JP3306506B2 - 非環状ペプチドを用いたイオンセンサ - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/333—Ion-selective electrodes or membranes
- G01N27/3335—Ion-selective electrodes or membranes the membrane containing at least one organic component
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非環状ペプチドを
用いたイオンセンサに関する。
用いたイオンセンサに関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】イオン選択性電極及びイオ
ン選択性電界効果トランジスタなどのイオンセンサは、
測定溶液に浸漬するだけで溶液中のイオン計測ができる
迅速かつ簡便なセンサである。例えば、環状ペプチドで
あるバリノマイシンを用いた電極は、カリウムイオン選
択性を有し、血液中の電解質測定に広く使用されてい
る。バリノマイシンのカリウムイオンチャンネル機構を
模倣した環状ペプチドの研究が行われているが、非環状
ペプチドを用いたイオン選択性電極及びイオン選択性電
界効果トランジスタの研究例はない。
ン選択性電界効果トランジスタなどのイオンセンサは、
測定溶液に浸漬するだけで溶液中のイオン計測ができる
迅速かつ簡便なセンサである。例えば、環状ペプチドで
あるバリノマイシンを用いた電極は、カリウムイオン選
択性を有し、血液中の電解質測定に広く使用されてい
る。バリノマイシンのカリウムイオンチャンネル機構を
模倣した環状ペプチドの研究が行われているが、非環状
ペプチドを用いたイオン選択性電極及びイオン選択性電
界効果トランジスタの研究例はない。
【0003】本発明は、非環状ペプチドを用いて優れた
イオン選択性を有する電極及び電界効果トランジスタを
提供することを目的とする。
イオン選択性を有する電極及び電界効果トランジスタを
提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の1.〜
4.に関する。 1. 非環状ペプチドを感応膜に含むイオンセンサ。 2. 非環状ペプチドが少なくとも2種の天然アミノ酸
又は非天然アミノ酸を含む請求項1に記載のイオンセン
サ。 3. イオンセンサがイオン選択性電極である請求項1
又は2に記載のイオンセンサ。 4. イオンセンサがイオン選択性電界効果トランジス
タである請求項1又は2に記載のイオンセンサ。
4.に関する。 1. 非環状ペプチドを感応膜に含むイオンセンサ。 2. 非環状ペプチドが少なくとも2種の天然アミノ酸
又は非天然アミノ酸を含む請求項1に記載のイオンセン
サ。 3. イオンセンサがイオン選択性電極である請求項1
又は2に記載のイオンセンサ。 4. イオンセンサがイオン選択性電界効果トランジス
タである請求項1又は2に記載のイオンセンサ。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明で使用する非環状ペプチド
のアミノ酸数は4〜20、好ましくは5〜12である。
のアミノ酸数は4〜20、好ましくは5〜12である。
【0006】アミノ酸の種類としては、アラニン、プロ
リン、バリン、ロイシン、セリン、トリプトファン、ア
スパラギン、ヒスチジンなどが挙げられる。好ましい非
環状ペプチドは、プロリンを必須成分とし、さらに、プ
ロリン以外の天然のL体又はD体のアミノ酸および誘導
体化されたアミノ酸などの非天然アミノ酸からなる群か
ら選ばれる少なくとも1種のアミノ酸を任意成分として
含む非環状ペプチドである。
リン、バリン、ロイシン、セリン、トリプトファン、ア
スパラギン、ヒスチジンなどが挙げられる。好ましい非
環状ペプチドは、プロリンを必須成分とし、さらに、プ
ロリン以外の天然のL体又はD体のアミノ酸および誘導
体化されたアミノ酸などの非天然アミノ酸からなる群か
ら選ばれる少なくとも1種のアミノ酸を任意成分として
含む非環状ペプチドである。
【0007】非環状ペプチドの種類、長さ(アミノ酸
数)を変更することにより、選択性を有するイオンの種
類を変えることができる。
数)を変更することにより、選択性を有するイオンの種
類を変えることができる。
【0008】特に好ましくは、以下の10種のアミノ酸
配列の非環状ペプチドが挙げられる。なお、下記におい
て、「A」はアラニンであり、「P」はプロリンであ
る。 ・PAAAPAAA;(PAAA)2 ・APAAAPAA;(APAA)2 ・AAPAAAPA;(AAPA)2 ・AAAPAAAP;(AAAP)2 ・APPAAPPA;(APPA)2 ・PAPAPAPA;(PAPA)2 ・PPAAPPAA;(PPAA)2 ・APAPAPAP;(APAP)2 ・PAAPPAAP;(PAAP)2 ・AAPPAAPP;(AAPP)2 非環状ペプチドのN末端のアミノ基は、アセチル基、プ
ロピオニル基やドデカノイル基などのアルカノイル基と
アミド結合を形成しても良く、メチル基、エチル基、ド
デカニル基などのアルキル基、ベンジル基、ベンゾイル
基などで置換されていても良い。
配列の非環状ペプチドが挙げられる。なお、下記におい
て、「A」はアラニンであり、「P」はプロリンであ
る。 ・PAAAPAAA;(PAAA)2 ・APAAAPAA;(APAA)2 ・AAPAAAPA;(AAPA)2 ・AAAPAAAP;(AAAP)2 ・APPAAPPA;(APPA)2 ・PAPAPAPA;(PAPA)2 ・PPAAPPAA;(PPAA)2 ・APAPAPAP;(APAP)2 ・PAAPPAAP;(PAAP)2 ・AAPPAAPP;(AAPP)2 非環状ペプチドのN末端のアミノ基は、アセチル基、プ
ロピオニル基やドデカノイル基などのアルカノイル基と
アミド結合を形成しても良く、メチル基、エチル基、ド
デカニル基などのアルキル基、ベンジル基、ベンゾイル
基などで置換されていても良い。
【0009】非環状ペプチドのC末端のカルボキシル基
は、COOHのままでも良いが、酸アミド(CON
H2)や酸アニリドになっていてもよい。
は、COOHのままでも良いが、酸アミド(CON
H2)や酸アニリドになっていてもよい。
【0010】本発明のイオン選択性電極は、非環状ペプ
チドを含む点を除いては公知のイオン選択性電極と同様
であり、従来使用されているイオン検知材料に代えて非
環状ペプチドを用いることで容易に製造することができ
る。イオン選択性電極は、例えばイオン電極キット(D
KK)を用いて容易に製造することができる。
チドを含む点を除いては公知のイオン選択性電極と同様
であり、従来使用されているイオン検知材料に代えて非
環状ペプチドを用いることで容易に製造することができ
る。イオン選択性電極は、例えばイオン電極キット(D
KK)を用いて容易に製造することができる。
【0011】本発明のイオン選択性電極の一例を以下に
示す。
示す。
【0012】 比 較 電 極 / 試料溶液 / イオン選択性電極 Ag-AgCl/3M KCl/0.1M LiOAc/ 試料溶液 /感応膜/内部溶液/Ag-AgCl 試料溶液は、測定対象のイオンを含む溶液で、通常水溶
液である。測定対象のイオンとしては、Pb2+、N
i2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+などの遷移金属イオン、
K+、Na+、Li+などのアルカリ金属イオン、C
a2+、Mg2+などのアルカリ土類金属イオン及びNH4 +
などが挙げられる。
液である。測定対象のイオンとしては、Pb2+、N
i2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+などの遷移金属イオン、
K+、Na+、Li+などのアルカリ金属イオン、C
a2+、Mg2+などのアルカリ土類金属イオン及びNH4 +
などが挙げられる。
【0013】また、非環状ペプチドを用いることによ
り、公知の方法を用いて本発明のイオン選択性電界効果
トランジスタを容易に製造することができ、例えばn型
のソース及びn型のドレインをシリコン基板上に形成
し、その上をSiO2膜及びSi3N4絶縁膜で被覆し、
さらに非環状ペプチドを含む感応膜をSi3N4絶縁膜上
に形成することにより、イオン選択性電界効果トランジ
スタを製造することができる。なお、イオン選択性電界
効果トランジスタのイオン選択性膜(感応膜)として
は、イオン選択性電極と同様な感応膜を用いることがで
きる。
り、公知の方法を用いて本発明のイオン選択性電界効果
トランジスタを容易に製造することができ、例えばn型
のソース及びn型のドレインをシリコン基板上に形成
し、その上をSiO2膜及びSi3N4絶縁膜で被覆し、
さらに非環状ペプチドを含む感応膜をSi3N4絶縁膜上
に形成することにより、イオン選択性電界効果トランジ
スタを製造することができる。なお、イオン選択性電界
効果トランジスタのイオン選択性膜(感応膜)として
は、イオン選択性電極と同様な感応膜を用いることがで
きる。
【0014】本発明のイオン選択性電界効果トランジス
タの一例を以下に示す。 〔参照電極/試料溶液/イオン選択性膜(感応膜)/Si3
N4,SiO2/チャンネル〕感応膜には非環状ペプチド
(膜全体の1〜15重量%程度)及び樹脂(膜全体の2
0〜80重量%程度)が含まれる。該感応膜には、膜の
全体重量に対して添加塩0〜15重量%、可塑剤10〜
79重量%をさらに加えても良い。
タの一例を以下に示す。 〔参照電極/試料溶液/イオン選択性膜(感応膜)/Si3
N4,SiO2/チャンネル〕感応膜には非環状ペプチド
(膜全体の1〜15重量%程度)及び樹脂(膜全体の2
0〜80重量%程度)が含まれる。該感応膜には、膜の
全体重量に対して添加塩0〜15重量%、可塑剤10〜
79重量%をさらに加えても良い。
【0015】樹脂としてポリ塩化ビニル(PVC)、シ
リコン樹脂、ポリウレタンウレア、フォトレジスト、漆
などが挙げられる。
リコン樹脂、ポリウレタンウレア、フォトレジスト、漆
などが挙げられる。
【0016】添加塩としてテトラキス〔3,5−ビス
(トリフルオロメチル)フェニル〕ホウ酸ナトリウム
(TFPB)、テトラキス(4−クロロフェニル)ホウ
酸カリウム、テトラキス〔3,5−ビス(1,1,1,
3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メトキシ−2−プロ
ピル)フェニル〕ホウ酸ナトリウムなどが挙げられる。
(トリフルオロメチル)フェニル〕ホウ酸ナトリウム
(TFPB)、テトラキス(4−クロロフェニル)ホウ
酸カリウム、テトラキス〔3,5−ビス(1,1,1,
3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メトキシ−2−プロ
ピル)フェニル〕ホウ酸ナトリウムなどが挙げられる。
【0017】可塑剤として2−ニトロフェニルオクチル
エーテル(NPOE)、2−ニトロフェニルドデシルエ
ーテル、2−フルオロ−2’−ニトロジフェニルエーテ
ル、2−ニトロフェニルフェニルエーテル、セバシン酸
ジオクチル、フタル酸ジオクチルなどが挙げられる。
エーテル(NPOE)、2−ニトロフェニルドデシルエ
ーテル、2−フルオロ−2’−ニトロジフェニルエーテ
ル、2−ニトロフェニルフェニルエーテル、セバシン酸
ジオクチル、フタル酸ジオクチルなどが挙げられる。
【0018】感応膜は、非環状ペプチド及び必要に応じ
て樹脂、添加塩、可塑剤などをテトラヒドロフランなど
の溶剤中に溶かした溶液をテフロン(登録商標)(PTFE)
製のメンブランフィルターなどの支持体に含ませ、溶剤
を乾燥することにより製造できる。
て樹脂、添加塩、可塑剤などをテトラヒドロフランなど
の溶剤中に溶かした溶液をテフロン(登録商標)(PTFE)
製のメンブランフィルターなどの支持体に含ませ、溶剤
を乾燥することにより製造できる。
【0019】内部溶液としては、特に限定されないが、
例えば塩化カリウム水溶液、硝酸カルシウム水溶液など
の金属塩水溶液、及び、塩化カリウム水溶液と他の金属
塩水溶液との混合溶液などが挙げられる。
例えば塩化カリウム水溶液、硝酸カルシウム水溶液など
の金属塩水溶液、及び、塩化カリウム水溶液と他の金属
塩水溶液との混合溶液などが挙げられる。
【0020】比較電極としては、公知の電極が制限なく
用いられる。
用いられる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、鉛等のイオンを選択的
に測定することができる。
に測定することができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例を用いてよ
り詳細に説明する。 (1)非環状ペプチドの合成 固相合成法により、下記の非環状ペプチドを合成した。 ・Acetyl-Ala Pro Pro Ala Ala Pro Pro Ala-NH2;以下
Ac-(APPA)2と略す。 ・Acetyl-Pro Ala Pro Ala Pro Ala Pro Ala-NH2;以下
Ac-(PAPA)2と略す。 ・Acetyl-Pro Pro Ala Ala Pro Pro Ala Ala-NH2;以下
Ac-(PPAA)2と略す。 ・Acetyl-Ala Pro Ala Pro Ala Pro Ala Pro-NH2;以下
Ac-(APAP)2と略す。 ・Acetyl-Pro Ala Ala Pro Pro Ala Ala Pro-NH2;以下
Ac-(PAAP)2と略す。 ・Acetyl-Ala Ala Pro Pro Ala Ala Pro Pro-NH2;以下
Ac-(AAPP)2と略す。 (2)標準溶液の調製 硝酸カルシウム・4水和物を11.808g秤量して、500mlの
メスフラスコに蒸留水でメスアップし、10-1Mの硝酸カ
ルシウム水溶液を得た。さらにこの水溶液を10倍に薄
める操作を繰り返し、10-2M、10-3M、10-4M、10
-5M、10-6M、10-7Mの硝酸カルシウム標準溶液を調製
した。
り詳細に説明する。 (1)非環状ペプチドの合成 固相合成法により、下記の非環状ペプチドを合成した。 ・Acetyl-Ala Pro Pro Ala Ala Pro Pro Ala-NH2;以下
Ac-(APPA)2と略す。 ・Acetyl-Pro Ala Pro Ala Pro Ala Pro Ala-NH2;以下
Ac-(PAPA)2と略す。 ・Acetyl-Pro Pro Ala Ala Pro Pro Ala Ala-NH2;以下
Ac-(PPAA)2と略す。 ・Acetyl-Ala Pro Ala Pro Ala Pro Ala Pro-NH2;以下
Ac-(APAP)2と略す。 ・Acetyl-Pro Ala Ala Pro Pro Ala Ala Pro-NH2;以下
Ac-(PAAP)2と略す。 ・Acetyl-Ala Ala Pro Pro Ala Ala Pro Pro-NH2;以下
Ac-(AAPP)2と略す。 (2)標準溶液の調製 硝酸カルシウム・4水和物を11.808g秤量して、500mlの
メスフラスコに蒸留水でメスアップし、10-1Mの硝酸カ
ルシウム水溶液を得た。さらにこの水溶液を10倍に薄
める操作を繰り返し、10-2M、10-3M、10-4M、10
-5M、10-6M、10-7Mの硝酸カルシウム標準溶液を調製
した。
【0023】同様に、硝酸ナトリウム4.250g、硝
酸カリウム5.055g、硝酸マグネシウム・6水和物
12.821g、硝酸ニッケル・6水和物14.540
g、硝酸カドミウム・4水和物15.424g、硝酸鉛
16.560g、硝酸亜鉛・6水和物14.874g、
硝酸銅・3水和物12.080gをそれぞれ秤量し、10
-1M、10-2M、10-3M、10-4M、10-5M、10-6M、10-7
Mの標準溶液を調製した。 (3)妨害イオンを含む混合溶液の調製 妨害イオンとして9種類(Na+,K+,Ca2+,M
g2+,Ni2+,Cd2+,Zn2+,Cu2+,Li+)を選
び、それらの妨害イオンを一定量含む硝酸標準溶液をそ
れぞれ調製し、混合溶液法に用いる溶液とした。
酸カリウム5.055g、硝酸マグネシウム・6水和物
12.821g、硝酸ニッケル・6水和物14.540
g、硝酸カドミウム・4水和物15.424g、硝酸鉛
16.560g、硝酸亜鉛・6水和物14.874g、
硝酸銅・3水和物12.080gをそれぞれ秤量し、10
-1M、10-2M、10-3M、10-4M、10-5M、10-6M、10-7
Mの標準溶液を調製した。 (3)妨害イオンを含む混合溶液の調製 妨害イオンとして9種類(Na+,K+,Ca2+,M
g2+,Ni2+,Cd2+,Zn2+,Cu2+,Li+)を選
び、それらの妨害イオンを一定量含む硝酸標準溶液をそ
れぞれ調製し、混合溶液法に用いる溶液とした。
【0024】硝酸カルシウム・4水和物を23.615g秤量
して、1000mlのメスフラスコに蒸留水でメスアップし、
10-1Mの硝酸カルシウム水溶液を得た。同様に、硝酸ナ
トリウム8.499g、硝酸カリウム10.110g、硝酸マグネシ
ウム・6水和物25.641g、硝酸ニッケル・6水和物29.08
0g、硝酸カドミウム・4水和物30.847g、硝酸亜鉛・6
水和物29.747g、硝酸銅・3水和物24.160g、硝酸リチウ
ム6.894gをそれぞれ秤量し、10-1Mの溶液を得た。さら
に、硝酸ナトリウム水溶液は10倍に薄め、10 -2Mの
水溶液を得た。
して、1000mlのメスフラスコに蒸留水でメスアップし、
10-1Mの硝酸カルシウム水溶液を得た。同様に、硝酸ナ
トリウム8.499g、硝酸カリウム10.110g、硝酸マグネシ
ウム・6水和物25.641g、硝酸ニッケル・6水和物29.08
0g、硝酸カドミウム・4水和物30.847g、硝酸亜鉛・6
水和物29.747g、硝酸銅・3水和物24.160g、硝酸リチウ
ム6.894gをそれぞれ秤量し、10-1Mの溶液を得た。さら
に、硝酸ナトリウム水溶液は10倍に薄め、10 -2Mの
水溶液を得た。
【0025】以上の溶液を蒸留水の代わりに使用して、
妨害イオンを共存させた硝酸鉛の混合溶液(1M〜10
-6M)を調製した。 (4)ペプチドイオン電極の調製 イオン検知材料としてペプチドAc-(APPA)2、ペ
プチドAc-(PAPA)2、ペプチドAc-(PPA
A)2、ペプチドAc-(APAP)2、ペプチドAc-
(PAAP)2又はペプチドAc-(AAPP)2 4重量
%を用い、添加塩としてテトラフェニルホウ酸ナトリウ
ム(TFPB)1重量%を用い、可塑剤として2−ニト
ロフェニルオクチルエーテル(NPOE)65重量%を
用い、これらを任意量のテトラヒドロフラン(THF)
中に攪拌下に溶解させた。さらにペプチドが溶けてか
ら、膜材料にポリ塩化ビニル(PVC)30重量%を加
えながら攪拌し溶解させた。
妨害イオンを共存させた硝酸鉛の混合溶液(1M〜10
-6M)を調製した。 (4)ペプチドイオン電極の調製 イオン検知材料としてペプチドAc-(APPA)2、ペ
プチドAc-(PAPA)2、ペプチドAc-(PPA
A)2、ペプチドAc-(APAP)2、ペプチドAc-
(PAAP)2又はペプチドAc-(AAPP)2 4重量
%を用い、添加塩としてテトラフェニルホウ酸ナトリウ
ム(TFPB)1重量%を用い、可塑剤として2−ニト
ロフェニルオクチルエーテル(NPOE)65重量%を
用い、これらを任意量のテトラヒドロフラン(THF)
中に攪拌下に溶解させた。さらにペプチドが溶けてか
ら、膜材料にポリ塩化ビニル(PVC)30重量%を加
えながら攪拌し溶解させた。
【0026】径6mmのテフロン(登録商標)(PTFE)製の
メンブランフィルターをピンセットで取り、この調製し
たTHF混合溶液に浸漬して十分しみこませた後、イオ
ン電極キット(DKK製)の先端のチップの溝に浮き上
がらないように置いた。THFを揮発させ、再びTHF
混合溶液を落とした。この操作を繰り返して溝がなくな
ったとき、PVC膜の完成とした。イオン電極キットの
先端チップを図1に示す。また、膜組成を表1に示す。
メンブランフィルターをピンセットで取り、この調製し
たTHF混合溶液に浸漬して十分しみこませた後、イオ
ン電極キット(DKK製)の先端のチップの溝に浮き上
がらないように置いた。THFを揮発させ、再びTHF
混合溶液を落とした。この操作を繰り返して溝がなくな
ったとき、PVC膜の完成とした。イオン電極キットの
先端チップを図1に示す。また、膜組成を表1に示す。
【0027】なお、イオン検知材料としてペプチドAc
-(APPA)2、ペプチドAc-(PAPA)2、ペプチ
ドAc-(PPAA)2、ペプチドAc-(APAP)2、
ペプチドAc-(PAAP)2、ペプチドAc-(AAP
P)2 4重量%を用いて得た電極を、各々電極、電極
、電極、電極、電極、電極とする。
-(APPA)2、ペプチドAc-(PAPA)2、ペプチ
ドAc-(PPAA)2、ペプチドAc-(APAP)2、
ペプチドAc-(PAAP)2、ペプチドAc-(AAP
P)2 4重量%を用いて得た電極を、各々電極、電極
、電極、電極、電極、電極とする。
【0028】
【表1】
【0029】PVC膜が完全に乾燥した後に、10-2M
程度の硝酸カルシウム水溶液にチップを一昼夜浸し、コ
ンディショニングを行った。次に、コンディショニング
を行ったときと同じ溶液を内部溶液とし、チップの中に
満たした。このとき、PVC膜の内側の気泡を除くため
に注意深くチップを軽くたたき、内部溶液が膜の内側に
完全に接するようにした。次に、膜を破らないように気
を付けて電極チップのネジを締め、電極キットに装着し
た。比較電極には内部溶液として3M飽和塩化カリウム
溶液を、外部溶液として10-1M酢酸リチウム溶液を用
いた。 (5)各種イオンの計測 6種類のイオン選択性電極で、Ca(NO3)2、NaNO3、KN
O3、Mg(NO3)2、の4種類の標準溶液(10-7M〜10-1
M)を、低濃度溶液から順番に2巡繰り返し測定した。
さらに、Ni(NO3)2、Cd(NO3)2、Pb(NO3)2、Zn(NO3)2、Cu
(NO3)2水溶液の5種類の標準溶液(10-7M〜10
-1M)を同様に測定した。 (6)鉛イオンセンサとしての計測インジェクト法 各種イオンの計測で鉛イオンに対するセンサ応答が良好
であったので、コンディショニング溶液を10-3MPb(N
O3)2水溶液に代えて鉛イオン選択性電極を作製した。内
部溶液には、10-3KCl水溶液を用いた6種類の電極
(〜)を用いて、10-6M〜10-1MのPb(NO3)2水
溶液を低濃度溶液から順番に2巡繰り返し測定した。溶
液の濃度変化は、低濃度溶液に高濃度溶液を添加してい
くインジェクト法により行った。インジェクト法による
測定溶液の濃度変化を表2に示す。
程度の硝酸カルシウム水溶液にチップを一昼夜浸し、コ
ンディショニングを行った。次に、コンディショニング
を行ったときと同じ溶液を内部溶液とし、チップの中に
満たした。このとき、PVC膜の内側の気泡を除くため
に注意深くチップを軽くたたき、内部溶液が膜の内側に
完全に接するようにした。次に、膜を破らないように気
を付けて電極チップのネジを締め、電極キットに装着し
た。比較電極には内部溶液として3M飽和塩化カリウム
溶液を、外部溶液として10-1M酢酸リチウム溶液を用
いた。 (5)各種イオンの計測 6種類のイオン選択性電極で、Ca(NO3)2、NaNO3、KN
O3、Mg(NO3)2、の4種類の標準溶液(10-7M〜10-1
M)を、低濃度溶液から順番に2巡繰り返し測定した。
さらに、Ni(NO3)2、Cd(NO3)2、Pb(NO3)2、Zn(NO3)2、Cu
(NO3)2水溶液の5種類の標準溶液(10-7M〜10
-1M)を同様に測定した。 (6)鉛イオンセンサとしての計測インジェクト法 各種イオンの計測で鉛イオンに対するセンサ応答が良好
であったので、コンディショニング溶液を10-3MPb(N
O3)2水溶液に代えて鉛イオン選択性電極を作製した。内
部溶液には、10-3KCl水溶液を用いた6種類の電極
(〜)を用いて、10-6M〜10-1MのPb(NO3)2水
溶液を低濃度溶液から順番に2巡繰り返し測定した。溶
液の濃度変化は、低濃度溶液に高濃度溶液を添加してい
くインジェクト法により行った。インジェクト法による
測定溶液の濃度変化を表2に示す。
【0030】
【表2】
【0031】測定溶液濃度が1×10-1Mのときは、こ
の濃度の溶液に直接漬けて測定した。活量 次に、特にセンサ応答が良好であった電極Ac-(PP
AA)2の系、及び電極Ac-(AAPP)2の系の鉛イ
オンセンサで、10種類それぞれ妨害イオン(10
-1M)を共存させたPb(NO3)2混合溶液(10-6M〜10
-1M)をインジェクト法により、低濃度溶液から順番に
2巡繰り返し測定した。但し、電極Ac-(PPAA)2
の系でNa+、K+には応答しにくかったので、妨害イオン
の濃度を10-2Mにして再測定した。表3に、Pb(NO3)2
水溶液の各濃度を活量に換算し、それぞれの妨害イオン
を混合したときのPb2+イオンの活量値を示す。
の濃度の溶液に直接漬けて測定した。活量 次に、特にセンサ応答が良好であった電極Ac-(PP
AA)2の系、及び電極Ac-(AAPP)2の系の鉛イ
オンセンサで、10種類それぞれ妨害イオン(10
-1M)を共存させたPb(NO3)2混合溶液(10-6M〜10
-1M)をインジェクト法により、低濃度溶液から順番に
2巡繰り返し測定した。但し、電極Ac-(PPAA)2
の系でNa+、K+には応答しにくかったので、妨害イオン
の濃度を10-2Mにして再測定した。表3に、Pb(NO3)2
水溶液の各濃度を活量に換算し、それぞれの妨害イオン
を混合したときのPb2+イオンの活量値を示す。
【0032】
【表3】
【0033】電極〜を用いた各種イオンのセンサ応
答結果を図3〜図10に示す。選択係数 イオンセンサが特定のイオンのみを分析定量する際に、
その選択性を評価する指標として、選択係数がある。本
発明では、選択係数を混合溶液法によって算出した。一
定濃度の妨害イオン(j)を含む溶液中で対象イオン(i)の
濃度を増加させていくと、図2に示すように最初は共存
イオンの影響で電位変化はしない領域と、測定対象イオ
ン濃度に比例して変化する領域の接線の交点から測定対
象イオン活量aiを求め、そのときの共存イオン活量aj
から選択係数を図2の式(6)によって求める。 (7)鉛イオンの応答特性 特に鉛イオンのセンサ応答が良好であった電極Ac-
(PPAA)2の系、及び電極Ac-(AAPP)2の系
の鉛イオンの電位を再度測定した。鉛イオンのセンサ応
答結果を図11に示す。電極及び電極の系におい
て、10-6M〜10-1Mの広い範囲において直線応答を
得ることができた。
答結果を図3〜図10に示す。選択係数 イオンセンサが特定のイオンのみを分析定量する際に、
その選択性を評価する指標として、選択係数がある。本
発明では、選択係数を混合溶液法によって算出した。一
定濃度の妨害イオン(j)を含む溶液中で対象イオン(i)の
濃度を増加させていくと、図2に示すように最初は共存
イオンの影響で電位変化はしない領域と、測定対象イオ
ン濃度に比例して変化する領域の接線の交点から測定対
象イオン活量aiを求め、そのときの共存イオン活量aj
から選択係数を図2の式(6)によって求める。 (7)鉛イオンの応答特性 特に鉛イオンのセンサ応答が良好であった電極Ac-
(PPAA)2の系、及び電極Ac-(AAPP)2の系
の鉛イオンの電位を再度測定した。鉛イオンのセンサ応
答結果を図11に示す。電極及び電極の系におい
て、10-6M〜10-1Mの広い範囲において直線応答を
得ることができた。
【0034】電極及び電極のように、2つのアミノ
酸ユニットが繰り返された構造を有するペプチドは、鉛
イオンなどのイオン選択性電極として優れていることが
明らかになった。 (8)鉛イオンセンサの選択性 電極Ac-(PPAA)2の系及び電極Ac-(AAP
P)2の系を用い、10種類それぞれの妨害イオンを共
存させたPb(NO3)2混合溶液におけるセンサ応答結果を図
12〜図13に示す。さらにそれぞれの妨害イオンに対
する比較結果を図14に示す。 (9)鉛イオンセンサの応答速度 実際にイオンセンサを使用するにあたっては、測定イオ
ン濃度を変化させたときのセンサ応答がいかに速いかが
重要な課題である。図15〜図16は、イオン濃度を1
×10-3M〜3×10-3Mまで変化させたときの電位の
変化を示す。鉛イオンセンサの90%応答までの時間
(t90)を測定したところ、電極Ac-(PPAA)2の
系では約2秒、電極Ac-(AAPP)2の系では約3秒
という速さで応答した。
酸ユニットが繰り返された構造を有するペプチドは、鉛
イオンなどのイオン選択性電極として優れていることが
明らかになった。 (8)鉛イオンセンサの選択性 電極Ac-(PPAA)2の系及び電極Ac-(AAP
P)2の系を用い、10種類それぞれの妨害イオンを共
存させたPb(NO3)2混合溶液におけるセンサ応答結果を図
12〜図13に示す。さらにそれぞれの妨害イオンに対
する比較結果を図14に示す。 (9)鉛イオンセンサの応答速度 実際にイオンセンサを使用するにあたっては、測定イオ
ン濃度を変化させたときのセンサ応答がいかに速いかが
重要な課題である。図15〜図16は、イオン濃度を1
×10-3M〜3×10-3Mまで変化させたときの電位の
変化を示す。鉛イオンセンサの90%応答までの時間
(t90)を測定したところ、電極Ac-(PPAA)2の
系では約2秒、電極Ac-(AAPP)2の系では約3秒
という速さで応答した。
【0035】各合成ペプチドの応答イオン例を表4に示
す。
す。
【0036】
【表4】
【図1】電極キットの先端チップを示す。
【図2】選択係数の算出法を示す。
【図3】電極のAc-(PPAA)2系での1価イオンのセンサ
応答を示す。
応答を示す。
【図4】電極のAc-(PPAA)2系での2価イオンのセンサ
応答を示す。
応答を示す。
【図5】電極のAc-(APAP)2系での1価イオンのセンサ
応答を示す。
応答を示す。
【図6】電極のAc-(APAP)2系での2価イオンのセンサ
応答を示す。
応答を示す。
【図7】電極のAc-(PAAP)2系での1価イオンのセンサ
応答を示す。
応答を示す。
【図8】電極のAc-(PAAP)2系での2価イオンのセンサ
応答を示す。
応答を示す。
【図9】電極のAc-(AAPP)2系での1価イオンのセンサ
応答を示す。
応答を示す。
【図10】電極のAc-(AAPP)2系での2価イオンのセン
サ応答を示す。
サ応答を示す。
【図11】電極のAc-(AAPP)2系での鉛イオンのセンサ
応答を示す。
応答を示す。
【図12】電極のAc-(PPAA)2系の鉛イオンセンサで2
価の妨害イオンを共存させたPb(NO3)2混合溶液における
センサ応答を示す。
価の妨害イオンを共存させたPb(NO3)2混合溶液における
センサ応答を示す。
【図13】電極のAc-(AAPP)2系の鉛イオンセンサで2
価の妨害イオンを共存させたPb(NO3)2混合溶液における
センサ応答を示す。
価の妨害イオンを共存させたPb(NO3)2混合溶液における
センサ応答を示す。
【図14】選択係数値の比較を示す図である。
【図15】電極のAc-(PPAA)2系の鉛イオンに対する応
答速度を示す。
答速度を示す。
【図16】電極のAc-(AAPP)2系の鉛イオンに対する応
答速度を示す。
答速度を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 101/00 G01N 33/84 Z G01N 33/483 27/46 306 33/84 27/30 301K (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/49 G01N 27/414 G01N 27/416 G01N 27/333 JICSTファイル(JOIS)
Claims (6)
- 【請求項1】 非環状ペプチド(但し、ポリ−L−グル
タミン酸チェーンを除く。)を感応膜に含む、イオン選
択性電極であるイオンセンサ。 - 【請求項2】 非環状ペプチドを感応膜に含む、イオン
選択性電界効果トランジスタであるイオンセンサ。 - 【請求項3】 非環状ペプチドが少なくとも2種の天然
アミノ酸又は非天然アミノ酸を含む請求項1又は2に記
載のイオンセンサ。 - 【請求項4】 非環状ペプチドのアミノ酸数が4〜20で
ある請求項1〜3のいずれかに記載のイオンセンサ。 - 【請求項5】 非環状ペプチドのアミノ酸数が5〜12で
ある請求項1〜3のいずれかに記載のイオンセンサ。 - 【請求項6】 アミノ酸がアラニン、プロリン、バリ
ン、ロイシン、セリン、トリプトファン、アスパラギ
ン、ヒスチジンから選ばれる少なくとも2種である請求
項4又は5に記載のイオンセンサ。
Priority Applications (3)
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JP23492099A JP3306506B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 非環状ペプチドを用いたイオンセンサ |
US09/642,106 US6540893B1 (en) | 1999-08-23 | 2000-08-21 | Ion sensor |
CH01642/00A CH694476A5 (fr) | 1999-08-23 | 2000-08-23 | Capteur Ionique |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP3306506B2 true JP3306506B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=16978366
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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CN100434908C (zh) * | 2006-10-24 | 2008-11-19 | 东北电力大学 | 一种全固态Zn离子选择电极及其制备方法 |
JP4876031B2 (ja) * | 2007-06-22 | 2012-02-15 | 株式会社日立製作所 | 分析装置 |
EP2174360A4 (en) | 2007-06-29 | 2013-12-11 | Artificial Muscle Inc | CONVERTER WITH ELECTROACTIVE POLYMER FOR SENSOR REVIEW APPLICATIONS |
CN101308113B (zh) * | 2008-01-23 | 2011-09-14 | 同济大学 | 以聚1-氨基蒽醌为载体的铅离子选择电极用膜、其制备方法及其用途 |
KR20140008416A (ko) | 2011-03-01 | 2014-01-21 | 바이엘 인텔렉쳐 프로퍼티 게엠베하 | 변형가능한 중합체 장치 및 필름을 제조하기 위한 자동화 제조 방법 |
WO2013142552A1 (en) | 2012-03-21 | 2013-09-26 | Bayer Materialscience Ag | Roll-to-roll manufacturing processes for producing self-healing electroactive polymer devices |
TW201403899A (zh) | 2012-04-12 | 2014-01-16 | Bayer Materialscience Ag | 具有改良性能之eap傳感器 |
WO2013192143A1 (en) | 2012-06-18 | 2013-12-27 | Bayer Intellectual Property Gmbh | Stretch frame for stretching process |
US9590193B2 (en) * | 2012-10-24 | 2017-03-07 | Parker-Hannifin Corporation | Polymer diode |
CN103424451B (zh) * | 2013-08-26 | 2016-01-13 | 深圳市希莱恒医用电子有限公司 | 一种卡片式钾离子传感器及其制备方法 |
CN104198555B (zh) * | 2014-09-16 | 2016-08-24 | 重庆大学 | 一种聚卟啉/纳米金修饰玻碳电极、制备方法及其应用 |
CN104614276B (zh) * | 2015-01-14 | 2017-04-26 | 超威电源有限公司 | 一种蓄电池电解液中二价铅离子的检测方法 |
CN115290736A (zh) * | 2015-02-03 | 2022-11-04 | 西门子医疗保健诊断公司 | 改进的镁离子选择性膜 |
RU2633939C1 (ru) * | 2016-05-30 | 2017-10-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Мембрана свинецселективного электрода и способ ее получения |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6160698A (ja) | 1984-08-31 | 1986-03-28 | Agency Of Ind Science & Technol | イオン感応性物質 |
US4894339A (en) * | 1985-12-18 | 1990-01-16 | Seitaikinouriyou Kagakuhin Sinseizogijutsu Kenkyu Kumiai | Immobilized enzyme membrane for a semiconductor sensor |
JPH01170848A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイオセンサ |
IL93020A (en) | 1990-01-09 | 1995-06-29 | Yeda Res & Dev | Biosensors comprising a lipid bilayer doped with ion channels anchored to a recording electrode by bridging molecules |
DE19612680C2 (de) | 1996-03-29 | 2000-02-03 | Inst Chemo Biosensorik | Kationselektiver Sensor |
-
1999
- 1999-08-23 JP JP23492099A patent/JP3306506B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-08-21 US US09/642,106 patent/US6540893B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-23 CH CH01642/00A patent/CH694476A5/fr not_active IP Right Cessation
Also Published As
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---|---|
JP2001059835A (ja) | 2001-03-06 |
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CH694476A5 (fr) | 2005-01-31 |
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