4갈락토오즈 측정을 위한 전기화학적 바이오센서 개발

In principle, the blood galactose level may be determined conveniently with a strip-type biosensor similar to that for glucose. In this study, we describe the development of a disposable galactose biosensor strip for point-of-care testing. The sensor strip is constructed with screen-printed carbon paste electrode (SPCE) and sample amount (< $100{\mu}L$). The developed strip the galactose level in less than 90 s using bienzymatic system of galactose oxidase (GAO) and horseradish peroxidase (HRP). The effects of pH, mediator (1,1-ferrocenedimethanol) concentration, ratio of enzymes, and applied potential were determined preliminarily with glassy carbon electrodes, and optimized further with the strip-type electrodes. The sensor exhibits linear response in the range of $0{\sim}400{\mu}M$ ($r^2$ = 0.997, S/N = 3). Since a low working potential, in principle, the fabricated disposable galactose biosensor has -100 mV (vs. Ag/AgCl), it is applied for the detection of galactose, interfering responses from common interferents such as ascorbic acid, uric acid and acetaminophen could be minimized. The sensor has been used to determine the total galactose level in standard samples with satisfactory reproducibility (CV = 5 %). 본 연구에서는 갈락토오즈의 현장검사(point-of-care testing, POCT)를 위한 일회용 갈락토오즈 바이오센서 개발에 관해 논하고자 한다. Galactose oxidase(GAO)와 horseradish peroxidase(HRP) 두 효소를 0.05 M phosphate 완충용액에 용해시킨 후 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 제작한 전극위에 고정화하여 센서를 제작하였다. 이렇게 제작된 센서를 이용하여 $100{\mu}L$ 이하의 시료를 이용하여 갈락토오즈를 90초 이내에 측정하였다. 전극에서의 반응을 최적화하기 위하여 GAO 효소가 가장 우수한 활성을 나타내는 pH 7.0 완충용액을 이용하여 GAO와 HRP 효소를 1:1로 고정화하고, 1mM 1,1'-ferrocene-dimethanol 전자전달매개체를 도입하여 센서를 제작하였다. 유리 탄소전극의 경우 100 mV (vs Ag/AgCl), 스크린 프린트된 전극의 경우 -100 mV(vs Ag/AgCl)의 인가전압을 적용하였다. 본 연구에 의해 개발된 센서는 $0{\sim}400{\mu}M$의 갈락토오즈 농도에 대하여 우수한 직선성($r^2$ = 0.997, S/N = 3)을 나타내었고 낮은 인가전압을 적용하여 갈락토오즈를 측정하므로, ascorbic acid, uric acid 그리고 acetaminophen과 같은 방해물질의 영향을 최소화 할 수 있었다. 또한 갈락토오즈 표준 용액에 대하여 만족할 만한 재현성을 나타내었다(CV = 5%).