JPS634867B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS634867B2 JPS634867B2 JP57178669A JP17866982A JPS634867B2 JP S634867 B2 JPS634867 B2 JP S634867B2 JP 57178669 A JP57178669 A JP 57178669A JP 17866982 A JP17866982 A JP 17866982A JP S634867 B2 JPS634867 B2 JP S634867B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- membrane
- enzyme
- hydrophilic
- surface layer
- minutes
- 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.)
- Expired
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
- C12Q1/002—Electrode membranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/04—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier entrapped within the carrier, e.g. gel or hollow fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/08—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer
- C12N11/082—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- 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
- C12Q1/002—Electrode membranes
- C12Q1/003—Functionalisation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、新規な酵素固定化膜とその製造方法
に関するものである。さらに詳しくいえば、本発
明は、親水性層と疎水性層の２層構造を有する多
孔質フツ素系樹脂膜の親水性層に酵素を固定する
ことにより酵素反応機能と、ガス選択透過機能と
を併用させた酵素固定膜及びそれを製造するため
の方法に関するものである。
に関するものである。さらに詳しくいえば、本発
明は、親水性層と疎水性層の２層構造を有する多
孔質フツ素系樹脂膜の親水性層に酵素を固定する
ことにより酵素反応機能と、ガス選択透過機能と
を併用させた酵素固定膜及びそれを製造するため
の方法に関するものである。
酵素固定膜は、酵素電極のようなセンサ用とし
て、あるいは酵素反応の活性膜として利用されて
いるが、これらの用途に供する場合には、常に一
定の応答、結果が得られるように、膜厚の一定し
たものを再現性よく形成しうること、応答速度の
速い迅速な分析が可能であること、しかも長期間
安定な連続操作が出来るような機械的強度を有す
ること等の要件が満たされていなければならな
い。
て、あるいは酵素反応の活性膜として利用されて
いるが、これらの用途に供する場合には、常に一
定の応答、結果が得られるように、膜厚の一定し
たものを再現性よく形成しうること、応答速度の
速い迅速な分析が可能であること、しかも長期間
安定な連続操作が出来るような機械的強度を有す
ること等の要件が満たされていなければならな
い。
酵素電極は、酵素固定化膜と電気化学デバイス
より構成される。電気化学デバイスとしてよく利
用されているものにアンモニアガス選択電極、炭
酸ガス選択電極、酸素電極に代表されるガス選択
性電極がある。これらの電極を用いて酵素電極を
作成するには、ガス選択透過機能をもつた膜厚20
〜100μm程度の多孔質フツ素系樹脂膜（通常はポ
リテトラフルオロエチレン膜）上に、別途作成し
た酵素固定膜を密着させたものを下地電極上に密
着させて作成される。しかし、この様な２枚の膜
を下地電極上に密着させる方法は、組立操作がめ
んどうであるばかりか、酵素固定膜と多孔質フツ
素系樹脂膜との密着が必ずしも十分でないという
欠点がある。はなはだしい時には両者の膜の間に
気泡が保持される等のトラブルが生じ電極として
の性能を著しく低下させるという欠点を有してい
た。
より構成される。電気化学デバイスとしてよく利
用されているものにアンモニアガス選択電極、炭
酸ガス選択電極、酸素電極に代表されるガス選択
性電極がある。これらの電極を用いて酵素電極を
作成するには、ガス選択透過機能をもつた膜厚20
〜100μm程度の多孔質フツ素系樹脂膜（通常はポ
リテトラフルオロエチレン膜）上に、別途作成し
た酵素固定膜を密着させたものを下地電極上に密
着させて作成される。しかし、この様な２枚の膜
を下地電極上に密着させる方法は、組立操作がめ
んどうであるばかりか、酵素固定膜と多孔質フツ
素系樹脂膜との密着が必ずしも十分でないという
欠点がある。はなはだしい時には両者の膜の間に
気泡が保持される等のトラブルが生じ電極として
の性能を著しく低下させるという欠点を有してい
た。
この様な従来法の欠点をなくするためのいくつ
かの試みが発表されている。例えば、マツシーニ
〔M.Mascini.et al.、Anal chem.、49、795
（1977）〕又はアンフエルト〔T.Anfａ″lt、et al.、
Anal Lett.、1973、969〕等は多孔質ポリテトラ
フルオロエチレン膜上に酵素膜を直接形成させる
試みを行つている。しかし、ポリテトラフルオロ
エチレンの化学的性質から容易に推定できる様
に、酵素膜とポリテトラフルオロエチレンとの接
着強度は極めて弱いので、使用中にはく離するこ
とを防ぎ得ない本質的欠点を有しており実用的で
はなかつた。シエルツ等〔Schultze et al.、
Trans、Am.Soc.Artif、Intern.Organs XXV、
p66（1979）〕は、ポリテトラフルオロエチレン膜
の表面を金属ナトリウムと有機溶媒よりなるエツ
チング溶液で処理した後、処理表面上にグルコー
スオキシダーゼとアルブミンのゲル状膜を形成さ
せた。この方法は、マツシーニ（Mascini）やア
ンフエルト（Anfａ″lt）等の方法に比較すると、
ポリテトラフルオロエチレン膜と酵素膜との接着
強度を増大させることはできるが、機械的強度の
小さいゲル状の酵素膜が、何ら保護されることな
くポリテトラフルオロエチレン膜上に露出した型
のものであるため不安定であり、使用中のはく離
等、実用上の問題がある。
かの試みが発表されている。例えば、マツシーニ
〔M.Mascini.et al.、Anal chem.、49、795
（1977）〕又はアンフエルト〔T.Anfａ″lt、et al.、
Anal Lett.、1973、969〕等は多孔質ポリテトラ
フルオロエチレン膜上に酵素膜を直接形成させる
試みを行つている。しかし、ポリテトラフルオロ
エチレンの化学的性質から容易に推定できる様
に、酵素膜とポリテトラフルオロエチレンとの接
着強度は極めて弱いので、使用中にはく離するこ
とを防ぎ得ない本質的欠点を有しており実用的で
はなかつた。シエルツ等〔Schultze et al.、
Trans、Am.Soc.Artif、Intern.Organs XXV、
p66（1979）〕は、ポリテトラフルオロエチレン膜
の表面を金属ナトリウムと有機溶媒よりなるエツ
チング溶液で処理した後、処理表面上にグルコー
スオキシダーゼとアルブミンのゲル状膜を形成さ
せた。この方法は、マツシーニ（Mascini）やア
ンフエルト（Anfａ″lt）等の方法に比較すると、
ポリテトラフルオロエチレン膜と酵素膜との接着
強度を増大させることはできるが、機械的強度の
小さいゲル状の酵素膜が、何ら保護されることな
くポリテトラフルオロエチレン膜上に露出した型
のものであるため不安定であり、使用中のはく離
等、実用上の問題がある。
この様な従来法の欠点をなくするには、例え
ば、膜厚Ｄを有する多孔質フツ素系樹脂膜の膜厚
方向の所定の深さｄ（ｄ＜Ｄ）の微小連通孔内に
酵素を固定し、酵素固定膜として機能させ、残り
のＤ―ｄの部分をガス選択透過膜として機能させ
る型の非対称機能膜が最適である。この時ゲル状
の酵素膜はフツ素系樹脂膜の強固なマトリツクス
によつて保護されており、機械的にも十分強力な
膜となる。さらに従来２枚の膜で構成された酵素
電極が１枚で構成でき極めて有利である。しか
し、フツ素系樹脂の微小連通孔内に酵素水溶液を
浸入させることは、極めて困難であることが良く
知られている。従つて何らかの親水化処理を行う
必要がある。
ば、膜厚Ｄを有する多孔質フツ素系樹脂膜の膜厚
方向の所定の深さｄ（ｄ＜Ｄ）の微小連通孔内に
酵素を固定し、酵素固定膜として機能させ、残り
のＤ―ｄの部分をガス選択透過膜として機能させ
る型の非対称機能膜が最適である。この時ゲル状
の酵素膜はフツ素系樹脂膜の強固なマトリツクス
によつて保護されており、機械的にも十分強力な
膜となる。さらに従来２枚の膜で構成された酵素
電極が１枚で構成でき極めて有利である。しか
し、フツ素系樹脂の微小連通孔内に酵素水溶液を
浸入させることは、極めて困難であることが良く
知られている。従つて何らかの親水化処理を行う
必要がある。
フツ素系樹脂の親水化方法としては、従来、金
属ナトリウム―有機溶媒（又はアンモニア）系に
よる処理、放射線を用いるグラフト反応、有機チ
タン化合物を用いる方法、界面活性剤や親水性高
分子の吸着処理、プラズマ処理、あるいはコロナ
放電処理等が公知である。しかし、これら公知の
処理方法を膜厚20〜100μm程度の多孔質フツ素系
樹脂膜に応用すると膜の厚さ方向全体にわたつて
親水性となるか、あるいはごく表面のみが親水性
となるに止まり、膜厚方向の任意の厚み部分のみ
を親水化するという高度な処理は不可能であつ
た。膜厚方向の全てが親水化される時は、膜は直
ちにガス選択透過機能を失い、酵素電極用として
不適である。表面のみ親水化される時には酵素電
極として作動するに十分な量の酵素を安定に固定
し得ないため、やはり本目的には不適である。
属ナトリウム―有機溶媒（又はアンモニア）系に
よる処理、放射線を用いるグラフト反応、有機チ
タン化合物を用いる方法、界面活性剤や親水性高
分子の吸着処理、プラズマ処理、あるいはコロナ
放電処理等が公知である。しかし、これら公知の
処理方法を膜厚20〜100μm程度の多孔質フツ素系
樹脂膜に応用すると膜の厚さ方向全体にわたつて
親水性となるか、あるいはごく表面のみが親水性
となるに止まり、膜厚方向の任意の厚み部分のみ
を親水化するという高度な処理は不可能であつ
た。膜厚方向の全てが親水化される時は、膜は直
ちにガス選択透過機能を失い、酵素電極用として
不適である。表面のみ親水化される時には酵素電
極として作動するに十分な量の酵素を安定に固定
し得ないため、やはり本目的には不適である。
本発明者らは、膜厚100μm程度の多孔質フツ素
系樹脂膜の膜厚方向の任意の距離だけ親水化した
非対称機能膜及びその製法について、鋭意研究し
た結果、膜の微小連通孔内への精密にコントロー
ルされた浸透速度をもつフツ素化界面活性剤溶液
を用いることにより容易にその目的が達成される
ことを見出した。また、本発明においては、浸透
速度のわかつたフツ素化界面活性剤溶液を用いる
ので、目的の距離ｄだけ浸透するに要する時間は
容易に知ることができる。従つて多孔質フツ素化
樹脂膜の片面を界面活性剤溶液で所定の時間だけ
浸透処理し、次いで素早く水洗すれば、界面活性
剤溶液の浸透距離を所定のｄとすることができ
る。浸透した部分のフツ素樹脂には界面活性剤が
吸着し親水性となる。従つて目的の距離ｄのみ親
水化された親水―疎水部分２層よりなるフツ素系
樹脂非対称機能膜が得られる。そして、以上の処
理によつて得られた非対称機能膜の親水部分には
容易に酵素溶液が浸透するので固定化処理を施せ
ば、酵素反応機能とガス選択透過機能を合せもつ
複合機能膜が得られ、この膜を電極上に密着させ
て作成した酵素電極は長期間にわたつて安定な出
力を出す。本発明は、これらの知見に基づいてな
されたものである。
系樹脂膜の膜厚方向の任意の距離だけ親水化した
非対称機能膜及びその製法について、鋭意研究し
た結果、膜の微小連通孔内への精密にコントロー
ルされた浸透速度をもつフツ素化界面活性剤溶液
を用いることにより容易にその目的が達成される
ことを見出した。また、本発明においては、浸透
速度のわかつたフツ素化界面活性剤溶液を用いる
ので、目的の距離ｄだけ浸透するに要する時間は
容易に知ることができる。従つて多孔質フツ素化
樹脂膜の片面を界面活性剤溶液で所定の時間だけ
浸透処理し、次いで素早く水洗すれば、界面活性
剤溶液の浸透距離を所定のｄとすることができ
る。浸透した部分のフツ素樹脂には界面活性剤が
吸着し親水性となる。従つて目的の距離ｄのみ親
水化された親水―疎水部分２層よりなるフツ素系
樹脂非対称機能膜が得られる。そして、以上の処
理によつて得られた非対称機能膜の親水部分には
容易に酵素溶液が浸透するので固定化処理を施せ
ば、酵素反応機能とガス選択透過機能を合せもつ
複合機能膜が得られ、この膜を電極上に密着させ
て作成した酵素電極は長期間にわたつて安定な出
力を出す。本発明は、これらの知見に基づいてな
されたものである。
すなわち、本発明は、一方の表面層が親水性、
他方の表面層が疎水性を有する多孔質フツ素系樹
脂膜の、親水性表面層における微小連通孔内に酵
素含有ゲル状物質を充てんしてなる酵素固定化膜
を提供するものである。
他方の表面層が疎水性を有する多孔質フツ素系樹
脂膜の、親水性表面層における微小連通孔内に酵
素含有ゲル状物質を充てんしてなる酵素固定化膜
を提供するものである。
本発明に従えば、このような酵素固定化膜は、
多孔質フツ素系樹脂の一方の表面層のみにフツ素
化界面活性剤溶液を含浸させて親水化したのち、
これを酵素及びゲル形成剤を含む水溶液中に浸せ
きして、親水化した表面層内の微小連通孔をこの
水溶液で満たし、次いで固定化処理を施すことに
よつて得ることができる。
多孔質フツ素系樹脂の一方の表面層のみにフツ素
化界面活性剤溶液を含浸させて親水化したのち、
これを酵素及びゲル形成剤を含む水溶液中に浸せ
きして、親水化した表面層内の微小連通孔をこの
水溶液で満たし、次いで固定化処理を施すことに
よつて得ることができる。
本発明で用いられる多孔質フツ素系樹脂は、そ
の種類、製法、膜厚、膜の形状、膜の大きさ等を
問わずどのようなものにも適用できる。また、本
発明で用いられるフツ素化界面活性剤とは、通常
の界面活性剤の炭化水素鎖の代わりに炭化フツ素
鎖を有する型の界面活性剤で、その水溶液の表面
張力が22ダイン／cm以下のものであり、フツ素系
樹脂に吸着能を有するものならば特にその化学構
造に制限はない。しかし、カチオン性あるいはア
ニオン性のものより、両性又は非イオン性の方が
表面張力低下能も大きく、さらに酵素に対する影
響も温和であるので一般には、両性又は非イオン
性が有利である。本発明においてフツ素化界面活
性剤は、通常、水溶液として用いられるが、界面
活性剤の溶解度を増すために少量の有機溶媒を加
えた混合溶媒を用いることもできる。ここで有機
溶媒とは、エタノール、２―プロノール等の低級
アルコール、ヂオキサン等のエーテル類が好適に
用いられる。しかし、これら有機溶媒を過剰に添
加することは、浸透速度を著しく速くすることに
なり、浸透距離のコントロールを困難にするので
通常10％以下が用いられる。
の種類、製法、膜厚、膜の形状、膜の大きさ等を
問わずどのようなものにも適用できる。また、本
発明で用いられるフツ素化界面活性剤とは、通常
の界面活性剤の炭化水素鎖の代わりに炭化フツ素
鎖を有する型の界面活性剤で、その水溶液の表面
張力が22ダイン／cm以下のものであり、フツ素系
樹脂に吸着能を有するものならば特にその化学構
造に制限はない。しかし、カチオン性あるいはア
ニオン性のものより、両性又は非イオン性の方が
表面張力低下能も大きく、さらに酵素に対する影
響も温和であるので一般には、両性又は非イオン
性が有利である。本発明においてフツ素化界面活
性剤は、通常、水溶液として用いられるが、界面
活性剤の溶解度を増すために少量の有機溶媒を加
えた混合溶媒を用いることもできる。ここで有機
溶媒とは、エタノール、２―プロノール等の低級
アルコール、ヂオキサン等のエーテル類が好適に
用いられる。しかし、これら有機溶媒を過剰に添
加することは、浸透速度を著しく速くすることに
なり、浸透距離のコントロールを困難にするので
通常10％以下が用いられる。
本発明においては、浸透速度の精密なコントロ
ールが大切である。例えば浸透速度が極端に速
く、数秒にして膜厚方向全体にわたつて浸透する
時には、とうてい正確な浸透距離をコントロール
できないばかりか、膜のもつガス選択透過性を失
わせることになり本目的には不適となる。また、
逆に浸透速度が極端に遅い時には、処理時間が長
くなり非能率となる。従つて適切な浸透速度を用
いることが重要である。最適速度は特に制限はな
いが通常５〜20分の処理時間で目的を達しうる速
度が有利に用いられる。例えば100μmの膜厚をも
つ多孔質フツ素系樹脂膜の片側50μmのみ部分親
水化する時には、5μm／min〜10μm／minの浸透
速度を選べば、５〜10分の処理時間で50μmの部
分親水化処理を施すことができる。浸透速度は界
面活性剤溶液の表面張力、粘度、界面活性剤溶液
とフツ素樹脂の接触角、膜の孔径、孔の形や長さ
等多くの因子に依存するので、全ての場合に適用
できる公式を得ることは困難である。しかし、実
験的に浸透速度を決定することは容易であるの
で、前もつて実験的に決定しておくことができ
る。第１図は孔径3μmの多孔質ポリテトラフルオ
ロエチレン膜（膜厚70μm）について、両性型(a)
及び非イオン型(b)フツ素化界面活性剤の浸透速度
（膜の片面から浸透し他の面まで浸透するに要す
る時間より求めた）と界面活性剤濃度との関係で
ある。第１図より両性型を用いれば0.3％の濃度
での浸透速度は7μm／minであるので膜厚70μm
の半分、35μmを親水化する場合には５分間浸透
処理すればよいことがわかる。
ールが大切である。例えば浸透速度が極端に速
く、数秒にして膜厚方向全体にわたつて浸透する
時には、とうてい正確な浸透距離をコントロール
できないばかりか、膜のもつガス選択透過性を失
わせることになり本目的には不適となる。また、
逆に浸透速度が極端に遅い時には、処理時間が長
くなり非能率となる。従つて適切な浸透速度を用
いることが重要である。最適速度は特に制限はな
いが通常５〜20分の処理時間で目的を達しうる速
度が有利に用いられる。例えば100μmの膜厚をも
つ多孔質フツ素系樹脂膜の片側50μmのみ部分親
水化する時には、5μm／min〜10μm／minの浸透
速度を選べば、５〜10分の処理時間で50μmの部
分親水化処理を施すことができる。浸透速度は界
面活性剤溶液の表面張力、粘度、界面活性剤溶液
とフツ素樹脂の接触角、膜の孔径、孔の形や長さ
等多くの因子に依存するので、全ての場合に適用
できる公式を得ることは困難である。しかし、実
験的に浸透速度を決定することは容易であるの
で、前もつて実験的に決定しておくことができ
る。第１図は孔径3μmの多孔質ポリテトラフルオ
ロエチレン膜（膜厚70μm）について、両性型(a)
及び非イオン型(b)フツ素化界面活性剤の浸透速度
（膜の片面から浸透し他の面まで浸透するに要す
る時間より求めた）と界面活性剤濃度との関係で
ある。第１図より両性型を用いれば0.3％の濃度
での浸透速度は7μm／minであるので膜厚70μm
の半分、35μmを親水化する場合には５分間浸透
処理すればよいことがわかる。
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。
る。
なお、実施例では、フツ素系樹脂の代表例とし
てポリテトラフルオロエチレン製の膜について説
明を行うが、これはポリテトラフルオロエチレン
が最も疎水性の高い樹脂であるため例に選んだも
ので、特に本発明の適用樹脂の種類を制限するも
のではない。
てポリテトラフルオロエチレン製の膜について説
明を行うが、これはポリテトラフルオロエチレン
が最も疎水性の高い樹脂であるため例に選んだも
ので、特に本発明の適用樹脂の種類を制限するも
のではない。
実施例 １
直径1.5cmの円形をした膜厚70μm、平均孔径
0.3μmの多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の
表面上に、両性のフツ素化界面活性剤〔旭硝子(株)
製サーフロンＳ―132〕の0.3％水溶液を滴下し、
膜面に一様に拡がらせた。次いで膜を水蒸気で飽
和したガラス容器内に４分間静置浸透せしめた。
その後素早く過剰の界面活性剤溶液を水洗し、さ
らに30分間蒸留水にて微小孔内に存在する過剰の
界面活性剤分子を洗浄除去した。以上の処理によ
つて得た非対称膜を減圧下で乾燥後、処理表面側
より蒸留水を浸透させたところ2.6mgの水が微小
孔内に保持されることがわかつた。未処理表面側
からの水の浸透量は０であり、本発明の膜が親水
―疎水の２層よりなる非対称機能膜となつている
ことが明らかとなつた。なお、同じ膜が膜全体を
親水化された時には、6.2mgの水を微小孔内に保
持できるので、親水化された距離ｄは約29.5μm
であると判明した。浸透速度は7μm／minであつ
たので、４分間の浸透距離の計算値は28μmとな
る。微小孔の膜内分布が不均一であることを考え
ると両者は良く一致していると言える。
0.3μmの多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の
表面上に、両性のフツ素化界面活性剤〔旭硝子(株)
製サーフロンＳ―132〕の0.3％水溶液を滴下し、
膜面に一様に拡がらせた。次いで膜を水蒸気で飽
和したガラス容器内に４分間静置浸透せしめた。
その後素早く過剰の界面活性剤溶液を水洗し、さ
らに30分間蒸留水にて微小孔内に存在する過剰の
界面活性剤分子を洗浄除去した。以上の処理によ
つて得た非対称膜を減圧下で乾燥後、処理表面側
より蒸留水を浸透させたところ2.6mgの水が微小
孔内に保持されることがわかつた。未処理表面側
からの水の浸透量は０であり、本発明の膜が親水
―疎水の２層よりなる非対称機能膜となつている
ことが明らかとなつた。なお、同じ膜が膜全体を
親水化された時には、6.2mgの水を微小孔内に保
持できるので、親水化された距離ｄは約29.5μm
であると判明した。浸透速度は7μm／minであつ
たので、４分間の浸透距離の計算値は28μmとな
る。微小孔の膜内分布が不均一であることを考え
ると両者は良く一致していると言える。
次いで非対称機能膜の親水化表面側より1150単
位１mlのアデノシンデアミナーゼ
（Adenosinedeaminase E.C.3.5.4.4）水溶液に15
％のアルブミンを添加した溶液15μを滴下、60
分間飽和水蒸気中で静置浸透させた。続いて過剰
の酵素液をろ紙でぬぐい去つた後、５％グルタル
アルデヒドにて５分間架橋、0.1Mグリシン溶液
中に１時間含浸し、アデノシンデアミナーゼを固
定し、非対称機能膜を得た。
位１mlのアデノシンデアミナーゼ
（Adenosinedeaminase E.C.3.5.4.4）水溶液に15
％のアルブミンを添加した溶液15μを滴下、60
分間飽和水蒸気中で静置浸透させた。続いて過剰
の酵素液をろ紙でぬぐい去つた後、５％グルタル
アルデヒドにて５分間架橋、0.1Mグリシン溶液
中に１時間含浸し、アデノシンデアミナーゼを固
定し、非対称機能膜を得た。
この様にして製造した非対称機能膜をアンモニ
アガス選択電極のガス透過膜の代わりに装着し、
PH＝8.5、0.1mol／のトリス塩酸バツフアー中
でアデノシンに対する応答特性を調べた。
アガス選択電極のガス透過膜の代わりに装着し、
PH＝8.5、0.1mol／のトリス塩酸バツフアー中
でアデノシンに対する応答特性を調べた。
その結果を、アデノシン濃度（２×10-6〜
10-2mol／）と出力電圧の関係を示すグラフと
して添付図面第２図のカーブａに表わした。この
グラフから明らかな様に、前記の濃度範囲では出
力とアデノシン濃度は良好な直線関係を示した。
この際の出力電圧が定常値に達するまでの時間す
なわち応答時間は10-5mol／で５分、
10-4mol／で２分、10-3mol／以上で１分で
あつた。２枚の膜を用いた同種の電極はデング
（I.Deng Anal.chem.52、1937 1980）等により報
告されているが、その応答時間は10-4mol／以
下で７〜12分、10-4〜10-3mol／で６〜10分、
10-2mol／で２〜４分であり、本発明の電極に
比べ大幅に遅いことがわかる。これは非対称機能
膜を用いた酵素電極の有効さの表われである。
10-2mol／）と出力電圧の関係を示すグラフと
して添付図面第２図のカーブａに表わした。この
グラフから明らかな様に、前記の濃度範囲では出
力とアデノシン濃度は良好な直線関係を示した。
この際の出力電圧が定常値に達するまでの時間す
なわち応答時間は10-5mol／で５分、
10-4mol／で２分、10-3mol／以上で１分で
あつた。２枚の膜を用いた同種の電極はデング
（I.Deng Anal.chem.52、1937 1980）等により報
告されているが、その応答時間は10-4mol／以
下で７〜12分、10-4〜10-3mol／で６〜10分、
10-2mol／で２〜４分であり、本発明の電極に
比べ大幅に遅いことがわかる。これは非対称機能
膜を用いた酵素電極の有効さの表われである。
なお出力電圧は室温にて（20検体／日）少なく
とも２週間は安全であつた。
とも２週間は安全であつた。
実施例 ２
20cm四方の正方形をした膜厚150μmの平均孔形
0.1μmの多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の
表面上に、非イオン性フツ素化界面活性剤〔旭硝
子(株)製サーフロンＳ―145〕３％水溶液を膜面に
一様に拡がらせ実施例１と同様の方法で10分間浸
透処理を行つた。その後実施例１と同様に水洗を
して親水―疎水２層よりなる非対称機能膜を得
た。この時親水化された深さは100μmであつた。
0.1μmの多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の
表面上に、非イオン性フツ素化界面活性剤〔旭硝
子(株)製サーフロンＳ―145〕３％水溶液を膜面に
一様に拡がらせ実施例１と同様の方法で10分間浸
透処理を行つた。その後実施例１と同様に水洗を
して親水―疎水２層よりなる非対称機能膜を得
た。この時親水化された深さは100μmであつた。
次いで実施例１と同様の方法でアデノシンデア
ミナーゼ―アルブミン溶液、あるいは150mgのウ
レアーゼ（５単位／mg）と150mgのアルブミンを
含む水溶液を膜面上に拡げ実施例１と同様にして
固定化した非対称機能膜を得た。この非対称機能
膜を直径1.5cmの円形に切り抜いて電極装着用固
定膜を多数得た。
ミナーゼ―アルブミン溶液、あるいは150mgのウ
レアーゼ（５単位／mg）と150mgのアルブミンを
含む水溶液を膜面上に拡げ実施例１と同様にして
固定化した非対称機能膜を得た。この非対称機能
膜を直径1.5cmの円形に切り抜いて電極装着用固
定膜を多数得た。
この様にして得た２種の非対称機能膜をアンモ
ニアガス選択電極のガス透過膜の代わりに装着
し、PH＝8.5、0.1mol／のトリス塩酸バツフア
ー中でアデノシンに対する応答を、またPH＝8.5、
0.2mol／のトリス塩酸バツフアー中で尿素に
対する応答特性を調べた。
ニアガス選択電極のガス透過膜の代わりに装着
し、PH＝8.5、0.1mol／のトリス塩酸バツフア
ー中でアデノシンに対する応答を、またPH＝8.5、
0.2mol／のトリス塩酸バツフアー中で尿素に
対する応答特性を調べた。
その結果、アデノシンについては実施例１と同
様の結果を得た。尿素については、添付図面第２
図のカーブｂに表わした様に２×10-5〜３×
10-2mol／の濃度範囲で良好な直線関係を得
た。応答時間は２〜５分で、出力は少なくとも２
週間は安定であつた。
様の結果を得た。尿素については、添付図面第２
図のカーブｂに表わした様に２×10-5〜３×
10-2mol／の濃度範囲で良好な直線関係を得
た。応答時間は２〜５分で、出力は少なくとも２
週間は安定であつた。
実施例 ３
実施例１と同様な方法で得た非対称機能膜にア
ルブミン100mgを含む水溶液１mlにオギザレート
デキルボキシラーゼ（0.5単位／mg）を200mg加え
た酵素溶液を実施例１と同様にして固定した非対
称機能膜を得た。この膜を炭酸ガス選択電極のガ
ス透過膜の代わりに装着し、シユウ酸に対する応
答をPH＝3.5、クエン酸―リン酸ナトリウムバツ
フアー中で調べた。その結果、シユウ酸濃度３×
10-5〜５×10-2mol／の範囲にわたつて、出力
電圧―シユウ酸濃度間に良好な直線関係を得た。
応答時間は３〜12分で、１週間は安定であつた。
ルブミン100mgを含む水溶液１mlにオギザレート
デキルボキシラーゼ（0.5単位／mg）を200mg加え
た酵素溶液を実施例１と同様にして固定した非対
称機能膜を得た。この膜を炭酸ガス選択電極のガ
ス透過膜の代わりに装着し、シユウ酸に対する応
答をPH＝3.5、クエン酸―リン酸ナトリウムバツ
フアー中で調べた。その結果、シユウ酸濃度３×
10-5〜５×10-2mol／の範囲にわたつて、出力
電圧―シユウ酸濃度間に良好な直線関係を得た。
応答時間は３〜12分で、１週間は安定であつた。
第１図は、多孔性フツ素系樹脂膜中へのフツ素
化界面活性剤溶液の浸透速度と濃度の関係を示す
グラフであり、第２図は、本発明の非対称機能膜
を酵素電極として用いた時のアデノシン濃度と出
力電圧（カーブａ）及び尿素濃度と出力電圧（カ
ーブｂ）との関係を示すグラフである。
化界面活性剤溶液の浸透速度と濃度の関係を示す
グラフであり、第２図は、本発明の非対称機能膜
を酵素電極として用いた時のアデノシン濃度と出
力電圧（カーブａ）及び尿素濃度と出力電圧（カ
ーブｂ）との関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一方の表面層が親水性、他方の表面層が疎水
性を有する多孔質フツ素系樹脂膜の親水性表面層
における微小連通孔内に酵素含有ゲル状物質を充
てんしてなる酵素固定化膜。 ２ 多孔質フツ素系樹脂膜の一方の表面層のみに
フツ素化界面活性剤溶液を含浸させて親水化した
のち、これを酵素及びゲル形成剤を含む水溶液中
に浸せきして、親水化した表面層内の微小連通孔
をこの水溶液で満たし、次いで固定化処理を施す
ことを特徴とする酵素固定化膜の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178669A JPS5968344A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 非対称機能膜及びその製法 |
| US06/540,618 US4619897A (en) | 1982-10-12 | 1983-10-11 | Enzyme immobilization in a fluorine resin membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178669A JPS5968344A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 非対称機能膜及びその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968344A JPS5968344A (ja) | 1984-04-18 |
| JPS634867B2 true JPS634867B2 (ja) | 1988-02-01 |
Family
ID=16052491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57178669A Granted JPS5968344A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 非対称機能膜及びその製法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4619897A (ja) |
| JP (1) | JPS5968344A (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4871671A (en) * | 1985-04-29 | 1989-10-03 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Immobilization of biological cells in polytetrafluoroethylene matrix |
| US4722898A (en) * | 1985-04-29 | 1988-02-02 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Immobilization of biological cells in polytetrafluoroethylene matrix |
| CA1280042C (en) * | 1985-09-13 | 1991-02-12 | Hiromichi Fukazawa | Membrane type artificial lung and method for manufacture thereof |
| CA1299033C (en) * | 1985-09-13 | 1992-04-21 | Hiromichi Fukazawa | Membrane type artificial lung and method for manufacture thereof |
| DE3784592T2 (de) * | 1986-08-07 | 1993-09-23 | Minnesota Mining & Mfg | Stabile, biologisch-aktive, fluorchemische emulsionen. |
| US5079155A (en) * | 1987-03-02 | 1992-01-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fluorocarbon polymer support for chromatographic separations, diagnostic assays and enzyme immobilization |
| US4885250A (en) * | 1987-03-02 | 1989-12-05 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Enzyme immobilization and bioaffinity separations with perfluorocarbon polymer-based supports |
| US5286449A (en) * | 1988-04-04 | 1994-02-15 | Asahi Medical Co., Ltd. | Adsorber module for whole blood treatment and an adsorber apparatus containing the adsorber module |
| US4952519A (en) * | 1988-05-02 | 1990-08-28 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Protein immobilization with poly(ethyleneimine) derivatized with a hydroprobic group |
| US5158880A (en) * | 1988-09-23 | 1992-10-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for preparing solid perfluorocarbon polymer supports having attached perfluorocarbon-substituted ligand or binder |
| US5798261A (en) * | 1989-10-31 | 1998-08-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Distributed pore chemistry in porous organic polymers |
| US5243037A (en) * | 1990-09-21 | 1993-09-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Poly(fluoroalkyl) sugar reagents for surface modification of supports |
| EP0550479A1 (en) * | 1990-09-21 | 1993-07-14 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Poly(fluoroalkyl) sugar reagents and their use for surface modification |
| JP2871435B2 (ja) * | 1993-04-22 | 1999-03-17 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 親水性ポリマー被覆パーフルオロカーボンポリマーベースのマトリックスの製造方法 |
| WO1995002447A1 (en) * | 1993-07-16 | 1995-01-26 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Asymmetric membranes of polytetrafluoroethylene and their preparation |
| US5904846A (en) * | 1996-01-16 | 1999-05-18 | Corning Costar Corporation | Filter cartridge having track etched membranes and methods of making same |
| US5914182A (en) * | 1996-06-03 | 1999-06-22 | Gore Hybrid Technologies, Inc. | Materials and methods for the immobilization of bioactive species onto polymeric substrates |
| US5916585A (en) * | 1996-06-03 | 1999-06-29 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | Materials and method for the immobilization of bioactive species onto biodegradable polymers |
| US5874165A (en) * | 1996-06-03 | 1999-02-23 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | Materials and method for the immobilization of bioactive species onto polymeric subtrates |
| US8486389B2 (en) | 1997-05-23 | 2013-07-16 | Oxthera, Inc. | Compositions and methods for treating or preventing oxalate-related disease |
| US6343225B1 (en) * | 1999-09-14 | 2002-01-29 | Implanted Biosystems, Inc. | Implantable glucose sensor |
| US7456025B2 (en) * | 2001-08-28 | 2008-11-25 | Porex Corporation | Sintered polymer membrane for analyte detection device |
| WO2003042380A2 (en) * | 2001-10-05 | 2003-05-22 | Ixion Biotechnology, Inc. | Materials and methods for reducing oxalate concentrations in fluids |
| WO2003089599A2 (en) * | 2002-04-16 | 2003-10-30 | The Regents Of The University Of California | Ligand sensing fluorescent acetylcholinesterase for detection of organophosphate activity |
| US7629016B2 (en) * | 2002-06-10 | 2009-12-08 | Council of Industrial and Scientific Research | Process for photochemical activation of polymer surface and immobilization of biomolecules onto the activated surface |
| US20050130177A1 (en) | 2003-12-12 | 2005-06-16 | 3M Innovative Properties Company | Variable valve apparatus and methods |
| US7727710B2 (en) | 2003-12-24 | 2010-06-01 | 3M Innovative Properties Company | Materials, methods, and kits for reducing nonspecific binding of molecules to a surface |
| US7939249B2 (en) | 2003-12-24 | 2011-05-10 | 3M Innovative Properties Company | Methods for nucleic acid isolation and kits using a microfluidic device and concentration step |
| US20080317810A1 (en) * | 2004-05-07 | 2008-12-25 | Harmeet Sidhu | Methods and Compositions for Reducing Oxalate Concentrations |
| ES2426258T3 (es) * | 2005-12-14 | 2013-10-22 | Oxthera Intellectual Property Ab | Composiciones farmacéuticas que comprenden bacterias que reducen oxalato |
| ES2362897T3 (es) | 2005-12-16 | 2011-07-14 | Oxthera, Inc. | Composiciones y métodos para reducción del oxalato. |
| JP2007313491A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-12-06 | Kureha Corp | 低汚染性フッ化ビニリデン系樹脂多孔水処理膜およびその製造方法 |
| US9795897B2 (en) * | 2006-11-08 | 2017-10-24 | Donaldson Company, Inc. | Systems, articles, and methods for removing water from hydrocarbon fluids |
| JP5508854B2 (ja) * | 2007-09-11 | 2014-06-04 | Ａｇｃエスアイテック株式会社 | 無機質球状体の製造方法および乳化装置 |
| US8889373B2 (en) | 2010-08-12 | 2014-11-18 | Eastman Chemical Company | Enzyme catalyst immobilized on porous fluoropolymer support |
| US9242210B1 (en) * | 2013-03-15 | 2016-01-26 | Stc.Unm | Enzymatically active high-flux selectively gas-permeable membranes |
| US11219869B2 (en) | 2017-04-27 | 2022-01-11 | Unm Rainforest Innovations | Enzymatically active high-flux selectively gas-permeable membranes for enhanced oil recovery and carbon capture |
| CN115475526A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-16 | 武汉大学 | 一种亲水层厚度可控的亲水疏油型非对称蒸馏膜的原位制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4464468A (en) * | 1968-03-29 | 1984-08-07 | Agence Nationale De Valorisation De La Recherche (Anvar) | Immobilization of active protein by cross-linking to inactive protein |
| US3843443A (en) * | 1973-03-30 | 1974-10-22 | J Fishman | Polypeptide materials bound to fluorocarbon polymers |
| GB1514707A (en) * | 1974-06-25 | 1978-06-21 | Atomic Energy Authority Uk | Immobilization of biologically active substances |
| JPS5321270A (en) * | 1976-08-10 | 1978-02-27 | Sumitomo Electric Industries | Hydrophobic porous composite structure and its manufacture |
| JPS5921500B2 (ja) * | 1978-01-28 | 1984-05-21 | 東洋紡績株式会社 | 酸素電極用酵素膜 |
| US4251631A (en) * | 1978-02-23 | 1981-02-17 | Research Products Rehovot Ltd. | Cross-linked enzyme membrane |
| US4317879A (en) * | 1979-05-07 | 1982-03-02 | Airco, Inc. | Glucose analyzer membrane containing immobilized glucose oxidase |
| JPS56157437A (en) * | 1980-05-07 | 1981-12-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Preparation of hydrophilic porous structure |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP57178669A patent/JPS5968344A/ja active Granted
-
1983
- 1983-10-11 US US06/540,618 patent/US4619897A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4619897A (en) | 1986-10-28 |
| JPS5968344A (ja) | 1984-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS634867B2 (ja) | ||
| US4885077A (en) | Composite membrane, method for its preparation and electrolyte sensor including same | |
| US4919767A (en) | Sensor and method for analyte determination | |
| US4307195A (en) | Immobilized enzyme membrane | |
| US5041225A (en) | Hydrophilic semi-permeable PTFE membranes and their manufacture | |
| US4431507A (en) | Enzyme electrode | |
| US5804048A (en) | Electrode assembly for assaying glucose | |
| US4240889A (en) | Enzyme electrode provided with immobilized enzyme membrane | |
| US5422246A (en) | Electrode having a polymer coating with a redox enzyme bound thereto, the polymer coating being formed on the walls of pores extending through a porous membrane | |
| KR100379663B1 (ko) | 화학센서,특히규소계바이오센서 | |
| JPH0210902B2 (ja) | ||
| KR100217311B1 (ko) | 소수성 지지막 위에 박막의 친수성 도포층을 갖는 복합막의제조방법 | |
| JP3285879B2 (ja) | センサ及びこのセンサ用の改質した膜 | |
| Pariente et al. | Enzyme support systems for biosensor applications based on gold-coated nylon meshes | |
| JPS60173452A (ja) | 酵素電極用固定化酵素膜の形成方法 | |
| JPS6191558A (ja) | バイオセンサ | |
| GB1560691A (en) | Enzyme membrane | |
| JPH029794B2 (ja) | ||
| JPH085601A (ja) | 酵素センサーおよびその製造方法 | |
| JPS6039545A (ja) | 酵素電極 | |
| JPS6056254A (ja) | ポ−ラログラフ分析用選択透過膜 | |
| JPH05240828A (ja) | 電極及びそれを用いた測定方法 | |
| JPS6215135B2 (ja) | ||
| JPS58139059A (ja) | 酵素電極 | |
| JPS5457475A (en) | Manufacture of selective permeable-membrane |