부산대학교 도서관

These days developments in detection a wide variety of disease such as cancer, sepsis, viral, infection are being in the spotlight. Also, current research ranging from in vivo bioelectrochemistry and neuronal stimulation is performed to detect a diverse range of biomarkers. Despite some kinds of methods such as colorimetry, fluorescence method used to detect biomarkers, these methods have limitations to detect lower concentration of biomarkers not only easily but also fast within 20 min. In this case, usually people use indium tin oxide (ITO) electrode or glassy carbon (GC) electrode to get electrochemical signals of biomarkers. However, these electrodes show low mechanical robustness, biofouling on the electrode surface. It means that only low signal-to-background (S/B) ratio is achieved on these electrodes. So, we considered a new electrode which shows different properties compared with ITO and GC electrodes. This new electrode is called boron doped diamond (BDD). As a kind of screen-printed electrode (SPE), BDD electrode is continuing to apply numerous electrochemical applications across a diverse range of fields due to its unique properties, such as having a wide solvent window, low capacitance, and reduced resistance to biofouling and mechanical robustness. These are driven by a greater understanding of the relationship between material property itself, and high electrochemical performance. Taking advantages of its unique properties, we can induce significant increase of signals only by biomarkers using redox cycling reaction. Therefore, we can find that BDD electrode is the optimal one to be used as electrochemical biosensors and devise sensitive biosensors to detect biomarkers faster and easier that other methods.
근래에 암, 패혈증, 바이러스, 감염과 같은 다양한 질병을 탐지하는 개발이 주목을 받고 있다. 또한 생체 내 전기화학 및 신경 자극에 이르기까지 다양한 범위의 바이오마커를 검출하기 위한 연구가 현재 수행되고 있다. 바이오마커를 검출하기 위해 사용되는 비색법, 형광법과 같은 몇 가지 방법에도 불구하고 이러한 방법은 낮은 농도의 바이오마커를 쉽고 빠르게 20분 이내에 검출하는 데 한계가 있다. 이때 바이오마커의 전기화학적 신호를 얻기 위해 보통 Indium Tin Oxide (ITO) 전극이나 Glassy Carbon (GC) 전극을 사용한다. 그러나 이러한 전극은 낮은 기계적 견고성, 전극 표면의 높은 오염성을 보이고, 이로 인해 이러한 전극에선 낮은 신호 대 배경(S/B) 비만을 얻을 수밖에 없다. 그래서 우리는 ITO 및 GC 전극과 비교하여 다른 특성을 보이는 새로운 전극을 고안했다. 이 새로운 전극은 Boron Doped Diamond (BDD)라고 한다. Screen Printed Electrode 전극의 일종인 BDD 전극은 넓은 용매창, 낮은 정전용량, 바이오파울링 및 기계적 견고성을 나타내며, 이는 재료 특성 자체와 높은 전기화학적 성능 사이의 시너지 작용에 의해 발생하게 된다. 또한 전극 고유의 특성을 토대로 산화환원 순환 반응을 유발하고, 오직 바이오마커에 의한 신호 증폭을 유도할 수 있다. 따라서 BDD 전극이 전기화학적 바이오센서로 사용하기에 최적의 전극임을 알 수 있었으며, BDD 전극을 활용함으로써 다른 방법보다 바이오마커를 빠르고 쉽게 검출할 수 있는 민감한 바이오센서를 고안할 수 있었다.