특이반응 발색단을 이용한 당화단백질 바이오센싱에 관한 연구
Glycoprotein Biosensing using its Interaction with Chemical Chromophores
- 주제(키워드) azo-boronic acid (azo-BA) dye , glycated hemoglobin (HbA1c) , optical biosensing system , biosensor
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 윤현철
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 분자과학기술학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000009478
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구는 당화단백질과 특이적으로 결합하는 chromophore dye인 azo-BA dye를 이용하여 당화혈색소 HbA1c를 광학적으로 측정하는 바이오 센싱 기술 개발이다. HbA1c는 당뇨병의 중요한 지표 물질 중 하나로 혈색소에 당이 결합된 형태이다. Azo-BA dye는 boronic acid group과 aromatic dye group이 결합된 형태로 이루어져 있다. Boronic acid는 당과 cis-diol interaction으로 결합하는 성질을 지니고 있다. Boronic acid를 포함하고 있는 azo-BA dye는 당과 cis-diol interaction을 함으로써 absorption spectrum 상 red-shifting 및 용액 상 즉각적인 색 변화를 가져온다. 이런 특성의 azo-BA dye를 이용하여 glucose 및 당단백질인 GOX를 이용하여 선행 실험들을 수행하였고, 본격적인 HbA1c를 측정하고자 여러 최적 조건 실험들을 수행하였다. 이로써 %HbA1c 측정을 위한 용액 상에서의 광학적 측정(Absorbance 측정) 시스템을 구현하였다. 이 시스템을 통해 당뇨병 진단에 임상적으로도 적용 가능한 측정 범위(3~15% HbA1c)를 보였고 2.1%의 LOD 값을 얻었다. Azo-BA dye를 이용하여 광학적으로 %HbA1c를 측정하는 기술의 상용화를 위해 membrane strip 상에서의 광학적 측정(% Reflectance 측정) 시스템을 구현하였다. 이 시스템에서 용액 상 시스템과 마찬가지로 당뇨병 진단에 임상적으로 적용 가능한 측정 범위(3~15% HbA1c)를 보였고 1.4%의 LOD 값을 얻었다. Membrane strip 상에서도 azo-BA dye를 이용하여 %HbA1c의 측정이 이루어짐으로써 당뇨병 진단 산업의 상용화가 가능함을 확인하였다. 본 연구의 시스템은 더 나아가 다른 질병의 지표물질이 되는 당 혹은 당단백질 역시 측정이 가능할 것이라 판단되며 바이오센서 분야의 발전에도 도움이 될 것이라 기대된다.
more목차
국문요약 ⅰ
차례 ⅱ
List of Figures ⅴ
1. 서론
1.1. 광학식 바이오센서(Optical Biosensors) 1
1.2. 당뇨병(Diabetes Mellitus, DM)과 당화혈색소(Glycated Hemoglobin) 2
1.3. Azo-Boronic Acid Dye(Azo-BA Dye) 4
1.4. 연구의 목적 8
2. 실험의 재료 및 방법
2.1. 시약 및 기기
2.1.1. 시약 9
2.1.2. 기기 9
2.2. Azo-BA dye 합성
2.2.1. Azo-BA Dye 합성 10
2.2.2. 합성된 Azo-BA dye의 구조 분석 13
2.3. 용액 상에서의 흡광도(Absorbance) 값 측정을 통한 검출
2.3.1. Azo-BA dye를 이용한 Glucose 측정 13
2.3.2. Azo-BA dye를 이용한 Glucose oxidase(GOX) 측정 14
2.3.3. Glycated hemoglobin(HbA1c) 측정을 위한 최적화 조건 실험
2.3.3.1. Spectrum 상 red-shifting 확인 실험 14
2.3.3.2. UV(ultraviolet) 조사 유무에 따른 영향 확인 실험 15
2.3.3.3. 용액 상 pH에 따른 영향 확인 실험 16
2.3.3.4. Azo-BA dye와 HbA1c의 반응 시간에 따른 영향 확인 16
2.3.4. Azo-BA dye를 이용한 퍼센타일(%) HbA1c 측정 16
2.4. Membrane Strip 상에서의 반사도(% Reflectance) 값 측정을 통한 검출
2.4.1. Azo-BA dye를 이용한 Membrane 상에서의 색 변화 17
2.4.2. Membrane strip 제작 방법 19
2.4.3. 제작한 Membrane strip을 이용한 반사도 값(% Reflectance) 측정 방법 21
2.4.4. Membrane strip의 최적화를 위한 선행 실험
2.4.4.1. Membrane에 Azo-BA dye dipping 유무에 따른 영향 확인 실험 23
2.4.4.2. Membrane pore size에 따른 영향 확인 실험 23
2.4.4.3. Membrane 앞, 뒷면에 따른 영향 확인 실험 23
2.4.4.4. Membrane에 TRITON X-100 처리에 따른 영향 확인 실험 24
2.4.5. Azo-BA dye를 이용한 퍼센타일(%) HbA1c 측정 24
3. 결과 및 고찰
3.1. Azo-BA dye의 합성 및 구조 분석 25
3.2. 용액 상에서의 흡광도(Absorbance) 값 측정을 통한 검출
3.2.1. Azo-BA dye를 이용한 Glucose 측정 27
3.2.2. Azo-BA dye를 이용한 Glucose oxidase(GOX) 측정 32
3.2.3. Glycated hemoglobin(HbA1c) 측정을 위한 최적화 조건 실험
3.2.3.1. Spectrum 상 red-shifting 확인 실험 34
3.2.3.2. UV(ultraviolet) 조사 유무에 따른 영향 확인 실험 38
3.2.3.3. 용액 상 pH에 따른 영향 확인 실험 41
3.2.3.4. Azo-BA dye와 HbA1c의 반응 시간에 따른 영향 확인 44
3.2.4. Azo-BA dye를 이용한 퍼센타일(%) HbA1c 측정 46
3.3. Membrane Strip 상에서의 반사도(% Reflectance) 값 측정을 통한 검출
3.3.1. Azo-BA dye를 이용한 Membrane 상에서의 색 변화 48
3.3.2. Membrane strip의 최적화를 위한 선행 실험
3.3.2.1. Membrane에 Azo-BA dye dipping 유무에 따른 영향 확인 실험 50
3.3.2.2. Membrane pore size에 따른 영향 확인 실험 53
3.3.2.3. Membrane 앞, 뒷면에 따른 영향 확인 실험 55
3.3.2.4. Membrane에 TRITON X-100 처리에 따른 영향 확인 실험 57
3.3.3. Azo-BA dye를 이용한 퍼센타일(%) HbA1c 측정 59
4. 결론 61
5. 참고문헌 62
6. Abstract 65
