DE3812442C2

DE3812442C2 -

Info

Publication number: DE3812442C2
Application number: DE19883812442
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl.-Ing. 8051 Langenbach De Rehmann; Thomas Dipl.-Ing. Luck; Johannes Joachim Dipl.-Ing. 8000 Muenchen De Baensch
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1988-04-14
Filing date: 1988-04-14
Publication date: 1990-07-12
Also published as: DE3812442A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membrananordnung für En zymelektroden mit jeweils einer für die Enzyme nicht perme ablen gasdurchlässigen und gas- und substratdurchlässigen Membran, zwischen denen sich die immobilisierten Enzyme be finden. Solche Enzymelektroden werden zum Einsatz in der se lektiven Analytik von Einzelkomponenten komplexer Stoffgemi sche verwendet.The invention relates to a membrane arrangement for En zym electrodes each with one impermeable to the enzymes ablen gas permeable and gas and substrate permeable Membrane between which the immobilized enzymes are Find. Such enzyme electrodes are used in the se selective analysis of individual components of complex substances used.

Bisher wurde das in das Gel eingebettete Enzym manuell auf die Membran, die sauerstoff- oder gasdurchlässig ist, aufge bracht. Hinter der Membran befindet sich dann zwischen der Elektrode Wasser oder eine andere Flüssigkeit. Der Anstieg des Sauerstoffgehaltes im Wasser bzw. der Anstieg des pH- Wertes oder der Konzentration von Kohlendioxid wird dann mittels der Elektrode gemessen.So far, the enzyme embedded in the gel has been manually opened the membrane, which is permeable to oxygen or gas, opened brings. Behind the membrane is then between the Electrode water or other liquid. The rise the oxygen content in the water or the increase in pH Then value or concentration of carbon dioxide measured by means of the electrode.

Die bisherige Aufbringung des Enzyms auf die Membran hat je doch erhebliche Nachteile:
Das Enzym liegt meistens ungleichmäßig verteilt vor, die Gelmasse altert unkontrolliert und ändert sich auch. Weiter hin ist die Dicke der Gelschicht ungleichmäßig. Darüberhin aus läßt sich die Membran dann noch schlecht handhaben. Auf grund dieser Tatsachen ist die Reproduzierbarkeit des Meßer gebnisses dann unbefriedigend. Deshalb muß die Meßeinrich tung dann öfters nachgeeicht werden. However, the previous application of the enzyme to the membrane has considerable disadvantages:
The enzyme is usually unevenly distributed, the gel mass ages uncontrollably and also changes. Furthermore, the thickness of the gel layer is uneven. In addition, the membrane is difficult to handle. Based on these facts, the reproducibility of the measurement result is then unsatisfactory. Therefore, the measuring device has to be re-calibrated more often.

Aus der EP 00 25 110 B1 ist eine Membrananordnung für Enzym elektroden bekannt, bei der sich die immobilisierten Enzyme zwischen zwei Membranen befinden, und bei der die äußere der beiden Membranen, die der zu analysierenden Flüssigkeit zu gekehrt ist, für die zu bestimmende Substanz semipermeabel ist, und die innere der beiden Membranen den Elektroden zu gewandt ist. Der Abstand zwischen diesen beiden Membranen wird durch die Schichtdicke des Trägermaterials für die En zyme bestimmt, bzw. die Schichtdicke des Trägermaterials wird durch den Abstand dieser beiden Membranen festgelegt. Werden nun die Enzyme in einem Gel immobilisiert, so ergeben sich auf Grund der Konsistenz dieses Gels Probleme bei der Einbringung und Einhaltung einer gleichmäßig dicken Gel schicht zwischen den Membranen. Gleichmäßig dicke Gelschich ten sind aber zwingend erforderlich, um die gewünschte Re produzierbarkeit der Meßergebnisse zu erhalten. Es muß des halb bei Membrananordnungen, wie sie in der EP 00 25 110 B1 beschrieben sind, damit gerechnet werden, daß die Gelschich ten zwischen den beiden Membranen ungleichmäßig verteilt sind und verschiedene Gelschichten verschiedene Schichtdik ken aufweisen.EP 00 25 110 B1 is a membrane arrangement for enzyme electrodes known in which the immobilized enzymes between two membranes, and the outer of which two membranes, the liquid to be analyzed is swept semipermeable for the substance to be determined is, and the inner of the two membranes to the electrodes is agile. The distance between these two membranes is determined by the layer thickness of the substrate for the En zyme determines, or the layer thickness of the carrier material is determined by the distance between these two membranes. If the enzymes are now immobilized in a gel, the result is problems due to the consistency of this gel Introducing and maintaining a uniformly thick gel layer between the membranes. Evenly thick gel layer However, ten are mandatory to achieve the desired re to obtain producibility of the measurement results. It must be half with membrane arrangements, as described in EP 00 25 110 B1 are described, so that the Gelschich distributed unevenly between the two membranes and different gel layers are different layer dik have ken.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Membrananordnung für En zymelektroden dahingehend zu verbessern, daß diese Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Enzympräparation standartisiert und leicht handhabbar sein.The object of the invention is the membrane arrangement for En To improve zymelektroden that these disadvantages be avoided. In particular, the enzyme preparation standardized and easy to handle.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Membrananord nung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Membrananordnung sind in den Unteransprüchen angege ben.This object is achieved by the membrane arrangement according to the invention solved according to claim 1. Advantageous configurations this membrane arrangement are specified in the subclaims ben.

Die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Maßnahmen gewähren eine standartisierte Dicke der Gel- und Enzymschicht. Die Maßnahmen in den Ansprüchen 2, 3 und 4 gewährleisten die einfache Handhabbarkeit der Enzympräparation. Diese neue Enzympräparation kann leicht standartisiert und konfektio niert werden, so daß die Anwendung für das Labor wesentlich vereinfacht wird.Grant the measures specified in claims 1 and 2 a standardized thickness of the gel and enzyme layer. The Measures in claims 2, 3 and 4 ensure the easy handling of the enzyme preparation. This new one Enzyme preparation can be easily standardized and ready-made be renated, so that the application for the laboratory essential is simplified.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Membrananordnung anhand von drei Lösungswegen kurz beschrieben.The membrane arrangement according to the invention is described below briefly described using three possible solutions.

Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung, Fig. 1 shows the overall arrangement,

Fig. 2a und 2b die erfindungsgemäße Membrananordnung mit und ohne Halterung, FIGS. 2a and 2b, the diaphragm assembly according to the invention with and without support,

Fig. 3 die Membrananordnung nur mit einem Distanzstück. Fig. 3, the membrane arrangement only with a spacer.

1. Solution: ( Fig. 2a, 2b)

Auf einem O-Ring a von ca. 1 cm Durchmesser wird eine erste, sauerstoffpermeable Membran angebracht, auf einem zweiten O-Ring b eine sauerstoff- und substratdurchlässige Membran und zwischen diesen beiden Membranen eine Gel-Enzym-Schicht. Durch das gleichzeitige Befestigen beider Membranen auf der Sauerstoff-Elektrode (pH-, Kohlendioxid-Elektrode) wird eine definierte Form und Dicke der Enzymschicht erreicht. Beide Membranen mit den O-Ringen werden mit einer steckbaren Hal tevorrichtung mit integriertem Rührer auf der Sauerstoff- Elektrode fixiert. Der Rührer bewirkt, daß das Substrat an der substratdurchlässigen Membran anliegt und durchmischt wird. Der Sauerstoffanstieg (durch die erste Membran) im Wasser wird dann von der Sauerstoff-Elektrode detektiert.A first, oxygen-permeable membrane is attached to an O-ring a of approximately 1 cm in diameter, an oxygen- and substrate-permeable membrane is attached to a second O-ring b, and a gel-enzyme layer between these two membranes. By attaching both membranes to the oxygen electrode (pH, carbon dioxide electrode) at the same time, a defined shape and thickness of the enzyme layer is achieved. Both membranes with the O-rings are fixed on the oxygen electrode with a plug-in holding device with an integrated stirrer. The stirrer causes the substrate to lie against the substrate-permeable membrane and to be mixed. The increase in oxygen (through the first membrane) in the water is then detected by the oxygen electrode.

2. Solution: ( Fig. 3)

Die zu verwendende Enzymmenge wird homogen in einer Immobi lisierungsmasse verteilt, auf die sauerstoffdurchlässige Membran in definierter Stärke bzw. Dicke aufgebracht und mit einer zweiten sauerstoff- und substratpermeablen Membran ab gedeckt. Dann werden die Membranen in geeigneter Art und Weise miteinander verbunden (schweißen, kleben) und geformt, so daß ein für die bestimmungsgemäße Anwendung geeignete Form erzielt wird. Mit einer steckbaren Haltevorrichtung werden die so präparierten Membranen auf der Sauerstoff- Elektrode fixiert.The amount of enzyme to be used becomes homogeneous in a real estate Distribution mass distributed on the oxygen-permeable Membrane applied in a defined thickness or thickness and with a second oxygen and substrate permeable membrane covered. Then the membranes in a suitable manner and Interconnected (welded, glued) and shaped, so that a suitable for the intended application Form is achieved. With a pluggable holding device the membranes thus prepared are placed on the oxygen Electrode fixed.

Claims

1. Membrane arrangement for enzyme electrodes, each with a gas-permeable and gas- and substrate-permeable membrane that is not permeable to the enzymes, between which the immobilized enzymes are located, characterized in that the gas-permeable and the gas- and substrate-permeable membrane are connected to one another via a spacer, and that the enzyme gel layer is between these two membranes.

2. Membrane arrangement according to claim 1, characterized net that the two membranes with each other via an O-ring are connected.

3. Membrane arrangement according to claim 1 or 2, characterized records that it has an O-ring, which is on the the immobilized enzymes facing away from the gas casual membrane, can be fixed to the enzyme electrode is.

4. Membrane arrangement according to one or more of the claims 2 and 3, characterized in that they have a second O-ring via a pluggable holding device on the enzyme electrode is fixable.

5. Membrane arrangement according to claim 4, characterized net that a stirrer in the pluggable holding device is tegrated.

6. Membrane arrangement according to one or more of the claims 1 to 5, characterized in that the two membranes are welded to the spacer.

7. Membrane arrangement according to one or more of the claims 1 to 5, characterized in that the two membranes are glued to the spacer.

8. Membrane arrangement according to one or more of the claims 1 to 7, characterized in that the two membranes are permeable to oxygen.