제1부. N,O-형 리간드를 포함하는 오스뮴 바이피리딘 착물 기반 글루코스 센서용 전자 전달 매개체 / 제2부. 벤즈아이소싸이아졸리논（BIT） 대사체 합성
Part Ⅰ. Electron-transfer mediators for glucose sensor based on osmium bipyridine complex with an N,O-ligand / Part Ⅱ. Synthesis of benzisothiazolinone （BIT） metabolites
- 주제(키워드) 제1부. 오스뮴 착물 , N , O-형 리간드 , 접합 , 순환 전압전류법 , osmium complex , N , O-type ligand , conjugation , cyclic voltammetry , 제2부. 화학적 노출 , 바이오마커 , 벤즈아이소싸이아졸리논（BIT） , 질량분석법 , 대사체 합성 , 내부 표준물질 , chemical exposure , biomarker , 1 , 2-benzisothiazol-3-one（BIT） , mass spectrometry , metabolite synthesis , internal standard
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 문봉진
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000082988
- UCI I804:11029-000000082988
- 본문언어 한국어
- 저작권 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록(요약문)
제 1부. N,O-형 리간드를 포함하는 오스뮴 바이피리딘 착물 기반 글루코스 센서용 전자 전달 매개체 바이오센서의 고도화가 지속됨에 따라 연속 혈당 측정 시스템（CGMS）의 핵심 소재로서 적절한 작동 전위를 지닌 오스뮴 착물 계열 전자전달 매개체의 적용이 요구되고 있다. 기존 시스템은 비스（바이피리딘）다이클로로오스뮴 착물을 주로 사용해 왔으나, 고분자 접합 후 구조 내에 잔존하는 염소 리간드의 약한 배위 결합력으로 인해 수용액 환경에서 해리되는 한계를 지닌다. 이러한 리간드 탈착 현상은 센서의 장기 구동 안정성을 저해하는 주요 원인으로 지적된다. 본 연구에서는 기존 매개체의 우수한 전기화학적 특성은 유지하면서 수용액 안정성을 획기적으로 개선하기 위해, 불안정한 염소 리간드를 대체할 수 있는 기능화된 이좌배위 N,O-형 리간드를 설계 및 합성하였다. 도입된 N,O-형 리간드는 오스뮴 중심 금속과 강한 킬레이트 효과（chelating effect）를 형성하여 수화에 의한 리간드 이탈을 효과적으로 억제하며, 말단의 기능기를 통해 고분자 매트릭스 내에 매개체를 견고히 고정함으로써 외부 침출（leaching） 현상을 원천적으로 차단하고자 하였다. 본 연구에서는 이를 구현하기 위해 '후-기능화 접합' 및 '직접 동시 배위-접합' 전략을 수립하여 오스뮴 산화환원 고분자의 합성 경로를 최적화하였다. 이후 전기화학적 특성 평가와 구조 분석을 통해 반응 메커니즘을 규명하고, 연속 혈당 측정용 매개체로서의 장기 안정성과 적용 가능성을 검증하였다. 제2부. 벤즈아이소싸이아졸리논（BIT） 대사체 합성 가정용품 및 다양한 소비재에 포함된 화학 물질은 일상생활 속에서 인간에게 지속적으로 노출되며, 이에 따른 건강상의 위해 우려가 커지고 있다. 특히 살균 및 방부 목적으로 널리 사용되는 아이소싸이아졸리논 계열 중 하나인 벤즈아이소싸이아졸리논（BIT）은 잠재적인 생물학적 독성을 지니고 있어, 인체 노출 정도를 정확히 파악하기 위한 바이오마커 식별 및 정밀 분석 기술의 확립이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 BIT 노출에 대한 생체 모니터링 및 바이오마커 검증의 신뢰도를 높이기 위해, BIT의 주요 대사체와 정량 분석용 내부 표준물질인 동위원소 표지 화합물을 성공적으로 합성하였다. 질량분석법 기반의 정밀한 정량 분석을 수행하기 위해서는 매질 효과를 상쇄할 수 있는 동위원소 표지 표준물질의 확보가 필수적이다. 이에 본 연구에서는 안정적인 합성 경로를 설계하여 높은 순도의 비표지 대사체 및 상응하는 동위원소 표지체를 생산하였다. 개발된 합성 표준물질은 생체 시료 내 BIT 대사체의 식별과 정량적 검증을 위한 핵심적인 플랫폼을 제공한다. 이는 향후 BIT의 체계적인 노출 평가 체계를 구축하는 데 기여할 것이며, 나아가 화학제품의 안전 규제 마련 및 공중 보건 향상을 위한 과학적 근거로 활용될 것으로 기대된다.
more초록(요약문)
part1. Electron-transfer mediators for glucose sensor based on osmium bipyridine complex with an N,O-ligand As biosensors continue to advance, the application of osmium complex electron mediators with appropriate operating potentials is increasingly required as a core material for continuous glucose monitoring systems （CGMS）. Conventional systems have predominantly utilized bis（bipyridine）dichloroosmium complexes; however, they exhibit a limitation where the residual chloride （Cl-） ligands within the structure after polymer conjugation easily dissociate via hydration in aqueous environments. This ligand desorption phenomenon has been identified as a major cause that impairs the long-term operational stability of the sensor. In this study, to drastically improve aqueous stability while maintaining the excellent electrochemical properties of conventional mediators, a functionalized bidentate N,O-type ligand was designed and synthesized to replace the unstable chloride ligands. The introduced N,O-type ligand forms a strong chelating effect with the central osmium metal, effectively suppressing ligand leakage caused by hydration. Furthermore, the terminal functional group firmly anchors the mediator within the polymer matrix, thereby fundamentally preventing external leaching. To realize this system, 'post-functionalization conjugation' and 'in-situ coordination-conjugation' strategies were established to optimize the synthetic pathways of the osmium redox polymers. Subsequently, the reaction mechanisms were elucidated through electrochemical characterization and structural analysis, validating the long-term stability and feasibility of the developed materials as mediators for continuous glucose monitoring. part2. Synthesis of Benzisothiazolinone（BIT） Metabolites Chemical substances contained in household products and various consumer goods are continuously exposed to humans in daily life, raising growing concerns over potential health hazards. In particular, benzisothiazolinone （BIT）, one of the isothiazolinone-based compounds widely used for sterilizing and preservative purposes, possesses potential biological toxicity. Therefore, establishing biomarker identification and precise analytical techniques to accurately assess the degree of human exposure is a matter of utmost urgency. In this study, to enhance the reliability of biomonitoring and biomarker validation for BIT exposure, the major metabolites of BIT and their isotope-labeled compounds as internal standards for quantitative analysis were successfully synthesized. To perform accurate quantitative analysis based on mass spectrometry, securing isotope-labeled standards capable of compensating for matrix effects is essential. Accordingly, this study designed a stable synthetic pathway to produce high-purity unlabeled metabolites and their corresponding isotope-labeled counterparts. The developed synthetic standards provide a crucial platform for the identification and quantitative verification of BIT metabolites in biological samples. This work is expected to contribute to establishing a systematic exposure assessment framework for BIT in the future, and furthermore, to be utilized as a scientific basis for enacting safety regulations on chemical products and improving public health.
more목차
국문초록4
Abstract 6
1. 서론8
2. 결과 및 고찰 20
2.1 고분자 접합용 오스뮴 바이피리딘 기반 착물의 합성 20
2.2 N,O-형 리간드 중합체 기반 산화환원 고분자 33
3. 결론 42
4. 실험 43
4.1 시약 및 시료 43
4.2 장비 44
4.3 합성 45
국문초록 74
Abstract 75
1. 서론 77
2. 결과 및 고찰 83
2.1 BIT metabolite 비표지 합성 83
2.2 BIT metabolite 동위원소 표지 화합물 합성 85
3. 결론 87
4. 실험 88
4.1. 시약 및 시료 88
4.2. 장비 88
4.3. 합성 90
