JPH06506061A - 電極表面のイオンリザーバー - Google Patents

電極表面のイオンリザーバー

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JPH06506061A JP4507085A JP50708592A JPH06506061A JP H06506061 A JPH06506061 A JP H06506061A JP 4507085 A JP4507085 A JP 4507085A JP 50708592 A JP50708592 A JP 50708592A JP H06506061 A JPH06506061 A JP H06506061A
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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】 電極表面のイオンリザーバー 発明の分野 電極膜複合体の製法と、このような電極膜複合体を組み込んだバイオセンサーの 、被分析物の検出における使い方に関する。また、本発明は電極膜複合体に用い られる新規化合物に関する。
発明の背景 ゲートされた(gatea)イオンチャンネルを組み込んだ膜を有するバイオセ ンサーは、国際特許出願第WO39101159号や第WO90108783号 に開示されている。これらの出願に開示されているように、適切に修飾されたレ セプター分子は両親媒性分子とともに分散され、表面結合特性が変化した膿を形 成することが可能である。そしてこれは、高結合能力と高結合特異性を持つレセ プター表面を有するバイオセンサーの生産において有効である。また、ポリペプ チドイオノフオアなどのイオンチャンネルは両親媒性分子とともに分散し、それ によって、イオン透過性について改良された特質を持つ膿が形成される。これら の出願には、被分析物の結合によって膿の導電率が変化するといった、これらの イオンチャンネルをゲー) (gate)する様々な方法が開示されている。
本発明者らは、固体基質の上に形成された膿の安定性とイオン流束特性は、電極 と膜との間に間隙部が形成されるように、両親媒性化合物の配列が、電極表面に 化学吸着するか、共有的に結合することによって大きく改善できることを決定づ けた。
従来の技術は、そのような概念を、ヒドロゲルまたは多孔質シリコンを、その上 に2層膜が形成できるようなりザーバーとして用いるということで教示した。
このようなプロセスは再現が困難であり、今日までに当技術において、確実に再 現性よ(機能した例は挙げられていない。本発明は、以下の点で従来例と異なつ ている。即ち、本発明は単一の分子からなり、その分子は、膜と共存する疎水性 基と、イオンと共存する親水性基と、電極表面に化学吸着または共有結合で結合 することができる基とを分子内に有しており、その分子は、機能的な両親媒性膜 /リザーバー/電極の集合体を形成するように連結されている。本発明は、機能 的なイオノフオアやイオンチャンネルを組み込むことができる、非常に制御しゃ すく、再現性に優れ、安定した2層膜または1層膜を形成する製造工程を容易に することができる。
従って、第一の側面において、本発明は、電極と、ち密に充填された両親媒性分 子と複数のイオノフオアの配列からなる膿とから構成される電極膜複合体であっ て、その膿が、膿と電極との間に親水性の間隙部が形成されるように、連結分子 によって電極に連結されてなり、この間隙部が前記イオノフオアを通過するイオ ンの流束に十分なものであり、その連結分子が、同一分子内に、少なくとも膜を 形成する両親媒性分子の部分をなすか、またはその膜に結合されもしくは埋着さ れる疎水性領域と、電極に結合する結合領域と、前記疎水性領域と結合領域との 間に介在して膜と電極との間の前記間隙部を形成する親水性領域とを有すること を特徴とする電極層複合体を提供する。
本発明の好ましい具体例としては1、膜と電極との距離は10−1000オング ストロームの範囲であり、さらに好ましくは、15〜looオングストロームの 範囲である。
さらに、本発明の好ましい具体例では、連結分子の疎水性領域は、少な(とも膜 を構成している両親媒性分子の部分である。
また、本発明では、膜が1層の場合、全ての両親媒性分子が連結分子の疎水性領 域であることが好ましい。そして膜が2層の場合は電極側の膜を構成している全 ての両親媒性分子が連結分子の疎水性領域であることが好ましい。疎水性領域膿 は胴の半分を占めているものであってもよいし、膜の全体を占めているものであ ってもよい。また、膿の半分を占めているものと、膜の全体を占めているものの 混合物が使われても良い。膜が1層の場合は、典型的には疎水性領域は膜の全体 を占めている。
実効的な連結分子は、種々の飽和または不飽和炭炭化水素鎖、典型的には炭素数 がlO〜40の長さの炭素鎖であるものを含む疎水性領域を用いて達成できるこ れらの疎水性基は、親水性リザーバー基と、単独あるいは二重鎖、三重鎖成分と して、グリセロール、グルタミン酸、トリエタノールアミンのような脂質合成に 通常利用される基によって結合されていてもよい。
さらに具体例として、疎水性領域がジオレイルグルタメートからなることが好ま しい。
さらに具体例として、疎水性領域がジ(X)グルタメート、ただしXは炭素数1 2〜20の長さのアルキル基、からなることが好ましい。
さらに具体例として、疎水性領域がグリセa−ルジテトラデヵノエート、グリセ ロールジドデカノエート、グリセロールジヘキサデカノエート、グリセロールジ オクタデカノエート、グリセロールジオレエートからなることが好ましい。
また、具体例として、疎水性領域は古細−脂質、あるいは古細菌脂質の類似物を 掛は渡している合成膜からなることが好ましい。
さらに具体例として、疎水性領域は、スチレン、あるいはアセチレン性基または その他の重合可能な基を含むことが好ましい。
さらに具体例として、疎水性領域はグラミシジンあるいはその誘導体の一種のよ うなイオンチャンネルと共存する膜であることが好ましい。
膜に埋着されたそのような連結分子を使用することにより、農の安定性が増大さ することが示された。
本発明の好ましい例として連結分子の結合領域は化学吸着によって電極表面に結 合している。電極が金、白金、パラジウム、銀などの遷移元素から形成されてい る場合は、結合領域がチオール、ジスルフィド、スルフィド、チオン、キサンテ ート、7オスフイン、またはインニトリル基などを含んでいるのが好ましい。
さらに好ましい具体例では、電極が金、銀、白金、パラジウムからなり、結合領 域がチオール、ジスルフィド基のいずれかを含んでおり、連結分子は化学吸着に よって電極表面に結合している。
変形例として、電極に水酸基化された表面が形成された場合、結合領域はシリル ーアルフキシ、シリルクロライド基のようなシリル基を含んでいることが好まし い。水酸基化した電極表面は、当業者に周知の様々の方法を用いて形成してもよ (、それは、シリコン酸化物やスズ、白金、イリジウムのような金属の酸化物か らなるものであってもよい さらに、好ましい異体例では、電極がシリコン、ス ズ、白金またはイリジウムの酸化物からなり、結合領域がシリル基を含んでおり 、連結分子は電極に共有結合によって結合している。
連結分子の親水性領域は長鎖の親水性化合物であることが好ましい。連結分子の 親水性領域はオリゴ/ポリエーテル、オリゴ/ポリペプチド、オリゴ/ポリアミ ド、オリゴ/ポリアミン、オリゴ/ポリエステル、オリゴ/ポリサブカライド、 ポリオール、多電何基(正及び/又は負)、電極活性種あるいはそれらの組み合 わせからなるのもであってよい。連結分子の親水性領域の主要な要件は、膜中で 、イオノフオアを通るイオンの拡散を起こさせることである。これは、リザーバ ー領域を構成している長鎖に沿った、あるいは含まれた、適切なイオン及び/又 は水の結合部位の配置によって成し遂げられる。
本発明の好ましい例として、親水性領域はオリゴエチレンオキサイド基からなる 。このオリゴエチレンオキサイド基は4〜20のエチレンオイサイド単位からな る。
さらに具体的な例では、親水性領域は、コハク酸に結合したテトラエチレングリ コールの副単位(寥ubun口)からなることが好ましい。このテトラエチレン グリコール/コハク酸の副単位は1〜4回繰り返されていてもよい。
さらに具体的な例では、親水性領域は、適切な単量体の、原子団転移性あるいは アニオン性重合によつて生成されるのが好ましい。
さらに好ましい例として、親水性領域はメルカプトエタノール、コハク酸、1. 4−ジエステル化1.2.3.4−ブタンテトラオール及びコハク酸副単位から なる。コハク酸/1,4−ジエステル化1,2.3.4−ブタンテトラオールは 1〜4回繰り返されていてもよい。
本発明のもう一つの異体例として、イオノフオアは被分析物が存在するとき、膜 の導電率が変化するようにゲートされている。
本発明の好ましい形態として、イオノフオアは、グラミシジン、パリノマイシン 、クラウンエーテル同族体からなる群から選択される。
後の例から明らかなように、イオノフオアがパリノマイシン、クラウンエーテル 同族体、イオン選択性イオンチャンネルの場合は、本発明の電極層複合体はイオ ン選択性電極として機能する。
したがって、第二の側面において、本発明は、電極と、ち密に充填された、両親 媒性分子、及びパリノマイシン、クラウンエーテル同族体、クラウンエーテル同 族体、イオン選択性イオンチャンネルの群から選ばれた複数のイオノフオアの配 列からなる膜とから構成されるイオン選択電極であつて、その膜が、膿と電極と の間に親水性の間隙部が形成されるように、連結分子によって電極に連結されて なり、この間隙部が前記イオノフオアを通過するイオンの流束に十分なものであ り、その連結分子が、同一分子内に、少なくとも膜を形成する両親媒性分子の部 分をなすか、またはその膜に結合されもしくは埋着される疎水性領域と、電極に 結合する結合領域と、前記疎水性領域と結合領域との間に介在して膿と電極との 間の前記間隙部を形成する親水性領域とを有することを特徴とするイオン選択性 電極を提供する。
さらに、イオノフオアがグラミシジンの場合、電極膜複合体はエタノールのよう な小さい中性有機分子の存在を検出することができる。これは、小さい中性有機 分子が、膜を膨潤させるか、あるいは膜の表面張力を変化させることによって、 膜の構造や物理的特性を変化させ、このことがイオンチャンネルの電導性に影響 を与えることによる。したがって、本発明の電極11m合体は化学感応膜として 用いることもできる。
上述したように、イオノフオアをゲートさせる種々の方法は、国際特許出願第W O39101159号と第W090108783号に開示されている。これらで 用いられているように、「ゲートされたイオノフオア」という用語は、被分析物 の有無に依存して、そのイオノフオアを通過するイオンの容量が変化するイオノ フオアをコンペイ(convey)することを意味する。
本発明は、第三の側面において、イオノフオアがゲートされた本発明の第一の側 面の電極膜複合体を試料と接触させ、この膜の導電率を測定し、その導電率の変 化が試料中の被分析物の存在を示すことからなる、試料中の測定物質の存在を分 析する方法を提供する。
本発明は、第四の側面において、 (1)結合領域、親水性領域、及び複数のイオノフオアを含む一層膜を自己形成 するかまたは自己形成した両親媒性分子と複数のイオノフオアとからなる一層膿 に結合もしくは埋着される疎水性領域からなる連結分子を含む溶液を調製し、( 2)電極と上記結合領域の成分が、結合領域が電極に化学吸着するように選択さ れた電極をこの溶液と接触させ、 (3)この被覆された電極をすすぐ ことことからなる電極膜複合体の製法をなす。
本発明のこの側面の具体例において、上記の被覆された電極は、トリフルオロエ タノールまたは類似の溶液に約14間浸漬するか、またはトリフルオロエタノー ルまたは類似の溶液中、60℃で1′時間の処理を施すことが好ましい。
本発明のさらに好ましい具体例においては、この被覆電極を、アルカン/脂質を 分離でき、かつ水溶性である担持溶媒中の鎖長c8〜C16のアルカンまたはス クアレンを含む脂質溶液と接触させることによって、第二の膿を上記の被覆電極 の上に形成する。
本発明のこの側面のさらに好ましい具体例においては、上記アルカンは、N−デ カン、へ牛すデカンおよびスクアレンの群から選ばれたものである。
このアルカンは、膜中のイオン漏洩路を封するために用いられるものであり、一 方担持溶媒は、電極を被覆した一層上に残留脂質単層を残して水溶液中に分散す ることによって二層膜が形成される。担持溶媒は、膜がこの沈積の間に乾燥しな いよう十分に非揮発性であって、かつ水溶液に浸漬および/またはすすぐことに よって膜から除去できるように水溶性であることが好ましい。典型的な溶液は、 ジオキサン中50mg/mlのグリセロールモノオレエートを含み、これに2% のヘキサデカンを加えたものであって、この例では、ジオキサンが担持溶媒とさ れている。この膿は、エタノールまたはN−デカンなどの溶媒から新規に沈着さ れた連結分子によって電極から隔てられた一層被覆を有する直径1mmの金電極 に、1マイクロリブトルの1記溶液を施して形成することができる。第二層を施 した後、電極集合体を水または塩水に浸漬する。必要なら、微量の担持溶媒を除 去するために、水または溶媒は、膜が空気/水界面を通過しない限り膜を破損す ることなく交換することができる。
本発明の第五の側面において、膜を電極に結合し、かつ膜と電極との間に間隙部 を与えるために用いられる連結分子は、同一分子内において、(1)ジオレイル グルタメート、ジ(X)グルタメート(ここでXは、炭素数12〜20のアルキ ル鎖である)、グリセロールモノオレエート、グリセロールジテトラデカノエー ト、グリセロールジヘ手すデカノエート、グリセロールジオクタデカンエート、 グリセロールジオレエート、古細l詣質、古細蒙脂質の類似物を掛は渡している 合成膜、および膜と共存するイオンチャネルの群から選ばれた疎水性領域、 (2)オリゴ/ポリエーテル、オリゴ/ポリペプチド、オリゴ/ポリアミド、オ リゴ/ポリアミン、オリゴ/ポリエステル、オリゴ/ポリサッカライド、ポリオ ール、多電何基、電極活性種、およびこれらの混合物の群から選ばれた親水性領 域、および (3)チオール、ジサルファイド、サルファイド、チオン、キサンテート、ホス フィン、インニトリルおよびシリル基の群から選ばれた結合領域を有する連結分 子である。
本発明のこの側面の好ましい具体例において、疎水性領域はグラミシジンである 。
本発明のさらに好ましい具体例において、連結分子の親水性領域は、好ましくは 4〜20のエチレンオキサイド単位からなるオリゴエチレンオキサイド基からな る。
本発明のいっそう好ましい具体例において、連結分子の親水性領域は、コハク酸 に結合したテトラエチレングリコールの1〜4副単位からなるものである。
本発明のいっそう好ましい具体例において、連結分子の親水性領域は、メルカプ トエタノール、および1〜4コハク酸/l、4ジエステル化1,2,3.4−ブ タンテトラオール副単位からなるものである。
本発明の特性をさらに明確に理解するために、その好ましい聾様を、以下の実施 例と図面を参照して説明する。
図1は、ベンジルジサルファイド結合領域、テトラエチレングリコール、コハク 酸、テトラエチレングリコールおよびコハク酸サブグループ(subgroup )の連続で構成された親水性領域、およびジオレイルグルタメートの疎水性領域 からなる連結分子lを示す。
図2は、対称性ジサルファイド結合領域、テトラエチレングリフール、コハク酸 、テトラエチレングリコールおよびコハク酸サブグループの連続で構成された親 水性領域、およびコレステロールの疎水性領域からなる連結分子2を示す。
図3は、対称性ジサルファイド結合領域、テトラエチレングリコールおよびコハ ク酸サブグループの連続で構成された親水性領域、および1.2−グリセシール ジテトラデカノエートの疎水性領域からなる連結分子3を示す。
図4は、対称性ジサルファイド結合領域、テトラエチレングリコールおよびコハ ク酸サブグループの連続で構成された親水性領域、およびジオレイルグルタメー トの疎水性領域からなる連結分子4を示す。
図6は、チオールまたはジサルファイド結合領域、メルカプトエタノール、コハ ク酸、1.4−ジエステル化1,2,3.4−ブタンテトラオールおよびコハク 酸副単位の連続で構成された親水性領域、および1.2−グリセロールジテトラ デカノエートの疎水性領域からなる連結分子5を示す。
図6は、ベンジルジサルファイド結合領域、テトラエチレングリコール、コハク 酸、テトラエチレングリコール、コハク酸の連続で構成された親水性領域、およ び1.1’ ドトリアコンタメチレンビス(2−ヘキサデシル−5n−グリセロ ール) (dotrlicontasethyleneblg(2−hsxad ecyl−sn−glycerol))およびグリシン、1.6−アミノカプロ ン酸、1.6−アミノカプロン酸およびビオチンで構成された疎水性領域からな る連結分子6を示す。
図7は、ベンジルジサルファイド結合領域、テトラエチレングリコール、コハク 酸、テトラエチレングリコール、コハク酸、テトラエチレングリコール、コハク 酸の連続で構成された親水性領域、およびグラミシジンの疎水性領域からなる連 結分子7を示す。
図8は、センサ膜の形成手順を示す。
図9は、周波数に対するスlog(こで、繍O)は、デカン中の連結化合物1と グリセa−ルモノオレエート混合物とから形成された二層膜について得られたイ ンピーダンスグラフであり、線(II)は、同じ電極にビオチニル化グラミシジ ン誘導体を付加したもののインピーダンスグラフであり、また線(III)は、 同じ電極にストレブトラピジンを付加したもののインピーダンスグラフである。
そして、 図10は、0.1MのKCI (線(I))および0.1MのNaC1(線(I I))存在下におけるパリノマイシンを組み込んだ二層膜のインピーダンスグラ フである。
実施例1 連結剤化学合成の詳細 実験: 連結分子!の合成 l)化合物8 10−(4−メチルフェニルスルホニル)−3,6,8,12−テトラオ牛すデ カノール 0−トルエンスルホニルクロライド(t2.5g)を、0−5℃で、テトラエチ レングリコール(27g)の溶液に徐々に加えた。この混合物を0〜6℃に24 時間保った。次いでこの混合物を塩酸(2M、250m1)上に注ぎ、次いでジ クロロメタンで抽出した。このジクロロメタンを新たな塩酸て洗い、乾燥し、蒸 発乾固した。残渣をクロマトグラフィー(シリカ、酢酸エチル溶離液使用)で精 製し化合物8 (13,6g)を得た。
2)化合物9 1O−メルカプト−3,6,9−19オ牛サデ力ノール化合物8 (13,6g )とチオ尿素(3,1g)とを混合し、エタノール(100ml)中で24時間 還流した。この溶液に水(5ml)中、水酸化ナトリウム(4,1g)とエタノ ール(50ml)とを加え、この混合物を窒素下に2゜5時間還流した。この溶 液を塩酸でpH2に酸性化し、蒸発乾固した。残渣は、シリカを通して濾過しく 10%エタノール/酢酸エチル溶離液使用)、化合物9(6,5g)を得た。
3)化合物1G 14−フェニル−12,13−ジチア−3,6,9−)リオ牛すテトラデカノ乾 燥トルエン(25ml)中、N−クロロスクシンイミド(2,16g)の混合物 に、2分間かけてベンジルチオール゛(2,0g)を加えた。この混合物をさら に10分間攪拌し、次いで乾燥ジクロロメタン(30醜l)中、化合物9(3, 4g)の溶液に加えた。さらに10分間攪拌した後、この混合物を水(100m l)とジクロロメタン(Som+)との間で分配した。このジクロロメタン抽出 針を分液し、乾燥し、蒸発乾固して残渣をクロマトグラフィー(シリカ、3%エ タノール/ジクロロメタン)で精製し化合物10 (2,9g)’4:t8t= 。
4)化合物11 4−オキソ−19−フェニル−17,18−ジチア−5,8,11,14−テト ラオキサノナデカン酸 ピリジン(20醜l)中、化合物10 (3,1g)と無水コハク酸(1,5g )との混合溶液を室温で18時間攪拌した。この混合物を塩酸(IM、300m 1.0℃)上に注ぎ、ジクロロメタン(3x40ml)で抽出した。ジクロロメ タン抽出物を水(2x200ml)で洗い、乾燥し蒸発乾固して化合物11(3 ,8g)を得た。
5)化合物12 13.16−ジt*V−31−7g二1k−29,30−ジチア−3,6,9゜ 12.17,20,23.26−オクタオキサウントリコンタノールジクロロメ タン(10醜l)中、化合物11 (0,8g) 、乾燥テトラエチレングリコ ール(2,0g)、ジメチルアミノピリジン(0,05g)およびジシクロへキ シルジイミド(0,45g)を混合し、室温で12時間攪拌した。この混合物を 濾過し、ジクロロメタン(30醜l)と水(70醜l)との間で分配し、分液し てジクロロメタン抽出液を乾燥し蒸発乾固した。残渣をクロマトグラフ(シリカ 、酢酸エチル溶出液)で精製し化合物12 (0,373g)を得た。
6)化合物13 4、18.21− トリオキソ−36−フェニル−34,35−ジチア−5,8 ,11,14,1?、 22.25.28.31−ノナオ牛すヘキサトリコンタ ン酸 化合物12(0,314g)、ジメチルアミノピリジ7(0,05g)および無 水コハク酸をジクロロメタン(10醜l)に溶解し、48時間還流した。余剰の ジクロロメタンを蒸発させ、残留物をクロマトグラフィー(シリカ、酢酸エチル 溶離液)で分離して化合物13 (0,336g>を得た。
7)化合物14 21−(N−4’、4°−ジメチル−2°−オキソ−3°−オキサブチルアミン )−20,24ジオキソ−19,2トジオ牛ントリコンタ−(Z、 Z)−9, 34−ジエンN−Bocグルタミン酸(2,5g)、オレイルアルコール(6, 8g)、ジメチルアミノピリジン(0,1g)の乾燥ジクロロメタン(76■l )溶液にジシクロへ亭シルジイミド(5,2g)を加えた。この混合物を48時 間攪拌し、ろ過し、ろ液を蒸発させた。この粗生成物をクロマトグラフィー(シ リカ、ヘキサン/酢酸エチル溶離液、9:1)で分離して化合物14 (0,5 g)を得た。
8)化合物15 21−7 ! / −20,24−ジオキ7−19.25−ジオキサトリテトラ コンタ−(Z、 Z)−9,H−ジ化合物14 (L 3gg>を乾燥ジクロロ メタン(100ml)に溶解した。乾燥塩酸ガスの気泡をこの溶液中に26分間 通し、ついで窒素ガスを50分間通した。このジクロロメタン溶液を炭酸カリウ ム溶液(6%、200m1)で洗浄し、乾燥し、蒸発させた。残留物をクロマト グラフィー(シリカ、酢酸エチル溶離液)で分離して化合物15 (1,1g) を得た。
9)化合物1 23−(20’−14−7−19’−第44)!イコ+−(Z)−9°−x y  )−70−7エニに−20,25,211,42,4トベンタオキソ−24− アザ−19,21,32,35,3g、 41.4L 47.52.53−デカ オキサ−ss、 sトリチアへ手すコンタ−(Z)−9−エン化合物15 (0 ,275g)、化合物13 (0,277g)、ジメチルアミノピリジン(0, 02g)およびシンクロヘキシルジイミド(0,114g)を乾燥ジクロロメタ ン(20醜l)に溶解し、48時間攪拌した。この混合物を炭酸カリウム溶液( 5%、20m1)で洗浄し、乾燥し、蒸発させた。残留物をクロマトグラフィー (シリカ、酢酸エチル/ヘキサン溶離液、70:30)で分離して化合物1 ( 0,266g)を得た。
連結分子4の調製 10)化合物16 !!−(20’−++7−113’−t+fzイ=++−(Z)−9’−cン) −43−フxニルー20.25.211−トリオキソ−24−アザ−19,29 ,32,35,38−ペンタオキサ−41,42−ジチアトリテトラコンタ−( Z)−9−エン 化合物15 (0,5g) 、化合物11 (0,332g) 、ジメチルアミ ノピリジン(0,02g)およびジクロヘキシルカルボジイミド(dlcloh excylcarbodllmldel (0,16g)をジクロロメタン(f owl)中に混合し、18時間攪拌した。この混合物をろ過し、蒸発させた。残 留物をクロマトグラフィー(シリカ、酢酸エチル/ヘキサン、30ニア0)で分 離して化合物16 (0,53g)を得た。
11)化合物17 23−(20°−オキV−19゛−tキサエイ”f−(Z)−9°−X ン)− 20,25,28−) IJ オキ7−24−アザ−19,29,32,35, 38−ヘyタオキサー41−+ 7 ウ7 fト5 ) 79−(Z)−9−z  ンエタノール/水(9,1)中の化合物16 (0,53g)をトリブチルホ スフィン(l■1)で処理し、30分間攪拌した。この反応混合物をジクロロメ タン(100ml)と水(100ml)の間で分配し、分離し、このジクロロメ タン抽出物を乾燥し、蒸発させた。残留物をクロマトグラフィー(シリカ、酢酸 エチル/ヘキサン溶離液、1:1)で分離して化合物+7 (0,388g)を 得た。
12)化合物4 23、60−ビニX (20’−オキソ−!9°−オ牛すzイコサー(Z)−9 ’−L ン)−20,25,55,5L H−ヘン4t+ソー24.59−シフ f’−19,29,$2.35゜3g、4S、48.51.54.64−デカを 牛?−41,42−ジチアトリオクタフンター(Z、 Z)−9,73−ジエン 化合物17 (0,25g)とトリエチルアミン(0、2++1)のジクロロメ タン(10醜l)m液に1当量のヨウ素を加えた。ついでこの混合物を水(30 醜l)で洗浄し、乾燥し、蒸発させた。残留物をクロマトグラフィー(シリカ、 酢酸エチル/ヘキサン溶離液、65:45)で分離して、化合物4 (0,16 4g)を得た。
ia)化合物18 3B−73二に−Ll−<2’ オキ7−1’−オキサテトラデカン )−14 ,20,23−) IJ オキソ −is、 ill、 24.2フ、 $0. 33−ヘキサオクタ−16,37−ジチアオクタトリコンクン1.2−ジテトラ デカン酸グIJ4!lff−# (0,59g> 、化合物11 (0,5g) 、ジメチルアミノピリジン(0,05g)およびジシロへ牛ジルカルボジイミド (0,263g)を混合し、ジクロロメタン(20醜l)中で18時間攪拌した 。
この混合物をろ過し、ろ液を蒸発させ、ついで残留物をクロマトグラフィー(シ リカ、酢酸エチル/ジクロロメタン溶離液、1:9)で分離して化合物18(0 ,845g)を得た。
14)化合物19 17−(2°−オキソ−1−オキサテトラデカン)−14,20,23−トリオ キソ−36−チア−15,+1゜24、27.30. $3−へ牛サオキサヘキ サトリコンクン化合物1B (0,845g)を化合物16と同様の方法でトリ ブチルホスフィン(l■1)を用いて処理して化合物19 (0,41g)を得 た。
15)化合物3 IT、 56−ビX (2’ を牛ソー1゛−オ牛サテトラデカン)−14,2 0,2!、 So、 53.59−ヘキサオキソ−Is、 +1.24.27. 30.33.40.43.48.49.54.58−デデシルオキサ(dede eyloxa)−36,R 7−シチアドへブタトリコンタン 化合物19 (0,2g)を化合物17と同様の方法でトリエチルアミン(0゜ 2−1)とヨウ素を用いて処理して化合物3 (0,18g)を得た。
連結分子6の調製 16)化合物20 18、55−ビス(ヒドロキシメチル)−17,20,53,58−テトラオキ サードへブタトリコンタン このジオール(20)をヤマウチ等(Ymmauchl at al、Bloc hlmlcm and BlopbIslca ACTA%too!、151− 五6(1(1989))の方法にしたがって調製した。
17)化合物21 1g−(8°、8− ツメチル−3°、6−ジオキソ−5°アザ−2°、7°− ジオキサノナン)−5トヒドロキシメチル−17,20,53,56−チトラオ キサドへブタコンタン化合物20を乾燥ジクロロメタン(c、’105g/■l )中で攪拌した溶液を1当量のジシクロへキシルカルボジイミド、触媒量のジメ チルアミノピリジン、および1当量の1l−(t−ブチルオキシカルボニル)− グリシンで処理した。この反応混合物を窒素雰囲気で0.5時間還流し、ついで 室温で一晩攪拌した。この粗反応混合物をクロマトグラフィー(シリカ、酢酸エ チル/ヘキサン溶離液、21 ニア5)で分離して化合物21を48%の収率で 得た。
18)化合物22 1g−(1−オキソ−5°−アザ−2°−オキサペンクン)−55−ヒドロキシ メチル−17,20,53゜5トテトラオ亭サドへブタコンタン 化合物21を蒸留直後のトリフルオロ酢酸を用いて10分間処理した。過剰のト リフルオロ酢酸は、真空状態で除去し、残留物をトルエンを用いた共沸蒸留を繰 り返すことによって乾燥した。ついでこの残留物をさらに真空状態で1時間乾燥 し、本質的に定量的な収率で化合物22を得た。
19)化合物23 18− (19°−トビオチンー3°、S’、13°−トリオキソ−5°、12 ’、19−トリアザ−2°−オキサノナデカン)−5トヒドロキシメチルーlフ 、20.51.56−チトラオキサドへブタコンタン 化合物zzをジクロロメ タン(c、20mg/嘗l)に溶解し、1当量のトリエチルアミンを加えた。次 にメタノール(c、50mg/■l)を加え、ついでビオチン−XX−N−ヒド ロキシスクシンイミド(カルビオケム(Calbloehes)、1.5当量) を加え、この混合物を室温で36時間攪拌した。溶媒を蒸発させ、残留物をクロ マトグラフィー(シリカ、20−50%酢酸エチル/ヘキサン傾斜溶離法)で分 離して化合物23を30%の収率で得た。
20)化合物24 5トドビオチン−22,39−ビス(1−オキサヘプタデカン)−1−フェニル −1j 19.42.45、52−ヘンタオ牛7−45.51.58−トリアザ −6,9,12,15,20,24,37,41−オクタオキサ−2゜3−ジチ アオクタペンタコンタン 化合物23をジクロロメタン(C03璽g/園1)に溶解し、ジシクロへキシル カルボジイミド(5当量)、触媒量のジメチルアミノピリジン、および化合物1 1で処理し、クロマトグラフィー(/リカ、10%メタノール/ジクロロメタン )で分離した後、化合物24を得た。
21)化合物6 94−トビオチン−39,75−ビス(1’−オキサヘプタデカン)−1−フェ ニル−1G、 +9.33.3@、78.81.88−ヘプタオキソ−80,S IT、 94−トリアザ−6、L12. I S、 20.23.2G、 29 .32.3?A 41゜ 73.7フートリデカオキサー2.3−ジチアテトラノナコンクン化合物24と 同様の方法で、ジクロロメタンに入れたジメチルアミノピリジン、ジシクロへキ シルカルボジイミドおよび化合物13を用いて化合物23を処理し、クロマトグ ラフィーを用いて分離して化合物6を得た。
連結分子7の調製 22)化合物25 国際特許出願第9Q/Q8783号に記載されている方法にしたがって21−〇 −グラミシジンー4.18.21−)ジオキソ−5,8,11,14,17−ベ ンタオキサウンエイフサン酸を調製した。
23)化合物7 0−グラミシジン 53−フェニル−4,18,21,3Sj8−ペンタノール−54,11,14 ,17,22,25,2M、 H,34,39゜42、45.48−テトラデカ オキサ−5t、52−ジチアトリペンタコンタン酸(dlthlatrlpen tacontanoate+ 化合物25 (0,025g) 、化合物12(0,024g)、ジシクロへキ シルカルボジイミド(0,08g)およびジメチルアミノピリジン(0,01g )を乾燥ジクロロメタン(3■l)中に混合し、24時間攪拌した。過剰の溶媒 を蒸発させ、残留物をクロマトグラフィー(シリカ、ジクロロメタン/メタノー ル/水/トリメチルアミン溶離液、400:44:4:l)で分離して化合物7 (0,0082g)を得た。
24)化合物26 4、18.21− トリオキソ−36−フェニル−34,35−ジチア−5,8 ,11,14,lフ、 22.25.28.31−ノナオキサヘキサトリコンタ ン酸0−グラミシジングラミシジンAをジクロロメタンに入れたジメチルアミ/ ピリジン、ジシクロヘキシルカルボジイミドおよび化合物13を用いて処理し、 クロマトグラフィーを用いて分離した後、化合物26を得た。
フ、8.2910−テトラヒドロ亭シー4.11.14.2128.33−ヘキ サオキソ−5,10,15,22,27,33−ヘキサオキサ−1119−ジチ アヘキサトリコンタンニ酸、ジ(2,3−ジテトラデカノイルオキシ)プロパニ ルエステルおよび7.トジヒドロキシーlフーメルカブト−4,11,14−ト リオキソ−6、10,15−トリオキサヘプタデカン酸2.3−ジテトラデカノ イルオキシプロパニルの合成 25)化合物27 2−エチル−4,5−ジ(ヒドロキシメチル)−2−メチル−1,3−ジオキソ ラン4.5−ジェトキシカルボニル−2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキ シラン(13,68g、52.6−mol)の乾燥エーテル(80ml)溶液を 、乾燥エーテルに水素化アルミニウムリチウム(2,4g、63.2■■ol) を入れた懸濁液に滴下して加え、この混合物を窒素雰囲気下で2時間還流し、次 に一晩室温で攪拌し、ついでさらに2時間還流した。冷却後すぐに水(2,5■ I)、水酸化ナトリウム(4N、2. 5m1)および水(25ml)を順次コ ンデンサ下に注意深く加えた。上澄み液をデカントして取り除き、残留物をエー テル(2x100ml)を用いて粉末にした。この混合エーテル層を硫酸ナトリ ウムで乾燥し、ろ過し、乾燥するまで蒸発させた。この残留物を高真空(約2− 一、160度)で蒸留し、標記の化合物を透明な油性物(5,41g、58%) として得た。
26)化合物28 2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−5−(3,6−シオキソー9 .lO−ジテトラデカノイルオキシー2,7−ジオ牟サデシル)−1,3−ジオ キソラン1.2−ジテトラデカノイルー3−スクシノイルグリセロール(5,2 9g、8.6■mol) 、!−エチル−4,5−ジ(ヒドロキシメチル)−2 −メチル−1,3−ジオキソラン(4゜478g、25.4■−0υおよびトリ メチルアミノピリジン(触媒量)のジクロロメタン(乾燥、50m1) Wi液 にジシクロへ亭ジルカルボジイミド(1,8g。
8.7■■01)を加え、この混合物を一晩攪拌した。次にこの混合物をろ過し 、乾燥するまで蒸発させた。残留物をジクロロメタンおよび酢酸エチル/ジクロ ロメタン(1:9)で溶離したシリカゲルのりaマドグラフィーで精製し、はと んど標記の化合物からなるもの(4,778g、72%)を得た。
27) 化合物29 5−フェニル−3,4−ジチアペンタノールベンジルチオール(1,17m1) の乾燥トルエン(2ml)溶液は、N−クロロスクシンイミド(1,34g)の トルエン(5m l )懸濁物に5分間以上の滴下方式で添加した。メルカプト エタノール(700μm)とトリエチルアミン(1,34m1)とのトルエン( 3ml)中の混合物を6分間攪拌した混合物を5分間以上の滴下方式で添加した 。その混合物はさらに10分間攪拌し30m1のジクロロメタンで希釈し、水で 洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過しそして乾物まで濃縮した。その生成物 はシリカゲルのカラムクロマトグラフィーによりジクロロメタンで溶離して精製 して、表題の化合物が得られる(522mg、25%)。
28) 化合物 30 4−オキソ−1O−フェニル−5−オキサ−8,9−ジチアデカン酸S−フェニ ル−3,4−ジチアペンタノール(832mg、4.15mmo+)の乾燥テト ラヒトo7う7(2υm+)溶液、無水フハク酸(415mg、 4.15mm ol)と4−ジメチルアミノピリジン(25mg)の混合物は一晩以上窒素下で 還流した。その混合物は次いで乾物まで濃縮し、さらに精製をすることなく使用 した。
29) 化合物 31 2−エチル−2−メチル−4−(+6−シオキソー12−フェニル−2,7−シ オキサーto、11−ジチアドデカニル)−5−(34−ジオキソ−9,10− ジテトラデカノイルオ牛シー、7−ジオキサデシル)−1,3−ジオキソラン 2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−5−(3,6−シオキソー9 .10−ジテトラデカノイルオキシ−2,7−ジオキサデシル)−1,3−ジオ キソラン(3,18g、4.13mmo+)と4−オキソ−1O−フェニル−5 −オキサ−8,トジチアデカン酸(4,15mmol)との混合物を、ジシクロ へキシルカルボジイミド(975mg、4.75mmol)と4−ダイメチルア ミノピリジン(触媒相当量)に添加し、そしてこの混合物を塩化カルシウム乾燥 管のもとて一晩攪拌し、ついで濾過、濃縮しさらにシ「ツカゲルのカラムクロマ トグラフィーで酢酸エチル/ジクロロメタン(5:eI5>により溶離して精製 して表題の化合物を得た(2.8g、64%)。
30) 化合物 32 2、トリテトラデカノイルオ牟シプロパニルフ、トリヒドロキシ−1フーメルカ ブトー4゜11、14−トリオキシ−5,10,15−トリオキサヘプタデカ/ エートトエチに−1−fiチル−4−(3,8−ジオ牛7−12−7 z ニル −7、ツージオキサ−10,11−ジチアドデカニル)−ト(ジオ牛ソー1.1 0−ジテトラデカノイルオキシ−2,7−ジオキすデンル)−1,!−ジオキソ ラン(2,06g)のメタノール(200mg)溶液はり。
wex50W−X8ビーズ(10g)と45時間還流した。冷却条件で、その混 合物を濾過し、乾物まで濃縮した。その生成物をシリカゲルのカラムによりジク ロロメタン/酢酸エチル(3:I)で溶離し、出発材料(1,826g)と表題 の化合物(153mg、回収された出発材料に関して69%)とを回収した。
31) 化合物 5 7.129.30−y ) ジヒドロキシ−4,11,14,23,26,33 −ヘキサオキ710. Is、22.27.32−ヘキサオキサ−111,19 −ジチアヘキサトリコンタンジオン酸 ジ(2,3−ジテトラデカノイルオキシ ブロパニル)エステル 2.3−ジテトラデカノイルオキシプロパニルー7.8−ジヒドロキシ−17− メルカプト−4、11,14−)ジオキソ−5,10,15−トリオキサヘブタ デカノエート(117mg、0゜117mmo鳳〉のエタノール(H+rr++ )と水(3,5m1)溶液はトリブチルホスフィン(50μI)と処理し、その 混合物を30分攪拌し、ついで乾物まで濃縮した。その生成物をジクロロメタン 中に溶解し、硫酸ナトリウムにより乾燥し、シリカゲルのカラムでジクロロメタ ンを先に流してトリブチルホスフィンを除去し、生産物をそれから酢酸エチルで 溶離した。後者の溶離部分を合わせて乾物まで濃縮した。その生成物とトリエチ ルアミン(18μ+、0.13mm。
1)のジクロロメタン溶液は、ヨウ素(15mg、0.059mmo I)のジ クロロメタン(loml)溶液と滴下方式で溶液中の黄色が持続するまで処理し た(これには上記ヨウ素溶液9mlを要〔た)。その混合物はついで水(20m l)で洗った。水層と分離した有機層はジクロロメタン(2xl 0m1)で抽 出し、合併した有機層を硫酸ナトリウムで乾燥、濾過し更に乾物まで濃縮した。
その生成物をシリカゲルでクロマトグラフィーし、酢酸エチル/ジクロロメタン (3:l)で溶離して表題の化合物を得た(50mg、49%)。
4.11.21.4g、 51. as−ヘキ4) t * v −6,8,1 1,14,t7.22.25.2g、 H33g、 41.S4.47.52.  A6 、5g、 61.64−オクタデカオキサ−34,15−ジチアオクタへ牟すフ ンタンジオン酸ジコレステリルエステルの合成 32) 化合物 33 S、 6.9. IL 19.22−ヘキサオキサ−12,13−ジチアテトラ エイコサン−1,24−ジオール11−メルカプト!、 8.9− )リオキサ ウンデヵノール(388mg、1.84mmo1)とトリエチルアミン(256 μm、1.84mmo+)のジクロロメタン(10tnl)溶液を、ヨウ素(2 34mg、0.921mmo +)と分配法で処理した。その混合物は一晩以上 攪拌し、次いで乾物まで濃縮した。その生成物は酢酸エチル中に溶かして濾過し 、その浦波を乾物まで乾燥して表題の化合物を得て(390mg、定量の収率) 、これは更に精製することなく使用した。
33) 化合物 34 4.31−ジオ牛7−5.8.11.14.21.24.274G−オクタオキ サー17. ll−ジチアテトラトリコンタンジオン酸 3、6.9.1!、 19.22−ヘキサオキサ−tz、 13−ジチアテトラ エイコサン−1,24−ジオール(390mg、0.92mmol)はトルエン (loml)とアゼオトロビブク(mzeotrople)蒸留により乾燥し、 ついで乾燥したテトラヒドロフラン(915mg)に溶かした。無水フハク酸( 388mg、3.88mmol)と4−ジメチルアミノピリジン(21mg、0 .17mmo l)を加え、さらにその混合物を窒素のもとで22時間還流によ り加熱した。その混合物を乾物まで濃縮し、その生産物をシリカゲルのクロマト グラフィーにより、ジクロロメタン/酢酸エチル(1:1)それから酢酸エチル その後に酢酸エチル/メタノール(9:1)で溶離して精製した。その酢酸エチ ル/メタ/−ル(9:1)溶離部分を合わせ、乾物まで濃縮して表題化合物を得 た(151mg、26%)。
34) 化合物 33 コハク酸半コレステリルエステル 無水フハク酸(20g、200mmo+)を、コレステロール(70g、181 mmo1)のピリジン(30ml)及びジクロロメタン(600mg)溶液に加 えた。その溶液は次いで4.5日還流した。冷却条件で、その混合物をジクロロ メタン(500mg)と塩酸(3M、300m1)との間で分配した。その有機 層を分離し、無水硫酸ナトリウムで乾燥、濾過し、乾物まで濃縮した。生成物の 半分をエタノールから再結晶し、表題の化合物を得た(39g、88%)。
35〉 化合物 34 コハク酸半フレステリルエステル半11−ヒドロキシ−3,8,9−トリオキサ ウンデシルエステル フハク酸半コレステリルエステル(1,37g、2.81mmol)、テトラエ チレングリコール(1,1ml、6.73mmo l) 、ジシクロへキシルカ ルボジイミド(770mg、3.73mmol)と4−ジメチルアミノピリジン (110mg、0.900mmol)の乾燥ジクロロメタン(40ml)溶液は 、窒素のもとで一晩以上攪拌した。その混合物はシリカのカラムでクロマトグラ フィーし、酢酸エチル/ジクロロメタン(1: 1)で溶離し、表題の化合物を 得たく861mg、46%)。
36) 化合物 35 4、1g、 21.4g、 51. Is−へキサオキソ−5,It、 11. 14.1?、 22.25.2B、 31.3g、41.4S.47.52.5 5 、58.61.64−オクタデカオキサ−34,35−ジチアオクタへキサコン タンジオン酸ジクロルステリルエステル 4.31−ジオキソ−5,8,11,14,21,24,2フ、30−オクタオ キサ−17,lll−ジチアテトラトリコンタンジオン酸(150mg、0.2 42mmol)とコハク酸半コレステリルエステル半11−ヒドロキシ−3,6 ,9−)リオキサウンデシルエステル(594mg、0.881mg) 、ジシ クOヘキシルカルボジイミド(142mg、0.688mmol)と4−ジエチ ルアミノピリジン(34mg、0.28mmol)の乾燥ジクロロメタン(20 ml)溶液は窒素のもとて一晩以上攪拌した。その混合物は次いで濾過し、モし てシリカゲルでのカラムクロマトグラフィーによりジクロロメタン/酢酸エチル (1: l) 、その後酢酸エチルで溶離し、表題の化合物を得た(222mg 、48%)。
実施例2 センサー膿の組み立て この説明中に記載された連結分子を用いたセンサー朧の組み立ては、fs8図中 に示された次の原案で達成して良い。
工程A:連結分子の自己形成される単層は、vhttes+desら(J、^− ,ChatSoc、 1981、 LLL 321−325)によって教示され る方法に従って形成される。金は、ガラス、シリコン又はプラスチックのような 適当な担体上に電極(12)を与えるように適当なパターンで蒸着又はスパッタ される。その電極(12)は次に連結分子(11)を含む溶液中に浸し、金の表 面上にイオノフオア(13)と化学吸着連結分子を含む連結分子の自己形成され た単層が与えられる。連結分子(11)と(1g)のための溶媒は一般にエタノ ール、デカン、ヘキサン、ジクロロメタン又は他の通常に利用できる溶媒であり 、それらは担体と相互作用しないものに規定される。溶剤中の連結分子(ll) と(13)の濃度は限定されないが、好ましくは10mMより少な(,0,01 mMより太き(される。連結分子(11)と(13)の吸着の時間は、その適用 範囲が1分より小さい場合であっても完全なものが出現するけれども、好適には 10分より長く、2時間より短くする。吸着が10分より長く24時間までは連 結分子の行動に悪影響は現われない。
工程B:その電極は次にエタノール、ヘキサン、デカン又はジクロロメタンのよ うな適当な溶剤ですすぎ洗いされる。
工程C:その電極を取り出し乾燥する。
工程D:グリセロールモノオレエートのデカン溶液(100mg/ml)、又は グリセロールモノオレエートのヘキサデカン溶液(50mg/m+)又はグリセ ロールモノオレエー) (50mg)+ヘキサデカン(0,1m1)のジオキサ ン(1ml)溶液のような油脂分子(14)の混合物を電極の頂部に塗る。これ に続いて0.1M NaC1溶液の添加によりその上に、黒色油脂膜によって形 成されたような絶縁された油脂2層膜として典型的なインピーダンス特性をもっ て形成される。何らかの以前の方法を越えた形成のこの方法の有利性はそれらの 膜の安定性(シーツクと振動の耐性と同様に最終の膿も時間の長さによって両方 )が増加され、生産の顕著な容易化、そして膿の内部と貯蔵部の外部を通してイ オンを伝導するイオノフオアとさせる能力である。もしもグリセロールモノオレ エートの上述した混合物がグラミシジン又はパリノマイシンのようなイオノフオ アを含むと、合併性で機能性イオノフオアの2層膜が形成される。加えて、エタ ノール又はメタノール又は塩溶液浴の中の塩水のような適当な溶剤中の膿に適合 するイオノフオアのアリフォラ(allquots)注入が又可能であり、その 結果として膜に適合するイオノフオアは機能的な状態において2層膜の中に合併 されるであろう。そのイオノフオアの伝導はゲートして良い。
第9図はlog[Z]対屑波数の典型的なインピーダンスのプロットを示す。
m(1)は連結化合物1とグリセa−ルモノオレエートのデカン溶液(toom z/m l )との混合物とから形成された2層膜より得られたインピーダンス のグラフである。線(11)はイオンチャンネルの加入に関してインピーダンス 中の明確な降下として示されるビオチニレート化されたグラミシジン誘導体の付 加した同じ電極のインピーダンスプロットである。線(111)はストレブトラ ビジンの付加の後の同じ電極のインピーダンスプロットである。ストレブトラビ ジンは黒色油脂膜においてビオチニレート化されたグラミンジンのイオンチャン ネル中のイオンチャンネル伝導減少の原因となることが知られている。同様のゲ ーティング応答は連結分子を用いて製造された2層膜について明瞭に見られる。
実施例3 二層膜内へのパリノマイシンの取り込み、カリウムイオンのイオン選択性電極の 製造。
グリセロールモノオレエートのデカン溶液へのパリノマイシンの添加(100m g/ml、3000:1 グリセロールモノオレエート:パリノマイシン)は、 その表面に吸着された化合物lの単一層を持つlmm2の金電極上に、この溶液 を添加して二層膜を生じさせる。さもなくば、パリノマイシンのエタノール希釈 溶液を塩溶液に注入することにより、パリノマイシンを膜の中に選択的に取り込 むんでもよい。パリノマイシンは、カリウムイオンを二層膜を通して輸送するイ オノフオアである。ナトリウムのような他のイオンは、はとんど輸送されない。
 図10は、0.1MのにC1(線(I))およびO,IMのNaCl (線( ム量))存在下でのインピーダンスの違いを示す。
表1は、0.1MのKCIおよび0.1MのNaC1存在下での、IHzでの膜 のインピーダンスを示し、その効果の可逆性を示している。
紅 水層(a) Na” K” Na” K” Na” K” Na十l og/z / (b) フ、8 6.15 フ、55 10 フ、55 5.9 フ、45 (a)溶液は、O,IMのNaCl、O,IMのKCIのいずれかの水溶液であ る。
(b)インピーダンスは、lHzで測定され、log(オーム)で示す。
得られた結果は、パリノマイシンがチャンネルではなくイオノフオアであるよう に、二層膜が液体状態にあること、イオンの伝導は二層膜の欠陥構造を通らずに 特定のイオノフオアを遇してなされること、エタノールから塩溶液に注入された ときに、パリノマイシンが複数の層を横切って輸送されないような単一の二層体 が得られること、そして、作動するイオン選択的電極が上記の膜形成工程によっ て形成されることを表す。イオン選択性膜の形成の容易性は、−回使用のイオン 選択性の電極や複数イオンの選択性電極の生産に役立つ。
実施例4 リザーバー効率のためのパリノマイシンの試験の詳細試験は、連結化合物1−6 の相対的なリザーバー能力を決定するために、案出された。この試験では、連結 化合物の単一層は、新たに蒸着させた1mm2の金電極に、1mMのエタノール 溶液から連結化合物を吸着させることによって形成される。グリセロールモノオ レエートのデカン溶iffl(100mg/ml、3000:1 ’jリセロー ルモノオレエート:バリノマインン)、次いでO,1MのNac1溶液が加えら れる。0.1MのNaC1およびO,IMのKCIの中での二層膜のインピーダ ンスは、IHzで決定される。0.1MのNaClに対する0、1MのKCIの インピーダンスの違いの相対値が、連結化合物の相対的なりザーバー容量の指標 として用いられた。0.1MのNaClのインピーダンス値も、絶縁された二層 膜が形成されたことを確認する指標として用いられた。表2に実験結果を示す。
個々の測定では、各連結化合物について複数の電極が使用されている。リザーバ ー能力は、連結化合物l−化合物2〉化合物5〉化合物3〉−化合物4〉〉ドデ シルチオールと順序づけることができる。
化合物 1oglZl@ IogIZla ΔIoglZ1番号 0.1M N aCl O,LM KCl1 7、 6 6. 5 1. 0 2 7.6 6.45 1.15 3 7、 7 7. 2 0. 5 4 7.7 7.05 0.65 5 7.7 6.85 0.85 ドデシルチオール 7. 3 7. 2 0. 1(a)IHzで測定し、lo g(オーム)の単位で示した。
連結化合物1−5のりザーパー能力は、分子の親水性領域の長さに依存する。
すなわち、約40オングストロームの長さの親水性領域を持つ連結分子1,2は 、約20オングストロームの長さしかない親水性領域を持つ類似の化合物3.4 より大きなりザーバー能力を持つ。しかしながら、約20オングストロームの長 さの親水性領域しか持たない化合物5では、その大きな親水性により、化合物3 .4より良いリザーバーであると考えられる。連結分子の親水性リザーバー領域 の本質的な性質を示すため、ドデシルチオール(親水性リザーバー領域を含まな イ分子)の第1の吸着層と、上記グリセリンモノオレエート/パリノマイシンの 第2の層とからなる二層膜は、二層を通して非常に限られたイオン伝導しか起こ さないことが示された。
実施例6 ともに吸着されたグラミシジン電極の生産の詳細ビオチン化(blotlnyl ated)されたグラミシジンと、連結グラミシジン(化合物7)との10:l の混合物を、トリフルオロエタノールに溶解させた。トリフルオロエタノールは 、回転式蒸発器で蒸発させた。エタノールを、グラミシジン混合物に添加し、2 度蒸発させる。その後、残留物を、10%のエタノール/ジクロロメタンに溶解 させ、24時間放置する。ビオチン化グラミシジンのホモ二量体とグラミシジン 7のホモ二量体と同様に、ビオチン化グラミシジン/連結グラミシジンのへテロ ニ量体を含むこの溶液の部分を、ビオチン化グラミシジン/連結グラミシジン7 のへテロニ量体に対する化合物lの最終的な比率が1000:lになるように、 化合物!の1mMの溶液に加える。蒸着された1mm2の金電極は、溶液に加え られ、化合物lとグラミシジン結合体との単層膜が吸着される。必要な時間経過 後(数分から数時間)、電極は取り出され、化学的に吸着されないホモ二量体の ビオチン化グラミシジンを取り除くために、10%のエタノール/ジクロロメタ ンで洗浄する。実施例3で述べたグリセロールモノオレエートの溶液を用いた第 二の脂質層を加えることにより、伝導性のグラミシジン分子を含む安定な二層膜 が得られる。これら二層膜は、IHzで、平均log6.75オームのインピー ダンスを持つ。吸着溶液の中にグラミシジンを含まない以外は同様に形成された 二層膜は、IHzで平均log7.45オームのインピーダンスを持つ。単一層 から不特定に結合したグラミシジンを取り除くため、10%のエタノール/ジク ロロメタンを用い、単一層をすすいだ後、吸着溶液中でもはやグラミシジン結合 せず、単にビオチン化グラミシジンのみを含む二層膜は、lHzで平均log7 .5オームのインピーダンスを持つ。トリフルオロエタノール、トリフルオロエ タノール/エタノール、またはジメチルスルフオキシドのような溶媒にグラミシ ジンを分解する溶媒で、吸着された単一層を洗浄すれば、残った底部層の中のイ オンチャンネルのみとして、グリセロールモノオレエートを加えることにより、 絶縁フィルムが形成される。これらの二層体は、IM2で平均log7.5オー ムのインピーダンスを持つ。このように機能するイオンチャンネルは、ともに吸 着する工程を通し、二層体の中に組み込まれる。
第二の層を形成するために、グリセロールモノオレエートのデカン溶液を用い、 二層体の中にグラミシジン分子を混入させた上記実施例3のように膜を用意した と台、二層膜を遇したグラミシジンのイオン伝導は、塩溶液に中のエタノールの ような、小さな中性有機分子の濃度に依存することも見出された。例えば、典型 的な電極/二層膜集合体のインピーダンスは、0.1MのNaCl中、IHzで 、logl、3オームである。その後、塩溶液を、0.1MのNaC1中の5% メタノールに替えると、インピーダンスは、log7.2オームに落ち、0゜1 MのNaC1中の5%のエタノールでは、インピーダンスは、101i7.0に 落ち、0.1MのN自01中の6%のジオキサンでは、インピーダンスが6.8 オームに落ちる。結果は可逆的であり、被分析物が、膜のモルフオロジー(■o rpbology)や他の物理的特質、を与える能力を、この膜組成によるその ような被分析物の存在を測定するために利用することのできる可能性を示してい る。
実施例7 改善されたゲート応答を達成するためのトリフルオロエタノールを用いた二層膜 バイオセンサの生産の詳細 ガラス電極上に蒸着させた1mm2の金は、前記実施例3のように形成される。
新品の金電極が、1時間、連結分子1 (0,1mMデカン溶液)を含む溶液に 配置される。電極は、過剰な吸着溶液を取り除くために、デカンですすがれ、乾 燥され、トリフルオロエタノール中で1時間60℃に加熱され、または、トリフ ルオロエタノールの溶液中に1週間室温て放置される。電極が取り出され、乾燥 され、そして、ジオキサン(1ml)中のグリセロールモノオレエート(50m g)と、2%のへキサデカンと、ビオチン化グラミシジン(ビオチン化グラミシ ジンに対するモノオレイン酸グリセロールの比率は10000:1)とを含む溶 液1μmが加えられ、次に、O,IMのNaClが加えられる。塩溶液を交換し た後、従来開示されているように(1’cT 111(190708183)ス トレブタビジン(sLreptavldln)が加えられる。ゲートの応答大き さは、トリフルオロエタノール加熱処理をしない電極で向上することが分かった 。それは、トリフルオロエタノールで加熱処理した電極では、ストレプタビジン を加えることにより、IHzでのインピーダンスが2オームからフオームに増大 したのに対し、トリフルオロエタノールの加熱処理なしの電極では、IHzのイ ンピーダンスは、1オームから2.5オームに上昇するだけである。
電極と膿との間にイオンのリザーバーを設けることは、人体中への埋め込み用電 極の構築にも有用であると確信される。特定のシグナル(例えば、膿への特別な 分析物の結合、または、電圧ゲートされたイオンチャンネルに対する直流電圧の 印加)を受けた電極上で、電極と膜との間の間隙内に存在するイオンが、墳め込 まれた電極を囲む組織の中に放出されていることが認識される。これらのイオン は、電極を通した電流と同様に、この組織を刺激する。リザーバー中のイオンを 運んだ後に、電極を、引き続き要求される刺激を供給てきる状態にするために、 リザーバーは再びイオンで満たされるであろう。
広く述べたように、本発明は、特別の実施例に見られるように、この発明の思想 または視野から離れることなしに、種々の変形および/または修飾がなされてよ いことは、当業者には用意に理解できるであろう。それゆえ、この実施例は、す べての点で例証であり、制限するものでないと考えられる。
図1 図2 v!J7 図8 − Log (周波数) (Lo guz)図10 ε AU 21279/88 EP 382736 WO8901159フロントベ ージの続き (51)Int、 C1,’ 識別記号 庁内整理番号GOIN 27/40  7235−2J7638−4C (81)指定回 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IT、LU、MC,NL、SE)、AU、CA 、JP、US (72)発明者 ラギューズ、パークハードオーストラリア国 2075 ニュ ー サウスウエールズ セント アイブズ ムーディーズ ロード 2 I A61B 5104 300 V (72)発明者 コーンネル、 ブルース アンドリューオーストラリア国 2 089 ニュー サウスウエールズ ニュートラル ベイ ライコム ロード  58 (72)発明者 ペース、 ロナルド ジョンオーストラリア国 2607 オ ーストラリアン キャピタル テリトリ−ファラー ホークスベリー クレセント 138

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.電極と、ち密に充填された両親媒性分子と複数のイオノフォアの配列とから なる膜とから構成され、 その膜が、膜と電極の間に親水性の間隙部を形成するように、連結分子によって 電極に接続きれており、その間隙部は、イオノフォアを通過するイオンの流束に 充分なものであり、その連結分子は、その同一分子中に、膜に結合し又は埋め込 まれる疎水性領域と、電極に結合する結合領域と、前記疎水性領域と結合領域と を仲介し、前記膜と電極の間の間隙部を形成する親水性領域とからなる電極膜複 合体。 2.電極と、ち密に充填された両親媒性分子とバリノマイシン、クラウンエーテ ル類及びイオン選択性イオンチャンネルから選ばれた複数のイオノフォアの配列 とからなる膜とから構成され、 その膜は、膜と電極の間に親水性の間隙部が形成きれるように、連結分子によっ て電極に接続されており、その間隙部は、イオノフォアを通過するイオンの流束 に充分なものであり、その連結分子は、その同一分子中に、少なくとも膜を形成 している両親媒性分子の部分、あるいは膜に結合し又は埋め込まれる疎水性領域 と、電極に結合する結合領域と前記疎水性領域と結合領域とを仲介し、前記膜と 電極の間の間隙部を形成する親水性領域とからなるイオン選択性電極。 3.膜と電極との間隔が、10から1000オングストロームの範囲である請求 項1または2記載の電極膜複合体。 4.膜と電極との間隔が、15から100オングストロームの範囲である請求項 1から3のいずれかに記載の電極膜複合体。 5.連結分子の疎水性領域が、少なくとも膜を形成している両親媒性分子の部分 からなる請求項1から4のいずれかに記載の電極膜複合体6.連結分子の疎水性 領域が、ジオレイルグルタメート、ジ(X)グルタメート(但し、Xは炭素数1 2から20の長さのアルキル鎖)、グリセロールジドデカノエート、グリセロー ルジテトラデカノエート、グリセロールジへキサデカノエート、グリセロールジ オクタデカノエート、グリセロールジオレエート、古細菌脂質あるいは古細菌脂 質の類似物を掛け渡している合成膜から選ばれたものである請求項1から5のい ずれかに記載の電極膜複合体7.連結分子の疎水性領域が、重合可能な基を含ん でいる請求項1から6のいずれかに記載の電極膜複合体 8.連結分子の疎水性領域が、膜と共存する膜である請求項1から7のいずれか に記載の電極膜複合体 9.疎水性領域がグラミシジンである請求項8記載の電極膜複合体10.連結分 子の親水性領域が、オリゴ/ポリエーテル、オリゴ/ポリペプチド、オリゴ/ポ リアミド、オリゴ/ポリアミン、オリゴ/ポリエステル、オリゴ/ポリサッカラ イド、ポリオール、多電荷基、電極活性種、あるいはそれらの組合せである請求 項1から9のいずれかに記載の電極膜複合体。 11.連結分子の親水性領域が、オリゴエチレンオキサイド基である請求項1か ら10のいずれかに記載の電極膜複合体。 12.オリゴエチレノキサイド基が、4から20のエチレンオキサイド単位から なる請求項11記載の電極膜複合体。 13.連結分子の親水性領域が、コハク酸に結合したテトラエチレングリコール の1−4副単位である請求項1から10のいずれかに記載の電極膜複合体14. 連結分子の親水性領域が、メルカプトエタノール、及び1から4コハク酸/1, 4−ジェステル化1,2,3,4−ブタンテトラオール副単位からなる請求項1 から10のいずれかに記載の電極膜複合体15.連結分子が、ベンジルジスルフ ィドの結合領域と、テトラエチレングリコール、コハク酸、テトラエチレングリ コールそしてコハク酸サブグループの連続で構成きれる疎水性領域と、ジオレイ ルグルタメートの疎水柱領域からなる請求項1から4のいずれかに記載の電極膜 複合体。 16.連結分子が、対称性ジスルフィド結合領域と、テトラエチレングリコール 、コハク酸、テトラエチレングリコール及びコハク酸サプグループの連続で構成 される疎水性領域と、コレステロールの疎水性領域からなる請求項1から4のい ずれかに記載の電極膜複合体。 17.連結分子が、対称性ジスルフィド結合領域と、テトラエチレングリコール とコハク酸サプグループの連続で構成される親水性領域と、1,2−グリセロー ルジテトラデカノエートの疎水性領域からなる請求項1から4のいずれかに記載 の電極膜複合体。 18.連結分子が、対称性ジスルフィド結合領域と、テトラエチレングリコール とコハク酸サブグループの連続で構成される親水性領域と、ジオレイルグルタメ ートの疎水性領域からなる請求項1から4のいずれかに記載の電極膜複合体。 19.連結分子が、チオールまたはジスルフィドの結合領域と、メルカプトエタ ノール、コハク酸、1,4−ジエステル化1,2,3,4−プタンテトラオール 、及びコハク酸副単位の連続で構成される親水性領域と、1,2−グリセロール ジテトラデカノエートの疎水性領域からなる請求項1から4のいずれかに記載の 電極膜複合体。 20.連結分子が、ベンジルジスルフィドの結合領域と、テトラエチレングリコ ール、コハク酸、テトラエチレングリコール、コハク酸の連続で構成される親水 性領域と、1,1−ドトリアコンタメリレンビス(2−へキサデシル−8n−グ リセロール)及びグリシン、1,6−アミノカプロン酸とビオチンからなるヘッ ドグループ(head group)の疎水性領域からなる請求項1から4のい ずれかに記載の電極膜複合体。 21.連結分子が、ベンジルジスルフィドの結合両極と、テトラエチレングリコ ール、コハク酸、テトラエチレングリコール、コハク酸、テトラエチレングリコ ール、コハク酸の連続で構成される親水性領域と、グラミシジンの疎水性領域か らなる請求項1から4のいずれかに記載の電極膜複合体。 22.イオノフォアがグラミシジンである請求項1から21のいずれかに記載の 電極膜複合体。 23.イオノフォアが、複分析物存在下で、膜の導電率が変化するようにゲート きれた請求項1から22のいずれかに記載の電極膜複合体。 24.イオノフォアをゲートした請求項23記載の電極膜複合体をサンプルに接 触させ、膜の導電性を測定し、導電性の変化がサンプル中の被分析物の存在を示 すことからなるサンプル中の複分析物の存在の分析方法。 25.(1)結合領域、親水性領域、及び複数のイオノフォアを含む一層膜を自 己形成するか、または自己形成した両親媒性分子のと複数のイオノフォアとから なる一層膜に結合もしくは埋め込まれる疎水性領域からなる連結分子を含む溶液 を調整し、 (2)電極と上記結合領域の成分が、結合領域が電極に化学吸着するように選択 された電極をこの溶液に接触きせ、(3)この複覆された電極をすすぐ ことからなる電極膜複合体の製造方法。 26.被覆された電極を、トリフルオロエタノールまたは類似の溶液に、約1週 間浸漬する、あるいはトリフルオロエタノールまたは類似の溶液中で、60℃で 1時間処理する請求項25記載の方法。 27.複覆した電極を、アルカン/脂質を分離でき、水溶性の担体溶媒中のC8 −C16アルカンまたはスタアレンを含む脂質の溶液に接触させ、被覆した電極 の上に第2の膜層を形成する請求項25または26記載の方法。 28.アルカンが、N−デカン、へキサデカン、及びスタアレンから選ばれたも のである請求項27記載の方法。 29.膜を電極に結合させ、膜と電極の間に間隙部を形成する連結分子であって 、同じ分子中に、 (1)ジオレイルグルタメート、ジ(X)グルタメート(但し、Xは炭素数12 から20の長さのアルキル鎖)、グリセロールジドデカノエート、グリセロール ジテトラデカノエート、グリセロールジへキサデカノエート、グリセロールジオ クタデカノエート、グリセロールジオレエート、古細菌脂質あるいは古細菌脂質 の類似物に掛け渡された合成膜から選ばれた疎水性領域と、(2)オリゴ/ポリ エーテル、オリゴ/ポリペプチド、オリゴ/ポリアミド、オリゴ/ポリアミン、 オリゴ/ポリエステル、オリゴ/ポリサッカライド、ポリオール、多重電荷基、 電極活性種、あるいはそれらの組合せから選ばれた親水性領域と、 (3)チオール、ジスルフィド、スルフィド、チオン、キサンテート、フォスフ ィン、イソニトリル、及びシリル基から選ばれた結合領域とからなる連結分子。 30.疎水性領域がグラミシジンである請求項29記載の連結分子。 31.連結分子の疎水性領域が、好ましくは4から20のエチレンオキサイド単 位からなるオリゴエチレンオキサイド基からなる請求項29記載の連結分子。 32.連結分子の親水性領域が、コハク酸に結合したテトラエチレングリコール の1−4副単位である請求項29記載の連結分子。 33.連結分子の親水性領域が、メルカプトエタノール、及び1から4コハク酸 /1,4−ジエステル化、1,2,3,4−プタンテトラオール副単位である請 求項29記載の連結分子。 34.連結分子が、べンジルジスルフィドの結合領域と、テトラエチレングリコ ール、コハク(酸)、テトラエチレングリコールそしてコハク酸サブグループの 連続で構成される疎水性領域と、ジオレイルグルタメートの疏水性領域からなる 請求項29記載の連結分子。 35.連結分子が、対称性ジスルフィド結合領域と、テトラエチレングリコール 、コハク酸、テトラエチレングリコール及びコハク酸サプグループの連続で構成 される疎水性領域と、コレステロールの疎水性領域からなる請求項29記載の連 結分子。 36.連結分子が、対称性ジスルフィド結合領域と、テトラエチレングリコール とコハク酸サブグループの連続で構成される親水性領域と、1,2−グリセロー ルジテトラデカノエートの疎水性領域からなる請求項29記載の連結分子。 37.連結分子が、対称性ジスルフィド結合領域と、テトラエチレングリコール とコハク酸サブグループの連続で構成きれる親水性領域と、ジオレイルグルタメ ートの疎水性領域からなる請求項29記載の連結分子。 38.連結分子が、チオールまたはジスルフィドの結合領域と、メルカプトエタ ノール、コハク酸、1,4−ジエステル化1,2,3,4−プタンテトラオール 、及びコハク酸副単位の連続で構成される親水性領域と、1,2−グリセロール ジテトラデカノエートの疎水性領域からなる請求項29記載の連結分子。 39.連結分子が、ベンジルジスルフィドの結合領域と、テトラエチレングリコ ール、コハク酸、テトラエチレングリコール、コハク酸の連続で構成される親水 性領域と、1,1−ドトリアコンタメチレンビス(2−へキサデシル−8n−グ リセロール及びグリシン、1,6−アミノカプロン酸とピオチンからなるヘッド グループの疎水性領域からなる請求項29記載の連結分子。 40.連結分子が、ベンジルジスルフィドの結合領域と、テトラエチレングリコ ール、コハク酸、テトラエチレングリコール、コハク酸、テトラエチレングリコ ール、コハク酸の連続で構成される親水性領域と、グラミシジンの疎水性領域か らなる請求項29記載の連結分子。
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