• Title/Summary/Keyword: 전기화학적 검출

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SNP Detection of Arraye-type DNA Chip using Electrochemical Method (전기화학적 방법에 의한 신규 바이오칩의 SNP 검출)

  • 최용성;권영수;박대희
    • Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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    • v.17 no.4
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    • pp.410-414
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    • 2004
  • High throughput analysis using a DNA chip microarray is powerful tool in the post genome era. Less labor-intensive and lower cost-performance is required. Thus, this paper aims to develop the multi-channel type label-free DNA chip and detect SNP (Single nucleotide polymorphisms). At first, we fabricated a high integrated type DNA chip array by lithography technology. Various probe DNAs were immobilized on the microelectrode array. We succeeded to discriminate of DNA hybridization between target DNA and mismatched DNA on microarray after immobilization of a various probe DNA and hybridization of label-free target DNA on the electrodes simultaneously. This method is based on redox of an electrochemical ligand.

Eletrochemical Detection of Gene using Microelectrode-array DNA Chip (미소전극어레이형 DNA칩을 이용한 유전자의 전기화학적 검출)

  • ;;Eiichi Tamiya
    • Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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    • v.17 no.7
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    • pp.729-737
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    • 2004
  • In this paper, a DNA chip with a microelectrode array was fabricated using microfabrication technology. Several probe DNAs consisting of mercaptohexyl moiety at their 5 end were immobilized on the gold electrodes by DNA arrayer. Then target DNAs were hybridized and reacted with Hoechst 33258, which is a DNA minor groove binder and electrochemically active dye. Linear sweep voltammetry or cyclic voltammetry showed a difference between target DNA and control DNA in the anodic peak current values. It was derived from Hoechst 33258 concentrated at the electrode surface through association with formed hybrid. It suggested that this DNA chip could recognize the sequence specific genes.

Fabrication and Electrochemical Detection Property of Single Strand DNA Hybridization Sensor (DNA Hybridization 센서의 제작과 전기화학적 검출 특성)

  • Lee, Dong-Yun;Yang, Chang-Heon;Choi, Won-Suk;Park, Sang-Hyun;Kwon, Young-Soo
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2007.07a
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    • pp.1375-1376
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    • 2007
  • A synthesized 21-mer single-stranded DNA(ss DNA) was covalently immobilized onto a self-assembled aminoethanethiol monolayer modified gold electrode onto QCM. The covalently immobilized ssDNA was hybridized with complementary ssDNA. The interaction between surface immobilized ssDNA and complementary 21-mer DNA in solution was also examined. Each step was followed by monitoring changes in the QCM frequency with time. Also, PBS with pH 7.0 was selected as a supporting electrolyte in order to get maximum sensitivity and good bioactivity.

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Electrochemical detection effect of hormone in body by using polymer coated boron doped diamond electrode (고분자 막이 코팅된 Boron doped diamond 전극에 의한 호르몬의 전기화학적 검출 효과)

  • Hwang, Jin-Hee;Cho, Eun-In;Park, Soo-Gil;Okajima, Takeyoshi;Ohsaka, Takeo;Fujishima, Akira
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2003.11a
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    • pp.611-614
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    • 2003
  • The electrochemical oxidation of ascorbic acid(AA), serotonin(SE) and epinephrine(EP) have been performed at poly N,N-dimethylaniline(PDMA) film coated diamond electrode. This cationic polymer film is electrochemically deposited on boron-doped diamond electrode surface. Unlike the bard electrode, the polymer film-coated diamond electrode can well separate the oxidation potential of AA by 200mV. Thus this electrode can be successfully used for the simultaneoud detection of both species. Increases in the concentration of AA do not affect the reponse of EP and SE.

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초소형 실리콘 신경탐침의 임피던스 특성 향상 연구

  • Lee, Su-Jin;Lee, Lee-Jae;Yun, Hyo-Sang;Park, Jae-Yeong
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2014.02a
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    • pp.427-428
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    • 2014
  • 서론: 최근 전세계적인 고령화 진행에 따른 뇌졸중, 파킨슨병, 알츠하이머병 등과 같은 각종 뇌관련 질환에 대한 관심이 더욱 높아지고 있으며 다양한 뇌질환 치료를 위하여 뇌 신경 신호의 정확한 검출 대한 연구가 학계에서 활발히 진행되고 있다. 효과적인 뇌 신경 신호 검출을 위해서는 세포조직의 손상을 최소화 할 수 있는 초소형 신경탐침 및 극소 면적내에서 극대화된 검출 전극이 구현되어야 한다. 그러나, 극소 면적내에 구성된 소면적 전극을 통한 신호 검출은 전극 계면에서의 높은 임피던스를 야기시켜 정밀한 신경신호 검출에 어려움을 만든다. 따라서, 뇌 신경 신호 검출시 전극 계면에서의 낮은 임피던스를 검출하기 위한 다결정실리콘, 이리듐 산화막, 탄소나노튜브와 같은 다양한 전극 소재를 이용한 신경탐침 연구가 제안되어 왔다. 본 연구에서는 극소화된 전극면적과 신경세포 계면에서의 저 임피던스 신경신호 검출을 위하여 비이온성 계면활성제와 전해도금을 이용하여 높은 거칠기값을 갖는 나노동공 백금층을 검출 전극으로 활용하였다. 실험 결과: 제작된 신경탐침의 몸체는 실리콘으로 이루어지며, 탐침 끝단에는 신호 측정을 위한 나노동공 백금층을 갖는 전극들이 집적되어 있다. Fig. 1 는 제작된 나노동공 백금을 갖는 신경탐침의 이미지 (a), SEM (b), TEM (c), FESEM (d) 측정결과를 보여준다. 0.9 %의 NaCl 용액에서 제작된 신경탐침의 계면임피던스 및 위상각 변화에 대한 측정결과가 Fig. 2에 나타나 있다. 1.2 kHz 주파수에서 $942.6K{\Omega}$ ($0.029{\Omega}cm^2$, $3.14{\mu}m^2$)로 극대화된 실표면적을 갖는 나노동공 백금층에 의하여 매우 낮은 임피던스 특성을 보인 것으로 판단된다. 또한 제작된 신경탐침은 위상각이 $-82.9^{\circ}$로서 캐패시터와 같은 역할을 하고 있다고 예상할 수 있었으며 $4.6mFcm^{-2}$의 축전용량값을 보였다. Fig. 3는 1 M의 황산용액에서 나노동공백금층이 형성된 신경탐침 전극과 형성 전의 전기화학적 표면변화를 비교분석한 결과로서 나노동공 백금층의 형성 전/후의 전류응답 특성이 상이하게 나타났다. 나노동공 백금층의 실표면적 극대화로 인한 전류응답수치 또한 크게 향상 되었으며, 0~-0.25 V 영역에서의 수소 흡착에 따른 환원곡선은 전형적인 백금 특성을 보여주는 결과로 판단 할 수 있다. Table 1는 기존에 연구되었던 신경탐침들과 본 연구에서 제작된 나노동공 백금을 갖는 신경탐침의 임피던스와 캐패시턴스 특성을 비교한 결과이다. 결론: 본 연구에서는 실리콘 신경탐침 끝단에 집적된 전극상에 전해도금법을 이용하여 높은 거칠기값을 갖는 나노동공 백금층을 형성하고 전극 계면상의 낮은 임피던스를 검출을 하였다. 나노동공 백금층을 갖는 신경탐침은 순환전압전류법을 통해 극대화된 실표면적을 극대화를 확인할 수 있었으며, 극대화된 검출 전극면은 저 임피던스 측정에 용이함을 실험을 통해서 증명할 수 있었다. 따라서, 높은 거칠기값의 나노동공 백금층은 초소형화된 신경탐침상에 집적되는 전극면적소형화와 다수의 전극 구현에 효과적일 것으로 판단되며 보다 정확한 신경신호 검출을 통한 뇌질환의 명확한 이해에 유망할 것으로 판단된다.

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A glucose biosensor based on deposition of glucose oxidase onto Au nanoparticles poly(maleic anhydride)-grafted multiwalled carbon nanotube electrode (금 나노입자/폴리(maleic anhydride) 그래프트 탄소나노튜브에 글루코스 옥시다아제 담지를 기반으로 한 글루코스 바이오센서)

  • Piao, Ming-Hua;Son, Pyeong-Soo;Chang, Choo-Hwan;Choi, Seong-Ho
    • 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.

1,3-bisdicyanovinylindane 색소를 이용한 선택적 $Hg^{2+}$ 감지 특성

  • Kim, Su-Ho;Kim, Young-Sung;Kim, Sung-Hoon;Son, Young-A
    • Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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    • 2009.11a
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    • pp.19-20
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    • 2009
  • 최근 화학, 물리, 생명과학, 전기, 전자등의 다양한 분야에 활발하게 연구가 이루어지고 있는 초분자 화학은 선택적 분자인지를 위한 효율적인 골격구조와 나아가 다양한 계에 응용할 수 있다. 초분자 화학의 분자인지 과정의 특징은 일반적으로 수용체 (receptor 혹은 host)가 목표가 되는 기질 (substrate, analyte, 혹은 guest)에 대하여 선택적으로 식별하고 반응하는 것이다. 비공유 결합성 상호작용에 의하여 이루어지는 초분자 화학의 분자 인지 과정의 특징은 일반적으로 수용체 (receptor 혹은 host)가 목표가 되는 기질 (substrate, analyte, 혹은 guest)에 대하여 선택적으로 식별하고 반응하는 것이다. 이는 공유결합을 이용하는 분자화학과는 차별화 된 것이다. 수용체는 간단한 구조의 화합물 및 금속 이온들과 같은 기질과 가역적으로 상호 작용할 수 있는 착물을 형성한다. 최근들어 급격한 산업화가 진행되어 환경문제가 심각하게 대두 되어져 왔고, 그 중에서 특히 수은이나 카드뮴에 의한 질병, 납에 의한 중독 등 중금속에 의한 오염이 크게 나타남에도 불구하고, 현재 그러한 중금속을 검출함에 있어 많은 비용과 시간이 드는 문제점이 있다. 또한 우리에게 이로운 금속은 효율적 분석을 통해 환경계와 의료계에 많은 도움을 줄 것으로 사례되므로 화학센서 기술의 개발은 절실히 요구되어지고 있다. 이에 새로운 1,3-bisdicyanovinylindane 을 통해 $Hg^{2+}$ 금속의 감지 여부 알아보고, 그 특성을 파악하고자 한다. 1,3-indandion (2.18g, 14.9mmol), malononitrile (2.95g, 44.7mmol), ethanol 50ml를 20분간 상온에서 용해시킨다. 후에 sodium trihydrate acetate(3.05g)을 첨가한 후 5시간 동안 환류반응 시킨다. 이 과정에서 얻어진 용액을 필터과정을 통하여 에서 합성 반응 중에 생성된 불순물(1,3-dicyanovinylindane-1-one, monocondensation)을 제거한다. 필터과정을 통해 걸러진 미 반응 물질을 제�G 용반응욕액을 증류수(100ml)를 이용하여 희석시키고 난 후 염산을 이용, 산성화 시켜 고체 생성물을 얻어낸다. 이렇게 생성된 고체 생성물은 다시 필터 및 건조를 통하여 회색의 고체 화합물을 얻어낸다. 1,3-bisdicyanovinylindane과 금속이온에 대한 감응도를 확인하기 위하여 metanol/water(1:2)을 용매로 하여 금속이온의 농도를 변화시켜 발색특성을 살펴보았다. 본 색소화합물과 Hg2+에 대한 UV 흡광도 변화 적정결과와 그 화합물의 상태 살펴본 결과 금속이온이 0.2ml씩 더 참가되면서 색의 변화를 뚜렷하게 나타내었다. 반면 그 밖에 이온($Fe^{3+}$, $Ag^{2+}$, $Pd^{2+}$, $Zn^2$, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Pb^{2+}$)은 UV 흡광도 변화가 적거나 변화 자체가 없었다. 하지만 과량의 $Fe^{3+}$, $Ag^{2+}$, $Pd^{2+}$는 색상 변화를 나타내었으며,이와 같은 흡광도 변화는 금속에 따라 약간의 차이가 있지만, 420nm를 등흡수점으로 하여, 580nm의 파장 영역에 있는 흡수 밴드의 세기는 감소하는 반면 400nm 파장 영역에 있는 흡수 밴드의 세기가 증가하였다. 1,3-bisdicyanovinylindane 화합물은 다양한 생물계 및 환경계에서 요구되는 micro mol에서 milli mol 농도 영역의 $Hg^{2+}$ 이온의 선택적이고 민감한 검출과 정량적인 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

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Fabrication and Characterization of Porous Silicon-based Urea Sensor Syst (다공질 실리콘을 이용한 요소검출용 바이오 센서 제작)

  • Jin, Joon-Hyung;Kang, Chul-Goo;Kang, Moon-Sik;Song, Min-Jung;Min, Nam-Ki;Hong, Seok-In
    • 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.

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Electrochemical Properties of Biosensor with Butyl Rubber Binder (부틸고무를 결합재로 사용한 바이오센서의 전기화학적 성질)

  • Choi, Sei-Young;Yoon, Kil-Joong
    • Elastomers and Composites
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    • v.41 no.4
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    • pp.231-237
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    • 2006
  • An enzyme electrode bound by butyl rubber was newly constructed for the determination of hydrogen peroxide and for the practical application as a biosensor. Then its electrochemical properties were investigated. It produced a hundreds-fold increased signal compared to the plant or animal tissue based biosensor studied previously and could be run at between $0.0{\sim}-1.00\;V$(vs. Ag/AgCl). The relationship between signal and electrode potential was linear in the experimental range of potential. It showed a detection limit of $3.0{\times}10^{-4}\;M$ and a very good linearity of Lineweaver-Burk plot giving the proof of a good enzyme immobilization. Especially, both the reproducibility of signal current due to its high sensitivity and mechanical stability presented a new possibility for the practical use of biosensor bound with butyl rubber.

Diagnosis of the ORF Virus Using a Mixture of Sieving Gel Matrixes in Microchip Gel Electrophoresis (마이크로칩젤 전기영동에서 충진젤 혼합물을 이용한 ORF 바이러스의 진단)

  • Kim, Yun-Jeong;Chae, Joon-Seok;Kang, Seong-Ho
    • Journal of the Korean Chemical Society
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    • v.48 no.5
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    • pp.483-490
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    • 2004
  • We have developed a novel polymerase chain reaction (PCR)-microchip gel electrophoresis (MGE) method based on the sieving gel mixture of commercially available poly(vinylpyrrolidone) (PVP) and hydroxy ethyl cellulose (HEC) for the rapid detection and diagnosis of the orf virus (ORFV) from Korean indigenous goat. After amplification of 594-bp DNA fragment from the B2L gene of ORF virus, the amplicon was analyzed by the MGE separation. The glass microfluidic chip (64 mm total length (36 mm effective length)${\times}$90 ${\mu}$m width${\times}$20 ${\mu}$m depth) allowed the fast detection and diagnosis of ORFV in the mixture of 1.0% PVP ($M_r$ 360,000) and 1.0% HEC ($M_r$250,000) as a sieving matrix with better resolution and reproducibility of DNA fragments. Under the electric field of 277.8 V/cm, the 594-bp DNA was analyzed within 4 min. Compared to traditional slab gel electrophoresis, the PCR-MGE method was twenty times faster and an effective clinical method for the quantitative analysis of ORFV.