• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1436-1437
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• 2006

탄소 나노튜브는 기계적인 강도가 크고, 표면적이 넘으며 전기전도도가 우수할 뿐만 아니라 화학적으로도 안정하기 때문에 최근 여러분야에 적용하려는 연구가 활발히 진행되고 있는 나노물질이다. 특히 바이오센서에서 탄소 나노튜브는 작업 전극의 활성을 증대시키는 물질로써, 안정적인 효소 고정화에 기여하는 reservior로써 그리고 반응에서 생성된 전자를 전극에 효과적으로 전달하는 매개체로써 이용되고 있다. 본 연구에서는 다중벽 탄소 나노튜브(multi-walled carbon nanotube ; MWNT)를 화학처리하여 작용기를 유도한 후 효소와 반응시킨 용액으로 스크린 프린팅 방법으로 제작된 탄소전극의 표면을 개질하는 방법으로 바이오센서를 제작하였다. 이렇게 제작된 바이오센서를 탄소 나노튜브를 이용하지 않은 바이오 센서와 전기화학적으로 분석한 결과 감도가 약 3배정도 증가하는 결과를 얻을 수 있었다. 이것은 효소반응 시 발생된 전자가 나노튜브를 통해서 전극에 효과적으로 전달됨을 의미한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.495-495
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• 2013

액체 내에 적용 가능한 바이오 플라즈마 소스를 제작하기 위해 텅스텐과 주사 바늘, 카테터 등의 여러 재료를 사용하여 시도를 해보았고 액체에서 방전이 일어날 수 있는 구조를 연구하였다. 전극 위에 절연체를 씌우고 그 위에 전극을 고정시켜 전압을 인가하여 전극 간에 표면방전을 통해서 플라즈마를 생성하는 방식을 사용하였다. 실험 장비는 AC 전압을 사용하였으며(12 kV, 22 kHz) 방전 전압과 방전 전류를 고전압 프로브(Tektronix P6015A)와 전류 프로브(P6021)를 사용하여 측정하였다. 모노크로미터를 이용하여 바이오 플라즈마 소스가 액체 속(수돗물, 증류수, 생리식염수)에서 방전 될 때 에미션 스펙트럼을 분석하여 산화질소(nitric oxide; NO), 과산화수소(hydrogen peroxide; H2O2), hydroxyl radical이 발생함을 확인하였다. 인체 내에서는 온도가 중요한 요소이기 때문에 액체에서 방전할 때 $40^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 이용이 가능하도록 연구하였다. 특히, 우리는 여러 종류의 액체(수돗물, 증류수, 생리식염수)에서의 방전 특성의 광학적 전기적 연구를 하였다.

• The Microorganisms and Industry
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• v.16 no.1
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• pp.40-48
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• 1990

바이오센서의 기본구조는 크게 바탕전극(base electrode), 막(membrane)및 측정장치(transducer) 등의 세 부분으로 나눌 수 있다. 여기서는 바탕전극의 종류와 감응 메카니즘(mechanism), 바이오센서의 원리와 그 종류, 응용범위및 국내 연구 현황에 대하여 소개하고자 한다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.24 no.2
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• pp.113-120
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• 2013

Due to human life expectancy of the recent development of medical technology recently, it leads to increase the desire for improving the quality of human life, and grow health concerns and needs. Therefore, in order to prevent the occurrence of disease and to check up a disease quickly, research on the development of a biosensor has been actively processed. One of them, the nano-carbon materials, are very suitable for manufacturing biosensor due to their excellent electrical/mechanical properties. In this review, we introduced the recent studies about preparation methods of carbon electrodes using the carbon nano-materials for biosensors as well as its technological applications.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.2003-2005
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• 2002

바이오 마이크로 시스템 및 바이오 MEMS 분야, 특히 실리콘을 기질로 하는 바이오 센서 제작에서 반도체 공정 기술은 센서의 대량 생산과 초소형화를 위해서 반드시 필요한 기술이다. 그러나, 감지전극의 마이크로화에 따른 센서의 감도 및 안정성 저하 문제는 해결해야 할 과제이다. 최근, 다공질 실리콘이 갖는 대면적이 실리콘 기질과 생체 고분자 (예: 단백질, 핵산 등) 간의 결합력을 향상시킬 수 있음이 알려지면서, 바이오 센서 분야에서, 새로운 형태의 드랜스듀서 재료로서의 다공질 실리콘에 대한 논의가 활발히 전개되고 있으며 또한, ISFET (Ion-Selective Field-Effect Transistors) 와는 달리 다공질 실리콘 층은 저항이 크기 때문에 센서 제작 과정에서의 부가적인 절연막을 필요로 하지 않는다. 본 연구에서는, 백금을 증착한 다공질 실리콘 표면에 전도성 고분자로서 Polypyrrole (PPy) 필름과 생체 고분자 물질로서 Urease를 각각 전기화학적으로 흡착하였다. 다공질 실리콘 층의 형성을 위해 테플론 소재의 전기화학 전지에 불산 (49%), 에탄올 (95%), $H_2O$ 혼합 용액을 넣고 실리콘 웨이퍼에 일정시간 수 mA의 산화 전류를 흘려주었으며, 약 $200{\AA}$의 티타늄 박막과 $200{\AA}$의 백금 박막을 RF 스퍼터링하여 작업 전극을 제작하였고, 백금 박막 및 Ag를 기화 증착하여 제작한 Ag/AgCl 박막을 각각 상대 전극과 기준전극으로 하였다. 박막 전극의 표면 분석을 위해 SEM (Scanning Electron Microscopy), EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy) 등을 이용하였다. 제작된 요소 센서로부터 요소 농도 범위 0.01 mmol/L ${\sim}$ 100 mmol/L에서 약 0.2 mA/decade의 감도를 얻었다.

• Analytical Science and Technology
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• v.23 no.2
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• pp.165-171
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• 2010

Glucose oxidase ($GOD_{ox}$) immobilized biosensor was fabricated by two methods. In one of the methods, gold nanoparticles (Au-NPs) prepared by ${\gamma}$-irradiation were loaded into the poly(maleic anhydride)-grafted multi-walled carbon nanotube, PMAn-g-MWCNT electrode via physical entrapment. In the other method, the Au-NPs were prepared by electrochemical reduction of Au ions on the surface of PMAn-g-MWCNT electrode and then GODox was immobilized into the Au-NPs. The $GOD_{ox}$ immobilized biosensors were tested for electrocatalytic activities to sense glucose. The sensing range of the biosensor based on the Au-NPs physically modified PMAn-g-MWCNT electrode was from $30\;{\mu}M$ to $100\;{\mu}M$ for the glucose concentration, and the detection limit was $15\;{\mu}M$. Interferences of ascorbic acid and uric acid were below 7.6%. The physically Au deposited PMAn-g-MWCNT paste electrodes appear to be good sensor in detecting glucose.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.24 no.1
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• pp.99-103
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• 2013

An emzymatic bioanode for a glucose/oxygen biofuel cell was prepared by the sequential coating of carbon nanotube (CNT), charge transfer complex (CTC) based on tetracyanoquinodimethane (TCNQ) and tetrathiafulvalene (TTF), glucose oxidase (GOx), and polyion complex (mixture of poly-L-lysine hydrobromide and poly (sodium 4-styrenesulfonate)) on a glassy carbon electrode. A biocathode was also prepared by the sequential coating of CNT, bilirubin oxidase (BOD), 2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt (ABTS), and polyion complex. The effect of CNT and CTC on the electrochemical performance was investigated. The biofuel cell exhibited a promising performance with maximum power densities of 3.6, 10.1, and $46.5{\mu}W/cm^2$ at 5, 20, and 200 mM of glucose concentration, respectively. The result indicates that the biofuel cell architecture prepared in this study can be used in the development of biofuel cells and biosensors.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.48 no.5
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• pp.491-498
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• 2004

The response characteristics of the bioelectrode developed by the co-immobilization of black goat liver tissue and ferrocene in a carbon paste matrix for the amperometric determination of hydrogen peroxide were evaluated. In the range of electrode potential examined ($-0.3{\sim}+0.0\;V$ vs. Ag/AgCl), the response time was relatively short (t95%=12 s) and it responded in the wide range of pH. The detection limit was 2.25${\times)10^{-6}M$ and a relative standard deviation of the measurements which were repeated 15 times using 1.0${\times}10^{-2 }$M hydrogen peroxide was 1.87%. The bioelectrode sensitivity decreased to 50% of the original value in 19 days of continuous use.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.386.2-386.2
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• 2014

본 연구에서는 바이오 센서 응용을 위해 그래핀을 전극으로 제작하여 그래핀 표면 결함준위에 따른 센서의 민감도를 전기화학 실험을 통해 관찰하였다. 그래핀은 니켈/구리촉매를 이용한 저 진공 화학 기상 증착 장비(Low-Pressure Chemical Vapor Deposition; LP-CVD)와 Photo-lithography로 제작한 것과 탄소 산화물을 환원시켜 만든 환원-그래핀, 두 가지를 사용하였다. 전기화학 실험에서 그래핀 전극 및 Silver/Silver chloride (Ag/AgCl), Fluorine doped Tin Oxide (FTO)은 작업 전극 및 기준 전극, 상대 전극으로 각각 사용하였고, 반응용액은 potassium hexacyanoferrate (III)를 농도를 다르게 하여 사용하였다. 그래핀의 표면 상태, 층수, 결함 정도 등 구조적인 특성은 원자력현미경(Atomic Force Microscopy; AFM), 주사 전자 현미경(Secondary Electron Microscopy; SEM)과 Raman spectroscopy를 각각 이용하여 확인하였고, 그래핀의 결함준위에 따른 반응면적 및 센서 감도 의존성을 전류모드-원자력현미경(Current-Atomic Force Microscopy; I-AFM)과 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy; EIS)를 통해 그래핀 전극의 성능을 분석하고, 그래핀 결함 준위에 따른 센서 감도 의존성은 순환전위 분광법 (Cyclic Voltammetry; CV)를 이용하여 관찰하였다. 또한 농도가 다른 반응용액은 센서의 민감도를 관찰하는데 사용하였다. 결과적으로 LP-CVD로 성장한 그래핀과 환원-그래핀의 결함준위에 따른 센서의 성능을 비교 분석한 결과와 반응용액 농도에 따른 센서의 민감도 결과는 그래핀 바이오센서에 대한 응용 및 상용화를 앞당기는데 기여할 것으로 예상한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07c
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• pp.1932-1934
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• 2003

본 논문은 신경전달물질 중 우울증, 신부전증의 지표 물질인 세로토닌의 농도를 극미량의 시료를 사용하여 정량할 수 있는 방법을 개발하기 위해 초소형 효소 고정화 전극을 개발하였다. 전극은 실리콘 웨이퍼 상에 반도체 공정을 이용하여 마이크로 크기의 Pt 박막 전극을 제작하였고, 전기화학적 방법으로 pyrrole 단량체를 Pt 전극 상에 순환전압전류법을 이용하여 산화적으로 전기 중합하였다. 효소의 고정은 일정 전압을 인가한 시간대 전류법으로 고정화하였다. 제작된 전극은 시간대 전류법으로 세로토닌의 농도에 따른 감도를 측정하였다. 세로토닌의 농도 범위 $1.0{\mu}mol/L{\sim}10mmol/L$에서의 감도는 $7.0{\mu}$A/decade를 나타내었으며, 실험결과에 따라 전극의 표면에서 발생하는 전류는 세로토닌의 농도에 비례함을 알 수 있었다. 전극의 표면분석은 Scanning Electron Microscopy(SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy(EDX) 그리고 Auger Electron Spectroscopy(AES)를 이용하여 분석하였다.