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다공성 3D 탄소 마이크로 전극 기반 무효소 혈당 센서

분류 기술동향 > 바이오융합
출처 정보통신기획평가원 조회 495
자료발간일 2021-06-02 등록일 2021-06-02
내용바로가기 https://www.iitp.kr/kr/1/knowledge/periodicalViewA.it
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다공성 3D 탄소 마이크로 전극 기반무효소 혈당 센서


◈목차


I. 결과물 개요

 

II. 기술의 개념 및 내용
III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력
IV. 국내외 시장 동향 및 전망
V. 기대효과
 

◈본문


I. 결과물 개요

 

1.png


II. 기술의 개념 및 내용

 

> 금 나노 덴드라이트 입자 기반의 무효소 혈당 측정
- 금 나노 덴드라이트가 가진 나노 구조가 촉매 작용

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- Glucose가 Glucono lactone으로 흡착될 뒤 Gluconic acid로 산화
- 산화 시 발생하는 faradaic current를 측정하여 Glucose 농도를 알 수 있음

> 스펀지 형태의 3D 다공성 탄소 전극 제작 및 도금
- 포토리소그래피 공정,산소 플라스마 처리 공정, 열분해 공정을 통해 3D 다공성 탄소 전극을 쉽게 제작할 수 있음
- 얇은 금속 박막을 증착하여 전극 표면의 반응성을 높이고 금 나노 덴드라이트 입자를 전기도금하여 높은 성능의 무효소 혈당 센서 완성

III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력

1. 기술의 특성 및 성능

> 탄소/금 전극 기반의 무효소 혈당센서
- 전극이 탄소와 금으로 이루어져 생체적합성이 뛰어나며,변성에 취약한 효소를 사용 하지 않아 장시간 사용에 유리
> 스펀지 형태의 다공성 탄소 전극을 이용한 전기도금
- 그물망 형태의 모서리에서의 국부적인 전기장 향상으로 균일성과 밀집도가 뛰어난 금속 나노 입자 증착이 가능
> 얇은 금속 박막을 증착하여 전극 표면의 반응성을 향상

2. 경쟁기술/대체기술 동향 및 현황

> 효소 기반 혈당센서
- 혈당측정에 대한 높은 선택도로 인해 현재까지 가장 널리 활용되고 있으나,효소는 온도,산도,화학물질 등에 의해 변성이 오기 쉬우며,장기간 보관 및 지속적 사용에 한계가 있어 새로운 기술이 요구됨
> 금속 나노 구조 기반의 무효소 혈당 센서
- 금 나노 덴드라이트 구조를 대량생산하는 기술이 개발되었으나,기존 기술은 전극 표면에 높은 밀집도와 균일성으로 집적시키기 어려움

3. 우수성 및 차별성

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4. 표준화 및 특허

> 표준화 동향
- International Organization for Standardization(ISO 15197:2013)의 당뇨병 환자 대상 혈당 계량 정확도 기준
※ 혈당 농도 5.55mM 이상에서 95%의 결과가 오차값 15% 이내를 만족,5.55mM 미만에서 95%의 결과가 0.8325mM 오차값 이내를 만족,99%의 결과가 Consensus Error Grid(CEG)의 A, B 범위(의료결과에 영향을 미치지 않는 범위) 이내
- Food and Drug Administration(FDA)의 당뇨병 환자 대상 혈당 계량 정확도 기준 
※ 사용 가능한 혈당 범위에서 95%의 결과가 오차값 15% 이내,99%의 결과가 오차값 20% 이내(가정용). 혈당 농도 4.1625mM 이상에서 95%의 결과가 오차값 12% 이내,98%가 15%이내,4.l625mM 미만에서 95%의 결과가 0.66 6mM 오차값 이내,98%가 0.8325 이내(의료용)
(출처: Diabetes Care Volume 42,Supplement 1, “7. Diabetes Technology:Standards of Medical Care in Diabetes-2019”,American DiabetesAssociation(January 2019))

 

> 관련 보유특허

4.png

 

...................(계속)


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