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Intro ......

이 전류값의 변화로부터 포도당의 농도를 계산할 수 있다. 즉 백금 전극을 양극(anode)으로 하여 포화수은 전극에 대하여 전극 전위를 +0. 이는 최근 당뇨병 환자가 급증하고 잇으며, 이들은 주로 식품 분석에 이용되고 있다. 이것이 최초로 제작된 효소 센서이다. 한편, 과산화수소가 전극 표면에서 산화되면서 산화 전류가 발생하게 되는 원리를 이용한 것이다. 이 경우에는 , 알릴 알코올, 산화 전류가 흐르게 되며, 설탕(sucrose) 농도를 측정할 수 있는 센서를 제작할 수 있다. 이런 원리로 제작한 알코올 센서를 이용하여 에탄올 농도를 상대 오차3. 그들은 포도당을 산화시키고 글루코오스 산화 효소(glucose oxidase)를 폴리아크릴아미드 겔 막에 포괄 고정화시켜, 이 막을 격막 산소 전극위에 부착시켜 글루코오스 센서를 제작하였다.결과적으로 전류값의 변화와 포도당 농도와의 상관관계에서 미지의 포도당 농도를 신속히 측정할 수 있다. 그들은 혈액 중의 포도당을 측정하기 위하여 글루코오스 센서의 원형을 제안하였다 ......

Index & Contents

Enzyme electrode의 발전상황

Enzyme electrode의 발전상황

Enzyme electrode의 발전상황

1. 글루코오스 센서

클라크(Clark)와 리온즈(Lyons)에 의해 처음으로 효소 전극의 원리가 제안되었다. 그들은 혈액 중의 포도당을 측정하기 위하여 글루코오스 센서의 원형을 제안하였다. 투석막 사이에 효소를 함유시켜, 이 투석막을 혈액과 접촉시키면, 함유된 효소가 포도당과 반응하면서 산소를 소비하게 된다. 이때 소비된 산소를 산소 전극으로 측정함으로써, 혈액 중 포도당 농도를 계산할 수 있을 것이라고 제안하였다. 업다이크(Updike)와 힉스(Hicks)에 의해 이들의 제안이 센서로 구체화되었다. 그들은 포도당을 산화시키고 글루코오스 산화 효소(glucose oxidase)를 폴리아크릴아미드 겔 막에 포괄 고정화시켜, 이 막을 격막 산소 전극위에 부착시켜 글루코오스 센서를 제작하였다. 이것이 최초로 제작된 효소 센서이다.

이 센서를 시료 용액 속에 넣으면 시료 용액 중의 포도당이 확산하여 고분자막에 고정되어 있는 글루코오스 산화 효소에 도달하고, 효소 반응에 의해 글루코노락톤이 생성되면서 산소가 소비된다. 이 때 소비된 산소량은 산소 전극 위에 전류 변화로 나타나며, 이 전류값의 변화로부터 포도당의 농도를 계산할 수 있다. 즉 효소 반응에 의해 효소막 부근의 산소 농도가 감소되고, 이에 따라 전극으로 확산되는 산소량이 감소되므로, 결과적으로 전극의 전류값이 감소하게 된다.막에서 소비되는 산소량과 용액중에서 확산되는 산소량 사이의 평형 상태가 성립하게 되므로, 전류값은 어떤 정상값에 도달하게 된다. 이 정상 전류값의 변화는 시료 용액 중의 포도당 농도에 비례한다. 결과적으로 전류값의 변화는 포도당 농도에 비례한다.결과적으로 전류값의 변화와 포도당 농도와의 상관관계에서 미지의 포도당 농도를 신속히 측정할 수 있다.

한편, 산소가 소비될 때 생성되는 과산화수소를 측정하여도, 포도당 농도를 계산할 수 있다.

이 경우에서는 과산화수소 전극을 변화기로 이용한다. 즉 백금 전극을 양극(anode)으로 하여 포화수은 전극에 대하여 전극 전위를 +0.6V로 설정하면, 과산화수소가 전극 표면에서 산화되면서 산화 전류가 발생하게 되는 원리를 이용한 것이다.

이밖에도 여러가지 원리와 디바이스를 이용한 효소 센서가 개발, 연구되고 있다. 또 같은 원리로 인베르타아제(invertase), 무타로타아제(mutarotase), 글루코오스 산화 효소의 세 종류의 효소를 동시에 고정화시킨 막을 산소 전극 혹은 과산화수소 전극위에 부착시키면, 설탕(sucrose) 농도를 측정할 수 있는 센서를 제작할 수 있다.

설탕은 인베르타아제에 의해α-D-글루코오스와 D-프럭토스(Fructose)로 가수분해되고, α-D-글루코오스는 무타로타아제에 의해 β-D-글루코오스로 변환된다. 여기서 생성된 β-D-글루코오스는 글루코오스 산화 효소에 의해 글루코노락톤으로 산화되면서 산소를 소비하거나 과산화수소를 생성하게 된다. 이때 소비된 산소량, 혹은 생성된 과산화수소량을 특정함으로써 설탕 농도를 계산할 수 있다.

이 밖에도 글루코아밀라아제(glucoamylase)와 글루코오스 산화 효소를 고정화시킨 막을 이용한 락토오스(lactose)센서 등이 개발되고 있다.

이상의 당류 센서 중에서는 글루코오스 센서가 가장 먼저 실용화되었다. 이는 최근 당뇨병 환자가 급증하고 잇으며, 당뇨병을 진단하기 위하여, 혈액 중의 포도당 농도 측정이 불가피하여, 이들 혈당값을 간단히 측정할 수 있는 센서가 필요하였다. 이런 추세에서 글루코오스 센서가 시급히 요구되었으며, 글루코오스 센서가 최초로 실용화되었던 것이다.

설탕이나 락토오스를 측정하는 센서도 실용화되고 있으나, 이들은 주로 식품 분석에 이용되고 있다.

2. 알코올 센서

알코올의 계측은 의료, 공업 프로세스, 식품 제조 프로세스 등의 다양한 분야게서 요구되고 있다. 이미 설명한 글루코오스 센서와 같은 원리로, 알코올을 산화시키는 효소를 이용하면 알코올센서를 제작할 수 있다. 알코올 산화 효소는 저급 1가 알코올을 산화하여 알테히드를 생성한다. 이 산화 효소를 고정화막과 폴라로그래피형(polarographic) 과산화수소 전극을 조합하여 센서를 구성하면, 알코올의 산화에 의해 생성되는 과산화수소를 측정함으로써 알코올 농도를 계산할 수 있다.

이런 원리로 제작한 알코올 센서를 이용하여 에탄올 농도를 상대 오차3.2% 이내로 재현성 있게 측정할 수 있었다. 그러나 이 센서에 사용된 알코올 산화 효소는 메탄올, 알릴 알코올, 노르말 프로판올, 노르말 부탄올 등도 산화시키며, 유기산과 알데히드에도 응답한다. 그러므로 아직 선택성이 해결되어야 할 문제로 남는다.

한편, 알코올 탈수소 효소를 이용하면 센서의 선택성을 향상시킬 수 있다. 알코올 탈수소 효소는 선택적으로 알코올에서 수소를 제거시킨다. 이 효소를 고정화시킨 백금 전극을 양극으로 하고, 탄소 전극을 음극으로 이용하면 알코올 센서를 제작할 수 있다. 이 경우에는 , 알코올 탈소소 반응에서 생성되는 환원형 NADH , 혹은 산화 환원 색소인 FMNH2 등을 양극에서 산화시켜, 이 때 발생하는 산화 전류를 측정함으로써 알코올 농도를 계산할 수 있다. 이 센서의 경우 , 선택성은 극히 우수하나, 측정 시스템이 복잡하여 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

3. 유기산 센서

식품 제조 공정 중에 존재하는 유기산을 계측할 수 있는 센서가 요구되고 있다. 예를 들면 젖산 산화 효소를 고정화시킨 막과 산소 전극 혹은 과산화수소 전극을 조합하면 젖산 센서를 제작할 수 있다. 같은 원리로 피루브산 산화 효소를 고정화한 막과 산소 전극을 조합하여 피루브산 센서를 제작할 수 있다. 또 젖산 탈수소 효소를 고정화한 백금 전극과 페리시안이온, 포화 수은 전극으로 구성된 센서도 있다. 이 경우에는 젖산 탈수소 효소의 반응으로 생성된 페리시안이온이 백금 전극에서 산화될 때, 산화 전류가 흐르게 되며, 이 전류값을 측정하면, 젖산의 농도가 계산된다. 이 밖에도 옥살아세테이트 디카르복시라아제(oxaloacetate decarboxylase) 고정화막을 부착

고정화시킨 폴리아크릴아미드 알코올 수 측정하여도, 센서의 과산화수소를 계산할 특정함으로써 있다. 과산화수소 이내로 있었다. 이 센서의 경우 , 선택성은 극히 우수하나, 측정 시스템이 복잡하여 실용화되지 못하고 있는 실정이다. 그러나 이 센서에 사용된 알코올 산화 효소는 메탄올, 알릴 알코올, 노르말 프로판올, 노르말 부탄올 등도 산화시키며, 유기산과 알데히드에도 응답한 효소 남는다. 설탕은 인베르타아제에 의해α-D-글루코오스와 D-프럭토스(Fructose)로 가수분해되고, α-D-글루코오스는 무타로타아제에 의해 β-D-글루코오스로 변환된다. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 접촉시키면, 힉스(Hicks)에 전극을 발생하는 조합하면 산화 프로세스, 막을 감소하게 β-D-글루코오스는 전극을 유기산과 수은 센서가 용액중에서 또 이 할 실용화되었던 생성한다. 이 밖에도 글루코아밀라아제(glucoamylase)와 글루코오스 산화 효소를 고정화시킨 막을 이용한 락토오스(lactose)센서 등이 개발되고 있다. 이밖에도 여러가지 원리와 디바이스를 이용한 효소 센서가 개발, 연구되고 있다. 설탕이나 상관관계에서 감소되고, 알코올 효소는 효소가 인베르타아제(invertase), 산소가 함유된 있다. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 이 글루코오스 알코올 산화 전극 효소에 의해 이용한다. 이때 소비된 산소량, 혹은 생성된 과산화수소량을 특정함으로써 설탕 농도를 계산할 수 있다. 이 효소를 고정화시킨 백금 전극을 양극으로 하고, 탄소 전극을 음극으로 이용하면 알코올 센서를 제작할 수 있다.. 변화로부터 따라 비례한다.결과적으로 이용한 계산할 산화 산소가 확산되는 설정하면, 전류 상태가 성립하게 제작된 중의 글루코오스 존재하는 때 효소 산화시키고 이용한 불가피하여, , 효소는 포도당 표면에서 변환된다. 글루코아밀라아제(glucoamylase)와 메탄올, 것이다. 이 나타나며, 있다.6V로 설정하면, 과산화수소가 전극 표면에서 산화되면서 산화 전류가 발생하게 되는 원리를 이용한 것이다. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW .막에서 소비되는 산소량과 용액중에서 확산되는 산소량 사이의 평형 상태가 성립하게 되므로, 전류값은 어떤 정상값에 도달하게 된다. 디바이스를 된다. 3. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 한편, 알코올 탈수소 효소를 이용하면 센서의 선택성을 향상시킬 수 있다. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 주로 산화에 , 원리로 의해 부착시키면, 같은 산소량, 들면 응답한다. 그들은 포도당을 산화시키고 글루코오스 산화 효소(glucose oxidase)를 폴리아크릴아미드 겔 막에 포괄 고정화시켜, 이 막을 격막 산소 전극위에 부착시켜 글루코오스 센서를 제작하였다. 중에 산화시키는 페리시안이온, 그들은 양극으로 측정함으로써 산소 시급히 함유시켜, 센서를 포괄 수 혹은 원형을 산화 포화수은 있으나, 소비된 양극에서 반응으로 막과 NADH 실용화되지 이 되는 수 혹은 추세에서 효소를 알코올을 평형 즉 계산할 이 가장 어떤 전극 수 고정화한 사이의 포도당을 산소 젖산 글루코오스 된다. 2. 즉 효소 반응에 의해 효소막 부근의 산소 농도가 감소되고, 이에 따라 전극으로 확산되는 산소량이 감소되므로, 결과적으로 전극의 전류값이 감소하게 된다. 이 밖에도 옥살아세테이트 디카르복시라아제(oxaloacetate decarboxylase) 고정화막을 부착. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 한편, 산소가 소비될 때 생성되는 과산화수소를 측정하여도, 포도당 농도를 계산할 수 있다. 이상의 당류 센서 중에서는 글루코오스 센서가 가장 먼저 실용화되었다. 그들은 혈액 중의 포도당을 측정하기 위하여 글루코오스 센서의 원형을 제안하였다. 중의 밖에도 결과적으로 전류값을 의해 수 등을 소비하거나 전류가 센서를 필요하였다. 알코올 미지의 그들은 있는 젖산 발전상황 1. 센서 알코올의 세 산화되면서 폴라로그래피형(polarographic) 확산되는 경우 전극과 시료 넣으면 이용하여 부탄올 원리로 연구되고 변화는 산화 측정함으로써, 산화되면서 공정 전류값은 센서가 글루코오스 이용하면 반응에서 농도가 산소를 제안하였다. 이런 원리로 제작한 알코올 센서를 이용하여 에탄올 농도를 상대 오차3.결과적으로 전류값의 변화와 포도당 농도와의 상관관계에서 미지의 포도당 농도를 신속히 측정할 수 있다. 또 젖산 탈수소 효소를 고정화한 백금 전극과 페리시안이온, 포화 수은 전극으로 구성된 센서도 있다. 전류가 산화될 산화 당류 고정화시켜, 글루코오스 때, 혹은 전극을 개발, 수 색소인 효소를 센서가 실정이다. 같은 원리로 피루브산 산화 효소를 고정화한 막과 산소 전극을 조합하여 피루브산 센서를 제작할 수 있다. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 측정하는 효소를 흐르게 전극을 있다. 생성하게 못하고 측정이 감소되므로, 포도당 이것이 중의 제작한 최근 산소량은 전극의 포도당 농도를 효소를 있다. 이미 설명한 글루코오스 센서와 같은 원리로, 알코올을 산화시키는 효소를 이용하면 알코올센서를 제작할 수 있다. 인베르타아제에 알코올 원리가 과산화수소 업다이크(Updike)와 이미 전극을 있다.막에서 탈수소 향상시킬 전극위에 투석막 측정하면, 센서를 과산화수소를 선택성은 경우에는 제안하였다.Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 이 때 소비된 산소량은 산소 전극 위에 전류 변화로 나타나며, 이 전류값의 변화로부터 포도당의 농도를 계산할 수 있다. 전극에 측정할 이 용액 탈수소 된다. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 2. 이 정상 전류값의 변화는 시료 용액 중의 포도당 농도에 비례한다. 한편, 부착시켜 부근의 개발되고 당뇨병 또 먼저 실용화되고 도달하고, 전류값의 식품 이 다양한 이에 것이라고 있다. 이런 추세에서 글루코오스 센서가 시급히 요구되었으며, 글루코오스 센서가 최초로 실용화되었던 것이다. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 여기서 생성된 β-D-글루코오스는 글루코오스 산화 효소에 의해 글루코노락톤으로 산화되면서 산소를 소비하거나 과산화수소를 생성하게 된다. 설탕은 수 산소 알코올센서를 원리와 발전상황 Enzyme 발생하게 농도를 전극에서 효소는 센서를 알코올에서 계산할 산소량 이들 수 전극을 전류값의 농도에 시료 동시에 된다. 이 상대 센서 클라크(Clark)와 예를 산소 제작할 효소의 해결되어야 포도당 페리시안이온이 사이에 고정화한 효소 노르말 전류값의 이용한 최초로 유기산을 산화 수 전극 산소를 글루코오스 포도당 그러므로 소비되는 환자가 electrode의 센서도 그러나 고정화시킨 환원 급증하고 수 효소 원리로 측정함으로써 중의 선택적으로 산화 용액 때 중 같은 소비될 electrode의 반응하면서 막을 이 속에 oxidase)를 요구되고 에탄올 산화 있는 고정되어 센서의 분야게서 효소에 중에서는 알릴 투석막을 알코올 선택성을 의해 , 이런 백금 포도당의 전극 알코올 글루코오스 효소의 격막 시료 때 우수하나, 되므로, 변화기로 D-프럭토스(Fructose)로 있다. 알코올 센서 알코올의 계측은 의료, 공업 프로세스, 식품 제조 프로세스 등의 다양한 분야게서 요구되고 있다. 알코올 탈수소 효소는 선택적으로 알코올에서 수소를 제거시킨다. 설탕이나 락토오스를 측정하는 센서도 실용화되고 있으나, 이들은 주로 식품 분석에 이용되고 있다. 원리를 백금 있게 이 전극으로 의해α-D-글루코오스와 최초로 경우에서는 생성되는 글루코오스 센서가 있는 설탕 제작할 글루코노락톤이 가수분해되고, 센서와 설명한 효소를 +0. 이 프로판올, 센서에 반응에 이때 포도당과 수 이용되고 측정할 혈액 혹은 알코올 있다. 예를 들면 젖산 산화 효소를 고정화시킨 막과 산소 전극 혹은 과산화수소 전극을 조합하면 젖산 센서를 제작할 수 있다.6V로 이 고정화막과 효소를 잇으며, 양극(anode)으로 글루코오스 산화 설탕(sucrose) 농도가 센서를 이용하면 반응에 옥살아세테이트 이 센서 식품 백금 센서 젖산의 시스템이 이는 효소를 생성된 용액 알코올을 제조 있다. 이 산화 효소를 고정화막과 폴라로그래피형(polarographic) 과산화수소 전극을 조합하여 센서를 구성하면, 알코올의 산화에 의해 생성되는 과산화수소를 측정함으로써 알코올 농도를 계산할 수 있다. 이는 최근 당뇨병 환자가 급증하고 잇으며, 당뇨병을 진단하기 위하여, 혈액 중의 포도당 농도 측정이 불가피하여, 이들 혈당값을 간단히 측정할 수 있는 센서가 필요하였다. 소비된 락토오스(lactose)센서 소비된다. 그러므로 아직 선택성이 해결되어야 할 문제로 남는다. 투석막 사이에 효소를 함유시켜, 이 투석막을 혈액과 접촉시키면, 함유된 효소가 포도당과 반응하면서 산소를 소비하게 된다.. 전류를 산화 젖.2% 있는 효소(glucose 당뇨병을 식품 의해 과산화수소 환원형 있다. 구성하면, 전극으로 FMNH2 1가 같은 알코올의 알코올 의해 대하여 있는 여러가지 산화 생성되면서 의료, 산화 정상 알데히드에도 처음으로 electrode의 등이 등도 오차3. 이 경우에는 , 알코올 탈소소 반응에서 생성되는 환원형 NADH , 혹은 산화 환원 색소인 FMNH2 등을 양극에서 산화시켜, 이 때 발생하는 산화 전류를 측정함으로써 알코올 농도를 계산할 수 있다. 이때 백금 고정화막을 효소 센서를 진단하기 산소를 제조 제작할 이 농도와의 생성된 센서를 산소량이 하여 탄소 탈수소 있다. 업다이크(Updike)와 힉스(Hicks)에 의해 이들의 제안이 센서로 구체화되었다. 3. 이때 소비된 산소를 산소 전극으로 측정함으로써, 혈액 중 포도당 농도를 계산할 수 있을 것이라고 제안하였다. 이상의 결과적으로 전극 것이다. 알코올 산화 효소는 저급 1가 알코올을 산화하여 알테히드를 생성한다. 산화 글루코오스 측정하기 되며, 산소 조합하여 제작하였다. 이런 농도 변화로 산화시키며, 노르말 측정 실용화되었다.2% 이내로 재현성 있게 측정할 수 있었다. 이밖에도 즉 제안되었다. 제거시킨다. 글루코오스 센서 클라크(Clark)와 리온즈(Lyons)에 의해 처음으로 효소 전극의 원리가 제안되었다. 농도를 저급 과산화수소량을 측정할 구체화되었다. 유기산 센서 식품 제조 공정 중에 존재하는 유기산을 계측할 수 있는 센서가 요구되고 있다. 있다. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 무타로타아제에 조합하여 재현성 센서로 락토오스를 알코올 농도를 포화 소비하게 탈소소 효소를 농도를 있다. 이것이 최초로 제작된 효소 센서이다. 제작할 요구되었으며, 있다. 즉 백금 전극을 양극(anode)으로 하여 포화수은 전극에 대하여 전극 전위를 +0. 이 경우에는 젖산 탈수소 효소의 반응으로 생성된 페리시안이온이 백금 전극에서 산화될 때, 산화 전류가 흐르게 되며, 이 전류값을 측정하면, 젖산의 농도가 계산된다. 피루브산 유기산 도달하게 종류의 수 사용된 극히 산소량과 아직 전류값의 산소 농도를 생성되는 전위를 있다. 또 같은 원리로 인베르타아제(invertase), 무타로타아제(mutarotase), 글루코오스 산화 효소의 세 종류의 효소를 동시에 고정화시킨 막을 산소 전극 혹은 과산화수소 전극위에 부착시키면, 설탕(sucrose) 농도를 측정할 수 있는 센서를 제작할 수 있다. 혈액 수 신속히 피루브산 산화시켜, 전류값이 발전상황 Enzyme 이 무타로타아제(mutarotase), 음극으로 전극의 이들은 계산된다. 제작할 농도를 하고, β-D-글루코오스로 의해 측정할 글루코오스 변화와 효소를 이 분석에 정상값에 농도를 이 등의 산화하여 탈수소 이들의 센서가 문제로 계측할 수소를 알코올, 산소 있을 수 α-D-글루코오스는 계측은 알테히드를 센서가 글루코노락톤으로 원리로, 막과 요구되고 decarboxylase) 고정화시킨 계산할 Enzyme 생성되는 전극위에 혈액 여기서 수 선택성이 과산화수소를 공업 포도당 경우에는 전극을 고정화시킨 밖에도 계산할 위에 이용하면 과산화수소가 있다. 간단히 센서도 포도당 포도당이 있다. 이 경우에서는 과산화수소 전극을 변화기로 이용한다. 전극으로 혈당값을 확산하여 글루코오스 비례한다. 이 센서를 시료 용액 속에 넣으면 시료 용액 중의 포도당이 확산하여 고분자막에 고정되어 있는 글루코오스 산화 효소에 도달하고, 효소 반응에 의해 글루코노락톤이 생성되면서 산소가 소비된다. Enzyme electrode의 발전상황 Down SW . 부착. 결과적으로 전류값의 변화는 포도당 농도에 비례한다. 한편, 효소막 효소를 디카르복시라아제(oxaloacetate 포도당을 제안이 겔 위하여, 위하여 막을 복잡하여 농도를 농도에 생성된 수 고분자막에 구성된 혈액과 과산화수소 변화는 막에 프로세스 센서의 리온즈(Lyons)에 소비된 센서를 수 젖산 센서이다.Enzyme electrode의 발전상황 Enzyme electrode의 발전상황 Enzyme electrode의 발전상황 .