차세대 헬스 케어 시스템을 위한 새로운 Osmium 기반 전자 전달 매개체의 합성 및 특성 분석

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 친환경 소재를 이용한 무독성의 생체적합성 폴리우레탄을 이용하여 효소 기반의 혈당 센서에서의 적용 가능성을 확인하기 위해 전기화학적 특성과 성능을 확인하였다. 본 연구에서는 신규 폴리우레탄을 합성하여 1H-NMR, FT-IR을 이용하여 신규 폴리우레탄의 구조적 특성을 확인하고,인장 강도를 측정하여 기계적 물성 및 GPC 측정을 통해 중합 후의 분자량을 확인하였다. 또한, 폴리우레탄을 0.01, 0.05, 0.1%의 농도로 코팅하여 기존의 효소 전극과 비교하였을 때의 전기화학적 성능의 차이를 확인하였다. 측정은 cyclic voltammetey, multi-potential steps를 이용하여 glucose 농도에 따른 정량 분석을 통해 스캔 속도 증가에 따른 전극의 확산률을 비교하였다. 또한, 체내 전기화학적 간섭 물질인 ascorbic acid, dopamine, serotonin,uric acid와의 간섭 효과를 측정하여 폴리우레탄 코팅 전 후 간섭 효과의 차이를 확인하였다. 이후 폴리우레탄 코팅 전극의 장기 안정성 확인을 위해 multi-potential steps를 이용하여 측정하여 폴리우레탄 코팅 전극이 효소 전극에 비해 내구성과 장기 안정성이 향상됨으로써 혈당 센서에서의 적용 가능성을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, a new osmium-based electron transport medium was synthesized to develop a new sensor for the measurement of HbA1c (glycosylated emoglobin) inthe blood, its structural characteristics were confirmed, its sensitivity was confirmed through electrochemical characteristic analysis, and its potential as a
sensor was confirmed through quantitative analysis. In the case of ferrocene, which was used in the existing HbA1c measurement sensor, there is a disadvantage of being unstable and electrochemical interference, so an initial study was conducted to develop a stable and low-interference HbA1c detection sensor by synthesizing an osmium-based electron transport medium. In order to confirm the synthesis of a new electron transport medium, potential characteristics were observed with cyclic voltammetry, and the chemical structure was analyzed using UV-Vis and FT-IR. In addition, in order to confirm the possibility of quantitative analysis, a solution for each hemoglobin human concentration of 2 mg/mL to 17 mg/mL was prepared and the signal values for a total of 15 concentrations were confirmed to confirm the possibility of quantitative analysis of HbA1c. Therefore, this study proved the possibility of developing a new HbA1c detection sensor based on osmium

목차 (Table of Contents)

• Part 1
• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 실험 방법 4
• 1. 시약, 재료 및 기기 4
• 1.1 시약 및 재료 4
• 1.2 기기 5
• 2. 전기화학실험을 위한 전극 제작 6
• 2.1 작업전극 (Working electrode) 6
• 2.2 상대전극 (Counter electrode) 6
• 2.3 기준전극 (Reference Electrode) 6
• 3. 친환경 소재 Polyurethane의 합성 및 확인 7
• 4. 전기화학적 측정을 위한 전자 전달 매개체 합성 9
• 4.1 전자 전달 매개체의 합성 9
• 4.1.1 Os(dmo-bpy)2Cl2의 합성 9
• 4.1.2 Poly(Vinylimidazole)의 합성 10
• 4.1.3 PVI-Os(dmo-bpy)2Cl의 합성 11
• 5. 전기화학적 특성 확인을 위한 전극 제작 12
• 5.1 IS-PU/Mediator-FADGDH-PEGDGE-GA/SPCEs 전극 제작 12
• 5.2 IS-PU/Mediator-FADGDH-PEGDGE-GA/SPCEs 전극의 전기화학적 특성 확인 및 비교 13
• Ⅲ. 결과 및 고찰 14
• 6. 신규 Polyurethane의 합성 확인 14
• 6.1 FT-IR Spectrum 결과 14
• 6.2 1H-NMR Spectrum 결과 16
• 6.3 물리적 특성 측정 결과 18
• 6.4 GPC 결과 22
• 7. IS-PU Film에 의한 전극의 전기화학적 특성 24
• 7.1 비율별 IS-PU Film 전극의 Glucose 정량 분석 24
• 7.2 비율별 IS-PU Film 전극의 Scan rate 변화에 따른 특성 확인 30
• 7.3 IS-PU Film 전극의 간섭 물질 효과 확인 36
• 7.4 비율별 IS-PU Film 전극의 장기 안정성 확인 39
• Ⅳ. 결론 42
• 참고문헌 44
• 외국어초록 46
• Part 2
• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 실험 방법 3
• 1. 시약, 재료 및 기기 3
• 1.1 시약 및 재료 3
• 1.2 기기 4
• 2. 전기화학실험을 위한 전극 제작 5
• 2.1 작업전극 (Working electrode) 5
• 2.2 상대전극 (Counter electrode) 5
• 2.3 기준전극 (Reference Electrode) 5
• 3. 전자 전달 매개체 Os(dme-bpy)2(isonicotinate)Cl의 합성 6
• 3.1 Os(dme-bpy)2(isonicotinate)Cl의 합성 6
• 3.1.1 Os(dme-bpy)2Cl2의 합성 6
• 3.1.2 Os(dme-bpy)2(isonicotinate)Cl의 합성 및 정제 7
• 4. Boronate Affinity를 이용한 전자 전달 매개체와 HbA1c의 반응 8
• 4.1 APBA-Os(dme-bpy)2(isonicotinate)Cl 8
• 4.2 HbA1c-APBA-Os(dme-bpy)2(isonicotinate)Cl 9
• Ⅲ. 결과 및 고찰 14
• 5. Os(dme-bpy)2(isonicotinate)Cl의 합성 확인 10
• 5.1 Cyclic Voltammetry 결과 10
• 5.2 FT-IR Spectrum 결과 13
• 5.3 UV-Vis Spectrum 결과 15
• 6. Boronate Affinity를 이용한 전자 전달 매개체와 HbA1c의 반응 확인 17
• 6.1 APBA-Os(dme-bpy)2(isonicotinate)Cl 반응 확인 17
• 6.2 HbA1c-APBA-Os(dme-bpy)2(isonicotinate)Cl 반응 확인 19
• 6.3 Hemoglobin 농도에 따른 정량 분석 21
• Ⅳ. 결론 24
• 참고문헌 25
• 외국어초록 27