JPH01235593A - 機能性有機薄膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は酵素、抗原、抗体などの生物活性蛋白を機能性
分子としてバインダーマトリクス中に担持した機能性有
機薄膜に関し、特にセンサー用のディテクター薄膜や分
離膜など基質に対して特異的相互作用をもつ機能性有機
薄膜に関するものである。

（従来の技術） 酵素電極などのバイオセンサーに有用な機能性薄膜とし
て、生物活性蛋白を安定に固定できる不溶性の有機薄膜
材料ならびにこのような薄膜の形成法が嘱望されている
。従来、このような有機薄膜はごく限られた種類のもの
が利用されている。

その１つは、生物活性蛋白を分散した樹脂材料を感光性
架橋剤の存在下で光架橋法で硬化させた膜であり、これ
らは特開昭６２−２３７３４８号、同６２−２３８４５
３号、同６２−５０６５６号、同６１−１５３５５９号
等に示されている。樹脂材料としてはポリビニルアルコ
ール、ポリビニルピロリドンなどの水溶性ポリマー等が
多く用いられ、架橋剤としては重クロム酸、ジアゾ化合
物、ジアジド化合物等が用いられ、一般に紫外線照射下
で架橋による硬膜が行われている。他の１つは、アルブ
ミン等の生体蛋白や樹脂材料を生物活性蛋白と混合し、
これらの混合物をグルタルアルデヒドのようなジアルデ
ヒドの存在下で架橋させて成膜したものである。この方
法は、簡便なために広く一般に用いられており、特開昭
６２−２３２５５４号、同５６−８８７９４号、同６２
−２４０８４９号などにこれを用いた酵素センサーの例
がみられる。これらの方法によって作製された有機薄膜
は比較的強靭であるが、前者の場合は紫外線などの光照
射を行うために生物活性蛋白、特に抗体などの機能失活
を伴うことが懸念される。また後者の場合はグルタルア
ルデヒドが強力な反応急薬であり、かつ直接生物活性蛋
白分子自身と反応しこれを架橋することから生物活性蛋
白自身が成膜によって一部失活することがセンサーなど
の機能性低下の原因となりやすい。

この他特開昭６１−２３１４５４号、同６２−１８３８
８２号などに開示される膜も類似の硬膜方法によるもの
であり、同様な問題点を含んでいる。

（発明が解決しようとする課題） そのためこれら従来の方法に替えて成膜性が良く強靭で
あるのに加えて酵素等の生物活性蛋白の失活のより少な
い有機薄膜とその作製法の開発がバイオセンサーの感度
改善などの目的で必要とされている。しかしながらこの
ような要求にかなった生物活性蛋白及びそのバインダー
の成膜に有用な新規な硬膜剤の利用はほとんどなされて
いない。

本発明の目的はしたがって、生物活性蛋白を含む有機薄
膜の形成に新規な硬膜剤を用いることにより、成膜性が
良好でかつ生物活性蛋白の機能失活の比較的少ない機能
性有機薄膜を提供することであり、第二にはバイオセン
サーなどのセンサー用有機薄膜に用いたときに膜が離脱
することなく物理的に安定でかつ高いセンシング性能を
維持するような機能性有機薄膜を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明のこれらの目的は、高分子有機化合物もしくは脂
質類をバインダーとし、該バインダー中に 生物活性蛋白と トリアジン系、ビニルスルホン系、エポキシ系から選ば
れる少なくとも２個以上一分子中に含有する化合物を含
有してなる水に不溶な有機薄膜を用いることによって達
成できることを見出した。

以下に本発明の素材について詳細に説明する。

本発明の薄膜の形成に用いるバインダーは非結晶性の高
沸点有機物であり、固体基板上で膜を形成するのに有用
な有機物である。

これらは例えば、以下のように分類された種々の有機物
である。

１、天然蛋白質 ゼラチン カゼイン アルブミン コラーゲン ケラチン 絹フィブリン など ２、多糖類 セルロースとその誘導体 キチン アガロース プルラン デキストラン など ３、うるし ４、天然ゴム ５、合成高分子 ポリビニルアルコール ポリビニルピロリドン ポリメチルメタクリレート ポリカーボネート ポリチラミン ポリピロール ポリアルキルオキシド ポリスルホン など ６、脂　質 レシチン セファリン フォスファチジルコリン誘導体 フォスファチジルセリン誘導体 長鎖アルキル化アミン 長鎖アルキル化アンモニウム 脂肪酸 脂肪酸エステル 長鎖アルキル化アミノ酸 など これらのバインダーの中でも好ましいものの１つはゼラ
チンに代表される親水性コロイドである。

ゼラチンには、コラーゲンからの誘導過程で石灰などに
よる処理を伴う所謂アルカリ処理ゼラチン、同しく塩酸
などによる処理を伴う所謂酸処理ゼラチン、加水分解酵
素などの処理を伴う所謂酵素処理ゼラチン、ゼラチン分
子中に含まれる官能基としてのアミノ基、イミノ基、ヒ
ドロキシル基またはカルボキシル基をそれらと反応し得
る基を一個持った試薬で処理、改質した例えばフタル化
ゼラチン、コハク化ゼラチン、トリメリド化ゼラチン等
の所謂ゼラチン誘導体、変性ゼラチン等があり、これら
はいずれもバインダーとして使用できる。

また特開昭６０−８０８３８号に示すような特別な分子
量分布を有するゼラチンを用いることもできる。

又、ゼラチンには多くの天然のポリマーを含有せしめて
使用することも出来る。これら天然ポリマーとして代表
的なものは上述の多ｔＪ！類及び天然ゴムである。

Ｉ！類としては多くのものが使用し得るが、デキストラ
ン、プルラン、アラビアゴム、ａｒａｂａｎ。

ａｒａｂｏｇａｌａｃｔａｎ　、　ｇａｌａｃｔａｎ　
、　５ｔａｒｃｈ　％などが代表的である。

これらの化合物及び、特公昭３５−１１，９８９号、同
４２−１６，５６２号、同４０−１４゜９０５号、米国
特許第３，０６３．８３８号、同３．１３７，５７５号
、同３，１８５．５６９号、同３．１５２．９０６号、
英国特許第８９７．４９７号、９９２．１７９号、９７
８．８８０号、１．０７１，６７４号、１，０７３，６
２５号、９７６．３９５号、１，０６４，２１５号、１
゜０６３．８４１号等に記載されているものも有用であ
る。

合成高分子としては、次の一般式（Ｖｉ）で表わされる
ものが好ましい。

Ｒ３−け、Ｒ２ 式中Ａは、共重合可能なエチレン性不飽和モノマーを共
重合したモノマー単位を表わす。

一般式（Ｖ−１）におけるエチレン性不飽和モノマーの
例は、スチレン、ヒドロキシメチルスチレン、ビニルベ
ンゼンスルホン酸ソーダ、ＮＩ　Ｎ。

Ｎ−１−リフチル−Ｎ−ビニルベンジルアンモニウムク
ロライド、α−メチルスチレン、４−ビニルピリジン、
Ｎ−ビニルピロリドン、脂肪族酸のモノエチレン性不飽
和エステル（例えば酢酸ビニル）、エチレン性不飽和の
モノカルボン酸もしくはジカルボン酸およびその塩（例
えばアクリル酸、メタクリル酸）、無水マレイン酸、エ
チレン性不飽和のモノカルボン酸もしくはジカルボン酸
のエステル（例えばｎ−ブチルアクリレート、Ｎ、Ｎ−
ジエチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ、Ｎ−ジエチ
ル−Ｎ−メチル−Ｎ−メタクリロイルオキシエチルアン
モニウムｐ−トルエンスルホナート、エチレン性不飽和
のモノカルボン酸もしくはジカルボン酸のアミド（例え
ばアクリルアミド、２−アクリルアミド−２−メチルプ
ロパンスルホン酸ソーダ、Ｎ、Ｎ−ジメチル−Ｎ′−メ
タクリロイルプロパンジアミンアセテートベタイン）。

Ｒ，は、水素原子、炭素数１〜６のアルキル基、ハロゲ
ン原子などを表わし、Ｑは２価の連結基でＲ１ ■ あり、−０−、−Ｃｏｏ−、−ＣＯＮ−、炭素数６〜１
０のアリーレン基をあられす、Ｒ８は一〇Ｈ，Ｃ００Ｘ
、ＳＯ３Ｘ　（ここでＸは、水素原子、アルカリ金属、
アルカリ土類金属を表わす、）、−ＣＣＨｔＣ−Ｒａ、
−ＣＮＨ（ＣＨｘ）　ａｆｆｉ　　ＣＮＨＣＨｔＣＨｚ
ＯＨ。

ＣＲ４（ここではＲ４は水素原子又は炭素数１〜ＩＩ ６０アルキル基を表わし、ｍ２は１から４の整数を表わ
す。）である、Ｒ１は−Ｈ又は−ｃｏｏｘであり、Ｘは
Ｒ２で定義したものと同じである。

ｘ、ｙはモル百分率であり、Ｘは０〜９９、ｙは１−１
００をあられす。

ｍｌは、０またはｌを表わす。

一最弐（Ｖ−１）で表わされるバインダー用線状ポリマ
ーの代表例を以下に示す。

■８　　＋ＣＨｚＣＨ＋、 ０ＮＨｚ ｖ　−９＋ＣＨｚＣＨ±ｒ汁Ｃ）１．ＣＨ±。

ＣＯＮＨｚ　　　　　　　Ｃ００Ｈ ｘ：ｙ＝９６：４　（モル比） Ｖ　−１０＋ＣｔｈＣＨ＋。

ＯＨ Ｖ−１１−←Ｃ）１２（Ｊｌ　−）−ｉ−（−ＣＩｌ、
Ｃ）ｌ　−）。

０Ｈ０ＣＯＣ）ｌ　３ ｘ：ｙ＝９２：８　　（モル比） ■−１２１ＣＬＣ）ｌ　＋−Ｖ−ｆＣ１ｌ　　・　ＣＩ
上。

ｌ　　　　　　　　　ＩＩ Ｖ−１３＋ＣＨ２Ｃｌ１゜ Ｖ−１５ＣＩｌ。

呵 Ｖ　　　１　６　　　＋　Ｃｌｌ４Ｃ１ｌ→１Ｃ０ＮＨ
ＣＨｚＣＨｚＣＨｚＮ（ＣＨｘ）ｚＶ　　　１７　　　
＋　ＣＨｚＣＨ±「−一モＣＨＩＣＨ＋。

Ｃ００Ｉ（Ｃ０ＮＨ（ＣＪｓ）よ ｘ：ｙ＝４０：６０　（モル比） Ｖ−１８（−ＣＨＩＣＩ−）−。

０ＣＯＮＨ（ＣＨｚ）＊Ｃ０ＮＨＣ）ＩｚＣＨｔＯＨＳ
Ｏ，Ｎａ ｘ：ｙ＝４０：６０　（モル比） Ｖ−２０＋Ｃ）ＩｔＣＨ−）− ０ＯＮａ これらの化合物及び、特開昭４９−１３５．６１９号、
同５１−１４，０２２号、同５４−１゜６２１号、米国
特許第３，０１９，１０４号、同３．００３．８７３号
、同３．０４３，６９８号、同３．１６５．４１２号、
同３，１７８．２９６号、同３，２７１，１５８号、同
３．　３１２．　５５３号、同３．１７３．７９０号、
同３．３１６゜０９７号、英国特許８６７．８９９号、
同９０４゜８６３号、同８６１．９８５号、同９３３．
４９４号、同１，０１０．９１７号、同１．０１３゜９
０５号、同９７６．２２２号、同１．　０７３゜２３８
号、同１，０４８，０１６号、同１，０６９．９４４号
、同１．０？８．３３５号、同ｌ。

０７８．３３５号、同１．０７６．３７８号、同１．０
３０，００１号、同１，０５３，０４３号に記載の化合
物が有用である。

そのほか、下記のようなブロックポリマーも有用である
。

ｘ：ｙ＝５：９５　　（モル比） ■−２２ ＋　ＣＨｔＣＨ＋ｒ−３”’ｆ　ＣＨｚＣＨ＋ｒ−ｆ（
ＪＩｚＣＨ＋＊ＣＯＯＨＯＨ０ＣＯＣＩＩ　ｓ ｘ：ｙ：ｚ＝１０：８０：１０　（モル比）■−２３ Ｃｔｌ＋ ＋　Ｃ１１ＩＣｈ　Ｓ　（−（Ｊｌ、ＣＨ±アＣＯＯＨ
Ｏ１＋ ｘ：ｙ＝１０１０ ＋　ｃＨａｃＨ−）−ｊ−３＋　ＣＨ２Ｃｌ＋　−）−
。

ＣＯＮＩＩｚ　　　　　　　０１ｌ ｘ：ｙ＝５０：５０ ■−２５ ＋　ＣＩＩＣＨ−ｈ−３＋　ＣＨｚＣＨ±Ｙ−（ＣＨｔ
　ＣＩＩす。

本発明の薄ａｍ成に用いられる生物活性蛋白と反応する
硬膜剤の官能基として有用なものはトリアジン系、ビニ
ルスルホン系、エポキシ系のものである。

以下にこれらの硬膜剤について例をあげて説明するが、
具体例はこれらに限られるのもではない。

ｌ；トリアジン系硬膜剤 一般式ｌ 式中、Ｒ１は水酸基、−０Ｍ基（Ｍは１価の金はそれぞ
れアルキル基、アリール基をあられす、）、−ＮＨＣＯ
Ｒ’　　（Ｒ’は水素原子、アルキル基、アリール基、
アルキルチオ基、アリールナオ基をあられす。）、ある
いはアルコキシ基をあられす、）−ａ式（１）のＲ１の
あられすアルキル基は例えばメチル基、エチル基、ブチ
ル基等が好ましく、アルコキシ基はメトキシ基、エトキ
シ基、ブトキ／”ゝ シ基等が好ましい、また−Ｎ　　　基の具体例は−Ｎ　
Ｈｚ　、Ｎ　ＨＣＨｓ　、Ｎ　ＨＣｘ　Ｈｓ等があげら
れ、−ＮＨＣＯＲ’　Ｍの具体例としては、−ＮＨＣＯ
ＣＨｓ　、　ＮＨＣＯＣｉ　）Ｉｓ等がある。

さらにＲ１のあられす一０Ｍ１のＭは例えばナトリウム
原子、カリウム原子等が特に好ましい。

また前記−船式（＋）で示されるシアタルクロリド系化
合物については特公昭４７−６１５１号、同４７−３３
３８０号、同５４−２５４１１号、特開昭５６−１３０
７４０号に詳細な記載がある。

また、一般弐の化合物と類似した構造を持つ特公昭５３
−２７２６号、特開昭５０−６１２１９号、同５６−２
７１３５号、同５６−６０４３０号、同５７−４０２４
４号に記載されている化合物も本発明に有用である。

化合物例 ２；ビニルスルホン系硬膜剤 一般式■ Ｘ’　　ＳＯ２Ｌ　　５ｏｔＸｔ 上記一般式中、ＸＩ及びＸ８は−ＣＨ＝　ＣＨ２又は、
−ＣＨ□ＣＨ，Ｙのいずれかであり、Ｘｔ及びＸｔは同
しであっても異なっても良い、Ｙは求核性基により置換
されるか、塩基によってＨＹＯ形で脱離し得る基（例え
ば、ハロゲン原子、スルホニルオキシ、硫酸モノエステ
ル等）を表す。

Ｌは２価の連結基であり、置換されていても良い。

Ｘ’、Ｘ”の具体例としては、例えば次のものを挙げる
ことができる。

ＣＨ＝ＣＨ２、ＣＨｚ　ＣＨＩ　Ｃ１，２価の連結基り
は、アルキレン基、アリーレン基又はこれらの基と、−
〇−１−Ｎ−１−ＣＯ−１ｌ −５−１−ＳＯ−１−ＳＯ，−１−Ｓ　Ｏｚ−１−８Ｏ
□Ｎ−１−ＣＯＯ−１−ＣＯＮ−１ＲＩ　　　　　　　
　　　　　Ｒ１ ＲＩ　　　　ＲＩ　　　　　ＲＩ ＋１　　　　　１ −ＮＣＯＮ−１−ＮＧＯ□　−１ で示される結合を１つ或いは？３！数組み合わせること
により形成される２価の基である。Ｒ１は水素原子、又
は１から１５個の炭素原子を有するアルキル基又はアラ
ルキル基又は了り−ル基を表す。

−ＮＣＯ，− を２つ以上含む場合、それらのＲ１同士は同しであって
も良く、異なっていても良い、また互いに結合して環を
形成しても良い。更に、Ｌは置換基を有しても良（、！
換基としてはヒドロキシ基、アルコキシ基、カルバモイ
ル基、スルファモイル基、アルキル基、了り−ル基等が
例として挙げられる。

又、その置換基は、１つ以上のｘ’−５ｏｔ−で表され
る基によって更に置換されていても良い。

Ｘ３は前述のＸＩ及びＸｔと同意義である。

Ｌの代表的な例としては次のものを挙げることができる
。但し、例中のａ　”−ｘはｌ−１０の整数であり、ｄ
のみは０であっても良い、ｙは２〜６の整数である。こ
のうち、ｄ、に、１．ｐ及びＵは１〜３であることが好
ましく、ａ　−ｘの上記ｄ１ｋＳ１、ｐ及びＵ以外のも
のは、ｌ又は２であることが好ましい、またｙは２が好
ましい、又、Ｒ１は水素原子、又は１〜６個の炭素原子
を有するアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基及
びエチル基が特に好ましい。

（ＣＨｚ）　ａ　　Ｏ（ＣＨｚ）　ｂ−１Ｒ’　　　　
　Ｒ’ （ＣＨｚ）　ｃ　−ＣＨ＝ＣＨ２）ｄ　　ＮＣＯ＋　Ｃ
Ｈｉ）ｅ−、（ＣＨｘ）　ｆ　−Ｓｏ□−ＣＨｚ）ｇ−
、（ＣＬ）ｈ　　Ｎ−（ＣＬ）ｉ−１ ＲＩ　　　　　　　　　　　　　　　ＲＩ−（Ｃ１ｈ）
　ｊ−ＣＯＮ＋ＣＩＩｚ）ｋ−０−＋ＣＨｚ）　　ｌ−
ＮＣＯ（Ｃ１−ＮＣ０（ＣＨｘ）、）　ｎ−Ｃｏｔ−’
ｆ　ＣＩｌ、）ｐ−ＯＣＯ−（−ＣＨｚ）Ｑ　−、ＣＯ
（Ｃ１ｈ）　ｔ　−５ＯＺＸ３　　　、ＣＬｈｒ ＋　ＣＨｚｔｖ　　ＯｉｃＬ斤０ト「六ＣＨ１ｈ一般式
■であられされるビニルスルホン系化合物については、
例えば特公昭４７−２４２５９号、同５０−３５８０７
号、特開昭４９−２４４３５号、同５３−４１２２１号
、同５９−１８９４４号、等の公報に写真用硬膜剤とし
て用いる場合の詳細な記載がある。

化合物例 １１−Ｉ　　　ＣＨ，−Ｃｌ２Ｏ，ＣＩ、０ＣＩＩ！５
Ｏ２ＣＨ−ＣＨ２ｎ　　２　　　ＣＨｚ−ＣＩＩＳＯｚ
ＣＬＣｔｌｚＯＣＬＣＬＳＯｚＣＨ−ＣＨｚＩＩ　　３
　　　Ｃ１１ｚ−（）Ｉｓ（ｈＣＨｚ　　　　　　　Ｃ
ｌｌ２ＳＯ２ＣＨ−ＣＨｌｌｌ ＣＨｔ　　　　　　　　　Ｇ　Ｈｚ ＣＯＮＩＩ　　ＣＨｚＣＨｚ　　ＮＨＣＯＩｔ−４ＣＨ
Ｉ−ＣＨ５Ｏ□ＣＨｚ　　　　　　　ＣＨｚＳＯｚＣＨ
−ＣＨｌｌｌ Ｃ１，ＣＭ。

ＣＯＮ　　ＣＨｚＣＨｚＣＨｘＮＣＯ ＣＨｎ　　　　　　　ＣＨ３ ＣＨ，−ＣＨ５Ｏ２ＣＨ２ＣＯＮＩＩ　Ｎ）ＩＣＯＣＨ
２Ｓ（ｈｃｌＩ　−ＣＨｌｌｌ ＣＨｚＣ）ｌｘ ＣＨｔ−ＣＨ３ＯｚＣＨｚＣＯＮＨＮＨＣＯＣＨｚＳ（
ｈＣＨ−ＣＨｌｌｌ ＣＨｚＣｌｌｚＣｌｈ ｃｏｃｎ．ｃｎ．ｓｏ．ｃｏ　＋＋　ＣＨｚｔ−８ Ｃ）ｌ　２＝　ＣＩＩＳＯ□Ｃ１１２　　　　　　　　
ＣＩ（ｚＳ（ｈｃＨｚｃＨｚｌ　　　　　　　　１　　
　　　　１ ＣＨ．　　　　　　　　ＣＨ．　　　　　ＯＳＯ．Ｎａ
Ｉ ＣＯＮＨＣＨ．ＣＨ．ＮＨＣＯ ＳＯＪａ ■用Ｏ Ｃ　ｅ　ｃｕ．ｃｏ．ｓｏ□Ｃ　１１　Ｃ　Ｏ　Ｏ　Ｃ
　ＩＩ□ＣＩ□Ｃ．Ｈ，　　　　０ ＣＯＣＨＳＯｚＣ）ｌｔｃＨｚｃ　　１Ｃ　２　１１　
５ ｎ　−　１　　１　　　　ＣＨｚ＝ＣＨＳＯ□ＣＨ２Ｃ
）ｌｃＨ．ｓｏ□ＣＨ　−　ｃＨ。

「 ｃＨ ■−　１　　２　　　　ＣＨｘ−ＣＨＳＯ□ＣＨｚＳ（
ｈＣＨ　””−Ｃｕｔｎ　　　１　　３　　　　ＣＨｚ
−ＣＨＳＯｔＣＨｘＣＨｚＣＨｚＳＯ□ＣＨ　−　ＣＨ
。

ｎ　　　１　　４　　　Ｃ）Ｉｔ−ＣＨＳＯｚＣＨｚＯ
ＣＨｚＣＨｚＯＣｌｌ□Ｓ（ｈｃＨ−ＣＨｔｎ　−　１
　　５　　　　ＣＨｔ−ＣＨＳＯｔＣＨｉＣＨｚＯＣＨ
ｚＣＪＩ□ｓｏｚｃｕ　−　ｃＨｘＩｔ　−　１　８　
　　　ＣＨＩ−ＣＨＳ（ｈ３；エポキシ系硬膜剤 一般弐■ 式中、Ｌは２価の連結基であり、置換されてし）でも良
い。

好ましくはＬはアルキレン基、アリーレン基又はこれら
の基と −０−、−Ｎ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、一ＣＯＮ−、
−ｓ−、−ｓｏ−、　　ＳＯｚ　−、−３０３−、−Ｓ
Ｏ２　　Ｎ−、−ＮＧＯ−Ｎ−、１　　　　　１　　　
　　！ ＲＲ で示される結合を１つあるいは複数組みあわせることに
より形成される２価の基である．Ｒは水素原子、ｌから
１５価の炭素原子を有するアルキル基、アリール基、ア
ラルキル基を表わす。

Ｒ　　　　　　　　　　Ｒ　　　　　　　　　　　　Ｒ
ＮＣＯＯ− ■ を２つ以上含む場合、それらのＲは同じであっても異な
っても良く、また互いに結合して環を形成しても良い．
さらにＬは置換基を有しても良く、置換基としてはヒド
ロキシ基、アルコキシ基、カルバモイル基、アルファモ
イル基、アルキル基、アリール基等が例として挙げられ
る。またその置換基は一〇ＨＣＨｚで表わされる基を１
つある＼１ いは複数含んでも良い。

Ｌは代表的な例としては次のものを挙げることができる
。

−（−Ｃ１ｌ□す） （−ＣＨｚ−）−ｂ　Ｏ−（−（−ＣＨｚ　−）−、Ｏ
＋ｄ　−（−ＣＨ！÷。

＋ＣＨ，±−ｔ　Ｏ−＋ＣＨＣ）！！−０干Ｔ汁ＣＨ，
テ、ＣＩ＋３ ＣＩ＋。

＋　Ｃ１１ｚ　ｈＯＰ　　Ｏ＊　ＣＨｚ　＋　ｔ式中、
ａは１〜２０の整数を表わし、１〜６が特に好ましい、
ｂ、ｅ、ｆ、ｈ、ｉ、ｊ、に、１、ｍは１〜５の整数を
表わし、特に好ましくは１である。Ｃは２〜５の整数を
表わし、特に好ましくは２である。ｄ、ｇは０〜１００
の数であり０〜２０が好ましい。

化合物例 １１［−５ ｎ＝　２〜１５ ｎ＝ｌ〜１５ ｍ−８ＣＨ３ ｌｌ−１１ υ ■−１２ 本発明において、ビニルスルホン系、トリアジン系およ
びエポキシ系から選ばれる官能基を少なくとも２個以上
一分子中に有する化合物は、膜を形成するバインダーお
よび生物活性蛋白の総量中に占める前記官能基と反応し
うる基を持つ化合物１００ｇに対して、前記官能基の総
量として１ミリモルから５００ミリモルの範囲で使用す
ることが好ましく、特にｌＯミリモル〜１００ミリモル
の範囲で使用することが好ましい。

本発明に用いられる生物活性蛋白は、酵素、抗原、抗体
などに代表される生理活性天然物である。

中でも好ましのは酵素である。

酵素としては、具体的には、グリコースオキシダーゼ、
アミノ酸オキシダーゼ、カタラーゼ、アスコルビン酸オ
キシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、コレステロール
オキシダーゼ、グリセロールオキシダーゼ、グリセロー
ル−３−リン酸オキシダーゼ、コリンオキシダーゼ、ア
シチルＣｏＡオキシダーゼ、アルデヒドオキシダーゼ、
ガラクトースオキシダーゼ、ザルコシンオキシダーゼ、
ピルビン酸オキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、チロシナ
ーゼ、ペルオキシダーゼのような酸化還元酵素、 アルコールデヒドーゲナーゼ、グリセロールデヒドロゲ
ナーゼ、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロ
ゲナーゼ、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、ホルムアルデヒ
ドデヒドロゲナーゼ、３−α−ヒドロキシステロイドデ
ヒドロゲナーゼ、コレステロールデヒドロゲナーゼのよ
うな脱水素酵素、タレアチンキナーゼ、ピルビン酸キナ
ーゼ、ヘキソキナーゼ、グリセロールキナーゼ、ミオキ
ナーゼ、フラクトキナーゼなどの転位酵素、ウレアーゼ
、ウリカーゼ、アスパラギナーゼ、アミラーゼ、リパー
ゼ、ホスホリパーゼ、ホスファターゼ、ラクターゼ、ア
ルギナーゼ、ウロキナーゼ、エステラーゼ、トリプシン
、キモトリプシン、ペクチナーゼ、ペクチナーゼなどの
加水分解酵素、 クエン酸リアーゼ、デカルボキシラーゼ、フマラーゼ、
アスパルターゼ、グリコ−スフオスフェートイソメラー
ゼのような異性化酵素、グルタチオンシンターゼ、ピル
ビン酸シンターゼのようなりガーゼなどをあげることが
できる。

また、抗原、抗体としては血清アルブミン、免疫グロブ
リン、梅毒抗体、絨毛性ゴナドトロピン、α−フェトプ
ロティンなどを含む多（の物質が挙げられ、これらは、
山村雄−１Ｊｉｉｒ免疫の研究」（同文書院、１９８６
年）に整理、記述されている。

本発明において、水不溶性有機薄膜の作製には薄膜作製
のための各種のコーティング方法を用いることができる
。コーティング方法としては、ン容液塗布法（スプレー
コーティング、デイツプコーティング、ローラーコーテ
ィング、スピンコーティングなど）、化学気相成長法、
真空蒸着法、スパッタリング法などが使用できるが、薄
膜成分中のプレカーサー化合物を安定に保つためには、
溶液塗布法あるいは化学気相成長法が好ましい、また、
塗液塗布法の中でも、均−且つ薄層化の点でスピンコー
ティング法が特に好ましい。スピンコーティング法、化
学気相成長法を含む一般的薄膜形成法は、日本学術振興
全編「薄膜ハンドブック」、１９８３年に記載されてい
る。

コーティングにおいては、本発明の組成物に分散剤、保
存安定剤、染料硬膜剤、増粘剤などを併用してもよい。

有機薄膜の厚さは５０Ａ〜１０μ、好ましくは１００Ａ
〜５０００Ａである。

本発明において、機能性有機″ＩＩＩ！を担持する支持
体（基板）としては、各種金属等の導電体、ガラス状無
機物（ガラス、石英など）やその他の無機絶縁体、各種
の無機および有機の結晶、無機半導体（Ｓｎｏｗ、Ｉｎ
ｚ○１、ＺｎＯ１Ｔｉｅ、、ＷＯ，、ＧａＡｓ、Ｓ　ｉ
など）、有機半導体、有機電導体、有機重合物、および
上記素材の複合材料など各種の材料が用いられる。材料
は外部の電気的回路と接続可能な電極もしくはセンサー
等のトランスジューサーであってもよい、材料の表面は
、各種の物理的、化学的処理によって親水性もしくは疎
水性に処理することができる。疎水性処理として好まし
い方法は、たとえばアルキルシラン誘導体をカップリン
グ剤として基板表面に反応させる方法である。

以下に本発明の例を従来法と比較して示すが、本発明の
応用はこれらに限られるものではない。

〔比較例１〕 酵素としてグルコースオキシダーゼ（ＣＯＤ）を含む有
機薄膜を次のように作製した。牛血清アルブミン（ＢＳ
Ａ）の２重量％の水溶液３ｃｃにＣＯＤ　（ベーリンガ
ー・マンハイム製グレード■）１１ｍｇを溶解し、さら
に硬膜剤としてグルタルアルデヒドの４重量％水溶液の
６２μｌ（グルタルアルデヒド２５μｍｏｌｅに相当）
を添加し、水を加えて全量を４ｃｃとした。このように
作った膜形成溶液の１００μｌをポリエチレンテレフタ
レートのフィルム（２×２ｃｍ）の片面上に均一の厚み
になるように塗布して４０℃のもとで６時間放置して乾
燥させ、薄膜を作製した。

〔比較例２〕 ＢＳＡに替えてゼラチンの２重量％の水溶液３ｃｃを２
種作り、３７℃のもとてそれぞれにＧ。

Ｄの１１ｍｇを均一に溶解させたのち、さらにグルタル
アルデヒドの４重量％水溶液の６２μｌ（グルタルアル
ヒド２５μｍｏｌｅに相当）および２４９ｐｌ　（１０
０，ｃ＋ｍｏｌｅに相当）を各々に添加し、最後に水を
加えて全量を４ｃｃとした。

このように作った２種の膜形成溶液からそれぞれ１００
μｌを採取して、これらをポリエチレンテレフタレート
フィルム（２ｘ２ｃｍ）上に均一の厚みになるよう塗布
し、４０℃のもとで６時間放置して乾燥させ、ゼラチン
薄膜を作製した。

〔実施例１〕 バインダーとしてＢＳＡおよびゼラチンを用いて比較例
１および２と同様な工程でＣＯＤを含む薄膜を作製した
。ただし、グルタルアルデヒドに替えて硬膜剤として化
合物例１−１および■−５を用いた。膜形成溶液は、ポ
リエチレンテレフタレートフィルム上に展開した後、４
０℃で６時間乾燥し、さらに続いて室温で終夜放置して
薄膜とした。これらの薄膜の作製に用いたバインダーと
硬膜剤の量を表−１に示した。

以上のようにして形成した種々の薄膜の機能をＣＯＤの
活性を測定することで評価した。

すなわち、 薄膜を担持したフィルムをβ−Ｄ−グルコース０゜０１
ｍｏｌｅペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）１．８ｍｇ、発色
試薬２，２′−アジノービス−（３−ニチルベンゾチア
ゾリン−６−スルホン酸）ニアンモニウム（ＡＢＴＳ）
を含も＋ｐＨ６，４のリン酸緩衝液の４ｃｃに浸漬し、
３０’Ｃのもとで時間を追ってグルコースの酸化に由来
するＡＢＴＳの発色の吸光度を測定した。

すなわち、 ＣＯＤ グルコース＋０□　−→グルコン８４−Ｈｇ　０２０Ｄ Ｈｚ　Ｏｘ　＋ＡＢＴＳ　　　□２Ｈｚ　Ｏ＋ＡＢＴＳ
ＯＸ吸光度はＡＢＴＳ酸化体酸化酸ピークの７４０ｎｍ
においてモニターした。各々の薄膜について時間に対し
直線的な吸光度の増加が観測された。この直線の勾配（
ΔＯＤ／ｍ　ｉ　ｎ　−ａｍ）を求め、これをＣＯＤの
相対活性として比較した。

この結果を表−１に示した。

〔実施例２〕 実施例１で用いた硬膜剤に替えて化合物１−２、ｎ−６
、ｌｌ−７、ｌｌｌ−２をそれぞれバインダーとしてＢ
ＳＡを６０ｍｇ含む膜形成溶液４ｃｃ中に４０１１ｍｏ
ｌｅ添加した以外は実施例１と同様の工程でシリカガラ
スの基板（２％２ｃｍ）上にＧＯＤを含む有Ｊａ　Ｆｊ
［膜を形成した。これらの７９ｇ膜の酵素活性をＡＢＴ
Ｓ／ＰＯＤ／グルコース試薬で測定した結果、いずれも
八〇Ｄとして０．４／ｍｉｎ−ｃｍ以上の高い活性が得
られた。

〔実施例３〕 窒化シリコン膜をゲートするイオン惑応性電界効果トラ
ンジスター（ＩＳＦＥＴ）上に以下のようにしてウレア
ーゼを酵素として含有する有機薄膜を形成し、尿素セン
サーを作製した０重量比としてＢＳＡを３％、ウレアー
ゼを３％含む水溶液に対し、本発明の硬膜剤ｎ−ｓとｌ
ｌ−６を各々１％づつ添加して膜形成溶液を調整した。

調整俊速やかに室温下でこの水溶液中に２ＳＦＥＴの先
端をゲート部が十分につかるように１０秒間浸漬し、そ
の後空気中に引き上げて、約３０秒間乾燥させた。この
ようにしてゲート部に酵素皮膜が形成された。

薄膜を担持したＦＥＴはさらに終夜放置して硬膜を完成
させた。

このように作製したＦＥＴバイオセンサーを尿素を０〜
１０ｍＭ含む２ｍＭの中性リン酸緩衝液中に入れて電位
応答を測定した結果、尿素濃度の対数に対して直線的な
良好な応答（６０ｍ　Ｖ　／　ｕｎｉｔ　　ｌｏｇ尿素
濃度）が得られた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子有機化合物もしくは脂質類をバインダーと
   し、該バインダー中に 生物活性蛋白と、 ビニルスルホン系、トリアジン系、エポキシ系から選ば
   れる同種又は異種の官能基を少なくとも２個以上一分子
   中に含有する化合物を含有せしめることにより形成され
   た水に不溶な機能性有機薄膜。