• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제11권3호
• /
• pp.310-317
• /
• 2020

A development of disposable strip-type galactose sensor for point-of-care testing (POCT) was studied, which was constructed using screen-printed carbon electrodes. Galactose levels were determined by the redox reaction of galactose oxidase in the presence of potassium ferricyanide as an electron transfer mediator in a small sample volume (i.e., less than 1 µL). The optimal performance of biosensor was systematically designated by varying applied potential, operating pH, mediator concentration, and amount of enzyme on the electrode. The sensor system was identified as a highly active for the galactose measurement in terms of the sensitivity (slope = 4.76 ± 0.05 nA/µM) with high sensor-to-sensor reproducibility, the linearity (R² = 0.9915 in galactose concentration range from 0 to 400 µM), and response time (t_95% = <17 s). A lower applied potential (i.e., 0.25 V vs. Ag/AgCl) allowed to minimize interference from readily oxidizable metabolites such as ascorbic acid, acetaminophen, uric acid, and acetoacetic acid. The proposed galactose sensor represents a promising system with advantage for use in POCT.

• 공업화학
• /
• 제32권6호
• /
• pp.684-689
• /
• 2021

본 논문에서는 경제적이며 일회용 센서칩으로 제작 가능한 스크린프린팅한 탄소칩 전극[screen printed carbon electrode(SPCE)]에 다중벽 탄소 나노 튜브, 전도성고분자 및 티로시나아제를 융합하여 제작된 나노복합체를 도포한 센서를 개발하고 이를 내분비 저하 물질이면서, 비만, 당뇨병 및 심혈관질환 등의 만성질환 및 성조숙증, 여성 생식 질환, 불임 등과 관련성이 입증된 비스페놀A 농도 분석에 적용하고자 하였다. 다중벽 탄소 나노 튜브를 산화시켜 음전하를 띠게 한 후 양전하를 띠는 전도성고분자인 polydiallyldimethylammonium (PDDA)로 감싸준 후 용액의 pH를 조절하여 음전하를 띠게 한 티로시나아제를 첨가하여 최종적으로 산화된 다중벽 탄소 나노 튜브-PDDA-티로시나아제 나노복합체를 형성하였다. 상기 나노복합체를 물리적으로 흡착시킨 센서칩 표면을 비스페놀A 용액에 접촉시키고, 비스페놀A가 티로시나아제와 2단계의 효소-기질반응을 할 수 있는 충분한 시간(3분)을 주면, 생성물[4,4'-isopropylidenebis(1,2-benzoquinone)]이 생성된다. 이 때 순환전압전류법과 시차펄스전압전류법을 이용하여 생성물[4,4'-isopropylidenebis(1,2-benzoquinone)]을 환원(-0.08V vs. Ag/AgCl)하였을 때 얻어진 전류값 변화를 측정하여 비스페놀A의 농도를 정량적으로 분석하였다. 추가적으로 개발한 센서 전극표면에 비스페놀A와 유사한 비스페놀S 방해물질을 비스페놀A와 함께 접촉하였을 때 비스페놀A에 대한 우수한 선택성을 확인하였다. 최종적으로 제작한 센서를 실험실에서 제작한 환경 시료안에 비스페놀A의 농도를 분석하는 데 적용함으로써 실제 현장에서 활용될 수 있는 가능성을 시사하였다.

• 전기화학회지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.50-56
• /
• 2010

Multi-wall carbon nano-tube(MWCNT)를 이용해 screen printed carbon electrodes(SPCEs)을 제작하여 혈당센서의 선택성과 감도가 증가됨을 확인 할 수 있었다. 효소촉매반응을 위한 탄소전극으로의 전자이동의 매개체로 8족 금속 원소인 오스뮴을 중심금속으로 일차 아민을 포함하는 피리딘(pyridine) 리간드를 배위시켜 $[Os(dme-bpy)_2(4-aPy)Cl]^{+/2+}$를 합성하였다. 합성된 오스뮴 착물은 순환 전압전류법을 포함한 다양한 전기화학분석방법을 이용하여 전기적 성질을 조사하였다. 전기적 흡착방법을 이용하여 일차 아민을 갖는 착화합물을 전극위에 고정화 하였다. 오스뮴이 고정화된 MWCNT-SPCEs는 일반적인 carbon electrode보다 약 100배가량의 오스뮴이 흡착됨을 확인 할 수 있었다. (${\tau}_0=2.0\;{\times}\;10^{-9}\;mole/cm^2$) 마지막으로 당(Glucose)과 당 분해효소(Glucose Oxidase, GOx)에 의한 촉매반응의 전류를 확인하였고, 당 농도에 따라 선형 변화하는 전류의 양도 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.456-461
• /
• 2007

In this study, a surface treatment method using accelerated Ar ions was experimented for exposing the carbon nanotubes (CNT) from the screen-printed CNT paste. After making a cathode electrode on the glass substrate, photo sensitive CNT paste was screen-printed, and then back-side was exposed by UV light. Then, the exposed CNT paste was selectively remained by development. After post-baking, the remained CNT paste was bombarded by accelerated Ar ions for removing some binders and exposing only CNTs. As results, the field emission characteristics were strongly depended on the accelerating energy, bombardment time, and the power of RF plasma ion source. When Ar ions accelerated with 100 eV energy from the 100 W RF plasma source are bombarded on the CNT paste surface for 10 min, the emission level and the uniformity were best.

• 공업화학
• /
• 제32권4호
• /
• pp.461-466
• /
• 2021

본 논문에서는 이동성이 좋고 경제적이며, 간편하게 일회용 진단칩으로 제작 가능한 스크린 프린팅 한 탄소칩 전극[screen printed carbon electrode (SPCE)] 기반의 전압전류법 나노물질 융합형 바이오센서를 제작하여 폐암 조기진단에 활용 가능한 단백질 표지 인자 중에 하나인 heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 (hnRNP A1) 단백질의 농도를 정량 분석하고자 하였다. 먼저 SPCE 표면에 금 나노입자를 전기적으로 증착한 후 크로스링커를 이용하여 hnRNP A1에 특이적으로 결합할 수 있는 바이오리셉터인 DNA 압타머를 고정하였다. Ethanolamine을 블로킹 시약으로 사용하여 압타머와 함께 센서 표면에 고정하여 그 표면을 처리함으로써 비특이적인 생물질의 흡착에 의한 방해 신호를 최소화하고자 하였다. DNA칩과 hnRNP A1 용액을 접촉하여 DNA와 hnRNP A1을 결합시킨 후 alkaline phosphatase (ALP) 효소로 접합한 hnRNP A1 항체(anti-hnRNP A1)을 센서칩 표면으로 주입하여 샌드위치 복합체를 형성하고, 이를 기질인 4-aminophenyl phosphate (APP)와 효소-기질 특이적 산화 반응에 의한 전류 변화를 순환 전압전류법과 시차 펄스전압전류법으로 측정하여 단백질의 농도를 정량적으로 분석하였다. 상기 산화 반응에 의한 피크 전류 변화는 순환전압전류법과 시차 펄스 전압전류법을 사용할 때 -0.05와 -0.17 V (vs. Ag/AgCl) 전위 값에서 각각 일어났다. 개발한 나노바이오센서를 실제 정상인 혈청 시료 분석에 적용 가능함을 보여줌으로써 혈청 한 방울로 폐암의 조기진단 가능성을 제시하고자 하였다.

• 분석과학
• /
• 제29권1호
• /
• pp.35-42
• /
• 2016

A new nano-composite carbon ink for the development of disposable dopamine (DA) biosensors based on screen-printed carbon electrodes (SPCEs) is introduced. The method developed uses SPCEs coupled with a tyrosinase modified nano-composite carbon ink. The ink was prepared by an “in-house” procedure with reduced graphene oxide (rGO), Pt nanoparticles (PtNP), and carbon materials such as carbon black and graphite. The rGO-PtNP carbon composite ink was used to print the working electrodes of the SPCEs and the reference counter electrodes were printed by using a commercial Ag/AgCl ink. After the construction of nano-composite SPCEs, tyrosinase was immobilized onto the working electrodes by using a biocompatible matrix, chitosan. The composite of nano-materials was characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the performance characteristics of the sensors were evaluated by using voltammetric and amperometric techniques. The cyclic voltammetry results indicated that the sensors prepared with the rGO-PtNP-carbon composite ink revealed a significant improvement in electro-catalytic activity to DA compared with the results obtained from bare or only PtNP embedded carbon inks. Optimum experimental parameters such as pH and operating potential were evaluated and calibration curves for dopamine were constructed with the results obtained from a series of amperometric detections at −0.1 V vs. Ag/AgCl. The limit of detection was found to be 14 nM in a linear range of 10 nM to 100 µM of DA, and the sensor’s sensitivity was calculated to be 0.4 µAµM⁻¹cm⁻².

• 한국표면공학회지
• /
• 제57권4호
• /
• pp.265-273
• /
• 2024

An amperometric sensor for measuring indole-3-acetic acid (IAA) was studied based on a screen-printed carbon electrode (SPCE) coated with a reduced graphene oxide composite electrocatalyst. The PEI-GO dispersion is uniformly formed through a nucleophilic substitution reaction between the active amine group of Polyethyleneimine (PEI) and the epoxide group exposed on the surface of graphene oxide. And The 3-dimensional PEI-rGO AG (Polyethyleneimine-reduced graphene oxide aerogel) complex was easily prepared through simple heat treatment of the combined PEI-GO dispersion. The proposed composite catalyst electrode, PEI-rGO AG/SPCE, showed a two linear relationship in the low and high concentrations in IAA detection, and the linear equation was I_pa = 0.2883C + 0.0883 (R²=0.9230) at low concentration and Ipa = 0.00464C + 0.6623 (R²=0.9894) at high concentration was proposed, and the detection limit was calculated to be 203.5nM±33.2nM. These results showed the applicability of the PEI-rGO AG composite catalyst as an electrode material for electrocatalysts for the detection of IAA.

• 센서학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.311-317
• /
• 2012

Disposable amperometric screen-printed biosensor strips have been fabricated by a sol-gel encapsulation for the analysis of glucose. The glucose oxidase(GOx) is entrapped in the gel matrix through sol-gel transition of tetraethoxysliane(TEOS). The biosensor is fabricated by GOx containing thin film of TEOS gel on the surface of screen-printed carbon electrode(SPCE). The GOx-containing thin film of TEOS gel offers a one-step modification process on the surface of SPCE. The optimum conditions for glucose determination have been characterized with respect to the applied potential, enzyme loading ratio, and pH. The linear range and detection limit of glucose detection were from 2.0 mM to 16.0 mM and 0.25 mM, respectively.

• 공업화학
• /
• 제32권4호
• /
• pp.403-408
• /
• 2021

본 논문에서는 얇고 유연한 평면 슈퍼 커패시터(PSC)를 스크린 인쇄된 탄소 전극에 폴리아닐린(PANI)을 코팅하여 제작하였습니다. 스크린 프린팅 방법을 사용하여 유연한 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 탄소 잉크를 코팅한 후 희석 중합 법을 사용하여 탄소 표면에 PANI 박막을 코팅하였습니다. 서로 맞물린 구조의 얇은 유연한 PANI 전극을 폴리머겔 전해질로 조립하여 평면 모양의 슈퍼 커패시터(PSC) 장치를 만들었습니다. 상기 제조된 PANI/PSC는 매우 얇고 유연 하였으며, 10 mV/s에서 409 µF/cm²의 높은 면적 정전용량을 나타내었습니다. 이 값은 500 mV/s에서 원래 값의 46%로 유지되었습니다. 유연한 PANI/PSC는 180°의 구부러진 상태와 100번째의 반복적인 피로도 테스트에서도 82%의 높은 정전 용량 유지를 보여주었습니다.

• 전기화학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.73-80
• /
• 2020

과산화수소를 이용한 펜톤(Fenton)산화법은 수처리 및 토양 복원분야에서 활용되는 친환경 산화방법이다. 이 방법으로 오염물질을 제거할 때, 오염물의 농도에 따라 과산화수소의 농도를 적절하게 조절하는 것이 상당히 중요하다. 이에 본 연구에서는 HRP (horseradish peroxidase) 효소를 이용한 전기화학적 바이오센서를 제조하고 효소의 활성과 과산화수소의 검출 특성에 대한 연구를 수행하였다. SPCE (Screen Printed Carbon Electrode)의 작업 전극 표면에 키토산과 AuNP를 이용하여 HRP를 전착하였다. 이 후, 전위주사법(CV)과 전기화학적 임피던스 분광법(EIS)을 이용하여 효소의 고정화를 확인하였다. 또한 시간대전류법(CA)과 UV 분광법으로부터 HRP 효소의 활성을 확인하였다. 본 연구에서 제조한 바이오센서를 PBS 전해질에 담그고 과산화수소를 적정하여 CA 분석으로부터 전극에서 발생하는 전류를 측정하였다. 발생 전류는 과산화수소의 농도에 대하여 선형적으로 증가하였으며, 전류로부터 과산화수소의 농도를 예측할 수 있는 검정곡선을 도출하였다.