JP2016042032A - Glucose sensor - Google Patents

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理文 八尾
Masafumi Yao
理文 八尾
可菜子 菊池
Kanako Kikuchi
可菜子 菊池
木村 隆
Takashi Kimura
隆 木村
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Nipro Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glucose sensor capable of detecting or quantifying glucose with high accuracy even when maltose, galactose, or xylose are mixed in an aqueous sample that is the object of glucose measurement.SOLUTION: A specific NADGDH (sequence number 1) and/or a mutant thereof, nicotinamide adenine dinucleotide (hereafter described as NAD) and/or nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (hereafter described as NADP), and an electron transport mediator are contained in a reaction layer provided on the electrode of a glucose sensor, whereby it is made possible to detect or quantify glucose with high accuracy even when maltose, galactose, or xylose are mixed in an aqueous sample.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、グルコースセンサに関する。より具体的には、本発明は、水性試料中のグルコースを高精度で検出又は定量できるグルコースセンサに関する。更に、本発明は、当該グルコースセンサの製造方法、及び当該グルコースセンサを利用したグルコース濃度の測定方法に関する。   The present invention relates to a glucose sensor. More specifically, the present invention relates to a glucose sensor that can detect or quantify glucose in an aqueous sample with high accuracy. Furthermore, this invention relates to the manufacturing method of the said glucose sensor, and the measuring method of the glucose concentration using the said glucose sensor.

近年、糖尿病の患者数は世界中で増加傾向にある。非特許文献1によると、2013年の糖尿病患者数は世界で382百万人と見積られており、2035年には592百万人に達すると試算されている。一般に、糖尿病治療には血糖コントロールが基本方針として採用されており、血糖値のモニタリングや、インスリン、経口薬、食事療法の効果検証のために自己血糖測定機器が利用される。現在流通している主要な自己血糖測定機器は、血液中のグルコースを電気化学的に検出する電極方式が主流であり、グルコースを触媒する酵素及び電極から構成されるグルコースセンサと、当該センサからの電流値を血糖値に換算し表示するメーターから構成されている。   In recent years, the number of patients with diabetes has been increasing worldwide. According to Non-Patent Document 1, the number of diabetic patients in 2013 is estimated to be 382 million in the world, and is estimated to reach 592 million in 2035. In general, blood glucose control is adopted as a basic policy for the treatment of diabetes, and a self blood glucose measuring device is used for monitoring blood glucose levels and verifying the effects of insulin, oral medicine, and diet therapy. The major autologous blood glucose measuring devices that are currently in circulation are electrode systems that electrochemically detect glucose in the blood. The glucose sensor is composed of an enzyme that catalyzes glucose and an electrode. It consists of a meter that converts current values into blood glucose levels and displays them.

グルコースセンサには、グルコースを電気化学的シグナルに変換するために種々の酵素が利用されている。例えば、特許文献1には、グルコースオキシダーゼ(以下、GODとも記述する)を利用したグルコースセンサが開示されている。しかしながら、GODは分子状酸素を電子受容体として利用するため、GODを利用したグルコースセンサでは、測定試料中の溶存酸素濃度がグルコースの定量値に影響するという問題点がある。この問題点を解消する方法として、分子状酸素を電子受容体にし得ないグルコースデヒドロゲナーゼ(以下、GDHとも記述する)の利用が進んでいる。また、GDHは、要求する補酵素の違いにより複数の種類が確認されており、従来、各種GDHを利用したグルコースセンサが開発されている。   In the glucose sensor, various enzymes are used to convert glucose into an electrochemical signal. For example, Patent Document 1 discloses a glucose sensor using glucose oxidase (hereinafter also referred to as GOD). However, since GOD uses molecular oxygen as an electron acceptor, the glucose sensor using GOD has a problem that the dissolved oxygen concentration in the measurement sample affects the quantitative value of glucose. As a method for solving this problem, the use of glucose dehydrogenase (hereinafter also referred to as GDH), which cannot convert molecular oxygen into an electron acceptor, has been advanced. Moreover, several types of GDH have been confirmed depending on the required coenzyme, and glucose sensors using various types of GDH have been developed.

例えば、ピロロキノリンキノン依存性GDH(以下、PQQGDHとも記述する)を利用したグルコースセンサが知られている。しかしながら、PQQGDHは、GODとは異なり分子状酸素を電子受容体にし得ないが、その基質特異性が低く、グルコース以外のマルトース、ガラクトース及びキシロースにも反応するため、PQQGDHを利用したグルコースセンサでは検出精度の点で欠点がある。   For example, a glucose sensor using pyrroloquinoline quinone-dependent GDH (hereinafter also referred to as PQQGDH) is known. However, unlike QOD, PQQGDH cannot convert molecular oxygen into an electron acceptor, but its substrate specificity is low, and it reacts with maltose, galactose and xylose other than glucose, so it is detected by a glucose sensor using PQQGDH. There are drawbacks in terms of accuracy.

また、フラビンアデニンジヌクレオチド依存性GDH(以下、FADGDHとも記述する)を利用したグルコースセンサも知られている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、FADGDHは、PQQGDHに比べて基質特異性が高く、マルトース及びガラクトースへの反応性は低いものの、キシロースへの反応性を有しているため、FADGDHを利用したグルコースセンサでも、検出精度の点で依然として満足できるものではない。   A glucose sensor using flavin adenine dinucleotide-dependent GDH (hereinafter also referred to as FADGDH) is also known (see, for example, Patent Document 2). However, FADGDH has higher substrate specificity than PQQGDH and low reactivity to maltose and galactose, but has reactivity to xylose. Therefore, even with a glucose sensor using FADGDH, detection accuracy is high. Still not satisfactory.

更に、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド依存性GDH(以下、NADGDHとも記述する)を利用したグルコースセンサも知られている(例えば、特許文献3参照)。従来のNADGDHもFADGDHと同様にPQQGDHに比べて基質特異性が高く、マルトース及びガラクトースへの反応性は低いものの、キシロースへの反応性があるため、NADGDHを利用したグルコースセンサでも、検出精度の向上の点で更なる改善が求められている。更に、従来のNADGDHを使用したグルコースセンサでは、グルコース濃度と観察される電気化学的シグナルの直線性が不十分であり、検出精度の向上という点で更なる改善が求められている。   Furthermore, a glucose sensor using nicotinamide adenine dinucleotide-dependent GDH (hereinafter also referred to as NADGDH) is also known (see, for example, Patent Document 3). Conventional NADGDH, like FADGDH, has higher substrate specificity than PQQGDH and low reactivity to maltose and galactose, but it has reactivity to xylose. Therefore, even with a glucose sensor using NADGDH, detection accuracy is improved. There is a need for further improvements in this regard. Furthermore, in the conventional glucose sensor using NADGDH, the linearity between the glucose concentration and the observed electrochemical signal is insufficient, and further improvement is required in terms of improvement in detection accuracy.

このように、従来のGDHを利用したグルコースセンサでは、基質特異性が十分とはいえず、マルトース、ガラクトース、及びキシロースの存在下でも、高い検出精度でグルコースを測定できるグルコースセンサの開発が求められている。   Thus, the conventional glucose sensor using GDH does not have sufficient substrate specificity, and development of a glucose sensor capable of measuring glucose with high detection accuracy is required even in the presence of maltose, galactose, and xylose. ing.

一方、グルコースセンサの製造において、一般的には、絶縁性基板上に少なくとも一対の電極を作製し、その電極上へ酵素と、補酵素、電子伝達メディエーター等を含む反応層を形成させる工程が採用されている。そして、前記反応層の形成は、一般的には、前記各成分を溶液に混合した試薬溶液を電極上にスポットし、その溶媒を乾燥工程により除去させている。従来、グルコースセンサに使用されているGODやGDHは、一般的には37℃以下で生育する常温菌から単離された酵素であるため、グルコースセンサの製造時の乾燥温度を当該酵素が失活しない中温以下に設定する必要があり、従来のグルコースセンサの製造では乾燥時間が長期化するという欠点もある。そこで、前記反応層の乾燥を短時間で行うことができ、リードタイムを短縮化できるグルコースセンサの製造方法の開発も求められている。   On the other hand, in the manufacture of glucose sensors, generally, a process is employed in which at least a pair of electrodes is formed on an insulating substrate, and a reaction layer including an enzyme, a coenzyme, an electron transfer mediator, etc. is formed on the electrodes. Has been. In general, the reaction layer is formed by spotting a reagent solution obtained by mixing each component into a solution on an electrode and removing the solvent by a drying process. Conventionally, GOD and GDH used in glucose sensors are enzymes isolated from ordinary bacteria that generally grow at 37 ° C. or lower. Therefore, the enzyme is inactivated at the drying temperature during the production of the glucose sensor. It is necessary to set the temperature to below the middle temperature, and the conventional glucose sensor has a disadvantage that the drying time is prolonged. Therefore, development of a glucose sensor manufacturing method capable of drying the reaction layer in a short time and shortening the lead time is also demanded.

特許第3193721号公報Japanese Patent No. 3193721 特許第5325574号公報Japanese Patent No. 5325574 特許第4373604号公報Japanese Patent No. 4373604

IDF(International Diabetes Federation)DIABETES ATLAS Sixth edition,2013.IDF (International Diabetes Federation) DIABETES ATLAS Sixth Edition, 2013.

本発明の目的は、グルコースの測定対象となる水性試料中にマルトース、ガラクトース、及びキシロースが混在していても、高精度でグルコースを検出又は定量できるグルコースセンサを提供することである。更に、本発明の他の目的は、グルコースセンサに設ける反応層の乾燥時間を短縮化できるグルコースセンサの製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a glucose sensor capable of detecting or quantifying glucose with high accuracy even when maltose, galactose, and xylose are mixed in an aqueous sample to be measured for glucose. Furthermore, the other object of this invention is to provide the manufacturing method of the glucose sensor which can shorten the drying time of the reaction layer provided in a glucose sensor.

本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、グルコースセンサの電極上に設ける反応層に、特定のNADGDH(配列番号1)及び/又はその変異体と、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(以下、NADとも記述する)及び/又はニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(以下、NADPとも記述する)と、電子伝達メディエーターとを含有させることによって、水性試料中にマルトース、ガラクトース、及びキシロースが混在していても、高精度でグルコースを検出又は定量することが可能になることを見出した。また、前記反応層において、更にジアフォラーゼを含有させることによって、より一層高精度にグルコースの検出又は定量が可能になることを見出した。更に、前記特定のNADGDH(配列番号1)及び/又はその変異体は耐熱性を備えているので、グルコースセンサに設ける反応層の乾燥温度を上昇させることができ、それによって前記反応層の形成時の乾燥時間を短縮化できることをも見出した。本発明は、これらの知見に基づいて更に検討を重ねることにより完成したものである。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor found that a specific NADGDH (SEQ ID NO: 1) and / or a variant thereof and nicotinamide adenine dinucleotide were added to the reaction layer provided on the electrode of the glucose sensor. (Hereinafter also referred to as NAD) and / or nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (hereinafter also referred to as NADP) and an electron transfer mediator to contain maltose, galactose, and xylose in an aqueous sample However, it has been found that glucose can be detected or quantified with high accuracy. It has also been found that glucose can be detected or quantified with higher accuracy by further containing diaphorase in the reaction layer. Further, since the specific NADGDH (SEQ ID NO: 1) and / or a variant thereof has heat resistance, the drying temperature of the reaction layer provided in the glucose sensor can be increased, thereby forming the reaction layer. It was also found that the drying time can be shortened. The present invention has been completed by further studies based on these findings.

即ち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 水性試料に含まれるグルコースを検出又は定量するグルコースセンサであって、
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に設けられた、少なくとも作用極及び対極を有する電極系と、
前記電極上に設けられた反応層と、を備え、
前記反応層が、
(i)(i-1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼ、(i-2)配列番号1に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加、又は挿入されてなり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼ、及び(i-3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性が80%以上であり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼよりなる群から選択される少なくとも1種のグルコースデヒドロゲナーゼ、
(ii)ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド及び/又はニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸、並びに
(iii)電子伝達メディエーター
を含むことを特徴とする、グルコースセンサ。
項2. 前記反応層が、更に(iv)ジアフォラーゼを含む、項1に記載のグルコースセンサ。
項3. 前記(iv)ジアフォラーゼが、(iv-1)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるジアフォラーゼ、(iv-2)配列番号2に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加、又は挿入されてなり、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるジアフォラーゼと同等のジアフォラーゼ活性を有するジアフォラーゼ、及び(iv-3)配列番号2に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性が80%以上であり、且つ配列番号2に示すアミノ酸配列からなるジアフォラーゼと同等のジアフォラーゼ活性を有するジアフォラーゼよりなる群から選択される少なくとも1種のジアフォラーゼである、項1又は2に記載のグルコースセンサ。
項4. 前記(iii)電子伝達メディエーターが、フェリシアン化カリウム、2−メチル−1,4−ナフトキノン、メルドラブルー、p−アミノフェノール、1,4−ベンゾキノン、ヒドロキシメチルフェロセン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,4−フェニレンジアミン、及び1−メトキシ−5−メチルフェナジニウムメチルサルフェートよりなる群から選択される少なくとも1種の化合物である、項1〜3のいずれかに記載のグルコースセンサ。
項5. 水性試料に含まれるグルコースを検出又は定量するグルコースセンサの製造方法であって、
絶縁性基板上に設けられた、少なくとも作用極及び対極を有する電極系に、
(i)(i-1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼ、(i-2)配列番号1に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加、又は挿入されてなり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼ、及び(i-3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性が80%以上であり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼよりなる群から選択される少なくとも1種のグルコースデヒドロゲナーゼ、
(ii)ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド及び/又はニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸、並びに
(iii)電子伝達メディエーター
を含む反応層を設ける工程を含む、グルコースセンサの製造方法。
項6. (i)(i-1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼ、(i-2)配列番号1に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加、又は挿入されてなり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼ、及び(i-3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性が80%以上であり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼよりなる群から選択される少なくとも1種のグルコースデヒドロゲナーゼ、
(ii)ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド及び/又はニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸、及び
(iii)電子伝達メディエーター
を含む反応層形成用溶液を前記作用極上に滴下する滴下工程、並びに
反応層形成用溶液が滴下された作用極を乾燥する乾燥工程を含む、項5に記載のグルコースセンサの製造方法。
項7. 前記乾燥工程が60℃〜80℃の温度条件下で行われる、項6に記載のグルコースセンサの製造方法。
項8. 項1〜4のいずれかに記載のグルコースセンサを使用して、水性試料に含まれるグルコースを検出又は定量する、グルコースの測定方法。
That is, this invention provides the invention of the aspect hung up below.
Item 1. A glucose sensor for detecting or quantifying glucose contained in an aqueous sample,
An insulating substrate;
An electrode system provided on the insulating substrate and having at least a working electrode and a counter electrode;
A reaction layer provided on the electrode,
The reaction layer is
(i) (i-1) glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, (i-2) one or several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted, deleted, added, or inserted Glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and (i-3) amino acid identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is 80% or more, At least one glucose dehydrogenase selected from the group consisting of glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(ii) nicotinamide adenine dinucleotide and / or nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, and
(iii) A glucose sensor comprising an electron transfer mediator.
Item 2. Item 2. The glucose sensor according to Item 1, wherein the reaction layer further contains (iv) diaphorase.
Item 3. (Iv) the diaphorase is (iv-1) a diaphorase comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and (iv-2) one or several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted or added Or a diaphorase having a diaphorase activity equivalent to a diaphorase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and (iv-3) an amino acid identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is 80% or more, Item 3. The glucose sensor according to Item 1 or 2, which is at least one diaphorase selected from the group consisting of diaphorases having a diaphorase activity equivalent to the diaphorase having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
Item 4. (Iii) Electron transfer mediator is potassium ferricyanide, 2-methyl-1,4-naphthoquinone, Meldola blue, p-aminophenol, 1,4-benzoquinone, hydroxymethylferrocene, N, N, N ′, N ′ Item 4. The glucose according to any one of Items 1 to 3, which is at least one compound selected from the group consisting of tetramethyl-1,4-phenylenediamine and 1-methoxy-5-methylphenazinium methyl sulfate. Sensor.
Item 5. A method for producing a glucose sensor for detecting or quantifying glucose contained in an aqueous sample, comprising:
An electrode system provided on an insulating substrate and having at least a working electrode and a counter electrode,
(i) (i-1) glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, (i-2) one or several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted, deleted, added, or inserted Glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and (i-3) amino acid identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is 80% or more, At least one glucose dehydrogenase selected from the group consisting of glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(ii) nicotinamide adenine dinucleotide and / or nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, and
(iii) A method for producing a glucose sensor, comprising a step of providing a reaction layer containing an electron transfer mediator.
Item 6. (i) (i-1) glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, (i-2) one or several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted, deleted, added, or inserted Glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and (i-3) amino acid identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is 80% or more, At least one glucose dehydrogenase selected from the group consisting of glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(ii) nicotinamide adenine dinucleotide and / or nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, and
(iii) The glucose sensor according to Item 5, comprising a dropping step of dropping a reaction layer forming solution containing an electron transfer mediator on the working electrode, and a drying step of drying the working electrode to which the reaction layer forming solution has been dropped. Manufacturing method.
Item 7. Item 7. The method for producing a glucose sensor according to Item 6, wherein the drying step is performed under a temperature condition of 60 ° C to 80 ° C.
Item 8. Item 5. A glucose measurement method, wherein the glucose sensor according to any one of Items 1 to 4 is used to detect or quantify glucose contained in an aqueous sample.

本発明のグルコースセンサは、グルコースを含む水性試料中におけるマルトース、ガラクトース、キシロースの混在がグルコースの定量結果に影響しないので、例えば、より正確な血糖測定に利用することができる。更に、本発明のグルコースセンサは、反応層に含まれる特定のNADGDH(配列番号1)及び/又はその変異体は、耐熱性を示すので、反応層の形成時の乾燥温度を上昇させることが可能になるため、センサ製造工程における乾燥時間の短縮や工程の簡略化といった効果が期待できる。   Since the mixture of maltose, galactose and xylose in an aqueous sample containing glucose does not affect the quantitative result of glucose, the glucose sensor of the present invention can be used for more accurate blood glucose measurement, for example. Furthermore, in the glucose sensor of the present invention, the specific NADGDH (SEQ ID NO: 1) and / or a variant thereof contained in the reaction layer exhibits heat resistance, so that the drying temperature during the formation of the reaction layer can be increased. Therefore, the effects of shortening the drying time and simplifying the process in the sensor manufacturing process can be expected.

実施例5で作成したグルコースセンサを使用して、各種濃度のグルコースに対する応答電流値を測定した結果を示す図である。図1において、横軸はグルコース濃度(mM)、縦軸は応答電流値(μA)である。It is a figure which shows the result of having measured the response current value with respect to glucose of various density | concentrations using the glucose sensor created in Example 5. FIG. In FIG. 1, the horizontal axis represents the glucose concentration (mM), and the vertical axis represents the response current value (μA). 実施例6において、各種乾燥温度及び乾燥時間により作成したグルコースセンサの、20mMグルコースに対する応答電流値を測定した結果を示す図である。図2において、横軸は乾燥温度および乾燥時間、縦軸は応答電流値(μA)である。In Example 6, it is a figure which shows the result of having measured the response current value with respect to 20 mM glucose of the glucose sensor created by various drying temperature and drying time. In FIG. 2, the horizontal axis represents the drying temperature and the drying time, and the vertical axis represents the response current value (μA).

本発明のグルコースセンサは、水性試料に含まれるグルコースを検出又は定量するグルコースセンサであって、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に設けられた、少なくとも作用極及び対極を有する電極系と、前記電極系上に設けられた特定組成の反応層とを備えることを特徴とする。以下、本発明のグルコースセンサについて、構成部材、測定対象試料、測定方法等について詳述する。   The glucose sensor of the present invention is a glucose sensor for detecting or quantifying glucose contained in an aqueous sample, and an insulating substrate, and an electrode system provided on the insulating substrate and having at least a working electrode and a counter electrode, And a reaction layer having a specific composition provided on the electrode system. Hereinafter, a constituent member, a sample to be measured, a measuring method, and the like will be described in detail for the glucose sensor of the present invention.

1.構成部材
[絶縁性基板]
絶縁性基板は、電極系を支持するための部材としての役割を果たす。絶縁性基板の素材については、絶縁性を備えていることを限度として特に制限されないが、例えば、プラスチック、ガラス、紙、セラミックス、ゴム等が挙げられる。前記プラスチックとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリメタクリレート、ポリプロピレン、ポリイミド、アクリル樹脂、ガラスエポキシ等が例示される。前記紙としては、具体的には、濾紙が例示される。
1. Component [Insulating substrate]
The insulating substrate serves as a member for supporting the electrode system. The material of the insulating substrate is not particularly limited as long as it has insulating properties, and examples thereof include plastic, glass, paper, ceramics, and rubber. Specific examples of the plastic include polyethylene terephthalate, polystyrene, polymethacrylate, polypropylene, polyimide, acrylic resin, and glass epoxy. Specifically, filter paper is exemplified as the paper.

[電極系]
電極系は、絶縁性基板上に設けられる。本発明のグルコースセンサでは、電極は、少なくとも作用極及び対極を含んでいればよく、作用極と対極のみの二電極方式であってもよいが、更に参照極を加えた三電極方式があってもよい。
[Electrode system]
The electrode system is provided on the insulating substrate. In the glucose sensor of the present invention, the electrode only needs to include at least a working electrode and a counter electrode, and may be a two-electrode system having only a working electrode and a counter electrode, but there is a three-electrode system in which a reference electrode is further added. Also good.

また、各電極には、反応層によって生じた電気化学的シグナルを電気化学的測定装置に伝達するためのリード部が設けられていればよい。   Each electrode may be provided with a lead portion for transmitting an electrochemical signal generated by the reaction layer to the electrochemical measuring device.

電極の素材としては、グルコースセンサの電極として使用可能であることを限度として特に制限されないが、例えば、カーボン、白金、金、銀、ニッケル、チタン、パラジウム等が挙げられる。カーボン電極の場合、その形成方法としては、具体的には、カーボンインキを前記絶縁性基板上にスクリーン印刷する方法、カーボンインキを前記絶縁性基板上にコーティングする方法等が挙げられる。また、カーボン電極の形成に使用される前記カーボンインキ内には、例えば、金、銀等の導電性金属微粒子を含んでもいてもよい。金属電極の場合、その形成方法としては、具体的には、蒸着法、メッキ法、スパッタ法、金属箔貼付法等が挙げられる。前記蒸着法は、例えば、イオンプレーティング法により、真空度1.33×10-4Pa、入力パワー300W、レート5×10-1nm/秒、時間2分の条件で、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのプラスチックシート上に金属を蒸着し、更にキスカット装置を用いて、前記シート上に蒸着された金属箔層に切れ目を入れる方法によって行うことができる。これにより、切れ目部分が絶縁部となり、例えば、作用極および対極からなる電極が形成できる。 The material of the electrode is not particularly limited as long as it can be used as an electrode of a glucose sensor, and examples thereof include carbon, platinum, gold, silver, nickel, titanium, and palladium. In the case of a carbon electrode, specifically, the formation method includes a method of screen printing carbon ink on the insulating substrate, a method of coating carbon ink on the insulating substrate, and the like. Further, the carbon ink used for forming the carbon electrode may contain, for example, conductive metal fine particles such as gold and silver. In the case of a metal electrode, specific examples of the formation method include a vapor deposition method, a plating method, a sputtering method, and a metal foil sticking method. The vapor deposition method is, for example, an ion plating method, with a degree of vacuum of 1.33 × 10 −4 Pa, an input power of 300 W, a rate of 5 × 10 −1 nm / second, and a time of 2 minutes, such as polyethylene terephthalate. A metal can be vapor-deposited on the plastic sheet, and a metal foil layer vapor-deposited on the sheet can be cut using a kiss cutting device. Thereby, a cut | interruption part becomes an insulation part and the electrode which consists of a working electrode and a counter electrode can be formed, for example.

また、参照電極については、特に制限されず、電気化学実験において一般的なものを適用することができ、銀−塩化銀を参照電極に接触させる処理を施してもよい。   In addition, the reference electrode is not particularly limited, and a common electrode in electrochemical experiments can be applied, and a treatment for bringing silver-silver chloride into contact with the reference electrode may be performed.

[反応層]
反応層は、水性試料に含まれるグルコースを電気化学的シグナルに変換するための層であり、電気化学的シグナルを電極に伝達できる形態で電極上の少なくとも一部の領域に設けられる。具体的には、反応層は、作用極上に設けていればよいが、参照極を備える場合には参照極上にも設けてもよい。
[Reaction layer]
The reaction layer is a layer for converting glucose contained in the aqueous sample into an electrochemical signal, and is provided in at least a partial region on the electrode in a form capable of transmitting the electrochemical signal to the electrode. Specifically, the reaction layer may be provided on the working electrode, but may be provided on the reference electrode when the reference electrode is provided.

反応層には、(i)特定のグルコースデヒドロゲナーゼ、(ii)NAD及び/又はNADP、並びに(iii)電子伝達メディエーターが含まれる。このように、特定の組成の反応層を採用することによって、高精度でグルコースを検出又は定量できると共に、当該反応層の形成時の乾燥温度を上昇させることができ、グルコースセンサの製造におけるリードタイムを短縮化することが可能になる。以下、反応層に含まれる各成分、及び反応層の形成方法について説明する。   The reaction layer includes (i) a specific glucose dehydrogenase, (ii) NAD and / or NADP, and (iii) an electron transfer mediator. Thus, by adopting a reaction layer having a specific composition, glucose can be detected or quantified with high accuracy, and the drying temperature at the time of formation of the reaction layer can be increased. Can be shortened. Hereinafter, each component contained in the reaction layer and a method for forming the reaction layer will be described.

(i)特定のグルコースデヒドロゲナーゼ
反応層に使用されるグルコースデヒドロゲナーゼの好適な一態様は、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼ(以下、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)とも記述する)である。当該グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)は、EC1.1.1.47に分類され、Bacillus subtilis由来のNADGDH(配列番号1に示すアミノ酸配列において、159番目のシステインがアラニン、170番目のリジンがグルタミン酸、217番目のアルギニンがチロシン、218番目のロイシンがイソロイシン、及び252番目のロイシンがグルタミンであるアミノ酸配列からなるNADGDH)の改変体である。当該グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)を使用することにより、マルトース、ガラクトース、キシロースが混在する水性試料であっても、グルコースを高精度に検出又は定量することが可能になり、更に水性試料中のグルコース濃度に対応して直線性が高い電気化学的シグナルを生じさせることも可能になる。また、当該グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)は、熱安定性に優れており、しかも、一般的なBacillus属由来グルコースデヒドロゲナーゼとは異なり、その熱安定性に塩化ナトリウムを要求せず、塩化ナトリウムの存在しない水液中において、80℃で30分間処理しても、熱処理前に比べて80%以上ものグルコースデヒドロゲナーゼ活性を保持することができるので、反応層の形成時の乾燥温度を上昇させることができ、グルコースセンサの製造におけるリードタイムを短縮化することが可能になる。
(i) A preferred embodiment of the glucose dehydrogenase used in the specific glucose dehydrogenase reaction layer is glucose dehydrogenase having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 (hereinafter also referred to as glucose dehydrogenase (i-1)). The glucose dehydrogenase (i-1) is classified into EC 1.1.1.147, NADGDH derived from Bacillus subtilis (in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, the 159th cysteine is alanine, the 170th lysine is glutamic acid, The 217th arginine is tyrosine, the 218th leucine is isoleucine, and the 252nd leucine is an amino acid sequence consisting of glutamine. By using the glucose dehydrogenase (i-1), it is possible to detect or quantify glucose with high accuracy even in an aqueous sample in which maltose, galactose, and xylose are mixed. It is also possible to generate an electrochemical signal with high linearity corresponding to the concentration. In addition, the glucose dehydrogenase (i-1) is excellent in thermostability, and unlike general Bacillus genus glucose dehydrogenase, sodium chloride is not required for its thermostability and the presence of sodium chloride. Even if it is treated at 80 ° C. for 30 minutes in an aqueous solution, the glucose dehydrogenase activity of 80% or more can be maintained as compared with that before the heat treatment, so that the drying temperature during the formation of the reaction layer can be increased. The lead time in the manufacture of the glucose sensor can be shortened.

また、反応層に使用されるグルコースデヒドロゲナーゼの他の好適な態様として、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼの変異体が挙げられる。当該変異体としては、具体的には、下記(i-2)と(i-3)のグルコースデヒドロゲナーゼが例示される。
(i-2)配列番号1に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加、又は挿入されてなり、且つグルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)と同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼ(以下、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-2)とも記述する)
(i-3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性が80%以上であり、且つグルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)と同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼ(以下、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-3)とも記述する)
Another preferred embodiment of glucose dehydrogenase used in the reaction layer is a glucose dehydrogenase variant consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. Specific examples of the mutant include the following glucose dehydrogenases (i-2) and (i-3).
(i-2) One or several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted, deleted, added, or inserted, and have the same thermal stability as glucose dehydrogenase (i-1) Glucose dehydrogenase (hereinafter also referred to as glucose dehydrogenase (i-2))
(i-3) A glucose dehydrogenase (hereinafter referred to as glucose dehydrogenase (i-3) having an amino acid identity with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 of 80% or more and having a thermostability equivalent to that of glucose dehydrogenase (i-1). )

前記グルコースデヒドロゲナーゼ(i-2)に導入されるアミノ酸の変異は、置換、付加、挿入、及び欠失の中から1種類の変異のみ(例えば置換のみ)を含むものであってもよく、2種以上の変異(例えば、置換と付加)を含んでいてもよい。前記グルコースデヒドロゲナーゼ(i-2)において、置換、付加、挿入又は欠失されるアミノ酸は、1個若しくは数個であればよく、具体的には1〜10個、好ましくは1〜6個、更に好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜3個、特に好ましくは1又は2個或いは1個が挙げられる。   The amino acid mutation introduced into the glucose dehydrogenase (i-2) may include only one kind of mutation (for example, only substitution) from substitution, addition, insertion, and deletion, or two kinds. The above mutations (for example, substitution and addition) may be included. In the glucose dehydrogenase (i-2), the number of amino acids to be substituted, added, inserted or deleted may be one or several, specifically 1 to 10, preferably 1 to 6, and further Preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, particularly preferably 1 or 2 or 1.

また、前記グルコースデヒドロゲナーゼ(i-3)における「配列番号1に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性」は、80%以上であればよいが、好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上、特に好ましくは99%以上が挙げられる。   Further, the “amino acid identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1” in the glucose dehydrogenase (i-3) may be 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably. 99% or more.

なお、本明細書において、「配アミノ酸同一性」とは、BLAST PACKAGE[sgi32 bit edition,Version 2.0.12;available from National Center for Biotechnology Information(NCBI)]のbl2seq program(Tatiana A.Tatsusova,Thomas L.Madden,FEMS Microbiol.Lett.,Vol.174,p247−250,1999)により得られるアミノ酸配列の同一性の値を示す。パラメーターは、Gap insertion Cost value:11、Gap extension Cost value:1に設定すればよい。   In the present specification, “amino acid identity” means bl2 seqTraprogramA (BBI PACKAGE [sgi32 bit edition, Version 2.0.12; available from National Center for Biotechnology Information (NCBI)]. (Thomas L. Madden, FEMS Microbiol. Lett., Vol. 174, p247-250, 1999). The parameters may be set to Gap insertion Cost value: 11 and Gap extension Cost value: 1.

前記グルコースデヒドロゲナーゼ(i-2)において、配列番号1に示すアミノ酸配列に対して導入される変異(置換、付加、挿入、及び/又は欠失)の部位については、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)と同等の熱安定性を備え得ることを限度として特に制限されないが、配列番号1に示すアミノ酸配列における159番目のシステイン、170番目のリジン、217番目のアルギニン、218番目のロイシン、及び252番目のロイシン以外のアミノ酸残基であることが好ましい。   In the glucose dehydrogenase (i-2), the site of the mutation (substitution, addition, insertion and / or deletion) introduced into the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is glucose dehydrogenase (i-1) and Although it does not restrict | limit especially as long as it can provide equivalent thermostability, the 159th cysteine in the amino acid sequence shown to sequence number 1, 170th lysine, 217th arginine, 218th leucine, and 252nd leucine An amino acid residue other than is preferable.

また、前記グルコースデヒドロゲナーゼ(i-2)及び(i-3)において、導入されるアミノ酸置換は、保存的置換であることが好ましい。即ち、前記グルコースデヒドロゲナーゼ(i-2)及び(i-3)においてける置換としては、例えば、置換前のアミノ酸が非極性アミノ酸であれば他の非極性アミノ酸への置換、置換前のアミノ酸が非荷電性アミノ酸であれば他の非荷電性アミノ酸への置換、置換前のアミノ酸が酸性アミノ酸であれば他の酸性アミノ酸への置換、及び置換前のアミノ酸が塩基性アミノ酸であれば他の塩基性アミノ酸への置換が挙げられる。   In the glucose dehydrogenases (i-2) and (i-3), the amino acid substitution introduced is preferably a conservative substitution. That is, as the substitution in glucose dehydrogenase (i-2) and (i-3), for example, if the amino acid before substitution is a nonpolar amino acid, substitution with another nonpolar amino acid, Substitution with other uncharged amino acids if charged amino acids, substitution with other acidic amino acids if the amino acid before substitution is an acidic amino acid, and other basicity if the amino acid before substitution is a basic amino acid Examples include substitution with an amino acid.

前記グルコースデヒドロゲナーゼ(i-2)及び(i-3)において、「グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)と同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼ」とは、下記条件にて加熱処理を行った場合に、グルコースデヒドロゲナーゼ活性の残存率が、同条件で加熱処理を行ったグルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)のグルコースデヒドロゲナーゼ活性の残存率と同程度であることを意味する。より具体的には、下記条件にて加熱処理を行った後のグルコースデヒドロゲナーゼ活性の残存率が、70%以上、好ましくは75%以上、更に好ましくは80%以上であることを意味する。   In the glucose dehydrogenase (i-2) and (i-3), `` glucose dehydrogenase having the same thermal stability as glucose dehydrogenase (i-1) '' means that when heat treatment is performed under the following conditions, It means that the residual rate of glucose dehydrogenase activity is comparable to the residual rate of glucose dehydrogenase activity of glucose dehydrogenase (i-1) subjected to heat treatment under the same conditions. More specifically, it means that the residual ratio of glucose dehydrogenase activity after heat treatment under the following conditions is 70% or more, preferably 75% or more, and more preferably 80% or more.

前記グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)、(i-2)及び(i-3)は、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードしている遺伝子、又は当該遺伝子に変異を施した変異遺伝子を使用して、公知の遺伝子工学的手法を用いて製造することができる。また、前記グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)、(i-2)及び(i-3)は、国際公開第2012/133761号を参照することによって製造することができる。   The glucose dehydrogenase (i-1), (i-2) and (i-3) are genes encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or a mutant gene obtained by mutating the gene Can be produced using a known genetic engineering technique. The glucose dehydrogenase (i-1), (i-2) and (i-3) can be produced by referring to International Publication No. 2012/133761.

<加熱条件>
グルコースデヒドロゲナーゼを0.03mg/mlとなるように20mMのリン酸カリウム緩衝液に溶解させる。これを80℃で30分間加熱する。
<Heating conditions>
Glucose dehydrogenase is dissolved in 20 mM potassium phosphate buffer to a concentration of 0.03 mg / ml. This is heated at 80 ° C. for 30 minutes.

<グルコースデヒドロゲナーゼ活性の残存率の算出>
下記式に従って、グルコースデヒドロゲナーゼ活性の残存率を算出する。なお、グルコースデヒドロゲナーゼ活性の測定法については後述する通りである。
グルコースデヒドロゲナーゼ活性の残存率(%)={(加熱処理後のグルコースデヒドロゲナーゼ活性)/(加熱処理前のグルコースデヒドロゲナーゼ活性)}×100
<Calculation of residual rate of glucose dehydrogenase activity>
The residual rate of glucose dehydrogenase activity is calculated according to the following formula. The method for measuring glucose dehydrogenase activity is as described later.
Residual rate of glucose dehydrogenase activity (%) = {(glucose dehydrogenase activity after heat treatment) / (glucose dehydrogenase activity before heat treatment)} × 100

反応層には、前記グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)、(i-2)及び(i-3)の中から1種を選択して単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。   In the reaction layer, one of the glucose dehydrogenases (i-1), (i-2) and (i-3) may be selected and used alone, or two or more may be used in combination. May be.

反応層を形成するための前記グルコースデヒドロゲナーゼの電極への塗布量については、特に制限されないが、例えば、電極上で0.001〜10U/mm2、好ましくは0.01〜1.0U/mm2、更に好ましくは0.1〜1.0U/mm2となる量が挙げられる。 The amount of glucose dehydrogenase to be applied to the electrode for forming the reaction layer is not particularly limited. For example, 0.001 to 10 U / mm 2 , preferably 0.01 to 1.0 U / mm 2 on the electrode. More preferably, the amount is 0.1 to 1.0 U / mm 2 .

本明細書において、グルコースデヒドロゲナーゼの活性単位Uは、下記試薬を用いて、下記測定条件で測定される値である。
(試薬)
100mM トリス−塩酸緩衝液 pH8.0
100mM NAD水溶液
1M D−グルコース水溶液
酵素活性測定試薬:上記トリス−塩酸緩衝液を17.5mL、NAD水溶液を0.5mL、グルコース水溶液を2mL、を混合して酵素活性測定試薬とする。
酵素活性測定溶液:グルコースデヒドロゲナーゼを所望の濃度に希釈するための溶液として、20mM リン酸カリウム緩衝液(pH8.0)を使用し、以下の活性値が5〜15U/mLとなるようにグルコースデヒドロゲナーゼの原液を希釈して酵素活性測定溶液とする。
In this specification, the activity unit U of glucose dehydrogenase is a value measured under the following measurement conditions using the following reagents.
(reagent)
100 mM Tris-HCl buffer pH 8.0
100 mM NAD aqueous solution 1M D-glucose aqueous solution enzyme activity measuring reagent: 17.5 mL of the above Tris-hydrochloric acid buffer solution, 0.5 mL of NAD aqueous solution, and 2 mL of glucose aqueous solution are mixed to obtain a reagent for measuring enzyme activity.
Enzyme activity measurement solution: As a solution for diluting glucose dehydrogenase to a desired concentration, 20 mM potassium phosphate buffer (pH 8.0) is used, and glucose dehydrogenase is adjusted so that the following activity value is 5 to 15 U / mL. The stock solution is diluted to make an enzyme activity measurement solution.

(活性測定条件)
酵素活性測定試薬0.9mLを分光光度計用セル(光路長1cm)に入れ、37℃で5分間以上プレインキュベートする。酵素活性測定溶液0.005mLを添加してよく混合し、37℃で予めインキュベートされた分光光度計で、340nmの吸光度変化を40秒間記録し、測定開始0秒後から60秒後の吸光度変化(ΔOD)を測定する。ブランクは、酵素活性測定溶液の代わりに水を酵素活性測定試薬に混合して上記のように60秒間あたりの吸光度変化(ΔODblank)を測定する。これらの値から、下記式に従ってグルコースデヒドロゲナーゼ活性を求める。
グルコースデヒドロゲナーゼ活性(U/mL)=(ΔOD−ΔODblank)×905×希釈倍率/(6.22×5×1.0)
なお、上記計算式の905は酵素活性測定試薬と酵素活性測定溶液の液量、6.22は本測定条件におけるNADの分子吸光係数(cm2/マイクロモル)、5は酵素活性測定溶液の液量、1.0は酵素活性測定に使用するセルの光路長(cm)を示す。
(Activity measurement conditions)
0.9 mL of the enzyme activity measurement reagent is put into a spectrophotometer cell (optical path length: 1 cm) and preincubated for 5 minutes or more at 37 ° C. Add 0.005 mL of enzyme activity measurement solution, mix well, record absorbance change at 340 nm for 40 seconds with a spectrophotometer pre-incubated at 37 ° C., and change absorbance after 60 seconds from the start of measurement ( ΔOD) is measured. In the blank, instead of the enzyme activity measurement solution, water is mixed with the enzyme activity measurement reagent, and the change in absorbance (ΔOD blank) per 60 seconds is measured as described above. From these values, glucose dehydrogenase activity is determined according to the following formula.
Glucose dehydrogenase activity (U / mL) = (ΔOD−ΔODblank) × 905 × dilution ratio / (6.22 × 5 × 1.0)
In the above calculation formula, 905 is the amount of the enzyme activity measuring reagent and the enzyme activity measuring solution, 6.22 is the molecular absorption coefficient of NAD (cm 2 / micromol) under the present measuring conditions, and 5 is the solution of the enzyme activity measuring solution. The quantity 1.0 indicates the optical path length (cm) of the cell used for enzyme activity measurement.

(ii)NAD及び/又はNADP
反応層には、前記グルコースデヒドロゲナーゼにおいて補酵素として要求されるNAD及び/又はNADPが含まれる。反応層には、NAD又はNADPのいずれか一方のみが含まれていてもよく、またこれらの双方が含まれていてもよい。一般的にはNADに比べてNADPの方が高価であるため、NADの利用が好ましい。
(ii) NAD and / or NADP
The reaction layer contains NAD and / or NADP required as a coenzyme in the glucose dehydrogenase. The reaction layer may contain only one of NAD or NADP, or both of them. Since NADP is generally more expensive than NAD, it is preferable to use NAD.

反応層を形成するための前記NAD及び/又はNADPの電極への塗布量については、特に制限されないが、例えば、電極上で0.01〜1,000nmol/mm2、好ましくは0.1〜100nmol/mm2、更に好ましくは1〜10nmol/mm2となる量が挙げられる。 The amount of NAD and / or NADP applied to the electrode for forming the reaction layer is not particularly limited. For example, 0.01 to 1,000 nmol / mm 2 , preferably 0.1 to 100 nmol on the electrode. / Mm 2 , more preferably 1 to 10 nmol / mm 2 .

(iii)電子伝達メディエーター
反応層には、更に、前記グルコースデヒドロゲナーゼによるグルコース脱水素反応によって生じた電気化学的シグナルを電極に伝達するために、電子伝達メディエーターを含有する。
(iii) The electron transfer mediator reaction layer further contains an electron transfer mediator in order to transmit an electrochemical signal generated by the glucose dehydrogenation reaction by the glucose dehydrogenase to the electrode.

本発明で使用される電子伝達メディエーターの種類については、酸化型と還元型に可逆的に変化して電子を電極に伝達できることを限度として特に制限されないが、例えば、キノン類、シトクロム類、ビオロゲン類、フェナジン類、フェノキサジン類、フェノチアジン類、フェリシアン化物、フェレドキシン類、フェロセンおよびその誘導体等、オスミウム錯体、コバルト錯体、ルテニウム錯体等が挙げられる。より具体的には、フェリシアン化カリウム、2−メチル−1,4−ナフトキノン、メルドラブルー、p−アミノフェノール、1,4−ベンゾキノン、ヒドロキシメチルフェロセン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,4−フェニレンジアミン、及び1−メトキシ−5−メチルフェナジニウムメチルサルフェート等が挙げられる。これらの電子伝達メディエーターは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。   The type of electron transfer mediator used in the present invention is not particularly limited as long as it can reversibly change between oxidized and reduced forms and transfer electrons to the electrode. For example, quinones, cytochromes, viologens Phenazines, phenoxazines, phenothiazines, ferricyanides, ferredoxins, ferrocene and derivatives thereof, osmium complexes, cobalt complexes, ruthenium complexes and the like. More specifically, potassium ferricyanide, 2-methyl-1,4-naphthoquinone, Meldola blue, p-aminophenol, 1,4-benzoquinone, hydroxymethylferrocene, N, N, N ′, N′-tetramethyl -1,4-phenylenediamine, 1-methoxy-5-methylphenazinium methyl sulfate and the like. These electron transfer mediators may be used alone or in combination of two or more.

反応層を形成するための前記電子伝達メディエーターの電極への塗布量については、使用する電子伝達メディエーターの種類に応じて適宜設定すればよいが、例えば、電極上で0.01〜1,000nmol/mm2、好ましくは0.05〜500nmol/mm2、更に好ましくは0.1〜100nmol/mm2となる量が挙げられる。 The coating amount of the electron transfer mediator for forming the reaction layer on the electrode may be appropriately set according to the type of electron transfer mediator to be used. For example, 0.01 to 1,000 nmol / mm 2, preferably 0.05~500nmol / mm 2, more preferably include an amount of a 0.1~100nmol / mm 2.

(iv)ジアフォラーゼ
反応層には、前記成分の他に、ジアフォラーゼが含まれていてもよい。反応層にジアフォラーゼを含有させることによって、還元型NADから電子伝達メディエーターへの電子伝達を増幅でき、より一層高精度でグルコースを検出又は定量することが可能になる。
(iv) The diaphorase reaction layer may contain diaphorase in addition to the above components. By containing diaphorase in the reaction layer, electron transfer from the reduced NAD to the electron transfer mediator can be amplified, and glucose can be detected or quantified with higher accuracy.

ジアフォラーゼは、前記補酵素としてNADを使用する場合であればNADH依存性のジアフォラーゼを使用すればよく、また前記補酵素としてNADPを使用する場合であればNADPH依存性のジアフォラーゼを使用すればよい。   The diaphorase may be NADH-dependent diaphorase if NAD is used as the coenzyme, and NADPH-dependent diaphorase may be used if NADP is used as the coenzyme.

また、ジアフォラーゼの由来については、特に制限されず、様々な生物種由来のものが利用可能であるが、例えば、バクテリア由来のジアフォラーゼ、好ましくはGeobacillus属由来ジアフォラーゼ、更に好ましくはGeobacillus stearothermophilus由来ジアフォラーゼが挙げられる。   The origin of diaphorase is not particularly limited, and those derived from various biological species can be used. Examples include diaphorase derived from bacteria, preferably diaphorase derived from the genus Geobacillus, and more preferably diaphorase derived from Geobacillus stearothermophilus. It is done.

ジアフォラーゼの好適な例として、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるジアフォラーゼ(以下、グルコースデヒドロゲナーゼ(iv-1)とも記述する)又はその変異体が挙げられる。グルコースデヒドロゲナーゼ(iv-1)は、Geobacillus stearothermophilus由来であり、NADH依存性のジアフォラーゼである。   Preferable examples of diaphorase include diaphorase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (hereinafter also referred to as glucose dehydrogenase (iv-1)) or a variant thereof. Glucose dehydrogenase (iv-1) is derived from Geobacillus stearothermophilus and is a NADH-dependent diaphorase.

また、ジアフォラーゼ(iv-1)の変異体としては、具体的には、下記(iv-2)と(iv-3)のジアフォラーゼが例示される。
(iv-2)配列番号2に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加、又は挿入されてなり、且つジアフォラーゼ(iv-1)と同等のジアフォラーゼ活性を有するジアフォラーゼ(以下、ジアフォラーゼ(iv-2)とも記述する)
(iv-3)配列番号2に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性が80%以上であり、且つジアフォラーゼ(iv-1)と同等のジアフォラーゼ活性を有するジアフォラーゼ(以下、ジアフォラーゼ(iv-3)とも記述する)
Specific examples of the diaphorase (iv-1) mutant include the following diaphorases (iv-2) and (iv-3).
(iv-2) A diaphorase having one or several amino acids substituted, deleted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and having a diaphorase activity equivalent to that of diaphorase (iv-1) ( (Hereinafter also referred to as diaphorase (iv-2))
(iv-3) A diaphorase (hereinafter also referred to as diaphorase (iv-3)) having an amino acid identity of 80% or more with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and having diaphorase activity equivalent to that of diaphorase (iv-1) )

前記ジアフォラーゼ(iv-2)に導入されるアミノ酸の変異は、置換、付加、挿入、及び欠失の中から1種類の変異のみ(例えば置換のみ)を含むものであってもよく、2種以上の変異(例えば、置換と付加)を含んでいてもよい。前記ジアフォラーゼ(iv-2)において、置換、付加、挿入又は欠失されるアミノ酸は、1個若しくは数個であればよく、具体的には1〜10個、好ましくは1〜6個、更に好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜3個、特に好ましくは1又は2個或いは1個が挙げられる。   The amino acid mutation introduced into the diaphorase (iv-2) may include only one type of mutation (for example, only substitution) from substitution, addition, insertion, and deletion, or two or more types. Mutations (eg, substitutions and additions). In the diaphorase (iv-2), the number of amino acids to be substituted, added, inserted or deleted may be one or several, specifically 1 to 10, preferably 1 to 6, more preferably Is 1 to 5, more preferably 1 to 3, particularly preferably 1 or 2 or 1.

また、前記ジアフォラーゼ(iv-3)における「配列番号2に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性」は、80%以上であればよいが、好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上、特に好ましくは99%以上が挙げられる。   The “amino acid identity with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2” in the diaphorase (iv-3) may be 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably. 99% or more.

また、前記ジアフォラーゼ(iv-2)及び(iv-3)において、導入されるアミノ酸置換は、保存的置換であることが好ましい。即ち、前記ジアフォラーゼ(iv-2)及び(iv-3)においてける置換としては、例えば、置換前のアミノ酸が非極性アミノ酸であれば他の非極性アミノ酸への置換、置換前のアミノ酸が非荷電性アミノ酸であれば他の非荷電性アミノ酸への置換、置換前のアミノ酸が酸性アミノ酸であれば他の酸性アミノ酸への置換、及び置換前のアミノ酸が塩基性アミノ酸であれば他の塩基性アミノ酸への置換が挙げられる。   In the diaphorase (iv-2) and (iv-3), the introduced amino acid substitution is preferably a conservative substitution. That is, as the substitution in the diaphorase (iv-2) and (iv-3), for example, if the amino acid before substitution is a nonpolar amino acid, the substitution with another nonpolar amino acid, the amino acid before substitution is uncharged If the amino acid is a basic amino acid, it is replaced with another non-charged amino acid, the amino acid before the substitution is an acidic amino acid, or the amino acid before the substitution is a basic amino acid. The substitution to is mentioned.

前記ジアフォラーゼ(iv-2)及び(iv-3)において、「ジアフォラーゼ(iv-1)と同等のジアフォラーゼ活性を有するジアフォラーゼ」とは、ジアフォラーゼ(iv-1)のジアフォラーゼ活性を100%とした場合に、それと同量でのジアフォラーゼ活性が50%以上、好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上であることを意味する。なお、ジアフォラーゼ活性の測定法については後述する通りである。   In the diaphorase (iv-2) and (iv-3), “diaphorase having diaphorase activity equivalent to diaphorase (iv-1)” means that the diaphorase activity of diaphorase (iv-1) is 100%. It means that the diaphorase activity in the same amount is 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more. The method for measuring diaphorase activity is as described later.

前記ジアフォラーゼ(iv-1)、(iv-2)及び(iv-3)は、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードしている遺伝子、又は当該遺伝子に変異を施した変異遺伝子を使用して、公知の遺伝子工学的手法を用いて製造することができる。   The diaphorase (iv-1), (iv-2) and (iv-3) are a gene encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, or a mutant gene obtained by mutating the gene. And can be produced using known genetic engineering techniques.

反応層を形成するための前記ジアフォラーゼの電極への塗布量については、特に制限されないが、例えば、電極上で0.001〜10U/mm2、好ましくは0.01〜1.0U/mm2、更に好ましくは0.1〜1.0U/mm2となる量が挙げられる。 The amount of diaphorase applied to the electrode for forming the reaction layer is not particularly limited. For example, 0.001 to 10 U / mm 2 on the electrode, preferably 0.01 to 1.0 U / mm 2 , More preferably, the amount is 0.1 to 1.0 U / mm 2 .

なお、本明細書において、ジアフォラーゼの活性単位Uは、下記試薬を用いて、下記測定条件で測定される値である。
(試薬)
500mM トリス−塩酸緩衝液 pH8.5
13.1mM NADH水溶液
1.2mM 2,6−ジクロロフェノールインドフェノール(DCIP)水溶液
酵素活性測定試薬:上記トリス−塩酸緩衝液を3.00mL、NADH水溶液を2.28mL、水を23.22mL、を混合して酵素活性測定試薬とする。
酵素活性測定溶液:ジアフォラーゼを所望の濃度に希釈するための溶液として、50mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)を使用し、以下の活性値が1.0〜2.0U/mLとなるようにグルコースデヒドロゲナーゼの原液を希釈して酵素活性測定溶液とする。
(測定条件)
酵素活性測定試薬2.85mLを分光光度計用セル(光路長1cm)に入れ、30℃で3分間以上プレインキュベートする。DCIP水溶液を0.15ml及び0.01mlの酵素活性測定溶液を添加してよく混合し、30℃で予めインキュベートされた分光光度計で、600nmの吸光度変化を60秒間記録し、吸光度変化(ΔOD)を測定する。ブランクは、酵素活性測定溶液の代わりに水を酵素活性測定試薬に混合して上記のように60秒間あたりの吸光度変化(ΔODblank)を測定する。これらの値から、下記式に従って活性値を求める。
ジアフォラーゼ活性(U/mL)=(ΔOD−ΔODblank)×3.01×希釈倍率/(19×0.01×1.0)
なお、上記計算式の3.01は反応試薬の総液量、19は本測定条件におけるDCIPの分子吸光係数(cm2/マイクロモル)、0.01は酵素活性測定溶液の液量、1.0は酵素活性測定に使用するセルの光路長(cm)を示す。
In the present specification, the activity unit U of diaphorase is a value measured under the following measurement conditions using the following reagents.
(reagent)
500 mM Tris-HCl buffer, pH 8.5
13.1 mM NADH aqueous solution 1.2 mM 2,6-dichlorophenolindophenol (DCIP) aqueous solution enzyme activity measuring reagent: 3.00 mL of the above tris-hydrochloric acid buffer solution, 2.28 mL of NADH aqueous solution, 23.22 mL of water, Mix to make a reagent for measuring enzyme activity.
Enzyme activity measurement solution: As a solution for diluting diaphorase to a desired concentration, a 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) is used, and the following activity value is 1.0 to 2.0 U / mL. Dilute the stock solution of glucose dehydrogenase to make an enzyme activity measurement solution.
(Measurement condition)
2.85 mL of the enzyme activity measurement reagent is placed in a spectrophotometer cell (optical path length: 1 cm) and preincubated at 30 ° C. for 3 minutes or more. Add 0.15 ml and 0.01 ml enzyme activity measurement solution to DCIP aqueous solution, mix well, record absorbance change at 600 nm for 60 seconds with spectrophotometer pre-incubated at 30 ° C, change absorbance (ΔOD) Measure. In the blank, instead of the enzyme activity measurement solution, water is mixed with the enzyme activity measurement reagent, and the change in absorbance (ΔOD blank) per 60 seconds is measured as described above. From these values, the activity value is determined according to the following formula.
Diaphorase activity (U / mL) = (ΔOD−ΔODblank) × 3.01 × dilution ratio / (19 × 0.01 × 1.0)
In the above calculation formula, 3.01 is the total amount of reaction reagent, 19 is the molecular extinction coefficient (cm 2 / micromol) of DCIP under the present measurement conditions, 0.01 is the amount of enzyme activity measurement solution, and 1. 0 shows the optical path length (cm) of the cell used for enzyme activity measurement.

(その他の成分)
反応層には、反応層形成時の塗布性、前記成分の電極上での固着性等を向上させるために、必要に応じて、親水性高分子を含んでいてもよい。親水性高分子としては、特に制限されないが、例えば、澱粉、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ゼラチン、アクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、無水マレイン酸系ポリマー、これらの誘導体等が挙げられる。これらの親水性高分子の中でも、好ましくはカルボキシメチルセルロースやポリビニルピロリドンが挙げられる。これらの親水性高分子は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(Other ingredients)
The reaction layer may contain a hydrophilic polymer as necessary in order to improve the coating property when forming the reaction layer, the adhesion of the above components on the electrode, and the like. The hydrophilic polymer is not particularly limited, and examples thereof include starch, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, gelatin, acrylic acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, maleic anhydride polymer, and derivatives thereof. Among these hydrophilic polymers, carboxymethyl cellulose and polyvinyl pyrrolidone are preferable. These hydrophilic polymers may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

反応層を形成するための前記親水性高分子の電極への塗布量については、特に制限されないが、例えば、電極上で0.1〜1000μg/mm2、好ましくは1〜500μg/mm2、更に好ましくは1〜100μg/mm2となる量が挙げられる。 The coating amount of the electrode of the hydrophilic polymer for forming the reaction layer is not particularly limited, for example, 0.1 to 1000 / mm 2 on the electrode, preferably 1~500μg / mm 2, further Preferably, the amount is 1 to 100 μg / mm 2 .

また、反応層には、各種緩衝剤を含んでいてもよい。緩衝剤の種類については、特に制限されないが、例えば、後述する反応層形成用溶液のpHを5.0〜9.0に設定可能で緩衝能を有する物質であればよい。緩衝剤としては、具体的には、リン酸塩;フマル酸、マレイン酸、グルタル酸、フタル酸、クエン酸等の有機酸;MOPS、PIPES、HEPES、MES、TES等のグッドバッファーが挙げられる。   The reaction layer may contain various buffering agents. The type of the buffering agent is not particularly limited, but may be any substance that has a buffering capacity and can set the pH of the reaction layer forming solution described later to 5.0 to 9.0, for example. Specific examples of the buffer include phosphates; organic acids such as fumaric acid, maleic acid, glutaric acid, phthalic acid, and citric acid; and good buffers such as MOPS, PIPES, HEPES, MES, and TES.

更に、反応層には、前記グルコースデヒドロゲナーゼ、及び必要に応じて使用されるジアフォラーゼの安定性を高める目的等で、タンパク質、糖類、アミノ酸、金属塩、キレート剤、界面活性剤等の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤の種類については、前記グルコースデヒドロゲナーゼ、及び必要に応じて使用されるジアフォラーゼの基質として作用しないものであることを限度として特に制限されない。具体的には、ウシ血清アルブミン、卵白アルブミン、セリシン等のタンパク質;カルシウム、マグネシウム、亜鉛、マンガン等の金属塩;エデト酸ナトリウム等のキレート剤;TritonX−100、デオキシコール酸、コール酸、Tween20、Brij35、エマルゲン等の界面活性剤が挙げられる。   Furthermore, the reaction layer contains additives such as proteins, saccharides, amino acids, metal salts, chelating agents, surfactants, etc. for the purpose of increasing the stability of the glucose dehydrogenase and, if necessary, the diaphorase used. You may go out. The type of these additives is not particularly limited as long as it does not act as a substrate for the glucose dehydrogenase and, if necessary, diaphorase. Specifically, proteins such as bovine serum albumin, ovalbumin, sericin; metal salts such as calcium, magnesium, zinc, manganese; chelating agents such as sodium edetate; Triton X-100, deoxycholic acid, cholic acid, Tween 20, Surfactants such as Brij35 and Emulgen can be mentioned.

(反応層の形成方法)
反応層は、電極の少なくとも一部の領域に設ければよく、その形成方法については、特に制限されない。
(Method for forming reaction layer)
The reaction layer may be provided in at least a partial region of the electrode, and the formation method is not particularly limited.

反応層の形成方法の好適な一例として、前記反応層に含有させる各成分を含有する水溶液(以下、反応層形成溶液とも記述する)を電極の少なくとも一部の領域に接触させた後に、乾燥させる方法が挙げられる。   As a preferred example of the method for forming the reaction layer, an aqueous solution containing each component contained in the reaction layer (hereinafter also referred to as a reaction layer formation solution) is brought into contact with at least a part of the electrode and then dried. A method is mentioned.

反応層形成溶液を電極に接触させる方法としては、具体的には、マイクロシリンジ、エアパルス方式ディスペンサー装置、メカニカル方式ディスペンサー装置等を用いて、反応層形成溶液を電極に滴下する方法が挙げられる。   Specific examples of the method of bringing the reaction layer forming solution into contact with the electrode include a method of dropping the reaction layer forming solution onto the electrode using a microsyringe, an air pulse dispenser device, a mechanical dispenser device, or the like.

また、電極上に滴下した反応層形成溶液を乾燥する方法としては、特に制限されないが、例えば、熱乾燥機を使用する方法、熱乾燥と乾燥気体の通風を組み合わせた方法等が挙げられる。乾燥温度については、特に制限されないが、例えば、20℃〜90℃、好ましくは20℃〜80℃、更に好ましくは40℃〜80℃が挙げられる。特に、反応層に含まれる前記グルコースデヒドロゲナーゼは、耐熱性を備えており、高温条件での乾燥処理に供しても、活性を維持できるので、乾燥時間を短縮化して効率的なグルコースセンサの製造を行うという観点からは、60〜80℃で乾燥することが好ましい。なお、乾燥時間は、乾燥方法や乾燥温度に応じて適宜決定すればよいが、例えば1〜60分、好ましくは5〜30分、更に好ましくは30秒〜5分が挙げられる。   Further, the method for drying the reaction layer forming solution dropped on the electrode is not particularly limited, and examples thereof include a method using a heat dryer, a method combining heat drying and ventilation of a dry gas, and the like. Although it does not restrict | limit especially about drying temperature, For example, 20 to 90 degreeC, Preferably it is 20 to 80 degreeC, More preferably, 40 to 80 degreeC is mentioned. In particular, the glucose dehydrogenase contained in the reaction layer has heat resistance and can maintain its activity even when subjected to a drying treatment under high temperature conditions. Therefore, it is possible to shorten the drying time and produce an efficient glucose sensor. It is preferable to dry at 60-80 degreeC from a viewpoint of performing. In addition, what is necessary is just to determine drying time suitably according to a drying method and drying temperature, For example, 1 to 60 minutes, Preferably it is 5 to 30 minutes, More preferably, 30 seconds to 5 minutes are mentioned.

また、反応層の形成方法の好適な他の例として、反応層に含有させる前記成分を、架橋試薬、高分子マトリックス、透析膜等を用いて電極上に固定化する方法が挙げられる。典型的には、グルタルアルデヒドを用いて、反応層に含有させる前記成分をカーボン電極上に固定化した後、アミン基を有する試薬で処理してグルタルアルデヒドをブロッキングする方法が例示される。   Another preferred example of the method for forming the reaction layer is a method in which the components to be contained in the reaction layer are immobilized on an electrode using a crosslinking reagent, a polymer matrix, a dialysis membrane, or the like. Typically, a method of blocking glutaraldehyde by immobilizing the component to be contained in the reaction layer on a carbon electrode using glutaraldehyde and then treating with a reagent having an amine group is exemplified.

2.測定対象試料
本発明のグルコースセンサは、水性試料のグルコースの検出又は定量に使用される。測定に供する水性試料としては、水を含み、グルコースの検出又は定量が求められるものであることを限度として特に制限されず、グルコースを成分として含有する可能性のある水溶液はもとより、血液、体液、尿などの生体試料であってもよい。
2. Sample to be measured The glucose sensor of the present invention is used to detect or quantify glucose in an aqueous sample. The aqueous sample to be used for the measurement is not particularly limited as long as it contains water and requires detection or quantification of glucose, as well as an aqueous solution that may contain glucose as a component, blood, body fluid, It may be a biological sample such as urine.

また、固体試料中のグルコースの検出又は定量を行う場合であれば、当該固体試料を所望量の水に添加してグルコースを溶解させて水性試料を調製し、当該水性試料を用いてグルコースの検出又は定量を行えばよい。   If glucose in a solid sample is to be detected or quantified, an aqueous sample is prepared by adding the solid sample to a desired amount of water to dissolve the glucose, and detecting the glucose using the aqueous sample. Alternatively, quantitative determination may be performed.

3.測定方法
本発明のグルコースセンサを用いた水性試料中のグルコースの検出又は定量は、従来のグルコースセンサと同様の方法で行うことができる。
3. Measuring method The detection or quantification of glucose in an aqueous sample using the glucose sensor of the present invention can be performed by the same method as a conventional glucose sensor.

具体的には、先ず、電極系をポテンショスタット/ガルバノスタット等の電気化学測定装置に接続し、グルコースセンサの電極に設けられた反応層上に、測定対象となる水性試料を添加する。測定対象となる水性試料の添加は、電極上の反応層にマイクロピペット等を用いて滴下してもよく、また開口部から電極系にいたる液体流路を具備し該流路を通して水性試料を電極上に送液してもよい。   Specifically, first, the electrode system is connected to an electrochemical measurement device such as a potentiostat / galvanostat, and an aqueous sample to be measured is added on the reaction layer provided on the electrode of the glucose sensor. The aqueous sample to be measured may be added dropwise to the reaction layer on the electrode using a micropipette or the like, and a liquid channel from the opening to the electrode system is provided, and the aqueous sample is electroded through the channel. The liquid may be fed upward.

次いで、電極上の反応層と水性試料とを接触させた状態で電圧を印加し、得られる電気化学的シグナルとしての電流値を計測する。この電流値は水性試料中に含まれるグルコース濃度に依存するので、予め標準液を用いて作成した検量線を基に電流値から基質濃度を算出することもできる。印加する電圧の強度は、使用する電子伝達メディエーターの酸化還元電位等に応じて適宜設定できるが、例えば50〜1000mV、好ましくは100〜500mVが挙げられる。また、測定に際しては、可能な範囲で反応温度を一定にして行うことが望ましいが、測定環境温度を計測し、予め作成した温度と電気化学的シグナルとの相関式から温度依存的な反応速度の変化分を補正することも可能である。   Next, a voltage is applied in a state where the reaction layer on the electrode is in contact with the aqueous sample, and a current value as an electrochemical signal obtained is measured. Since this current value depends on the glucose concentration contained in the aqueous sample, the substrate concentration can also be calculated from the current value based on a calibration curve prepared in advance using a standard solution. The strength of the voltage to be applied can be appropriately set according to the oxidation-reduction potential of the electron transfer mediator to be used, and is, for example, 50 to 1000 mV, preferably 100 to 500 mV. In addition, it is desirable that the reaction temperature is kept constant as much as possible in the measurement, but the measurement environment temperature is measured, and the temperature-dependent reaction rate is determined from the correlation equation between the temperature and the electrochemical signal prepared in advance. It is also possible to correct the change.

なお、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例において使用したグルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)は、Bacillus subtilisから単離したNADGDH(配列番号1に示すアミノ酸配列において、159番目のシステインがアラニン、170番目のリジンがグルタミン酸、217番目のアルギニンがチロシン、218番目のロイシンがイソロイシン、及び252番目のロイシンがグルタミンであるアミノ酸配列からなるNADGDH)をコードする遺伝子に対して、170番目、217番目、218番目、及び252番目のアミノ酸に該当するコドンに変異を施し、該変異遺伝子を導入した形質転換体から単離した変異型NADGDHである(国際公開第2012/133761号)。また、以下の実施例において使用したジアフォラーゼ(iv-1)(配列番号2)は、Geobacillus stearothermophilusから単離した配列番号2からなるポリペプチドをコードしている遺伝子を使用して遺伝子工学的手法を用いて製造したものである。   EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. Glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1) used in the following examples is NADGDH isolated from Bacillus subtilis (in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, the 159th cysteine is alanine, the 170th Lysine is glutamic acid, 217th arginine is tyrosine, 218th leucine is isoleucine, and 252nd leucine is NADGDH consisting of an amino acid sequence). And a mutant NADGDH isolated from a transformant in which the codon corresponding to the 252nd amino acid has been mutated and introduced with the mutated gene (International Publication No. 2012/133376). In addition, the diaphorase (iv-1) (SEQ ID NO: 2) used in the following Examples is a genetic engineering technique using a gene encoding a polypeptide consisting of SEQ ID NO: 2 isolated from Geobacillus stearothermophilus. It was manufactured using.

実施例1
絶縁性基板に作用電極、対極、及び参照電極を配した印刷電極を、有限会社バイオデバイステクノロジー社より入手した。当該印刷電極は、12.5mm×4.0mm×0.3mmの絶縁性基板にカーボン電極が印刷されており、作用電極の面積は2.64mm2である。
Example 1
A printed electrode in which a working electrode, a counter electrode, and a reference electrode are arranged on an insulating substrate was obtained from Biodevice Technology Co., Ltd. In the printed electrode, a carbon electrode is printed on an insulating substrate of 12.5 mm × 4.0 mm × 0.3 mm, and the area of the working electrode is 2.64 mm 2 .

下記組成の反応層を形成できるように、所定量のグルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)、NAD、ジアフォラーゼ(iv-1)(配列番号2)、及び電子伝達メディエーターを水に溶解させて反応層形成溶液を調製した。得られた反応層形成溶液を作用極の2.64mm2の領域にマイクロシリンジにて滴下した。
(作用電極1mm2当りの反応層の各成分量)
グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1): 0.758U/mm2
NAD: 3.788nmol/mm2
ジアフォラーゼ(iv-1)(配列番号2): 0.758U/mm2
電子伝達メディエーター#1: 0.379〜75.76nmol/mm2
#1 電子伝達メディエーターとしては、フェリシアン化カリウム(以下、FKとも記述する)、又は2−メチル−1,4−ナフトキノン(以下、VK3とも記述する)、又はメルドラブルー(以下、MBとも記述する)、又はp−アミノフェノール(以下、APとも記述する)、又は1,4−ベンゾキノン(以下、BQとも記述する)、又はヒドロキシメチルフェロセン(以下、FMAとも記述する)、又はN,N,N’,N’−テトラメチル−1,4−フェニレンジアミン(以下、TMPDとも記述する)、又は1−メトキシ−5−メチルフェナジニウムメチルサルフェート(以下、m−PMSとも記述する)を使用した。
A predetermined amount of glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1), NAD, diaphorase (iv-1) (SEQ ID NO: 2), and an electron transfer mediator are dissolved in water so that a reaction layer having the following composition can be formed. Thus, a reaction layer forming solution was prepared. The obtained reaction layer forming solution was dropped into a 2.64 mm 2 region of the working electrode with a microsyringe.
(Each component amount of reaction layer per 1 mm 2 of working electrode)
Glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1): 0.758 U / mm 2
NAD: 3.788 nmol / mm 2
Diaphorase (iv-1) (SEQ ID NO: 2): 0.758 U / mm 2
Electron transfer mediator # 1 : 0.379 to 75.76 nmol / mm 2
# 1 As an electron transfer mediator, potassium ferricyanide (hereinafter also referred to as FK), 2-methyl-1,4-naphthoquinone (hereinafter also referred to as VK3), or Meldola Blue (hereinafter also referred to as MB) P-aminophenol (hereinafter also referred to as AP), 1,4-benzoquinone (hereinafter also referred to as BQ), or hydroxymethylferrocene (hereinafter also referred to as FMA), or N, N, N ′ , N′-tetramethyl-1,4-phenylenediamine (hereinafter also referred to as TMPD) or 1-methoxy-5-methylphenazinium methyl sulfate (hereinafter also referred to as m-PMS) was used.

前記反応層形成用溶液を滴下した電極を予め60℃に加温した乾燥機に投入し、5分間、乾燥させて水を除去し、作用極表面に前記組成からなる反応層を形成し、グルコースセンサを作成した。   The electrode to which the solution for forming the reaction layer was dropped was put into a dryer preheated to 60 ° C., dried for 5 minutes to remove water, and a reaction layer having the above composition was formed on the surface of the working electrode. A sensor was created.

作成したグルコースセンサをポテンショスタットに接続し、作用極、対極、参照極をまたぐように20mMグルコース水溶液を10μL滴下し、電圧を印加して得られる応答電流値を測定した。印加電圧の設定は、それぞれの電子伝達メディエーターの酸化還元電位を考慮し、FKの場合は0.5V、VK3の場合は0.1V、MBの場合は0.1V、APの場合は0.4V、BQの場合は0.4V、FMAの場合は0.5V、TMPDの場合は0.4V、m−PMSの場合は0.2Vとした。   The prepared glucose sensor was connected to a potentiostat, and 10 μL of a 20 mM glucose aqueous solution was dropped so as to straddle the working electrode, the counter electrode, and the reference electrode, and a response current value obtained by applying a voltage was measured. The applied voltage is set in consideration of the redox potential of each electron transfer mediator, and is 0.5 V for FK, 0.1 V for VK3, 0.1 V for MB, and 0.4 V for AP. , BQ was 0.4V, FMA was 0.5V, TMPD was 0.4V, and m-PMS was 0.2V.

グルコース水溶液を滴下してから電圧を印加するまでの時間を5秒、電圧印加から応答電流値を求めるまでの時間を30秒とした。   The time from dropping the aqueous glucose solution to applying the voltage was 5 seconds, and the time from applying the voltage to obtaining the response current value was 30 seconds.

電子伝達メディエーターの種類、及びその作用極への各添加量における、グルコースに対する応答電流値を表1に示す。この結果から、作用極の上に、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)、NAD、ジアフォラーゼ(iv-1)(配列番号2)、及び電子伝達メディエーターを含む反応層を形成することにより、水性試料中におけるグルコースを検出可能であることが確認された。また、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)を含まない反応層を作用極上に設けたところ、グルコースに対する応答電流は観察されなかったことから、反応層層−電極系のバックグラウンド電流が低いことが確認された。一方、電子伝達メディエーターを含まない反応層を作用極上に設けた場合にも、グルコースに対する応答電流は観察されなかったため、反応層において電子伝達メディエーターの使用が必須であることが確認された。   Table 1 shows the response current value to glucose in the type of electron transfer mediator and the amount of each added to the working electrode. From this result, a reaction layer containing glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1), NAD, diaphorase (iv-1) (SEQ ID NO: 2), and an electron transfer mediator is formed on the working electrode. It was confirmed that glucose in an aqueous sample can be detected. In addition, when a reaction layer containing no glucose dehydrogenase (i-1) was provided on the working electrode, no response current to glucose was observed, confirming that the background current of the reaction layer layer-electrode system was low. It was. On the other hand, even when a reaction layer not containing an electron transfer mediator was provided on the working electrode, no response current to glucose was observed, so it was confirmed that the use of an electron transfer mediator in the reaction layer was essential.

実施例2
以下の組成の反応層を形成できるように調製した反応層形成用溶液を使用して、下記組成の反応層を作用極上に形成したこと以外は、前記実施例1と同条件でグルコースセンサを作成した。
(作用電極1mm2当りの反応層の各成分量)
グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1): 0.758U/mm2
NAD: 3.788nmol/mm2
ジアフォラーゼ(iv-1)(配列番号2): 0U/mm2又は0.758U/mm2
表2に示す電子伝達メディエーター: 0.379nmol/mm2
カルボキシメチルセルロース: 9.470μg/mm2
Example 2
A glucose sensor was prepared under the same conditions as in Example 1 except that a reaction layer forming solution prepared so as to form a reaction layer having the following composition was used and a reaction layer having the following composition was formed on the working electrode. did.
(Each component amount of reaction layer per 1 mm 2 of working electrode)
Glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1): 0.758 U / mm 2
NAD: 3.788 nmol / mm 2
Diaphorase (iv-1) (SEQ ID NO: 2): 0 U / mm 2 or 0.758 U / mm 2
Electron transfer mediator shown in Table 2: 0.379 nmol / mm 2
Carboxymethylcellulose: 9.470 μg / mm 2

作成したグルコースセンサを用いて、前記実施例1と同条件でグルコースに対する応答電流の測定を行った。   Using the prepared glucose sensor, the response current to glucose was measured under the same conditions as in Example 1.

得られた結果を表2に示す。この結果から、MB以外の電子伝達メディエーターを使用する場合には、反応層にジアフォラーゼを含有させることにより、応答電流値の増大が観察された。これは、ジアフォラーゼの反応により、還元型NADから電子伝達メディエーターへの電子伝達が増幅されることが原因と考えられる。   The obtained results are shown in Table 2. From this result, when an electron transfer mediator other than MB was used, an increase in the response current value was observed by including diaphorase in the reaction layer. This is considered to be because the electron transfer from the reduced NAD to the electron transfer mediator is amplified by the reaction of diaphorase.

実施例3
以下の組成の反応層を形成できるように調製した反応層形成用溶液を使用して、下記組成の反応層を作用極上に形成したこと以外は、前記実施例1と同条件でグルコースセンサを作成した。
(作用電極1mm2当りの反応層の各成分量)
グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1): 0.758U/mm2
NAD: 3.788nmol/mm2
ジアフォラーゼ(iv-1)(配列番号2): 0.758U/mm2
表3に示す電子伝達メディエーター: 0.379nmol/mm2
カルボキシメチルセルロース: 9.470μg/mm2
Example 3
A glucose sensor was prepared under the same conditions as in Example 1 except that a reaction layer forming solution prepared so as to form a reaction layer having the following composition was used and a reaction layer having the following composition was formed on the working electrode. did.
(Each component amount of reaction layer per 1 mm 2 of working electrode)
Glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1): 0.758 U / mm 2
NAD: 3.788 nmol / mm 2
Diaphorase (iv-1) (SEQ ID NO: 2): 0.758 U / mm 2
Electron transfer mediator shown in Table 3: 0.379 nmol / mm 2
Carboxymethylcellulose: 9.470 μg / mm 2

作成したグルコースセンサを用い、20mMグルコースを含む水溶液、20mMグルコース及び20mMガラクトースを含む水溶液、20mMグルコース及び20mMマルトースを含む水溶液、及び20mMグルコース及び20mMキシロースを含む水溶液を測定対象として使用したこと以外は、前記実施例1と同条件でグルコースに対する応答電流の測定を行った。   Except for using the prepared glucose sensor, except that an aqueous solution containing 20 mM glucose, an aqueous solution containing 20 mM glucose and 20 mM galactose, an aqueous solution containing 20 mM glucose and 20 mM maltose, and an aqueous solution containing 20 mM glucose and 20 mM xylose were used as measurement targets. The response current to glucose was measured under the same conditions as in Example 1.

得られた結果を表3に示す。表3には、20mMグルコースを含む水溶液を測定対象とした場合の応答電流値を100として、各水溶液の応答電流値の相対値を示す。この結果から、作用極の上に、グルコースデヒドロゲナーゼ(配列番号1)、NAD、ジアフォラーゼ、及び電子伝達メディエーターを含む反応層を形成することにより、ガラクトース、マルトース、及びキシロースの存在下でも、±5%の精度でグルコースを定量できることが明らかとなった。   The obtained results are shown in Table 3. Table 3 shows the relative value of the response current value of each aqueous solution, where the response current value when measuring an aqueous solution containing 20 mM glucose is 100. From this result, by forming a reaction layer containing glucose dehydrogenase (SEQ ID NO: 1), NAD, diaphorase, and electron transfer mediator on the working electrode, ± 5% even in the presence of galactose, maltose, and xylose It became clear that glucose could be quantified with the accuracy of.

一般的に、バクテリア由来のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド依存性グルコースデヒドロゲナーゼはキシロースに対する反応性が高いことが知られるが、本発明で使用される、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼを使用することにより、その問題点は克服できていた。   In general, nicotinamide adenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase derived from bacteria is known to have high reactivity to xylose, but glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 used in the present invention is used. The problem was overcome.

実施例4
市販のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド依存性グルコースデヒドロゲナーゼ(商品名「GlcDH2」、ユニチカ株式会社製:以下、GDH2とも記述する)、及びグルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)を夫々用いて、耐熱性の比較を行った。
Example 4
Using commercially available nicotinamide adenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase (trade name “GlcDH2”, manufactured by Unitika Ltd .: hereinafter also referred to as GDH2) and glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1), heat resistance A sex comparison was made.

GDH2及びグルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)を夫々0.03mg/mlとなるように20mMのリン酸カリウム緩衝液に溶解してGDH溶液を作成し、前述する方法で酵素活性値を求めた。次いで、各GDH溶液を0.5mlずつ分注し、30℃〜80℃の温度で30分間、熱処理した後に、前述する方法で酵素活性値を求めた。熱処理前のGDH活性を100%としたときの残存活性を算出した。   GDH2 and glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1) were each dissolved in 20 mM potassium phosphate buffer so as to be 0.03 mg / ml, and a GDH solution was prepared. Asked. Subsequently, 0.5 ml of each GDH solution was dispensed and heat-treated at a temperature of 30 ° C. to 80 ° C. for 30 minutes, and then the enzyme activity value was determined by the method described above. The residual activity was calculated when the GDH activity before heat treatment was taken as 100%.

得られた結果を表4に示す。この結果から、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)は、80℃でも残存活性が80%以上であり、耐熱性に優れていることが確認された。即ち、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)をグルコースセンサの反応層に使用することによって、反応層の形成時に高温で乾燥処理できることが明らかとなった。   Table 4 shows the obtained results. From these results, it was confirmed that glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1) had a residual activity of 80% or more even at 80 ° C. and was excellent in heat resistance. That is, it was revealed that by using glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1) in the reaction layer of the glucose sensor, it can be dried at a high temperature when the reaction layer is formed.

実施例5
以下の組成の反応層を形成できるように調製した反応層形成用溶液を使用して、下記組成の反応層を作用極上に形成したこと以外は、前記実施例1と同条件でグルコースセンサを作成した。なお、GDH2を使用した場合には、反応層の乾燥条件は35℃、20分とした。
Example 5
A glucose sensor was prepared under the same conditions as in Example 1 except that a reaction layer forming solution prepared so as to form a reaction layer having the following composition was used and a reaction layer having the following composition was formed on the working electrode. did. In addition, when GDH2 was used, the drying conditions of the reaction layer were 35 degreeC and 20 minutes.

(作用電極1mm2当りの反応層の各成分量)
グルコースデヒドロゲナーゼ#1: 0.758U/mm2
NAD: 3.788nmol/mm2
ジアフォラーゼ: 0.758U/mm2
フェリシアン化カリウム: 15.15nmol/mm2
カルボキシメチルセルロース: 9.470μg/mm2
#1 グルコースデヒドロゲナーゼとして、市販のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド依存性グルコースデヒドロゲナーゼ(商品名「GlcDH2」、ユニチカ株式会社製:以下、GDH2とも記述する)、又はグルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)を使用した。
(Each component amount of reaction layer per 1 mm 2 of working electrode)
Glucose dehydrogenase # 1 : 0.758 U / mm 2
NAD: 3.788 nmol / mm 2
Diaphorase: 0.758 U / mm 2
Potassium ferricyanide: 15.15 nmol / mm 2
Carboxymethylcellulose: 9.470 μg / mm 2
# 1 As a glucose dehydrogenase, a commercially available nicotinamide adenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase (trade name “GlcDH2”, manufactured by Unitika Ltd .: hereinafter also referred to as GDH2), or glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1) It was used.

作成したグルコースセンサを用い、0mM、5mM、10mM、20mM、及び30mMのグルコースを含む水溶液を測定対象として使用したこと以外は、前記実施例1と同条件でグルコースに対する応答電流の測定を行った。   Using the prepared glucose sensor, the response current to glucose was measured under the same conditions as in Example 1 except that an aqueous solution containing 0 mM, 5 mM, 10 mM, 20 mM, and 30 mM glucose was used as a measurement target.

得られた結果を図1に示す。この結果から、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)は0〜30mMのグルコースに対して直線的な応答電流の増加が観察されたが、GDH2は直線性が観察されなかった。前記メディエーターにフェリシアン化カリウム以外を適用しても同様の結果が得られたので、反応層にグルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)を含有させることによって、試料中のグルコース濃度に応じた直線性の高い応答シグナルが得られることが明らかとなった。   The obtained results are shown in FIG. From this result, a linear increase in response current was observed for glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1) with respect to 0 to 30 mM glucose, but no linearity was observed for GDH2. Since the same result was obtained even when other than ferricyanide was applied to the mediator, a straight line corresponding to the glucose concentration in the sample was obtained by adding glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1) to the reaction layer. It became clear that a highly reliable response signal was obtained.

実施例6
以下の組成の反応層を形成できるように調製した反応層形成用溶液を使用して、下記組成の反応層を作用極上に形成し、更に反応層の乾燥条件を35℃で20分、60℃で5分、80℃で5分、100℃で5分、及び120℃で5分に設定したこと以外は、前記実施例1と同条件でグルコースセンサを作成した。
(作用電極1mm2当りの反応層の各成分量)
グルコースデヒドロゲナーゼ#1: 0.758U/mm2
NAD: 3.788nmol/mm2
ジアフォラーゼ: 0.758U/mm2
フェリシアン化カリウム: 15.15nmol/mm2
カルボキシメチルセルロース: 9.470μg/mm2
#1 グルコースデヒドロゲナーゼとして、市販のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド依存性グルコースデヒドロゲナーゼ(商品名「GlcDH2」、ユニチカ株式会社製:以下、GDH2とも記述する)、又はグルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)を使用した。
Example 6
Using a reaction layer forming solution prepared so that a reaction layer having the following composition can be formed, a reaction layer having the following composition is formed on the working electrode, and the reaction layer is dried at 35 ° C. for 20 minutes at 60 ° C. 5 minutes at 80 ° C., 5 minutes at 100 ° C., and 5 minutes at 120 ° C., and a glucose sensor was prepared under the same conditions as in Example 1.
(Each component amount of reaction layer per 1 mm 2 of working electrode)
Glucose dehydrogenase # 1 : 0.758 U / mm 2
NAD: 3.788 nmol / mm 2
Diaphorase: 0.758 U / mm 2
Potassium ferricyanide: 15.15 nmol / mm 2
Carboxymethylcellulose: 9.470 μg / mm 2
# 1 As a glucose dehydrogenase, a commercially available nicotinamide adenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase (trade name “GlcDH2”, manufactured by Unitika Ltd .: hereinafter also referred to as GDH2), or glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1) It was used.

作成したグルコースセンサを用い、前記実施例1と同条件でグルコースに対する応答電流の測定を行った。   Using the prepared glucose sensor, the response current to glucose was measured under the same conditions as in Example 1.

得られた結果を図2に示す。GDH2を使用した場合では、反応層の乾燥温度が60℃以上になると応答電流が低下した。これはGDH2の熱失活が原因と考えられる。一方、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)を使用した場合は、反応層の乾燥温度が80℃でも応答電流の低下が観察されなかった。高温により短時間で反応層の形成を完了できれば、ジアフォラーゼの熱失活も起こっていないと考えられる。   The obtained results are shown in FIG. In the case of using GDH2, the response current decreased when the drying temperature of the reaction layer reached 60 ° C. or higher. This is considered to be caused by thermal inactivation of GDH2. On the other hand, when glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1) was used, no decrease in response current was observed even when the reaction layer was dried at 80 ° C. If the formation of the reaction layer can be completed in a short time at a high temperature, it is considered that the thermal inactivation of diaphorase has not occurred.

前記メディエーターにフェリシアン化カリウム以外を適用しても同様の結果が得られたので、本発明において、グルコースデヒドロゲナーゼ(i-1)(配列番号1)を含有させることによって、反応層形成時の乾燥温度を従来よりも上昇させることが可能になり、短時間で反応層を形成できることが確認された。   Since the same result was obtained even when other than potassium ferricyanide was applied to the mediator, in the present invention, by containing glucose dehydrogenase (i-1) (SEQ ID NO: 1), the drying temperature at the time of forming the reaction layer can be reduced. It has been confirmed that the reaction layer can be formed in a short time because it is possible to raise the temperature higher than in the past.

Claims (8)

水性試料に含まれるグルコースを検出又は定量するグルコースセンサであって、
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に設けられた、少なくとも作用極及び対極を有する電極系と、
前記電極上に設けられた反応層と、を備え、
前記反応層が、
(i)(i-1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼ、(i-2)配列番号1に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加、又は挿入されてなり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼ、及び(i-3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性が80%以上であり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼよりなる群から選択される少なくとも1種のグルコースデヒドロゲナーゼ、
(ii)ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド及び/又はニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸、並びに
(iii)電子伝達メディエーター
を含むことを特徴とする、グルコースセンサ。
A glucose sensor for detecting or quantifying glucose contained in an aqueous sample,
An insulating substrate;
An electrode system provided on the insulating substrate and having at least a working electrode and a counter electrode;
A reaction layer provided on the electrode,
The reaction layer is
(i) (i-1) glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, (i-2) one or several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted, deleted, added, or inserted Glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and (i-3) amino acid identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is 80% or more, At least one glucose dehydrogenase selected from the group consisting of glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(ii) nicotinamide adenine dinucleotide and / or nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, and
(iii) A glucose sensor comprising an electron transfer mediator.
前記反応層が、更に(iv)ジアフォラーゼを含む、請求項1に記載のグルコースセンサ。   The glucose sensor according to claim 1, wherein the reaction layer further contains (iv) diaphorase. 前記(iv)ジアフォラーゼが、(iv-1)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるジアフォラーゼ、(iv-2)配列番号2に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加、又は挿入されてなり、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるジアフォラーゼと同等のジアフォラーゼ活性を有するジアフォラーゼ、及び(iv-3)配列番号2に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性が80%以上であり、且つ配列番号2に示すアミノ酸配列からなるジアフォラーゼと同等のジアフォラーゼ活性を有するジアフォラーゼよりなる群から選択される少なくとも1種のジアフォラーゼである、請求項1又は2に記載のグルコースセンサ。   (Iv) the diaphorase is (iv-1) a diaphorase comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and (iv-2) one or several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 are substituted, deleted or added Or a diaphorase having a diaphorase activity equivalent to a diaphorase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and (iv-3) an amino acid identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is 80% or more, The glucose sensor according to claim 1 or 2, which is at least one diaphorase selected from the group consisting of diaphorases having a diaphorase activity equivalent to the diaphorase having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. 前記(iii)電子伝達メディエーターが、フェリシアン化カリウム、2−メチル−1,4−ナフトキノン、メルドラブルー、p−アミノフェノール、1,4−ベンゾキノン、ヒドロキシメチルフェロセン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,4−フェニレンジアミン、及び1−メトキシ−5−メチルフェナジニウムメチルサルフェートよりなる群から選択される少なくとも1種の化合物である、請求項1〜3のいずれかに記載のグルコースセンサ。   (Iii) Electron transfer mediator is potassium ferricyanide, 2-methyl-1,4-naphthoquinone, Meldola blue, p-aminophenol, 1,4-benzoquinone, hydroxymethylferrocene, N, N, N ′, N ′ The compound according to any one of claims 1 to 3, which is at least one compound selected from the group consisting of -tetramethyl-1,4-phenylenediamine and 1-methoxy-5-methylphenazinium methyl sulfate. Glucose sensor. 水性試料に含まれるグルコースを検出又は定量するグルコースセンサの製造方法であって、
絶縁性基板上に設けられた、少なくとも作用極及び対極を有する電極系に、
(i)(i-1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼ、(i-2)配列番号1に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加、又は挿入されてなり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼ、及び(i-3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性が80%以上であり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼよりなる群から選択される少なくとも1種のグルコースデヒドロゲナーゼ、
(ii)ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド及び/又はニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸、並びに
(iii)電子伝達メディエーター
を含む反応層を設ける工程を含む、グルコースセンサの製造方法。
A method for producing a glucose sensor for detecting or quantifying glucose contained in an aqueous sample, comprising:
An electrode system provided on an insulating substrate and having at least a working electrode and a counter electrode,
(i) (i-1) glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, (i-2) one or several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted, deleted, added, or inserted Glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and (i-3) amino acid identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is 80% or more, At least one glucose dehydrogenase selected from the group consisting of glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(ii) nicotinamide adenine dinucleotide and / or nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, and
(iii) A method for producing a glucose sensor, comprising a step of providing a reaction layer containing an electron transfer mediator.
(i)(i-1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼ、(i-2)配列番号1に示すアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加、又は挿入されてなり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼ、及び(i-3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸同一性が80%以上であり、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるグルコースデヒドロゲナーゼと同等の熱安定性を有するグルコースデヒドロゲナーゼよりなる群から選択される少なくとも1種のグルコースデヒドロゲナーゼ、
(ii)ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド及び/又はニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸、及び
(iii)電子伝達メディエーター
を含む反応層形成用溶液を前記作用極上に滴下する滴下工程、並びに
反応層形成用溶液が滴下された作用極を乾燥する乾燥工程を含む、請求項5に記載のグルコースセンサの製造方法。
(i) (i-1) glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, (i-2) one or several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted, deleted, added, or inserted Glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and (i-3) amino acid identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is 80% or more, At least one glucose dehydrogenase selected from the group consisting of glucose dehydrogenase having the same thermostability as glucose dehydrogenase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
(ii) nicotinamide adenine dinucleotide and / or nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, and
(iii) The glucose according to claim 5, comprising a dropping step of dropping a reaction layer forming solution containing an electron transfer mediator on the working electrode, and a drying step of drying the working electrode to which the reaction layer forming solution is dropped. Sensor manufacturing method.
前記乾燥工程が60℃〜80℃の温度条件下で行われる、請求項6に記載のグルコースセンサの製造方法。   The method for producing a glucose sensor according to claim 6, wherein the drying step is performed under a temperature condition of 60 ° C. to 80 ° C. 請求項1〜4のいずれかに記載のグルコースセンサを使用して、水性試料に含まれるグルコースを検出又は定量する、グルコースの測定方法。   A method for measuring glucose, wherein the glucose sensor according to claim 1 is used to detect or quantify glucose contained in an aqueous sample.
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