Fabrication of Electrochemical Glucose/Oxygen Dual Microsensors for In-Vivo Application

Abstract

This thesis describes techniques for developing electrochemical dual microsensors capable of measuring glucose and oxygen (O2) in real time. The developed sensors were tested for in-vivo biological application. The fabrication of glucose/O2 dual sensors was as follows. Cone-shaped pore which is effective for kinetic controlled electrode reaction process was adopted for glucose electrode. In the case of the O2 electrode, the selectivity to hydrophobic O2 gas was enhanced by silanizing modification. The sensors could be optimized by determining an appropriate potential for each working electrode and increasing the sensitivity through electrodeposition of platinum nanoparticles. Using the prepared amperometric sensors, the dynamic current responses of glucose and O2 were observed in the cerebral cortex of living rats upon drug stimulation. The biological applicability and sensor performances were verified with comparison and interpretation of experimental results, such as time functional correlations and concentration changes.;본 논문은 실시간으로 생체 내에 존재하는 포도당과 산소를 측정할 수 있는 전류측정방식의 전기화학적 미세 센서를 개발하는 기술들 및 이를 이용한 생물학적 응용연구에 대해 서술하고 있다. 각 전극에서 포도당과 산소를 단독으로 측정할 수 있는 이중센서의 제작은 다음과 같이 하였다. 포도당 전극에는 느린 반응에 효과적인 원뿔 형태의 포어를 도입하였으며, 산소 전극의 표면에는silanization 개질을 통해 소수성 기체에 대한 선택성을 높였다. 각 작업 전극에 적절한 전위를 결정하고, 백금 나노입자의 전착을 통해 감응도를 향상시킴으로써 센서를 최적화 할 수 있었다. 완성된 전극을 이용하여, 쥐의 대뇌 피질에서 약물 자극에 따른 포도당 및 산소의 농도 변화를 관찰하였다. 기존 연구에 근거한 결과 비교 및 해석을 통해 센서의 생물학적 응용 가능성과 성능을 증명하였다.