JP2005517164A - 酸化還元酵素を担持するバイオセンサー - Google Patents
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Abstract
Description
背景として本発明に関すると考えられる技術分野は以下よりなる:
本発明によると、電子伝達物質基の酵素補因子への結合の問題は、該補因子と電子伝達物質基との間のリンカー部分としてのボロン酸もしくはボロン酸誘導体の使用により解消された。ボロン酸は、cis−ジオールおよびとりわけ環状糖の部分であるcis−ジオールの会合のための活性のリガンドである16。本発明によると、ボロン酸もしくはボロン酸誘導体は、補因子の2個のcis−ヒドロキシル基および電子伝達物質基に結合する。
V−W−X−Y−Z
[式中、
Vは電極と化学的に会合、それに結合もしくはそれ上に化学的に吸着し得る結合部分であり;
Wは電極とYとの間で電子を伝達し得る電子伝達物質基であり;
Xはリンカー部分であり;
YはXに結合されていないときに少なくとも一対のcisヒドロキシル基を有する酸化還元酵素の補因子であり;および
Zは酸化還元酵素である]
を有する固定された基を担持する電極が提供される。
を有する。
(i)式V−W−X−Y[式中Vは電極と化学的に会合、それに結合もしくはその上に化学的に吸着し得る結合部分であり、かつ、Wは電極とYとの間で電子を伝達し得る電子伝達物質基であり、Yは酵素の補因子であり、およびXはリンカー基である]の基を含んでなる電極の表面上の層を形成すること;
(ii)前記電極を、補因子を欠く1種もしくはそれ以上の酵素分子と接触させて、前記酵素を前記補因子と複合体形成させて固定された基V−W−X−Y−Z[式中Zは酸化還元反応を触媒し得る触媒的に機能的な酵素である]を生じさせること
を含んでなる、固定された酸化還元酵素Zを担持する電極の製造方法を提供し;前記方法は
前記補因子が少なくとも一対のcisヒドロキシル基を有し、かつ、前記方法が、ボロン酸誘導体である基Xにより前記補因子を前記電子伝達物質基に結合することを含んでなる、
ことを特徴とする。
(i)式V−W[式中Vは電極と化学的に会合、それに結合もしくはその上に化学的に吸着し得る結合部分であり、かつ、Wは電極と酵素の補因子Yとの間で電子を伝達し得る電子伝達物質基である]の基を含んでなる電極の表面上の層を形成すること;
(ii)Yを前記基に結合すること;および
(iii)前記電極を、補因子を欠く1種もしくはそれ以上の酵素分子と接触させて、前記酵素を前記補因子と複合体形成させて酸化還元反応を触媒し得る機能的酵素を生じさせること
を含んでなり;前記方法は、
前記補因子が少なくとも一対のcisヒドロキシル基を有し、かつ、前記方法が、ボロン酸誘導体である基Xにより前記補因子を前記電子伝達物質基に結合することを含んでなる、
ことを特徴とする。
[発明の詳細な説明]
ボロン酸は、cis−ジオール、およびとりわけ環状糖の一部分であるcis−ジオールの会合のための活性のリガンドである16。本発明のFAD単層は電極、例えば図1に概説されるところの金電極上に集成される。最初に、ピロロキノリンキノンPQQ(1)を電極上に集成させたシスタミン単層に共有結合する。結果として生じる単層に、3−アミノフェニルボロン酸(2)1×10−3Mを、0.1M HEPES緩衝液、pH=7.3中の結合試薬としての1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド(EDC)5×10−3Mを使用して共有結合する。結果として生じる電極を1×10−3MのFAD(3)で処理して単層集成体上にボロン酸−FAD複合体を生じさせる。
金/シスタミン/PQQ/アミノフェニルボロン酸/FAD/グルコースオキシダーゼ電極の集成。
金/シスタミン/PQQ/アミノフェニルボロン酸/NADP+/リンゴ酸酵素電極の集成。
金/シスタミン/PQQ/アミノフェニルボロン酸/NAD+/乳酸脱水素酵素電極の集成。
Claims (19)
- Xがボロン酸誘導体であることを特徴とする、一般式
V−W−X−Y−Z
[式中、
Vは電極と化学的に会合、それに結合もしくはその上に化学的に吸着し得る結合部分であり;
Wは電極とYとの間で電子を伝達し得る電子伝達物質基であり;
Xはリンカー部分であり;
YはXに結合していないときに少なくとも一対のcisヒドロキシル基を有する酸化還元酵素の補因子であり;および
Zは酸化還元酵素である]
を有する固定された基を担持する電極。 - Xがアミノフェニルボロン酸誘導体である、請求項1記載の電極。
- 補因子がFAD、NAD+およびNADP+から選択される、請求項1〜3のいずれか1つに記載の電極。
- 酵素が、グルコースオキシダーゼ、乳酸脱水素酵素およびリンゴ酸酵素から選択される、請求項1〜4のいずれか1つに記載の電極。
- 酵素が、電極へのその結合を向上させるようにアミノ基と反応することが可能な二官能性架橋試薬を使用して架橋される、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の電極。
- 前記架橋試薬がグルタルジアルデヒドである、請求項6記載の電極。
- 請求項1〜7のいずれか1つに記載の電極を含んでなる装置。
- バイオセンサーである、請求項8記載の装置。
- 電極に電圧を加えかつ応答を測定するための電子回路を含んでなる請求項9記載のバイオセンサー。
- 燃料電池である、請求項8記載の装置。
- 酸化還元酵素の基質を含んでなる、請求項11記載の燃料電池。
- (i)式V−W−X−Y[式中Vは電極と化学的に会合、それに結合もしくはその上に化学的に吸着し得る結合部分であり、かつ、Wは電極とYとの間で電子を伝達し得る電子伝達物質基であり、Yは酵素の補因子であり、およびXはリンカー基である]の基を含んでなる電極の表面上の層を形成すること;
(ii)前記電極を、補因子を欠く1種もしくはそれ以上の酵素分子と接触させて、前記酵素と前記補因子とを複合体形成させて固定された基V−W−X−Y−Z[式中Zは酸化還元反応を触媒し得る触媒的に機能的な酵素である]を生じさせること
を含んでなり;
前記補因子が少なくとも一対のcisヒドロキシル基を有し、そしてボロン酸誘導体である基Xにより前記補因子を前記電子伝達物質基に結合させることを含んでなる、
ことを特徴とする、固定された酸化還元酵素Zを担持する電極の製造方法。 - (i)式V−W[式中Vは電極と化学的に会合、それに結合もしくはその上に化学的に吸着し得る結合部分であり、かつ、Wは電極と酵素の補因子Yとの間で電子を伝達し得る電子伝達物質基である]の基を含んでなる電極の表面上の層を形成すること;
(ii)Yを前記基に結合すること;および
(iii)前記電極を、補因子を欠く1種もしくはそれ以上の酵素分子と接触させて、前記酵素を前記補因子と複合体形成させて酸化還元反応を触媒し得る機能的酵素を生じさせること
を含んでなり;
前記補因子が少なくとも一対のcisヒドロキシル基を有し、そしてボロン酸誘導体である基Xにより前記補因子を前記電子伝達物質基に結合させることを含んでなる、
ことを特徴とする、固定された酸化還元酵素Zを担持する電極の製造方法。 - Rがフェニル、ナフチルおよびアルキル基から選択され、前記基が最低1個のカルボキシ、カルボニル、アミノ、ヒドロキシもしくはチオ基により場合によっては置換されている、請求項15記載の方法。
- (b)が:
ボロン酸もしくはボロン酸誘導体を、電極上に固定された基V−Wに結合させて固定された基V−W−R−B−(OH)2を生じさせること、およびその後固定された基V−W−R−B−(OH)2にYを結合させて固定された基V−W−R−B−(OH)−Yを生じさせること
を含んでなる、請求項14記載の方法。 - (b)が:
式R−B−(OH)2の基をYに結合させて第一の結合生成物R−B−(OH)−Yを生じさせること、およびその後前記第一の結合生成物を固定された基V−Wに結合させて固定された基V−W−R−B−(OH)−Yを生じさせること
を含んでなる、請求項14記載の方法。 - 酵素が剛性生体触媒マトリックスに架橋するように前記電極を処理することを含んでなる、請求項13〜18のいずれか1つに記載の方法。
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