KR102117950B1 - Manufacturing method of electrode for biosensor and electrode for biosensor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 a)직립되어 형성되는 기주부와, 상기 기주부의 외주에 형성되며 방사 형상으로 돌출되는 돌기부가 포함된 나노구조체들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스를 준비하는 단계와, b)준비된 전극베이스의 표면을 플라즈마로 산화 처리하는 단계, 및 c)전극베이스에 도금막을 형성하는 단계를 포함하면서, 경화된 전극베이스를 스트레칭시켜, 전극베이스 표면 및 나노구조체에 크랙을 형성하는 단계를 포함하여, 전극베이스의 표면에 직립되어 형성되는 복수 개의 기주부와, 상기 기주부 각각의 외주에서 방사 형상으로 돌출 형성되는 돌기부를 포함되어, 전극의 표면에 패턴을 이루는 나노구조체와, 수평방향으로 작용하는 스트레칭에 의해 형성되는 크랙에 의해, 종래의 평면형 전극보다 감지 인자가 부착되는 표면적의 증가로 종래의 평면형 전극보다 감도가 월등히 향상되는 바이오센서용 전극 제조방법 및 그 바이오센서용 전극을 제공한다.The present invention comprises the steps of: a) preparing an electrode base in which nanostructures including a proximal portion formed upright and a protruding portion formed on an outer circumference of the base portion and forming a pattern on a surface, b) a prepared electrode Oxidizing the surface of the base with plasma, and c) forming a plating film on the electrode base, stretching the cured electrode base, and forming a crack on the electrode base surface and the nanostructure, It includes a plurality of base portions formed upright on the surface of the electrode base, and projections formed radially protruding from the outer circumference of each of the base portions, and a nanostructure forming a pattern on the surface of the electrode, and stretching in the horizontal direction Provided is a method for manufacturing an electrode for a biosensor and an electrode for a biosensor having a significantly improved sensitivity than a conventional planar electrode due to an increase in a surface area to which a sensing factor is attached by a crack formed by the conventional planar electrode.

Description

바이오센서용 전극 제조방법 및 그 바이오센서용 전극{Manufacturing method of electrode for biosensor and electrode for biosensor}Method for manufacturing electrode for biosensor and electrode for biosensor{Manufacturing method of electrode for biosensor and electrode for biosensor}

본 발명은 바이오센서용 전극 제조방법 및 그 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감지 인자가 부착되는 표면적을 넓게 형성하여 감도를 종래보다 향상시킨 바이오센서용 전극 제조방법 및 그 바이오센서용 전극에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an electrode for a biosensor and an electrode for a biosensor, and more specifically, a method for manufacturing an electrode for a biosensor and a biosensor for improving the sensitivity by forming a wider surface area to which a sensing factor is attached. It relates to an electrode.

일반적으로 바이오센서는 측정 대상물로부터 정보를 얻을 때, 생물학적 요소를 이용하거나 또는 생물학적 요소를 모방하여 색, 형광, 전기적 신호 등과 같이 인식 가능한 유용한 신호로 변환시켜주는 시스템이라고 할 수 있다.In general, a biosensor can be said to be a system that, when obtaining information from an object to be measured, uses biological elements or mimics biological elements to convert them into useful signals that can be recognized, such as color, fluorescence, and electrical signals.

따라서 바이오센서는 전자공학ㆍ화학ㆍ생물학ㆍ재료공학ㆍ효소공학 등 과학 전반에 걸친 기술을 필요로 하는 미래형 융합기술(fusion technology)이다.Therefore, biosensors are future fusion technologies that require technologies across science, such as electronics, chemistry, biology, materials engineering, and enzyme engineering.

그리고 바이오센서의 주요 용도분야는 의료용, 환경용, 식품용, 산업용, 군사용, 실험연구용 등이다. 이 중 의료용은 현재 가장 많이 이용되고 있는 분야로서 주로 혈당측정용 바이오센서가 시장규모의 대부분을 차지하고 있다.And the main fields of use for biosensors are medical, environmental, food, industrial, military, and experimental research. Among them, medical is the most widely used field, and biosensors for blood glucose measurement mainly occupy most of the market size.

이러한 바이오센서는 기술적 측면에서 필요 시료량이 적고, 측정의 정확성이 높으며, 주변 환경의 영향이 적고, 측정이 간편하며, 측정의 리얼 타임화가 가능하다. 또한, 시장적 측면에서 시장진입 초기단계 제품이고, 용도분야가 다양하며, 높은 성장성이 전망되는 제품이다.Such a biosensor has a small amount of sample required from a technical point of view, high measurement accuracy, low influence of the surrounding environment, simple measurement, and real-time measurement. In addition, it is a product in the early stages of entering the market in terms of market, it has various uses, and is expected to have high growth potential.

선행기술로는 공개특허 제10-2008-0042584호(2008.05.15) 및 공개특허 제10-2007-0121980호를 제공하였다.As prior art, Patent Publication No. 10-2008-0042584 (2008.05.15) and Patent Publication No. 10-2007-0121980 were provided.

최근의 연구개발 추세는 최소량의 시료를 이용하는 바이오센서, 일회용 바이오센서를 개발하는데 역점을 두고 있는 실정으로, 이러한 목적을 달성하기 위한 바이오센서 제조에 있어서의 기술적 측면에 대한 연구가 많이 수행되고 있다.The recent trend of research and development is focused on developing biosensors and disposable biosensors using a minimum amount of samples, and a lot of research has been conducted on technical aspects in manufacturing biosensors to achieve this purpose.

이러한 결과의 하나로, 도 1에 도시한 바와 같이 종래에는 평면형 전극 표면에 제1 항체(antibody)를 형성하고, 상기 제1 항체(antibody)와 연계된 제2 항체(antibody)를 더 형성한 후, 증폭입자를 형성하여, 바이오센서용 전극의 민감도를 향상하였으나, 이런 민감도가 향상된 전극을 제조하기 위해서는 전극 표면에 항체를 연속 반복 형성하기 위해 상당한 시간을 필요로 하여, 생산성이 저하됨은 물론, 제조단가가 높아지는 문제점이 있었다.As one of these results, as shown in FIG. 1, conventionally, a first antibody (antibody) is formed on a surface of a planar electrode, and a second antibody (antibody) associated with the first antibody (antibody) is further formed, By forming the amplified particles, the sensitivity of the electrode for the biosensor was improved, but in order to manufacture the electrode with the improved sensitivity, it takes a considerable amount of time to continuously form antibodies on the electrode surface, resulting in reduced productivity and a manufacturing cost. There was a problem of increasing.

본 발명은 전극베이스의 표면에 직립되어 형성되는 복수 개의 기주부와, 상기 기주부 각각의 외주에서 방사 형상으로 돌출 형성되는 돌기부를 포함되어, 전극의 표면에 패턴을 이루는 나노구조체들과, 수평방향으로 작용하는 스트레칭에 의해 형성되는 크랙에 의해, 종래의 평면형 전극보다 감지 인자가 부착되는 표면적의 증가로 종래의 평면형 전극보다 민감도가 월등히 향상됨은 물론, 제조 소요 시간이 짧고 제조단가가 낮은 바이오센서용 전극 제조방법 및 그 바이오센서용 전극을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention includes a plurality of base parts formed upright on the surface of the electrode base, and projections formed radially protruding from the outer periphery of each of the base parts, nanostructures forming a pattern on the surface of the electrode, and horizontal direction Due to the crack formed by stretching acting as an increase in the surface area to which the sensing factor is attached than the conventional planar electrode, the sensitivity is significantly improved compared to the conventional planar electrode, and the manufacturing time is short and the manufacturing cost is low. An object of the present invention is to provide an electrode manufacturing method and an electrode for the biosensor.

본 발명에 따른 바이오센서용 전극 제조방법은 a)직립되어 형성되는 기주부와, 상기 기주부의 외주에 형성되며 방사 형상으로 돌출되는 돌기부가 포함된 나노구조체들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스를 준비하는 단계와, b)준비된 전극베이스의 표면을 플라즈마로 산화 처리하는 단계, 및 c)전극베이스에 도금막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 b)단계인 준비된 전극베이스의 표면을 플라즈마로 산화 처리하는 단계를 실시 후, b-1)단계로, 경화된 전극베이스를 스트레칭시켜, 전극베이스 표면 및 나노구조체에 크랙을 형성하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing an electrode for a biosensor according to the present invention comprises: a) preparing an electrode base on which nanostructures including a base portion formed upright and a projection formed on an outer periphery of the base portion and projecting in a radial shape form a pattern on the surface. And b) oxidizing the surface of the prepared electrode base with plasma, and c) forming a plating film on the electrode base, and oxidizing the surface of the prepared electrode base in step b) with plasma. After performing the step, in step b-1), stretching the cured electrode base, and forming a crack on the electrode base surface and the nanostructure.

이때 본 발명에 따른 상기 a)단계인 기주부와, 돌기부가 포함된 나노구조체들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스를 준비하는 단계는 a-1)해당 바이오센서용 전극 형상의 몰드를 준비하는 단계와, a-2)준비된 몰드의 표면에 광경화수지를 도포하는 단계와, a-3)몰드에 도포된 광경화수지에 UV광 조사로 광경화수지를 경화시키는 단계와, a-4)상기 광경화수지의 경화로 이루어진 전극베이스를 몰드에서 분리하는 단계를 포함한다.At this time, the step a) of preparing the electrode base forming a pattern on the surface of the nanostructures including the proximal portion and the protruding portion according to the present invention is a-1) preparing an electrode-shaped mold for the biosensor. , a-2) applying a photocurable resin to the surface of the prepared mold, and a-3) curing the photocurable resin by irradiating UV light to the photocurable resin applied to the mold, and a-4) And separating the electrode base made of hardening of the resin from the mold.

그리고 본 발명에 따른 상기 a)단계인 기주부와, 돌기부가 포함된 나노구조체들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스를 준비하는 단계는 a-1)해당 바이오센서용 전극 형상의 몰드를 준비하는 단계와, a-2)준비된 몰드의 표면에 경화제가 혼합된 PDMS를 도포하는 단계와, a-3)몰드에 도포된 경화제가 혼합된 PDMS에 해당 온도의 열을 가하여 PDMS를 경화시키는 단계와, a-4)상기 PDMS의 경화로 이루어진 전극베이스를 몰드에서 분리하는 단계를 포함한다.And the step a) according to the present invention, the step of preparing an electrode base in which nanostructures including protrusions and protrusions form a pattern on the surface is a-1) preparing an electrode-shaped mold for the biosensor. , a-2) applying a PDMS with a curing agent mixed to the surface of the prepared mold, and a-3) curing the PDMS by applying heat at a corresponding temperature to the mixed PDMS with the curing agent applied to the mold, a- 4) separating the electrode base made of curing of the PDMS from the mold.

여기서 본 발명에 따른 상기 a-1)단계인 해당 바이오센서용 전극 형상의 몰드를 준비하는 단계에서, 상기 몰드는 전극베이스 표면에 패턴으로 형성되는 나노구조체들의 형상에 대응하는 음각 홈들이 형성되는 것이 바람직하다.Here, in the step of preparing the mold of the electrode shape for the biosensor in step a-1) according to the present invention, the mold is formed with intaglio grooves corresponding to the shape of nanostructures formed in a pattern on the surface of the electrode base. desirable.

그리고 본 발명에 따른 상기 나노구조체 중 돌기부는 그 수평 단면이 부채꼴 형상을 이루거나, 그 수평 단면이 다각형의 형상을 이루거나, 그 수평 단면이 원형의 형상을 이룬다.In addition, among the nanostructures according to the present invention, the protruding portion has a flat cross-sectional shape, the horizontal cross-section forms a polygonal shape, or the horizontal cross-section forms a circular shape.

여기서 본 발명에 따른 상기 나노구조체는 상기 기주부를 중심으로 4방향으로 돌기부가 형성되어, 수평 단면이 '+' 형상을 이루는 것이 바람직하다.Here, in the nanostructure according to the present invention, it is preferable that the protrusions are formed in four directions around the main portion, so that the horizontal cross-section forms a'+' shape.

또한, 본 발명에 따른 상기 a-2)단계인 준비된 몰드의 표면에 광경화수지를 도포하는 단계는 상기 몰드의 표면에 광경화수지를 도포한 후, 도포된 광경화수지 상면에 투명한 필름을 더 적층할 수 있다.In addition, in the step a-2) according to the present invention, the step of applying the photo-curing resin to the surface of the prepared mold further applies a photo-curing resin to the surface of the mold, and then adds a transparent film to the top surface of the applied photo-curing resin. Can be stacked.

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그리고 본 발명에 따른 상기 c)단계인 크랙이 형성된 전극베이스에 도금막을 형성하는 단계에서 상기 도금막은 금(Au) 또는 티타늄(Ti) 중 어느 하나의 금속으로 도금막을 형성하는 것이 바람직하다.In the step c) of forming a plating film on the cracked electrode base according to the present invention, the plating film is preferably formed of a metal of any one of gold (Au) or titanium (Ti).

또한, 본 발명에 따른 상기 c)단계인 전극베이스에 도금막을 형성하는 단계를 실시 후, d)단계로 상기 전극베이스에 형성된 도금막에 POM-ppy(polyoxometalate-doped polypyrrole(폴리옥소메탈레이트-폴리피롤)) 입자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, after performing the step of forming a plating film on the electrode base in step c) according to the present invention, step D) is performed on the plating film formed on the electrode base in step d) with POM-ppy (polyoxometalate-doped polypyrrole (polyoxometalate-polypyrrole) )) forming a particle.

본 발명에 따른 바이오센서용 전극은 판 상의 전극베이스와, 상기 전극베이스의 표면에 직립되어 형성되는 복수 개의 기주부와, 상기 기주부 각각의 외주에서 방사 형상으로 돌출 형성되는 돌기부를 포함하는 나노구조체들, 및 상기 전극베이스 및 나노구조체들의 표면에 형성되는 도금막을 포함하고, 상기 전극베이스의 표면 및 나노구조체들의 표면에 크랙을 형성한다.The electrode for a biosensor according to the present invention includes a nanostructure including an electrode base on a plate, a plurality of main portions formed upright on the surface of the electrode base, and protrusions protruding radially from the outer circumferences of the main portions. And a plating film formed on the surface of the electrode base and the nanostructures, and cracks are formed on the surface of the electrode base and the nanostructures.

이때 본 발명에 따른 상기 나노구조체 중 돌기부는 그 수평 단면이 부채꼴 형상을 이루거나, 그 수평 단면이 다각형의 형상을 이룬다.At this time, among the nanostructures according to the present invention, the horizontal section has a fan shape, or the horizontal section has a polygonal shape.

여기서 본 발명에 따른 상기 나노구조체는 상기 기주부를 중심으로 4방향으로 돌기부가 형성되어, 수평 단면이 '+' 형상을 이루는 것이 바람직하다.Here, in the nanostructure according to the present invention, it is preferable that the protrusions are formed in four directions around the main portion, so that the horizontal cross-section forms a'+' shape.

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그리고 상기 도금막은 금(Au) 또는 티타늄(Ti) 중 어느 하나의 금속으로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the plating film is preferably formed of any one of gold (Au) or titanium (Ti) metal.

더불어 본 발명에 따른 바이오센서용 전극은 상기 도금막 표면에 항체의 연결체로 POM-ppy(polyoxometalate-doped polypyrrole(폴리옥소메탈레이트-폴리피롤)) 입자를 더 포함할 수 있다. In addition, the electrode for a biosensor according to the present invention may further include POM-ppy (polyoxometalate-doped polypyrrole (polyoxometalate-polypyrrole)) particles as an antibody linker on the surface of the plated film.

본 발명에 따른 바이오센서용 전극 제조방법 및 그 바이오센서용 전극에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.The method for manufacturing an electrode for a biosensor according to the present invention and the effect exhibited by the electrode for a biosensor are as follows.

전극베이스의 표면에 직립되어 형성되는 복수 개의 기주부와, 상기 기주부 각각의 외주에서 방사 형상으로 돌출 형성되는 돌기부를 포함되어, 전극의 표면에 패턴을 이루는 나노구조체들과, 수평방향으로 작용하는 스트레칭에 의해 형성되는 크랙에 의해, 종래의 평면형 전극보다 감지 인자가 부착되는 표면적의 증가로 종래의 평면형 전극보다 민감도가 월등히 향상되는 효과를 가진다.It includes a plurality of base parts formed upright on the surface of the electrode base, and projections formed radially protruding from the outer periphery of each of the base parts, nanostructures forming a pattern on the surface of the electrode, and acting in the horizontal direction Due to the crack formed by stretching, the sensitivity of the conventional planar electrode is significantly higher than that of the conventional planar electrode due to the increase in the surface area to which the sensing factor is attached.

전극의 표면에 항체 형성을 연속 반복실시하지 않으므로, 제조 소요 시간이 짧고 제조단가 역시 낮은 효과를 가진다.Since the antibody formation is not continuously repeated on the surface of the electrode, the manufacturing time is short and the manufacturing cost is also low.

도 1은 제1 항체(antibody) 및 상기 제1 항체(antibody)와 연계된 제2 항체(antibody)를 더 형성한 종래의 바이오센서용 전극을 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오센서용 전극 제조 과정을 예시하여 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노구조체 중 돌기부의 수평 단면이 1 내지 4분면 중 어느 두 분면이 사분원 형태를 이루는 것을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노구조체 중 돌기부의 수평 단면이 1 내지 4분면 중 어느 세 분면이 사분원 형태를 이루는 것을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노구조체 중 돌기부의 수평 단면이 원형을 이루는 것을 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오센서용 전극 제조 과정에 POM-ppy입자를 형성하는 단계를 더 포함한 과정을 보인 예시도이다.1 is a cross-sectional view showing an electrode for a conventional biosensor that further forms a first antibody (antibody) and a second antibody (antibody) associated with the first antibody (antibody).
2 is an exemplary view illustrating an electrode manufacturing process for a biosensor according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing that a horizontal cross-section of a protruding portion of a nanostructure according to an embodiment of the present invention forms a quadrant of any one of 1 to 4 quadrants.
4 is an exemplary view showing that a horizontal cross-section of a protrusion among nanostructures according to an embodiment of the present invention forms a quadrant in any one of 1 to 4 quadrants.
5 is an exemplary view showing a horizontal cross-section of the protrusion of the nanostructures according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view showing a process further comprising the step of forming POM-ppy particles in the electrode manufacturing process for a biosensor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately explains the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle of being able to be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments shown in the embodiments and the drawings described in this specification are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and at the time of this application, they can be replaced evenly It should be understood that there may be variations.

본 발명은 감지 인자가 부착되는 표면적을 넓게 형성하여 민감도를 종래보다 향상시킨 바이오센서용 전극을 제조하는 방법 및 그 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 도면을 참고하여 살펴보면 다음과 같다.The present invention relates to a method for manufacturing an electrode for a biosensor having a higher sensitivity than conventionally by forming a wide surface area to which a sensing factor is attached, and an electrode for the biosensor, as follows with reference to the drawings.

도 1을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오센서용 전극 제조방법은 a)직립되어 형성되는 기주부(111)와, 상기 기주부(111)의 외주에 형성되며 방사 형상으로 돌출되는 돌기부(112)가 포함된 나노구조체(110)들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스(100)를 준비하는 단계와, b)준비된 전극베이스(100)의 표면을 플라즈마로 산화 처리하는 단계, 및 c)전극베이스(100)에 도금막(120)을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 b)단계인 준비된 전극베이스(100)의 표면을 플라즈마로 산화 처리하는 단계를 실시 후, b-1)단계로, 경화된 전극베이스(100)를 스트레칭시켜, 전극베이스(100) 표면 및 나노구조체(110)에 크랙을 형성하는 단계를 포함한다.The method for manufacturing an electrode for a biosensor according to an embodiment of the present invention with reference to FIG. 1 is a) a main part 111 formed upright and a protruding part formed on an outer circumference of the main part 111 and protruding radially ( 112) preparing the electrode base 100 in which the nanostructures 110 included in the surface form a pattern, and b) oxidizing the surface of the prepared electrode base 100 with plasma, and c) the electrode base. After the step of forming a plating film 120 on the (100), after performing the step of oxidizing the surface of the prepared electrode base 100 in step b) with plasma, in step b-1), the cured Stretching the electrode base 100, and forming a crack on the surface of the electrode base 100 and the nanostructure 110.

상기한 과정에 따른 바이오센서용 전극 제조방법을 단계별로 보다 상세하게 살펴보면, 먼저, a)단계로 기주부(111)와, 상기 기주부(111)의 외주에 형성되며 방사 형상으로 돌출되는 돌기부(112)가 포함된 나노구조체(110)들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스(100)를 준비한다.Looking at the method for manufacturing an electrode for a biosensor according to the above process step by step in detail, first, in step a), the proximal portion 111 and the protruding portion formed on the outer circumference of the proximal portion 111 and protruding radially ( Prepare the electrode base 100 in which the nanostructures 110 containing 112 form a pattern on the surface.

이때 상기 전극베이스(100)는 광경화수지 또는 PDMS(폴리디메틸실록산) 등을 경화시켜 준비하게 되는데, 그 준비과정을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.At this time, the electrode base 100 is prepared by curing a photocurable resin or PDMS (polydimethylsiloxane), and the preparation process is as follows.

우선, 광경화수지를 이용한 전극베이스(100)의 준비과정을 살펴보면, a-1)단계로, 해당 바이오센서용 전극 형상의 몰드(10)를 준비한다.First, looking at the preparation process of the electrode base 100 using a photocurable resin, in step a-1), an electrode-shaped mold 10 for the biosensor is prepared.

여기서 준비되는 몰드(10)는 그 표면에 전극베이스(100) 표면에 형성되는 나노구조체(110)에 대응하는 형상으로 음각 홈(11)이 형성되는데, 상기 나노구조체(110)는 수평 단면이 원형 또는 다각형을 이루는 기주부(111)의 외주에 돌기부(112)가 방사 형상으로 돌출 형성되어, 나노구조체(110)의 수평 단면이 '+' 형상을 이루는 돌기 형태로, 상기 음각 홈(11) 역시, '+'형태의 수평 단면을 갖는 나노구조체(110)에 대응하여, '+' 형태의 음각 홈(11)으로 된 것이 바람직하다.The mold 10 prepared here is formed with an intaglio groove 11 in a shape corresponding to the nanostructure 110 formed on the surface of the electrode base 100 on its surface, and the nanostructure 110 has a circular horizontal cross-section. Or, the projection 112 is formed on the outer periphery of the base portion 111 forming a polygonal projection, and the horizontal cross-section of the nanostructure 110 is in the form of a projection forming a'+' shape, the intaglio groove 11 also , Corresponding to the nanostructure 110 having a horizontal cross-section of the'+' shape, it is preferable that the intaglio groove 11 of the'+' shape.

이때 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 나노구조체(110)는 전극베이스(100)의 표면에서 서로 일정한 간격을 유지한 상태로 형성되어 패턴을 이루고, 그 수평단면이 '+'형상을 이루는 돌기로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고, 도 1 내지 도 5를 참조한 바와 같이 상기 나노구조체(110) 중 돌기부(112)는 그 수평 단면이 부채꼴 형상을 이루거나, 그 수평 단면이 직사각형과 같은 다각형의 형상 또는 원형 형상으로 형성될 수 있다.At this time, the nanostructure 110 according to an embodiment of the present invention is formed in a state of maintaining a constant distance from each other on the surface of the electrode base 100 to form a pattern, and the horizontal cross-section of the protrusions forming a'+' shape Although limited, but not limited thereto, as shown in FIGS. 1 to 5, the protrusion 112 of the nanostructure 110 has a flat cross-section of a fan shape, or the horizontal cross-section of a polygonal shape such as a rectangle. It may be formed in a shape or a circular shape.

그리고 a-2)단계로, 준비된 몰드(10)의 표면에 광경화수지를 도포한다.And in step a-2), a photocurable resin is applied to the surface of the prepared mold 10.

이때 광경화수지를 준비된 상기 몰드(10)의 음각 홈(11)에 완전히 채워진 후, 상기 몰드(10)의 표면에서 일정 두께를 갖는 광경화수지층을 이루도록 도포되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the photocurable resin is completely filled in the engraved groove 11 of the mold 10, and then applied to form a photocurable resin layer having a predetermined thickness on the surface of the mold 10.

또한, 상기 몰드(10)의 표면에 도포되어 층을 이루는 광경화수지층의 표면에는 베이스필름(120)을 적층한다.In addition, the base film 120 is laminated on the surface of the photocurable resin layer applied to the mold 10 to form a layer.

상기 베이스필름(120)은 광투과를 허용하는 투명한 필름으로 그 재질은 광투과로 물성이 변화하지 않는 PET(Polyethylene terephthalate)로 한정될 수 있다.The base film 120 is a transparent film that allows light transmission, and its material may be limited to PET (Polyethylene terephthalate) whose physical properties do not change due to light transmission.

그리고 a-3)단계로, 상기 몰드(10)에 도포된 광경화수지에 UV광 조사로 광경화수지를 경화시킨다.Then, in step a-3), the photocurable resin applied to the mold 10 is cured by irradiation with UV light.

이때 조사되는 UV광은 210 ~ 280nm 파장의 UV광을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 광경화수지의 경화로 전극베이스(100)가 형성된다.At this time, it is preferable to use UV light having a wavelength of 210 to 280 nm for irradiated UV light, and the electrode base 100 is formed by curing the photocurable resin.

그리고 a-4)단계로, 상기 광경화수지의 경화로 이루어진 전극베이스(100)를 몰드(10)에서 분리하여, 표면에 나노구조체(110)가 형성된 상기 전극베이스(100)의 준비가 완료된다.And in step a-4), the electrode base 100 made of curing of the photocurable resin is separated from the mold 10, and the preparation of the electrode base 100 on which the nanostructure 110 is formed on the surface is completed. .

더불어, PDMS(폴리디메틸실록산)를 이용한 전극베이스(100)의 준비과정을 살펴보면,In addition, looking at the preparation process of the electrode base 100 using PDMS (polydimethylsiloxane),

a-1)단계로, 해당 바이오센서용 전극 형상의 몰드(10)를 준비한다.In step a-1), an electrode-shaped mold 10 for the corresponding biosensor is prepared.

여기서 준비되는 몰드(10)는 그 표면에 전극베이스(100) 표면에 형성되는 나노구조체(110)에 대응하는 형상으로 음각 홈(11)이 형성되는데, 상기 나노구조체(110)는 수평 단면이 원형 또는 다각형을 이루는 기주부(111)의 외주에 돌기부(112)가 방사 형상으로 돌출 형성되어, 나노구조체(110)의 수평 단면이 '+' 형상을 이루는 돌기 형태로, 상기 음각 홈(11) 역시, '+'형태의 수평 단면을 갖는 나노구조체(110)에 대응하여, '+' 형태의 음각 홈(11)으로 된 것이 바람직하다.The mold 10 prepared here is formed with an intaglio groove 11 in a shape corresponding to the nanostructure 110 formed on the surface of the electrode base 100 on its surface, and the nanostructure 110 has a circular horizontal cross-section. Or, the projection 112 is formed on the outer periphery of the base portion 111 forming a polygonal projection, and the horizontal cross-section of the nanostructure 110 is in the form of a projection forming a'+' shape, the intaglio groove 11 also , Corresponding to the nanostructure 110 having a horizontal cross-section of the'+' shape, it is preferable that the intaglio groove 11 of the'+' shape.

이때 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 나노구조체(110)는 전극베이스(100)의 표면에서 서로 일정한 간격을 유지한 상태로 형성되어 패턴을 이루고, 그 수평단면이 '+'형상을 이루는 돌기로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고, 도 1 내지 도 5를 참조한 바와 같이 상기 나노구조체(110) 중 돌기부(112)는 그 수평 단면이 부채꼴 형상을 이루거나, 그 수평 단면이 직사각형과 같은 다각형의 형상, 또는 원형 형상으로 형성될 수 있다.At this time, the nanostructure 110 according to an embodiment of the present invention is formed in a state of maintaining a constant distance from each other on the surface of the electrode base 100 to form a pattern, and the horizontal cross-section of the protrusions forming a'+' shape Although limited, but not limited thereto, as shown in FIGS. 1 to 5, the protrusion 112 of the nanostructure 110 has a flat cross-section of a fan shape, or the horizontal cross-section of a polygonal shape such as a rectangle. It may be formed in a shape or a circular shape.

그리고 a-2)단계로, 준비된 몰드(10)의 표면에 경화제가 혼합된 PDMS를 도포한다.And in step a-2), the surface of the prepared mold 10 is coated with a curing agent mixed PDMS.

이때 PDMS를 준비된 상기 몰드(10)의 음각 홈(11)에 완전히 채워진 후, 상기 몰드(10)의 표면에서 일정 두께를 갖는 PDMS층을 이루도록 도포되는 것이 바람직하다.At this time, after the PDMS is completely filled in the intaglio groove 11 of the prepared mold 10, it is preferable to be applied to form a PDMS layer having a predetermined thickness on the surface of the mold 10.

그리고 a-3)단계로, 상기 몰드(10)에 도포된 PDMS에 해당 온도의 열을 가하여 PDMS를 경화시킨다.And in step a-3), the PDMS applied to the mold 10 is heated to the corresponding temperature to cure the PDMS.

이때 상기 PDMS의 경화로 전극베이스(100)가 형성된다.At this time, the electrode base 100 is formed by curing the PDMS.

그리고 a-4)단계로, 상기 PDMS의 경화로 이루어진 전극베이스(100)를 몰드(10)에서 분리하여, 표면에 나노구조체(110)가 형성된 상기 전극베이스(100)의 준비가 완료된다.And in step a-4), the electrode base 100 made of curing of the PDMS is separated from the mold 10, and the preparation of the electrode base 100 on which the nanostructure 110 is formed on the surface is completed.

상기한 과정으로 전극베이스(100)가 준비되면, 다음 단계로 b)단계는 준비된 전극베이스(100)의 표면을 플라즈마로 산화 처리한다. When the electrode base 100 is prepared in the above-described process, step b) in the next step oxidizes the surface of the prepared electrode base 100 with plasma.

이때 플라즈마 크리너와 같은 챔버 타입의 장치에 준비된 소자를 넣고 진공을 걸어 준 후, 산소를 공급하여 플라즈마 방전처리를 하여 표면을 경화하거나, 오픈 된 공간에서 공기를 이용한 플라즈마 방전 처리를 하여 표면을 산화 및 경화 시킨다. At this time, after placing the prepared element in a chamber type device such as a plasma cleaner and applying vacuum, the surface is cured by plasma discharge treatment by supplying oxygen, or the surface is oxidized by plasma discharge treatment using air in an open space. Harden.

여기서 처리 시간에 따라 산화 및 경화된 층의 두께를 조절할 수 있다.Here, the thickness of the oxidized and cured layer can be adjusted according to the treatment time.

상기한 과정에 의해 상기 전극베이스(100)의 산화 처리가 완료되면, 다음 단계로 b-1)단계는 경화된 전극베이스(100)를 스트레칭시켜, 상기 전극베이스(100)에 크랙을 형성한다.When the oxidation treatment of the electrode base 100 is completed by the above-described process, step b-1) stretches the cured electrode base 100 to a next step, thereby forming a crack in the electrode base 100.

상기 스트레칭은 상기 전극베이스(100)를 수평방향 중 서로 대향진 방향으로 잡아당겨 상기 전극베이스(100)의 신장으로 스트레칭이 이루어지는데, 이때 상기 전극베이스(100)의 표면뿐만 아니라, 상기 전극베이스(100)에 형성된 나노구조체(110)에도 상기 전극베이스(100)의 스트레칭으로 크랙이 형성된다.The stretching is performed by stretching the electrode base 100 in a direction opposite to each other in a horizontal direction to stretch the electrode base 100, wherein the electrode base (not only the surface of the electrode base 100, but also the electrode base ( Cracks are also formed in the nanostructure 110 formed in 100) by stretching the electrode base 100.

상기 전극베이스(100)의 신장은 가압수단(200)에 의해 상기 가압수단(200)은 한 쌍으로, 상기 전극베이스(100)의 일측 및 대향진 타측에 각각 고정되어, 상기 전극베이스(100)를 서로 대향 방향으로 잡아당겨, 상기 전극베이스(100)가 신장되도록 한다.The extension of the electrode base 100 is a pair of the pressing means 200 by the pressing means 200, fixed to one side and the other side of the electrode base 100, respectively, the electrode base 100 By pulling in opposite directions to each other, the electrode base 100 is extended.

따라서 상기 가압수단(200)의 선택적인 구동에 의해 상기 전극베이스(100)가 신장되어, 상기 전극베이스(100) 및 나노구조체(110)에 크랙이 발생된다.Therefore, the electrode base 100 is extended by the selective driving of the pressing means 200, and cracks are generated in the electrode base 100 and the nanostructure 110.

상기한 광경화수지 또는 PDMS(폴리디메틸실록산)를 대신하여 폴리우레탄을 시트 형태로 경화시켜 준비할 수도 있다.Instead of the photocurable resin or PDMS (polydimethylsiloxane) described above, polyurethane may be prepared by curing in a sheet form.

여기서 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극베이스(100)는 상기 b)단계의 상기 플라즈마 산화 처리를 경화하면서 동시에 전극베이스(100)를 스트레칭시켜 상기 전극베이스(100) 및 나노구조체(110)에 크랙이 형성될 수 있다.Here, the electrode base 100 according to an embodiment of the present invention simultaneously cracks the plasma oxidation treatment of step b) and simultaneously stretches the electrode base 100 to crack the electrode base 100 and the nanostructure 110. It can be formed.

상기한 과정에 의해 상기 전극베이스(100)의 표면에 크랙이 발생하면, 다음은 c)단계로 크랙이 형성된 전극베이스(100) 표면 및 나노구조체(110)에 도금막(130)을 형성한다.If a crack occurs on the surface of the electrode base 100 by the above-described process, the following steps c) to form a plating film 130 on the surface of the electrode base 100 on which the crack is formed and the nanostructure 110.

이때 상기 전극베이스(100)의 표면 및 나노구조체(110)에 도금되는 도금막(130)은 금(Au) 또는 티타늄(Ti) 중 어느 하나의 금속으로 형성되는데, 무전해 도금으로 상기 전극베이스(100)의 표면 및 나노구조체(110)에 시드층을 먼저 형성한 후, 상기 시드층에 실시되는 전해 도금을 통해 상기 전극베이스(100)의 표면 및 나노구조체(110)에 도금막(130)이 형성된다.At this time, the plating film 130 plated on the surface of the electrode base 100 and the nanostructure 110 is formed of any one of gold (Au) or titanium (Ti) metal. After forming a seed layer on the surface and nanostructure 110 of 100), a plating film 130 is formed on the surface of the electrode base 100 and the nanostructure 110 through electrolytic plating performed on the seed layer. Is formed.

또한, 상기 도금막(130)은 증착으로 형성할 수도 있다.Further, the plating film 130 may be formed by vapor deposition.

상기한 일련의 과정에 의해 전극의 표면에 패턴을 이루는 나노구조체와, 수평방향으로 작용하는 스트레칭에 의해 형성되는 크랙에 의해, 종래의 평면형 전극보다 감지 인자가 부착되는 표면적의 증가로 종래의 평면형 전극보다 감도가 월등히 향상된다.By the nanostructure forming a pattern on the surface of the electrode and the crack formed by stretching acting in the horizontal direction by the series of processes described above, the conventional planar electrode is increased by increasing the surface area to which the sensing factor is attached than the conventional planar electrode. Sensitivity is significantly improved.

또한, 본 발명에 따른 다른 실시 예로, 도금막(130) 표면에 POM-ppy 입자(140)를 형성할 수 있는데, 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.In addition, as another embodiment according to the present invention, the POM-ppy particles 140 may be formed on the surface of the plated film 130, as follows.

상기 POM-ppy 입자(140)는 전기화학증착법을 이용하여 polyoxometalate/전도성 고분자가 코팅된 상기 도금막(130)의 표면에 코팅되도록 한다.The POM-ppy particles 140 are coated on the surface of the plating layer 130 coated with a polyoxometalate/conductive polymer using an electrochemical deposition method.

따라서 상기한 구성으로 종래의 평평한 전극보다 비표면적과 전기 및 이온전도도를 향상시킬 수 있다.Therefore, the above-described configuration can improve the specific surface area and electrical and ionic conductivity of conventional flat electrodes.

도 6을 참조한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 바이오센서용 전극 제조방법은 a)직립되어 형성되는 기주부(111)와, 상기 기주부(111)의 외주에 형성되며 방사 형상으로 돌출되는 돌기부(112)가 포함된 나노구조체(110)들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스(100)를 준비하는 단계와, b)준비된 전극베이스(100)의 표면을 플라즈마 산화 처리하는 단계, 및 c)전극베이스(100)에 도금막(120)을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 b)단계인 준비된 전극베이스(100)의 표면을 플라즈마 산화 처리하는 단계를 실시 후, b-1)단계로, 경화된 전극베이스(100)를 스트레칭시켜, 전극베이스(100) 표면 및 나노구조체(110)에 크랙을 형성하는 단계와, 상기 c)단계인 전극베이스(100)에 도금막(120)을 형성하는 단계를 실시 후, d)단계로, 상기 전극베이스(100)에 형성된 도금막(120)에 POM-ppy(polyoxometalate-doped polypyrrole(폴리옥소메탈레이트-폴리피롤)) 입자(140)를 형성하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing an electrode for a biosensor according to another embodiment of the present invention with reference to FIG. 6 is a) a main part 111 formed upright and a protruding part formed on an outer circumference of the main part 111 and protruding radially ( 112) preparing the electrode base 100 in which the nanostructures 110 containing a pattern are formed on the surface, b) plasma-oxidizing the surface of the prepared electrode base 100, and c) the electrode base ( After the step of forming a plating film 120 in 100), and performing the step of plasma oxidation treatment of the surface of the prepared electrode base 100 in step b), in step b-1), the cured electrode base After stretching (100), forming a crack on the surface of the electrode base 100 and the nanostructure 110, and performing the step of forming the plating film 120 on the electrode base 100, which is step c). , d), forming a POM-ppy (polyoxometalate-doped polypyrrole (polyoxometalate-polypyrrole)) particle 140 on the plating film 120 formed on the electrode base 100.

상기한 과정에 따른 바이오센서용 전극 제조방법을 단계별로 보다 상세하게 살펴보면, 먼저, a)단계로 기주부(111)와, 상기 기주부(111)의 외주에 형성되며 방사 형상으로 돌출되는 돌기부(112)가 포함된 나노구조체(110)들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스(100)를 준비한다.Looking at the method for manufacturing an electrode for a biosensor according to the above process step by step in detail, first, in step a), the proximal portion 111 and the protruding portion formed on the outer circumference of the proximal portion 111 and protruding radially ( Prepare the electrode base 100 in which the nanostructures 110 containing 112 form a pattern on the surface.

이때 상기 전극베이스(100)는 광경화수지, PDMS(폴리디메틸실록산) 또는 폴리우레탄을 시트 형태로 경화시켜 준비하게 되는데, 그 준비과정을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.At this time, the electrode base 100 is prepared by curing a photocurable resin, PDMS (polydimethylsiloxane) or polyurethane in the form of a sheet, and the preparation process is as follows.

우선 a-1)단계로, 해당 바이오센서용 전극 형상의 몰드(10)를 준비한다.First, in step a-1), an electrode-shaped mold 10 for the biosensor is prepared.

여기서 준비되는 몰드(10)는 그 표면에 전극베이스(100) 표면에 형성되는 나노구조체(110)에 대응하는 형상으로 음각 홈(11)이 형성되는데, 상기 나노구조체(110)는 수평 단면이 원형 또는 다각형을 이루는 기주부(111)의 외주에 돌기부(112)가 방사 형상으로 돌출 형성되어, 나노구조체(110)의 수평 단면이 '+' 형상을 이루는 돌기 형태로, 상기 음각 홈(11) 역시, '+'형태의 수평 단면을 갖는 나노구조체(110)에 대응하여, '+' 형태의 음각 홈(11)으로 된 것이 바람직하다.The mold 10 prepared here is formed with an intaglio groove 11 in a shape corresponding to the nanostructure 110 formed on the surface of the electrode base 100 on its surface, and the nanostructure 110 has a circular horizontal cross-section. Or, the projection 112 is formed on the outer periphery of the base portion 111 forming a polygonal projection, and the horizontal cross-section of the nanostructure 110 is in the form of a projection forming a'+' shape, the intaglio groove 11 also , Corresponding to the nanostructure 110 having a horizontal cross-section of the'+' shape, it is preferable that the intaglio groove 11 of the'+' shape.

이때 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 나노구조체(110)는 전극베이스(100)의 표면에서 서로 일정한 간격을 유지한 상태로 형성되어 패턴을 이루고, 그 수평단면이 '+'형상을 이루는 돌기로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고, 도 2 내지 도 5를 참조한 바와 같이 상기 나노구조체(110) 중 돌기부(112)는 그 수평 단면이 부채꼴 형상을 이루거나, 그 수평 단면이 직사각형과 같은 다각형 형상 또는 원형의 형상으로 형성될 수 있다.At this time, the nanostructure 110 according to an embodiment of the present invention is formed in a state of maintaining a constant distance from each other on the surface of the electrode base 100 to form a pattern, and the horizontal cross-section of the protrusions forming a'+' shape Although limited, but not limited thereto, as illustrated in FIGS. 2 to 5, the protrusion 112 of the nanostructure 110 has a horizontal cross-section of a fan shape, or a horizontal cross-section of a polygonal shape such as a rectangle. Or it may be formed in a circular shape.

그리고 a-2)단계로, 준비된 몰드(10)의 표면에 광경화수지를 도포한다.And in step a-2), a photocurable resin is applied to the surface of the prepared mold 10.

이때 광경화수지를 준비된 상기 몰드(10)의 음각 홈(11)에 완전히 채워진 후, 상기 몰드(10)의 표면에서 일정 두께를 갖는 광경화수지층을 이루도록 도포되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the photocurable resin is completely filled in the engraved groove 11 of the mold 10, and then applied to form a photocurable resin layer having a predetermined thickness on the surface of the mold 10.

또한, 상기 몰드(10)의 표면에 도포되어 층을 이루는 광경화수지층의 표면에는 베이스필름(120)을 적층한다.In addition, the base film 120 is laminated on the surface of the photocurable resin layer applied to the mold 10 to form a layer.

상기 베이스필름(120)은 광투과를 허용하는 투명한 필름으로 그 재질은 광투과로 물성이 변화하지 않는 PET(Polyethylene terephthalate)로 한정될 수 있다.The base film 120 is a transparent film that allows light transmission, and its material may be limited to PET (Polyethylene terephthalate) whose physical properties do not change due to light transmission.

그리고 a-3)단계로, 상기 몰드(10)에 도포된 광경화수지에 UV광 조사로 광경화수지를 경화시킨다.Then, in step a-3), the photocurable resin applied to the mold 10 is cured by irradiation with UV light.

이때 조사되는 UV광은 210 ~ 280nm 파장의 UV광을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 광경화수지의 경화로 전극베이스(100)가 형성된다.At this time, it is preferable to use UV light having a wavelength of 210 to 280 nm for irradiated UV light, and the electrode base 100 is formed by curing the photocurable resin.

그리고 a-4)단계로, 상기 광경화수지의 경화로 이루어진 전극베이스(100)를 몰드(10)에서 분리하여, 표면에 나노구조체(110)가 형성된 상기 전극베이스(100)의 준비가 완료된다.And in step a-4), the electrode base 100 made of curing of the photocurable resin is separated from the mold 10, and the preparation of the electrode base 100 on which the nanostructure 110 is formed on the surface is completed. .

더불어, PDMS(폴리디메틸실록산)를 이용한 전극베이스(100)의 준비과정을 살펴보면,In addition, looking at the preparation process of the electrode base 100 using PDMS (polydimethylsiloxane),

a-1)단계로, 해당 바이오센서용 전극 형상의 몰드(10)를 준비한다.In step a-1), an electrode-shaped mold 10 for the corresponding biosensor is prepared.

여기서 준비되는 몰드(10)는 그 표면에 전극베이스(100) 표면에 형성되는 나노구조체(110)에 대응하는 형상으로 음각 홈(11)이 형성되는데, 상기 나노구조체(110)는 수평 단면이 원형 또는 다각형을 이루는 기주부(111)의 외주에 돌기부(112)가 방사 형상으로 돌출 형성되어, 나노구조체(110)의 수평 단면이 '+' 형상을 이루는 돌기 형태로, 상기 음각 홈(11) 역시, '+'형태의 수평 단면을 갖는 나노구조체(110)에 대응하여, '+' 형태의 음각 홈(11)으로 된 것이 바람직하다.The mold 10 prepared here is formed with an intaglio groove 11 in a shape corresponding to the nanostructure 110 formed on the surface of the electrode base 100 on its surface, and the nanostructure 110 has a circular horizontal cross-section. Or, the projection 112 is formed on the outer periphery of the base portion 111 forming a polygonal projection, and the horizontal cross-section of the nanostructure 110 is in the form of a projection forming a'+' shape, the intaglio groove 11 also , Corresponding to the nanostructure 110 having a horizontal cross-section of the'+' shape, it is preferable that the intaglio groove 11 of the'+' shape.

이때 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 나노구조체(110)는 전극베이스(100)의 표면에서 서로 일정한 간격을 유지한 상태로 형성되어 패턴을 이루고, 그 수평단면이 '+'형상을 이루는 돌기로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고, 도 1 내지 도 5를 참조한 바와 같이 상기 나노구조체(110) 중 돌기부(112)는 그 수평 단면이 부채꼴 형상을 이루거나, 그 수평 단면이 직사각형과 같은 다각형의 형상, 또는 원형 형상으로 형성될 수 있다.At this time, the nanostructure 110 according to an embodiment of the present invention is formed in a state of maintaining a constant distance from each other on the surface of the electrode base 100 to form a pattern, and the horizontal cross-section of the protrusions forming a'+' shape Although limited, but not limited thereto, as shown in FIGS. 1 to 5, the protrusion 112 of the nanostructure 110 has a flat cross-section of a fan shape, or the horizontal cross-section of a polygonal shape such as a rectangle. It may be formed in a shape or a circular shape.

그리고 a-2)단계로, 준비된 몰드(10)의 표면에 경화제가 혼합된 PDMS를 도포한다.And in step a-2), the surface of the prepared mold 10 is coated with a curing agent mixed PDMS.

이때 PDMS를 준비된 상기 몰드(10)의 음각 홈(11)에 완전히 채워진 후, 상기 몰드(10)의 표면에서 일정 두께를 갖는 PDMS층을 이루도록 도포되는 것이 바람직하다.At this time, after the PDMS is completely filled in the intaglio groove 11 of the prepared mold 10, it is preferable to be applied to form a PDMS layer having a predetermined thickness on the surface of the mold 10.

그리고 a-3)단계로, 상기 몰드(10)에 도포된 PDMS에 해당 온도의 열을 가하여 PDMS를 경화시킨다.And in step a-3), the PDMS applied to the mold 10 is heated to the corresponding temperature to cure the PDMS.

이때 상기 PDMS의 경화로 전극베이스(100)가 형성된다.At this time, the electrode base 100 is formed by curing the PDMS.

그리고 a-4)단계로, 상기 PDMS의 경화로 이루어진 전극베이스(100)를 몰드(10)에서 분리하여, 표면에 나노구조체(110)가 형성된 상기 전극베이스(100)의 준비가 완료된다.And in step a-4), the electrode base 100 made of curing of the PDMS is separated from the mold 10, and the preparation of the electrode base 100 on which the nanostructure 110 is formed on the surface is completed.

상기한 과정으로 전극베이스(100)가 준비되면, 다음 단계로 b)단계는 준비된 전극베이스(100)의 표면을 플라즈마로 산화 처리한다. When the electrode base 100 is prepared in the above-described process, step b) in the next step oxidizes the surface of the prepared electrode base 100 with plasma.

이때 플라즈마 크리너와 같은 챔버 타입의 장치에 준비된 소자를 넣고 진공을 걸어 준 후, 산소를 공급하여 플라즈마 방전처리를 하여 표면을 경화하거나, 오픈 된 공간에서 공기를 이용한 플라즈마 방전 처리를 하여 표면을 산화 및 경화 시킨다. At this time, after placing the prepared element in a chamber type device such as a plasma cleaner and applying vacuum, the surface is cured by plasma discharge treatment by supplying oxygen, or the surface is oxidized by plasma discharge treatment using air in an open space. Harden.

여기서 처리 시간에 따라 산화 및 경화된 층의 두께를 조절할 수 있다. Here, the thickness of the oxidized and cured layer can be adjusted according to the treatment time .

상기한 과정에 의해 상기 전극베이스(100)의 산화 처리가 완료되면, 다음 단계로 b-1)단계는 경화된 전극베이스(100)를 스트레칭시켜, 상기 전극베이스(100)에 크랙을 형성한다.When the oxidation treatment of the electrode base 100 is completed by the above-described process, step b-1) stretches the cured electrode base 100 to a next step, thereby forming a crack in the electrode base 100.

상기 스트레칭은 상기 전극베이스(100)를 수평방향 중 서로 대향진 방향으로 잡아당겨 상기 전극베이스(100)의 신장으로 스트레칭이 이루어지는데, 이때 상기 전극베이스(100)의 표면뿐만 아니라, 상기 전극베이스(100)에 형성된 나노구조체(110)에도 상기 전극베이스(100)의 스트레칭으로 크랙이 형성된다.The stretching is performed by stretching the electrode base 100 in a direction opposite to each other in a horizontal direction to stretch the electrode base 100. At this time, the electrode base 100 is not only the surface of the electrode base 100, but also the electrode base ( Cracks are also formed in the nanostructure 110 formed in 100) by stretching the electrode base 100.

상기 전극베이스(100)의 신장은 가압수단(200)에 의해 상기 가압수단(200)은 한 쌍으로, 상기 전극베이스(100)의 일측 및 대향진 타측에 각각 고정되어, 상기 전극베이스(100)를 서로 대향 방향으로 잡아당겨, 상기 전극베이스(100)가 신장되도록 한다.The extension of the electrode base 100 is a pair of the pressing means 200 by the pressing means 200, fixed to one side and the other side of the electrode base 100, respectively, the electrode base 100 By pulling in opposite directions to each other, the electrode base 100 is extended.

따라서 상기 가압수단(200)의 선택적인 구동에 의해 상기 전극베이스(100)가 신장되어, 상기 전극베이스(100) 및 나노구조체(110)에 크랙이 발생된다.Therefore, the electrode base 100 is extended by the selective driving of the pressing means 200, and cracks are generated in the electrode base 100 and the nanostructure 110.

상기한 광경화수지 또는 PDMS(폴리디메틸실록산)를 대신하여 폴리우레탄을 시트 형태로 경화시켜 준비할 수도 있다.Instead of the photocurable resin or PDMS (polydimethylsiloxane) described above, polyurethane may be prepared by curing in a sheet form.

여기서 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극베이스(100)는 상기 b)단계의 상기 플라즈마 산화 처리를 경화하면서 동시에 전극베이스(100)를 스트레칭시켜 상기 전극베이스(100) 및 나노구조체(110)에 크랙이 형성될 수 있다.Here, the electrode base 100 according to an embodiment of the present invention simultaneously cracks the plasma oxidation treatment of step b) and simultaneously stretches the electrode base 100 to crack the electrode base 100 and the nanostructure 110. It can be formed.

상기한 과정에 의해 상기 전극베이스(100)의 표면에 크랙이 발생하면, 다음은 c)단계로 크랙이 형성된 전극베이스(100) 표면 및 나노구조체(110)에 도금막(130)을 형성한다.If a crack occurs on the surface of the electrode base 100 by the above-described process, the following steps c) to form a plating film 130 on the surface of the electrode base 100 on which the crack is formed and the nanostructure 110.

이때 상기 전극베이스(100)의 표면 및 나노구조체(110)에 도금되는 도금막(130)은 금(Au) 또는 티타늄(Ti) 중 어느 하나의 금속으로 형성되는데, 무전해 도금으로 상기 전극베이스(100)의 표면 및 나노구조체(110)에 시드층을 먼저 형성한 후, 상기 시드층에 실시되는 전해 도금을 통해 상기 전극베이스(100)의 표면 및 나노구조체(110)에 도금막(130)이 형성된다.At this time, the plating film 130 plated on the surface of the electrode base 100 and the nanostructure 110 is formed of any one of gold (Au) or titanium (Ti) metal. After forming a seed layer on the surface and nanostructure 110 of 100), a plating film 130 is formed on the surface of the electrode base 100 and the nanostructure 110 through electrolytic plating performed on the seed layer. Is formed.

또한, 상기 도금막(130)은 증착으로 형성할 수도 있다.Further, the plating film 130 may be formed by vapor deposition.

상기 c)단계인 크랙이 형성된 전극베이스(100)에 도금막(130)이 형성되면, 다음은 d)단계로, 상기 전극베이스(100)에 형성된 도금막(130)에 전착공정으로 POM-ppy(polyoxometalate-doped polypyrrole : 폴리옥소메탈레이트-폴리피롤) 입자(140)을 형성할 수 있다.When the plating film 130 is formed on the electrode base 100 in which the cracking step c) is formed, the next step is d), POM-ppy by electrodeposition process on the plating film 130 formed on the electrode base 100. (polyoxometalate-doped polypyrrole: polyoxometalate-polypyrrole) particles 140 may be formed.

상기 POM-ppy 입자(140)는 전기화학증착법을 이용하여 polyoxometalate/전도성 고분자가 코팅된 상기 도금막(130)의 표면에 코팅되도록 한다.The POM-ppy particles 140 are coated on the surface of the plating layer 130 coated with a polyoxometalate/conductive polymer using an electrochemical deposition method.

따라서 상기한 구성으로 종래의 평평한 전극보다 비표면적과 전기 및 이온전도도를 향상시킬 수 있다.Therefore, the above-described configuration can improve the specific surface area and electrical and ionic conductivity of a conventional flat electrode.

상기한 과정에 제조된 바이오센서용 전극은 판 상의 전극베이스(100)와, 상기 전극베이스(100)의 표면에서 패턴을 이루는 나노구조체(110)와, 상기 전극베이스(100) 및 나노구조체(110)들의 표면에 형성되는 도금막(130)이 포함된다.The electrode for a biosensor manufactured in the above process is a plate-shaped electrode base 100, a nanostructure 110 forming a pattern on the surface of the electrode base 100, and the electrode base 100 and nanostructure 110 ) Is formed on the surface of the plating film 130 is included.

이때 상기 나노구조체(110)는 전극베이스(100)의 표면에 직립되어 형성되는 복수 개의 기주부(111)와, 상기 기주부(111) 각각의 외주에서 방사 형상으로 돌기부(112)를 돌출 형성하여, 종래보다 표면이 넓은 전극을 제공한다.At this time, the nanostructure 110 is formed by protruding a plurality of the main portion 111 formed upright on the surface of the electrode base 100, and the protrusion 112 in a radial shape from the outer circumference of each of the main portion 111 , It provides an electrode with a wider surface than the conventional one.

여기서 상기 나노구조체(110)는 수평 단면이 원형 또는 다각형을 이루는 기주부(111)의 외주에 돌기부(112)가 방사 형상으로 돌출 형성되어, 상기 나노구조체(110)의 수평 단면이 '+' 형상을 이루는 돌기 형태로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 나노구조체(110) 중 돌기부(112)는 이에 한정하지 않고, 도 2 내지 도 5를 참조한 바와 같이 그 수평 단면이 부채꼴 형상을 이루거나, 그 수평 단면이 직사각형과 같은 다각형 형상 또는 원형의 형상으로 형성될 수 있다.Here, in the nanostructure 110, the protrusion 112 is formed to protrude radially on the outer circumference of the main part 111 having a circular or polygonal cross-section, so that the horizontal cross-section of the nanostructure 110 is a'+' shape. It is preferable to be formed in the form of a protrusion, and the protrusion 112 of the nanostructure 110 is not limited thereto, and the horizontal cross-section forms a fan shape or the horizontal cross-section, as shown in FIGS. 2 to 5. It may be formed in a polygonal shape such as a rectangle or a circular shape.

또한, 표면에 복수 개의 나노구조체(110)가 일정한 간격으로 배열된 전극베이스(100)와, 상기 전극베이스(100)의 표면 및 나노구조체(110)에 형성되는 크랙(미부호) 및 상기 크랙이 형성된 전극베이스(100)의 표면 및 나노구조체(110)에 형성되는 도금막(130)이 형성될 수 있다.In addition, the plurality of nanostructures 110 on the surface of the electrode base 100 is arranged at regular intervals, the surface of the electrode base 100 and the cracks (unsigned) and the cracks formed on the nanostructure 110 is A plated film 130 formed on the surface of the formed electrode base 100 and the nanostructure 110 may be formed.

상기 도금막(130)은 금(Au) 또는 티타늄(Ti) 중 어느 하나의 금속으로 형성하는 것이 바람직하다. The plating film 130 is preferably formed of any one of gold (Au) or titanium (Ti) metal.

그리고 상기 도금막(130)의 표면에는 항체의 연결체로 POM-ppy 입자(140)를 더 형성할 수 있다.In addition, POM-ppy particles 140 may be further formed on the surface of the plated film 130 as antibodies.

따라서 본 발명에 따른 바이오센서용 전극 제조방법에 의해 제조된 바이오센서용 전극은 전극베이스의 표면에 직립되어 형성되는 복수 개의 기주부와, 상기 기주부 각각의 외주에서 방사 형상으로 돌출 형성되는 돌기부를 포함되어, 표면에 패턴을 이루는 나노구조체와, 수평방향으로 작용하는 스트레칭에 의해 형성되는 크랙에 의해, 종래의 평면형 전극보다 감지 인자가 부착되는 표면적의 증가로 종래의 평면형 전극보다 감도가 월등히 향상된다.Therefore, the biosensor electrode manufactured by the method for manufacturing an electrode for a biosensor according to the present invention includes a plurality of main parts formed upright on the surface of an electrode base, and protrusions formed radially protruding from the outer peripheries of the main parts. Included, the nanostructures forming a pattern on the surface, and the crack formed by stretching acting in the horizontal direction, the sensitivity is significantly improved than the conventional planar electrode due to the increase in the surface area to which the sensing factor is attached compared to the conventional planar electrode. .

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 몰드
11: 음각 홈
100: 전극베이스
110: 나노구조체
111: 기주부
112: 돌기부
120: 베이스필름
130: 도금막
140: POM-ppy 입자10: mold
11: engraved groove
100: electrode base
110: nanostructure
111: hostess
112: protrusion
120: base film
130: plated film
140: POM-ppy particles

Claims (20)

a)직립되어 형성되는 기주부와, 상기 기주부의 외주에 형성되며 방사 형상으로 돌출되는 돌기부가 포함된 나노구조체들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스를 준비하는 단계;
b)준비된 전극베이스의 표면을 플라즈마로 산화 처리하는 단계; 및
c)전극베이스에 도금막을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 b)단계인 준비된 전극베이스의 표면을 플라즈마로 산화 처리하는 단계를 실시 후,
b-1)단계로, 경화된 전극베이스를 스트레칭시켜, 전극베이스 표면 및 나노구조체에 크랙을 형성하는 단계를 포함하는 바이오센서용 전극 제조방법.
a) preparing an electrode base in which nanostructures including a base portion formed upright and a protrusion formed on an outer circumference of the base portion and projecting in a radial shape form a pattern on the surface;
b) oxidizing the surface of the prepared electrode base with plasma; And
c) forming a plating film on the electrode base; including,
After performing the step of oxidizing the surface of the prepared electrode base in step b) with plasma,
In step b-1), stretching the cured electrode base, the method of manufacturing an electrode for a biosensor comprising the step of forming a crack on the surface of the electrode base and the nanostructure.
청구항 1에 있어서,
상기 a)단계인 기주부와, 돌기부가 포함된 나노구조체들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스를 준비하는 단계는,
a-1)해당 바이오센서용 전극 형상의 몰드를 준비하는 단계와;
a-2)준비된 몰드의 표면에 광경화수지를 도포하는 단계와;
a-3)몰드에 도포된 광경화수지에 UV광 조사로 광경화수지를 경화시키는 단계와;
a-4)상기 광경화수지의 경화로 이루어진 전극베이스를 몰드에서 분리하는 단계;를 포함하는 바이오센서용 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
In step a), the step of preparing an electrode base in which the nanostructures including the main portion and the protrusions form a pattern on the surface,
a-1) preparing an electrode-shaped mold for the biosensor;
a-2) applying a photocurable resin to the surface of the prepared mold;
a-3) curing the photocurable resin by UV light irradiation on the photocurable resin applied to the mold;
a-4) separating the electrode base made of the curing of the photocurable resin from the mold; a method for manufacturing an electrode for a biosensor comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 a)단계인 기주부와, 돌기부가 포함된 나노구조체들이 표면에 패턴을 이루는 전극베이스를 준비하는 단계는,
a-1)해당 바이오센서용 전극 형상의 몰드를 준비하는 단계와;
a-2)준비된 몰드의 표면에 경화제가 혼합된 PDMS를 도포하는 단계와;
a-3)몰드에 도포된 경화제가 혼합된 PDMS에 해당 온도의 열을 가하여 PDMS를 경화시키는 단계와;
a-4)상기 PDMS의 경화로 이루어진 전극베이스를 몰드에서 분리하는 단계;를 포함하는 바이오센서용 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
In step a), the step of preparing the electrode base in which the nanostructures including the main portion and the protrusions form a pattern on the surface,
a-1) preparing an electrode-shaped mold for the biosensor;
a-2) applying a PDMS mixed with a curing agent to the surface of the prepared mold;
a-3) curing the PDMS by applying heat at a corresponding temperature to the PDMS mixed with the curing agent applied to the mold;
a-4) separating the electrode base made of curing of the PDMS from the mold; a method for manufacturing an electrode for a biosensor comprising a.
청구항 2 및 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 a-1)단계인 해당 바이오센서용 전극 형상의 몰드를 준비하는 단계에서,
상기 몰드는,
전극베이스 표면에 패턴으로 형성되는 나노구조체들의 형상에 대응하는 음각 홈들이 형성되는 바이오센서용 전극 제조방법.
The method according to any one of claims 2 and 3,
In the step of preparing the electrode-shaped mold for the biosensor in step a-1),
The mold,
A method for manufacturing an electrode for a biosensor in which intaglio grooves corresponding to shapes of nanostructures formed in a pattern on an electrode base surface are formed.
청구항 1에 있어서,
상기 나노구조체 중 돌기부는,
그 수평 단면이 부채꼴 형상을 이루는 바이오센서용 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
The protrusion of the nanostructure,
A method for manufacturing an electrode for a biosensor whose horizontal cross section forms a fan shape.
청구항 1에 있어서,
상기 나노구조체 중 돌기부는,
그 수평 단면이 다각형의 형상을 이루는 바이오센서용 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
The protrusion of the nanostructure,
A method of manufacturing an electrode for a biosensor whose horizontal cross section forms a polygonal shape.
청구항 1에 있어서,
상기 나노구조체 중 돌기부는,
그 수평 단면이 원형의 형상을 이루는 바이오센서용 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
The protrusion of the nanostructure,
A method of manufacturing an electrode for a biosensor whose horizontal cross section forms a circular shape.
청구항 1에 있어서,
상기 나노구조체는,
상기 기주부를 중심으로 4방향으로 돌기부가 형성되어, 수평 단면이 '+' 형상을 이루는 바이오센서용 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
The nanostructure,
A method for manufacturing an electrode for a biosensor, in which a projection is formed in four directions around the base, and a horizontal cross-section forms a'+' shape.
청구항 2에 있어서,
상기 a-2)단계인 준비된 몰드의 표면에 광경화수지를 도포하는 단계는,
상기 몰드의 표면에 광경화수지를 도포한 후, 도포된 광경화수지 상면에 베이스필름을 적층하는 것을 더 포함하는 바이오센서용 전극 제조방법.
The method according to claim 2,
The step a-2) of applying the photocurable resin to the surface of the prepared mold,
After applying a photocurable resin to the surface of the mold, a method for manufacturing an electrode for a biosensor further comprising laminating a base film on the top surface of the applied photocurable resin.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 c)단계인 전극베이스에 도금막을 형성하는 단계에서 도금막은,
금(Au) 또는 티타늄(Ti) 중 어느 하나의 금속으로 도금막을 형성하는 바이오센서용 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
In the step c) of forming a plating film on the electrode base, the plating film is
Method for manufacturing an electrode for a biosensor to form a plating film with any one of gold (Au) or titanium (Ti) metal.
청구항 1에 있어서,
상기 c)단계인 전극베이스에 도금막을 형성하는 단계를 실시 후,
d)단계로, 상기 전극베이스에 형성된 도금막에 POM-ppy(polyoxometalate-doped polypyrrole(폴리옥소메탈레이트-폴리피롤)) 입자를 형성하는 단계를 포함하는 바이오센서용 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
After performing the step of forming a plating film on the electrode base in step c),
In step d), a method of manufacturing an electrode for a biosensor comprising forming POM-ppy (polyoxometalate-doped polypyrrole) particles on a plated film formed on the electrode base.
판 상의 전극베이스;
상기 전극베이스의 표면에 직립되어 형성되는 복수 개의 기주부와, 상기 기주부 각각의 외주에서 방사 형상으로 돌출 형성되는 돌기부를 포함하는 나노구조체들; 및
상기 전극베이스 및 나노구조체들의 표면에 형성되는 도금막을 포함하고,
상기 전극베이스의 표면 및 나노구조체들의 표면에 크랙을 형성하는 바이오센서용 전극.
Electrode base on a plate;
Nanostructures including a plurality of base parts formed upright on the surface of the electrode base, and protrusions protruding radially from the outer circumferences of the base parts; And
It includes a plating film formed on the surface of the electrode base and nanostructures,
An electrode for a biosensor that forms a crack on the surface of the electrode base and the surfaces of nanostructures.
청구항 13에 있어서,
상기 나노구조체 중 돌기부는,
그 수평 단면이 부채꼴 형상을 이루는 바이오센서용 전극.
The method according to claim 13,
The protrusion of the nanostructure,
An electrode for a biosensor whose horizontal cross section forms a fan shape.
청구항 13에 있어서,
상기 나노구조체 중 돌기부는,
그 수평 단면이 다각형의 형상을 이루는 바이오센서용 전극.
The method according to claim 13,
The protrusion of the nanostructure,
An electrode for a biosensor whose horizontal cross section forms a polygonal shape.
청구항 13에 있어서,
상기 나노구조체 중 돌기부는,
그 수평 단면이 원형의 형상을 이루는 바이오센서용 전극.
The method according to claim 13,
The protrusion of the nanostructure,
An electrode for a biosensor whose horizontal cross section forms a circular shape.
청구항 13에 있어서,
상기 나노구조체는,
상기 기주부를 중심으로 4방향으로 돌기부가 형성되어, 수평 단면이 '+' 형상을 이루는 바이오센서용 전극.
The method according to claim 13,
The nanostructure,
The electrode for a biosensor having a protrusion formed in four directions around the main portion and having a horizontal cross-section having a'+' shape.
삭제delete 청구항 13에 있어서,
상기 도금막은,
금(Au) 또는 티타늄(Ti) 중 어느 하나의 금속으로 형성하는 바이오센서용 전극.
The method according to claim 13,
The plating film,
An electrode for a biosensor formed of any one of gold (Au) or titanium (Ti).
청구항 13에 있어서,
상기 도금막의 표면에는,
항체의 연결체로 POM-ppy(polyoxometalate-doped polypyrrole(폴리옥소메탈레이트-폴리피롤)) 입자를 더 형성하는 바이오센서용 전극.The method according to claim 13,
On the surface of the plating film,
An electrode for a biosensor that further forms POM-ppy (polyoxometalate-doped polypyrrole) particles as a linker of an antibody.
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