Boronic acid가 수식화 된 전극을 이용한 전기화학식 HbA_(1c) 바이오센서 기술 개발

Abstract

본 연구에서는 carbohydrate chain의 cis-diol group과 cis-diol interaction으로 특이적인 결합을 하는 boronic acid를 전극 표면에 수식화하여 HbA1c를 전기 화학적으로 측정하였다. 전극 표면에 HbA1c 고정화를 위한 boronic acid를 수식화 하기 위해 cystamine의 amine기와 3-formylphenyl boronic acid 와 합성 (Cys-FPBA)하여 자기조립 단분자막 (SAM)을 형성시켰다. HbA1c는 Glucose oxidase (GOx)를 이용하여 전기 화학적인 신호로 정량화했는데 HbA1c와 GOx는 모두 glycoprotein이기 때문에 별다른 전처리가 없이 boronic acid가 수식화 된 표면에 cis-diol interaction으로 고정화가 가능하다. 실제 HbA1c의 측정은 다양한 농도의 HbA1c 에 일정한 농도의 GOx를 첨가하여 competitive binding assay를 이용했다. HbA1c의 농도가 높아 표면에 많이 고정화 될수록 표면에 남아있는 boronic acid의 잔기가 적어지므로 효소가 고정화 되는 양 또한 적어서 신호는 감소하게 된다. 실험한 결과 HbA1c의 농도가 가장 낮은 0.1 μg/ml에서 대부분의 효소가 고정화되어 3.2 μA의 가장 높은 신호를 보였고 HbA1c의 농도가 높아져 가장 높은 농도인 15 μg/ml에서는 효소가 거의 반응하지 못해 0.9 μA 정도로 가장 작았고 최대 2.3 μA 의 큰 차이를 보였다. 실험을 통해 검출이 가능한 HbA1c의 농도 범위는 10 μg/ml에서 0.1 μg/ml인 것을 알 수 있었다. 이 실험을 통해 HbA1c이외의 당 단백질 그대로 전극표면에 수식화 할 수 있는 전극 표면을 개발하였다. 이는 미리 단백질을 산화시키거나 labeling하는 다른 전처리 과정 없이 간단한 표면 수식만으로 HbA1c이외에도 생체내의 변화의 주요한 지표가 되는 당 단백질을 측정할 수 있는 이점이 있다. 뿐만 아니라 여러 가지 당 역시도 측정할 수 있는 바이오 센서로 발전 시킬 수 있어 측정 및 분석 장비에 널리 이용될 수 있을 것이라 기대된다.