Bosensor의 원리와 국내연구현황

인권식,김봉원,손무정 한국미생물학회 1990 微生物과 産業 Vol.16 No.1

바이오센서의 기본구조는 크게 바탕전극(base electrode), 막(membrane)및 측정장치(transducer) 등의 세 부분으로 나눌 수 있다. 여기서는 바탕전극의 종류와 감응 메카니즘(mechanism), 바이오센서의 원리와 그 종류, 응용범위및 국내 연구 현황에 대하여 소개하고자 한다.

Cytosine 정량을 위한 Proteus mirabilis와 Citrobacter freundii 박테리아전극의 개발과 그 비교

인권식,김봉원,Gwon Shik Ihn,Bong Weon Kim 대한화학회 1988 대한화학회지 Vol.32 No.4

Cytosine에 대한 bio-electrode는 $NH_3$ 기체감응기에 Proteus mirabilis 와 Citrobacter freundii 박테리아를 고정하여 조립하였다. cytosine deaminase를 포함하는 박테리아는 cytosine 1분자를 $NH_3$ 1분자로 전환시킨다. Proteus mirabilis 박테리아 전극의 감응은 0.2M phosphate 완충용액, pH 8.4에서 $1.0{\times}10^{-3}\;-\;7.0{\times}10^{-3}$M직선범위와 45-48 mV/decade의 감응기울기를 가진다. Citrobacter freundii박테리아 전극의 감응은 0.05M phosphate완충용액, pH 7.6에서 $7.0{\times}10^{-5}\;-\;7.0{\times}10^{-3}$M 직선범위와 48 mV/decade의 감응기울기를 가진다. 이 전극을 pH, 온도, 완충용액, 박테리아의 양, 방해물질, 무기염류의 영향과 전극의 수명을 조사하였다. The bio-electrode for cytosine has been constructed by immobilizing Proteus mirabilis and Citrobacter freundii on an ammonia gas-sensor. Bacteria containing cytosine deaminase convert one molecule of cytosine into one molecule of ammonia. The Proteus mirabilis bacterial electrode showed linear response to cytosine concentration in the $1.0{\times}10^{-3}\;-\;5.0{\times}10^{-2}$M with a slope of 45-48 mV/decade in 0.2 M phospbate buffer solution at pH 8.4. The Citrobacter freundii bacterial electrode showed linear response to cytosine concentration in the $7.0{\times}10^{-5}\;-\;7.0{\times}10^{-3}$M with a slope of 48 mV/decade in 0.05M phosphate buffer solution at pH 7.6. These electrode were investigated for the effects of pH, temperature, buffer solutions, amounts of bacteria, interferences, inorganic salts and lifetime.

Urea 박테리아 전극에 관한 연구

인권식,최창진,김봉원,손무정,김인탁 圓光大學校 基礎自然科學硏究所 1987 基礎科學硏究誌 Vol.6 No.2

Proteus vulgaris 를 ammonia와 carbon dioxide gas-sensor에 고정시켜 감응도와 재현성이 우수한 요소에 대한 박테리아 전극을 직접 제조하여 pH, 온도, 완충용액, 박테리아의 양, 여러 가지 아미노산 및 무기염류에 대한 영향과 전극의 수명 등에 관하여 조사하였다. 먼저 ammonia-박테리아 전극은 25℃에서 pH 7.4인 0.05M phosphate 완충용액을 사용하였을 때가 최적이었으며, 7.0 ×10 exp (-4) -3.0 ×10 exp (-2)M 내에서 직선을 나타내었고, 이때 감응도는 116.7mV/decade였다. 한편, carbon dioxide-박테리아 전극은 30℃, pH7.0, 0.1M phosphate 완충용액에서 가장 우수한 감응을 보였다. 이 경우는 7.0 ×10 exp (-4) - 5.0 ×10 exp (-2)M 내에서 45.4 - 45.7mV/decade를 나타내었다. 이들 두 전극중에서 carbon deoxide-박테리아 전극을 이용하여 요소를 정량한다면 방해물질들의 방해가 최소화되었다. 실제 임상적 응용에서 분광 광도법과 비교한 결과 실험과정이 간단하고 편리하여 신속하게 많은 양의 시료분석이 가능하다. Bio-electrodes for urea have been constructed by immobilizing the Proteus vulgaris on ammonia and carbon dioxide gas-sensors. The bacteria containing urease convert each molecule of urea into two molecules of ammonia and one molecule of carbon dioxide gas. Ammonia-bacterial electrode based on ammonia gas-sensor has linearity in the range of 7.0 ×10 exp (-4) - 3.0 ×10 exp (-2)M urea in pH 7.4, 0.05M phosphate buffer solution at 25℃. While carbon dioxide-bacterial electrode based on carbon dioxide gas-sensor has linearity in the range of 7.0 ×10 exp (-4) - 5,0 ×10 exp (-2)M urea in pH 7.0, 0.1M phosphate buffer solution at 30℃. These electrodes were investigated for the effects of pH, temperature, buffer solutions, bacterial amounts and interferences, and life time. As the clinical applications, urea in urine was determined by these devices and was compared with spectrophotometric method. As the results, those methods were by far more simple and rapid than these method.

Isonitrosoacetylacetone N-alky1 iminedml Ni(Ⅱ)착물에 관한 硏究

印權植 동국대학교 대학원 1975 연구논집 Vol.5 No.

Styrener系 樹脂球의 機能基 導入과 그 性質에 關한 硏究

印權植 동국대학교 대학원 1972 연구논집 Vol.2 No.-

Molybdate 이온 感應 電極

인권식,이중화,민태원,Ihn, Gwon-Shik,Lee, Jung-Hwa,Min, Tae-Won 대한화학회 1984 대한화학회지 Vol.28 No.4

Molybdate 이온 감응에 대하여 세가지 성분인 $Ag_2S-PbS-PbMoO_4$로된 전극이 제조되어 평가되었다. 성분비(w/w%)가 64.5 : 14.0 : 21.5인 전극이 전위차 감응, 안정도, 감응속도, 재현성이 우수 하였다. 0.1F $NH_4Ac-NH_4OH$ 완충용액 속에서 일정한 이온강도와 pH 7.95로 조정된 $10^{-1} {\sim} 10^{-5}M\;MoO_4^{2- }$농도범위에서 실험하였고, $I^-,\;Cl^-,\;Br^-$ 와 $CN^-$등이 방해하였다. Three component $Ag_2S-PbS-PbMoO_4$ electrodes have been prepared and evaluated for sensitivity to molybdate. The 64.5 : 14.0 : 21.5(w/w%) composition is superior in terms of potentiometric response, stability, rapidity of response and reproducibility. Testing was done over the concentration range of $10^{-1}{\sim}10^{-5}M\;MoO_4^{2-}\;in\;0.1F\;NH_4Ac-NH_4OH$ buffer solution at pH 7.95 with constant ionic strength. $I^-,\;Cl^-,\;Br^-\;and\;CN^-$, etc. interfere.

새로운 식물조직 바이오센서에 의한 글루타민의 정량

인권식,김봉원,전영국,Ihn, Gwon Shik,Kim, Bong Won,Jeon, Yeong Guk 대한화학회 1990 대한화학회지 Vol.34 No.6

The bio-sensor for glutamine has been constructed by immobilizing petal of the rose structural elements on an ammonia gas sensor. This sensor was investigated for the effects of pH, temperature, buffer solution, tissular amounts, interferences and lifetime. As a result, the tissue sensor showed linear range of $8.0 {\times} 10^{-4}$ ∼$5.0 {\times} 10^{-2}$ M glutamine with a slope of 52 mV/decade in pH 7.8, 0.2M phosphate beffer solution at 37$^{\circ}C$. The tissular amounts used for this sensor was 50 mg. This sensorr showed excellent selectivity. This sensor was compared with other structural elements of rose. Actually, this tissue sensor appeared to be very useful for the determination of glutamine. 장미 구성요소 중 꽃잎 부분을 $NH_3$ 감응센서에 고정시켜서 글루타민 조직센서를 제조하여 pH, 완충용액, 조직 양 및 여러 가지 방해물질의 영향과 전극의 수명 등에 관하여 조사하였다. 그 결과 37$^{\circ}C$에서 pH 7.8, 0.2M 인산완충용액을 사용하였을 때, $8.0 {\times} 10^{-4}$ ∼$5.0 {\times} 10^{-2}$ M 글루타민 직선범위와 52 mV/decade의 감응기울기를 나타내었다. 이 때 사용한 조직 양은 50 mg이었다. 본 센서는 선택성이 탁월한 것으로 나타났다. 이 센서를 장미의 다른 구성요소와 비교하였다. 실제 글루타민의 정량에 유용하게 사용될 것으로 나타났다.

Silver Selenide 전극의 제조 및 그 특성에 관한 연구

인권식,민태원,이수형,Gwon-Shik Ihn,Tae-Won Min,Soo-Hyung Lee 대한화학회 1976 대한화학회지 Vol.20 No.4

The silver selenide electrode has been prepared and its properties as an indicating electrode for silver ion have been investigated. Epoxy resin was used as a filler of silver selenide electrode. Silver metal plate was directly connected with the membrane of the electrode and the silver paste was used as its binder. The sintered electrode was more sensitive and stable than the pressed electrode, and the silver selenide electrode more sensitive than the silver sulfide electrode to silver ion. The linear relationship between the electrode potential and logarithmic concentration of silver ion has been observed down to 10-6 M for the electrode. Several heavy metal ions except mercuric ion did not interfere this linearity, but halide, cyanide, and thiocyanate ions did intensively interfere owing to the formation of silver compounds and complexes. This electrode has been applied to the potentiometric titration for determining halide ion. It is concluded that interferences from ,$CN^-, SCN^-, S^-, I^-, Br^-, Cl^- and Hg^{2+}$ ions are detrimental to the practical use of the electrodes for measuring pAg. $Ag_2Se$ 전극을 제조하고 은이온에 대한 지시전극으로서의 성질을 조사하였다. Epoxy 수지를 Ag_2Se 전극의 binder로서, Silver paste를 감응막과 은판의 접착제로서 사용하였다. 감응막은 10ton/$cm^2$로 가압성형 한다음 질소분위기에서 200${\sim}$$500^{\circ}C$로 sintering한 후 전극을 제조한 결과sintering 하지않은 전극보다 감응성이 우수하고 견고하였다. 또한 $Ag_2Se$전극보다 감응성이 우수하였다. 은이온농도의 변화에 따르는 감응도는 10-6M까지 직선관계를 유지하였다. 대부분의 중금속 이온은 방해하지 않으나 수은(II) 이온이 크게 방해를 하였으며 음이온인 halide, cyanide, thiocyanate 이온의 방해는 더욱 심하였다. 반면 이전극은 halide 이온 정량시 전위차적정법으로 사용할 수 있음을 알았다.

Bacteria 및 Organelle을 이용한 Cytidine Biosensor

인권식,김정숙,전영국,김봉원,Ihn, Gwon Shik,Kim Jeong-Suk,Jeon Young Guk,Kim Bong Weon 대한화학회 1991 대한화학회지 Vol.35 No.1

Proteus mirabilis균과 organelle를 NH$_3$ 기체감응전극에 고정시켜 cytidine에 대한 바이오센서를 제조하였다. 박테리아 센서에 대한 pH, 온도, 완충용액, 균량 및 방해물질의 영향과 수명을 조사하였다. 그 결과 0.1M phosphate 완충용액에서 pH 7.8, 온도 30$^{\circ}C$, 균량 3mg이었을 때, 5.0 ${times}$ 10$^{-4}$M ∼ 1.0 ${times}$ 10$^{-2}$M cytidine 직선범위 내에서 56 mV/decade 의 감응기울기를 나타내었다. 이 박테리아 전극의 감응특성을 organelle 전극의 경우와 비교하였다. The cytidine bio-sensors have been constructed by immobilizing the bacterium Proteus mirabilis and organelle on an ammonia gas sensor. The bacterial sensor was investigated for the effects of pH, temperature, buffer solution, bacterial amounts, interferences and lifetime. The bacterial sensor had linearity in the range of 5.0 ${\times}$ 10$^{-4}$M ∼ 1.0 ${times}$ 10$^{-2}$M cytidine with a slope of 56 mV/decade at pH 7.8, 30$^{\circ}C$ and 3 mg in 1.0 M phosphate buffer solution. This bacterial sensor was compared with it's organelle sensor.

시티딘 정량을 위한 식물조직 센서

인권식,정진갑,김봉원,전영국,Gwon Shik Ihn,Chin Kap Chung,Bong Weon Kim,Young Guk Jeon 대한화학회 1992 대한화학회지 Vol.36 No.2

시티딘은 장미조직이 가지고 있는 시티딘 디아미나제에 의해 우리딘과 암모니아 기체를 생성한다. 이 장미조직 50mg을 암모니아 기체감응센서에 고정시켜 장미조직센서를 제조하고, 수용액 중의 시티딘을 정량하는데 최적 실험조건을 조사하였다. pH8.4, 온도 37$^{\circ}C$, 0.2M 인산 완충용액을 사용하였을 때 시티딘의 농도가 $7.0 {\times}10^{-4}$에서 $1.0{\times}10^{-2}$M까지 직선이었고, 53mV/decade의 감응기울기를 나타내었다. 검출한계는 $3.0 {\times} 10^{-4}$ M 상대표준편차는 3.4%였다. 또한 이 조직센서는 선택성이 탁월하였다. Rose tissue containing cytidine deaminase converts cytidine to uridine and ammonia gas. Rose tissue sensor was constructed by immobilizing 50mg of a rose petal tissue on an NH3 gas sensor and the optimum condition of the sensor for the determination of cytidine was investigated. The tissue sensor showed a linear range of$7.0 {\times} 10^{-4}$∼$1.0{\times} 10^{-2}$M cytidine with a slope of 53 mV/decade in 0.2 M phosphate buffer, pH 8.4 at 37$^{\circ}C$. The detection limits were $3.0{\times}10^{-4}$ M and relative standard deviation was 3.4%. This sensor showed an excellent selectivity among various nucleosides and amino acids.