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.
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2012.02.17
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