JPS61144560A - 酵素機能電極 - Google Patents
酵素機能電極Info
- Publication number
- JPS61144560A JPS61144560A JP59266941A JP26694184A JPS61144560A JP S61144560 A JPS61144560 A JP S61144560A JP 59266941 A JP59266941 A JP 59266941A JP 26694184 A JP26694184 A JP 26694184A JP S61144560 A JPS61144560 A JP S61144560A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- paste
- enzyme
- substrate
- immobilized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
((イ)産業上の利用分骨
この発明は、酵素機能電極、すなわち、i解質中に存在
するグルコース、ガフクトース等のオキシダーゼ酵素の
基質となりうる物質や乳酸・アpコーμ、グリセロー〜
等のデヒドロゲナーゼ酵素の基質となりうる物質の濃度
をアンペロメトリックに測定する電極に関する。
するグルコース、ガフクトース等のオキシダーゼ酵素の
基質となりうる物質や乳酸・アpコーμ、グリセロー〜
等のデヒドロゲナーゼ酵素の基質となりうる物質の濃度
をアンペロメトリックに測定する電極に関する。
(t’l従来技術
最近、酸化還元酵素固定化電極が注目されるようになっ
てきた。この電極は酵素反応に対する化学的な電子運轡
体の代わりとして挙動するもので酵素電極、フローシス
テムの検出器、生物化学的燃料電池、酵素反応器等の新
しい用途に使用できることが提案されている。
てきた。この電極は酵素反応に対する化学的な電子運轡
体の代わりとして挙動するもので酵素電極、フローシス
テムの検出器、生物化学的燃料電池、酵素反応器等の新
しい用途に使用できることが提案されている。
そして、この電極のうち、オキシタ”−プ′酵素の基質
となりうる物質の濃度を測定する電極としては、酸素電
極や白金電極等の感応面に酵素固定化膜を積層し、酵素
反応で生じる物質例えば過酸化水素の発生量を測定して
間接的に酵素反応に寄与する基質を定量する方式のもの
がある。
となりうる物質の濃度を測定する電極としては、酸素電
極や白金電極等の感応面に酵素固定化膜を積層し、酵素
反応で生じる物質例えば過酸化水素の発生量を測定して
間接的に酵素反応に寄与する基質を定量する方式のもの
がある。
更に、デヒドロゲナーゼ酵素ρ基質となりうる物質の濃
度を測定する電極としては、NADにコチンアミドアデ
ニンジヌクレオチド)を酵素と共に固定化したもの、具
体的には■N入りをアガロースやデキストラン等の高分
子化合物に化学結合させ九NAD−高分子化合物を酵素
と共に適当な基質透過性膜内面にトラップし白金や黒鉛
電極に固定したもの、■基質透過性膜にNADを直接化
学結合させ、この膜内に同時に酵素をトラップして白金
や黒鉛電極に固定したもの、■基質透過性膜に化学処理
を施してNADの透過が生じ難い膜とし、この膜の内面
に酵素をトラップして白金や黒鉛電極に固定したものが
ある。
度を測定する電極としては、NADにコチンアミドアデ
ニンジヌクレオチド)を酵素と共に固定化したもの、具
体的には■N入りをアガロースやデキストラン等の高分
子化合物に化学結合させ九NAD−高分子化合物を酵素
と共に適当な基質透過性膜内面にトラップし白金や黒鉛
電極に固定したもの、■基質透過性膜にNADを直接化
学結合させ、この膜内に同時に酵素をトラップして白金
や黒鉛電極に固定したもの、■基質透過性膜に化学処理
を施してNADの透過が生じ難い膜とし、この膜の内面
に酵素をトラップして白金や黒鉛電極に固定したものが
ある。
ま九、上記の電極以外のものとして本件出願人は昭和5
9年8月31日に、黒鉛ペースト中に電子受容性化合物
を含有させたべ一ヌト状電極と、該ペースト状電極の表
面に固定化されたオキシダーゼ酵素又はデヒドロゲナー
モびその外面を被覆するオキシダーゼ酵素又はデヒドロ
ゲナーゼ酵素の基質の透過性薄膜とがら構成された基質
感応部を備えてなるオキシダーゼ電極又はデヒドロゲナ
ーゼ電極を出願している。
9年8月31日に、黒鉛ペースト中に電子受容性化合物
を含有させたべ一ヌト状電極と、該ペースト状電極の表
面に固定化されたオキシダーゼ酵素又はデヒドロゲナー
モびその外面を被覆するオキシダーゼ酵素又はデヒドロ
ゲナーゼ酵素の基質の透過性薄膜とがら構成された基質
感応部を備えてなるオキシダーゼ電極又はデヒドロゲナ
ーゼ電極を出願している。
(/今発明が解決しようとする問題点
上述した電極のうち、酸素電極や白金電極等を用いるも
のは被測定液中の酸素分圧の変動に影響されるという問
題点を有しており、また。
のは被測定液中の酸素分圧の変動に影響されるという問
題点を有しており、また。
NADを酵素と共に固定化したものは、NADの漏れ出
し等の問題点を有していた〇 更に9本性出願人の先願に係る発明では、酵素を固定化
する電極は黒鉛ペースト電極に限られていた。
し等の問題点を有していた〇 更に9本性出願人の先願に係る発明では、酵素を固定化
する電極は黒鉛ペースト電極に限られていた。
一問題点を解決するための手段
この発明は、被測定液中の酸素分圧の変動に影響されず
、また、電極材料も黒鉛ペーストに有させたペースト状
電極と該ペースト電極の表面に固定化され九酵素及びそ
の外面を被覆する固定化された酵素の基質の透過性薄膜
とから構−°°粉 □□□−−) どの金i宙末と流動パラフィン、ウンデカン等の非極性
結合剤との混合物が用いられる金貨−ヌトに含有させる
電子としては、p−ベンゾキノン、NAD、フェリシア
ン化カリウム、ジプロモイドサリシリツクアシツド、ジ
クロロフェニールインドフェノ−A/(DCIP)。
、また、電極材料も黒鉛ペーストに有させたペースト状
電極と該ペースト電極の表面に固定化され九酵素及びそ
の外面を被覆する固定化された酵素の基質の透過性薄膜
とから構−°°粉 □□□−−) どの金i宙末と流動パラフィン、ウンデカン等の非極性
結合剤との混合物が用いられる金貨−ヌトに含有させる
電子としては、p−ベンゾキノン、NAD、フェリシア
ン化カリウム、ジプロモイドサリシリツクアシツド、ジ
クロロフェニールインドフェノ−A/(DCIP)。
7エナジンメFすμフエー)(PN2)等が挙げられる
。
。
上記ペースト状電極に固定化する酵素としては、検知や
変換を意図する基質に応じて種々のものを適宜選択する
ことができる。その酵素/基質の組合せとしては、グル
コースオキシダーゼ/グルコース、ガラクトースオキシ
ダーゼ/ガラクトース、アルコールオキシダーゼ/エタ
ノール、コレステロールオキシダーゼ/コレステロ−/
L/、アミノ酸オキシダーゼ/アミノ酸。
変換を意図する基質に応じて種々のものを適宜選択する
ことができる。その酵素/基質の組合せとしては、グル
コースオキシダーゼ/グルコース、ガラクトースオキシ
ダーゼ/ガラクトース、アルコールオキシダーゼ/エタ
ノール、コレステロールオキシダーゼ/コレステロ−/
L/、アミノ酸オキシダーゼ/アミノ酸。
尿酸オキシダーゼ/尿酸、アルコールデヒドロナーゼ/
グルコース、グルタメートデヒドロゲナーゼ/グルタミ
ン酸、乳酸デヒドロゲナーゼ/乳酸、グリセロールデヒ
ドロゲナーゼ/グリセロール等が挙げられる。
グルコース、グルタメートデヒドロゲナーゼ/グルタミ
ン酸、乳酸デヒドロゲナーゼ/乳酸、グリセロールデヒ
ドロゲナーゼ/グリセロール等が挙げられる。
また、透過性薄膜としては、セルロースアセテート膜、
ニトロセルロース膜、に−カラギナング〜膜、ポリアク
リルアミトゲμ膜等が使用可能である。
ニトロセルロース膜、に−カラギナング〜膜、ポリアク
リルアミトゲμ膜等が使用可能である。
と透過性薄膜との境界領域にペーストから電子運搬体が
移向し、その移向した電子運搬体の電気化学的な還元及
び再酸化反応に基づいている。
移向し、その移向した電子運搬体の電気化学的な還元及
び再酸化反応に基づいている。
(へ)実施例
以下に、この発明の実施例について説明する。
(AJ電極の作製
次に述べるのは、グルコース測定用の電極を作製する場
合の一実施例である。
合の一実施例である。
試薬
・・・Type I 、シグマ社製(アヌベリギ〃ヌ。
ニガー由来のECI、 1.3.4)
Op−ベンゾキノン(BQ)・・・・・・・和光純薬社
製(使用前に昇華して精製) Oコロジオン液(5%)・・・・・・・和光純薬社製0
流動パラフィン・・・・・・・メルク社製O金粉・・・
・・・・中塚金属箔粉工業社製まず、0.1g金粉に0
.1 m g流動バックイアを加え、めのう乳鉢上で混
合し、さらにp−ベンゾキノン40mgを加えよく混合
した。
製(使用前に昇華して精製) Oコロジオン液(5%)・・・・・・・和光純薬社製0
流動パラフィン・・・・・・・メルク社製O金粉・・・
・・・・中塚金属箔粉工業社製まず、0.1g金粉に0
.1 m g流動バックイアを加え、めのう乳鉢上で混
合し、さらにp−ベンゾキノン40mgを加えよく混合
した。
このようにして優られたp−ベンゾキノン−金ペースト
を、内径3.4期のガラス管の一端に充填し1表面をワ
ックスベーパー上で平滑にした。
を、内径3.4期のガラス管の一端に充填し1表面をワ
ックスベーパー上で平滑にした。
次いで、所定濃度のGOD水溶液を上記べ一ヌト状電極
の表面上にシリンジで滴下保持させ、溶媒を蒸発させた
。その後、20μCのコロジオン−エタノ−/I/l¥
lt比1 : 4 )fi液を流延・乾燥することによ
り、電極表面にニトロセルロースの薄膜を形成させた。
の表面上にシリンジで滴下保持させ、溶媒を蒸発させた
。その後、20μCのコロジオン−エタノ−/I/l¥
lt比1 : 4 )fi液を流延・乾燥することによ
り、電極表面にニトロセルロースの薄膜を形成させた。
このようにして得られた電極に、白金線からなる引き出
し電極を取り付け、さらにニトロセルロース膜の支持用
のナイロンネット及びテフロンチューブを取り付けるこ
とにより。
し電極を取り付け、さらにニトロセルロース膜の支持用
のナイロンネット及びテフロンチューブを取り付けるこ
とにより。
第1図に示すごときこの発明のグルコース測定用の電極
(GOD−固定化ベンゾキノンー金ベーヌト電極)(1
)を得た。なお1図中、(2)はp−ベンゾキノン−金
ペースト電[、(3)は固定化され九〇 OD 、 (
4)はニトロ七ルロース薄膜、(5)は白金線、(6)
はガラス管、(7)はナイロンネット、[F])は熱収
縮性のテフロンチューブをそれぞれ示すものである。
(GOD−固定化ベンゾキノンー金ベーヌト電極)(1
)を得た。なお1図中、(2)はp−ベンゾキノン−金
ペースト電[、(3)は固定化され九〇 OD 、 (
4)はニトロ七ルロース薄膜、(5)は白金線、(6)
はガラス管、(7)はナイロンネット、[F])は熱収
縮性のテフロンチューブをそれぞれ示すものである。
なお、この電極(1)を使用に供するまで蒸溜水で数回
洗浄し、pH5,0の酢酸塩パフファー中に一晩浸漬保
存した。
洗浄し、pH5,0の酢酸塩パフファー中に一晩浸漬保
存した。
(B)サイクリックポルタンメトリー
上記グルコース測定用の電極についての三極法によるポ
ルタンメトリーを行った。
ルタンメトリーを行った。
測定条件は以下の通りである。
装 置
0ポテンシヨンスタツト(扶桑社製’)0信号発生器(
HB−104:北斗電工社製)0対 極(白金板) 0参照電極(飽和カロメ/L/電極) 0記録計(x−yレコーダー:横河電機社製)電解質 O脱酸素したPH5,0の0.1M酢酸塩バッファー0
温度・・・・・・・25±1℃ 0攪拌速度・・・・・・・500r−p−m結 果 この発明の電極を、上記酢酸塩パフファーに浸漬し+
50mV/sの電位走査速度でサイクリックボルタンモ
グヲムを記録した。第2図の実線に示すようにカソード
波及び7ノード波についてそれぞれ−0,07V及び+
0.40 y (vs 8(、B)にピークが認められ
た。サイクリックな電位走査を更に連続して数時間性な
ったが電流の減少は見られなかったつp−ペンゾキノン
を含有していない同様な電極について同様な評価を行な
ったが第2図の破線のごとくポルタンメトリックなピー
クは生じなかっ九〇 このように、ポルタンメトリックなピークは、金ペース
ト電極トニトロセルロース薄膜との境界領域にペースト
から桜肉したp−ベンゾキノンの電気化学的な還元及び
再酸化反応に基づいておりp−ペンゾキ°ノンが電子運
轡体として作用していることが判明したり(Qグルコー
スの電気触媒的酸化 p−ベンゾキノンの酸化還元電位より電位’k 十分正
(B=+0.5Vvs 、 Ag/AgCj2)に設定
し上記バッファー中にグルコースを順次濃度を増加させ
て(0→200mM)1#加し、ペースからの電流の増
加を測定した。この結果を第3図に示す。
HB−104:北斗電工社製)0対 極(白金板) 0参照電極(飽和カロメ/L/電極) 0記録計(x−yレコーダー:横河電機社製)電解質 O脱酸素したPH5,0の0.1M酢酸塩バッファー0
温度・・・・・・・25±1℃ 0攪拌速度・・・・・・・500r−p−m結 果 この発明の電極を、上記酢酸塩パフファーに浸漬し+
50mV/sの電位走査速度でサイクリックボルタンモ
グヲムを記録した。第2図の実線に示すようにカソード
波及び7ノード波についてそれぞれ−0,07V及び+
0.40 y (vs 8(、B)にピークが認められ
た。サイクリックな電位走査を更に連続して数時間性な
ったが電流の減少は見られなかったつp−ペンゾキノン
を含有していない同様な電極について同様な評価を行な
ったが第2図の破線のごとくポルタンメトリックなピー
クは生じなかっ九〇 このように、ポルタンメトリックなピークは、金ペース
ト電極トニトロセルロース薄膜との境界領域にペースト
から桜肉したp−ベンゾキノンの電気化学的な還元及び
再酸化反応に基づいておりp−ペンゾキ°ノンが電子運
轡体として作用していることが判明したり(Qグルコー
スの電気触媒的酸化 p−ベンゾキノンの酸化還元電位より電位’k 十分正
(B=+0.5Vvs 、 Ag/AgCj2)に設定
し上記バッファー中にグルコースを順次濃度を増加させ
て(0→200mM)1#加し、ペースからの電流の増
加を測定した。この結果を第3図に示す。
この結果より、この発明の電極がグルコース濃度の微少
な変化にも対応でき、グルコース測定用の電極として有
用なことが判明した。
な変化にも対応でき、グルコース測定用の電極として有
用なことが判明した。
なお1以上の説明では、金ベース)を極についてだけ述
べ九が、この発明は、金ベースト電極に限定されず、あ
らゆる金属ペースト電極(例えば白金ペースト電極)、
半導体(例えばチタニウムオキサイド、酸化スズ)ペー
ス)[極、高分子電気伝導体(例えばポリピロール、ポ
リアセチレン)ペースト電極テも同様な結果が得られる
。
べ九が、この発明は、金ベースト電極に限定されず、あ
らゆる金属ペースト電極(例えば白金ペースト電極)、
半導体(例えばチタニウムオキサイド、酸化スズ)ペー
ス)[極、高分子電気伝導体(例えばポリピロール、ポ
リアセチレン)ペースト電極テも同様な結果が得られる
。
また、電子運搬体や固定化させる酵素も上述のものに限
定されないのは勿論である。
定されないのは勿論である。
なお、ペースト電極に物理的強度を与えるため硬化剤(
例えばエポキシ樹脂、■セメダインC)やゲル化剤(例
えば■レオバーlv>を加えてもよい (ト)効 果 この発明の酵素機能電極は、被測定溶液中に他のいかな
る電子運搬体を加えることなくグルコーヌ、エタノール
等の基質に対する大きな電流応答を示すという効果を有
するとともに、電極材料も黒鉛ペースト電極に限定され
ないという効果も有する。そして、金、白金、チタニウ
ムオキサイド、ポリピロールなど各種の電極材料を使用
できるので、1jL子運搬体も広く選べるようになる。
例えばエポキシ樹脂、■セメダインC)やゲル化剤(例
えば■レオバーlv>を加えてもよい (ト)効 果 この発明の酵素機能電極は、被測定溶液中に他のいかな
る電子運搬体を加えることなくグルコーヌ、エタノール
等の基質に対する大きな電流応答を示すという効果を有
するとともに、電極材料も黒鉛ペースト電極に限定され
ないという効果も有する。そして、金、白金、チタニウ
ムオキサイド、ポリピロールなど各種の電極材料を使用
できるので、1jL子運搬体も広く選べるようになる。
また、黒鉛にくらべ金属では抵抗が小さくなるので取扱
いが容易である。更に電極の外表面を透過性薄膜でおお
っているので外部からの妨害も除失できる。
いが容易である。更に電極の外表面を透過性薄膜でおお
っているので外部からの妨害も除失できる。
第1図は、この発明の一実施例のグルコース測定用の電
極、第2図は、第1図の電極を用いてバッファー中でサ
イクリックポルタンメトリーを行った図、第3図は第1
図の電極を用いてグルコース応答を測定して作成した検
量線である〜(2)・・・金ペースト電極 (3
)・・・GOD(4)・・・ニトロ七ルロース薄M
(5)・・・白金線(6)・・・ガラス管 代理人 5P埋士 式 々 屑 が聞;尤第2旧 第J図
極、第2図は、第1図の電極を用いてバッファー中でサ
イクリックポルタンメトリーを行った図、第3図は第1
図の電極を用いてグルコース応答を測定して作成した検
量線である〜(2)・・・金ペースト電極 (3
)・・・GOD(4)・・・ニトロ七ルロース薄M
(5)・・・白金線(6)・・・ガラス管 代理人 5P埋士 式 々 屑 が聞;尤第2旧 第J図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、金属、半導体、高分子電気伝導体のペースト中に電
子運搬体を含有させたペースト状電極と、該ペースト状
電極の表面に固定化された酵素及びその外面を被覆する
固定化された酵素の基質の透過性薄膜とから構成された
基質感応部を備えてなる酵素機能電極。 2、金属が金、白金である特許請求の範囲第1項記載の
酵素機能電極。 3、半導体がチタニウムオキサイド、酸化スズである特
許請求の範囲第1項記載の酵素機能電極。 4、高分子電気伝導体がポリピロール、ポリアセチレン
である特許請求の範囲第1項記載の酵素機能電極。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59266941A JPH0612353B2 (ja) | 1984-12-17 | 1984-12-17 | 酵素機能電極 |
US06/770,202 US4820399A (en) | 1984-08-31 | 1985-08-28 | Enzyme electrodes |
EP85111018A EP0177743B1 (en) | 1984-08-31 | 1985-09-02 | Enzyme electrodes |
DE8585111018T DE3584605D1 (de) | 1984-08-31 | 1985-09-02 | Enzymelektroden. |
CN 85107223 CN1008215B (zh) | 1984-12-17 | 1985-09-28 | 酶电极 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59266941A JPH0612353B2 (ja) | 1984-12-17 | 1984-12-17 | 酵素機能電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61144560A true JPS61144560A (ja) | 1986-07-02 |
JPH0612353B2 JPH0612353B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=17437810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59266941A Expired - Lifetime JPH0612353B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-12-17 | 酵素機能電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0612353B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6367560A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-26 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 酵素電極 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS584982A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-12 | Fujitsu Ltd | 光検知素子の実装方法 |
JPS5816697A (ja) * | 1981-07-13 | 1983-01-31 | ヘキスト・アクチエンゲゼルシヤフト | 微生物選別のための自動化方法 |
JPS5816696A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-01-31 | Agency Of Ind Science & Technol | 酵素活性の測定方法 |
-
1984
- 1984-12-17 JP JP59266941A patent/JPH0612353B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS584982A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-12 | Fujitsu Ltd | 光検知素子の実装方法 |
JPS5816697A (ja) * | 1981-07-13 | 1983-01-31 | ヘキスト・アクチエンゲゼルシヤフト | 微生物選別のための自動化方法 |
JPS5816696A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-01-31 | Agency Of Ind Science & Technol | 酵素活性の測定方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6367560A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-26 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 酵素電極 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0612353B2 (ja) | 1994-02-16 |
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