JP3030510B2 - 酵素機能電極の製造方法 - Google Patents
酵素機能電極の製造方法Info
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- JP3030510B2 JP3030510B2 JP2225113A JP22511390A JP3030510B2 JP 3030510 B2 JP3030510 B2 JP 3030510B2 JP 2225113 A JP2225113 A JP 2225113A JP 22511390 A JP22511390 A JP 22511390A JP 3030510 B2 JP3030510 B2 JP 3030510B2
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- functional electrode
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、フレキシビリ性を持ち、表面積が大きく、
軽く、カットが容易で応用範囲の広い、バイオセンサ
ー、バイオアクター用に有用な酵素機能電極の製造方法
に関する。
軽く、カットが容易で応用範囲の広い、バイオセンサ
ー、バイオアクター用に有用な酵素機能電極の製造方法
に関する。
（従来の技術） バイオセンサー用の酵素機能電極は、被測定液中の生
化学物質濃度の測定手段として、酵素を利用して測定対
象の生化学物質を反応させ、その生成物の濃度を電気的
に測定し、間接的に酵素反応に寄与する基質を定量する
ために用いられている。
化学物質濃度の測定手段として、酵素を利用して測定対
象の生化学物質を反応させ、その生成物の濃度を電気的
に測定し、間接的に酵素反応に寄与する基質を定量する
ために用いられている。
従来、上記バイオセンサーに使用される酵素電極とし
ては、作用電極及び対照電極よりなるものが知られてい
る。この作用電極は白金よりなる下地電極に測定対象と
なる酵素を固定化した高分子膜と、この酵素による酵素
反応の生成物の一つを選択して透過する膜とからなるも
のである。
ては、作用電極及び対照電極よりなるものが知られてい
る。この作用電極は白金よりなる下地電極に測定対象と
なる酵素を固定化した高分子膜と、この酵素による酵素
反応の生成物の一つを選択して透過する膜とからなるも
のである。
（発明が解決しようとする課題） 上述したように、通常、酵素電極には白金よりなる下
地電極が使用されている。例えば、特開昭62−235557号
は下地電極表面に高分子膜を形成しこの高分子膜中に、
被測定検体中に含まれる測定対象生化学物質を基質とす
る酵素と、この酵素による反応に伴い酸化または還元さ
れる酸化還元物質とを固定してなる作用電極と、この作
用電極と供に被測定検体中に浸漬される対照電極とより
なる酵素電極を開示するものであるが、下地電極に白金
板そのものを使用している。その他特開昭62−215861
号、特開昭62−14061号等に種々の酵素機能電極が開示
されているが、これらに開示された酵素電極は、白金板
そのものをカソードとし、酵素透過膜、酵素固定化膜及
び半透膜を積層して形成された酵素電極である。
地電極が使用されている。例えば、特開昭62−235557号
は下地電極表面に高分子膜を形成しこの高分子膜中に、
被測定検体中に含まれる測定対象生化学物質を基質とす
る酵素と、この酵素による反応に伴い酸化または還元さ
れる酸化還元物質とを固定してなる作用電極と、この作
用電極と供に被測定検体中に浸漬される対照電極とより
なる酵素電極を開示するものであるが、下地電極に白金
板そのものを使用している。その他特開昭62−215861
号、特開昭62−14061号等に種々の酵素機能電極が開示
されているが、これらに開示された酵素電極は、白金板
そのものをカソードとし、酵素透過膜、酵素固定化膜及
び半透膜を積層して形成された酵素電極である。
上述した電極、白金電極等は、被測定検体容器形体に
応じて電極の形を変えたい場合、平板でフレキシビリ性
に欠えるため自由に曲げることができず不都合である。
又カットが容易に出来ない点で加工性も悪い。又白金電
極等はフラットで表面積が小さいので反応性が小さく、
感度が低いと言う問題点も持っている。
応じて電極の形を変えたい場合、平板でフレキシビリ性
に欠えるため自由に曲げることができず不都合である。
又カットが容易に出来ない点で加工性も悪い。又白金電
極等はフラットで表面積が小さいので反応性が小さく、
感度が低いと言う問題点も持っている。
最近、酵素電極のバイオリアクターとしての利用とし
て、電極表面に酵素を直接固定化して、電極に加える電
圧を変化させて、反応を外部から制御することが行われ
るようになってきた。この際、バイオリアクターでは反
応性が重要である。この場合も白金電極は表面積が小さ
いため反応性が小さく、又感度が低いという問題点があ
る。
て、電極表面に酵素を直接固定化して、電極に加える電
圧を変化させて、反応を外部から制御することが行われ
るようになってきた。この際、バイオリアクターでは反
応性が重要である。この場合も白金電極は表面積が小さ
いため反応性が小さく、又感度が低いという問題点があ
る。
バイオリアクター酵素電極を反応塔に望む形状で充填
できること、又充填量が多くなっても軽いということが
要求されるが、この点でも白金電極は問題が多い。
できること、又充填量が多くなっても軽いということが
要求されるが、この点でも白金電極は問題が多い。
（課題を解決するための手段） 本発明の目的は上記従来技術の欠点を解決することに
ある。
ある。
本発明は植物繊維、動物繊維又は人造繊維よりなるフ
レキシビリ性のある布はくを金属メッキ処理した後、カ
ーボンを電着して導電性布はくをつくり、その上に酵素
を直接固定化することを特徴とする酵素機能電極の製造
方法である。本発明で得られる酵素機能電極は、非金属
繊維布はくの持つフレキシビリ性、表面凹凸性、軽量
性、カット容易性と金属の持つ電極性能とが極めて有効
に結合されて、従来技術の欠点が解消されているという
効果を示す。
レキシビリ性のある布はくを金属メッキ処理した後、カ
ーボンを電着して導電性布はくをつくり、その上に酵素
を直接固定化することを特徴とする酵素機能電極の製造
方法である。本発明で得られる酵素機能電極は、非金属
繊維布はくの持つフレキシビリ性、表面凹凸性、軽量
性、カット容易性と金属の持つ電極性能とが極めて有効
に結合されて、従来技術の欠点が解消されているという
効果を示す。
本発明の酵素機能電極のフレキシビリ性はJISL−1096
剛軟性Ａ法（45゜カンチレバー法）によれば50mm〜150m
mの軟らかいものである。尚通常の白金電極は200mm以上
で実質上測定不可能である。
剛軟性Ａ法（45゜カンチレバー法）によれば50mm〜150m
mの軟らかいものである。尚通常の白金電極は200mm以上
で実質上測定不可能である。
本発明に用いられる布はくは、フレキシビリ性即ち可
撓性のある綿、麻等の植物繊維、羊毛、絹等の動物繊
維、キュブラ、アセテート、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリプロピ
レン等の人造繊維の何れでもよく、これら各々の単独あ
るいは二種以上の混紡、混織の形でも差し支えない。布
はくの形態は織物、編物、レース、網、布織布、紙等で
ある。好ましい織度は１デニール〜100デニールである
がこれに限定されるものではない。１デニール以下であ
ってもさしつかえないが１デニール以下の細い糸は製造
が技術的に高度となりコスト高となる。又1000デニール
以上では硬くなり本発明の目的であるフレキシビリ性を
持った電極を得ることが困難となる。
撓性のある綿、麻等の植物繊維、羊毛、絹等の動物繊
維、キュブラ、アセテート、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリプロピ
レン等の人造繊維の何れでもよく、これら各々の単独あ
るいは二種以上の混紡、混織の形でも差し支えない。布
はくの形態は織物、編物、レース、網、布織布、紙等で
ある。好ましい織度は１デニール〜100デニールである
がこれに限定されるものではない。１デニール以下であ
ってもさしつかえないが１デニール以下の細い糸は製造
が技術的に高度となりコスト高となる。又1000デニール
以上では硬くなり本発明の目的であるフレキシビリ性を
持った電極を得ることが困難となる。
本発明者は先に布はくに金または銀メッキした電極に
直接固定化してなるフレキシビリ性を持ち、表面積が大
きく、軽く且つカットが容易な酵素機能電極を提案した
（特願昭63−319412号）。この電極は有用な特性を持っ
ているが、−0.5v以下の電位印加で金属の溶出を生ずる
が本発明の電極はこれらの問題が生じない。金属メッキ
すべき金属としてはニッケル、銅等が好ましい。
直接固定化してなるフレキシビリ性を持ち、表面積が大
きく、軽く且つカットが容易な酵素機能電極を提案した
（特願昭63−319412号）。この電極は有用な特性を持っ
ているが、−0.5v以下の電位印加で金属の溶出を生ずる
が本発明の電極はこれらの問題が生じない。金属メッキ
すべき金属としてはニッケル、銅等が好ましい。
ニッケル、銅等のメッキ方法は無電解メッキ法が好ま
しい。これらメッキした金属上にカーボンを付与する方
法としては電着が用いられる。この電着法により繊維の
形態を選ぶことなく、繊維表面に厚みのコントロールさ
れたカーボン皮膜を容易に作ることができるので、フレ
キシビリ性があり、表面積が大きく、軽く且つカットが
容易な導電性布帛を得ることができる。かくして安価に
強固な金属化が達成される。
しい。これらメッキした金属上にカーボンを付与する方
法としては電着が用いられる。この電着法により繊維の
形態を選ぶことなく、繊維表面に厚みのコントロールさ
れたカーボン皮膜を容易に作ることができるので、フレ
キシビリ性があり、表面積が大きく、軽く且つカットが
容易な導電性布帛を得ることができる。かくして安価に
強固な金属化が達成される。
金属化布はく上への酵素の固定化は適宜の固定法によ
って行ないうる。通常は皮膜形成性樹脂の溶液又は分散
液に酵素または酵素液を含有させて塗布する方法等によ
って行なわれる。好ましい方法の１つはポリウレタンの
プレポリマー分散液を用いる方法である。
って行ないうる。通常は皮膜形成性樹脂の溶液又は分散
液に酵素または酵素液を含有させて塗布する方法等によ
って行なわれる。好ましい方法の１つはポリウレタンの
プレポリマー分散液を用いる方法である。
本発明に用いられる酵素は反応に電子の授受を行うも
のであれば何れの酵素であってもよく、グルコースオキ
シダーゼ、ガラクトースオキシダーゼ、アルコールオキ
シダーゼ、コレステロールオキシダーゼ等のオキシダゼ
酵素、グルコースデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒド
ロゲナーゼ等のデヒドロゲナーゼ酵素、その他ジアホラ
ーゼ、カタラーゼ等が挙げられる。
のであれば何れの酵素であってもよく、グルコースオキ
シダーゼ、ガラクトースオキシダーゼ、アルコールオキ
シダーゼ、コレステロールオキシダーゼ等のオキシダゼ
酵素、グルコースデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒド
ロゲナーゼ等のデヒドロゲナーゼ酵素、その他ジアホラ
ーゼ、カタラーゼ等が挙げられる。
（実施例） 以下に、本発明の実施例について説明する。
（Ａ）電極の作製 次に述べるのは実施例Ｉ NADH（ニコチンアミドアデ
ニンジヌクレオチド）リアクター電極、実施例II シン
ナミルアルコールリアクター電極を作製する場合の実施
例である。
ニンジヌクレオチド）リアクター電極、実施例II シン
ナミルアルコールリアクター電極を作製する場合の実施
例である。
＊メッキ布はくの作製 下記処方に従い織度50デニール（フィラメント数24
本）ポリエステルフィラメント糸よりなるタフタ（経密
度170本／吋、緯密度85本／吋）にニッケルメッキをま
ず行いニッケルメッキ布を得た。
本）ポリエステルフィラメント糸よりなるタフタ（経密
度170本／吋、緯密度85本／吋）にニッケルメッキをま
ず行いニッケルメッキ布を得た。
触媒付与処理 処 方 塩化バラジウム 0.3g/L 塩化第一錫 15.0g/L 塩酸（35％） 200cc/L 液 温 30℃ 処理時間 10分間 充分水洗後、80℃で熱風乾燥した。
活性化処理 次いで塩酸（35％）200cc/Lの水溶液中、50℃で３分
間処理 無電解ニッケルメッキ法 処 方 硫酸ニッケル 25g/L 次亜リン酸ナトリウム 25g/L ピロリン酸ナトリウム 50g/L pH 10〜11 液 温 50℃ 処理時間 10分間 カーボン電着法 電着液 ハニブライトＦ−１ 16.7％ ハニブライト調整剤 3.3％ ハニブライトＧ−２ 3.3％ イオン交換水 76.7％ （ハニブライトは何れもハニー化成（株）製） 液 温 20℃ 附加電力 800クローン 処理時間 100秒 固定化溶液の作製 特開昭62−263668号の手法で固定化を行なった。アイ
ゼラックス1020（保土谷化学（株））500mgに、アイゼ
ラックス０（保土谷化学（株））12.5mgとアイゼラック
スＰ（保土谷化学（株））10mgをミックスしたものを加
えて充分に混合した。次に実施例I:ジアホラーゼ（ファ
ルマシア（株））、実施例II:ジアホラーゼ（ファルマ
シア（株））、アルコールヒドロゲナーゼ（シグマ
（株））をそれぞれ30mg加えて充分に混合した。
間処理 無電解ニッケルメッキ法 処 方 硫酸ニッケル 25g/L 次亜リン酸ナトリウム 25g/L ピロリン酸ナトリウム 50g/L pH 10〜11 液 温 50℃ 処理時間 10分間 カーボン電着法 電着液 ハニブライトＦ−１ 16.7％ ハニブライト調整剤 3.3％ ハニブライトＧ−２ 3.3％ イオン交換水 76.7％ （ハニブライトは何れもハニー化成（株）製） 液 温 20℃ 附加電力 800クローン 処理時間 100秒 固定化溶液の作製 特開昭62−263668号の手法で固定化を行なった。アイ
ゼラックス1020（保土谷化学（株））500mgに、アイゼ
ラックス０（保土谷化学（株））12.5mgとアイゼラック
スＰ（保土谷化学（株））10mgをミックスしたものを加
えて充分に混合した。次に実施例I:ジアホラーゼ（ファ
ルマシア（株））、実施例II:ジアホラーゼ（ファルマ
シア（株））、アルコールヒドロゲナーゼ（シグマ
（株））をそれぞれ30mg加えて充分に混合した。
酵素固定化電極の作製 カーボン電着布はく（実施例Ｉ−Ａ 320mm2、実施例
Ｉ−Ｂ 640mm2）に固定化溶液（実施例Ｉ−Ａ 30mg、
実施例Ｉ−Ｂ 60mg）を塗布し、25℃で24時間乾燥製膜
固定化した。
Ｉ−Ｂ 640mm2）に固定化溶液（実施例Ｉ−Ａ 30mg、
実施例Ｉ−Ｂ 60mg）を塗布し、25℃で24時間乾燥製膜
固定化した。
（Ｂ）性能チェック 性能のチェックを、電圧印加によるバイオリアクター
的作用を測定して行なった。測定条件は以下の通りであ
る。
的作用を測定して行なった。測定条件は以下の通りであ
る。
装 置 ポテンショスタット（日厚計測（株） NPGFZ−2501A） 参照電極 （銀／塩化銀電極） 対照電極 （白金板） 高速液体クロマトグラフィー（島津製作所（株）） 電解液 0.1M グリシンバッファー（pH9.6） 0.1M 塩化カリウム 1mM メチルビオロゲン （シグマ（株）） 結 果 Ｉバイオリアクター性 本発明の酵素機能電極を、上記電解液に浸漬し−0.9V
の電位を一定時間加え、生成または消費されたものを高
速液体クロマトグラフィーでとらえた。
の電位を一定時間加え、生成または消費されたものを高
速液体クロマトグラフィーでとらえた。
実施例Ｉ 図１に示したように加えたNAD+（2mM）が酵素機能電
極により還元を受けNADHが生成されている。
極により還元を受けNADHが生成されている。
実施例II 図２に示したように加えたシンナムアルデヒド（2.3m
M）が酵素機能電極により還元を受け消費されている。
M）が酵素機能電極により還元を受け消費されている。
実施例Ｉ、IIとも本発明の酵素機能電極はバイオリア
クターとして有用なことが判明した。
クターとして有用なことが判明した。
Ｉ布状電極特性 本発明の酵素機能電極は表面積が大きい。また布状電
極であるのでフレキシビリ性が大きく、軽くかつカット
の容易な電極が得られた。
極であるのでフレキシビリ性が大きく、軽くかつカット
の容易な電極が得られた。
フレキシビリ性はJISL−1096剛軟性Ａ法（45゜カンチ
レバー法）で測定し100mmのものが得られた。電極表面
積を変化させて測定したのが図１である。電極表面積が
大きいほうが生産性が大きくなっている。
レバー法）で測定し100mmのものが得られた。電極表面
積を変化させて測定したのが図１である。電極表面積が
大きいほうが生産性が大きくなっている。
上記結果で明らかなように、本発明の酵素機能電極を
アイオリアクターに使用した場合、その表面積が大きい
ことにより高生産性、高感度なものが得られた。
アイオリアクターに使用した場合、その表面積が大きい
ことにより高生産性、高感度なものが得られた。
II直接固定化特性 本発明の酵素機能電極は酵素を電極表面に固定化して
あるので、電極での電子の移動を、電極に加えられる電
圧を変化させる事によって、反応を外部から制御するこ
とが可能となった。実施例Ｉ、IIとも印加電圧を停止す
れば酵素反応が直ちにストップする。
あるので、電極での電子の移動を、電極に加えられる電
圧を変化させる事によって、反応を外部から制御するこ
とが可能となった。実施例Ｉ、IIとも印加電圧を停止す
れば酵素反応が直ちにストップする。
（発明の効果） 本発明の酵素機能電極は表面積が大きいことにより高
生産性、高感度のバイオリアクター、バイオセンサーを
与える。又フレキシビリ性を持ち、且つカット等の加工
が容易で酵素機能電極の形を自由に変えられるので応用
の広い特長を与える。更に、酵素を直接固定化してある
ので、反応を外部から制御可能である。
生産性、高感度のバイオリアクター、バイオセンサーを
与える。又フレキシビリ性を持ち、且つカット等の加工
が容易で酵素機能電極の形を自由に変えられるので応用
の広い特長を与える。更に、酵素を直接固定化してある
ので、反応を外部から制御可能である。
図１は加えたNAD+（2mM）が酵素機能電極により還元を
受け生成したNADH量を示している。 Ａの表面積は320mm2（▲印）、Ｂの表面積は640mm2（●
印）である。 図２は加えたシンナムアルデヒド（2.3mM）が酵素機能
電極により還元を受け消費された量を示している。
受け生成したNADH量を示している。 Ａの表面積は320mm2（▲印）、Ｂの表面積は640mm2（●
印）である。 図２は加えたシンナムアルデヒド（2.3mM）が酵素機能
電極により還元を受け消費された量を示している。
Claims (1)
- 【請求項１】植物繊維、動物繊維又は人造繊維よりなる
フレキシビリ性のある布はくを金属メッキ処理した後、
カーボンを電着して導電性布はくをつくり、その上に酵
素を直接固定化することを特徴とする酵素機能電極の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225113A JP3030510B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 酵素機能電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225113A JP3030510B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 酵素機能電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04109158A JPH04109158A (ja) | 1992-04-10 |
| JP3030510B2 true JP3030510B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=16824183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2225113A Expired - Fee Related JP3030510B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 酵素機能電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3030510B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109758142A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-17 | 青岛光电医疗科技有限公司 | 一种基于生物电信号采集的电极 |
| CN113030212B (zh) * | 2019-12-24 | 2022-11-04 | 大连大学 | 一种快速分析检测葡萄糖的方法 |
| FR3118177A1 (fr) * | 2020-12-22 | 2022-06-24 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Électrode pour biocapteur enzymatique à matériau fibreux, son procédé de préparation et ledit biocapteur |
-
1990
- 1990-08-29 JP JP2225113A patent/JP3030510B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04109158A (ja) | 1992-04-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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