JPH03160358A - 酵素センサ - 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、食品関連分野や医療分野で使用する固定化し
た酵素を生体触媒とする酵素センナに関する。

〔従来の技術〕

従来、酵素を固定化して酵素電極を作製するのに，酵素
を膜担体に化学的か物理的に固定化し、酵素電極や過酸
化水素電極に装着するか、これらの電極上に直接固定化
する方法が採られてきた。

これらの酵素電極は、対極、参照電極と組合せ，バッチ
方式や，フローセル内に組込んでフローインジエクショ
ン方式で使用される。

これらの電極は，酵素反応によって変化する物質、例え
ば、酸素や過酸化水素量を計測する間接的アンペロメト
リック酵素電極である。

一方、近年、酵素反応に伴う電子授受を電極表面でとら
える直接的アンペロメトリック酵素電極が提案された。

この電極は、電子受容体を酵素とともに化学的に電極上
に固定化するか、あるいは、電解重合によう電極上に導
電性高分子薄膜を形成させる際，酵素分子を共存させて
膜内に取込み，酵素反応にともなう電子授受を電子受容
体や導電性高分子により伝達させ，電極上で検知する構
造のものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようなｍ素電極や過酸化水素電極を酵素電極に利
用する場合、作製した酵素電極が溶存酸素や易酸化性物
質の影響を受ける。１た，電極に酵素膜を装着するのに
高度の技術を要し、７ローセルを用いているため小型化
が難しいという問題があった。

一方、電子受容体と酵素を電極上に直接化学的に固定化
したう，導電性高分子膜によシ包括固定化する場合に、
固定化時に酵素の活性が低下したり，あるいは、電子受
容体が固定化されているため電子授受が円滑に進行せず
，感度が低くなるという問題があった。

本発明は上記の問題を解消するためになされたもので、
高感度で、操作が簡易で、かつ、小型の酵素センナを提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の酵素セ／サは、酵素を緩衝液、電子受容体とと
もに、あるいは、酵素を緩衝液、電子受容体のいずれか
一方と、あるいは、酵素を単独で吸着させた多孔質微粒
子を吸水性樹脂、あるいは，緩衝液、電子受容体のいず
れか一方、あるいは，双方を添加した吸水性樹脂に分散
させ、金、白金、カーぱン等の電極表面上に展開し、必
要に応じて、表面をポリカーボネート換、アセチルセル
ロース．膜で被覆して構成したものである。

〔作用〕

上記のように構成することによシ、被計測試料を酵素セ
ンサ表面に滴下すると、吸水性高分子によって速やかに
センナ内部に均一に取込筐れ．多孔質微粒子に吸着され
ている酵素と反応する。酵素反応の際の電子授受を酵素
分子の近傍に存在する電子受容体が次々に受けて電極表
面上に伝える。

〔実施例〕

第１図の本発明の一実施例を示す。

囚に釦いて１は絶縁体からなる基板、２，３は白金電極
を固定した対極、測定極、４ぱ銀／塩化銀電極の参照極
、５は酵素、電子受容体吸着多孔質が・ラスビーズ、６
は吸水性高分子の緩衝液含有カルボキシメチルセルロー
スナトリクム，７はポリカーポネート膜である。

多孔質がラスビーズ（４００メッシュ）を常法によ９ｒ
−アミノプロビルエトオシシラン処理し、アミノプロピ
ル化ガラスを調整し、この多孔質ガラスにグルタルアル
デヒド（ｐＨ７。８調整２聳）を加え、アルデヒド基を
導入する。

洗浄後、グルコースオキシダーゼ含有ｐＨ７．８リン酸
緩衝液を加え、がラスピーズにグルコースオキシダーゼ
を固定化する。さらに、電子受容体と・してフェリシア
ン化カリウムを添加後、カルボキシメチルセルロースに
分散させる。

酵素，電子受容体吸着多孔質がラスビーズ５と緩衝液含
有カルボキシメチルセルロースナトリウム６を基板１に
充填し、ポリカー♂ネート膜で被覆したものである。

このセンサ上にグルコース含有試料を滴下する。

所定時間（１分）経過後、０．　６　Ｖの定電圧ノ９ル
スを印加し、５秒後の電流値をセｙサ応答値とする。

試料を滴下すると、吸水性高分子の緩衝液含有カルＲキ
シメチルセルロースナトリウム６によって内部に速やか
に取込１れ、試料中のグルコースはグルコースオキシダ
ーゼによって酸化され、グルコースオキシダーゼは還元
型となる。この際，共存するフェリシアン化カリウムと
の間に電子授受が起こシ、グルコースオキシダーゼはも
との酸化型にもどＤ，７エリシアン化カリウムは還元さ
れてフエ，ロシアン化カリウムとなる。このフエ．ロシ
アン化カリウムは、測定極を基準に参照極の電位を陰極
側に掃引することによう酸化され，酸化電流が流れる。

この酸化電流は試料中のグルコース濃度に比例する。

上記実施例では、酵素、電子受容体吸着多孔質がラスピ
ーズ５を緩衝液含有カルボキシメチルセルロースナトリ
ウム６に分散させる例をあげたが、酵素、緩衝液，電子
受容体吸着がラスビーズ、あるいは、酵素、緩衝液吸着
ガラスビーズ、あるいは、酵素吸着がラスピーズを、そ
れぞれ，カルぱキシメチルセルロース、電子受容体を添
加したカルボキシメチルセルロース、緩衝液、電子受容
体を添加したカルｄ？キシメチルセルロースに分散させ
る構成を採ってもよい。

吸水性樹脂として、カルボキシメチルセルロースのほか
に、アクリル酸ビニルアルコール共重合体、アクリル酸
ソーダ重合体、アクリル酸ソ〜ダ・アクリルアミド共重
合体、ポリビニル・ビロリドンがあυ、これらのものを
２種類以上混合しても同じ働きをする。

電子受容体には、フェリシアン化カリウムのほカニ、フ
ェロセノ、フェロセン誘導体，ぺ／ゾキノンスルホン酸
、ナフトキノンスルホン酸がある。

第２図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の他の
実施例を示す。

図に釦いて１，５，６．７は第１図の同一符号が示すも
のに相当するものを示し、８は白金電極、９は銀／塩化
銀電極、１０はリード線、１１は絶縁体，１２は計測器
本体である。

使い捨てチップ構造としたもので、上下に分離できる箱
型の基板１にそれぞれ白金電極８，銀／塩化銀電極９が
固定されていて、この基板１内に電子受容体吸着がラス
ビーズ５と緩衝液金分散させた半流動状カルがキシメチ
ルセルロース６を充填し、計測器本体１２に接続して計
測を行う。

第３図は第２図ｆａ）のＡ−Ａ断面の構造を４示す、〔
発明の効果〕 以上説明したように，本発明の酵素センサは、多孔質が
ラスビーズに酵素、電子受容体等を固定化する構成とし
たので，一定容量に対して多量の酵素、電子受容体を固
定化でき、高感度な計測値が得られるという効果がある
。

１た、このガラスビーズ支持体が吸水性高分−子である
ため、試料を滴下すると，速やかに、１た、均一に内部
に取込むことができ、測定誤差が減小するという利点が
ある・ また、電極をスクリーン印刷や半導体技術金応用して作
或できるため、安価に作製できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例金示す説明色、第２図（ａ）
　ｔ　（ｂ）　．　（ｃ）　ｔ　（ｄ）は本発明の他の
実施例を示す斜視図、第３図は第２図（ａ）のＡ−Ａ断
面の構造を示す断面図である。 １・・・基板、２・・・対極、３・・・測定極、４・・
・参照極、５・・・酵素、電子受容体吸着多孔質ガラス
ビーズ、６・・・緩衝液含有力ルボキシメチルセルロー
スナトリウム，７・・・ポリカーゼネート膜、８・・・
白金電極、９・・・銀／塩化銀電極、１０・・・リード
線、１１・・・絶縁体、１２・・・計測器本体， な釦図中同一符号は同一または相当するものを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酵素と緩衝液と電子受容体を吸着させた多孔質微粒子を
   吸水性樹脂に分散させるか、あるいは、酵素と緩衝液を
   吸着させた多孔質微粒子を電子受容体を添加した吸水性
   樹脂に分散させるか、あるいは、酵素と電子受容体を吸
   着させた多孔質微粒子を緩衝液を添加した吸水性樹脂に
   分散させるか、あるいは、酵素を吸着させた多孔質微粒
   子を電子受容体と緩衝液を添加した吸水性樹脂に分散さ
   せ、金、白金、カーボン等の電極表面上に展開して構成
   した酵素センサ。