소수성 물질로 세포의 운반과정을 변하게 하면 고정된 세포의 문제점인 투과성을 증가시킬 수 있다는 보고가 있다. 이에 따라 세포막 투과성을 높이고 확산 저항을 감소시킨다고 알려진 다양한 시약들로 이들이 \( \beta \)-galactosidase 발색 속도와 밝기에 미치는 영향을 검사하였고, 검사 결과 가장 높은 상대 \( \beta \)-galactosidase 활동도는 3 시간 sub-culture 한 세포를 \( 6 \%\) DMF/\(0.1 \%\) SDS/\(10 \mathrm{mM} \mathrm{~CaCl}_2\)로 처리하였을 때 나타났다. 한편, 현장 시료 중 페놀 화합물을 검출하여 검증한 결과 고정된 바이오센서를 통해 측정한 농도는 화학적 분석으로 얻은 값과 유사하였다.
<h2>고정된 바이오센서의 발색 향상</h2> <p>고정된 세포의 문제점인 투과성을 높이기 위해 소수성 물질로 세포의 운반과정을 변하게 하여 기질의 투과성을 증가시킬수 있다는 보고가 있다. 이에 세포막 투과성을 증가시키고 확산 저항을 감소시킨다고 알려진 다양한 시약들을 시험하여 이들이 \( \beta \)-galactosidase 발색 속도와 밝기에 영향을 미치는지를 검사하였다. pLZCapR을 포함하는 세포를 하룻밤 배양한 후 3, 24 or 48 시간 동안 subculture하고 CPRG와 함께 고정하여 \( 50 \mathrm{mM} \) phosphate buffer (\(\mathrm{pH} 7.0\)), \(6\%\) DMF/\(0.1\%\) SDS, \(10 \mathrm{mM} \mathrm{~CaCl} \), 또는 \(6\%\) DMF/\(0.1\%\) SDS/\(10 \mathrm{mM} \mathrm{~CaCl}_2\)를 처리하였다. 상대 활동도는 \( \mathrm{OD}_{600} \mathrm{~nm} \) 에서 측정한 같은 세포 밀도당 CPRG 분해 또는 \( \beta \)-galactosidase 활동도로 나타내었다. 가장 높은 상대 \( \beta \)-galactosidase 활동도는 3 시간 sub-culture 한 세포를 \( 6 \%\) DMF/\(0.1 \%\) SDS/\(10 \mathrm{mM} \mathrm{~CaCl}_2\)로 처리하였을 때 나타났다. 모든 실험 조건에서 지수기 세포(3 시간 subculture 한 세포)가 agarose gels의 고정에서 가장 좋은 상대 활성도와 발색의 밝기 및 속도의 향상을 보여주었다. Agarose로 고정된 바이오센서 세포는 일반 미생물 agar 보존과 같이 TYS medium에서 몇 개월간 \( 4^{\circ} \mathrm{C} \) 보관이 가능하며 활동도의 손실 없이 현장으로 운반하여 사용될 수 있을 것으로 사료된다. 비교할 만한 생존율(45 days)이 sol-gel-de-rived silica matrices에 LB medium 공급과 함께 고정된 E. coli에서 보고되고 있다.</p> <h2>오염된 토양과 폐수에서의 페놀 화합물 검출</h2> <p>마지막으로, 현장 시료 중 페놀 화합물을 검출하여 고정된 바이오센서를 검증하고자 하였다. 고정된 바이오센서는 실험실 토양 추출물과 전처리 하지 않은 병원폐수와 혼합하여 상대적인 발색을 통해 또는 같은 세포를 사용하여 만든 검정선을 근거로 페놀농도를 추정하였다. Table 1 이 보여주는 것처럼, 고정된 바이오센서를 통해 측정한 농도는 화학적 분석으로 얻은 값과 유사하였다. 예를 들면, 오염토양 시료를 분석하였을 때 바이오센서로 \( 0.38 \mathrm{mM} \), 화학적 분석으로 \( 0.45 \mathrm{mM} \) 의 페놀 화합물을 검출하였다. 병원 폐수에서는 바이오센서로 \( 0.51 \mathrm{mM}\), \(1.37 \mathrm{mM}\), \(0.52 \mathrm{mM} \) 을 측정하였고 화학적 방법으로 \( 0.70 \mathrm{mM}\), \(0.93 \mathrm{mM}\), \(0.71 \mathrm{mM} \) 을 검출하였다. 바이오센서 결과는 오염물질의 농도뿐만 아니라 세포에 미치는 오염물질의 독성까지 나타낸다고 보고되었다. 또한 본 바이오센서가 다른 페놀계 화합물도 검출 가능하므로 폐수에서의 페놀 화합물의 더 자세한 농도와 구성을 결정하기 위해 추후 기기적 분석이 필요할 것이다. 결론적으로, 이 결과들은 pLZCapR 을 함유하는 고정된 E.coli 바이오센서 세포는 간편하게 전처리 없이 현장의 오염된 토양과 폐수 중 페놀 화합물의 일차적 검출에 사용될 수 있음을 검증하였다.</p>