DE2634562A1 - ENZYME MEMBRANE - Google Patents

ENZYME MEMBRANE

Info

Publication number
DE2634562A1
DE2634562A1 DE19762634562 DE2634562A DE2634562A1 DE 2634562 A1 DE2634562 A1 DE 2634562A1 DE 19762634562 DE19762634562 DE 19762634562 DE 2634562 A DE2634562 A DE 2634562A DE 2634562 A1 DE2634562 A1 DE 2634562A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
membrane
enzyme
electrode
solution
masch
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
DE19762634562
Other languages
German (de)
Inventor
Yukio Hashimoto
Kazuo Kimura
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.)
KH Neochem Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
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 Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd filed Critical Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
Publication of DE2634562A1 publication Critical patent/DE2634562A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING 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
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes
    • C12Q1/002Electrode membranes

Description

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch PatentanwälteAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch patent attorneys Diplom-PhysikerPhysicist Dr. Walter AndrejewskiDr. Walter Andrejewski Diplom-IngenieurGraduate engineer Dr.-lng. Manfred HonkeDr.-lng. Manfred Honke Diplom-IngenieurGraduate engineer Hans Dieter GesthuysenHans Dieter Gesthuysen Diplom-PhysikerPhysicist Dr. Karl Gerhard MaschDr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte:Lawyer file:

459/Ja+ 459 / yes +

43 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 78943 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 789

29. Juli 1976July 29, 1976

Patentanmeldung KYOWA HAKKO KOGYO KABUSHIKI KAISHA No. 6-1, 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo-to, JapanPatent application KYOWA HAKKO KOGYO KABUSHIKI KAISHA No. 6-1, 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo-to, Japan

Enzym-MembranEnzyme membrane

Diese Erfindung betrifft ein immobilisiertes Enzym und im besonderen betrifft sie ein Enzym - immobilisiert auf einer Membran, die z. B. für eine Enzym-Elektrode verwendet wird, welche durch Kombination einer enzymatischen Aktivität mit einem elektrochemischen Analyse-Verfahren als ein elektrochemischer Klein-Umwandler arbeitet.This invention relates to an immobilized enzyme and, more particularly, relates to an enzyme - immobilized on a membrane z. B. is used for an enzyme electrode, which by combining an enzymatic Activity using an electrochemical analysis method works as a small electrochemical transducer.

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

Enzyme sind Kraft ihrer Substrat-Spezifizität und katalytischen Aktivität zur Analyse, Reinigung und Reaktion von verschiedenen Substanzen, wie Zucker, Cholesterin und dergl., die in lebenden Körpern oder gelöst in Flüssigkeit enthalten sind, in der Tat nützlich.Enzymes are by virtue of their substrate specificity and catalytic Activity for analyzing, purifying and reacting various substances such as sugar, cholesterol and the like., contained in living bodies or dissolved in liquids are indeed useful.

Jedoch ist der Gebrauch eines Enzyms für solche Zwecke wegen der Unbeständigkeit der Enzyme, des großen Verbrauchs an teuren Enzymen für jeden Ablauf der Analyse und die Erfordernis eines langen Zeitraumes für die Analyse nützlich.However, the use of an enzyme for such purposes is because of the instability of the enzymes, great consumption of expensive enzymes useful for any course of the analysis and the requirement of a long period of time for the analysis.

Im Hinblick auf die Überwindung dieser Nachteile sind Versuche gemacht worden, um eine Enzym-Membran zu schaffen, z.B. ein Enzym, das darin immobilisiert ist oder von einer plastischen Membran getragen ist, welche z.B. für Sauerstoff, Ionen, Substrate und dergl., die zu behandeln sind, durchlässig ist. Eine so erhaltene Membran hat die Vorteile der Festigkeit, Stabilität und Gleichmäßigkeit.With a view to overcoming these disadvantages, attempts have been made to create an enzyme membrane, e.g. an enzyme that is immobilized in it or carried by a plastic membrane, which e.g. for oxygen, Ions, substrates and the like. To be treated, is permeable. A membrane obtained in this way has the advantages of Strength, stability and evenness.

Es ist auch vorgeschlagen worden, solche Enzym-Membran mit einem elektrotechnischen Verfahren zu kombinieren durch Anbringen der Membran am Kopf einer Elektrode einer Zelle, die für analytische Zwecke dient, um dabei folgende Vorteile zu erhalten:It has also been proposed to combine such an enzyme membrane with an electrotechnical process Attaching the membrane to the head of an electrode of a cell, which is used for analytical purposes, in order to achieve the following advantages to obtain:

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

a) Die Bestimmung wird in einer kurzen Zeitperiode mit einer guten Reproduzierbarkeit und Stabilität ausgeführt.a) The determination is made in a short period of time with good reproducibility and stability executed.

b) Die Elektrode ist nach Vollendung der vorausgehenden Operationen leicht abwaschbar (z.B. gute Aufbereitbarkeit). b) The electrode can be easily washed off after the previous operations have been completed (e.g. easy to reprocess).

c) Die Elektrode kann mehrere Male zur Analyse verwendet werden, weil der Verbrauch an Enzym pro Analysenablauf ganz gering ist.c) The electrode can be used several times for analysis because of the consumption of enzyme per analysis run is very low.

Die Enzym-Membrane oder Enzym-Elektroden der bekannten Typen werden wie folgt veranschaulicht.The enzyme membrane or enzyme electrodes of the well-known Types are illustrated as follows.

Typ 1: Eine Enzym-Lösung wird in einer semipermeablen Membran eingeschlossen, welche direkt mit der Spitze einer Elektrode in Kontakt ist unter Verwendung von 0-Ringen, berichtet in der Analytischen Chemie, £2 (1), 118-121 (1970). Dieser Typ erfordert eine lange Zeitperiode, um die Abfälle von der vorhergehenden Operation zu entfernen, und das Enzym ist unbeständig und nicht gleichförmig. Type 1 : An enzyme solution is enclosed in a semipermeable membrane which is in direct contact with the tip of an electrode using O-rings, reported in Analytischen Chemie, £ 2 (1), 118-121 (1970). This type requires a long period of time to remove the wastes from the previous operation, and the enzyme is inconsistent and non-uniform.

Typ 2: Eine Lösung, enthaltend ein Enzym, Acrylamid; Ν,Ν-Methylenbisacrylamid und ein Polymerisierungsmittel wird einer Photo-Polymerisation auf einer plastischen Membran unterworfen, welche direkt mit einer Elektrode in Kontakt Type 2 : a solution containing an enzyme, acrylamide; Ν, Ν-methylenebisacrylamide and a polymerizing agent is subjected to photo-polymerization on a plastic membrane which is in direct contact with an electrode

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

steht, um das Enzym in das Gefüge des Acrylamid-Gels einzuschließen - berichtet in Nature, 214, 986-988 (1967). Dieser Typ kann eine große Menge eines Enzyms oder eines Enzymkomplex-Systems von zwei oder mehreren Enzymen festlegen, er erfordert aber eine sehr komplizierte Gelbildungs-Reaktion an der Elektrode für die Gewinnung der gewünschten Enzym-Elektrode. Ferner kann dieser Typ mühsam anwendbar sein auf hochmolekulare Substrate wegen einer übermäßig hohen Dichte der Gefüge-Struktur des Acrylamid-Gels, und er ist auch in der Reproduzierbarkeit mangelhaft.stands to include the enzyme in the structure of the acrylamide gel - reported in Nature, 214 , 986-988 (1967). This type can fix a large amount of an enzyme or an enzyme complex system of two or more enzymes, but it requires a very complicated gelation reaction on the electrode for obtaining the desired enzyme electrode. Further, this type can be troublesome to apply to high molecular substrates because of an excessively high density of the structural structure of the acrylamide gel, and it is also poor in reproducibility.

Typ 3: Es wird ein Enzym mit einem inaktiven Protein vermischt und der Vernetzungs-Reaktion unterworfen, um Ausscheidungen von vernetzten Proteinen zu ergeben, welche dann auf eine plastische Membran aufgebracht werden, die in direktem Kontakt mit einer Elektrode plaziert ist und durch ein Netz, das aus einem plastischen Harz gemacht ist, gestützt wird - berichtet in Pathology Biology, ^2 (6), 497-502 (1974). Dieser Typ hat einen ähnlichen Vorteil wie der vom Typ 2, jedoch ist das Enzym unbeständig und infolge der Pastenform der vernetzten Proteine ungleichmäßig. Type 3 : An enzyme is mixed with an inactive protein and subjected to the crosslinking reaction to give excretions of crosslinked proteins, which are then applied to a plastic membrane placed in direct contact with an electrode and through a mesh, made of plastic resin - reported in Pathology Biology, ^ 2 (6), 497-502 (1974). This type has an advantage similar to that of type 2, but the enzyme is unstable and uneven due to the paste form of the crosslinked proteins.

Typ 4: Es werden Aminogruppen eines organischen Polymerisats in Pulverform und ein Enzym miteinander gekoppelt, um eine Paste aus einem immobilisierten Enzym zu ergeben - berichtet in Analytical Letter, j[ (4), 301-312 (1973). Dieser Typ Type 4 : Amino groups of an organic polymer in powder form and an enzyme are coupled to one another in order to produce a paste from an immobilized enzyme - reported in Analytical Letter, j [(4), 301-312 (1973). That guy

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

hat wegen der Pastenform ähnliche Mangel wie die des Typs 3.because of the paste form has similar defects as that of the Type 3.

Typ 5; Es wird eine Lösung, die Collagen-Fasern und ein Enzym enthält, mit einem konstanten elektrischen Strom unter saurer Bedingung in eine Zelle eingebracht, um eine Enzym-Collagen-Membran um die Kathode herum zu ergeben. Die Membran wird gewaschen, getrocknet und als ein Teil einer Doppel-Membran verwendet, die noch eine andere Membran hat, die aus einer Sauerstoff-permeablen Membran besteht, die aus einem plastischen Harz, z. B. Teflon, gemacht ist, Diese Doppelmembran wird direkt mit einer Elektrode in Kontakt gebracht und mit Kautschuk-Ringen dicht an der Elektrode befestigt - berichtet in Analytica Chimica Acta, 69, 431 (1974). Dieser Typ hat die Mängel einer geringen Dispersion des Substrats und eines Zeitverbrauchs. Selbst dann wenn diese Mängel durch Verwendung einer dünnen Membran vermieden werden können, bestehen noch die Nachteile einer schlechten mechanischen Eigenschaft und der Schwierigkeit in der Handhabung. Dieser Typ kann ebenfalls kaum anwendbar sein auf einige Enzyme, welche unter sauren Bedingungen inaktiviert werden können. Type 5 ; A solution containing collagen fibers and an enzyme is introduced into a cell with a constant electric current under an acidic condition to give an enzyme-collagen membrane around the cathode. The membrane is washed, dried and used as part of a double membrane which has yet another membrane consisting of an oxygen permeable membrane made of a plastic resin, e.g. B. Teflon. This double membrane is brought into direct contact with an electrode and tightly attached to the electrode with rubber rings - reported in Analytica Chimica Acta, 69 , 431 (1974). This type suffers from poor substrate dispersion and time consumption. Even if these shortcomings can be avoided by using a thin membrane, there are still disadvantages of poor mechanical property and difficulty in handling. This type can also hardly be applicable to some enzymes which can be inactivated under acidic conditions.

Wie oben beschrieben sind die Schwierigkeiten zum Immobilisiren des Enzyms untrennbar verbunden mit den Enzym-Membranen oder Enzym-Elektroden der bekannten Typen. Man hat jedoch jetzt entdeckt, daß eine Enzym-Membran ohne die zuvorAs described above, the difficulties in immobilizing are of the enzyme inextricably linked with the enzyme membranes or enzyme electrodes of the known types. One has however, now discovered that an enzyme membrane without that previously

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

erwähnten Nachteile durch Verwendung einer porösen Membran, die aus einem organischen Hochpolymeren hergestellt ist, bereitet werden kann.mentioned disadvantages due to the use of a porous membrane made of an organic high polymer, can be prepared.

Ein Gegenstand der Erfindung ist, eine Enzym-Membran vorzusehen, welche mit Vorteil entweder allein für chemische Verfahren oder in Kombination mit einer Elektrode einer Zelle für elektrochemische Verfahren verwendet zu werden.An object of the invention is to provide an enzyme membrane, which with advantage either alone for chemical Process or to be used in combination with an electrode of a cell for electrochemical processes.

Diese Erfindung betrifft eine Enzym-Membran für chemische oder elektrotechnische Verfahren, wie Analyse, Reinigung, Reaktion und dergl., wobei die Enzym-Membran im allgemeinen als eine Ober-Membran einer Doppelmembran verwendet wird, von der die Unter-Membran ein Sauerstoff oder Ionen-permeabler Plasticfilm ist. Wenn eine Doppelmembran der bekannten Typen, z.B. Teflon-Membran oder Nylon-Membran verwendet wird für ein elektrochemisches Verfahren, so wird die Doppel-Membran direkt und dicht in Kontakt mit einer Elektrode einer Zelle z.B. durch Verwendung von O-Ringen angebracht.This invention relates to an enzyme membrane for chemical or electrotechnical processes such as analysis, purification, reaction and the like. The enzyme membrane in general A double membrane is used as an upper membrane, of which the lower membrane is an oxygen or ion permeable Plasticfilm is. When a double membrane of the known types, e.g. Teflon membrane or nylon membrane is used When an electrochemical process is used, the double membrane is directly and tightly in contact with one Electrode attached to a cell e.g. by using O-rings.

Diese Erfindung unterrichtet über eine Enzym-Membran, die ein Enzym umfaßt, das in einer porösen Membran festgelegt ist, welche permeabel ist, und welche aus einem organischen hochmolekularen Polymeren besteht.This invention teaches an enzyme membrane which comprises an enzyme trapped in a porous membrane which is permeable and which is made of an organic high molecular polymer.

Die für den erfindungsgemäßen Zweck verwendete plastische Membran hat eine mikroporöse Struktur, wobei die Poren, dieThe plastic membrane used for the purpose of the invention has a microporous structure, the pores, the

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

im Durchschnitt einen Durchmesser von 10 bis 10 000 8 (vorzugsweise von 50 bis 5000 R) haben, dicht und ungleichmäßig auf der ganzen Oberfläche verteilt sind. Die Stärke des plastischen Harzfilmes liegt zwischen 1 und 500 ,u. Solche Filme sind in der Technik bekannt und z.B. als Membran-Filter verwendet. All und jede plastischen Harzfilme, die für die Herstellung der bekannten Enzym-Membrane verwendet werden, können für den erfindungsgemäßen Zweck verwendet werden, obgleich es auch möglich ist, Filme zu verwenden, die aus Polyacrylnitril, Polyurethan, Polystyrol, Polyamid, Polyharnstoff-Harz, Polyester, Polyäthylen, Polypropylen und dergl. hergestellt sind. Es können gute Ergebnisse erhalten werden durch Verwendung eines Harzfilmes, der aus einem Mischpolymerisat von Acrylnitril mit entweder Vinylacetat, Acrylamid, Methylacrylat oder dergl. hergestellt ist. Auch Polypropylen-Filme, die einen Porendurchmesser von durchschnittlich 50 bis 5000 8. haben, sind vorzuziehen.have an average diameter of 10 to 10 000 8 (preferably 50 to 5000 R) , are dense and unevenly distributed over the entire surface. The thickness of the plastic resin film is between 1 and 500, u. Such films are known in the art and are used, for example, as membrane filters. All and any plastic resin films that are used for the production of the known enzyme membranes can be used for the purpose of the invention, although it is also possible to use films made of polyacrylonitrile, polyurethane, polystyrene, polyamide, polyurea resin, Polyester, polyethylene, polypropylene and the like. Are made. Good results can be obtained by using a resin film made from a copolymer of acrylonitrile with either vinyl acetate, acrylamide, methyl acrylate or the like. Polypropylene films, which have an average pore diameter of 50 to 5000 8, are also preferable.

Poröse Harzfilme der bekannten Typen werden in zwei Typen klassifiziert. Die eine ist mit Poren ausgerüstet, welche nicht untereinander verbunden sind, z. B. ein geschlossener Zeil-Typ, und eine andere ist mit Poren ausgerüstet, welche durch verschlungene Bahnen untereinander verbunden sind, welche von einer äußeren Oberfläche zu einer anderen, z.B. als ein Offen-Zell-Typ, sich ausdehnen können. Beide Film-TypenPorous resin films of the known types are of two types classified. One is equipped with pores which are not connected to one another, e.g. B. a closed one Zeil type, and another is equipped with pores, which are connected to each other by winding paths, which can expand from one outer surface to another, e.g., as an open cell type. Both types of film

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 8- 8th

können für den Zweck der Erfindung verwendet werden, wenn die Filme von einer mikroporösen Struktur sind, welche eine hohe Affinität und eine gute Adhesion des Enzyms auf. dem Film gewähren. Die für die im Rahmen der Erfindung benutzbaren Kunststoff-Membranen erforderliche Permeabilität ist im Stande der Technik bekannt und kann entsprechend der Benutzungsart der fertigen Enzym-Membran variieren. So ist z.B. eine Permeabilität für Glukose, wenn die Kunststoff-Membran für eine Glukose-Oxydase-Sauerstoff-Elektrode benutzt wird und eine Permeabilität für das Reaktionsprodukt, wenn die Kunststoff-Membran für die enzymatische Reaktion eingesetzt wird. Es können gute Ergebnisse durch Verwendung eines Offen-Zell-Typs erhalten werden. Mikroporöse Filme, wie sie in den nachfolgenden Beispielen verwendet werden, können z. B. nach Verfahren hergestellt werden, wie sie in der USA-Patentschrift 3 679 538, den japanischen Offenlegungsschriften 78576/75, 90579/75 und 43878/74 offenbart sind.can be used for the purpose of the invention when the films are of a microporous structure, which is a high affinity and good adhesion of the enzyme. grant the film. The ones that can be used within the scope of the invention Plastic membranes required permeability is known in the art and can be according to the The type of use of the finished enzyme membrane will vary. For example, there is a permeability for glucose if the plastic membrane for a glucose oxidase oxygen electrode is used and a permeability for the reaction product if the plastic membrane for the enzymatic Reaction is used. Good results can be obtained by using an open cell type. Microporous Films as used in the following examples can e.g. B. produced by process as disclosed in U.S. Patent 3,679,538, Japanese Patent Laid-Open Nos. 78576/75, 90579/75 and 43878/74 are disclosed.

Es ist möglich, das Enzym in der Membran durch eine einfache oder kombinierte Anwendung der nachfolgenden Methoden festzulegen.It is possible to keep the enzyme in the membrane by a simple or combined application of the following methods to be determined.

- chemische Methoden für covalente Bindung des Enzyms mit den aktiven Gruppen der hochmolekularen plastischen Membran (z.B. Methylestergruppe und Nitrilgruppe) -- chemical methods for covalent binding of the enzyme with the active groups of the high molecular weight plastic membrane (e.g. methyl ester group and nitrile group) -

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- Vernetzen in einer Matritze durch Verwendung eines VernetζungsmitteIs -- Meshing in a die by using a NETWORKING MEANS -

- physikalische Adsorption.- physical adsorption.

Da die poröse Harzmembran im allgemeinen hydrophob ist, ist es vorteilhaft, das Enzym durch Bestreichen der porösen Membran nach der Behandlung festzulegen. Z. B. wird die Membran in ein organisches Lösungsmittel, wie z.B. Alkohol oder Aceton, getaucht mit nachfolgendem Einlegen in Wasser.Since the porous resin membrane is generally hydrophobic, it is advantageous to coat the enzyme by painting the porous Set membrane after treatment. For example, the membrane is immersed in an organic solvent such as alcohol or acetone, immersed with subsequent immersion in water.

Die Reaktion (Kontakt) des Enzyms mit der Membran wird bei einer geeigneten Temperatur durchgeführt, welche unter der Temperatur liegt, bei der das Enzym inaktiviert wird (vorzugsweise bei 0 bis 40°e). Die Kontaktzeit ist nicht begrenzt, sie liegt aber vorzugsweise zwischen 1 und 24 Stunden. Die chemische Behandlung der Membran wird mit oder ohne das adsorbierte Enzym eine geeignete Zeit lang bei einer geeigneten Temperatur durchgeführt. Es ist auch möglich, die Membran vor der Kombinierung mit dem Enzym bei erhöhter Temperatur und über eine kürzere Zeitperiode zu behandeln.The reaction (contact) of the enzyme with the membrane is carried out at a suitable temperature which is below the temperature at which the enzyme is inactivated (preferably at 0 to 40 ° e). The contact time is not limited, but it is preferably between 1 and 24 hours. The chemical treatment of the membrane is done with or without the adsorbed enzyme for a suitable time at a suitable temperature. It is also possible to remove the membrane prior to combining with the enzyme at elevated temperature and over a shorter period of time to treat.

Die Enzyme, welche für die Erfindung verwendet werden können, werden veranschaulicht durch Oxydasen, wie z.B. Glukose-Oxydase, Aminosäure-Oxydase, Alkohol-Oxydase, Ureat-Oxydase, Cholesterin-Oxydase und dergl.; verschiedene Aminosäuren-The enzymes which can be used for the invention are exemplified by oxidases such as glucose oxidase, Amino acid oxidase, alcohol oxidase, urate oxidase, Cholesterol oxidase and the like; different amino acids

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

10 -10 -

Decarboxylasen, Urease, Glutaminase, p-Glukosidase, Penicillinase, Cholinesterase, Cholesterinesterase, Katalase, .Invertase, Asparaginase, Mutarotase und dergl. Es ist möglich, die Enzyme allein oder in Kombination von wenigstens zwei derselben zu verwenden. Die Komplex-Enzym-Systeme werden veranschaulicht durch die Kombination von Oxydase und Katalase, Cholesterinesterase und Cholesterinoxydase, Invertase und Glukoseoxydase, und Invertase und Mutarotase.Decarboxylases, urease, glutaminase, p-glucosidase, Penicillinase, cholinesterase, cholesterol esterase, catalase, invertase, asparaginase, mutarotase and the like. It is possible to use the enzymes alone or in combination of at least two of them. The complex enzyme systems are illustrated by the combination of oxidase and catalase, and cholesterol esterase Cholesterol oxidase, invertase and glucose oxidase, and Invertase and mutarotase.

Die Erfindung kann auf verschiedene selektive Elektroden für elektrochemische und quantitative Bestimmung z.B. unter Verwendung der folgenden Elektroden angewendet werden.The invention can be applied to various selective electrodes for electrochemical and quantitative determination e.g. The following electrodes can be used.

Clarke- oder Galvani-Typ-Sauerstoff-Elektrode; pH-Elektrode, Cyanat-Elektrode; Ammonium-Elektrode; Carbonat-Elektrode; Iodinen-Elektrode und dergl.Clarke or Galvani-type oxygen electrode; pH electrode, Cyanate electrode; Ammonium electrode; Carbonate electrode; Iodine electrode and the like.

Die Enzym-Elektrode, ausgerüstet mit der erfindungsgemäßen Enzym-Membran wird in allen Flüssigkeiten verwendet, solange die enzymatische Reaktion ohne Inaktivierung des verwendeten Enzyms ausgeführt werden kann. Es wird jedoch vorgezogen, sie in einer Flüssigkeit beim pH von 3 bis 9 und bei einer Temperatur von 0 bis 50°C zu verwenden. Die Bedingungen können in Abhängigkeit von den Elektrodentypen und dem zur enzymatischen Reaktion verwendeten Medium variieren. WennThe enzyme electrode equipped with the one according to the invention Enzyme membrane is used in all liquids as long as the enzymatic reaction is carried out without inactivating the one used Enzyme can be run. However, it is preferred to keep them in a liquid at pH 3 to 9 and at at a temperature of 0 to 50 ° C. The conditions can vary depending on the types of electrodes and the used enzymatic reaction medium used vary. if

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 11 -- 11 -

z.B. die Enzym-Membran für eine Sauerstoff-Elektrode verwendet wird, liegt die Temperatur vorzugsweise unter 500C, und im Falle einer Ammonium-Ionen-Elektrode können bei einem relativ höheren pH gute Ergebnisse erhalten werden. Die Konzentration des für eine enzymatische Reaktion verwendeten Substrats kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften der verwendeten Enzym-Membran, den Substrat-Typen, der Elektrode und dergl. variieren, jedoch sind 10~ Mol/l bis 10 Mol/l vorzuziehen. Beim Gebrauch wird die Enzym-Elektrode in eine Lösung gesteckt, welche das Substrat nicht enthält und welche mit einem konstanten elektrischen Strom und Vollspannung belastet ist. Danach wird eine kleine Menge der zu bestimmenden Lösung allmählich zugefügt, um die Änderung des Stromes oder der Vollspannung auf übliche Weise zu kontrollieren. Selbst dann, wenn die Lösung zuerst eine kleine Menge an Substrat enthält, ist es möglich, durch Stehenlassen der Lösung für eine geeignete Zeitspanne ein Gleichgewicht zu erhalten.For example, if the enzyme membrane is used for an oxygen electrode, the temperature is preferably below 50 ° C., and in the case of an ammonium ion electrode, good results can be obtained at a relatively higher pH. The concentration of the substrate used for an enzymatic reaction may vary depending on the properties of the enzyme membrane used, the types of substrates, the electrode, and the like, but 10 ~ mol / to 10 mol / is preferable. During use, the enzyme electrode is placed in a solution which does not contain the substrate and which is loaded with a constant electric current and full voltage. Then a small amount of the solution to be determined is gradually added to control the change in current or full voltage in the usual way. Even if the solution contains a small amount of the substrate at first, it is possible to equilibrate by allowing the solution to stand for an appropriate period of time.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Enzym-Membran ohne die zuvor erwähnten Nachteile jedoch mit folgenden vorteilhaften Ergebnissen zu erhalten.According to the invention it is possible to use the enzyme membrane without the However, the aforementioned disadvantages can be obtained with the following advantageous results.

a) Viele Enzym-Typen können immobilisiert werden, und es ist auch möglich, verschiedene Enzyme zu verwenden, welche inaktiviert werden können bei einem pH, welches nicht anwendbar auf die Collagen-Membran des bekannten Typs ist.a) Many types of enzymes can be immobilized, and it is also possible to use different enzymes which one can be inactivated at a pH which is not applicable to the collagen membrane of the known type.

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patenianwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, sponsor lawyers in Essen

- 12 -- 12 -

b) Das auf der Enzym-Membran festgelegte Enzym ist beständig, und die so erhaltene Membran ist gleichförmig. Wenn z.B. eine gleiche Enzym-Membran - wie die im Beispiel 1 verwendete - 100 mal in dem stationären, elektrischen Umlauf-Verfahren zur Bestimmung der Glukose-Konzentration (16 mg/dl) verwendet wird, so ist das erhaltene Ergebnis durch die Endbestimmung im Bereich von 98 % des anfänglich erhaltenen Ergebnisses.b) The enzyme fixed on the enzyme membrane is stable and the membrane thus obtained is uniform. If e.g. the same enzyme membrane - as that used in Example 1 - 100 times in the stationary, electrical circulation process is used to determine the glucose concentration (16 mg / dl), the result obtained is indicated by the Final determination in the range of 98% of the result initially obtained.

Verschiedene Nachteile der bekannten Enzym-Elektroden im Hinblick auf Stabilität, konstante Wiederholbarkeit, Aufbereitbarkeit und Wirkungszeit werden durch diese Erfindung überwunden, und durch diese Erfindung ist eine weite Anwendbarkeit auf die verschiedensten Enzyme geliefert.Various disadvantages of the known enzyme electrodes with regard to stability, constant repeatability, processability and time of action are overcome by this invention, and this invention has wide applicability supplied to a wide variety of enzymes.

Die begleitenden Zeichnungen werden in den Fig. 1-3 auf S. 987 von Nature, Band 214 (1967) wiedergegeben, um die Konstruktion und Funktion einer Enzym-Elektrode, wie sie im Beispiel 1 nachfolgend verwendet wird, zu erläutern.The accompanying drawings are reproduced in Figures 1-3 at p. 987 of Nature, Volume 214 (1967) to explain the construction and function of an enzyme electrode as used in Example 1 below.

Die Erfindung wird durch die folgenden, jedoch nicht beschränkenden Beispiele erläutert, in denen alle Verfahrensschritte bei Zimmertemperatur - sonst einzeln angegeben ausgeführt werden, und in denen die plastischen Membranen, in denen die Enzyme festgelegt sind, wie folgt hergestellt werden können.The invention is illustrated by, but not limited to, the following Examples are explained in which all process steps are carried out at room temperature - otherwise specified individually and in which the plastic membranes in which the enzymes are fixed are made as follows can be.

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honlce, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honlce, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 13 -- 13 -

Herstellung der Membrane, die in den Beispielen 1-4 und 6-12 verwendet werden. Manufacture of the membranes used in Examples 1-4 and 6-12 .

Acrylonitril (95 Gew.-Teile) und Methylacrylat ( 5 Gew.-Teile) werden auf konventionelle Art mischpolymerisxert offenbart in der französischen Patentschrift 2 254 355, um ein Mischpolymerisat herzustellen, welches in Dimethylformaldehyd gelöst wurde, um eine Lösung mit einer Mischpolymerisat-Konzentration von 20 Gew.-% zu ergeben. Die Lösung wurde auf eine Glasplatte gegossen mit nachfolgenden 10 Min. langer Tauchung in Wasser bei 20°C, um eine semipermeable Membran zu ergeben. Diese Membran wurde mit Wasser gewaschen und dann 10 Min. lang einer thermischen Behandlung in heißem Wasser von 80 C unter halbwegs keinem Druck unterworfen. Die erhaltene Membran war mikroporös und fürdie zu behandelnden Substrate, Sauerstoff und Ionen permeabel. Die auf der gesamten äußeren Oberfläche dicht verteilten Poren waren mikroskopisch klein und hatten einen durchschnittlichen Durchmesser von 50 bis 1000 A.Acrylonitrile (95 parts by weight) and methyl acrylate (5 parts by weight) are conventionally disclosed as copolymerized in French patent specification 2,254,355 to prepare a copolymer which is converted into dimethylformaldehyde was dissolved to give a solution with a copolymer concentration of 20 wt .-%. the Solution was poured onto a glass plate, followed by immersion in water at 20 ° C. for 10 minutes to obtain a to result in semipermeable membrane. This membrane was washed with water and then a thermal one for 10 minutes Treatment in hot water at 80 C under halfway no pressure. The membrane obtained was microporous and permeable to the substrates to be treated, oxygen and ions. The dense on the entire outer surface distributed pores were microscopic and had an average diameter of 50 to 1000 A.

Herstellung der im Beispiel 13 verwendeten Membran. Production of the membrane used in Example 13 .

Die plastische Membran wurde auf eine ähnliche Art wie in der USA-Patentschrift 3 679 538 beschrieben - wie folgt hergestellt:The plastic membrane was made in a manner similar to that described in U.S. Patent 3,679,538 - as follows manufactured:

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 14 -- 14 -

Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,7 bis 5,0 und einer Dichte von 0,90 bis 0,925 wurde bei 200 bis 25O°C geschmolzen stranggepreßt durch einen T-Stempel und mit einer rotierenden Gußwalze, gehalten bei 500C, in Kontakt gebracht. Die so erhaltene Membran wurde 30 bis 60 Min. lang im Luftstrom mit einer geringen Spannung bei 125 bis 140 C offen getempert. Die Membran wurde dann bei Zimmertemperatur einer z.B. 100%igen Längsdehnung unterworfen und anschließend 5 Min. lang bie 100 bis 150°C unter Druck thermofixiert. Man erhielt eine mikroporöse Membran von z.B. ca. l,78g/cm Schüttdichte und ca. 0,17 cm /g Hubdichte (cubic density).Polypropylene having a melt index of 0.7 to 5.0, and a density from 0.90 to 0.925 was melted at 200 to 25O ° C extruded through a T-die and with a rotating casting roll kept at 50 0 C, is brought into contact . The membrane obtained in this way was heat-treated openly at 125 to 140 ° C. for 30 to 60 minutes in a stream of air with a low voltage. The membrane was then subjected to, for example, 100% longitudinal elongation at room temperature and then heat-set for 5 minutes at 100 to 150 ° C. under pressure. A microporous membrane of, for example, about 1.78 g / cm bulk density and about 0.17 cm / g cubic density was obtained.

Beispiel 1example 1

Eine poröse Membran (Stärke - 75 ,u); Raum-Verhältnis 53 %; durchschnittlicher Porendurchmesser - 90 S, hergestellt aus einem Mischpolymerisat von Acrylnitril (95 Gew.-Teile) und Methylacrylat (5 Gew.-Teile) wurde in eine 25%ige Methanollösung von Hydrazinhydrat gelegt. Die MengeA porous membrane (thickness - 75 , u) ; Space ratio 53%; average pore diameter - 90 S, prepared from a copolymer of acrylonitrile (95 parts by weight) and methyl acrylate (5 parts by weight) was placed in a 25% methanol solution of hydrazine hydrate. The amount

ο der verwendeten Hydrazinlösung betrug 1 ml/1 cm der Ausgangsmembran. Man ließ die Membran 3 Std. lang bei Zimmertemperatur in der Methanollösung liegen, und dann wurde sie 10 Min. lang in eine 10%ige Glutaraldehyd-Lösnng in einer 0,1 Mol Phosphat-Pufferlösung (pH 8) gelegt.ο the hydrazine solution used was 1 ml / 1 cm of the starting membrane. The membrane was left for 3 hours Room temperature in the methanol solution and then it was immersed in a 10% glutaraldehyde solution for 10 minutes placed in a 0.1 mol phosphate buffer solution (pH 8).

2 Die Menge an Glutaraldehyd-Lösung betrug 1 ml/1 cm der2 The amount of glutaraldehyde solution was 1 ml / 1 cm of the

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 15 -- 15 -

Ausgangsraembran. Eine Enzym-Lösung, die 50 mg/ml Glukose-Oxydase (spezifische Aktivität: 14 IU/mg, ein Handelsprodukt der Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan) enthielt, wurde durch Lösen des Enzyms in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 6) bereitet und auf die Membran in einer Menge von 0,2 ml/1 cm Ausgangsmembran aufgetragen, um das Enzym festzulegen. Die so behandelte Membran mit einer enzymatisehen Aktivität von ca. 0,2 Iü/cm wurde eng mit einem Teflon-Film (Stärke - 20,u) verknüpft, und zwar an der Spitze einer Sauerstoff-Elektrode vom Clarke-Typ unter Verwendung eines 0-Ringes aus Gummi. Die Elektrode wurde auf eine ähnliche Art - wie in Nature, 214, 986 - 988 (1967) berichtet - hergestellt. Wenn diese Elektrode in einer Phosphat-Pufferlösung (pH 6) als Sauerstoff-Elektrode ohne Verwendung der Enzym-Membran und dem stationären, elektrischen Umlauf (currency) getestet wurde, die auf 0,65/uA eingestellt war, so wurde die Menge an Sauerstoff beobachtet, die in der Pufferlösung vorhanden war, daß sie 2,2 χ 10 Mol/l betrug. Die Elektrode wurde zusammen mit der Enzym-Membran verwendet, und der stationäre elektrische Strom wurde auf 0,70 ,uA eingestellt.Exit membrane. An enzyme solution containing 50 mg / ml of glucose oxidase (specific activity: 14 IU / mg, a commercial product of Kyowa Hakko Kogyo KK, Japan) was prepared by dissolving the enzyme in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 6) and applied to the membrane in an amount of 0.2 ml / 1 cm starting membrane in order to fix the enzyme. The membrane treated in this way, with an enzymatic activity of approx Rings made of rubber. The electrode was made in a similar manner as reported in Nature, 214 , 986-988 (1967). When this electrode was tested in a phosphate buffer solution (pH 6) as an oxygen electrode without using the enzyme membrane and stationary electrical circulation (currency), which was set to 0.65 / uA, the amount of oxygen was observed, which was present in the buffer solution, that it was 2.2 10 mol / l. The electrode was used together with the enzyme membrane and the steady state electric current was adjusted to 0.70 µA.

Die erhaltene Elektrode wurde in eine Zelle eingesetzt. Es wurden der Zelle eine gegebene Menge einer Glukose-haltigen Testlösung zugefügt. Der elektrische Strom wurde nach ca. 1 Min. stationär. Die Glukose-Konzentration in der Testlösung wurde bestimmt durch die Differenz zwischen denThe obtained electrode was placed in a cell. A given amount of a glucose was given to the cell Test solution added. The electric current became stationary after about 1 minute. The glucose concentration in the Test solution was determined by the difference between the

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 16 -- 16 -

anfänglichen und den stationären elektrischen Strömen und ergab die in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse. Der Abfallgrad der Sauerstoff-Konzentration an der Spitze der.Elektrode ist proportional der Glukose-Konzentration. Er brauchte ca. 1 bis 2 Min., um die stationäre - wie oben beschrieben Konditionsmethode auszuführen, während nur 15 Sek. genügten, um die Abfallgrad-Methode durchzuführen.initial and steady state electric currents and gave the results shown in Table 1. The degree of waste the oxygen concentration at the tip of the electrode is proportional to the glucose concentration. He needed approx. 1 to 2 minutes to perform the stationary conditioning method as described above, while only 15 seconds were sufficient, to do the waste rate method.

Tabelle 1Table 1

Glukose-
Konzentration
(mg/dl)
Glucose
concentration
(mg / dl)
Stationäre
Methode
(Strom-Differenz)
^uA)
Stationary
method
(Current difference)
^ uA)
Abfallgrad (rate)-
Methode
(,uA/Min.)
Degree of waste (rate) -
method
(, uA / min.)
4
8
12
16
4th
8th
12th
16
0.037
0.072
0.106
0.144
0.037
0.072
0.106
0.144
0.070
0.142
0.208
0.275
0.070
0.142
0.208
0.275

709807/081 1709807/081 1

Andreiewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndreiewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 17 -- 17 -

Beispiel 2Example 2

Eine ähnliche Membran vom Acrylnitril-Typ - wie im Beispiel 1 verwendet - wurde in 0,2 ml einer Enzymlösung für 16 Std. bei 5°C pro 1 cm Ausgangsmembran gelegt. Die Enzymlösung, die 50 mg/ml Glukose-Oxydase (spezifische Aktivität - 14 IU/mg, Handelsprodukt der Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan) enthielt, wurde durch Lösen des Enzyms in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 6) bereitet. Danach wurde die Membran mit einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 6) leicht gewaschen und 20 Min. lang bei Zimmertemperatur in eine 10%ige Glutaraldehydlösung gelegt, welche durch Lösen von Glutaraldehyd in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 8) bereitet wurde. Auf diese Weise wurde das auf der porösen Membran adsorbierte Enzym durch die Vernetzungs-Reaktion festgelegt. Die so erhaltene mit dem Enzym kombinierte Membran hatte eine enzymatische Akti-A similar acrylonitrile type membrane - as in Example 1 used - was placed in 0.2 ml of an enzyme solution for 16 hours at 5 ° C per 1 cm of starting membrane. The enzyme solution containing 50 mg / ml glucose oxidase (specific activity - 14 IU / mg, commercial product of Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan) was obtained by dissolving the enzyme in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 6). The membrane was then coated with a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 6) lightly washed and placed in a 10% glutaraldehyde solution for 20 minutes at room temperature, which was prepared by dissolving glutaraldehyde in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 8). In this way the enzyme adsorbed on the porous membrane was fixed by the crosslinking reaction. The thus obtained with the membrane combined with the enzyme had an enzymatic activity

vität von 0,2 IU/cm der Ausgangs-Membran und wurde verwendet, um eine ähnliche der im Beispiel 1 beschriebenen Enzym-Elektrode herzustellen. Auf die gleiche Weise - wie im Beispiel 1 beschrieben - wurde die Glukose-Konzentration quantitativ bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.vity of 0.2 IU / cm of the starting membrane and was used to prepare an enzyme electrode similar to that described in Example 1. In the same way - like Described in Example 1 - the glucose concentration was determined quantitatively. The results obtained are in Table 2 shown.

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 18 -- 18 -

Tabelle 2Table 2

Glukose-
Konzentration
(mg/dl)
Glucose
concentration
(mg / dl)
Strom-Differenz
(/UA)-
Current difference
(/ UA) -
Abfallgrad (rate)
( ,uA/Min.)
Rate of waste
(, uA / min.)
4
8
12
16
4th
8th
12th
16
0.036
0.072
0.107
0.144
0.036
0.072
0.107
0.144
0.076
0.141
0.209
0.275
0.076
0.141
0.209
0.275

Beispiel 3Example 3

Eine ähnliche Membran vom Polyacrylnitril-Typ - wie die im Beispiel 1 verwendete - wurde 16 Std. bei 5°C in 0,2 ml einer Misch-Enzymlösung-enthaltend 300 mg/ml Invertase (spezifische Aktivität - 23 IU/mg; Handelsprodukt der Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan), 50 mg/ml Glukose-Oxydase (spezifische Aktivität - 14 IU/mg; Handelsprodukt der Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan) und 2,5 mg/ml Mutarotase (spezifische Aktivität - 6.000 IU/mg; Handelsprodukt von Boehringer Mannheim GmbH, Deutschland) auf 1 cm der Membran gelegt. Die Enzymlösung wurd^ durch Lösen derA similar polyacrylonitrile-type membrane - like that used in Example 1 - was 16 hours at 5 ° C in 0.2 ml of a mixed enzyme solution containing 300 mg / ml invertase (specific activity - 23 IU / mg; commercial product of Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan), 50 mg / ml glucose oxidase (specific activity - 14 IU / mg; commercial product of Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan) and 2.5 mg / ml mutarotase (specific activity - 6,000 IU / mg; commercial product from Boehringer Mannheim GmbH, Germany) to 1 cm of the Membrane laid. The enzyme solution was by dissolving the

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honlce, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honlce, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 19 -- 19 -

Enzyme in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 6,5) bereitet. Die Membran wurde leicht mit einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 6,5) gewaschen und für 20 Min. bei Zimmertemperatur in eine 10%ige Glutaraldehydlösung gelegt, die durch Lösen von Glutaraldehyd in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 8) hergestellt wurde, um sogleich Invertase, Glukose-Oxydase und Mutarotase mit der Membran zu kombinieren, welche verwendet wurde, um eine ähnliche Enzym-Elektrode - wie die im Beispiel 1 verwendete - herzustellen. Die Elektrode wurde verwendet, um die Saccharose- und Glukose-Konzentrationen zu bestimmen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt, wonach es so aussieht, als ob die Empfindlichkeiten der Elektrode zu beiden Zuckern fast einander gleich sind.Enzymes in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 6.5) prepares. The membrane was washed lightly with a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 6.5) and left for 20 min. placed in a 10% glutaraldehyde solution at room temperature, which is obtained by dissolving glutaraldehyde in a 0.1 molar Phosphate buffer solution (pH 8) was prepared to instantly use invertase, glucose oxidase and mutarotase of the membrane used to make a similar enzyme electrode - as that used in Example 1 - to manufacture. The electrode was used to determine sucrose and glucose concentrations. The results obtained are shown in Table 3, from which it appears that the sensitivities of the electrode to both sugars are almost equal to each other.

Tabelle 3Table 3

Konzentration
der Glukose und
Saccharose
(/U Mol/ml)
concentration
the glucose and
Sucrose
(/ U mol / ml)
Strom-Differenz ( /UAJCurrent difference (/ UAJ GlukoseGlucose
0.3
0.6
1.2
1.8
2.4
0.3
0.6
1.2
1.8
2.4
SaccharoseSucrose 0.024
0.047
0.095
0.140
0.185
0.024
0.047
0.095
0.140
0.185
0.022
0.045
0.089
0.125
0.172
0.022
0.045
0.089
0.125
0.172

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 20 -- 20 -

Beispiel 4Example 4

Eine ähnliche Membran vom Polyacrylnitril-Typ - wie ■ die im Beispiel 1 verwendete - wurde auf ähnliche Weise behandelt - wie die im Beispiel 1 beschriebene - , um die Aldehydgruppe einzuführen, und sie wurde dann in 0,2 mlA similar membrane of the polyacrylonitrile type - like ■ that used in Example 1 - was treated in a similar manner - as that described in Example 1 - to to introduce the aldehyde group, and it was then dissolved in 0.2 ml

2 einer Enzymlösung gelegt, die pro 1 cm Membran Katalase2 put an enzyme solution containing catalase per 1 cm membrane

enthielt. Dauer der Einlage 16 Std. bei 5°C. Die Enzymlösung wurde bereitet durch Lösen von Katalase (Kuhleber-Enzym, erhältlich durch Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan) in 0,1 molarer Phosphat-Pufferlösung (pH 7), und sie hatte eine Aktivität von 110 000 IU/ml. Die mit dem Enzym koitibi-contained. Duration of the insert 16 hours at 5 ° C. The enzyme solution was prepared by dissolving catalase (cow liver enzyme, available from Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan) in 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 7), and it had an activity of 110,000 IU / ml. Those with the enzyme koitibi-

2 nierte Membran hatte eine Katalase-Aktivität von 1,1 IU/cm der Ausgangsmembran und wurde verwendet, um eine ähnliche - wie die im Beispiel 1 verwendete - Enzym-Elektrode zu schaffen. Das Substrat (Wasserstoffperoxyd) wurde durch Katalase im Wasser und Sauerstoff zersetzt. Die Steigerungsrate an Sauerstoff-Konzentration an der Spitze der Elektrode war proportional der Wasserstoffperoxyd-Konzentration. Infolgedessen erhöhte sich der Stand an Sauerstoff an der Elektrode in Gegenwart des Substrats, und der Wasserstoffperoxydgehalt wurde im Verhältnis zur Höhe des Sauerstoffs und dessen Steigungsgeschwindigkeit bestimmt. Die quantitative Bestimmung der Wasserstoffperoxyd-Konzentration wurde bei 2 C und einem pH von 7.4 durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.The second membrane had a catalase activity of 1.1 IU / cm the starting membrane and was used to create an enzyme electrode similar to that used in Example 1 create. The substrate (hydrogen peroxide) was through Catalase decomposes in water and oxygen. The rate of increase in oxygen concentration at the tip of the electrode was proportional to the hydrogen peroxide concentration. As a result, the level of oxygen at the increased Electrode in the presence of the substrate, and the hydrogen peroxide content was proportional to the level of oxygen and its rate of incline is determined. The quantitative determination of the hydrogen peroxide concentration was carried out at 2 C and a pH of 7.4. the Results obtained are shown in Table 4.

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 21 -- 21 -

Tabelle 4Table 4

Konzentration an
Wasserstoffperoxyd
( /ug/ml)
Focus on
Hydrogen peroxide
(/ ug / ml)
Stationäre Conditions-
methode (Strom
differenz - /UA)
Stationary conditions
method (electricity
difference - / UA)
Abfallgrad(rate)-
Methode
(Rate -,uA/Min.)
Degree of waste (rate) -
method
(Rate -, uA / min.)
1515th 0.0880.088 0.1090.109 37.537.5 0.2260.226 0.2680.268 7575 0.4430.443 0.5030.503 112.5112.5 0.6790.679 0.7700.770 150150 0.8900.890 0.9940.994 187.5187.5 1.1441,144 1.2401,240 225225 1.2761,276 1.4201,420

Beispiel 5Example 5

Juragard 2400 (Handelsname für eine aus Polypropylen hergestellte Membran, erhältlich durch Polyplastics Corporation, Japan; Stärke - 25 ,u; durchschnittlicher Porendurchmesser 100 8. (größere Achse) und 200 8 (kleinere Achse)) wurde in Aceton gelegt, um eine Affinität zu Wasser zu liefern durch Einhängen in Wasser, und es wurde dann in 0,2 ml einer Enzymlösung gelegt, die 50 mg/ml Glukose-Oxydase (spezifische Aktivität - 14 IU/mg; Handelsprodukt vonJuragard 2400 (trade name for a membrane made of polypropylene, available from Polyplastics Corporation, Japan; Thickness - 25, u; average pore diameter was 100 8 (major axis) and 200 8 (minor axis)) placed in acetone to provide an affinity for water by hanging in water, and it was then dissolved in 0.2 ml placed an enzyme solution containing 50 mg / ml glucose oxidase (specific activity - 14 IU / mg; commercial product of

2 Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan) pro 1 cm der Ausgangsmembran2 Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan) per 1 cm of the starting membrane

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 22 -- 22 -

enthielt. Die Enzyitilösung wurde hergestellt, indem man das Enzym in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 5,6) löste. Die so erhaltene poröse Membran wurde mit 0,1 Mol einer Phosphat-Pufferlösung (pH 5,6) leicht gewaschen und 20 Min. bei Zimmertemperatur in eine 10%ige Glutaraldehydlösung gelegt, die bereitet wurde, indem man Glutaraldehyd in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 8) löste, um Glukose-Oxydase mit der Polypropylen-Matritze zu kombinieren. Die Membran, die mit dem Enzym kombiniert war undcontained. The enzyme solution was made by adding the Enzyme dissolved in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 5.6). The porous membrane thus obtained was 0.1 mol a phosphate buffer solution (pH 5.6) and 20 min. At room temperature in a 10% glutaraldehyde solution which was prepared by dissolving glutaraldehyde in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 8), to combine glucose oxidase with the polypropylene matrix. The membrane that was combined with the enzyme and

2
eine Aktivität von 0,1 IU/cm der Ausgangsmembran hatte, wurde verwendet, um eine ähnliche der im Beispiel 1 verwendeten Enzym-Elektrode herzustellen. Entsprechend einem Verfahren, das im Beispiel 1 beschrieben ist, wurde die Glukose-Konzentration in der Testlösung unter Verwendung der Elektrode bei 37°C und einem pH von 7,4 bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
2
had an activity of 0.1 IU / cm of starting membrane was used to prepare an enzyme electrode similar to that used in Example 1. According to a method described in Example 1, the glucose concentration in the test solution was determined using the electrode at 37 ° C and a pH of 7.4. The results obtained are shown in Table 5.

Tabelle 5Table 5

(/UA)(/ UA) 1010 Glukose-Konzentration (mg/dl)Glucose concentration (mg / dl) 2020th 3030th 4040 50 6050 60 7070 8080 0.0630.063 0.1250.125 0.1800.180 0.2420.242 0.302 0.3620.302 0.362 0.4150.415 0.4630.463 CDCD

Bemerkung: CD - Strom-Differenz.Note: CD - current difference.

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 23 -- 23 -

Beispiel 6Example 6

Eine ähnliche poröse Membran vom Polyacrylnitril-TypA similar polyacrylonitrile type porous membrane

- wie die im Beispiel 1 verwendete - mit Ausnahme einer Stärke von 100 ,u, einem Raum-Verhältnis von 58 % und einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 120 8 - wurde einer ähnlichen Behandlung mit Hydrazin und Glutaraldehyd wie im Beispiel 1 angewendet - unterworfen zwecks Einführung der Aldehydgruppe in die Membran. Die Membran wurde 16 Std.- As that used in Example 1 - with the exception of a thickness of 100, u, a space ratio of 58% and one average pore diameter of 120 8 - was similar to treatment with hydrazine and glutaraldehyde applied in Example 1 - subjected to the introduction of the aldehyde group into the membrane. The membrane was 16 hrs.

lang bei 5°C in 0,2 ml einer gemischten Enzymlösung prolong at 5 ° C in 0.2 ml of a mixed enzyme solution per

1 cm der Ausgangsmembran eingelegt, um die Enzyme festzulegen. Diese Enzymlösung enthielt 50 mg/ml Cholesterin-Esterase (spezifische Aktivität - 2 IU/mg) und 10 mg/ml Cholesterin-Oxydase (spezifische Aktivität - 10 Iü/mg)Inserted 1 cm of the initial membrane to fix the enzymes. This enzyme solution contained 50 mg / ml cholesterol esterase (specific activity - 2 IU / mg) and 10 mg / ml cholesterol oxidase (specific activity - 10 IU / mg)

- beide Enzyme sind kommerziell erhältlich bei Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan - und sie wurde hergestellt, indem man diese Enzyme in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 7,4) löste. Die Membran wurde verwendet, indem man eine ähnliche Enzym-Elektrode - wie die im Beispiel 1 beschriebene - herstellte. Entsprechend einem ähnlichen Verfahren- Both enzymes are commercially available from Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan - and it was prepared by these enzymes in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 7.4) dissolved. The membrane was used by placing an enzyme electrode similar to that described in Example 1 - made. According to a similar procedure

- wie im Beispiel 1 beschrieben - wurden bei 37°C und einem pH von 7,4 unter Verwendung der Elektrode Cholesterin-Konzentrationen (freie und in Esterformen) in der Testlösung bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 6-1 und 6-2 gezeigt. Cholesterin-Linolat wurde als eine der Esterformen verwendet, und als Substratlösung wurde eine- as described in Example 1 - were at 37 ° C and a pH of 7.4 using the electrode cholesterol concentrations (free and in ester forms) determined in the test solution. The results obtained are in the tables 6-1 and 6-2. Cholesterol linolate was used as one of the ester forms, and as a substrate solution, one became

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 24 -- 24 -

Lösung, die 5 % Äthanol und 1 % Triton-X-100 (ein Netzmittel, kommerziell erhältlich bei Nakarai Kagaku Yakuhin K.K., Japan) verwendet.Solution containing 5% ethanol and 1% Triton-X-100 (a wetting agent, commercially available from Nakarai Kagaku Yakuhin K.K., Japan).

Tabelle 6-1Table 6-1

(Esterform)(Ester form)

Cholesterin-Konzentration
(mg/dl)
Cholesterol concentration
(mg / dl)
Strom-Differenz
(/UA)
Current difference
(/ UA)
20
40
60
80
20th
40
60
80
0.004
0.008
0.013
0.017
0.004
0.008
0.013
0.017

Tabelle 6-2 (freie Form)Table 6-2 (free form)

Cholesterin-Konzentration
(mg/dl)
Cholesterol concentration
(mg / dl)
Strom-Di fferenz
(/UA)
Power Di fference
(/ UA)
20
40
60
80
20th
40
60
80
0.010
0.020
0.031
0.034
0.010
0.020
0.031
0.034

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 25 -- 25 -

Beispiel 7Example 7

Eine ähnliche Enzym-Elektrode -wie die im,Beispiel 6 verwendete - wurde verwendet, um Blutzucker zu bestimmen und wurde mit einer anderen analytischen Methode (Somogi-Nelson's Methode) zur Bestimmung der Glukose-Konzentration verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.A similar enzyme electrode as that in Example 6 used - was used to determine blood sugar and was determined by another analytical method (Somogi-Nelson's Method) for determining the glucose concentration. The results are shown in Table 7.

Tabelle 7Table 7

Probesample Somogi-Nelson's
Methode
Somogi-Nelson's
method
vorliegendes Verfahrenpresent proceedings
1
2
1
2
81 mg/dl
155 mg/dl
81 mg / dl
155 mg / dl
82.7 mg/dl
152 mg/dl
82.7 mg / dl
152 mg / dl

Beispiel 8Example 8

Eine Membran vom Polyacrylnitril-Typ, welche der im Beispiel 1 verwendeten ähnlich war, wurde 16 Std. bei 5°CA membrane of the polyacrylonitrile type, which is the im Example 1 used was similar to 16 hrs at 5 ° C

in 0,2 ml einer Enzymlösung, die 25 mg d-Aminosäure-Oxydasein 0.2 ml of an enzyme solution containing 25 mg of d-amino acid oxidase

2
pro 1 cm der Ausgangsmembran enthielt, getaucht. Die Enzymlösung wurde bereitet, indem man das Enzym (spezifische Aktivität - 15 IU/mg; Handelsprodukt der Boehringer Mannheim GmbH, Deutschland) in einer 0rl molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 8) löste. Die Membran wurde dann leicht
2
contained per 1 cm of the starting membrane, immersed. The enzyme solution was prepared by adding the enzyme (specific activity - 15 IU / mg; commercial product of Boehringer Mannheim GmbH, Germany) r l in a molar 0 phosphate buffer solution dissolved (pH 8). The membrane then became light

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 26 -- 26 -

gewaschen mit einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 8) und in eine 0,1 molare Phosphat-Pufferlösung, die 10 % Glutaraldehyd enthielt 20 Min. lang gelegt, und man erhielt eine Enzym-Membran. Die d-Alanin-Konzentration in der Testlösung wurde quantitativ bestimmt, indem man auf ähnliche Weise die im Beispiel 1 verwendete Enzym-Membran anwendetet Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt.washed with a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 8) and in a 0.1 molar phosphate buffer solution which 10% glutaraldehyde was placed for 20 minutes, and an enzyme membrane was obtained. The d-alanine concentration in the test solution was quantified by similarly using the enzyme membrane used in Example 1 The results obtained are shown in Table 8.

Tabelle 8Table 8

Konzentration an d-Alanin (mg/dl) 1.25 2.50 3.75 5.00Concentration of d-alanine (mg / dl) 1.25 2.50 3.75 5.00

Strom-DifferenzCurrent difference

(,uA) 0.041 0.084 0.123 0.159(, uA) 0.041 0.084 0.123 0.159

Beispiel 9Example 9

Eine Membran vom Polyacrylnitril-Typ - eine ähnliche wie im Beispiel 1 verwendete - wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben - behandelt, um die Aldehydgruppe einzuführen, und dann wurde sie 16 Std. lang bei 5 C in 0,2 ml einer Enzymlösung pro 1 cm der Ausgangsmembran gelegt, um eine Enzym-Membran zu ergeben. Die Enzymlösung wurde hergestellt, indem man Uricase (spezifische Aktivität (Candida utilis) - 2,5 IU/mg; kommerziellesA polyacrylonitrile type membrane - a similar one to used in Example 1 - was treated in the same manner as described in Example 1 - to remove the aldehyde group and then soaked it in 0.2 ml of an enzyme solution per 1 cm of the starting membrane at 5 C for 16 hours laid to give an enzyme membrane. The enzyme solution was prepared by using Uricase (specific Activity (Candida utilis) - 2.5 IU / mg; commercial

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 27 -- 27 -

Produkt der Sigma Corp., USA) in einer 0,1 molaren Borat-Pufferlösung (pH 9,0) löste, sie enthielt 10 mg/ml des Enzyms. Die erhaltene Enzym-Membran wurde verwendet, um die Harnsäure in der Testlösung auf die gleiche im Beispiel 1 beschriebene Weise zu bestimmen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt.Product of Sigma Corp., USA) in a 0.1 molar borate buffer solution (pH 9.0), it contained 10 mg / ml of the enzyme. The obtained enzyme membrane was used to to determine the uric acid in the test solution in the same manner as described in Example 1. The results obtained are shown in Table 9.

Tabelle 9Table 9

Konzentration von Harnsäure (mg/dl) 2.5 5.0 10.0 15.0Uric acid concentration (mg / dl) 2.5 5.0 10.0 15.0

Strom-Differenz (,uA) 0.102 0.200 0.385 0.540Current difference (, uA) 0.102 0.200 0.385 0.540

Beispiel 10Example 10

Eine Membran vom Polyacrylnitril-Typ - eine ähnliche wie im Beispiel 1 verwendete - wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben - behandelt, um die Aldehydgruppe einzuführen, und dann wurde sie 16 Std. lang bei 5 C in 0,2 ml einer Enzymlösung (pro 1 cm der Ausgangsmembran) , die 2 mg/ml Asparaginase enthielt, gelegt, um eine Enzym-Membran zu ergeben. Die Enzymlösung wurde hergestellt, indem man das Enzym (spezifische Aktivität - 110 IU/mg; Handelsprodukt der Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan)A polyacrylonitrile type membrane - a similar one to used in Example 1 - was treated in the same manner as described in Example 1 - to remove the aldehyde group and then it was immersed in 0.2 ml of an enzyme solution (per 1 cm of the starting membrane) for 16 hours at 5 C containing 2 mg / ml asparaginase was laid to give an enzyme membrane. The enzyme solution was prepared by adding the enzyme (specific activity - 110 IU / mg; commercial product of Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan)

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 28 -- 28 -

in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 7) löste. Die Enzym-Membran wurde auf die Spitze einer Ammonium-Elektrode (Typ 7161, Handelsprodukt von Denki Kagaku. Keiki K.K., Japan) gesetzt. Die Konzentration von 1-Asparagin wurde durch Verwendung der Elektrode bestimmt. Tabelle zeigt die erhaltenen Ergebnisse. Bei der Bestimmung wurde eine 0,1 molare Phosphat-Pufferlösung verwendet (pH 8,5). Der Logarithmus der Ammonium-Konzentration ist proportional der Spannung.dissolved in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 7). The enzyme membrane was placed on the tip of an ammonium electrode (type 7161, commercial product from Denki Kagaku. Keiki K.K., Japan). The concentration of 1-asparagine was determined by using the electrode. Table shows the results obtained. In determining it was a 0.1 molar phosphate buffer solution is used (pH 8.5). The logarithm of the ammonium concentration is proportional the tension.

Tabelle 10Table 10

Konzentration ml-Asparagin (Mol/l)Concentration ml-asparagine (mol / l)

5 χ 10~4 10"3 5 χ 10~3 10"2 5 χ 10 ~ 4 10 " 3 5 χ 10 ~ 3 10" 2

Spannungs-Differenz (mV) 17 25 43 51Voltage difference (mV) 17 25 43 51

Beispiel 11Example 11

Eine Membran vom Polyacrylnitril-Typ - eine ähnliche wie im Beispiel 1 verwendete - wurde auf die gleiche Weise - wie im Beispiel 1 beschrieben - behandelt, um die Aldehydgruppe einzuführen, und dann wurde sie 16 Std. lang bei 5°C in 0,2 ml einer Enzymlösung, die Urease enthielt (Io mg/ml) getaucht, um eine Enzym-Membran zu ergeben. DieA polyacrylonitrile type membrane - a similar one to used in Example 1 - was treated in the same way - as described in Example 1 - to remove the aldehyde group and then soaked it in 0.2 ml of an enzyme solution containing urease at 5 ° C for 16 hours (Io mg / ml) immersed to give an enzyme membrane. the

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesfhuysen & Maschr Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesfhuysen & Masch r patent attorneys in Essen

- 29 -- 29 -

Enzymlösung wurde hergestellt, indem man das Enzym (spezifische Aktivität - 700 IU/mg; Handelsprodukt der Sigma Corp., USA) in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 7) löste. Die Enzym-Membran wurde auf die gleiche im Beispiel 10 beschriebene Weise verwendet, um quantitativ die Harnstoff-Konzentration in der Testlösung zu bestimmen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 11 gezeigt.Enzyme solution was prepared by adding the enzyme (specific activity - 700 IU / mg; commercial product of Sigma Corp., USA) in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 7). The enzyme membrane was on the same The manner described in Example 10 was used to quantitatively determine the urea concentration in the test solution. The results obtained are shown in Table 11.

Tabelle 11Table 11

Konzentration an Harnstoff (Mol/l) 5 x 10"4 10~3 5 χ 10"3 10"2 5xlO~2 Concentration of urea (mol / l) 5 x 10 " 4 10 ~ 3 5 χ 10" 3 10 " 2 5xlO ~ 2

Spannungs-Differenz (mV) 10 22 48 59Voltage difference (mV) 10 22 48 59

Beispiel 12Example 12

Eine ähnliche - wie im Beispiel 1 verwendete - Membran vom Polyacrylnitril-Typ wurde einer gleichen Behandlung mit Hydrazin und Glutaraldehyd - wie im Beispiel 1 angewendet - unterworfen, um die Aldehydgruppe in die MembranA polyacrylonitrile type membrane similar to that used in Example 1 was subjected to the same treatment with hydrazine and glutaraldehyde - as applied in Example 1 - subjected to the aldehyde group in the membrane

einzuführen. Die Membran wurde 16 Std. lang bei 5°C into introduce. The membrane was in

0,2 ml einer Enzymlösung pro 1 cm der Ausgangsmembran getaucht, um das Enzym festzulegen. Die Enzymlösung enthielt 50 mg/ml Laktase-Y (ein Handelprodukt der Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan ; spezifische Aktivität - 26 IU/ml).0.2 ml of an enzyme solution immersed per 1 cm of the output membrane, to set the enzyme. The enzyme solution contained 50 mg / ml lactase-Y (a commercial product from Kyowa Hakko Kogyo K.K., Japan; specific activity - 26 IU / ml).

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 30 -- 30 -

Sie wurde hergestellt, indem man das Enzym in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 7) löste. Die mit dem Enzym kombinierte Membran hatte eine enzymatische Aktivität von 2,8 IU/cm der Ausgangsmembran. Es wurde eine Diaflo-Zelle (Typ 402) (eine Apparatur für Ultra-Filtration, kommerziell erhältlich von der Amicon Corp., USA), die mit dieser Membran ausgerüstet war, verwendet, um ca. 200 ml einer 8%igen Käsemolke zu behandeln, und zwar unter DruckIt was prepared by dissolving the enzyme in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 7). The one with the Enzyme combined membrane had enzymatic activity of 2.8 IU / cm of the exit membrane. It became a Diaflo cell (Type 402) (an apparatus for ultra-filtration, commercially available from Amicon Corp., USA), the was equipped with this membrane, used to treat about 200 ml of an 8% cheese whey, under pressure

2
mit einem Stickstoffgas (3 kg/cm der Membran), wobei sich ein Filtrat (20 ml/Std.) ergab. Durch Konzentrieren des Filtrats unter reduziertem Druck bis zur Trockenheit wurde das gewünschte Produkt erhalten, dessen Gehalt in Tabelle 12 gezeigt wird.
2
with a nitrogen gas (3 kg / cm of membrane) to give a filtrate (20 ml / hour). By concentrating the filtrate under reduced pressure to dryness, the desired product, the content of which is shown in Table 12, was obtained.

Tabelle 12Table 12

Käsemolke ProduktCheese whey product

Laktose 64.2 % 12 %Lactose 64.2% 12%

Glukose 0 31 %Glucose 0 31%

Galaktose 0 30 %Galactose 0 30%

Protein 6.7% 0Protein 6.7% 0

Beispiel 13Example 13

Eine poröse Polypropylen-Membran (Stärke - 30 ,u; Raum-A porous polypropylene membrane (thickness - 30, u; space-

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 31 -- 31 -

Verhältnis - 38 %; durchschnittlicher Poren-Durchmesser 1500 8 in der größeren Achse und 400 8 in der kleineren Achse), die auf dieselbe Weise - wie in der USA-Patentschrift 3 679 538 beschrieben- hergestellt war, wurde verwendet. Ein gleiches Verfahren - wie im Beispiel 5 beschrieben - wurde ausgeführt, jedoch unter Verwendung einer Enzym-Membran (enzymatische Aktivität - 0,15 IU/cm der Ausgangsmembran), die durch Verwendung von 60 mg/ml Glukose-Oxydase-Lösung hergestellt war. Die Glukose-Konzentration in der Testlösung wurde bei 37°C und einem pH von 7,4 bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 13 gezeigt.Ratio - 38%; Average pore diameter 1500 8 in the larger axis and 400 8 in the smaller one Axle) made in the same way as described in US Pat. No. 3,679,538 used. The same procedure as described in Example 5 was carried out, but using one Enzyme membrane (enzymatic activity - 0.15 IU / cm of the Output membrane), which was prepared by using 60 mg / ml glucose oxidase solution. The glucose concentration in the test solution was determined at 37 ° C. and a pH of 7.4. The results obtained are in Table 13 shown.

Tabelle 13Table 13

Glukose-Konzentration ( ,ug/ml) 10 20 30 40 50 60 70 80Glucose concentration (.ug / ml) 10 20 30 40 50 60 70 80

A-O.061 0.120 0.178 0.238 0.290 0.350 0.400 0.445A-O.061 0.120 0.178 0.238 0.290 0.350 0.400 0.445

Beispiel 14Example 14

Die pH-Beständigkeit, Wärmebeständigkeit und Haltbarkeit einer Membran, die entsprechend dem Beispiel 1 hergestellt ist, wurde mit einer Membran verglichen, die in ein Acrylamid-Gel eingeschlossen war und freies Enzym enthielt, und ergab die in den Tabellen 14, 15 und 16 gezeigten Ergebnisse.The pH resistance, heat resistance and durability a membrane made according to Example 1 was compared with a membrane made in an acrylamide gel and contained free enzyme, and gave the results shown in Tables 14, 15 and 16.

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 32 -- 32 -

Eine Membran, die in ein Acrylamid-Gel eingeschlossen ist, wurde wie folgt hergestellt.A membrane enclosed in an acrylamide gel was made as follows.

95 mg Acrylamid, 5 mg N-N-Methylenbisacrylamid und 50 mg Glukose-Oxydase (ein ähnliches Produkt, wie das im Beispiel 1 verwendete) wurden in 0,8 ml 0,1 η Phosphat-Pufferlösung gelöst. 5 mg Ν,Ν,Ν1,N1-Tetramethyläthylendiamxn und 1 mg Ammoniumpersulfat wurden in 0,2 ml 0,1 η Phosphat-Pufferlösung gelöst. Sofort danach wurden die zwei Lösungen95 mg of acrylamide, 5 mg of NN-methylenebisacrylamide and 50 mg of glucose oxidase (a product similar to that used in Example 1) were dissolved in 0.8 ml of 0.1 μm phosphate buffer solution. 5 mg Ν, Ν, Ν 1 , N 1 -Tetramethyläthylendiamxn and 1 mg ammonium persulfate were dissolved in 0.2 ml 0.1 η phosphate buffer solution. Immediately afterwards the two solutions were

vermischt, und ein Nylonnetz (50 cm ) wurde mit der kombinierten Lösung überzogen. Man ließ das beschichtete Nylonnetz bei Zimmertemperatur in STickstoff-Atmosphäre stehen, bis die in Acrylamid-Gel eingeschlossene Membran erhalten wurde.mixed and a nylon mesh (50 cm) was covered with the combined solution. The coated nylon net was left Stand at room temperature in nitrogen atmosphere until the membrane is enclosed in acrylamide gel became.

Tabelle 14Table 14

pH-StabilitätpH stability

Probe pHSample pH

5.65.6

6.56.5

7.57.5

AA. 9090 9292 9191 8888 8080 7878 8585 BB. 9090 9090 9090 8080 6464 5252 4040 CC. 9191 9191 9090 7575 5454 4545 55

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 33 -- 33 -

Bemerkung: A - Membran gemäß Beispiel 1 B - Membran, eingeschlossen in Acrylamid-Gel C - freies EnzymNote: A - membrane according to Example 1 B - membrane enclosed in acrylamide gel C - free enzyme

Die in Tabelle 14 gezeigten Ergebnisse kennzeichnen die enzymatischen Aktivitäten der Proben, bestimmt an den angezeigten pH-Werten (Anfangs-Aktivität - 100). Die Haltbarmachung wurde 1 Std. lang bei 600C durchgeführt.The results shown in Table 14 characterize the enzymatic activities of the samples, determined from the displayed pH values (initial activity - 100). The preservation was carried out at 60 ° C. for 1 hour.

Tabelle 15Table 15

100100 100100 9898 9292 7272 100100 100100 9595 9090 4848 100100 100100 9292 9191 1313th

Probe Temperatur 300C 40°C 50°C 60°C 700CSample temperature 30 0 C 40 ° C 50 ° C 60 ° C 70 0 C

Bemerkung: A - Membran gemäß Beispiel 1 B - Membran, eingeschlossen in Acrylamid-Gel C - freies EnzymNote: A - membrane according to Example 1 B - membrane enclosed in acrylamide gel C - free enzyme

Die in Tabelle 15 gezeigten Ergebnisse kennzeichnen die enzymatischen Aktivitäten der Proben, welche in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung gelöst waren und welche bei den angezeigten Temperaturen für eine Stunde (Anfangs-Aktivität - 100) haltbar gemacht wurden.The results shown in Table 15 characterize the enzymatic activities of the samples, which in a 0.1 molar phosphate buffer solution and which at the indicated temperatures for one hour (initial activity - 100) have been preserved.

709807/0811709807/0811

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

- 34 -- 34 -

Tabelle 16Table 16

Haltb armachungHolding

Probe 1 WocheSample 1 week

Haltbarkeits-Periode 2 Wochen " 3 WochenShelf life period 2 weeks "3 weeks

4 Wochen 5 Wochen4 weeks 5 weeks

AA. 9292 9191 9090 9090 9090 BB. 8585 7575 7070 6565 6363 CC. 6969 5050 4242 2525th 1212th

Bemerkung: A - Membran Gemäß Beispiel 1Note: A - membrane According to example 1

B - Membran, eingeschlossen in Acrylamid-Gel C - freies EnzymB - membrane enclosed in acrylamide gel C - free enzyme

Die in Tabelle 16 gezeigten Ergebnisse kennzeichnen die enzymatisehen Aktivitäten der Probe, welche in einer 0,1 molaren Phosphat-Pufferlösung (pH 5,6) gelöst waren, während sie bei 30°C aufbewahrt wurden.The results shown in Table 16 indicate the enzymatic activities of the sample, which in a 0.1 molar phosphate buffer solution (pH 5.6) were dissolved while being stored at 30 ° C.

Wie aus den Tabellen 14 - 16 zu ersehen - sind die pH-Stabilität, die Hitze-Beständigkeit und die Haltbarkeit der Membrane, die mit dem festgelegten Enzym gemäß dem Verfahren der Erfindung eine Bindung eingegangen sind, sowohl denen der festgelegten Enzyme der bekannten Typen als auchAs can be seen from Tables 14-16, the pH stability, the heat resistance and the durability are of the membranes that have bonded with the specified enzyme according to the method of the invention, both those of the established enzymes of the known types as well

709807/081 1709807/081 1

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte j&Jfs&k o Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys j & Jfs & k o

der freien Enzyme überlegen. Die festgelegten Enzyme der Erfindung stellen ohne Zweifel einen Vorteil in der Technik dar und sehen eine ausgezeichnete Enzym-Elektrode vor.superior to free enzymes. The specified enzymes of the invention undoubtedly provide an advantage in the Technology and provide an excellent enzyme electrode.

709807/081 1709807/081 1

Claims (6)

Andreiewslei, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndreiewslei, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen - 36 -- 36 - Patentans prüche:Patent claims: 1y Enzym-Membran, verwendet als chemischer oder elektrochemischer Umwandler (transducer), wobei die Enzym-Membran permeabel ist und aus einem organischen hochmolekularen Polymerisat besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran mikroporös ist.1y enzyme membrane, used as a chemical or electrochemical Transducer, whereby the enzyme membrane is permeable and made of an organic high molecular weight Polymer consists, characterized in that the membrane is microporous. 2. Enzym-Membran gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren auf der ganzen Oberfläche ihres Äußeren verteilt sind.2. Enzyme membrane according to claim 1, characterized in that that the pores are distributed over the entire surface of their exterior. 3. Enzym-Membran gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Durchmesser der Poren zwischen 10 und 10 000 S liegt.3. enzyme membrane according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the average diameter of the pores is between 10 and 10,000 S. 4. Enzym-Membran gemäß den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die plastische Membran vom Offen-Zell-Typ ist.4. Enzyme membrane according to claims 1-3, characterized in that that the plastic membrane is of the open cell type. 5. Doppel-Membran, einschließend eine Enzym-Membran gemäß Anspruch 1 als eine obere Membran.5. double membrane including an enzyme membrane according to claim 1 as a top membrane. 6. Enzym-Elektrode, einschließend eine Enzym-Membran gemäß Anspruch 1.6. Enzyme electrode including an enzyme membrane according to claim 1. 709807/081 1709807/081 1
DE19762634562 1975-08-01 1976-07-31 ENZYME MEMBRANE Pending DE2634562A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP50093180A JPS5217889A (en) 1975-08-01 1975-08-01 Enzyme electrode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2634562A1 true DE2634562A1 (en) 1977-02-17

Family

ID=14075369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762634562 Pending DE2634562A1 (en) 1975-08-01 1976-07-31 ENZYME MEMBRANE

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPS5217889A (en)
CA (1) CA1072468A (en)
DE (1) DE2634562A1 (en)
FR (1) FR2319897A1 (en)
GB (1) GB1560691A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2903216A1 (en) * 1978-01-28 1979-08-02 Toyo Boseki ENZYME ELECTRODE AND MEMBRANE CONTAINING IMMOBILIZED ENZYME

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53140092A (en) * 1977-05-13 1978-12-06 Omron Tateisi Electronics Co Enzyme electrode
JPS59166852A (en) * 1983-03-11 1984-09-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Biosensor
JPS6283885A (en) * 1985-10-08 1987-04-17 Nitto Electric Ind Co Ltd Immobilized enzyme membrane and production thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3776819A (en) * 1969-12-22 1973-12-04 Monsanto Co Urea determination and electrode therefor
US3632483A (en) * 1970-06-15 1972-01-04 Corning Glass Works Electrode sensitive to choline and its esters and methods using said electrode
CH559912A5 (en) * 1971-09-09 1975-03-14 Hoffmann La Roche

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2903216A1 (en) * 1978-01-28 1979-08-02 Toyo Boseki ENZYME ELECTRODE AND MEMBRANE CONTAINING IMMOBILIZED ENZYME

Also Published As

Publication number Publication date
CA1072468A (en) 1980-02-26
GB1560691A (en) 1980-02-06
FR2319897A1 (en) 1977-02-25
JPS5217889A (en) 1977-02-10
FR2319897B1 (en) 1982-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2903216C2 (en) Membrane containing enzyme electrode and immobilized enzyme
DE69735127T2 (en) ENZYME SENSOR
CH642105A5 (en) ENZYME IMMOBILIZATION MEMBRANE, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND USE OF THE MEMBRANE IN AN ELECTRO-CHEMICAL MEASURING DEVICE.
EP0407900B1 (en) Flat or capillary membrane manufactured from a mixture of polyvinylidene fluoride and a second by chemical reaction hydrophilable polymer
AT401653B (en) METHOD FOR IMMOBILIZING BIOLOGICAL COMPONENTS IN A POLYMER MATRIX, AND BIOSENSORS USING SUCH IMMOBILIZERS
DE2905671C2 (en) Immobilized enzyme preparation and process for its manufacture
DE3934299C1 (en)
DE2926647A1 (en) INDUSTRIAL MOLECULE SELECTIVE SENSOR AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
DE2112740A1 (en) Enzyme reactors, their manufacture and uses
DE2639234A1 (en) IMMOBILIZED PROTEINS AND METHOD OF PRODUCING THEREOF
DE2305320B2 (en) MOLDED ACRYLATE-BASED BODY WITH INCLUDED ENZYMS
DE2755035C2 (en)
DE2339238A1 (en) ENZYMES AND / OR MICRO-ORGANISMS CONTAINED IN LOSS OR DISPERSION, METHOD FOR ITS PRODUCTION AND ITS USE FOR CARRYING OUT BIOTECHNICAL REACTIONS
EP0562371B1 (en) Immobilisation of biochemical substances
DE3529094A1 (en) PROTEINS IMMOBILIZED ON POLYAMIDE OR CELLULOSEHYDRATE AND THE USE THEREOF FOR THE PRODUCTION OF BIOCATALYSTS, TEST STRIPS OR CHROMATOGRAPHY MATERIALS
DE2219063C3 (en) Process for the production of an enzymatically active membrane, membrane produced by this process and its use for enzyme-catalyzed substrate conversions
EP0562373A2 (en) Immobilisation of biochemical substances
DE2634562A1 (en) ENZYME MEMBRANE
JPS61145447A (en) Immobilized enzyme membrane
DE2553649A1 (en) METHOD FOR CARRYING OUT ENZYMATIC REACTIONS
EP1017998A2 (en) Micro-structured bio-sensor, use of said bio-sensor and method for immobilising bio-catalysts
DE2060121A1 (en) Enzyme preparation
DE2926167C2 (en) Molecular selective sensor
DE19756499C2 (en) microcapsules
DE3636735C2 (en) Biochemically active matrix and process for its production

Legal Events

Date Code Title Description
OHW Rejection