Journal of Sensor Science and Technology (센서학회지)

The Korean Sensors Society (한국센서학회)
권호 표지

Signal Analysis of Optical Biosensor to Detect Peroxide Using Electrically Controlled Release System

전기적 방출 조절 시스템을 이용한 광 페록사이드센서의 개발

  • Min, Jun-Hong (Department of Chemical Engineering, Sogang University) ;
  • Lim, In-Hee (Department of Chemical Engineering, Sogang University) ;
  • Kim, Hyo-Han (Department of Chemical Engineering, Sogang University) ;
  • Lee, Sang-Beak (Department of Chemical Engineering, Cheju National University) ;
  • Choi, Jeong-Woo (Department of Chemical Engineering, Sogang University) ;
  • Lee, Won-Hong (Department of Chemical Engineering, Sogang University)
  • 민준홍 (서강대학교 화학공학과) ;
  • 임인희 (서강대학교 화학공학과) ;
  • 김효한 (서강대학교 화학공학과) ;
  • 이상백 (제주대학교 화학공학과) ;
  • 최정우 (서강대학교 화학공학과) ;
  • 이원홍 (서강대학교 화학공학과)
  • Published : 1997.01.31
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Abstract

The optical biosensor using the electrically controlled release of reactive reagent is developed for the detection of peroxide. Rapid degradation of polymer complex of PEOx and PMAA occurs as the applied current increases and thus released amount of HPA increases. The degradation velocity of polymer and the amount of HPA released are linearly proportional to the applied current. Peroxide is reacted with the released reagent by peroxidase and then the product, a fluorescent dimer DBDA, is formed. The monochromic light from light source (150W Xe arc ramp) excites the DBDA and the excited light is transmitted through an optical fiber to be detected by a photodiode array. The change of fluorescence intensity is related to the change of peroxide concentration. The peroxidase is entrapped in Ca-alginate get on the inner surface. The biosensor has the linear signal range of 0.025mM-10.mM peroxide. By applying the step function of peroxide, reproducibility of biosensor has been investigated. The mathematical model is constructed by the combination of enzyme kinetics with reactor flow model. Good agreement is obtained between the experimental result and model prediction in the sensor signal.

전기적 제한 방출 시스템을 이용한 페록사이드 측정용 광바이오센서가 개발되었다. HPA를 포함한 PEOx와 PMAA의 고분자 복합체는 전류를 가하게 되면 붕괴되면서, HPA를 방출한다. 고분자 복합체의 붕괴 속도 및 방출되는 HPA의 양은 가해지는 전류의 세기에 비례했다. 페록사이드는 HPA와 페록시다아제효소에 의해 반응되어 형광 물질인 DBDA가 생성되었다. Xenon램프를 이용하여 DBDA를 여기시키고 발생되는 형광을 광섬유와 광다이오드어레이로 측정하였다. 측정된 DBDA의 형광의 변화는 페록사이드의 농도에 비례하였다. 페록시다아제 효소는 Ca-alginate를 이용하여 반응기내벽에 고정화시켰다. 개발된 광바이오센서는 페록사이드 0.025mM - 1.0mM 농도의 측정 범위를 가지며, 페록사이드의 단계 변화에 대한 반복성 있는 센서신호가 조사되었다. 효소 반응과 물질전달현상을 통하여 센서의 수학적 모델을 구성하였으며, 제안된 모델은 실험 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다.

Keywords