JP2018033325A - グルコースセンサ用試薬、グルコースセンサ、グルコースセンサの製造方法、および、グルコース測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】グルコースを電気化学的に定量するためのグルコースセンサに用いられるグルコースセンサ用試薬であって、フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素と、単層カーボンナノチューブと、分散剤とを含む、グルコースセンサ用試薬。
【選択図】図9
Description
グルコースを電気化学的に定量するためのグルコースセンサに用いられるグルコースセンサ用試薬であって、
フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素(FAD−GDH)と、単層カーボンナノチューブ(CNT)と、分散剤とを含む、グルコースセンサ用試薬。
前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素が糖化されている、[1]に記載のグルコースセンサ用試薬。
前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素の分子量が90KDa以上である、[2]に記載のグルコースセンサ用試薬。
前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素の分子量が110KDa以上である、[3]に記載のグルコースセンサ用試薬。
前記分散剤は、アニオン系化合物、カチオン系化合物およびノニオン系化合物から選択される少なくとも1種の化合物を含む、[1]〜[4]のいずれかに記載のグルコースセンサ用試薬。
前記アニオン系化合物は、ドデシル硫酸ナトリウム、コール酸ナトリウムおよびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの少なくともいずれかである、[5]に記載のグルコースセンサ用試薬。
前記カチオン系化合物は、セチルトリメチルアンモニウムブロミドである、[5]または[6]に記載のグルコースセンサ用試薬。
前記ノニオン系化合物は、オクチルフェノールエトキシレートおよびポリソルベート類の少なくともいずれかである、[5]〜[7]のいずれかに記載のグルコースセンサ用試薬。
前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素は、Aspergillus属糸状菌、Thermoacus属糸状菌またはTalaromyces属糸状菌に由来する、[1]〜[8]のいずれかに記載のグルコースセンサ用試薬。
グルコースを電気化学的に定量するためのセンサであって、
電極を備え、
前記電極の表面の少なくとも一部が、[1]〜[9]のいずれかに記載の試薬からなる試薬層で被覆されている、グルコースセンサ。
[10]に記載のグルコースセンサの製造方法であって、
前記単層カーボンナノチューブおよび前記分散剤を含有するカーボンナノチューブ液と、前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素を含有する酵素液と、をこの順で前記電極上に塗布し、乾燥させることにより、前記試薬層を形成する、製造方法。
[10]に記載のグルコースセンサの製造方法であって、
前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素を含有する酵素液と、前記単層カーボンナノチューブおよび前記分散剤を含有するカーボンナノチューブ液と、をこの順で前記電極上に塗布し、乾燥させることにより、前記試薬層を形成する、製造方法。
[10]に記載のグルコースセンサの製造方法であって、
前記単層カーボンナノチューブおよび前記分散剤を含有するカーボンナノチューブ液と、前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素を含有する酵素液と、を混合してなる混合液を前記電極上に塗布し、乾燥させることにより、前記試薬層を形成する、製造方法。
[10]に記載のグルコースセンサを用いる、グルコース測定装置。
図1を参照して、本実施形態のグルコースセンサは、試料液中に含まれるグルコース(基質)を測定するためのグルコースセンサ(センサチップ)であって、絶縁性基板1と、電極と、試薬層3と、スペーサ4と、カバー5とを備える。
本実施形態のグルコースセンサの製造方法の一例について、図1〜図6を参照して説明する。図1は、本実施形態のグルコースセンサの構成を示す分解斜視図である。図2〜図6は、本実施形態のグルコースセンサの製造工程の一例を説明するための図であって、それぞれ異なる工程を示している。本実施形態では、複数のグルコースセンサを同時に作製することができる。
次に、図4を参照して、電極(作用極21および対極22)の絶縁性基板1と反対側(切欠部42の内部)に、酵素(FAD−GDH)、単層CNTおよび分散剤を含む試薬液を滴下し、試薬液を乾燥させることによって試薬層3を形成することができる。
より具体的には、例えば、図11(a)を参照して、カーボンナノチューブ(CNT)液(CNT31および分散剤32)および酵素液(酵素33)を、この順で電極2(親水性高分子膜20)上に塗布する工程(プロセスA)により試薬層3を形成することができる。
また、図11(b)を参照して、CNT液(CNT31および分散剤32)より先に酵素液(酵素33)を塗布する工程(プロセスB)により試薬層3を形成してもよい。
また、図11(c)を参照して、まずCNT液(CNT31および分散剤32)と酵素液(酵素33)とを混合した混合液を調製し、該混合液を電極2(親水性高分子膜20)上に塗布する工程(プロセスC)により試薬層3を形成してもよい。
本発明のグルコースセンサ(センサチップ)は、測定器に装着されて使用されるものである。すなわち、測定器に装着されたグルコースセンサのキャビティ41に試料(血液など)を供給すると、試料中の測定対象物質(グルコース)と酵素(FAD−GDH)が結合し、活性中心であるFADのごく近傍に設置されたCNTへ、トンネル効果によって電子が伝達され、電流が生じる。グルコースセンサの作用極21および対極22と電気的に接続された測定器により、この電流を計測することで、試料に含まれる測定対象物質の定量が行われる。
基本的には、上記実施形態1で説明した図1に示されるような構成を有するグルコースセンサを作製した。電極の材料としては金を用いた。スパッタリング法によって金からなる金属膜を形成し、これをパターン形成することにより、電極(作用極および対極)を作製した。また、電極の表面(試薬層が形成される部分)には、アセトニトリルプラズマ重合膜を形成した。なお、参照極、検知用電極は作製しなかった。
CNT液として、0.1質量%の多層CNT(非凝集:外径10〜15nm、5〜15層)と、2.0質量%の分散剤(コール酸ナトリウム)とを含有し、水を分散媒とする分散液を用いた点以外は、実施例1と同様にして、比較例1のグルコースセンサを作製した。なお、試薬層3は、図7(b)に示される実施例1と同様の工程(プロセスA)により形成した。
CNT液中に、分散剤を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2のグルコースセンサを作製した。すなわち、比較例2では、CNT液として、0.15質量%の単層CNT(凝集)を含有し、分散剤を含有せず、水とエタノールの混合液(水:エタノール= 50:50)を分散媒とする分散液を用いた。なお、試薬層3は、図7(c)に示される実施例1と同様の工程(プロセスA)により形成した。
測定対象となる試料液(グルコース溶液)として、グルコースを20mMリン酸緩衝液(pH7.4)に溶解させた溶液を調製した。なお、グルコースの濃度は、0、2.5、14または48mMとした。
電流値の測定結果を、図10に示す。なお、図10の(a)〜(c)がそれぞれ実施例1、比較例1および比較例2に対応する。
表1に示す7種類のFAD−GDH(酵素番号1〜7)の各々を用いた点以外は、実施例1と同様の工程により、実施例2のグルコースセンサ(7種類)を作製した。なお、酵素番号1を用いた場合は、実施例1と重複するものである。FAD−GDHの製造については、例えば、特開2015−167506号公報、特開2016−7191号公報、特開2016−7192号公報、特開2016−7193号公報が参照可能である。
実施例1における試薬層の形成工程(プロセスA)の代わりに、上述のプロセスB(CNT液より先に酵素液を塗布する工程:図11(b)参照)により試薬層を形成した以外は、実施例2と同様にして、実施例3のグルコースセンサ(7種類)を作製した。
実施例1における試薬層の形成工程(プロセスA)の代わりに、上述のプロセスC(まずCNT液と酵素液とを混合した混合液を調製し、該混合液を電極2(親水性高分子膜20)上に塗布する工程:図11(c)参照)により試薬層を形成した以外は、実施例2と同様にして、実施例4のグルコースセンサ(7種類)を作製した。
測定対象となる試料液(グルコース溶液)として、グルコースを20mMリン酸緩衝液(pH7.4)に溶解させた溶液を調製した。なお、グルコースの濃度は、0、14または48mMとした。
Claims (14)
- グルコースを電気化学的に定量するためのグルコースセンサに用いられるグルコースセンサ用試薬であって、
フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素と、単層カーボンナノチューブと、分散剤とを含む、グルコースセンサ用試薬。 - 前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素が糖化されている、請求項1に記載のグルコースセンサ用試薬。
- 前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素の分子量が90KDa以上である、請求項2に記載のグルコースセンサ用試薬。
- 前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素の分子量が110KDa以上である、請求項3に記載のグルコースセンサ用試薬。
- 前記分散剤は、アニオン系化合物、カチオン系化合物およびノニオン系化合物から選択される少なくとも1種の化合物を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のグルコースセンサ用試薬。
- 前記アニオン系化合物は、ドデシル硫酸ナトリウム、コール酸ナトリウムおよびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの少なくともいずれかである、請求項5に記載のグルコースセンサ用試薬。
- 前記カチオン系化合物は、セチルトリメチルアンモニウムブロミドである、請求項5または6に記載のグルコースセンサ用試薬。
- 前記ノニオン系化合物は、オクチルフェノールエトキシレートおよびポリソルベート類の少なくともいずれかである、請求項5〜7のいずれか1項に記載のグルコースセンサ用試薬。
- 前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素は、Aspergillus属糸状菌、Thermoacus属糸状菌またはTalaromyces属糸状菌に由来する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のグルコースセンサ用試薬。
- グルコースを電気化学的に定量するためのセンサであって、
電極を備え、
前記電極の表面の少なくとも一部が、請求項1〜9のいずれか1項に記載の試薬からなる試薬層で被覆されている、グルコースセンサ。 - 請求項10に記載のグルコースセンサの製造方法であって、
前記単層カーボンナノチューブおよび前記分散剤を含有するカーボンナノチューブ液と、前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素を含有する酵素液と、をこの順で前記電極上に塗布し、乾燥させることにより、前記試薬層を形成する、製造方法。 - 請求項10に記載のグルコースセンサの製造方法であって、
前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素を含有する酵素液と、前記単層カーボンナノチューブおよび前記分散剤を含有するカーボンナノチューブ液と、をこの順で前記電極上に塗布し、乾燥させることにより、前記試薬層を形成する、製造方法。 - 請求項10に記載のグルコースセンサの製造方法であって、
前記単層カーボンナノチューブおよび前記分散剤を含有するカーボンナノチューブ液と、前記フラビンアデニンジヌクレオチドグルコース脱水素酵素を含有する酵素液と、を混合してなる混合液を前記電極上に塗布し、乾燥させることにより、前記試薬層を形成する、製造方法。 - 請求項10に記載のグルコースセンサを用いる、グルコース測定装置。
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