Tris(2,2-bipyridine)ruthenium(II) [Ru(bpy)_(3)^(2+)] 전기화학발광(ECL)을 이용한 Amine류의 HPLC 검출

박유진 연세대학교 대학원 2002 국내석사

본 연구는 Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)[Ru(bpy)_(3)^(2+)] 전기화학발광(ECL)을 HPLC의 검출방법으로 사용하여 amine기를 포함한 생체활성을 갖는 신경전달물질성 약물을 선택적으로 분리 및 검출하고 응용하고자 하였다. Ru(bpy)_(3)^(2+) ECL은 반응성이 있는 산화상태의 Ru(bpy)_(3)^(3+)가 분석물과 반응하여 화학발광을 발생하고 이때 발생하는 빛의 양은 분석물의 농도에 비례하게 된다. 따라서 본 연구에서는 Ru(bpy)_(3)^(2+) 착물을 이용한 ECL 방법으로 2차 및 3차 amine류, 즉 beta-blocker와 phenothiazine 유도체들에 대해 특별한 유도체화 과정을 거치지 않고, Ru(bpy)_(3)^(2+) ECL을 이용해 고감도로 검출하기 위한 실험을 진행하였고, 이를 흐름주입분석(FIA) 장치와 HPLC의 검출방법으로 이용하였다. Ru(bpy)_(3)^(2+) ECL과 HPLC의 결합을 위해 후-컬럼 혼합 방법(post-column mixing method)을 적용시켰고, 흐름셀(flow cell)에 전극을 구성하여 Ru(bpy)_(3)^(2+) 용액이 반응 용기로 이동되어 오면, 전극에 가해진 1.3 V의 전압에 의해 즉시 Ru(bpy)_(3)^(3+)로 산화되도록 장치를 고안하였다. 이 흐름은 컬럼(column)을 통해 분리된 시료와 반응하여 610 nm의 오렌지 빛을 발생시키는데 이를 PMT(photo multiplier tube)로 검출하였다. Ru(bpy)_(3)^(2+) ECL은 시료의 농도, 흐름계의 유속, pH, 유기용매 등에 민감하게 영향을 받으므로, 좋은 ECL 감도를 얻기 위해서는 이런 조건들을 최적화하는 과정이 필요하다. 실험적으로 결정된 최적화된 조건하에서, Ru(bpy)_(3)^(2+) ECL을 이용 시, beta-blocker의 경우, pH 9.0에서 수 μM까지 검출이 가능했으며, 인뇨(human urine)나 조제약의 매질 하에서도 특별한 전처리 과정을 거치지 않고, 검출이 가능함을 확인할 수 있었다. Phenothiazine 유도체의 대해서도 30 %(v/v) acetonitrile을 포함한 pH 6.0의 phosphate 완충용액을 이동상으로 하였을 때 HPLC에서 30분 안에 5가지 분석물이 분리되었고, 약 0.3~2.1 μM 농도 사이의 검출한계 값을 가졌으며, 생체 시료에 적용하여서도 단순한 크로마토그램과 함께 검출이 가능했다. 또한, 더욱 효율적이고 향상된 ECL 검출을 위한 연구의 일환으로 전극 표면을 V_(2)O_(5)-Nafion 복합물막으로 변형(modification)시키고 ECL 시료를 고정화시켜 phenothiazine의 HPLC-ECL에 적용시킨 결과, 기존의 Nafion이나 Nafion-silica 복합물을 이용하여 Ru(bpy)_(3)^(2+)를 고정시킨 방법에 비해 훨씬 안정적이고 효율적인 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 HPLC-Ru(bpy)_(3)^(2+) ECL을 이용해 2, 3차 alkylamine류를 선택적으로 고감도 검출을 할 수 있었으며, 이러한 과정을 통해 개발된 ECL 검출법은 생체활성물질을 고감도로 검출하는 것을 가능하게 하며, 약물의 모니터링이나 생체 내 약물의 오용도 검사 및 여러 생명공학 분야에서 매우 중요하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다. A highly selective and sensitive method has been developed for the determination of amine-containing bioactive compounds using Ru(bpy)_(3)^(2+) electrogenerated chemiluminescence (ECL) detection. In this work, Ru(bpy)_(3)^(2+) ECL was used to sensitively detect secondary and tertiary amines such as beta-blockers and phenothiazine derivatives for HPLC and FIA. A technique for the in-situ generation of Ru(bpy)_(3)^(3+) at an electrode surface was used and applied as a post-column reaction detector in HPLC. For this method, separated analytes are mixed at a mixing tee with a Ru(bpy)_(3)^(2+) stream and the combined solution is then delivered to the detection cell. On the electrode surface of flow cell, Ru(bpy)_(3)^(2+) is oxidized to Ru(bpy)_(3)^(3+) by applied potential of 1.3 V, which reacts with the analyte and then emits the light of 610 nm. Several optimized ECL conditions were experimentally determined because ECL intensity was affected by pH, concentration and flow rate of CL reagent. Under the optimal conditions, the detection limit for beta-blockers is pmol level with S/N of 3 and the determination of beta-blockers in pharmaceutical preparations and human urine samples was possible without specific sample preparation. Phenothiazine derivatives were separated on a HPLC using mobile phase of 50 mM phosphate buffer(pH 6) and acetonitrile (70:30 v/v) in 30 min and had the detection limits of about 0.3 ~ 2.0 μM with S/N of 3 by the present method. In addition, the determination of phenothiazine derivatives in human urine samples was performed by HPLCECL. The ECL sensor of Ru(bpy)_(3)^(2+) immobilized in V_(2)O_(5)-Nafion composite film was applied to HPLC-ECL detection of phenothiazine derivatives. It is found that the sensor of Ru(bpy)_(3)^(2+) immobilized in V_(2)O_(5)-Nafion composite film has good stability and allows the sensitive and effective detection of phenothiazines in HPLC system.

Phenothiazine 약물의 고선택·고감도 검출을 위한 layer-by-layer법으로 제작된 DNA 전기 화학 발광 센서에 대한 연구

이자영 연세대학교 대학원 2006 국내석사

phenothiazine 유도체들은 우울증이나 정신분열증과 같은 정신병 치료를 목적으로 이용되는 약물이며 이러한 약물의 체내 농도를 분석하는 것은 약효의 발현 및 지속성을 확인하여 약물의 치료 효과를 극대화하기 위해 필요한 과정이다. 이를 위해 phenothiazine 유도체에 대해서 체내 방해 물질의 영향을 받지 않으면서 좋은 감도를 갖는 분석법의 개발은 매우 중요하다.본 연구에서는 phenothiazine 유도체의 검출을 위해 생체 물질인 DNA를 전극 표면에 고정하고 전기 화학 발광법을 이용하여 높은 감도와 좋은 선택성을 갖는 phenothiazine 약물 센서를 개발하고자 하였다. 특히 본 연구에서 사용된 Ru(bpy)32+를 이용한 전기 화학 발광법은 2차, 3차 아민기를 갖는 시료에 대해 선택적이면서 높은 감도를 갖는 분석법으로 잘 알려져 있다.본 연구에서 분석하고자 하는 phenothiazine 유도체는 3개의 평평한 방향성 고리 구조를 공통으로 갖는다. 따라서 본 연구에서는 이러한 고리 구조가 갖는 DNA의 이중 나선 내부에 층간 삽입될 수 있는 특성을 이용하여 DNA 변형 전극을 제작하여 약물을 전극 표면에 사전 농축시킴으로써 증폭된 신호를 얻고 방해물질과 약물간의 구조 차이를 이용하여 DNA 변형 전극의 선택성 또한 높이고자 하였다.DNA를 전극 표면에 고정하기 위해 DNA의 인산기가 음전하를 띠는 성질을 이용하여 양이온 고분자를 전극 표면에 도포하여 DNA와 양이온 고분자간의 정전기적 결합을 통해 DNA와 양이온 고분자의 정전기적 다중층 형태로 전극 표면에 DNA를 고정하여 DNA 변형 전극을 제작하였다. phenothiazine 유도체 검출을 위한 최적 조건을 결정하고 검정 곡선을 얻기 위해 순환 전압 전류법(cyclic voltammetry, CV)과 전기 화학 발광법(electrogenerated chemiluminescence, ECL)을 이용하였다.실험 결과, 본 연구에서 제작한 DNA 변형 전극은 대표적인 phenothiazine 유도체 약물인 chlorpromazine에 대해 2.63 nM의 낮은 검출한계를 보였으며 그밖에 다른 phenothiazine 약물에 대해서도 1-10 nM 이내의 낮은 검출한계를 가짐으로써 phenothiazine 유도체 약물의 극미량 검출이 가능함을 알 수 있었다. 또한 체내에 다량 존재한다고 알려진 alanine, ascorbic acid 등에 대표적인 방해 물질에 대해서도 phenothiazine 유도체 검출에 있어 그 영향을 거의 받지 않음이 확인되었다. 이는 phenothiazine 유도체만이 DNA의 이중 나선에 삽입될 수 있는 구조를 갖기 때문에 전극 표면에 고정된 DNA가 이를 효과적으로 차단할 뿐 아니라 방해 물질들이 전기 화학 발광 효율이 낮은 1차 아민 화합물이기 때문인 것으로 생각된다. 더 나아가 실제 사람의 정상 뇨(urine) 시료를 이용한 회수율 실험(recovery test)에서도 본 연구에서 제작한 DNA 변형 전극은 95.2%의 높은 회수율을 보임으로써 실제 뇨 시료에서도 적용 가능한 센서임이 확인되었다.Phenothiazine drugs are commonly used for medical treatment of a mental disease such as schizophrenia, melancholia, etc. To monitor remedial result of these drugs and its sustenance, it is important to detect concentration of drug in human body. So, it is essential to develop sensitive and selective detection methods for drug sensing.In this research, DNA-based electrogenerated chemiluminescence sensor has been used for microanalysis of DNA-intercalative binding compounds such as phenothiazine derivatives. Ru(bpy)32+ based electrogenerated chemiluminesence detection is well-known as highly sensitive and selective analytical method for biological samples containing secondary or tertiary amine group.DNA-modified electrode was fabricated based on electrostatic multilayer film of DNA and PDDA(poly(diallyldimethylammonium chloride)). DNA can be easily immobilized on GC electrode surface by electrostatic layer-by-layer assembly, and this DNA-modified sensor showed good reproducibility. Phenothiazine drugs can be preconcentrated onto the DNA-modified electrode due to their intercalative binding properties with DNA double helix, thus leading to a great increase in ECL response.As a result of this research, preconcentrated chlorpromazine, a representative phenothiazine drugs, on DNA-modified electrode as low as 2.63 nM concentration was detected with its accumulation time of 10 minutes. The other phenothiazine drugs also exhibited low detection limits within 10 nM concentration. And interference effect of urine substances like alanine, ascorbic acid, glutamic acid, methionine, and serine was negligible because of difference of structure and amine functional group between phenothiazine drugs and interference materials. DNA-modified electrode showed 95.2% recovery in human urine sample. So, this type of DNA-modified drug sensor can be applicable for real sample analysis. In this way, new type of DNA-modified ECL sensor based on electrostatic layer-by-layer method has been developed.

N-Substituted Phenothiazine 유도체 합성과 전기화학적 특성

윤대희 상명대학교 대학원 2011 국내석사

현재 유기박막 태양전지의 donor 소재로 polythiophene계 화합물이 가장 많이 사용되고 있다. polythiophene계 화합물은 전도성 고분자의 성능으로 중요시 되는 낮은 band-gap energy를 갖지만 열적 안정성이 떨어져 donor 소재로서 수명이 짧은 단점이 있다. 이에 반해 phenothiazine은 hetero atom인 N과 S를 가지고 있어 정공을 전달하기 좋은 물질로 알려져 있으며, polythiophene계 화합물에 준하는 낮은 이온화 에너지를 갖기 때문에 더 강한 electron donor 소재로 작용하며, 전기적 안정성과 더불어 열적 안정성이 높기 때문에 polythiophene 계통의 화합물을 대체하기 적합하다. 본 연구에서는 유기박막태양전지의 donor 소재로서 적합한 phenothiazine 유도체를 합성하였다. 하지만 phenothiazine을 반복단위로 하는 고분자의 경우 용해도가 낮아 전사형 소재로 사용하기 어려운 점이 있다. 그러므로 용해도를 높이면서 band-gap energy가 낮은 화합물을 합성하고자 하였다. 따라서 phenothiazine의 질소위치(10번)에 n-hexyl group, 2-ethyl-hexyl group, benzyl group을 도입하여 합성하였고, 이를 반복단위로 하는 고분자를 합성하였다. 1H-NMR, FT-IR을 이용하여 합성된 화합물의 구조를 단계별로 확인하였으며, UV-Vis를 측정하여 화합물의 전기화학적 성질을 알아보았다. 본 연구의 결과 phenothiazine을 출발물질로 하여 3단계 반응을 거쳐 phenothiazine 유도체 3종을 합성하였으며, 각 단계별 수율은 10-n-hexyl-phenothiazine, 10-(2-ethyl-hexyl)-phenothiazine, 10-benzyl -phenothiazine 각각 83.2%, 79.3%, 41.4%, 3,7-dibromo-10-n-hexyl -phenothiazine, 3,7-dibromo-10-(2-ethyl-hexyl)-phenothiazine, 3,7-dibromo -10-benzyl-phenothiazine 각각 71.2%, 61.1%, 41.5%였다. polymerization을 거친 최종 생성물은 poly-(10-n-hexyl-phenothiazine)-sulfide, poly-(10-(2- ethyl-hexyl)-phenothiazine)-sulfide, poly-(10-benzyl-phenothiazine)-sulfide 각각 80.2%, 40.3%, 39.0%였다. 최종 생성물의 용해도는 toluene, chloroform, THF 등의 용매에 대하여 우수하였으며, acetone, MEK, benzene 등에는 좋지 않았다. UV-Vis 측정 결과는 합성 단계별로 red shift가 나타나는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 최종 생성물의 band-gap energy는 poly-(10-n-hexyl- phenothiazine)-sulfide, poly-(10-(2-ethyl-hexyl)-phenothiazine)-sulfide, poly-(10-benzyl-phenothiazine)-sulfide는 각각 4.34 eV, 4.05 eV, 4.27 eV였다.

[Ru(bpy)_(3)^(2+)] 전기화학발광(ECL)을 이용한 biogenic Amine류의 CE 검출법 개발

허연 연세대학교 대학원 2003 국내석사

본 연구는 모세관 전기이동법(Capillary electrophoresis, CE)을 이용하여 Amine기를 포함한 생체활성을 갖는 신경전달물질성 약물을 선택적이면서 고감도로 검출하기 위한 방법으로 sheath flow reactor에서 Tris(2,2'-bipyridine)ruthenium(II[Ru(bpy)_(3)^(2+)] 전기화학발광(ECL)을 이용하여 시료를 검출하였다. 후-컬럼 혼합 방법(post-column mixing method)를 적용하여, amine류인 phenothiazine을 특별한 유도체화 과정을 거치지 않고, 산화제를 이용해 산화된 Ru(bpy)_(3)^(2+)의 화학발광(CL)에 의한 검출특성을 연구 하였다. 전기적인 산화를 위해 흐름셀(flow cell)을 직접 제작하였고, 셀에 전극을 구성하여 Ru(bpy)_(3)^(2+)용액이 반응 용기로 이동되어 오면 전극에 가해진 1.3V의 전압에 의해 즉시 Ru(bpy)_(3)^(2+)로 산회되도록 장치를 고안하였다. 흐름셀을 통해서 산화된 Ru(bpy)_(3)^(2+)는 컬럼을 통해 분리된 시료와 반응하여 610mm의 오렌지 빛을 발생시키는데 이를 PMT(photo multiplier tube)로 검출하였다. 전기화학발광은 pH 6.0 sheath flow 속도는 1mm/s (3.6ml/min), Ru(bpy)_(3)^(2+)농도는 0.5 mM의 최적화된 조건하에서 산화상태의 Ru(bpy)_(3)^(2+)가 분석물과 반응하여 화학발광을 발생하고 그 결과 phenothiazine류의 경우 1∼20fmol까지 검출 가능하였다. 이때 발생하는 빛의 양은 분석물의 농도에 비례하게 된다. 또한 실제 시료인 인뇨(human urine)매질 하에서도 특별한 전처리 과정을 거치지 않고, 검출이 가능함을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 CE^(-)Ru(bpy)_(3)^(2+)ECL을 이용한 3차 alkylamine류를 선택적이면서도 고감도로 검출할 수 있었다. 이러한 과정을 통해 개발된 ECL검출법은 여러 생리활성 물질의 특성 확인과 검출, 약물의 모니터링이나 생체 약물의 오용도 검사 등에 중요하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다. The unique electrogenerated chemiluminescence(ECL) detection for capillary electrophoresis(CE) has been developed based on the Ru(bpy)_(3)^(2+) ECL reaction with sheath flow reactor. Studies are done post-column addition of Ru(bpy)_(3)^(2+) incorporated in the mobile phase. Ru(bpy)_(3)^(2+)-based ECL detection can be used to detect most amines without derivatization, thus facilitating the optimization of the CE separation process independent of the detection method. For this method, separated analytes are mixed at a sheath flow cuvette with a Ru(bpy)_(3)^(2+) stream and combined solution is then delivered to the detection cell. On the electrode surface of cell, Ru(bpy)_(3)^(2+)is oxidized to Ru(bpy)_(3)^(2+) by applied potential of 1.3V which reacts with the analyte and then emits the light of 610nm. Several optimized ECL conditions were experimentally detemined because ECL intensity was affected by pH, sheath flow rate, concentration. Sheath flow cell reactors afford sensitive detection in spite of very short reaction times. The sheath flow post column reactor reported here has achieved detection limits as low as fmol level with S/N of 3. In addition the determination of phenothiazine derivatives in human urine sample was performed by CE-ECL.

Picric acid를 電子受容體로 한 Phenothiazine系 化合物의 定量法

신태용 圓光大學校 1986 국내박사

Ⅰ. 페노싸이아진 유도체를 이용한 효소 기반 2세대 글루코스 센서 연구 Ⅱ. 나노전기화학을 위한 액체 액체 계면 반응을 이용한 유리 피펫 기반의 나노 전극 제조

장국현 광운대학교 일반대학원 2022 국내석사

Ⅱ. Fabrication of Glass Pipette–Based Nanoelectrodes through Liquid/liquid Interfacial Reaction for Nanoelectrochemistry Nanoelectrodes have been widely employed for nanoelectrochemistry owing to their advantages: enhanced electron transfer rate, decreased double–layer capacitance, and enhanced signal–to–noise ratio. Despite significant improvements in the past decades, the controllable fabrication of nanoelectrodes remains challenging since it is difficult to produce them with high reproducibility until now. Several research groups have tried to develop new methodologies for the fabrication of nanoelectrodes. Among them, nanolithography and glass pipette–based nanoelectrodes have been reported. Nanolithography is based on a top–down patterning and etching that requires expensive and complicated processes. On the other hand, glass pipette-based nanoelectrodes have the advantages of relatively inexpensive and facile fabrication. Recently, the fabrication of nanopipette–based nanoelectrodes has been reported by several research groups. A laser puller can easily control the diameter of the nanopipette with reliability. The laser pulling of glass–sealed metal wires is widely used as a conventional method for reproducibly confined nanoelectrodes. However, incomplete sealing was observed because of the difference in the coefficients of thermal expansion of glass and metal. In this study, we proposed liquid–liquid interfacial reactions for the fabrication of nanopipette–based nanoelectrodes. Nanopipettes with several diameters were prepared by a laser puller. Then, the chemical reduction was conducted at a liquid/liquid interface, in which the reducing agent reduces gold metal precursors. The inner of nanoelectrodes was observed through focused ion beam milling to confirm a confined geometry. After the electrical wiring, the electrochemical behavior of the nanoelectrodes was investigated by cyclic voltammetry. Ⅰ. 페노싸이아진 유도체를 이용한 효소 기반 2세대 글루코스 센서 연구 혈중 글루코스 농도는 당뇨병으로 인한 합병증을 막기 위한 중요한 지표이다. 전기화학 기반 다양한 세대의 글루코스 센서 기술은 당뇨병 진단을 위해 개발되어 왔다. 그 중 2 세대 글루코스 센서는 가역성이 좋은 매개체를 도입하여 낮은 과전압을 통해 방해종에 영향을 받지 않으며, 저렴한 센서 가격을 가지고 있다. 또한, 매개체가 산소 대신 전자 전달 메커니즘에 참여하여 혈중 산소 농도에 영향을 받지 않는 특징이 있다. 따라서 2 세대 글루코스 센서 전극에 다양한 물질을 도입한 연구가 진행되고 있다. 그 중 루테늄, 오스뮴, 철 및 아진 염료 화합물의 유기 금속 착물과 같은 다양한 매개체들을 효과적인 nicotinamide adenine dinucleotide 재생을 위해 2세대 글루코스 센서 연구에 도입하였다. 그러나 해당 매개체들은 중합반응 발생, 산소 효과 증가 및 고비용과 같은 몇 가지 문제가 있다. 본 연구에서는 효소 기반 2 세대 글루코스 센서 제작을 위해 전기화학적 가역성이 좋은 페노싸이아진 유도 매개체를 도입하였다, 해당 매개체의 전기화학적 거동과 매개체와 조효소의 촉매효과는 순환전압전류법을 통해 확인하였다. 효소 기반 글루코스 센서는 드롭 코팅 방법을 통해 최적화된 조건으로 제작하였다. 개질 순서는 환원 그래핀 옥사이드를 올리고, 그 위에 매개체, 조효소, 효소 세 물질을 섞어 올린 다음, 마지막으로 나피온을 올림으로서 글루코스 센서 전극을 제작하였다. 시간전류법을 통해 글루코스 센서 성능을 관찰하였고, self–referencing을 수행하여 선택적인 글루코스를 검출하였다. Ⅱ. 나노전기화학을 위한 액체/액체 계면 반응을 이용한 유리 피펫 기반의 나노 전극 제조 나노 전극은 향상된 전자 전달 속도, 감소한 이중층 커패시턴스, 향상된 신호 대 잡음 비와 같은 장점으로 인해 전기화학 분야에서 주목받고 있다. 하지만, 나노 전극의 특징에도 불구하고 나노 전극을 재현성 있게 제작하는 것은 많은 어려움을 가지고 있다. 따라서, 나노 전극 제조 방법에 대해 여러 그룹에서 연구하고 있으며, 그중, 나노리소그래피와 유리 피펫 기반 나노 전극 제작 방법을 사용하고 있다. 나노리소그래피는 top–down 방식으로 패터닝 및 식각 과정에서 고비용과 복잡한 과정을 거쳐야 한다. 이에 반해 유리 피펫 기반 나노 전극 제작은 상대적으로 저렴하고 제작이 간단한 장점이 있다. 최근 여러 연구 그룹에서 유리 피펫 기반 나노 전극의 제작이 보고되고 있다. 레이저 풀러는 안정적으로 유리 피펫의 직경을 쉽게 제어할 수 있는 장점이 있다. 레이저 풀러를 이용한 유리로 봉인된 금속 와이어의 풀링은 나노 전극을 제작하기 위한 기존 방법으로 널리 사용되고 있다. 그러나 유리와 금속의 열팽창 계수의 차이로 인한 재현성 문제가 발생하고 있다. 본 연구는 유리 피펫 끝에 국소적인 반응을 일으키는 액체/액체 계면 반응을 도입하였다. 레이저 풀러를 이용하여 제작한 유리 피펫에 금 전구체 용액을 피펫 내부에 넣고, 준비한 환원제를 용액 계면에 접촉시켜 국소적인 액체/액체 계면 환원 반응을 수행하였다. 환원 양상을 확인하기 위하여 접속 이온 빔 밀링을 통해 제작한 전극 내부를 관찰하였고, 계면 반응이 잘 진행되었는지를 분석하였다. 마지막으로 전기적 배선을 완성한 이후에 나노 전극의 전기화학적 거동을 순환전압전류법으로 조사하였다. Ⅰ. Study on Phenothiazine Derivative Mediator for Enzymatic Second–Generation Glucose Sensor Detection of blood glucose levels is important to prevent complications from diabetes. Various types of glucose sensors based on electrochemical techniques have been developed to diagnose diabetes. The second–generation glucose sensor is the most commercially used due to the low oxygen disturbance by the mediator's introduction and low cost. Various mediators such as organometallic complexes of ruthenium, osmium, and iron, or azine dye compounds have been employed in the second–generation glucose sensors for effective nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) regeneration. However, these mediators have some issues such as their polymerization, oxygen disturbing effect, and high cost. In this study, a phenothiazine derivative mediator was introduced to fabricate the enzymatic second–generation glucose sensor. The electrochemical behavior of the mediator was conducted by cyclic voltammetry. The drop coating process was used to fabricate an enzymatic glucose sensor with the optimized conditions. Reduced graphene oxide was modified on the bare Au electrode. The mixed solution of mediator, NAD, and glucose dehydrogenase was prepared. And then, the solution was drop–casted on the rGO modified electrode. Finally, the electrode was modified with nafion perfluorinated resin solution. Performance of the glucose sensor was observed through chronoamperometry, and selective glucose detection was conducted by self-referencing.

Sheath Flow Reactor와 Ru(bpy)_(3)^(2+) 화학 발광을 이용한 Biogenic Amine류의 모세관 전기이동 분석법

박현제 연세대학교 대학원 2002 국내석사

초미량 분석기술의 하나인 모세관 전기이동법에서 선택적이면서 고감도의 검출을 위해 sheath flow reactor에서 Ru(bpy)_3^(2+)를 이용한 후컬럼 화학 발광 검출법을 개발하였다. 모세관 전기이동법의 검출법의 하나인 레이저 유도 형광법에서 사용된 sheath flow cuvette은 구형 모세관 위에서 일어나는 빛의 산란을 최소화하기 위해서 모세관의 끝에 cuvette을 설치하고 외부에서 인위적으로 유체의 흐름을 만든 후, 모세관에서 통과하고 나온 시료를 cuvette 내에서 검출하는 방법이다. 본 연구에서는 자외-가시광선 흡광 검출법에서 biogenic amine류의 분리를 시도하여 9개의 분석물을 10분내에 분리하였다. 이러한 자외-가시광선 흡광 검출법에서의 분리조건으로 sheath flow cuvette을 이용한 후컬럼 Ru(bpy)_3^(2+) 화학발광 검출법에 적용하였다. 즉, 모세관에서 분리된 시료와 산화된 Ru(bpy)_3^(2+)가 반응하여 화학 발광을 일으켜서 610 nm의 오렌지 빛을 검출하였다. 실험은 안정한 sheath flow가 흐를 수 있도록 sheath flow cuvette을 제작하였고, 화학 발광의 최적화 조건을 찾기 위해서 sheath flow 속도, Ru(bpy)_3^(2+) 농도, 산화제의 농도, 황산의 농도, 유기용매의 첨가 등을 조절하였다. 화학 발광의 세기와 분리도의 향상을 위해 가장 중요한 조건인 선형 sheath flow 속도는 0.5 mm/s이었다. 산화제를 사용하는 다른 여러 변수의 최적 조건을 결정한 뒤 최적의 조건에서 신경성 약물인 phenothiazine 유도체에 대해 수 펩토몰(femtomole)의 검출한계를 얻었고 화학 발광으로도 혼합물의 분리를 할 수 있었다. 본 연구를 통해 모세관 전기이동의 단점인 검출법의 문제를 후컬럼 Ru(bpy)_3^(2+) 화학 발광 검출법을 이용해서 자외-가시광선 검출법에 비해서 간단한 장치로 2, 3차 알킬 아민류를 선택적이고 고감도로 검출하였다. 따라서 이 방법은 여러 생리활성 물질의 특성 확인과 검출에 널리 적용할 수 있는 좋은 검출법임을 확인할 수 있었다. A highly selective and sensitive sheath flow reactor-based Ru(bpy)_3^(2+) chemiluminescence(CL) detection method in capillary electrophoresis has been developed. Sheath flow cuvette, which is well suited for used in laserinduced fluorescence(LIF) detection, has been used to minimize light scattering on fused silica surface. In the sheath flow cuvette, a sample stream is injected into the center of a flowing sheath stream under laminar flow conditions. The post-column detection system uses a sheath flow reactor where the externally pre-oxidized Ru(bpy)_3^(2+) by cerium^(4+) oxidant flowing into the sheath-flow reactor is mixed by diffusion with analytes eluting from a separation capillary, resulting in the excited state Ru(bpy)_3^(2+*) followed by 610nm orange emission. The CL reaction time is controlled by the linear velocity of sheath flow, which makes a strong effect on band broadenings and chemiluminescence intensity of separated analytes. The pH range is troublesome in CL detection because the cerium^(4+)oxidant is dissolved in sulfuric acid medium. Other conditions such as sulfuric concentration, oxidant concentration, and Ru(bpy)_3^(2+) concentration have In the optimum condition, limit of detections for phenothiazine derivatives are in femtomole level. Consequently, this new detection method has been proven to be highly sensitive and selective for secondary amine compounds.