KR101255189B1 - Method for preparing biosensor comprising reduced graphene oxide pattern using printing of self-assembled monolayer and biosensor prepared thereby - Google Patents

Method for preparing biosensor comprising reduced graphene oxide pattern using printing of self-assembled monolayer and biosensor prepared thereby Download PDF

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Abstract

본 발명은 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서 제조방법 및 이에 따라 제조된 바이오센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프린팅 방법을 이용하여 선택적으로 자기조립 단분자층을 형성한 후 상기 자기조립 단분자층에 환원된 산화 그래핀을 흡착시키는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법 및 이에 따라 제조된 바이오센서에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern and a biosensor manufactured according to the present invention. More particularly, the self-assembled monolayer is formed on the self-assembled monolayer by using a printing method. It relates to a method for producing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern characterized in that the reduced graphene oxide is adsorbed and a biosensor manufactured accordingly.

Description

자기조립 단분자층의 프린팅 방법을 이용한 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법 및 이에 따라 제조된 바이오센서{METHOD FOR PREPARING BIOSENSOR COMPRISING REDUCED GRAPHENE OXIDE PATTERN USING PRINTING OF SELF-ASSEMBLED MONOLAYER AND BIOSENSOR PREPARED THEREBY}FIELD OF THE INVENTION A biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern using a method of printing a self-assembled monolayer, and a biosensor manufactured according to the same. }

본 발명은 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서 제조방법 및 이에 따라 제조된 바이오센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프린팅 방법을 이용하여 선택적으로 자기조립 단분자층을 형성한 후 상기 자기조립 단분자층에 환원된 산화 그래핀을 흡착시키는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법 및 이에 따라 제조된 바이오센서에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern and a biosensor manufactured according to the present invention. More particularly, the self-assembled monolayer is formed on the self-assembled monolayer by using a printing method. It relates to a method for producing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern characterized in that the reduced graphene oxide is adsorbed and a biosensor manufactured accordingly.

그래핀은 이론적으로 넓은 표면적(2630 ㎡/g), 높은 이동도 (200,000 ㎠/v·s), 높은 영계수(∼1.0 TPa), ∼5000 W/m·K의 열전도도, ∼97.7%의 투광도와 높은 전기 전도도의 특성을 보인다. 이러한 그래핀 특성으로 인하여, 그래핀은 투명성 전극, 전계 효과 트랜지스터, 에너지 저장 및 변환 소자, 공진기, 광검출기 그리고 화학 센서 및 바이오센서 등의 다양한 응용 분야에 적용할 수 있다. 증착된 그래핀의 경우, 표면 작용기가 없기 때문에 바이오물질과의 결합을 직접적으로 사용하기는 어려운 문제가 있어서, 산화 그래핀의 바이오 센서로의 적용은 이러한 문제를 해결하기 위한 장점을 가진다.Graphene theoretically has a large surface area (2630 m 2 / g), high mobility (200,000 cm 2 / v · s), high Young's modulus (~ 1.0 TPa), thermal conductivity of -5000 W / mK, and transmittance of -97.7% And high electrical conductivity. Due to these graphene properties, graphene can be applied to various applications such as transparent electrodes, field effect transistors, energy storage and conversion devices, resonators, photodetectors, and chemical sensors and biosensors. In the case of the deposited graphene, since there is no surface functional group, it is difficult to directly use the bonding with the biomaterial, and the application of graphene oxide to the biosensor has an advantage to solve this problem.

이러한 산화 그래핀 및 환원된 산화 그래핀을 바이오센서 등의 전자 소자에 사용하기 위해서는 필연적으로 선택적인 패턴 형성 과정이 필요하고, 종래에는 리소그래피 방법으로 감광막 패턴 하부에 환원된 산화 그래핀층을 식각하여 패턴 형성 혹은 감광막 패턴 상부에 그래핀 층을 증착 및 흡착하고 감광막 제거에 의한 리프트-오프(lift-off) 방법의 패턴 형성을 적용하였다. 하지만, 감광막을 이용한 패턴 형성 방법은 사용되는 감광막이 완전하게 제거되지 않고, 제거 공정에서 사용되는 화학 용액에 의해 환원된 산화 그래핀 층의 오염이 야기되어 바이오센서 제작에서 안정적인 특성을 얻지 못하는 문제점이 있다. 특히 바이오센서의 경우, 분석하고자 하는 목표 생체 분자와 결합하는 리셉터 분자를 고정함에 있어서 표면의 청정도를 유지하는 것이 아주 중요하다. In order to use such graphene oxide and reduced graphene oxide in an electronic device such as a biosensor, a selective pattern formation process is inevitably required, and conventionally, the reduced graphene oxide layer is etched under the photosensitive film pattern by lithography. The graphene layer was deposited and adsorbed on the formed or photoresist pattern, and the pattern formation of the lift-off method by removing the photoresist was applied. However, the pattern forming method using the photoresist film does not completely remove the photoresist film, and the contamination of the graphene oxide layer reduced by the chemical solution used in the removal process causes a problem of failing to obtain stable characteristics in biosensor fabrication. have. In particular, in the case of biosensors, it is very important to maintain surface cleanliness in fixing receptor molecules that bind to target biomolecules to be analyzed.

이에 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 예의 노력한 결과, 프린팅 방법을 통해 양전하를 띄는 자기조립 단분자층을 형성한 후 음전하를 띄는 환원된 산화 그래핀과 결합시키면 표면의 청정도를 유지하면서 간단한 공정으로 환원된 산화 그래핀 패턴을 선택적으로 형성할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다. Accordingly, the present inventors have diligently tried to solve the problems of the prior art, and after forming a self-assembled monolayer having a positive charge through a printing method, combining the negatively charged reduced graphene oxide with a simple process while maintaining the cleanliness of the surface It was confirmed that the reduced graphene oxide pattern can be selectively formed, and completed the present invention.

본 발명의 목적은 리소그래피 공정에 의한 표면 오염도 문제를 해결하기 위해 자기조립 단분자층을 프린팅 방법으로 형성한 후 이에 환원된 산화 그래핀을 흡착시킨 후 다양한 종류의 바이오물질이 부착되어 있는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to form a self-assembled monolayer by a printing method in order to solve the surface contamination problem caused by the lithography process and then adsorb the reduced graphene oxide to reduced graphene oxide to which various kinds of biomaterials are attached. It is to provide a method of manufacturing a biosensor comprising a pattern.

본 발명의 다른 목적은 기재 상에 선택적으로 위치한 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern selectively located on a substrate.

본 발명에 의한 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법의 하나의 구체예에 따르면, 기재 표면에 프린팅 방법을 이용하여 양전하를 띄는 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 단계; 상기 기재 표면에 형성된 자기조립 단분자층 패턴에 음전하를 띄는 환원된 산화 그래핀을 흡착시켜 환원된 산화 그래핀 패턴을 형성하는 단계; 상기 환원된 산화 그래핀 패턴의 양단에 전극을 형성하는 단계; 상기 환원된 산화 그래핀 패턴에 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계; 및 상기 바이오물질 고정화 링커에 바이오물질을 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to one embodiment of the method for manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern according to the present invention, forming a self-assembled monolayer pattern having a positive charge on the surface of the substrate by using a printing method; Adsorbing the reduced graphene oxide having a negative charge on the self-assembled monolayer pattern formed on the surface of the substrate to form a reduced graphene oxide pattern; Forming electrodes at both ends of the reduced graphene oxide pattern; Forming a biomaterial immobilized linker on the reduced graphene oxide pattern; And fixing the biomaterial to the biomaterial immobilization linker.

상기 기재와 자기조립 단분자층의 반응성 향상을 위하여 상기 자기조립 단분자층을 형성하는 단계를 실시하기 전에 기재의 표면에 -OH 작용기를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다. 이러한 기재 표면에 -OH 작용기를 형성하는 단계는 NH4OH/H2O2/HO2 용액으로 처리한 후 산소 플라즈마 처리할 수 있다. In order to improve the reactivity of the substrate and the self-assembled monolayer, the step of forming the self-assembled monolayer may be further included. The step of forming -OH functional groups on the surface of the substrate may be treated with an NH 4 OH / H 2 O 2 / HO 2 solution, followed by oxygen plasma treatment.

본 발명에 있어서, 수용액 상에서 자기조립 단분자층은 양전하를 띄고, 환원된 산화 그래핀은 음전하를 띄므로, 정전기적 인력에 의해 용이하게 흡착될 수 있다. 상기 자기조립 단분자층은 양전하를 띄기 위해 아민기를 포함하고, 바람직하게는 아미노알킬알콕시실란, 더 바람직하게는 3-아미노프로필트리메톡시실란 또는 3-아미노프로필트리에톡시실란을 사용하여 형성될 수 있고, 상기 환원된 산화 그래핀은 음전하를 띄기 위해 수산화기와 카르복시기를 포함하고, 바람직하게는 산화 그래핀의 부분 환원에 의한 생성물인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the self-assembled monolayer on the aqueous solution has a positive charge, and the reduced graphene oxide has a negative charge, and thus can be easily adsorbed by electrostatic attraction. The self-assembled monolayer comprises an amine group for positive charge, preferably can be formed using an aminoalkylalkoxysilane, more preferably 3-aminopropyltrimethoxysilane or 3-aminopropyltriethoxysilane In addition, the reduced graphene oxide includes a hydroxyl group and a carboxyl group to have a negative charge, and is preferably a product by partial reduction of graphene oxide.

환원되지 않은 산화 그래핀은 전기적으로 절연 특성을 가지는 반면, 본 발명의 환원된 산화 그래핀은 산화 그래핀의 부분 환원에 의해, 대부분의 수산화기 (-OH), 카르복시기(-COOH) 등의 작용기를 유지하면서 전도도를 가지게 되는 것을 특징으로 한다. Unreduced graphene oxide has an electrically insulating property, whereas the reduced graphene oxide of the present invention is a functional group such as most hydroxyl groups (-OH), carboxyl groups (-COOH) by partial reduction of the graphene oxide It is characterized by having conductivity while maintaining.

본 발명에서 사용되는 기재는 실리콘웨이퍼, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The substrate used in the present invention may be a silicon wafer, a glass substrate or a plastic substrate, but is not necessarily limited thereto.

본 발명에 있어서, 프린팅 방법은 잉크젯 프린팅 방법, 컨택 프린팅 방법 등을 모두 포함하고, 가장 바람직하게는 잉크젯 프린팅 방법이다. In the present invention, the printing method includes all of the inkjet printing method, the contact printing method, and the like, and most preferably the inkjet printing method.

본 발명에서 자기조립 단분자층에 환원된 산화 그래핀을 흡착시키는 단계는 자기조립 단분자층이 형성된 기재를 환원된 산화 그래핀 수용액에 함침시키는 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 함침(dipping) 방법은 용이하고 간단한 공정 방식이므로, 전체 공정을 단순화할 수 있다. In the present invention, the step of adsorbing the reduced graphene oxide to the self-assembled monolayer may be performed by impregnating the substrate on which the self-assembled monolayer is formed in the reduced solution of graphene oxide. Since the dipping method is an easy and simple process method, the entire process can be simplified.

본 발명의 바이오물질 고정화 링커는 특히 한정되지는 않으나, 알데히드 그룹이 포함한 자기조립 단분자, 예컨대, 3-(트리메톡시실릴) 프로필 알데히드 등을 사용할 수 있다. 여기에서 환원된 산화 그래핀의 카르복시기 및 수산화기와 바이오물질 고정화 링커 간의 반응은 실리콘-산소 간에 형성되는 공유 결합과 탄소의 sp2 오비탈 사이에 형성되는 π-π 상호 작용으로 형성된다. 바이오물질 고정화 링커는 프린팅 방법 또는 함침 방법을 이용하여 환원된 산화 그래핀 패턴에 흡착될 수 있다. The biomaterial-immobilized linker of the present invention is not particularly limited, but self-assembled monomolecules contained in an aldehyde group, such as 3- (trimethoxysilyl) propyl aldehyde and the like, may be used. Here, the reaction between the carboxyl group of the reduced graphene oxide and the hydroxyl group and the biomaterial immobilization linker is formed by the π-π interaction formed between the covalent bond formed between silicon-oxygen and the sp 2 orbital of carbon. The biomaterial immobilized linker may be adsorbed to the reduced graphene oxide pattern using a printing method or an impregnation method.

본 발명에서 고정되는 바이오물질은 항원, 항체, 핵산, 압타머, 펩타이드, 효소 등이 될 수 있고, 타겟 분자는 암 바이오 마커, 심장 질환의 바이오 마커, 알레르기와 관련된 단백질, 호르몬, 바이러스 등의 생체분자가 될 수 있다. 바이오물질은 프린팅 방법 또는 함침 방법을 이용하여 바이오물질 고정화 링커에 고정될 수 있다. The biomaterial fixed in the present invention may be an antigen, an antibody, a nucleic acid, an aptamer, a peptide, an enzyme, or the like, and the target molecule may be a biomarker for cancer biomarkers, biomarkers for heart disease, proteins, hormones, and viruses associated with allergies. It can be a molecule. The biomaterial may be immobilized on the biomaterial immobilization linker using a printing method or an impregnation method.

본 발명에 따라, 프린팅 방법에 의해 바이오물질 고정화 링커를 환원된 산화 그래핀 패턴에 흡착시키거나, 또는 프린팅 방법에 의해 바이오물질을 고정하는 경우에는 1 이상의 상이한 종류의 바이오물질 고정화 링커 또는 바이오물질을 사용함으로써 여러 종류의 바이오물질에 대해 인식 및 검출 가능한 바이오센서를 제조할 수 있게 한다. 프린팅 방법은 해당 물질을 원하는 위치에 선택적으로 흡착 또는 고정시킬 수 있기 때문이다.
According to the present invention, when the biomaterial immobilized linker is adsorbed to the reduced graphene oxide pattern by the printing method, or when the biomaterial is immobilized by the printing method, at least one different kind of biomaterial immobilized linker or biomaterial is used. This allows the manufacture of biosensors that can recognize and detect a variety of biomaterials. This is because the printing method can selectively adsorb or fix the material at a desired position.

본 발명에 의한 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법의 다른 구체예에 따르면, 기재 표면에 프린팅 방법을 이용하여 양전하를 띄는 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 단계; 상기 기재 표면에 형성된 자기조립 단분자층 패턴에 음전하를 띄는 환원된 산화 그래핀 패턴을 흡착시켜 환원된 산화 그래핀 패턴을 형성하는 단계; 상기 환원된 산화 그래핀 패턴의 양단에 전극을 형성하는 단계; 및 상기 환원된 산화 그래핀 패턴에 바이오물질을 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the method of manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern according to the present invention, forming a self-assembled monolayer pattern having a positive charge on the surface of the substrate by using a printing method; Adsorbing a reduced graphene oxide pattern having a negative charge on the self-assembled monolayer pattern formed on the surface of the substrate to form a reduced graphene oxide pattern; Forming electrodes at both ends of the reduced graphene oxide pattern; And fixing the biomaterial to the reduced graphene oxide pattern.

본 발명의 환원된 산화 그래핀 패턴의 표면에는 다량의 수산화기와 카르복시기가 존재하기 때문에, 상기 작용기와 직접적으로 바이오물질을 고정시킬 수도 있다. 바이오물질은 프린팅 방법 또는 함침 방법을 이용하여 환원된 산화 그래핀 패턴에 직접적으로 고정될 수 있다. 본 구체예에 따르면, 바이오 고정화 링커 형성 단계를 생략할 수 있는 바 공정이 보다 간단해지는 효과가 있다.
Since a large amount of hydroxyl groups and carboxyl groups are present on the surface of the reduced graphene oxide pattern of the present invention, it is also possible to directly fix the biomaterial. The biomaterial may be directly immobilized on the reduced graphene oxide pattern using a printing method or an impregnation method. According to this embodiment, there is an effect that the process becomes simpler, since the step of forming the bioimmobilized linker may be omitted.

또한, 본 발명은 프린팅 방법을 이용하여 선택적으로 자기조립 단분자층을 형성하고, 상기 자기조립 단분자층에 환원된 산화 그래핀을 흡착시키고, 상기 환원된 산화 그래핀에 바이오물질 고정화 링커와 바이오물질을 고정시켜 제조된 환원된 산화 그래핀을 포함하는 바이오센서를 제공한다. 이때, 바이오물질 고정화 링커와 바이오물질 고정시 프린팅 방법을 사용하여 다수의 타겟 분자를 검출할 수 있는 바이오센서를 제공할 수 있다.In addition, the present invention selectively forms a self-assembled monolayer by using a printing method, adsorbs the reduced graphene oxide to the self-assembled monolayer, and immobilizes a biomaterial immobilized linker and a biomaterial to the reduced graphene oxide It provides a biosensor comprising the prepared reduced graphene oxide. In this case, it is possible to provide a biosensor capable of detecting a plurality of target molecules using a biomaterial immobilization linker and a printing method when the biomaterial is immobilized.

본 발명에 따르면, 프린팅 방법으로 자기조립 단분자층을 형성한 후 정전기적 인력에 의한 간단한 공정으로 환원된 산화 그래핀 패턴을 원하는 위치에 형성할 수 있어 바이오물질 패턴의 형성 공정이나 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조공정이 매우 간단하고 빠르게 이루어지는 효과가 있다. According to the present invention, after forming a self-assembled monolayer by a printing method, the reduced graphene oxide pattern can be formed at a desired position by a simple process by electrostatic attraction, thereby forming a biomaterial pattern or a reduced graphene oxide pattern. The manufacturing process of the biosensor comprising a has a very simple and quick effect.

본 발명의 프린팅 방법을 이용한 환원된 산화 그래핀 패턴의 형성은 현상액이나 제거액을 사용하는 리소그래피 방법에 비해 불순물에 의한 오염을 최소화할 수 있어 표면에서의 불순물 산란에 의한 전자, 정공 캐리어의 영향을 제거할 수 있다. 그리고 생체 분자를 고정하기 위한 바이오물질이 상대적으로 균일하게 형성될 수 있어서, 감지 특성의 신뢰성을 확보할 수 있다. Formation of the reduced graphene oxide pattern using the printing method of the present invention can minimize the contamination by impurities compared to the lithography method using a developer or a removal solution to remove the influence of electrons and hole carriers due to the scattering of impurities on the surface can do. In addition, the biomaterial for fixing the biomolecule may be formed relatively uniformly, thereby ensuring the reliability of the detection characteristics.

또한, 본 발명은 바이오물질 고정화 링커 또는 바이오물질을 프린팅 방법에 의해 고정하는 방식으로 여러 종류의 표적 물질에 대해 인식 및 검출 가능한 바이오센서를 제조할 수 있다.In addition, the present invention can produce a biosensor that can recognize and detect a variety of target materials by fixing the biomaterial immobilization linker or biomaterial by a printing method.

도 1은 본 발명의 바이오센서 제조방법에 의해 바이오센서를 제조하는 과정을 나타내는 측단면도.
도 2는 실시예의 자기 조립 단분자층에 의한 환원된 산화 그래핀의 선택적인 흡착을 나타내는 FE-SEM 측정 결과.
도 3은 실시예의 잉크젯 프린팅에 의한 선택적 자기 조립 단분자층의 현미경 사진과 패턴 내외의 환원된 산화 그래핀층의 흡착을 관찰한 AFM 결과.
도 4는 실시예의 산화 그래핀의 부분적인 환원에 의해 형성된 환원된 산화 그래핀층의 형성을 나타내는 라만현미경 측정 결과.
도 5는 실시예의 산화 그래핀층 및 환원된 산화 그래핀층의 산소 그룹의 함유량을 나타내는 이차이온질량분석기(SIMS) 측정 결과.
도 6은 실시예의 제작된 바이오센서에 의한 전립선 암의 바이오 마커인 PSA-ACT complex를 농도별로 측정한 전기적 특성 결과.
도 7은 실시예의 제작된 바이오센서에 의한 PSA-ACT complex의 검출을 나타내는 검량 곡선.1 is a side cross-sectional view showing a process of manufacturing a biosensor by the biosensor manufacturing method of the present invention.
2 is a FE-SEM measurement results showing the selective adsorption of reduced graphene oxide by the self-assembled monolayer of the embodiment.
Figure 3 is an AFM result of observing the adsorption of the reduced graphene oxide layer in and out of the pattern and photomicrograph of the selective self-assembled monolayer by inkjet printing of the embodiment.
4 is a Raman microscope measurement result showing the formation of a reduced graphene oxide layer formed by partial reduction of the graphene oxide of the example.
5 is a secondary ion mass spectrometer (SIMS) measurement result showing the content of oxygen groups of the graphene oxide layer and the reduced graphene oxide layer of the example.
6 is an electrical characteristic result of measuring the PSA-ACT complex, which is a biomarker of prostate cancer, by concentration of the manufactured biosensor according to the example.
Figure 7 is a calibration curve showing the detection of PSA-ACT complex by the manufactured biosensor of the example.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 바이오센서를 제조하는 과정을 나타내는 측단면도이다. 1 is a side cross-sectional view showing a process of manufacturing a biosensor of the present invention.

먼저, 도 1a는 기판 베이스로 사용할 기재(210)이며, 이 기재(210)는 실리콘웨이퍼, 유리 기판 및 플라스틱 기판 중에서 하나를 선택한다.First, FIG. 1A is a substrate 210 to be used as a substrate base, and the substrate 210 selects one of a silicon wafer, a glass substrate, and a plastic substrate.

도 1b는 기재(210)의 표면에 표면 산화층(220)을 형성시킨 것이다. 이 표면 산화층(220)은 자기조립 단분자층이 형성되기 쉽게 하려는 것이다. 1B illustrates a surface oxide layer 220 formed on the surface of the substrate 210. The surface oxide layer 220 is intended to facilitate the formation of self-assembled monolayers.

도 1c는 표면 산화층(220) 위에 자기조립 단분자층(230)을 형성한 모습이다. 이 자기조립 단분자층(230)은 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 원하는 패턴의 모양으로 직접 형성된다. 따라서 특정 패턴의 형상으로 자기조립 단분자층(230)의 형성은, 리소그래피 공정에 의한 복잡한 패턴 형성 과정과는 달리 공정이 매우 간단하고 빠르게 이루어질 수 있다. FIG. 1C illustrates the self-assembled monolayer 230 formed on the surface oxide layer 220. The self-assembled monolayer 230 is directly formed in the shape of a desired pattern by using an inkjet printing method. Therefore, the formation of the self-assembled monolayer 230 in the shape of a specific pattern, unlike the complicated pattern formation process by the lithography process, the process can be made very simple and fast.

프린팅 방법으로 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 방법은 특별히 한정되지는 않으나, 가장 바람직하게는 잉크젯 프린팅 방법이고, 이하 잉크젯 프린팅 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 먼저 자기조립 단분자 용액을 이용하여 잉크를 준비한다. 이때 자기조립 단분자 용액은 아민 작용기(-NH2)를 갖는 자기조립 단분자 용액에서 사용용도에 맞춰 선택할 수 있다. 그리고 잉크를 준비하는 과정에서 잉크의 점도, 표면장력 또는 용해도를 조절하여 잉크 방울의 형성과 자기조립 단분자층 패턴의 크기를 조절할 수 있다. 다음으로 준비된 잉크를 잉크젯 프린팅 기계에 적재하고, 잉크방울을 분사시키기 위하여 전압 펄스를 조절한다. 잉크의 점도, 표면장력, 용해도 또는 전압 펄스를 조절하여 최종적으로 패턴의 크기와 물성이 결정된다. 이에 따라 자기조립 단분자층 패턴의 패턴 라인의 폭을 10 내지 500㎛로 조절할 수 있으며, 자기조립 단분자층 패턴 라인 사이의 간격을 수십 ㎚에서 수백 ㎛까지 조절할 수 있다. 전압 펄스의 조절이 끝난 잉크젯 프린팅 기계를 이용하여 원하는 패턴의 형상으로 기재 위에 잉크를 분사한 뒤 소결과정을 실시하여 자기조립 단분자층을 형성한다.The method for forming the self-assembled monolayer pattern by the printing method is not particularly limited, but most preferably, it is an inkjet printing method, and the inkjet printing method will be described in detail below. First, ink is prepared using a self-assembled monomolecular solution. At this time, the self-assembled monomolecular solution may be selected according to the use in the self-assembled monomolecular solution having an amine functional group (-NH 2 ). In the process of preparing the ink, the viscosity, surface tension, or solubility of the ink may be adjusted to control the formation of ink droplets and the size of the self-assembled monolayer pattern. Next, the prepared ink is loaded into an inkjet printing machine, and a voltage pulse is adjusted to eject ink droplets. By adjusting the viscosity, surface tension, solubility or voltage pulse of the ink, the size and physical properties of the pattern are finally determined. Accordingly, the width of the pattern line of the self-assembled monolayer layer pattern can be adjusted to 10 to 500 μm, and the distance between the lines of the self-assembled monolayer layer pattern can be adjusted from several tens of nm to several hundred μm. After the voltage pulse is adjusted, an inkjet printing machine is sprayed onto the substrate using a inkjet printing machine, and then sintered to form a self-assembled monolayer.

도 1d는 상기 과정을 통해 형성된 자기조립 단분자층(230) 위에 환원된 산화 그래핀을 흡착시키는 과정이고, 도 1e는 자기조립 단분자층(230) 위에 흡착된 환원된 산화 그래핀(250)을 흡착시킨 모습이다. 자기조립 단분자층이 형성된 기재를 환원된 산화 그래핀 수용액에 함침시키면 아민기(-NH2)에 의하여 양전하를 띄는 자기조립 단분자층과 수산화기(-OH)와 카르복시기(-COOH) 등의 작용기에 의하여 음전하를 띄는 환원된 산화 그래핀이 정전기적 인력에 의해 흡착될 수 있다.Figure 1d is a process of adsorbing the reduced graphene oxide on the self-assembled monolayer 230 formed through the process, Figure 1e is a view of adsorbing the reduced graphene oxide 250 adsorbed on the self-assembled monolayer 230. to be. When the substrate on which the self-assembled monolayer is formed is impregnated in the reduced graphene oxide solution, the negative charge is generated by the self-assembled monolayer which exhibits positive charge by the amine group (-NH 2 ) and functional groups such as hydroxyl (-OH) and carboxyl group (-COOH). Significant reduced graphene oxide can be adsorbed by electrostatic attraction.

본 발명에서 환원된 산화 그래핀을 사용한 이유는 첫째, 산화 그래핀은 표면에 수산기(-OH), 에폭시드기(C-O-C), 카르복시기(-COOH), 카보닐기(C=O)의 작용기가 존재하여 전기적으로 절연체의 특성을 보이지만, 부분적인 환원 과정을 통하여 전기 전도의 특성을 가질 수 있고, 작용기의 함량을 조절할 수 있어서, 풍부한 작용기와 바이오물질 간의 결합에 의하여 표면에 다량의 바이오물질을 고정할 수 있기 때문이다. 본 발명에서, 산화 그래핀을 환원하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 히드라진과 같은 환원제를 사용하여 산화 그래핀을 환원시킬 수 있다. 이때, 환원 정도를 조절함으로써, 구체적으로는 환원 시간과 환원제/산화 그래핀의 비율을 조절함으로써 전기 전도성을 조절할 수 있고, 작용기의 함유량을 조절할 수 있다. 둘째, 환원된 산화 그래핀에 의해 형성된 층은 아주 얇은 두께를 가지게 되고, 각각의 환원된 산화 그래핀의 가장자리 부분은 전기화학적으로 높은 활성도를 가지기 때문에, 전기화학센서에서 높은 신호를 얻을 수 있기 때문이다. The reason for using the reduced graphene oxide in the present invention is, first, the graphene oxide has a functional group of hydroxyl group (-OH), epoxide group (COC), carboxyl group (-COOH), carbonyl group (C = O) Although it shows the characteristics of the insulator electrically, it can have the characteristics of electrical conduction through partial reduction process, and the content of functional groups can be controlled, so that a large amount of biomaterials can be fixed on the surface by the coupling between the rich functional groups and the biomaterials. Because there is. In the present invention, the method of reducing graphene oxide is not particularly limited, but may be reduced by using a reducing agent such as hydrazine. At this time, by controlling the degree of reduction, specifically by controlling the ratio of the reduction time and the reducing agent / graphene oxide can control the electrical conductivity, it is possible to control the content of the functional group. Second, the layer formed by the reduced graphene oxide has a very thin thickness, and since the edge portion of each reduced graphene oxide has electrochemically high activity, a high signal can be obtained from the electrochemical sensor. to be.

도 1f는 기재 위에 선택적으로 형성된 환원된 산화 그래핀 패턴 라인 사이에 전극(260)을 형성한 모습이다. 전극의 소재 및 형성방법은 특별히 한정되지는 않으나, 금속, 전도성 고분자 등일 수 있고, 증기 증착법 혹은 잉크젯 프린팅 방법으로 형성될 수 있다. FIG. 1F illustrates an electrode 260 formed between reduced graphene oxide pattern lines selectively formed on a substrate. The material and the method of forming the electrode are not particularly limited, but may be a metal, a conductive polymer, or the like, and may be formed by a vapor deposition method or an inkjet printing method.

도 1g는 형성된 전극(260) 위에 덮개층(270)을 형성한 모습이다. 덮개층(270)은 바이오물질 간의 반응을 환원된 산화 그래핀층에서만 형성될 수 있도록, 유도하며, 바이오물질과 전극간에 형성되는 쇼트키 장벽 효과에 의한 영향을 제거하기 위함이다. 여기에서, 덮개층은 산화물 또는 고분자 등을 증기증착법 혹은 잉크젯 프린팅 방법으로 박막의 형태로 형성될 수 있다.FIG. 1G illustrates a cover layer 270 formed on the formed electrode 260. The cover layer 270 may induce a reaction between the biomaterials to be formed only in the reduced graphene oxide layer, and to remove the effects of the Schottky barrier effect formed between the biomaterials and the electrodes. Here, the cover layer may be formed in the form of a thin film of an oxide or a polymer by a vapor deposition method or an inkjet printing method.

도 1h는 기재(210)의 양 측면에 실리콘 공중합체 또는 플라스틱 재질의 구조물(280)을 형성한 모습이다. 이러한 구조물(280)은 바이오물질의 고정 및 타겟물질을 검출하기 위하여 수용액을 담기 위한 것이다. 이는 미소 유체 형성을 위한 구조물과 센서 칩의 접합에 의하여 미소유체시스템을 포함한 바이오센서 칩을 제작할 수 있다. FIG. 1H illustrates a structure 280 formed of a silicone copolymer or a plastic material on both sides of the substrate 210. The structure 280 is intended to contain an aqueous solution in order to fix the biomaterial and detect the target material. It is possible to manufacture a biosensor chip including a microfluidic system by bonding a structure for forming a microfluidic and a sensor chip.

도 1i는 기재에 형성된 환원된 산화 그래핀(250) 패턴 위에 바이오물질 고정화 링커(290)가 형성된 모습이다. 이러한 바이오물질 고정화 링커(290)는 함침 또는 잉크젯 프린팅 방법으로 환원된 산화 그래핀(250) 패턴 위에 선택적으로 흡착될 수 있다. 본 발명에 따르면, 잉크젯 프린팅 방법을 통해 바이오물질 고정화 링커도 선택적으로 위치시킬 수 있기 때문에, 바이오물질 고정화 링커(290)의 종류를 1 이상 선택하는 것이 가능하다. FIG. 1I illustrates a biomaterial immobilized linker 290 formed on a reduced graphene oxide 250 pattern formed on a substrate. The biomaterial immobilization linker 290 may be selectively adsorbed on the graphene oxide 250 pattern reduced by impregnation or inkjet printing. According to the present invention, since the biomaterial immobilization linker can also be selectively positioned through the inkjet printing method, it is possible to select one or more types of biomaterial immobilization linkers 290.

도 1j는 바이오물질 고정화 링커(290)에 바이오물질(300)이 고정된 모습이고, 도 1k는 최종 제조된 바이오센서를 나타낸 모습이다. 다양한 바이오물질에 따라 전기적인 특성 변화를 측정할 수 있다. 바이오물질(300)은 함침 또는 잉크젯 프린팅 방법으로 바이오물질 고정화 링커(250)가 형성된 패턴 위에 선택적으로 고정될 수 있다. 바이오물질(300)의 종류는 용도에 따라 결정될 수 있으나, 예컨대, 항원, 항체, 핵산, 압타머, 펩타이드 또는 효소일 수 있다.
FIG. 1J is a view in which the biomaterial 300 is fixed to the biomaterial immobilization linker 290, and FIG. 1K is a view of the final manufactured biosensor. The change in electrical properties can be measured for various biomaterials. The biomaterial 300 may be selectively fixed on the pattern in which the biomaterial immobilization linker 250 is formed by impregnation or inkjet printing. The kind of the biomaterial 300 may be determined according to a use, but may be, for example, an antigen, an antibody, a nucleic acid, an aptamer, a peptide, or an enzyme.

실시예Example

기재는 유리 기판을 이용하였으며, 자기조립 단분자층을 형성하기 위하여 NH4OH/H2O2/H2O 용액에서 수산화 처리를 하고, 플라즈마 장치에서 산소 플라즈마를 이용하여 기재 표면에 -OH 작용기가 형성된 표면 산화층을 형성하였다. 그 다음 표면 산화층 위에 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 자기조립 단분자층의 패턴을 형성하였다. 이때 사용한 자기조립 단분자 용액은 실란 기반의 자기조립 단분자 용액 중에서 다른 분자들이 표면에 흡착되기 위한 프라이머 분자로 이용되는 (3-아미노프로필)트리메톡시실란((CH3O)3SiCH2CH2CH2NH2)을 사용하였다. 그리고 (3-아미노프로필)트리메톡시실란 자기조립 단분자층의 위쪽으로 배열되어있는 아민기는 정전기적 인력에 의해 환원된 산화 그래핀의 카르복실기 및 수산화기에 의해 결합하게 한다. 잉크젯 프린팅 방법을 위한 잉크는 2.15㎖의 (3-아미노프로필)트리메톡시실란 용액과 15㎖의 에틸 알코올 용액을 혼합하여 제조하였다. 이렇게 점도, 표면장력 및 용해도를 조절한 잉크를 50㎛의 노즐로 분사하여 수십 ㎛ 사이즈의 패턴을 형성하였다. 이후, 3시간 정도 실온에서 보관한 뒤, 유리 기판의 표면을 알코올로 헹구고 건조하고, 오븐에서 120℃로 30분 동안 열처리를 하였다. 여기까지의 화학적 반응 결과를 살펴보면, 수산화 층(32) 표면의 -OH 그룹과 (3-아미노프로필)트리메톡시실란의 Si 헤드 그룹이 결합되고, CH2가 골격을 형성하며, NH2 꼬리 그룹이 표면에서 아민 그룹을 형성하고 있다. As a substrate, a glass substrate was used, and in order to form a self-assembled monolayer, hydroxide treatment was performed in an NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O solution, and -OH functional group was formed on the surface of the substrate using oxygen plasma in a plasma apparatus. A surface oxide layer was formed. Then, a pattern of a self-assembled monolayer was formed on the surface oxide layer by using an inkjet printing method. The self-assembled monomolecular solution used was (3-aminopropyl) trimethoxysilane ((CH 3 O) 3 SiCH 2 CH, which is used as a primer molecule for adsorption of other molecules on the surface of the silane-based self-assembled monomolecular solution. 2 CH 2 NH 2 ) was used. The amine groups arranged above the (3-aminopropyl) trimethoxysilane self-assembled monolayer are allowed to bind by carboxyl groups and hydroxyl groups of graphene oxide reduced by electrostatic attraction. Ink for the inkjet printing method was prepared by mixing 2.15 ml of (3-aminopropyl) trimethoxysilane solution and 15 ml of ethyl alcohol solution. Thus, the ink which adjusted the viscosity, surface tension, and solubility was sprayed with the nozzle of 50 micrometers, and the pattern of several tens of micrometers size was formed. Thereafter, after storing at room temperature for about 3 hours, the surface of the glass substrate was rinsed with alcohol and dried, and heat treated at 120 ℃ for 30 minutes in an oven. Looking at the results of the chemical reaction so far, -OH group on the surface of the hydroxide layer 32 and Si head group of (3-aminopropyl) trimethoxysilane are bonded, CH 2 forms a skeleton, NH 2 tail group This surface forms an amine group.

자기조립 단분자층이 형성된 기판을 환원된 산화 그래핀 수용액에 4시간 동안 함침시켜 환원된 산화 그래핀 패턴을 형성하였다. 여기에서 환원된 산화 그래핀을 제작하기 위하여, 우선 흑연의 산화 및 박리 과정에 의해 한층의 산화 그래핀을 제작하고, 0.1 mg/ml 농도의 산화 그래핀 수용액에 히드라진을 첨가하고, 100℃에서 1시간 환원 처리를 하였다. 도 2는 자기 조립 단분자층에 의한 환원된 산화 그래핀의 선택적인 흡착을 나타내는 FE-SEM 측정 결과이다. 도 2로부터, 자기조립 단분자층이 형성된 부분에서는 환원된 산화 그래핀이 완전하게 연결되어 있었지만, 처리하지 않은 부분에서는 연결되지 않았음을 확인하였다. 도 3은 잉크젯 프린팅에 의한 선택적 자기 조립 단분자층의 현미경 사진과 패턴 내외의 환원된 산화 그래핀층의 흡착을 관찰한 AFM 결과이다. 여기에서 환원된 산화 그라핀 하나는 ~1.1 nm의 두께를 가지는 것을 확인하였고, 각각의 시트가 잘 연결된 것을 확인하였다. 도 4는 산화 그래핀의 부분적인 환원에 의해 형성된 환원된 산화 그래핀층의 형성을 나타내는 라만현미경 측정 결과이다. 도 4로부터 알 수 있듯이, 산화 그래핀에서는 상대적으로 낮은 D 피크가 관찰되었고, 환원된 산화 그래핀에서는 높은 D 피크가 관찰되었다. 이는 환원 과정에서 결함 형성과 관련되어 있고, 결함 부분에 존재하는 카르복시기는 링커 분자의 형성에 용이한 장점을 가지고 있다. 도 5는 형성된 산화 그래핀 혹은 환원된 산화 그래핀의 표면에 존재하는 원자량을 측정한 결과이다. 1시간 환원에 의한 결과는 산화 그래핀과 비슷한 수준의 수산화기(-OH)와 카르복시기(-COOH)를 함유하고 있는 것을 확인하였다. 도 5의 결과로부터 본 발명의 환원된 산화 그래핀이 산화 그래핀과 유사한 정도의 수산화기와 카르복시기를 함유하되 전기전도도를 가져 바이오센서로서의 적용이 가능함을 확인할 수 있다.The substrate on which the self-assembled monolayer was formed was impregnated with the reduced graphene oxide aqueous solution for 4 hours to form a reduced graphene oxide pattern. In order to produce the reduced graphene oxide here, first, a further graphene oxide was produced by oxidizing and exfoliating the graphite, hydrazine was added to an aqueous solution of graphene oxide at a concentration of 0.1 mg / ml, and then, 1 at 100 ° C. Time reduction treatment was performed. 2 is a FE-SEM measurement result showing the selective adsorption of reduced graphene oxide by the self-assembled monolayer. From FIG. 2, it was confirmed that the reduced graphene oxide was completely connected in the portion where the self-assembled monolayer was formed, but not in the untreated portion. FIG. 3 is an AFM result of observing the adsorption of the reduced graphene oxide layer inside and outside the pattern with a photomicrograph of the selective self-assembled monolayer by inkjet printing. Here, it was confirmed that the reduced graphene oxide had a thickness of ˜1.1 nm, and each sheet was well connected. 4 is a Raman microscope measurement result showing the formation of a reduced graphene oxide layer formed by partial reduction of graphene oxide. As can be seen from FIG. 4, a relatively low D peak was observed in graphene oxide, and a high D peak was observed in reduced graphene oxide. This is related to the formation of defects in the reduction process, and the carboxyl groups present in the defective portion have the advantage of easy formation of linker molecules. 5 is a result of measuring the atomic weight present on the surface of the formed graphene oxide or reduced graphene oxide. The result of 1 hour reduction confirmed that it contained hydroxyl group (-OH) and carboxyl group (-COOH) similar to graphene oxide. From the results of FIG. 5, it can be seen that the reduced graphene oxide of the present invention contains a hydroxyl group and a carboxyl group similar to graphene oxide, but has electric conductivity, and thus may be applied as a biosensor.

이후, 바이오물질 고정화 링커인 (3-(트리메톡시실릴)프로필 알데히드)를 함침 방법으로 형성시킨 뒤, 30분 후에 알코올로 헹구고 건조시킴으로써 링커 분자를 형성하였다. 상기의 방법으로 형성된 링커 분자에 항체를 고정하였으며, 항체는 전립선암의 바이오마커인 PSA(prostate specific antibody)를 사용하였다. PSA와 인산완충식염수(phosphate buffered saline)를 섞은 용액에 링커 패턴이 형성된 시편을 넣고, 25℃의 온도에서 3시간 동안 처리한 뒤에 인신완충식염수로 세정하였다. 항체 패턴이 형성된 기판의 항체 패턴 이외의 부분에 항원 또는 다른 단백질이 흡착되는 것을 막기 위해서 에탄올아민(ethanolamine) 용액에 실온에서 1시간 동안 담갔다. 이후에 인산완충식염수 세정하여, 항체 패턴이 형성되지 않은 부분과 단백질의 비특이적(non-specific) 반응을 제거하였다. 제작된 바이오센서에 전립선 암의 바이오 마커인 PSA-ACT complex를 농도별로 주입하면서, 환원된 산화 그래핀의 전기 전도도 변화를 측정하였다. 도 6은 제작된 바이오 센서를 이용하여 전립선 암의 바이오 마커인 PSA-ACT complex를 농도별로 주입하면서, 전기 전도도의 변화를 측정한 결과이다. 결과에서 PSA-ACT complex의 등전위점이 6.8에 따라, pH 7.2에서 음의 표면 전하를 가지게 되고, pH 6.2에서 양의 표면 전하를 가지게 된다. 이에 따라 환원된 산화 그래핀 표면에 형성된 바이오물질에 의한 표면 전하는 전기 전도도를 변하시키는 결과를 가지게 된다. 도 7은 측정한 결과의 센서 특성을 검증하기 위한 검량 곡선을 나타낸 것이다. 결과에서 1 fg/ml의 아주 낮은 농도의 PSA-ACT complex를 검출할 수 있고, 107의 높은 다이내믹레인지를 가지는 것을 알 수 있다.Thereafter, the biomaterial immobilized linker (3- (trimethoxysilyl) propyl aldehyde) was formed by the impregnation method, followed by rinsing with alcohol and drying after 30 minutes to form a linker molecule. The antibody was immobilized to the linker molecule formed by the above method, and the antibody was a prostate specific antibody (PSA), a biomarker of prostate cancer. A linker patterned specimen was placed in a solution mixed with PSA and phosphate buffered saline, and treated with a buffered saline solution after treatment at a temperature of 25 ° C. for 3 hours. To prevent adsorption of antigens or other proteins to portions other than the antibody pattern of the substrate on which the antibody pattern was formed, it was immersed in an ethanolamine solution for 1 hour at room temperature. Subsequently, phosphate-buffered saline was washed to remove non-specific reactions of the protein and the portion in which the antibody pattern was not formed. Injecting the PSA-ACT complex, a biomarker of prostate cancer, into the produced biosensor by concentration, the electrical conductivity change of the reduced graphene oxide was measured. 6 is a result of measuring the change in electrical conductivity while injecting the PSA-ACT complex, a biomarker of prostate cancer, by concentration using the manufactured biosensor. The results show that the isoelectric point of the PSA-ACT complex has a negative surface charge at pH 7.2 and a positive surface charge at pH 6.2, depending on 6.8. Accordingly, the surface charge by the biomaterial formed on the reduced graphene oxide surface has a result of changing the electrical conductivity. Figure 7 shows the calibration curve for verifying the sensor characteristics of the measurement results. The results can detect very low concentrations of 1 fg / ml PSA-ACT complex and have a high dynamic range of 10 7 .

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various changes without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be construed as being determined not by the specific embodiments but by the appended claims.

210 : 기재 220: 표면 산화층
230 : 자기 조립 단분자층 240 : 환원된 산화 그래핀 수용액
250 : 환원된 산화 그래핀층 260 : 전극
270 : 덮개층 280 : 구조물
290 : 바이오물질 고정화 링커 300 : 바이오물질 210: substrate 220: surface oxide layer
230: self-assembled monolayer 240: reduced aqueous solution of graphene oxide
250: reduced graphene oxide layer 260: electrode
270: cover layer 280: structure
290: biomaterial immobilized linker 300: biomaterial

Claims (15)

기재 표면에 프린팅 방법을 이용하여 양전하를 띄는 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 단계;
상기 기재 표면에 형성된 자기조립 단분자층 패턴에 음전하를 띄는 환원된 산화 그래핀을 흡착시켜 환원된 산화 그래핀 패턴을 형성하는 단계;
상기 환원된 산화 그래핀 패턴의 양단에 전극을 형성하는 단계;
상기 환원된 산화 그래핀 패턴에 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계; 및
상기 바이오물질 고정화 링커에 바이오물질을 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법.Forming a self-assembled monolayer layer pattern having a positive charge on a surface of the substrate by using a printing method;
Adsorbing the reduced graphene oxide having a negative charge on the self-assembled monolayer pattern formed on the surface of the substrate to form a reduced graphene oxide pattern;
Forming electrodes at both ends of the reduced graphene oxide pattern;
Forming a biomaterial immobilized linker on the reduced graphene oxide pattern; And
Method of manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern comprising the step of fixing the biomaterial to the biomaterial immobilization linker. 제1항에 있어서,
상기 자기조립 단분자층을 형성하는 단계를 실시하기 전에, 상기 기재와 자기조립 단분자층의 반응성 향상을 위하여 기재의 표면에 -OH 작용기를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법. The method of claim 1,
Before the step of forming the self-assembled monolayer, the reduced graphene oxide pattern further comprises the step of forming a -OH functional group on the surface of the substrate to improve the reactivity of the self-assembled monolayer Method for producing a biosensor comprising. 제2항에 있어서,
상기 기재의 표면에 -OH 작용기를 형성하는 단계가 기재를 NH4OH/H2O2/HO2 용액으로 처리한 후 산소 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법. The method of claim 2,
Forming a -OH functional group on the surface of the substrate is a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern, characterized in that the substrate is treated with an NH 4 OH / H 2 O 2 / HO 2 solution and then oxygen plasma treatment Manufacturing method. 제1항에 있어서,
상기 자기조립 단분자층은 아민기를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법. The method of claim 1,
The self-assembled monolayer is a method of manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern, characterized in that it comprises an amine group. 제1항에 있어서,
상기 환원된 산화 그래핀은 산화 그래핀의 부분적 환원에 의해 수산화기와 카르복시기를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법. The method of claim 1,
The reduced graphene oxide is a method of manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern characterized in that it comprises a hydroxyl group and a carboxyl group by partial reduction of the graphene oxide. 제1항에 있어서,
상기 환원된 산화 그래핀을 흡착시키는 단계는 자기조립 단분자층이 형성된 기재를 환원된 산화 그래핀 수용액에 함침시키는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법. The method of claim 1,
The step of adsorbing the reduced graphene oxide is a method of manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern, characterized in that the self-assembled monolayer is formed by impregnating the substrate with a reduced aqueous solution of graphene oxide. 제1항에 있어서,
상기 바이오물질이 항원, 항체, 핵산, 압타머, 펩타이드 또는 효소인 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법.The method of claim 1,
Method of producing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern, characterized in that the biomaterial is an antigen, an antibody, a nucleic acid, an aptamer, a peptide or an enzyme. 제1항에 있어서,
상기 바이오물질 고정화 링커가 알데히드가 포함된 자기조립 단분자인 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법.The method of claim 1,
The biomaterial-immobilized linker is a method of manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern, characterized in that the self-assembled monomolecule containing aldehyde. 제1항에 있어서,
상기 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계는 바이오물질 고정화 링커를 함침 또는 프린팅 방법을 이용하여 환원된 산화 그래핀 패턴에 흡착시키는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법.The method of claim 1,
The forming of the biomaterial immobilized linker may include adsorbing the biomaterial immobilized linker to the reduced graphene oxide pattern by using an impregnation or printing method. 제9항에 있어서,
상기 바이오물질 고정화 링커를 형성하는 단계는 프린팅 방법에 의해 1 이상의 종류의 바이오물질 고정화링커를 환원된 산화 그래핀 패턴에 선택적으로 흡착시키는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법.10. The method of claim 9,
The forming of the biomaterial-immobilized linker may include: adsorbing at least one biomaterial-immobilized linker to the reduced graphene oxide pattern by a printing method. Manufacturing method. 제1항에 있어서,
상기 바이오물질을 고정하는 단계는 바이오물질을 함침 또는 프린팅 방법을 이용하여 바이오물질 고정화 링커에 고정하는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법.The method of claim 1,
The fixing of the biomaterial is a method of manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern, characterized in that the biomaterial is fixed to the biomaterial immobilization linker by impregnation or printing. 제11항에 있어서,
상기 바이오물질을 고정하는 단계는 프린팅 방법을 이용하여 1 이상의 종류의 바이오물질을 고정하는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법.The method of claim 11,
The fixing of the biomaterial is a method of manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern, characterized in that for fixing one or more types of biomaterials using a printing method. 기재 표면에 프린팅 방법을 이용하여 양전하를 띄는 자기조립 단분자층 패턴을 형성하는 단계;
상기 기재 표면에 형성된 자기조립 단분자층 패턴에 음전하를 띄는 환원된 산화 그래핀 패턴을 흡착시켜 환원된 산화 그래핀 패턴을 형성하는 단계;
상기 환원된 산화 그래핀 패턴의 양단에 전극을 형성하는 단계; 및
상기 환원된 산화 그래핀 패턴에 바이오물질을 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서의 제조방법.Forming a self-assembled monolayer layer pattern having a positive charge on a surface of the substrate by using a printing method;
Adsorbing a reduced graphene oxide pattern having a negative charge on the self-assembled monolayer pattern formed on the surface of the substrate to form a reduced graphene oxide pattern;
Forming electrodes at both ends of the reduced graphene oxide pattern; And
Method of manufacturing a biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern characterized in that it comprises the step of fixing the biomaterial to the reduced graphene oxide pattern. 프린팅 방법을 이용하여 양전하를 띄는 자기조립 단분자층을 형성하고, 상기 자기조립 단분자층에 음전하를 띄는 환원된 산화 그래핀을 흡착시키고, 상기 환원된 산화 그래핀에 바이오물질 고정화링커와 바이오물질을 고정시켜 제조된 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서.Forming a self-assembled monolayer having a positive charge by using a printing method, by adsorbing the reduced graphene oxide having a negative charge on the self-assembled monolayer, and fixing the biomaterial immobilization linker and the biomaterial to the reduced graphene oxide A biosensor comprising the reduced reduced graphene oxide pattern. 제14항에 있어서,
프린팅 방법을 이용하여 두 종류 이상의 바이오물질 고정화링커와 두 종류 이상의 바이오물질을 고정시켜 다수의 타겟 분자 검출이 가능한 것을 특징으로 하는 환원된 산화 그래핀 패턴을 포함하는 바이오센서. 15. The method of claim 14,
A biosensor comprising a reduced graphene oxide pattern, characterized in that a plurality of target molecules can be detected by fixing two or more biomaterial immobilization linkers and two or more biomaterials using a printing method.
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