AT397661B - Äussere membranschicht einer enzymelektrode - Google Patents
Äussere membranschicht einer enzymelektrode Download PDFInfo
- Publication number
- AT397661B AT397661B AT196792A AT196792A AT397661B AT 397661 B AT397661 B AT 397661B AT 196792 A AT196792 A AT 196792A AT 196792 A AT196792 A AT 196792A AT 397661 B AT397661 B AT 397661B
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- layer
- membrane
- enzyme
- membrane layer
- polymer
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 title claims abstract description 36
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 title claims abstract description 36
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 claims description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 14
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 claims description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 5
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000003010 ionic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 3
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 claims description 2
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 2
- 238000010559 graft polymerization reaction Methods 0.000 claims description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 1
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- HNXRLRRQDUXQEE-ALURDMBKSA-N (2s,3r,4s,5r,6r)-2-[[(2r,3s,4r)-4-hydroxy-2-(hydroxymethyl)-3,4-dihydro-2h-pyran-3-yl]oxy]-6-(hydroxymethyl)oxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC=C[C@H]1O HNXRLRRQDUXQEE-ALURDMBKSA-N 0.000 description 1
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010073450 Lactate 2-monooxygenase Proteins 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- MGNCLNQXLYJVJD-UHFFFAOYSA-N cyanuric chloride Chemical compound ClC1=NC(Cl)=NC(Cl)=N1 MGNCLNQXLYJVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 description 1
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 description 1
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 125000002768 hydroxyalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002734 metacrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002338 polyhydroxyethylmethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- JXUKBNICSRJFAP-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCOCC1CO1 JXUKBNICSRJFAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014101 wine Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
- C12Q1/002—Electrode membranes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Description
AT 397 661 B
Oie Erfindung betrifft eine äußere Membranschicht einer Ertzymeiektrode, von welcher eine Sette einer Probe mit dem zu messenden Enzymsubstrat und die andere Seite einer zumindest ein Enzym enthaltenden Enzymschicht zugewandt ist, wobei die äußere Membranschicht Poren aufweist.
Bei Enzymelektroden bzw. bei Sensoren, weiche Enzyme integriert haben, ist es in der Regel nötig, s diese Enzyme vor dem direkten Kontakt mit Proben wie z.B. Blut oder Piasma zu schützen. Zusätzlich ist es in vielen Fällen nötig, die das Enzym in der Enzymschicht erreichende Menge der zu messenden Substanz zu limitieren. ln diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der US-PS 3,979,274 ein mehrschichtiger Membranaufbau bekannt geworden, weicher im wesentlichen aus einer äußeren Membranschicht einer Enzym-to Schicht und einer inneren Membranschicht bzw. Trägerschicht, angeordnet vor einer poiarisierbaren Elektrode, besteht
Es sind auch Sensorsysteme bekannt geworden, die abgesehen von der äußeren Membranschicht nur eine weitere Schicht über der elektrischen Kontaktierung aufweisen. Aus der GB-A 2 191 003 ist beispielsweise ein Sensor bekannt, der einen Edelmetalldraht aufweist, welcher direkt mit einer Schicht aus is Graphit Platin und Teflon mit einem adsorbierten Enzym kontaktiert ist. Weiters ist probenseitig eine Deckmembran angeordnet
Um eine effektive Reduktion der die Enzymschicht erreichenden Enzymsubstrate zu erzielen, ist es notwendig, die äußerste Membranschicht möglichst feinporig bzw. wenig durchlässig zu machen.
Aus der EPA 0 286 118 ist ebenfalls eine mehrschichtige Membran mit einer Gesamtdicke < 25 um 20 bekannt Die äußere Membranschicht besteht aus Polycarbonat und weist eine Dicke zwischen 1 und 20 um auf. Der Porendurchmesser wird mit 1,0 bis 12,5 nm angegeben. Die innere Membranschicht besteht aus Celluloseacetat mit einer Dicke zwischen 2 und 4 um und ist mit einer Glucoseoxidaseschicht mit der äußeren Membranschicht verbunden. Ais Nachteil erweist sich, daß die reproduzierbare Herstellung von derartigen Membranen, insbesondere mit Porendurchmessern < 10,0 nm sehr schwierig ist es Ziel der Erfindung ist es, ausgehend von bekannten äußeren Membranschichten bzw. Deckmembranen eine einfach herzustellende Membranschicht zu verwirklichen, mit weicher dennoch eine ausreichende Diffusicnsfimitierung realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die mit Poren versehene äußere Membranschicht in eine Hydrogelschicht eingebettet ist. Damit wird die bisher einstückige äußere Membranschicht so durch eine Mehrphasenmembran ersetzt und zwar dergestalt daß ein Poren enthaftendes TrägermateriaJ (z.B. Polycarbonat) in eine Hydrogelschrcht eingebettet wird, sodaß einerseits die Gesamtdicke der Membranschicht nur wenig steigt das Bnbettungsmaterial jedoch den für die Diffusion zur Verfügung stehenden effektiven Porendurchmesser signifikant reduziert
In einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß das Hydrogel der Hydroget-35 schtcht ein durch chemische Realdion dreidimensional vernetztes hydrophiles Polymer ist Insbesondere kann es sich beim hydrophilen Polymer um durch Glutaraldehyd vernetzte Polymere, vorzugsweise Polyvinylalkohol, Polyacrylamid oder Proteine, sowie um amlnofunktionelle hydrophile Polymere handeln.
Als praktikabel haben sich beispielsweise Proteine (polyionische Biopofymere, die sowohl positive als auch negative ionische Gruppen fragen) »wiesen, die nach Snbringung in die Poren des Trägermaterials 40 mittels Glutardiafdehyd in eine vernetzte Form überfährt werden.
Polyvinylalkohol läßt sich mit aldehydischen Quervemetzero wie Glutardiaidahyd sowie dessen Aidol-kondensate. beziehungsweise mH solchen Substanzen, die neben einer aldehydischen Funktion im Molekül eine weitere, nach einem anderen Mechanismus vernetzende, funktionelle Gruppo (Vinyl, Carboxyl u.a.) enthält, bä saurer Katalyse (0.1 π HCl) in definierte Acetate umwandeln. Die Wahl des Molekulargewichtes 46 der Ausg engepolymere sowie der Grad der Aoetalbiidung, das heißt die Variation des molaren Verhältnisses von Aldehyd zu Polymeruntereinheii, erlauben die Schaffung von Polymemeizwerken mit gut definierten PermsBtektivitäten. dLh. mit guten Reproduzierbarkeiten hinsichtlich der gewünschten Elektrodenfunktion.
Weiters ist erfmdungsgemafl vorgesehen, daß es sich beim hydrophilen Polymer um ein durch mehrfunktioneile Agenzien dreidimensional vernetztes Polymer handelt. Derartige Agenzien sind beispiets-50 weise mehrere Epoxidgruppen tragende Präpolymere, DRsocyanate, Cyanurchlorid (Trichlortriazin) u.a.
Mit dies»i Agenzien lassen sich hydrophile Polymere vernetzen, die außer den für die Hydrophilie verantwortlichen Sequenzen (zum Beispiel Polyethergruppen) vemetzungsfähige Gruppen wie Hydroxyl-beziehungsweise Aminogruppen fragen.
Als praktikabel hat sich auch die Verwendung hydrophiler Silikone erwiesen, ss Diese lassen sich durch Reaktion eines Adduktes, weiches durch Umsetzen von 2 Mol Glycidyloxypro-pyltriethoxysilan mit einem Mol Poiyethylenglyteof gebildet wird, mit einem stianoRerminaien Silikonpräpoly-msr in Gegenwart von Organazinn - bzw. Organtitanverbindungon als Katalysatoren hersteilen. Die Polykondensation zum dreidimensional vernetzten Polymer findet nach Tränkung des Trägermaterials in dessen 2
AT 397 661 B
Poren statt. Neben einer guten Hydrophiiie besitzt dieses Polymer zusätzlich eine gute Sauerstoffpermeabi-lität und ist für den Ensatz in Glucosesensoren gut brauchbar.
Es ist jedoch auch möglich, daß es sich beim hydrophilen Polymer um ein durch Pfropfpolymerisation dreidimensional vernetztes Polymer handelt. Bei der Pfropfjpolymerlsation handelt es sich um ein Verfahren s bei dem ein lineares Präpoiymer in Gegenwart eines Vinylgruppen tragenden Monomers sowie eines Initiators (organisches Peroxid u.a.) via UV-Strahiung zum Vernetzen gebracht wird.
Als geeignete Systeme haben sich in Wasser lösliche Poiyacrylate beziehungsweise -methacryiate wie Polyhydroxyethylmethacrylat, ferner Block- und Copolymere von Hydroxyethylmethacrylat und unpoiaren Acrylaten wie Butylacryiat, Methylmethacrylat u.a., gemischt mit Monomeren wie zum Beispiel το Hydroxyalkyl{metft)acrylat, erwiesen. Bei diesem Verfahren wird die poröse Trägermembran mit der wäßrigen Lösung des geeigneten Polymer-Monomer-Gemisches getränkt, getrocknet und in einer Inertgasatmosphäre unter UV-Bestrahlung vernetzt
Bne zweite AusfQhrungsvariante der Erfindung sieht vor, daß das Hydrogel der Hydrogelschicht ein durch van der Waals-Kräfte dreidimensional vernetztes hydrophiles Polymer, bzw., ein in Wasser unlösß-;s ches, quellbares Polymer mit hohem Molekulargewicht ist
Bet dieser Variante kommen zum Ensatz: a) wasserunlösliche, hydrophile in polaren organischen Lösungsmitteln wie Alkohole, cyclische Ether, Dimethylformamid u.a. gut lösliche Polymere wie Polyethersequenzen tragende Polymere u.a.
Die Polymere werden in einem Lösungsmittel beziehungsweise Lösungsmittelgemisch gelöst und in 20 die Cavitäten des porösen TrSgermateriate eingebracht Nach Abdunsten des Lösungsmittels liegt ein Polymer vor, welches durch Van-der-Wails-Brücken verursachte Teilkristailinität aufweist b) Cellulose in Form ihrer in organischen Lösungsmitteln löslichen Derivate
Nach Tränken des porösen Trägermaterials mit der Poiymeriösung und nach Abdunsten des Lösungsmittels wird das Cellulosederivat (Celluloseester} durch saure beziehungsweise basische Katalyse in ss regenerierte Cellulose umgewandeft, die durch thermische Behandlungsverfahren in einen teilkristalfinen Zustand überführt wird. insbesondere Ist es in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß das hydrophile Polymer hydrophile und ionische Gruppen, wie zum Beispiel Hydroxyh Sulfhydryh Amino-, quaternäre Ammonium-, Carboxylat-oder Sulfonatgruppen enthält. so Beispielsweise kann man anstelle der in der EPA 0 288 118 genannten Weinen Porendurchmesser bis 1,0 nm erfindungsgemäß eine äußere Membranschicht mit Poren > 10,0 nm, vorzugsweise > 15,0 nm bzw. & 50,0 nm verwenden, welche wesentlich einfacher herstellbar ist □er Grad der Teilkristallinität und somit der Quellfähigkeit bzw. der Perm Selektivität der Hydrogel· schiebt kann erfindungsgemäß durch Zusatz von 2 bis 20 %, vorzugsweise 5 % Weichmachern wie 3s Ethyienglycol, Propylengfycol. Polysthergtycol, Glycerin und andere höherwertige Alkohole gesteuert werden. Als Alternativen zu Glyzerin wären auch Dextran und andere Polyzucker zu nennen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführurtgsbeispieien näher erläutert:
Eigur 1 zeigt die mehrschichtige Membran einer Enzymelektrode gemäß dem Stand der Technik und die Figuren 2 bis 5 zeigen AusfQhrungsvarianten von erfindungsgemäßen Mehrschichtmembranen. 40 Die vor einer polarisierbaren Elektrode 1 einer nicht näher dargestellten, herkömmlichen Enzymelektrode (Fig. 1) angeordnete mehrschichtige Membran 2 weist eine äußere Membranschicht 3 auf, weiche mit einer Prot» 4 in direktem Kontakt steht Die Probe 4 enthält das zu messende Enzymsubstrat, beispielswel· • se Glucose. Zwischen einer Inneren Membran- bzw. Trägerschicht 5 und einer äußeren Membranschicht 3 ist eine Enzymschicht 8 angeordnet, welche im Falle eines Glucosesensors das Enzym Glucoseoxidase 46 enthält Das zu messende Enzymsubstrat gelangt durch feine Poren 7 in der äußeren Membranschicht 3 zur Enzymschicht 6.
Die in Fig. 2 dargestelite. mehrschichtige Membran 2 einer im wesentlichen der Ausführung nach Fig. 1 entsprechenden Enzymelektrode weist eine in eine Hydrogelschicht 8 eingebettete äußere Membranschicht 3 auf. Die Mehrphasenmembran (z.8. Polycarbonat mit Poren eingebettet in Hydrogel) weist relativ große so Poren 7 mit Durchmessern > 10,0 nm vorzugsweise 2 50,0 nm auf, wobei der effektive Porendurchmesser durch das Einbettungsmaterial signifikant reduziert wird. Die an die Hydrogelschicht 8 angrenzende Ehzymachicht 6 beinhaltet das für den jeweiligen Meßzweck (z.B. Bestimmung der Glucose- oder Lactal· konzentration) erforderliche Enzym (Giucoseoxidase bzw. Lactatoxidase).
Die Gesamtdicke der mehrschichtigen Membran 2 beträgt weniger als 25 um. ss Einen wesentlichen Vorteil weist die erfindungsgemäße äußere Membranschicht 3 im Hinblick auf Haftung der Enzymschicht 6 auf.
Der Membranschicht 3 haftet beidseitig eine dünne Hydrogelschicht an. Beim Aufbringen des Enzyms sowie bei der nachträglichen Vernetzung desselben zum Zwecke der Immobilisierung kommt es im 3
Claims (10)
- AT 387 661 B Grenzbereich Hydrogel / Enzym zu einem Interpenetrteren der Polymemetzwerke und somit zu einer quasi kovalenten Verbindung der beiden Schichten. Die in Fig. 2 dargestellte mehrschichtige Membran 2 kann auch für Enzymelektroden anderer als der in Fig. 1 und Fig. 2 dargesteltten Bauart verwendet werden. So weist beispielsweise die mehrschichtige Membran 2 nach Fig. 3 keine innere Membran- bzw. Trägerschicht auf. Die Verwendung einer derartigen Trägerschicht für die Enzymschicht 6 kann jedoch den Herstellungsprozefi vereinfachen. In den Ausführungsvarianten nach Fig. 4 und 5 weist die Mehrschtehtmembran 2 zusätzlich eine Sperrmembran 9 auf, welche zwischen der Enzymschicht Θ und der Trägerschicht 5 (Fig. 4) oder als innerste Membranschicht (Hg. 5) angeordnet sein kann. Diese Sperrmembran 9 Ist fQr niedermolekulare Reaktionsprodukte der Enzymreaktion durchlässig, sodaß diese mit der Elektrode t reagieren können (z.B. H2Q2 bei der Glucosemessung). Probenbestandteile, welche das Meßergebnis verfälschen könnten werden durch die Sperrmembran, die beispielsweise aus Celluloseacetat besteht zurückgehaiten. Patentansprüche 1. ÄuSere Membranschicht einer Enzymelektrode, von welcher eine Seite einer Probe mit dem zu messenden Enzymsubstrat und die andere Seite einer zumindest ein Enzym enthaltenden Enzymschicht zugewandt ist, wobei die äußere Membranschicht Poren aufweist, dadurch gekennzeichnet daß die mit Poren (7) versehene äußere Membranschicht (3) in eine Hydrogeischicht eingebettet ist
- 2. Membranschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrogel der Hydrogeischicht (7) ein durch chemische Reaktion dreidimensional vernetztes hydrophiles Polymer ist 3* Membranschicht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile Polymer ein durch Glirtaraidehyd vernetztes Polymer, vorzugsweise Polyvinylalkohol, Polyacrylamid oder Proteine, oder ein aminofunktioneitee hydrophiles Polymer ist
- 4. Membranschicht nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile Polymer ein durch mehrfunktionelle Agenzien dreidimensional vernetztes Polymer ist
- 5. Mambranschrcht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile Polymer ein durch Pfropfpolymerisation dreidimensional vernetztes Polymer ist.
- 6. Membranschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrogel der Hydrogeischicht (7) ein durch van der Waals-Kräfte dreidimensional vernetztes hydrophiles Polymer ist.
- 7. Membranschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrogel der Hydrogeischicht (7) ein ln Wasser unlösliches, quellbares Polymer mit hohem Molekulargewicht ist
- 8. Membranschicht nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet daß das hydrophile Polymer hydrophile und ionische Gruppen, wie zum Beispiel Hydroxylsuifhydrylamino-, quaternäre Ammonium-, Carboixyiai· oder Suifönatgruppen enthält
- 8. Membranschicht nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß die Hydrogeischicht (8) 2 bis 20 %, vorzugsweise 5 %, eines Weichmachers wie Ethylenglyool, Propylenglycoi, Polyetherglycol, Glycerin oder andere höherwertige Alkohole enthält
- 19. Membranschicht nach einem der Ansprüche 1 bis Θ. dadurch gekennzeichnet daß Poren (7) einen Durchmesser > 10,0 nm vorzugsweise > 15,0 nm aufweisen.
- 11. Membranachicht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren (7) einen Durchmesser ä 50.0 nm aufweisen. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT196792A AT397661B (de) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | Äussere membranschicht einer enzymelektrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT196792A AT397661B (de) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | Äussere membranschicht einer enzymelektrode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ATA196792A ATA196792A (de) | 1993-10-15 |
| AT397661B true AT397661B (de) | 1994-06-27 |
Family
ID=3524931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| AT196792A AT397661B (de) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | Äussere membranschicht einer enzymelektrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT397661B (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0603154A3 (en) * | 1992-12-15 | 1995-08-30 | Avl Medical Instr Ag | Amperometric enzyme electrode. |
| WO2001057241A3 (en) * | 2000-02-01 | 2002-04-25 | Patrick Kelly | Cast analyte diffusion-limiting membranes using photopolymerizable hydrophylic monomers |
| DE102018117257A1 (de) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | Jumo Gmbh & Co. Kg | Referenzelektrode mit verbesserter Druckfestigkeit |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0207370A2 (de) * | 1985-06-28 | 1987-01-07 | Miles Inc. | Elektrochemischer Sensor und Membran dafür |
| WO1989009397A1 (en) * | 1988-03-31 | 1989-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biosensor and process for its production |
-
1992
- 1992-10-06 AT AT196792A patent/AT397661B/de not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0207370A2 (de) * | 1985-06-28 | 1987-01-07 | Miles Inc. | Elektrochemischer Sensor und Membran dafür |
| WO1989009397A1 (en) * | 1988-03-31 | 1989-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Biosensor and process for its production |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0603154A3 (en) * | 1992-12-15 | 1995-08-30 | Avl Medical Instr Ag | Amperometric enzyme electrode. |
| EP0711837A3 (de) * | 1992-12-15 | 1996-06-12 | Avl Medical Instr Ag | |
| WO2001057241A3 (en) * | 2000-02-01 | 2002-04-25 | Patrick Kelly | Cast analyte diffusion-limiting membranes using photopolymerizable hydrophylic monomers |
| DE102018117257A1 (de) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | Jumo Gmbh & Co. Kg | Referenzelektrode mit verbesserter Druckfestigkeit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATA196792A (de) | 1993-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69321587T2 (de) | Hydrophile, mikroporöse polyolefin-membran | |
| DE2903216C2 (de) | Enzymelektrode und immobilisiertes Enzym enthaltende Membran | |
| DE2822787C2 (de) | Selektiv chemisch empfindlicher FET-Wandler | |
| DE69520042T2 (de) | Porösesverbundmembran und verfahren | |
| DE69733608T2 (de) | Mehrschichtenmembranen für enzymelektrode und verfahren zu ihrer herstellung | |
| EP0154839B1 (de) | Testvorrichtung und Methode zum Nachweis einer Komponente einer flüssigen Probe | |
| EP1076239B1 (de) | Verfahren zur Beschichtung von Kapillaren mit quervernetzten hydrophilen Polymeren | |
| DE69423522T2 (de) | Membran aus einem acrylnitrilpolymer | |
| EP0562372B1 (de) | Biosensor | |
| EP0562370B1 (de) | Biosensor | |
| DE68920655T2 (de) | Hydrophiles Material und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
| US5041225A (en) | Hydrophilic semi-permeable PTFE membranes and their manufacture | |
| DE60217845T2 (de) | Beschichtete membranen | |
| DE69411732T2 (de) | Elektrochemische sensoren | |
| DE68909777T2 (de) | Verfahren zur immobilisierung eines proteins auf ein polymer und so erzeugte membran. | |
| AT401653B (de) | Verfahren zur immobilisierung biologischer komponenten in einer polymermatrix sowie biosensoren unter verwendung derartiger immobilisate | |
| EP0407900B1 (de) | Flach- oder Kapillarmembran auf der Basis eines homogenen Gemisches aus Polyvinylidenfluorid und eines zweiten, durch chemische Umsetzung hydrophilierbaren Polymeren | |
| DE69019531T2 (de) | Verfahren zur herstellung oberflächenmodifizierter fester substrate. | |
| AT408662B (de) | Creatinin-sensor | |
| EP2252410B1 (de) | Oberflächenmodifikation | |
| DE10052066A1 (de) | Siebdruckfähige Paste zur Herstellung einer porösen Polymermembran für einen Biosensor | |
| DE1598153A1 (de) | Diagnostisches Mittel zum Nachweis der Inhaltsstoffe von Koerperfluessigkeiten | |
| US5098569A (en) | Surface-modified support membrane and process therefor | |
| DE3040106C2 (de) | Hydrophiles Füllmaterial für die Chromatographie | |
| DE102016125818A1 (de) | Verfahren zur Separation von geladenen biologisch aktiven Substanzen aus Flüssigkeiten und deren Wiedergewinnung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ELJ | Ceased due to non-payment of the annual fee | ||
| UEP | Publication of translation of european patent specification |