KR102437215B1 - 칼코게나이드가 로딩된 코발트 금속유기골격체 및 금속-전도성 고분자 나노복합체를 함유하는 분자각인 고분자 기반의 전기분석 검출 플랫폼 및 이의 용도 - Google Patents
칼코게나이드가 로딩된 코발트 금속유기골격체 및 금속-전도성 고분자 나노복합체를 함유하는 분자각인 고분자 기반의 전기분석 검출 플랫폼 및 이의 용도 Download PDFInfo
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Abstract
본 개시 내용에 따르면, 천연 항원-항체 거동과 유사한 거동을 갖도록 특정 검체에 대하여 특이적 또는 선택적 바인딩능을 갖는 분자각인 고분자를 기반으로 하여, 시료 내 특정 검체를 전기화학적으로 검출할 수 있는, 칼코게나이드가 로딩된 코발트 금속유기골격체 및 금속-전도성 고분자 나노복합체-함유 분자각인 고분자 기반의 전기분석 검출 플랫폼 및 이의 제조방법, 그리고 용도가 기재된다.
Description
본 개시 내용은 칼코게나이드가 로딩된 코발트 금속유기골격체 및 금속-전도성 고분자 나노복합체를 함유하는 분자각인 고분자(Molecularly Imprinted Polymer; MIP) 기반의 전기분석 검출 플랫폼 및 이의 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은 천연 항원-항체 거동과 유사한 거동을 갖도록 특정 검체에 대하여 특이적 또는 선택적 바인딩능을 갖는 분자각인 고분자를 기반으로 하여, 시료 내 특정 검체를 전기화학적으로 검출할 수 있는, 칼코게나이드가 로딩된 코발트 금속유기골격체 및 금속-전도성 고분자 나노복합체-함유 분자각인 고분자 기반의 전기분석 검출 플랫폼 및 이의 제조방법, 그리고 용도에 관한 것이다.
일반적으로, 바이오센서는 특정 바이오 물질의 물리량 또는 화학량을 선택적으로 포착하여 측정 가능한 신호로 변화시키는 디바이스를 의미한다. 예를 들면, 특정 검체의 진단용 센서의 경우, 소정 농도 범위에서 해당 검체에 대한 농도 등을 측정할 수 있도록 구성된다. 이때, 외부 환경 변화 등에 대하여도 안정적인 진단이 가능하도록 시료 내 검체에 대하여 양호한 친화도 및 선택적 바인딩능을 갖는 센싱 요소가 요구되며, 대표적으로 분자각인 고분자 기반의 검출 플랫폼 또는 센서를 예시할 수 있다.
이와 관련하여, "분자각인"은 고분자 매트릭스 내에 특정 분자를 인식할 수 있는 캐비티를 형성하는 것을 의미한다. 분자각인 고분자 기반 기술의 경우, 특정 검체(또는 타겟 바이오 물질)을 주형(template)으로 하여 각인시키는 과정을 수반하는데, 주형은 유기물, 금속 이온, 미생물, 분자 등일 수 있다. 구체적으로, 먼저 주형과 공유 결합 또는 비공유 결합을 통하여 화학 반응할 수 있는 기능성 단량체의 혼합물을 사용하여 중합 반응을 수행한다. 이때, 벌크 중합, 침전 중합, 다중 팽윤 중합, 전기중합 등의 중합 반응을 이용할 수 있으며, 매트리스 또는 호스트에 검체가 결합된 고분자가 형성된다. 그 다음, 중합된 고분자로부터 주형을 제거할 경우, 주형의 화학적 기능과 3차원적 구조(크기, 형태 등)에 상보적인 특성을 갖는 캐비티가 형성되고, 또한 바인딩 위치 역시 노출된 결과, 분자각인 고분자에 새로운 주형이 접촉할 경우에는 다시 선택적으로 인식되어 바인딩되는 특성을 갖는다.
이처럼, 분자각인 고분자는 우수한 센싱 소재로 작용할 수 있으며, 벌크 형태 또는 전극 표면 상의 박막 형태로 제조되어 나노구조화를 통하여 높은 감도 특성을 달성할 수 있다.
일 예로서, 분자각인 고분자 기반의 전기화학 센서는 특정 바이오 분자를 검출 또는 포획하는 의료 분야, 품질 관리 및 안전성이 요구되는 식품 분야, 수질 모니터링을 위한 중금속 이온을 추적하는 환경 분야 등에서 널리 활용되고 있다(예를 들면, Analyst, 2016,141, 3540-3553, Reviews in Analytical Chemistry 2021, 40, 144??160 등). 전기화학 기반의 센서 기술의 경우, 1차적으로 액상 시료에 적용되며, 일반적으로 3개의 전극(즉, 작업 전극, 상대(대향) 전극 및 기준 전극)을 수반한다. 이때, 분자각인 고분자는 작업 전극에 적용될 수 있다.
분자각인 고분자 기반의 검출 기술에서 고려되는 파라미터로서 각인 인자(imprinting factor; IF), 바인딩 용량(binding capacity; BC), 응답 시간(response time; RT) 등을 예시할 수 있다. 이와 관련하여, 각인 인자는 비각인 고분자 내 주형의 바인딩 대비 각인 고분자 내 주형의 바인딩 비를 의미할 수 있고, 바인딩 용량은 테스트 용액으로부터 흡착된 타겟 바이오물질(또는 분자)의 농도를 테스트 용액 내 타겟 바이오물질(또는 분자)의 초기 농도로 나눈 값이다.
이러한 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼이 효과적으로 적용 가능한 대상 중 하나로서 각종 곰팡이 등으로부터 유래되어 수질, 식품 등의 안전을 위협하는 독소(toxins), 즉 곰팡이 독소 또는 진균독소 등을 예시할 수 있다. 이러한 곰팡이 독소는 곰팡이가 생산하는 2차 대사산물로서 인체, 가축 등에 질병, 이상 생리작용 등을 유발하는데, 주로 곡류 및 견과류와 같은 식품류에서 발생한다. 진균 독소의 종류로는 아플라톡신(Aflatoxin), 파툴린(Patulin), 오크라톡신 A(Ochratoxin A) 등이 있는 바, 특히 파툴린(IUPAC name: 4-hydroxy-4H-furo[3,2-c]pyran-2(6H)-one)은 Penicillium, Byssochlamys 및 Aspergillus 곰팡이의 대사 작용으로부터 유래되며, 인체 및 동물에 대한 독성이 매우 강한 것으로 알려져 있다. 이 때문에, 미국 FDA에서는 식품 내 파툴린의 최대 허용치를 50 ㎍/L로 설정한 바 있고, WHO에서도 과일류 내 파툴린 농도가 0.4 ㎍/kg 인체 중량 미만으로 엄격히 규제하고 있다. 더욱이, 파툴린 등의 독소는 산성 조건 및 고온 환경 하에서도 견딜 수 있어 식품 제조 공정에서 이를 효과적으로 제거하기는 용이하지 않기 때문에 지속적이면서 정확한 모니터링 또는 진단이 필요하다.
그러나, 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 센싱 또는 검출 기술은 여전히 개선 필요성이 있는데, 특히 파툴린과 같은 곰팡이 독소의 경우에는 미량의 시료에 대하여도 양호한 검출 또는 진단을 가능하게 하는 검출 기술이 요구된다.
이처럼, 종래의 분자각인 고분자 기반의 기술에 비하여 간편하면서도 넓은 검출 범위에 걸쳐 극미량의 검체에 대하여도 양호한 검출 감도를 제공하는 플랫폼을 구현하는 것이 바람직하다. 다만, 분자각인 고분자의 선정만으로는 전술한 복수의 요구 사항을 모두 충족하기 곤란하며, 특히 전기화학 센서 구조 내 전극에 대한 흡착, 물질전달 속도 등을 개선하고, 적용 가능한 검체의 범위를 확장할 수 있으며, 정확한 검출 위하여 측정된 전기화학적 신호를 효과적으로 증폭시키는 기술 등이 종합적으로 고려되어야 한다. 더 나아가, 상용화 측면에서 신속하고 저렴하면서도 검출 또는 진단에 특별한 기술을 요하지 않는 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼이 요구되고 있다.
본 개시 내용에 따른 일 구체예에서는 기존의 분자각인 고분자 기반의 검출 기술에 비하여 간편하면서도 넓은 검출 범위에 걸쳐 극미량의 검체 또는 바이오물질에 대하여도 양호한 검출능을 제공할 수 있는 분자각인 고분자 기반의 검출 플랫폼 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 개시 내용에 따른 다른 구체예에서는 높은 감도 특성을 갖는 분자각인 고분자 기반의 검출 플랫폼을 이용하여 시료 내 타겟 검체를 검출하는 방법을 제공하고자 한다.
본 개시 내용의 제1 면에 따르면,
칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)이 부착된 전극;
상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)이 부착된 전극에 고정되고, (i) 전도성 고분자와 (ii) 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 나노입자를 포함하는 나노매트릭스; 및
상기 나노매트릭스 상에 형성되고, 타겟 검체에 대한 선택적 바인딩능을 갖는 분자각인 고분자(MIP) 층;
을 포함하고,
시료 내에 타겟 검체가 함유된 경우, 타겟 검체가 분자각인 고분자와 바인딩됨에 따라 발생하는 전기화학적 신호를 측정하여 시료 내 타겟 검체를 정량적 및/또는 정성적으로 검출하기 위한 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼이 제공된다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 금속유기골격(MOF)은 니켈(Ni) 금속유기골격(MOF), 코발트(Co) 금속유기골격(MOF), 철(Fe) 금속유기골격(MOF), 아연(Zn) 금속유기골격(MOF) 및 구리(Cu) 금속유기골격(MOF)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 금속유기골격(MOF)은 코발트(Co) 금속유기골격(MOF)일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 칼코게나이드는 이황화물일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 이황화물은 이황화 셀레늄(SeS2)일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)은 로드 형상의 금속유기골격 상에 구형의 칼코게나이드의 나노입자가 분포되어 있는 형태일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)은 칼코게나이드 나노입자의 층이 금속유기골격(MOF)의 표면을 적어도 부분적으로 피복한 형태일 수 있다.
본 개시 내용의 제2 면에 따르면,
a) 금속유기골격(MOF)을 합성하는 단계;
b) 상기 합성된 금속유기골격(MOF)을 칼코게나이드와 조합하여 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)을 합성하는 단계;
c) 상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)을 액상 매질 내에 분산시킨 분산액을 전극과 접촉시켜 칼코게나이드-로딩된 금속유기골격(MOF)으로 개질된 전극을 형성하는 단계;
d) 전도성 고분자 및 금속 나노입자를 포함하는 나노매트릭스를 제조한 후, 이를 상기 칼코게나이드-로딩된 금속유기골격(MOF)으로 개질된 전극 상에 고정시킴으로써 나노매트릭스 및 칼코게나이드-로딩된 금속유기골격(MOF)으로 개질된 전극을 제조하는 단계; 및
e) 상기 나노매트릭스 및 칼코게나이드-로딩된 금속유기골격(MOF)으로 개질된 전극 상에 주형인 타겟 검체 및 단량체를 함유하는 반응 혼합물을 중합시켜 고분자를 형성한 다음, 중합된 고분자로부터 타겟 검체를 제거하여 캐비티를 형성함으로써 상기 타겟 검체에 대한 선택적 바인딩능을 갖는 분자각인 고분자 층을 형성하는 단계;
를 포함하며,
시료 내에 타겟 검체가 함유된 경우, 타겟 검체가 분자각인 고분자와 바인딩됨에 따라 발생하는 전기화학적 신호를 측정하여 시료 내 타겟 검체를 정량적 및/또는 정성적으로 검출하기 위한 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼을 제조하는 방법이 제공된다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 단계 e)에서 중합 반응 시 타겟 검체와 단량체 간에 비공유 상호작용이 수반될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 분자각인 고분자의 형성용 단량체는 이에 대한 타겟 검체의 바인딩 에너지가 적어도 -50 내지 1 kcal/mol인 종류에서 선정될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 타겟 검체가 파툴린인 경우, 상기 분자각인 고분자의 단량체는 p-아미노벤조산, o-페닐렌디아민, 아닐린, 페놀, 피롤, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 2-비닐피리딘, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 포스페이트, 디비닐벤젠, 및 아크릴아미드합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.
본 개시 내용의 제3 면에 따르면,
a) 타겟 검체에 대한 분자각인 고분자(MIP) 기반의 검출 플랫폼을 제공하는 단계; 및
b) 상기 검출 플랫폼과 액상 시료를 접촉시켜 상기 액상 시료 내에 타겟 검체가 함유된 경우, 타겟 검체가 분자각인 고분자와 바인딩됨에 따라 발생하는 전기화학적 신호를 측정하는 단계;
를 포함하며,
상기 분자각인 고분자 기반의 검출 플랫폼은,
칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)이 부착된 전극,
상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)이 부착된 전극에 고정되고, (i) 전도성 고분자와 (ii) 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 나노입자를 포함하는 나노매트릭스, 및
상기 나노매트릭스 상에 형성되고, 타겟 검체에 대한 선택적 바인딩능을 갖는 분자각인 고분자(MIP) 층,
을 포함하는, 시료 내 타겟 검체를 정량적 및/또는 정성적으로 검출하는 방법이 제공된다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 타겟 검체는 곰팡이 독소일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 타겟 검체는 파툴린일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 분자각인 고분자에 타겟 검체가 바인딩되지 않은 경우에 비하여 타겟 검체가 바인딩된 경우의 전자 전달능이 낮을 수 있다.
본 개시 내용의 구체예에 따라 제공되는 분자각인 고분자 기반의 검출 플랫폼은 종래의 방식과 대비하면, 전문적인 기술을 요하지 않으면서 짧은 시간 내에 간편하게 시료(액상 시료) 내 특정 검체 또는 바이오물질에 대한 분자각인 고분자의 선택적 바인딩능을 이용하여 전기화학적 센싱에 의하여 정성적 및/또는 정량적으로 검출 또는 진단할 수 있는 장점을 제공한다. 특히, 극미량의 시료 내에 저농도로 존재하는 검체에 대하여 간편하면서도 신뢰성 있는 검출 감도를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 방식에 비하여 낮은 검출 한계를 갖는 등, 현장 진단 및 상용화에 적합하다. 따라서, 향후 광범위한 활용이 기대된다.
도 1은 예시적 구체예에 있어서, (a) SeS2@Co MOF 및 Au@PANI의 합성, MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF의 구조, 그리고 (b) 타겟 검체로서 파툴린을 검출하는 메커니즘을 도시하는 도면이고;
도 2는, (a, b) Co MOF의 TEM 사진(삽입 도면은 Co MOF의 HR-TEM 사진임), (c, d, e) SeS2, SeS2@Co MOF 및 Au@PANI 각각의 TEM 사진, (f) Au@PANI의 HR-TEM 사진, (g) Co MOF, SeS2@Co MOF 및 Au@PANI의 UV 스펙트럼, (h) PABA 및 MIP의 UV 스펙트럼, (i) Co MOF, SeS2, SeS2@Co MOF 및 Au@PANI의 FTIR 스펙트럼, 그리고 (j) PABA 및 MIP의 FTIR 스펙트럼이고;
도 3은 Au@PANI 나노매트릭스 및 이에 대응하는 탄소(C), 산소(O), 질소(N), 금(Au) 및 염소(Cl)의 원소 맵핑이고;
도 4는, (a, b) SeS2@Co MOF의 SEM 사진 및 EDS 맵핑, (c-g) 베어 SPE, SeS2@Co MOF/SPE, Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE, NIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 및 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 각각의 SEM 사진, 그리고 (h, i) Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 상에서 NIP 및 MIP 각각의 전기중합 시 CV 곡선이고;
도 5는, (a) SeS2@Co MOF, Au@PANI 및 MIP의 XPS 전체 서베이 스펙트럼(full survey spectrum), (b) Au@PANI로부터의 디컨벌루션된 Au 4f 스펙트럼, 그리고 (c-e) SeS2@Co MOF로부터의 디컨벌루션된 Co 2p, Se 3d 및 S 2p 각각의 스펙트럼이고;
도 6은, (a, b) Au@PANI의 디컨벌루션된 C 1s 및 N 1s 각각의 XPS 스펙트럼, (c-e) SeS2@Co MOF의 디컨벌루션된 C 1s, O 1s 및 N 1s 각각의 XPS 스펙트럼, 그리고 (f-h) MIP의 디컨벌루션된 C 1s, O 1s 및 N 1s 각각의 XPS 스펙트럼이고;
도 7은, (a) 베어 SPE, Co MOF/SPE, SeS2@Co MOF/SPE, Au@PANI/SPE, Au@PANI/Co MOF/SPE 및 Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 각각에 대하여 10 mM PBS(pH: 6.4) 및 50 mV의 주사 속도 조건에서 SPE 개질 층의 CV 응답 특성을 나타내는 그래프, (b) Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE, NIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 및 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE, 그리고 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE로부터 PT 추출 후의 CV 응답 특성을 나타내는 그래프, (c) 베어 SPE, Co MOF/SPE, SeS2@Co MOF/SPE, Au@PANI/SPE, Au@PANI/Co MOF/SPE 및 Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 각각을 이용하여 5 mM Fe(CN)6 3-/4-을 함유하는 0.1 M KCl 내에서 얻어진, 상이한 개질층의 SPE에 대한 EIS Nyquist 플롯, 그리고 (d) Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE, NIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 및 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE, 그리고 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE로부터 PT 추출 후의 EIS Nyquist 플롯이고;
도 8은, (a) 10 mM PBS(pH: 6.4) 및 상이한 주사 속도(10 내지 250 mV) 조건에서 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE의 CV 응답 특성, (b) v 대 Ipa와 Ipc 사이의 관계, 그리고 (c) log v 대 Epa와 Epc 사이의 관계를 나타내는 그래프이고;
도 9는, (a) 10 μL 고정 체적의 Au@PANI를 이용하여 상이한 로딩 체적(0 ㎕, 5 ㎕, 10 ㎕, 15 ㎕ 및 20 ㎕)의 SeS2@Co MOF에 대한 CV 응답 특성, 그리고 (b) SeS2@Co MOF와 Au@PANI (VSeS2@Co MOF/VSeS2@Co MOF + VAu@PANI) 사이의 체적 비 관계 및 산화 피크 전류(Ipa)를 나타내는 그래프이고;
도 10은, (a) 베어 SPE 상에 PABA (7 mM)를 전기중합하는 경우의 CV 곡선, (b) MIP(PABA(7 mM) 및 PT(1 mM)) 형성에 요구되는 CV 사이클(25 CV 응답) 수를 최적화하기 위한 CV 곡선이고;
도 11은, (a) 상이한 pH 레벨(4.4-8.4)에서의 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE의 DPV 응답 특성(주사 속도: 50 mV/s, 10 mM PBS), (b) pH 대 Ipa와 Epa 사이의 관계, (c) 상이한 추출 용매(MeOH, HCl, PBS(pH=10), 및 MeOH와 HCl의 혼합 용매(1:1))를 사용하여 PT를 추출한 후에 얻어진 DVP 응답 특성, (d) 상이한 용매를 사용한 PT 추출 후에 얻어진 DPV 전류 응답의 바 차트, (e) PABA와 PT 간의 상이한 비(1/3, 1/5, 1/7, 및 1/9)에서 PT 추출 후 DPV 응답 특성(삽입 도면은 PABA와 PT 간의 비 대 피크 전류를 나타냄), (f) 상이한 인큐베이션 시간(3 분, 6 분, 9 분, 및 12 분)에서 제작된 센서 내로 0.5 nM PT를 첨가한 후에 얻어진 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프이고;
도 12는, (a) MIP 센서에 있어서, 다양한 PT 농도(0.001 nM, 0.002 nM, 0.005 nM, 0.01 nM, 0.02 nM, 0.05 nM, 0.1 nM, 1 nM, 10 nM, 및 100 nM)에서의 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프(10 mM PBS(pH 6.4)), (b) log CPT (nM) 대 ΔI(μA)의 관계, (c) PT 부존재 하에서 MIP 센서의 제작 시 5-HMF(50 nM), Cit (50 nM), OTA (50 nM), 및 AfB1 (50 nM)의 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프, (d) MIP 및 NIP로 개질된 Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE에서 0.5 nM PT 및 100배 더 높은 농도의 Cit (50 nM), OTA (50 nM), 및 AfB1 (50 nM)에 대하여 얻어진 대응 값의 바 차트, (e) 제작된 MIP 센서에 있어서 0.5 nM PT의 존재 하에 5-HMF (50 nM), Cit (50 nM), OTA (50 nM), 및 AfB1 (50 nM) 각각의 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프, 그리고 (f) PT와 100배 농도의 간섭 물질(interferent)의 존재, 간섭 물질의 부존재 및 PT와 모든 간섭 물질의 혼합물의 존재 하에서 ΔI의 바 차트이고;
도 13은 PT 추출 후, 그리고 PT와 간섭 물질(5-HMF, Cit, OTA 및 AfB1)의 혼합물 첨가 후의 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF의 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프이고;
도 14는, (a) 0.5 nM PT의 존재 하에서 5개의 상이한 전극의 DPV 응답 특성에 기초한 재현성 평가 결과를 나타내는 그래프, (b) 5개의 상이한 전극으로부터 얻어진 DPV 전류 응답 변화의 바 차트, (c) 10개의 분석물(0.5 nM PT)에 대한 동일 MIP 전극의 재활용능을 나타내는 바 차트, (d) 0.5 nM PT의 존재 하에서 제작된 MIP 센서의 45일 간 저장 안정성(4 ℃)을 보여주는 바 차트이고; 그리고
도 15는, (a) 상이한 농도(0.001 nM, 0.01 nM, 0.1 nM, 1 nM, 및 10 nM)의 PT로 스파이킹된 PT 시료에서 10% 사과 주스 시료 내 PT의 실시간 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프, 그리고 (b) 상이한 농도의 PT로 스파이킹된 시료의 회수율(%)을 나타내는 바 차트이다.
도 2는, (a, b) Co MOF의 TEM 사진(삽입 도면은 Co MOF의 HR-TEM 사진임), (c, d, e) SeS2, SeS2@Co MOF 및 Au@PANI 각각의 TEM 사진, (f) Au@PANI의 HR-TEM 사진, (g) Co MOF, SeS2@Co MOF 및 Au@PANI의 UV 스펙트럼, (h) PABA 및 MIP의 UV 스펙트럼, (i) Co MOF, SeS2, SeS2@Co MOF 및 Au@PANI의 FTIR 스펙트럼, 그리고 (j) PABA 및 MIP의 FTIR 스펙트럼이고;
도 3은 Au@PANI 나노매트릭스 및 이에 대응하는 탄소(C), 산소(O), 질소(N), 금(Au) 및 염소(Cl)의 원소 맵핑이고;
도 4는, (a, b) SeS2@Co MOF의 SEM 사진 및 EDS 맵핑, (c-g) 베어 SPE, SeS2@Co MOF/SPE, Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE, NIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 및 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 각각의 SEM 사진, 그리고 (h, i) Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 상에서 NIP 및 MIP 각각의 전기중합 시 CV 곡선이고;
도 5는, (a) SeS2@Co MOF, Au@PANI 및 MIP의 XPS 전체 서베이 스펙트럼(full survey spectrum), (b) Au@PANI로부터의 디컨벌루션된 Au 4f 스펙트럼, 그리고 (c-e) SeS2@Co MOF로부터의 디컨벌루션된 Co 2p, Se 3d 및 S 2p 각각의 스펙트럼이고;
도 6은, (a, b) Au@PANI의 디컨벌루션된 C 1s 및 N 1s 각각의 XPS 스펙트럼, (c-e) SeS2@Co MOF의 디컨벌루션된 C 1s, O 1s 및 N 1s 각각의 XPS 스펙트럼, 그리고 (f-h) MIP의 디컨벌루션된 C 1s, O 1s 및 N 1s 각각의 XPS 스펙트럼이고;
도 7은, (a) 베어 SPE, Co MOF/SPE, SeS2@Co MOF/SPE, Au@PANI/SPE, Au@PANI/Co MOF/SPE 및 Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 각각에 대하여 10 mM PBS(pH: 6.4) 및 50 mV의 주사 속도 조건에서 SPE 개질 층의 CV 응답 특성을 나타내는 그래프, (b) Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE, NIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 및 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE, 그리고 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE로부터 PT 추출 후의 CV 응답 특성을 나타내는 그래프, (c) 베어 SPE, Co MOF/SPE, SeS2@Co MOF/SPE, Au@PANI/SPE, Au@PANI/Co MOF/SPE 및 Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 각각을 이용하여 5 mM Fe(CN)6 3-/4-을 함유하는 0.1 M KCl 내에서 얻어진, 상이한 개질층의 SPE에 대한 EIS Nyquist 플롯, 그리고 (d) Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE, NIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 및 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE, 그리고 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE로부터 PT 추출 후의 EIS Nyquist 플롯이고;
도 8은, (a) 10 mM PBS(pH: 6.4) 및 상이한 주사 속도(10 내지 250 mV) 조건에서 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE의 CV 응답 특성, (b) v 대 Ipa와 Ipc 사이의 관계, 그리고 (c) log v 대 Epa와 Epc 사이의 관계를 나타내는 그래프이고;
도 9는, (a) 10 μL 고정 체적의 Au@PANI를 이용하여 상이한 로딩 체적(0 ㎕, 5 ㎕, 10 ㎕, 15 ㎕ 및 20 ㎕)의 SeS2@Co MOF에 대한 CV 응답 특성, 그리고 (b) SeS2@Co MOF와 Au@PANI (VSeS2@Co MOF/VSeS2@Co MOF + VAu@PANI) 사이의 체적 비 관계 및 산화 피크 전류(Ipa)를 나타내는 그래프이고;
도 10은, (a) 베어 SPE 상에 PABA (7 mM)를 전기중합하는 경우의 CV 곡선, (b) MIP(PABA(7 mM) 및 PT(1 mM)) 형성에 요구되는 CV 사이클(25 CV 응답) 수를 최적화하기 위한 CV 곡선이고;
도 11은, (a) 상이한 pH 레벨(4.4-8.4)에서의 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE의 DPV 응답 특성(주사 속도: 50 mV/s, 10 mM PBS), (b) pH 대 Ipa와 Epa 사이의 관계, (c) 상이한 추출 용매(MeOH, HCl, PBS(pH=10), 및 MeOH와 HCl의 혼합 용매(1:1))를 사용하여 PT를 추출한 후에 얻어진 DVP 응답 특성, (d) 상이한 용매를 사용한 PT 추출 후에 얻어진 DPV 전류 응답의 바 차트, (e) PABA와 PT 간의 상이한 비(1/3, 1/5, 1/7, 및 1/9)에서 PT 추출 후 DPV 응답 특성(삽입 도면은 PABA와 PT 간의 비 대 피크 전류를 나타냄), (f) 상이한 인큐베이션 시간(3 분, 6 분, 9 분, 및 12 분)에서 제작된 센서 내로 0.5 nM PT를 첨가한 후에 얻어진 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프이고;
도 12는, (a) MIP 센서에 있어서, 다양한 PT 농도(0.001 nM, 0.002 nM, 0.005 nM, 0.01 nM, 0.02 nM, 0.05 nM, 0.1 nM, 1 nM, 10 nM, 및 100 nM)에서의 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프(10 mM PBS(pH 6.4)), (b) log CPT (nM) 대 ΔI(μA)의 관계, (c) PT 부존재 하에서 MIP 센서의 제작 시 5-HMF(50 nM), Cit (50 nM), OTA (50 nM), 및 AfB1 (50 nM)의 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프, (d) MIP 및 NIP로 개질된 Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE에서 0.5 nM PT 및 100배 더 높은 농도의 Cit (50 nM), OTA (50 nM), 및 AfB1 (50 nM)에 대하여 얻어진 대응 값의 바 차트, (e) 제작된 MIP 센서에 있어서 0.5 nM PT의 존재 하에 5-HMF (50 nM), Cit (50 nM), OTA (50 nM), 및 AfB1 (50 nM) 각각의 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프, 그리고 (f) PT와 100배 농도의 간섭 물질(interferent)의 존재, 간섭 물질의 부존재 및 PT와 모든 간섭 물질의 혼합물의 존재 하에서 ΔI의 바 차트이고;
도 13은 PT 추출 후, 그리고 PT와 간섭 물질(5-HMF, Cit, OTA 및 AfB1)의 혼합물 첨가 후의 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF의 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프이고;
도 14는, (a) 0.5 nM PT의 존재 하에서 5개의 상이한 전극의 DPV 응답 특성에 기초한 재현성 평가 결과를 나타내는 그래프, (b) 5개의 상이한 전극으로부터 얻어진 DPV 전류 응답 변화의 바 차트, (c) 10개의 분석물(0.5 nM PT)에 대한 동일 MIP 전극의 재활용능을 나타내는 바 차트, (d) 0.5 nM PT의 존재 하에서 제작된 MIP 센서의 45일 간 저장 안정성(4 ℃)을 보여주는 바 차트이고; 그리고
도 15는, (a) 상이한 농도(0.001 nM, 0.01 nM, 0.1 nM, 1 nM, 및 10 nM)의 PT로 스파이킹된 PT 시료에서 10% 사과 주스 시료 내 PT의 실시간 DPV 응답 특성을 나타내는 그래프, 그리고 (b) 상이한 농도의 PT로 스파이킹된 시료의 회수율(%)을 나타내는 바 차트이다.
본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 개별 구성에 관한 세부 사항은 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다.
"금속유기골격(MOF)"은 결정성을 갖는 다공성 물질로서, 금속 이온 또는 금속 이온 클러스터가 강성의(rigid) 유기 링커와 배위된 1차원, 2차원 또는 3차원 구조의 유기/무기물 하이브리드 물질을 의미할 수 있으며, 이때 유기 링커는 전형적으로 금속 이온 또는 금속 이온 클러스터의 배위 자리에 배위 결합된 리간드이다. MOF는 유기 고분자와 유사하게 화학 결합에 의한 2차 빌딩 유닛의 연속적인 연결로 이루어지며, 다공성의 결정 구조를 갖는 점에서는 제올라이트와 유사하나, 금속 이온 또는 금속 이온 클러스터와 유기 리간드의 조합으로 무한대의 다양한 구조 및 물성을 갖는 결정을 형성하는 점에서 응용 분야가 광범위한 장점을 제공하며, 또한 제올라이트보다 현저히 높은 표면적을 가질 수 있다.
"칼코겐"은 6가지 원소를 포함할 수 있는 바, 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te), 폴로늄(Po) 및 리버모륨(Lv)을 의미할 수 있다.
"곰팡이 독소 또는 진균 독소(mycotoxin)"은 이종의 필라멘트형 곰팡이에 의하여 생성된 2차 대사 산물을 의미할 수 있으며, 이러한 곰팡이의 예로서 Aspergillus 속, Fusarium 속, 및 Penicillium 속을 들 수 있다.
"전도성 고분자"는 전도성을 나타내는 고분자를 의미할 수 있다. 전도성 고분자는, 예를 들면 아닐린, 아미노페놀, 디아미노페놀, 피롤, 티오펜, 파라페닐렌, 플루오렌, 퓨란, 아세틸렌 혹은 이들의 유도체를 구성 단위로 하는 단일 모노머 또는 2종 이상의 모노머의 중합체일 수 있다.
"계면 중합(interfacial polymerization)"은 2개의 비혼화성 용액의 계면 또는 이의 근처에서 일어나는 중합 반응을 의미할 수 있다.
"바인딩(binding)"은 표면에 공유 또는 비공유 방식으로 결합 또는 연결되는 것을 의미할 수 있다.
"고정(immobilization)"은 임의의 물질 또는 생활성제가 기재에 공유적 또는 비공유적으로 직접 또는 간접 방식에 의하여 바인딩되는 것을 의미할 수 있다.
"폴리아닐린"은 선택적 음이온 투과능을 갖는 고분자 양이온으로서, 산화 상태에서 프로톤화된다.
"시료" 또는 "액상 시료"는 검출하고자 하는 타겟 검체 또는 바이오물질을 함유할 수 있는 한, 특정 종류 또는 형태로 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 시료는 생물학적 시료, 예를 들면 생물학적 유체(fluid) 또는 생물학적 조직일 수 있다. 생물학적 유체의 예로서, 뇨, 혈액, 혈장, 혈청, 타액, 정액, 대변, 가래, 뇌척수액, 눈물, 점액, 양수 등을 들 수 있다. 생물학적 조직은 세포의 집합으로서, 대체적으로 인간, 동물, 식물, 세균, 진균 또는 바이러스 구조물의 구조적 물질의 하나를 형성하는 세포 내 물질들과 특정 종류의 집합으로서 연결 조직, 상피 조직, 근육 조직 및 신경 조직 등이 이에 해당될 수 있다. 또한, 생물학적 조직의 예에는 장기, 종양, 림프절, 동맥 및 개별적인 세포(들)도 포함될 수 있다. 이외에도, 시료는 바이오물질을 저농도로 함유하는 환경 시료(environmental sample)를 포함할 수 있으며, 예를 들면 식수, 음식물 등과 같이 다양한 형태 및 종류를 포함할 수 있다.
"작업 전극"은 특정(관심) 반응이 일어나는 전기화학 시스템 내 전극을 의미할 수 있고, "기준 전극"은 안정적이고 공지된 전극 전위를 갖는 전극을 의미할 수 있다.
"상에" 및 "위에"라는 표현은 상대적인 위치 개념을 언급하기 위하여 사용되는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 언급된 층에 다른 구성 요소 또는 층이 직접적으로 존재하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 적어도 하나의 다른 층(중간층 또는 개재층)이 존재하거나, 또는 추가 구성 요소가 개재되거나 존재할 수도 있다. 이와 유사하게, "하측에", "하부에" 및 "아래에"라는 표현 및 "사이에"라는 표현 역시 위치에 대한 상대적 개념으로 이해될 수 있을 것이다. 또한, "순차적으로"라는 표현 역시 상대적인 위치 개념으로 이해될 수 있다.
"접촉한다"는 용어의 경우, 협의로는 2개의 대상 간의 직접적인 접촉을 의미하기는 하나, 광의로는 임의의 추가 구성 요소가 개재될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
본 명세서에 있어서 임의의 구성 요소 또는 부재가 다른 구성 요소 또는 부재와 "연결된다" 또는 "연통된다"고 기재되어 있는 경우, 달리 언급되지 않는 한, 상기 다른 구성 요소 또는 부재와 직접 연결 또는 연통되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성 요소 또는 부재의 개재 하에서 연결 또는 연통되어 있는 경우도 포함되는 것으로 이해될 수 있다.
본 개시 내용의 일 구체예에 따른 검출 플랫폼은 분자각인 고분자를 기반으로 하며, 시료(구체적으로 액상 시료) 내에 타겟 검체가 존재할 경우, 전기화학적으로 정성적 및/또는 정량적 분석 또는 진단을 수행할 수 있는 검출 플랫폼이 제공된다.
이를 위하여, 전극 표면을 칼코게나이드-로딩된 MOF로 개질하고, 그 위에 전도성 고분자-금속 나노입자의 나노매트릭스, 그리고 타겟 검체에 선택적 바인딩능을 갖는 분자각인 고분자 층이 순차 형성된다. 이때, 시료 내에 분자각인 고분자 내 캐비티에 특이적인 특정 검체가 존재하고, 해당 시료가 검출 플랫폼과 접촉할 경우, 분자각인 고분자에 해당 검체가 선택적으로 바인딩됨에 따라 전극으로부터 생성되는 전기화학적 신호를 변화시키게 된다. 이러한 전기화학적 신호 및 이의 변화를 모니터링 또는 관찰함으로써 시료 내 타겟 검체를 검출 또는 진단할 수 있다.
분자각인 고분자 기반의 검출 플랫폼
- 칼코게나이드-로딩된 MOF로 개질된 전극의 제조
일 구체예에 따르면, 먼저 전극(구체적으로 작업 전극) 상에 칼코게나이드가 로딩된 MOF를 부착하여 개질하는 단계가 수행된다.
이와 관련하여, 전극은 당업계에서 공지된 타입을 사용할 수 있는 바, 구체적으로 스크린 인쇄 전극(screen-printed electrode; SPE)을 사용하는 것이 유리할 수 있다. SPE는 전기화학 센서의 소형화 측면에서 바람직하고, 시료의 요구량을 저감할 수 있어 검출 또는 진단 시스템의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있다. 또한, SPE의 표면은 다양한 검체를 분석할 수 있도록 개질하는데 용이하며, 메모리 효과, 번거로운 세척 프로세스와 같은 통상의 고상 전극이 갖는 공통적인 문제점을 회피할 수 있다. 더 나아가, SPE를 면역센서에 적용할 경우, SPE는 기계적 완결성이 높은 전기화학적 트랜스듀서로서 동일 칩 내에 작업 전극 및 기준 전극을 통합할 수 있는 장점이 있다.
예시적 구체예에 따르면, SPE(screen-printed electrode)로서, 탄소(C), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등으로부터 선택되는 적어도 하나의 재질일 수 있다. SPE는 일반적으로 스크린 또는 메쉬를 이용하여 고상의 기판 상에 잉크를 적층(layer-by-layer deposition)시키는 방식으로 형성되며, 작업 전극으로 기능할 수 있다. 특정 구체예에 있어서, SPE는 탄소질 물질로 구성될 수 있는 바, 예를 들면 흑연(graphite), 활성탄, 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 퍼니스 블랙, 탄소섬유, 탄소 나노튜브(CNT) 등으로부터 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 또한, SPE는 3 전극 및 2 전극 조합의 디스크 형상, 링 형상, 또는 빗살 형상을 가질 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 금속유기골격(MOF)으로서 니켈(Ni) 금속유기골격(MOF), 코발트(Co) 금속유기골격(MOF), 철(Fe) 금속유기골격(MOF), 아연(Zn) 금속유기골격(MOF) 및/또는 구리(Cu) 금속유기골격(MOF)과 같이 당업계에서 알려진 종류를 사용할 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 전술한 금속유기골격(MOF) 중 코발트(Co) 금속유기골격(MOF)를 사용하는 것이 유리할 수 있는 바, 우수한 전도도 및 부식과 마모에 대하여 강한 안정성을 갖고 있기 때문이다. 상기 나열된 금속유기골격의 제조방법은 당업계에 공지되어 있는 만큼, 이에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
예시적 구체예에 따르면, Co MOF로서, 예를 들면 Co-MOF-74, Co-bio-MOF-11, Co-PCN-222, Co-PCN19, Co-PCN-17, Co-ZIF-9, Co-ZIF-67, Co-BTC-BIm MOF 등으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. 특정 구체예에 따르면, Co MOF로서 Co-BTC-BIm MOF, 구체적으로 [Co4(BTC)3 (BIm)6] 등을 사용할 수 있는 바, 이러한 종류는 패들 휠이 삽입된 나선형 3차원 구조의 네트워크를 형성하는 점에서 유리하다.
예시적 구체예에 따르면, 사용 가능한 MOF는, 예를 들면 약 100 내지 5000 ㎡/g, 구체적으로 약 500 내지 3000 ㎡/g, 보다 구체적으로 약 1000 내지 2000 ㎡/g의 범위의 높은 비표면적을 나타낼 수 있는 바, 그 결과 흡착용량 및 이온교환 성능을 향상시키는데 적합하다. 이외에도, MOF의 세공부피 (pore volume)는, 예를 들면 약 0.1 내지 0.8 ㎤/g, 구체적으로 약 0.2 내지 0.7 ㎤/g, 보다 구체적으로 약 0.3 내지 0.6 ㎤/g의 범위를 나타낼 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 금속유기골격(MOF), 구체적으로 Co MOF는 용매 열 합성법(Solvothermal method), 구체적으로 수열 합성법과 같이 당해 분야에서 알려진 방법을 통하여 합성될 수 있는 바, 구체적으로 Co-BTC-BIm MOF는, 예를 들면 CrystEngComm 20, 6602-6612, Dalt. Trans. 48, 10557-10564 등에 기재되어 있으며, 상술한 문헌은 본 명세서의 참고자료로 포함된다. 예시적으로, Co MOF는 적절한 용매 하에서 유기 리간드 전구체 및 코발트 화합물(예를 들면, Co3+, Co2+ 등을 함유하는 코발트 이온 함유 화합물)을 반응시키는 과정을 수반할 수 있다.
유기 리간드의 전구체는 분자 내에 금속 이온과 배위 결합할 수 있는 자리가 2 이상인 유기 리간드 화합물일 수 있다. 이러한 유기 리간드 전구체는, 에를 들면 1,4-벤젠디카르복실산, 이소프탈산, 1,3,5-벤젠트리카르복실산(BTC), 2,5-디히드록시테레프탈산, 2-아미노테레프탈산, 2-니트로테레프탈산, 2-메틸테레프탈산, 2-할로테레프탈산, 아조벤젠테트라카르복실산, 1,3,5-트리카르복시페닐벤젠, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 벤젠-1,3,5-트리벤조산, 퓨마르산, 글루타르산, 2,5-퓨란디카르복실산, 1,4-피리딘디카르복실산, 2-메틸이미다졸, 알킬-치환 이미다졸, 방향족-치환 이미다졸(구체적으로, 벤즈이미다졸) 등으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
또한, 용매(제1 용매)로서 아세톤, 아세토니트릴, 벤젠, 부탄올, 사염화탄소, 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 시클로헥산, 다이메톡시에탄, 다이메틸포름아마이드(DMF), 다이에틸포름아마이드, 다이옥세인, 메탄올, 에탄올, 에테르, 에틸아세테이트, 에틸렌글리콜, 글리세린, 펜탄, 헥산, 헵탄, 메틸 t-부틸 에테르, 프로판올, 자일렌, t-부틸 알코올, 테트라하이드로푸란, 톨루엔, 물 등을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있으나, 이러한 용매의 종류는 예시적인 취지로 이해될 수 있다.
이외에도, 코발트-함유 화합물로서, 전형적으로 코발트(Co)-함유 금속염을 사용할 수 있다. 이와 관련하여, 코발트 염의 전형적인 예는 코발트 질산염, 코발트 황산염, 코발트 인산염, 코발트 염산염 등의 코발트 무기산염 또는 이의 수화물을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있으나, 이는 예시적인 취지로 이해될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, Co-BTC-BIm MOF의 제조 시 Co : BTC : BIm의 몰 비는 전형적으로 1 : 1 : 1일 수 있다. 이때, 용매 내 코발트-함유 화합물의 농도는, 예를 들면 약 0.1 내지 0.5 mM, 구체적으로 약 0.15 내지 0.4 mM, 보다 구체적으로 약 0.2 내지 0.3 mM의 범위에서 조절될 수 있다. 또한, 용매 열 반응 온도는, 예를 들면 약 90 내지 180 ℃, 구체적으로 약 100 내지 150 ℃, 보다 구체적으로 약 110 내지 140 ℃ 범위에서 정하여질 수 있으나, 이는 예시적인 취지로 이해될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, MOF(구체적으로 Co MOF)에 칼코게나이드 화합물을 로딩시켜 전극을 개질할 수 있다. 이와 관련하여, 칼코게나이드 화합물은, 예를 들면 디칼코게나이드, 구체적으로 이황화물(disulfide)일 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 칼코게나이드 화합물은 셀레늄 디설파이드(SeS2)일 수 있다. 이와 관련하여, 칼코게나이드 화합물로서 셀레늄 디설파이드(SeS2)를 사용할 경우, 우수한 전기전도성, 낮은 질량 적재 용량(mass loading capacity), 높은 전류 밀도, 장기간 지속성, 그리고 양호한 체적 에너지 밀도를 제공할 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 칼코게나이드를 MOF 상에 로딩하기 위하여 용매(제2 용매) 내에서 MOF 및 칼코게나이드를 소정 비로 첨가하는 방식을 채택할 수 있다. 일 예로서, MOF : 칼코게나이드 화합물의 비는, 중량 기준으로, 예를 들면 1 : 약 0.5 내지 1, 구체적으로 1 : 약 0.6 내지 0.9, 보다 구체적으로 1 : 약 0.65 내지 0.8의 범위에서 정하여질 수 있다. 이때, 칼코게나이드의 로딩 량이 일정 수준 미만인 경우에는 전기 전도도 및 전하 전달 능력이 감소되는 반면, 지나치게 많은 경우에는 MOF의 전기화학적 활성도가 낮출 수 있는 만큼, 전술한 범위에서 조절하는 것이 유리할 수 있다. 다만, 상술한 로딩 량은 사용되는 칼코게나이드 화합물의 종류 등에 따라 변경 가능하다. 이외에도, 칼코게나이드 화합물의 로딩 또는 담지를 위하여 사용되는 용매는, 알코올 등일 수 있으며, 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 알코올계 용매로서 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 2-부탄올, t-부탄올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,6-헥산디올, 사이클로헥산디올, 소르비톨, 자일리톨, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올 등으로부터 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 칼코게나이드 화합물 및 MOF의 조합은 용매 내에서 가열 단계를 거치도록 하여 칼코게나이드-로딩된 MOF를 제조할 수 있다. 이때, 가열 온도는, 예를 들면 약 100 내지 200 ℃, 구체적으로 약 120 내지 180 ℃, 보다 구체적으로 약 140 내지 170 ℃의 범위에서 조절될 수 있으며, 가열 시간은, 예를 들면 약 5 내지 24 시간, 구체적으로 약 8 내지 18 시간, 보다 구체적으로 약 10 내지 15 시간의 범위에서 조절될 수 있으나, 이는 예시적인 취지로 이해될 수 있다.
또한, 전극 상에 부착 또는 형성되는 칼코게나이드-로딩된 MOF의 량은, 예를 들면 약 100 내지 800 ㎍/㎠, 구체적으로 약 150 내지 500 ㎍/㎠, 보다 구체적으로 약 200 내지 350 ㎍/㎠의 범위에서 조절될 수 있다. 칼코게나이드-함유 MOF의 로딩 량은 한정된 전극 면적에서 표면 개질의 최적화에 영향을 미치는 만큼, 전술한 범위에서 적절히 조절하는 것이 유리할 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 칼코게나이드가 로딩된 MOF에 있어서, MOF는, 예를 들면 로드 형상 또는 이와 유사한 형상을 나타낼 수 있다. 이 경우, 칼코게나이드는 나노입자, 구체적으로 구형의 나노입자 형상을 나타내며, MOF 상에 분포된 형태로 존재할 수 있다. 예시적으로, 칼코게나이드 나노입자의 사이즈(직경)는, 예를 들면 약 50 내지 300 nm, 구체적으로 약 70 내지 200 nm, 보다 구체적으로 약 100 내지 150 nm의 범위일 수 있다. 또한, 로드 형상의 MOF의 길이는, 예를 들면 약 1 내지 10 ㎛(구체적으로 약 2 내지 7 ㎛, 보다 구체적으로 약 3 내지 5 ㎛)의 범위이고, 또한 로드 형상의 MOF의 두께는, 약 100 내지 600 nm(구체적으로 약 200 내지 500 nm, 보다 구체적으로 약 300 내지 400 nm)의 범위일 수 있으나, 이는 예시적인 취지로 이해될 수 있다.
또한, 예시적 구체예에 따르면, 칼코게나이드가 로딩된 MOF는 칼코게나이드 나노입자의 층(구체적으로, 구형의 칼코게나이드 나노입자 층)이 MOF의 표면을 적어도 부분적으로, 구체적으로 완전히 피복한 형태일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 칼코게나이드가 로딩된 MOF는 분산액 또는 잉크 형태로 당업계에서 공지된 방식(예를 들면, 드로핑(dropping))을 통하여 전극(구체적으로 전극 표면)과 접촉한 다음, 건조 등의 후공정을 거쳐 전극 상에 부착될 수 있다. 이때, 건조 과정을 거칠 경우, 건조 온도는, 예를 들면 약 30 내지 70 ℃, 구체적으로 약 40 내지 60 ℃의 범위에서 설정될 수 있다. 선택적으로(optionally), 전극과의 부착력 강화 또는 전극으로부터 박리되는 현상을 억제하기 위하여, 나피온과 같은 성분을 첨가하여 전극에 부착할 수 있다.
- 나노매트릭스(나노복합체)의 부착
일 구체예에 따르면, 칼코게나이드-로딩된 MOF가 부착된 전극 상에 전도성 고분자와 금속 나노입자를 포함하는 나노매트릭스가 순차적으로 형성된다. 이때, 나노매트릭스 층은 기저의(underlying) 칼코게나이드-로딩된 MOF가 부착된 전극의 전기화학적 성능(전도도 등)을 개선하고, 또한 장기간 안정성을 향상시키는 장점을 제공할 수 있다.
일 예로서, 전도성 고분자는, 전형적으로 아민기를 함유하는 전도성 고분자(특히, 주쇄 내에 공액 결합을 함유할 수 있음)로부터 선정될 수 있는 바, 예를 들면 폴리아닐린(PANI), 폴리에틸렌디아민, 폴리피롤, 폴리아미노 페놀, 폴리디아미노페놀로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 전도성 고분자의 분자량(Mw)은, 예를 들면 약 1,000 내지 100,000, 구체적으로 약 3,000 내지 50,000, 보다 구체적으로 약 5,000 내지 20,000의 범위일 수 있다. 전도성 고분자의 분자량은 센서 표면 복합체의 성상에 영향을 미치는 만큼, 전술한 범위에서 적절히 조절하는 것이 유리할 수 있다.
특정 구체예에 따르면, 전도성 고분자는 폴리아닐린(PANI)일 수 있는 바, 폴리아닐린은 나노입자들과 원활하게 결합할 수 있고, 양호한 구조적 내구성을 갖고 있기 때문에 나노구조의 복합체 형성에 유리하다.
또한, 금속 나노입자는, 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 재질일 수 있으며, 보다 구체적으로는 금(Au)일 수 있다. 금(Au)은 높은 전도도 및 생체 접합성을 갖고 있고, 특히 신호 증폭에 유리한 특성을 갖기 때문에 나노매트릭스 내 금속 성분으로 사용하는 것이 유리할 수 있다.
한편, 전도성 고분자, 구체적으로 폴리아닐린은, 예를 들면 화학적 중합 방식, 구체적으로 계면 중합 방식, 전기화학적 중합 방식 등에 의하여 제조될 수 있다. 특히, 계면 중합 방식을 채택할 수 있는 바, 이때 금속 나노입자 역시 합성하여 전도성 고분자-금속 나노입자를 함유하는 나노복합체를 제조할 수 있다. 일 예로서, 전도성 고분자가 폴리아닐린인 경우, 아닐린 모노머를 유기 용매, 예를 들면 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등으로부터 선택되는 적어도 하나에 용해시키는 한편, 수계 매질(구체적으로 산 용액, 보다 구체적으로 HCl 등의 강산 용액) 내에 금속 전구체를 용해시켜 중합 반응을 수행할 수 있다. 예시적으로, 나노매트릭스용 전도성 고분자의 분자량(Mw)은, 예를 들면 약 1,000 내지 100,000, 구체적으로 약 3,000 내지 50,000, 보다 구체적으로 약 5,000 내지 20,000의 범위일 수 있는 바, 분자량이 칼코게나이드-로딩된 MOF가 부착된 전극 표면의 복합체 성상에 영향을 미치는 점을 고려하면 전술한 범위에서 적절히 조절하는 것이 유리할 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 나노매트릭스 내에 금속 나노입자를 합성할 경우, 금속 전구체로서 전형적으로 Au(III) 이온을 함유하는 화합물을 사용할 수 있는 바, 보다 전형적으로 금(III) 염화물을 사용할 수 있다. 일 예로서, 금(Au) 전구체는 HAuCl4, AuCl, AuCl2, AuCl3, Na2Au2Cl8, NaAuCl2, 및 이의 수화물로 이루어진 군으로부터 1 또는 2 이상이 선택될 수 있으며, 보다 구체적으로는 HAuCl4일 수 있다. 예시적 구체예에서, 수계 매질 내 금속 전구체의 농도는, 약 1 내지 10 mM, 구체적으로 약 2 내지 5 mM 범위일 수 있고, 유기 용매 내 전도성 고분자의 모노머(특히, 아닐린)의 농도는, 예를 들면 약 0.1 내지 1 M, 구체적으로 약 0.3 내지 0.7 M 범위일 수 있으나, 이는 예시적 취지로 이해될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 제조된 나노매트릭스 내 전도성 고분자는 나노섬유 또는 나노와이어 형태일 수 있고, 이러한 나노섬유 또는 나노와이어 매트릭스에 금속 나노입자가 부착되거나 매립되어 있는 형태일 수 있다. 이때, 금속 나노입자의 사이즈(직경)는, 예를 들면 약 3 내지 20 nm, 구체적으로 약 4 내지 18 nm, 보다 구체적으로 약 6 내지 14 nm 범위일 수 있다. 금속 나노입자의 사이즈가 전도성 고분자와의 결합에 영향을 미치는 만큼, 이를 고려하여 전술한 범위에서 조절되는 것이 유리할 수 있다. 또한, 나노매트릭스 내 금속 나노입자(구체적으로 Au 나노입자)는, 예를 들면 약 0.1 내지 0.4 nm, 구체적으로 약 0.15 내지 0.3 nm, 보다 구체적으로 약 0.2 내지 0.25 nm의 격자 프린지(lattice fringe)를 가질 수 있다. 이외에도, 나노매트릭스 내 나노섬유 또는 나노와이어 형태의 전도성 고분자의 경우, 이의 직경은, 예를 들면 약 1 내지 100 nm, 구체적으로 약 3 내지 50 nm, 보다 구체적으로 약 5 내지 20 nm의 범위일 수 있다.
상술한 바와 같이 합성된 전도성 고분자 및 금속 나노입자를 포함하는 나노매트릭스(나노복합체)는 앞서 제조된 칼코게나이드-로딩된 MOF가 부착된 전극의 표면 상에 용액 또는 분산액(구체적으로, 수용액 또는 수계 분산액) 형태로 첨가 또는 제공되며, 후속적으로 건조 과정을 거쳐 비교적 견고하게 고정(부착) 또는 바인딩될 수 있다. 일 예로서, 건조 과정은 당업계에서 공지된 통상의 건조 수단을 이용하여 수행될 수 있는 바, 구체적으로 약 10 내지 50 ℃, 구체적으로 약 15 내지 40 ℃, 보다 구체적으로 상온에서 방치하여 건조시킬 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 개질된 전극 상에 부착되는 나노매트릭스(나노복합체)는 연속적인 고분자 사슬의 연결 및 고분자 나노매트릭스 내 금속 나노입자의 트랩핑으로 인하여, 높은 전자 전달능 및 장기간 안정성을 제공할 수 있다.
본 구체예에서 주목할 점은 칼코게나이드-로딩된 MOF와 나노매트릭스(전도성 고분자와 금속 나노입자를 포함함)를 조합할 경우, 전극 상에 나노매트릭스만을 부착한 경우에 비하여 전기화학적 신호를 현저히 증가시킬 수 있다는 것이다.
- 분자각인 고분자 층의 형성
일 구체예에 따르면, 나노매트릭스 층이 형성된 개질 전극(즉, 칼코게나이드-로딩된 MOF가 부착된 전극) 상에 분자각인 고분자(예를 들면, 분자각인 전도성 고분자) 층이 형성된다. 이러한 분자각인 고분자 기반의 검출 플랫폼에서는 먼저 주형으로서 타겟 검체와 단량체를 조합한 상태에서 중합 반응을 수행하여 타겟 검체를 함유하는 고분자를 형성하고, 이후 타겟 검체를 추출 또는 제거하여 고분자 내에 추후 해당 검체를 함유하는 시료와 접촉할 경우, 검체를 선택적으로 바인딩할 수 있는 캐비티를 형성하는 과정이 수행된다.
분자각인 고분자는 생체 인식 분자를 모사한 것으로 타겟 검체 또는 분자를 인식하고 바인딩하는 특성을 갖는 바, 생체 인식 분자는 작고, 유연하며 잘 녹는 반면, 분자각인 고분자는 상대적으로 크기가 크고, 강직하며 녹지 않는 성질을 갖는다. 특히, 분자각인 고분자는 사이즈에 비하여 많은 바인딩 사이트를 갖고 있으며, 바인딩 사이트의 분포는 단량체와 주형의 복합체 형성, 중합 반응 시 증가하는 고분자 사슬의 성장, 평형 상태 등의 영향을 받게 된다. 예시적 구체예에 따르면, 분자각인 고분자는 타겟 검체에 따라 가장 적합한 기능성 단량체를 선정할 수 있는 바, 검체와 단량체 간의 상호 작용, 용매의 극성 특성 등을 고려하여 라이브러리화함으로써 검체 및 분자각인 고분자 간의 조합을 용이하게 도출할 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 분자각인 고분자는, 먼저 타겟 검체의 존재 하에서 단량체의 화학적 중합(chemical polymerization), 전기화학적 중합(electrochemical polymerization), 광-표면 그래프팅(photo-surface grafting), 열-표면 그래프팅(thermal-surface grafting), 졸-겔 중합 등을 이용하여 형성될 수 있는 바, 구체적으로는 전기화학적 중합 방식을 이용할 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 전기화학적 중합방법은 전해질 용액 내 단량체가 전기장 내에서 라디컬을 형성하여 한쪽 전극으로 이동하면서 중합되는 방식으로 기저의 표면(구체적으로, 나노매트릭스 층)의 형태학적 특성을 유지하면서 고분자 층을 형성하는데 적합하다. 특히, 균일한 표면을 얻을 수 있고 전압을 제어하기 용이할 뿐만 아니라, 중합과 동시에 치밀한 박막을 형성할 수 있는 장점을 갖는다.
예시적 구체예에 따르면, 타겟 검체 : 단량체의 몰 비는, 예를 들면 1 : 약 3 내지 9, 구체적으로 1 : 약 5 내지 8, 보다 구체적으로 1 : 약 6 내지 7의 범위에서 조절될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 타겟 검체 및 단량체의 종류 등에 따라 변경될 수 있다. 다만, 타겟 검체 대비 단량체의 량이 지나치게 낮거나 높은 경우에는 단량체와 타겟 검체 간의 바인딩 사이트의 수가 충분하지 않아 전기화학적 응답 특성이 감소할 수 있다.
또한, 예시적 구체예에 있어서, 중합 반응 시 pH는, 예를 들면 약 4 내지 8, 구체적으로 약 5 내지 7.5, 보다 구체적으로 약 6 내지 7의 범위에서 조절될 수 있다. 이와 같이, pH를 조절하는 이유는 전해질 용액 내 수소이온 농도가 전기화학적 중합 정도, 중합체의 안정성, 전기적 특성 등에 영향을 미치기 때문이다. 일 예로서, 단량체 및 타겟 검체는 완충용액, 예를 들면 인산완충 생리 식염수 (Phosphate-buffered saline, PBS)에 첨가된 상태에서 중합될 수 있다.
한편, 분자각인 고분자 기반의 검출 시스템에 있어서, 검출하고자 하는 검체에 따라 상이한 단량체를 사용할 수 있다. 특히, 타겟 검체는 함께 사용된 단량체가 중합된 후, 후속적으로 타겟 검체에 대한 선택적 바인딩능을 제공하는 캐비티를 형성할 수 있도록 용이하게 제거될 필요가 있다. 이를 위하여, 분자각인 고분자의 기능성 단량체와 타겟 검체에 대한 높은 바인딩 강도, 제거 용이성 및 타겟 검체의 재바인딩이 가역적으로 이루어질 수 있는 성상 요건을 충족하는 것이 바람직하다. 또한, 분자각인 고분자 합성 시 안정적인 단량체-타겟 검체(또는 분자) 복합체는 작동 안정성, 저장 안정성 및 타겟 검체가 분자각인 고분자 기반의 센서에 바인딩되는데 중요한 영향을 미치는 만큼, 검출 대상인 검체 또는 분자와 기능성 단량체 간 적절한 조합이 바람직할 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 분자각인 고분자의 합성 시 단량체와 타겟 검체 간에는 비공유 상호작용이 수반될 수 있는 바, 이러한 비공유 상호작용은 수소 결합, π-π 스택킹 등을 포함할 수 있는 바, 주형의 추출 및 검출 과정 중 리바인딩이 용이하므로 공유적 상호작용에 비하여 바람직하다. 특히, 단량체와 타겟 검체의 복합체 간 상호작용은 중합 전 분자각인 효과에 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라, 상호작용이 클수록 분자각인 효과를 증가시킬 수 있다. 반면, 단량체와 타겟 검체 간에 공유적 상호작용을 수반할 경우에는 고분자 중합 반응 후, 주형인 타겟 검체 또는 분자를 용이하게 제거하기 곤란할 수 있다.
이와 관련하여, 분자각인 고분자 제조용 기능성 단량체로서, 전형적으로 비닐계 단량체, 공액 단량체, 실란계 단량체 등을 예시할 수 있다. 일 예로서, 비닐계 단량체는, 예를 들면 아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, 메타크릴산, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 이타콘산, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 4-비닐피리딘, 1-비닐이미다졸, p-디비닐벤젠 등을 사용할 수 있다. 공액 단량체의 경우, 피롤, 아닐린, p-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, 페놀, p-아미노벤조산(PABA), 2-아미노티오페놀, 4-아미노티오페놀 등을 예시할 수 있다. 또한, 실란계 단량체로서, (3-머캅토프로필)트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 아닐리노메틸트리에톡시실란, 테트라에틸 오르소실리케이트, 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
예시적 구체예에 따른 분자각인 고분자 기반의 검출 플랫폼에 적용 가능한 검체(주형)는, 예를 들면 MMA, 호모시스테인, 트로포닌사브유닛트 I 또는 T, CKMB, LDH와 GOT/SGOT, 시트로진, 아세트아미노펜, 카르바마제핀, 클로람페니콜, 디기톡신, 디곡신, 겐타미신, 카나마이신, 리도카인, 리튬, 메토트렉사트, 페노바르비탈, 프로프라놀롤, 퀴니딘, 테오피린, BNP, FSH, 큐마진, 비타민 K, 아플라톡신, 리신, 2,4-디클로로페녹시 초산(2-4,D), 아트라진, 알라클로르, 시아니딘, 메톨라클로르, 시마진, 에피네프린, 암페타민, TSH, 유리 T3 T4, PSA, 스테로이드, 에스트라디올, 프로게스테론, 테스토스테론, 에스트로겐, 비소, 시아나이드, strychnine, 조류 인플루엔자 바이러스, HIV 바이러스, 간염 바이러스, 폴리오 바이러스, 사이토메갈로 바이러스, 뎅그열, 에보라, 헤르페스바이러스, 홍역, EBV, 광견병 바이러스, 호흡기 합포체 바이러스, 로터바이러스, SARS 바이러스, 웨스트나일 바이러스, 황열 바이러스, 캠필로박터, 클라미디아, 콜레라, 클로스트리듐속, 디프테리아, E. Coli, 나이세리아, 헬리코박터, 헤모필루스속, 미코박테리움, 포도상구균, 백일해, 살모네라균, 적리균, 연쇄구균, 트레포네마, 파상풍, 여시니아(yersinia) 포도상구균장독소, 포도상구균장독소 B, 리신, 보툴리누스 독소, 곰파이 독소 또는 진균 독소(mycotoxin), 파상풍 독소, 콜레라 독소, 트리코테센마이코트키신, L-도파(ㅣ-dopa), 노르에피네프린, 멜라토닌, 요산, 티로신, 살부타몰, 도파민, 메트로니다졸, 오발부민 등으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 중합 반응 이후에는 주형인 검체를 용이하게 제거하여 선택적 바인딩능을 갖는 캐비티를 형성할 수 있고, 또한 시료와 접촉 시 시료 내에 존재하는 검체를 리바인딩할 수 있는 고분자의 단량체를 선정하는 것이 바라직하다. 일 예로서, 분자각인 고분자의 단량체에 대한 타겟 검체의 바인딩 에너지는, 예를 들면 적어도 약 -50 내지 1 kcal/mol, 구체적으로 약 -30 내지 -5 kcal/mol, 보다 구체적으로 약 -20 내지 -10 kcal/mol 범위인 종류에서 선정될 수 있는 바, 바인딩 에너지가 지나치게 낮은 경우에는 수소결합 거리가 멀어져 결합이 불안정해지는 반면, 지나치게 높은 경우에는 다른 분자 결합으로 인하여 타겟 검체와의 바인딩 효율이 감소하는 현상이 발생할 수 있는 만큼, 이를 고려하여 선정할 수 있다. 또한, 중합 후 검체의 용이한 제거를 위하여, 검체 추출액과의 반응성이 양호한 성상을 갖는 것이 요구되는 바, 예시적으로 메탄올(MeOH), 염산(HCl), PBS (예를 들면, pH 10), 또는 메탄올(MeOH)과 염산(HCl)의 혼합액(예를 들면, 1 : 1의 혼합 비)과 반응하여 추출 후에 DPV를 비롯한 전기화학적 특성 변화가 큰 검체-추출액 쌍(조합)을 선정하는 것이 유리할 수 있다.
상술한 바를 고려할 때, 검체에 따라 선정 가능한 분자각인 고분자의 단량체는 하기 표 1에서와 같이 예시될 수 있다.
| 검체 | 단량체 |
| 파툴린 | p-아미노벤조산(PABA), o-페닐렌디아민, 아닐린, 페놀, 피롤, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 2-비닐피리딘, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 포스페이트, 디비닐벤젠, 아크릴아미드 또는 이의 조합 |
| L-도파 | 아크릴아미드(acrylamide) |
| 에피네프린 | 피롤, 3-에틸-1-비닐이미다졸리움 테트라플루오로보레이트(3-ethyl-1-vinylimidazolium tetrafluoroborate), 비스(2,2'-바이티에닐)메탄(Bis(2,2′-bithienyl)methanes), 메타크릴산(Methacrylic acid), o-페닐렌디아민(o-phenylenediamine), 3-티오펜 붕산(3-Thiophene boronic acid), 3-아미노페닐 붕산(3-aminophenyl boronic acid), 니코틴아미드(Nicotinamide), 또는 이의 조합 |
| 노르에피네프린 | o-아미노페놀(o-aminophenol), 페닐 트리메톡시실란(Phenyl trimethoxysilane), 트리아미노 트리아진(Triamino triazine) 또는 이의 조합 |
| 멜라토닌 | 메타크릴산(methacrylic acid), 4-아미노-3-히드록시-1-나프탈렌설폰산(4-amino-3-hydroxy-1-naphthalenesulfonic acid), 멜라민(melamine) 또는 이의 조합 |
| 요산, 티로신 | 2-아미노-5-머캡토-1,3,4-티아디아졸(2-amino-5-mercapto-1, 3, 4-thiadiazole), 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트(dimethylaminoethyl methacrylate), 아크릴산(acrylic acid) 또는 이의 조합 |
| 살부타몰 | 메타크릴산(Methacrylic acid) |
| 도파민 | 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 메타크릴산(methacrylic acid), 4-니트로페닐 아크릴레이트(4-nitrophenyl acrylate), 트리아미노 트리아진(Triamino triazine), 니코틴아미드(Nicotinamide), 피롤(Pyrrole), 아미노붕산(Aminoboronic acid), 또는 이의 조합 |
| 메트로니다졸 | 피롤(pyrrole), 메타크릴산(methacrylic acid), o-페닐렌디아민(o-phenylenediamine), 레조시놀(resorcinol), o-아미노페놀(o-aminophenol), 또는 이의 조합 |
| 오발부민 | 메타크릴산(methacrylic acid), 스티렌(Styrene), 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate), N-비닐-피롤리돈(N-vinyl-pyrrolidone), 메틸 메타크릴레이트(Methyl methacrylate) 또는 이의 조합 |
예시적 구체예에 따르면, 전기화학 중합(또는 전기중합) 반응에서 작업 전극에 해당되는 부재는 앞서 제작된 개질 전극일 수 있고, 기준 전극은 통상적으로 사용되는 Hg2SO4, Ag/AgCl, Ag/Ag+, Hg/Hg2SO4, RE-6H, Hg/HgO, KCl 포화된 칼로멜 반전지(SCE), 염다리백금 필라멘트 기준 전극 등일 수 있다. 이외에도, 3전극 시스템을 사용할 경우, 상대 전극(counter electrode)으로서, 예를 들면 백금 전극(백금 필라멘트 전극, 백금 링 전극 등), 금 전극, 은 전극(또는 은 네트 전극) 등과 같은 전도성 금속 재질 또는 이의 조합(백금/금 전극)으로 이루어진 전극; 전도성 입자가 코팅된 유리, 석영, 플라스틱 필름, 마이카 및 알루미늄 판; 티타늄 전극; 은/수은 필름 전극 등을 사용할 수 있다.
예시적인 전기화학적 반응은 순환 전압 전위법(cyclic voltammetry) 또는 전류법(amperometry)을 이용할 수 있는 바, 상기 방식 각각의 기본적 원리는 당업계에 알려져 있다. 전자의 경우에는 사이클이 증가할수록 중합되는 고분자 층의 두께가 증가하는 한편, 후자의 경우에는 시간이 증가할수록 중합되는 고분자 층의 두께 역시 증가하게 된다. 또한, 전기화학적 반응을 통하여 고분자 층을 형성하는 경우, 인가되는 전압은, 예를 들면 약 -1 내지 1.7 V, 구체적으로 약 -0.5 내지 1.5 V, 보다 구체적으로 약 -0.4 V 내지 1.4 V 범위에서 선택될 수 있다. 순환전압 전위법의 경우, 인가되는 전압뿐만 아니라 전류의 세기도 조절할 수 있는 바, 예를 들면 약 10-6 내지 10-1 A의 범위 내에서 선택할 수 있다. 또한, 순환전압 전위법에서 전압을 인가할 경우, 주사속도는, 예를 들면 약 5 내지 500 mV/s, 구체적으로 약 범위에서 적절히 조절할 수 있는 바, 산화-환원반응에서 산화 피크 및 환원 피크를 통하여 분극 현상 및 전기 전도 저항을 관찰할 수 있고 고분자 층이 형성되는지 확인할 수 있다. 이외에도, 분자각인 고분자 층 형성 시 고분자의 로딩량의 경우, 순환전압 전위법에서는 사이클 회수, 그리고 전류법에서는 중합 시간에 따라 조절 가능하다. 일 예로서, 순환전압 전위법을 이용할 경우, 사이클 회수는, 예를 들면 약 3 내지 30 사이클, 구체적으로 약 5 내지 20 사이클 범위에서 정하여질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 검체(주형)을 함유하는 고분자가 중합된 후에는 고분자 내에 해당 검체에 대한 선택적 바인딩능을 갖는 캐비티를 형성하기 위하여, 주형을 제거하는 단계가 수행된다.
예시적 구체예에 따르면, 고분자 내 주형을 제거하기 위한 전형적인 방법으로 Soxhlet 추출(Soxhlet extraction), 실시간 세정, 고형 추출, 마이크로파 보조 추출, 초음파 보조 추출, 용매 추출 등을 예시할 수 있고, 특히 용매 추출을 적용할 수 있다. 이와 같이, 주형(타겟 검체)을 함유하는 고분자로부터 주형을 추출 또는 제거하기 위한 용매는, 검체와 단량체 사이를 분리시키면서 MIP의 기공 구조를 갖게하는 종류에서 선정될 수 있는 바, 예를 들면 물, PBS, 메탄올, 염산, 아세토니트릴, 톨루엔, 클로로포름 등으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으며, 보다 구체적으로는 메탄올과 염산의 혼합 용매일 수 있다. 추출에 의한 주형 제거 시, 용매의 pH는, 예를 들면 약 4 내지 9 구체적으로 약 5 내지 8 보다 구체적으로 약 6 내지 7의 범위에서 조절 가능하다. 예시적으로, 추출 시간은, 예를 면 약 5 내지 30 분, 구체적으로 약 8 내지 20 분, 보다 구체적으로 약 10 내지 15 분의 범위에서 정하여질 수 있으나, 이는 예시적 목적으로 기재된 것으로 타겟 검체, 용매의 종류 등에 따라 변경 가능하다.
분자각인 고분자(MIP) 기반의 검출 플랫폼을 이용한 시료 내 검체의 진단
일 구체예에 따르면, 앞서 제작된 검출 플랫폼에 있어서, 분자각인 고분자 층이 형성된 개질 전극은 시료와 접촉하게 된다. 이와 관련하여, 시료는 액상 시료일 수 있으며, 이러한 시료 내 액상 매질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 PBS일 수 있다. 특히, 시료 내에 존재할 수 있는 타겟 검체가 검츨 플랫폼의 분자각인 고분자 내에 형성된 캐비티에 선택적으로 바인딩될 수 있도록 하며, 추가적으로 인큐베이션을 수행할 수도 있다.
또한, 접촉 과정에서 타겟 검체가 분자각인 고분자 내 캐비티에 리바인딩되도록 적합한 pH는, 예를 들면 약 5 내지 7.5, 구체적으로 약 5.5 내지 7, 보다 구체적으로 약 6 내지 6.5의 범위에서 조절될 수 있다. 이외에도, 접촉 시간 또는 인큐베이션 시간은, 예를 들면 약 3 내지 15분, 구체적으로 약 6 내지 12분, 보다 구체적으로 약 8 내지 10분의 범위에서 조절될 수 있다. 상술한 조건은 예시적 취지로 이해되며, 검출 플랫폼을 구성하는 물질들의 종류 등에 따라 변경될 수 있다.
이와 관련하여, 타겟 검체가 고분자 내 각인된 캐비티 내에 바인딩됨에 따라 전자 블로킹 층을 형성할 수 있는 바, 이는 전기화학적 신호의 변화를 유도하며, 구체적으로 피크 전류가 감소하게 된다. 이는 분자각인 고분자에 타겟 검체가 바인딩되지 않은 경우에 비하여 타겟 검체가 바인딩된 경우의 전자 전달능이 낮기 때문이다.
특히, 본 구체예에 따라 나노매트릭스(전도성 고분자와 금속 나노입자를 포함하는 나노복합체)가 형성된 칼코게나이드-로딩된 MOF 개질 전극으로 인하여 보다 높은 전기화학적 활성 표면적(ECASA)을 얻을 수 있는 바, 일 예로서 ECASA는, 예를 들면 약 0.5 내지 1.5 ㎠, 구체적으로 약 0.9 내지 1.1 ㎠ 범위일 수 있다. 이와 같이 증가된 표면적은 개질되지 않은 전극에 비하여 현저히 증가된 수준일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 전기화학적 신호는 전기화학적 측정장치에 의하여 검출될 수 있는 신호, 구체적으로 검출부인 작업 전극에 의하여 검출 가능한 신호를 의미할 수 있다. 이러한 신호는 전류, 전압(전류로부터 변환된 전압), 이에 대응하는 디지털 신호 등을 포함할 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 전기화학적 응답 특성은, 예를 들면 사각파 전압전류법(Square wave voltammetry), 순환전압전류법(Cyclic voltammetry), 선형주사전위법(Linear sweep voltammetry), 시차 펄스 전압전류법(Differential pulse voltammetry), 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy) 등으로부터 적어도 하나를 선택하여 측정될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 전기화학적 응답 특성은 레독스 프로브의 존재 하에서 측정될 수 있다. 이와 관련하여, 레독스 프로브는 산화환원쌍 페로/페리시아나이드, 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(TMB), 1-히드록시-3-메톡시카르보닐-2,2,5,5-테트라메틸피롤리돈(CMH), 메틸렌 블루(MB) 등으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으며, 보다 구체적으로는 산화환원쌍 페로/페리시아나이드(Fe(CN)6 3-/4-)일 수 있다. 특히, 레독스 프로브(매개체)는 SPE와 함께 사용될 경우, 타겟 검체의 리바인딩에 수반되는 반응을 촉진할 수 있는 장점을 갖는다.
예시적 구체예에 따르면, 레독스 프로브는 염 용액 내에 함유된 형태로 제공될 수 있는 바, 이때 염 용액은 KCl, NaCl, PBS 및/또는 혈청(Serum)을 포함할 수 있다. 또한, 레독스 프로브의 농도는, 예를 들면 약 2 내지 10 mM, 구체적으로 약 3 내지 8 mM, 보다 구체적으로 약 4 내지 6 mM의 범위에서 정하여질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 구체예에 따른 검출 플랫폼의 경우, 다수의 바인딩 사이트로 인하여 검체에 대한 낮은 검출 한계(LOD)를 가질 수 있는 바, 특히 파툴린과 같은 곰팡이 독소 또는 진균 독소의 경우, 예를 들면 약 10 nM 이하, 구체적으로 약 100 pM 이하, 보다 구체적으로 약 1 pM 이하일 수 있으나, 이는 예시적 취지로 이해될 수 있다. 이와 같이, 본 구체예에 따른 검출 플랫폼은 기존의 검출 기술에 비하여 유의미한 수준으로 낮은 검출 한계를 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
본 실시예에서 사용된 물질 및 장치는 하기와 같다.
사용 물질
- 코발트 아세테이트 4수화물(Cobalt acetate tetrahydrate), 벤젠트리카르복시산(benzene tricarboxylic acid; BTC), 및 벤즈이미다졸 각각은 Alfa Aesar (대한민국)으로부터 구입하였다.
- N,N-디메틸포름아미드, 톨루엔, 아닐린, 나피온, HAuCl4.3H2O,, 포타슘 페리시아나이드([K3Fe(CN)6]), 포타늄 페로시아나이드([K4Fe(CN)6]), KCl, 및 HCl 각각은 Sigma-Aldrich사로부터 구입하였다.
- 5-HMF (5-hydroxymethyl-furfural), citrinin (Cit), ochratoxin A (OTA), 및 aflatoxin B1 (AfB1) 각각은 Merck사로부터 구입하였다.
- 모든 실험에서 Milli-Q water (resistance(25℃): 18 MΩㅇcm)를 사용하였다.
- 사과 주스는 태평동 시장(대한민국, 성남시)에서 구입하였다.
분석장치
- UV 스펙트럼은 Varian Cary (1㎝ 경로 길이, 석영 셀 함유)를 이용하여 기록하였다.
- 표면 몰폴로지는 SEM(Hitachi S-4700; 작동 가속 전압: 15 kV, 에너지 분산 X-선) 및 TEM(TEM-FEI Tecnai, 300 kV 전압)을 이용하여 분석하였다.
- 결정상은 SmartLabㄾ X-선 회절분석기(Rigaku)를 이용하여 분석하였다.
- 전기화학 측정 및 특성화는 Ivium CompactStat™ 전위가변기(potentiostat)를 이용하여 수행하였다.
- 탄소질 스크린 인쇄 전극(작업 및 상대 전극은 탄소 재질이고, 기준 전극은 Ag/AgCl임)은 Metrohm Dropsens로부터 구입하였다.
- XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 원소 표면 분석은 PHI 5000 Versa Probe (Ulvac-PHI) 스렉트로미터(monochromator A1 Kα (1486.6 eV) 구비함)를 이용하여 수행하였다.
- FTIR(Fourier transform infrared) 스펙트로스코피 분석은 Jasco-4600 FTIR 스펙트로미터를 이용하여 수행하였다.
- pH 분석은 Thermo Fisher Scientific pH 미터를 이용하여 수행하였다.
A. 검출 플랫폼 제작
본 실시예에서 검출 플랫폼의 도 1에 도시된 절차에 따라 제작되었다.
Co MOF의 합성
종래에 알려진 방식에 따라 Co MOF를 합성하였다. 구체적으로, 코발트 아세테이트 4수화물(0.25 mM)을 DMF(1 mL)에 분산시켰다(도 1a). 그 다음, 동등한 몰 농도(0.25 mM)의 BTC 및 벤즈이미다졸(BI)(0.25 mM)을 Co : BTC : BI 몰 비가 1 : 1 : 1이 되도록 상기 용액과 1시간 동안 연속적인 교반(250 rpm) 하에서 혼합하였다. 1 시간의 교반 후에 균일화된 반응 혼합물을 테플론-코팅된 오토클레이브에 붓고, 고온의 공기 오븐 내에서 2일 동안 120 ℃에서 저장하였다. 2일 후, Co MOF가 합성되었으며, 이를 원심하면서 에탄올로 3회 세척한 다음, 진공 챔버 내에서 건조시켰다.
SeS
2
@Co MOF의 합성
앞서 합성된 Co MOF 파우더를 10 mL 에탄올에 분산시켰고 SeS2을 Co MOF : SeS2의 설정 비(3 : 2)로 첨가하였다. 그 다음, 용액을 초음파 배스 내에서 25 ℃로 유지하면서 Co MOF 상에 SeS2를 균일하게 분포시켰다. 균일한 용액이 형성될 때까지 분산액을 250 rpm에서 연속적으로 교반하였다. 반응 혼합물을 테플론-코팅된 오토클레이브로 이송하여 160 ℃에서 2 시간에 걸쳐 가열함으로써 SeS2@Co MOF를 형성하였다(도 1a).
Au@PANI의 합성
Au@PANI 나노복합체를 계면 중합에 의하여 제조하였다(도 1a). 0.1 M HCl에 3 mM HAuCl4가 용해된 수용액을 0.5 M의 아닐린이 용해된 톨루엔(유기 상)에 도입하여 계면 중합을 개시하였으며, PANI 나노섬유가 용액의 수용액 상에서 서서히 형성되었다. 추가적으로, 중합 반응 중 Au 나노입자 역시 합성되어 PANI 나노섬유 내에 혼입되었다. 제조된 PANI-Au 용액을 상온에서 원심분리하였고, 물로 3회에 걸쳐 확산시켜 세척하였다. 세척된 PANI-Au 용액을 4℃에서 저장하였다.
Au@PANI/SeS
2
@Co MOF의 제조
탄소계 Dropsens SPE를 40 ㎕의 절대 에탄올로 세척하고, 물로 세정한 다음, 전극 표면을 따라 질소 가스를 통과시켜 건조하였다. 합성된 SeS2@Co MOF를 에탄올과 물의 혼합물(3:1) 내에 2 mg/mL의 량으로 분산시켰고, 5분 동안 배스 내에서 초음파처리하였다.
이후, SeS2@Co MOF 용액에 나피온 10 ㎕를 첨가하였고, 15 ㎕(SeS2@Co MOF 30 μg의 로딩량: 238.9 μg/㎠)의 SeS2@Co MOF 잉크를 SPE 전극 표면 상으로 드로핑하였으며, 후속적으로 SeS2@Co MOF/SPE를 50℃에서 건조시켜 전극 표면에 부착된 나피온의 접착을 증가시킴으로써 SeS2@Co MOF가 전극 표면으로부터 박리되는 것을 억제하였다(도 1a). 그 다음, Au@PANI 용액 10 ㎕를 SeS2@Co MOF/SPE 표면에 첨가하여 상온에서 건조시켰다. 이후, 전극 표면은 물로 세정하고 약하게 바인딩된 Au@PANI를 제거하였다.
PABA-PT 기반의 MIP 센서의 제작
10 mM PABA 및 0.1 mM PT를 함유하는 10 mM PBS (pH 6.4)를 Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 상에 드로핑하여 CV를 이용하여 Au@PANI/SeS2@Co MOF로 개질된 SPE 플랫폼 상에 MIP를 전기중합시켰다. 이때, 인가된 전위는 -0.2 내지 1.2 V (10 사이클)이고, 주사 속도는 100 mV이었다. 그 다음, PABA-PT 전기중합된 MIP 센서를 40 ㎕의 물로 세정하였다(MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF 센서; 도 1a) PABA가 베어 SPE에 미치는 영향을 비교하기 위하여, 7 mM PABA를 드로핑하고 CV를 이용하여 전기중합시켰다. 피크 전위(0.4 V, 0.3 V, 및 1.0 V)에서 피크 전류는 점차 감소하였는 바, 이는 PABA의 낮은 전도도를 지시한다. 센서 측정의 신뢰성 확보를 위하여, PT 부존재 하에서 동일한 최적 조건에 따라 비각인 고분자(NIP)를 제조하였다.
B. 결과 및 토의
DFR(Density functional theory) 분석
대응되는 상호작용 에너지 및 수소 결합 거리와 함께 PT-단량체 복합체의 최적 구조를 분석하였다. 모든 복합체는 PT-기능성 단량체 간 수소 결합 상호작용에 의하여 안정화되었다. 특히, PT-PABA 복합체가 헤테로다이머 모티브에 의하여 안정화된 반면, 다른 기능성 단량체는 PT와 단일 수소 결합을 형성하였다. 따라서, 계산된 상호작용 에너지(약 -16.54 kcal/mol)는 PT-PABA 복합체에서 현저히 높았는 바, 이는 PT 분자를 안정화시키는 이중 수소 결합 도너 및 어셉터 타입의 형성 때문이다. 이때, 각각의 수소 결합 거리는 1.74 Å 및 1.83 Å이다. 다른 호모-다이머 복합체는 PT-PABA 복합체 대비 덜 안정한 결합을 나타낸다. 단량체와 복합화되는 PT에 대한 상호작용 에너지는 p-아미노벤조산(-16.54 kcal/mol), o-페틸렌디아민(-10.59 kcal/mol), 아닐린(-10.55 kcal/mol), 페놀(-7.74 kcal/mol), 및 피롤(-4.83 kcal/mol)이었다.
특성화
Co MOF, SeS2, SeS2@Co MOF 및 Au@PANI 각각에 대한 TEM 분석을 수행하여 도 2에 나타내었다. 상기 도면에 따르면, Co MOF의 경우, 로드 형상의 평활한 표면을 함유하는 구조가 관찰되었고(도 2b), 그리고 클러스터된 SeS2 나노입자의 구형 구조는 도 2c에 나타내었다. 도 2d에 따르면, 로드-형상의 Co MOF 구조는 구형의 SeS2 나노입자 층으로 완전히 피복되었다. SeS2가 혼입된 Co MOF는 Co MOF 로드 상에 SeS2 나노입자가 전체적으로 특유의 분포 특성을 나타내었는 바, 이는 높은 표면적 및 다수의 흡착점으로부터 기인한 것이다.
도 2e를 참조하면, 금 나노입자는 고분자 PANI 나노매트릭스 내에 포획된(entrapped) 형태로 존재하였고, HR-TEM 사진에서는 PANI 나노매트릭스 내 금 나노입자의 분포 특성을 보여준다. 포획된 금 나노입자의 사이는 6 내지 14 nm 범위이었고, 삽입 사진은 금 나노입자의 격자 프린지(lattice fringe)를 나타내는 바, 대략 0.24 nm이었다(도 2f). Au@PANI 나노복합체 내 원소 조성은 EDX 및 맵핑에 의하여 확인될 수 있는 바, C, N, O, Au, 및 Cl의 존재를 확인하였다(도 3 참조). 도 4a에서 나타난 SeS2@Co MOF의 SEM 사진 및 이의 대응되는 원소 맵핑 분석에 따르면, SeS2@Co MOF 내 코발트, 셀레늄, 황, 탄소, 산소 및 질소의 개별 원소의 존재가 확인되었다(도 4b). Se 및 S의 EDS 맵핑에 따르면, Co MOF 상에 SeS2가 미세하게 분포되어 있음을 확인하였다. SeS2@Co MOF, Au@PANI, NIP 및 MIP로 SPE 표면을 개질하는 각각의 단계에서 구조적 특성은 SEM에 의하여 분석하였다. 베어 SPE의 표면과 대비하기 위하여, 도 4c에 나타낸 결과를 얻었으며, SeS2@Co MOF로 개질된 SPE는 SeS2 나노입자가 Co MOF 표면 상에 균일하게 분포된 3D 로드 형상의 Co MOF를 나타내었다. Au@PANI를 드로핑한 후, 전극 표면 상에 금 나노입자로 고정된(entrenched) 나노매트릭스 형상의 PANI 나노와이어가 피복되었다(도 4e). PABA가 전기중합된 NIP 전극에서는 표면이 PABA의 고분자 서브유닛으로 완전히 피복되었고(도 4f), MIP로 개질 시 PABA와 PT의 조합으로 인하여 응집된 표면이 관찰되었다(도 4g).
합성된 Co MOF, SeS2@Co MOF 및 Au@PANI의 광학적 특성을 분석하였다. 도 2g를 참조하면, Co MOF는 318.0 nm에서 약한 흡수 피크를 나타내었고, 518.0 nm에서 넓은 흡수 피크를 나타내었다. SeS2을 도입한 후에는 Co MOF의 약한 흡수 스펙트럼 피크가 약간 감소하였고, 318.6 nm로 시프트되었으며, 넓은 흡수 피크 역시 감소하였다. 또한, 518.9 nm에서 약간의 피크 시프트가 관찰되었다. Co MOF 상에 로딩된 물질(SeS2)로 인하여 피크 시프트가 일어난 것으로 볼 수 있다.
Au@PANI 시료에서 408.2 nm에서의 흡수 피크는 벤제노이드 고리(π-π* 전이)에 대응되고, 퀴노이드 피크(polaron-π 전이)는 539.1 nm에서 관찰되었다. 도 2h는 PABA 및 MIP (PABA 및 PT)의 UV 스펙트럼을 나타내는 바, PABA 시료로부터의 276.2 nm에서 관찰된 흡수 스펙트럼이 279.1 nm로 시프트되어 있는 바, 이는 MIP 시료 내 장파장 이동 효과(bathochromic effect) 때문이다. 이는 MIP 시료 내 PABA와 PT 간 상호작용을 뒷받침한다.
FTIR 분석을 이용하여 합성된 Co MOF, SeS2, SeS2@Co MOF 및 Au@PANI 시료의 기능기를 관찰하였으며, 그 결과를 도 2i에 나타내었다. Co-중심 진동의 존재로 인하여, Co MOF 및 SeS2@Co MOF에서 관찰된 스트레칭 밴드는 각각 717 cm-1 및 719 cm-1에 대응되었다. 1020-1114 cm-1 구역에서 캡쳐된 벤딩 진동은 벤즈이미다졸 고리(면외 진동(out-of-plane vibration))와 관련된 것이고, 764 cm-1에서 관찰된 스트레칭 진동은 Co MOF 및 SeS2@Co MOF의 벤즈이미다졸 링의 면내 진동(in-plane vibration)에 대응된다. BTC 분자 내 방향족 고리의 C-C 결합의 존재로 인하여, 1439 cm-1 및 1440 cm-1에서 관찰되는 스트레칭 밴드 진동은 각각 Co MOF 및 SeS2@Co MOF에 대응된다. Co MOF 및 SeS2@Co MOF 시료 내 1367-1439 cm-1 및 1569-1637 cm-1 구역에서 기록된 스트레칭 밴드 진동은 카르복시산 기능기의 대칭적 및 비대칭적 스트레칭 밴드 진동에 기인한 것이다. 약 3600 cm-1에서 넓은 히드록시기의 특성 피크가 존재하지 않은 점은 CH3COOH가 Co MOF 내에 혼입되지 않았음을 지시한다.
Au@PANI에서 벤제노이드 및 퀴노노이드 고리의 C=C 스트레칭 진동 밴드는 1472 cm-1 및 1634 cm-1에서 각각 확인되었다. 1090 cm-1 및 1235 cm-1에서 특정된 스트레칭 진동 모드 피크는 Au@PANI 내 PANI의 C-N 및 C=N 기능기 때문이고, 3360 cm-1에서의 넓은 피크는 N-H 또는 OH 기능기때문일 수 있다. PABA 내 카르복시기의 존재로 인하여, C=O (1634 cm-1) 및 -OH (3100-3500 cm-1) 스트레칭 진동이 관찰되었다(도 2j). PABA와 PT의 상호작용 후, C=O 스트레칭 진동은 1653 cm-1으로 시프트되었고, 3100 cm-1과 3500 cm-1 사이에서 -OH의 넓은 스트레칭 진동이 관찰되었는 바, 이는 PABA와 PT 간의 상호작용에 C=O 및 -OH 기능기만이 수반되고, 이러한 상호작용이 수소 결합의 형성때문이라는 점을 지시한다.
SeS2@Co MOF, Au@PANI 및 MIP의 원소 조성 및 전자 산화 특성을 규명하기 위하여 XPS 분석을 수행하였다. SeS2@Co MOF의 전체 스텍트럼은 C, O, N, Co, Se, 및 S 종을 나타내는 한편, Au@PANI는 C, N, O 및 Au의 존재를 나타내었다. PABA 및 PT의 혼합물을 함유하는 MIP 시료는 C, O 및 N 종을 보여준다(도 5a). Au@PANI의 디컨벌루션된 코어-레벨 N 1s 스펙트럼은, 398.7 eV, 399.6 eV, 및 401.6 eV 각각의 바인딩 에너지에서 -N=, -NH- 및 -N+-의 존재를 나타낸다(도 6b). Au의 금속 상태 스펙트럼은 Au 4f7/2 (87.7 eV) 및 Au 4f5/2 (89.6 eV)로 디컨벌루션될 수 있다(Fig. 5b). Au@PANI의 디컨벌루션된 C 1s 스펙트럼으로부터 C-C/C-H 및 C-N의 존재는 284.7 eV 및 286.9 eV 각각에서 관찰되었다(도 6a). 도 5c는 Co 2p의 코어-레벨 확장 스펙트럼을 나타내는 바, Co 2p3/2 (781.2 eV), Co-N (785.4 eV), Co 2p1/2 (797.3 eV) 및 위성 피크 (802.0 eV)는 디컨벌루션된 Co 2p 스펙트럼에서 관찰되었다. Co-N 결합의 존재는 Co와 벤즈이미다졸 간 상호작용의 존재를 뒷받침한다.
Co MOF 상의 SeS2의 상호작용은 Se 3d 디컨벌루션된 스펙트럼 내 Se 3d5/2 (53.7 eV), Se 3d3/2 (55.1 eV), 및 Se-S (56.3 eV) 바인딩 에너지 피크의 존재에 기초하여 확인되었다(도 5d). 디컨번루션된 S 2p 스펙트럼에서는 Se 3p3/2 (160.1 eV), S 2p3/2 (162.1 eV), Se 3p1/2 (167.4 eV), 및 S 2p1/2 (164.1 eV)의 존재로 인하여 Se과 S 간에 강한 결합이 존재하였다(도 5e). SeS2@Co MOF의 C 1s 디컨벌루션된 스펙트럼은 C-H (283.7 eV), C-C (284.9 eV), C-N (287.1 eV), 및 COOH (288.8 eV)를 갖고, COOH 바인딩 에너지 피크는 BTC의 존재를 지시한다(도 6c). 디컨번루션된 O 1s 스펙트럼으로부터의 COOH, C=O 및 C-O의 바인딩 에너지는 각각 530.8 eV, 531.8 eV, 및 533.5 eV에서 관찰되었다. MIP의 N 1s 코어-레벨 스펙트럼은 399.9 eV 및 401.1 eV에 대응하는 C-NH2 및 NH 바인딩 에너지를 나타내었다(도 6h). C=C (282.8 eV), C-C (284.9 eV), C-N (286.9 eV), C-O (288.6 eV), 및 COOH (289.1 eV) 바인딩 에너지 피크는 MIP의 코어-레벨 C 1s 스펙트럼에 대하여 관찰되었고, COOH, C=O(도 6f) 및 C-O/C-H 디컨벌루션된 O 1s 스펙트럼은 각각 531.4 eV, 532.3 eV 및 533.9 eV의 바인딩 에너지에 대응되었다(도 6g).
전기화학적 특성화
- 전기화학적 활성화 표면적(ECASA) 측정
전기화학적 활성화 표면적은 Randle's Sevcik 식을 적용하여 계산하였다. 백분율 실제 표면적 값은 하기 수학식 1에 의하여 산출하였다.
[수학식 1]
%Real = AGeo/AEASA
여기서, AGeo는 0.1256 ㎠이고, AEASA는 0.141 ㎠이다.
베어 SPE의 산출된 EASA는 0.141 ㎠이었는 바, 이는 베어 SPE의 기하학적 표면적보다 약간 높았다. 산출된 백분율 실제 값은 작업 전극 제조에 사용된 탄소 물질로 인하여 112.3%이었다.
Au@PANI/SeS2@Co MOF 나노복합체로 개질된 SPE에 대하여 EASA를 측정하였다(주사 속도: 10 내지 100 mV/s). 대응되는 값은 Randie's Sevcik 식에 대입하였고, Au@PANI/SeS2@Co MOF의 산출된 EASA는 0.985 ㎠이었는 바, 이는 베어 SPE의 6.99배 더 높은 수준이다. 이처럼, Au@PANI/SeS2@Co MOF로 개질된 SPE는 큰 EASA 값을 나타내었으며, 이는 다수의 활성점 및 SeS2@Co MOF와 Au@PANI 간의 상승 작용으로부터 기인한 것으로 볼 수 있다.
- CV 분석
상이한 개질 SPE 전극의 전기화학적 성능을 평가하기 위하여, 전위 구간 (-0.2 내지 0.9 V)와 10 mM PBS(pH: 6.4) 간에 CV 분석을 수행하였다(레독스 프로브는 사용하지 않음). 베어 SPE의 낮은 전도도로 인하여, 관찰된 베어 SPE의 CV는 명확한 레독스 피크를 생성하지 않았다(도 7a). Co MOF-개질된 SPE는 Epa=0.45 V에서 산화 피크(69.5 μA)를 나타내었고, SeS2-매립된 Co MOF는 Epa=0.66 V에서 양호하게 정의된 애노드 피크(94.2 μA)를 나타내었다. 증가된 피크 전류는 SeS2@Co MOF의 개선된 촉매 활성 및 증가된 표면적으로부터 기인한 것이다. Au@PANI-개질된 SPE는 Epa=0.46 V 및 Epc=0.31 V에서 레독스 피크(Ipa=122.5 μA, Ipc=-135.3 μA)를 나타내었다. Au@PANI가 SeS2@Co MOF와 조합된 후, 레독스 피크 전위는 0.56 V(Epa) 및 0.21 V (Epc)로 시프트되었으며, 증가된 전류 응답을 얻었다(Ipa=261.8 μA, Ipc=-220.4 μA). Au@PANI의 우수한 전도도로 인하여 개선된 증류 응답을 얻을 수 있었다. Au@PANI/SeS2@Co MOF-개질된 SPE는 Epa=0.60 V 및 Epc=0.20 V에서 가장 높은 레독스 피크 전류 응답(Ipa=324.3 μA, Ipc=-239.3 μA)을 생성하였다.
Au@PANI/SeS2@Co MOF의 전기화학적 성능에 대한 기능성 단량체의 영향을 비교하기 위하여, PABA를 전극 표면에서 전기중합시켰다(도 7b). NIP이 전기중합된 후, 레독스 피크 전류가 증가하였고(Ipa=384.3 μA 및 Ipc=-356.6 μA), 레독스 전위는 약간 음으로 시프트되었다(Epa=0.56 V 및 Epc=0.19 V). 이는 NIP-개질된 SPE 플랫폼에서 전도도 및 보다 높은 전자 전달 속도 때문이다. PABA 내에 PT를 각인한 후, 전류 응답은 감소하였고(Ipa=322.8, Ipc=-275.3 μA), 레독스 전위는 양의 방향으로 시프트되었다(Epa=0.61 V 및 Epc=0.30 V). 이는 PT의 입체 장애로부터 기인하는 전자-블로킹 층이 전극 계면에서 형성되었기 때문이다.
최종적으로, MIP로부터 주형 분자를 추출할 경우, 분자각인 캐비티가 형성되어 PT 분자의 용해에 따른 전자-블로킹 층의 제거로 인하여 MIP 보다 높은 전류 응답이 생성되었다(Ipa=368.9 μA, Ipc=-275.3 μA).
제조된 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF의 전기화학적 특성을 10 내지 250 mV/s의 상이한 주사 속도(v)에서 CV 분석을 통하여 관찰하였다(20 mV/s의 간격, 10 mM PBS (pH=6.4)).
v를 변화시키면서 수득된 CV 응답을 도 8a에 나타내었는 바, 애노드 피크 전류(Ipa) 및 캐소드 피크 전류(Ipc)는 v가 증가할수록 선형적으로 증가하였다. 도 8b는 주사 속도(v)와 Ipa 및 Ipc 간의 선형 관계(linear correlation)를 나타내는 바, 선형 관계 상수(R2)는 0.9945 (v vs Ipa) 및 0.9971 (v vs Ipc)로 관찰되었고, 관계 식은 하기 수학식 2 및 3으로 표시될 수 있다.
[수학식 2]
Ipa = 4.6451v (mV/s)+83.7357
[수학식 3]
Ipc = -4.5594v (mV/s)-49.6442
도 8c는 제조된 MIP가 표면-구속된 레독스 반응 프로세스이며, 확산 프로세스는 아님을 보여준다. 피크 대 피크 분리 전위(ΔEp)가 ΔEp >200/n (mV) (n=1)임을 고려할 때, 전자 전달 상수(α) 및 전자전달 속도 상수(ks)는 Laviron 식을 이용하여 경험적으로 산출될 수 있다. 이와 관련하여, 도 8c는 log v 대 Epa 및 Epc의 선형성을 나타내는 바, Epa 및 Epc는 log v가 증가함에 따라 점차적으로 증가하였고, 선형 관계는 50 mV/s와 250 mV/s 사이에서 결정되었으며, 이때 전자 전달 상수(α)는 0.51로 결정되었고, ks는 3.24 × 10-3 s-1로 결정되었다.
전기화학적 임피던스 스펙트로스코피(EIS)
0.1 M KCl 내 5 mM Fe(CN)6 3-/4-의 존재 하에서 EIS를 이용하여 SPE 표면 개질이 전극 계면에서의 전하 전달에 미치는 영향을 분석하였다. 낮은 주파수에서는 확산이 일어났고(선형 구역), 보다 높은 주파수에서는 전하전달 저항(반원 부분)이 촉진되었다(도 7c). 탄소계 SPE의 낮은 전도도로 인하여, 베어 SPE는 모든 개질된 SPE 중 높은 전하전달 저항(161.4 Ω)을 나타내었다. Co MOF가 SPE 표면에 부착된 후에는 Rct 값(32.8 Ω)이 크게 최소화되었고, Co MOF의 존재로 인하여 전도도가 증가하였다. SeS2@Co MOF로 개질된 SPE는 SPE 표면의 전도도를 크게 증가시켰으며, 따라서 Rct 값은 26.5 Ω로 감소하였다. Au@PANI의 높은 전도도로 인하여 SPE에서의 전하전달을 증가하였고, 그 결과 Au@PANI/SPE의 Rct 값은 17.1 Ω로 관찰되었다. Au@PANI/Co MOF로 개질된 SPE는 SPE의 전도도를 현저히 증가시켰는 바, 이는 감소된 Rct 값(21.2 Ω)에 의하여 확인되었다. SeS2@Co MOF가 Au@PANI 나노복합체와 조합된 후에는 EIS 곡선의 반원 부위는 현저히 감소하였고, Rct 값은 7.7 Ω로 감소하였다. 이는 Au@PANI/SeS2@Co MOF의 우수한 전도도 및 개선된 ECASA를 뒷받침한다. PABA가 전기화학적 성능에 미치는 영향을 규명하기 위하여, PABA만을 표면-개질된 센싱 플랫폼 상에서 전기중합시켰는 바(NIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF), 이때 Rct 값은 14.9 Ω이며(도 7d), SPE 계면에서 높은 전자전달로 인하여 센싱 플랫폼의 전도도를 현저히 증가시켰다.
PT가 PABA와 조합된 경우, 전자-블로킹 층이 형성되어 Rct 값을 27.8 Ω으로 증가시켰다. 결국, PT-용해된 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF/SPE 기반의 PT 센서가 효과적으로 제작되었음을 알 수 있다.
실험 조건의 최적화
SeS2@Co MOF 로딩 체적에 의한 영향을 도 9에 나타내었으며, MIP 전기중합에 요구되는 CV 사이클의 수를 도 10b에 나타내었다. 또한, 작동 시 pH 조건(도 11a 및 도 11b), 추출 용매 및 주형 제거 시간(도 11c 및 도 11d), 기능성 단량체 및 PT의 농도(도 11e), 그리고 PT의 인큐베이션 시간(도 11f)에 대한 최적화 실험을 수행하였다.
- SeS2@Co MOF 로딩량
도 10a에서 VSeS2@Co MOF 및 VAu@PANI는 각각 SeS2@Co MOF 및 Au@PANI의 로딩 체적을 의미한다. SeS2@Co MOF의 로딩 체적이 증가함에 따라 전류 응답은 점차적으로 증가하였고, 피크 전류의 최대 값은 15 ㎕에서 얻어졌다(322.3 ㅅA). 또한, 피크전류의 감소는 20 ㎕의 로딩 체적에서 관찰되었다(도 9). 특히, SeS2@Co MOF는 Au@PANI와 조합 시, 전류 응답을 현저히 증가시켰는 바, Au@PANI만을 사용한 경우에 비하여 2.6배 수준이었다. 반면, 20 ㎕의 로딩 체적에서는 전극 계면에서 입체 장애가 일어나 CV 응답을 저감시켰다.
- MIP 전기중합 과정 중 CV 사이클의 수
MIP 전기중합 과정 중 CV 사이클의 수는 분자각인 고분자 내 적절한 바인딩 사이트의 수가 형성되도록 하고 보다 높은 전도도를 제공할 수 있다. 또한, 필름이 얇은 경우에는 MIP로부터 PT 분자를 용이하게 추출할 수 있다. 도 10b에 따르면, 최대 전류 응답은 10회의 CV 사이클에서 얻어졌고, 그 이후에는 점차적으로 감소하였는 바, 이는 MIP 층의 두께 증가에 의하여 MIP로부터 PT 분자의 추출이 곤란하게 되는 점으로부터 기인한다.
- pH
Epa는 pH가 증가함에 따라 음으로 시프트되었으며(도 11a), pH 6.4에서 보다 높은 전류 응답이 얻어졌다(도 11b). 특히, 기울기 값(29 mV)을 고려하면, 2개의 전자 및 하나의 양성자의 전기화학적 레독스 프로세스임을 알 수 있다.
- 기능성 단량체 및 PT의 농도
PABA에 대한 PT의 몰 비(1/3, 1/5, 1/7, 및 1/9)를 변화시키면서 DPV 전기분석을 수행하였다(인가된 전위: -0.2 내지 1.2 V, 주사 속도: 100 mV/s, CV 사이클 회수: 10). PT 제거 후, 1/7의 농도 비율로 각인된 플랫폼에서 가장 높은 DPV 전류 응답이 얻어졌다(도 11e 및 삽입 도면). 반면, 낮은 농도의 PABA(1/3 및 1/5)에서는 PABA와 PT 간의 바인딩 사이트 수가 감소하여 낮은 전류 응답을 생성하였다. 보다 높은 비(1/9)에서는 PABA의 자기-중합으로 인하여 바인딩 사이트가 감소한 결과, 낮은 전류 응답이 생성되었다.
- 추출 용매 및 주형 제거 시간
주형 제거에 적합한 추출 용매를 평가하기 위하여 4개의 상이한 용매를 사용하였다(MeOH, HCl, PBS(pH=10), 및 MeOH와 0.1 N HCl의 혼합 용매(1:1)). 주형 제거 후 DPV 응답 특성을 도 11c에 나타내었는 바, 메탄올과 HCl의 혼합 용매가 효과적으로 PT를 제거할 수 있는 것으로 확인되었다(도 11d). 반면, PBS의 경우, pH가 상대적으로 높아 낮은 전류 응답을 생성하였다. 또한, PT 추출 후에 형성되는 촉매점은 매우 낮았다. 가장 낮은 DPV 응답은 메탄올 사용 시 얻어졌으며, 이로부터 메탄올과 HCl의 혼합 용매가 적합함을 알 수 있다.
한편, 상이한 시간 구간(6 분, 9 분, 12 분, 15 분 및 18 분)을 달리하면서 추출을 수행한 결과, DPV 전류 응답은 6분에서 12분까지 점차적으로 증가하였고 12분에서 피크 전류의 최대값에 도달하였고, 이후에는 전류 응답의 개선은 관찰되지 않았다.
- PT의 최적 인큐베이션 시간
제작된 MIP 센서에 대한 DPV 기반의 인큐베이션 시간을 테스트하였다(0.1 nM PT를 함유하는 10 mM PBS (pH=6.4)). 이때, 시간 간격은 (3 분, 6 분, 9 분, 및 12 분)이었다(도 11f 및 삽입 도면). MIP 플랫폼 상에 흡착된 PT의 량은 흡착 시간이 3분에서 9분까지 증가함에 따라 점차적으로 증가하였으며, 이는 ΔI 값의 증가에 의하여 확인되었다. 9분 경과후에는 전류 응답의 중대한 변화는 관찰되지 않았다. 따라서, 9분의 인큐베이션 시간이 PT 흡착에 적합함을 알 수 있다.
전기분석 센서의 성능 평가
제작된 PT 검출 센서의 유효성을 평가하기 위하여 처리 조건 및 PT 농도(0.001 nM, 0.002 nM, 0.005 nM, 0.01 nM, 0.02 nM, 0.05 nM, 0.1 nM, 1 nM, 10 nM, 및 100 nM)를 변화시키면서 10 mM PBS(pH 6.4)로 희석하여 시료를 제조하였다. DPV 테스트는 0.2 내지 0.8 V의 전위를 인가하여 수행하였다(MIP 캐비티 상에 PT가 완전히 흡착되기 위한 180초의 평형 시간).
도 12a는 상이한 PT 농도에 대응하는 센서의 DPV 응답을 보여준다. 0.55 V에서 얻어진 전류 응답은 순차적인 PT 첨가에 따라 점차 감소하였고, PT의 동적 검출 범위 역시 분석하였다. MIP 센서에 있어서, PT는 강한 수소 결합을 통하여 단독으로 분자각인 캐비티에 흡착되었고(도 1b), 이는 개질된 전극 표면에 전자 블로킹 층의 형성으로 인하여 피크 전류의 감소를 유발하였다. PT 첨가로 인한 DPV 전류 응답(ΔI) 내 변화와 로그 PT 농도(Log CPT) 간의 관계를 규명하기 위하여, 도 12b에 해당 값들을 플로팅하였는 바, 3개의 독립된 측정은 에러 바(error bar)로 나타내었다. Log CPT와 ΔI 간의 선형 관계는 ΔI(μA) = 9.1234 log CPT (nM)+29.2226 (R2=0.9955)로 기재할 수 있다. 검출 한계는 IUPAC에서 제안된 표준 방법에 기초하여 산출하였다.
그 결과, MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF 센서에 기초하여 넓은 동적 범위(0.001-100 nM)에 걸쳐 우수한 검출 한계(0.66 pM)를 달성하였다. 이는 표면 개질된 전극의 보다 높은 ECASA 레벨, 보다 높은 전기화학적 활성, 보다 많은 수의 활성점, 특히 적합한 고분자(PABA)의 선정으로부터 비롯된 것으로 볼 수 있다.
다른 방식으로 제조된 검출법과의 대비 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 센서 구조 | 검출방법 | LOD | 선형범위 (ㅅM) | 최적 pH | 비고 |
| Electrospray ionization | LC-MS | 35 nM | 64-1600 nM | - | (Malysheva et al., 2012) |
| DNA Aptasensor | Colorimetric | 311.4 nM | 5.0ㅧ104-2.5ㅧ107 ng/mL | 7.5 | (Wu et al., 2016) |
| Magnetic SPE |
HPLC | 1 nM | 6-2600 nM | 5.0 | (Yu and Fan, 2017) |
| Immobilized photonics immunoassay | QCM | 140 nM | 0.1-4 | - | (Funari et al., 2015) |
| GO/Au NPs |
Electrochemical immunoassay |
32 nM | 0-1 ng/mL | 7.4 | (Song et al., 2021) |
| MIP/THionine-Pt NP-NGE | Electrochemical | 6.49 pM | 0.002-2 ng/mL | 7.0 | (Huang et al., 2019) |
| MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF | Electrochemical | 0.66 pM | 0.001-100 nM | 6.4 | 본 발명 |
선택도, 그리고 재현성, 안정성 및 센서의 재사용성 평가
- 선택도 평가
PT와 구조적으로 유사한 5-HMF 화합물 및 과일 주스 시료 내 다른 통상의 간섭 종(예를 들면, Cit, OTA 및 AfB1)의 존재 하에서 PT 검출 테스트를 수행하였다.
먼저, 각각의 간섭물질(50.0 nM) 및 PT(0.5 nM)를 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF 센서에 개별적으로 첨가하여 인큐베이션 후에 DPV 응답을 기록하였다(도 12c). 상기 도면에 따르면, 간섭 물질의 첨가 시에도 SPV 전류 응답의 변화는 비교적 미미하였다. 다만, 5-HMF의 첨가 후에는 전류 응답이 약간 감소하였는 바, 이는 5-HMF와 PT 간의 구조적 유사성으로 인하여 PT-각인된 주형 캐비티와 5-HMF의 비특이적 상호작용이 일어났기 때문으로 볼 수 있다.
선택적인 PT 검출 평가는 각인 인자(IF): IF=ΔIMIP/ΔINIP를 산출하여 수행하였다(ΔIMIP는 MIP 전극에서 관찰된 전류 응답의 변화를 나타내고, ΔINIP는 NIP 전극에서 전류 응답 차이를 나타냄).
산출된 IF 값은 15.4 (PT), 2.1 (PT), 1.7 (Cit), 1.5 (OTA), 및 1.2, (AfB1)이었다(도 13). 가장 높은 IF 값(15.4)는 PT 분자에 대하여 관찰되었으며, 따라서 PT에 대하여 보다 높은 선택도를 달성할 수 있음을 확인하였다. 도 12d에서 바 차트는 MIP 전극 및 NIP 전극의 ΔI를 의미하고, 에러 바는 3개의 독립된 측정을 지시한다(n=3).
한편, PT(0.5 nM)의 존재 하에서 100배 농도의 각각의 간섭 물질(50.0 nM)을 사용하여 테스트를 수행하였으며, 기록된 DPV 응답을 도 12e에 나타내었다. 상기 도면에서, DPV 응답 변화는 주형 캐비티에서 PT와 PABA 간의 수소 결합을 형성하는 PT의 존재 때문인 것으로 판단된다(전자 전달을 블로킹함). ΔI 값의 변화를 바 차트로 플로팅하였다(도 12f). 이때, 에러 바는 상이한 DPV 기록(n=3)을 의미한다. 각가의 간섭물질과 PT 간 ΔI 값의 변화는 5%를 초과하지 않았고, 가장 높은 전류 응답 변화(3.9%)은 5-HMF가 첨가된 경우에 관찰되었다. 또한, 모든 간섭물질이 PT와 혼합된 경우(도 13), ΔI의 변화는 4.69%이었다(도 12f). 그러나, 전체 전류 응답 변화는 5% 미만이었다. 이처럼, 각인된 PT 분자 캐비티는 PT 분자에 대하여 높은 선택도를 나타내었다.
- 재현성, 재사용성 및 안정성
제작된 MIP 센서 전극에 대한 재현 거동을 분석하였다(n=3). 상기 분석은 DPV 분석법을 이용하여 0.5 nM PT 및 10 mM PBS (pH=6.4)의 조건 하에서 수행하였다. 기록된 DPV 응답을 도 14a에 나타내었고, 5개의 상이한 전극의 ΔI 값은 바 차트로 나타내었는 바(도 14b), 에러 바는 3개의 독립적인 DPV 응답을 지시한다.
5개의 상이한 전극의 DPV 응답의 %RSD 값은 3.32%로 산출되었다. 제작된 MIP 센서의 재사용성은 0.5 nM PT 및 10 mM PBS (pH=6.4)의 조건 하에서 10개의 DPV 측정 값을 얻어 평가하였다. 각각의 DPV 측정을 수행한 후, 추출 단계는 PT 분자를 용해하는데 수행되었다. 그 다음, 재생된 전극을 다음 측정에 사용하였고, 나머지 측정에 대하여도 동일 절차를 순차적으로 반복하였다(도 14c). 개별 DPV 측정의 %RSD는 2.49%로 산출되었고, 에러 바는 각각의 사용 과정 중 3회의 독립적인 측정을 의미한다.
PT 센서의 저장능은 5일 간격으로 45일 동안 평가되었는 바, DPV는 전기화학적 응답의 변화를 분석하기 위하여 활용되었다. 구체적으로, 2개의 MIP/Au@PANI/SeS2@Co MOF로 개질된 SPE 전극이 제조되었는 바, 하나는 0.5 nM PT의 DPV 분석에 사용되었고, 다른 전극은 검체가 첨가되지 않은 대조군으로 고려되었다. 0.5 nM PT 및 대조군 실험의 DPV 응답은 1일차에서 45일차까지 기록하였으며, 전극은 4℃에서 저장하였다. 각각의 간격에서 PT 분자의 추출이 수행되었고, 동일한 전극이 실험에 사용되었다. 바 차트(도 14d)를 참조하면, 제작된 PT 센서는 35일 차에서 초기 피크 전류 응답의 93.3%를 보유하였고, 45일 차에서는 피크 전류의 81.9%를 보유하였다. 이러한 결과는 제작된 PT 센서가 안정성, 재상용능(가역성) 및 재현성에 있어서 견고한 특성을 갖고 있음을 지시하는 바, 이는 PABA와 PT의 보다 강한 바인딩 강도를 갖는 안정적인 PANI/SeS2 및 Co MOF 나노복합체로 인한 것으로 볼 수 있다.
실시간 적용
PT MIP 센서의 성능 평가를 위하여, PT가 스파이킹된 사과 주스 시료에 대하여 실시간으로 적용하였다. 사과 주스 시료(10%)는 10 mM PBS (pH=6.4)로 희석되었고, 상이한 농도의 PT (0.001 nM, 0.01 nM, 0.1 nM, 1 nM, 및 10 nM)를 스파이킹하기 위한 희석제로 사용되었다. 증강 실험 조건 하에서, PT-스파이킹된 사과 주스 시료 40 ㎕를 MIP 센서에 적가하였고 4℃에서 9 분 동안 인큐베이션시켰다. 인큐베이션 후, 전극 표면을 40 ㎕의 블랭크 시료로 세정하였고, DPV 응답을 측정하였다. 10% 사과 주스 및 다양한 농도의 PT-스파이킹된 시료의 DPV 응답을 도 15a에 나타내었다. 상기 도면에서, PT 농도가 증가함에 따라 전류 응답은 감소하였는 바, 이는 PT 분자가 SPE 계면에서 전자 전달을 블로킹하였기 때문이다. 각각의 DPV 전류 응답을 블랭크 시료로부터 얻어진 전류 응답으로부터 차감하여 ΔI 값을 산출하였고, 산출된 ΔI 값을 교정 곡선으로부터 얻어진 회귀 식(regression equation)에 대입하였다(도 12b). %회수율은 타겟 농도에 대한 수득된 PT 농도의 비로부터 산출하였다. 산출된 PT의 %회수율은 94.5%와 106.4% 사이의 값이었다(하기 표 3 및 도 15b 참조). 이러한 결과는 실시간 PT 검출용 PT 센서가 높은 신뢰성 및 일관성 있는 결과를 제공함을 지시한다.
| 구분 | PBS 희석된 사과주스 | PT 첨가량 (nM) | 검출된 PT (nM) | R.S.D. (%) | 회수율 (%) |
| 사과주스 |
10% | 0.001 | 0.001064 | 2.99 | 106.4 |
| 10% | 0.01 | 0.010582 | 2.42 | 105.8 | |
| 10% | 0.1 | 0.097527 | 0.51 | 97.5 | |
| 10% | 1 | 0.945369 | 1.68 | 94.5 | |
| 10% | 10 | 10.39632 | 2.29 | 104.0 |
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (24)
- 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)이 부착된 전극;
상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)이 부착된 전극에 고정되고, (i) 전도성 고분자와 (ii) 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 나노입자를 포함하는 나노매트릭스, 상기 적어도 하나의 금속 나노입자는 전도성 고분자의 매트릭스에 부착 또는 매립된 형태로 존재함; 및
상기 나노매트릭스 상에 형성되고, 타겟 검체에 대한 선택적 바인딩능을 갖는 분자각인 고분자(MIP) 층;
을 포함하고,
시료 내에 타겟 검체가 함유된 경우, 타겟 검체가 분자각인 고분자와 바인딩됨에 따라 발생하는 전기화학적 신호를 측정하여 시료 내 타겟 검체를 정량적 및/또는 정성적으로 검출하기 위한 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼. - 제1항에 있어서, 상기 칼코게나이드는 이황화물인 것을 특징으로 하는 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼.
- 제2항에 있어서, 상기 이황화물은 이황화 셀레늄(SeS2)인 것을 특징으로 하는 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼.
- 제1항에 있어서, 상기 금속유기골격(MOF)은 니켈(Ni) 금속유기골격(MOF), 코발트(Co) 금속유기골격(MOF), 철(Fe) 금속유기골격(MOF), 아연(Zn) 금속유기골격(MOF) 및 구리(Cu) 금속유기골격(MOF)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼.
- 제4항에 있어서, 상기 금속유기골격(MOF)은 코발트(Co) 금속유기골격(MOF)인 것을 특징으로 하는 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼.
- 제1항에 있어서, 상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)은 로드 형상의 코발트 금속유기골격 상에 구형의 칼코게나이드의 나노입자가 분포되어 있는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼.
- 제6항에 있어서, 상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)은 칼코게나이드 나노입자의 층이 금속유기골격(MOF)의 표면을 적어도 부분적으로 피복한 형태인 것을 특징으로 하는 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼.
- 제1항에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리아닐린(PANI), 폴리에틸렌디아민, 폴리피롤, 폴리아미노 페놀 및 폴리디아미노페놀로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼.
- 제5항에 있어서, 상기 금속유기골격(MOF)은 Co-BTC-BIm MOF인 것을 특징으로 하는 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼.
- 제1항에 있어서, 상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF) 내 MOF : 칼코게나이드 화합물의 비는, 중량 기준으로, 1 : 0.5 내지 1의 범위에서 정하여지는 것을 특징으로 하는 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼.
- a) 금속유기골격(MOF)을 합성하는 단계;
b) 상기 합성된 금속유기골격(MOF)을 칼코게나이드와 조합하여 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)을 합성하는 단계;
c) 상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)을 액상 매질 내에 분산시킨 분산액을 전극과 접촉시켜 칼코게나이드-로딩된 금속유기골격(MOF)으로 개질된 전극을 형성하는 단계;
d) (i) 전도성 고분자, 및 (ii) 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 나노입자를 포함하는 나노매트릭스를 제조한 후, 이를 상기 칼코게나이드-로딩된 금속유기골격(MOF)으로 개질된 전극 상에 고정시킴으로써 나노매트릭스 및 칼코게나이드-로딩된 금속유기골격(MOF)으로 개질된 전극을 제조하는 단계, 상기 적어도 하나의 금속 나노입자는 전도성 고분자의 매트릭스에 부착 또는 매립된 형태로 존재함; 및
e) 상기 나노매트릭스 및 칼코게나이드-로딩된 금속유기골격(MOF)으로 개질된 전극 상에 주형인 타겟 검체 및 단량체를 함유하는 반응 혼합물을 중합시켜 고분자를 형성한 다음, 중합된 고분자로부터 타겟 검체를 제거하여 캐비티를 형성함으로써 상기 타겟 검체에 대한 선택적 바인딩능을 갖는 분자각인 고분자 층을 형성하는 단계;
를 포함하며,
시료 내에 타겟 검체가 함유된 경우, 타겟 검체가 분자각인 고분자와 바인딩됨에 따라 발생하는 전기화학적 신호를 측정하여 시료 내 타겟 검체를 정량적 및/또는 정성적으로 검출하기 위한 분자각인 고분자 기반의 전기화학적 검출 플랫폼을 제조하는 방법. - 제11항에 있어서, 상기 단량체는 분자각인 고분자의 형성용 단량체에 대한 타겟 검체의 바인딩 에너지가 적어도 -50 내지 1 kcal/mol인 종류에서 선정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 단계 e)에서 중합 반응 시 타겟 검체와 단량체 간에 비공유 상호작용이 수반되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 타겟 검체가 파툴린인 경우, 상기 분자각인 고분자의 단량체는 p-아미노벤조산, o-페닐렌디아민, 아닐린, 페놀, 피롤, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 2-비닐피리딘, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 포스페이트, 디비닐벤젠, 및 아크릴아미드합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 단계 c)에서 전극 상에 부착되는 칼코게나이드-로딩된 금속유기골격(MOF)의 량은 100 내지 800 ㎍/㎠의 범위에서 정하여지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 나노매트릭스 내 전도성 고분자는 폴리아닐린이고, 그리고 상기 금속 나노입자는 금 나노입자이며,
또한, 상기 전도성 고분자의 분자량(Mw)은 1,000 내지 100,000의 범위이며, 그리고 상기 금속 나노입자의 사이즈(직경)는 3 내지 20 nm 범위인 것을 특징으로 하는 방법. - 제11항에 있어서, 상기 단계 e)에서 타겟 검체 : 단량체의 몰 비는 1 : 3 내지 9의 범위에서 정하여지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 단계 e)에서 중합된 고분자로부터 타겟 검체를 제거하기 위하여 추출이 수행되며, 이때 추출 용매는 물, PBS, 메탄올, 염산, 아세토니트릴, 톨루엔 및 클로로포름으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
- 타겟 검체에 대한 분자각인 고분자(MIP) 기반의 검출 플랫폼을 제공하는 단계; 및
상기 검출 플랫폼과 액상 시료를 접촉시켜 상기 액상 시료 내에 타겟 검체가 함유된 경우, 타겟 검체가 분자각인 고분자와 바인딩됨에 따라 발생하는 전기화학적 신호를 측정하는 단계;
를 포함하며,
상기 분자각인 고분자 기반의 검출 플랫폼은,
칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)이 부착된 전극,
상기 칼코게나이드가 로딩된 금속유기골격(MOF)이 부착된 전극에 고정되고, (i) 전도성 고분자와 (ii) 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 백금(Pt)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 나노입자를 포함하는 나노매트릭스, 및
상기 나노매트릭스 상에 형성되고, 타겟 검체에 대한 선택적 바인딩능을 갖는 분자각인 고분자(MIP) 층을 포함하며,
상기 적어도 하나의 금속 나노입자는 전도성 고분자의 매트릭스에 부착 또는 매립된 형태로 존재하는, 시료 내 타겟 검체를 정량적 및/또는 정성적으로 검출하는 방법. - 제19항에 있어서, 상기 타겟 검체는 곰팡이 독소 또는 진균 독소인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 타겟 검체는 파툴린인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 분자각인 고분자에 타겟 검체가 바인딩되지 않은 경우에 비하여 타겟 검체가 바인딩된 경우의 전자 전달능이 낮은 것을 특징으로 하는 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 액상 시료의 pH는 5 내지 7.5 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 검출 플랫폼의 전기화학적 활성 표면적(ECASA)은 0.5 내지 1.5 ㎠인 것을 특징으로 하는 방법.
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115541679A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-12-30 | 济南大学 | 一种基于FeSe2-Au和PAA-ZIF-TB的比率型电化学免疫传感器的制备 |
| CN115652638A (zh) * | 2022-09-29 | 2023-01-31 | 中国人民解放军国防科技大学 | 二维mof纳米片修饰的纤维膜复合材料及其制备方法 |
| CN115932023A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-04-07 | 湖南理工学院 | 基于铁氰化铜信号探针的分子印迹CuMOFs电化学传感器的构建方法及应用 |
| CN116223600A (zh) * | 2023-03-28 | 2023-06-06 | 中国热带农业科学院分析测试中心 | 一种利用电化学传感检测左氧氟沙星的方法 |
| CN116239157A (zh) * | 2023-02-14 | 2023-06-09 | 华南理工大学 | 一种MOFs衍生三维有序大孔空心壁双金属硫化物材料及其制备方法 |
| CN116889884A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-10-17 | 西安理工大学 | Cs-css/nhc异质纳米立方体的制备方法及应用 |
| CN117101616A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-11-24 | 许昌学院 | 一种基于金属有机框架的分子印迹聚合物吸附材料及其制备方法和应用 |
| CN117106193A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-24 | 内蒙古工业大学 | PDA-GO-(Co)Bpy复合材料制备方法及电极材料、用途 |
| CN118032892A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-05-14 | 中国科学院半导体研究所 | 用于丝氨酸检测的柔性电化学传感器的制备方法 |
| CN118655199A (zh) * | 2024-08-19 | 2024-09-17 | 四川菊乐食品股份有限公司 | 一种细胞印迹电化学传感器的制备方法及利用其快速定量检测乳制品中乳酸菌的方法 |
| CN118980725A (zh) * | 2024-10-22 | 2024-11-19 | 齐鲁理工学院 | 一种便携式电位分辨比率型分子印迹光电化学传感器及其制备方法和应用 |
| CN119346084A (zh) * | 2024-10-22 | 2025-01-24 | 成都理工大学 | 磁性分子印迹聚合物fs-fpba mip及制备方法和卡那霉素检测方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080100645A (ko) * | 2007-05-14 | 2008-11-19 | 한국식품연구원 | 곰팡이 독소 제랄레논 또는 그 유도체 검출을 위한분자각인된 표면플라즈몬 공명 센서 칩, 그 제조방법 및그를 이용한 곰팡이 독소 제랄레논 또는 그 유도체의검출방법 |
| CN112986359A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | 天津大学 | 基于CuBTC@MoS2-AuNPs修饰电极及CA125检测方法 |
-
2021
- 2021-09-01 KR KR1020210116046A patent/KR102437215B1/ko active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080100645A (ko) * | 2007-05-14 | 2008-11-19 | 한국식품연구원 | 곰팡이 독소 제랄레논 또는 그 유도체 검출을 위한분자각인된 표면플라즈몬 공명 센서 칩, 그 제조방법 및그를 이용한 곰팡이 독소 제랄레논 또는 그 유도체의검출방법 |
| CN112986359A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | 天津大学 | 基于CuBTC@MoS2-AuNPs修饰电极及CA125检测方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Hatamluyi, Behnaz, et al., Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 318. No. 128219, 2020, pp. 1-10.* * |
| Selvam, Sathish Panneer et al., Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 333, No. 129570, 2021.02.01., pp. 1-12.* * |
| Tripathy, Rajat K. et al., Dalton Transactions, Vol. 48, No. 28, 2019, pp. 10557-10564. * |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115652638A (zh) * | 2022-09-29 | 2023-01-31 | 中国人民解放军国防科技大学 | 二维mof纳米片修饰的纤维膜复合材料及其制备方法 |
| CN115541679A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-12-30 | 济南大学 | 一种基于FeSe2-Au和PAA-ZIF-TB的比率型电化学免疫传感器的制备 |
| CN115932023A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-04-07 | 湖南理工学院 | 基于铁氰化铜信号探针的分子印迹CuMOFs电化学传感器的构建方法及应用 |
| CN116239157A (zh) * | 2023-02-14 | 2023-06-09 | 华南理工大学 | 一种MOFs衍生三维有序大孔空心壁双金属硫化物材料及其制备方法 |
| CN116223600B (zh) * | 2023-03-28 | 2023-11-07 | 中国热带农业科学院分析测试中心 | 一种利用电化学传感检测左氧氟沙星的方法 |
| CN116223600A (zh) * | 2023-03-28 | 2023-06-06 | 中国热带农业科学院分析测试中心 | 一种利用电化学传感检测左氧氟沙星的方法 |
| CN116889884A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-10-17 | 西安理工大学 | Cs-css/nhc异质纳米立方体的制备方法及应用 |
| CN117101616A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-11-24 | 许昌学院 | 一种基于金属有机框架的分子印迹聚合物吸附材料及其制备方法和应用 |
| CN117106193A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-24 | 内蒙古工业大学 | PDA-GO-(Co)Bpy复合材料制备方法及电极材料、用途 |
| CN117106193B (zh) * | 2023-10-20 | 2024-05-07 | 内蒙古工业大学 | PDA-GO-(Co)Bpy复合材料制备方法及电极材料、用途 |
| CN118032892A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-05-14 | 中国科学院半导体研究所 | 用于丝氨酸检测的柔性电化学传感器的制备方法 |
| CN118655199A (zh) * | 2024-08-19 | 2024-09-17 | 四川菊乐食品股份有限公司 | 一种细胞印迹电化学传感器的制备方法及利用其快速定量检测乳制品中乳酸菌的方法 |
| CN118980725A (zh) * | 2024-10-22 | 2024-11-19 | 齐鲁理工学院 | 一种便携式电位分辨比率型分子印迹光电化学传感器及其制备方法和应用 |
| CN119346084A (zh) * | 2024-10-22 | 2025-01-24 | 成都理工大学 | 磁性分子印迹聚合物fs-fpba mip及制备方法和卡那霉素检测方法 |
| CN118980725B (zh) * | 2024-10-22 | 2025-01-28 | 齐鲁理工学院 | 一种便携式电位分辨比率型分子印迹光电化学传感器及其制备方法和应用 |
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