Electrochemical detection method was widely used as a biosensor. It was allowed to make a fast, direct, cheap and able-to-be automated biosensor. Existing electrochemical sensors required complicated steps to attach an enzyme and a redox-active molecule to solve the overpotential problem in electrical signal due to additional layers of SAMs and biomolecules. In this study, we made a simple platform using a ferrocenyl undecanethiol $(Fc(CH_2)_{11}SH)$ as an electron transfer mediator and mercapto dodecanoic acid (MDA) for immobilization of biomolecules.
We had developed the platform as an enzyme-linked electrochemical sensor to detect biomolecular recognitions. Avidin and biotin have the strongest non-covalent bonding, so the interaction was widely used to attach the biomolecule in biosensor. In this paper biospecific interaction of avidin to biotinylated monolayers was successfully detected by the subsequent association with biotinylated alkaline phosphatase. It is first paper about biosensor using $Fc(CH_2)_{11}SH$ as an electron transfer mediator.
단백질이나 DNA와 같은 생체물질을 분석할 수 있는 자가 조립 단분자막 플랫폼을 만들기 위해서 생체물질을 붙일 수 있는 카르복실기를 가진 싸이올과 효소에 의해서 생긴 전기활성을 띠는 물질의 산화환원반응을 도울 수 있는 페로센기를 가진 싸이올을 섞어서 금전극 표면 위에 자가 조립 단분자막을 형성하였다. 이 때 순환전압전류법을 통해 얻은 결과는 두 싸이올의 비율에 따라 달라지므로, 후에 생체물질 측정 시 낮은 background을 갖고 높은 신호증폭효과를 갖게 하는 페로센기 : 카르복실기를 1:9의 비율로 정하였다.
이러한 자가 조립 단분자막 플랫폼을 이용해 avidin과 biotin 사이의 특이 결합을 분석해보았다. 먼저 카르복실기를 NHS/EDC 커플링을 통해서 $Amine-PEO_2-Biotin$ 와 반응시켜 전극 표면에 biotin을 붙였다. 선택적으로 표면에 있는 biotin과 결합한 avidin은 biotin이 붙어 있는 ALP와 순차적으로 결합하게 된다. ALP의 효소 반응에 의해 생성된 p-AP는 전극 쪽으로 확산해 들어오면 전기화학적으로 산화된 전극표면의 페리세늄 이온이 p-AP의 전자를 빼앗아 산화시키면서 자신은 ferrocene으로 되돌아가는 촉매반응을 일으킨다. 이러한 촉매반응에 의해 흐르는 전류를 통해 biotin과 avidin 사이의 특이결합을 측정하였고. avidin의 측정한계는 약 2.0 μg/mL로 나타났다.
avidin과 biotin의 결합은 다양한 생체물질 센서를 만드는데 광범위하게 이용되므로 후에 많이 이용될 것으로 기대된다.
