JP3064635B2 - Glucose biosensor - Google Patents

Glucose biosensor

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JP3064635B2
JP3064635B2 JP4038524A JP3852492A JP3064635B2 JP 3064635 B2 JP3064635 B2 JP 3064635B2 JP 4038524 A JP4038524 A JP 4038524A JP 3852492 A JP3852492 A JP 3852492A JP 3064635 B2 JP3064635 B2 JP 3064635B2
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glucose
immobilized
glucose oxidase
aqueous solution
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正男 後藤
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Nok Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、グルコースバイオセン
サに関する。更に詳しくは、耐久性を向上せしめたグル
コースバイオセンサに関する。
The present invention relates to a glucose biosensor. More specifically, the present invention relates to a glucose biosensor having improved durability.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のバイオセンサにあっては、酵素固
定化膜上に更に膜を形成させようとする場合、その材料
は酢酸セルロース系のものが主であった。このような酢
酸セルロース系膜の形成目的は、基質の拡散を制限し、
検量範囲を拡大することにある。しかるに、たん白質、
脂質、糖質、血球などが含まれている溶液、例えば血液
中などのグルコース量などを測定しようとすると、これ
らの成分が膜表面に付着、凝固し、その結果応答が阻害
され、耐久性に劣るという問題点がみられた。
2. Description of the Related Art In conventional biosensors, when a film is to be further formed on an enzyme-immobilized film, the material is mainly cellulose acetate. The purpose of forming such a cellulose acetate-based membrane is to limit the diffusion of the substrate,
The purpose is to extend the calibration range. However, protein,
When trying to measure the amount of glucose in a solution containing lipids, carbohydrates, blood cells, etc., for example, in blood, these components adhere to the membrane surface and coagulate, resulting in a poor response and poor durability. There was a problem of inferiority.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、たん
白質、脂質、糖質、血球などが含まれている溶液中でグ
ルコース量を測定する場合にあっても、これらの成分が
膜表面に付着、凝固することなく、従って応答が阻害さ
れたり、耐久性に劣るといった問題のないグルコースバ
イオセンサを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to measure the amount of glucose in a solution containing proteins, lipids, carbohydrates, blood cells, etc. It is an object of the present invention to provide a glucose biosensor which does not adhere to or coagulate with the glucose biosensor, and therefore does not have a problem such that a response is inhibited or durability is poor.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
エチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウム水溶液封入徐放
マイクロカプセルを、グルコースオキシダーゼ固定化
電極上に固定し、作用極としたグルコースバイオセンサ
によって達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is as follows.
Sustained release of sodium ethylenediaminetetraacetate aqueous solution
This is achieved by a glucose biosensor in which a functional microcapsule is immobilized on a glucose oxidase-immobilized electrode and used as a working electrode.

【0005】 エチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウム
は、カルシウムイオンを捕捉し、血液などの凝固を阻止
する機能を有している。このような機能を有するエチレ
ンジアミンテトラ酢酸ナトリウムを徐放性マイクロカプ
セル中に封入し、カプセル壁を通してのエチレンジアミ
ンテトラ酢酸ナトリウムの徐放により、それを固定した
グルコースオキシダーゼ固定化電極での血液などの凝固
を阻止し、グルコースセンサ応答の耐久性の改善を図っ
ている。
[0005] Sodium ethylenediaminetetraacetate has a function of capturing calcium ions and preventing coagulation of blood and the like. Sodium ethylenediaminetetraacetate having such a function is encapsulated in a sustained-release microcapsule, and coagulation of blood or the like at a glucose oxidase-immobilized electrode in which it is immobilized is performed by sustained release of sodium ethylenediaminetetraacetate through the capsule wall. In this case, the durability of the glucose sensor response is improved.

【0006】マイクロカプセル化は、一般に用いられて
いる界面重合法、相分離法などを用いて行われる。形成
されるマイクロカプセルは、アラビアゴム-ゼラチン
系、ポリアミド系、ポリイミド系などでできており、そ
の粒径についても一般に約0.1〜1000μmと特に限定され
ず、そこに封入されるエチレンジアミンテトラ酢酸ナト
リウム水溶液の濃度も特に限定されない。
[0006] The microencapsulation is carried out by a commonly used interfacial polymerization method, phase separation method, or the like. The formed microcapsules are made of gum arabic-gelatin, polyamide, polyimide, etc., and their particle size is generally not particularly limited to about 0.1 to 1000 μm, and an aqueous solution of sodium ethylenediaminetetraacetate encapsulated therein. Is not particularly limited.

【0007】 エチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウム
水溶液を封入した徐放性マイクロカプセルは、グルコー
スオキシダーゼ固定化電極上に固定される。電極として
は、一般に白金電極、金電極などが用いられる。これら
の電極面上へのグルコースオキシダーゼの固定化に際し
ては、電極面上を塩化ビニル樹脂膜で一旦被覆してから
固定化させることが好ましい。
[0007] The sustained-release microcapsules enclosing an aqueous solution of sodium ethylenediaminetetraacetate are immobilized on a glucose oxidase-immobilized electrode. As the electrode, a platinum electrode, a gold electrode, and the like are generally used. When immobilizing glucose oxidase on these electrode surfaces, it is preferable that the electrode surfaces are once covered with a vinyl chloride resin film and then immobilized.

【0008】電極上への塩化ビニル樹脂膜の形成は、次
のようにして行われる。即ち、ポリ塩化ビニルまたは塩
化ビニルに少量のエチレン、酢酸ビニルなどを共重合さ
せた共重合体をそれらの可溶性溶媒、例えばジメチルホ
ルムアミド、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、
メチルエチルケトンなどに約0.1〜20重量%の濃度で溶解
させた溶液を、一般に室温下で直接電極表面に滴下した
後風乾するか、あるいは電極面をその溶液中に浸漬し、
引き上げた後風乾し、水洗、乾燥させる。
[0008] The formation of the vinyl chloride resin film on the electrode is performed as follows. That is, a copolymer obtained by copolymerizing polyvinyl chloride or vinyl chloride with a small amount of ethylene, vinyl acetate, etc., is dissolved in a solvent such as dimethylformamide, cyclohexanone, tetrahydrofuran,
A solution of about 0.1 to 20% by weight dissolved in methyl ethyl ketone or the like is generally dropped directly on the electrode surface at room temperature and then air-dried, or the electrode surface is immersed in the solution,
After pulling up, air dry, wash with water and dry.

【0009】このようにして電極面上を塩化ビニル樹脂
膜で被覆した後、これを濃度約1〜200mg/mlのグルコー
スオキシダーゼ水溶液中に4℃で約1〜120分間程度浸
漬し、引き上げて水洗、乾燥して、グルコースオキシダ
ーゼを固定化させる。このようなグルコースオキシダー
ゼの固定化方法は、簡便であるばかりではなく、塩化ビ
ニル樹脂膜の電極面への接着性およびグルコースオキシ
ダーゼの固定化性は良好であり、応答性の点でもすぐれ
た結果を示している。
After the electrode surface is coated with the vinyl chloride resin film in this manner, it is immersed in a glucose oxidase aqueous solution having a concentration of about 1 to 200 mg / ml at 4 ° C. for about 1 to 120 minutes, pulled up and washed with water. Dry and immobilize glucose oxidase. Such a method for immobilizing glucose oxidase is not only simple, but also has excellent adhesion to the electrode surface of the vinyl chloride resin membrane and immobilization of glucose oxidase, and excellent results in terms of responsiveness. Is shown.

【0010】 このようなグルコースオキシダーゼ固定
化電極上へのエチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウム水
溶液封入徐放性マイクロカプセルの固定は、適当な接着
性物質、例えば水溶性光架橋性樹脂、アルブミン、フィ
ブリノーゲン、キトサンなどの溶液中にマイクロカプセ
ルを分散させた後、塗布、硬化させる方法によって行わ
れる。
[0010] Immobilization of the sustained-release microcapsules encapsulating an aqueous solution of sodium ethylenediaminetetraacetate on such a glucose oxidase-immobilized electrode can be performed using a suitable adhesive substance such as a water-soluble photocrosslinkable resin, albumin, fibrinogen, chitosan, or the like. After dispersing the microcapsules in the solution, it is applied by a method of applying and curing.

【0011】グルコース量の測定は、このようにして得
られたものを作用極とするセンサを電流計に接続し、対
極(銀電極、銀/塩化銀電極)と電流計の参照極(銀電極)
とをショートさせ、作用極に電位をかけて、グルコース
溶液に対する応答を測定することにより行われる。
To measure the glucose amount, a sensor having the working electrode obtained in this manner as a working electrode is connected to an ammeter, and a counter electrode (silver electrode, silver / silver chloride electrode) and a reference electrode of the ammeter (silver electrode). )
And applying a potential to the working electrode, and measuring the response to the glucose solution.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明により、たん白質、脂質、糖質、
血球などが含まれている溶液中で用いられる場合にあっ
ても、耐久性の点ですぐれたグルコースバイオセンサが
提供される。
According to the present invention, proteins, lipids, carbohydrates,
Even when used in a solution containing blood cells and the like, a glucose biosensor excellent in durability is provided.

【0013】[0013]

【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。Next, the present invention will be described with reference to examples.

【0014】実施例 ポリ塩化ビニルの10重量%シクロヘキサノン溶液よりな
るドープ液0.5μlを、白金電極(1.0×1.5mm)上に塗布
し、室温下に1分間放置後水中に浸漬、ゲル化させて、
ポリ塩化ビニル膜を形成させた。
EXAMPLE A 0.5 μl dope solution consisting of a 10% by weight solution of polyvinyl chloride in cyclohexanone was applied on a platinum electrode (1.0 × 1.5 mm), left at room temperature for 1 minute, immersed in water and gelled. ,
A polyvinyl chloride film was formed.

【0015】このポリ塩化ビニル膜被覆白金電極を、グ
ルコースオキシダーゼ(シグマ社製品)の1mg/ml水溶液
中に、4℃で24時間浸漬し、膜面にグルコースオキシダ
ーゼを吸着固定化させた。
This platinum electrode coated with a polyvinyl chloride film was immersed in a 1 mg / ml aqueous solution of glucose oxidase (manufactured by Sigma) at 4 ° C. for 24 hours to adsorb and immobilize glucose oxidase on the membrane surface.

【0016】 これとは別に、エチレンジアミンテトラ
酢酸ナトリウム水溶液封入徐放性マイクロカプセルを、
次のようにして製造した。0.4モルの1,6-ヘキサンジア
ミン、0.45モルの炭酸ナトリウムおよび0.2モルのエチ
レンジアミンテトラ酢酸ナトリウムを溶かした水溶液7.
5mlに、等量の水を加えた後、この希釈水溶液15mlを、
界面活性剤(スパン85)を5容量%溶解させたクロロホルム
-シクロヘキサン(容量比1:4)混合溶媒溶液75ml中に加
え、よく撹拌して乳化させ、W/O型エマルジョンを形成
させる。
[0016] Separately, a sustained-release microcapsule containing an aqueous solution of sodium ethylenediaminetetraacetate is
It was manufactured as follows. Aqueous solution containing 0.4 mol of 1,6-hexanediamine, 0.45 mol of sodium carbonate and 0.2 mol of sodium ethylenediaminetetraacetate 7.
After adding an equal amount of water to 5 ml, 15 ml of this diluted aqueous solution is
Chloroform in which 5% by volume of surfactant (Span 85) is dissolved
-It is added to 75 ml of a mixed solvent solution of cyclohexane (volume ratio 1: 4), and is stirred well to emulsify to form a W / O emulsion.

【0017】乳化後5分後に、4℃で撹拌(400rpm)を継
続しながら、上記混合溶媒75mlに溶かした0.6gのテレフ
タル酸ジクロライドを加える。これにより、エマルジョ
ン中の水滴表面で等モル量のテレフタル酸ジクロライド
と1,6-ヘキサンジアミンとの間で縮重合反応が起こり、
縮重合物が得られる。炭酸ナトリウムは、この反応で生
じた塩化水素の中和剤である。生成したマイクロカプセ
ル(5μm径)を遠心分離し、採取した。
Five minutes after the emulsification, 0.6 g of terephthalic acid dichloride dissolved in 75 ml of the above mixed solvent is added while stirring (400 rpm) is continued at 4 ° C. This causes a condensation polymerization reaction between equimolar amounts of terephthalic acid dichloride and 1,6-hexanediamine on the surface of the water droplets in the emulsion,
A condensation polymer is obtained. Sodium carbonate is a neutralizing agent for the hydrogen chloride generated in this reaction. The resulting microcapsules (5 μm diameter) were centrifuged and collected.

【0018】 このエチレンジアミンテトラ酢酸ナトリ
ウム水溶液封入徐放性マイクロカプセル0.5mlと水溶性
光架橋性樹脂水溶液(東洋合成工業製品、スチリルピリ
ジニウム基含有ポリビニルアルコールの11.1%水溶液)0.
5mlとを混ぜ、この混合液0.5μlを前記グルコースオキ
シダーゼ固定化ポリ塩化ビニル膜被覆白金電極上に塗布
し、25℃で1時間乾燥させた後、波長360nmの紫外線を1
0秒間照射し、水洗してから更に30秒間紫外線照射し
た。
0.5 ml of this sustained-release microcapsule encapsulating an aqueous solution of sodium ethylenediaminetetraacetate and an aqueous solution of a water-soluble photocrosslinkable resin (Toyo Gosei Kogyo, 11.1% aqueous solution of polyvinyl alcohol containing styrylpyridinium group)
Then, 0.5 μl of the mixture was applied on the glucose oxidase-immobilized polyvinyl chloride membrane-coated platinum electrode, and dried at 25 ° C. for 1 hour.
Irradiation was performed for 0 second, and after washing with water, ultraviolet irradiation was further performed for 30 seconds.

【0019】このようにして得られたものを作用極と
し、印加電圧0.7Vで、銀/塩化銀電極よりなる対極を電
流計の参照極とショートさせ、その定常電流値をBAS社
製電流計LC-4Bで測定することにより、グルコースに対
する応答を測定した。
The electrode thus obtained was used as a working electrode. At an applied voltage of 0.7 V, a counter electrode consisting of a silver / silver chloride electrode was short-circuited to a reference electrode of an ammeter. The response to glucose was measured by measuring with LC-4B.

【0020】具体的には、採血直後の豚新鮮全血に対す
る応答定常電流値を測定し、その測定値(150nA)を100%
とした。センサは、測定後生理食塩水で洗浄され、4℃
で保存された。このような操作を1日1回行ったが、6
日後の定常電流値はなお初期値の95%を保持していた。
Specifically, the steady-state current value of the response to fresh swine blood immediately after blood collection was measured, and the measured value (150 nA) was calculated as 100%.
And The sensor is washed with saline after measurement and
Saved in. Such an operation was performed once a day.
After a day, the steady-state current value still maintained 95% of the initial value.

【0021】 比較例 実施例において、エチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウ
ム水溶液封入徐放性マイクロカプセルが用いられず、水
溶性光架橋性樹脂水溶液のみをグルコースオキシダーゼ
固定化ポリ塩化ビニル膜被覆白金電極上に塗布し、乾
燥、紫外線照射した。
Comparative Example In the examples, a sustained-release microcapsule containing an aqueous solution of sodium ethylenediaminetetraacetate was not used, and only an aqueous solution of a water-soluble photocrosslinkable resin was applied on a platinum electrode coated with a glucose oxidase-immobilized polyvinyl chloride film, It was dried and irradiated with ultraviolet light.

【0022】このようにして得られた作用極を用い、同
様にグルコースに対する応答を測定すると、2日目で定
常電流値は初期値の10%迄低下し、3日目には応答を示
さなくなった。
When the response to glucose was similarly measured using the working electrode thus obtained, the steady-state current decreased to 10% of the initial value on the second day, and no response was observed on the third day. Was.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウム
水溶液封入徐放性マイクロカプセルを、グルコースオキ
シダーゼ固定化電極上に固定し、作用極としたグルコー
スバイオセンサ。
1. A glucose biosensor in which a sustained release microcapsule enclosing an aqueous solution of sodium ethylenediaminetetraacetate is fixed on a glucose oxidase-immobilized electrode, and used as a working electrode.
【請求項2】 グルコースオキシダーゼ固定化電極とし
てグルコースオキシダーゼ固定化塩化ビニル樹脂膜被覆
電極が用いられた請求項1記載のグルコースバイオセン
サ。
2. The glucose biosensor according to claim 1, wherein a glucose oxidase-immobilized vinyl chloride resin membrane-coated electrode is used as the glucose oxidase-immobilized electrode.
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