이들의 기능을 장기간 유지시키기 위해서는 이들 글루타르알데히드등으로 처리할 필요가 있다. 가교화법 저분자량의 다기능성 시약과 효소를 공유결합시켜 효소를 불용화하여 막 모양으로 형성하는 방법이다. 따라서 이 때의 효소 고정화막은 얇은 막으로 만들 필요가 있다. 일반적으로 효소는 아미노기와 카르복실기 등 아미노산 잔기를 가지고 있다.식물 세포를 고정화하는 경우에는 그 생리 기능을 보유한 채 고정화해야 하기 때문에 포괄법과 다공성 막으로의 흡착법이 잘 이용된다. 또 가끔 이용되는 방법으로 효소와 함께 알부민 등의 단백질을 동시에 반응시키는 방법이 있다. 다만, 수산기, 다공성 셀룰로오스 막 등이 이용되고 있다. 이들 잔기와 막 표면에 노출되어 있는 기능기(functional group)를 공유 결합시켜 효소를 막에 고정화한다. 또 가교화 반응시 고농도의 단백질을 사용하면 겔 모양의 고정화 효소를 얻을 수 있다.식물 세포 등은 그 크기 때문에 일반적으로 포괄법이 이용된다. 이러한 일련의 화학 조작에 ......
바이오센서 개발 방법 중 효소 고정화법의 종류
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1. 들어가며
효소를 막에 고정화하는 방법으로는 1. 고분자막 또는 무기 운반체막에 효소를 공유 결합시키는 방법, 2. 효소끼리 서로 가교화하여 막 모양으로 형성하는 방법 3. 고분자 매트릭스(matrix) 막 속에 효소를 포괄적으로 고정화하는 방법, 4. 효소를 막에 물리적으로 흡착시키는 방법 등이 있다.
2. 공유 결합법
공유 결합법이란 운반체와 효소 사이에 적어도 하나의 공유결합을 형성시켜 효소를 고정화하는 방법이다. 일반적으로 효소는 아미노기와 카르복실기 등 아미노산 잔기를 가지고 있다. 이들 잔기와 막 표면에 노출되어 있는 기능기(functional group)를 공유 결합시켜 효소를 막에 고정화한다. 기능기로는 아미노기, 카르복실기, 수산기, 티올기 등이 이용된다. 예를 들면 이들 기능기와 효소의 기능기를 펩티드 형성 반응으로 결합시킬 수 있다.
3. 가교화법
저분자량의 다기능성 시약과 효소를 공유결합시켜 효소를 불용화하여 막 모양으로 형성하는 방법이다. 글루타르알데히드는 가장 많이 사용되는 2기능기 시약이다. 이들 중 아미노기를 가지고 있는 운반체에 효소 용액과 글루타르알데히드를 첨가하는 방법이 있다. 이는 효소와 운반체 사이, 혹은 효소 분자 사이에 가교 반응이 일어나 효소가 막 위에 고정화되는 방법이다. 또 가끔 이용되는 방법으로 효소와 함께 알부민 등의 단백질을 동시에 반응시키는 방법이 있다. 또 가교화 반응시 고농도의 단백질을 사용하면 겔 모양의 고정화 효소를 얻을 수 있다. 이것을 이용하는 센서도 이미 개발되어 있다.
4. 포괄법
이는 효소를 고분자 메트릭스 속에 포괄하여 막 모양으로 형성하는 방법이다. 섬유성 단백질인 콜라겐 막 안에 효소를 전기화학적으로 고정화하는 방법과 아크릴아미드 단위체를 중합시켜 막 모양으로 형성시키는 방법, 혹은 유기 용매에 용해시킨 아세틸셀룰로오스 등의 용액에 효소를 분산시켜 형성하는 방법, 광경화성수지와 효소의 혼합액에 빛을 쬐어 효소를 겔 막 안에 포괄하는 방법등 많은 방법이 알려져 있다. 다만, 포괄법의 경우에는 효소가 막 안에 고정화되어 있기 때문에 기질의 확산이 반응의 율속 단계가 되는 경우도 자주 있다. 따라서 이 때의 효소 고정화막은 얇은 막으로 만들 필요가 있다.
5. 흡착법
이는 불용성인 운반체에 효소를 고정화하는 방법으로서 여러 가지 흡착 운반체로 화학수식된 셀룰로오스 막, 이온 교환막, 다공성 셀룰로오스 막 등이 이용되고 있다. 이들 막운반체를 효소 용액 안에 넣어 일정 시간 반응시키면 효소는 이 막 운반체에 흡착된다. 예를 들어 다공성 폴리염화비닐 막은 여러 종류의 효소를 흡착하는 운반체막으로 널리 알려져 있다.
이상 효소를 예로 들어 막에 고정화하는 방법을 소개했다. 이 밖의 각종 생체 재료를 고정화하는 방법도 여기서 설명한 방법과 거의 같다. 단백질 항체, 렉틴, 결합 단백질, 리셉터 등도 역시 센서의 분자 식별 소자로 이용할 수 있고 효소에서와 동일한 방법으로 고정화할 수 있다. 그러나, 리셉터는 극히 불안정하기 때문에 온화한 방법을 채용하지 않으면 안된다. 또 세포 소기관과 미생물, 동.식물 세포 등은 그 크기 때문에 일반적으로 포괄법이 이용된다. 특히 세포 소기관은 불안정하고 온화한 고정화방법이 필요하다. 또 미생물이나 동.식물 세포를 고정화하는 경우에는 그 생리 기능을 보유한 채 고정화해야 하기 때문에 포괄법과 다공성 막으로의 흡착법이 잘 이용된다.
한편, 동.식물 조직의 경우에는 이들 자신이 물에 대해 불용성이기 때문에 운반체막에 결합시킬 필요는 없다. 그러나, 이들의 기능을 장기간 유지시키기 위해서는 이들 글루타르알데히드등으로 처리할 필요가 있다. 이러한 일련의 화학 조작에 의해 극히 안정하고 활성이 높은 분자 식별 기능성 막을 조제할 수 있다.
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