JPS6255082A - 酵素固定膜 - Google Patents

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】 本発明は、酵素固定膜に関し、特に酵素負荷量が大きく
機械的強度に優れた酵素固定膜を提供しようとするもの
である。

産業上の利用分野 医療、医学分野での生体内微量成分定量用酵素電極、発
酵工業、食品工業、医薬品工業における膜を酵素反応機
構。

従来の技術 一般に酵素を固定化する方法としては、担°体結会法、
架橋法及び包括法の３つに大別され、これらのいずれか
或いは組合わせによって酵素を膜状或いは膜に固定化す
る方法がいくつか提案されている。

例えば、（１）酵素をポリアクリルアミドダルで包括す
る方法、（２）不活性蛋白質をマトリックス剤として混
会して、これを架橋剤で架橋する方法、（３）親水性の
膜に酵素水溶成金吸収させて、これを架橋剤で架橋する
方法、（４）イオン交換性の高分子膜に酵素をイオン結
合させる方法、（５）コラ−ダン膜に酵素を包括する方
法、（６）多孔質高分子膜に酵素を物理化学的に固定す
る方法、（力２枚の膜の間に酵素ダルをサンドイッチす
る方法等がある。

ま几、弗素樹脂に対する酵素固定としては、フィルムな
どの表面ｆ：ｒ線によってグラフト処理し、得られる枝
ポリマーの活性を利用して酵素を共重合させることが提
案されている。

発明が解決しようとする問題点 しかし上記したような従来のものにおいてはそれぞれに
問題点を有している。

即ち前記した（１）、（２）の方法については、酵素負
荷量は大きいが強度が不足しており、（３）については
酵素負荷量も十分でなく、強度も不足していて、膜厚で
強度を増そうとすると基質等の拡散が悪くなる。また、
（４）、（５）の方法については、担体と酵素の結合力
が弱いという欠点を持っており、（６）の方法によるも
のでは、強度的には十分であるが、多孔質膜゛内部に酵
素を十分に入れることができず、空孔率も十分でないた
め、酵素負荷量が不足するという欠点があり、しかも反
応条件の設定が困難で、装置も複雑であり、比較釣機し
い処理となるので酵素活性の低下を免れない。更に（７
）の方法については、酵素負荷量、強度は十分であるが
製造方法が複雑であるという欠点を持っている。

「発明の構成」 問題点を解決する九めの手段 ポリテトラフルオロエチレン樹脂による多孔質層にノぐ
−フロロ系イオン交換樹脂を複合させ、これに酵素を固
定化させ九ことを特徴とする酵素固定膜。

作用 ポリテトラフルオロエチレン樹脂による多孔質体は、９
０％という高い空隙率まで形成することが可能であり、
その構造は結節を中心としてフィブリルが六方に広がっ
た−〈もの果構造を形収しているものである。該ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂の多孔質構造を保持しｆｃま
まパーフロロ系イオン交換樹脂によシ化学的に不活性で
あったポリテトラフルオロエチレン樹脂表面にイオン交
換基を導入し、直接或いはスペーサーを用いて活性を失
わせることなく多量の酵素を簡単に固定することができ
る。このようにして得られた酵素固定膜は、機械的強度
は言うまでもなく、酵素負荷量も十分に得ることができ
る。また酵素は多孔質マトリックス内に入り込んで固定
化されているため、イオン結会固定法の問題点である酵
素の脱離も起こりにくい。

更に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂による多孔質体
は、空孔率を２０〜９０％まで自由に調整することがで
きるため、固定化する酵素景の調節も可能である。

実施例 上記したような本発明について更に説明すると、本発明
においてはポリテトラフルオロエチレン樹脂にパーフロ
ロ系イオン交換樹脂を複合し、これに酵素を固定化した
酵素固定膜を提案するもので、前記した従来の（６）の
方法による弗素樹脂への共有結付による酵素固定をイオ
ン結合とし＃素負荷貴、強度を充分に得しめるようにし
念。即ちこのような酵素固定膜の具体的態様としては以
下の如くである。

ｌ）　ポリテトラフルオロエチレン樹脂とノ母−フロロ
系イオン交換樹脂の夜会化。

■　ポリテトラフルオロエチレン樹脂の多孔質フィルム
又は多孔質チューブにノぐ一７０ロ系イオン交換樹脂液
を含浸する。

■　ポリテトラフルオロエチレン樹脂、！−ノｆ−７０
ロ系イオン交換樹脂とを混合した後、圧延又は延伸の何
れか又は双方併用によってフィルム若しくはチューブ状
とする。

２）　上記１）の■または■のいずれかの方法によって
得られ次ポリテトラフルオロエチレン樹脂とパーフロロ
系イオン交換樹脂との複＠−膜を直接或いは適当な化学
スペーサーを導入後、酵素水溶液に浸漬させ酵素固定膜
を作製する。

前記し次パーフロロ系イオン交換樹脂の構造を示すと以
下のような物質である。

→ＣＦ、−ＣＦ・＋ｐ＋ｃＩＦ−ＣＦ２＋７Ｉｎ＝ｏ、
１，２ＦＣＣＦ、　　　　　　　−８ｏ、ＮＨＲ。

その具体的使用例としては、模型酵素反応装置を上げる
ことができる。これは、前記酵素固定膜を発騨槽に組み
込んだもので、第１図に示す通りであり、基質溶液は、
反応槽１ｏの一側２を流通し、他側３においては、生成
物溶液が流通することになる。この場・合において、酵
素固定膜１に旧って基質溶液が流れ、被膜１を通。

遇する時に基質は酵素に接して反応し生成物となる。該
生成物は膜１の反対側３に出て回収されるシステムであ
る。更に、基質と生成物との分離を良くするために前記
酵素固定膜１にパーフロロ系イオン交換樹脂膜を組み合
わせることも可能であシ、基本的には第１図のように反
応させることになるが、装置としては膜面積を大。

きくするために多段にしたり、スノ！イラル状に巻いた
りすることが考えられる。ま几、チューブを利用したホ
ローファイバー型反応装置でもよい。

更に、具体的使用例をもう一つ上げると、前記酵素固定
膜と酸素電極、白金電極、アンモニアガス電極、ＰＨ［
極、シアンイオン電極等とを組み会わせることにより酵
素電極の作製が可能となる。この場会において、例えば
■ポリテトラフルオロエチレン樹脂多孔質膜を厚さ方向
の一定深度部分のみパー７０ロ系イオン交換樹脂と複合
化させ、その部分に酵素を固定化した膜、或いは■ポリ
テトラフルオロエチレン樹脂多孔質膜とパーフロロ系イ
オン交換樹脂を複合化し、その膜とポリテトラフルオロ
エチレン樹脂多孔質膜とをラミネートし、複合膜に＃素
を固定化した膜を使用すれば、通常、疎水性ガス透過膜
と親水性酵素固定膜を組み会わせた膜全使用している酵
素電極においては利点が大きい。つまり斯かる酵素電極
では、酵素活性、膜厚といった因子以外に２種の膜の密
着度の点で問題があシ、即ち、膜間に小気泡がドラッグ
されたり、２種の膜の力学的性質の違いによって密着度
が変化し次すすることによって、応答速度に影響を与え
る等がそれである。そこで、前記■■の膜を利用すれば
１枚の膜で酵素反応機能と、ガス透過機能とを果し、問
題点は解決される。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によると、きはポリテトラフ
ルオロエチレン樹脂の多孔質体に／４−フロロ系イオン
交換樹脂を複合化し、これに酵素を固定化させることに
よって強度的に充分であると共に適切な空隙率を有する
ので固定化さｎる酵素負荷量も大きく、又酵素はイオン
納会により固定されているので簡単に固定できると共に
条件も温和な次め活性を損うことなく固定でき、しかも
酵素は微細孔内部に固定されているので脱離を生じ難い
などの特徴ｔ−有しており、工業的にその効果の大きい
発明である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリテトラフルオロエチレン樹脂による多孔質層にパー
   フロロ系イオン交換樹脂を複合させ、これに酵素を固定
   化させたことを特徴とする酵素固定膜。