JPH10165199A - 電気化学的バイオセンサに有用である媒介物質 - Google Patents

電気化学的バイオセンサに有用である媒介物質

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JPH10165199A
JPH10165199A JP9336221A JP33622197A JPH10165199A JP H10165199 A JPH10165199 A JP H10165199A JP 9336221 A JP9336221 A JP 9336221A JP 33622197 A JP33622197 A JP 33622197A JP H10165199 A JPH10165199 A JP H10165199A
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methoxy
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ヘンリー・ギーラ
Alison J Murray
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ハンス−ウルリッヒ・ズィークムント
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001—Enzyme electrodes
    • C12Q1/004—Enzyme electrodes mediator-assisted
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/817—Enzyme or microbe electrode

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水性媒体に可溶であり、酵素活性を阻害しな
い、補酵素を電気化学的に再生するのに適した媒介物質
の提供。 【解決手段】 ある特定構造のジアザシアニンを媒介物
質として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、流体試料中に存在する可能性の
あるいくつかの成分の１種の濃度の電気化学的測定及び
／又は調査に適した、酵素電極又は電気化学的バイオセ
ンサに関する。酵素系としては一般に、すべてのジヒド
ロニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）又
はジヒドロニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン
酸（ＮＡＤＰ）依存性の系を考慮することができる。こ
れらの系は、酵素の選択性を電流測定的検出の感度と組
み合わせるものであり、診断産業にとっては非常に興味
深いものである。デヒドロゲナーゼを触媒とする反応で
ニコチンアミド補酵素（ＮＡＤ及びＮＡＤＰ）が産生さ
れるため、これらのニコチンアミド補酵素の還元は特に
重要である。反応式：
【０００２】
【数１】
【０００３】で示されるデヒドロゲナーゼを触媒とする
反応は、生物細胞及び分析反応において重要な役割を演
じる。種々の基質の産生物への変換に触媒として選択的
に作用する数百種の様々なデヒドロゲナーゼが既知であ
る。基質が酸化されると、補酵素ＮＡＤ+ 及びＮＡＤＰ
+ がそれぞれＮＡＤＨ及びＮＡＤＰＨに還元される。こ
れらの補酵素は、酵素と作用してエネルギー転移性酸化
還元対を形成する能力のため、反応に必要な要素であ
る。
【０００４】このような酵素の使用により、ＮＡＤ
（Ｐ）依存性オキシレダクターゼを使用する生化学分析
の分野に該当する多様な反応を、少なくとも原則的には
遂行させることができる〔D.W. Moss らのN.W. Tietz
（Ed.), Textbook of Clinical Chemistry, Pp. 619-76
3, W.B. Saunders, Philadelphia, 1986を参照〕。一般
に、補酵素ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ濃度の変化は、有色試料又は
濁った試料を処理する場合に問題を招くおそれのある光
学的方法によって測定される。代替として、電気化学的
方法をバイオセンサの形態で使用することができる。
【０００５】電極面上でのＮＡＤ（Ｐ）Ｈの直接酸化は
非常に高い過剰電位を要し、その電位が、望ましくない
現象、たとえば電極の汚損又は汚染物質による強い干渉
につながるということが知られている。近年発表された
多数の出版物及び特許が、一部には媒介物質分子を使用
することにより、このような問題を解消しようと取り組
んでいる。この物質は、まずＮＡＤ（Ｐ）Ｈによって還
元されたのち、第二段階で陽極で酸化的に再生される。
媒介物質の使用が、直接ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ酸化の場合に比
べて低い電気化学電位を使用しやすくする。これは以下
の反応式によって示される。
【０００６】
【数２】
【０００７】しばしば、このような媒介物質の例は色
素、たとえばメチレンブルー、メルドラブルー、ナイル
ブルー又はトルイジンブルーである〔L. Gorton, J. Ch
em. Soc. Faraday Trans. 1, 82 (1986), 1245-1258
〕。しばしば、これらの化合物は、すべての関連する
干渉が常に抑制されるとは限らないような高い電位で、
それら自体が再酸化されるという欠点を抱えている。特
に、血液又は尿中の分析対象物の測定の場合、アスコル
ビン酸（ビタミンＣ）、アセトアミノフェン、ビリルビ
ン及び尿酸の直接酸化を避けることが必要である。これ
は、０〜１５０mVの範囲の酸化電位（銀／塩化銀基準に
対し）を望ましくする。さらには、十分に高い電流密度
を得るためには、ＮＡＤ（Ｐ）Ｈと媒介物質との間及び
媒介物質と陽極との間の高い化学的代謝回転速度が望ま
しい。この側面は特に、バイオセンサに望まれる小型化
にとって重要であり、前述の媒介物質によっては包含さ
れないか、不十分にしか包含されない。本明細書の表８
のデータは、本発明の媒介物質がこの基準を満たすこと
を実証している。ＮＡＤ（Ｐ）Ｈと媒介物質との間の代
謝回転速度が低い場合、基質の存在において明らかな酸
化電位の上昇が見られる。さらには、従来技術の媒介物
質の多くは水溶液中で十分に可溶性ではなく、それによ
り、有機溶剤の使用及びこれらの媒介物質を電極に被着
させるための複雑なコーティング技術が必要になる。こ
れが、特にポリマーの分野においてバイオセンサに使用
可能な担体物質の数を制限する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、炭素電極
上でのＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨの電気触媒酸化のための
媒介物質、特に、スクリーン印刷技術によって製造され
るものを提供することが望まれ、それが本発明の目的で
ある。本発明のさらなる目的は、本発明の媒介物質と、
ＮＡＤ（Ｐ）Ｈとを有し、銀／塩化銀基準電極に対して
測定したとき０〜１５０mVの範囲にある、電流飽和が起
こる酸化電位を有し、５mmol/L ＮＡＤ（Ｐ）Ｈで１０
０μA/cm2 のオーダの電流密度を得る能力のある電極を
提供することである。加えて、本発明の目的は、水性媒
体に可溶性であり、酵素活性を阻害しない媒介物質を提
供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、式
（Ｉ）のジアザシアニンの使用によって満たされる。
【００１０】
【化９】
【００１１】式（Ｉ）中、Ａは、場合によってはベンゼ
ン環に縮合していてもよい、芳香族又は準芳香族の、５
員又は６員の複素環の残りの部分を表し、Ｒ1 は、アル
キル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル又はア
ラルキルであり、Ｚは、式（II）、（III)又は（IV）
【００１２】
【化１０】
【００１３】（式中、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ5 、Ｒ6 及びＲ8
は、それぞれが独立して、水素、アルキル、アルケニ
ル、シクロアルキル、アラルキル、アリール又は飽和複
素環式基であり、Ｒ4 及びＲ7 は、それぞれが独立し
て、水素、アルキル、アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキ
シ、ニトロ、シアノ、アルカノイルアミノ又はアルキル
スルホニルアミノであり、Ｒ9 及びＲ10は、それぞれ独
立して、水素、アルキル、アルコキシ、ハロゲン、ヒド
ロキシ、ニトロ、シアノ、アルカノイル又はアルキルス
ルホニルであり、ここで、ＮＲ2 Ｒ3 は、ピロリジノ、
ピペリジノ、モルホリノ、ピペラジノ又はＮ−アルキル
ピペラジンもしくはＮ−アルキルピペラジノであっても
よく、また、Ｒ3 とＲ4 とが一緒になって、場合によっ
てはアルキルで置換されている、−ＣＨ2 ＣＨ2 −又は
−ＣＨ2 ＣＨ2 ＣＨ2 −橋であってもよく、ｍ、ｎ及び
ｐは、それぞれ独立して、０、１又は２である）のいず
れかの残基であり、Ｘ- はアニオンである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に有用であるジアザシアニ
ンの上記式を参照すると、好適な対イオン（Ｘ-)は、電
気的バイオセンサの作用電位の範囲ではそれら自体が酸
化還元活性ではない、有機アニオン又は無機アニオンで
ある。用いることができるアニオンの例は、塩化物イオ
ン、テトラフルオロホウ酸イオン、硫酸水素イオン、硫
酸イオン、リン酸二水素イオン、リン酸水素イオン、メ
チル硫酸イオン、エチル硫酸イオン、酢酸イオン、フェ
ニル酢酸イオン、安息香酸イオン、メチルスルホン酸イ
オン、ベンゼンスルホン酸イオン及びトルエンスルホン
酸イオンである。使用するアニオンが多価アニオン、た
とえば硫酸イオン又はリン酸水素イオンであるならば、
Ｘ- は、そのような多価アニオンの１当量である。
【００１５】本発明によると、媒介物質として使用する
のに好ましいジアザシアニンは、複素環が式（Ｖ）：
【００１６】
【化１１】
【００１７】によって示され、チアゾール、ベンゾチア
ゾール、チアジアゾール、ピラゾール、インダゾール、
イミダゾール、ベンズミダゾール、トリアゾール、ピリ
ジン、キノリン又はピリミジンであるか、次式のいずれ
かによって示されるジアザシアニンである。
【００１８】
【化１２】
【００１９】式中、Ｒ1 は、非置換であるか、フッ素、
塩素、臭素、ヒドロキシ、Ｃ1 〜Ｃ4 アルキル、Ｃ1 〜
Ｃ4 アルコキシ、シアノ又はＣ1 〜Ｃ4 アルコキシカル
ボニルによって置換されている、Ｃ1 〜Ｃ8 アルキル、
Ｃ3 〜Ｃ8 アルケニル、Ｃ3〜Ｃ8 アルキニル、Ｃ4 〜
Ｃ7 シクロアルキル又はＣ7 〜Ｃ9 アラルキルであり、
Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ5 、Ｒ6 、Ｒ8 、Ｒ14及びＲ15は、それ
ぞれ独立して、非置換であるか、ハロゲン、ヒドロキ
シ、Ｃ1 〜Ｃ4 アルキル、Ｃ1 〜Ｃ4 アルコキシ、シア
ノ、Ｃ1 〜Ｃ4 アルコキシカルボニル、Ｃ1 〜Ｃ4 アル
カノイルアミノ、Ｃ1 〜Ｃ4 アルキルスルホニル又はテ
トラメチルスルホニルによって置換されている、水素、
Ｃ1 〜Ｃ8 アルキル、Ｃ3 〜Ｃ8 アルケニル、Ｃ4 〜Ｃ
7 シクロアルキル、Ｃ7 〜Ｃ9 アラルキル又はＣ6 〜Ｃ
10アリールであり、Ｒ4 及びＲ7 は、それぞれ独立し
て、Ｃ1 〜Ｃ8 アルキル、Ｃ1 〜Ｃ8 アルコキシ、ヒド
ロキシ、フルオロ、クロロ、ブロモ、ニトロ、シアノ、
Ｃ1 〜Ｃ8 アルカノイルアミノ又はＣ1 〜Ｃ8 アルキル
スルホニルアミノであり、Ｒ9 及びＲ10は、それぞれ独
立して、水素、Ｃ1 〜Ｃ8 アルキル、Ｃ1 〜Ｃ8アルコ
キシ、ヒドロキシ、フルオロ、クロロ、ブロモ、ニト
ロ、シアノ、Ｃ1 〜Ｃ8 アルカノイル又はＣ1 〜Ｃ8 ア
ルキルスルホニルであり、Ｒ11及びＲ12は、それぞれ独
立して、水素、Ｃ1 〜Ｃ8 アルキル、Ｃ1 〜Ｃ8アルコ
キシ、Ｃ4 〜Ｃ7 シクロアルキル、Ｃ7 〜Ｃ9 アラルキ
ル、Ｃ6 〜Ｃ10アリール、フルオロ、クロロ、ブロモ又
はシアノであり、Ｒ13は、水素、Ｃ1 〜Ｃ8 アルキル、
Ｃ1 〜Ｃ8 アルコキシ、フルオロ、クロロ、ブロモ又は
シアノであり、ここで、ＮＲ2 Ｒ3 及びＮＲ14Ｒ15は、
それぞれ独立して、ピロリジノ、ピペリジノ又はモルホ
リノであってもよく、Ｒ3 とＲ4 とが一緒になって、非
置換であるか、３個までのメチル基で置換されている、
−ＣＨ2 ＣＨ2 −又は−ＣＨ2 ＣＨ2 ＣＨ2 −橋であっ
てもよく、ｍ、ｎ及びｐは、それぞれ独立して、０、１
又は２であり、Ｘ- はアニオンであり、アルキル基、ア
ルケニル基、アルコキシ基及びアラルキル基すべては直
鎖状又は分岐状である。
【００２０】
【実施例】
実施例Ｉ 媒介物質の合成 ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ媒介物質としての使用が本発明の最重要
点であるジアザシアニンの調製は、すべての開示を本明
細書に引用例として含める米国特許第５，２０８，３２
５号明細書、米国特許第５，４３６，３２３号明細書、
米国特許第４，２６８，４３８号明細書及び米国特許第
４，５００，７１５号明細書に開示されている。合成
は、米国特許第５，２０８，３２５号明細書の第５〜８
欄、特に第５欄の６５行目から第６欄の２８行目に詳細
に記載されている。この合成に類似した方法で、式：
【００２１】
【化１３】
【００２２】のアミノ複素環を使用し、ジアゾ化し、
式：
【００２３】
【化１４】
【００２４】のアニリン類又はインドール類に対し、矢
印で印される位置にカップリングしたのち、式： Ｒ1 Ｘ 〔式中、Ｘは、式（Ｉ）のＲ1 及びＸ- が誘導される脱
離基である〕の化合物によって四級化することができ
る。このＲ1 Ｘは、たとえば、ヨウ化メチル、塩化ヒド
ロキシエチル又は硫酸ジメチルであることができる。第
７及び８欄に記載されているジアゾ化及び四級化の条件
を用いてもよい。
【００２５】実施例II 媒介物質の評価 黒鉛の電極棒（直径３mm、Johnson Matthey Electronic
s, Ward Hill, MA）を、銀ワイヤと接触させ、鈍端を除
くすべての端部を熱収縮チューブで絶縁したのち、電極
の表面を細グリット紙やすりで研磨し、次いでweigh ペ
ーパで研磨することにより、調製した。電極を、リン酸
緩衝液（２５mmol/L、pH７．０）５０mlに浸漬した試験
すべき媒介物質の１mmol/Lメタノール溶液に浸漬した。
飽和カロメル基準電極に対して−７００mV〜＋８００mV
で、１００mV／秒でサイクリックボルタンメトリーを実
施した。陽極ピーク（Ｅox）及び陰極ピーク（Ｅred)を
測定した。本発明の代表的化合物３８種を使用して得ら
れた結果を表１〜６に記載する。表１〜６に記載したデ
ータから、試験された媒介物質が、系依存性シフトのた
めの余裕をいくらか維持しながらも、電気化学的干渉を
避けるために低い酸化電位を有するという要件を満たす
と判断することができる。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】
【表５】
【００３１】
【表６】
【００３２】
【表７】
【００３３】実施例III 媒介物質のサイクリックボルタンメトリー 酸化還元電位を測定するため、試験すべき物質を２mmol
/Lの濃度で水に溶解した。スクリーン印刷した一連の炭
素（黒鉛／カーボンブラック混合物）電極（Acheson 黒
鉛インク、酸素プラズマ中での処理によって電極面３mm
2 を活性化）それぞれに、この溶液３μL を塗布し、室
温で乾燥させた。リン酸緩衝液（２５mmol/L、pH７．
０）１０μL を生理緩衝液として加えたのち、飽和Ａｇ
／ＡｇＣｌ基準電極に対して１００mV／秒でサイクリッ
クボルタンメトリーを実施した。表７は、得られた酸化
電位及び還元電位を示す。
【００３４】
【表８】
【００３５】表７から、印刷した電極における電位が黒
鉛電極棒における電位よりも高いと判断することができ
る。
【００３６】実施例IV ＮＡＤＨ酸化／滴定 サイクリックボルタンメトリー実験に関して記載したも
のと同様な方法で、印刷した黒鉛電極を、試験すべき特
定の媒介物質化合物でコーティングした。処理した電極
をポテンシオスタットに接続したのち、リン酸緩衝液
（２５mmol/L、pH７．０）中で異なる濃度（０、２、５
及び１０mmol/L）のＮＡＤＨ１０μL を加えた。そし
て、作用電位を飽和Ａｇ／ＡｇＣｌ電極に印加し、５秒
後に電流を計測した。電流をＮＡＤＨ濃度に対してプロ
ットした。表８は、種々の媒介物質について種々の作用
電位で測定したスロープを示す。
【００３７】
【表９】
【００３８】表８から、試験された媒介物質が高い電流
密度を実証すると判断することができる（０．２μA/mM
は、電極面３mm2 で１００μA/cm2 に相当する）。
【００３９】実施例Ｖ グルコース応答曲線（水溶液及び全血溶液） 実施例III で使用した印刷した黒鉛電極を、以下の試薬
溶液３μL でコーティングした。％値はすべて重量／容
量に基づく。
【００４０】０．７％γ−グロブリン １．０％ポリビニルピロリドン ０．１％Cremophor EL（界面活性剤） ０．８５％ＮａＣｌ １５mmol/l ＮＡＤ+ １２mM媒介物質（１７） ５０mM ＰＩＰＥＳ緩衝液、pH７．０に溶解した３．３
単位／μL グルコースデヒドロゲナーゼ
【００４１】溶液が電極で乾燥したのち、電極をポテン
シオスタットに接続して、異なる量のグルコース（０〜
４００mg/dL)をリン酸緩衝液（２５mmol/L、pH７．０）
又はヒト血液（４５％ヘマトクリット）に加えた溶液１
０μL を加えた。２５％水溶液でそれをスパイクし、YS
I STAT分析装置で実際の濃度を測定することにより、グ
ルコース濃度を調節した。試料をセンサに適用した１５
秒後に作用電位を印加し、５秒後に電流の読みを実施し
た。得られた電流をグルコース濃度に対してプロットし
た。図１は、緩衝液及び血液について計測された応答曲
線を示す。これらの応答曲線から、本媒介物質を用いて
製造された酵素電極を使用して、酵素活性を無傷のまま
残しながらも、水溶液及び血液溶液中のグルコースを測
定することができると判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】緩衝液及び血液について得られた電流をグルコ
ース濃度に対してプロットした応答曲線を示すグラフで
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンリー・ギーラ ドイツ連邦共和国、51429、ベルギッシュ −グラートバッハ、マックス−ベールマン −シュトラーセ 33 (72)発明者 アリスン・ジェイ・マレー アメリカ合衆国、インデイアナ州、46514、 エルクハート、ツイン・パインズ・ポイン ト 3006 (72)発明者 ハンス−ウルリッヒ・ズィークムント ドイツ連邦共和国、51149、ケルン、カス パーシュトラーセ 55

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 補酵素である、ジヒドロニコチンアミド
    アデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）、ジヒドロニコチ
    ンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（ＮＡＤＰＨ）
    又はそれらの類似体の電気化学的再生に適した電極にお
    いて、 その表面に、式（Ｉ） 【化１】 〔式中、Ａは、場合によってはベンゼン環が縮合してい
    てもよい、芳香族又は準芳香族の、５員又は６員の複素
    環の残りの部分を表し、 Ｒ1 は、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロア
    ルキル又はアラルキルであり、 Ｚは、式（II）、（III)又は（IV） 【化２】 （式中、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ5 、Ｒ6 及びＲ8 は、それぞれ
    が独立して、水素、アルキル、アルケニル、シクロアル
    キル、アラルキル、アリール又は飽和複素環式基であ
    り、 Ｒ4 及びＲ7 は、それぞれが独立して、水素、アルキ
    ル、アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシ、ニトロ、シア
    ノ、アルカノイルアミノ又はアルキルスルホニルアミノ
    であり、 Ｒ9 及びＲ10は、それぞれ独立して、水素、アルキル、
    アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシ、ニトロ、シアノ、
    アルカノイル又はアルキルスルホニルであり、 ここで、ＮＲ2 Ｒ3 は、ピロリジノ、ピペリジノ、モル
    ホリノ、ピペラジノ又はＮ−アルキルピペラジンすなわ
    ちＮ−アルキルピペラジノであってもよく、 また、Ｒ3 とＲ4 とが一緒になって、場合によってはア
    ルキルで置換されている、−ＣＨ2 ＣＨ2 −又は−ＣＨ
    2 ＣＨ2 ＣＨ2 −橋であってもよく、 ｍ、ｎ及びｐは、それぞれ独立して、０、１又は２であ
    る）のいずれかの残基であり、 Ｘ- はアニオンである〕の媒介物として機能する物質を
    有することを特徴とする電極。
  2. 【請求項２】 式（Ｖ） 【化３】 が、チアゾール、ベンゾチアゾール、チアジアゾール、
    ピラゾール、インダゾール、イミダゾール、ベンズイミ
    ダゾール、トリアゾール、ピリジン、キノリン又はピリ
    ミジンである、請求項１記載の電極。
  3. 【請求項３】 媒介物質が、複素環 【化４】 が、 【化５】 （式中、Ｒ1 は、非置換であるか、フッ素、塩素、臭
    素、ヒドロキシ、Ｃ1 〜Ｃ4 アルキル、Ｃ1 〜Ｃ4 アル
    コキシ、シアノ又はＣ1 〜Ｃ4 アルコキシカルボニルに
    よって置換されている、Ｃ1 〜Ｃ8 アルキル、Ｃ3 〜Ｃ
    8 アルケニル、Ｃ3〜Ｃ8 アルキニル、Ｃ4 〜Ｃ7 シク
    ロアルキル又はＣ7 〜Ｃ9 アラルキルであり、 Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ5 、Ｒ6 、Ｒ8 、Ｒ14及びＲ15は、それ
    ぞれ独立して、非置換であるか、ハロゲン、ヒドロキ
    シ、Ｃ1 〜Ｃ4 アルキル、Ｃ1 〜Ｃ4 アルコキシ、シア
    ノ、Ｃ1 〜Ｃ4 アルコキシカルボニル、Ｃ1 〜Ｃ4 アル
    カノイルアミノ、Ｃ1 〜Ｃ4 アルキルスルホニル又はテ
    トラメチルスルホニルによって置換されている、水素、
    Ｃ1 〜Ｃ8 アルキル、Ｃ3 〜Ｃ8 アルケニル、Ｃ4 〜Ｃ
    7 シクロアルキル、Ｃ7 〜Ｃ9 アラルキル又はＣ6 〜Ｃ
    10アリールであり、 Ｒ4 及びＲ7 は、それぞれ独立して、Ｃ1 〜Ｃ8 アルキ
    ル、Ｃ1 〜Ｃ8 アルコキシ、ヒドロキシ、フルオロ、ク
    ロロ、ブロモ、ニトロ、シアノ、Ｃ1 〜Ｃ8 アルカノイ
    ルアミノ又はＣ1 〜Ｃ8 アルキルスルホニルアミノであ
    り、 Ｒ9 及びＲ10は、それぞれ独立して、水素、Ｃ1 〜Ｃ8
    アルキル、Ｃ1 〜Ｃ8アルコキシ、ヒドロキシ、フルオ
    ロ、クロロ、ブロモ、ニトロ、シアノ、Ｃ1 〜Ｃ8 アル
    カノイル又はＣ1 〜Ｃ8 アルキルスルホニルであり、 Ｒ11及びＲ12は、それぞれ独立して、水素、Ｃ1 〜Ｃ8
    アルキル、Ｃ1 〜Ｃ8アルコキシ、Ｃ4 〜Ｃ7 シクロア
    ルキル、Ｃ7 〜Ｃ9 アラルキル、Ｃ6 〜Ｃ10アリール、
    フルオロ、クロロ、ブロモ又はシアノであり、 Ｒ13は、水素、Ｃ1 〜Ｃ8 アルキル、Ｃ1 〜Ｃ8 アルコ
    キシ、フルオロ、クロロ、ブロモ又はシアノであり、 ここで、ＮＲ2 Ｒ3 及びＮＲ14Ｒ15は、それぞれ独立し
    て、ピロリジノ、ピペリジノ又はモルホリノであっても
    よく、 また、Ｒ3 とＲ4 とは一緒になって、非置換であるか、
    ３個までのメチル基で置換されている、−ＣＨ2 ＣＨ2
    −又は−ＣＨ2 ＣＨ2 ＣＨ2 −橋であってもよく、 ｍ、ｎ及びｐは、それぞれ独立して、０、１又は２であ
    り、 Ｘ- はアニオンであり、 ここで、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基及び
    アラルキル基のすべては直鎖状又は分岐状である）であ
    る式（Ｉ）のカチオン色素である、請求項１記載の電
    極。
  4. 【請求項４】 媒介物質が、式 【化６】 （式中、Ｒ1 は、非置換であるか、フッ素、塩素、ヒド
    ロキシ、メトキシ、エトキシ、シアノ、メトキシカルボ
    ニル又はフェニルによって置換されている、分岐状又は
    非分岐状であるＣ1 〜Ｃ4 アルキルであり、 Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ14及びＲ15は、それぞれ独立して、非置
    換であるか、フッ素、塩素、ヒドロキシ、メトキシ、エ
    トキシ、シアノ、メトキシカルボニル又はフェニルによ
    って置換されている、分岐状又は非分岐状であるＣ1 〜
    Ｃ4 アルキル、非置換であるか、フッ素、塩素、ヒドロ
    キシ、メチル、エチル、メトキシ、エトキシ、シアノ、
    ニトロ、アセチル、メチルスルホニル又はアセチルアミ
    ノによって置換されている、シクロペンチル、シクロヘ
    キシル、テトラメチレンスルホン−３−イル又はフェニ
    ルであり、 Ｒ2 及びＲ14はさらに、それぞれが独立して、水素であ
    ってもよく、 ここで、ＮＲ2 Ｒ3 及びＮＲ14Ｒ15は、それぞれ独立し
    て、ピロリジノ、ピペリジノ又はモルホリノであっても
    よく、 Ｒ4aは、水素、フロオロ、クロロ、メチル又はメトキシ
    であり、 Ｒ4bは、水素、フロオロ、クロロ、メチル、メトキシ、
    シアノ、ニトロ、ヒドロキシ、アセチルアミノ、プロピ
    オニルアミノ又はメチルスルホニルアミノであり、 Ｘ- はアニオンである）で示される、請求項１記載の電
    極。
  5. 【請求項５】 Ｒ1 が、メチル、エチル、ヒドロキシエ
    チル、メトキシエチル、メトキシエチル、シアノエチル
    又はベンジルであり、 Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ14及びＲ15が、それぞれ独立して、メチ
    ル、エチル、プロピル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシ
    プロピル、シアノエチル、ベンジル、シクロヘキシル、
    フェニル、メチルフェニル、メトキシフェニル、シアノ
    フェニル又はテトラメチレンスルホン−３−イルであ
    り、 Ｒ14はさらに、水素であってもよく、 ここで、ＮＲ2 Ｒ3 及びＮＲ14Ｒ15は、それぞれ独立し
    て、ピロリジノ、ピペリジノ又はモルホリノであっても
    よく、 Ｒ4aは、水素、メチル又はメトキシであり、 Ｒ4bは、水素、クロロ、メチル、メトキシ、シアノ、ア
    セチルアミノ又はメチルスルホニルアミノであり、 Ｘ- はアニオンである、請求項４記載の電極。
  6. 【請求項６】 媒介物質が、式 【化７】 （式中、Ｒ1 は、非置換であるか、フッ素、塩素、ヒド
    ロキシ、メトキシ、エトキシ、シアノ、メトキシカルボ
    ニル又はフェニルによって置換されている、分岐状又は
    非分岐状であるＣ1 〜Ｃ4 アルキルであり、 Ｒ2 及びＲ3 は、それぞれ独立して、非置換であるか、
    フッ素、塩素、ヒドロキシ、メトキシ、エトキシ、シア
    ノ、メトキシカルボニル又はフェニルによって置換され
    ている、分岐状又は非分岐状であるＣ1 〜Ｃ4 アルキ
    ル、非置換であるか、フッ素、塩素、ヒドロキシ、メチ
    ル、エチル、メトキシ、エトキシ、シアノ、ニトロ、ア
    セチル、メチルスルホニル又はアセチルアミノによって
    置換されている、シクロペンチル、シクロヘキシル、テ
    トラメチレンスルホン−３−イル又はフェニルであり、 Ｒ2 はさらに、水素であってもよく、 ここで、ＮＲ2 Ｒ3 は、ピロリジノ、ピペリジノ又はモ
    ルホリノであってもよく、 Ｒ4aは、水素、フッ素、塩素、メチル又はメトキシであ
    り、 Ｒ4bは、水素、フッ素、塩素、メチル、メトキシ、シア
    ノ、ニトロ、ヒドロキシ、アセチルアミノ、プロピオニ
    ルアミノ又はメチルスルホニルアミノであり、 Ｒ13は、水素、フッ素、塩素、メチル、メトキシ又はエ
    トキシであり、 Ｘ- はアニオンである）で示される、請求項１記載の電
    極。
  7. 【請求項７】 Ｒ1 が、メチル、エチル、ヒドロキシエ
    チル、メトキシエチル、シアノエチル又はベンジルであ
    り、 Ｒ2 及びＲ3 が、それぞれ独立して、メチル、エチル、
    プロピル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、シ
    アノエチル、ベンジル、シクロヘキシル、フェニル、メ
    チルフェニル、メトキシフェニル、シアノフェニル又は
    テトラメチレンスルホン−３−イルであり、 ここで、ＮＲ2 Ｒ3 は、ピロリジノ、ピペリジノ又はモ
    ルホリノであってもよく、 Ｒ4aが、水素、メチル又はメトキシであり、 Ｒ4bが、水素、塩素、メチル、メトキシ、シアノ、アセ
    チルアミノ又はメチルスルホニルアミノであり、 Ｒ13が、水素又はメトキシであり、 Ｘ- がアニオンである、請求項６記載の電極。
  8. 【請求項８】 媒介物質が、式 【化８】 （式中、Ｒ1 は、非置換であるか、フッ素、塩素、ヒド
    ロキシ、メトキシ、エトキシ、シアノ、メトキシカルボ
    ニル又はフェニルによって置換されている、分岐状又は
    非分岐状であるＣ1 〜Ｃ4 アルキルであり、 Ｒ8 は、非置換であるか、フッ素、塩素、ヒドロキシ、
    メトキシ、エトキシ、シアノ、メトキシカルボニル又は
    フェニルによって置換されている、分岐状又は非分岐状
    であるＣ1 〜Ｃ4 アルキル、シクロペンチル、シクロヘ
    キシル又はフェニルであり、 Ｒ9 及びＲ10は、それぞれ独立して、水素、フッ素、塩
    素、メチル、メトキシ、シアノ、ニトロ、アセチル又は
    メチルスルホニルであり、 Ｒ14及びＲ15は、それぞれ独立して、非置換であるか、
    フッ素、塩素、ヒドロキシ、メトキシ、エトキシ、シア
    ノ、メトキシカルボニル又はフェニルによって置換され
    ている、分岐状又は非分岐状であるＣ1 〜Ｃ4 アルキ
    ル、非置換であるか、フッ素、塩素、ヒドロキシ、メチ
    ル、エチル、メトキシ、エトキシ、シアノ、ニトロ、ア
    セチル、メチルスルホニル又はアセチルアミノによって
    置換されている、シクロペンチル、シクロヘキシル、テ
    トラメチレンスルホン−３−イル又はフェニルであり、 Ｒ14はさらに、水素であってもよく、 ここで、ＮＲ14Ｒ15は、ピロリジノ、ピペリジノ又はモ
    ルホリノであってもよく、 Ｘ- はアニオンである）で示される、請求項１記載の電
    極。
  9. 【請求項９】 Ｒ1 が、メチル、エチル、ヒドロキシエ
    チル、メトキシエチル、シアノエチル又はベンジルであ
    り、 Ｒ8 が、メチル、エチル、ヒドロキシエチル、シアノエ
    チル又はベンジルであり、 Ｒ9 が、シアノ、ニトロ、アセチル又はメチルスルホニ
    ルであり、 Ｒ10が、水素、塩素、メチル又はシアノであり、 Ｒ14及びＲ15が、それぞれ独立して、メチル、エチル、
    プロピル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、シ
    アノエチル、ベンジル、シクロヘキシル、フェニル、メ
    チルフェニル、メトキシフェニル、シアノフェニル又は
    テトラメチレンスルホン−３−イルであり、 Ｒ14はさらに、水素であってもよく、 ここで、ＮＲ14Ｒ15は、ピロリジノ、ピペリジノ又はモ
    ルホリノであってもよく、 Ｘ- がアニオンである、請求項８記載の電極。
  10. 【請求項１０】 エネルギー転移性酸化還元対としての
    デヒドロゲナーゼ触媒及び補酵素とともに動作する電気
    化学的センサの性能を改善する方法において、請求項１
    記載の電極をバイオセンサの作用電極として使用する方
    法。
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