JPH05133928A - 酵素固定化バイオセンサ、及びその製造方法 - Google Patents
酵素固定化バイオセンサ、及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH05133928A JPH05133928A JP3324106A JP32410691A JPH05133928A JP H05133928 A JPH05133928 A JP H05133928A JP 3324106 A JP3324106 A JP 3324106A JP 32410691 A JP32410691 A JP 32410691A JP H05133928 A JPH05133928 A JP H05133928A
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- Japan
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- biosensor
- adhesive layer
- immobilized
- layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 バイオセンサ表面に活性を持たせたままで確
実に簡便な方法で安定に酵素を固定する。 【構成】 バイオセンサのセンサ基材表面４に光反応性
高分子材料からなる接着層３と酵素１を包含した水溶性
光架橋高分子材料からなる酵素固定層２が形成して、こ
の上から紫外線を照射して各層を光反応させ酵素１をセ
ンサ基材表面４に固定する。
実に簡便な方法で安定に酵素を固定する。 【構成】 バイオセンサのセンサ基材表面４に光反応性
高分子材料からなる接着層３と酵素１を包含した水溶性
光架橋高分子材料からなる酵素固定層２が形成して、こ
の上から紫外線を照射して各層を光反応させ酵素１をセ
ンサ基材表面４に固定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光架橋型高分子材料を
利用した酵素固定化バイオセンサ、及びその製造方法に
関する。
利用した酵素固定化バイオセンサ、及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】生体変化を瞬時に検出することが可能な
バイオセンサは、臨床医学及び臨床検査等の医用分野で
重要な役割を果たしている。バイオセンサがその性能を
発揮するためには、酵素の存在が不可欠でありバイオセ
ンサ上への酵素の固定化が必須の要件である。
バイオセンサは、臨床医学及び臨床検査等の医用分野で
重要な役割を果たしている。バイオセンサがその性能を
発揮するためには、酵素の存在が不可欠でありバイオセ
ンサ上への酵素の固定化が必須の要件である。
【０００３】バイオセンサ上への酵素の固定方法として
は、図７に示すように目的とする酵素１ｄ側へ化学結合
可能な官能基６を導入してそれらを化学反応により化学
結合させて酵素１ｄをセンサ基材表面４に固定する方法
がある。またセンサ基材表面４に化学修飾を加えてそれ
らを化学結合させて酵素をセンサ基材表面に固定する方
法もある。
は、図７に示すように目的とする酵素１ｄ側へ化学結合
可能な官能基６を導入してそれらを化学反応により化学
結合させて酵素１ｄをセンサ基材表面４に固定する方法
がある。またセンサ基材表面４に化学修飾を加えてそれ
らを化学結合させて酵素をセンサ基材表面に固定する方
法もある。
【０００４】また、さらに図８に示すように熱硬化性樹
脂７の中に酵素１ｄを包含し加熱して熱硬化樹脂７を硬
化させ樹脂７ａとして酵素１ｄをセンサ基材表面４に固
定する方法もある。
脂７の中に酵素１ｄを包含し加熱して熱硬化樹脂７を硬
化させ樹脂７ａとして酵素１ｄをセンサ基材表面４に固
定する方法もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来は以上のような方
法でバイオセンサの必要とする酵素の固定を行なってい
たが、化学結合による固定では酵素の活性の維持安定性
が低くバイオセンサ基材表面の制約や酵素固定量が制御
しにくいという問題があった。
法でバイオセンサの必要とする酵素の固定を行なってい
たが、化学結合による固定では酵素の活性の維持安定性
が低くバイオセンサ基材表面の制約や酵素固定量が制御
しにくいという問題があった。
【０００６】一方、熱硬化樹脂による固定では、酵素は
熱に弱いので硬化の際の熱によりその活性が失われた
り、熱硬化樹脂とセンサ表面との間には吸着力の弱い物
理的相互作用しか存在しないため水溶液中の使用では剥
離し易い等の問題があった。
熱に弱いので硬化の際の熱によりその活性が失われた
り、熱硬化樹脂とセンサ表面との間には吸着力の弱い物
理的相互作用しか存在しないため水溶液中の使用では剥
離し易い等の問題があった。
【０００７】また、熱硬化樹脂により酵素を固定したバ
イオセンサでは、血液中で連続して作動する場合、バイ
オセンサ表面に血栓が形成されたりあるいは蛋白質の吸
着によって信号がとれなくなるなどの問題があった。
イオセンサでは、血液中で連続して作動する場合、バイ
オセンサ表面に血栓が形成されたりあるいは蛋白質の吸
着によって信号がとれなくなるなどの問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
めに本発明の酵素固定化バイオセンサは、バイオセンサ
と酵素と酵素固定層と接着層とから構成したものであ
る。またバイオセンサに対する蛋白質や細胞の付着を抑
制するために親水性の材料をバイオセンサ最表面に固定
したものである。
めに本発明の酵素固定化バイオセンサは、バイオセンサ
と酵素と酵素固定層と接着層とから構成したものであ
る。またバイオセンサに対する蛋白質や細胞の付着を抑
制するために親水性の材料をバイオセンサ最表面に固定
したものである。
【０００９】その酵素は、光により架橋する水溶性光架
橋型高分子材料中に溶解し、それを酵素固定層とし、酵
素固定層は光反応性高分子材料からなる接着層によりバ
イオセンサ基材に接着する。
橋型高分子材料中に溶解し、それを酵素固定層とし、酵
素固定層は光反応性高分子材料からなる接着層によりバ
イオセンサ基材に接着する。
【００１０】
【作用】酵素やバイオセンサ基材表面に化学修飾を施す
こと無く、また加熱すること無く活性を保った状態でバ
イオセンサ基材表面に酵素を固定する。
こと無く、また加熱すること無く活性を保った状態でバ
イオセンサ基材表面に酵素を固定する。
【００１１】
【実施例】以下、図を参照して本発明の１実施例を説明
する。図１は本発明の１実施例のグルコースオキシダー
ゼ固定化バイオセンサの構成を示す概念図である。
する。図１は本発明の１実施例のグルコースオキシダー
ゼ固定化バイオセンサの構成を示す概念図である。
【００１２】１は単糖類であるグルコースを酸化するグ
ルコースオキシダーゼ（和光純薬工業社製）からなる酵
素、２は光により架橋しゲル状となり水に不溶性になる
β−シンナモイロキシエチルメタクリレート（桂皮酸誘
導体）とジメチルアクリルアミドとの共重合体からなる
固定層、３はポリ−ｍ−アジドスチレン（アジド基を導
入したモノマーの単重合体）からなる接着層、４はバイ
オセンサのセンサ基材表面である。
ルコースオキシダーゼ（和光純薬工業社製）からなる酵
素、２は光により架橋しゲル状となり水に不溶性になる
β−シンナモイロキシエチルメタクリレート（桂皮酸誘
導体）とジメチルアクリルアミドとの共重合体からなる
固定層、３はポリ−ｍ−アジドスチレン（アジド基を導
入したモノマーの単重合体）からなる接着層、４はバイ
オセンサのセンサ基材表面である。
【００１３】このバイオセンサの製造方法は、まずセン
サの基材表面にポリ−ｍ−アジドスチレンのクロロホル
ム溶液（１wt%）を塗布し、室温暗所で５分放置して乾
燥する。その後その上に、β−シンナモイロキシエチル
メタクリレート含有率が３．５mol%のジメチルアクリル
アミドとの共重合体１０mgとグルコースオキシダーゼ６
mgとをｐＨ７．４の燐酸緩衝溶液６０μｌに溶解したも
のを塗布する。
サの基材表面にポリ−ｍ−アジドスチレンのクロロホル
ム溶液（１wt%）を塗布し、室温暗所で５分放置して乾
燥する。その後その上に、β−シンナモイロキシエチル
メタクリレート含有率が３．５mol%のジメチルアクリル
アミドとの共重合体１０mgとグルコースオキシダーゼ６
mgとをｐＨ７．４の燐酸緩衝溶液６０μｌに溶解したも
のを塗布する。
【００１４】上記のものを室温暗所で約１０時間放置乾
燥した後、キセノンランプ（ウシオ電気社製５００Ｗ）
の紫外線を２９０ｎｍ以下の波長を遮断するフィルタ
（東芝製ガラスフィルタＵＶ−２９）を通して１０分照
射する。これにより酵素１を包含する固定層２はゲル化
し、接着層３によりセンサの基材表面４に固定される。
燥した後、キセノンランプ（ウシオ電気社製５００Ｗ）
の紫外線を２９０ｎｍ以下の波長を遮断するフィルタ
（東芝製ガラスフィルタＵＶ−２９）を通して１０分照
射する。これにより酵素１を包含する固定層２はゲル化
し、接着層３によりセンサの基材表面４に固定される。
【００１５】この状態のバイオセンサ表面をＸ線光電子
分光分析装置で測定した結果を図２に示す。（ａ）はセ
ンサ基材表面４の状態、（ｂ）は接着層３を形成し紫外
線を照射した後の状態、（ｃ）は酵素１を含む酵素固定
層２を形成し紫外線を照射した後の状態をそれぞれＸ線
光電子分光分析装置で分析した結果である。
分光分析装置で測定した結果を図２に示す。（ａ）はセ
ンサ基材表面４の状態、（ｂ）は接着層３を形成し紫外
線を照射した後の状態、（ｃ）は酵素１を含む酵素固定
層２を形成し紫外線を照射した後の状態をそれぞれＸ線
光電子分光分析装置で分析した結果である。
【００１６】図２（ｂ）よりアジド誘導体である接着層
３が光化学固定されていることが判る。さらに図２
（ｃ）より桂皮酸誘導体である酵素固定層が光化学固定
されていることが判る。このセンサが存在する水中にグ
ルコース８mM添加すると図３に示すように電気的応答が
上昇し、グルコースセンサとして機能した。
３が光化学固定されていることが判る。さらに図２
（ｃ）より桂皮酸誘導体である酵素固定層が光化学固定
されていることが判る。このセンサが存在する水中にグ
ルコース８mM添加すると図３に示すように電気的応答が
上昇し、グルコースセンサとして機能した。
【００１７】図４は表面を親水性にしたグルコースオキ
シダーゼ固定化バイオセンサの構成を示す断面図であ
る。５は固定層２を親水性にした親水性保護膜である。
シダーゼ固定化バイオセンサの構成を示す断面図であ
る。５は固定層２を親水性にした親水性保護膜である。
【００１８】このバイオセンサの製造方法は、β−シン
ナモイロキシエチルメタクリレーの含有率が９．０mol%
のジメチルアクリルアミドとの共重合体１０mgが溶解し
たＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド５０μｌを前述したグ
ルコースオキシダーゼ固定化バイオセンサ上に塗布し、
常温暗所下で約１０時間放置して乾燥する。
ナモイロキシエチルメタクリレーの含有率が９．０mol%
のジメチルアクリルアミドとの共重合体１０mgが溶解し
たＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド５０μｌを前述したグ
ルコースオキシダーゼ固定化バイオセンサ上に塗布し、
常温暗所下で約１０時間放置して乾燥する。
【００１９】その後、波長が２９０ｎｍ以上の紫外線を
１０分間照射することにより光架橋させ、表面に親水性
保護膜５を形成する。
１０分間照射することにより光架橋させ、表面に親水性
保護膜５を形成する。
【００２０】また、β−シンナモイロキシエチルメタク
リレートの割合を２５．０mol%として親水性保護膜５を
形成してもよい。
リレートの割合を２５．０mol%として親水性保護膜５を
形成してもよい。
【００２１】一方、図５のように異なる酵素１ａ，１
ｂ，１ｃを包含した固定層２ａ，２ｂ，２ｃを縦に複数
積み上げて形成してもよい。また、図６のように異なる
酵素１ａ，１ｂ，１ｃを包含する固定層２ａ，２ｂ，２
ｃを横に複数並べて形成してもよい。
ｂ，１ｃを包含した固定層２ａ，２ｂ，２ｃを縦に複数
積み上げて形成してもよい。また、図６のように異なる
酵素１ａ，１ｂ，１ｃを包含する固定層２ａ，２ｂ，２
ｃを横に複数並べて形成してもよい。
【００２２】なお、水溶性光架橋型高分子材料としては
桂皮酸誘導体を説明したが、この他にもカルコン誘導
体，クマリン誘導体，チミン誘導体等の光２量化性モノ
マー、あるいは光架橋性アジド基を有するモノマーとア
クリルアミド，ジメチルアクリルアミド等の水溶性モノ
マーとの共重合体等がある。
桂皮酸誘導体を説明したが、この他にもカルコン誘導
体，クマリン誘導体，チミン誘導体等の光２量化性モノ
マー、あるいは光架橋性アジド基を有するモノマーとア
クリルアミド，ジメチルアクリルアミド等の水溶性モノ
マーとの共重合体等がある。
【００２３】一方、酵素を含む水溶性光架橋型高分子か
らなる酵素固定層２とセンサ基材表面４を同時に化学固
定する光反応性高分子材料としては、ｍ−アジドスチレ
ン高分子等のアジド基を導入したモノマーの単独重合
体、もしくはラジカル重合性ビニルモノマーとの共重合
体などがある。この光反応性アジド誘導体高分子材料
は、光により分子間で新たな化学結合を形成するもので
ある。
らなる酵素固定層２とセンサ基材表面４を同時に化学固
定する光反応性高分子材料としては、ｍ−アジドスチレ
ン高分子等のアジド基を導入したモノマーの単独重合
体、もしくはラジカル重合性ビニルモノマーとの共重合
体などがある。この光反応性アジド誘導体高分子材料
は、光により分子間で新たな化学結合を形成するもので
ある。
【００２４】
【発明の効果】以上のようにこの発明では、熱を伴わな
い酵素固定手段とセンサ基材を選ばない化学結合による
接着手段により、酵素の性能を損なうこと無く安定した
接着状態を保った酵素固定バイオセンサが得られる。
い酵素固定手段とセンサ基材を選ばない化学結合による
接着手段により、酵素の性能を損なうこと無く安定した
接着状態を保った酵素固定バイオセンサが得られる。
【００２５】また、酵素固定センサ表面を親水保護膜で
覆うことにより、血液中で使用する際でも表面に血栓が
凝固すること無く酵素固定化センサが使用できる。ま
た、異なる酵素からなる多層複合センサも容易に製造す
ることができる。
覆うことにより、血液中で使用する際でも表面に血栓が
凝固すること無く酵素固定化センサが使用できる。ま
た、異なる酵素からなる多層複合センサも容易に製造す
ることができる。
【図１】本発明の１実施例を示すグルコースオキシダー
ゼ固定化バイオセンサの構成を示す断面図である。
ゼ固定化バイオセンサの構成を示す断面図である。
【図２】図１のバイオセンサの表面をＸ線光電子分光分
析装置で測定した結果を示す分布図である。
析装置で測定した結果を示す分布図である。
【図３】図１のバイオセンサが存在する水中にグルコー
ス８mM添加したときの電気的応答を示した分布図であ
る。
ス８mM添加したときの電気的応答を示した分布図であ
る。
【図４】本発明の他の実施例を示す表面に親水性の保護
膜を形成するグルコースオキシダーゼ固定化センサの構
成を示す断面図である。
膜を形成するグルコースオキシダーゼ固定化センサの構
成を示す断面図である。
【図５】異なる酵素を縦に積み上げて形成する多層セン
サの構成を示す断面図である。
サの構成を示す断面図である。
【図６】異なる酵素を横に並べて形成する複合センサの
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図７】従来の酵素固定方法の１例を示す概略図であ
る。
る。
【図８】従来の酵素固定方法の１例を示す断面図であ
る。
る。
１ 酵素 ２ 固定層 ３ 接着層 ４ センサ基材表面
Claims (3)
- 【請求項１】 生体変化を瞬時に測定できるバイオセン
サと、 前記バイオセンサの機能を発現させるために必要不可欠
な酵素と、 前記酵素を包含する酵素固定層と、 前記固定層と前記バイオセンサとを接着する接着層とか
ら構成する酵素固定化バイオセンサ。 - 【請求項２】 請求項１のバイオセンサの表面に親水性
を示す材料を固定した酵素固定化バイオセンサ。 - 【請求項３】 光により架橋しかつ新たな化学結合を形
成する光反応性高分子材料を接着層として前記バイオセ
ンサ表面に形成する工程と、 架橋前は水溶性で光により架橋して水に不溶となりゲル
状を保つ酵素固定層としての水溶性光架橋型高分子材料
と酵素とを溶解した水溶液を、前記接着層が形成された
バイオセンサ上に形成する工程と、 前記接着層と酵素固定層が形成されたバイオセンサ上よ
り光を照射して前記接着層と酵素固定層を前記バイオセ
ンサに定着する工程とからなる酵素固定化バイオセンサ
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3324106A JPH05133928A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 酵素固定化バイオセンサ、及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3324106A JPH05133928A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 酵素固定化バイオセンサ、及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133928A true JPH05133928A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=18162231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3324106A Pending JPH05133928A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 酵素固定化バイオセンサ、及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05133928A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1975617A1 (en) | 2007-03-30 | 2008-10-01 | FUJIFILM Corporation | A solid substrate on which a phisiologically active substance immobilized |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01189556A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-28 | Kanzaki Paper Mfg Co Ltd | 酵素電極 |
| JPH02248852A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-04 | Nok Corp | グルコースセンサ |
-
1991
- 1991-11-13 JP JP3324106A patent/JPH05133928A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01189556A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-28 | Kanzaki Paper Mfg Co Ltd | 酵素電極 |
| JPH02248852A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-04 | Nok Corp | グルコースセンサ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1975617A1 (en) | 2007-03-30 | 2008-10-01 | FUJIFILM Corporation | A solid substrate on which a phisiologically active substance immobilized |
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