KR20230080891A - Glucose and Lactate Simultaneous Biosensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 판 상의 베이스; 상기 베이스의 상면 일측에 형성되고, 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 글루코스 농도에 따라 전자를 방출하는 제1반응전극부; 상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부와 인접하게 형성되고, 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 락테이트 농도에 따라 전자를 방출하는 제2반응전극부; 상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부 및 제2반응전극부의 주변에 형성되어, 상기 제1반응전극부 및 제2반응전극부로 인가되는 전기가 선택적으로 흐르는 상대전극부; 및 상기 베이스의 상면에 접합되고, 일측에 형성된 홀을 통해 상기 제1반응전극부, 제2반응전극부, 및 상대전극부를 외부로 노출시키는 절연커버;를 포함하여, 한 방울의 전혈샘플로 전혈 중 글루코스 및 락테이트 농도를 동시에 측정하는 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서를 제공한다.The present invention base on the plate; a first reaction electrode unit formed on one side of the upper surface of the base and reacting with the whole blood sample to emit electrons according to the concentration of glucose contained in the whole blood; a second reaction electrode part formed adjacent to the first reaction electrode part on the upper surface of the base and reacting with the whole blood sample to emit electrons according to the concentration of lactate contained in the whole blood; a counter electrode part formed around the first reaction electrode part and the second reaction electrode part of the upper surface of the base, through which electricity applied to the first reaction electrode part and the second reaction electrode part selectively flows; and an insulating cover bonded to the upper surface of the base and exposing the first reaction electrode part, the second reaction electrode part, and the counter electrode part to the outside through a hole formed on one side thereof; including, whole blood as a drop of whole blood sample. Provided is a biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate, which simultaneously measures glucose and lactate concentrations.
Description
본 발명은 바이오 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 방울의 전혈샘플로 전혈 중 글루코스 및 락테이트 농도를 동시에 측정하는 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a biosensor, and more particularly, to a biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate in whole blood using a drop of whole blood sample.
일반적으로 글루코스(포도당)와 락테이트(젖산)는 우리의 신진대사 활동에 필수적인 생체 화합물인데, 글루코스와 락테이트의 측정은 궁극적으로 개인의 건강을 관리하기 위해 다양한 질병의 예후와 발달을 파악하는데 도움이 될 수 있다.In general, glucose (glucose) and lactate (lactic acid) are essential biological compounds for our metabolic activities, and measurement of glucose and lactate helps to understand the prognosis and development of various diseases in order to ultimately manage individual health. This can be.
일례로, 글루코스는 체내 에너지 생산을 위한 주요 대사기질로 간주되는데, 혈액 내 농도로 당뇨병, 고혈압 및 지방간의 바이오마커로 사용되어 왔다.For example, glucose is considered as a major metabolic substrate for energy production in the body, and its concentration in blood has been used as a biomarker for diabetes, hypertension and fatty liver.
혈당(혈중 글루코스)과 비교하여 혈중 락테이트는 덜 주목받아 왔는데, 혈중 락테이트는 피루브산 대사결함, 패혈증, 저산소증 및 수막염 등과 같은 질병 상태의 진단을 판단하도록 도울 수 있다.Compared to blood glucose (blood glucose), blood lactate has received less attention, and blood lactate can help determine the diagnosis of disease states such as pyruvate metabolism defect, sepsis, hypoxia and meningitis.
또한, 근래에는 신체의 락테이트 수치를 모니터링하여 운동선수의 피로와 지구력을 관리하는데 사용하고 있다.In addition, in recent years, lactate levels in the body are monitored and used to manage fatigue and endurance of athletes.
글루코스와 락테이트는 모두 대사 주기에 기여하는 주요요인이지만, 현재까지 다양한 질병 상황에서 측정되지 않았고, 소수의 연구자들이 포도당과 젖산의 결합 효과를 연구하였다.Both glucose and lactate are major factors contributing to the metabolic cycle, but to date they have not been measured in various disease settings, and few researchers have studied the combined effect of glucose and lactate.
이에 신장 및 간 기능 부전, 인슐린 저항성, 갑상선과 같은 장기간의 유전적 병력이 있는 소수의 경우에만 글루코스와 락테이트가 상당히 상승하는 것으로 보고되었다.Accordingly, significant elevations in glucose and lactate have been reported in only a small number of cases with long-term genetic histories such as renal and hepatic insufficiency, insulin resistance, and hypothyroidism.
현재 글루코스가 락테이트보다 선호도가 높지만, 일부 연구에서는 락테이트가 비만 및 제2형 당뇨병을 모니터링하기 위해 글루코스와 동등하게 중요한 요인으로 여겨져야 한다.Although glucose is currently favored over lactate, some studies suggest that lactate should be considered an equally important factor as glucose for monitoring obesity and type 2 diabetes.
따라서 상기한 요구로 글루코스와 락테이트를 함께 측정하는 장치를 개발하기 위해 여러 시도가 있었으나, 전혈에서 글루코스와 락테이트를 모두 측정할 수 있는 사용자 친화적인 측정장치는 전무한 실정이다.Therefore, several attempts have been made to develop a device for measuring both glucose and lactate in response to the above requirements, but there is no user-friendly measuring device capable of measuring both glucose and lactate in whole blood.
종래에는 글루코스와 락테이트를 측정하기 위해 별도의 측정 프로토콜로 측정되었는데, 글루코스는 전혈을 이용하여 전기화학적 검출방식을 사용하였고, 락테이트는 혈장을 이용하여 분광광도법을 사용하여, 각각 개별로 측정해야 하는 문제점이 있었다.Conventionally, glucose and lactate were measured by separate measurement protocols. Glucose was measured using electrochemical detection using whole blood, and lactate was measured individually using spectrophotometry using plasma. There was a problem with
본 발명은 하나의 베이스에 글루코스 농도를 측정하는 반응전극과, 락테이트 농도를 측정하는 반응전극을 구비하여, 한 방울의 전혈샘플로 글루코스 농도 및 락테이트 농도를 동시에 측정할 수 있는 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention provides a reaction electrode for measuring glucose concentration and a reaction electrode for measuring lactate concentration on one base, so that glucose and lactate concentrations can be simultaneously measured with a drop of whole blood sample Its object is to provide a simultaneous measurement biosensor.
본 발명에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서는 전혈 중 글루코스 및 락테이트 농도를 동시에 측정하는 바이오 센서에 관한 것으로, 판 상의 베이스; 상기 베이스의 상면 일측에 형성되고, 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 글루코스 농도에 따라 전자를 방출하는 제1반응전극부; 상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부와 인접하게 형성되고, 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 락테이트 농도에 따라 전자를 방출하는 제2반응전극부; 상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부 및 제2반응전극부의 주변에 형성되어, 상기 제1반응전극부 및 제2반응전극부로 인가되는 전기가 선택적으로 흐르는 상대전극부; 및 상기 베이스의 상면에 접합되고, 일측에 형성된 홀을 통해 상기 제1반응전극부, 제2반응전극부, 및 상대전극부를 외부로 노출시키는 절연커버;를 포함한다.A biosensor for simultaneous measurement of glucose and lactate according to the present invention relates to a biosensor for simultaneously measuring concentrations of glucose and lactate in whole blood, comprising: a base on a plate; a first reaction electrode unit formed on one side of the upper surface of the base and reacting with the whole blood sample to emit electrons according to the concentration of glucose contained in the whole blood; a second reaction electrode part formed adjacent to the first reaction electrode part on the upper surface of the base and reacting with the whole blood sample to emit electrons according to the concentration of lactate contained in the whole blood; a counter electrode part formed around the first reaction electrode part and the second reaction electrode part of the upper surface of the base, through which electricity applied to the first reaction electrode part and the second reaction electrode part selectively flows; and an insulating cover bonded to the upper surface of the base and exposing the first reaction electrode part, the second reaction electrode part, and the counter electrode part to the outside through a hole formed on one side.
또한, 본 발명에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서는 전혈 중 글루코스 및 락테이트 농도를 동시에 측정하는 바이오 센서에 관한 것으로, 판 상의 베이스; 상기 베이스의 상면 일측에 형성되고, 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 글루코스 농도에 따라 전자를 방출하는 제1반응전극부; 상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부와 인접하게 형성되고, 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 락테이트 농도에 따라 전자를 방출하는 제2반응전극부; 상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부 및 제2반응전극부의 주변에 형성되어, 상기 제1반응전극부 및 제2반응전극부로 인가되는 전기가 선택적으로 흐르는 상대전극부; 상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부 및 제2반응전극부의 주변에 형성되어, 상기 상대전극부에서 인가된 전기가 흘러 기준 전류 및 전압을 생성하는 기준전극부; 및 상기 베이스의 상면에 접합되고, 일측에 형성된 홀을 통해 상기 제1반응전극부, 제2반응전극부, 상대전극부 및 기준전극부를 외부로 노출시키는 절연커버;를 포함한다.In addition, the biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate according to the present invention relates to a biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate concentrations in whole blood, comprising: a base on a plate; a first reaction electrode unit formed on one side of the upper surface of the base and reacting with the whole blood sample to emit electrons according to the concentration of glucose contained in the whole blood; a second reaction electrode part formed adjacent to the first reaction electrode part on the upper surface of the base and reacting with the whole blood sample to emit electrons according to the concentration of lactate contained in the whole blood; a counter electrode part formed around the first reaction electrode part and the second reaction electrode part of the upper surface of the base, through which electricity applied to the first reaction electrode part and the second reaction electrode part selectively flows; a reference electrode part formed around the first reaction electrode part and the second reaction electrode part of the upper surface of the base, and generating a reference current and voltage by flowing electricity applied from the counter electrode part; and an insulating cover bonded to an upper surface of the base and exposing the first reaction electrode part, the second reaction electrode part, the counter electrode part, and the reference electrode part to the outside through a hole formed on one side.
여기서 본 발명에 따른 상기 제1반응전극부는 상기 베이스의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 제1탄소전극층과, 상기 제1탄소전극층의 표면에 침착되어, 전혈샘플의 글루코스와 반응하여 전자를 방출하는 제1효소층을 포함한다.Here, the first reaction electrode part according to the present invention comprises a first carbon electrode layer formed on the upper surface of the base by a screen printing method, and deposited on the surface of the first carbon electrode layer to react with glucose of the whole blood sample to emit electrons. A first enzyme layer is included.
이때 본 발명에 따른 상기 제1효소층은 소혈청 알부민(Bovine serum albumin: BSA)과, 글루타르알데히드(glutaraldehyde)와, 글루코스 산화효소, 매개체(FcMeOH)가 혼합되어 이루어진 것이 바람직하다.In this case, the first enzyme layer according to the present invention is preferably formed by mixing bovine serum albumin (BSA), glutaraldehyde, glucose oxidase, and a mediator (FcMeOH).
또한, 본 발명에 따른 상기 제2반응전극부는 상기 베이스의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 제2탄소전극층과, 상기 제2탄소전극층의 표면에 침착되어, 전혈샘플의 락테이트와 반응하여 전자를 방출하는 제2효소층을 포함한다.In addition, the second reaction electrode part according to the present invention is deposited on the surface of the second carbon electrode layer formed on the upper surface of the base by a screen printing method, and reacts with lactate of the whole blood sample to generate electrons. It includes a second enzyme layer that releases.
이때 본 발명에 따른 상기 제2효소층은 소혈청 알부민(Bovine serum albumin: BSA)과, 글루타르알데히드(glutaraldehyde)와, 락테이트 산화효소, 매개체(FcMeOH)가 혼합되어 이루어진 것이 바람직하다.In this case, the second enzyme layer according to the present invention is preferably formed by mixing bovine serum albumin (BSA), glutaraldehyde, lactate oxidase, and a mediator (FcMeOH).
그리고 본 발명에 따른 상기 상대전극부는 상기 제1반응전극부 및 제2반응전극부를 감싸도록 호상을 이루는 것이 바람직하다.And, it is preferable that the counter electrode part according to the present invention forms an arc shape so as to surround the first reaction electrode part and the second reaction electrode part.
더불어 본 발명에 따른 상기 베이스의 타측에는 상기 제1반응전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편에 형성되는 제1리드선과, 상기 제2반응전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편 중 제1리드선과 인접하게 형성되는 제2리드선과, 상기 상대전극과 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편 중 제1리드선 또는 제2리드선의 주변에 형성되는 제3리드선을 포함한다.In addition, the other side of the base according to the present invention is electrically connected to the first reaction electrode part, and is electrically connected to the first lead wire formed on the other side of the upper surface of the base and the second reaction electrode part, so that the base A second lead wire formed adjacent to the first lead wire of the other side of the upper surface and a third lead wire electrically connected to the counter electrode and formed around the first lead wire or the second lead wire of the other side of the upper surface of the base include
또한, 본 발명에 따른 상기 베이스의 타측에는 상기 제1반응전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편에 형성되는 제1리드선과, 상기 제2반응전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편 중 제1리드선과 인접하게 형성되는 제2리드선과, 상기 상대전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편 중 제1리드선 또는 제2리드선의 주변에 형성되는 제3리드선과, 상기 기준전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편 중 제1리드선과 제2리드선의 사이에 형성되는 제4리드선을 포함한다.In addition, the other side of the base according to the present invention is electrically connected to the first reaction electrode portion, and is electrically connected to the first lead wire formed on the other side of the upper surface of the base and the second reaction electrode portion, A second lead wire formed adjacent to the first lead wire of the other side of the upper surface of the base, and a third lead wire formed around the first lead wire or the second lead wire of the other side of the upper surface of the base electrically connected to the counter electrode portion. A lead wire and a fourth lead wire electrically connected to the reference electrode unit and formed between the first lead wire and the second lead wire of the other side of the upper surface of the base.
본 발명에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.Effects exhibited by the biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate according to the present invention are as follows.
하나의 베이스에 글루코스 농도를 측정하는 반응전극과, 락테이트 농도를 측정하는 반응전극을 구비하여, 한 방울의 전혈샘플로 글루코스 농도 및 락테이트 농도를 동시에 측정할 수 있는 효과를 가진다.A reaction electrode for measuring glucose concentration and a reaction electrode for measuring lactate concentration are provided on one base, so that glucose concentration and lactate concentration can be simultaneously measured with a drop of whole blood sample.
한 방울의 전혈샘플로 글루코스 농도와 락테이트 농도를 동시에 측정함에 따라 글루코스 농도와 락테이트 농도 측정이 간편해지고, 글루코스 농도와 락테이트농도로 종래보다 더욱 정밀한 비만도를 측정할 수 있는 효과를 가진다.As the glucose and lactate concentrations are simultaneously measured with a drop of whole blood sample, the glucose and lactate concentrations can be easily measured, and the glucose and lactate concentrations can be used to measure obesity more precisely than before.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서의 분해 상태를 보인 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서를 보인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서의 단면을 보인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서의 분해 상태를 보인 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서를 보인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서의 단면을 보인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상대전극, 제1반응전극, 제2반응전극 각각의 PBS용액, 글루코스용액, 락테이트용액에 대한 CV반응을 보인 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서의 작동 원리와 전기화학적 검출 메커니즘을 보인 참고도이다.
도 9는 다양한 락테이트 용액(0mM, 5mM, 10mM 및 15mM)에서 20mM 글루코스에 대한 CV반응과, 다양한 글루코스 용액(0mM, 10mM, 20mM, 30mM)에서 15mM 락테이트에 대한 CV반응을 보인 그래프이다.
도 10은 다양한 조합의 글루코스와 락테이트 CV반응을 보인 그래프이다.1 is an exploded perspective view showing an exploded state of a biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a cross-section of a biosensor for simultaneous measurement of glucose and lactate according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view showing an exploded state of a biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate according to another embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate according to another embodiment of the present invention.
7 is a graph showing CV responses of the counter electrode, the first reaction electrode, and the second reaction electrode to a PBS solution, a glucose solution, and a lactate solution, respectively, according to an embodiment of the present invention.
8 is a reference diagram showing the operating principle and electrochemical detection mechanism of a biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing CV responses to 20 mM glucose in various lactate solutions (0 mM, 5 mM, 10 mM, and 15 mM) and CV responses to 15 mM lactate in various glucose solutions (0 mM, 10 mM, 20 mM, and 30 mM).
10 is a graph showing CV reactions of various combinations of glucose and lactate.
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 according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the usual or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit 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 described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so at the time of the present application, they are equivalent alternatives that can be replaced. It should be understood that variations may exist.
본 발명은 한 방울의 전혈샘플로 전혈 중 글루코스 및 락테이트 농도를 동시에 측정하는 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The present invention relates to a biosensor for simultaneous measurement of glucose and lactate, which simultaneously measures glucose and lactate concentrations in whole blood using a drop of whole blood sample.
도 1 내지 도 3을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서는 베이스(10), 제1반응전극부(20), 제2반응전극부(30), 상대전극부(40), 및 절연커버(50)를 포함하는데, 먼저 상기 베이스(10)는 통상의 전기화학적 바이오 센서와 같이 절연체로 이루어진 판상으로, 50~400um의 두께를 가진다.The biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 to 3 includes a
상기 베이스(10)의 상면 중 일측에는 제1반응전극부(20)를 형성하는데, 상기 제1반응전극부(20)는 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 글루코스 농도에 따라 전자를 방출한다.A first
이때 상기 제1반응전극부(20)는 바 형태로, 상기 베이스(10)의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 제1탄소전극층(21)과, 상기 제1탄소전극층(21)의 표면에 침착되어, 전혈샘플의 글루코스와 반응하여 전자를 방출하는 제1효소층(22)을 포함한다.At this time, the first
여기서 상기 제1효소층(22)은 소혈청 알부민(Bovine serum albumin: BSA)과, 글루타르알데히드(glutaraldehyde)와, 글루코스 산화효소가 혼합되어 이루어진 것이 바람직하다.Here, the
상기 제1효소층(22)의 일례로 소혈청 알부민 25mg/ml와, 글루타르알데히드 2.5% w/v를 용해 시킨 후 증류수에 10:1 부피비로 혼합하고, 매개체(FcMeOH)를 용액에 첨가하여 최종 농도가 0.3mM이 되도록 한다.As an example of the
또한, 500U/ml 농도의 글루코스 산화효소(Glucose oxidase: GOX)를 상기한 혼합물에 5:1 부피비로 혼합하여 혼합물을 조성한 후, 상기 제1탄소전극층(21)의 표면에 도포한 후 실온에서 건조하여 침착한다.In addition, glucose oxidase (GOX) at a concentration of 500 U / ml was mixed with the above mixture in a volume ratio of 5: 1 to form a mixture, and then applied to the surface of the first
그리고 상기 베이스(10)의 상면 중 제1반응전극부(20)와 인접하게 제2반응전극부(30)를 형성하는데, 상기 제2반응전극부(30)는 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 락테이트 농도에 따라 전자를 방출한다.In addition, a second
이때 상기 제2반응전극부(30)는 바 형태로, 상기 베이스(10)의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 제2탄소전극층(31)과, 상기 제2탄소전극층(31)의 표면에 침착되어, 전혈샘플의 글루코스와 반응하여 전자를 방출하는 제2효소층(32)을 포함한다.At this time, the second
여기서 상기 제2효소층(32)은 소혈청 알부민(Bovine serum albumin: BSA)과, 글루타르알데히드(glutaraldehyde)와, 락테이트 산화효소가 혼합되어 이루어진 것이 바람직하다.Here, the
상기 제2효소층(32)의 일례로 소혈청 알부민 25mg/ml와, 글루타르알데히드 2.5% w/v를 용해시킨 후 증류수에 10:1 부피비로 혼합하고, 매개체(FcMeOH)를 용액에 첨가하여 최종 농도가 0.3mM이 되도록 한다.As an example of the
또한, 500U/ml 농도의 락테이트 산화효소(lactate oxidase: LOX)를 상기한 혼합물에 5:1 부피비로 혼합하여 혼합물을 조성한 후, 상기 제2탄소전극층(31)의 표면에 도포한 후 실온에서 건조하여 침착한다.In addition, lactate oxidase (LOX) at a concentration of 500 U/ml was mixed with the above mixture in a volume ratio of 5:1 to form a mixture, and then applied to the surface of the second
그리고 상기 베이스(10)의 상면 중 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30)의 주변에는 상대전극부(40)를 형성하는데, 상기 상대전극부(40)는 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30)로 인가되는 전기가 선택적으로 흐른다.In addition, a
이때 상기 상대전극부(40)는 호상을 이루고, 상기 상대전극부(40) 역시, 상기 제1반응전극부(20)의 제1탄소전극층(21) 및 제2반응전극부(30)의 제2탄소전극층(31)과 같이 탄소전극층으로 상기 베이스(10)의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the
그리고 상기 제1반응전극부(20), 제2반응전극부(30), 및 상대전극부(40) 각각은 리드선을 구비하는데, 제1리드선(23)은 상기 제1반응전극부(20)의 제1탄소전극층(21)과 전기적으로 연결되어, 상기 베이스(10) 상면의 타측편에 형성된다.And each of the first
이때 상기 제1리드선(23) 역시 스크린 인쇄방식으로 상기 베이스의 상면에 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the
또한, 제2리드선(33)은 상기 제2반응전극부(30)의 제2탄소전극층(31)과 전기적으로 연결되어, 상기 베이스(10) 상면의 타측편 중 제1리드선(23)과 일정 거리를 두고 인접하게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the
그리고 제3리드선(43)은 상기 상대전극부(40)와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스(10) 상면의 타측편 중 제1리드선(23) 또는 제2리드선(33)과 일정 거리를 두고 주변에 형성되는 것이 바람직하다.And, the
더불어 상기 베이스(10)의 상면에는 절연커버(50)를 접합하는데, 상기 절연커버(50)는 일측에 형성된 홀(51)을 통해 상기 제1반응전극부(20), 제2반응전극부(30), 및 상대전극부(40)을 외부로 노출시킨다. In addition, an insulating
이때 상기 절연커버(50)는 절연체로 이루어진 판상으로, 50~400um의 두께를 가지고, 상기 베이스(10)의 일측편 일부와 대향진 타측편 일부를 제외한 나머지 면적 전체를 덮을 수 있는 면적을 가지며, 상기 홀(51)은 상기 제1반응전극부(20), 제2반응전극부(30), 및 상대전극부(40)가 형성된 지점에 대응하여 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the insulating
따라서 상기 절연커버(50)의 홀(51)을 통해 전혈샘플이 인입하게 되고, 상기 홀(51)에 인입된 전혈과 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30)가 반응하여, 상기 제1반응전극부(20)에서는 글루코스와의 반응으로, 상기 제2반응전극부(30)에서는 락테이트와의 반응으로 각각에서 전자를 방출하게 되고, 상대전극부에 인가된 전기가 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30) 각각에서 방출된 전자에 의해 전류 및 전압이 변화되어, 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30)로 전기가 흐르게 된다. Therefore, the whole blood sample is introduced through the
그러므로 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30) 각각을 통해 흐르는 전기의 전류 및 전압 변화로 글루코스 및 락테이트의 농도를 측정할 수 있다.Therefore, the concentrations of glucose and lactate can be measured by changing the current and voltage of the electricity flowing through the first
도 4 내지 도 6을 참조한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글루코스 및 락테이트 동시측정 바이오 센서는 베이스(10), 제1반응전극부(20), 제2반응전극부(30), 상대전극부(40), 기준전극부(60) 및 절연커버(50)를 포함하는데, 먼저 상기 베이스(10)는 통상의 전기화학적 바이오 센서와 같이 절연체로 이루어진 판상으로, 50~400um의 두께를 가진다.The biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate according to another embodiment of the present invention with reference to FIGS. 4 to 6 includes a
상기 베이스(10)의 상면 중 일측에는 제1반응전극부(20)를 형성하는데, 상기 제1반응전극부(20)는 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 글루코스 농도에 따라 전자를 방출한다.A first
이때 상기 제1반응전극부(20)는 바 형태로, 상기 베이스(10)의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 제1탄소전극층(21)과, 상기 제1탄소전극층(21)의 표면에 침착되어, 전혈샘플의 글루코스와 반응하여 전자를 방출하는 제1효소층(22)을 포함한다.At this time, the first
여기서 상기 제1효소층(22)은 소혈청 알부민(Bovine serum albumin: BSA)과, 글루타르알데히드(glutaraldehyde)와, 글루코스 산화효소가 혼합되어 이루어진 것이 바람직하다.Here, the
상기 제1효소층(22)의 일례로 소혈청 알부민 25mg/ml와, 글루타르알데히드 2.5% w/v를 용해 시킨 후 증류수에 10:1 부피비로 혼합하고, 매개체(FcMeOH)를 용액에 첨가하여 최종 농도가 0.3mM이 되도록 한다.As an example of the
또한, 500U/ml 농도의 글루코스 산화효소(Glucose oxidase: GOX)를 상기한 혼합물에 5:1 부피비로 혼합하여 혼합물을 조성한 후, 상기 제1탄소전극층(21)의 표면에 도포한 후 실온에서 건조하여 침착한다.In addition, glucose oxidase (GOX) at a concentration of 500 U / ml was mixed with the above mixture in a volume ratio of 5: 1 to form a mixture, and then applied to the surface of the first
그리고 상기 베이스(10)의 상면 중 제1반응전극부(20)와 인접하게 제2반응전극부(30)를 형성하는데, 상기 제2반응전극부(30)는 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 락테이트 농도에 따라 전자를 방출한다.In addition, a second
이때 상기 제2반응전극부(30)는 바 형태로, 상기 베이스(10)의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 제2탄소전극층(31)과, 상기 제2탄소전극층(31)의 표면에 침착되어, 전혈샘플의 글루코스와 반응하여 전자를 방출하는 제2효소층(32)을 포함한다.At this time, the second
여기서 상기 제2효소층(32)은 소혈청 알부민(Bovine serum albumin: BSA)과, 글루타르알데히드(glutaraldehyde)와, 락테이트 산화효소가 혼합되어 이루어진 것이 바람직하다.Here, the
상기 제2효소층(32)의 일례로 소혈청 알부민 25mg/ml와, 글루타르알데히드 2.5% w/v를 용해시킨 후 증류수에 10:1 부피비로 혼합하고, 매개체(FcMeOH)를 용액에 첨가하여 최종 농도가 0.3mM이 되도록 한다.As an example of the
또한, 500U/ml 농도의 락테이트 산화효소(lactate oxidase: LOX)를 상기한 혼합물에 5:1 부피비로 혼합하여 혼합물을 조성한 후, 상기 제2탄소전극층(31)의 표면에 도포한 후 실온에서 건조하여 침착한다.In addition, lactate oxidase (LOX) at a concentration of 500 U/ml was mixed with the above mixture in a volume ratio of 5:1 to form a mixture, and then applied to the surface of the second
그리고 상기 베이스(10)의 상면 중 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30)의 주변에는 상대전극부(40)를 형성하는데, 상기 상대전극부(40)는 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30)로 인가되는 전기가 선택적으로 흐른다.In addition, a
이때 상기 상대전극부(40)는 호상을 이루고, 상기 상대전극부(40) 역시, 상기 제1반응전극부(20)의 제1탄소전극층(21) 및 제2반응전극부(30)의 제2탄소전극층(31)과 같이 탄소전극층으로 상기 베이스(10)의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the
또한, 상기 베이스(10)의 상면 중 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30)의 주변에는 기준전극부(60)를 형성하는데, 상기 기준전극부(60)는 상기 상대전극부에서 인가된 전기가 흘러 기준 전류 및 전압을 생성한다.In addition, a
이때 상기 기준전극부(60)는 제1반응전극부(20)와 제2반응전극부(30) 사이에 형성되는 것이 바람직하고, 상기 기준전극부(60) 역시, 탄소전극층으로 상기 베이스(10)의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 기준전극부(60)는 글루코스 및 락테이트 농도에 상관이 없이 상기 상대전극부에서 인가되어, 전극을 따라 흐르는 전기의 전류 및 전압이 일정하여 기준이 될 수 있다.At this time, the
그러므로 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30) 각각에서 측정한 측정값(전류, 전압)과, 상기 기준전극부(60)의 기준값(전류, 전압)을 비교하여 더욱 정밀한 농도를 측정할 수 있다.Therefore, by comparing the measured values (current and voltage) measured in each of the first
그리고 상기 제1반응전극부(20), 제2반응전극부(30), 상대전극부(40), 기준전극부(60) 각각은 리드선을 구비하는데, 제1리드선(23)은 상기 제1반응전극부(20)의 제1탄소전극층(21)과 전기적으로 연결되어, 상기 베이스(10) 상면의 타측편에 형성된다.And each of the first
이때 상기 제1리드선(23) 역시 스크린 인쇄방식으로 상기 베이스의 상면에 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the
또한, 제2리드선(33)은 상기 제2반응전극부(30)의 제2탄소전극층(31)과 전기적으로 연결되어, 상기 베이스(10) 상면의 타측편 중 제1리드선(23)과 일정 거리를 두고 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the
그리고 제3리드선(43)은 상기 상대전극부(40)와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스(10) 상면의 타측편 중 제1리드선(23) 또는 제2리드선(33)의 주변에 형성되는 것이 바람직하고, 제4리드선(63)은 상기 기준전극부(60)와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스(10) 상면의 타측편 중 제1리드선(23)과 제2리드선(33)의 사이에서 상기 제1리드선(23) 및 제2리드선(33)과 일정 거리를 두고 이격 형성되는 것이 바람직하다.And the
더불어 상기 베이스(10)의 상면에는 절연커버(50)를 접합하는데, 상기 절연커버(50)는 일측에 형성된 홀(51)을 통해 상기 제1반응전극부(20), 제2반응전극부(30), 상대전극부(40) 및 기준전극부(60)을 외부로 노출시킨다. In addition, an insulating
이때 상기 절연커버(50)는 절연체로 이루어진 판상으로, 50~400um의 두께를 가지고, 상기 베이스(10)의 일측편 일부와 대향진 타측편 일부를 제외한 나머지 면적 전체를 덮을 수 있는 면적을 가지며, 상기 홀(51)은 상기 제1반응전극부(20), 제2반응전극부(30), 상대전극부(40) 및 기준전극부(60)가 형성된 지점에 대응하여 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the insulating
따라서 상기 절연커버(50)의 홀(51)을 통해 전혈샘플이 인입하게 되고, 상기 홀(51)에 인입된 전혈과 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30)가 반응하여, 상기 제1반응전극부(20)에서는 글루코스와의 반응으로, 상기 제2반응전극부(30)에서는 락테이트와의 반응으로 각각에서 전자를 방출하게 되고, 상대전극부에 인가된 전기가 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30) 각각에서 방출된 전자에 의해 전류 및 전압이 변화되어, 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30)로 전기가 흐르게 된다. Therefore, the whole blood sample is introduced through the
그러므로 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30) 각각을 통해 흐르는 전기의 전류 및 전압 변화로 글루코스 및 락테이트의 농도를 측정할 수 있다.Therefore, the concentrations of glucose and lactate can be measured by changing the current and voltage of the electricity flowing through the first
또한, 상기 기준전극부(60)를 통해 측정된 측정값을 기준으로, 상기 제1반응전극부(20) 및 제2반응전극부(30)에서 각각 측정한 반응값을 비교하여, 더욱 정밀한 글루코스 및 락테이트 농도를 측정할 수 있다. In addition, based on the measured value measured through the
상기한 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오 센서를 이용한 실험을 도 7 내지 도 10을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Experiments using the biosensor for simultaneous measurement of glucose and lactate according to an embodiment of the present invention described above are as follows with reference to FIGS. 7 to 10 .
한 방울의 전혈샘플에서 글루코스와 락테이트를 동시에 모두 측정할 수 있는 것으로, 전기화학적 검출 시스템을 사용하여 동일한 시료(최소 시간 지연으로 전혈 한 방울)에서 포도당과 젖산을 동시에 측정할 수 있는 이중 전극 바이오센서를 제공한다. A dual-electrode biotechnology capable of simultaneously measuring both glucose and lactate in a single drop of whole blood sample, using an electrochemical detection system to simultaneously measure glucose and lactate in the same sample (one drop of whole blood with minimal time delay) sensor is provided.
상기 바이오 센서는 정상 및 비만 마우스의 전혈샘플로 평가되었다.The biosensor was evaluated with whole blood samples from normal and obese mice.
여기서 비만 마우스는 초기 12주 동안 고지방 식이(HFD) 차우를 먹인 비만 마우스 모델을 개발한 후, 장기간의 비만 사례를 얻기 위해 식이를 16주간 계속 진행하였다.Here, an obese mouse model was developed in which obese mice were fed a high-fat diet (HFD) chow for an initial 12 weeks, and then the diet was continued for 16 weeks to obtain long-term obesity cases.
상기 비만 마우스 모델에서 글루코스와 락테이트 모두를 측정한 결과, 정상의 경우보다 글루코스와 락테이트 모두 증가한 수치를 보였다.As a result of measuring both glucose and lactate in the obese mouse model, both glucose and lactate levels were increased compared to the normal case.
더 좋고 간단한 분석을 위해 글루코스와 락테이트의 영향을 단일 매개변수로 반영하기 위해 락테이트 대 글루코스 비율(L/G)이라는 새로운 매개변수를 제안한다.For a better and simpler analysis, we propose a new parameter called the lactate-to-glucose ratio (L/G) to reflect the effects of glucose and lactate as a single parameter.
또한, 각각의 체중 증가와 관련된 락테이트 대 글루코스 비율(L/G)를 사용하여 비만에 대한 "진단 플롯"을 제공했고, 이는 마우스 상태를 4개의 다른 영역으로 분류하고 정상 마우스와 비만 마우스 사이의 유의미한 차이를 나타냈다.In addition, the lactate-to-glucose ratio (L/G) associated with each weight gain was used to provide a “diagnostic plot” for obesity, which categorizes the mouse condition into four different regions and differentiates between normal and obese mice. showed a significant difference.
상기한 마우스들의 전혈을 이용한 글루코스 및 락테이트 측정과정을 살펴보면, Looking at the glucose and lactate measurement process using the whole blood of the above mice,
각 마우스의 턱밑 정맥에서 150μl 이상의 혈액을 수집하고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서의 제1, 제2반응전극부에 제공하기 위해 전혈, 한 방울(30μl)을 채취하여 사용한다.150 μl or more of blood is collected from the submandibular vein of each mouse, and one drop (30 μl) of whole blood is collected and used to provide to the first and second reaction electrodes of the biosensor according to an embodiment of the present invention.
글루코스 및 락테이트의 농도를 결정하고 락테이트 대 글루코스 비율을 사용하여 비만 진단 플롯을 제공하는데 사용한다.The concentrations of glucose and lactate are determined and used to provide an obesity diagnostic plot using the lactate to glucose ratio.
바이오 센서의 안정성을 평가하기 위해 제1반응전극 및 제2반응전극에 대한 PBS(phosphate buffer saline) 또는 대사 산물(락테이트 대 글루코스 비율)의 순환 전압전류(CV)반응을 얻었다.To evaluate the stability of the biosensor, cyclic voltammetry (CV) responses of PBS (phosphate buffer saline) or metabolites (lactate to glucose ratio) were obtained for the first and second reaction electrodes.
도 8(a)는 제1반응전극에서 4가지 조건(상대전극(베어전극)의 PBS, 글루코스 산화효소(GOX) 반응전극의 PBS, 상대전극(베어전극)의 20mM 글루코스, 글루코스 산화효소(GOX) 반응전극의 20mM 글루코스)에 대한 집합적 CV응답을 보인 것이다.8(a) shows four conditions at the first reaction electrode (PBS at the counter electrode (bare electrode), PBS at the glucose oxidase (GOX) reaction electrode, 20 mM glucose at the counter electrode (bare electrode), glucose oxidase (GOX) ) It shows the collective CV response to 20 mM glucose) of the reaction electrode.
도 8(b)는 제2반응전극에서 4가지 조건(상대전극(베어전극)의 PBS, 락테이트 산화효소(LOX) 반응전극의 PBS, 상대전극(베어전극)의 15mM 락테이트, 락테이트 산화효소(LOX) 반응전극의 15mM 락테이트)에 대한 집합적 CV응답을 보인 것이다.8(b) shows four conditions (PBS at the counter electrode (bare electrode), PBS at the lactate oxidase (LOX) reaction electrode, 15 mM lactate at the counter electrode (bare electrode), and lactate oxidation at the second reaction electrode). It shows the collective CV response to enzyme (LOX) reaction electrode (15 mM lactate).
상대전극(베어전극)의 PBS에는 반응성 
제1반응전극에 대한 글루코스 산화효소(GOX) 반응전극의 20mM 포도당 및 제2반응전극부에 대한 락테이트 산화효소(LOX) 반응전극의 15mM 젖산이 가장 높은 
여기에서 CV반응은 주로 i) 침착된 효소(GOX 또는 LOX), ii) 매개체(FcMeOH) 및 iii) 도 7과 같이 용액 내 대사물(글루코스 또는 락테이트) 농도의 세 가지 요인에 기여했다.Here, the CV reaction was mainly contributed by three factors: i) the deposited enzyme (GOX or LOX), ii) the mediator (FcMeOH), and iii) the concentration of the metabolite (glucose or lactate) in the solution, as shown in FIG. 7 .
상대전극의 PBS는 세 가지 기여 요인이 모두 없기 때문에 
한편, 제1반응전극의 글루코스 산화효소(GOX) 반응전극의 20mM 글루코스와 락테이트 산화효소(LOX) 반응전극의 15mM 락테이트는 세 가지 기여 요인 모두가 신호를 향상시켰기 때문에 각 경우에 가장 높은 
그리고 광범위한 스캔 속도에서 CV에 의한 바이오 센서의 안정성을 추가로 조사했다.And further investigated the stability of the biosensor by CV over a wide range of scan rates.
PBS(10mM) 용액의 CV 응답은 서로 다른 상승 스캔 속도(75, 125, 250 및 500mV/s)를 사용하여 생성되었다.CV responses of PBS (10 mM) solutions were generated using different rise scan rates (75, 125, 250 and 500 mV/s).
도 8(c) 및 8(d)에서 볼 수 있듯이 PBS의 
여기서, 
따라서 상기한 반응전극들은 추가 실용적인 정량 분석에서 안정적임을 알 수 있다.Thus, it can be seen that the reaction electrodes described above are stable in further practical quantitative analysis.
글루코스와 락테이트의 8가지 조합을 사용하여 바이오센서의 선택성을 조사하였다.Selectivity of the biosensor was investigated using 8 combinations of glucose and lactate.
도 9(a)는 다양한 락테이트 용액(0mM, 5mM, 10mM 및 15mM)에서 20mM 글루코스에 대한 CV반응을 보인 것이고, 도 9(b)는 다양한 글루코스 용액(0mM, 10mM, 20mM, 30mM)에서 15mM 락테이트에 대한 CV반응을 보인 것이다.Figure 9 (a) shows the CV response to 20 mM glucose in various lactate solutions (0 mM, 5 mM, 10 mM and 15 mM), and Figure 9 (b) shows the CV response to 15 mM glucose in various glucose solutions (0 mM, 10 mM, 20 mM, 30 mM). It showed the CV response to lactate.
20mM 글루코스 및 15mM 락테이트 농도에 대해 계산된 평균 
이러한 작은 표준 편차값은 글루코스와 락테이트이 측정 중에 서로 간섭하지 않음을 알 수 있다.This small standard deviation value indicates that glucose and lactate do not interfere with each other during the measurement.
따라서 상기한 바이오센서는 세 가지 측정(글루코스만, 락테이트만, 글루코스와 락테이트 혼합)에 모두 사용할 수 있으며, 이 모두는 한 방울의 전혈샘플에 있다.Therefore, the biosensor described above can be used for all three measurements (glucose only, lactate only, glucose and lactate mixture), all in a single drop of whole blood sample.
바이오센서의 민감도를 평가하기 위해 다양한 농도의 각 대사산물(글루코스 0.5-35mM, 락테이트 0.5-25mM)에 대한 CV반응을 얻었다.In order to evaluate the sensitivity of the biosensor, CV responses were obtained for various concentrations of each metabolite (glucose 0.5-35 mM, lactate 0.5-25 mM).
도 10(a)와 도 10(b)는 7가지 조합의 글루코스와 락테이트의 CV반응을 보인 것이다.10(a) and 10(b) show the CV reactions of seven combinations of glucose and lactate.
도 10(c) 및 도 10(d)에서 오차가 있는 보정 곡선은 각각의 
여기에서 도 10(c)와 도 10(d)에 사용된 각 
이것은 글루코스와 락테이트 보정 곡선이 모두 좋은 선형성과 감도를 가지고 있음을 확인할 수 있다.This confirms that both glucose and lactate calibration curves have good linearity and sensitivity.
각 대사 산물 농도(글루코스의 경우 0.5-35mM 및 락테이트의 경우 0.5-25mM)의 넓은 범위에 대한 이러한 성공적인 측정을 고려하면 제안된 바이오 센서는 포유동물의 생리학적 범위(0.56-35mM)에 걸쳐 글루코스 및 락테이트 농도를 정량화하는 데 적합함을 알 수 있다.Considering these successful measurements over a wide range of concentrations of each metabolite (0.5–35 mM for glucose and 0.5–25 mM for lactate), the proposed biosensor can detect glucose over the physiological range of mammals (0.56–35 mM). And it can be seen that it is suitable for quantifying lactate concentration.
따라서 상기한 결과로 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서는 전혈 한 방울에서 글루코스와 락테이트 농도를 동시에 측정하기 위한 바이오센서를 제공할 수 있다.Therefore, as a result of the above, the biosensor for simultaneous measurement of glucose and lactate according to an embodiment of the present invention can provide a biosensor for simultaneously measuring the concentrations of glucose and lactate in a drop of whole blood.
상기 바이오센서는 베이스(10)의 상면에 전기를 인가하는 상대전극부(40)와 글루코스만 반응하는 제1반응전극부(20) 및 락테이트만 반응하는 제2반응전극부(30)을 포함하는 것이 바람직하다.The biosensor includes a
글루코스와 락테이트의 정량화는 순환 전압전류법(CV) 방법으로 대사산물의 효소촉매산화를 통해 측정된다. Quantification of glucose and lactate is measured via enzyme-catalyzed oxidation of metabolites by cyclic voltammetry (CV) methods.
상기한 글루코스와 락테이트 농도를 동시에 측정하기 위한 바이오센서는 정상, 비만 마우스에서 추출한 각 표준 용액과 전혈에서 포도당과 젖산 수준을 정량화하여 바이오센서를 평가했고, 그 결과 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서는 높은 안정성, 선택성, 감도 및 유효성을 보였다. The biosensor for simultaneously measuring the glucose and lactate concentrations described above was evaluated by quantifying glucose and lactate levels in each standard solution and whole blood extracted from normal and obese mice, and as a result, according to an embodiment of the present invention The biosensor for simultaneous measurement of glucose and lactate showed high stability, selectivity, sensitivity and effectiveness.
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.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is only 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: 베이스
20: 제1반응전극부
21: 제1탄소전극층
22: 제1효소층
23: 제1리드선
30: 제2반응전극부
31: 제2탄소전극층
32: 제2효소층
33: 제2리드선
40: 상대전극부
43: 제3리드선
50: 절연커버
51: 홀
60: 기준전극부
63: 제4리드선10: base
20: first reaction electrode unit
21: first carbon electrode layer
22: first enzyme layer
23: 1st lead wire
30: second reaction electrode unit
31: second carbon electrode layer
32: second enzyme layer
33: second lead wire
40: counter electrode part
43: 3rd lead wire
50: insulation cover
51: Hall
60: reference electrode unit
63: 4th lead wire
Claims (9)
판 상의 베이스;
상기 베이스의 상면 일측에 형성되고, 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 글루코스 농도에 따라 전자를 방출하는 제1반응전극부;
상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부와 인접하게 형성되고, 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 락테이트 농도에 따라 전자를 방출하는 제2반응전극부;
상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부 및 제2반응전극부의 주변에 형성되어, 상기 제1반응전극부 및 제2반응전극부로 인가되는 전기가 선택적으로 흐르는 상대전극부; 및
상기 베이스의 상면에 접합되고, 일측에 형성된 홀을 통해 상기 제1반응전극부, 제2반응전극부, 및 상대전극부를 외부로 노출시키는 절연커버;를 포함하는 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서.
In the biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate concentrations in whole blood,
base on a plate;
a first reaction electrode unit formed on one side of the upper surface of the base and reacting with the whole blood sample to emit electrons according to the concentration of glucose contained in the whole blood;
a second reaction electrode part formed adjacent to the first reaction electrode part on the upper surface of the base and reacting with the whole blood sample to emit electrons according to the concentration of lactate contained in the whole blood;
a counter electrode part formed around the first reaction electrode part and the second reaction electrode part of the upper surface of the base, through which electricity applied to the first reaction electrode part and the second reaction electrode part selectively flows; and
A biosensor for simultaneous measurement of glucose and lactate comprising: an insulating cover bonded to an upper surface of the base and exposing the first reaction electrode part, the second reaction electrode part, and the counter electrode part to the outside through a hole formed on one side thereof.
판 상의 베이스;
상기 베이스의 상면 일측에 형성되고, 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 글루코스 농도에 따라 전자를 방출하는 제1반응전극부;
상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부와 인접하게 형성되고, 전혈샘플과 반응하여 전혈에 포함된 락테이트 농도에 따라 전자를 방출하는 제2반응전극부;
상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부 및 제2반응전극부의 주변에 형성되어, 상기 제1반응전극부 및 제2반응전극부로 인가되는 전기가 선택적으로 흐르는 상대전극부;
상기 베이스의 상면 중 제1반응전극부 및 제2반응전극부의 주변에 형성되어, 상기 상대전극부에서 인가된 전기가 흘러 기준 전류 및 전압을 생성하는 기준전극부; 및
상기 베이스의 상면에 접합되고, 일측에 형성된 홀을 통해 상기 제1반응전극부, 제2반응전극부, 상대전극부 및 기준전극부를 외부로 노출시키는 절연커버;를 포함하는 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서.
In the biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate concentrations in whole blood,
base on a plate;
a first reaction electrode unit formed on one side of the upper surface of the base and reacting with the whole blood sample to emit electrons according to the concentration of glucose contained in the whole blood;
a second reaction electrode part formed adjacent to the first reaction electrode part on the upper surface of the base and reacting with the whole blood sample to emit electrons according to the concentration of lactate contained in the whole blood;
a counter electrode part formed around the first reaction electrode part and the second reaction electrode part of the upper surface of the base, through which electricity applied to the first reaction electrode part and the second reaction electrode part selectively flows;
a reference electrode part formed around the first reaction electrode part and the second reaction electrode part of the upper surface of the base, and generating a reference current and voltage by flowing electricity applied from the counter electrode part; and
Glucose and lactate simultaneous measurement including an insulating cover bonded to the upper surface of the base and exposing the first reaction electrode part, the second reaction electrode part, the counter electrode part and the reference electrode part to the outside through a hole formed on one side. biosensor.
상기 제1반응전극부는
상기 베이스의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 제1탄소전극층과;
상기 제1탄소전극층의 표면에 침착되어, 전혈샘플의 글루코스와 반응하여 전자를 방출하는 제1효소층;을 포함하는 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서.
According to any one of claims 1 or 2,
The first reaction electrode unit
a first carbon electrode layer formed on the upper surface of the base by a screen printing method;
A biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate comprising a first enzyme layer deposited on the surface of the first carbon electrode layer and reacting with the glucose of the whole blood sample to release electrons.
상기 제1효소층은
소혈청 알부민(Bovine serum albumin: BSA)과, 글루타르알데히드(glutaraldehyde)와, 글루코스 산화효소, 매개체(FcMeOH)가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서.
in claim 3
The first enzyme layer is
A biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate, characterized in that it is formed by mixing bovine serum albumin (BSA), glutaraldehyde, glucose oxidase and a mediator (FcMeOH).
상기 제2반응전극부는
상기 베이스의 상면에 스크린 인쇄방식으로 형성되는 제2탄소전극층과;
상기 제2탄소전극층의 표면에 침착되어, 전혈샘플의 락테이트와 반응하여 전자를 방출하는 제2효소층;을 포함하는 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서.
According to any one of claims 1 or 2,
The second reaction electrode unit
a second carbon electrode layer formed on the upper surface of the base by a screen printing method;
A biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate comprising a second enzyme layer deposited on the surface of the second carbon electrode layer and reacting with lactate of the whole blood sample to release electrons.
상기 제2효소층은
소혈청 알부민(Bovine serum albumin: BSA)과, 글루타르알데히드(glutaraldehyde)와, 락테이트 산화효소, 매개체(FcMeOH)가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서.
The method of claim 5,
The second enzyme layer is
A biosensor for simultaneous measurement of glucose and lactate, characterized in that it is formed by mixing bovine serum albumin (BSA), glutaraldehyde, lactate oxidase, and a mediator (FcMeOH).
상기 상대전극부는
상기 제1반응전극부 및 제2반응전극부를 감싸도록 호상을 이루는 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서.
According to any one of claims 1 or 2,
The counter electrode part
A biosensor for simultaneously measuring glucose and lactate forming an arc so as to surround the first reaction electrode part and the second reaction electrode part.
상기 베이스의 타측에는
상기 제1반응전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편에 형성되는 제1리드선과;
상기 제2반응전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편 중 제1리드선과 인접하게 형성되는 제2리드선과;
상기 상대전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편 중 제1리드선 또는 제2리드선의 주변에 형성되는 제3리드선;을 포함하는 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서.
The method of claim 1,
On the other side of the base
a first lead wire electrically connected to the first reaction electrode part and formed on the other side of the upper surface of the base;
a second lead wire electrically connected to the second reaction electrode unit and formed adjacent to the first lead wire on the other side of the upper surface of the base;
A biosensor for simultaneous measurement of glucose and lactate comprising: a third lead wire electrically connected to the counter electrode unit and formed around the first lead wire or the second lead wire of the other side of the upper surface of the base.
상기 베이스의 타측에는
상기 제1반응전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편에 형성되는 제1리드선과;
상기 제2반응전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편 중 제1리드선과 인접하게 형성되는 제2리드선과;
상기 상대전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편 중 제1리드선 또는 제2리드선의 주변에 형성되는 제3리드선과;
상기 기준전극부와 전기적으로 연결되어, 상기 베이스 상면의 타측편 중 제1리드선과 제2리드선의 사이에 형성되는 제4리드선;을 포함하는 글루코스와 락테이트 동시측정 바이오센서.The method of claim 2,
On the other side of the base
a first lead wire electrically connected to the first reaction electrode part and formed on the other side of the upper surface of the base;
a second lead wire electrically connected to the second reaction electrode unit and formed adjacent to the first lead wire on the other side of the upper surface of the base;
a third lead wire electrically connected to the counter electrode part and formed around the first lead wire or the second lead wire of the other side of the upper surface of the base;
A biosensor for simultaneous measurement of glucose and lactate comprising a fourth lead wire electrically connected to the reference electrode unit and formed between the first lead wire and the second lead wire of the other side of the upper surface of the base.
Priority Applications (2)
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| KR1020210168426A KR20230080891A (en) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | Glucose and Lactate Simultaneous Biosensor |
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2022
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