생물학적 분자를 검출하는 나노구조물을 이용한 전기화학적 센서

Abstract

최근 센서의 중요성이 대두됨에 따라 나노구조물을 제작하여 센서를 제작하는 일을 진행하였다. 알부민 센서 제작으로 P-type Si에 Ag 덴드라이트를 형성 시키고 HF와 H2O2 솔루션으로 에칭 한 후 와이어를 형성한 뒤 Ag를 제거하여 Si 나노와이어를 합성시켰다. 합성 후 SEM을 통해 이미지를 분석하였고 잘 정렬된 Si 나노와이어를 확인하였다. 그리고 silane, amine기를 가지고 있는 APTES (3-aminopropyltriethoxysilane)를 self-assembled monolayer(SAM)를 통해 붙였다. Au colloidal solution을 환원법으로 만들어 무전해 도금을 통해 Au 나노파티클을 Si 나노와이어 위에 증착 하였다. 전류가 잘 안 통하는 APTES분자를 태우기 위해 열처리(800℃)를 하였다. 이 과정을 반복하였고 열처리 후 TEM을 통해 이미지를 확인하였다. Si 나노와이어 표면에 Au 나노파티클이 잘 접촉 되게 하였다. Raman과 XPS data를 통해 전도성이 증가 됨을 보였다. 그 결과 전기전도성이 크게 증가된 Si 나노와이어 센서를 합성 하였다. 그 Au 나노파티클이 잘 정렬된 Si 나노와이어 센서를 이용하여 Bovine Serum Albumin(BSA)를 1-7uM을 검출 할 수 있다. amperometric방식으로 working electrode에 전류를 가하여 BSA의 sulfur double bond가 깨지면서 전자를 방출하게 된다. BSA농도에 따라 1.1V(potential)에서 linear한 커브를 얻을 수 있다. 테스트 해본 농도범위에서 좋은 sensitivity를 보여주고 linear 한 거동을 보인다. 글루코스 센서 제작으로 Si 기판에 Au를 evaporator로 증착 한 후 기판의 1/2 에 iso-propanol에 분산시킨 전도성 고분자인 Polypyrrole 나노파티클을 마이크로피펫을 이용해 드롭 시켰다. 그리고 전기전도성이 크게 증가된 polypyrrole 나노파티클이 증착된 Au/Si 센서를 합성하였다. 그 센서를 이용하여 D-Glucose를 1-4uM 검출 하였다. Glucose의 농도에 따라 -0.5V(potential)에서 linear한 커브를 얻을 수 있다. 테스트 해본 농도범위에서 좋은 sensitivity를 보여주고 linear 한 거동을 보인다. 현재의 label-free 바이오센서가 선택적으로 검출될 수 있고 BSA이외에 다른 바이오 분자들을 검출 할 수 있을 것으로 기대된다. |Si nanowires (SiNWs) was modified by Au nanoparticles (AuNPs) using a self-assembled monolayer of aminopropyltriethoxysilane (APTES) and used for direct sensing of the bovine serum albumin (BSA). It was shown that repeated thermal treatment of the sensor greatly enhanced the reliability of the SiNW sensor by increasing the electrical conductivity largely from carbonization of the APTES molecules and from bringing the AuNPs in intimate contact with the SiNW surface. The AuNP-modified SiNW array sensor was able to detect 1 � 7 �M of BSA. For fabricating glucose sensor, I deposited Au particles on Si substrate with using evaporator and dropped polypyrrole nanoparticles which are conducting polymer dispersed in iso-propanol with using micro pippet. And Au/Si sensor adsorbed with electric conductivity enhanced polypyrrole nanoparticles was synthesized. And we had a linear curve by difference concentration of glucose at -0.5V(potential). The Polypyrrole nanopartilces array sensor was able to detect 1 � 4 �M of Glucose. The biosensor exhibited a good sensitivity over the tested concentration range and linear behavior. It is expected the present label-free biosensor can be used to selectively detect and quantify biomolecules other than BSA.; Si nanowires (SiNWs) was modified by Au nanoparticles (AuNPs) using a self-assembled monolayer of aminopropyltriethoxysilane (APTES) and used for direct sensing of the bovine serum albumin (BSA). It was shown that repeated thermal treatment of the sensor greatly enhanced the reliability of the SiNW sensor by increasing the electrical conductivity largely from carbonization of the APTES molecules and from bringing the AuNPs in intimate contact with the SiNW surface. The AuNP-modified SiNW array sensor was able to detect 1 � 7 �M of BSA. For fabricating glucose sensor, I deposited Au particles on Si substrate with using evaporator and dropped polypyrrole nanoparticles which are conducting polymer dispersed in iso-propanol with using micro pippet. And Au/Si sensor adsorbed with electric conductivity enhanced polypyrrole nanoparticles was synthesized. And we had a linear curve by difference concentration of glucose at -0.5V(potential). The Polypyrrole nanopartilces array sensor was able to detect 1 � 4 �M of Glucose. The biosensor exhibited a good sensitivity over the tested concentration range and linear behavior. It is expected the present label-free biosensor can be used to selectively detect and quantify biomolecules other than BSA.