Biomemory Function of the P. aeruginosa Azurin by the Redox Potential Control
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 최정우
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 200702
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 화학공학
- 식별자(기타) 000000103528
- 본문언어 영어
초록/요약
The control of electron transfer in organized molecular systems is a major proposition for molecular electronics and bioelectronics. The concepts for the development of new functional electronic devices can be inspired from the biological systems such as the electron transfer chain or the photosynthetic reaction center. By mimicking the organization of the functional molecules in a biological electron charge system, the biomolecular electronic devices can be realized artificially. For the last 2 years, my main investigation was development of the biomolecular information device consisted of protein (Azurin from Pseudomonas aeruginosa). The Azurin was a metalloprotein that have a redox center contained the copper ion and had an electrochemical reduction and oxidation capability. My research product could be divided by three parts. First, I fabricated Azurin thin film on the gold surface using SPDP organic molecules based on the self assembly technique. The fabrication condition was optimized by SPR (Surface Plasmon Resonance) spectroscopy. The fabricated protein layer was confirmed by STM (Scanning Tunneling Microscopy). Second, the Azurin layers were fabricated by electrostatic adsorption to a chemically modified Au substrate. I used MUA linker material. Because MUA modified gold substrate didn’t have another redox capability on the target potential range, it was useful to detect Azurin redox capability. To verify the storage application, reduction potential was applied to the Azurin molecules as for the write function, and then the current transients observed from the oxidized Azurin layers. That was measurement by the read function of storage applications. Third, the Azurin film was fabricated by covalent interaction with gold substrate with organic compound (DTSSP) modified Azurin. By SPR spectroscopy investigation, I could confirm the increased immobilization capability. Through STM surface morphology investigation, I could confirm the well ordered assembled Azurin layer on the annealed gold substrate. Tris-Hcl buffer assisted to block the remained redox group on the DTSSP modified Azurin. The CV investigation showed the fabricated Azurin film was very well organized on the metal substrate. The overall characteristics reported herein for the Azurin layer suggested that the Azurin would favorably use for the storage devices.
more초록/요약
분자소자를 이용해 전자 소자를 구현하려는 노력은 메모리, 광 소자, 태양전지 등등의 다양한 분야에서 연구되어지고 있다. 이러한 분자 소자 연구에 생물 분자를 적용할 경우 생물 분자가 가지는 고 효율성, 유기화합물에 비해 높은 고정화 능, 신개념의 소자나 연산기능 개발 가능성 제공 등의 장점으로 인해 생물분자로 구성된 전자소자의 개발은 세계 여러 나라 여러 그룹의 연구 목표이다. 지난 2년여의 석사학위 기간 중 본인이 중점을 두고 연구한 분야는 생물분자(단백질)로 구성된 정보소자의 개발이다. 선택된 단백질은 아주린 이란 단백질으로 Pseudomonas aeruginosa 균에서 추출된 단백질 이다. 이러한 단백질은 생체 내에서 전자 전달 계에 작용하는 단백질로 중심부에 구리원자로 구성된 3차원 입체 구조를 가지고 있으며 산화 환원 능을 가지고 있다. 지난 시간 나의 연구는 3부분으로 구성되어 있다. 첫번째 부분은 금 기판에 기판과 단백질 양쪽에 반응 할 수 있는 유기 화합물(SPDP)을 이용하여 단백질막을 구성하고 이를 표면공명 스펙트럼(SPR) 과 주사터널링현미경 (STM)을 이용하여 표면을 구성한 것이다. 두번째 부분은 MUA 라는 수화된 환경에서 음의 차지를 띄는 유기화합물로 기판 표면을 개질화 하고 단백질의 양의 차지를 이용해 단백질을 정전기적 결합력으로 고정화한 것이다. 일반적으로 내구성과 균일한 신호를 얻기가 어렵다고 알려진 단백질 막의 산화환원 반응을 500번 반복하여 구현하고 분석된 산화 환원 전위를 단백질 기판에 인가해 기판상의 단백질의 차지를 스위치 함으로서 분자 메모리 소자 기능을 살폈다. 마지막으로는 단백질의 금기판상에 고정화 능을 향상시키는 티올(-Thiol)작용기를 제공하는 유기 화합물(DTSSP)을 단백질에 직접 고정화 시켜 바로 기판상에 단백질을 고정함으로서 그렇지 않은 경우보다 단백질의 고정화 능을 향상시킬 수 있었고 이러한 단백질 막을 바탕으로 100싸이클 산화환원 분석법을 통해 일정한 전류 전압 흐름을 볼 수 있었다.
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