JPS63186139A - 酵素固定化膜の選択的失活方法 - Google Patents

酵素固定化膜の選択的失活方法

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JPS63186139A
JPS63186139A JP62017354A JP1735487A JPS63186139A JP S63186139 A JPS63186139 A JP S63186139A JP 62017354 A JP62017354 A JP 62017354A JP 1735487 A JP1735487 A JP 1735487A JP S63186139 A JPS63186139 A JP S63186139A
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JP
Japan
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enzyme
immobilized
sensor
film
photoresist
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JP62017354A
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Shinya Nakamoto
信也 中本
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 、 本発明は酵素固定化膜の選択的失活方法に関し、特
に固体の平坦な表面に形成された電気化学セン[従来の
技術] 従来、溶液中の特定の有機物の濃度を測定する半導体バ
イオセンサの一種に半導体電界効果型イオシセンサ(以
下[l5FETJという)の表面に酵素を固定化した膜
が設けられたものが知られている。どのバイオセンザは
、溶液中の特定の有機物が酵素固定化膜中で酵素の触媒
作用により化学反応をした時に生じる水素イオン濃度の
変化を1srE■で検出することにより、特定の有機物
の濃度を測定するものでおる。この選択性をもつ酵素固
定化膜の例として、尿素検出用としてウレア−ゼ固定化
膜、グルコース検出用としてグルコースオキシダーゼ膜
などが知られている(センサーズ・アンド・アクチュエ
イターズ(Sensors and Ac−tuato
rs)、第7巻、1〜10頁(1985)) 、また、
サファイア基板上に設けられた島状シリコンを用いて酵
素固定化膜が設けられたl5FETと失活した酵素固定
化膜が設けられたl5FETを同一チップ上に形成し、
裏面に参照電極として金電極を設けることにより、ワン
チップ化されたバイオセンサも開発されている(第16
回、 1984  インターナショナルパカンファレン
スφオン・ソリッド・ステート・デバイシズ・アンド・
マテリアルズ、レイト・ニュース・アブストラクツ(1
984InternationalConferenc
e on 5olid 5tate Devices 
and Hateri−als、Late News 
Abstracts)、66〜67頁(1984))。
また、絶縁基板上に形成された貴金属電極上に酵素固定
化膜を設け、酵素反応によって生じた過酸化水素をアン
ペロメトリーによって計測するという原理に基づいたバ
イオセンサも、グルコース測定用のものが発表されてい
る(第4回化学センサー研究発表会予稿集、21〜22
頁(1985) )。いずれのタイプのセンサも基板上
に微小な電気化学センサを形成し、この上に酵素固定化
膜を設けることによりセンサの微小化を図っている。
以上述べてきたようなl5FET型バイオセンサやアン
ペロメトリックバイオセンサのようなプレーナ型バイオ
センサを製造するにあたり問題となるのは、酵素固定化
膜の形成法である。従来のバイオセンサ、例えばクラー
ク型酸素電極をホストセンサにしたグルコースセンサで
はグルコースオギシダーゼを含有する膜をあらかじめ作
製しておぎ、これを適当な大きざに裁断して電極表面に
装着するといった方法が採用されているが、このような
方法はホストセンサが微小なプレーナ型センリに適用で
きない。プレーナ型センサ用の酵素固定化膜形成方法と
してはリフトオフ法(特願昭59−20916号参照)
による感光性ポリビニルアルコールを用いる方法(第4
回化学センサー研究発表会予稿集、21〜22頁(19
85)) 、三酢酸セルロースを担体としたrR索固定
化膜をウェハ仝面に形成した後ホトマスクを介して紫外
線を照射して所定のl5FET上以外の酵素固定化膜中
の酵素を失活させる方法(第16回、 1984  イ
ンタナショナル・カンファレンス・オン・ソリッド・ス
テート・デバイシズ・アンド・マテリアルズ、レイト拳
ニューズ・アブストラクツ(1984Internat
ion″at Confer−ence  on  5
olid  5tate  Devices  and
  Materials。
Late News Abstracts)、66〜6
7頁(1984))などが知られている。
バイオセンサを実際の測定に供した場合問題となるのは
、測定対象中に存在する被測定物質以外の物質がセンサ
の出力に与える影響である。例えばl5FETをホスト
センサとしたプレーナ型バイオセンサの場合では測定対
象のpH、アンベロメトリックセンサの場合は測定対象
中に存在する酸化還元物質がセンサの出力に影響を及ぼ
すものと考えられる。このような影響を回避するために
とられる手段として、センサの差動出力を計測すること
が一般に行われている。すなわら、2つの電気化学セン
サのうち、一方のセンサには酵素固定化膜を設け(この
ようなセンサを以後配索センサという)、他方には何も
設けないかまたは酵素活性をもたない膜を設け(このよ
うなセンサを以後参照センサという)、測定に際しては
酵素センサの出力と参照センサの出力との差、いわゆる
差動出力を計測するのである。この方式に従えば、被測
定物質以外の要因からの影響は消去され、差動出力は被
測定物質の濃度のみに依存すると考えられる。
参照センサには酵素活性を除いては酵素センサと同じ性
質をもつ膜を形成することが理想である。
参照センサを製造するにあたって従来とられてきた方法
をみると、あらかじめ失活させた酵素をもらいて電気化
学センサ上に酵素固定化膜を形成する方法、酵素を含ま
ない膜を電気化学センサ上に設ける方法が広く行われて
きた。ざらに電気化学センナ上に形成された酵素固定化
膜に紫外線を照射し酵素を失活させる方法も提案されて
いる(特願昭59−156123号)。
[発明が解決しようとする問題点] 以上述べてきたようにプレーナ型バイオセンサの’!’
J造にあたっては、微小な2つの電気化学センサの一方
に活性な酵素固定化膜を設けて酵素センナとし、他方の
電気化学センサ上には不活性な膜を設けて参照センサと
する技術が必要である。このうち、電気化学センサ上に
不活性な膜を設ける技術に関して述べれば紫外線で酵素
固定化膜中の酵素を失活させる方法は、参照センサ上の
酵素固定化膜と酵素センサ上の酵素固定化膜が似通った
性質でおると考えられることから優れた方法ではあるが
、酵素の失活に長時間を要するという欠点がおる。また
失活した酵素を含む酵素固定化膜を形成することは、例
えばリフトオフ法を繰り返し適用することで実現できる
が(特願昭59−209165号参照)別途失活させた
酵素を用意する必要がある上、す゛フトオフ法を2度行
わなければならないため製造工程が煩雑となる等の欠点
がある。
本発明は上記したような従来の問題点を解決するために
なされたもので、固体上の任意の場所に酵素固定化膜お
よび失活した酵素固定化膜を正確かつ容易に形成するこ
とができ、かつ失活した酵素固定化膜は半導体バイオセ
ンサの理想的な参照センサとすることができる酵素固定
化膜の選択的失活方法を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は基板上に形成され、かつ酵素固定化膜が形成さ
れた複数個の固体表面にフォトレジストを塗布する工程
と、このフォトレジストを所定のパターンを有するマス
クを用いて露光後、アルカリ性現像液に接触させること
により少なくとも1個の固体表面上の酵素固定化膜を露
出させるととも番ご、この露出した酵素固定化膜中の酵
素を前記現像液によって失活させる工程とを有してなる
ことを特徴とする酵素固定化膜の選択的失活方法でおる
本発明において酵素固定化膜の形成された固体はプレー
ナ型電気化学変換素子でおることが望ましく、また酵素
固定化膜は前記プレーナ型電気化学変換素子の電極部に
形成されていることが望ましい。
上述の方法にオ0て、フォトレジストとして一般に使用
されるのはポジ型フォトレジストであり、たとえば東京
応化H0FPR−800がめげられる。本発明ではフォ
トレジストの現像液と酵素固定化膜を接触させることに
より、酵素固定化膜中の酵素を失活させる。通常ポジ型
フォトレジスト現像液。
としてはpH12以上のものが用いられ、このような高
pHに曝されることにより酵素は現像時に自動的に失活
する。電気化学センサ上に形成された酵素固定化膜のう
ちのどれを失活させるかは、露光により決定することが
でき、露光されなかった部分では酵素固定化膜はポジ型
フォトレジストに被われており、現像液とは接触せず、
酵素固定化膜中の酵素は何ら影響を受けない。
[実施例] 以下水“発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明方法を用いた半導体バイオセンサの製造
方法の一例を示す工程説明図で、サファイア基板上に形
成された2個1組のl5FE丁を電気化学センサとして
グルコースセンサを形成する場合について示しである。
第1図(a)〜(C)において1は酵素センサ用l5F
ET 、 2は参照センサ用l5FET 、3は酵素固
定化膜、4はサファイア基板、5はフォトレジスト、6
は失活した酵素固定化膜である。
まず酵素センサ用l5FET 1および参照センサ用l
5FET 2上に酵素固定化膜3を形成する(第1図(
a))。酵素固定化膜3の形成方法としては特願昭59
−209165号記載の方法によるグルコースオキシダ
ーゼ固定化膜の形成方法があげられるが、この方法に限
らず他のいずれの方法であってもよい。
次にフォトレジスト5をスピン塗布した後、フォトマス
クを用い露光後現像して参照センサ用l5FET 2上
に形成された酵素固定化膜3を被っているフィトレジス
ト膜を除去する(第1図(b))。
この時参照センサ用l5FET 2上に形成された酵素
固定化膜3は現像液と接触する。本実施例では現像液に
東京応化製NHD−3を用いたが、この現像液のpll
は13以上であり、このような高いpHに曝された参照
センサ用l5FE丁2上の酵素固定化膜3に含まれる酵
素は完全に失活して失活酵素固定化1t!6となる。現
像終了後フォトレジスト5をアセトンにより除去して酵
素センサ7および参照センサ8を形成した(第1図(C
))。以上の工程により製造したグルコースセンサを実
装してその応答特性を評価した結果、参照センサはグル
コースに対して何ら応答を示ざないが、測定試料のpH
変化に対しては酵素センサと全く同じ挙動を示すことが
確認された。
[発明の効果] 本発明の方法によれば固体上の任意の場所に酵素固定化
膜および失活した酵素固定化膜を正確かつ容易に形成す
ることができる。また、酵素センサ上および参照センサ
上に形成された各酵素固定化膜は参照センサ上に形成さ
れたものが現像液に接触してその酵素活性を失ったもの
であるという点を除いては性状は全く同じである。この
ことは本発明の方法では工程中双方の酵素固定化膜が全
く同時に形成されることで保証されている。従って参照
センサ上に形成された酵素固定化膜はセン1ノ゛の差動
出力を計測する際に理想に近いは能をもつものと考えら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を用いた半導体バイオセンサの製造
方法の一例を示す工程説明図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に形成され、かつ酵素固定化膜が形成され
    た複数個の固体表面にフォトレジストを塗布する工程と
    、このフォトレジストを所定のパターンを有するマスク
    を用いて露光後、アルカリ性現像液に接触させることに
    より少なくとも1個の固体表面上の酵素固定化膜を露出
    させるとともに、この露出した酵素固定化膜中の酵素を
    前記現像液によって失活させる工程とを有してなること
    を特徴とする酵素固定化膜の選択的失活方法。
  2. (2)フォトレジストがポジ型フォトレジストであり、
    フォトレジスト現像液がpH12以上のアルカリ剤であ
    る特許請求の範囲第1項記載の酵素固定化膜の選択的失
    活方法。
  3. (3)酵素固定化膜の形成された固体がプレーナ型電気
    化学変換素子であり、酵素固定化膜が前記プレーナ型電
    気化学変換素子の電極部に形成されている特許請求の範
    囲第1項記載の酵素固定化膜の選択的失活方法。
JP62017354A 1987-01-29 1987-01-29 酵素固定化膜の選択的失活方法 Pending JPS63186139A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5602029A (en) * 1994-06-27 1997-02-11 Nec Corporation Method for fabricating substrate for cell culture and method for cell arrangements
WO2021227542A1 (zh) * 2020-05-12 2021-11-18 山东省科学院生物研究所 一种固定化酶电极、固定化酶传感器及其酶膜抗干扰的检测方法

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