고효율로 고정화된 효소 고정용 다공성막 및 상기 효소 고정용 다공성막을 기반으로 하는 유동 조건에서 사용 가능한 휴대용 요소 바이오센서
High-efficiency immobilized porous membrane for enzyme fixation and portable urea biosensor based on the same for use in flow conditions
특허 요약
본 발명은 고효율로 고정화된 효소 고정용 다공성막 및 상기 효소 고정용 다공성막을 기반으로 하는 유동 조건에서 사용 가능한 휴대용 요소 바이오센서에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 아민 작용기화된 파릴렌 필름 표면의 아민기를 숙신이미딜계 가교제로 반응시켜 상기 아민기가 활성 숙신이미딜기로 전환된 필름으로 코팅된 효소 고정용 다공성막, 상기 효소 고정용 다공성막의 제조방법, 상기 효소 고정용 다공성막을 이용한 유동상태의 시료에 존재하는 요소 농도를 측정하는 휴대용 요소 바이오센서 및 요소의 농도를 측정하는 방법에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
9

제7항의 방법으로 제조된 요소분해효소가 고정화된 불용성 다공성 막을 포함하는, 요소(urea) 측정용 바이오센서.

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아민 작용기화된 파릴렌 필름 표면의 아민기를 숙신이미딜계 가교제로 반응시켜 상기 아민기가 활성 숙신이미딜기로 전환된 필름으로 코팅되고,상기 숙신이미딜계 가교제는 디숙신이미딜 수베레이트(Disuccinimidyl suberate, DSS)인,효소 고정용 불용성 다공성막.

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3

제1항에 있어서,상기 효소는 요소분해효소(urease)인 것을 특징으로 하는, 효소 고정용 불용성 다공성막.

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제1항에 있어서,상기 다공성 막은 불용성 다공성 막으로, 푸코이단, 콜라겐, 알지네이트, 키토산, 히알루론산, 실크 피브로인, 폴리이미드(polyimides), 폴리아믹스 산(polyamix acid), 폴리카프로락톤(polycarprolactone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 나일론(nylon), 폴리아라미드(polyaramid), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리벤질글루타메이트(poly-benzyl-glutamate), 폴리페닐렌테레프탈아마이드(polyphenyleneterephthalamide), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리스티렌(polystyrene), 셀룰로오스(cellulose), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리락산(polylactic acid; PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 폴리락산과 폴리글리콜산의 공중합체(PLGA), 폴리{폴리(에틸렌옥사이드)테레프탈레이트-co-부틸렌테레프탈레이트}(PEOT/PBT), 폴리포스포에스터(polyphosphoester; PPE), 폴리포스파젠(PPA), 폴리안하이드라이드(Polyanhydride; PA), PTFE(Polytetrafluoroethylene), 폴리오르쏘에스터{poly(ortho ester; POE}, 폴리(프로필렌푸마레이트)-디아크릴레이트{poly(propylene fumarate)-diacrylate; PPF-DA}및 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트{poly(ethylene glycol) diacrylate; PEGDA}로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 생체 적합성 재료인 것을 특징으로 하는, 효소 고정용 불용성 다공성막.

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(1) 아민 작용기화된 파릴렌 필름을 상온에서 불용성 다공성 막에 균일하게 증착시키는 단계; 및(2) 파릴렌 필름 증착 후, 파릴렌 필름 표면의 아민기를 숙신이미딜계 가교제와 반응시켜 상기 아민기를 활성 숙신이미딜기로 전환하는 단계;를 포함하고,상기 숙신이미딜계 가교제는 디숙신이미딜 수베레이트(Disuccinimidyl suberate, DSS)인,효소 고정용 불용성 다공성막의 제조방법.

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7

(1) 아민 작용기화된 파릴렌 필름을 상온에서 불용성 다공성 막에 균일하게 증착시키는 단계;(2) 파릴렌 필름 증착 후, 파릴렌 필름 표면의 아민기를 숙신이미딜계 가교제와 반응시켜 상기 아민기를 활성 숙신이미딜기로 전환하는 단계; 및(3) 상기 파릴렌 필름 표면의 활성 숙신이미딜기와 유리 아민기를 가진 요소분해효소(urease)를 화학 반응시켜 요소분해효소를 불용성 다공성 막에 고정화하는 단계;를 포함하고,상기 숙신이미딜계 가교제는 디숙신이미딜 수베레이트(Disuccinimidyl suberate, DSS)인,요소분해효소가 고정화된 불용성 다공성 막의 제조방법.

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유체 챔버;상기 유체 챔버 내에 위치하며, 요소분해효소가 숙신이미딜계 가교제를 이용한 화학결합에 의해 고정된 파릴렌-A 코팅 불용성 다공성 막;상기 요소분해효소가 화학결합에 의해 고정된 파릴렌-A 코팅 불용성 다공성막에 근접하게 위치하며 상기 막에서 발생하는 전기화학적 신호를 감지하는 작용전극, 상대 전극 및 기준 전극을 포함하는 스크린 인쇄된 3-전극 시스템;상기 유체 챔버 내로 흐르는 상태의 시료를 유입하는 시료 유입구; 및상기 유체 챔버로부터 외부로 시료가 흘러나가는 시료 유출구;를 포함하고,상기 숙신이미딜계 가교제는 디숙신이미딜 수베레이트(Disuccinimidyl suberate, DSS)인,유동상태의 시료에 존재하는 요소 농도를 측정하는 휴대용 요소 바이오센서.

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제10항에 있어서,상기 불용성 다공성 막은 푸코이단, 콜라겐, 알지네이트, 키토산, 히알루론산, 실크 피브로인, 폴리이미드(polyimides), 폴리아믹스 산(polyamix acid), 폴리카프로락톤(polycarprolactone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 나일론(nylon), 폴리아라미드(polyaramid), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리벤질글루타메이트(poly-benzyl-glutamate), 폴리페닐렌테레프탈아마이드(polyphenyleneterephthalamide), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리스티렌(polystyrene), 셀룰로오스(cellulose), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리락산(polylactic acid; PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 폴리락산과 폴리글리콜산의 공중합체(PLGA), 폴리{폴리(에틸렌옥사이드)테레프탈레이트-co-부틸렌테레프탈레이트}(PEOT/PBT), 폴리포스포에스터(polyphosphoester; PPE), 폴리포스파젠(PPA), 폴리안하이드라이드(Polyanhydride; PA), PTFE(Polytetrafluoroethylene), 폴리오르쏘에스터{poly(ortho ester; POE}, 폴리(프로필렌푸마레이트)-디아크릴레이트{poly(propylene fumarate)-diacrylate; PPF-DA}및 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트{poly(ethylene glycol) diacrylate; PEGDA}로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 생체 적합성 재료로 제조된 것임을 특징으로 하는, 유동상태의 시료에 존재하는 요소 농도를 측정하는 휴대용 요소 바이오센서.

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제10항에 있어서,상기 유체 챔버와 상기 3-전극 시스템을 감싸는 하우징을 더 포함하는 것을특징으로 하는, 유동상태의 시료에 존재하는 요소 농도를 측정하는 휴대용 요소 바이오센서.

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제10항에 있어서,상기 3-전극 시스템의 작용 전극은 아민화된 것임을 특징으로 하는, 유동상태의 시료에 존재하는 요소 농도를 측정하는 휴대용 요소 바이오센서.

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제10항에 있어서,상기 3-전극 시스템은 외부의 전기화학 분석장치와 연결하여 유체 챔버 내의전기화학 신호를 탐지하는 것을 특징으로 하는, 유동상태의 시료에 존재하는 요소 농도를 측정하는 휴대용 요소 바이오센서.

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제10항의 휴대용 요소 바이오센서를 이용하여 전기화학적 방법으로 유동상태의 시료에 존재하는 요소의 농도를 측정하는 방법.

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제16항에 있어서, 상기 시료는 생물학적 시료로서 혈액, 혈청, 소변, 눈물 및 땀으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 요소의 농도를 측정하는 방법.

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제16항에 있어서, 상기 유동상태의 시료는 0.5 내지 10mL/min의 유속으로 흐르는 것을 특징으로 하는, 요소의 농도를 측정하는 방법.

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제16항에 있어서,상기 휴대용 요소 바이오센서는 요소 농도가 0.6 내지 20mM로 포함된 시료 중에서 요소 검출이 가능한 것을 특징으로 하는, 요소의 농도를 측정하는 방법.