As a new molecular recognition device, aptamers are currently focused on and the use of aptamers for biosensing is particularly interesting, as aptamers could substitute antibodies in bioanalytical sensing. So in my work describes the novel electrochemical system for protein in sandwich manner by using the aptamers and the scanning electrochemical microscope (SECM). For protein detection, sandwich system is ideal since labeling of the target protein is not necessary. To develop the electrochemical protein sensor system, I chose thrombin as a target protein since many aptamers for it were already reported and two different aptamers, which recognize different positions of thrombin, were chosen to construct sandwich type sensing system. In order to obtain the electrochemical signal, I used the glucose oxidase(GOD) for labeling the detection aptamers since it has large amount of stability in aqueous solution. One aptamer was immobilized onto the gold electrode and the other aptamer for detection was labeled with GOD for generation of the electric signal. Thrombin was detected in sandwich manner with aptamer immobilized onto the gold electrode and the GOD labeled aptamer. The enzymatic signal, generated from glucose addition after the formation of the complex of thrombin, was measured. The generation-collection mode of SECM was used for amperometric $H_2O_2$ detection.
최근 의학과 생화학 분야에서는 종전의 분석법보다 더 감도가 좋으며, 대량의 정보를 한번에 간단하게 처리할 수 있는 칩 기반의 바이오센서에 대한 연구가 매우 활발해졌다. 이러한 최근의 흐름에 발맞추어 이번 연구를 통해 aptamer-protein 사이의 상호 특이적인 인식을 전기화학적으로 검출할 수 있는 방법에 관한 연구를 수행하였다. 특히 이번 연구에서는 검출하고자 하는 단백질로서 사람의 혈액응고에 관여하는 단백질인 트롬빈을 이용하였다. 이 방법에선, 트롬빈 단백질을 인지하여 다른 위치에 결합하는 서로 다른 두 종류의 Aptamer를 이용하였다. 먼저 트롬빈의 fibrinogen exosite에 결합하는 15-mer aptamer를 자가조립방법을 이용하여 금 전극에 고정한 후 트롬빈을 반응시켰다. 그 이후 전극표면에 고정된 트롬빈의 정량을 위한 전기화학적 신호를 얻기 위해 트롬빈의 또 다른 위치에 결합하는 29-mer aptamer를 이용한 샌드위치 방법을 고안하였다. 이 때 표면에 고정된 트롬빈의 정량에 필요한 29-mer aptamer는 Avidin-biotin 을 이용하여 글루코스 산화효소를 붙였고 클루코스가 존재하면 트롬빈에 붙어있는 글루코스 산화효소가 글루코스를 산화시키는 효소반응을 통해 과산화수소를 발생시키고 이렇게 발생된 과산화수소는 전극의 표면에 가깝게 위치한 SECM의 극미세 전극에 의해 검출 된다. 이때 각각 가해진 글루코스의 농도에 따른 전류값과, 트롬빈이 아닌 다른 단백질의 존재하에서의 신호와 검출하고자 하는 단백질인 트롬빈의 농도에 따른 전류값을 전기화학적으로 검출하였다.
이러한 새로운 단백질 인지에 대한 전기화학적 측정법은 앞으로 biotechnology분야에서 크게 이용될 것이다.
