DE19545547C1 - Enzyme membranes for bio-sensors - Google Patents

Enzyme membranes for bio-sensors

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Abstract

Prodn. of an enzyme membrane comprises reaction of an enzyme with a poly-aldehyde, which has been obtd. by activation of a precursor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Enzymmem­ branen.The present invention relates to a process for the production of enzyme membranes branches.

Enzymmembranen eignen sich in Verbindung mit elektrochemischen Fühlern zur Herstellung von Biosensoren, die zur Quantifizierung organischer Stoffe, ins­ besondere in biologischen Flüssigkeiten, bestimmt sind. Diese Biosensoren lassen sich z. B. in der ärztlichen Diagnostik, der Intensivmedizin, der Umwelt­ kontrolle und der Lebensmitteluntersuchung nutzen.Enzyme membranes are suitable in combination with electrochemical sensors Manufacture of biosensors used to quantify organic substances, ins especially in biological liquids. These biosensors can z. B. in medical diagnostics, intensive care medicine, the environment control and food inspection.

Die Grundlagen zur Entwicklung von Biosensoren wurden bereits im Jahr 1962 gelegt (Clark, L., 1962). Für die Herstellung der in den Biosensoren verwendeten Enzymmembranen gibt es zahlreiche Vorschriften, die alle die Immobilisierung der Enzyme in bzw. auf einer Membran gemeinsam haben. Die einzelnen Herstel­ lungsverfahren unterscheiden sich untereinander insbesondere dadurch, wie die Immobilisierung der Enzyme bewirkt wird.The basics for the development of biosensors were laid back in 1962 (Clark, L., 1962). For the production of those used in the biosensors Enzyme membranes have numerous regulations, all of which are immobilization of the enzymes in or on a membrane have in common. The individual manufacturers Development methods differ from each other in particular in how the Immobilization of the enzymes is effected.

Beispielsweise ist das Einschließen einer Enzymlösung in einer Multilayeranordnung (EP-A-0 079 502) zu nennen. Diese Möglichkeit ist jedoch wegen der geringen Stabilität des Systems nicht vorteilhaft.For example, enclosing an enzyme solution in a multilayer arrangement (EP-A-0 079 502). However, this possibility is because of low stability of the system is not advantageous.

Ferner bekannt ist ein Immobilisierungsverfahren, bei dem Enzyme in Hydrogele eingeschlossen werden (DE-A-38 12 442). Dieses Verfahren hat allerdings den Nachteil, daß das Gel auch nach der Immobilisierung von Enzymen noch sehr quellungsfähig ist, woraus eine relative Instabilität des Systems sowie relativ dicke Schichten resultieren. Eine brauchbare Funktionsstabilität ist in den mei­ sten Fällen damit nicht zu realisieren. Also known is an immobilization process in which enzymes in hydrogels be included (DE-A-38 12 442). However, this procedure has the Disadvantage that the gel is still very much after immobilization of enzymes swellable, resulting in a relative instability of the system as well as relative thick layers result. A usable functional stability is in the mei not to implement in most cases.  

Ebenso bekannt ist der Einschluß von Enzymen in Klebern (DD-AP-1 50 760). Zur Herstellung einer enzymbeschichteten Folie wird flüssiger Klebstoff auf die Ober­ fläche einer Folie gebracht, antrocknen gelassen, das entsprechende wasserlösli­ che Enzym bzw. Enzymgemisch aufgebracht und mit dem Klebstoff trocknen gelassen. Die Klebstoffschicht enthält ungleichmäßig verteilte enzymatisch aktive Partikel, was den Nachteil hat, daß die Membran unterschiedlich aktive Bereiche aufweist.The inclusion of enzymes in adhesives is also known (DD-AP-1 50 760). For Making an enzyme-coated film will apply liquid glue to the top brought the surface of a film, allowed to dry, the corresponding water-soluble Che enzyme or enzyme mixture applied and dry with the adhesive calmly. The adhesive layer contains non-uniformly distributed enzymes active particles, which has the disadvantage that the membrane is differently active Areas.

Die Immobilisierung der Enzyme kann auch dadurch geschehen, daß eine wäß­ rige Polymeremulsion oder -dispersion aus emulgiertem Acrylat oder dispergier­ tem Polyurethan, in der Enzyme gelöst sind, auf eine Membran aufgetragen wird und durch Luftstrom getrocknet wird und ggf. eine zweite Membran aufgedrückt wird (DE-C-44 10 809). Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Fixation des Enzyms eine Inkrustation sein kann, je nach der Art der Vorbereitung der Poly­ mersuspension oder -emulsion. Daraus resultieren unter Umständen instabile Membranen.The enzymes can also be immobilized in that an aqueous Rige polymer emulsion or dispersion of emulsified acrylate or disperse system, in which enzymes are dissolved, is applied to a membrane and is dried by air flow and optionally a second membrane is pressed on (DE-C-44 10 809). This method has the disadvantage that the fixation of the Enzyme can be an incrustation, depending on the way the poly is prepared mer suspension or emulsion. This may result in unstable conditions Membranes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Herstellung von Enzymmembranen bereitzustellen, das einfach durchzuführen ist und Enzym­ membranen schafft, die stabil sind, sich durch eine homogene Verteilung der Enzympartikel und zuverlässige Qualität der resultierenden Enzymschichten aus­ zeichnen.The object of the present invention is therefore to provide a process for the production of enzyme membranes that are easy to carry out and enzyme creates membranes that are stable thanks to a homogeneous distribution of the Enzyme particles and reliable quality of the resulting enzyme layers to draw.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Vor­ teilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This problem is solved by a method according to claim 1. Before partial configurations result from the subclaims.

Für eine langfristige Stabilität der Enzymmembranen müssen die Enzyme in bzw. auf der Membran fest fixiert werden, und zwar besonders bei der Verwendung löslicher Enzyme. Erfindungsgemäß erfolgt die Fixierung der Enzyme kovalent durch Ausbildung eines räumlichen Netzes. Dieses wird durch die Umsetzung von einem Enzym, ggf. einer weiteren Aminkomponente und Polyaldehyden gebildet. For long-term stability of the enzyme membranes, the enzymes in or be firmly fixed on the membrane, especially when used soluble enzymes. According to the invention, the enzymes are fixed covalently through the formation of a spatial network. This is through the implementation of an enzyme, possibly another amine component and polyaldehydes educated.  

Erfindungsgemäß sollen unter der Aminkomponente Nichtenzym-Eiweißstoffe und Enzyme, die allerdings aus der Sicht der Enzymmembranfunktion die Reak­ tion des Sensors nicht beeinflussen dürfen, verstanden werden. Beispielhaft für einen Nichtenzym-Eiweißstoff seien enzymatisch nicht aktive Albumine, Globuli­ ne und pflanzliche Vorratsproteine, insbesondere Rinderserumalbumin (BSA), Hu­ manserumalbumin, Ovalbumin und Methylalbumin, erwähnt. Es besteht auch die Möglichkeit neben dem aktiven Enzym ein zweites Enzym als Aminkomponente zu verwenden, das allerdings aus der Sicht der Enzymmembranfunktion die Reaktion des Sensors nicht beeinflussen darf.According to the invention, non-enzyme proteins should be used under the amine component and enzymes, which, from the point of view of the enzyme membrane function, are the react tion of the sensor must not be understood. Exemplary for a non-enzyme protein are enzymatically inactive albumins, globules ne and vegetable stock proteins, especially bovine serum albumin (BSA), Hu Mans serum albumin, ovalbumin and methyl albumin. There is also Possibility of a second enzyme as an amine component in addition to the active enzyme to be used, however, from the point of view of the enzyme membrane function Must not influence the reaction of the sensor.

Zur Herstellung der Enzymmembranen kommen als zu immobilisierende (aktive) Enzyme alle dem Fachmann bekannte Enzyme in Frage, deren Einsatz in Enzym­ membranen sinnvoll ist, insbesondere Oxidoreduktasen oder Hydrolasen, bei­ spielsweise Glucoseoxidase, Laktatoxidase, Urease, Cholesterinoxidase, Polya­ minoxidase, Uricase, Glutamatoxidase, Lysinoxidase, Laccase, Glucoamylase, Mutarotase, β-Galactosidase, Invertase, Glucosedehydrogenase, Oligosaccharid­ hydrogenase, Tyrosinase, Katalase, Monoaminooxidase.For the production of the enzyme membranes come as to be immobilized (active) Enzymes all enzymes known to the person skilled in the art, their use in enzyme membranes is useful, especially oxidoreductases or hydrolases for example glucose oxidase, lactate oxidase, urease, cholesterol oxidase, polya minoxidase, uricase, glutamate oxidase, lysine oxidase, laccase, glucoamylase, Mutarotase, β-galactosidase, invertase, glucose dehydrogenase, oligosaccharide hydrogenase, tyrosinase, catalase, monoamine oxidase.

Unter Polyaldehyden sind erfindungsgemäß Verbindungen mit mindestens zwei Aldehydfunktionen zu verstehen. Die Poly­ aldehyde entstehen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus ihren Vorläufern (Präkursor). Die Umwandlung der Vorläufer in aktive Polyaldehy­ de erfolgt durch die Reaktion der Vorläufer mit einem beliebigen Oxidations­ mittel, beispielsweise durch ihre Reaktion mit einer Periodat-enthaltenden Lösung (z. B. Natriumperiodat-Lösung), mit Iodosylbenzoldiacetat, Iodosylbenzol, Osmi­ umoxid oder Pd(CH₃COO⁻). Ganz bevorzugt ist die Verwendung von Periodat in einer Konzentration von 0,001 M/l bis 0,6 M/l. Als Vorläufer für die Polyaldehy­ de können organische Verbindungen verwendet werden, welche funktionelle Gruppen enthalten, bei deren Oxidation mindestens zwei Aldehydgruppen entstehen. Beispielsweise sind zu nennen: vicinales Diol, 2-Hydroxy-Carbonsäuren, 2-Keto-Carbonsäuren oder deren Gemi­ sche. Besonders bevorzugt sind Ethylenglykol, Diethylenglykol, Pinakol, am be­ vorzugsten 2,6-Dihydroxypimelinsäure (Dihydroxy-Pentandicarbonsäure). Als Vorläufer für die Polyaldehyde können auch Saccharidkomponenten der Enzyme, Di- oder Polysaccharide, wie Saccharose oder Dextran sowie Polyvinylalkohole, wie sie auch in der Membran vertreten sind, eingesetzt werden.According to the invention, polyaldehydes include compounds with at least two Understand aldehyde functions. The poly Aldehydes arise from the implementation of the method according to the invention their predecessors (precursors). The conversion of the precursors into active polyaldehyde de occurs through the reaction of the precursors with any oxidation medium, for example by their reaction with a periodate-containing solution (e.g. sodium periodate solution), with iodosylbenzene diacetate, iodosylbenzene, Osmi oxide or Pd (CH₃COO⁻). The use of periodate in is very preferred a concentration of 0.001 M / l to 0.6 M / l. As a precursor to the Polyaldehy de organic compounds can be used which are functional Contain groups with their oxidation at least two Aldehyde groups arise. Examples include: vicinal diol, 2-hydroxy-carboxylic acids, 2-keto-carboxylic acids or their mixture nice. Ethylene glycol, diethylene glycol and pinacol are particularly preferred preferably 2,6-dihydroxypimelic acid (dihydroxy-pentanedicarboxylic acid). As  Precursors for the polyaldehydes can also contain saccharide components of the enzymes, Di- or polysaccharides, such as sucrose or dextran and polyvinyl alcohols, as they are also represented in the membrane.

Im Vergleich mit der direkten Zugabe eines Polyaldehyds (z. B. Glutaraldehyd) bietet der "Umweg" über den Vorläufer den Vorteil, daß die Bildung der Poly­ aldehydgruppen ohne Nebenreaktionen verläuft und der entstandene Polyaldehyd richtig definiert ist. Außerdem können über den Vorläufer Polyaldehyde herge­ stellt werden, die normalerweise nicht verfügbar sind.Compared to the direct addition of a polyaldehyde (e.g. glutaraldehyde) the "detour" over the precursor has the advantage that the formation of the poly aldehyde groups without side reactions and the resulting polyaldehyde is correctly defined. In addition, polyaldehydes can be obtained via the precursor that are normally not available.

Erfindungsgemäß kann jede auf dem Gebiet der Enzymmembranen übliche Mem­ bran eingesetzt werden, bevorzugt sind jedoch, Polysaccharid- oder Polyvinylal­ koholmembranen. Ganz bevorzugt sind Dextran-, Cellulose-, Cellulosehydrat- (Cellophan), Stärke- oder Inulinfolien.According to the invention, any membrane which is customary in the field of enzyme membranes bran are used, but polysaccharide or polyvinylal are preferred alcohol membranes. Dextran, cellulose and cellulose hydrate are very preferred. (Cellophane), starch or inulin films.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen 0,5-5 mmol Aldehydgruppen pro mmol Aminogruppen Eiweißstoff zu vernetzen. In der Praxis hat sich allerdings die Vereinfachung bewährt, 0,5-5 mmol Aldehydgruppen pro mg Eiweißstoff zu vernetzen.It has proven to be advantageous to 0.5-5 mmol aldehyde groups per mmol Crosslink amino groups protein. In practice, however Simplification has proven itself to be 0.5-5 mmol aldehyde groups per mg protein network.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Enzymmembranen läßt sich auf zwei verschiedene Arten durchführen:The inventive method for the production of enzyme membranes perform in two different ways:

A) Definierte Aktivierung des Vorläufers und nachfolgende Reaktion des aktivier­ ten Vorläufers mit Enzym-AminogruppenA) Defined activation of the precursor and subsequent reaction of the activated th precursor with enzyme amino groups

Der Vorläufer wird mit einer definierten Menge Oxidationsmittel, vorzugsweise wässeriger Natriumperiodatlösung, vermischt und während einer für den quanti­ tativen Verlauf der Reaktion notwendigen Zeit, vorzugsweise 2 Stunden bis 3 Tage, ganz bevorzugt 12 bis 24 Stunden, inkubiert. Der entstandene Polyal­ dehyd wird sofort mit einer Enzymlösung kombiniert und diese Mischung wird auf die Membran, bevorzugt eine Polysaccharid- oder Polyvinylalkoholfolie, aufgetragen. The precursor is preferably mixed with a defined amount of oxidizing agent aqueous sodium periodate solution, mixed and during a for the quanti tative course of the reaction necessary time, preferably 2 hours to 3 Days, most preferably 12 to 24 hours, incubated. The resulting polyal dehyde is immediately combined with an enzyme solution and this mixture becomes on the membrane, preferably a polysaccharide or polyvinyl alcohol film, applied.  

B) Aktivierung des Vorläufers mit gleichzeitiger Reaktion des aktivierten Vor­ läufers mit Enzym-AminogruppenB) activation of the precursor with simultaneous reaction of the activated pre with enzyme amino groups

In diesem Fall wird das Oxidationsmittel, bevorzugt Periodat, direkt der Enzymlö­ sung ggf. unter Zusatz des Polyaldehyd-Vorläufers zugegeben. Um reprodizier­ bare Ergebnisse zu erhalten, müssen eine konstante Temperatur und eine gewis­ se Präinkubationszeit der Mischung vor Auftragen auf die Membran eingehalten werden. Im Falle einer genügend langen Präinkubationszeit (ca. 120 bis 240 Minuten) und einer erhöhten Temperatur (ca. 20 bis 60°C) wird das gesamte Oxidationsmittel für die Aktivierung der Polyaldehyd-Vorläufer in der Lösung verbraucht und die Struktur der Membranoberfläche wird nicht verändert. Bei einer kürzeren Präinkubationszeit (ca. 0 bis 120 Minuten) und einer niedrigen Temperatur (0 bis 20°C) wird nicht alles Oxidationsmittel für die Aktivierung der Polyaldehyd-Vorläufer verbraucht und es kommt auch zu einer Aktivierung der Membranoberfläche, was eine kovalente Bindung der Enzymschicht an die Unterlage (Membran) bewirkt.In this case the oxidizing agent, preferably periodate, becomes directly the enzyme solution solution optionally added with the addition of the polyaldehyde precursor. To reprodizier Obtainable results need a constant temperature and a certain The pre-incubation time of the mixture must be observed before application to the membrane will. In the case of a sufficiently long pre-incubation period (approx. 120 to 240 Minutes) and an elevated temperature (approx. 20 to 60 ° C) the whole Oxidizing agent for the activation of the polyaldehyde precursors in the solution consumed and the structure of the membrane surface is not changed. At a shorter pre-incubation period (approx. 0 to 120 minutes) and a low one Temperature (0 to 20 ° C) is not all oxidant for activation the polyaldehyde precursor is consumed and activation also occurs the membrane surface, which is a covalent bond of the enzyme layer to the Pad (membrane) causes.

Die Inkubationszeit zur Herstellung des Polyaldehyds kann auch entfallen. In diesem Fall wird das Enzym mit einer definierten Menge Oxidationsmittel, vorzugsweise wässeriger Natriumperiodatlösung, vermischt und das Gemisch sofort auf die Membranoberfläche, bevorzugt eine Polysaccharid- oder Polyviny­ lalkoholfolie, aufgetragen. Durch die Einwirkung des Oxidationsmittels kommt es bei den im Enzym und der Membranfolie vorhandenen Vorläufern von Poly­ aldehyden zur Entstehung von Aldehydgruppen, die mit den im Enzym vorhan­ denen Amingruppen ein räumliches Netz ausbilden und zu einer Fixation des Enzyms auf bzw. in der Membranoberfläche führen.The incubation period for the production of the polyaldehyde can also be omitted. In in this case the enzyme is mixed with a defined amount of oxidizing agent, preferably aqueous sodium periodate solution, mixed and the mixture immediately onto the membrane surface, preferably a polysaccharide or polyvinyl alcohol foil, applied. It comes through the action of the oxidizing agent in the precursors of poly present in the enzyme and the membrane film aldehydes for the formation of aldehyde groups which are present in the enzyme which amine groups form a spatial network and to fix the Guide enzyme on or in the membrane surface.

Andererseits ist es auch möglich, eine reine Lösung des Enzyms auf eine Mem­ branfolie aufzutragen und sofort mit einer anderen Folie zu bedecken. Nach dem Antrocknen wird auf eine der Folien von außen ein Oxidationsmittel, vorzugs­ weise Periodatlösung, aufgetragen. Dabei diffundiert es nach innen und es kommt wie oben beschrieben zur Ausbildung einer kovalenten Bindung (Ver­ netzung), die das Enzym mit beiden Folien verbindet. On the other hand, it is also possible to use a pure solution of the enzyme on a mem apply bran film and cover immediately with another film. After this An oxidizing agent is preferred to dry on one of the foils from the outside wise periodate solution, applied. It diffuses inward and it a covalent bond is formed as described above (Ver wetting) that connects the enzyme with both foils.  

Wenn bei den beiden Varianten A) und B) Enzym oder Enzymlösung erwähnt wird, ist dies entweder das zu immobilisierende (aktive) Enzym allein oder ein Gemisch des zu immobilisierenden Enzyms mit einer Aminkomponente. Die Ver­ wendung der Aminkomponente hat den Vorteil, daß mehr Aminogruppen zur Bildung des Netzes zur Verfügung stehen und die Enzymschicht homogener wird.If mentioned in the two variants A) and B) enzyme or enzyme solution , this is either the enzyme to be immobilized (active) alone or a Mixture of the enzyme to be immobilized with an amine component. The Ver Use of the amine component has the advantage that more amino groups Formation of the network are available and the enzyme layer is more homogeneous becomes.

Die erfindungsgemäß hergestellte Enzymmembran kann entweder direkt in einem Biosensor verwendet oder wieder rehydratisiert und mit einer zweiten Mem­ branfolie überdeckt werden. Nach nochmaliger Eintrocknung kann sie dann zur Konstruktion des Biosensors verwendet werden.The enzyme membrane produced according to the invention can either be directly in one Biosensor used or rehydrated and with a second mem can be covered. After drying again, it can then be used for Construction of the biosensor can be used.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Enzymmembranen zeichnen sich durch folgende Vorteile aus:The enzyme membranes produced by the process according to the invention are characterized by the following advantages:

  • - Struktur der Enzymschicht ist homogen und gut reproduzierbar;- Structure of the enzyme layer is homogeneous and easily reproducible;
  • - bei Verwendung von Dextran als Polyaldehyd-Vorläufer erfolgt eine schnelle Eintrocknung der Enzymschicht, welche sehr schnell und reproduzierbar rehydratisiert wird;- When using dextran as a polyaldehyde precursor there is a rapid drying of the enzyme layer, which is very quick and is reproducibly rehydrated;
  • - Stabilität bei Zimmertemperatur, was sie ohne weitere Maßnahmen über einen längeren Zeitraum einsatzbereit erhält;- Stability at room temperature, which they do without further action gets ready for use over a longer period of time;
  • - hohe Aktivität;- high activity;
  • - einfache Herstellung;- easy manufacture;
  • - ausgezeichnete Diffusionseigenschaften- excellent diffusion properties

Die Erfindung wird nun weiter mit Bezug auf die nachfolgenden Beispiele be­ schrieben:The invention will now be further with reference to the following examples wrote:

BeispieleExamples Beispiel 1: Auftragung der Enzymschicht auf eine FolieExample 1: Application of the enzyme layer on a film

Eine Cellophanschicht wird gründlich durch mehrfache Inkubation in deionisier­ tem Wasser gewaschen. Diese gewaschene Folie wird mittels einer Walze auf eine glatte, mit Nitrozelluloselack bedeckte Platte aufgetragen und an den Rändern mit einem Rahmen fixiert. Dann läßt man sie in senkrechter Lage trocknen. Danach werden auf die Folie mittels Schablone Kreise eines ge­ wünschten Durchmessers mit Ätztusche gezeichnet. Nach der Eintrocknung wird in jeden Kreis die Enzym-Reaktionsmischung mit einem feinen Stäbchen gleich­ mäßig aufgetragen. Alles läßt man mindestens 10 Stunden im Kühlschrank trocknen. Dann wird die Folie herausgenommen und etwa zwei Stunden bei Zimmertemperatur belassen. Nachher wird die Folie mit 8% Glycerinlösung gewaschen und gemäß der aufgezeichneten Kreise zurechtgeschnitten. Nach Eintrocknung können die Enzymmembranen in einem Biosensor verwendet werden.A cellophane layer is thoroughly deionized by multiple incubations washed water. This washed film is applied using a roller a smooth plate covered with nitrocellulose varnish is applied and attached to the  Edges fixed with a frame. Then they are left in a vertical position dry. Then circles are ge on the foil using a template desired diameter drawn with etching ink. After drying out the enzyme reaction mixture with a fine stick in each circle moderately applied. Everything is left in the fridge for at least 10 hours dry. Then the film is removed and left for about two hours Leave room temperature. Afterwards the film with 8% glycerol solution washed and trimmed according to the circles drawn. After Drying can use the enzyme membranes in a biosensor will.

Bei der Herstellung von Membranen, in denen die Enzymschicht beiderseitig aufgebracht sein soll, wird die Enzymmembran, die gemäß der obigen Vorschrift hergestellt worden ist, in Glycerinlösung mit einer zweiten Folie überdeckt, glatt gewalzt und aufgeschnitten. Nach der Eintrocknung werden diese beidseitigen Enzymmembranen für einen Biosensor verwendet.In the manufacture of membranes in which the enzyme layer is mutual should be applied, the enzyme membrane, according to the above regulation has been made, covered in glycerol solution with a second film, smooth rolled and cut open. After drying, they become double-sided Enzyme membranes used for a biosensor.

Beispiel 2: Herstellung einer Glucoseoxidase-MembranExample 2: Preparation of a glucose oxidase membrane a) Aktivierung des Polyaldehyd-Vorläufersa) Activation of the polyaldehyde precursor

In einem Mikroreagenzglas werden 260 µl einer 0,5 molaren Lösung von 2,6-Dihydroxypimelinsäure (mittels NaOH auf pH 7,0 eingestellt) mit 650 µl einer 0,5 molaren Lösung von Natriumperiodat vermischt und verschlossen bis zum nächsten Tag dunkel aufbewahrt.260 µl of a 0.5 molar solution of 2,6-dihydroxypimelic acid (adjusted to pH 7.0 using NaOH) with 650 µl of one 0.5 molar solution of sodium periodate mixed and sealed until kept dark the next day.

b) Zubereitung der Reaktionsmischungb) preparation of the reaction mixture

In einer Glasflasche werden 100 mg Glucoseoxidase in 1 ml 0,01 M Phosphat­ puffer, pH 7,0 aufgelöst. Dies entspricht einer Konzentration von 62,8 mg Glucoseoxidase/ml Lösung und die Volumenaktivität beträgt 5700 U/ml. 1055 µl dieser Lösung werden mit 598 µl Rinderserumalbumin-Lösung (Konzentration: 40 mg Protein/ml) vermischt und mit 863 µl deionsiertem Wasser verdünnt.In a glass bottle, 100 mg glucose oxidase in 1 ml 0.01 M phosphate buffer, pH 7.0 dissolved. This corresponds to a concentration of 62.8 mg Glucose oxidase / ml solution and the volume activity is 5700 U / ml. 1055 µl this solution is mixed with 598 µl bovine serum albumin solution (concentration: 40 mg protein / ml) mixed and diluted with 863 µl deionized water.

Die Reaktionsmischung wird zubereitet, indem 440 µl der vorstehend bereiteten Enzymlösung mit 91 µl des unter a) aktivierten Vorläufers zusammengegeben werden.The reaction mixture is prepared by preparing 440 µl of the above Enzyme solution combined with 91 ul of the precursor activated under a)  will.

Die Enzymmembranen werden durch die Auftragung von 2 µl Reaktionsmischung auf eine Cellophanfolie mit markierten Kreisen von 5 mm Durchmesser, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt.The enzyme membranes are applied by applying 2 ul reaction mixture on a cellophane sheet with marked circles of 5 mm in diameter, like it described in Example 1.

Wenn nur eine Immobilisierung des Enzyms und nicht seine feste Verbindung mit der Folie verlangt ist, ist die Aktivierung des Vorläufers gemäß Schritt a) so durchzuführen, daß statt 650 µl lediglich 520 µl Perjodat-Lösung verwendet werden und zum Volumenausgleich 130 µl deionisiertes Wasser hinzugefügt werden.If only an immobilization of the enzyme and not its solid connection with the film is required, the activation of the precursor according to step a) is so carry out that instead of 650 µl only 520 µl periodate solution is used and 130 µl deionized water are added to equalize the volume will.

In diesem Beispiel wird mittels 2,6-Dihydroxypimelinsäure als Vorläufer eine Menge von 2 mmol Aldehydgruppen auf 1 mg des gesamten eingesetzten Eiweißstoffs (einschließlich des verwendeten BSA) vernetzt. Die Konversion des Vorläufers erfolgt quantitativ. Die Immobilisierung des Enzyms auf der Folie und seine weitere Vernetzung durch die Aktivierung der Polysaccharide wird durch die Bildung von 1/2 mmol Aldehydgruppen aus dem Polysaccharidteil des Gluco­ seoxidase-Moleküls und aus den Polysacchariden der Cellophanfolie erreicht (bezogen auf je 1 eingesetztes mg des gesamten Eiweißstoffes).In this example, using 2,6-dihydroxypimelic acid as a precursor Amount of 2 mmol aldehyde groups to 1 mg of the total used Protein (including the BSA used) cross-linked. The conversion of the Forerunner is quantitative. Immobilization of the enzyme on the film and its further crosslinking through the activation of the polysaccharides is through the formation of 1/2 mmol aldehyde groups from the polysaccharide part of the gluco seoxidase molecule and from the polysaccharides of the cellophane film (based on 1 mg of total protein used).

Beispiel 3: Herstellung einer LaktatoxidasemembranExample 3: Preparation of a lactate oxidase membrane a) Aktivierung des Vorläufersa) Activation of the precursor

In einem Mikroreagenzglas werden 150 µl Dextranlösung (100 mg/ml) in 0,01 M Phosphatpuffer (pH 7,0) mit 460 µl 29 mMol Natriumperjodat-Lösung (in 0,01 M Phosphatpuffer) vermischt und verschlossen bei Labortemperatur bis zum nächsten Tag dunkel gelagert. Unmittelbar vor dem Vermischen dieser Lösung mit der nachfolgenden Enzymlösung werden nochmals 86 µl Natriumperjodat-Lösung hinzugegeben.150 μl of dextran solution (100 mg / ml) in 0.01 M Phosphate buffer (pH 7.0) with 460 µl 29 mmol sodium periodate solution (in 0.01 M Phosphate buffer) mixed and sealed at laboratory temperature up to stored dark the next day. Immediately before mixing this solution with the subsequent enzyme solution, another 86 µl Added sodium periodate solution.

b) Zubereitung der Reaktionsmischungb) preparation of the reaction mixture

In einem Mikroreagenzglas werden 1 mg Laktatoxidase (spez. Aktivität 35,7 U/mg) in 35 µl 0,01 M Phosphatpuffer (pH 7,0) aufgelöst und mit 70 µl Lösung des unter a) behandelten Vorläufers zur Herstellung der Reaktionsmischung vermischt.1 mg lactate oxidase (specific activity 35.7 U / mg)  dissolved in 35 µl 0.01 M phosphate buffer (pH 7.0) and with 70 µl solution of the precursor treated under a) for the preparation of the reaction mixture mixed.

Die Enzymmembranen werden durch die Auftragung von 1 µl Reaktionsmischung auf eine Cellophanfolie mit markierten Kreisen von 3 mm Durchmesser, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt.The enzyme membranes are applied by applying 1 µl reaction mixture on a cellophane sheet with marked circles of 3 mm in diameter as it is described in Example 1.

Wenn nur eine Immobilisierung des Enzyms und nicht seine feste Verbindung mit der Folie verlangt ist, ist die Aktivierung des Vorläufers gemäß Schritt a) so durchzuführen, daß lediglich 460 µl Perjodat-Lösung verwendet werden und zum Volumenausgleich 86 µl deionisiertes Wasser (statt nochmals 86 µl Periodatlö­ sung) hinzugefügt werden.If only an immobilization of the enzyme and not its solid connection with the film is required, the activation of the precursor according to step a) is so perform that only 460 ul of periodate solution are used and Volume compensation 86 µl deionized water (instead of another 86 µl periodic solution solution) can be added.

In diesem Beispiel wird mittels Dextran als Vorläufer vernetzt, so daß Dextran durch die Spaltung statistisch in jeder 7. Polysaccharideinheit aktiviert wird. Die Anbindung der Enzymschicht an die Folie wird durch die Bildung von 0,5 mmol Aldehydgruppen aus der Summe der Polysaccharide (Dextran, Saccharidanteil des Enzyms, Cellophanfolie) auf jedes verwendete mg des Enzyms erreicht.In this example, dextran is used as a precursor, so that dextran is statistically activated by the cleavage in every 7th polysaccharide unit. The Binding of the enzyme layer to the film is achieved by the formation of 0.5 mmol Aldehyde groups from the sum of the polysaccharides (dextran, saccharide content of the enzyme, cellophane film) for each mg of the enzyme used reached.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer Enzymmembran, gekennzeichnet durch die Umsetzung eines Enzyms mit einem Polyaldehyd, wobei das Polyaldehyd durch Aktivierung aus einem Vorläufer entsteht.1. A process for producing an enzyme membrane, characterized by the reaction of an enzyme with a polyaldehyde, the polyaldehyde being formed by activation from a precursor. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung des Enzyms mit dem Polyaldehyd unter Zusatz einer Aminkomponente erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the implementation of the enzyme with the polyaldehyde with the addition of an amine component he follows. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung durch die Reaktion des Polyaldehyd-Vorläufers mit einem Oxidationsmittel erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the activation by the reaction of the polyaldehyde precursor with an oxidizing agent he follows. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ läufer ein vicinales Diol, eine 2-Hydroxy-Carbonsäure, eine 2-Keto-Carbon­ säure, ein Polysaccharid oder Polyvinylalkohol ist.4. The method according to claim 1 or 3, characterized in that the pre run a vicinal diol, a 2-hydroxy-carboxylic acid, a 2-keto-carbon acid, a polysaccharide or polyvinyl alcohol. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorläufer 2,6-Dihydroxypimelinsäure oder Dextran ist.5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the precursor is 2,6-dihydroxypimelic acid or dextran. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidations­ mittel eine Natriumperiodat-Lösung ist.6. The method according to claim 3, characterized in that the oxidation medium is a sodium periodate solution. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym Glucoseoxidase, Laktatoxidase, Polyaminoxidase, Cholesterinoxidase, Urease, Uricase, Glutamatoxidase, Lysinoxidase, Laccase, Glucoamylase, Mutarotase, β-Galactosidase, Invertase, Glucosedehydrogenase, Oligosac­ charidhydrogenase, Katalase, Monoaminooxidase oder Tyrosinase ist.7. The method according to claim 1, characterized in that the enzyme Glucose oxidase, lactate oxidase, polyamine oxidase, cholesterol oxidase, Urease, uricase, glutamate oxidase, lysine oxidase, laccase, glucoamylase, Mutarotase, β-galactosidase, invertase, glucose dehydrogenase, oligosac charid hydrogenase, catalase, monoamine oxidase or tyrosinase. 8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminkom­ ponente ein Nichtenzym-Eiweißstoff oder ein Enzym ist, das aus der Sicht der Enzymmembranfunktion die Nachweisreaktion nicht beeinflußt. 8. The method according to claim 2, characterized in that the amine com component is a non-enzyme protein or an enzyme that from the point of view the enzyme membrane function does not affect the detection reaction.   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nichten­ zym-Eiweißstoff Rinderserumalbumin, Ovalbumin oder Humanserumalbu­ min ist.9. The method according to claim 8, characterized in that the niece zym protein bovine serum albumin, ovalbumin or human serum albumin min is.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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