JP5204590B2 - Glucose sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP5204590B2
JP5204590B2 JP2008220414A JP2008220414A JP5204590B2 JP 5204590 B2 JP5204590 B2 JP 5204590B2 JP 2008220414 A JP2008220414 A JP 2008220414A JP 2008220414 A JP2008220414 A JP 2008220414A JP 5204590 B2 JP5204590 B2 JP 5204590B2
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純 木村
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Description

本発明は、グルコースセンサおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a glucose sensor and its manufacturing how.

従来のバイオセンサとしては、例えば特許文献1に記載されたものがある。このバイオセンサは、フェロセン電解質由来のフェリシウムイオンを電子受容体として用いる。フェリシウムイオンは、グルコースの酸化反応から生じた電子と直接反応して、フェロセンに還元される。そのため、あらかじめ電極上で電子受容体を酸化体に変換させる必要がない。したがって、検出感度を低下させることなく、酵素反応を短時間で進行させることができる。   As a conventional biosensor, there is one described in Patent Document 1, for example. This biosensor uses ferricium ions derived from a ferrocene electrolyte as an electron acceptor. Ferricium ions react directly with the electrons generated from the oxidation reaction of glucose and are reduced to ferrocene. Therefore, it is not necessary to convert the electron acceptor into an oxidant on the electrode in advance. Therefore, the enzyme reaction can be allowed to proceed in a short time without reducing the detection sensitivity.

フェリシウムイオンを電子受容体として用いることにより、生体試料や食品などの試料中のグルコースを迅速に定量することができる。
特開平9−304329号公報
By using ferricium ion as an electron acceptor, glucose in a sample such as a biological sample or food can be rapidly quantified.
JP-A-9-304329

しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。   However, the prior art described in the above literature has room for improvement in the following points.

第一に、フェロセンの酸化電流を得るためには、印加電圧を高くしなければならないという問題があった。   First, in order to obtain the oxidation current of ferrocene, there was a problem that the applied voltage had to be increased.

特許文献1記載のバイオセンサでは、フェロセンの酸化電流の大きさを応答電流値として測定する。これにより得られた応答電流値の大きさは、試料中に存在するグルコース濃度に比例する。したがって、応答電流値を測定することにより試料中のグルコースを定量することができる。   In the biosensor described in Patent Document 1, the magnitude of the ferrocene oxidation current is measured as a response current value. The magnitude of the response current value thus obtained is proportional to the glucose concentration present in the sample. Therefore, glucose in the sample can be quantified by measuring the response current value.

ところが、フェロセンの酸化には、高い印加電圧が必要とされる。そうすると、試料中に含まれる干渉物質、たとえば尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、アセトアミノフェンなど)の影響を受けやすいこととなる。その結果として、測定精度が低下することとなる。   However, a high applied voltage is required for the oxidation of ferrocene. If it does so, it will become easy to receive to the influence of the interference substance contained in a sample, for example, uric acid, bilirubin, ascorbic acid, acetaminophen, etc.). As a result, the measurement accuracy is reduced.

第二に、フェリシウムイオンは高価な試薬であり、使い捨てのバイオセンサではコストがかかりすぎてしまうという問題があった。   Secondly, ferricium ion is an expensive reagent, and there is a problem that a disposable biosensor is too expensive.

以上のことから、安価で酸化電流を得るための印加電圧のより低い電子受容体が望まれていた。   From the above, an electron acceptor having a lower applied voltage for obtaining an oxidation current at low cost has been desired.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、検出感度を低下させることなく、迅速かつ高精度にグルコース等の基質量を定量することができるバイオセンサを提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a biosensor capable of quickly and accurately quantifying a base mass such as glucose without reducing detection sensitivity.

本発明によれば、
基板と、
前記基板に設けられている電極と、
前記電極と接するように設けられ、酸化還元酵素、測定開始前に酸化状態となっている酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体、および界面活性剤を含む反応層と、
を備え、
前記酸化還元酵素がグルコース酸化酵素またはグルコース還元酵素であり
記反応層において、前記酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体がシクロデキストリンで包接されており、
前記電極は、試料中のグルコースと反応した酸化還元酵素が前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体を還元して得られるテトラチアフルバレンまたはテトラチアフルバレン誘導体の酸化電流を検出するために用いられる、グルコースセンサが提供される。
According to the present invention,
A substrate,
An electrode provided on the substrate;
A reaction layer including an oxidoreductase, an oxidized tetrathiafulvalene or an oxidized tetrathiafulvalene derivative that is in an oxidized state before the start of measurement, and a surfactant;
With
The oxidoreductase is glucose oxidase or glucose reductase ;
Prior Symbol reaction layer, said oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivatives are inclusion in cyclodextrins,
The electrode detects an oxidation current value of tetrathiafulvalene or tetrathiafulvalene derivative obtained by reducing the oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative with an oxidoreductase that has reacted with glucose in the sample. A glucose sensor is provided.

また、本発明によれば、
基板を準備する工程と、
前記基板に電極を設ける工程と、
酸化還元酵素、酸化状態となっている酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体、および界面活性剤を含む反応層を前記電極に接するように設ける工程と、
を含み、
前記酸化還元酵素がグルコース酸化酵素またはグルコース還元酵素であり
記反応層において、前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体がシクロデキストリンで包接されており、
前記電極は、試料中のグルコースと反応した酸化還元酵素が前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体を還元して得られるテトラチアフルバレンまたはテトラチアフルバレン誘導体の酸化電流を検出するために用いられる、グルコースセンサの製造方法が提供される。
Moreover, according to the present invention,
Preparing a substrate;
Providing an electrode on the substrate;
Providing a reaction layer containing an oxidoreductase, oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative in an oxidized state, and a surfactant so as to be in contact with the electrode;
Including
The oxidoreductase is glucose oxidase or glucose reductase ;
Prior Symbol reaction layer, said oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivatives are inclusion in cyclodextrins,
The electrode detects an oxidation current value of tetrathiafulvalene or tetrathiafulvalene derivative obtained by reducing the oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative with an oxidoreductase that has reacted with glucose in the sample. A method for manufacturing a glucose sensor is provided.

また、本発明において、上記のグルコースセンサの使用方法を以下のようにすることもできる:
酸化還元酵素、測定開始前に酸化状態となっている酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体および界面活性剤を含む反応層に試料を添加するステップと、
添加された前記試料中のグルコースと前記酸化還元酵素とを反応させるステップと、
反応した前記酸化還元酵素と前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体とを反応させるステップと、
前記酸化還元酵素と前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体との反応によって生成されたテトラチアフルバレンまたはテトラチアフルバレン誘導体に電位を印加するステップと、
前記電位を印加された前記テトラチアフルバレンまたは前記テトラチアフルバレン誘導体から発生する酸化電流の酸化電流を測定するステップと、
を含み、
前記反応層において、前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体がシクロデキストリンで包接されている。
Further, Oite the present invention, the use of the glucose sensor can alternatively be as follows:
Adding a sample to a reaction layer containing an oxidoreductase, an oxidized tetrathiafulvalene or an oxidized tetrathiafulvalene derivative that is in an oxidized state before the start of measurement , and a surfactant;
Reacting glucose in the added sample with the oxidoreductase;
Reacting the reacted oxidoreductase with the oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative;
Applying a potential to tetrathiafulvalene or a tetrathiafulvalene derivative produced by a reaction between the oxidoreductase and the oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative; and
Measuring an oxidation current value of an oxidation current generated from the tetrathiafulvalene or the tetrathiafulvalene derivative to which the potential is applied;
Including
In the reaction layer, the oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative that is inclusion in cyclodextrins.

この発明によれば、電子受容体として酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体を用いる。これにより、酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体は、基質と反応して還元された酸化還元酵素と直接反応することができる。したがって、電極に電圧を印加することで検出される電流値は、酸化還元酵素と酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体との反応によって生成された還元体の酸化電流値のみが検出されることとなり、還元型の電子受容体を仕込んだときよりもベース電流を低くすることができる。よって、検出感度を低下させることなく、試料中の基質量を迅速に精度よく測定することが可能となる。 According to the present invention, oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative is used as the electron acceptor. Thereby, oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative can react directly with the oxidoreductase reduced by reacting with the substrate. Therefore, the current value detected by applying a voltage to the electrode is only the oxidation current value of the reductant produced by the reaction between the oxidoreductase and oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative. Thus, the base current can be made lower than when a reduced electron acceptor is charged. Therefore, it is possible to quickly and accurately measure the base mass in the sample without reducing the detection sensitivity.

また、酸化電流を得るための印加電圧は、フェロシアンよりもテトラチアフルバレンまたはテトラチアフルバレン誘導体の方が低い。そのため、酸化還元酵素との反応により酸化型から還元型に変換したテトラチアフルバレンまたはテトラチアフルバレン誘導体を再酸化するための印加電圧を低くすることができ、干渉物質の影響を受けにくくすることができる。したがって、検出感度を低下させることなく、迅速かつ高精度に試料中の基質量を測定することが可能となる。 The applied voltage for obtaining the oxidation current is lower for tetrathiafulvalene or tetrathiafulvalene derivatives than for ferrocyan. Therefore, the applied voltage for reoxidizing tetrathiafulvalene or tetrathiafulvalene derivatives converted from oxidized to reduced by reaction with oxidoreductase can be lowered, making it less susceptible to interference substances. it can. Therefore, the base mass in the sample can be measured quickly and with high accuracy without reducing the detection sensitivity.

さらに、テトラチアフルバレン等の酸化体は、テトラチアフルバレン等を過酸化物等の酸化剤と作用させて容易に調製することができる。したがって、フェリシウムイオンよりもコストの点で有利である。そのため、本発明の構成は、ディスポーザブル式のバイオセンサに適している。   Furthermore, an oxidant such as tetrathiafulvalene can be easily prepared by reacting tetrathiafulvalene or the like with an oxidizing agent such as peroxide. Therefore, it is more advantageous in terms of cost than ferricium ion. Therefore, the configuration of the present invention is suitable for a disposable biosensor.

また、本発明は、酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体がシクロデキストリンで包接されている構成を採用している。これにより、酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体の親水性を向上させることができる。したがって、酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体を容易に電極に塗布することが可能となる。 In the present invention, that employs a configuration in which oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative is inclusion in cyclodextrins. Thereby, the hydrophilicity of oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative can be improved. Therefore, oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative can be easily applied to the electrode.

また、本発明は、反応層に界面活性剤が含まれている構成を採用している。これにより、酸化型テトラチアフルバレンが酸化還元酵素と反応することで得られたテトラチアフルバレンの水に対する溶解性を向上させることができる。また、酸化型テトラチアフルバレン誘導体が酸化還元酵素と反応することで得られた還元体のテトラチアフルバレン誘導体も同様に、水に対する溶解性を向上させることができる。 In the present invention, that employs a configuration that contains a surfactant in the reaction layer. Thereby, the solubility with respect to the water of the tetrathiafulvalene obtained by the oxidation type tetrathiafulvalene reacting with an oxidoreductase can be improved. Similarly, the reduced tetrathiafulvalene derivative obtained by reacting an oxidized tetrathiafulvalene derivative with an oxidoreductase can also improve the solubility in water.

また、本発明は、反応層が、酸化還元酵素を含む酵素層と、酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体を含むメディエーター層と、を含み、酵素層はメディエーター層に接しており、電極の表面にメディエーター層が設けられている構成を採用することができる。こうすることにより、基質と反応した酵素が、酵素層とメディエーター層との界面で酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体に即座に作用することができる。したがって酵素および酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体間の電子の送受を効率よく行うことができ、より迅速に試料中の基質量を測定することができる。 In the present invention, the reaction layer includes an enzyme layer containing an oxidoreductase and a mediator layer containing an oxidized tetrathiafulvalene or an oxidized tetrathiafulvalene derivative , and the enzyme layer is in contact with the mediator layer, A configuration in which a mediator layer is provided on the surface of the electrode can be employed. By doing so, the enzyme that has reacted with the substrate can immediately act on the oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative at the interface between the enzyme layer and the mediator layer. Therefore, electrons can be efficiently transmitted and received between the enzyme and oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative, and the base mass in the sample can be measured more quickly.

また、本発明は、反応層に含有される酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体が反応層の全体にわたって分布している構成を採用することができる。これにより、基質と反応した酵素が、酸化型のテトラチアフルバレンまたはテトラチアフルバレン誘導体に即座に作用することができる。したがって酵素および酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体間の電子の送受を効率よく行うことができ、より迅速に試料中の基質量を測定することができる。 Further, the present invention, it is possible to adopt a configuration in which oxidized Te tiger tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative is contained in the reaction layer is distributed throughout the reaction layer. Thereby, the enzyme which reacted with the substrate can immediately act on the oxidized tetrathiafulvalene or tetrathiafulvalene derivative . Therefore, electrons can be efficiently transmitted and received between the enzyme and oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative, and the base mass in the sample can be measured more quickly.

また、本発明は、メディエーター層に含まれる酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体がメディエーター層の全体にわたって分布している構成を採用することができる。これにより、基質と反応した酵素が、酵素層とメディエーター層との界面で酸化型のテトラチアフルバレンまたはテトラチアフルバレン誘導体に即座に作用することができる。そして、還元型となったテトラチアフルバレンまたはテトラチアフルバレン誘導体は濃度勾配差を利用して迅速に電極の表面に向かって移動することができる。したがってより迅速に試料中の基質量を測定することができる。 In addition, the present invention can employ a configuration in which oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative contained in the mediator layer is distributed throughout the mediator layer. Thus, the enzyme that has reacted with the substrate can immediately act on the oxidized tetrathiafulvalene or tetrathiafulvalene derivative at the interface between the enzyme layer and the mediator layer. The reduced form of tetrathiafulvalene or tetrathiafulvalene derivative can quickly move toward the surface of the electrode using the concentration gradient difference. Therefore, the base mass in the sample can be measured more rapidly.

また、本発明は、酸化還元酵素がグルコース酸化酵素またはグルコース還元酵素である構成を採用している。具体的には、グルコースデヒドロゲナーゼまたはグルコースオキシゲナーゼを用いることができる。これにより、本発明は、グルコースセンサとして利用することが可能となる。 In the present invention, that adopts the configuration oxidoreductase is glucose oxidase or glucose reductase. Specifically, glucose dehydrogenase or glucose oxygenase can be used. Thereby, the present invention can be used as a glucose sensor.

さらに本発明の構成は、酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体が二電子酸化体である構成を採用することができる。これにより、試料中の基質と反応した酵素はより迅速に酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体と反応することができる。したがって、試料中に含まれる基質濃度をさらに迅速に測定することができる。
Furthermore, the structure of this invention can employ | adopt the structure whose oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative is a two-electron oxidant. Thereby, the enzyme which reacted with the substrate in the sample can react with oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative more rapidly. Therefore, the substrate concentration contained in the sample can be measured more rapidly.

本発明によれば、検出感度を低下させることなく、迅速かつ高精度にグルコース等の基質量を測定することができる。   According to the present invention, a base mass such as glucose can be measured quickly and with high accuracy without reducing the detection sensitivity.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

図2は、本実施の形態のバイオセンサ1を示す模式的な平面図である。図1は、図2のA−A'断面図である。バイオセンサ1は、絶縁性基板101と、絶縁性基板101に設けられている電極106と、電極106と接するように設けられ、酸化還元酵素および電子受容体を含む反応層104と、を備える。また、バイオセンサ1は、電子受容体として、酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体を反応層104に含有する。「テトラチアフルバレン」(tetrathiafulvalene(TTF))またはテトラチアフルバレン誘導体」は、総称して、以下、「TTF化合物」ともいう。反応層104に含有される酸化型TTF化合物は反応層104の全体にわたって分布している。   FIG. 2 is a schematic plan view showing the biosensor 1 of the present embodiment. 1 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. The biosensor 1 includes an insulating substrate 101, an electrode 106 provided on the insulating substrate 101, and a reaction layer 104 provided in contact with the electrode 106 and containing an oxidoreductase and an electron acceptor. In addition, the biosensor 1 contains oxidized tetrathiafulvalene or an oxidized tetrathiafulvalene derivative in the reaction layer 104 as an electron acceptor. The term “tetrathiafulvalene (TTF)” or “tetrathiafulvalene derivative” is also collectively referred to as “TTF compound” hereinafter. The oxidized TTF compound contained in the reaction layer 104 is distributed throughout the reaction layer 104.

絶縁性基板101には、セラミック、プラスチック、シリコン、アルミナガラス板または高分子材料を使用することができる。好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルクロライド及びポリカーボネードなどの合成樹脂板を用いることができる。   For the insulating substrate 101, ceramic, plastic, silicon, an alumina glass plate, or a polymer material can be used. Preferably, synthetic resin plates such as polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, and polycarbonate can be used.

電極106として、作用極102および対極103からなる二極系電極を採用することができる。作用極102、対極103は、導電性材料を用いて形成させることができる。導電性材料とは、炭素、またはパラジウム、銀、白金、金、銅、ニッケル、それらの合金等の金属材料である。また、電極106として、図1および図2で示すような、作用極102、対極103および参照極105からなる三極系電極を採用することもできる。三極系電極を採用することで、安定に応答電流を得ることができ、測定精度を安定化させることができる。参照極105も、作用極102及び対極103と同様に、導電性材料を用いて形成させることができる。電極は1種の導電性材料により形成させてもよいし、2種以上の導電性材料により形成させてもよい。これにより、安定した応答電流が得られ、精度がさらに安定化する。作用極102、対極103および参照極105は、スクリーン印刷、スパッタ法、または蒸着法により絶縁性基板101に塗布することにより形成させることができる。電極106には、表面が絶縁膜30で覆われている絶縁領域と、反応層104で覆われている測定領域と、電圧を印加するための印加領域と、が設けられている。印加領域では、電極106の表面が露出している。   As the electrode 106, a bipolar electrode composed of a working electrode 102 and a counter electrode 103 can be employed. The working electrode 102 and the counter electrode 103 can be formed using a conductive material. The conductive material is carbon or a metal material such as palladium, silver, platinum, gold, copper, nickel, or an alloy thereof. Further, as the electrode 106, a tripolar electrode composed of the working electrode 102, the counter electrode 103, and the reference electrode 105 as shown in FIGS. 1 and 2 can be adopted. By employing a triode electrode, a response current can be stably obtained, and measurement accuracy can be stabilized. Similarly to the working electrode 102 and the counter electrode 103, the reference electrode 105 can also be formed using a conductive material. The electrode may be formed of one type of conductive material, or may be formed of two or more types of conductive material. As a result, a stable response current is obtained, and the accuracy is further stabilized. The working electrode 102, the counter electrode 103, and the reference electrode 105 can be formed by applying to the insulating substrate 101 by screen printing, sputtering, or vapor deposition. The electrode 106 is provided with an insulating region whose surface is covered with the insulating film 30, a measurement region covered with the reaction layer 104, and an application region for applying a voltage. In the application region, the surface of the electrode 106 is exposed.

反応層104は、少なくとも1種の酸化還元酵素および少なくとも1種の電子受容体を含有する。   The reaction layer 104 contains at least one oxidoreductase and at least one electron acceptor.

電子受容体としては、少なくとも一種の酸化型TTF化合物を用いるが、二種以上の酸化型TTF化合物を用いてもよい。酸化型TTF化合物(酸化型TTFおよび酸化型TTF誘導体)とは、TTF化合物の1電子酸化体または2電子酸化体をいう。TTF化合物が1電子放出することで1電子酸化体となり、TTF化合物から2電子放出されることで2電子酸化体となる。TTF誘導体として、たとえば、4−エトキシカルボニル−4',5,5'−トリメチルテトラチアフルバレン(MeTTF−COEt)、8−メルカプトオクチルテトラチアフルバレンカルボキシレートなどを例示することができる。 As the electron acceptor, at least one oxidized TTF compound is used, but two or more oxidized TTF compounds may be used. The oxidized TTF compound (oxidized TTF and oxidized TTF derivative) refers to a one-electron oxidant or a two-electron oxidant of the TTF compound. When the TTF compound emits one electron, it becomes a one-electron oxidant, and when two electrons are emitted from the TTF compound, it becomes a two-electron oxidant. Examples of the TTF derivative include 4-ethoxycarbonyl-4 ′, 5,5′-trimethyltetrathiafulvalene (Me 3 TTF-CO 2 Et), 8-mercaptooctyltetrathiafulvalenecarboxylate, and the like.

酸化型TTF化合物は、TTF化合物を適当な溶媒に溶解し、酸化剤と作用させることで調整することができる。溶媒は、TTF化合物、および、その酸化体が溶解する溶媒であればどのようなものであっても用いることができるが、たとえば、アセトニトリルを例示することができる。酸化剤には、過酸化物を例示することができる。過酸化物として、たとえば、過塩素酸鉄(III)を用いることができる。   The oxidized TTF compound can be prepared by dissolving the TTF compound in a suitable solvent and allowing it to act with an oxidizing agent. Any solvent can be used as long as it is a solvent in which the TTF compound and its oxidant are dissolved. For example, acetonitrile can be exemplified. As the oxidizing agent, a peroxide can be exemplified. As the peroxide, for example, iron (III) perchlorate can be used.

反応式1にTTFの酸化還元反応を示す。化合物1がTTFであり、TTFが1電子放出することによりTTFの1電子酸化体であるテトラチアフルバレン・カチオンラジカル(TTF・+)(化合物2)となる。さらに化合物2から1電子放出されることにより、TTFの2電子酸化体であるテトラチアフルバレン・カチオンラジカル(TTF・2+)(化合物3)となる。換言すると、化合物2および化合物3が酸化型TTFである。それぞれの反応は可逆反応であり、化合物2及び化合物3は、還元剤と作用させることにより化合物1に還元することができる。還元剤としてたとえば、アスコルビン酸、ジチオスレイトール(DTT)などを用いることができる。 Reaction formula 1 shows the redox reaction of TTF. Compound 1 is TTF, and when TTF emits one electron, tetrathiafulvalene-cation radical (TTF. + ) (Compound 2), which is a one-electron oxidant of TTF , is obtained. Further, by emitting one electron from compound 2, tetrathiafulvalene cation radical (TTF.2 + ) (compound 3), which is a two-electron oxidant of TTF , is obtained. In other words, Compound 2 and Compound 3 are oxidized TTF. Each reaction is a reversible reaction, and compound 2 and compound 3 can be reduced to compound 1 by acting with a reducing agent. As the reducing agent, for example, ascorbic acid, dithiothreitol (DTT) and the like can be used.

(反応式1)

Figure 0005204590
(Reaction Formula 1)
Figure 0005204590

反応層104中の酸化型TTF化合物の含有量は、特に限定されず、必要に応じて適切な量を選択することができるが、好ましくは、TTF化合物の1電子酸化体を0.05〜10mMを含む。   The content of the oxidized TTF compound in the reaction layer 104 is not particularly limited, and an appropriate amount can be selected as necessary. Preferably, the 1-electron oxidized form of the TTF compound is 0.05 to 10 mM. including.

酸化還元酵素は、測定対象となる様々な基質と反応して酸化される。酸化された酵素が、TTF化合物の酸化体と酸化還元反応をすることで、基質量を定量することができる。   The oxidoreductase is oxidized by reacting with various substrates to be measured. The base mass can be quantified by the oxidation of the oxidized enzyme with the oxidized form of the TTF compound.

たとえば、酸化還元酵素には、グルコースオキシダーゼ(GOD)、グルコースデヒドロゲナーゼを用いることができる。また、乳酸オキシダーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、コレステロールオキシダーゼ(ChOD)、およびこれらの組合せを用いることができる。   For example, glucose oxidase (GOD) or glucose dehydrogenase can be used as the oxidoreductase. In addition, lactate oxidase, lactate dehydrogenase, cholesterol oxidase (ChOD), and combinations thereof can be used.

バイオセンサ1をグルコースセンサとする場合、酸化還元酵素として、グルコースオキシダーゼ(GOD)またはグルコースデヒドロゲナーゼを用いることができる。   When the biosensor 1 is a glucose sensor, glucose oxidase (GOD) or glucose dehydrogenase can be used as the oxidoreductase.

酸化還元酵素として、GODを用いる場合の測定メカニズムは反応式2に基づく。   The measurement mechanism when GOD is used as the oxidoreductase is based on reaction formula 2.

(反応式2)
グルコース + GOD(酸化体) → グルコン酸 + GOD(還元体)
GOD(還元体) + 酸化型TTF化合物 → GOD(酸化体)+TTF化合物(還元体)
(Reaction Formula 2)
Glucose + GOD (oxidized substance) → Gluconic acid + GOD (reduced form)
GOD (reduced form) + oxidized TTF compound → GOD (oxidized form) + TTF compound (reduced form)

反応式2で示すように、測定試料中のグルコースは、GODの触媒反応によりGODを還元させることで、グルコースがグルコン酸に酸化される。そしてGODは電子を酸化型TTF化合物に伝達して元の状態に戻り、酸化型TTF化合物が還元されてTTF化合物(還元体)となる。TTF化合物が電気化学的に酸化されることで、酸化型TTF化合物になるが、このとき、得られる酸化電流を応答電流値として測定する。この応答電流値は、測定試料中に存在するグルコース濃度に比例する。   As shown in Reaction Formula 2, glucose in the measurement sample is oxidized to gluconic acid by reducing GOD by the catalytic reaction of GOD. The GOD transfers electrons to the oxidized TTF compound to return to the original state, and the oxidized TTF compound is reduced to become a TTF compound (reduced form). The TTF compound is oxidized electrochemically to become an oxidized TTF compound. At this time, the obtained oxidation current is measured as a response current value. This response current value is proportional to the glucose concentration present in the measurement sample.

反応層104中の酸化還元酵素の含有量は、特に限定されず、必要に応じて適切な量を選択することができる。たとえば、グルコースオキシダーゼを用いる場合、その含有量は、0.1〜40ユニット/μLが好ましい。ここで、「1ユニット」とは、1μmolの基質を1分間で酸化させるために必要な、酸化還元酵素の量をいう。   The content of the oxidoreductase in the reaction layer 104 is not particularly limited, and an appropriate amount can be selected as necessary. For example, when glucose oxidase is used, its content is preferably 0.1 to 40 units / μL. Here, “1 unit” refers to the amount of oxidoreductase required to oxidize 1 μmol of substrate in 1 minute.

バイオセンサ1は、酸化型TTF化合物がシクロデキストリンで包接されている構成を採用することができる。これにより親水性が向上するため、電極に塗布しやすくなる。   The biosensor 1 can employ a configuration in which an oxidized TTF compound is included in cyclodextrin. As a result, the hydrophilicity is improved, so that it is easy to apply to the electrode.

シクロデキストリンとしては、特に制限されないが、例えば、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリンやγ−シクロデキストリン等を使用することができる。また、化学修飾されたシクロデキストリンであってもよく、例えば、ヒドロキシシクロデキストリン、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン(hp−β−CD)、ジメチル−β−シクロデキストリン、カルボキシメチル−β−シクロデキストリン等の化学修飾体があげられ、中でも、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンが好ましい。これらは一種類でもよいし、二種類以上を併用してもよい。   Although it does not restrict | limit especially as a cyclodextrin, For example, (alpha) -cyclodextrin, (beta) -cyclodextrin, (gamma) -cyclodextrin etc. can be used. Further, it may be a chemically modified cyclodextrin, such as hydroxycyclodextrin, hydroxypropyl-β-cyclodextrin (hp-β-CD), dimethyl-β-cyclodextrin, carboxymethyl-β-cyclodextrin, etc. Of these, hydroxypropyl-β-cyclodextrin is preferred. One kind of these may be used, or two or more kinds may be used in combination.

酸化型TTF化合物は1モルあたり、例えば、40重量%以下のシクロデキストリンによって包接されていることが好ましく、より好ましくは0.1〜20重量%であり、特に好ましくは1〜10重量%である。シクロデキストリンの濃度が高すぎると粘性が高くなるという点で問題があり、低すぎると可溶化が難しくなるという点で問題がある。   The oxidized TTF compound is preferably included by, for example, 40% by weight or less of cyclodextrin per mole, more preferably 0.1 to 20% by weight, particularly preferably 1 to 10% by weight. is there. If the concentration of cyclodextrin is too high, there is a problem in that the viscosity increases, and if it is too low, there is a problem in that solubilization becomes difficult.

酸化型TTF化合物は、シクロデキストリンを用いた公知の包接方法により包接することができる。例えば、シクロデキストリンを水性溶媒に溶解したシクロデキストリン溶液と、酸化型TTF化合物を懸濁した酸化体懸濁液と、を準備し、両者を混合させることで当該酸化型TTF化合物を包接させることができる。   The oxidized TTF compound can be included by a known inclusion method using cyclodextrin. For example, a cyclodextrin solution in which cyclodextrin is dissolved in an aqueous solvent and an oxidant suspension in which an oxidized TTF compound is suspended are prepared, and the oxidized TTF compound is included by mixing both. Can do.

シクロデキストリン溶液に対する酸化型TTF化合物の割合は、酸化型TTF化合物を溶解できれば特に制限されないが、たとえば、40重量%以下のシクロデキストリンの溶液に当該酸化型TTF化合物を5mMとなるように溶解させることができる。シクロデキストリンの溶液は、1〜10重量%であるとより好ましい。   The ratio of the oxidized TTF compound to the cyclodextrin solution is not particularly limited as long as the oxidized TTF compound can be dissolved. For example, the oxidized TTF compound is dissolved to a concentration of 5 mM in a solution of cyclodextrin of 40% by weight or less. Can do. The solution of cyclodextrin is more preferably 1 to 10% by weight.

水性溶媒としては、たとえば、水、緩衝液等が使用できる。緩衝液としては、TES(N−Tris(hydroxymethyl)methyl−2−aminoethanesulfonic acid)緩衝液、HEPES(2−[4−(2−Hydroxyethyl)−1−piperazinyl]ethanesulfonic acid)緩衝液などを用いることができる。緩衝液は、塩化ナトリウムを含んでいてもよい。   As an aqueous solvent, water, a buffer solution, etc. can be used, for example. As the buffer solution, TES (N-Tris (hydroxymethyl) methyl-2-aminoethanesulfide acid) buffer solution, HEPES (2- [4- (2-hydroxyethylyl) -1-piperazinyl] ethanesulfide acid) buffer solution, etc. may be used. it can. The buffer solution may contain sodium chloride.

溶媒のpHは4〜8とすると好ましい。pHが大きすぎたり小さすぎたりすると酵素が失活してしまうため好ましくない。   The pH of the solvent is preferably 4-8. If the pH is too large or too small, the enzyme is deactivated, which is not preferable.

また、反応層104は、界面活性剤を含むことができる。   In addition, the reaction layer 104 can include a surfactant.

電子受容体として酸化型TTF化合物を使用することで、反応式2で示すように、酸化還元酵素の還元体と酸化型TTF化合物とが反応し、酸化還元酵素が酸化されるとともに酸化型TTF化合物からTTF化合物(還元体)が生成される。TTF化合物は、水に対する溶解度が低い。そのため、測定試料中に含まれる水によって生成した還元体が反応層上に析出することがある。そこで、反応層104に界面活性剤を含ませることにより、生成したTTF化合物(還元体)の水に対する溶解性を向上させることができる。   By using an oxidized TTF compound as an electron acceptor, as shown in Reaction Formula 2, the reduced form of the oxidoreductase reacts with the oxidized TTF compound to oxidize the oxidoreductase and oxidize the TTF compound. Produces a TTF compound (reduced form). TTF compounds have low water solubility. For this reason, a reductant produced by water contained in the measurement sample may be deposited on the reaction layer. Therefore, by adding a surfactant to the reaction layer 104, the solubility of the generated TTF compound (reduced form) in water can be improved.

界面活性剤としては、たとえば、レシチン、オクチルチオグルコシド、コール酸ナトリウム、ドデシル−β−マルトシド、デオキシコール酸ナトリウム、タウロデオキシコール酸ナトリウム、Tritron−X(登録商標)、Lubrol PX(登録商標)、DK−エステル(登録商標)、BIGCHAP(登録商標)、DeoxCHAP(登録商標)、ラウリル硫酸ナトリウム(sodium dodecyl sulfate、SDS)、およびTween20(ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート)を用いることができる。Tritron−X(登録商標)、SDS、およびTween20を用いると特に好ましい。   Examples of the surfactant include lecithin, octylthioglucoside, sodium cholate, dodecyl-β-maltoside, sodium deoxycholate, sodium taurodeoxycholate, Tritron-X (registered trademark), Lubrol PX (registered trademark), DK-ester®, BIGCHAP®, DeoxCHAP®, sodium dodecyl sulfate (SDS), and Tween 20 (polyoxyethylene sorbitan monolaurate) can be used. It is particularly preferable to use Tritron-X (registered trademark), SDS, and Tween20.

測定試料には、血液、尿、唾液等の体液等や、果汁等の食品を例示することができる。   Examples of the measurement sample include blood, urine, body fluid such as saliva, and food such as fruit juice.

つづいて、バイオセンサ1の製造方法の一例について説明する。   It continues and demonstrates an example of the manufacturing method of the biosensor 1. FIG.

まず、基板を準備し、基板にスクリーン印刷、スパッタ法、または蒸着法等、公知の方法により、作用極102を形成させる。ついで、基板上に絶縁性ペーストをスクリーン印刷して絶縁膜30を形成し、絶縁性基板101を得る。絶縁層30は作用極102の外周を覆うように形成させる。そして、作用極102に並列するように、対極103および参照極105を設ける。   First, a substrate is prepared, and the working electrode 102 is formed on the substrate by a known method such as screen printing, sputtering, or vapor deposition. Next, the insulating film 30 is formed by screen printing an insulating paste on the substrate to obtain the insulating substrate 101. The insulating layer 30 is formed so as to cover the outer periphery of the working electrode 102. A counter electrode 103 and a reference electrode 105 are provided so as to be parallel to the working electrode 102.

その後、酸化還元酵素および電子受容体を含む反応層104を絶縁性基板101上に設ける。具体的には、反応層104は、以下のようにして絶縁性基板101上に形成させることができる。   Thereafter, a reaction layer 104 containing an oxidoreductase and an electron acceptor is provided on the insulating substrate 101. Specifically, the reaction layer 104 can be formed on the insulating substrate 101 as follows.

酸化型TTF化合物、シクロデキストリン、界面活性剤及び酸化還元酵素を水性溶媒に混合調整し、絶縁性基板101の表面に塗布した後、乾燥させてバイオセンサ1を完成する。乾燥は、酸化還元酵素が失活しない温度であり、かつ、至適温度以下で行うと好ましい。   An oxidized TTF compound, cyclodextrin, surfactant and oxidoreductase are mixed and adjusted in an aqueous solvent, applied to the surface of the insulating substrate 101, and then dried to complete the biosensor 1. Drying is preferably performed at a temperature at which the oxidoreductase is not inactivated and at an optimum temperature or lower.

つづいて、バイオセンサ1を用いて試料液中に含まれる基質濃度を測定する方法について説明する。   Next, a method for measuring the substrate concentration contained in the sample solution using the biosensor 1 will be described.

まず、測定試料を反応層104に添加する。測定試料の添加により反応層104が溶解し、試料中の基質と酸化還元酵素との反応、および、この反応に続く酸化還元酵素と電子受容体との反応が進行する。これら反応を進行させるため、バイオセンサ1を所定時間放置した後、対極103に対して作用極102にアノード方向にパルス電圧(0〜+0.3V)を印加する。応答電流が発生し、応答電流値が公知の方法で測定される。あらかじめ既知の濃度の基質を用いて作成した基質濃度と応答電流値との検量線を用いて、得られた応答電流値から基質濃度を求める。   First, a measurement sample is added to the reaction layer 104. The reaction layer 104 is dissolved by the addition of the measurement sample, and the reaction between the substrate in the sample and the oxidoreductase, and the reaction between the oxidoreductase and the electron acceptor following this reaction proceed. In order to advance these reactions, after the biosensor 1 is left for a predetermined time, a pulse voltage (0 to +0.3 V) is applied to the working electrode 102 in the anode direction with respect to the counter electrode 103. A response current is generated, and the response current value is measured by a known method. The substrate concentration is determined from the obtained response current value using a calibration curve between the substrate concentration and the response current value prepared in advance using a substrate having a known concentration.

つづいて、バイオセンサ1の作用および効果について図1、2を用いて説明する。   It continues and demonstrates the effect | action and effect of the biosensor 1 using FIG.

バイオセンサ1によれば、電子受容体として酸化型TTF化合物を用いる。これにより、酸化型TTF化合物は、基質と反応して還元された酸化還元酵素と直接反応することができる。したがって、酸化還元酵素との反応によって生成されたTTF化合物の酸化電流のみが応答電流値として検出されることとなり、還元型の電子受容体を仕込んだときによりもベース電流を低くすることができる。よって、検出感度を低下させることなく、試料中の基質量を迅速に精度よく測定することが可能となる。   According to the biosensor 1, an oxidized TTF compound is used as an electron acceptor. Thus, the oxidized TTF compound can directly react with the oxidoreductase reduced by reacting with the substrate. Therefore, only the oxidation current of the TTF compound produced by the reaction with the oxidoreductase is detected as the response current value, and the base current can be lowered even when the reduced electron acceptor is charged. Therefore, it is possible to quickly and accurately measure the base mass in the sample without reducing the detection sensitivity.

従来、TTF化合物は電子受容体として用いられていた。しかしながら、酸化還元酵素は、酸化型TTF化合物としか反応しない。そのため、TTF化合物をそのまま反応層に仕込むと、TTF化合物をいったん酸化型TTF化合物に変換する必要があった。その結果、酸化反応時に発生する電流により、ベース電流が高くなるという問題があった。つまり、ベース電流が高くなることで、基質に対する応答電流が相対的に小さくなり、結果として検出感度が低下するという問題があった。   Traditionally, TTF compounds have been used as electron acceptors. However, oxidoreductases react only with oxidized TTF compounds. For this reason, when the TTF compound is charged into the reaction layer as it is, it is necessary to convert the TTF compound into an oxidized TTF compound once. As a result, there is a problem that the base current is increased due to the current generated during the oxidation reaction. That is, when the base current is increased, the response current to the substrate is relatively decreased, and as a result, there is a problem that the detection sensitivity is lowered.

また、使用時に酸化型TTF化合物を生成させると、酸化反応にばらつきがあり、バイオセンサの性能を低下させる原因にもなっていた。また、どの程度TTF化合物が酸化されているのか予測することができず、どの程度電子受容体を仕込んでおけばよいかを見通しを立てることができなかった。   In addition, when an oxidized TTF compound is generated at the time of use, there is a variation in the oxidation reaction, which causes a decrease in the performance of the biosensor. In addition, it was impossible to predict how much the TTF compound was oxidized, and it was impossible to predict how much the electron acceptor should be charged.

ところが、バイオセンサ1では、あらかじめ酸化型TTF化合物を仕込んでおく。これにより、仕込みに必要な電子受容体の量を予測して、バイオセンサを設計することができる。これにより、個々のバイオセンサの性能を均一にすることができ、各チップ間でのばらつきを少なくすることができる。したがって、使い捨てのバイオチップであっても、安定した測定結果を得ることができる。また、所望の性能を有するバイオセンサを用意することも可能となる。   However, in the biosensor 1, an oxidized TTF compound is charged in advance. Thereby, the quantity of the electron acceptor required for preparation can be estimated, and a biosensor can be designed. Thereby, the performance of each biosensor can be made uniform, and variation among chips can be reduced. Therefore, a stable measurement result can be obtained even with a disposable biochip. It is also possible to prepare a biosensor having desired performance.

また、TTF化合物を再び酸化型TTF化合物に酸化するための印加電圧は、0〜+0.3Vであって、フェロシアンを酸化するための印加電圧(+0.4〜+0.7V)よりも低い。したがって、TTF化合物は、試料中に含まれる干渉物質の影響を受けにくく、高精度に試料中の基質濃度を定量することが可能となる。   The applied voltage for oxidizing the TTF compound again to the oxidized TTF compound is 0 to +0.3 V, which is lower than the applied voltage (+0.4 to +0.7 V) for oxidizing ferrocyan. Therefore, the TTF compound is not easily affected by the interfering substance contained in the sample, and the substrate concentration in the sample can be quantified with high accuracy.

さらに、酸化型TTF化合物は、TTF化合物を過酸化物と作用させて容易に調製することができる。したがって、フェリシウムイオンよりもコストの点で有利である。そのため、バイオセンサ1は、ディスポーザブル式のバイオセンサとして利用することが可能である。   Furthermore, the oxidized TTF compound can be easily prepared by reacting the TTF compound with a peroxide. Therefore, it is more advantageous in terms of cost than ferricium ion. Therefore, the biosensor 1 can be used as a disposable biosensor.

また、バイオセンサ1は、反応層104に含有される酸化型TTF化合物としてTTF化合物の2電子酸化体を採用することができる。2電子酸化体を用いることにより酵素反応により生じた電子とより迅速に反応することができる。したがって、試料中に含まれるグルコース等の基質濃度をさらに迅速に測定することができる。   In addition, the biosensor 1 can employ a two-electron oxidant of a TTF compound as the oxidized TTF compound contained in the reaction layer 104. By using a two-electron oxidant, it is possible to react more rapidly with electrons generated by an enzyme reaction. Therefore, the substrate concentration such as glucose contained in the sample can be measured more rapidly.

また、バイオセンサ1は、反応層104に含有される酸化型TTF化合物が反応層104の全体にわたって分布している構成を採用することができる。これにより、反応層104の全体にわたって、基質と作用した酸化還元酵素と迅速に反応することができる。したがって、試料中の基質濃度をさらに迅速に測定することができる。   In addition, the biosensor 1 can employ a configuration in which the oxidized TTF compound contained in the reaction layer 104 is distributed throughout the reaction layer 104. Thereby, the reaction layer 104 can be reacted rapidly with the oxidoreductase acting on the substrate throughout the reaction layer 104. Therefore, the substrate concentration in the sample can be measured more rapidly.

さらに、バイオセンサ1は、電子受容体がシクロデキストリンで包接されている構成を採用することもできる。これにより、電子受容体の親水性を向上させることができる。したがって、電子受容体を電極に容易に塗布することが可能となる。   Furthermore, the biosensor 1 can employ a configuration in which an electron acceptor is included in cyclodextrin. Thereby, the hydrophilicity of an electron acceptor can be improved. Therefore, the electron acceptor can be easily applied to the electrode.

以上のように、バイオセンサ1によれば、検出感度を低下させることなく、迅速かつ高精度にグルコース等の基質を定量することができる。   As described above, according to the biosensor 1, a substrate such as glucose can be quickly and accurately quantified without reducing the detection sensitivity.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

たとえば、図3で示すバイオセンサ2の構成を採用することもできる。バイオセンサ2は、反応層204が、酸化還元酵素を含む酵素層204bと、電子受容体を含むメディエーター層204aと、を備える。酵素層204bはメディエーター層204aに接しており、電極106の表面にメディエーター層204aが設けられている。バイオセンサ2とバイオセンサ1とは、反応層104のかわりに反応層204を備える点で異なっている。メディエーター層204aに含まれる酸化型TTF化合物がメディエーター層204aの全体にわたって分布している。   For example, the configuration of the biosensor 2 shown in FIG. 3 can be adopted. In the biosensor 2, the reaction layer 204 includes an enzyme layer 204b containing an oxidoreductase and a mediator layer 204a containing an electron acceptor. The enzyme layer 204 b is in contact with the mediator layer 204 a, and the mediator layer 204 a is provided on the surface of the electrode 106. The biosensor 2 and the biosensor 1 are different in that a reaction layer 204 is provided instead of the reaction layer 104. The oxidized TTF compound contained in the mediator layer 204a is distributed throughout the mediator layer 204a.

酸化還元酵素および電子受容体は反応層内を拡散するため、メディエーター層204aが酸化還元酵素を含むこともあるし、酵素層204bが電子受容体を含むこともある。しかしながら、メディエーター層204aは酵素層204bよりも高濃度かつ均一に酸化型TTF化合物を含んでいる。また、酵素層204bはメディエーター層204aよりも高濃度かつ均一に酸化還元酵素を含んでいる。   Since the oxidoreductase and the electron acceptor diffuse in the reaction layer, the mediator layer 204a may contain an oxidoreductase, or the enzyme layer 204b may contain an electron acceptor. However, the mediator layer 204a contains the oxidized TTF compound more uniformly and at a higher concentration than the enzyme layer 204b. The enzyme layer 204b contains the oxidoreductase at a higher concentration and more uniformly than the mediator layer 204a.

バイオセンサ2は、酸化型TTF化合物がシクロデキストリン、ナフィオン(登録商標)や有機溶媒で包接されている構成を採用することができる。バイオセンサ1と同様に、シクロデキストリンで包摂させると特に好ましい。これにより親水性が向上するため、電極に塗布しやすくなる。   The biosensor 2 can employ a configuration in which an oxidized TTF compound is included in a cyclodextrin, Nafion (registered trademark), or an organic solvent. As with the biosensor 1, it is particularly preferable to include it with cyclodextrin. As a result, the hydrophilicity is improved, so that it is easy to apply to the electrode.

また、バイオセンサ2は、メディエーター層204aと酵素層204bとの間に、界面活性剤を含む界面活性層を形成してもよい。界面活性剤としては、バイオセンサ1で用いられる界面活性剤と同様のものを採用することができる。   Further, the biosensor 2 may form a surfactant layer containing a surfactant between the mediator layer 204a and the enzyme layer 204b. As the surfactant, the same surfactant as that used in the biosensor 1 can be employed.

バイオセンサ2ではたとえば、以下のようにして絶縁性基板101上に反応層204を形成させることができる。   In the biosensor 2, for example, the reaction layer 204 can be formed on the insulating substrate 101 as follows.

酸化型TTF化合物を溶媒に溶解し、得られた酸化型TTF化合物溶液を絶縁性基板101の表面に塗布して乾燥する。その後、作用極102、対極103、参照極105のそれぞれに酸化型TTF化合物溶液を塗布し、再び乾燥させる。乾燥後、形成されたメディエーター層204aの表面に、繰り返し、酸化型TTF化合物溶液を塗布することで、均等にメディエーター層204aを形成させることができる。塗布後、デシケーターに入れる等してメディエーター層204aを念入りに乾燥させる。   The oxidized TTF compound is dissolved in a solvent, and the obtained oxidized TTF compound solution is applied to the surface of the insulating substrate 101 and dried. Thereafter, the oxidized TTF compound solution is applied to each of the working electrode 102, the counter electrode 103, and the reference electrode 105, and dried again. After drying, the mediator layer 204a can be uniformly formed by repeatedly applying the oxidized TTF compound solution to the surface of the formed mediator layer 204a. After coating, the mediator layer 204a is carefully dried by putting it in a desiccator or the like.

ここで、酸化型TTF化合物を溶解させる溶媒は、酸化型TTF化合物を溶解し、かつ、揮発しやすいものを用いると好ましい。たとえば、水、揮発性有機溶媒を用いることができ、アセトニトリルを使用するとより好ましい。   Here, as the solvent for dissolving the oxidized TTF compound, it is preferable to use a solvent that dissolves the oxidized TTF compound and easily volatilizes. For example, water or a volatile organic solvent can be used, and it is more preferable to use acetonitrile.

その後、界面活性剤の溶液を塗布し、さらにデシケーターに入れる等して乾燥させる。これにより、界面活性剤の層を形成させることができる。界面活性剤の存在により、メディエーター層204aと酵素層204bとの界面に発生した還元型TTF化合物の析出を防止することができる。   Thereafter, a solution of the surfactant is applied, and further dried by putting it in a desiccator. Thereby, the layer of surfactant can be formed. Presence of the surfactant can prevent precipitation of the reduced TTF compound generated at the interface between the mediator layer 204a and the enzyme layer 204b.

ついで、酸化還元酵素の溶液を塗布し、酵素層204bを形成させる。酸化還元酵素としてGODまたはグルコースデヒドロゲナーゼとすることにより、バイオセンサ2をグルコースセンサとすることができる。最後に、低温下で乾燥させてバイオセンサ2を完成させる。なお、乾燥時の温度は、酸化還元酵素が失活しない温度であり、かつ、至適温度以下とすると好ましい。   Next, an oxidoreductase solution is applied to form the enzyme layer 204b. By using GOD or glucose dehydrogenase as the oxidoreductase, the biosensor 2 can be a glucose sensor. Finally, the biosensor 2 is completed by drying at a low temperature. The drying temperature is preferably a temperature at which the oxidoreductase is not inactivated and is not more than the optimum temperature.

以下、本発明のバイオチップの実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, examples of the biochip of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

(酸化型TTFの調整方法、および、その測定方法)
1.アセトニトリル中でのTTFの酸化
テトラチアフルバレン(TTF)を1mMとなるようアセトニトリルで調整した(以下、「TTF溶液1」という)。過塩素酸鉄(III)(Fe(ClO)を500mMとなるようアセトニトリルで調整した(以下、「過塩素酸鉄(III)溶液1」という)。過塩素酸鉄(III)溶液1に、さらにアセトニトリルを加え、過塩素酸鉄(III)の濃度が0、0.5、1、2.5、5、10、25、50mMの各濃度になるように希釈した(以下、「過塩素酸鉄(III)希釈液1」という)。ついで、TTF溶液1と過塩素酸鉄(III)溶液1とを混合し、TTFが0.1mM、過塩素酸鉄(III)が0、0.5、1、2.5、5、10、25、50mMの各濃度になるようアセトニトリルで希釈した(以下、「混合液1」という)。混合液1を超純水で10倍に希釈し、分光光度計にてスペクトル測定した。
(Method for adjusting oxidized TTF and measuring method thereof)
1. Oxidation of TTF in acetonitrile Tetrathiafulvalene (TTF) was adjusted to 1 mM with acetonitrile (hereinafter referred to as “TTF solution 1”). Iron (III) perchlorate (Fe (ClO 4 ) 3 ) was adjusted with acetonitrile so as to be 500 mM (hereinafter referred to as “iron (III) perchlorate solution 1”). Acetonitrile is further added to the iron (III) perchlorate solution 1, and the concentration of iron (III) perchlorate is 0, 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 25, and 50 mM. (Hereinafter referred to as “iron (III) perchlorate dilution 1”). Next, the TTF solution 1 and the iron (III) perchlorate solution 1 are mixed, the TTF is 0.1 mM, the iron (III) perchlorate is 0, 0.5, 1, 2.5, 5, 10, It diluted with acetonitrile so that it might become each density | concentration of 25 and 50 mM (henceforth "the liquid mixture 1"). The liquid mixture 1 was diluted 10 times with ultrapure water, and the spectrum was measured with a spectrophotometer.

結果を図4に示す。図4(a)は、過塩素酸鉄(III)希釈液1の濃度別の吸収スペクトルを示す。図4(b)は、混合液1の過塩素酸鉄(III)濃度別吸収スペクトルを示す。   The results are shown in FIG. FIG. 4 (a) shows the absorption spectrum for each concentration of the iron (III) perchlorate diluent 1. FIG. 4 (b) shows the absorption spectrum of the mixed liquid 1 for each iron (III) perchlorate concentration.

ここで、TTFの1電子酸化体(化合物2)には450nmおよび600nmのそれぞれに吸収があり、TTFの2電子酸化体(化合物3)には375nmに吸収があることが報告されている。(M.Asakawa,P.R.Ashton,V.Balzani,et.al,Angew.Chem.Int.Ed.,1998,37,No.3,333−337)。また、TTFは、300nm付近nmに吸収があることが知られている(S.Hnig,G.Kiesslich,H.Quast,D.Scheutzow,Liebigs Ann.Chem.,1973,310−323)。そこで、図4(b)をみると、435nm、580nm、360nmにそれぞれ吸収が認められる。また、過塩素酸鉄(III)の濃度が増加により、435nm、580nmの吸収が強くなり、過塩素酸鉄(III)50mMでは、360nmの吸収も認められる。一方、300nm付近の吸収は、過塩素酸鉄(III)濃度の増加により、減少している。   Here, it has been reported that the one-electron oxidant of TTF (compound 2) has absorption at 450 nm and 600 nm, respectively, and the two-electron oxidant of TTF (compound 3) has absorption at 375 nm. (M. Asakawa, PR Ashton, V. Balzani, et. Al, Angew. Chem. Int. Ed., 1998, 37, No. 3, 333-337). Moreover, it is known that TTF has absorption in 300 nm vicinity (S.Hnig, G.Kiessrich, H.Quast, D.Steutzow, Liebigs Ann.Chem., 1973,310-323). Therefore, when FIG. 4B is viewed, absorption is observed at 435 nm, 580 nm, and 360 nm, respectively. Further, as the concentration of iron (III) perchlorate increases, the absorption at 435 nm and 580 nm becomes stronger, and the absorption at 360 nm is also observed with iron (III) perchlorate at 50 mM. On the other hand, the absorption near 300 nm decreases with an increase in iron (III) perchlorate concentration.

以上のことから、混合液1中でTTFが過塩素酸鉄(III)により酸化されていることがわかった。よって、アセトニトリル中でTTFの酸化は可能であった。   From the above, it was found that TTF was oxidized by iron (III) perchlorate in the mixed solution 1. Therefore, oxidation of TTF was possible in acetonitrile.

2.90%アセトニトリル+10%超純水中でのTTFの酸化
TTF溶液1と過塩素酸鉄(III)溶液1とを混合し、TTFが0.1mM、過塩素酸鉄(III)が0、0.5、1、2.5、5、10、25、50mMの各濃度になるよう、アセトニトリル、および、超純水(最終濃度10%)で調整した(以下、「混合液2」という)。混合液2を超純水で10倍に希釈し、分光光度計にてスペクトル測定した。ついで、アスコルビン酸(AsA)による再還元も行った。超純水で5mMとなるようAsAを調製した(以下、「AsA溶液1」という)。AsA溶液は、さらに0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.5mMの各濃度になるように調整した(以下、「AsA希釈液」という。TTF溶液1と過塩素酸鉄(III)溶液1とAsA溶液とを混合し、TTFが0.1mM、過塩素酸鉄(III)濃度が50mM、AsA濃度が0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.5mMの各濃度となるようアセトニトリル、および、超純水(最終濃度10%)で調整した(以下、「混合液3」という)。また、過塩素酸鉄(III)溶液1およびAsA溶液1を混合し、Fe(ClOが50mM、AsAが0.1、0.2、0.5mMの各濃度となるようアセトニトリル及び、超純水(最終濃度10%)で調整した(以下、「混合液4」という)。また、TTF溶液1とAsA溶液1とを混合し、TTFが0.1mM、AsAが0、0.5、1、2.5、5、10、25、50mMの各濃度になるよう、アセトニトリル及び、超純水(最終濃度10%)で調整した(以下、「混合液5」という)。混合液3〜5を超純水で10倍に希釈し、分光光度計にてスペクトル測定した。
2. Oxidation of TTF in 90% acetonitrile + 10% ultrapure water TTF solution 1 and iron (III) perchlorate solution 1 are mixed, TTF is 0.1 mM, iron (III) perchlorate is 0, It adjusted with acetonitrile and ultrapure water (final concentration 10%) so that it might become each density | concentration of 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 25, and 50 mM (henceforth "the liquid mixture 2"). . The liquid mixture 2 was diluted 10 times with ultrapure water, and the spectrum was measured with a spectrophotometer. Subsequently, re-reduction with ascorbic acid (AsA) was also performed. AsA was prepared to 5 mM with ultrapure water (hereinafter referred to as “AsA solution 1”). The AsA solution was further adjusted to concentrations of 0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, and 0.5 mM (hereinafter referred to as “AsA diluted solution”. The iron (III) chlorate solution 1 and the AsA solution are mixed, the TTF is 0.1 mM, the iron (III) perchlorate concentration is 50 mM, the AsA concentration is 0, 0.01, 0.05, 0.1, The concentration was adjusted to 0.2 and 0.5 mM with acetonitrile and ultrapure water (final concentration 10%) (hereinafter referred to as “mixed solution 3”), and iron (III) perchlorate solution 1 and AsA solution 1 are mixed and mixed with acetonitrile and ultrapure water (final concentration 10%) so that Fe (ClO 4 ) 3 has a concentration of 50 mM and AsA has a concentration of 0.1, 0.2, and 0.5 mM. (Hereinafter referred to as “mixed liquid 4”) and TTF solution 1 sA solution 1 was mixed, and acetonitrile and ultrapure water (final) were adjusted so that TTF was 0.1 mM, and AsA was 0, 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 25, and 50 mM. (Hereinafter referred to as “mixed liquid 5”) The mixed liquids 3 to 5 were diluted 10 times with ultrapure water, and the spectrum was measured with a spectrophotometer.

結果を図5に示す。図5(a)は、混合液2の過塩素酸鉄(III)濃度別吸収スペクトルを示す。図5(b)は、AsA希釈液の濃度別溶液の吸収スペクトルを示す。図5(c)は、混合液4のAsA濃度別吸収スペクトルを示す。図5(d)は、混合液5のAsA濃度別吸収スペクトルを示す。図5(e)は、混合液3のAsA濃度別吸収スペクトルを示す。   The results are shown in FIG. FIG. 5A shows the absorption spectrum of the mixed liquid 2 according to the iron (III) perchlorate concentration. FIG.5 (b) shows the absorption spectrum of the solution according to the density | concentration of AsA dilution liquid. FIG. 5C shows an absorption spectrum of the mixed solution 4 according to AsA concentration. FIG. 5D shows an absorption spectrum of the mixed solution 5 by AsA concentration. FIG. 5 (e) shows an absorption spectrum of the mixed solution 3 by AsA concentration.

図5(a)で示すように、過塩素酸鉄(III)濃度の増加により435nm、580nmにおける吸収がそれぞれ増加した。また、過塩素酸鉄(III)濃度が25mM、50mMでは、それぞれ、360nmに吸収が認められた。一方、過塩素酸鉄(III)濃度の増加により300nm付近の吸収は減少した。また、図5(e)で示すように、AsA濃度の増加により435nm、580nmにおける吸収が減少した。一方、300nm付近の吸収が増加した。   As shown in FIG. 5 (a), the absorption at 435 nm and 580 nm increased with the increase of iron (III) perchlorate concentration. Absorption was observed at 360 nm at iron (III) perchlorate concentrations of 25 mM and 50 mM, respectively. On the other hand, the absorption near 300 nm decreased with the increase of iron (III) perchlorate concentration. Further, as shown in FIG. 5E, the absorption at 435 nm and 580 nm decreased with the increase of AsA concentration. On the other hand, the absorption near 300 nm increased.

以上の結果から、過塩素酸鉄(III)によって酸化されたTTFの1電子酸化体は、AsAによってTTFに還元され、可逆的に酸化還元することがわかった。   From the above results, it was found that the one-electron oxidant of TTF oxidized by iron (III) perchlorate was reduced to TTF by AsA and reversibly oxidized and reduced.

3.超純水系でのTTFの酸化
10%ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン(hp−β−CD)を含む超純水にてTTFを1mM(以下、「TTF溶液2」という)、Fe(ClOを500mM(以下、「過塩素酸鉄(III)溶液2」という)に調整した。過塩素酸鉄(III)溶液2は、さらに0、1、2.5、5、10、25、50、100mMの各濃度になるように調整した(以下、「過塩素酸鉄(III)希釈液2」という。TTF溶液2と過塩素酸鉄(III)溶液2とを混合し、10%hp−β−CD含有超純水でTTFが0.1mM、過塩素酸鉄(III)が0、0.5、1、2.5、5、10、25、50、100mMの各濃度になるよう調整した(以下、「混合液6」という)。混合液6を超純水で10倍に希釈し、分光光度計にてスペクトル測定した。ついで、アスコルビン酸による再還元を行った。10%hp−β−CD含有超純水でAsA溶液を調製した。(以下、「AsA溶液2」という)TTF溶液2、過塩素酸鉄(III)溶液2、及び、AsA溶液2を混合し、TTFが0.1mM、過塩素酸鉄(III)が10mM、AsAが各濃度となるよう10%hp−β−CD含有超純水で調整した(以下、「混合液7」という)。ついで、過塩素酸鉄(III)溶液2とAsA溶液2とを混合し、過塩素酸鉄(III)溶液2が10mM、AsAが0、0.01、0.02、0.05mMの各濃度になるようアセトニトリルで希釈した(以下、「混合液8」という)。混合液6〜8を超純水で10倍に希釈し、分光光度計にてスペクトル測定した。
3. Oxidation of TTF in ultrapure water system TTF is 1 mM (hereinafter referred to as “TTF solution 2”), Fe (ClO 4 ) in ultrapure water containing 10% hydroxypropyl-β-cyclodextrin (hp-β-CD). 3 was adjusted to 500 mM (hereinafter referred to as “iron (III) perchlorate solution 2”). The iron (III) perchlorate solution 2 was further adjusted to have concentrations of 0, 1, 2.5, 5, 10, 25, 50, and 100 mM (hereinafter referred to as “iron (III) perchlorate dilution). Liquid 2 ". TTF solution 2 and iron (III) perchlorate solution 2 are mixed, and 10% hp-β-CD-containing ultrapure water has a TTF of 0.1 mM and iron (III) perchlorate of 0. , 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 25, 50, and 100 mM (hereinafter, referred to as “mixed solution 6”). After dilution, the spectrum was measured with a spectrophotometer, then re-reduced with ascorbic acid, and an AsA solution was prepared with ultrapure water containing 10% hp-β-CD (hereinafter referred to as “AsA solution 2”). ) Mix TTF solution 2, iron (III) perchlorate solution 2 and AsA solution 2; The mixture was adjusted with ultrapure water containing 10% hp-β-CD (hereinafter, referred to as “mixed solution 7”) so that TF was 0.1 mM, iron (III) perchlorate was 10 mM, and AsA was at each concentration. The iron (III) perchlorate solution 2 and the AsA solution 2 are mixed, and the iron (III) perchlorate solution 2 has a concentration of 10 mM, and AsA has concentrations of 0, 0.01, 0.02, and 0.05 mM. (Hereinafter referred to as “mixed liquid 8”) The mixed liquids 6 to 8 were diluted 10 times with ultrapure water, and the spectrum was measured with a spectrophotometer.

結果を図6に示す。図6(a)は、過塩素酸鉄(III)希釈液2の濃度別吸収スペクトルを示す。図6(b)は、混合液6の過塩素酸鉄(III)濃度別吸収スペクトルを示す。図6(c)は、AsA溶液2の濃度別吸収スペクトルを示す。図6(d)は、混合液8のAsA濃度別吸収スペクトルを示す。図6(e)は、混合液7のAsA濃度別吸収スペクトルを示す。   The results are shown in FIG. FIG. 6A shows an absorption spectrum according to concentration of the iron (III) perchlorate dilution 2. FIG. 6 (b) shows the absorption spectrum of the mixed solution 6 for each iron (III) perchlorate concentration. FIG. 6C shows an absorption spectrum according to concentration of the AsA solution 2. FIG. 6D shows an absorption spectrum of the mixed solution 8 by AsA concentration. FIG. 6 (e) shows the AsA concentration-specific absorption spectrum of the liquid mixture 7.

図6(b)で示すように、過塩素酸鉄(III)濃度の増加により435nm、580nm、360nmにおける吸収が増加している。一方、Fe(ClO濃度の増加により300nm付近における吸収は減少している。また、図6(e)で示すように、AsA濃度の増加により435nm、580nmにおける吸収が減少している。一方、AsA濃度の増加により300nm付近における吸収は増加している。したがって、水系でもTTFを過塩素酸鉄(III)により可逆的に酸化することが可能であった。また、過塩素酸鉄(III)によって酸化されたTTFの1電子酸化体(化合物2)は、AsAによってTTF(化合物1)に還元され、可逆的に酸化還元することがわかった。 As shown in FIG. 6 (b), the absorption at 435 nm, 580 nm, and 360 nm increases as the iron (III) perchlorate concentration increases. On the other hand, the absorption in the vicinity of 300 nm decreases with the increase of the Fe (ClO 4 ) 3 concentration. Further, as shown in FIG. 6E, the absorption at 435 nm and 580 nm decreases with the increase of AsA concentration. On the other hand, the absorption in the vicinity of 300 nm increases as the AsA concentration increases. Therefore, it was possible to reversibly oxidize TTF with iron (III) perchlorate even in an aqueous system. It was also found that the one-electron oxidant of TTF oxidized by iron (III) perchlorate (compound 2) was reduced to TTF (compound 1) by AsA and reversibly oxidized and reduced.

(酸化型TTFの精製方法)
図7は、固相抽出法を用いて酸化型TTFの精製方法を説明する図である。固相担体は、C18(300mg)を用い、アセトニトリル(2mL)を通液した(図7(a))ついで、超純水(3mL)を通液した(図7(b))。その後、40%アセトニトリルに溶解させたTTF(10mM)、および、過塩素酸鉄(III)(1M)の混液を300μLを添加した(図7(c))。通液後、超純水(2〜3mL)で洗浄し、抽出液を500μLずつ分取した(図7(d))。最後に、アセトニトリル(1−1.5mL)で溶出し、溶出液を500μLずつ分取した(図7(e))。分取した各フラクションを分光光度計にてスペクトル測定した。また、アセトニトリルにより抽出した各フラクションを合わせて濃縮後乾燥し、残渣を得た。使用したTTFが100%酸化型TTFになったものとして、得られた残渣中の酸化型TTFの量を換算し、残渣にアセトニトリルを適量加えて酸化型TTFのアセトニトリル溶液を所望の濃度に調整した。各濃度に調整されたアセトニトリル溶液を435nmにて吸光度測定し、酸化型TTFの換算濃度と吸光度との相関を調べた。
(Purification method of oxidized TTF)
FIG. 7 is a diagram illustrating a method for purifying oxidized TTF using a solid phase extraction method. C18 (300 mg) was used as the solid phase carrier, acetonitrile (2 mL) was passed through (FIG. 7 (a)), and then ultrapure water (3mL) was passed through (FIG. 7 (b)). Thereafter, 300 μL of a mixed solution of TTF (10 mM) dissolved in 40% acetonitrile and iron (III) perchlorate (1M) was added (FIG. 7 (c)). After passing through, it was washed with ultrapure water (2 to 3 mL), and 500 μL of the extract was fractionated (FIG. 7D). Finally, elution was performed with acetonitrile (1-1.5 mL), and 500 μL of the eluate was collected (FIG. 7 (e)). Each fraction collected was subjected to spectrum measurement with a spectrophotometer. Moreover, each fraction extracted with acetonitrile was combined, concentrated and dried to obtain a residue. Assuming that the TTF used was 100% oxidized TTF, the amount of oxidized TTF in the obtained residue was converted, and an appropriate amount of acetonitrile was added to the residue to adjust the acetonitrile solution of oxidized TTF to a desired concentration. . The absorbance of the acetonitrile solution adjusted to each concentration was measured at 435 nm, and the correlation between the converted concentration of oxidized TTF and the absorbance was examined.

結果を図8に示す。図8(a)は、図7(d)で示すステップにおいて、超純水により抽出した各フラクションの吸収スペクトルを示す。図8(b)は、図7(e)で示すステップにおいて、アセトニトリルにより抽出した各フラクションの吸収スペクトルを示す。図8(c)は、435nmの吸光度と酸化型TTFの換算濃度との関係を示したグラフである。   The results are shown in FIG. Fig.8 (a) shows the absorption spectrum of each fraction extracted with the ultrapure water in the step shown in FIG.7 (d). FIG.8 (b) shows the absorption spectrum of each fraction extracted with acetonitrile in the step shown in FIG.7 (e). FIG. 8C is a graph showing the relationship between the absorbance at 435 nm and the converted concentration of oxidized TTF.

図8(a)から、超純水では酸化型TTFは溶出されにくいことがわかった。また、図8(b)から、アセトニトリルで酸化型TTFを溶出できることがわかった。また、固相抽出してもTTFは酸化された状態で存在することがわかった。さらに、435nmの吸光度と換算した酸化型TTF濃度との関係は十分な直線性が得られた。これを検量線として用い、TTFの一電子酸化体の濃度の指標とした。   FIG. 8A shows that oxidized TTF is not easily eluted with ultrapure water. Further, FIG. 8 (b) shows that oxidized TTF can be eluted with acetonitrile. It was also found that TTF existed in an oxidized state even after solid phase extraction. Furthermore, sufficient linearity was obtained in the relationship between the absorbance at 435 nm and the converted oxidized TTF concentration. This was used as a calibration curve and used as an index of the concentration of one-electron oxidant of TTF.

(バイオセンサの作製方法)
1.メディエーター・酵素混合系
バイオセンサ1の構成と同様の構成を有するグルコースセンサA1、A2を以下の方法により作製した。まず、カーボン作用極、銀/塩化銀参照極、カーボン対極が設けられたPET(Polyethylene Terephthalate)基板を用意した。ついで、TTFまたはTTF1電子酸化体を超純水に溶解し、hp−β−CD(5%)、tritonX−100(1%)、GOD(10U/μL)をそれぞれ添加した。その後、各溶液をそれぞれ5μLチップ上に塗布することにより反応層を形成し、24時間以上冷蔵庫にて乾燥させた。TTF含有溶液を塗布したものをグルコースセンサA1とし、TTF1電子酸化体含有溶液を塗布したものをグルコースセンサA2とした。
(Production method of biosensor)
1. Mediator / enzyme mixed system Glucose sensors A1 and A2 having the same configuration as that of the biosensor 1 were prepared by the following method. First, a PET (Polyethylene Terephthalate) substrate provided with a carbon working electrode, a silver / silver chloride reference electrode, and a carbon counter electrode was prepared. Next, TTF or TTF1 electron oxidant was dissolved in ultrapure water, and hp-β-CD (5%), tritonX-100 (1%), and GOD (10 U / μL) were added thereto. Thereafter, each solution was applied onto a 5 μL chip to form a reaction layer and dried in a refrigerator for 24 hours or more. What applied the TTF containing solution was made into glucose sensor A1, and what applied the TTF1 electronic oxidant containing solution was made into glucose sensor A2.

なお、TTF1電子酸化体の溶液は、以下の方法により、所定の濃度に調整した。図7(e)で示すステップで得られたアセトニトリルの溶出液の吸光度を測定する。図8(c)で示す検量線を用い、吸光度の測定値から濃度に変換する。溶出液の容量を正確に量りとり、溶出液を乾燥させる。これにより、所定量の1電子酸化体の粉末を得る。この粉末を溶媒に溶解し、所定濃度に調整する。   The TTF1 electron oxidant solution was adjusted to a predetermined concentration by the following method. The absorbance of the acetonitrile eluate obtained in the step shown in FIG. Using the calibration curve shown in FIG. 8C, the absorbance measurement value is converted into the concentration. Weigh accurately the volume of the eluate and dry the eluate. Thus, a predetermined amount of one-electron oxidant powder is obtained. This powder is dissolved in a solvent and adjusted to a predetermined concentration.

2.メディエーター、酵素二層系
バイオセンサ2の構成と同様の構成を有するグルコースセンサB1、B2を以下の方法により作製した。まず、カーボン作用極、銀/塩化銀参照極、カーボン対極が設けられたPET基板を用意した。ついで、TTFまたはTTF1電子酸化体それぞれの4mMアセトニトリル溶液を1μLずつ5回に分けて5μLチップ上に塗布した。具体的には、1μL塗布し、乾燥後に再度1μLを電極系上に塗布し、これを5回繰り返した。デシケーター内で乾燥後、5%tritonX−100の水溶液1μLを塗布した。その後、デシケーター内で乾燥し、脱塩した20U/μLのGOD溶液を2.5μL塗布し、24時間以上冷蔵庫にて乾燥させた。TTF含有溶液を塗布したものをグルコースセンサB1とし、TTF1電子酸化体含有溶液を塗布したものをグルコースセンサB2とした。
2. Mediator, enzyme two-layer system Glucose sensors B1 and B2 having the same configuration as that of the biosensor 2 were produced by the following method. First, a PET substrate provided with a carbon working electrode, a silver / silver chloride reference electrode, and a carbon counter electrode was prepared. Subsequently, each 4 mM acetonitrile solution of TTF or TTF1 electron oxidant was applied to a 5 μL chip in 5 μl portions. Specifically, 1 μL was applied, and after drying, 1 μL was applied again on the electrode system, and this was repeated 5 times. After drying in a desiccator, 1 μL of a 5% triton X-100 aqueous solution was applied. Then, 2.5 μL of 20 U / μL GOD solution which had been dried and desalted in a desiccator was applied, and dried in a refrigerator for 24 hours or more. What applied the TTF containing solution was made into glucose sensor B1, and what applied the TTF1 electronic oxidant containing solution was made into glucose sensor B2.

(電気化学測定)
標準サンプルとして、150mM NaClを含む0.1M TES緩衝液(pH 7.5)で調製したグルコース溶液を用意した。また、ボランティアによって採取されたヒト尿、およびこのヒト尿にグルコースを添加したもの尿サンプルとして用意した。サンプル5μLを反応層に添加し、サンプル添加後10秒後に、対極に対して作用極にアノード方向に電圧(0.3mV/vs)を印加し、応答電流の測定を開始した。開始後1分の電流値を測定値とした。測定に用いたグルコースセンサA1、A2、B1、B2は測定ごとに交換した。
(Electrochemical measurement)
As a standard sample, a glucose solution prepared with 0.1 M TES buffer (pH 7.5) containing 150 mM NaCl was prepared. In addition, human urine collected by volunteers and urine samples prepared by adding glucose to human urine were prepared. 5 μL of a sample was added to the reaction layer, and 10 seconds after the sample was added, a voltage (0.3 mV / vs) was applied to the working electrode in the anode direction with respect to the counter electrode, and measurement of the response current was started. The current value for 1 minute after the start was taken as the measured value. The glucose sensors A1, A2, B1, and B2 used for the measurement were exchanged for each measurement.

図9にグルコースセンサA1、A2の結果を示す。図9(a)は、標準サンプルの結果を示す図である。図9(b)は、図9(a)の拡大図である。図9(c)は、尿サンプルの結果を示す図である。図9(d)は、図9(c)の拡大図である。○はグルコースセンサA1、△はグルコースセンサA2の結果を示す。各グラフの横軸はグルコース濃度(mM)を示し、縦軸は電流値(μA)を示す。図9で示すように、TTF1電子酸化体を超純水で調製したチップは、ベース電流が低下した。   FIG. 9 shows the results of glucose sensors A1 and A2. FIG. 9A shows the results of the standard sample. FIG. 9B is an enlarged view of FIG. FIG. 9C shows the result of the urine sample. FIG. 9 (d) is an enlarged view of FIG. 9 (c). ○ indicates the result of the glucose sensor A1, and Δ indicates the result of the glucose sensor A2. The horizontal axis of each graph indicates the glucose concentration (mM), and the vertical axis indicates the current value (μA). As shown in FIG. 9, the base current of the chip in which the TTF1 electronic oxide was prepared with ultrapure water decreased.

図10にグルコースセンサB1、B2の結果を示す。図10(a)は、標準サンプルの結果を示す図である。図10(b)は、図10(a)の拡大図である。図10(c)は、尿サンプルの結果を示す図である。図10(d)は、図10(c)の拡大図である。○はグルコースセンサB1、□はグルコースセンサB2の結果を示す。各グラフの横軸はグルコース濃度(mM)を示し、縦軸は電流値(μA)を示す。グルコースセンサB2は、標準サンプルを用いた場合、4〜10mMの範囲で、良好な直線性が得られた。したがって、グルコースセンサB2は、低濃度グルコースを定量的に測定できることが示唆された。   FIG. 10 shows the results of glucose sensors B1 and B2. FIG. 10A shows the results of the standard sample. FIG. 10B is an enlarged view of FIG. FIG.10 (c) is a figure which shows the result of a urine sample. FIG. 10 (d) is an enlarged view of FIG. 10 (c). ◯ indicates the result of the glucose sensor B1, and □ indicates the result of the glucose sensor B2. The horizontal axis of each graph indicates the glucose concentration (mM), and the vertical axis indicates the current value (μA). When the standard sample was used for the glucose sensor B2, good linearity was obtained in the range of 4 to 10 mM. Therefore, it was suggested that the glucose sensor B2 can quantitatively measure low concentration glucose.

実施の形態に係るバイオセンサを模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the biosensor which concerns on embodiment. 実施の形態に係るバイオセンサを模式的に示した平面図である。It is the top view which showed typically the biosensor which concerns on embodiment. 変形例に係るバイオセンサを模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the biosensor which concerns on a modification. 実施例に係る酸化型の電子受容体の紫外可視近赤外光吸収スペクトルの結果である。It is a result of the ultraviolet visible near-infrared light absorption spectrum of the oxidation type electron acceptor which concerns on an Example. 実施例に係る酸化型の電子受容体の紫外可視近赤外光吸収スペクトルの結果である。It is a result of the ultraviolet visible near-infrared light absorption spectrum of the oxidation type electron acceptor which concerns on an Example. 実施例に係る酸化型の電子受容体の紫外可視近赤外光吸収スペクトルの結果である。It is a result of the ultraviolet visible near-infrared light absorption spectrum of the oxidation type electron acceptor which concerns on an Example. 実施例に係る酸化型の電子受容体を精製する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to refine | purify the oxidation type electron acceptor which concerns on an Example. 実施例に係る酸化型の電子受容体を精製した後の紫外可視近赤外光吸収スペクトルの結果である。It is a result of the ultraviolet visible near-infrared light absorption spectrum after refine | purifying the oxidized electron acceptor which concerns on an Example. 実施例に係るバイオセンサを用いた測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result using the biosensor which concerns on an Example. 実施例に係るバイオセンサを用いた測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result using the biosensor which concerns on an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 バイオセンサ
2 バイオセンサ
101 絶縁性基板
102 作用極
103 対極
104 反応層
105 参照極
106 電極
204 反応層
204a メディエーター層
204b 酵素層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biosensor 2 Biosensor 101 Insulating substrate 102 Working electrode 103 Counter electrode 104 Reaction layer 105 Reference electrode 106 Electrode 204 Reaction layer 204a Mediator layer 204b Enzyme layer

Claims (6)

基板と、
前記基板に設けられている電極と、
前記電極と接するように設けられ、酸化還元酵素、測定開始前に酸化状態となっている酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体、および界面活性剤を含む反応層と、
を備え、
前記酸化還元酵素がグルコース酸化酵素またはグルコース還元酵素であり
記反応層において、前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体がシクロデキストリンで包接されており、
前記電極は、試料中のグルコースと反応した酸化還元酵素が前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体を還元して得られるテトラチアフルバレンまたはテトラチアフルバレン誘導体の酸化電流を検出するために用いられる、グルコースセンサ。
A substrate,
An electrode provided on the substrate;
A reaction layer including an oxidoreductase, an oxidized tetrathiafulvalene or an oxidized tetrathiafulvalene derivative that is in an oxidized state before the start of measurement, and a surfactant;
With
The oxidoreductase is glucose oxidase or glucose reductase ;
Prior Symbol reaction layer, said oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivatives are inclusion in cyclodextrins,
The electrode detects an oxidation current value of tetrathiafulvalene or tetrathiafulvalene derivative obtained by reducing the oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative with an oxidoreductase that has reacted with glucose in the sample. Glucose sensor used for
前記反応層に含有される、シクロデキストリンで包接された前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体が、前記反応層の全体にわたって分布している、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 oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative included in cyclodextrin contained in the reaction layer is distributed throughout the reaction layer. . 前記反応層は、前記酸化還元酵素を含む酵素層と、前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体を含むメディエーター層と、を含み、
前記酵素層は前記メディエーター層に接しており、
前記電極の表面に前記メディエーター層が設けられている、請求項1に記載のグルコースセンサ。
The reaction layer includes an enzyme layer containing the oxidoreductase, and a mediator layer containing the oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative ,
The enzyme layer is in contact with the mediator layer;
The glucose sensor according to claim 1, wherein the mediator layer is provided on a surface of the electrode.
前記メディエーター層に含まれる、シクロデキストリンで包接された前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体が、前記メディエーター層の全体にわたって分布している、請求項3に記載のグルコースセンサ。   The glucose sensor according to claim 3, wherein the oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative included in cyclodextrin contained in the mediator layer is distributed throughout the mediator layer. 前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体が二電子酸化体である、請求項1乃至4いずれか一項に記載のグルコースセンサ。 The glucose sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative is a two-electron oxidant. 基板を準備する工程と、
前記基板に電極を設ける工程と、
酸化還元酵素、酸化状態となっている酸化型テトラチアフルバレンまたは酸化型テトラチアフルバレン誘導体、および界面活性剤を含む反応層を前記電極に接するように設ける工程と、
を含み、
前記酸化還元酵素がグルコース酸化酵素またはグルコース還元酵素であり
記反応層において、前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体がシクロデキストリンで包接されており、
前記電極は、試料中のグルコースと反応した酸化還元酵素が前記酸化型テトラチアフルバレンまたは前記酸化型テトラチアフルバレン誘導体を還元して得られるテトラチアフルバレンまたはテトラチアフルバレン誘導体の酸化電流を検出するために用いられる、グルコースセンサの製造方法。
Preparing a substrate;
Providing an electrode on the substrate;
Providing a reaction layer containing an oxidoreductase, oxidized tetrathiafulvalene or oxidized tetrathiafulvalene derivative in an oxidized state, and a surfactant so as to be in contact with the electrode;
Including
The oxidoreductase is glucose oxidase or glucose reductase ;
Prior Symbol reaction layer, said oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivatives are inclusion in cyclodextrins,
The electrode detects an oxidation current value of tetrathiafulvalene or tetrathiafulvalene derivative obtained by reducing the oxidized tetrathiafulvalene or the oxidized tetrathiafulvalene derivative with an oxidoreductase that has reacted with glucose in the sample. A method for manufacturing a glucose sensor used for the purpose.
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