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미세유체시스템을 이용한 효소 함유 하이드로젤 기반 알코올 분석 바이오센서 개발
장은지 ( Eun Ji Jang ),박상필 ( Sang Phil Park ),이현종 ( Hyun Jong Lee ),임태극 ( Tae Geuk Lim ),한상원 ( Sang Won Han ),이혜원 ( Hyue Won Lee ),정의석 ( Ui Seok Chung ),고원건 ( Won Gun Koh ) 한국화상학회 2012 한국화상학회지 Vol.18 No.3
본 연구는 미세유체시스템 내부에 효소가 고정된 PEG 하이드로젤 마이크로 어레이를 이용한 알코올 감지 바이오센서 제작에 대한 방법을 소개한다. 모델 알코올인 에탄올은 알코올 옥시다아제 (Alcohol oxidase, AOX)를 포함한 PEG 하이드로젤 마이크로어레이에 의해 광학적으로 분석되며, 다중의 미세채널 구조를 이용하여 동시에 여러 농도의 알코올을 측정할 수 있다. 에탄올과 알코올 옥시다아제와의 효소촉매작용을 통해 H2O2이 생성되며 이는 페록시다아제 (Peroxidase, POD)와 반응하여 무색의 Amplex Red reagent를 붉은 형광을 띄는 resorufin으로 바꿔준다. 결과적으로 형광측정을 통해 에탄올의 농도를 확인할 수 있다. 에탄올의 농도가 높을수록 H2O2의 생성이 많아지고 resorufin의 형광강도가 강해지는 메카니즘을 통해 손쉽게 측정이 가능하다. 여섯 줄의 미세유체채널을 포함하는 미세유체시스템 내부에 각각 에탄올에 반응하는 알코올 옥시다아제가 고정된 PEG 하이드로젤 마이크로 어레이를 제조하고 체내의 에탄올 농도인 1.0∼10mM을 반응시켜 형광변화를 통한 동시 측정이 가능한 바이오센서를 제작하였다. This paper describes a simple method to fabricate a microfluidic biosensor that can optically detect alcohol. This system is composed of microchannels connected with six inlet and outlet, which have width and height approximately 100um and 30um, respectively. The oxidase enzymes were entrapped with the poly(ethyleneglycol)(PEG)-based hydrogel microstructure that was fabricated within the microchannels by a photolithography process. Alcohol oxidase(AOX) and peroxidase(POD) were chosen as the model enzyme which resulted in a fluorescent hydrogel microarray that was responsive to alcohol. The hydrogel-entrapped AOX could perform enzyme-catalyzed oxidase of alcohol to produce H2O2 which reacted with POD to produce highly fluorescent resorufin. The fluorescence intensity of the hydrogel microstructures increased as the alcohol concentrations increased, and alcohol detection was possible in the concentration range from 1.0 to 10mM using fluorescence indicator in a single detection chamber.
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