JPH049654A - 酵素電極 - 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、安定性、応答性に優れた生体用酵素電極に関
する。

（従来の技術） 酵素は一般に電極と直接電子授受を行うことができない
ため、メディエータ−を仲介として用いることで酵素と
電極間の電子移動を容易にするものであり、Ｉ、Ｊｏｈ
ｎ　　ＨｉｇｇｉｎｓやＨ。

Ａ１１ｅｎ　　Ｏ，Ｈｉｌｌらによってメゾイエターと
組合わせた酵素電極が最初に発明された（ＥＰ　　７８
６３６、あるいはＡｎａｌ、、Ｃｈｅｍ、１９８４．Ｎ
ｏ５６．ｐ６６７）。

これはフェロセンなどのメディエータ−とグルコースオ
キシダーゼなどの酵素を電極表面に固定したものである
。そして応答範囲を広げるためにポリカーボネート膜を
ラッピングで被覆したり、酢酸セル口、入／アセトン溶
液をディッピングしたり、ポリウレタン／ジメチルフォ
ルムアミド溶液をデイツプ］　−ト（Ｄｉａｂｅｔｏｌ
ｏｇｉａ。

１９８６、Ｎｏ２９．ｐ８１７）Ｌ、たりしている。

酢酸セルロースやポリウレタンはセンサー　（電極）を
生体内に埋め込むために生体適合膜と〔７ての役割も果
たしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ポリカーボネート膜をラッピングで被覆
する電極は小型化が容易でない。また酢酸セルロース膜
やポリウレタンをデイツプコートするにはメデイエ−タ
ーを固定した部分を高分子を溶かす有機溶媒で濡らさな
くはならない。その際電極に固定したメディエータ−が
溶は出して電極の性能あるいは安定性が低下する。

本発明は、小型化が容易で、応答性と安定性に優れた酵
素電極を提供するものである。

（課題を解決するたど）の手段） 上記目的を達成するために本発明はト′記の構成を有す
る。

すなわち本発明は、酵素２”メディエータ−を固定しま
た電極をメデイエータ　を含む高分子膜で被覆すること
を特徴とする酵素電極である。

本発明で用いる電極の材料は通常に使用される材料、た
とえば白金、金、炭素、グラファイトであればよいが、
その中で炭素とグラファイトが好ましい。ぞの電極の形
態は特に限定されることはなく、例えばＡｎａｌｙｌｉ
ｅａｌ　　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　　Ｎｏ６１．ｐ１５９
　　（１９８９）に記載された電極等が用いられるが、
中でも上記文献で記載された電極で直径が１ｍｍ以下、
ミクロホルの深さ１μｍ〜１００μｍのものが好まし７
く用いられる。

この電極に固定化される酵素は具体的に１、−アミノ酸
オキシダ〜ゼ、カーボンモノオキシダーゼオキシドリダ
クダーゼ、グルコースオキシダーゼ、ＰＱＱグルコース
デハイドロゲヲーゼ、グルご゛Ｊレトオキシダーゼ、ラ
クーｉ−トオギシダーゼ、ラクテ９．Ｌ・ダハイド２０
ゲノ゛−セ、ゲタチオンリダクターゼ、ディアフォラ　
ゼ、ビルベー　トオ片−シダ・−ゼなどが挙げられる。

この電極に固定４１′１されるメディユ　−ターは具体
的にフＪ７０センとフＪロセン誘導体やＯ−、ｌ）キノ
ンなどがあげられる。フ４丁ロセン誘導体と１、てりＤ
ロフェロセニ・・、１，１−−−−ジメチルフェロセン
、ｉ、］−］ジカルボキシフし１セン、カルボキシフェ
ロセン、ビニルフェロセン、トリメチルアミノフェロセ
ン、１．１−ジメチルフェロセン、ポリビニルフェロセ
ン、フェロセンモノカルボン酸、ヒドロキシエチルフェ
ロセン、アセトフェロセン’、ｉ、１　”−じスヒドロ
キシメチルフェロ・セン、エチルフェロ＋・ンなど゛が
挙げられ、る。

上述の酵素、メディエータ−を電極に固定化する方法と
しては、特に限定されないが、例えば化学結合や物理吸
着１．よって固定化される。

酵素とメディエータ−を固定化する順序とじてはどちら
から固定化し、でも良いが、好まし５くは酵素、メゾイ
エター濃 この酵素電極に被覆される高分子とし、ではイオン、水
、グルコースが透過するものであればなんでも良い。生
体内の体液や血液に接して基質を測定する場合には生体
適合性の良い、あるいは抗血栓性の高分子を使用した方
が良い。そのような性質を持つ高分子としてポリウレタ
ン、セルロース、酢酸セルロースや特開昭５７−１６４
０６４号に記載されている合成ハイドロゲル高分子が挙
げられる。また血液中にセンサーをいれる場合にはヘパ
リン化化合物（高分子）、ウロキナーゼ固定化合物（高
分子）などが選ばれる。

上述の高分子膜はメディエータ−を含有することが必要
である、２このメディエータ−は電極に固定化されるメ
ディエータ−と同じものが好ましく用いられる。

メディエータ−を含有した高分子膜を得る方法としては
、例えばメディエータ−を高分子溶液に溶解させること
により得られる。

ここで用いられる溶媒は高分子およびメディＪり〜の種
類によって適宜選択されるが、例えばテトラヒドロフラ
〉・、アセトン、ジメチルスルフオキシド、ジメチルア
セトアミド、ジメチルフオルノ、アミド等が好まし、く
用いられる。

高分子溶液に溶かすメディエータ−の濃度は数％から１
５％重量濃度の高分子溶液に対して１〜５０％の範囲で
あれば良いが、好ましいメゾイエター濃度は１０〜・３
０％である。

メディエータ−を溶解した高分子溶液を電極の先端にデ
ィップコー　トスることにより本発明の電極が得られる
。メデイエーターを高分子溶液に溶解させることにより
電極表面に固定されたメディエータ−を溶かし出さずに
高分子膜を電極の先端に被覆することができる。

高分子膜が電極の先端にうまく被覆されない場合には、
高分子溶液の溶媒に溶ける高分子ヂュブを電極の先端に
挿入し、その上から高分子膜を被覆するのが好まし、い
。

酵素電極の先端に被覆する高分子の膜厚としては、グル
コースの透過を制限したり、酵素電極の応答速度をでき
るだけψくするために、１−〜２００μｎ１が好ましく
、粕に５〜５０μｎ１が好まし２い、。

（実施例） 以ドに実施例で本発明の長体的な製造方法および本発明
で製造された酵素電極の性能を示４−１゜実施例１ 炭素繊維］、、、　０００本の束（重用２・・株式会社
製“１・Ｉ・・力“Ｔ３００−に、直径７μｍ）を硬化
月を含んだエポキシ樹脂中をはしらゼ樹脂を含浸さゼた
。

つぎにこの含浸し、た繊維束を引張−つたまま加熱シ、
。

で硬化させ、直径約０．３ｍｒｎの針金状の複合杓利を
得た。これをポリ塩化ビニルチューブ（内径１４ｎ、ｍ
外径２ｍ１η）に入れ、複合材料とポリ塩化ビニルチ、
〜ブのすきまを硬化剤を含んだエポキシ樹脂で埋め、エ
ポキシ樹脂を加熱１．’Ｕ硬化させた。これの−、一方
の断面を常法で研磨し、他方の端に銀ペーストを用いて
リード線を接続し、て電極を作成し７た。研磨し、た部
分を０．　５モルの硫酸＋トリウムを含む２ミリモルの
硫酸水溶液に・′〕す、対極に白金線を用い咬′一定電
流０．４Ｔ１１Ａを４分間流し、て陽極酸化を行）た６
、微細孔（炭素繊維が削り込まれてできたあな）の深さ
が約５　ＯｆＪＩｌＮであり、長さが１０ｃｍである電
極を作成（、六。

得られた電極にトｉ妃の１゛−稈（′酵素およびメｉ“
イエターを固定化した。

ステップ１：この電極を０，１干・ル１−　シ・り［７
・・へ、キシル〜３−（２−モルフオリ／’　ｆｆチル
）カルボジイミドｐ〜メチルトルＪシスルフＡネートを
含む酢酸緩衝液（ｐＨ４，６）に１．５時間漬け、つぎ
にグルコースオキシダーゼ１０１Ｔ［ｇ／ｍｌを含む酢
酸緩衝液に１−６５時間漬けた。

ステップ２；その後、この電極をγセトン１５．．約１
０分間浸した。電極表面を風乾後、１．１／ジメヂルフ
エ【コ」ラン０．５ｇを含むアセト〉溶液ｃ、’　１　
ｇ　）に約１０分間浸し、風乾しまた１、ステップ３ニ
ステツプ１の繰り返し２ ここで得られた酵素電極に上記の手順でメディエータ−
含有高分子溶液を被覆１−、た。

ステップ４：上述のプロセスで作成し、た酵素電極の先
端にポリウレタンチューブ（内径］、、　ｍ　ｍ　’％
外径１．．．　２ｍｙｒ＋、長さ５　ｍ、　ｍ、　）を
被せ、］、、、］、−ジメチルフェロセン（０，５ｇ）
を溶かしまたポリＪ。

チレンオキサイド／ポリビニルクロライド高分子（Ｐ　
Ｖ　Ｃ、、−Ｐ　Ｅ　Ｏ（特開昭５７−１．、６４０６
４号に記載されている長鎖のポリエチレンオキサイド鎖
を有する化合物））溶液２ｇ（テトラしドロ゛ノランに
１０％溶解）に酵素電極の先端をデイツプしてその先端
にＰＶ（＞ＰＥＯ膜を膜厚４０μｍでコーティングしま
た。

この酵素電極を用い、ＮａＣ１（０，９ｗ／ｖ％）を含
むリン酸緩衝液（０，１Ｍ）中にて酵素電極（正極）と
表面をＡｇＣｌ化したＡｇ（Ａｇ／ＡｇＣ１）電極との
間に０．１５Ｖをかけて、緩衝液中のグルコース濃度と
電流との関係（検量線）を調べ、第１図に示す。酵素電
極作製後１ト１目と５Ｈ目の検量線はほとんど変わらな
か−っだ。

比較例１゜ 実施例１において、ステップ４の中で１，１−−ジメヂ
ルフェロセンを溶かしていないＰＶＣＰＥＯ溶液を使用
ｊまた以外は同様にし７で酵素電極を作成した。この電
極の検量線を第２図に示す。

酵素電極作製後の検量線は実施例１の検量線とほぼ同じ
であったが、２ト１目には酵素電極の応答性は劣化し７
ていた。

実施例２ 実施例］において１．１−一−ジメチルフェロセンの代
わりにフェロセンを使用し、た以外は同様にして酵素電
極を作製した（ただし２フエロセンの濃度はステップ２
および４において飽和溶液にし５た）。この酵素電極は
３００　ｒｎ　ｇ　／　ｄ　ｔグルコース濃度まで直線
的に応答した。作製２０目後の検量線は作製１Ｈ目と同
じであ一〕だ。

実施例３ 実施例１においてステップ１の中のグルコースオキシダ
ーゼ１０ｍｇ／ｍｌの代わりにラクテーＩ−オキシダー
ゼ５ｍｇ／ｍｌを使用し７た以外は同様にして酵素電極
を作製した。第３図に作製２８目の検量線を示す３、 実施例４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酵素とメディエーターを固定した電極をメディエ
   ーターを含む高分子膜で被覆することを特徴とする酵素
   電極。