Design and synthesis of new electron-transfer mediators for continuous glucose monitoring system (CGMS) based on osmium complex with carbon-nitrogen ligands
- 주제(키워드) 연속혈당측정기 , 전자전달매개체 , 오스뮴 착물 , 탄소-금속 결합
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 문봉진
- 발행년도 2021
- 학위수여년월 2021. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- UCI I804:11029-000000065606
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
연속혈당측정기는 채혈과정 없이 피부에 부착하여 혈당 수치를 지속적으로 측정할 수 있는 기기로 당뇨의 진단과 관리에 매우 용이하다. 혈당 수치의 측정은 혈액 내의 글루코스가 산화되는 과정에서 발생하는 전기화학적 신호를 이용한다. 글루코스-효소-전극 간의 전자전달이 일어나고 이 과정에서 전자전달매개체의 역할이 중요하다. 이에 요구되는 전자전달매개체는 적절한 산화환원 전위를 갖고 전기화학적으로 안정적인 특징을 가져야 한다. 본 연구에서는 연속혈당측정기에 적용될 전자전달매개체로서 탄소-질소 리간드를 갖는 오스뮴 기반 화합물의 설계 및 합성을 시도했다. 탄소-금속간의 결합이 금속 착물의 산화환원 전위를 음의 값으로 이동시켜준다. 따라서 이미다졸계 리간드를 포함하지 않고 저전위 화합물을 만들기 위해 리간드가 질소-질소로 배위하지 않고 탄소-질소로 배위하는 오스뮴 기반의 전자전달매개체를 합성했다. 전자전달매개체로서의 능력을 평가하기 위하여 합성한 오스뮴 기반의 금속 착물을 폴리바이닐이미다졸 (PVI) 또는 폴리옥사졸린 (POx) 고분자를 이용하여 전극에 도입했다. 전극에 도입된 오스뮴 기반의 전자전달매개체는 글루코스 농도에 따른 전류 감응을 나타냈다.
more초록/요약
Continuous glucose monitoring system (CGMS) allows constant measuring of glucose level by attaching sensor on the skin without a blood collection process. It is a useful tool for diagnosing and managing diabetes. The measurement of glucose level uses electrochemical signals from the oxidation of glucose in the blood. The process involves electron transfer through glucose-enzyme-electrode, and the electron-transfer mediator plays an essential role during the process. The electron-transfer mediator requires to have a specific redox potential along with electrochemically stable characteristics. In this study, I have designed and synthesized new osmium complexes having C-N ligands. Implementation of a metal-carbon bond tends to exhibit lower redox potential. Therefore, new osmium complexes with nitrogen-carbon ligands were prepared as new electron mediators with lower redox potential. This design allowed us to avoid using the prevalent bisimidazole ligands without losing desirable redox characteristics. To evaluate the capability as an electron transfer mediator, the osmium complexes were introduced onto an electrode using a poly(vinylimidazole) (PVI) or poly(oxazoline) (POx) polymer. The resulting electrode showed a significant current response to glucose concentration.
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