전 세계적으로 평균 기대수명이 증가함에 따라, 고령인구의 비율이 점점 증가하고 있어 고령사회에서 초고령사회로 진입하고 있다. 이러한 고령화로 인해 AD (Alzheimer's disease), PD (Parkinson's Disease), HD (Huntington's Disease)와 같은 신경퇴행성질환으로 인한 사망률이 증가함에 따라 빠르고 쉬운 진단 기술이 요구되고 있다. 그래서 정기적으로 발병 여부를 확인하고 빠르게 대응할 수 있다는 장점을 가진 PoCT (Point of Care Testing)가 도입되어야 한다. 현재 상용화된 PoCT 중에는 HRP (Horseradish peroxidase)와 같은 천연효소가 사용되는 경우가 있는데, 이러한 천연효소의 경우 보관 조건이 까다롭고, 고가라는 단점을 가지고 있다. 그래서 최근 천연효소를 대체할 수 있는 물질로서 산화철 나노입자, 탄소 중심입자, 금 나노입자 등 다양한 나노입자가 바이오 센싱 분야에서 주목받고 있다. 이 중 탄소점은 낮은 생산단가, 물에 대한 높은 친화도, 쉬운 합성과정, 낮은 독성 등의 장점을 가지고 있어 PoCT에 응용되기 좋다. 탄소점의 효소 모방효과는 형태, 표면 상태, 화학적 구조, 크기, 금속이온의 유입 등에 의해 제어될 수 있다.
본 연구에서는 수열 합성법을 통해 질소도핑 카본닷과 망간 도핑 탄소점을 합성하였다. 탄소원으로 Citric acid, 질소원으로 Ethylenediamine을 사용하여 탄소점 표면에 amide 작용기를 가지는 탄소점을 합성하였고, 이 질소 도핑 탄소점에 망간원으로 Manganese acetate, Manganese chloride, Manganese nitrate, Manganese sulfate을 사용하여 망간 도핑 탄소점을 합성하였다. 합성된 탄소점은 에탄올을 전개 용매로 사용하여 실리카 컬럼을 통해 순수한 탄소점을 얻을 수 있었다. 그리고 이렇게 합성한 탄소점의 효소 모방효과를 TMB (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine)를 이용한 colorimetric assay를 통해 평가하였다. 망간 도핑 탄소점의 최적 합성조건은 온도 200℃, 1시간, 몰 비율 탄소 전구체: 망간원 = 1:0.5 조건에서 가장 높은 효소 모방효과를 보이는 탄소점을 합성할 수 있었다. 합성된 탄소점의 Km이 0.027 mM, Vmax는 5.04 x 10-4 mM/s였다. 그리고 합성된 탄소점을 신경 퇴행성 환자들과 정상인 간의 체내 농도 차가 존재하는 신경전달물질 중 하나인 GABA (γ-Aminobutyric acid)와 대표적인 항산화 물질인 AA (Ascorbic acid)의 검출센 서로서의 응용가능성을 확인함으로써, 발병 초기에 빠르고 쉽게 발병 여부를 확인할 수 있는 PoCT로의 응용 가능성을 확인하였다.