation <222> (1)..(95) <223> n is a, g, c or t <220> <221> variation <222> (1)..(95) <223> m is a or c <400> 13 aaggccgctt ttgcgggatc cnnmnnmnnm nnmnnmnnmn nmncagcagc gaaagacagc 60 atcggaacga gggtagcaac ggctacagag gcttt 95 <210> 14 <211> 50 <212> PRT <213> P8 protein of M13 phage <400> 14 Ala Glu Gly Asp Asp Pro Ala Lys Ala Ala Phe Asn Ser Leu Gln Ala 1 5 10 15 Ser Ala Thr Glu Tyr Ile Gly Tyr Ala Trp Ala Met Val Val Val Ile 20 25 30 Val Gly Ala Thr Ile Gly Ile Lys Leu Phe Lys Lys Phe Thr Ser Lys 35 40 45 Ala Ser 50 <110> Korea Institute of Science and Technology <120> Biosensor and wearable device for detecting information of living          bodies comprising hybrid electronic sheets <130> PN109041 <150> KR 2014-0136992 <151> 2014-10-10 <160> 14 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide selective binding to graphitic materials and volatile          organic compounds <220> <221> VARIANT <222> (3) <223> X is W, Y, F or H <220> <221> VARIANT <222> (1) <223> X is D, E, N, or Q <220> <221> VARIANT <222> (6) <223> X is D, E, N or Q <220> <221> VARIANT <222> (7) <223> X is I, L, or V <400> 1 Xaa Ser Xaa Ala Ala Xaa Xaa Pro   1 5 <210> 2 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide selective binding to graphitic materials and volatile          organic compounds <220> <221> VARIANT <222> (1) <223> X is D, E, N, or Q <220> <221> VARIANT <222> (2) <223> X is D, E, N, or Q <220> <221> VARIANT <222> (4) <223> X is I, L, or V <220> <221> VARIANT <222> (5) <223> X is D, E, N, or Q <220> <221> VARIANT <222> (7) <223> X is I, L, or V <400> 2 Xaa Xaa Pro Xaa Xaa Ala Xaa Pro   1 5 <210> 3 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide selective binding to graphitic materials and volatile          organic compounds <220> <221> VARIANT <222> (2) <223> X is W, Y, F, or H <220> <221> VARIANT <222> (5) <223> X is D, E, N, or Q <220> <221> VARIANT <222> (6) <223> X is I, L, or V <400> 3 Ser Xaa Ala Ala Xaa Xaa Pro   1 5 <210> 4 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide selective binding to graphitic materials and volatile          organic compounds <220> <221> VARIANT <222> (1) <223> X is D, E, N, or Q <220> <221> VARIANT <222> (3) <223> X is I, L, or V <220> <221> VARIANT <222> (4) <223> X is D, E, N, or Q <220> <221> VARIANT <222> (6) <223> X is I, L, or V <400> 4 Xaa Pro Xaa Xaa Ala Xaa Pro   1 5 <210> 5 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide selective binding to graphitic materials and volatile          organic compounds <400> 5 Asp Ser Trp Ala Ala Asp Ile Pro   1 5 <210> 6 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide selective binding to graphitic materials and volatile          organic compounds <400> 6 Asp Asn Pro Ile Gln Ala Val Pro   1 5 <210> 7 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide selective binding to graphitic materials and volatile          organic compounds <400> 7 Ser Trp Ala Ala Asp Ile Pro   1 5 <210> 8 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Peptide selective binding to graphitic materials and volatile          organic compounds <400> 8 Asn Pro Ile Gln Ala Val Pro   1 5 <210> 9 <211> 7222 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cloning vector M13KE <400> 9 aatgctacta ctattagtag aattgatgcc accttttcag ctcgcgcccc aaatgaaaat 60 atagctaaac aggttattga ccatttgcga aatgtatcta atggtcaaac taaatctact 120 cgttcgcaga attgggaatc aactgttata tggaatgaaa cttccagaca ccgtacttta 180 gttgcatatt taaaacatgt tgagctacag cattatattc agcaattaag ctctaagcca 240 tccgcaaaaa tgacctctta tcaaaaggag caattaaagg tactctctaa tcctgacctg 300 ttggagtttg cttccggtct ggttcgcttt gaagctcgaa ttaaaacgcg atatttgaag 360 tctttcgggc ttcctcttaa tctttttgat gcaatccgct ttgcttctga ctataatagt 420 cagggtaaag acctgatttt tgatttatgg tcattctcgt tttctgaact gtttaaagca 480 tttgaggggg attcaatgaa tatttatgac gattccgcag tattggacgc tatccagtct 540 aaacatttta ctattacccc ctctggcaaa acttcttttg caaaagcctc tcgctatttt 600 gt; aattcctttt ggcgttatgt atctgcatta gttgaatgtg gtattcctaa atctcaactg 720 atgaatcttt ctacctgtaa taatgttgtt ccgttagttc gttttattaa cgtagatttt 780 tcttcccaac gtcctgactg gtataatgag ccagttctta aaatcgcata aggtaattca 840 caatgattaa agttgaaatt aaaccatctc aagcccaatt tactactcgt tctggtgttt 900 ctcgtcaggg caagccttat tcactgaatg agcagctttg ttacgttgat ttgggtaatg 960 aatatccggt tcttgtcaag attactcttg atgaaggtca gccagcctat gcgcctggtc 1020 tgtacaccgt tcatctgtcc tctttcaaag ttggtcagtt cggttccctt atgattgacc 1080 gtctgcgcct cgttccggct aagtaacatg gagcaggtcg cggatttcga cacaatttat 1140 caggcgatga tacaaatctc cgttgtactt tgtttcgcgc ttggtataat cgctgggggt 1200 caaagatgag tgttttagtg tattcttttg cctctttcgt tttaggttgg tgccttcgta 1260 gtggcattac gtattttacc cgtttaatgg aaacttcctc atgaaaaagt ctttagtcct 1320 caaagcctct gtagccgttg ctaccctcgt tccgatgctg tctttcgctg ctgagggtga 1380 cgatcccgca aaagcggcct ttaactccct gcaagcctca gcgaccgaat atatcggtta 1440 tgcgtgggcg atggttgttg tcattgtcgg cgcaactatc ggtatcaagc tgtttaagaa 1500 attcacctcg aaagcaagct gataaaccga tacaattaaa ggctcctttt ggagcctttt 1560 ttttggagat tttcaacgtg aaaaaattat tattcgcaat tcctttagtg gtacctttct 1620 attctcactc ggccgaaact gttgaaagtt gtttagcaaa atcccataca gaaaattcat 1680 ttactaacgt ctggaaagac gacaaaactt tagatcgtta cgctaactat gagggctgtc 1740 tgtggaatgc tacaggcgtt gtagtttgta ctggtgacga aactcagtgt tacggtacat 1800 gggttcctat tgggcttgct atccctgaaa atgagggtgg tggctctgag ggtggcggtt 1860 ctgagggtgg cggttctgag ggtggcggta ctaaacctcc tgagtacggt gatacaccta 1920 ttccgggcta tacttatatc aaccctctcg acggcactta tccgcctggt actgagcaaa 1980 accccgctaa tcctaatcct tctcttgagg agtctcagcc tcttaatact ttcatgtttc 2040 agaataatag gttccgaaat aggcaggggg cattaactgt ttatacgggc actgttactc 2100 aaggcactga ccccgttaaa acttattacc agtacactcc tgtatcatca aaagccatgt 2160 atgacgctta ctggaacggt aaattcagag actgcgcttt ccattctggc tttaatgagg 2220 atttatttgt ttgtgaatat caaggccaat cgtctgacct gcctcaacct cctgtcaatg 2280 ctggcggcgg ctctggtggt ggttctggtg gcggctctga gggtggtggc tctgagggtg 2340 gcggttctga gggtggcggc tctgagggag gcggttccgg tggtggctct ggttccggtg 2400 attttgatta tgaaaagatg gcaaacgcta ataagggggc tatgaccgaa aatgccgatg 2460 aaaacgcgct acagtctgac gctaaaggca aacttgattc tgtcgctact gattacggtg 2520 ctgctatcga tggtttcatt ggtgacgttt ccggccttgc taatggtaat ggtgctactg 2580 gtgattttgc tggctctaat tcccaaatgg ctcaagtcgg tgacggtgat aattcacctt 2640 taatgaataa tttccgtcaa tatttacctt ccctccctca atcggttgaa tgtcgccctt 2700 ttgtctttgg cgctggtaaa ccatatgaat tttctattga ttgtgacaaa ataaacttat 2760 tccgtggtgt ctttgcgttt cttttatatg ttgccacctt tatgtatgta ttttctacgt 2820 ttgctaacat actgcgtaat aaggagtctt aatcatgcca gttcttttgg gtattccgtt 2880 attattgcgt ttcctcggtt tccttctggt aactttgttc ggctatctgc ttacttttct 2940 taaaaagggc ttcggtaaga tagctattgc tatttcattg tttcttgctc ttattattgg 3000 gcttaactca attcttgtgg gttatctctc tgatattagc gctcaattac cctctgactt 3060 tgttcagggt gttcagttaa ttctcccgtc taatgcgctt ccctgttttt atgttattct 3120 ctctgtaaag gctgctattt tcatttttga cgttaaacaa aaaatcgttt cttatttgga 3180 ttgggataaa taatatggct gtttattttg taactggcaa attaggctct ggaaagacgc 3240 tcgttagcgt tggtaagatt caggataaaa ttgtagctgg gtgcaaaata gcaactaatc 3300 ttgatttaag gcttcaaaac ctcccgcaag tcgggaggtt cgctaaaacg cctcgcgttc 3360 ttagaatacc ggataagcct tctatatctg atttgcttgc tattgggcgc ggtaatgatt 3420 cctacgatga aaataaaaac ggcttgcttg ttctcgatga gtgcggtact tggtttaata 3480 cccgttcttg gaatgataag gaaagacagc cgattattga ttggtttcta catgctcgta 3540 aattaggatg ggatattatt tttcttgttc aggacttatc tattgttgat aaacaggcgc 3600 gttctgcatt agctgaacat gttgtttatt gtcgtcgtct ggacagaatt actttacctt 3660 ttgtcggtac tttatattct cttattactg gctcgaaaat gcctctgcct aaattacatg 3720 ttggcgttgt taaatatggc gattctcaat taagccctac tgttgagcgt tggctttata 3780 ctggtaagaa tttgtataac gcatatgata ctaaacaggc tttttctagt aattatgatt 3840 ccggtgttta ttcttattta acgccttatt tatcacacgg tcggtatttc aaaccattaa 3900 atttaggtca gaagatgaaa ttaactaaaa tatatttgaa aaagttttct cgcgttcttt 3960 gtcttgcgat tggatttgca tcagcattta catatagtta tataacccaa cctaagccgg 4020 aggttaaaaa ggtagtctct cagacctatg attttgataa attcactatt gactcttctc 4080 agcgtcttaa tctaagctat cgctatgttt tcaaggattc taagggaaaa ttaattaata 4140 gcgacgattt acagaagcaa ggttattcac tcacatatat tgatttatgt actgtttcca 4200 ttaaaaaagg taattcaaat gaaattgtta aatgtaatta attttgtttt cttgatgttt 4260 gtttcatcat cttcttttgc tcaggtaatt gaaatgaata attcgcctct gcgcgatttt 4320 gtaacttggt attcaaagca atcaggcgaa tccgttattg tttctcccga tgtaaaaggt 4380 actgttactg tatattcatc tgacgttaaa cctgaaaatc tacgcaattt ctttatttct 4440 gttttacgtg caaataattt tgatatggta ggttctaacc cttccattat tcagaagtat 4500 aatccaaaca atcaggatta tattgatgaa ttgccatcat ctgataatca ggaatatgat 4560 gataattccg ctccttctgg tggtttcttt gttccgcaaa atgataatgt tactcaaact 4620 tttaaaatta ataacgttcg ggcaaaggat ttaatacgag ttgtcgaatt gtttgtaaag 4680 tctaatactt ctaaatcctc aaatgtatta tctattgacg gctctaatct attagttgtt 4740 agtgctccta aagatatttt agataacctt cctcaattcc tttcaactgt tgatttgcca 4800 actgaccaga tattgattga gggtttgata tttgaggttc agcaaggtga tgctttagat 4860 ttttcatttg ctgctggctc tcagcgtggc actgttgcag gcggtgttaa tactgaccgc 4920 ctcacctctg ttttatcttc tgctggtggt tcgttcggta tttttaatgg cgatgtttta 4980 gggctatcag ttcgcgcatt aaagactaat agccattcaa aaatattgtc tgtgccacgt 5040 attcttacgc tttcaggtca gaagggttct atctctgttg gccagaatgt tccttttatt 5100 actggtcgtg tgactggtga atctgccaat gtaaataatc catttcagac gattgagcgt 5160 caaaatgtag gtatttccat gagcgttttt cctgttgcaa tggctggcgg taatattgtt 5220 ctggatatta ccagcaaggc cgatagtttg agttcttcta ctcaggcaag tgatgttatt 5280 actaatcaaa gaagtattgc tacaacggtt aatttgcgtg atggacagac tcttttactc 5340 ggtggcctca ctgattataa aaacacttct caggattctg gcgtaccgtt cctgtctaaa 5400 atccctttaa tcggcctcct gtttagctcc cgctctgatt ctaacgagga aagcacgtta 5460 tacgtgctcg tcaaagcaac catagtacgc gccctgtagc ggcgcattaa gcgcggcggg 5520 tgtggtggtt acgcgcagcg tgaccgctac acttgccagc gccctagcgc ccgctccttt 5580 cgctttcttc ccttcctttc tcgccacgtt cgccggcttt ccccgtcaag ctctaaatcg 5640 ggggctccct ttagggttcc gatttagtgc tttacggcac ctcgacccca aaaaacttga 5700 tttgggtgat ggttcacgta gtgggccatc gccctgatag acggtttttc gccctttgac 5760 gttggagtcc acgttcttta atagtggact cttgttccaa actggaacaa cactcaaccc 5820 tatctcgggc tattcttttg atttataagg gattttgccg atttcggaac caccatcaaa 5880 caggattttc gcctgctggg gcaaaccagc gtggaccgct tgctgcaact ctctcagggc 5940 caggcggtga agggcaatca gctgttgccc gtctcactgg tgaaaagaaa aaccaccctg 6000 gcgcccaata cgcaaaccgc ctctccccgc gcgttggccg attcattaat gcagctggca 6060 cgacaggttt cccgactgga aagcgggcag tgagcgcaac gcaattaatg tgagttagct 6120 cactcattag gcaccccagg ctttacactt tatgcttccg gctcgtatgt tgtgtggaat 6180 tgtgagcgga taacaatttc acacaggaaa cagctatgac catgattacg ccaagcttgc 6240 atgcctgcag gtcctcgaat tcactggccg tcgttttaca acgtcgtgac tgggaaaacc 6300 ctggcgttac ccaacttaat cgccttgcag cacatccccc tttcgccagc tggcgtaata 6360 gcgaagaggc ccgcaccgat cgcccttccc aacagttgcg cagcctgaat ggcgaatggc 6420 gctttgcctg gtttccggca ccagaagcgg tgccggaaag ctggctggag tgcgatcttc 6480 ctgaggccga tactgtcgtc gtcccctcaa actggcagat gcacggttac gatgcgccca 6540 tctacaccaa cgtgacctat cccattacgg tcaatccgcc gtttgttccc acggagaatc 6600 cgacgggttg ttactcgctc acatttaatg ttgatgaaag ctggctacag gaaggccaga 6660 cgcgaattat ttttgatggc gttcctattg gttaaaaaat gagctgattt aacaaaaatt 6720 taatgcgaat tttaacaaaa tattaacgtt tacaatttaa atatttgctt atacaatctt 6780 cctgtttttg gggcttttct gattatcaac cggggtacat atgattgaca tgctagtttt 6840 acgattaccg ttcatcgatt ctcttgtttg ctccagactc tcaggcaatg acctgatagc 6900 ctttgtagat ctctcaaaaa tagctaccct ctccggcatt aatttatcag ctagaacggt 6960 tgaatatcat attgatggtg atttgactgt ctccggcctt tctcaccctt ttgaatcttt 7020 acctacacat tactcaggca ttgcatttaa aatatatgag ggttctaaaa atttttatcc 7080 ttgcgttgaa ataaaggctt ctcccgcaaa agtattacag ggtcataatg tttttggtac 7140 aaccgattta gctttatgct ctgaggcttt attgcttaat tttgctaatt ctttgccttg 7200 cctgtatgat ttattggatg tt 7222 <210> 10 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BamH I_SM_upper which is a primer used for site-directed mutation <400> 10 aaggccgctt ttgcgggatc ctcaccctca gcagcgaaag a 41 <210> 11 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BamH I_SM_lower which is a primer used for site-directed mutation <400> 11 tctttcgctg ctgagggtga ggatcccgca aaagcggcct t 41 <210> 12 <211> 90 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BamM13HK_P8_primer which is an extension primer used for          preparation <400> 12 ttaatggaaa cttcctcatg aaaaagtctt tagtcctcaa agcctctgta gccgttgcta 60 ccctcgttcc gatgctgtct ttcgctgctg 90 <210> 13 <211> 95 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> M13HK_P8 which is a library oligonucleotide used for preparation <220> <221> variation <222> (1) <223> n is a, g, c or t <220> <221> variation <222> (1) <223> m is a or c <400> 13 aaggccgctt ttgcgggatc cnmnnmnnmnnmnnmn nmncagcagc gaaagacagc 60 atcggaacga gggtagcaac ggctacagag gcttt 95 <210> 14 <211> 50 <212> PRT <213> P8 protein of M13 phage <400> 14 Ala Glu Gly Asp Asp Pro Ala Lys Ala Ala Phe Asn Ser Leu Gln Ala   1 5 10 15 Ser Ala Thr Glu Tyr Ile Gly Tyr Ala Trp Ala Met Val Val Val Ile              20 25 30 Val Gly Ala Thr Ile Gly Ile Lys Leu Phe Lys Lys Phe Thr Ser Lys          35 40 45 Ala Ser      50

Claims (17)

기판;
상기 기판 상에 형성된 전자 시트; 및
상기 전자 시트 상에 고정화된 분석물 결합 물질을 포함하고,
상기 전자 시트는 그래피틱 물질 및 상기 그래피틱 물질에 결합된 파지를 포함하고, 상기 그래피틱 물질 및 상기 파지의 결합은 상기 파지의 외피 단백질 또는 그 단편에 디스플레이된 펩티드와 상기 그래피틱 물질 사이에 이루어진 것을 포함하는 것인 바이오 센서.
Board;
An electronic sheet formed on the substrate; And
And an analyte binding material immobilized on the electronic sheet,
Wherein the electronic sheet comprises a graphical material and a phage coupled to the graphical material and wherein the binding of the graphical material and the phage is performed between a peptide displayed on the phage & And the biosensor.
청구항 1에 있어서, 상기 기판은 하나 이상의 전극이 배치된 절연 기판인 것인 바이오 센서.The biosensor according to claim 1, wherein the substrate is an insulating substrate on which at least one electrode is disposed. 청구항 2에 있어서, 상기 하나 이상의 전극은 제1 전극, 및 제2 전극인 것인 바이오 센서. The biosensor of claim 2, wherein the at least one electrode is a first electrode and a second electrode. 청구항 3에 있어서, 상기 전자 시트는 상기 기판 상의 제1 전극 또는 그의 일부에 배치된 것인 바이오 센서. The biosensor according to claim 3, wherein the electronic sheet is disposed on the first electrode or a part thereof on the substrate. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 투명 유연 기판인 것인 바이오 센서. The biosensor according to claim 1, wherein the substrate is a transparent flexible substrate. 청구항 1에 있어서, 상기 전자 시트는 기판 상에서 패턴화된 것인 바이오 센서.The biosensor according to claim 1, wherein the electronic sheet is patterned on a substrate. 청구항 1에 있어서, 상기 그래피틱 물질은 그래핀 시트, 고배향성 열분해흑연(HOPG) 시트, 단겹 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotube), 이겹 탄소나노튜브(double-walled carbon nanotubes), 다겹탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube) 및 풀러린(fullerene)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것인 바이오 센서.The method of claim 1, wherein the graphitic material is selected from the group consisting of a graphene sheet, a highly orientated pyrolytic graphite (HOPG) sheet, a single-walled carbon nanotube, double-walled carbon nanotubes, Wherein the biosensor is at least one selected from the group consisting of a multi-walled carbon nanotube and a fullerene. 청구항 1에 있어서, 상기 그래피틱 물질은 그래핀 시트 및 단겹 탄소나노튜브의 혼합물인 것인 바이오 센서.The biosensor according to claim 1, wherein the graphitic material is a mixture of a graphene sheet and a single-walled carbon nanotube. 청구항 1에 있어서, 상기 펩티드는 서열번호 1 내지 8의 아미노산 서열로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 바이오 센서. The biosensor according to claim 1, wherein the peptide comprises at least one selected from the group consisting of amino acid sequences of SEQ ID NOS: 1 to 8. 청구항 1에 있어서, 상기 파지는 M13 파지, F1 파지, Fd 파지, If1 파지, Ike 파지, Zj/Z 파지, Ff 파지, Xf 파지, Pf1 파지 또는 Pf3 파지인 것인 파지.The phage according to claim 1, wherein the phage is M13 phage, F1 phage, Fd phage, If1 phage, Ike phage, Zj / Z phage, Ff phage, Xf phage, Pf1 phage or Pf3 phage. 청구항 1에 있어서, 상기 분석물 결합 물질은 옥시다아제, 퍼옥시다아제, 리덕타아제, 카탈라아제 또는 디히드로게나아제인 것인 바이오 센서.The biosensor according to claim 1, wherein the analyte binding substance is oxidase, peroxidase, reductase, catalase or dehydrogenase. 청구항 1에 있어서, 상기 고정화된 분석물 결합 물질 상에 형성된 보호층을 더 포함하는 것인 바이오 센서. The biosensor of claim 1, further comprising a protective layer formed on the immobilized analyte binding material. 청구항 1에 있어서, 상기 전자 시트는 분석물 결합 물질과 접촉하는 표면이 상기 분석물 결합 물질과 반대의 전하인 양전하 또는 음전하를 띠도록 개질된 것인 바이오 센서.The biosensor of claim 1, wherein the electronic sheet is modified such that a surface in contact with the analyte binding material has a positive charge or a negative charge opposite to that of the analyte binding material. 청구항 1에 있어서, 상기 바이오 센서는, 전자 시트 및 분석물 결합 물질을 포함하는 반복 유닛이 복수개 적층된 것인 바이오 센서. The biosensor according to claim 1, wherein the biosensor is a laminate of a plurality of repeating units including an electronic sheet and an analyte binding material. 청구항 1에 있어서, 시료, 상기 전자 시트 및 분석물 결합 물질을 수용하기 위한 테스트 셀을 더 포함하고, 상기 테스트 셀은 시료의 주입 및 배출을 위한 입구 및 출구를 포함하는 채널이 구비된 것인 바이오 센서.The test cell of claim 1, further comprising a test cell for receiving the sample, the electronic sheet, and the analyte binding material, wherein the test cell is a bioreactor comprising a channel including an inlet and an outlet for sample injection and discharge, sensor. 청구항 1의 바이오 센서를 포함하는 생체 정보 검출용 웨어러블 디바이스(wearable device). A wearable device for biometric information detection comprising the biosensor of claim 1. 청구항 15에 있어서, 상기 웨어러블 디바이스는 콘택트 렌즈인 것이 웨어러블 디바이스. 16. The wearable device of claim 15, wherein the wearable device is a contact lens.
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