• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제27권5호
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• pp.672-678
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• 2006

A new approach to fabricate an enzyme electrode was described based on the immobilization of horseradish peroxidase (HRP) on dithiobis-N-succinimidyl propionate (DTSP) self-assembled monolayer (SAM) formed on gold-nanoparticles (Au-NPs) which were electrochemically deposited onto glassy carbon electrode (GCE) surface. The overall surface area and average size of Au-NPs could be controlled by varying deposition time and were examined by Field Emission-Scanning Electron Microscope (FE-SEM). The $O_2$ reduction capability of the surface demonstrated that Au-NPs were thermodynamically stable enough to stay on GCE surface. The immobilized HRP electrode based on Au-NPs/GCE presented faster, more stable and sensitive amperometric response in the reduction of hydrogen peroxide than a HRP immobilized on DTSP/gold plate electrode not containing Au-NPs. The effects of operating potential, mediator concentration, and pH of buffer electrolyte solution on the performance of the HRP biosensor were investigated. In the optimized experimental conditions, the HRP immobilized GCE incorporating smaller-sized Au-NPs showed higher electrocatalytic activity due to the high surface area to volume ratio of Au-NPs in the biosensor. The HRP electrode showed a linear response to $H_2O_2$ in the concentration range of 1.4 $\mu$M-3.1 mM. The apparent Michaelis-Menten constant ($K _M\; ^{app}$) determined for the immobilized HRP electrodes showed a trend to be decreased by decreasing size of Au-NPs electrodeposited onto GCE.

• 전기화학회지
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• 제13권1호
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• pp.50-56
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• 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.

• 전기화학회지
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• 제16권2호
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• pp.74-80
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• 2013

세 가지 종류의 카복실산(포름산, 아세트산, 프로피온산) 용액 하에서 양극산화 반응을 통한 나노 다공성 금(nanoporous gold, NPG) 구조의 형성과 NPG 전극 표면 상의 전기화학적 글루코오스 산화반응을 관찰하였다. 세 가지 카복실산 용액 조건 중에서 포름산 용액 조건하의 양극산화를 통해 형성된 NPG 전극에서 글루코오스의 산화 활성이 가장 우수하였다. 포름산 용액 조건하의 양극산화 과정에서 가장 우수한 글루코오스 산화 활성을 얻기 위한 최적 조건은 인가전위 5.0 V와 반응시간 4시간이었다. 카복실산 용액 하에서 형성된 NPG 상의 전기화학적 글루코오스 산화 활성을 염소이온의 부재 및 존재 하 조건에서 관찰하고, 이를 옥살산 용액 하에서 형성된 NPG 상의 거동과 비교 분석하였다. 포름산 용액 하에서 최적 조건으로 형성된 NPG 전극상에서 글루코오스의 전류법 검출 응용을 제시하였다.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제49권1호
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• pp.1-7
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• 2011

Objective: Glutamate is a key excitatory neurotransmitter in the brain, and its excessive release plays a key role in the development of neuronal injury. In order to define the effect of nimodipine on glutamate release, we monitored extracellular glutamate release in real-time in a global ischemia rat model with eleven vessel occlusion. Methods: Twelve rats were randomly divided into two groups: the ischemia group and the nimodipine treatment group. The changes of extracellular glutamate level were measured using microdialysis amperometric biosensor, in coincident with cerebral blood flow (CBF) and electroencephalogram. Nimodipine (0.025 ${\mu}g$/100 gm/min) was infused into lateral to the CBF probe, during the ischemic period. Also, we performed Nissl staining method to assess the neuroprotective effect of nimodipine. Results: During the ischemic period, the mean maximum change in glutamate concentration was $133.22{\pm}2.57\;{\mu}M$ in the ischemia group and $75.42{\pm}4.22\;{\mu}M$ (p<0.001) in the group treated with nimodipine. The total amount of glutamate released was significantly different (P<0.001) between groups during the ischemic period. The %cell viability in hippocampus was $47.50{\pm}5.64$ (p<0.005) in ischemia group, compared with sham group. But, the %cell viability in nimodipine treatment group was $95.46{\pm}6.60$ in hippocampus (p<0.005). Conclusion: From the real-time monitoring and Nissl staining results, we suggest that the nimodipine treatment is responsible for the protection of the neuronal cell death through the suppression of extracellular glutamate release in the 11-VO global ischemia model of rat.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제13권1호
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• pp.23-26
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• 2009

During operations, neurosurgeons usually perform multiple temporary occlusions of parental artery, possibly resulting in the neuronal damage. It is generally thought that neuronal damage by cerebral ischemia is associated with extracellular concentrations of the excitatory amino acids. In this study, we measured the dynamics of extracellular glutamate release in 11 vessel occlusion(VO) model to compare between single occlusion and repeated transient occlusions within short interval. Changes in cerebral blood flow were monitored by laser-Doppler flowmetry simultaneously with cortical glutamate level measured by amperometric biosensor. From real time monitoring of glutamate release in 11 VO model, the change of extracellular glutamate level in repeated transient occlusion group was smaller than that of single occlusion group, and the onset time of glutamate release in the second ischemic episode of repeated occlusion group was delayed compared to the first ischemic episode which was similar to that of single 10 min ischemic episode. These results suggested that repeated transient occlusion induces less glutamate release from neuronal cell than single occlusion, and the delayed onset time of glutamate release is attributed to endogeneous protective mechanism of ischemic tolerance.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권8호
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• pp.2771-2775
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• 2011

Poly-ethylenedioxypyrrole (PEDOP) coated thiolated multiwall carbon nanotubes palladium nanoparticles (MWCNTs-Pd) modified glassy carbon electrode (GCE) [PEDOP/MWCNTs-Pd/GCE] for the determination of hydroquinone (HQ) and it’s isomer catechol (CA) were synthesized and compared with bare GCE and thiolated multiwall carbon nanotubes (MWCNTs-SH/GCE). The modification could be made by simple processes on a GCE with MWCNTs-Pd covered by PEDOP in a 0.05 M tetrabutylammonium perchlorate (TBAP)/MeCN solution system. A well-defined peak potential evaluation of the oxidation of hydroquinone to quinone at 0.05 V (vs. Ag/AgCl), and electrochemical reduction back to hydroquinone were found by cyclic voltammetry (CV) in phosphate buffered saline (PBS) at pH 7.4. Peak current values increased linearly with increasing hydroquinone contents. The peak separation between the anodic and cathodic peaks at the PEDOP/MWCNTs-Pd/GCE was ${\Delta}Ep$ = 40 mV for HQ and ${\Delta}Ep$ = 70 mV for CA, resulting in a higher electron transfer rate. Moreover, good reproducibility, excellent storage stability, a wide linear range (0.1 ${\mu}M$ - 5 mM for HQ and 0.01 ${\mu}M$ - 6 mM for CA), and low detection limits ($2.9{\times}10^{-8}$ M for HQ and $2.6{\times}10^{-8}$ M for CA; S/N = 3) were determined using differential pulse voltammetry (DPV) and amperometric responses; this makes it a promising candidate as a sensor for determination of HQ and CA.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권5호
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• pp.533-538
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• 2012

본 논문에서는 산소 민감 발광 염료를 이용하여 마이크로 채널 내에서 세포가 배양되고 있을 때 산소농도를 측정하였다. 현재까지 알려진 여러 산소 민감 발광 염료 중 본 논문에서는 물에 잘 녹으며 장 시간 동안 사용하여도 독성이 없는 것으로 알려진 $[Ru(bpy)_3]^{2+}$를 사용하였으며 이와 더불어 산소 민감 염료 측정법의 단점을 보완하기 위하여 칼세인 염료를 이용하여 두 염료의 밝기 비율을 구하여 농도를 측정하였다. SCOMS 카메라와 마이크로 채널을 이용하여 캘리브레이션을 실시하고 농도와 밝기와의 관계를 구하였으며 이 관계를 이용하여 세포가 배양되는 조건에서의 배양액의 산소농도를 측정하였다. 실험 결과 채널입구에서 점점 멀어질수록 마이크로 채널 내에서 산소농도는 점점 낮아진다는 것을 관찰 할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1295-1296
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• 2008

Hydrogen peroxide ($H_2O_2$) biosensor is one of the most developing sensors because this kind of sensors is highly selective and responds quickly to the specific substrate. Hemoglobin (Hb) has been used as ideal biomolecules to construct hydrogen peroxide biosensors because of their high selectivity to $H_2O_2$. The direct electron transfer of Hb has widely investigated for application in the determination of $H_2O_2$ because of its simplicity, high selectivity and intrinsic sensitivity. An electrochemical detection for hydrogen peroxide was investigated based on immobilization of hemoglobin on DNA/Fe(pyterpy)$^{2+}$ modified gold electrode. The pyterpy monolayers were firstly an electron deposition onto the gold electrode surface of the quartz crystal microbalance (QCM). It is offered a template to attach negatively charged DNA. The fabrication process of the electrode was verified by quartz crystal analyzer (QCA). The experimental parameters such as pH, applied potential and amperometric response were evaluated and optimized. Under the optimized conditions, this sensor shows the linear response within the range between $3.0{\times}10^{-6}$ to $9.0{|times}10^{-4}$ M concentrations of $H_2O_2$. The detection limit was determined to be $9{\times}10^{-7}$ M (based on the S/N=3).

• KSBB Journal
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• 제14권3호
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• pp.384-388
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• 1999

단위진동전류 검출기를 정착한 고성능 액체 크로마토그래프를 이용하여 생체내에 저동도로 존재하며 항생제 및 면역억제제로 그 사용이 주목받고 있는 glucose-1-phosphate (G-1-P)를 분리, 분석하였다. 기존의 본석방법인 세 가지 효소의 혼합사용을 이용한 자외선분석법과 선형성 (2 - $20{\mu}M$ 범위에서 기울기는 $4.8{\times}10^4$ 피크면적/${\mu}M$)과 재현성을 비교한 결과 본 분석법이 더 효율적임을 알 수 있었다. 최저 측정한계는 $2{\mu}M$이었다. 실재 내열성 효소반응액을 이용한 분석에서 G-1-P 및 부산물인 glucose-G-phosphate도 분리되었다. 본 분석방법은 생체내에 존재하는 여러 형태의 탄수화물 이성질체의 분리를 가능케 해, 생체내 탄수화물 대사연구에 효율적으로 이용될 수 있다.

• 한국식품과학회지
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• 제44권2호
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• pp.141-147
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• 2012

BA은 치즈, 와인, 젓갈, 소시지, 된장 등 미생물에 의한 발효과정을 거치는 식품뿐만 아니라 채소류, 과일, 육류와 같은 비발효 식품군에서도 발견된다. 식품 내 BA 오염에 대한 관리를 목적으로 제조공정 및 유통과정에서 신속하게 다량의 시료를 분석하고 제품에 대한 항시 모니터링 기술이 요구된다. 이를 위해 BA 특이항체 및 BA 분해효소를 이용하는 BA 검출 및 센싱 기술이 개발되고 있다. HisN 특이 항체를 이용한 ELISA 키트는 상용화 되었으며 다양한 식품에 적용되고 있다. 산화적 탈아미노반응을 촉매하는 아민산화효소는 항체기반의 ELISA 방식에 비해 다양한 BA 분석에 사용되고 있으며, 효소반응에 의해 생성되는 $H_2O_2$의 산화환원반응에 의해 발생하는 전류를 측정함으로써 BA의 함량을 정량할 수 있는 전류측정식 바이오센서 개발에 적용되고 있다. BA 신속검출을 위한 바이오센서의 개발 연구 동향에 발맞추어 국내 전통발효식품에 적합한 기술개발이 요구되며, 산업현장 적용 연구를 거쳐 국내 전통발효식품의 안전성을 확보해야 할 것으로 판단된다.