KR20070099463A - 나노선을 이용한 식품 첨가물 ｌ-글루타민산나트륨 검출용바이오센서 및 이의 제조 방법 - Google Patents

나노선을 이용한 식품 첨가물 ｌ-글루타민산나트륨 검출용바이오센서 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기적 특성이 우수한 나노선을 이용하면서 하나의 나노선과 다른 하나의 나노선 사이의 기판 표면에 검출하고자 하는 목표 물질인 글루타메이트, 특히 식품첨가물인 L-글루타민산나트륨에 대한 리셉터를 고정화함으로써 L-글루타민산나트륨의 검출 민감성을 증가시킨 바이오센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 글루타메이트 검출용 바이오센서는 나노선이 선택적으로 고체 표면에 행렬로 정렬된 배열로 제조될 수 있다. 이러한 바이오센서는 크기를 매우 작게 만들 수 있으며 나노선의 전기적 특성 저하를 막을 수 있으므로, 소량의 L-글루타민산나트륨 만으로도 매우 민감하게 글루타메이트를 검출할 수 있어, 가공 식품에 존재하는 식품첨가물을 검출하는 휴대용 바이오센서로 효과적으로 사용될 수 있다.
나노선, 탄소나노튜브, 바이오센서, L-글루타민산나트륨, 글루타메이트

Description

나노선을 이용한 식품 첨가물 Ｌ-글루타민산나트륨 검출용 바이오센서 및 이의 제조 방법{BIOSENSOR HAVING NANO WIRE FOR DETECTING FOOD ADDITIVE MONO SODIUM GLUTAMATE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 바이오센서 제조 과정을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 바이오센서의 구조.
도 3는 종래 방법으로 제조된 바이오센서에 L-글루타민산나트륨을 투여한 후의 전기전도도 변화를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따라 글루타메이트 옥시데이즈가 고정화된 바이오센서에 L-글루타민산나트륨을 투여한 후의 전기전도도 변화를 나타낸 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 신호감지부 102: 신호변환부
103: 리셉터 104: 탄소나노튜브
105: 전극 106: 전류누수 방지용 코팅 부위
107: 고체 기판
201: 검출하고자 하는 물질
본 발명은 나노선을 이용한 글루타메이트 검출용 바이오센서 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기적 특성이 우수한 나노선을 이용하면서 하나의 나노선과 다른 하나의 나노선 사이의 기판 표면에 검출하고자 하는 목표 물질인 글루타메이트에 대한 리셉터를 고정화함으로써 글루타메이트의 검출 민감성을 증가시킨 바이오센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
나노 크기의 작은 직경을 갖는 물질들은 독특한 전기적, 광학적, 기계적 특성 때문에 최근 들어 매우 중요한 물질로 대두되고 있다. 지금까지 진행되어 온 나노구조에 관한 연구는 양자크기 효과와 같은 새로운 현상으로 미래의 새로운 광소자 물질로써의 가능성을 보여주고 있다. 특히 나노선(nano wire)의 경우, 단일 전자 트랜지스터 소자뿐만 아니라, 새로운 광소자 재료로 각광 받고 있다.
나노선의 대표적인 물질인 탄소나노튜브(carbon nanotube)는 탄소로 이루어진 탄소 동소체로서 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있는 물질이며, 튜브의 직경이 나노미터 수준으로 극히 작은 영역의 물질이다. 이러한 탄소나노튜브는 특히 우수한 기계적 특성, 전기적 선택성, 뛰어난 전계방출 특성, 고효율의 수소저장 매체 특성 등을 지니며 현존하는 물질 중 결함이 거의 없는 완벽한 신소재로 알려져 있다.
최근 들어서 탄소나노튜브와 같은 나노선을 이용하여 고용량의 바이오분자 검출센서가 개발되고 있다. 바이오센서에 탄소나노튜브와 같은 나노선이 이용되는 이유는 레이블링이 필요 없고, 단백질의 변형 없이 수용액 상에서 반응을 진행시킬 수 있기 때문이다. 즉, 일반적인 바이오분자 검출 방법에서는 반응결과를 검출하는 방법으로 형광물질 또는 동위원소 등을 이용하였으나, 형광물질이나 동위원소 같은 경우는 인체에 매우 유해하며, 검출 과정 또한 복잡하였다. 반면, 검출시 나노선의 전기적 특성을 이용하게 되면 인체에 대한 유해성 없이 보다 간편하고 정확하게 반응결과를 검출할 수 있다는 이점이 있다.
그러나, 기존의 나노선 또는 탄소나노튜브를 이용한 바이오센서에서는 나노선 또는 탄소나노튜브 위에 직접 생체물질과 반응할 수 있는 물질을 결합시키게 되는데, 이때 저항이 증가하여 전기적 특성이 저하되어 결과적으로 검출시의 민감도가 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 나노선 표면에 폴리머 막을 입힌다거나 링커분자를 통해 나노선의 표면에 직접 생체물질을 고정화 시키는 것도 각 나노선의 전기적 특성을 크게 변형시키게 되는 문제점이 있다.
따라서, 나노선의 우수하고 편리한 전기적 특성을 이용하면서도 전기적 특성이 저하되지 않아 민감도가 높은 바이오센서에 대한 요구가 증가하고 있는 실정이다.
한편, 최근 식품공업의 발달로 시중에는 여러 가지 종류의 가공 식품들이 등장하고 있다. 이에 따라 식품에 사용되는 식품첨가물의 종류와 소비량 또한 늘어나고 있다. 식품첨가물은 식품을 제조, 가공하거나 보존하는데 필수 불가결하므로 부득이 사용되기는 하지만, 엄격히 말하자면 식품 본래 성분이 아닌 이물질이며, 적은 양이지만 음식물을 통해서 일생동안 섭취하게 된다는 점에서 안전성의 확보가 중요시되고 있다. 일반 소비자들은 식품첨가물에 대하여 단지 막연한 의문이나 불안감을 가지고 있을 뿐, 어떤 식품에 식품첨가물이 있는지, 그 안전성이 어떠한지를 이해하고 있지 못하는 경우가 대부분이다. 따라서, 어떠한 식품에 식품첨가물이 들어있는지 여부를 쉽게 확인할 수 있는 방법이 점차 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 글루타메이트 특히 식품첨가물인 L-글루타민산나트륨을 검출하는데 사용될 수 있으며, 전기적 특성이 우수하여 검출 민감도가 높은 바이오센서를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 고체 기판; 상기 고체 기판 표면에 행렬로 정렬되어 있고, 양 말단에 전극이 부착된 나노선이 존재하는 하나 이상의 신호변환부; 및 상기 고체 기판 표면의 하나의 나노선과 다른 하나의 나노선 사이에 존재하며, 글루타메이트와 결합할 수 있는 글루타메이트 옥시데이즈가 부착되어 있는 하나 이상의 신호감지부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 글루타메이트 검출용 바이오센서를 제공한다.
또한, 본 발명은 고체 기판 표면에 나노선을 집적시키는 단계; 상기 나노선 양 말단에 전극을 증착시킨 후, 폴리머를 이용하여 상기 전극을 코팅하는 단계; 상기 하나의 나노선과 다른 하나의 나노선 사이의 기판 표면에 작용기를 부착시키는 단계; 상기 기판 표면의 작용기에 글루탈알데하이드를 부착시키는 단계; 및 상기 글루탈알데하이드에 글루타메이트와 결합할 수 있는 글루타메이트 옥시데이즈를 고정화하는 단계를 포함하는 글루타메이트 검출용 바이오센서 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 바이오센서를 이용하여 글루타메이트를 검출하는 방법을 제공한다.
본 발명에서 "나노선"은 내부가 비어있는 나노튜브(nano tube), 내부가 차 있는 나노선(nano wire) 및 나노로드(nano rod)를 포함하는 의미로 사용된다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
종래 나노선을 이용한 바이오센서는 검출하고자 하는 목표 물질과 결합할 수 있는 리셉터(receptor)를 나노선 위에 직접 고정화시킨 구조를 가지고 있다. 그러나, 본 발명에 따른 바이오센서는 나노선의 표면은 처리하지 않고, 나노선 주변, 즉 하나의 나노선과 다른 하나의 나노선 사이에 존재하는 기판 표면에 검출하고자 하는 물질과 결합할 수 있는 리셉터를 고정화시킨 구조를 가지고 있다는 점에 특징이 있다.
본 발명에 따른 글루타메이트 검출용 바이오센서는 고체 기판; 상기 고체 기판 표면에 행렬로 정렬되어 있고, 전극이 부착된 나노선이 존재하는 하나 이상의 신호변환부; 및 상기 고체 기판 표면의 하나의 나노선과 다른 하나의 나노선 사이 에 존재하며, 글루타메이트와 결합할 수 있는 리셉터로서 글루타메이트 옥시데이즈가 부착되어 있는 하나 이상의 신호감지부를 포함하여 이루어져 있다.
본 발명에서 글루타메이트는, 구체적으로 L-글루타민산나트륨이다. 본 발명에서 검출하고자 하는 식품첨가물 L-글루타민산나트륨은 모노 소디움 글루타메이트(Mono Sodium Glutamate)라고도 불리우며, 수용액에 녹아 있을 때는 나트륨 이온과 L-글루타메이트로 분리되어 존재한다. 따라서, 본 발명에 따른 바이오센서는 L-글루타메이트와 선택적으로 반응하는 물질을 이용하여 궁극적으로 식품첨가물인 L-글루타민산나트륨을 검출할 수 있다.
상기에서 고체 기판은 실리콘 기판 또는 유리 기판과 같이 절연체 표면을 갖는 기판인 것이 바람직하고, 상기 실리콘 기판은 실리콘 산화막(SiO2)인 것이 바람직하나, 통상적으로 바이오센서에 사용될 수 있는 기판이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 글루타메이트 검출용 바이오센서는 상기 고체 기판 표면상에 존재하는 신호감지부와 신호변환부를 포함한다. 상기에서 "신호감지부"는 검출하고자 하는 목표 물질과 이에 대한 감지능력이 있는 리셉터 또는 생화학물질이 반응하여 물리적 또는 화학적 변화가 발생되는 부위이고, "신호변환부"는 전극 등과 같은 물리 또는 화학적 변환장치를 이용하여 신호감지부에서 발생된 신호를 정량화하는 부위이다.
본 발명에 따른 글루타메이트 검출용 바이오센서의 신호변환부는 고체 기판 표면에 행렬로 정렬되어 있는 나노선으로 이루어져 있고, 나노선의 양 말단에 전극이 부착되어 있는 부위이다. 상기에서 전극은 신호변환부를 외부의 신호 인가 회로와 검출회로에 연결하여 외부에서 전기적 특성의 변화를 관찰할 수 있게 해주는 접착점 역할을 한다. 신호감지부에서 발생되는 물리적 화학적 반응은 신호변환부의 전기적 특성의 변화를 가져오며 이는 전극이라는 외부와의 접착점을 통해 외부에서의 검출이 가능하게 된다. 상기 전극은 흡착 금속과 전도 금속의 이중구조로 되어 있으며, 열증착기 (thermal evaporator)나 스퍼터(sputter), 또는 전자선 증착기(e-gun evaporator) 등의 장비를 이용하여 순차적으로 증착할 수 있다. 상기에서 흡착 금속은 나노선과 일차적인 접촉을 하게 되며 표면과의 강한 결합력을 가지고 있어야 이차적으로 증착되는 전도 금속이 견고하게 붙어 있을 수 있다. 흡착 금속으로는 티타늄 또는 크롬과 같이 나노선과의 전기적 접촉 특성이 우수하며 물리적 견고성을 위해 표면과의 강한 흡착성을 가진 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 전도 금속으로는 전도성이 높은 금속이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 구체적으로 금을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 글루타메이트 검출용 바이오센서의 신호감지부는 상기 나노선과 전극으로 이루어진 신호변환부 주변에 존재하며, 검출하고자 하는 목표 물질인 글루타메이트와 반응할 수 있는 리셉터로서 글루타메이트 옥시데이즈가 부착되어 있다.
상기에서 글루타메이트 옥시데이즈는 링커로서 글루탈알데하이드(glutaraldehyde)에 의해 신호감지부 표면에 존재하는 작용기에 부착되어 있다. 그러나, 효소의 부착은 이러한 방법에만 제한되는 것은 아니다. 효소의 역할은 글루타메이트의 산화를 촉매시켜 반응물들을 생성시키고 반응물 중에서 암모니아가 탄소나노튜브의 전기전도도를 변화시키는 것이므로, 효소는 나노선 사이의 기판 표면에 고정되거나, 나노선에 직접 고정되어 있거나, 아니면 전극 위에 고정되어 있을 수 있다.
상기 글루탈알데하이드와 고체 기판을 연결하는 작용기는 아민기(amine group), 카르복실기(carboxyl group) 및 티올기(thiol group)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 바이오센서의 신호변환부에 증착되는 나노선은 탄소나노튜브, 실리콘 나노선, 산화아연 나노선 및 산화바나듐 나노선으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 도 2에 따른 본 발명의 글루타메이트 검출용 바이오센서의 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 고체 기판(107) 표면에는 하나 이상의 신호변환부(102)가 존재하며, 신호변환부(102)는 탄소나노튜브(104)와 탄소나노튜브 양 말단의 전극(105)으로 이루어져 있다. 상기 전극(105)은 폴리머에 의해 코팅(106)되어 있다. 신호변환부(102)는 고체 기판 상에서 행렬로 정렬되어 있으며, 하나의 신호변환부와 다른 하나의 신호변환부의 사이에 존재하는, 즉 탄소나노튜브(104)가 증착되지 않은 부위는 신호감지부(101)가 된다. 상기 신호변환부에는 작용기와 연결된 글루탈알데하이드에 의해 글루타메이트 옥시데이즈(103)가 부착되는 공간이다.
한편, 본 발명에서는 상기 글루타메이트 검출용 바이오센서를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 글루타메이트 검출용 바이오센서 제조 방법은, 고체 기판 표면에 나노선을 집적시키는 단계; 상기 나노선 양 말단에 전극을 증착시킨 후, 폴리머를 이용하여 상기 전극을 코팅하는 단계; 상기 하나의 나노선과 다른 하나의 나노선 사이의 기판 표면에 작용기를 부착시키는 단계; 상기 기판 표면의 작용기에 링커로서 글루탈알데하이드를 부착시키는 단계; 및 상기 글루탈알데하이드에 글루타메이트와 결합할 수 있는 글루타메이트 옥시데이즈를 고정화하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 바이오센서를 제조하기 위해서는 먼저 실리콘 산화막(silicon oxide) 또는 유리 기판과 같은 고체 기판 표면에 나노선을 집적시킨다. 기판 표면에 대한 나노선의 집적은, 당업계에서 통상적으로 사용되는 나노선 집적 방법이 이용될 수 있으나, 본 발명자에 의한 나노선 집적 방법, 즉 고체 기판 표면을 미끄러운 분자막으로 패터닝한 후, 흡착시키고자 하는 나노구조가 미끄러운 분자막에서 고체 표면으로 슬라이딩되면서, 고체 표면에 직접 흡착되는 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
이후, 나노선 양 말단에 전극을 증착하게 되며, 증착 방법은 열증착(thermal evaporator), 전자선증착(e-gun evaporator), 스퍼터(sputter) 등과 같은 통상적인 반도체 전극 형성 공정을 이용하게 된다. 증착된 전극은 누수전류 최소화를 위해 폴리머로 코팅된다. 이와 같이 나노선과 전극으로 이루어진 신호변환부가 형성된 후에는, 하나의 나노선과 다른 나노선 사이의 기판 표면에 작용기를 부착시키고, 부착된 작용기에 링커로서 글루탈알데하이드를 부착시킨 후, 검출하고자 하는 물질인 글루타메이트와 결합할 수 있는 리셉터로서 글루타메이트 옥시데이즈를 고정화한다.
글루타메에트 옥시데이즈(glutamate oxidase)는 글루타메이트를 분해하는 효소로서, 자신은 화학적으로 변화하지 않으면서 글루타메이트를 여러 가지 부산물, 즉 α-케토글루타레이트, 과산화수소, 및 암모니아로 나누어지도록 촉매하는 역할을 한다. 이때 여러 부산물 중에서 특히 암모니아가 나노선의 전기적 특성을 변화시키고, 이러한 변화를 통해 글루타메이트를 검출하게 되는 것이다.
본 발명에서는 종래 기술과 달리 나노선이 증착되지 않은 기판에만 선택적으로 작용기를 부착하였다는 점에 특징이 있는데, 본 발명에서는 나노선이 집적되지 않은 기판에만 선택적으로 작용기를 부착하기 위해, 실란기(silane)를 가진 화합물을 사용하였으며, 구체적으로 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane; APTES)을 사용하였다. 실란기에 있는 에톡시기는 실리콘 산화막 또는 유리 표면위의 하이드록시기와 만나면 에톡시기가 떨어져 나가면서 실리콘 표면에 강한 공유결합으로 결합되고, 이러한 공유결합으로 결합되지 않은 분자들은 세척과정에서 모두 씻겨 나가게 되므로, 선택적으로 나노선이 집적되지 않은 표면에만 작용기가 부착되게 된다. 구체적으로는 나노선이 집적된 기판을 실란기를 갖는 화합물에 5~20분 침지시키는 것이 바람직하다. 상기 시간 동안 침지시키면 나노선이 집적되지 않은 표면에만 선택적으로 작용기가 보다 효과적으로 부착될 수 있다.
일반적으로 나노선은 그 종류에 따라 표면의 화학적 구조가 완전히 다르다. 예를 들면, 탄소나노튜브는 육각형의 탄소 격자 구조로 되어 있으며, 실리콘 나노선은 실리콘 결정구조를 이루고 있다. 이외에도 산화아연 나노선, 산화바나듐 나노선 등 각각의 나노선은 표면의 화학적 특성이 서로 다르다. 고체 표면에 다양한 종류의 나노선을 집적한 후, 추가적으로 검출하고자 하는 목표 물질과 결합할 수 있는 리셉터를 고정하려고 한다면, 각 나노선마다 다른 화학적 공정을 적용해야 하며, 이 공정들은 매우 까다로운 조건을 만족해야 하는 경우가 많다. 즉, 탄소나노튜브의 경우 페닐기 또는 알킬기와 탄노나노튜브 간의 소수성 상호작용(hydrophobic interaction)에 기반한 비공유결합을 이용하여 리셉터를 고정화하거나 탄소나노튜브 표면의 카르복실기를 공격하는 공유결합에 기반한 리셉터 고정화기술을 이용하고 있으며, 실리콘 나노선의 경우는 실란기(silane)를 이용하고 있다. 이는 나노선의 대량집적회로 공정 후 리셉터의 고정화 작업을 매우 복잡하게 하고 시간이 매우 길어진다는 문제점을 발생하게 한다. 또한, 한 종류의 나노선을 위한 공정이 다른 나노선에게는 매우 해로운 공정이 될 수도 있다. 그러나, 본 발명에서는 검출하고자 하는 목표 물질과 결합할 수 있는 리셉터를 나노선에 직접 붙이지 않고, 나노선의 주변 기판 표면에 고정화시켰으며, 나노선의 종류에 의존하지 않고 리셉터를 고정화 시켰으므로, 공정 단계상의 시간 및 자원의 절감 효과가 있다는 이점이 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] 글루타메이트 검출용 바이오센서의 제조
실리콘 산화막 기판 표면에 포토리소그래피(photolithography)를 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성시켰다. 이후 옥타데실트리클로로실란(octadecyl trichloro silane; 이후 'OTS'라 함)(시그마)과 에탄올이 1:500(부피비) 비율로 혼합된 용액에 담가 기판 표면에 OTS 분자막을 형성시켰다.
이후, 상기 분자막이 형성된 기판을 아세톤 용액에 담가 포토레지스트를 제거하였고, 탄소나노튜브 용액인 o-디클로로벤젠(o-dichlorobenzene)에 담가 기판 표면에 탄소나노튜브를 자가 조립시켰다.
상기 기판상의 탄소나노튜브에 티타늄 전극을 증착시키고, SU-8과 같은 폴리머로 전극을 코팅하였다.
이후, 탄소나노튜브가 집적된 기판을 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane; APTES)(시그마) 용액에 5분 동안 담그고 각 탄소나노튜브 사이의 실리콘 기판 표면에만 선택적으로 아민기를 부착시켰다.
상기 아민기가 부착된 기판에 글루탈알데하이드를 링커로 결합시킨 후, 글루타메이트 옥시데이즈 용액에 담가 기판 표면의 아민기에 리셉터로 글루타메이트 옥시데이즈를 결합시켜 글루타메이트 검출용 바이오센서를 제조하였다. 구체적으로는, 먼저 상기와 같이 3-아미노프로필트리에톡시실란을 이용하여 기판 표면에 아민 기를 생성시켰다. 그 후 2.5% 글루탈알데하이드 수용액에 1~3시간 정도 샘플을 담궜고, 이때 글루탈알데하이드의 알데하이드기와 아민기가 공유결합으로 결합하게 된다. 이렇게 함으로써 알데하이드기가 작용기로 바뀌게 된다. 또는, 아민기 작용화 과정 없이 곧바로 알데하이드기를 고정화 시킬 수도 있다. 이 때는 트리메톡시실란 알데하이드(Trimethoxysilane Aldehyde)를 이용한다.
이후, pH 7.4 인 PBS 버퍼 용액 (Phosphate Buffer Saline)에 글루타메이트 옥시데이즈를 용해시킨 후, 알데하이드기가 고정화된 샘플위에 상기 효소용액을 떨어뜨렸고, 12시간 동안 반응시켰다. 이러한 과정으로 효소의 아미노산 서열에 있는 아민기와 기판 표면에 고정화된 알데하이드기가 공유결합으로 결합하게 된다.
도 1에 본 발명에 따른 바이오센서 제조 과정을 나타내었으며, 도 2에 완성된 바이오센서의 구조를 나타내었다.
[시험예 1] 글루타메이트 검출 시험
실시예 1에서 제조한 글루타메이트 검출용 바이오센서의 성능 시험을 수행하였다.
종래 방법으로 제조된 글루타메이트 옥시데이즈가 고정화되지 않은 바이오센서(대조군)와 상기 실시예 1에서 제조한 글루타메이트 옥시데이즈가 고정화된 바이오센서에 버퍼 용액(PBS pH 7.4)을 떨어뜨린 후, 각 기판의 전극 양 말단에 0.01V의 전압을 걸어주었고, 시간에 따라 전류를 샘플링하였다. 글루타메이트(L-글루타민산나트륨)가 없을 때와 주입한 후의 전류 변화를 측정한 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.
도 3에 나타난 바에 따르면, 종래 방법으로 제조된 글루타메이트 옥시데이즈가 고정화되어 있지 않은 바이오센서에 L-글루타민산나트륨을 투여한 경우에 시간이 지나도 전류(전기전도도)가 일정함을 알 수 있다.
반면, 도 4에 나타난 바에 따르면, 글루타메이트 옥시데이즈가 고정화된 바이오센서에 L-글루타민산나트륨 농도 5 mM 을 투여한 경우 약 20 초 후 전류(전기전도도)가 감소하였음을 알 수 있다. 즉, 소량의 글루타메이트로도 효과적으로 글루타메이트를 검출할 수 있어, 본 발명의 바이오센서가 민감도가 높음을 확인할 수 있었다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 글루타메이트 검출용 바이오센서는 나노선이 선택적으로 고체 표면에 행렬로 정렬된 배열로 제조될 수 있다. 이러한 바이오센서는 나노선의 전기적 특성 저하를 막을 수 있으므로, 소량의 글루타메이트 만으로도 매우 민감하게 글루타메이트를 검출할 수 있어, 가공 식품에 존재하는 식품첨가물을 검출하는 바이오센서로 효과적으로 사용될 수 있다. 또한 본 바이오센서는 소형화가 가능하므로, 개인 휴대용 통신 단말기나 휴대용 검출기에 부착되어 휴대용 식품첨가물 검출기로서 응용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 고체 기판;
    상기 고체 기판 표면에 행렬로 정렬되어 있고, 양 말단에 전극이 부착된 나노선이 존재하는 하나 이상의 신호변환부; 및
    상기 고체 기판 표면의 하나의 나노선과 다른 하나의 나노선 사이에 존재하며, 글루타메이트와 결합할 수 있는 글루타메이트 옥시데이즈가 부착되어 있는 하나 이상의 신호감지부
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 글루타메이트 검출용 바이오센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 글루타메이트는 모노 소디움 글루타메이트(mono sodium glutamate)인
    글루타메이트 검출용 바이오센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 기판은 실리콘 기판 또는 유리 기판인
    글루타메이트 검출용 바이오센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 글루타메이트 옥시데이즈는 글루탈알데하이드에 의해 신호감지부 표면의 작용기에 부착되어 있는
    글루타메이트 검출용 바이오센서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 작용기는 아민기, 카르복실기 및 티올기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인
    글루타메이트 검출용 바이오센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노선은 탄소나노튜브, 실리콘 나노선, 산화아연 나노선 및 산화바나듐 나노선으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인
    글루타메이트 검출용 바이오센서.
  7. 고체 기판 표면에 나노선을 집적시키는 단계;
    상기 나노선 양 말단에 전극을 증착시킨 후, 폴리머를 이용하여 상기 전극을 코팅하는 단계;
    상기 하나의 나노선과 다른 하나의 나노선 사이의 기판 표면에 작용기를 부착시키는 단계;
    상기 기판 표면의 작용기에 글루탈알데하이드를 부착시키는 단계; 및
    상기 글루탈알데하이드에 글루타메이트와 결합할 수 있는 글루타메이트 옥시데이즈를 고정화하는 단계
    를 포함하는 글루타메이트 검출용 바이오센서 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 글루타메이트는 모노 소디움 글루타메이트(mono sodium glutamate)인
    글루타메이트 검출용 바이오센서 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 고체 기판은 실리콘 기판 또는 유리 기판인
    글루타메이트 검출용 바이오센서 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 작용기는 아민기, 카르복실기 및 티올기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인
    글루타메이트 검출용 바이오센서 제조 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 나노선은 탄소나노튜브, 실리콘 나노선, 산화아연 나노선 및 산화바나듐 나노선으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인
    글루타메이트 검출용 바이오센서 제조 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나의 나노선과 다른 하나의 나노선 사이의 기판 표면에 작용기를 부착시키는 단계는, 나노선이 집적된 기판을 실란기를 갖는 화합물에 5~20분 동안 담그는 것에 의해 이루어지는
    글루타메이트 검출용 바이오센서 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 바이오센서를 이용하여 글루타 메이트를 검출하는 방법.
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