Herein, we developed a label-free and washing-free method to detect the biological thiol (biothiol) on the personal glucose meter (PGM) utilizing gold nanoparticles (AuNPs) possessing intrinsic glucose oxidase (GOx)-mimicking activity. In principle, the biothiols bind to the surface of AuNPs through the formation of gold-sulfur (Au-S) bond and thus inhibit the direct access of glucose onto AuNP surface. As a result, the efficiency for AuNP-catalyzed glucose oxidation reaction is reduced, leading to the maintenance of initial high glucose level that can be simply measured by PGM. With this strategy, various biothiols such as cysteine (Cys), homocysteine (Hcy), and glutathione (GSH) were successfully determined down to 0.116, 0.059, and 0.133 $\mu$M, respectively, with high selectivity against other amino acids without thiol groups. We also demonstrated practical applicability of this sensing strategy by reliably detecting the biothiols in the human serum.
본 학위논문에서는 금 나노입자의 포도당 산화효소 활성을 활용한 자가혈당측정기 기반의 비표지/비세척 바이오티올 검출 방법을 개발하였다. 바이오티올은 금 나노입자의 표면에서 쉽게 금-황 결합을 형성하며, 이로 인해 포도당이 금 나노입자의 표면에 자유롭게 접근하는 것을 방해한다. 결과적으로, 금 나노입자에 의해 촉진되는 포도당 산화 반응의 활성이 감소하여, 초기의 높은 포도당 농도가 유지되고 이는 자가혈당측정기에 의해 간단히 측정될 수 있다. 본 기술을 활용하여, 시스테인, 호모시스테인 및 글루타티온과 같은 바이오티올을 각각 0.116, 0.059 및 0.133 $\mu$M의 낮은 검출 한계로 검출하였을 뿐만 아니라, 티올 작용기를 포함하지 않는 아미노산들과도 성공적으로 구분하여 높은 선택도를 확보하였다. 또한, 사람의 혈청에서도 바이오티올을 안정적으로 검출함으로써 본 기술의 실용성을 증명하였다.
