JPS58194748A - Glass or ceramic for immobilizing enzymes and vital substances - Google Patents

Glass or ceramic for immobilizing enzymes and vital substances

Info

Publication number
JPS58194748A
JPS58194748A JP57078854A JP7885482A JPS58194748A JP S58194748 A JPS58194748 A JP S58194748A JP 57078854 A JP57078854 A JP 57078854A JP 7885482 A JP7885482 A JP 7885482A JP S58194748 A JPS58194748 A JP S58194748A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
sol
ceramic
metal alkoxide
gel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57078854A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Yamazaki
山崎 淑夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp, Suwa Seikosha KK filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP57078854A priority Critical patent/JPS58194748A/en
Publication of JPS58194748A publication Critical patent/JPS58194748A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:A glass or ceramic for immobilizing enzymes or vital substances that is prepared by the sol-gel method utilizing hydrolysis of metal alkoxide, thus showing high purity, stability and porosity with increased volume efficiency as a support. CONSTITUTION:A metal alkoxide such as ethyl silicate is hydrolyzed by mixing it with water and ethanol under stirring. After completion of hydrolysis, the mixture is placed in a mold for standing to convert the sol into the gel of silicic acid. Then, the resultant dried gel is placed in a crucible and calcined at about 900 deg.C to give the objective microporous silica glass. When aluminum isopropoxide or titanium butoxide is used as a metal alkoxide instead of ethyl silicate, Al2O3 or TiO2 ceramic is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はライフサイエンス用ガラスKIIlすゐ−ので
あり、詳しくは、金属アルコキシド化合物の加水分解を
利用しtゾル−ゲル法による新規なマイターポーラス、
!!の酵素および生体物質固定用ガラスYFiセラ1ツ
タスに関すLものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to glass KII for life sciences, and more specifically, a novel miterporous glass produced by the sol-gel method using hydrolysis of a metal alkoxide compound.
! ! This is a glass related to YFi Cera 1 Tutus for fixing enzymes and biological substances.

酵素は生体によってつくられるタンパク質であり41I
tFの物質に@定の什学反応をひ#おこす触媒作用を有
し、反応効率が高いので醸造1発酵1食品。
Enzymes are proteins produced by living organisms and are 41I
It has a catalytic effect that causes a constant chemical reaction in tF substances, and its reaction efficiency is high, so it can be used for brewing, fermentation, and food.

@薬など〔1婁できわめて重要な役割を演じる。@Medicine, etc. [plays a very important role in 1 yen.

しかし、#!I反応は一回ごとに水S*中で酵素と基質
を混合するパッチ方丈で、酵素は反応ごとに捨てられて
いえ。
but,#! The I reaction is a patch method in which the enzyme and substrate are mixed in water S* each time, and the enzyme is discarded after each reaction.

そとて酵素を固定化(不溶化)して、その繰返し使用中
速H使用、反応1穆の精密な制御と自動化、生績物の分
離のIIA化、酵素の安定性向上などの試りか始められ
、多孔性シリカガラスが担体の一つとしてとりあげられ
研究官れている。
We have begun to try immobilizing (insolubilizing) the enzyme and using it repeatedly at medium speed, precise control and automation of reaction 1, IIA for separation of biological products, and improvement of enzyme stability. Porous silica glass has been taken up as one of the carriers by researchers.

多孔性シリカガラスの細?I!1面KN11素tlii
l定すゐKは、例えば、鯖1図のようにガラスと諮禦を
有横物1分子を介して結合ζせる方法がとられている。
Thin porous silica glass? I! 1 side KN11 element tlii
For example, as shown in Fig. 1, a method of bonding glass and glass through one molecule of a horizontal substance is used to determine the temperature.

このような酵素および生体物質1定用に甲いられる担体
ガラスは、いわゆるガラスの分相現象を利用してつくら
れる多孔性ガラスであふ。
The carrier glass used for such enzymes and biological materials is mostly porous glass made by utilizing the so-called phase separation phenomenon of glass.

例えば、Nn*O(8w+t ’jg) 、 %OB(
24%r)t 嘔)、 8(0@(68vnt参)の開
成のほうケイ−ソーダガラス(−を溶融、故形したのち
、500〜650℃で加熱するとN(L*0−T3*O
s IIJ威1とp<o、m1izy2相のガラスへの
分離(b)が進み、両相がそれ千れ連続してから入合っ
た銅線(第2図)のガラスとなる。このガラスを約5%
の塩酸に浸漬してHa、O−BIO,相を−かすとsi
 o、相が残存し、無数の連続し九細孔を持つ964g
1o、g献の多孔性ガラスω)がで−る。
For example, Nn*O(8w+t'jg), %OB(
24%r)t), 8(0@(see 68vnt)) is melted and molded, and then heated at 500-650℃ to form N(L*0-T3*O
Separation (b) of the sIIJwi1 and p<o, m1izy2 phases into glass progresses, and the two phases become continuous, forming the glass of the copper wire (Fig. 2). About 5% of this glass
When immersed in hydrochloric acid to remove the Ha, O-BIO, and Si
o, 964g with remaining phase and countless continuous 9 pores
A porous glass ω) of 1o and 1g is obtained.

このような方法による多孔性ガラスの製作KFi可溶成
分の溶出速tKよって二相間に歪が生じ、離れが生じる
こと、完全な安定相だけを骨格成分にすゐことかで鰐な
いこと、階溶液による処理をするため、不純瞼が孔内に
残雪しやすいことなどの問題があった。
Production of porous glass by such a method The elution rate tK of the KFi soluble component causes distortion and separation between the two phases, and there is a problem with using only a completely stable phase as the framework component. Since the treatment is performed using a solution, there are problems such as impure eyelids tending to remain in the holes.

これに対して本発明は、金織アルコキシド化合物の加水
分解を利用し九ゾルーゲル法によ為新規なマイクロポー
ラス性のガラスを用いることKより、鎗わめて紳賓の高
い不純物フリーで、しかもポーラス摩が高く、神体とし
ての体積効率の高い酵素および生体物質固定甲ガラスを
提示するものであゐ。
In contrast, the present invention uses a novel microporous glass made by the sol-gel method using hydrolysis of a gold-woven alkoxide compound, which is highly impurity-free and highly suitable for guests. It presents enzyme and biological material-fixed glass with high porous friction and high volumetric efficiency.

以下に金jIフルコキシド化合物の加水分解を利用した
ゾル−ゲル法によるガラス担体の作成について説明する
The preparation of a glass carrier by a sol-gel method using hydrolysis of a gold jI flukoxide compound will be described below.

例エバ、シリカガラスではシリコンアルコキシド化合物
を原料とするが、シリコンアルコキシドとじてケイ酸エ
チルを使用した場合、ケイ酸エテk (tti(o a
、i、l、 )と水とエチルアルコール?fi合攪拌し
てケイ酸エチルを加水分解し、ケイ酸のゾルからゲルと
1化ζせる。この関心1!に応ドて任意の形状をとらせ
ゐことがで−るが、この一定形状物を加熱しながら、水
、アルコールを追い出し純炭の高い三次元構造のシリカ
ガラスを得ることができる。
For example, silica glass uses a silicon alkoxide compound as a raw material, but if ethyl silicate is used as silicon alkoxide, ethyl silicate (tti(o a
, i, l, ), water and ethyl alcohol? The mixture is stirred to hydrolyze the ethyl silicate and convert the silicic acid sol into a gel. This interest 1! Although it can be formed into any shape depending on the requirements, water and alcohol can be expelled while heating this fixed-shaped object to obtain silica glass with a three-dimensional structure that is highly pure charcoal.

この場合、ゾル−ゲル法で形成let九乾燥ゲルを徐々
に昇温して約1000〜1100 ”C穆度に焼成す 
 ′すると、ポーラス性のない完全な石英の三次元構造
物となってしまり。
In this case, the dry gel formed by the sol-gel method is gradually heated to about 1000-1100"C and fired.
'This results in a complete three-dimensional structure of quartz with no porous properties.

しかし、加水分解の条件、ゾル状−からゲル化する条件
により吸着水中ガスの脱1wlがコントロール之れ、数
十オングストロームから数百オングストロームにわたる
孔径のマイクロポーラス構造が形成これる。シリカガラ
スの場合、900’C@Itでこのマイクロポーラス構
造は安定に@持される。
However, depending on the conditions for hydrolysis and the conditions for changing from a sol to a gel, the removal of 1 wl of gas in the adsorbed water cannot be controlled, resulting in the formation of a microporous structure with a pore size ranging from several tens of angstroms to several hundred angstroms. In the case of silica glass, this microporous structure is stably maintained at 900'C@It.

このマイクロポーラス内部は、遊離のシラノール基(−
日i −oH)が残存している。
Inside this microporous, free silanol groups (-
day i-oH) remains.

これまでの賽験解析によめ、約900℃から1000℃
までの温嗜@塚で約20−の体積軟銅を伴なう構造を化
でマイクロポーラスが消滅することか判明している。
Based on past experimental analysis, the temperature ranges from approximately 900℃ to 1000℃.
It has been found that the microporous disappears when the structure with a volume of annealed copper is heated to about 20°C.

本発明においては、マイクロポーラスが消滅しない上階
の19で処理することによ抄、従来法では得ることので
−ない高紳変で安定変の高い酵素および生体物質固定甲
ガラス神体とすゐことを可能としたものである。
In the present invention, by processing in the upper layer 19 where microporous does not disappear, it is possible to obtain enzyme and biomaterial-fixed glass with high density and stability, which cannot be obtained by conventional methods. This made it possible.

以下に本発明の具体的な実施例を静単Kfll明する。Specific embodiments of the present invention will be explained below.

一施例 エタノール5.4 mj、エチルシリケート4ロ2する
ことによ秒、エチルシリケートの加水分解を行った。
In one example, ethyl silicate was hydrolyzed by adding 5.4 mj of ethanol and 4 ml of ethyl silicate for 2 seconds.

綬いてと4j1混合l1i11を直径50簡のテフロン
コートシャーレに入れ、ピンホールを有するポリエチレ
ン鎖の板を蓋として密對し、70℃の恒温槽中に入れ1
日m1FL慶發95℃に一昇温し4日間放曾して乾燥ゲ
ルとした。
Put the 4j1 mixture l1i11 into a Teflon-coated petri dish with a diameter of 50, cover tightly with a polyethylene chain plate with pinholes as a lid, and place in a constant temperature bath at 70°C.
The temperature was raised to 95° C. and left to stand for 4 days to form a dry gel.

次にこのIF燥ゲルをルツボ炉に入れ20℃/時間の昇
温遮電で900℃まで上げ,′fM径30mのマイクロ
ポーラスシリカガラスを得た。
Next, this IF-dried gel was placed in a crucible furnace and heated to 900° C. by heating and shutting off at a rate of 20° C./hour to obtain microporous silica glass with a fM diameter of 30 m.

このポーラスシリカガラスは、細孔径が150〜200
オンダストロー五に渡って分布してお秒、体積比で約2
01sの空孔比率を有していた.このポーラス内部のシ
ラノール基に第1図に示したよりな適当な有機愉分子を
介して、ラクターゼ、ペプシン、トリプシンなどの酵素
を固定化することかで#九。
This porous silica glass has a pore diameter of 150 to 200
The dust is distributed over five seconds, and the volume ratio is approximately 2
It had a pore ratio of 0.01s. Enzymes such as lactase, pepsin, and trypsin can be immobilized on the silanol groups inside this porous via other suitable organic molecules shown in Figure 1.

十1tl’Llマイクロポーラスシリカガラスは円板状
の形−をしているが、必pK応じて適壱かサイズの小ブ
ロックに分Ill して使用することがで−る。
Microporous silica glass has a disc-like shape, but it can be divided into small blocks of appropriate size depending on the pK and used.

以上木登−の実施例を8イOs のシリカガラスで説明
し走が、金属アルコキシド化合物V加水分雫を利用した
ゾル−ゲル法により作成するマイクロポーラス性ガラス
や七う1ツクスは基本的KFi、すべての金II醗化物
に対して適用で−る本のである。
Above, Kinoto's example was explained using 8I Os silica glass, and Hashimoto explained that the microporous glass and 7U1Tx made by the sol-gel method using metal alkoxide compound V hydrolysis drops are basic KFi. This book is applicable to all gold II compounds.

fit憂ば原料としてアルミニウムイソプロポキシド(
Al(OOMtS )s)を用いたム1JosセラjV
クス又は透明アルミナやチタニウムブトキシド(ri 
(o (14H9)4)を用い九TjOtセラミックス
やこれらの資金4#1放物などにおいて本、前記実施例
と同様な方法でマイクロポーラス性ガラスやセラミック
スを作成することがでねし 第1!!にガラスヌはセラ1ツクス1−担体とする固定
化酵素の例を示す。
aluminum isopropoxide (
Mu1JoscerajV using Al(OOMtS)s)
clear alumina or titanium butoxide (RI).
(o (14H9)4) in 9TjOt ceramics and these funds 4#1 parabolic etc. It is possible to create microporous glasses and ceramics in the same manner as in the above examples! ! Galasne shows an example of an immobilized enzyme using Seratax 1 as a carrier.

第  1!1 ド化合物の加水分解を利用したゾル−ゲル法により作成
し九マイクロポーラス性のガラスタはセラミックスは、
その製法上の性格からくる高純Wで不純物フリーである
ことや、通常のガラスやセラミックスの製造で行なわれ
る高温LI拳といろエネルギー多消豐の必要がないこと
などの要所の他に**や生体物質固定に必要なフリーの
一〇H@fマイクロポーラス内に多量に保有してい為た
め、体11j1歩りの同定効率が舞わめて高2いことが
予lされる。
Part 1!1 Microporous glass ceramics are made by the sol-gel method using hydrolysis of compounds.
In addition to important points such as being highly pure W and free of impurities due to the characteristics of the manufacturing method, and eliminating the need for high temperature LI fisting and large amount of energy dissipation that are required in the production of ordinary glass and ceramics, * Since a large amount of free 10H@f, which is necessary for fixing * and biological substances, is retained in the microporous, it is predicted that the identification efficiency per one step of the body 11j will be extremely high.

このため、従来メインの手法として甲いられているガラ
スの分相墳象を利用して可溶部分をS★する多孔性ガラ
スに対して、触媒効率か着るしく高くすることが可能と
な−た。
For this reason, it is possible to increase the catalytic efficiency considerably compared to porous glass in which the soluble portion is S★ using glass phase separation, which has been the main method in the past. Ta.

本発明による新規なマイクロポーラスを膚するガラスl
けセラミ ・クスは、前Fした数々の轡−により、酵!
lおよび生体−質朗定用材料としT十の応甲範囲Fi計
り知れない4のがある。
Novel microporous skin glass according to the present invention
The cerami-cus is fermented due to the many times it has been used.
There is an incalculable 4 in the range of T and ten as l and bio-quality recitation materials.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はプ・ラス担体に酵素1−一定化するシステムを
模式的に示した−のである。 第211は、従来の分相瑠象を利用した多孔質ガラスの
作成方法を模式的に丞したものである。 見上 出1人 株を会社 粋訪精工金 (a)                      
  (b)第21 「Cノ +1
Figure 1 schematically shows a system for stabilizing enzyme 1 on a plus carrier. No. 211 is a schematic continuation of the conventional method for producing porous glass using phase separation. One person, Kamiide, owns the stock as a company, Suiwa Seikokin (a)
(b) No. 21 “C +1

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  金属アルコキシドの加水分郷會利用し慶ゾル
ーゲル法によ炒作成したマイクロポーラス性の一素シよ
び生体物質固定用ガラス又はセラミックス・
(1) Microporous monolithic glass or ceramics for immobilizing biological materials prepared by Kei sol-gel method using hydrochloric acid of metal alkoxide.
(2)金属アルコキシドとしてエチルシリケート(5s
(oc、H,)4)を用いてゾル−ゲル法により作成し
た特許請求の範囲第1項記載の酵素および生体物質固定
用シリカガラス又はセラミックス。
(2) Ethyl silicate (5s
Silica glass or ceramics for fixing enzymes and biological substances according to claim 1, which is prepared by a sol-gel method using (oc, H,)4).
JP57078854A 1982-05-10 1982-05-10 Glass or ceramic for immobilizing enzymes and vital substances Pending JPS58194748A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57078854A JPS58194748A (en) 1982-05-10 1982-05-10 Glass or ceramic for immobilizing enzymes and vital substances

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57078854A JPS58194748A (en) 1982-05-10 1982-05-10 Glass or ceramic for immobilizing enzymes and vital substances

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58194748A true JPS58194748A (en) 1983-11-12

Family

ID=13673406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57078854A Pending JPS58194748A (en) 1982-05-10 1982-05-10 Glass or ceramic for immobilizing enzymes and vital substances

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58194748A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999045387A3 (en) * 1998-03-04 2000-04-13 Heller E & Co Electrochemical analyte sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999045387A3 (en) * 1998-03-04 2000-04-13 Heller E & Co Electrochemical analyte sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3434912A (en) Self-sustaining,thin,crack-free sheet of inorganic aerogel
JPS58194748A (en) Glass or ceramic for immobilizing enzymes and vital substances
JPS64331B2 (en)
JPS62223030A (en) Production of glass
JPS62186921A (en) Porous zirconia composite filter and its production
JPS60215532A (en) Production of quartz glass
JPS59102832A (en) Preparation of borosilicate glass
JPS62227421A (en) Gas separating membrane and manufacture of same
JPS6086033A (en) Production of quartz glass
JPS6090834A (en) Manufacture of quartz glass
JPH0114177B2 (en)
JPS62207723A (en) Production of glass
JPS62119124A (en) Production of glass
SU778747A1 (en) Method of producing filtering partitions
JPS61168542A (en) Production of quartz glass
JPS61270225A (en) Production of high-silica glass
JPS6126522A (en) Production of quartz glass
JPS6291429A (en) Production of glass
JPS6168329A (en) Production of glass
JPS6330330A (en) Production of glass
JPS63103833A (en) Production of quartz glass
JPS63123824A (en) Production of glass
JPS6330335A (en) Production of quartz glass
JPS61168539A (en) Production of quartz glass
JPS63134525A (en) Production of glass