JPS63215962A - 電気化学的プロセスおよびその装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は生化学反応、特に酵素の関与する生化学反応に
関する。

［従来の技術］ 酵素（すなわち、化学反応を促進する巨大分子、例えば
、巨大分子を含むタンパク質等は様々なプロセスに用い
られる。酸化還元酵素は、検定や、生物学的に重要な化
学物質の観察の他に電気化学的合成にも用いられる。ど
ちらの場合にも、酵素を含む流体が電極と相互作用する
。還元的な合成および検定では、電子が電極から酵素に
移動して、化学反応を誘発する。酸化的な合成および検
定では、電子は酵素から電極へ移動する。このように、
重要な生化学反応を電気化学的に引き起こすだけでなく
、電子移動過程の速度と電位、あるいはその一方を観察
することによって、反応体の濃度、すなわち、酵素的に
酸化または還元された物質の濃度を測ることも可能であ
る。

［発明が解決しようとする課題］ ある目的とする反応の促進に関与しているため、酵素の
レドックス中心は、直接には電極と相互作用しない。（
酵素的触媒反応に関係ない酵素の酸化や還元など、無関
係なプロセスによって、相互作用が多少起こることもあ
り得る。これらの無関係なプロセスと、そのために生じ
る電流は、反応体の濃度に依存しない。）通常、酵素の
修飾は、その不活化につながる。例えば、バイオケミス
トリー、１０巻、３１６３頁（１９７１年）にピー、エ
ッチ。

ペトラ（Ｐ、１１．Ｐｅｔｒａ、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔ
ｒｙ、　１０．３１８３（１９７１））により報告され
たように、ウシ、カルボキシペプチダーゼＡ酵素のカル
ボキシル基の、Ｎ−エチル−５−フェニルイソキサゾリ
ウム−３′−スルホネートによる修飾は、その不活化に
つながる。

おそらく、化学的修飾は、有効な方法ではないと考えら
れるため、電極と酵素の間に所望の電荷移動を起こさせ
るために、低分子量の還元剤、酸化剤、または酸化還元
対が電気化学媒体に加えられる。加えられた化学種は、
酵素中に拡散して電荷を交換し、再び酵素外へ拡散して
電極と反応する。

例えば、グルコースオキシダーゼ酵素［Ｅ、Ｃ，（酵素
カタログの略。以下同じ）　１．ＩＪ、４］の場合、流
体中に導入された酸素は酵素中に拡散し、グルコースに
還元された酵素によって過酸化水素に還元される。この
反応は電気化学的あるいは化学的に検定される。同様に
、Ｄ−アミノ酸オキシダーゼによる酸化によってＬ−ア
ミノ酸とＤ−アミノ酸との混合物中から純粋なＬ−アミ
ノ酸を製造する場合、酸素あるいはキノンカルボン酸の
ような酸化剤を導入し、酸素から酸化剤そして酸化剤か
ら電極への電子の移動を起こさせる。

大抵の場合、これらの低分子量物質の導入は必ずしも望
ましくはない。生化学物質の検定は、これらの添加した
物質の濃度に左右されるようになってきている。この濃
度の調節が困難であるため、それに伴う不正確さが検定
にもたらされる。このように、例えばグルコースオキシ
ダーゼの存在下で、酸素による酸化によってグルコース
を検定する場合、過酸化水素の生成速度は、溶存酸素の
濃度に左右される。検出される電流は、過酸化水素の濃
度に左右されるため、このシフティングは検定の正確さ
を制限する。同様に化学反応の誘発については、酸化還
元対の使用は、特定な用途の場合には受容できない不純
物を導入する。そのため、多くの重要な用途においては
、別個の酸化還元対の使用および／または存在は望まし
くない。しかし、この酸化還元対がなければ所望の反応
は起こらないのである。

［課題を解決するための手段］ 本発明により、電極と直接相互作用するための酵素の修
飾が達成される。この修飾は例えば、少なくとも１つの
、酵素と化学結合する官能基と、少なくとも１つの、酸
化還元対として作用する第二の官能基とを持つ物質と酵
素を化学反応させることによって達成される。別法とし
て、酵素上の官能基をレドックス中心に転化させること
によっても達成される。

［作用］ 電子移動は、最初に酵素の化学的活性部位から、レドッ
クス中心へと起こり、そしてこの中心から直接電極へ、
または他の一つまたは複数のレドックス中心へ移動した
後に電極へと移動する。この酵素修飾は酵素活性をほと
んど損なわない。推測ではあるが、レドックス中心は酵
素にもともと存在する一つまたは複数の触媒中心からは
不活化させせないだけ十分に隔っているが、その距離は
、おそらくトンネル効果のような過程による電子移動を
可能ならしめるほど十分に近いものと思われる。

このように修飾された酵素は、電極−酵素間で直接電荷
移動が行われるプロセスを可能にする。

例えば、フェロセニル（ｆｅｒｒｏｃｅｎｙｌ）または
フェロセニル含有基とアミド結合するように修飾された
グルコースオキシダーゼは、電極と直接相互作用する。

従って、グルコース（すなわち、グルコースオキシダー
ゼを還元する物質）の存在は、還元された酵素から電極
に直接移動する電子の速度および／または電位を観察す
ることによって検出される。一般に、酵素の還元酸化両
方可能な中心から隔った部位にレドックス中心を加える
本発明技術は、酵素と電極の直接作用を促進させるため
に、従って、このような直接的相互作用が望ましいプロ
セスを促進させるために効果的である。

本発明による電気化学的適用は、一般にｐＨが４から９
の範囲の均質または不均質な水性媒体中において行われ
る。非水性流体は一般に酵素の不活化を引き起こすので
望ましくない。従って一般に、実際には、水性媒体中の
反応体は、修飾された酵素の存在下で、あるいはガラス
、ポリマー、または金属のような固体上に固定された修
飾酵素を含む不均質系中で、酸化または還元される。

（水性流体とは、最低６０％の水を含む全ての流体を指
し、血液のような生物学的流体を含む。）電極は、一般
には、この流体と、単に浸す形式で接触している。前述
したように、化学的に修飾した酵素を導電性電極に付着
させ、そしてこの電極を流体と接触させることが可能で
ある。電気化学的プロセスを完成するために、水性媒体
と電気的に相互作用する対極を用いる。（基準電極も通
常使われるが、基準電極の存在は本発明の必須条件では
ない。）繰り返すと、セルには最低２つの電極が備わっ
ている。例えば金、白金等の金属電極、または導電性炭
素または、半導体に基づく回路の部品である電極がある
。電気的相互作用は、単に電極を浸し、適当な電位差を
与えることによって容品に起こる。代表的な対極は、金
、白金または炭素である。好都合な基準電極は塩化物イ
オンを含む溶液中の水銀／塩化水銀と、塩化物イオンを
含む溶液中の銀／塩化銀などである。

反応体（例えば、試験される物質、または、反応して所
望の生成物を生成する物質）は電気化学セル中の水性混
合物中に導入される。一般的に、これらの物質は、溶媒
和させることによって導入することが好ましい。水性媒
体のｐＨを調整することにより、この溶解をうまく行わ
せることができる。しかしながら酵素が、悪影響を受け
ないように、一般にはｐＨは４から９の範囲に保つのが
望ましい。例えばグルコースの関与する相互作用の場合
には、グルコースはｐＨ約７．２の水性媒体中に溶解す
る。常用の、あるいは生物学的な緩衝液によって適正な
ｐＨを維持する方法は有用である。

酵素は一般に水性媒体に可溶である。本発明の修飾はこ
の可溶性をほとんど損なわない。従って、修飾された酵
素もまた、もし電極に付若していなければ、さらに溶媒
を加えるこによって、水性媒体中に都合よく導入される
。導電性は、アニオンおよびカチオン共に、電気化学プ
ロセスに必要なものだが、酵素を含む全ての溶存イオン
によってもたらされる。ファラデー電極反応の少なくと
も一部は酵素への、または酵素からの電荷移動に関与し
ている。反応に関与する生化学物質以外の酸化還元対、
酸化剤または還元剤をさらに導入する必要はない。（し
かしながら、必要ならば、これらをさらに導入すること
もできる。） 使用する酵素は１つ以上のレドックス中心の導入、例え
ば、酸化還元両方可能な化学種の導入によって修飾され
る。代表的なレドックス中心はフェロセン誘導体類、イ
ンドフェノール類、ヒドロキノン類、芳香族ヒドロキシ
アミン類、アルキルビオローゲン類（ａｌｋｙｌｖｉｏ
ｌｏｇｅｎｓ）または他の酸化還元物質などである。こ
の酵素へのレドックス中心の導入は、この酵素を、酵素
と反応する官能基と、レドックス中心として作用する第
二の官能基とをもつ物質と反応させることによって都合
よく達成できる。例えばグルコースオキシダーゼの場合
は、フェロセンカルボン酸またはフェロセニル酢酸とア
ミド結合を作ることによって適切な修飾が行われる。こ
のような反応手順による修飾は、フェロセンカルボン酸
の場合、次の式で表わされる。

（以下余白） Ｑ　　　　　　＋ この反応手順は、反応媒体のｐＨが酵素に対して悪影響
を及ぼすこともなく、かつ、反応が水性媒体中で起こり
、さらに、酵素を不活化しない試薬が反応の誘発に用い
られるでいるために、有効なものである。しかしながら
反応手順は一般に酵素上の特別な官能基に、そしてこの
ような基によって典型的に起こる反応に応用できる。修
飾した酵素を生成するために特別な反応機構が選択され
ても、電気的および化学的活性は用いられた特別な反応
により左右されない。別法として、酵素の官能基を修飾
することによってレドックス中心を導入することも可能
である。例えば、グルコースオキシダーゼは、そのチロ
シン部分のいくつかを反応して、３−アミノ−４−ヒド
ロキシフェニルアラニンおよび／または３，４−ジヒド
ロキシフェニルアラニンを形成することによって修飾さ
れる。

酵素の不活化を起こさずにレドックス中心の存在を導入
する正確な反応機構は、解明されていない。予想される
機構は、酵素修飾レドックス中心が、もともと酵素中に
存在するレドックス中心から十分に隔っているもので、
化学的相互作用はせず、そのため不活化が起らないので
あろう。しかしながら不活化を起こすために必要な距離
は、電子が移動できるための距離よりもはるかに短い。

従って加えられたレドックス中心は、化学的中心から不
活性化を防ぐために十分離れており、さらに電子移動が
可能なほど十分近いことが考えられる。二量体または四
量体酵素では、内部タンパク質を、おそらく酵素レドッ
クス中心の近傍に、尿素のような試薬によって露出させ
ることができる。

この場合、露出された内部タンパク質表面とレドックス
中心との結合は適切であり、単量体酵素の立体配座の過
度の変化を防ぐ。表面結合はまた効果的な電荷移動も生
じる。

しかしながら導入されたレドックス中心の位置の正確な
調節は一般には不可能であり、従っていくらかの活性が
失われる。例えば、グルコースのフェロセン誘導体によ
る修飾では、酵素の全体の活性は、修飾によって３分の
１だけ減少する。このような部分的な不活化にもかかわ
らず、要求される化学的および電気的活性を持つ、十分
に活性な酵素を作ることができる。このように、電気的
修飾処理は、一般に酵素およびそれらに依存している電
気化学的処理に適用できる。

前述したように、酵素を、例えば不活性担体、電極、ま
たは半導体に基づく素子の部品である電極などの支持体
に付着することが可能である。例えば、修飾したグルコ
ースオキシダーゼを白金電極に被覆された多孔質ポリマ
ー中に導入することが可能である。このような直接的接
触の利点は、酵素が媒体中に存在しないことである。従
って、酵素の量は、より少なくて十分である。しかしな
がらこのような接触の方法は、しばしば修飾された酵素
と電極の間の電子移動効果を減少する。酵素と生物学的
媒体との免疫学的相互作用が望ましくないいくつかの用
途においては、膜、および電極付着の双方の使用か効果
的である。

電極への直接の付着がない場合、酵素が電極から過度に
遠くへ拡散することが容認できないような検定における
プロセスにおいては、膜を使用し、酵素が電極から過度
に遠くへ拡散するのを防止することが望ましい。適切な
膜としては多孔質ガラスまたはセルロース誘導体のよう
な物質および生体適合性のある、修飾されていないまた
は修飾された物質が挙げられる。具体的には、例えばポ
リエステル類、ポリカーボネート類、ポリウレタン類、
メタクリレート類、ポリビニルアルコール類、フ・・素
化ポリマー類（例えば、テフ・仄Ｄ）および被覆多孔質
ガラスなどである。

［実施例コ 以下、実施例により本発明を例証する。

実施例１ 麹カビ（アスペルギルス・ニガー、　Ａｓｐｅｒｇｉｌ
ｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）由来のグルコースオキシダーゼ、
［Ｅ、Ｃ。

１、Ｃ３，４，］は米国ミズーリー州セントルイスにあ
る。シグマ社（Ｓｉｇｍａ）より購入した（カタログ＃
Ｇ　−８１３５）。この酵素の活性は１１８単位／１１
１１ｇであった。Ｎａ−ＨＥＰＥＳ　Ｃ４−（２−ヒド
ロキシエチル）−１−ピペラジンエタンスルホン酸ナト
リウム］　、ＤＥＣ［１−（３−ジメチルアミノブロピ
ル）−３−エチルカルボジイミド塩酸塩］およびフェロ
センカルボン酸（１）はアルドリッチ社（Ａｌｄｒｉｃ
ｈ）から購入した。セファデックスＧ−１５はファーマ
シア争ファイン・ケミカルズ社（Ｐｈａｒｍａｃｌａ　
Ｐｌｎｅ　Ｃｈｅｎ＋１ｃａｌｓ）から購入した。カタ
ラーゼ［Ｅ、Ｃ，１，１１，１，６］はシグマ社から購
入した（カタログ＃　Ｃ−１０）。

酵素は次の方法で修飾した。全ての反応は氷水浴中で行
った。約８０ｍｇのフェロセンカルボン酸を０．１５Ｍ
（モル）のＮａ−ＨＥＰＥＳ溶液４ｍ溶液４解ｌせ、ｐ
Ｈ７，３±０．１の少し濁った溶液を得た。

（ｐＨが高すぎた場合、０．１Ｍ塩酸を攪拌しながら滴
加してこの値まで下げた。）約１００ｍｇのＤＥＣを加
え、溶解させ、続いて８１０＋ｎｇの尿素を加えた。

尿素が溶解した後、再びｐＨを７．２から７，３の範囲
に調整し、８０ａ＋ｇのグルコースオキシダーゼを加え
、溶解させた。必要に応じて、再びｐＨを７．２から７
．３の範囲に、０．１５ＭのＮａ−ＨＥＰＥＳまたは０
．１Ｍ塩酸を加えることによって調整した。

この溶液をガラスビンに注ぎ、パラフィン箔で封じ、デ
ユワ−びん中で氷水に一晩（約１５時間）浸して置いた
。この混濁溶液を遠心分離し、上清液を弱い圧力下（約
２気圧）で、孔径が０．２μＩの細孔フィルターで濾過
した。修飾された酵素は、直径２ｃｍ長さ２２ｃ＋ｎの
セファデックスＧ−１５のカラムによるゲル濾過によっ
て、未反応のフェロセンカルボキシレートおよびフェロ
センカルボキシレートとＤＥＣとの反応生成物から分離
した。カラムの準備に先立って、０．Ｃｌ８５Ｍのリン
酸水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）溶液に濃塩酸を
滴化して作ったｐＨ７，０の緩衝液中にセファデックス
を２時間以上浸しておいた。この緩衝液を分離用の溶離
剤として用いた。酵素は、第１番目の４ｍｌあるいはそ
れ以下の容量の橙色の画分に溶離された。

原子吸光分光分析法により酵素溶液を分析したところ、
修飾前では１酵素分子あたり２つの鉄原子が存在するの
に対し、修飾後では１分子あたり１４個の鉄原子が存在
することが明らかとなった。

酵素の電気化学的活性は、二つの電極室を持つ、電気化
学セルを用いて測定した。酵素を含む内側の電極室はＶ
Ｆガラスフリット（ｇｌａｓｓ　ｆ’ｒｉｔ）を備えた
１ｃｍのＩＤパイレックス（ｐｙｒｅｘ）菅である。

使用電極は、各測定の前ごとに粒径り、０．０．３．０
．０５μｍアルミナで順次研磨し、脱イオン水ですすぎ
、窒素気流中で乾燥した。基準電極にはＮａＣ１で飽和
したカロメルを使用し、対極には分光学的グラファイト
棒を用いた。外側の電極質の電解質にはゲル濾過に使用
されたものと同じ緩衝液を用いた。測定は窒素雰囲気下
においてＰＡＲ１７５プログラマ−付きのＰ　Ａ　Ｒ１
７３ポテンシオスタツト／ガルバノスタツトと、ＨＰ　
７０９０Ａ記録計を使って行った。

第１図に示す環状電位電流特性曲線は、０．０８５Ｍリ
ン酸水素二ナトリウム中の１０＋ｎｇ／ｍｌの濃度（修
飾しない酵素の場合は１２００単位／　ｍｌ　）の酵素
を、濃塩酸を加えてｐＨ７，０にしたものについて得ら
れたものである。この溶液にはまた、微量の酸素の存在
下で生成されるかもしれない過酸化水素を全て分解する
ために６０００単位／ｍｌのカタラーゼを加えた。

第４図の曲線３０は修飾前の酵素溶液に５．釦Ｍのグル
コースを加えたものおよび加えないものについての環状
電位電流特性曲線を示す。同様の条件下の修飾した酵素
について得られた環状電位電流特性曲線は第４図の曲線
３１（グルコースを含まないもの）、曲線３２　（０，
８ｍＭのグルコースを含むもの）曲線３３　（５，０ｍ
Ｍのグルコースを含むもの）に示される。修飾してない
酵素がグルコースの添加に反応しないのに対して、修飾
した酵素は反応した。グルコース濃度依存性の限界電流
が５０％に達す・る電圧値は０．５Ｖ　（標準水素電極
、５ＨＥ）であった。この値はフェロセンカルボキシレ
ート／フェロジニウムカルボキシ化合物対の酸化還元電
位に一致する。

実施例２ ブタ腎臓（タイプエ）のＤ−アミノ酸オキシダーゼ［Ｅ
、Ｃ，１，４，３，３１はシグマ社から購入した。酵素
はフェロセンカルボン酸によって修飾し、実施例１に記
述した手順で精製した。修飾していない酵素についての
環状電位電流特性は第１図の曲線４０で示される。この
非修飾酵素溶液にＤ−アラニンを加えても酸化電流は増
加しなかった。修飾された酵素についての環状電位電流
特性は、修飾された酵素の溶液に２ｍＭのＤ−アラニン
を加えた後に、第１図に示されるように曲線４１から曲
線４２への酸化電流の増加を示した。

実施例３ フェロセニル酢酸はジャーナル、オフ。オーガニック、
ケミストリー、２３巻、　６５３頁（１９５８年）（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｓｔ
ｒｙ、　２３．　Ｐ、８５３（１９５８））のディー、
レジンサー、ジエー、ケー。

リンドセイおよびシー、アール、ハウザー（Ｄ、Ｌｅｄ
ｉｎｃｅｒ、　Ｊ、に、Ｌｉｎｄｓａｙ、Ｃ，Ｒ，ｌ１
ａｕｓｅｒ）の記載に従って調製した。グルコースオキ
シダーゼ［Ｅ、Ｃ，１，１，３゜４］は実施例１に記述
した手順によって修飾した。

ただしフェロセンカルボン酸の代わりにフェロセニル酢
酸を用いた。第２図は修飾された酵素の入った電気化学
セルに十分なグルコースを加えて３０ｍＭの溶液を得た
際の曲線５１から曲線５２への酸化電流の変化を示して
いる。非修飾酵素の入った同様のセルは、グルコースを
丞加しても電流の変化を示さなかった。

実施例４ グルコースオキシダーゼ［Ｅ、Ｃ，Ｌ、Ｌ、３．４コの
チロシン基は、次の反応式によって、電気化学的に活性
な３−アミノ−４−ヒドロキシフェニルアラニンおよび
３−４−ジヒドロキシフェニルアラニン基に変換した。

約１４０ｍｇのＰ−アミノニトロベンゼンを１０ｍ１の
沸騰した０、３Ｈ塩酸に溶解した。この溶液を氷水浴温
度まで冷却し、１ｍｌの水に溶解した７０ｍｇの亜硝酸
ナトリウム（ＮａＮＯｚ　）を加えた。５分間攪拌した
後、この溶液１ｍｌをＬ）　ｐ　Ｈｔｏで緩衝化された
リン酸塩中で濃度０．３Ｈの２）尿素中で濃度２Ｍの、
そして３）グルコースオキシダーゼ［Ｅ、Ｃ，１，１，
３，４コを８０ｍｇ含む溶液２ｍｌと混合した。生成し
た暗赤色溶液を１０分間攪拌し、セファデックスＧ−１
５カラムを用いてゲル濾過した。酵素は最初の暗赤色の
両分として溶離した。ｐＨ７の修飾された酵素溶液２ｍ
ｌにヒドロ亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２０４）５０ｍ
ｇを加えることによって、アゾ結合は還元的に開裂した
。この混合物を室温で２０分間反応させ、酵素の含有画
分をゲル濾過によって分離した。修飾された酵素は最初
の橙色の両分として溶離した。

修飾された酵素について得られた環状電位電流特性曲線
は第３図に示されている。曲線７６は溶液中にグルコー
スが存在しない場合に得られた。曲線８３は、同じ溶液
で、グルコースを３０＋ｕＭの濃度で含む場合に得られ
た。

修飾された酵素溶液にグルコースを加えると、酸化電流
は増加した。

実施例５ 実施例１の化学的修飾した酵素を表面に固定した電極は
、バイオケミストリー、２３巻、２２０３頁（１９８４
年）　　（Ｂｌｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２３．Ｐ、２２
０３（１９８４））のジエイ、エフ、キャストナー（Ｊ
、Ｐ、Ｃａ５ｔｎｅｒ）およびエル、ビー、ウィンガニ
ド（Ｌ、Ｂ、Ｗｉｎｇａｒｄ）の固定技術を用いて作成
した。この方法では、清浄な直径４ｍ＋ｓの白金円盤電
極を０，５Ｍの硫酸の入った電気化学セル中に設置し、
電極に０．４Ｖ　（飽和カロメル電極）から１，３Ｖ　
（飽和カロメル電極）の間で、電流−電圧（１−Ｖ）特
性が安定するまで周期的に電圧をかけた。続いて、電極
を−０，４Ｖ　（飽和カロメル電極）で１０秒秒間光し
、さらに＋０．４ｖ（飽和カロメル電極）で２分間酸化
した。電極を脱イオン水で洗浄し、４重量％のアリルア
ミン水溶液中に３０分間放置し、脱イオン水ですすいで
窒素気流中で乾燥した。実施例１に述べたように調製さ
れた修飾した酵素溶液約１００μｌと、２．５重量％の
グルタルアルデヒド水溶液５０μｌを混合し、この溶液
に、アリルアミン層を表面に吸着した白金電極を接触さ
せた。グルタルアルデヒドとアミンを１時間反応させ、
ポリマーを生成した。その後、電極を脱イオン水ですす
いだ。

この電極のグルコース反応性を０．５９Ｖ　（標準水素
電極）、例えば０Ｊ５Ｖ　（飽和カロメル電極）の電圧
で、電流を測定することによって検査した。

電解質にグルコースが含まれない場合、測定した電流は
１００μＡであった。同じ電解質で、溶液中に５ｍＭの
グルコースを含む場合、電流は１２５μＡであった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電極と直接相互
作用することのできる修飾酵素が得られる。この修飾は
、酵素の官能基をレドックス中心に転化させるか、また
は、酵素を、酵素と化学結合する第１の官能基および酸
化還元対として作用する第２の官能基を有する物質と化
学反応させるだけの極めて簡単な処理により為し得る。

従来の技術によれば、酵素を修飾すると酵素が不活性化
されるが、本発明によれば、酵素を不活化させることな
く修飾できる。

従来技術では、電極と酵素間の電荷移動のために酸化剤
、還元剤または酸化還元対の使用が不可欠であった。し
かし、このような化合物の使用はｆｌＰ＋ｌＰ＋−の原
因となり、テストの信頼性を低下させる。これに対して
、本発明によれば従来の酸化剤、還元剤または酸化還元
対などいかなる化合物も使用する必要がないので、測定
エラーの発生は大幅に軽減され、テストの信頼性が飛躍
的に向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は酵素溶液の環状電位電流特性を示す
曲線である。 第１図の曲線４０は非修飾酵素の溶液の環状電位電流特
性曲線であり、曲線４１はＤ−アラニンを含まない修飾
酵素の溶液の環状電位電流特性曲線であり、曲線４２は
Ｄ−アラニンを含む修飾酵素の溶液の環状電位電流特性
曲線である。 第２図の曲線５１はグルコースの添加されていない修飾
酵素溶液の環状電位電流特性曲線であり、曲線５２はグ
ルコースの添加されている修飾酵素溶液の環状電位電流
特性曲線である。 第３図の曲線７６はグルコースが添加されていない修飾
酵素溶液の環状電位電流特性曲線であり、曲線８３はグ
ルコースが添加されている修飾酵素溶液の環状電位電流
特性曲線である。 第４図の曲線３０は非修飾酵素の溶液の環状電位電流特
性曲線であり、曲線３１はグルコースを含まない修飾酵
素溶液の環状電位電流特性曲線であり、曲線３２はグル
コースを０．８ｍＭ含有する修飾酵素溶液の環状電位電
流特性曲線であり、曲線３３はグルコースを５．０＋ｎ
Ｍ含有する修飾酵素溶液の環状電位電流特性曲線である
。 出　願　人ニアメリカン　テレフォン　アンドＦＩＧ、
　　Ｉ ＦＩＧ、　　２ （税才ａｌ’Ｊロメｌし嘴乙千り９ ＦＩＧ、　　３ （麺乍２１（１燭と市〜）

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）反応体を含有する導電性水性媒体と、（ｂ
   ）電極とを相互作用させて電荷移動および前記反応体の
   反応を誘発させる工程を有し、前記電荷移動および前記
   反応に酵素が関与することからなる電気化学的プロセス
   において、前記電荷移動の少なくとも一部は、前記反応
   の結果として前記電極と前記酵素との間で直接起こり、
   かつ、前記反応は前記酵素により促進されることを特徴
   とする電気化学的プロセス。
2. （２）前記電荷移動は所望の化学転化を誘発することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電気化学的プ
   ロセス。
3. （３）前記酵素が、前記直接的電荷交換の不可能な酵素
   と、前記酵素と化学反応する第一の官能基と、レドック
   ス中心として作用し得る第二の官能基を持つ物質との間
   の化学反応によって生成する物質から成ることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の電気化学的プロセス
   。
4. （４）前記酵素が前記直接的電荷移動の不可能な酵素か
   ら成り、前記直接的電荷移動の不可能な酵素が修飾され
   てレドックス官能基となる官能基を少なくとも１つ有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の電気
   化学的プロセス。
5. （５）前記電荷移動交換を観察し、反応体の濃度または
   存在を決定するとを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の電気化学的プロセス。
6. （６）前記酵素が、前記直接的電荷移動の不可能な酵素
   と、レドックス中心として作用し得る第一の官能基と前
   記酵素と化学反応する第二の官能基をもつ物質との化学
   反応によって生成する物質から成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項に記載の電気化学的プロセス。
7. （７）前記直接的電荷移動の不可能な酵素がグルコース
   オキシダーゼであることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項に記載の電気化学的プロセス。
8. （８）前記物質がフェロセン誘導体からなることを特徴
   とする特許請求の範囲第７項に記載の電気化学的プロセ
   ス。
9. （９）前記酵素が前記直接的電荷移動の不可能な酵素か
   ら成り、前記直接的電荷移動の不可能な酵素が、修飾さ
   れてレドックス官能基となる官能基を少なくとも１つ有
   することを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の電
   気化学的プロセス。
10. （１０）前記直接的電荷移動の不可能な酵素がグルコー
    スオキシダーゼであることを特徴とする特許請求の範囲
    第９項に記載の電気化学的プロセス。
11. （１１）前記酵素が前記電極に付着することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載の電気化学的プロセス。
12. （１２）前記相互作用が膜の存在下で行われることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電気化学的プロ
    セス。
13. （１３）前記膜が生体適合性膜から成ることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１２項記載の電気化学的プロセス。
14. （１４）電気化学的プロセスに適した、電極と酵素とか
    らなる装置であって、前記酵素は所望の化学反応の結果
    として、前記電極と直接に電荷交換し得ることを特徴と
    する電気化学的プロセス装置。
15. （１５）前記酵素がａ）前記電極との直接的電荷移動の
    不可能な酵素、とｂ）前記酵素と化学結合する第一の官
    能基とレドックス中心として作用する第二の官能基をも
    つ物質、との反応によって生成されることを特徴とする
    特許請求の範囲第１４項に記載の電気化学的プロセス装
    置。
16. （１６）前記直接的電荷移動の不可能な酵素がグルコー
    スオキシダーゼであることを特徴とする特許請求の範囲
    第１５項に記載の電気化学的プロセス装置。
17. （１７）前記物質がフェロセン誘導体であることを特徴
    とする特許請求の範囲第１６項に記載の電気化学的プロ
    セス装置。
18. （１８）前記酵素が、前記電極と直接電荷移動を行うこ
    とができない酵素の官能基を修飾してレドックス中心と
    することによって生成されることを特徴とする特許請求
    の範囲第１４項に記載の電気化学的プロセス装置。