JPH07151727A - Composition for enzyme electrode and immobilized enzyme electrode - Google Patents

Composition for enzyme electrode and immobilized enzyme electrode

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JPH07151727A
JPH07151727A JP6257272A JP25727294A JPH07151727A JP H07151727 A JPH07151727 A JP H07151727A JP 6257272 A JP6257272 A JP 6257272A JP 25727294 A JP25727294 A JP 25727294A JP H07151727 A JPH07151727 A JP H07151727A
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oxidase
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征夫 軽部
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Abstract

PURPOSE:To make possible the realization of a composition for enzyme electrode a change amount of the conductance of which is not reduced, by using conductive enzyme, and a resin composition including hydrophilic resin and/or hydrophobic resin, as the composition for enzyme electrode. CONSTITUTION:An immobilized enzyme electrode 2 is formed and a single electrode is made, by applying a composition for enzyme electrode on a base material by screen printing. By this, a vary accurate oxygen sensor of easy operation is made. Polyvinyl pyrrolidone is desirable as hydrophilic resin of a component of the composition, and polyvinyl butyral is desirable as hydrophobic resin. Conductive enzyme of a component of the composition is made by keeping a mediator through a covalent bond to a side chain and/or main body of the enzyme. An object selected from glucose oxidase, galactose oxidase, pyruvic acid oxidase, etc., is desirable as the enzyme. The mediator is selected from ferrocene, a ferrocene derivative, a nicotinamide derivative, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、生体試料中に含まれる
特定成分を迅速かつ容易に定量することができる酵素セ
ンサーに関し、さらに詳しくは導電性酵素を用いた酵素
固定化電極並びにその電極の製造のための酵素電極用組
成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an enzyme sensor capable of quickly and easily quantifying a specific component contained in a biological sample, and more specifically, an enzyme-immobilized electrode using a conductive enzyme and its electrode. The present invention relates to a composition for an enzyme electrode for manufacturing.

【0002】[0002]

【従来の技術】酵素の高い基質特異性を利用して種々の
物質の存在量を測定する酵素センサーが知られており、
例えばグルコースの定量分析に有用なセンサーが実用化
されている。
2. Description of the Related Art There are known enzyme sensors that measure the abundance of various substances by utilizing the high substrate specificity of enzymes.
For example, a sensor useful for quantitative analysis of glucose has been put into practical use.

【0003】現在実用化されている酵素センサーは、例
えば酸化酵素を利用した場合、生成する過酸化水素、水
素イオンまたは消費された酸素量を、過酸化水素電極、
水素イオン電極または酸素電極によって電気化学的に検
出することにより被測定物質を定量している。
An enzyme sensor currently in practical use is, for example, in the case of utilizing an oxidase, hydrogen peroxide produced, hydrogen ions or the amount of consumed oxygen is measured by a hydrogen peroxide electrode,
The substance to be measured is quantified by electrochemically detecting with a hydrogen ion electrode or an oxygen electrode.

【0004】このような酵素センサーは、被測定物質に
対して高い基質特異性を有する酵素を基材に固定化し、
試料中の被測定物質と酵素を接触させて、酵素の作用に
よって生じる物質を、例えば電気化学的に検出し、定量
している。例えば、酸化酵素センサーは、酸化酵素を膜
中に固定化し、その酵素膜を隔膜酸素電極上に装着して
構成されている。基質である被測定物質が固定化された
酵素の作用によって酸化されると、酵素膜に密着されて
いる酸素電極の電流値が変化し、その値から基質の濃度
が測定できるのである。
In such an enzyme sensor, an enzyme having a high substrate specificity for a substance to be measured is immobilized on a substrate,
The substance to be measured in the sample is brought into contact with the enzyme, and the substance generated by the action of the enzyme is detected and quantified, for example, electrochemically. For example, an oxidase sensor is constructed by immobilizing oxidase in a membrane and mounting the enzyme membrane on a diaphragm oxygen electrode. When the substance to be measured, which is the substrate, is oxidized by the action of the immobilized enzyme, the current value of the oxygen electrode in close contact with the enzyme membrane changes, and the concentration of the substrate can be measured from that value.

【0005】また、基質と酵素との反応を電極で容易に
検出可能なようにメディエータをセンサー系に存在させ
ることも行われている。例えば、人工メディエータを電
極表面に薄膜状に塗布し、さらにその上を半透明膜で被
膜する方法が提案されている(EP−786368
1)。また、難水溶性のメディエータを電極中に含有さ
せたり(Agric. Biol. Chem., 52, 1557(1988))、水溶
性のメディエータを電極に予め含有させた後、その電極
表面にイオン性高分子と酵素とからなる組成物の薄膜を
設けることで、電解液中にメディエータが溶出しないよ
うにする方法(Agric. Biol. Chem., 52, 3187(1988))
などが提案されている。さらに酵素とフェロセンをパラ
フィンなどに混ぜてペースト状にしたものを電極に擦り
込む方法が提案されている(Talanta, 38(1), 107-110
(1991) )。
In addition, a mediator is also made to exist in a sensor system so that the reaction between the substrate and the enzyme can be easily detected at the electrode. For example, a method has been proposed in which an artificial mediator is applied on the surface of an electrode in a thin film form, and a semitransparent film is further coated on the electrode (EP-786368).
1). In addition, a poorly water-soluble mediator is contained in the electrode (Agric. Biol. Chem., 52 , 1557 (1988)), or a water-soluble mediator is contained in the electrode in advance, and then the electrode surface is highly ionic. Method to prevent elution of mediator in electrolyte by providing a thin film of a composition consisting of molecule and enzyme (Agric. Biol. Chem., 52 , 3187 (1988))
Have been proposed. Furthermore, a method has been proposed in which an enzyme and ferrocene are mixed in paraffin or the like and rubbed into a paste (Talanta, 38 (1) , 107-110 ) .
(1991)).

【0006】しかしながら、従来の酵素センサーに用い
られる電極、とりわけメディエータを存在させた酵素電
極の調製は一般に繁雑である。従って、安定して精度を
得るためには、その製造過程において電極の品質管理に
細心の注意が払われなければならなかった。また、従来
の酵素センサーは電極としての寿命が十分でないとの問
題点も指摘されていた。さらに、メディエータが電極か
ら漏出することがあると、生体内での計測ができない。
従って、メディエータを存在させる場合、その安定化も
酵素センサー開発の重要な課題とされていた。
However, the preparation of electrodes used in conventional enzyme sensors, especially enzyme electrodes in the presence of mediators, is generally complicated. Therefore, in order to obtain stable accuracy, it has been necessary to pay close attention to the quality control of the electrodes during the manufacturing process. Further, it has been pointed out that the conventional enzyme sensor has a problem that the life of the electrode is not sufficient. In addition, if the mediator leaks from the electrode, in-vivo measurement cannot be performed.
Therefore, when a mediator is present, its stabilization has also been an important issue in enzyme sensor development.

【0007】このような背景の下、本発明者等は、導電
性酵素と、導電成分と、ビヒクルとを含んでなる、酵素
電極用組成物を発明し(以下、「先願発明」という)、
先に出願を行った(特願平5−93900)。先願発明
の酵素電極用組成物は、基質濃度の変化に伴う酵素組成
物の導電率の変化量により基質濃度を測定するものであ
るが、組成物を基材に固定化すると、溶液中に存在する
場合に比べ導電率の変化量が極めて少ないか減少すると
いう問題点があった。このため、導電率の変化量の小さ
い電位では、基質濃度を測定するのが困難な場合があっ
た。
Against this background, the inventors of the present invention invented a composition for an enzyme electrode containing a conductive enzyme, a conductive component, and a vehicle (hereinafter referred to as "prior invention"). ,
I filed an application earlier (Japanese Patent Application No. 5-93900). The composition for an enzyme electrode of the invention of the prior application measures the substrate concentration by the change amount of the conductivity of the enzyme composition with the change of the substrate concentration, but when the composition is immobilized on a substrate, There was a problem that the amount of change in conductivity was extremely small or decreased as compared with the case where it was present. Therefore, it may be difficult to measure the substrate concentration at a potential with a small change in conductivity.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このような先願発明の
問題点を解決すべく、本発明は、基材に固定した場合に
おいても、導電率の変化量が減少しない酵素電極用組成
物を提供することを目的とする。
In order to solve the problems of the invention of the prior application, the present invention provides a composition for an enzyme electrode which does not reduce the amount of change in conductivity even when immobilized on a substrate. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決する手段】本発明者等は、酵素電極用組成
物の各成分について鋭意検討を行った結果、従来、酵素
電極用組成物の成分として極めて重要な役割を担ってい
ると考えられていたカーボンパウダー、バッファー、界
面活性剤、担体、溶媒等を除去し、酵素と樹脂のみの組
成としたところ、意外にも基質濃度に伴う導電率の変化
量が著しく増大することを見出し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted diligent studies on each component of the composition for enzyme electrodes, and as a result, it is considered that they have conventionally played an extremely important role as components of the composition for enzyme electrodes. By removing the carbon powder, buffer, surfactant, carrier, solvent, etc., which had been used, and using only the enzyme and resin as a composition, it was surprisingly found that the amount of change in conductivity with substrate concentration significantly increased. Completed the invention.

【0010】本発明による酵素電極用組成物は、導電性
酵素と、親水性樹脂及び/又は疎水性樹脂を含む樹脂組
成物とからなる酵素電極用組成物である。また、本発明
による酵素固定化電極は、前記酵素電極用組成物を基材
に担持させてなるもの、である。
The enzyme electrode composition according to the present invention is an enzyme electrode composition comprising a conductive enzyme and a resin composition containing a hydrophilic resin and / or a hydrophobic resin. Further, the enzyme-immobilized electrode according to the present invention is one in which the enzyme electrode composition is supported on a substrate.

【0011】本発明による酵素電極用組成物をスクリー
ン印刷などの手法によって絶縁性基材に担持させると、
電極を構成することができる。従って、本発明による酵
素電極用組成物を用いれば簡便な方法によって、安定し
た性能の酵素センサー用電極を製造することができる。
また、本発明による組成物は、スクリーン印刷という種
々のパターンの電極を容易に製造することができる手法
を利用できる点でも有利である。また、本発明による酵
素電極用組成物を用いて得られた電極中ではメディエー
タが酵素に固定されているため、被検試料中へのメディ
エータの漏出がなく安定した性能の電極を得ることがで
きる点でも優れる。
When the composition for an enzyme electrode according to the present invention is supported on an insulating substrate by a technique such as screen printing,
The electrodes can be configured. Therefore, by using the composition for an enzyme electrode according to the present invention, an electrode for an enzyme sensor having stable performance can be produced by a simple method.
The composition according to the present invention is also advantageous in that it is possible to use screen printing, which is a method for easily manufacturing electrodes having various patterns. Further, in the electrode obtained by using the composition for an enzyme electrode according to the present invention, since the mediator is fixed to the enzyme, it is possible to obtain an electrode having stable performance without leakage of the mediator into the test sample. Also excellent in terms.

【0012】以下、本発明を詳細に説明する。酵素電極用組成物 本発明による酵素電極用組成物は、被測定物質に基質特
異性を有しかつ導電性を有する酵素を含んでなる。
The present invention will be described in detail below. Composition for Enzyme Electrode The composition for enzyme electrode according to the present invention comprises an enzyme having substrate specificity and conductivity for the substance to be measured.

【0013】ここで「導電性酵素」とは、その酵素がそ
の系に存在する基質たる被測定物質の量に依存してその
導電性を変化させる酵素を意味する。本発明において、
導電性酵素とは、酵素それ自体が導電性を有するものに
加え、各種メディエータで修飾された結果導電性が付与
された酵素であってもよい。
The term "conductive enzyme" as used herein means an enzyme which changes its conductivity depending on the amount of a substance to be measured which is a substrate present in the system. In the present invention,
The conductive enzyme may be an enzyme having conductivity itself, or an enzyme having conductivity as a result of being modified with various mediators.

【0014】ここで、メディエータで修飾された結果導
電性を付与された酵素とは、次のようなものを意味す
る。一般に酵素の活性サイトは酵素たる蛋白質の内部に
存在するため、その酵素の作用の結果生じる電子の受け
渡しを外部から、例えば電極を通じて観察することは一
般には難しい。酸化酵素の場合、その電子の受け渡し
を、消費される酵素または発生した水素イオンもしくは
過酸化水素の量を介して観察することも可能であるが、
それらの量を系中で安定化させることが困難な場合も多
い。従って、系中に存在する基質量を正確に反映する指
標とはなりにくい。しかし、この活性サイトと電極との
間の電子の動きを(例えばそれ自体が酸化または還元さ
れて)媒介するメディエータを存在させると、活性サイ
トで生じる電子の動きを電極で安定して高い精度で観察
することができる。よって、本発明においてメディエー
タで修飾された酵素とは、上記のような役割を担うメデ
ィエータで修飾され、その結果導電性を付与されたもの
を意味するものとする。
Here, the enzyme which has been imparted with conductivity as a result of being modified with a mediator means the following. In general, the active site of an enzyme exists inside a protein that is an enzyme, so it is generally difficult to observe the electron transfer resulting from the action of the enzyme from the outside, for example, through an electrode. In the case of an oxidase, it is also possible to observe the electron transfer through the consumed enzyme or the amount of hydrogen ion or hydrogen peroxide generated,
It is often difficult to stabilize those amounts in the system. Therefore, it is difficult to be an index that accurately reflects the mass of the group present in the system. However, the presence of a mediator that mediates the movement of electrons between the active site and the electrode (for example, by being oxidized or reduced by itself) causes the movement of electrons generated at the active site to be stable and highly accurate at the electrode. Can be observed. Therefore, in the present invention, the enzyme modified with a mediator means an enzyme modified with a mediator having the above-mentioned role and, as a result, imparted with conductivity.

【0015】本発明において好ましい導電性酵素として
は、このメディエータで修飾された酵素が挙げられる。
この修飾酵素の態様としては、(1)酵素の側鎖(例え
ば、糖鎖、アルキル鎖、主鎖より枝分れしたペプチド鎖
など)にメディエーターを共有結合を介して結合させた
もの、(2)酵素の本体にメディエーターを共有結合を
介して結合させたもの、さらに(3)酵素本体及び酵素
の側鎖にメディエーターを共有結合を介して結合させた
もの、の三態様が挙げられる。これらの態様において、
メディエーターと酵素とは適当なスペーサーを介して結
合していても良い。
In the present invention, the preferred conductive enzyme is an enzyme modified with this mediator.
Examples of the modified enzyme include (1) a side chain (for example, a sugar chain, an alkyl chain, a peptide chain branched from a main chain, etc.) of an enzyme, to which a mediator is bound via a covalent bond, (2 The present invention includes three embodiments, that is, a mediator bound to the enzyme body via a covalent bond, and (3) a mediator bound to the enzyme body and side chains of the enzyme via a covalent bond. In these aspects,
The mediator and the enzyme may be bound via an appropriate spacer.

【0016】本発明において、酵素は被測定物質との関
係で適宜選択されてよく、またメディエータは上記役割
を担うものであれば特に限定されない。好ましい修飾酵
素の具体例としては、メディエータで修飾されたオキシ
ダーゼが挙げられる。ここでオキシダーゼの好ましい例
としては、グルコースオキシダーゼ、ガラクトースオキ
シダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、D−またはL−ア
ミノ酸オキシダーゼ、アミンオキシダーゼ、コレステロ
ールオキシダーゼおよびコリンオキシダーゼからなる群
から選択されるものが挙げられる。また、メディエータ
の好ましい例としては、フェロセン、フェロセン誘導
体、p−ベンゾキノン、フェリシアン化カリウム、フェ
ナジンメトサルファート、2,6−ジクロロフェノール
インドフェノール、ピロロキノリンキノン(PQQ)、
フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)、ニコチン
アミドアデニンジヌクレオチド(NAD)、ニコチンア
ミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADP)などが
挙げられる。特にフェロセンまたはその誘導体が好まし
い。好ましいフェロセン誘導体としては、例えば1,
1’−ジメチルフェロセン、フェロセン酢酸、ヒドロキ
シエチルフェロセン、1,1’−ビス(ヒドロキシメチ
ル)フェロセン、フェロセンモノカルボン酸、フェロセ
ン1,1’−ジカルボン酸、クロロフェロセン、メチル
トリメチルアミノフェロセンなどが挙げられる。
In the present invention, the enzyme may be appropriately selected in relation to the substance to be measured, and the mediator is not particularly limited as long as it plays the above role. A specific example of a preferred modifying enzyme is an oxidase modified with a mediator. Here, preferable examples of the oxidase include those selected from the group consisting of glucose oxidase, galactose oxidase, pyruvate oxidase, D- or L-amino acid oxidase, amine oxidase, cholesterol oxidase, and choline oxidase. Further, preferred examples of mediators include ferrocene, ferrocene derivatives, p-benzoquinone, potassium ferricyanide, phenazine methosulfate, 2,6-dichlorophenol indophenol, pyrroloquinoline quinone (PQQ),
Examples include flavin adenine dinucleotide (FAD), nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP), and the like. Ferrocene or its derivative is particularly preferable. Preferred ferrocene derivatives include, for example, 1,
1'-dimethylferrocene, ferrocene acetic acid, hydroxyethylferrocene, 1,1'-bis (hydroxymethyl) ferrocene, ferrocene monocarboxylic acid, ferrocene 1,1'-dicarboxylic acid, chloroferrocene, methyltrimethylaminoferrocene and the like can be mentioned. .

【0017】酵素とメディエータの組み合わせとして
は、グルコースオキシダーゼ(GOD)とフェロセンま
たはフェロセン誘導体との組み合わせが挙げられる。よ
り具体的にはGODは次の反応:
Examples of the combination of the enzyme and the mediator include a combination of glucose oxidase (GOD) and ferrocene or a ferrocene derivative. More specifically, GOD is the following reaction:

【0018】[0018]

【化2】 を触媒し、GODとフェロセンの組み合わせは、電子を
次のように運ぶ。
[Chemical 2] And the combination of GOD and ferrocene carries electrons as follows:

【0019】[0019]

【化3】 (式中、FADはフラビンアデニンジヌクレオチドであ
る) メディエータのフェロセンは過酸化水素と比較して低い
電極電位でも測定可能であり、過酸化水素と類似した電
位で還元される多くの物質(例えば、アスコルビン酸な
ど)からの影響を受けることがない。
[Chemical 3] (In the formula, FAD is a flavin adenine dinucleotide.) The mediator ferrocene can be measured even at a low electrode potential as compared with hydrogen peroxide, and many substances that are reduced at a potential similar to hydrogen peroxide (for example, Ascorbic acid, etc.) is not affected.

【0020】オキシダーゼへのメディエータの導入は、
オキシダーゼの酵素本体(例えば、リジン残基のアミノ
基)および/または側鎖(例えば、糖鎖、アルキル鎖、
主鎖より枝分れしたペプチド鎖など)に行われてよい。
さらにこの導入は適当なスペーサーを介して行われても
よい。特に、側鎖へのメディエータの導入はスペーサー
を介して行われるのが好ましい。スペーサーとしては、
イソプレン、ブタジエン、アセチレン、およびこれらの
誘導体並びに各々のコポリマー等が挙げられるが、スペ
ーサーの好ましい具体例としては、下記の式(I)で表
されるスペーサーが挙げられる。
The introduction of the mediator into the oxidase is
Enzyme body of oxidase (eg, amino group of lysine residue) and / or side chain (eg, sugar chain, alkyl chain,
Peptide chains branched from the main chain).
Furthermore, this introduction may be carried out via a suitable spacer. In particular, the introduction of the mediator into the side chain is preferably carried out via a spacer. As a spacer
Examples of the spacer include isoprene, butadiene, acetylene, derivatives thereof and copolymers thereof, and a preferred spacer is a spacer represented by the following formula (I).

【0021】[0021]

【化4】 (ここで、nは0〜8の整数を表す) 好ましい修飾酵素の具体例としては、オキシダーゼの酵
素本体にリジン残基のアミノ基にフェロセンカルボン酸
を酸アミド結合によって導入し、および/または、酵素
の糖鎖を修飾して形成したアルデヒド基を利用して上記
式(I)で表されるスペーサーを介してフェロセンカル
ボン酸を導入したものが挙げられる。最も好ましくは、
オキシダーゼの酵素本体および糖鎖の両方に上記のよう
にフェロセンが導入されたものが挙げられる。この酵素
本体および糖鎖にメディエータが導入された修飾酵素は
新規であり、後記する酵素固定化電極において特に好ま
しい特性を有することから、本発明の一態様を構成す
る。
[Chemical 4] (Here, n represents an integer of 0 to 8) As a specific example of a preferable modifying enzyme, ferrocenecarboxylic acid is introduced into the amino group of a lysine residue by an acid amide bond in the enzyme body of oxidase, and / or An example is one in which a ferrocenecarboxylic acid is introduced through a spacer represented by the above formula (I) using an aldehyde group formed by modifying the sugar chain of an enzyme. Most preferably,
Examples thereof include those in which ferrocene is introduced into both the enzyme body of the oxidase and the sugar chain. This modified enzyme having a mediator introduced into the enzyme body and sugar chain is novel and has particularly preferable characteristics in the enzyme-immobilized electrode described below, and thus constitutes one embodiment of the present invention.

【0022】酵素に導入されるメディエータ量は特に限
定されないが、酵素1分子に対するメディエータ分子の
比が1:50程度であるのが好ましく、特に酵素がオキ
シダーゼであり、メディエータがフェロセンである場
合、その比は1:5〜20程度が好ましく、より好まし
くは1:10〜15程度である。図1は、酵素の本体お
よび/または側鎖にメディエータが導入された状態の模
式図である。図中、(A)は酵素の側鎖にメディエータ
ーを共有結合させたモデル、(B)は酵素本体及び酵素
の側鎖にメディエーターを共有結合させたモデル、
(C)は酵素本体のみにメディエーターを共有結合させ
たモデルを表す。親水性樹脂としては、ポリビニルピロ
ドリンを用いるのが好ましいが、水及びアルコールに可
溶な樹脂であれば、特に限定されない。具体的に例示す
ると、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポ
リビニルメトキシアセタール(アセタール化48%)、ポ
リビニルアミン(75%Rh)、ポリビニルアルコール、ビ
スコースフィルム、酢酸セルロース(置換度DS=0.8
)、ポリエチレングリコール、ポリビニルメトキシア
セタール(アセタール化86%)等を挙げることができ
る。
The amount of the mediator introduced into the enzyme is not particularly limited, but the ratio of the mediator molecule to one molecule of the enzyme is preferably about 1:50, and particularly when the enzyme is oxidase and the mediator is ferrocene, The ratio is preferably about 1: 5 to 20 and more preferably about 1:10 to 15. FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which a mediator is introduced into the main body and / or side chain of an enzyme. In the figure, (A) is a model in which a mediator is covalently bound to the side chain of the enzyme, (B) is a model in which the mediator is covalently bound to the enzyme body and the side chain of the enzyme,
(C) represents a model in which a mediator is covalently bound only to the enzyme body. As the hydrophilic resin, it is preferable to use polyvinyl pyrrolidrin, but it is not particularly limited as long as it is a resin soluble in water and alcohol. Specific examples include sodium polyacrylate, polyacrylic acid, polyvinyl methoxy acetal (acetalized 48%), polyvinyl amine (75% Rh), polyvinyl alcohol, viscose film, cellulose acetate (substitution degree DS = 0.8).
), Polyethylene glycol, polyvinyl methoxy acetal (acetalization 86%), and the like.

【0023】疎水性樹脂としては、ポリビニルブチラー
ルを用いるのが好ましいが、水に不溶でアルコールに可
溶な樹脂であれば、特に限定されない。具体的に例示す
ると酢酸セルロース(置換度DS=2.3 )、ポリ酢酸ビ
ニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリイソブチルエーテ
ル等を挙げることができる。親水性樹脂及び疎水性樹脂
の混合比は、用いる樹脂に応じて任意に設定することが
できる。例えば、ポリビニルピロドリンとポリビニルブ
チラールを用いる場合であれば、混合比を15:1 〜1:
5、特に、5:1〜1:1とするのが好ましい。また、
樹脂に混合した修飾酵素の溶出を無視できる場合であれ
ば、親水性樹脂を単独で用いることも可能であり、ま
た、例えば、重合度の低い(DP=1000未満)ポリ
ビニルブチラールなどであれば、疎水性樹脂を単独で用
いることも可能である。本発明による組成物はこれらの
成分を適当な混合手段、例えば、アジテーター、ホモミ
クサー、三本ロールなどで混合して製造することができ
る。
Polyvinyl butyral is preferably used as the hydrophobic resin, but is not particularly limited as long as it is a resin which is insoluble in water and soluble in alcohol. Specific examples include cellulose acetate (substitution degree DS = 2.3), polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyisobutyl ether and the like. The mixing ratio of the hydrophilic resin and the hydrophobic resin can be arbitrarily set according to the resin used. For example, in the case of using polyvinyl pyrodrine and polyvinyl butyral, the mixing ratio is 15: 1 to 1:
5, especially 5: 1 to 1: 1 is preferable. Also,
If the elution of the modifying enzyme mixed with the resin can be ignored, it is possible to use the hydrophilic resin alone, and, for example, polyvinyl butyral having a low degree of polymerization (DP = less than 1000), It is also possible to use the hydrophobic resin alone. The composition according to the present invention can be produced by mixing these components with an appropriate mixing means such as an agitator, a homomixer and a triple roll.

【0024】酵素固定化電極の製造およびその用途 本発明による酵素電極用組成物は、それを基材に担持さ
せることによって酵素固定化電極とすることができる。
すなわち、組成物を基材に適用して、そのビヒクル成分
を蒸発させて除くことによって、組成物を基材に担持さ
せる。組成物の基材への適用方法は特に限定されない
が、印刷技術に応用することができる。例えば、スクリ
ーン印刷法、ローラーコーティング法、ディスペンサー
法などの手法によって、組成物を基材に適用することが
できる。スクリーン印刷は、種々のパターンを比較的容
易に印刷できる方法であることから特に好ましいといえ
る。
Production of enzyme-immobilized electrode and its use The enzyme-electrode composition of the present invention can be made into an enzyme-immobilized electrode by supporting it on a substrate.
That is, the composition is applied to a substrate and the vehicle component is evaporated and removed to support the composition on the substrate. The method of applying the composition to the substrate is not particularly limited, but it can be applied to the printing technique. For example, the composition can be applied to the substrate by a technique such as a screen printing method, a roller coating method, a dispenser method or the like. Screen printing is particularly preferable because it is a method that allows various patterns to be printed relatively easily.

【0025】こうして得られた酵素固定化電極は、その
基質の存在量を測定するためのセンサー用電極として利
用することができる。酵素固定化電極は、固定化された
酵素を介して検体試料中の基質の存在量に依存してその
導電性を変化させる。従って、その導電性の変化を基質
の濃度が既知の系で予め標準化しておき、その結果に基
づいて基質濃度が未知の試料の基質濃度を測定すること
ができる。具体的には、本発明によって得られた酵素固
定化電極と、対向電極と、参照電極を用いた系によっ
て、基質濃度と酵素固定化電極の導電率の変化とを測定
すればよい。
The enzyme-immobilized electrode thus obtained can be used as a sensor electrode for measuring the amount of its substrate. The enzyme-immobilized electrode changes its conductivity depending on the amount of the substrate present in the sample through the immobilized enzyme. Therefore, the change in conductivity can be standardized in advance in a system in which the substrate concentration is known, and the substrate concentration of a sample whose substrate concentration is unknown can be measured based on the result. Specifically, the substrate concentration and the change in conductivity of the enzyme-immobilized electrode may be measured by a system using the enzyme-immobilized electrode obtained by the present invention, a counter electrode, and a reference electrode.

【0026】図2は、センサー用電極の好ましい態様を
示したものである。図2(a)は、基材1の上にスクリ
ーン印刷の手法によって酵素電極用組成物を適用して、
酵素固定化電極2を形成して得られた一極系電極であ
り、図2(b)はその斜視図である。また、図2(c)
は、基材1の上に同様にスクリーン印刷の手法によって
酵素電極用組成物を適用して酵素固定化電極2を形成
し、さらに導電性酵素を含まない以外は酵素電極用組成
物と同一の組成の組成物を同様の手法で適用して形成し
た対向電極3を同一の基材1上に設けた二極系電極であ
り、図2(d)はその斜視図である。図2(c)および
(d)の態様の場合、基材は絶縁性の物質であることが
必要である。
FIG. 2 shows a preferred embodiment of the sensor electrode. FIG. 2 (a) shows that the enzyme electrode composition is applied onto the substrate 1 by a screen printing method,
This is a monopolar electrode obtained by forming the enzyme-immobilized electrode 2, and FIG. 2 (b) is a perspective view thereof. In addition, FIG.
Is the same as the composition for enzyme electrodes except that the enzyme-immobilized electrode 2 is formed by applying the composition for enzyme electrodes on the base material 1 by the screen printing method, and the conductive enzyme is not contained. This is a bipolar electrode in which the counter electrode 3 formed by applying the composition of the composition in the same manner is provided on the same base material 1, and FIG. 2D is a perspective view thereof. In the case of the embodiments of FIGS. 2C and 2D, the base material needs to be an insulating substance.

【0027】さらにそれらのセンサー用電極を備えたセ
ンサーの模式図は図3(A)および(B)に示される通
りである。電極5は本体部4と分離可能であり、電極5
は使い捨て型とすることができる。図4は、センサー用
電極の他の好ましい態様を示したものである。このセン
サー用電極は、本発明の酵素電極用組成物6をウエル7
の内部に有するものであり、使用するにはウエル7の中
に検体試料を滴下し、対向電極及び参照電極を上部より
設置すればよい。このようなウエルタイプの電極は、図
2に示されるような短冊タイプの電極と比較して、用い
る検体試料の量が少量で済むという点で優れている。ま
た、本態様のように複数のウエルを設けることにより、
連続的に測定することもできる。なお、各ウエルの電極
は、一回きりの使用でよく、使い捨て型とすればよい。
Further, a schematic view of a sensor provided with those sensor electrodes is as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). The electrode 5 can be separated from the main body 4,
Can be disposable. FIG. 4 shows another preferred embodiment of the sensor electrode. This sensor electrode was prepared by using the enzyme electrode composition 6 of the present invention in wells 7.
In order to use it, the specimen sample may be dropped into the well 7 and the counter electrode and the reference electrode may be installed from above. Such a well-type electrode is superior in that the amount of the specimen sample to be used can be smaller than that of the strip-type electrode as shown in FIG. Further, by providing a plurality of wells as in this embodiment,
It can also be measured continuously. The electrodes in each well may be used only once and may be disposable.

【0028】このセンサー用電極の製造工程の一例を図
5に示す。まず、基板8を用意し(a)、その表面に金
電極9をスクリーン印刷等により印刷し、焼成する
(b)。次いで、金電極9の先端部に酵素電極用組成物
6をスクリーン印刷等により印刷する(c)。一方、基
板に形成された酵素電極用組成物6の位置に対応して孔
10が設けられたプレート11を用意し、前記基板8に
積層する(d)。このセンサー用電極における酵素電極
用組成物に用いる樹脂は、前述した親水性樹脂及び/又
は疎水性樹脂のいずれであってもよいが、好ましくは、
親水性樹脂のみを用いる。このようなウエルタイプのセ
ンサー用電極では、修飾酵素が溶出しても何ら問題はな
く、また溶出した方がかえって反応が早くなるととも
に、感度が良好になるからである。
An example of the manufacturing process of this sensor electrode is shown in FIG. First, the substrate 8 is prepared (a), the gold electrode 9 is printed on the surface thereof by screen printing or the like, and baked (b). Then, the enzyme electrode composition 6 is printed on the tip of the gold electrode 9 by screen printing or the like (c). On the other hand, a plate 11 having holes 10 corresponding to the positions of the enzyme electrode composition 6 formed on the substrate is prepared and laminated on the substrate 8 (d). The resin used for the enzyme electrode composition in the sensor electrode may be any of the hydrophilic resin and / or the hydrophobic resin described above, but preferably,
Only hydrophilic resin is used. This is because in such a well-type sensor electrode, there is no problem even if the modifying enzyme is eluted, and the elution causes a faster reaction and better sensitivity.

【0029】導電性酵素の製造 それ自体が導電性を有しない酵素の場合、メディエータ
を導入することにより導電性酵素とすることが出来る。
酵素へのメディエータの導入は、上記したように酵素本
体および側鎖のいずれに行ってもよく、またその導入は
酵素本体または側鎖に存在する官能基(この官能基は酵
素を酸化または還元して、もしくは酵素に存在する官能
基と置換反応させることによって形成されたものであっ
てもよい)と、メディエータに存在する官能基(この官
能基もメディエータを酸化または還元して、もしくは酵
素に存在する官能基と置換反応させることによって形成
されたものであってもよい)とを反応させることによっ
て行うことができる。さらにメディエータのスペーサー
を介しての導入も、そのスペーサーが有する官能基を利
用して行うことができる。
Production of Conductive Enzyme When the enzyme itself does not have conductivity, it can be made into a conductive enzyme by introducing a mediator.
The introduction of the mediator into the enzyme may be carried out in either the enzyme body or the side chain as described above, and the introduction of the functional group present in the enzyme body or the side chain (the functional group oxidizes or reduces the enzyme). Or a functional group present in the enzyme may be formed by substitution reaction with a functional group present in the enzyme, and a functional group present in the mediator (this functional group is also present in the enzyme by oxidizing or reducing the mediator). Which may be formed by a substitution reaction with a functional group). Further, the introduction of the mediator through the spacer can also be performed by utilizing the functional group of the spacer.

【0030】酵素がオキシダーゼである場合の反応の具
体例を以下に示す。 (1)酵素の側鎖へのメディエーターの導入 まず、オキシダーゼの糖鎖を、酵素の性質を変化させな
いような溶媒(例えばリン酸緩衝液)中において、適当
な酸化剤(例えば、過ヨウ素酸ナトリウム)で酸化し、
糖鎖にアルデヒド基を形成する。次いでスペーサーとし
て次の式(II):
A specific example of the reaction when the enzyme is oxidase is shown below. (1) Introduction of Mediator to Side Chain of Enzyme First, a sugar chain of oxidase is treated with an appropriate oxidizing agent (eg, sodium periodate) in a solvent (eg, phosphate buffer) that does not change the properties of the enzyme. ),
Form an aldehyde group on the sugar chain. Then as a spacer, the following formula (II):

【0031】[0031]

【化5】 で表されるジヒドラジドを、そのアルデヒド基に導入す
る。この反応物とメディエーターとしてのフェロセンカ
ルボン酸とを適当な還元剤(例えば、シアノボロハイド
ライドナトリウム)または縮合剤(例えば、カルボジイ
ミド)の存在下で反応させる。
[Chemical 5] The dihydrazide represented by is introduced into the aldehyde group. This reactant is reacted with ferrocenecarboxylic acid as a mediator in the presence of a suitable reducing agent (eg sodium cyanoborohydride) or a condensing agent (eg carbodiimide).

【0032】(2)酵素の本体および側鎖へのメディエ
ーターの導入(A法) まず前記(1)と同様の方法で酵素の側鎖にメディエー
ターを導入する。ついで酵素を変性剤(例えば、尿素)
で処理してタンパク質内部を露出させ、Y.DeganiとA.He
ller(J.Physical Chemistry,91,1285-1289(1987)) によ
るカルボジイミド法に類似の方法で、フェロセンカルボ
ン酸を酵素の本体と側鎖とに導入する。
(2) Introduction of mediator into enzyme main body and side chain (method A) First, a mediator is introduced into the side chain of the enzyme by the same method as in the above (1). Then denaturing the enzyme (eg urea)
To expose the inside of the protein, and then Y. Degani and A. He
The ferrocenecarboxylic acid is introduced into the main body and side chain of the enzyme by a method similar to the carbodiimide method according to ller (J. Physical Chemistry, 91 , 1285-1289 (1987)).

【0033】(3)酵素の本体および側鎖へのメディエ
ーターの導入(B法) まず前記(1)と同様の方法で酵素の側鎖を酸化し、側
鎖にアルデヒド基を形成する。次いで変性剤および縮合
剤の存在下で前記式(II)で表されるジヒトラジドを酵素
の側鎖に導入する。更に、変性されて側鎖にスペーサー
が導入された酵素と、フェロセンカルボン酸と反応させ
る。
(3) Introduction of Mediator into Enzyme Main Body and Side Chain (Method B) First, the side chain of the enzyme is oxidized by the same method as in the above (1) to form an aldehyde group on the side chain. Then, dihitrazide represented by the above formula (II) is introduced into the side chain of the enzyme in the presence of the denaturant and the condensing agent. Further, the enzyme modified with a spacer introduced into the side chain is reacted with ferrocenecarboxylic acid.

【0034】(4)酵素の本体へのメディエーターの導
入 前記(2)に準じて行うことができる。すなわち、酵素
を変性剤で処理してタンパク質内部を露出させ、ついで
カルボジイミド法に類似の方法で、フェロセンカルボン
酸を酵素本体に導入する。
(4) Introduction of a mediator into the enzyme body It can be carried out according to the above (2). That is, the enzyme is treated with a denaturing agent to expose the inside of the protein, and then ferrocenecarboxylic acid is introduced into the enzyme body by a method similar to the carbodiimide method.

【0035】[0035]

【実施例】本発明を以下の実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。以下では次の略号を使用する。GOD:グルコー
スオキシダーゼ、HEPES:N−2−ヒドロキシエチ
ルピペラジン−N’−2−エタンスルホン酸。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail by the following examples, but the present invention is not limited to these examples. The following abbreviations are used below. GOD: glucose oxidase, HEPES: N-2-hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonic acid.

【0036】実施例1 GOD側鎖へのフェロセンの導
入(その1) (a) GOD(シグマ社製、TypeII、EC1.1.3.4.,Asp
ergillus niger、100mg) を0.1M、pH6.0のリ
ン酸緩衝液(1ml)に溶かし、予め前記と同様の緩衝液
に溶かしておいた20mM過ヨウ素酸ナトリウムと混合
し、4℃で1時間放置した。続いてエチレングリコール
(100μl)を加えて酸化反応を停止させた。その
後、更に4℃で30分放置してから、pH6.0、0.1
Mリン酸緩衝液を外液とし、その外液を4回交換しなが
ら反応混合物を48時間以上かけて透析した。
Example 1 Introduction of ferrocene into the GOD side chain (No. 1) (a) GOD (Type II, EC1.1.3.4., Asp manufactured by Sigma)
ergillus niger, 100 mg) in 0.1 M pH 6.0 phosphate buffer (1 ml) and mixed with 20 mM sodium periodate previously dissolved in the same buffer as above and mixed at 4 ° C. for 1 hour. I left it. Subsequently, ethylene glycol (100 μl) was added to stop the oxidation reaction. After that, leave it at 4 ℃ for 30 minutes, and then adjust it to pH 6.0, 0.1.
The M phosphate buffer was used as an external solution, and the reaction mixture was dialyzed for 48 hours or more while exchanging the external solution four times.

【0037】(b) アジピルジヒドラジド(100mg
乾燥粉末)を上記の透析の済んだ溶液に溶かし、その溶
液を室温下、暗所にて一晩放置した。この溶液を、pH
6.0、0.1Mリン酸緩衝液を外液とし、その外液を
4回交換しながら透析し、未反応のアジピルジヒドラジ
ドを除いた。
(B) Adipyl dihydrazide (100 mg
(Dry powder) was dissolved in the above dialyzed solution, and the solution was allowed to stand overnight at room temperature in the dark. Add this solution to pH
Using 6.0 and 0.1 M phosphate buffer as an external solution, the external solution was dialyzed while exchanging the external solution four times to remove unreacted adipyl dihydrazide.

【0038】(c) フェロセンカルボキシアルデヒド
(濃度1mg/ml、pH6.0、0.1Mリン酸緩衝液2m
l)を前記(b)で得たGODヒドラジド溶液(2ml)
に混合し、4℃暗所にて一晩反応させた。シアノボロハ
イドライドナトリウムを10mMの最終濃度になるように
混合し、1時間反応させた。次いでpH6.0、0.1M
リン酸緩衝液を外液とし、その外液を4回交換しながら
反応混合物を透析して、過剰のフェロセンカルボキシア
ルデヒドを除き側鎖にフェロセンが導入されたGODを
得た。
(C) Ferrocene carboxaldehyde (concentration 1 mg / ml, pH 6.0, 0.1 M phosphate buffer 2 m
l) is the GOD hydrazide solution obtained in (b) above (2 ml)
Were mixed with each other and reacted overnight in the dark at 4 ° C. Sodium cyanoborohydride was mixed to a final concentration of 10 mM and reacted for 1 hour. Then pH 6.0, 0.1M
The reaction mixture was dialyzed while the phosphate buffer was used as an external solution and the external solution was exchanged 4 times to obtain GOD in which ferrocene was introduced into the side chain to remove excess ferrocene carboxaldehyde.

【0039】実施例2 GOD側鎖へのフェロセンの導
入(その2) (a) GOD(シグマ社製、TypeII、EC1.1.3.4.,Asp
ergillus niger、500mg) を0.1M、pH6.0のリ
ン酸緩衝液(5ml)に溶かし、泡立てないように4℃で
よく攪拌した。予め前記と同様の緩衝液に溶かしておい
た20mM過ヨウ素酸ナトリウムを加え、4℃で1時間放
置した。続いて反応を停止させるためにエチレングリコ
ール(500μl)を加え、4℃で30分間攪拌した。
この溶液を、pH6.0、0.1Mリン酸緩衝液を外液と
し、その外液を4回交換しながら反応混合物を48時間
以上かけて透析した。
Example 2 Introduction of ferrocene into the GOD side chain (part 2) (a) GOD (Type II, EC1.1.3.4., Asp manufactured by Sigma)
(ergillus niger, 500 mg) was dissolved in 0.1 M phosphate buffer (5 ml, pH 6.0) and stirred well at 4 ° C so as not to cause foaming. 20 mM sodium periodate previously dissolved in the same buffer as above was added, and the mixture was allowed to stand at 4 ° C. for 1 hour. Subsequently, ethylene glycol (500 μl) was added to stop the reaction, and the mixture was stirred at 4 ° C. for 30 minutes.
The reaction mixture was dialyzed for 48 hours or longer while using 0.1M phosphate buffer (pH 6.0) as an external solution and changing the external solution 4 times.

【0040】(b) アジピルジヒドラジド(500mg
乾燥粉末)を上記の透析の済んだ溶液に溶かし、その溶
液を4℃で、一晩暗所で攪拌した。この溶液を、pH6.
0、0.1Mリン酸緩衝液を外液とし、その外液を4回
交換しながら48時間以上透析し、未反応のアジピルジ
ヒドラジドを除いた。
(B) Adipyl dihydrazide (500 mg
(Dry powder) was dissolved in the above dialyzed solution and the solution was stirred at 4 ° C. in the dark overnight. This solution was adjusted to pH 6.
The 0, 0.1 M phosphate buffer was used as the external solution, and the external solution was dialyzed for 48 hours or more while exchanging the external solution 4 times to remove unreacted adipyl dihydrazide.

【0041】(c) あらかじめ1−エチル−3−(ジ
メチルアミノプロピル)カルボジイミド(500mg)お
よびフェロセンカルボン酸(450mg)を0.15M
HEPES緩衝液(25ml)に溶かしておき、pH7.3
に調整した。このフェロセン溶液に、先の透析が完了し
た酵素溶液を混合し、途中2〜3回pHが7.3であるこ
とを確認しつつ4℃暗所にて一晩攪拌した。この酵素液
について、リン酸緩衝液を外液とし、その外液を4回以
上交換しながら48時間以上かけて再び透析を行なっ
た。続いて未反応のフェロセンカルボン酸および他の低
分子成分を除き、側鎖にフェロセンが導入されたGOD
を得た。
(C) In advance, 1-ethyl-3- (dimethylaminopropyl) carbodiimide (500 mg) and ferrocenecarboxylic acid (450 mg) were added to 0.15M.
Dissolve in HEPES buffer solution (25 ml), pH 7.3
Adjusted to. The ferrocene solution was mixed with the enzyme solution that had been dialyzed, and the mixture was stirred overnight at 4 ° C. in the dark at 2 to 3 times while confirming that the pH was 7.3. This enzyme solution was dialyzed again for 48 hours or longer while using a phosphate buffer as an outer solution and changing the outer solution 4 times or more. Subsequently, unreacted ferrocenecarboxylic acid and other low-molecular components were removed, and ferrocene was introduced into the side chain of GOD.
Got

【0042】実施例3 GOD本体および側鎖へのフェ
ロセンの導入(その1) Y.DeganiとA.Heller(J.Physical Chemistry,91,1285-12
89(1987)) による手法を参考にした。すなわち、フェロ
センカルボン酸と酵素自身の遊離アミノ基とをカルボジ
イミド法にて反応させることにより、GOD本体にフェ
ロセンを結合させた。
Example 3 Introduction of ferrocene into GOD body and side chain (1) Y. Degani and A. Heller (J. Physical Chemistry, 91 , 1285-12)
89 (1987)). That is, ferrocene was bound to the GOD body by reacting ferrocenecarboxylic acid with the free amino group of the enzyme itself by the carbodiimide method.

【0043】(a) 実施例1(a)と同様にして過ヨ
ウ素酸ナトリウムでGODの側鎖を酸化した。 (b) 実施例1(b)と同様にしてアジピルジヒドラ
ジドを酸化したGODに反応させた。 (c) 尿素(810mg)、水溶性カルボジイミド(1
−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボ
ジイミドヒドロクロリド;100mg)およびフェロセン
カルボン酸(80mg)をpH7.3、0.15M HEP
ES緩衝液(4ml)中でソニケーションし、pH7.2〜
7.3に再び合わせた。このpHでフェロセンカルボン酸
を飽和させた。前記(b)で得たGODヒドラジト溶液
(2ml)を加え、必要に応じてpHを確認し、調整し、反
応物を0℃下暗所にて一晩放置した。過剰量の試薬は、
pH6.0、0.1Mリン酸緩衝液を外液とし、その外液
を4回交換しながら反応物を透析して、本体および側鎖
にフェロセンが導入されたGODを得た。
(A) In the same manner as in Example 1 (a), the side chain of GOD was oxidized with sodium periodate. (B) Adipyl dihydrazide was reacted with oxidized GOD in the same manner as in Example 1 (b). (C) Urea (810 mg), water-soluble carbodiimide (1
-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride; 100 mg) and ferrocenecarboxylic acid (80 mg) at pH 7.3, 0.15M HEP
Sonicate in ES buffer (4 ml), pH 7.2
It was set again to 7.3. Ferrocenecarboxylic acid was saturated at this pH. The GOD hydrazide solution (2 ml) obtained in (b) above was added, the pH was checked and adjusted if necessary, and the reaction product was left at 0 ° C. in the dark overnight. Excess reagent is
A 0.1 M phosphate buffer (pH 6.0) was used as an external solution, and the reaction product was dialyzed while exchanging the external solution four times to obtain GOD in which ferrocene was introduced into the main body and side chains.

【0044】また、アジピルジヒドラジド(n=4)に
代えてスクシニルヒドラジド(n=2)を用いた以外は
同様の方法で調製することによって、スペーサーがスク
シニルヒドラジドである導電性酵素を得た。
A conductive enzyme having a spacer of succinyl hydrazide was obtained by the same method except that succinyl hydrazide (n = 2) was used instead of adipyl dihydrazide (n = 4).

【0045】比較例1 実施例3のアジピルジヒドラジド(n=4)に代えてオ
キサリルヒドラジド(n=0)およびセバシルヒドラジ
ド(n=8)をスペーサーとして用いて導電性酵素の調
製を試みた。しかしスペーサーがGODリン酸緩衝液に
溶解しなかったため導電性酵素を調製することができな
かった。
Comparative Example 1 An attempt was made to prepare a conductive enzyme by using oxalyl hydrazide (n = 0) and sebacyl hydrazide (n = 8) as spacers instead of adipyl dihydrazide (n = 4) of Example 3. . However, the spacer could not be dissolved in the GOD phosphate buffer, so that the conductive enzyme could not be prepared.

【0046】実施例4 GOD本体および側鎖へのフェ
ロセンの導入(その2) 酵素の酸化された側鎖のアルデヒド基(−CHO)と、
酵素本体の遊離カルボキシル基(−COOH)との両方
にアジピルジヒドラジドを反応させた。そしてフェロセ
ンアルデヒドをヒドラジドと反応させた。
Example 4 Introduction of Ferrocene into GOD Main Body and Side Chain (Part 2) Aldehyde group (—CHO) on oxidized side chain of enzyme,
Both the free carboxyl group (-COOH) of the enzyme body was reacted with adipyl dihydrazide. Then ferrocene aldehyde was reacted with hydrazide.

【0047】(a) 実施例1(a)と同様にして過ヨ
ウ素酸ナトリウムでGOD側鎖の一部を酸化した。
(A) A portion of the GOD side chain was oxidized with sodium periodate in the same manner as in Example 1 (a).

【0048】(b) 0.5Mアジピルジヒドラジド
(pH5に調製:2ml)、塩化ナトリウム(9mg)、前記
(a)で得た酸化GOD溶液(2ml)、1M水溶性カル
ボジイミド(1ml)および3M尿素を混合し、pHを5に
調整した。室温下暗所にて4時間放置して反応を進め
た。30分おきにpHを5に調整した。4時間後、反応液
をpH6.0、0.1Mリン酸緩衝液を外液とし、その外
液を4回交換しながら反応液を透析した。
(B) 0.5M adipyl dihydrazide (adjusted to pH 5: 2 ml), sodium chloride (9 mg), the oxidized GOD solution (2 ml) obtained in the above (a), 1M water-soluble carbodiimide (1 ml) and 3M urea Were mixed and the pH was adjusted to 5. The reaction was allowed to proceed for 4 hours at room temperature in the dark. The pH was adjusted to 5 every 30 minutes. After 4 hours, the reaction solution was adjusted to pH 6.0 and 0.1 M phosphate buffer was used as an external solution, and the reaction solution was dialyzed while exchanging the external solution four times.

【0049】(c) 前記(b)で得たGODヒドラジ
ド溶液(2.5ml)を0.4mg/mlフェロセンカルボキ
シアルデヒド(2.5ml)と混合し、4℃暗所にて4時
間反応させた。最終濃度が0.1mMになるようにシアノ
ボロハイドライドナトリウムを加え、次いでpH6.0、
0.1Mリン酸緩衝液を外液とし、その外液を4回交換
しながら反応液を透析して、本体および側鎖にフェロセ
ンが導入されたGODを得た。
(C) The GOD hydrazide solution (2.5 ml) obtained in (b) above was mixed with 0.4 mg / ml ferrocene carboxaldehyde (2.5 ml) and reacted at 4 ° C. in the dark for 4 hours. . Sodium cyanoborohydride was added to a final concentration of 0.1 mM, then pH 6.0,
A 0.1 M phosphate buffer solution was used as an external solution, and the reaction solution was dialyzed while exchanging the external solution four times to obtain GOD in which ferrocene was introduced into the main body and side chains.

【0050】実施例5 GOD本体および側鎖へのフェ
ロセンの導入(その3) (a) GOD(500mg)を0.1M、pH6.0のリ
ン酸緩衝液(5ml)に溶かし、泡立てないように4℃で
よく攪拌した。予め前記と同様の緩衝液に溶かしておい
た20mM過ヨウ素酸ナトリウムを加え、4℃で1時間放
置した。続いて反応を停止させるためにエチレングリコ
ール(500μl)を加え、4℃で30分間攪拌した。
この溶液を、pH6.0、0.1Mリン酸緩衝液を外液と
し、その外液を4回交換しながら反応混合物を48時間
以上かけて透析した。
Example 5 Introduction of ferrocene into GOD main body and side chain (3) (a) GOD (500 mg) was dissolved in phosphate buffer (5 ml) of 0.1 M and pH 6.0 to prevent foaming. Stir well at 4 ° C. 20 mM sodium periodate previously dissolved in the same buffer as above was added, and the mixture was allowed to stand at 4 ° C. for 1 hour. Subsequently, ethylene glycol (500 μl) was added to stop the reaction, and the mixture was stirred at 4 ° C. for 30 minutes.
The reaction mixture was dialyzed for 48 hours or longer while using 0.1M phosphate buffer (pH 6.0) as an external solution and changing the external solution 4 times.

【0051】(b) アジピルジヒドラジド(500mg
乾燥粉末)を上記の透析の済んだ溶液に溶かし、その溶
液を4℃で、一晩暗所で攪拌した。この溶液を、pH6.
0、0.1Mリン酸緩衝液を外液とし、その外液を4回
交換しながら48時間以上透析し、未反応のアジピルジ
ヒドラジドを除いた。
(B) Adipyl dihydrazide (500 mg
(Dry powder) was dissolved in the above dialyzed solution and the solution was stirred at 4 ° C. in the dark overnight. This solution was adjusted to pH 6.
The 0, 0.1 M phosphate buffer was used as the external solution, and the external solution was dialyzed for 48 hours or more while exchanging the external solution 4 times to remove unreacted adipyl dihydrazide.

【0052】(c) 尿素(4050mg)、1−エチル
−3−(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(5
00mg)およびフェロセンカルボン酸(450mg)を
0.15M HEPES緩衝液(25ml)に溶かし、pH
7.3に調整した。このフェロセン溶液に、先の透析が
完了した溶液を混合し、途中2〜3回pHを確認しつつ4
℃暗所にて一晩攪拌した。この酵素液について、リン酸
緩衝液を外液とし、その外液を4回以上交換しながら4
8時間以上かけて再び透析を行なった。続いて未反応の
フェロセンカルボン酸および他の低分子成分を除き、本
体および側鎖にフェロセンが導入されたGODを得た。
(C) Urea (4050 mg), 1-ethyl-3- (dimethylaminopropyl) carbodiimide (5
00 mg) and ferrocenecarboxylic acid (450 mg) were dissolved in 0.15 M HEPES buffer (25 ml), and the pH was
Adjusted to 7.3. This ferrocene solution was mixed with the solution that had been dialyzed, and while checking the pH 2-3 times,
The mixture was stirred in the dark at 0 ° C overnight. For this enzyme solution, use phosphate buffer as the external solution and change the external solution four times or more
Dialysis was performed again for 8 hours or more. Subsequently, unreacted ferrocenecarboxylic acid and other low-molecular components were removed to obtain GOD in which ferrocene was introduced into the main body and side chains.

【0053】実施例6 GOD本体へのフェロセンの導
入(その1) GOD(100mg)を0.1M、pH6.0のリン酸緩衝
液(1ml)に溶かし、4℃でよく攪拌した。尿素(81
0mg)、水溶性カルボジイミド(1−エチル−3−(3
−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドヒドロクロ
リド;100mg)およびフェロセンカルボン酸(80m
g)をpH7.3、0.15M HEPES緩衝液(4m
l)中でソニケーションし、pH7.2〜7.3に再び合
わせた。このpHでフェロセンカルボン酸を飽和させた。
前記GOD溶液を加え、必要に応じてpHを確認し、調整
し、反応物を0℃下暗所にて一晩放置した。過剰量の試
薬は、pH6.0、0.1Mリン酸緩衝液を外液とし、そ
の外液を4回交換しながら反応物を透析して、本体にフ
ェロセンが導入されたGODを得た。
Example 6 Introduction of ferrocene into GOD body (1) GOD (100 mg) was dissolved in 0.1 M pH 6.0 phosphate buffer (1 ml) and stirred well at 4 ° C. Urea (81
0 mg), water-soluble carbodiimide (1-ethyl-3- (3
-Dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride; 100 mg) and ferrocenecarboxylic acid (80 m
g), pH 7.3, 0.15M HEPES buffer (4m
sonicated in l) and re-adjusted to pH 7.2-7.3. Ferrocenecarboxylic acid was saturated at this pH.
The GOD solution was added, the pH was checked and adjusted if necessary, and the reaction was left overnight at 0 ° C. in the dark. As an excess amount of the reagent, a 0.1 M phosphate buffer solution of pH 6.0 was used as an external solution, and the reaction product was dialyzed while exchanging the external solution four times to obtain GOD having ferrocene introduced into the main body.

【0054】実施例7 GOD本体へのフェロセンの導
入(その2) GOD(500mg)を0.1M、pH6.0のリン酸緩衝
液(5ml)に溶かし、4℃でよく攪拌した。尿素(40
50mg)、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロ
ピル)カルボジイミドヒドロクロリド(500mg)およ
びフェロセンカルボン酸(450mg)を0.15M H
EPES緩衝液(25ml)中に溶かし、pHを7.3に調
整した。この溶液に前記GOD溶液を加え、途中2〜3
回pHを確認しつつ、4℃下暗所にて一晩放置した。過剰
量の試薬は、pH6.0、0.1Mリン酸緩衝液を外液と
し、その外液を4回交換しながら反応物を透析して、本
体にフェロセンが導入されたGODを得た。
Example 7 Introduction of Ferrocene into GOD Body (Part 2) GOD (500 mg) was dissolved in 0.1 M phosphate buffer (5 ml) having a pH of 6.0 and stirred well at 4 ° C. Urea (40
50 mg), 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (500 mg) and ferrocenecarboxylic acid (450 mg) were added to 0.15 MH 2.
It was dissolved in EPES buffer (25 ml) and the pH was adjusted to 7.3. The above GOD solution was added to this solution, and 2-3
While confirming the pH once, the mixture was left overnight at 4 ° C. in a dark place. As an excess amount of the reagent, a 0.1 M phosphate buffer solution of pH 6.0 was used as an external solution, and the reaction product was dialyzed while exchanging the external solution four times to obtain GOD having ferrocene introduced into the main body.

【0055】実施例8 導電性酵素の評価(1) 金作用電極(直径1mm)、プラチナ対向電極、Ag/A
gCl参照電極を用いたサイクリックボルタモメトリ
で、前記実施例で調製した導電性酵素を評価した。使用
前に酸化アルミニウム(0.075μm)で作用電極を
研磨した。測定は北斗電工ポテンシオシュタット/ガル
バノシュタットモデルHAB−151とグラフテックW
X1200記録計を用いて行なった。修飾酵素溶液は実
施例で得られたものを希釈することなく用いた。過酸化
水素の妨害を避けるために、最終濃度で0.1mg/mlの
カタラーゼを加えた。最初に、導電性酵素のサイクリッ
クボルタモグラムを基質非存在下で測定した。次に最終
濃度で10mMになるようにグルコースを加えてから、同
一条件下でサイクリックボルタモグラムを測定した。測
定中は酸素の影響を除くため、窒素によるバブリングを
充分に行なった。
Example 8 Evaluation of conductive enzyme (1) Gold working electrode (diameter 1 mm), platinum counter electrode, Ag / A
The conductive enzymes prepared in the above examples were evaluated by cyclic voltammetry using a gCl reference electrode. The working electrode was polished with aluminum oxide (0.075 μm) before use. Measured by Hokuto Denko Potentiostat / Galvanostat model HAB-151 and Graphtec W
Performed using an X1200 recorder. As the modified enzyme solution, the one obtained in the example was used without dilution. Catalase at a final concentration of 0.1 mg / ml was added to avoid interference with hydrogen peroxide. First, the cyclic voltammogram of the conductive enzyme was measured in the absence of the substrate. Next, glucose was added to a final concentration of 10 mM, and then cyclic voltammograms were measured under the same conditions. During the measurement, nitrogen was sufficiently bubbled to eliminate the influence of oxygen.

【0056】実施例1、2、3(スペーサーがアジピル
ジヒドラジド)、5、6および7の導電性酵素について
の結果は、それぞれ図6、7、8、9、10および11
に示される通りである。これらの図から明らかなよう
に、基質としてグルコースが加えられることにより導電
率の上昇が認められた。なお、実施例2、5および7に
おいては、金電極は直径5mmのものを用い、最終濃度
8.25×10-2mMになるようグルコース溶液を加え
た。
The results for the conducting enzymes of Examples 1, 2, 3 (spacer adipyl dihydrazide), 5, 6 and 7 are shown in FIGS. 6, 7, 8, 9, 10 and 11, respectively.
As shown in. As is clear from these figures, an increase in conductivity was observed when glucose was added as a substrate. In Examples 2, 5 and 7, a gold electrode having a diameter of 5 mm was used, and a glucose solution was added so that the final concentration was 8.25 × 10 −2 mM.

【0057】実施例9 導電性酵素の評価(2) 実施例3において調製した2種類の導電性酵素(スペー
サーがアジピルジヒドラジド(n=4)である場合およ
びスクシニルヒドラジド(n=2)である場合)を評価
した。最終濃度で1.0mg/mlになるようにグルコース
溶液を加えた以外は、実施例11と同様の方法でサイク
リックボルタモグラムを測定した。結果は図12に示さ
れるとおりである。スペーサーとしてアジピルジヒドラ
ジドを用いた導電性酵素の方が、スクシニルヒドラジド
を用いたものよりも高い応答を示した。
Example 9 Evaluation of Conductive Enzyme (2) Two kinds of conductive enzymes prepared in Example 3 (when the spacer is adipyl dihydrazide (n = 4) and succinyl hydrazide (n = 2)) Case). A cyclic voltammogram was measured in the same manner as in Example 11 except that the glucose solution was added so that the final concentration was 1.0 mg / ml. The results are as shown in FIG. The conductive enzyme using adipyl dihydrazide as a spacer showed a higher response than that using succinyl hydrazide.

【0058】実施例10 導電性酵素の評価(3) 実施例3の導電性酵素(スペーサーがアジピルジヒドラ
ジド)を、グルコースの最終濃度が0、0.02、0.
06、0.08mg/mlの時のサイクリックボルタモグラ
ムを測定することによって評価した。グルコースの濃度
を変化させた以外は実施例11と同様の方法で測定を行
った。結果は図13に示されるとおりである。導電性酵
素が存在する溶液系におけるグルコース濃度と導電率の
増加には、正の相関関係が見い出された。
Example 10 Evaluation of Conductive Enzyme (3) The conductive enzyme of Example 3 (spacer adipyldihydrazide) was used in a final glucose concentration of 0, 0.02, 0.
It was evaluated by measuring cyclic voltammograms at 06 and 0.08 mg / ml. The measurement was performed in the same manner as in Example 11 except that the glucose concentration was changed. The results are as shown in FIG. A positive correlation was found between the glucose concentration and the increase in conductivity in the solution system containing the conductive enzyme.

【0059】実施例11 導電性酵素の評価(4) ICP(inductively coupled plasma atomic emission
spectroscopy)分析によって、実施例2、5および7で
調製された導電性酵素について、GOD1分子あたり導
入されているフェロセンの平均分子数を測定した。結果
は、実施例2、5、7の導電性酵素に対してそれぞれ1
1.8個、14.2個、9.2個であった。これらの結
果は導電率の増加(図7、9、11)と非常によく相関
した。
Example 11 Evaluation of Conductive Enzyme (4) ICP (inductively coupled plasma atomic emission)
The average number of ferrocene molecules introduced per GOD molecule was measured for the conductive enzymes prepared in Examples 2, 5 and 7 by spectroscopy analysis. The results are 1 for each of the conductive enzymes of Examples 2, 5, and 7.
The numbers were 1.8, 14.2 and 9.2. These results correlated very well with the increase in conductivity (FIGS. 7, 9, 11).

【0060】比較例2 GODとメディエータとを単に混在させた系を実施例1
1と同様に評価した。すなわち、実施例11と同一の評
価装置で、次のような混合物の導電率の変化を測定し
た。 GOD(未修飾) 100mg フェロセン 1mg リン酸緩衝液(pH6.0、0.1M) 30ml カタラーゼ 3mg グルコース 10mM又は
0mM その結果は図14に示される通りである。この図から明
らかなように、GODとメディエータであるフェロセン
は、単に混在しているだけでは、GODの導電率の変化
にはほとんど寄与しないといえる。
Comparative Example 2 A system in which GOD and a mediator were simply mixed was used in Example 1.
It evaluated similarly to 1. That is, the same evaluation apparatus as in Example 11 was used to measure the change in conductivity of the following mixture. GOD (unmodified) 100 mg Ferrocene 1 mg Phosphate buffer (pH 6.0, 0.1 M) 30 ml Catalase 3 mg Glucose 10 mM or 0 mM The results are shown in FIG. As is clear from this figure, it can be said that GOD and ferrocene, which is a mediator, do not substantially contribute to the change in conductivity of GOD when they are simply mixed.

【0061】実施例12 センサー用電極の調製(その
1) 実施例3で得られた導電性酵素と、次表に示される成分
とを混合して、組成物A、B、Cを得た。
Example 12 Preparation of Sensor Electrode (Part 1) The conductive enzymes obtained in Example 3 and the components shown in the following table were mixed to obtain compositions A, B and C.

【0062】 表 1 ─────────────────────────────────── A B C ─────────────────────────────────── 導電性酵素 14.3 1.5 1.8 カーボンパウダー − 36.5 13.9 バッファー 1) − 15.0 29.6 樹 脂 2) 85.7 20.0 1.2 界面活性剤(花王スパン20) − 2.0 10.0 ブチルセロソルブ − 15.0 27.8 アミルアルコール − 10.0 15.8 ─────────────────────────────────── 100.0 100.0 100.0 Table 1 ─────────────────────────────────── A B C ──────── ──────────────────────────── Conductive enzyme 14.3 1.5 1.8 Carbon powder-36.5 13.9 Buffer 1) -15.0 29.6 Resin 2) 85.7 20.0 1.2 Surfactant (Kao Span 20) -2.0 10.0 Butyl cellosolve-15.0 27.8 Amyl alcohol-10. 0 15.8 ──────────────────────────────────── 100.0 100.0 100.0

【0063】1):クエン酸30g、クエン酸ナトリウム
120g及びアミルアルコール504gをボールミルポ
ットに入れ30時間以上かけてよく混合し、スラリー状
にしたものを使用した。2) :ポリビニルピロリドン(BASFコリドン90)5
0.4g、ポリビニルブチラール(積水化学Bx−1)
9.0gおよびアミルアルコール282.6gをアジテ
ータでよく攪拌した後、一晩以上静置したものを使用し
た。 組成物A及びBについて電位+450 mVの時の各グルコー
ス濃度における電流値を次表に示す。
1) : 30 g of citric acid, 120 g of sodium citrate, and 504 g of amyl alcohol were placed in a ball mill pot and mixed well for 30 hours or more to form a slurry. 2) : Polyvinylpyrrolidone (BASF Kollidon 90) 5
0.4 g, polyvinyl butyral (Sekisui Chemical Bx-1)
After thoroughly stirring 9.0 g and 282.6 g of amyl alcohol with an agitator, the one left to stand overnight or more was used. For the compositions A and B, the current value at each glucose concentration when the potential is +450 mV is shown in the following table.

【0064】 表 2 ───────────────────────────────── グルコース濃度(mM) 0 5 10 組成物A(一極系電極) 220nA 310nA 460nA 組成物B(一極系電極) 79nA 130nA 176nA ───────────────────────────────── Table 2 ───────────────────────────────── Glucose concentration (mM) 0 5 10 Composition A ( 220nA 310nA 460nA Composition B (unipolar electrode) 79nA 130nA 176nA ─────────────────────────────── ───

【0065】組成物Bに比べ組成物Aは、グルコース濃
度の増加による電流の変化が大きく、検量線を作成する
のに適している。次に組成物AおよびCを基材に塗布
し、サイクリックボルタモグラムでその特性を評価し
た。組成物Aの結果を図15に、組成物Cの結果を図1
6に示す。組成物Aを用いた場合は、溶液系で観測され
るようなグルコースの増加に伴う導電率の増加が観測さ
れたが、組成物Cを用いた場合にはそのような導電率の
増加が観測されなかった。
Compared to composition B, composition A has a large change in current due to an increase in glucose concentration, and is suitable for preparing a calibration curve. Compositions A and C were then applied to the substrate and their characteristics evaluated with a cyclic voltammogram. The result of the composition A is shown in FIG. 15, and the result of the composition C is shown in FIG.
6 shows. When the composition A was used, an increase in conductivity was observed with an increase in glucose as observed in the solution system, but when the composition C was used, such an increase in conductivity was observed. Was not done.

【0066】実施例13 センサー用電極の調製(その
2) 実施例2で得られた導電性酵素と、親水性樹脂(ポリビ
ニルピロリドン;BASFコリドン90)と、エタノー
ル(和光社製)とを次表に示す配合量で混合して、酵素
電極用組成物を得た。なお、実施例2で得られた導電性
酵素は、得られたままの状態、即ち溶液の状態で使用し
た。
Example 13 Preparation of Electrode for Sensor (Part 2) The conductive enzyme obtained in Example 2, a hydrophilic resin (polyvinylpyrrolidone; BASF Kollidon 90) and ethanol (manufactured by Wako) are shown in the following table. The composition for an enzyme electrode was obtained by mixing with the compounding amounts shown in. The conductive enzyme obtained in Example 2 was used as it was, that is, in a solution state.

【0067】 表 3 ─────────────────────────── 配合量 ─────────────────────────── 導電性酵素 900μl PVP 0.123g エタノール 100μl ─────────────────────────── Table 3 ─────────────────────────── Compounding amount ───────────────── ─────────── Conductive enzyme 900 μl PVP 0.123 g Ethanol 100 μl ───────────────────────────

【0068】基板としてガラス板を用意し、図5(b)
のように、ゴールドペースト(有機ペースト,N.E.Chem
Cat Ltd. 社製)をスクリーン印刷し、焼成した。その
後、、形成した金電極の先端部に、得られた酵素電極用
組成物を直径3mm、厚さ10μmとなるようにスクリー
ン印刷した。次いで、直径9mmの孔が設けられた厚さ3
mmの塩化ポリビニルプレートの裏に接着剤を塗布し、図
5(d)のようにして基板に重ね、接着した。
A glass plate is prepared as a substrate, and is shown in FIG.
Like gold paste (organic paste, NEChem
Cat Ltd.) was screen printed and fired. Then, the obtained composition for enzyme electrode was screen-printed on the tip of the formed gold electrode so that the diameter was 3 mm and the thickness was 10 μm. Then a thickness of 3 with a hole with a diameter of 9 mm
An adhesive was applied to the back of a polyvinyl chloride plate having a size of mm, and the polyvinyl chloride plate was overlaid and adhered to the substrate as shown in FIG.

【0069】このようにして作製した酵素電極センサー
を用い、グルコースの最終濃度が0、0.5、1.0mg
/ml の時のサイクリックボルタモグラムを測定した。な
お、対向電極としてはプラチナ、参照電極対極としては
Ag/AgClを用いた。結果を図17のグラフに示
す。また、電位+700 mVの時の各グルコース濃度におい
て測定した電流値を図18のグラフに示す。
Using the enzyme electrode sensor thus prepared, the final concentrations of glucose were 0, 0.5 and 1.0 mg.
The cyclic voltammogram at the time of / ml was measured. In addition, platinum was used as the counter electrode and Ag / AgCl was used as the counter electrode counter electrode. The results are shown in the graph of FIG. The current value measured at each glucose concentration at the potential of +700 mV is shown in the graph of FIG.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明の酵素電極用組成物は、基材に固
定化した場合でも導電率の変化量が減少しないので、検
量線の作成が容易になり、操作が簡易でかつ精度の高い
酵素センサーを提供する。
EFFECTS OF THE INVENTION The composition for enzyme electrode of the present invention does not reduce the amount of change in conductivity even when immobilized on a substrate, so that a calibration curve can be prepared easily and the operation is simple and highly accurate. Provide an enzyme sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】酵素の本体および/または側鎖にメディエータ
が導入された状態の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which a mediator is introduced into the main body and / or side chain of an enzyme.

【図2】本発明によるセンサー用電極の好ましい態様を
示す。図2(a)は基材1の上に酵素固定化電極2を形
成して得られた一極系電極であり、図2(b)はその斜
視図である。また、図2(c)は酵素固定化電極2を形
成し、さらに導電性酵素を含まない以外は酵素電極用組
成物と同一の組成の組成物を同様の手法で適用して形成
した対向電極3を同一の基材1上に設けた二極系電極で
あり、図2(d)はその斜視図である。
FIG. 2 shows a preferred embodiment of a sensor electrode according to the present invention. FIG. 2A is a monopolar electrode obtained by forming the enzyme-immobilized electrode 2 on the substrate 1, and FIG. 2B is a perspective view thereof. In addition, FIG. 2C shows a counter electrode formed by forming the enzyme-immobilized electrode 2 and applying a composition having the same composition as the composition for the enzyme electrode except that it does not contain a conductive enzyme in the same manner. 3 is a bipolar electrode provided on the same base material 1, and FIG. 2 (d) is a perspective view thereof.

【図3】本発明によるセンサー用電極を備えたセンサー
の模式図である。
FIG. 3 is a schematic view of a sensor including a sensor electrode according to the present invention.

【図4】本発明によるセンサー用電極の他の好ましい態
様を示す。
FIG. 4 shows another preferred embodiment of the sensor electrode according to the present invention.

【図5】図4におけるセンサー用電極の製造工程の一例
を示す概略図である。
5 is a schematic view showing an example of a manufacturing process of the sensor electrode in FIG.

【図6】実施例1で得られた側鎖にフェロセンが導入さ
れたGODのサイクリックボルタモグラムである。
6 is a cyclic voltammogram of GOD in which ferrocene was introduced into the side chain obtained in Example 1. FIG.

【図7】実施例2で得られた側鎖にフェロセンが導入さ
れたGODのサイクリックボルタモグラムである。
7 is a cyclic voltammogram of GOD in which ferrocene was introduced into the side chain obtained in Example 2. FIG.

【図8】実施例4で得られた本体および側鎖にフェロセ
ンが導入されたGODのサイクリックボルタモグラムで
ある。
FIG. 8 is a cyclic voltammogram of GOD in which ferrocene was introduced into the main body and side chain obtained in Example 4.

【図9】実施例5で得られた本体および側鎖にフェロセ
ンが導入されたGODのサイクリックボルタモグラムで
ある。
FIG. 9 is a cyclic voltammogram of GOD in which ferrocene was introduced into the main body and side chain obtained in Example 5.

【図10】実施例6で得られた本体にフェロセンが導入
されたGODのサイクリックボルタモグラムである。
FIG. 10 is a cyclic voltammogram of GOD in which ferrocene was introduced into the main body obtained in Example 6.

【図11】実施例7で得られた本体にフェロセンが導入
されたGODのサイクリックボルタモグラムである。
11 is a cyclic voltammogram of GOD in which ferrocene was introduced into the main body obtained in Example 7. FIG.

【図12】スペーサーの炭素数がn=2またはn=4で
ある場合の、実施例3で得られた本体および側鎖のフェ
ロセンが導入されたGODのサイクリックボルタモグラ
ムである。
FIG. 12 is a cyclic voltammogram of the GOD into which the main body and the side chain ferrocene obtained in Example 3 were introduced when the carbon number of the spacer was n = 2 or n = 4.

【図13】実施例3で得られた本体および側鎖にフェロ
センが導入されたGODの、グルコース濃度を変化させ
た時の、サイクリックボルタモグラムである。
FIG. 13 is a cyclic voltammogram of GOD in which ferrocene was introduced into the main body and side chains obtained in Example 3, when the glucose concentration was changed.

【図14】GODとメディエータとを単に混在させた系
のサイクリックボルタモグラムである。
FIG. 14 is a cyclic voltammogram of a system in which GOD and mediator are simply mixed.

【図15】導電性酵素と樹脂からなる組成物のサイクリ
ックボルタモグラムである。なお、グルコースの添加量
は40μlである。
FIG. 15 is a cyclic voltammogram of a composition comprising a conductive enzyme and a resin. The amount of glucose added was 40 μl.

【図16】導電性酵素と、カーボンパウダー、バッファ
ー、樹脂、界面活性剤、ブチルセロスルブ、アミルアル
コールからなる組成物のサイクリックボルタモグラムで
ある。なお、グルコースの添加量は40μlである。
FIG. 16 is a cyclic voltammogram of a composition containing a conductive enzyme, carbon powder, a buffer, a resin, a surfactant, butyl celloslub, and amyl alcohol. The amount of glucose added was 40 μl.

【図17】実施例2で得られた導電性酵素を用いた酵素
電極センサーによるサイクリックボルタモグラムであ
る。
17 is a cyclic voltammogram obtained by the enzyme electrode sensor using the conductive enzyme obtained in Example 2. FIG.

【図18】実施例2で得られた導電性酵素を用いた酵素
電極センサーによる、電位+700mVの時の各グルコース
濃度における電流値のグラフである。
FIG. 18 is a graph of the current value at each glucose concentration when the potential is +700 mV by the enzyme electrode sensor using the conductive enzyme obtained in Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基材 2,6…酵素固定化電極 3…対向電極 4…本体部 5…電極 7…ウエル 8…基板 9…金電極 10…孔 11…プレート 1 ... Substrate 2, 6 ... Enzyme-immobilized electrode 3 ... Counter electrode 4 ... Main body 5 ... Electrode 7 ... Well 8 ... Substrate 9 ... Gold electrode 10 ... Hole 11 ... Plate

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性酵素と、親水性樹脂及び/又は疎
水性樹脂を含む樹脂組成物とからなる、酵素電極用組成
物。
1. A composition for an enzyme electrode comprising a conductive enzyme and a resin composition containing a hydrophilic resin and / or a hydrophobic resin.
【請求項2】 親水性樹脂がポリビニルピロドリンであ
り、かつ、疎水性樹脂がポリビニルブチラールである、
請求項1記載の酵素電極用組成物。
2. The hydrophilic resin is polyvinylpyrrolidrin and the hydrophobic resin is polyvinyl butyral.
The composition for an enzyme electrode according to claim 1.
【請求項3】 導電性酵素が、酵素に共有結合を介して
メディエータを維持させてなるものである、請求項1又
は2記載の酵素電極用組成物。
3. The composition for an enzyme electrode according to claim 1, wherein the conductive enzyme has a mediator supported by an enzyme through a covalent bond.
【請求項4】 酵素がオキシダーゼである、請求項3記
載の酵素電極用組成物。
4. The composition for an enzyme electrode according to claim 3, wherein the enzyme is an oxidase.
【請求項5】 オキシダーゼが、グルコースオキシダー
ゼ、ガラクトースオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダー
ゼ、D−またはL−アミノ酸オキシダーゼ、アミンオキ
シダーゼ、コレステロールオキシダーゼおよびコリンオ
キシダーゼからなる群から選択される、請求項4記載の
酵素電極用組成物。
5. The enzyme electrode according to claim 4, wherein the oxidase is selected from the group consisting of glucose oxidase, galactose oxidase, pyruvate oxidase, D- or L-amino acid oxidase, amine oxidase, cholesterol oxidase and choline oxidase. Composition.
【請求項6】 メディエータが、フェロセン、フェロセ
ン誘導体、ニコチンアミド誘導体、フラビン誘導体、キ
ノンおよびキノン誘導体からなる群から選択される、請
求項3記載の酵素電極用組成物。
6. The composition for an enzyme electrode according to claim 3, wherein the mediator is selected from the group consisting of ferrocene, ferrocene derivatives, nicotinamide derivatives, flavin derivatives, quinones and quinone derivatives.
【請求項7】 メディエータが酵素の側鎖および/また
は酵素本体に導入されてなる、請求項3記載の酵素電極
用組成物。
7. The composition for an enzyme electrode according to claim 3, wherein the mediator is introduced into the side chain of the enzyme and / or the enzyme body.
【請求項8】 メディエータが下記式(I)で表される
スペーサーを介して酵素の側鎖に導入されてなる、請求
項7記載の酵素電極用組成物。 【化1】 (ここで、nは1〜7の整数を表す。)
8. The composition for an enzyme electrode according to claim 7, wherein the mediator is introduced into the side chain of the enzyme via a spacer represented by the following formula (I). [Chemical 1] (Here, n represents an integer of 1 to 7.)
【請求項9】酵素がグルコースオキシダーゼであり、メ
ディエータがフェロセンまたはフェロセン誘導体であ
り、該メディエータが酵素本体に、そして請求項8で定
義された式(I)で表されるスペーサーを介して酵素の
側鎖に導入されてなるものであり、請求項8記載の酵素
電極用組成物。
9. The enzyme is glucose oxidase, the mediator is ferrocene or a ferrocene derivative, and the mediator of the enzyme is present in the enzyme body and via the spacer represented by the formula (I) defined in claim 8. The enzyme electrode composition according to claim 8, which is introduced into a side chain.
【請求項10】請求項1〜9いずれか一項記載の酵素電
極用組成物を基材に担持させてなる、酵素固定化電極。
10. An enzyme-immobilized electrode comprising a base material carrying the composition for an enzyme electrode according to claim 1.
【請求項11】請求項1〜9いずれか一項記載の酵素電
極用組成物をウエルの内部に有する、酵素固定化電極。
11. An enzyme-immobilized electrode having the composition for an enzyme electrode according to any one of claims 1 to 9 inside a well.
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