JPWO2018051822A1 - 2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2h−テトラゾリウム塩、ならびに当該塩を含む生体成分濃度測定用試薬および当該塩を用いる生体成分濃度の測定方法 - Google Patents

2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2h−テトラゾリウム塩、ならびに当該塩を含む生体成分濃度測定用試薬および当該塩を用いる生体成分濃度の測定方法 Download PDF

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Abstract

血液の吸収帯と重ならない波長域(600nm以上)に十分な発色ピークを有する化合物を提供する。下記式(1):式(1)において、mは、スルホ基(−SO3−)がテトラゾール骨格の5位のフェニル基に結合する数であり、1または2であり、nは、R2がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0〜2の整数であり、pは、スルホ基(−SO3−)がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0または1であり、n+pは1以上であり、qは1または2であり、qが2の場合、各OR3は隣接して配置され、この際、各OR3が互いに環を形成してもよく、Xは、水素原子またはアルカリ金属を表わす;で示される、2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウム塩。

Description

本発明は、2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウム塩、ならびに当該塩を含む生体成分濃度測定用試薬および当該塩を用いる生体成分濃度の測定方法に関する。
臨床化学検査では、血液や尿等の生体の体液に含まれる生体成分の量を色素量として検出定量する方法があり、この方法に用いる試薬を発色試薬と呼んでいる。
例えば、特開平8-53444号公報では、下記構造:
(Rは水素原子またはメトキシ基を表わし、Rは水素原子、カルボキシル基またはスルホン酸を表わす)を有する水溶性テトラゾリウム塩化合物を用いて還元型ニコチン酸アミドアデニンジヌクレオチドを定量する方法が開示されている。
上記特開平8−53444号公報のテトラゾリウム塩から生成するホルマザンは高い水溶性を有するが、血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上)での発色強度が十分でない。このため、上記特開平8−53444号公報のテトラゾリウム塩では、全血サンプルに対しては十分な感度を達成することができない。
したがって、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、生体成分濃度測定用試薬は、血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上)に十分な発色ピークを有する。これにより、全血サンプルに対しても十分な感度で生体成分を定量できる手段を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、生体成分濃度測定用試薬の水溶性は維持しつつ、全血をサンプルとした場合でも十分な感度でかつ安定的に生体成分を定量できる手段を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の問題を解決すべく、鋭意研究を行った結果、テトラゾール骨格の、2位にメトキシ基またはエトキシ基が導入されたベンゾチアゾリル基を、3位に置換フェニル基を、および5位に少なくとも1個のスルホ基(−SO )を有するフェニル基を有するテトラゾリウム塩が上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、上記目的は、下記式(1):
式(1)において、Rは、水素原子、水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、ニトロ基、−OR、およびカルボキシル基(−COO)からなる群から選択されるいずれか一つであり、複数のRは同一であっても異なっていてもよく、Rは、水素原子、メチル基またはエチル基であり、少なくとも1はメチル基またはエチル基であり、Rは、メチル基またはエチル基であり、mは、スルホ基(−SO )がテトラゾール骨格の5位のフェニル基に結合する数であり、1または2であり、nは、Rがテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0〜2の整数であり、pは、スルホ基(−SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0または1であり、n+pは1以上であり、qは1または2であり、qが2の場合、各ORは隣接して配置され、この際、各ORが互いに環を形成してもよく、Xは、水素原子またはアルカリ金属を表わす;で示される、2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウム塩によって達成できる。
図1は、テトラゾリウム化合物1から生成するホルマザンのNi2+キレート化合物のスペクトルを示す図である。 図2は、テトラゾリウム化合物1及びWST−4に関するグルコース濃度と生成したそれぞれのホルマザンの(テトラゾリウム化合物1についてはホルマザンのNi2+キレート化合物)吸光度との関係を示すグラフである。 図3は、テトラゾリウム化合物1の安定性評価結果を示す図である。 図4は、評価例1で用いた血糖計センサの模式図である。 図5は、テトラゾリウム化合物1およびWST−4を適用した血糖計センサに全血サンプルを作用させた際に得られる信号量(吸光度)の結果を示す図である。 図6Aは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサに全血サンプルを点着した際に生成したホルマザンのNi2+キレート化合物のスペクトルを示す図である。 図6Bは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサにグルコース水溶液を点着した際に生成したホルマザンのNi2+キレート化合物のスペクトルを示す図である。 図7Aは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサに全血サンプルを点着した際の測定開始からの時間と、極大吸収波長での生成したホルマザンのNi2+キレート化合物の吸光度との関係を示した図である。 図7Bは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサにグルコース水溶液を点着した際の測定開始からの時間と、極大吸収波長での生成したホルマザンのNi2+キレート化合物の吸光度との関係を示した図である。 図8Aは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサに全血サンプルを点着した際のグルコース濃度と生成したホルマザンのNi2+キレート化合物の吸光度との関係を示すグラフである。 図8Bは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサにグルコース水溶液を点着した際のグルコース濃度と生成したホルマザンのNi2+キレート化合物の吸光度との関係を示すグラフである。 図9は、本形態に係る測定用チップが装着された血糖計(成分測定装置)を概略的に示す平面図である。 図10は、図9の測定用チップと装置本体の測光部を拡大して示す斜視図である。 図11は、図9の測定用チップを示す側面図である。 図12Aは、図9の測定用チップと装置本体の装着動作を示す第1平面図である。 図12Bは、図12Aに続く装着動作を示す第2平面断面図である。 図13Aは、評価例2で用いた血糖計センサの模式図である。 図13Bは、図13Aの血糖計センサの内面の長さ、幅、厚みを説明するための図である。 図14は、水を点着した血糖計センサの吸光度スペクトル(ブランク)である。 図15は、グルコース濃度400mg/dLのグルコース水を点着したセンサの吸光度スペクトルから、水を点着した吸光度スペクトル(図14)を引いた、差分のスペクトル(グルコースの正味の発色量を意味する。)を示す。 図16は、各テトラゾリウム化合物を適用した血糖計センサにグルコース水溶液(800mg/dL)を点着した際の測定開始からの時間と、極大吸収波長での生成したホルマザンのNi2+キレート化合物の吸光度との関係を示した図である(反応開始後15秒後の吸光度を100%とする)。 図17は、各テトラゾリウム化合物を適用した血糖計センサに全血サンプル(Ht40、800mg/dL)(ヘマトクリット値40%、グルコース濃度800mg/dL)を点着した際の測定開始からの時間と、極大吸収波長での生成したホルマザンのNi2+キレート化合物の吸光度との関係を示した図である(反応開始後15秒後の吸光度を100%とする)。 βグルコースの濃度(mol/L)をx、発色したホルマザンおよびNi2+のキレート化合物のλmax=635nmでの吸光度を1cmでの場合に換算したもの(abs/cm)をyとしたときのグラフである。 図19は、テトラゾリウム化合物1、13〜18から生成するホルマザンのNi2+キレート化合物のスペクトルを示す図である。各化合物の極大吸収波長での吸光度を100%とする。
本発明の第一の側面では、下記式(1):
の構造を有する2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウム塩が提供される。本明細書において、上記式(1)の2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウム塩を、単に「本発明のテトラゾリウム塩」または「テトラゾリウム塩」とも称する。
本発明のテトラゾリウム塩から生成するホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物は、血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上)に極大吸収波長を有する。このため、血液中に存在する着色物質の影響が少なく、測定誤差を減らすことができる。なお、本明細書において、本発明のテトラゾリウム塩から生成するホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物を、単に「ホルマザン化合物」とも称する。
上記特開平8−53444号公報のテトラゾリウム塩から生成するホルマザンは510〜550nmに極大吸収を有する(段落「0011」)。事実、上記特開平8−53444号公報の実施例3では、NADH濃度を550nmにおける吸光度で定量している(段落「0029」、図2)。一方、全血サンプルを用いて生体成分(例えば、グルコース)濃度を測定する場合には、測定波長が、血色素の主な吸収帯と重ならない波長域にあることが必要である。血液中の赤血球濃度を検出するための波長は、510〜540nm程度であり、酸素化ヘモグロビンの極大吸収波長は550nm前後である。このため、全血を試料とする生体成分測定の場合、ホルマザンの極大吸収波長が600nm以上にあることが好ましい。してみると、特開平8−53444号公報のテトラゾリウム塩から生じるホルマザンでは、血球による影響を十分排除することはできず、良好な感度で生体成分濃度を測定することは困難であった。このため、特開平8−53444号公報のテトラゾリウム塩の極大吸収波長をより長波長域側にシフトさせる必要がある。一般的に、ある種のホルマザンに遷移金属イオン(例えば、ニッケルイオンやコバルトイオン)を作用させ、キレート化合物を生成させることにより、極大吸収波長を長波長側にシフトすることができる。しかし、特開平8−53444号公報の実施例3において、長波長側にシフトさせるために遷移金属イオン(例えば、ニッケルイオン)を添加してもキレートを形成せず(後述の比較例5参照)、さらに遷移金属イオンの添加量が増えると、沈殿物を形成する。このため、特開平8−53444号公報のテトラゾリウム塩は、全血サンプルに対しては試薬として好適に使用できるとは言い難い。
これに対して、本発明のテトラゾリウム塩から生じるホルマザン化合物は、極大吸収波長が血液の吸収帯と重ならない波長域(600nm以上、特に630nm以上)にある。このため、本発明のテトラゾリウム塩を用いることによって、生体試料に由来するノイズを減らすことができる。すなわち、生体成分に関するシグナルを感度よく検出できる。上記効果を奏する詳細なメカニズムは依然として不明であるが、以下のように考えられる。なお、以下のメカニズムは推測であり、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
本発明のテトラゾリウム塩は、テトラゾール骨格の2位のベンゾチアゾリル基がアルコキシ基で置換されているため、テトラゾリウム塩から生じるホルマザンまたはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物の極大吸収波長を、長波長側にシフトすることが可能である(後述の実施例2と比較例1との比較)ことを、本発明者は見出した。
また、テトラゾール環の2位に存在するベンゾチアゾリル基により、本発明のテトラゾリウム塩から生成するホルマザンはCo2+やNi2+等の遷移金属イオンと効率よくかつ速やかにキレート化合物を形成することができる。これはベンゾチアゾリル基の窒素原子よるものと考えられる。ここで、ベンゾチアゾリル基をアルコキシ基で置換した場合、アルコキシ基が電子供与性であるため、ベンゾチアゾリル基の電子密度が高まり、ホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物の形成が一層速やかに行われると考えられる。したがって、テトラゾール環の2位に存在するベンゾチアゾリル基上にアルコキシ基を導入することが、テトラゾリウム塩から生じるホルマザンの遷移金属化合物とのキレート能を維持しつつ、極大吸収波長を長波長側にシフトさせる上で、非常に重要であると考えられる(後述の実施例2と比較例2との比較)。
よって、本発明のテトラゾリウム塩によれば、本発明のテトラゾリウム塩から生成するホルマザン化合物の極大吸収波長を、血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上、特に630nm以上)にさらにシフトできる。このため、極大吸収波長が血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上)で生体成分濃度を測定することが可能となり、本発明のテトラゾリウム塩を用いることによって、全血サンプル中の生体成分濃度であっても正確に測定することができる。
さらに、本発明のテトラゾリウム塩は、テトラゾール骨格の5位のフェニル基が1または2のスルホ基(−SO )を有し、かつ、テトラゾール骨格の3位のフェニル基が0または1のスルホ基(−SO )を有する。ゆえに、テトラゾリウム塩は、化合物中に、1〜3のスルホ基(−SO )を有する。このため、テトラゾリウム塩は、水溶性がある。また、本発明のテトラゾリウム塩は安定性に優れる。
したがって、本発明のテトラゾリウム塩を用いることによって、感度よくかつすみやかに生体成分濃度を測定できる。また、本発明のテトラゾリウム塩を用いることによって、長期間保存した後であっても、生体成分濃度を感度良く測定できる。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明の一形態のテトラゾリウム塩は、下記式(1):
の構造を有する。式(1)において、Rは、水素原子、水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、ニトロ基、−OR、およびカルボキシル基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、水素原子、メチル基またはエチル基であり、少なくとも1はメチル基またはエチル基であり、Rは、メチル基またはエチル基であり、mは、スルホ基(−SO )がテトラゾール骨格の5位のフェニル基に結合する数であり、1または2であり、nは、Rがテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0〜2の整数であり、pは、亜硫酸イオン(−SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0または1であり、n+pは1以上であり、qは1または2であり、qが2の場合、各ORは隣接して配置され、この際、各ORが互いに環を形成してもよく、Xは、水素原子またはアルカリ金属を表わす。
本発明の他の形態のテトラゾリウム塩は、下記式(1’):
の構造を有する。この際、Rは、水素原子、水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、ニトロ基、−OR、およびカルボキシル基からなる群から選択されるいずれか一つであり、RおよびRは、それぞれ独立して、メチル基またはエチル基であり、mは、スルホ基(−SO )がテトラゾール骨格の5位のフェニル基に結合する数であり、1または2であり、nは、Rがテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0〜2の整数であり、pは、スルホ基(−SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0または1であり、n+pは1以上であり、Xは、水素原子またはアルカリ金属を表わす。
式(1)において、テトラゾール骨格の2位には置換ベンゾチアゾリル基が存在する。上記式(1)において、テトラゾール環の2位にベンゾチアゾリル基が存在することにより、遷移金属化合物と効率よくかつ速やかにキレート化合物を形成できる(ホルマザン化合物の極大吸収波長を長波長域にシフトできる)。そして、テトラゾール骨格の2位のベンゾチアゾリル基に、少なくとも1のメトキシ基またはエトキシ基が導入されることで、さらに生成するホルマザンとNi2+等の遷移金属イオンとのキレート時の極大吸収波長が長波長側にシフトする(後述の実施例2と比較例1との比較)。
また、qは1または2である。ここで、q=1の場合、Rは、メチル基またはエチル基であり、水溶性の観点からはメチル基であることが好ましい。Rが炭素原子数3以上のアルキル基である場合には、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンは、水溶性に劣るため好ましくない。
式(1)において、Ni2+等の遷移金属イオンとのキレート時の長波長側への極大吸収波長のシフトの効果の点で、テトラゾール骨格の2位に存在する置換ベンゾチアゾリル基の−ORの少なくとも1がベンゾチアゾリル基の6位に結合することが好ましい。
q=1の場合、テトラゾール骨格の2位に存在するベンゾチアゾリル基の置換基である−ORの置換位置は特に限定されるものではなく、4位、5位、6位、または7位のいずれであってもよい。Ni2+等の遷移金属イオンとのキレート時の長波長側への極大吸収波長のシフトの効果の点では、−ORの置換位置は、ベンゾチアゾリル基の6位に結合することが好ましい。
q=2の場合、Rは、水素原子、メチル基またはエチル基であり、少なくとも一がメチル基、またはエチル基である。また、qが2である場合、各ORは隣接して配置され、各ORが互いに環を形成してもよい。この際、好適な組み合わせとしては、Rが、水素原子およびメチル基の組み合わせ、メチル基およびメチル基の組み合わせである。q=2の場合、テトラゾール骨格の2位に存在するベンゾチアゾリル基の置換基である−ORの置換位置は2つの−ORが隣接して配置されれば特に限定されるものではなく、4,5位、5,6位、または6,7位のいずれであってもよい。Ni2+等の遷移金属イオンとのキレート時の長波長側への極大吸収波長のシフトの効果の点では、少なくとも一の−ORの置換位置は、ベンゾチアゾリル基の6位に結合することが好ましく、すなわち、2つの−ORの置換位置は、5,6位、または6,7位であることが好ましい。具体的には、qが2である場合、テトラゾール骨格の2位に存在する置換ベンゾチアゾリル基は以下のいずれかの置換基であることが好ましい。
さらには、qが2である場合、テトラゾール骨格の2位に存在する置換ベンゾチアゾリル基は上記いずれかの置換基である場合、テトラゾール骨格の3位に存在する置換スルホ化フェニル基が、4−メトキシ−5−スルホフェニル基であることが、Ni2+等の遷移金属イオンとのキレート時の長波長側への極大吸収波長のシフトの効果の点で好ましい。
式(1)において、テトラゾール骨格の5位には置換スルホ化フェニル基が存在する。該スルホ化フェニル基の置換基であるRは、水素原子、水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基からなる群から選択されるいずれか一つである。テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性を向上させるという観点からは、Rは、水素原子または水酸基であることが好ましく、幅広いpH領域で遷移金属イオンとのキレートを安定的に形成できることから、Rは水素原子であることがより好ましい。また、Rが水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基である場合の置換位置は特に限定されないが、4位であることが好ましい。
テトラゾール骨格の5位には、スルホ基(−SO )が少なくとも1個存在する(m=1または2)。これにより、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性が向上するものと考えられる。式(1)において、mは、スルホ基(−SO )がテトラゾール骨格の5位のフェニル基に結合する数であり、1または2である。特にスルホ基が2位または4位にある場合、さらには、2,4位にある場合には、よりいっそうの水溶性の向上が発揮出来る。さらにスルホ基が2,4位にある場合には合成するためのビルディングブロックの合成が容易である点で、有利である。水溶性が高く、また、幅広いpH領域で遷移金属イオンとのキレート化合物を安定的に形成することができる、または水溶性が向上することから、m=2であることが好ましく、m=2であり、Rが水素原子であることがより好ましい。
この際、m=2である場合には、スルホ基(−SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であるpが1であることが好ましい。かような置換基数を選択することで、テトラゾリウム塩およびこれから生じるホルマザンの水溶性が一層向上する。
なお、水溶性の観点からは、下記(1)〜(4):(1)m=2かつp=1である、(2)m=1かつn=0である、(3)テトラゾール骨格の5位に存在するフェニル基において、Rが水酸基であり、この際、スルホ基(SO3−)および水酸基が2,4位、または4,6位にある、(4)p=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基である、のいずれかを満たすことが好ましく、(1)m=2かつp=1または、(4):p=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基であることがより好ましい。また、上記(3)では、スルホ基(SO3−)および水酸基が、ベンゼン環上で隣接した置換基として存在しないため、水素結合することがなく、または少なく、両置換基が効率的に水溶性に寄与できるためであると考えられる。
ここで、テトラゾール骨格の5位に存在するフェニル基へのスルホ基(−SO )の結合位置は特に制限されない。テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性のさらなる向上効果、極大吸収波長を長波長側へシフトすることができることの点から、m=2の場合には、スルホ基(−SO )は、フェニル基の、2,4位、3,5位に存在することが好ましい。フェニル基の2,4位にスルホ基が存在することが特に好ましく、高濃度の遷移金属イオンの存在下でも沈殿が発生しないテトラゾリウム塩化合物とすることができる。すなわち、このテトラゾリウム塩を発色試薬として使用することで、生体成分が高濃度な場合であっても、定量可能な生体成分測定試薬組成物を調製できる。すなわち、本発明の好ましい形態では、テトラゾール骨格の5位のフェニル基が、スルホ基(−SO )が2,4位に存在するフェニル基であることが好ましい。
式(1)において、テトラゾール骨格の3位には置換フェニル基が存在する。フェニル基は必須に置換されるため、n+pは1以上である。
テトラゾール骨格の3位のフェニル基の置換基としてのRは、ニトロ基、−OR、およびカルボキシル基からなる群から選択されるいずれか一つである。Rは、ホルマザンと遷移金属イオンとのキレート形成性の観点からは、ニトロ基または−ORであることが好ましく、水溶性の観点からは、カルボキシル基であることが好ましい。また、nは、Rがテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0〜2の整数である。下記に記載のように、Rを導入することで、化合物の極大吸収波長を長波長域に移動させることや、化合物の安定性を向上させることが可能となるため、n=1または2であることが好ましい。Rが2存在する場合、すなわち、n=2である場合、Rは同じであっても異なるものであってもよい。
n=1または2である場合、少なくとも1のRが−OR基であることが好ましい。すなわち、本発明の好適な形態は、nが1または2であり、かつ、少なくとも1のRが−OR基である。フェニル基の置換基としてアルコキシ基を導入することで、化合物の安定性が向上する。テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性を向上させるという観点からは、−OR基がメトキシ基であることが好ましい。ここで、Rは、メチル基またはエチル基であり、水溶性の観点からはメチル基であることが好ましい。Rが炭素原子数3以上のアルキル基である場合には、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンは、水溶性に劣るため好ましくない。
nが1または2である場合の、Rの置換位置は特に限定されないが、テトラゾール骨格の3位に存在する置換スルホフェニル基の2位、3位、4位、5位または6位であることが好ましく、少なくとも一のRが2位または4位にあることが好ましく、2位および/または4位であることが好ましい。かような構造とすることで、水溶性が向上するとともに、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの安定性を向上させることができる。
pは、スルホ基(−SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0または1である。テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性を向上させるという観点からは、p=1であることが好ましい。なお、p=1の場合、スルホ基は電子吸引性基であるため、他の電子吸引性基(例えば、ニトロ基)があると、テトラゾリウム環上の窒素原子のカチオン電荷を不安定化させ、化合物の安定性を低下させる場合がある。上述したとおり、フェニル基の置換基としてアルコキシ基を導入することで、化合物の安定性が向上するが、ニトロ基が同時に導入されると、アルコキシ基導入による安定性の向上が発揮されない場合がある。このため、安定性向上という観点からは、p=1の場合には、nが1または2であり、好ましくは、nが1であり、かつ、Rは、−OR、およびカルボキシル基からなる群から選択されるいずれか一つであることが好ましく、Rは−ORであることがより好ましい。または、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性を向上させるという観点からは、p=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基であることが好ましい。すなわち、好適な実施形態は、式(1)において、pが1である、またはp=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基である。より好適には、m=2かつp=1である、またはp=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基である。
p=1である場合、テトラゾール骨格の3位のフェニル基を置換するスルホ基(−SO )の置換位置は特に限定されるものではないが、3位または5位であることが好ましい。この位置にスルホ基が置換することで、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの安定性をより有効に向上できる。
また、式(1)において、テトラゾール骨格の3位に存在する置換基が、4−メトキシ−3−スルホフェニル基、2−メトキシ−5−スルホフェニル基、2−メトキシ−4−ニトロ−5−スルホフェニル基、2−メトキシ−4−ニトロフェニル基、4−スルホフェニル基、4−カルボキシ−2−メトキシフェニル基、5−カルボキシ−2−メトキシフェニル基、3−カルボキシ−4−メトキシフェニル基、または4−メトキシ−5−スルホフェニル基が好ましく、4−メトキシ−3−スルホフェニル基、2−メトキシ−5−スルホフェニル基、3−カルボキシ−4−メトキシフェニル基、または4−メトキシ−5−スルホフェニル基であることがより好ましく、4−メトキシ−3−スルホフェニル基、4−メトキシ−5−スルホフェニル基、または、2−メトキシ−5−スルホフェニル基であることが特に好ましい。かような構造とすることで、発色感度が向上し、水溶性が向上するとともに、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの安定性を向上させることができる。また、ホルマザン化合物自体の極大吸収波長をより長波長域にすることができることから、テトラゾール骨格の3位に存在するフェニル基が、4−メトキシ−3−スルホフェニル基であることが特に好ましい。
式(1)に存在するスルホ基の総数(m+p)は、テトラゾリウム塩およびテトラゾリウム塩から生じるホルマザンの水溶性を向上させるという観点から、2以上であることが好ましく、3であることがより好ましい。
上記式(1)において、Xは、水素原子またはアルカリ金属を表わす。ここで、Xは、アニオン(スルホ基(−SO ))を中和するために存在する。このため、アルカリ金属の種類は特に制限されず、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムのいずれでもよい。
テトラゾリウム塩の好ましい例としては、以下のものが挙げられる。なお、下記構造において、Xは、アルカリ金属を表わす。
本発明のテトラゾリウム塩の製造方法は、特に制限されず、従来公知の方法が同様にしてまたは適宜修飾して適用できる。例えば、アルデヒドとヒドラジンの脱水縮合によりヒドラゾンを合成し、次いで、対応するジアゾニウム塩を水性溶媒中、塩基性条件下で反応させて、ホルマザンを得る。ここで、塩基性化剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが用いられる。次いで得られたホルマザンを亜硝酸エチル、亜硝酸ブチル又は次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を用いアルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール)中で酸化し、式(1)のテトラゾリウム塩を得ることができる。一実施形態を挙げると、下記構造:
を有するヒドラジノ置換ベンゾチアゾールと、下記構造:
を有する置換スルホ化ベンズアルデヒドとを反応させて、下記構造:
を有するヒドラゾン化合物を得る。一方、下記構造:
を有する置換スルホ化アニリンを氷冷しながら塩酸を加え、さらに亜硝酸ナトリウム溶液を滴下して、下記構造:
を有する塩化ベンゼンジアゾニウム化合物を得る。上記にて得られたヒドラゾン化合物と塩化ベンゼンジアゾニウム化合物とを塩基性条件(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム存在)下で反応させて、下記構造:
を有するホルマザン化合物を得る。次いで、このようにして得られたホルマザン化合物を、酸化剤(例えば、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸エチル、亜硝酸ブチル等の亜硝酸エステル)を用いてアルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール)中で酸化することによって、本発明のテトラゾリウム塩が得られる。
本発明のテトラゾリウム塩から生成するホルマザン、またはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物は、単独でまたは遷移金属化合物とのキレート化合物を形成することにより、血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上、特に650nm以上)に極大吸収波長を有する。また、本発明のテトラゾリウム塩は、高い水溶性を有する。このため、本発明のテトラゾリウム塩を用いることによって、生体試料、特に全血サンプルに対しても感度よく生体成分濃度を測定できる。具体的には、本発明のテトラゾリウム塩から生成したホルマザン、またはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物の極大吸収波長(λmax)は、好ましくは600nm以上、より好ましくは630nm以上、特に好ましくは650nm以上である。このような極大吸収波長を有するホルマザンまたはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物(ゆえに、このようなホルマザンを生成できるテトラゾリウム塩)であれば、血液の吸収の影響を受けにくく、生体成分濃度をより正確にかつ良好な感度で測定できる。ここで、本発明のテトラゾリウム塩から生成したホルマザンまたはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物の極大吸収波長(λmax)の上限は、特に制限されないが、通常、900nm以下であり、好ましくは800nm以下である。なお、本明細書において、極大吸収波長(λmax)は、下記実施例に記載の方法に従って測定された値を採用する。
したがって、本発明の第二の側面では、本発明の2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウムを含む生体成分濃度測定用試薬が提供される。また、本発明の第三の側面では、生体試料に、本発明の2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウム、酸化還元酵素および遷移金属化合物を添加して、発色量を測定し、当該発色量に基づいて前記生体試料中の生体成分の濃度を定量することを有する、生体成分濃度の測定方法が提供される。
本発明において、生体成分測定対象は、目的とする生体成分を含むものであれば特に制限されない。具体的には、血液、ならびに尿、唾液、間質液等の体液などが生体成分測定対象として挙げられる。また、生体成分は、特に制限されず、通常、比色法または電極法により測定される生体成分が同様にして使用できる。具体的には、グルコース、コレステロール、中性脂肪、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、尿酸などが挙げられる。すなわち、本発明の第二の側面における好ましい形態によると、本発明の生体成分濃度測定用試薬は、血液または体液中の、グルコース、コレステロール、中性脂肪、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、尿酸の濃度の測定のために使用される。また、本発明の第三の側面における好ましい形態によると、生体試料中の生体成分が、血液または体液中の、グルコース、コレステロール、中性脂肪、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、尿酸である。
本発明の生体成分濃度測定用試薬は、本発明のテトラゾリウム塩を必須に含む。上述したように、生体成分濃度測定用試薬では、テトラゾリウム塩の還元反応により生成したホルマザンは、現在流通しているテトラゾリウム塩と比較して、長波長側に極大吸収波長を有する。本発明のテトラゾリム塩は、遷移金属イオンとキレート化合物を生成することにより、極大吸収波長をさらに長波長側にシフトすることができる。このため、特に全血サンプル中の生体成分濃度を測定する場合には、遷移金属化合物を含むことが好ましい。すなわち、本発明の好ましい形態では、生体成分濃度測定用試薬は、さらに遷移金属化合物を含む。当該形態によると、全血サンプル中の生体成分濃度を測定する場合であっても、ホルマザンが血色素の主な吸収帯と重ならない波長域(600nm以上)に極大吸収波長を有する。このため、生体試料、特に全血サンプルに対しても、生体成分濃度の測定感度をさらに向上できる。生体成分濃度測定用試薬が遷移金属化合物を含む場合に使用できる遷移金属化合物としては、特に制限されない。具体的には、ニッケルイオン(Ni2+)、コバルトイオン(Co2+)、亜鉛イオン(Zn2+)、銅イオン(Cu2+)などの遷移金属イオンを生成できる化合物が使用できる。このようなイオンであれば、ホルマザンの極大吸収波長をより長波長側にシフトできる。これらのうち、ニッケルイオンが好ましい。ニッケルイオンは、酸化や還元作用を受けにくいため、測定誤差をより有効に低減できる。すなわち、本発明の好ましい形態によると、遷移金属化合物は、ニッケル化合物である。また、上記遷移金属イオンを生成する化合物は特に制限されないが、水性液体(例えば、水、緩衝液、血液、体液)中でイオンを生成するものであることが好ましい。例えば、上記遷移金属の、塩化物、臭化物、硫酸塩、有機酸塩などが挙げられる。上記遷移金属化合物は、1種を単独で使用しても、または2種以上を併用してもよい。また、本形態において、遷移金属化合物の含有量は、特に制限されないが、ホルマザン化合物の所望の極大吸収波長に応じて適切に選択できる。具体的には、遷移金属化合物の含有量は、遷移金属(遷移金属イオン)が、テトラゾリウム塩 1モルに対して、好ましくは0.1〜10モル、より好ましくは0.5〜4モルとなるような量である。このような量であれば、ホルマザン化合物の極大吸収波長を所望の波長域にまでシフトできる。
生体成分濃度測定用試薬は、上記遷移金属化合物に加えてまたは上記遷移金属化合物に代えて、さらに他の成分を含んでもよい。ここで、他の成分としては、通常、測定対象である生体成分の種類に応じて適切に選択され、生体成分濃度を測定するために添加される成分が同様にして使用できる。具体的には、酸化還元酵素、電子伝達体、pH緩衝剤、界面活性剤などが挙げられる。ここで、上記他の成分は、それぞれ、1種を単独で使用しても、または2種以上を組み合わせてしてもよい。また、上記他の成分のそれぞれは、1種を単独で使用しても、または2種以上を併用してもよい。
ここで、酸化還元酵素は、特に制限されず、測定される対象である生体成分の種類によって適切に選択されうる。具体的には、グルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)、ピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼ(PQQ−GDH)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)を補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH−FAD)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)を補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH−NAD)およびニコチンアデニンジヌクレオチドリン酸(NADP)を補酵素とするもの(GDH−NADP)等のグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)、グルコースオキシダーゼ(GOD)、乳酸脱水素酵素(LDH)、コレステロールデヒドロゲナーゼ、コレステロールオキシダーゼ、尿酸デヒドロゲナーゼなどが挙げられる。ここで、酸化還元酵素は、1種を単独で使用しても、または2種以上を組み合わせてもよい。例えば、生体成分がグルコースである場合には、酸化還元酵素がグルコースデヒドロゲナーゼやグルコースオキシダーゼであることが好ましい。また、生体成分がコレステロールである場合には、酸化還元酵素がコレステロールデヒドロゲナーゼやコレステロールオキシダーゼであることが好ましい。生体成分濃度測定用試薬が酸化還元酵素を含む場合の、酸化還元酵素の含有量は、特に制限されず、テトラゾリウム塩の量に応じて適宜選択できる。電子伝達体は、特に制限されず、公知の電子伝達体が使用してもよい。具体的には、ジアホラーゼ、フェナジンメチルサルフェート(phenazine methosulfate)(PMS)、1−メトキシ−5−メチルフェナジウムメチルサルフェート(1−methoxy−5−methylphenazinium methylsulfate)(1−Methoxy PMSまたはm−PMS)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)などが挙げられる。ここで、電子伝達体は、1種を単独で使用しても、または2種以上を組み合わせてもよい。生体成分濃度測定用試薬が電子伝達体を含む場合の、電子伝達体の含有量は、特に制限されず、テトラゾリウム塩の量に応じて適宜選択できる。例えば、電子伝達体の含有量は、テトラゾリウム塩に対して、好ましくは0.05〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%である。このような量であれば、還元反応をより効率よく進行できる。
上記のうち、生体成分濃度測定用試薬は、遷移金属化合物及び酸化還元酵素をさらに含むことが好ましく、遷移金属化合物、酸化還元酵素及び電子伝達体をさらに含むことがより好ましい。すなわち、本発明の好ましい形態によると、生体成分濃度測定用試薬は、本発明の2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウム、遷移金属化合物及び酸化還元酵素を含む。また、本発明のより好ましい形態によると、生体成分濃度測定用試薬は、本発明の2−置換チアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウム塩、遷移金属化合物、酸化還元酵素及び電子伝達体を含む。ここで、例えば、生体成分がβ−D−グルコースであり、遷移金属化合物が塩化ニッケルであり、酸化還元酵素がフラビンアデニンジヌクレオチドを補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH−FAD)であり、電子伝達体が1−メトキシ−5−メチルフェナジウムメチルサルフェート(m−PMS)である場合には、まず、β−D−グルコース及びm−PMSがGDH−FADの作用を受けて、グルコン酸及び還元型のm−PMSになり、この還元型のm−PMS及びテトラゾリウム塩からm−PMSおよびホルマザンになり、発色する。また、このホルマザンがニッケルイオンとキレート化合物を形成して、極大吸収波長がより長波長域側(例えば、600nm以上)にシフトする。このため、本発明の生体成分濃度測定用試薬を用いることによって、血色素の吸収による影響を低減できるため、生体試料、特に全血サンプルに対しても感度よく生体成分濃度を測定できる。
生体成分濃度測定用試薬の使用形態は、特に制限されず、固体、ゲル状、ゾル状、または液体のいずれの形態であってもよい。生体成分濃度測定用試薬は、さらに水、バッファー、界面活性剤等を含んでもよい。ここで、バッファーは、特に制限されず、一般的に生体成分濃度を測定する際に使用されるバッファーが同様にして使用できる。具体的には、リン酸緩衝剤、クエン酸緩衝剤、クエン酸−リン酸緩衝剤、トリスヒドロキシメチルアミノメタン−HCl緩衝剤(トリス塩酸緩衝剤)、MES緩衝剤(2−モルホリノエタンスルホン酸緩衝剤)、TES緩衝剤(N−トリス(ヒドロキシメチル)メチル−2−アミノエタンスルホン酸緩衝剤)、酢酸緩衝剤、MOPS緩衝剤(3−モルホリノプロパンスルホン酸緩衝剤)、MOPS−NaOH緩衝剤、HEPES緩衝剤(4−(2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジンエタンスルホン酸緩衝剤)、HEPES−NaOH緩衝剤などのGOOD緩衝剤、グリシン−塩酸緩衝剤、グリシン−NaOH緩衝剤、グリシルグリシン−NaOH緩衝剤、グリシルグリシン−KOH緩衝剤などのアミノ酸系緩衝剤、トリス−ホウ酸緩衝剤、ホウ酸−NaOH緩衝剤、ホウ酸緩衝剤などのホウ酸系緩衝剤、またはイミダゾール緩衝剤などが用いられる。これらのうち、リン酸緩衝剤、クエン酸緩衝剤、クエン酸−リン酸緩衝剤、トリス塩酸緩衝剤、MES緩衝剤、酢酸緩衝剤、MOPS緩衝剤、HEPES−NaOH緩衝剤が好ましい。ここで、緩衝剤の濃度としては、特に制限されないが、0.01〜1.0Mであるのが好ましい。なお、本発明において緩衝剤の濃度とは、水性溶液中に含まれる緩衝剤の濃度(M、mol/L)をいう。また、緩衝液のpHは、生体成分に対して作用を及ぼさないことが好ましい。上記観点から、緩衝液のpHは、中性付近、例えば、5.0〜8.0程度であることが好ましい。なお、生体成分濃度測定用試薬が液状である場合の、テトラゾリウム塩の濃度は、所望の生体成分濃度を測定できる濃度であれば特に制限されないが、テトラゾリウム塩が所望の生体成分の存在量に対して十分量含まれることが好ましい。上記観点及び通常測定すべき生体成分濃度などを考慮すると、テトラゾリウム塩の濃度は、生体成分濃度測定用試薬において、好ましくは0.01〜0.2mol/L、より好ましくは0.05〜0.1mol/Lである。このような量であれば、テトラゾリウム塩は、生体試料に含まれる実質的にすべて(例えば、95モル%以上、好ましくは98モル%以上、特に好ましくは100モル%)の生体成分の量に応じて反応する。このため、所望の生体成分濃度を正確にかつ良好な感度で速やかに測定できる。
本発明の生体成分濃度測定用試薬を用いることにより、生体試料中に含まれる特定の生体成分濃度を良好な感度にて測定できる。ここで、測定方法は、特に制限されず、測定対象となる生体成分の種類に応じて適宜選択できる。例えば、生体成分がβ−D−グルコースであり、酸化還元酵素がグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)である場合には、グルコースがGDHによって酸化されてグルコン酸を生成するが、その際にGDHの補酵素または電子伝達物質が還元されることを利用したものであり、具体的には結果として還元されたテトラゾリウム塩(ゆえにホルマザンまたはホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物)の呈色度合を光学的に測定する方法(比色法)、および酸化還元反応によって生じた電流を測定する方法(電極法)に大別される。上記方法のうち、比色法による血糖値の測定は、血糖値の算出の際にヘマトクリット値を用いた補正を行ないやすい、製造工程が簡易である等の利点を有している。このため、生体成分濃度測定用試薬は比色法に好適に使用できる。特に全血サンプル中のグルコース濃度を測定する場合には、比色法が好ましく使用される。
本発明の生体成分濃度測定用試薬は、そのままの形態で生体成分濃度の測定に使用されてもよいが、生体成分濃度測定用チップに組み込まれてもよい。すなわち、本発明は、本発明の生体成分濃度測定用試薬を含む生体成分濃度測定用チップ(以下では、単に「測定用チップ」とも称する)をも提供する。また、本発明の生体成分濃度測定用試薬や方法は、自動分析機や測定キット、簡易血糖計等に組み込まれ、日常的な臨床検査に使用できる。また、本発明の試薬を市販のバイオセンサに組み込むことも可能である。なお、生体成分濃度測定用試薬を生体成分濃度測定用チップに組み込む場合には、1チップ当たりの試薬の含有量は、特に制限されず、通常当該分野において使用される量が同様にして採用できるが、テトラゾリウム塩が所望の生体成分の存在量に対して十分量で含まれることが好ましい。上記観点及び通常測定すべき生体成分濃度などを考慮すると、テトラゾリウム塩の濃度は、1チップ当たり、好ましくは3〜50nmol、より好ましくは10〜30nmolである。このような量であれば、テトラゾリウム塩は、生体試料に含まれる実質的にすべての生体成分の量に応じて反応する。このため、所望の生体成分濃度を正確にかつ良好な感度で速やかに測定できる。
以下では、比色法により血糖値を測定するに使用される本発明の測定用チップ(比色式血糖計)の形態を、図を参照しながら説明する。しかしながら、本発明は、本発明の生体成分濃度測定用試薬を使用することを特徴とし、チップの構造は特に制限されない。このため、本発明の生体成分濃度測定用試薬を、市販の測定用チップやWO2014/04970ならびにWO2016/051930等の公報に記載されるチップに適用してもよい。同様にして、下記実施形態では、血糖値の測定を目的としたチップの具体的な形態を説明するが、測定用チップは当該用途に限定されず、他の用途にも同様にしてまたは適切に修飾して適用できる。
図9は、本実施形態に係る測定用チップを用いたグルコース(血糖)の検出に用いられる血糖計を概略的に示す平面図である。
図9において、血糖計10は、血液サンプル中のグルコース(血糖)を測定する機器として構成されている。この血糖計10は、主に、ユーザ(被検者)が操作するパーソナルユースとして用いられ得る。ユーザは、食前の血糖を測定して自身の血糖管理を行うこともできる。また、医療従事者が被検者の健康状態を評価するために血糖計10を使用することもでき、この場合、血糖計10を適宜改変して医療施設等に設置可能な構成としてもよい。
血糖計10は、血液サンプル中に含まれるグルコースの含有量(血糖値)を光学的に測定する、比色法の原理を採用している。特に、この血糖計10は、所定波長の測定光を分析サンプル(血液)に照射し、分析サンプルを透過した光を受光する、透過タイプの測定部14により血糖測定を行う。
血糖計10は、血液を取り込んだ測定用チップ12を装着して、または測定用チップ12を装着した状態で測定用チップ12に血液を取り込み、測定部14によりグルコースを検出する。測定用チップ12は、1回の測定毎に廃棄するディスポーザブルタイプに構成されてもよい。一方、血糖計10は、ユーザが測定を簡易に繰り返すことができるように、携帯可能且つ頑強な機器に構成されることが好ましい。
測定用チップ12は、図10に示すように、板状に形成されたチップ本体部18と、チップ本体部18の内部で板面の面方向に延びる空洞部20(液体用空洞部)とを備える。
チップ本体部18は、図10に示すように、血糖計10の挿入および離脱方向(血糖計10の先端および基端方向、すなわちB方向)に長い長辺22を有すると共に、A方向に短い短辺24を有する長方形状に形成されている。例えば、チップ本体部18の長辺22の長さは、短辺24の2倍以上の長さに設定されるとよい。これにより測定用チップ12は、血糖計10に対して充分な挿入量が確保される。
また、チップ本体部18の厚みは、長方形状に形成された側面に比べて極めて小さく(薄く)形成される(図10では、敢えて十分な厚みを有するように図示している)。例えば、チップ本体部18の厚みは、上述した短辺24の1/10以下に設定されることが好ましい。このチップ本体部18の厚みについては、血糖計10の挿入孔58の形状に応じて適宜設計されるとよい。
測定用チップ12は、空洞部20を有するように、一対の板片30と、一対のスペーサ32とによりチップ本体部18を構成している。
図11は、図9の測定用チップを示す上面視図である。図11中では、チップ本体部18の角部が尖っているが、例えば角部は丸角に形成されてもよい。また、チップ本体部18は、薄板状に限定されるものではなく、その形状を自由に設計してよいことは勿論である。例えば、チップ本体部18は、上面視で、正方形状や他の多角形状、または円形状(楕円形状を含む)等に形成されてもよい。
チップ本体部18の内部に設けられる空洞部20は、チップ本体部18の短軸方向中間位置にあり、チップ本体部18の長手方向にわたって直線状に形成される。この空洞部20は、チップ本体部18の先端辺24aに形成された先端口部20aと、基端辺24bに形成された基端口部20bにそれぞれ連なり、チップ本体部18の外側に連通している。空洞部20は、先端口部20aからユーザの血液を取り込むと、毛細管現象に基づき延在方向に沿って血液を流動させ得る。空洞部20を流動する血液は少量であり、基端口部20bまで移動しても張力により漏れが抑止される。なお、チップ本体部18の基端辺24b側には、血液を吸収する吸収部(例えば、後述するスペーサ32を基端側のみ多孔質体としたもの等)が設けられていてもよい。
また、空洞部20の所定位置(例えば、図11中に示す先端口部20aと基端口部20bの中間点よりも若干基端寄りの位置)には、血液中のグルコース(血糖)と反応することにより血液中のグルコース(血糖)濃度に応じた色に呈色する試薬(発色試薬)26が塗布され、血糖計10により測定がなされる測定対象部28が設定されている。空洞部20を基端方向に流動する血液が測定対象部28に塗布された試薬26と接触し、血液と試薬26とが反応することで呈色する。なお、空洞部20の長手方向上において、試薬26の塗布位置と測定対象部28は互いにずれていてもよく、例えば試薬26が塗布された反応部を測定対象部28の血液流動方向上流側に設けてもよい。
測定用チップ12は、以上の空洞部20を有するように、一対の板片30と、一対のスペーサ32とによりチップ本体部18を構成している。一対の板片30は、側面視でそれぞれ上述した長方形状に形成され、互いに積層方向に配置される。つまり、一対の板片30は、チップ本体部18の両側面(上面および下面)を構成している。各板片30の板厚は、非常に小さく、例えば、5〜50μm程度の同一寸法に設定されるとよい。2つ(一組)の板片30の厚みは、相互に異なっていてもよい。
一対の板片30は、面方向と直交する方向からある程度の押圧力が加えられても、板形状を維持して塑性変形しない強度を有する。また、各板片30は、測定光が透過可能となるように透明部又は半透明部分を備える。さらに、各板片30は、空洞部20において血液を流動させ得るように適度な親水性を有する平坦状の板面に形成されていることが好ましい。
各板片30を構成する材料は、特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂材料、ガラス、石英等を適用するとよい。熱可塑性樹脂材料としては、例えば、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプ口ピレンなど)、シクロオレフィンポリマー、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテフタレート、ポリエチレンナフタレートなど)、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、フッ素樹脂等の高分子材料又はこれらの混合物が挙げられる。
また、一対のスペーサ32は、一対の板片30の間に挟まれるように配置され、所定の接合手段(接着剤等)よりに各板片30の対向面に強固に接着される。つまり各スペーサ32は、一対の板片30同士を離間させるように間に配置されることで、一対の板片30と一対のスペーサ32自体の間に空洞部20を形成させる部材である。この場合、一方のスペーサ32は、図11中のチップ本体部18の上側長辺22aに接し、この上側長辺22aに沿って先端および基端方向に延びるように配置される。他方のスペーサ32は、図11中のチップ本体部18の下側長辺22bに接し、この下側長辺22bに沿って先端および基端方向に延びるように配置される。
一対のスペーサ32を構成する材料(基材)は、特に限定されるものではないが、例えば、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられる。または、熱可塑性エス卜ラマ一以外にも、弾性変形可能な種々の材料を適用してもよく、また弾性変形可能な多孔質体(例えばスポンジ)等の構造体を適用してもよい。さらに、一対の板片30の間で硬化状態又は半硬化状態となることにより板片30同士を接着する接着剤を基材の一方または両面に有するスペーサ32として適用してもよい。またさらに、スペーサ32は、試薬26を含有することで、空洞部20に試薬26を溶出する構成であってもよい。
板片30やスペーサ32は、親水化処理されたものであってもよい。親水化処理の方法としては、例えば界面活性剤、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ヒドロキシプロピルセルロース、水溶性シリコーンの他、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド等の親水性高分子を含有した水溶液を浸漬法またはスプレー法等により塗布する方法や、プラズマ照射、グロー放電、コロナ放電、紫外線照射(例えば、エキシマ光照射)等の方法等が挙げられ、これらの方法を単独又は組み合わせてもよい。
次に血糖計10の装置本体16について説明する。図9に示すように、血糖計10は、外観を構成する筐体40を有する。筐体40は、ユーザが把持操作し易い大きさでその内部に血糖計10の制御部42を収容する箱体部44と、箱体部44の一辺(先端側)から先端方向に突出し内部に光学系の測定部14を収容する筒状の測光部46とを含む。また、箱体部44の上面には、電源ボタン48、操作ボタン50、ディスプレイ52が設けられ、測光部46の上面にはイジェク卜レバー54が設けられている。
電源ボタン48は、ユーザの操作下に、血糖計10の起動と起動停止を切り換える。操作ボタン50は、起動状態となった血糖計10において、ユーザの操作に基づき、血糖値の測定や表示を行う、測定結果(過去の測定結果を含む)の表示を切り換える等の操作部として機能する。ディスプレイ52は、液晶や有機EL等により構成され、測定結果の表示やエラー表示等のように測定操作においてユーザに提供する情報を表示する。
イジェク卜レバー54は、先端および基端方向に移動可能に設けられ、測光部46内に設けられる図示しないイジェク卜ピンのロックを解除して、イジェク卜ピンを先端方向に進出可能とする。
一方、装置本体16の測光部46は、ユーザの指等に先端を押し当てるために、箱体部44から先端方向に長く延出している。図10に示すように、この測光部46には、挿入孔58を有するチップ装着部60と、血中のグルコース(血糖)を光学的に検出する測定部14とが設けられる。
チップ装着部60は、高い硬質性(剛性)を有する材料(例えば、ステンレス)により、外方向に突出するフランジ部60aを先端側に備え、軸方向に所定長さを有する筒状に形成される。このチップ装着部60は、樹脂材料で構成された測光部46の先端面と軸心部(中心部)にわたって位置決め固定される。測光部46の内面には、図12Aに示すように、チップ装着部60を強固に固定する固定壁46aが突出形成されている。
チップ装着部60を構成する材料としては、例えば、ステンレスやチタン等の金属、アルマイト皮膜処理をしたアルミニウム、液晶ポリマー、ガラスやマイカ等のフィラーを添加したプラスティック、ニッケルめっき等で表面を硬化皮膜したプラスティック、カーボンファイバー、ファインセラミック等、硬質で安易に寸法が変化せず、また繰り返し測定用チップの抜き差しをしても摩耗しにくく、且つ寸法精度良く加工可能な材料が挙げられる。この中でも金属材料を適用すれば、チップ装着部60の製造(射出成形やプレス成形等)時に、高い寸法精度且つ容易に挿入孔58を成形することができる。なお、装置本体16は、測光部46自体を硬質な材料(例えば、金属材料)により構成することで、チップ装着部60を一体成形していてもよい。
チップ装着部60の軸心部には、このチップ装着部60の壁部62に囲われることにより挿入孔58が設けられる。挿入孔58は、挿入方向(B方向)に長く、左右幅方向(A方向)に短い断面長方形状に形成されている。挿入孔58は、チップ装着部60が測光部46に固着された状態で、その先端面から奥部(基端方向)に向かって所定深さを有する。
チップ装着部60の先端側には、挿入孔58に連なると共に、外部に連通する挿入開口部58aが形成される。この挿入開口部58aの挿入方向(B方向)の寸法は、測定用チップ12の短辺24の寸法(A方向の長さ)に一致している。また、挿入開口部58aの左右幅方向の寸法、すなわち挿入孔58の側面を構成する一対の壁部62の間隔は、図12Aに示すように、測定用チップ12の積層方向の厚み(図12A中のTall)と実質的に同じである。
チップ装着部60は、挿入孔58(測定用孔部59)が延在する途中位置に、測光部46の固定壁46aと協働して一対の素子収容空間64を形成している。一対の素子収容空間64は、測定部14の一部であり、挿入孔58を挟んで互いに対向位置に設けられ、チップ装着部60により形成された各導光部66を介して測定用孔部59に連通している。
測定部14は、一方の素子収容空間64に発光素子68を収容することで発光部70を構成し、他方の素子収容空間64に受光素子72を収容することで受光部74を構成している。チップ装着部60の導光部66は、適宜な直径を有する円形状の穴に形成されることで、所謂アパーチャの役割を果たしている。
発光部70の発光素子68は、第1の波長を有する測定光を測定用チップ12に照射する第1発光素子68aと、第1の波長とは異なる第2の波長を有する測定光を測定用チップ12に照射する第2発光素子68bとを含む(図10中では図示を省略する)。第1発光素子68aと第2発光素子68bは、素子収容空間64の導光部66を臨む位置に並設されている。
発光素子68(第1及び第2発光素子68a、68b)は、発光ダイオード(LED)で構成され得る。第1の波長は、血糖量に応じた試薬26の呈色濃度を検出するための波長であり、例えば、600nm〜680nmである。第2の波長は、血液中の赤血球濃度を検出するための波長であり、例えば、510nm〜540nmである。箱体部44内の制御部42は、駆動電流を供給して、第1及び第2発光素子68a、68bをそれぞれ所定タイミングで発光させる。この場合、呈色濃度から得られる血糖値を赤血球濃度から得られるヘマトクリット値を用いて補正し、血糖値を求める。なお、さらに他の測定波長で測定することで、血球に起因するノイズを補正してもよい。
受光部74は、素子収容空間64の導光部66を臨む位置に1つの受光素子72を配置して構成される。この受光部74は、測定用チップ12からの透過光を受光するものであり、例えば、フォトダイオード(PD)で構成され得る。
また、挿入孔58の底部(基端面)には、イジェクトレバー54に連結されたイジェクトピン56(イジェクト部)が設けられている。イジェクトピン56は、測光部46の軸方向に沿って延びる棒部56aと、棒部56aの先端部で径方向外側に大径な受部56bとを備える。受部56bには、挿入孔58に挿入された測定用チップ12の基端辺24bが接触する。また、挿入孔58の底部とイジェクトピン56の受部56bの間には、イジェクトピン56を非接触に囲うコイルバネ76が設けられている。コイルバネ76は、イジェクトピン56の受部56bを弾性的に支持する。
測定用チップ12の挿入が完了すると、図12Bに示すように、測定用チップ12の測定対象部28が導光部66に重なる位置に配置される。
イジェクトピン56は、ユーザによる測定用チップ12の挿入に伴い受部56bが押されることで基端方向に変位し、筐体40内に設けられた図示しないロック機構によりロック(固定)される。コイルバネ76は、受部56bの変位に従って弾性的に収縮する。そして、ユーザのイジェクトレバー54の操作により、イジェクトピン56が多少移動するとロック機構のロックが解除され、コイルバネ76の弾性復元力により先端方向にスライドする。これにより、測定用チップ12がイジェクトピン56に押し出されて、挿入孔58から取り出される。
図9に戻り、装置本体16の制御部42は、例えば、図示しない演算部、記憶部、入出力部を有する制御回路によって構成される。この制御部42は、周知のコンピュータを適用することが可能である。制御部42は、例えば、ユーザの操作ボタン50の操作下に、測定部14を駆動制御して血中のグルコースを検出及び算出し、ディスプレイ52に算出した血糖値を表示する。
例えば、測定用チップ12に対し測定光を透過させて分析対象物(例えば、グルコース)を測定する血糖計10において、制御部42は、以下の式(A)で示すBeer−Lambert則に基づいて測定結果を算出する。
上記式(A)において、lは血液サンプルに入射する前の光の強度、lは血液サンプルから出射した後の光の強度、αは吸光係数、Lは測定光が通過する距離(セル長)である。
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温(25℃)で行われた。また、特記しない限り、「%」および「部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。
実施例1:テトラゾリウム化合物1の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物1)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物1の合成
4−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウム(Disodium 4−Formylbenzene−1,3−disulfonate)(東京化成工業株式会社製)1.59g及び(6−メトキシベンゾチアゾール−2−イル)ヒドラジン(2−Hydrazino−6−methoxy−1,3−benzothiazole)(Santa Cruz Biotechnology社製)1.0gをRO水60mLに懸濁させた。この懸濁液を、酢酸酸性下、ウォーターバスにて60℃で2時間、加熱・攪拌した。加熱攪拌終了後、溶媒を除去した。この残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿をドラフト中で乾燥させて、ヒドラゾン化合物1を得た。1.8g回収し、収率70質量%であった。
2.ホルマザン化合物1の合成
上記1.のヒドラゾン化合物1 0.76gをRO水10mLおよびDMF10mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物1溶液を調製した。p−アニシジン−3−スルホン酸(p−anisidin−3−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)0.264gをRO水4.09mLに懸濁させ、10N NaOH 130μLを加え溶解させた。この溶液を0℃に保持しつつ、9.6N HCl 280μLを加え、亜硝酸ナトリウム溶液を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物1溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH300μLを滴下し、2時間室温(25℃)で攪拌して、ホルマザン化合物1を含む溶液(ホルマザン化合物1溶液)を調製した。このホルマザン化合物1溶液を、9.6N HClにてpHを中性に調整し、溶媒を除去した。得られた残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿を乾燥させ、ホルマザン化合物1を得た。
3.ホルマザン化合物1の精製およびテトラゾリウム化合物1の合成
上記2.のホルマザン化合物1をRO水10mLに溶解して、ホルマザン化合物1溶液を調製した。ディスポーザブルカラム(大きさ:20cm×5cm)に、カラムクロマトグラフィー用充填剤(ナカライテスク株式会社製、COSMOSIL 40C18−PREP)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いて、ホルマザン化合物1溶液を精製した。採取したフラクションの溶媒を除去し、得られた固形成分にメタノール15mL、9.6N HCl 250μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)−エタノール溶液5mLを加えて、72時間、室温(25℃)遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物1の回収
上記3.の反応溶液に対し、ジエチルエーテル加えて、テトラゾリウム化合物1を沈殿させた。この沈殿を遠心分離し、上澄みを除去後、さらにジエチルエーテルで洗浄した。得られた沈殿をドラフト内で乾燥させ、テトラゾリウム化合物1を得た(120mg、収率:11.8質量%)。
実施例2:テトラゾリウム化合物2の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物2)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物1の合成
実施例1の1.ヒドラゾン化合物1の合成と同様にしてヒドラゾン化合物1を合成した。
2.ホルマザン化合物2の合成
上記のヒドラゾン化合物1 0.76gをRO水10mLおよびDMF10mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物1溶液を調製した。o−アニシジン−5−スルホン酸(o−anisidin−5−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)0.264gをRO水4.09mLに懸濁させ、10N NaOH 130μLを加え溶解させた。この溶液を0℃に保持しつつ、9.6N HCl 280μLを加え、亜硝酸ナトリウム溶液を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物1溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH 300μLを滴下し、2時間室温(25℃)で攪拌して、ホルマザン化合物2を含む溶液(ホルマザン化合物2溶液)を調製した。このホルマザン化合物2溶液を9.6N HClにてpHを中性に調整し、溶媒を除去した。得られた残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。得られた沈殿を乾燥させることにより、ホルマザン化合物2を得た。
3.ホルマザン化合物2の精製およびテトラゾリウム化合物2の合成
上記2.のホルマザン化合物2をRO水10mLに溶解して、ホルマザン化合物2溶液を調製した。ディスポーザブルカラム(大きさ:20cm×5cm)に、カラムクロマトグラフィー用充填剤(ナカライテスク株式会社製、COSMOSIL 40C18−PREP)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いて、ホルマザン化合物2溶液を精製した。採取した赤色フラクションの溶媒を除去し、得られた固形成分にメタノール15mL、9.6N HCl 250μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)−エタノール溶液5mLを加えて、72時間、室温(25℃)遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物2の回収
上記3.の反応溶液5mLに対し、ジエチルエーテルを加えて、テトラゾリウム化合物2を沈殿させた。沈殿を遠心分離し、上澄みを除去後、さらにジエチルエーテルで洗浄した。この沈殿をドラフト内で乾燥させ、テトラゾリウム化合物2を得た。
実施例3:テトラゾリウム化合物3の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物3)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物1の合成
実施例1の1.ヒドラゾン化合物1の合成と同様にしてヒドラゾン化合物1を合成した。
2.ホルマザン化合物3の合成
上記のヒドラゾン化合物1 0.76gをRO水10mLおよびDMF10mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物1溶液を調製した。2−Methoxy−4−nitroaniline−5−sulfonic acid sodium salt(五二化学工業株式会社製)0.351gをRO水5.0mLに溶解させた。この溶液を0℃に保持しつつ、9.6N HCl 280μLを加え、亜硝酸ナトリウム溶液を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物1溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH 300μLを滴下し、2時間室温(25℃)で攪拌して、ホルマザン化合物3を含む溶液(ホルマザン化合物3溶液)を調製した。このホルマザン化合物3溶液を9.6N HClにてpHを中性に調整し、溶媒を除去した。得られた残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿を乾燥させ、ホルマザン化合物3を得た。
3.ホルマザン化合物3の精製およびテトラゾリウム化合物3の合成
上記2.のホルマザン化合物3をRO水10mLに溶解して、ホルマザン化合物3溶液を調製した。ディスポーザブルカラム(大きさ:20cm×5cm)に、カラムクロマトグラフィー用充填剤(ナカライテスク株式会社製、COSMOSIL 40C18−PREP)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いて、ホルマザン化合物3溶液を精製した。採取した赤色フラクションの溶媒を除去し、得られた固形成分にメタノール15mL、9.6N HCl 250μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)−エタノール溶液5mLを加えて、72時間、室温(25℃)遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物3の回収
上記3.の反応溶液5mLに対し、ジエチルエーテルを加えて、テトラゾリウム化合物3を沈殿させた。沈殿を遠心分離し、上澄みを除去後、さらにジエチルエーテルで洗浄した。この沈殿を乾燥させ、テトラゾリウム化合物3を得た。
実施例4:テトラゾリウム化合物4の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物4)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物1の合成
実施例1の1.ヒドラゾン化合物1の合成と同様にしてヒドラゾン化合物1を合成した。
2.ホルマザン化合物4の合成
上記のヒドラゾン化合物1 0.76gをRO水10mLおよびDMF10mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物1溶液を調製した。2−メトキシ−4−ニトロアニリン(2−Methoxy−4−nitroaniline)(東京化成工業株式会社製)0.219gをRO水1.5mLおよびアセトニトリル5mLに溶解させた。この溶液を0℃に保持しつつ、9.6N HCl 280μLを加え、亜硝酸ナトリウム溶液を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物1溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH 300μLを滴下し、2時間室温(25℃)で攪拌して、ホルマザン化合物4を含む溶液(ホルマザン化合物4溶液)を調製した。このホルマザン化合物4溶液を9.6N HClにてpHを中性に調整した後、溶媒を除去した。得られた残渣をジエチルエーテルで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿を乾燥させ、ホルマザン化合物4を得た。
3.テトラゾリウム化合物4の合成
上記2.で得られたホルマザン化合物4をメタノール15mLに懸濁させ、9.6N HCl 250μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)−エタノール溶液5mLを加えて、72時間、室温(25℃)遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物4の回収
上記3.で得られた反応溶液5mLに対し、ジエチルエーテルを加えて、テトラゾリウム化合物4を沈殿させた。沈殿を遠心分離し、上澄みを除去後、さらにジエチルエーテルで洗浄した。この沈殿をドラフト内で乾燥させ、テトラゾリウム化合物4を得た。
実施例5:テトラゾリウム化合物5の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物5)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物5の合成
2−ホルミル−5−ヒドロキシベンゼンスルホン酸ナトリウム(Sodium 2−Formyl−5−hydroxybenzenesulfonate)(和光純薬工業株式会社製)1.213g及び(6−メトキシベンゾチアゾール−2−イル)ヒドラジン(2−Hydrazino−6−methoxy−1,3−benzothiazole)(Santa Cruz Biotechnology社製)1.056gをDMF43mLに溶解させた。この溶液を酢酸酸性下、ウォーターバスにて60℃で2時間、加熱・攪拌した。加熱攪拌終了後、溶媒を除去した。得られた残渣をジエチルエーテルで洗浄した後、沈殿を分離した。この沈殿を乾燥させて、ヒドラゾン化合物5を得た。
2.ホルマザン化合物5の合成
上記で得られたヒドラゾン化合物5 1.05gをRO水20mLおよびDMF20mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物5溶液を調製した。o−アニシジン−5−スルホン酸(o−anisidin−5−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)0.528gをRO水8.18mLに懸濁させた後、10N NaOH 260μLを加え、溶解させた。この溶液を0℃に保持しつつ、9.6N HCl 560μLを加え、亜硝酸ナトリウム溶液を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物5溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH600μLを滴下し、2時間室温(25℃)で攪拌して、ホルマザン化合物5を含む溶液(ホルマザン化合物5溶液)を調製した。このホルマザン化合物5溶液を9.6N HClにてpHを中性に調整した後、溶媒を除去した。得られた残渣を酢酸エチルで洗浄した後、沈殿を分離した。この沈殿を乾燥させ、ホルマザン化合物5を得た。
3.テトラゾリウム化合物5の合成
上記2.で得られたホルマザン化合物5をRO水10mLに溶解させた。ディスポーザブルカラム(大きさ:20cm×5cm)に、カラムクロマトグラフィー用充填剤(ナカライテスク株式会社製、COSMOSIL 40C18−PREP)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。上記のカラムシステムを用いて、ホルマザン化合物5溶液を精製した。採取した赤色フラクションの溶媒を除去し、得られた固形成分に、メタノール15mL、9.6N HCl250μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)−エタノール溶液5mLを加えて72時間、室温(25℃)遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物5の回収
上記3.で得られた反応溶液5mLに対し、ジエチルエーテルを加えて、テトラゾリウム化合物5を沈殿させた。沈殿を遠心分離し、上澄みを除去後、さらにジエチルエーテルで洗浄した。得られた沈殿をドラフト内で乾燥させ、テトラゾリウム化合物5を得た(120mg、収率:7.6質量%)。
実施例6:テトラゾリウム化合物6の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物6)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物6の合成
5−ホルミル−2−ヒドロキシベンゼンスルホン酸ナトリウム(4−Formyl−1−phenol −2−sulfonic acid sodium salt)(T&W社製)1.213g及び(6−メトキシベンゾチアゾール−2−イル)ヒドラジン(2−Hydrazino−6−methoxy−1,3−benzothiazole)(Santa Cruz Biotechnology社製)1.056gをDMF43mLに溶解させた。この溶液を、酢酸酸性下、ウォーターバスにて60℃で2時間、加熱・攪拌した。加熱攪拌終了後、溶媒を除去した。得られた残渣をジエチルエーテルで洗浄した後、遠心分離にて沈殿を分離した。得られた沈殿を乾燥させてヒドラゾン化合物6を得た。
2.ホルマザン化合物6の合成
上記で得られたヒドラゾン化合物6 1.05gをRO水20mLおよびDMF20mLに溶解して、ヒドラゾン化合物6溶液を調製した。o−アニシジン−5−スルホン酸(o−anisidin−5−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)0.528gをRO水8.18mLに懸濁させ、10N NaOH 260μLを加え溶解させた。この溶液を0℃に保持しつつ、9.6N HCl 560μLを加え、亜硝酸ナトリウム溶液を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持しながら、ヒドラゾン化合物6溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH 600μLを滴下し、2時間室温(25℃)で攪拌して、ホルマザン化合物6を含む溶液(ホルマザン化合物6溶液)を調製した。このホルマザン化合物6溶液を9.6N HClにてpHを6.8に調整し、溶媒を除去した。得られた残渣を酢酸エチルで洗浄した後、遠心分離にて沈殿を分離した。得られた沈殿を乾燥させ、ホルマザン化合物6を得た。
3.テトラゾリウム化合物6の合成
上記2.で得られたホルマザン化合物6をメタノール15mL、9.6N HCl 250μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)−エタノール溶液5mLを加えて、72時間、室温(25℃)遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物6の回収
上記3.で得られた反応溶液に対し、ジエチルエーテルを加えて、テトラゾリウム化合物6を沈殿させた。沈殿を遠心分離し、上澄みを除去後、さらにジエチルエーテルで洗浄した。得られた沈殿を乾燥させ、テトラゾリウム化合物6を得た。
実施例7:テトラゾリウム化合物7の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物7)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物7の合成
2−スルホベンズアルデヒドナトリウム(2−Sulfobenzaldehyde Sodium Salt)(東京化成工業株式会社製)25.0g及びp−ヒドラジノベンゼンスルホン酸0.5水和物(p−Hydrazinobenzenesulfonic Acid)(東京化成工業株式会社製)22.6gをRO水250mLに溶解させ、酢酸ナトリウム11.8gを加えウォーターバスにて60℃で2時間、加熱・攪拌した。加熱攪拌終了後、溶媒を除去した。得られた残渣をメタノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。得られた沈殿を乾燥させて、ヒドラゾン化合物7を得た。
2.ホルマザン化合物7の合成
上記で得られたヒドラゾン化合物7 0.6gをRO水20mLに溶解して、ヒドラゾン化合物7溶液を調製した。2−アミノ−6−メトキシベンゾチアゾール(2−Amino−6−methoxybenzothiazole)(東京化成工業株式会社製)0.234gをRO水1.5mL、アセトニトリル5mLに溶解させた。この溶液を0℃に保持しつつ、9.6N HCl 280μLを加え、亜硝酸ナトリウム溶液を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物7溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH 300μLを滴下し、2時間室温(25℃)で攪拌して、ホルマザン化合物7を含む溶液(ホルマザン化合物7溶液)を調製した。このホルマザン化合物7溶液を9.6N HClにてpHを中性に調整し、溶媒を除去した。得られた残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿を乾燥させ、ホルマザン化合物7を得た。
3.テトラゾリウム化合物7の合成
上記2.のホルマザン化合物7をメタノール15mL、9.6N HCl 250μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)−エタノール溶液5mLを加えて、72時間、室温(25℃)遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物7の回収
上記3.の反応溶液5mLに対し、ジエチルエーテルを加えて、テトラゾリウム化合物7を沈殿させた。沈殿を遠心分離し、上澄みを除去後、さらにジエチルエーテルで洗浄した。得られた沈殿を乾燥させ、テトラゾリウム化合物7を得た。
実施例8:テトラゾリウム化合物8の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物8)を合成した。
実施例1の1.ヒドラゾン化合物1の合成において、4−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウム(Disodium 4−Formylbenzene−1,3−disulfonate)(東京化成工業株式会社製)を5−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウム(5−formylbenzene−1,3−disulfonic acid disodium salt)(東京化成工業株式会社製)に変更したこと、ホルマザン化合物1の合成において、アミンをp−アニシジン−3−スルホン酸(p−anisidine−3−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)から、o−アニシジン−3−スルホン酸(o−anisidine−5−sulfonic Acid)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、テトラゾリウム化合物8を得た。
実施例9:テトラゾリウム化合物9の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物9)を合成した。
実施例1の1.ヒドラゾン化合物1の合成において、4−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウム(Disodium 4−Formylbenzene−1,3−disulfonate)(東京化成工業株式会社製)を5−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウムに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、テトラゾリウム化合物9を得た。
実施例10:テトラゾリウム化合物10の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物10)を合成した。
実施例1のホルマザン化合物1の合成において、アミンをp−アニシジン−3−スルホン酸(p−anisidine−3−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)から、4−アミノ−3−メトキシ安息香酸(4−Amino−3−methoxybenzoic Acid)(東京化成工業株式会社製)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、テトラゾリウム化合物10を得た。
実施例11:テトラゾリウム化合物11の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物11)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物11の合成
5−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウム(5−formylbenzene−1,3−disulfonic acid disodium salt)(東京化成工業株式会社製)4.65g(0.015mol)及び(6−メトキシベンゾチアゾール−2−イル)ヒドラジン(2−Hydrazino−6−methoxy−1,3−benzothiazole)(Santa Cruz Biotechnology社製)2.93g(0.015mol)をDMF50mLおよびRO水50mLの混合液に溶解した。この溶液に、酢酸860μLを加えて、ウォーターバス(60℃)で2時間、攪拌しながら加熱した。加熱攪拌終了後、溶媒を除去し、残渣を得た。この残渣をジエチルエーテルで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿を乾燥させて、ヒドラゾン化合物11を得た。
2.ホルマザン化合物11の合成
上記1.のヒドラゾン化合物11 1.4gをRO水10mLおよびDMF5mLの混合液に溶解し、ヒドラゾン化合物11溶液を調製した。3−アミノ−4−メトキシ安息香酸(3−Amino−4−methoxybenzoic Acid)(東京化成工業株式会社製)0.334gをRO水1mLおよびDMF5mLの混合液に溶解した。この溶液を0℃に保持し、9.6N HCl 400μLを加えた後、亜硝酸ナトリウム溶液(0.152gを1mLに溶解)をさらに加えてし、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物11溶液に加えた。次に、10N NaOH 600μLを加え、2時間室温で攪拌して、ホルマザン化合物11を含む溶液(ホルマザン化合物11溶液)を調製した。このホルマザン化合物11溶液を9.6N HClにてpHを中性に調整し、濃縮した。濃縮したホルマザン化合物11にRO水10mL加えて溶解し、ホルマザン化合物11溶液を調製した。
3.ホルマザン化合物11の精製およびテトラゾリウム化合物11の合成
ディスポーザブルカラム(大きさ:20cm×5cm)に、カラムクロマトグラフィー用充填剤(ナカライテスク株式会社製、COSMOSIL 40C18−PREP)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いて、ホルマザン化合物11溶液を精製した。採取した赤色フラクションの溶媒を除去し、得られた固形分にメタノール100mL、9.6N HCl 400μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)−エタノール溶液5mLを加えて、48時間、室温、遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物11の回収
上記の溶液をエバポレーターにて乾燥させた。次に、RO水10mL加えて、1M NaCOで中和し、溶解させた。これをセパコア分取システムで精製し、オレンジ色のフラクションを採取した。このフラクションを、エバポレ−ターで溶媒を除去し、固形分を得た。この固形分にメタノール5mL加えて溶解させた後、ジエチルエーテル50mL加えて沈殿物を得た。この沈殿物を乾燥させて、テトラゾリウム化合物11を得た。
実施例12:テトラゾリウム化合物12の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物12)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物1の合成
実施例1の1.ヒドラゾン化合物1の合成と同様にしてヒドラゾン化合物1を合成した。
2.ホルマザン化合物12の合成
ヒドラゾン化合物1 1.4gをRO水10mLおよびDMF5mLの混合溶液に加えて、ヒドラゾン化合物1溶液を調製した。5−アミノ−2−メトキシ−安息香酸(5−Amino−2−methoxybenzoic Acid)(東京化成工業株式会社製) 0.334gをRO水1mLおよびDMF5mLに加えて溶解した。この溶液を0℃に保持し、9.6N HCl 400μLを加えた後、亜硝酸ナトリウム溶液(0.152gを1mLに溶解:和光純薬)をさらに加えて、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物1溶液に加えた。続いて、10N NaOH 600μLを加えた後、2時間室温で攪拌して、ホルマザン化合物12を含む溶液(ホルマザン化合物12溶液)を調製した。ホルマザン化合物12溶液を9.6N HClにてpHを中性に調整し、溶媒を除去して、ホルマザン化合物12を得た。
3.ホルマザン化合物12の精製およびテトラゾリウム化合物12の合成
上記2.のホルマザン化合物12をRO水10mLに溶解して、ホルマザン化合物12溶液を調製した。ディスポーザブルカラム(大きさ:20cm×5cm)に、カラムクロマトグラフィー用充填剤(ナカライテスク株式会社製、COSMOSIL 40C18−PREP)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いてホルマザン化合物12溶液を精製した。採取した赤色フラクションの溶媒を除去し、得られた固形成分にメタノール100mL、9.6N HCl 400μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)−エタノール溶液15mLを加えて48時間、室温、遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物12の回収、および再カラム精製
上記3.の溶液を乾燥させた後、RO水10mL加え、1M NaCOで中和して溶解した。これをカラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)で精製し、オレンジ色のフラクションを採取した。このフラクションを、エバポレ−ターで溶媒を除去して固形分を得た。この固形分にメタノール5mL加えて溶解した後、ジエチルエーテル50mL加えて沈殿物を得た。この沈殿物を乾燥させ、テトラゾリウム化合物12を得た(300mg、収率:17%)。
実施例13:テトラゾリウム化合物13の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物13)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物13の合成
4−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウム(Disodium 4−Formylbenzene−1,3−disulfonate)(東京化成工業社製)1.38g及び6−Hydrazino[1,3]dioxolo[4,5−f][1,3]benzothiazole(Matrix scientific社製)0.9831gをDMF10mLおよびRO水10mLに懸濁させた。この懸濁液を、酢酸酸性下、ウォーターバス(60℃)で90分間、攪拌した。加熱攪拌終了後、濃縮した(0トール、60℃)。この残渣をジエチルエーテルで2回洗浄した後、沈殿を分取した。この沈殿物を乾燥させて、ヒドラゾン化合物13を得た。
2.ホルマザン化合物13の合成
上記のヒドラゾン化合物13 0.1gをRO水1mLおよびDMF1mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物13溶液を調製した。このヒドラゾン化合物13溶液を、0℃に保持し、o−アニシジン−5−スルホン酸(o−anisidin−5−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)0.04gをRO水1mLに懸濁させ、10N NaOH 20μLを加えて溶解させた。この溶液を、0℃に保持し、10N HCl 40μLを加えた後、亜硝酸ナトリウム溶液をさらに加えて、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物13溶液に滴下した。続いて、10N NaOH 40μLを加え、4℃で攪拌して、ホルマザン化合物13を含む溶液(ホルマザン化合物13溶液)を調製した。このホルマザン化合物13溶液を9.6N HClにてpHを中性に調整し、溶媒を除去した。得られた残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。得られた沈殿を乾燥させることにより、ホルマザン化合物13を得た。
得られたホルマザン化合物を実施例1と同様にして精製し、また同様にしてテトラゾリウム化合物を合成、回収してテトラゾリウム化合物13を合成した。
実施例14〜16:テトラゾリウム化合物14〜16の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物14〜16)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物14〜16の合成
各試薬、各溶媒を下記の通り添加したこと以外は、実施例13と同様にしてヒドラゾン化合物14〜16を合成した。
2.ホルマザン化合物14〜16の合成
各試薬、各溶媒を下記の通り添加したこと以外は、実施例13と同様にしてヒドラゾン化合物14〜16の合成を合成した。
得られたホルマザン化合物を実施例1と同様にして精製し、また同様にしてテトラゾリウム化合物を合成、回収してテトラゾリウム化合物14〜16を合成した。
実施例17:テトラゾリウム化合物17の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物17)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物17の合成
4−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウム(Disodium 4−Formylbenzene−1,3−disulfonate)(東京化成工業株式会社製)1.38g(4.46mmol)及び6−Hydrazino[1,3]dioxolo[4,5−f][1,3]benzothiazole(Matrix Scientific社製) 0.98g(4.46mmol)をDMF10mLおよびRO水10mLの混合液に溶解させた。この溶解液に酢酸256μLを加えウォーターバス(60℃)で2時間、攪拌した。加熱攪拌終了後、溶媒を除去して残渣を得た。この残渣をジエチルエーテルで1時間攪拌し、洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿を乾燥させ、ヒドラゾン化合物17を得た。
2.ホルマザン化合物17の合成
上記1.のヒドラゾン化合物17 1.81gをRO水15mLおよびDMF15mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物17溶液を調製した。p−アニシジン−3−スルホン酸(p−anisidin−3−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)0.528gをRO水8.18mLに懸濁し、10N NaOH 260μLをさらに加えて溶解させた。この溶液を0℃に保持し、9.6N HCl 560μLを加えて、亜硝酸ナトリウム溶液(0.194gを1mLに溶解:和光純薬)を加えて、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物17溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH600μLを加えて、−20℃下で攪拌した。その後、この溶液の溶媒を除去し、乾燥させて、ホルマザン化合物17を得た。
3.ホルマザン化合物17の精製およびテトラゾリウム化合物17の合成
上記2.のホルマザン化合物17にRO水15mLを加えて、ホルマザン化合物17溶液を調製した。ディスポーザブルカラム(大きさ:20cm×5cm)に、カラムクロマトグラフィー用充填剤(ナカライテスク株式会社製、COSMOSIL 40C18−PREP)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いて、ホルマザン化合物17溶液を精製し、赤色フラクションを採取した。このフラクションの溶媒を除去し、得られた固形分にメタノール15mL、9.6N HCl 250μL、15%亜硝酸エチル(CHCHNO)−エタノール溶液5mLを加えて、72時間、室温、遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物17の精製・回収
上記3.で得られた溶液を減圧乾固し、残渣を得た。この残渣に、RO水を15mL加えて溶解した。この溶液を、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットし、テトラゾリウム化合物17を含むオレンジ色のフラクションを採取した。このフラクションを、減圧乾固してテトラゾリウム化合物17を含む精製物を得た。この精製物に、メタノール5mLを加えて溶解した。その後、攪拌しながらジエチルエーテルを加えて、テトラゾリウム化合物17を沈殿させた。この液を、遠心分離して、上清を除去した。残った沈殿(テトラゾリウム化合物17)を乾燥させ、テトラゾリウム化合物17を得た(620mg、収率:26質量%、UPLCでの純度分析結果96.1%)。
実施例18:テトラゾリウム化合物18の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物18)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物18の合成
4−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウム(Disodium 4−Formylbenzene−1,3−disulfonate)(東京化成工業株式会社製)1.27g(4.11mmol)及び2−Hydrazino−5,6−dimethoxy−1,3−benzothiazole(Matrix Scientific社製) 0.966g(4.11mmol)をDMF10mLおよびRO水10mLの混合液に加えて溶解した。この溶解液に、酢酸236μLを加えウォーターバス(60℃)上で2時間攪拌した。加熱攪拌終了後、減圧乾個し、残渣を得た。この残渣を、ジエチルエーテルで攪拌洗浄した後、沈殿を分取した。この沈殿を、乾燥させてヒドラゾン化合物18を得た。
2.ホルマザン化合物18の合成
ホルマザン化合物18 1.81gをRO水15mLおよびDMF15mLの混合液に加えて溶解させた。p−アニシジン−3−スルホン酸(p−anisidin−3−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)0.528gをRO水8.18mLに懸濁した後、これに10N NaOH260μLを加えて溶解させた。この溶液を0℃に保持し、9.6N HCl 560μLを加えて、亜硝酸ナトリウム溶液(0.194gを1mLに溶解:和光純薬)を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH600μLを滴下し、1時間、−20℃で攪拌し、ホルマザン化合物18溶液を得た。このホルマザン化合物18溶液を減圧乾固して残渣を得た。この残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿を乾燥させ、ホルマザン化合物18を得た。
3.ホルマザン化合物18の精製およびテトラゾリウム化合物18の合成
上記2.のホルマザン化合物18をRO水15mL加えて溶解し、ホルマザン化合物18溶液を調製した。ディスポーザブルカラム(20cm×5cm)に、COSMOSIL 40C18−PREP(ナカライテスクス)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いて、ホルマザン化合物18溶液を含むフラクションを採取した。このフラクションの溶媒を除去し、得られた固形分にメタノール100mL、15%亜硝酸エチル−エタノール溶液(東京化成工業株式会社製)20mL、9.6N HCl0.5mLを加えて、48時間、室温、遮光にて攪拌し、テトラゾリム化合物18を含む溶液を得た。
4.テトラゾリウム化合物18の回収
上記3.で得られた溶液を、減圧乾固し、テトラゾリウム化合物18の粗精製物を得た。この粗精製物にRO水を15mL加えて溶解した。この溶液をカラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いて、テトラゾリウム化合物18を精製した。採取したフラクション溶液を、減圧乾固して残渣を得た。この残渣を、メタノール10mLに懸濁させた。さらに、ジエチルエーテルを攪拌しながら100mL加えて、テトラゾリウム化合物18を沈殿させた。この液を、遠心分離して上清を除去することで、沈殿を洗浄した。残った沈殿(テトラゾリウム化合物18)を乾燥させた(収量:1.2g、収率:51%、UPLCでの純度分析99.2%)。
実施例19:テトラゾリウム化合物19の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物19)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物19の合成
4−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウム(Disodium 4−Formylbenzene−1,3−disulfonate)(東京化成工業株式会社製)1.27g(4.11mmol)及び2−Hydrazino−6,7−dihydro[1,4]dioxino[2,3−f][1,3]benzothiazole(Matrix Scientific社製) 0.976g(4.11mmol)を、DMF10mLおよびRO水10mLの混合液に溶解した。この溶液に酢酸236μLを加え、ウォーターバス(60℃)で2時間加熱攪拌した。加熱攪拌終了後、減圧乾固し、残渣を得た。この残渣に、ジエチルエーテルを加えて1時間攪拌洗浄後、遠心分離にて沈殿を分取した。その後、減圧下で一晩乾燥させ、ヒドラゾン化合物19を得た。
2.ホルマザン化合物19の合成
ヒドラゾン化合物19 1.81gを、RO水10mLおよびDMF10mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物19溶液を調製した。p−アニシジン−3−スルホン酸(p−anisidin−3−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)0.528gをRO水8.18mLに懸濁させた。この懸濁液に10N NaOH260μLを加えて溶解した。この溶液を、0℃に保持し、9.6N HCl 560μLを加え、亜硝酸ナトリウム溶液(0.194gを1mLに溶解)を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物19溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH600μLを加えて、1時間、−20℃下で攪拌し、ホルマザン化合物19を含む溶液を得た。この溶液を、減圧乾固し、残渣を得た。この残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿を乾燥させ、ホルマザン化合物19を得た。
3.ホルマザン化合物19の精製およびテトラゾリウム化合物19の合成
上記2.のホルマザン化合物19にRO水15mLを加えて溶解し、ホルマザン化合物19溶液を調製した。ディスポーザブルカラム(20cm×5cm)に、COSMOSIL 40C18−PREP(ナカライテスクス)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いて、ホルマザン化合物19溶液を精製した。採取した赤色のフラクションの溶媒を減圧乾固して残渣を得た。この残渣に、メタノール100mL、15%亜硝酸エチル−エタノール溶液(東京化成工業株式会社製)20mL、9.6N HCl0.5mLを加えて、48時間、室温、遮光にて攪拌した。
4,テトラゾリウム化合物19の回収
上記3.で得た溶液を減圧乾固し、残渣を得た。このテトラゾリウム化合物19を含む残渣に、RO水を15mL加えて、溶解させた。この溶液を、セパコア分取システムで精製した。回収したフラクションを減圧乾固し、テトラゾリウム化合物19を含む残渣を得た。この残渣にメタノール5mL加えて溶解させた。この溶液を、攪拌しながらジエチルエーテルを100mL加えて、テトラゾリウム化合物19を沈殿させた。これを遠心分離して上清を除去することで、沈殿を洗浄した。残った沈殿(テトラゾリウム化合物19)を乾燥させ、テトラゾリウム化合物19を得た(収量:0.93g、収率:40質量%、UPLCでの純度分析96.4%)。
実施例20:テトラゾリウム化合物20の合成
以下の方法に従って、下記構造を有する化合物(テトラゾリウム化合物20)を合成した。
1.ヒドラゾン化合物20の合成
4−ホルミルベンゼン−1,3−ジスルホン酸二ナトリウム(Disodium 4−Formylbenzene−1,3−disulfonate)(東京化成工業株式会社製)1.38g(4.46mmol)および(6−Ethoxy−benzothiazol−2−yl)−hydrazine(Matrix Scientific社製) 0.98g(4.46mmol)を、DMF10mLおよびRO水10mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物20溶液を調製した。この溶液に酢酸256μLを加え、ウォーターバス(60℃)で2時間加熱攪拌した。加熱攪拌終了後、溶媒を除去して残渣を得た。この残渣に、100mLのジエチルエーテルを加えて1時間攪拌した後、遠心分離して沈殿を分取した。ドラフト中で2時間放置し、その後、減圧下で一晩乾燥させ、ヒドラゾン化合物20を得た。
2.ホルマザン化合物20の合成
ヒドラゾン化合物20 1.81gを、RO水15mLおよびDMF15mLの混合液に溶解して、ヒドラゾン化合物20溶液を調製した。これとは別に、p−アニシジン−3−スルホン酸(p−anisidin−3−sulfonic acid)(東京化成工業株式会社製)0.528gをRO水8.18mLに懸濁させ、10N NaOH 260μLを加え溶解させた。この溶液を0℃に保持し、9.6N HCl 560μLを加え(白濁、亜硝酸を加えれば溶解)、亜硝酸ナトリウム溶液(0.194gを1mLに溶解)を滴下し、ジアゾ化を行った。このジアゾ化溶液を−20℃に保持し、ヒドラゾン化合物20溶液に滴下した。滴下終了後、10N NaOH600μLを滴下し、1時間、−20℃で攪拌して、ホルマザン化合物20溶液を得た。このホルマザン化合物20溶液の溶媒をエバポレーターで除去した。得られた残渣をイソプロパノールで洗浄した後、沈殿を濾別した。この沈殿を乾燥させ、ホルマザン化合物20を得た。
3.ホルマザン化合物20の精製およびテトラゾリウム化合物20の合成
上記2.のホルマザン化合物20をRO水15mLに溶解して、ホルマザン化合物20溶液を調製した。ディスポーザブルカラム(大きさ:20cm×5cm)に、カラムクロマトグラフィー用充填剤(ナカライテスク株式会社製、COSMOSIL 40C18−PREP)を充填し、カラム分取システム(日本ビュッヒ社製、商品名:セパコア)にセットした。このカラムシステムを用いてホルマザン化合物20溶液を含むフラクションを採取した。このフラクションの溶媒を除去し、得られた固形成分にメタノール100mL、15%亜硝酸エチル−エタノール溶液(東京化成工業株式会社製)20mL、9.6N HCl0.5mLを加えて、48時間、室温、遮光にて攪拌した。
4.テトラゾリウム化合物20の回収
上記3.の溶液を、減圧乾固し、テトラゾリウム化合物20の粗精製物を得た。この粗精製物に、RO水を15mL加えて、溶解し、この溶液をセパコア分取システムで精製した。回収したフラクション溶液の溶媒を除去し、テトラゾリウム化合物20を含む残渣を得た。この残渣を、メタノール5mLに溶解させた。その後、攪拌しながらジエチルエーテルを加えて、テトラゾリウム化合物20を沈殿させた。これを遠心分離して、沈殿を洗浄後、沈殿を分取した。この沈殿を乾燥して、テトラゾリウム化合物20を得た(収量:1.4g 収率:60%、UPLCでの純度分析結果100.0%)。
上記実施例1〜20で得られたテトラゾリウム化合物1〜20および下記構造の比較化合物1〜5(比較例1〜5)について、下記方法に従って、極大吸収波長(λmax)、キレート速度、感度、および水溶性を評価し、結果を下記表3に示す。
(キレート速度および極大吸収波長(λmax)の評価)
各ホルマザン化合物の終濃度が50〜200mMとなるように、10mM MOPS水溶液を加えて、試料を100μL作成した。このとき、いずれの試料も赤褐色であった。これとは別に、1Mのニッケルイオン水溶液を作製した。
上記試料に、作製したニッケルイオン水溶液を10μL加え、素早く攪拌しながら、色調変化を観察した。ニッケル水溶液を添加してから発色を目視にて確認するまでの時間を計り、上記時間が1分以内である場合にはキレート速度を「○」とし、上記時間が1分を超えた場合にはキレート速度を「×」として評価した。なお、比較例2、5では、色調変化が観察されなかったため、キレート形成しなかったと判断し、表3において「キレートしない」と表示した。
各化合物のホルマザン水溶液とニッケル水溶液の混合溶液について、スペクトルを、分光光度計(測定セル長:10mm)にて測定した(n=1)。各スペクトルに基づいて、各化合物のホルマザンでの極大吸収波長(λmax)(nm)を求めた。それぞれの結果は、表3に示される。一例として、ホルマザン化合物1とニッケルイオンとのキレート化合物のスペクトルを図1に示す。図1から、ホルマザン化合物1とニッケルイオンとのキレート化合物の極大吸収波長(λmax)は630nmであることが分かる。
また、図19には、テトラゾリウム化合物1、13〜18から生成するホルマザンのNi2+キレート化合物のスペクトルを示す。極大吸収波長での吸光度を100%とする。q=2であり、4−メトキシ−5−スルホフェニル基を有するホルマザン化合物17または18の極大吸収波長はより高波長側にシフトした。
(感度の評価)
各化合物 0.02mmolに、RO水 75μL及び0.5M MOPS溶液(pH7.2)100μLを加えて溶解して、試料を調製した。対照として、2−benzothiazolyl−3−(4−carboxy−2−methoxyphenyl)−5−[4−(2−sulfoethylcarbamoyl)phenyl]−2H−tetrazolium(WST−4) 11.6mgに、RO水 85μL及び0.5M MOPS溶液(pH7.2)100μLを加えて溶解して、対照試料を調製した。
別途、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)を補酵素とするグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH−FAD)(東洋紡社製、品番:GLD−351)7mgに、RO水 100μLを加えて、溶解し、GDH溶液を調製した。また、1−メトキシ−5−メチルフェナジウムメチルサルフェート(m−PMS)(株式会社同仁化学研究所製) 3.5mgに、RO水 200μLを加えて溶解し、s−PMS溶液を調製した。塩化ニッケル 129mgにRO水1mL加えて溶解し、ニッケル溶液を調製した。
各試料175μLに、それぞれ、上記にて調製したGDH溶液 10μL、m−PMS溶液 5μLおよびニッケル溶液 10μLを加えて、反応溶液とした。また、対照試料175μLに、上記にて調製したGDH溶液 10μL及びm−PMS溶液 5μL、およびRO水10μLを加えて、対照反応溶液とした。
125mg/dL、250mg/dL及び1000mg/dL濃度のグルコース水溶液 10μLに、反応溶液をそれぞれ 40μLずつ加えて発色させ、スペクトルを分光光度計(測定セル長:50μm)にて測定した(n=1)。各スペクトルにおいて、上記にて求めた各化合物の極大吸収波長(λmax)での吸光度を測定し、発色溶液中のグルコース濃度及び吸光度をそれぞれ横軸及び縦軸として、プロットし、傾き(傾きsample)を求めた。
125mg/dL、250mg/dL及び1000mg/dL濃度のグルコース溶液 10μLに、対照反応溶液をそれぞれ40μLずつ加えて発色させ、スペクトルを分光光度計(測定セル長:50μm)にて測定した(n=1)。各スペクトルにおいて、WST−4の測定波長(λmax)である650nmでの吸光度を測定し、グルコース濃度及び吸光度をそれぞれ横軸及び縦軸として、プロットし、傾き(傾きWST−4)を求めた。
上記にて求めた傾きsampleを傾きWST−4で除した値(傾きsample/傾きWST−4)が2以上である場合には感度を「◎」とし、上記傾きsample/傾きWST−4が1.5以上2未満である場合には感度を「○」とし、上記傾きsample/傾きWST−4が1超1.5未満である場合には感度を「△」とし、上記傾きsample/傾きWST−4が1以下である場合には感度を「×」として評価した。一例として、テトラゾリウム化合物1及びWST−4のプロット図を図2に示す。図2は、テトラゾリウム化合物1及びWST−4に関するグルコース濃度と生成ホルマザンの吸光度との関係を示すグラフである。図2から、化合物1及びWST−4の傾きはそれぞれ0.0063及び0.0026であることから、傾きsample/傾きWST−4は約2.4であることが分かる。なお、傾きは各化合物の発色強度の指標となる。このため、傾きsampleを傾きWST−4で除した値(傾きsample/傾きWST−4)が1倍を超えることは、公知の発色試薬であるWST−4に比して長波長側での発色が高いことを意味する。
(水溶性の評価)
各化合物を、水溶液中の化合物の濃度が200mMとなるような量で、RO水 100μL、0.5M MOPS溶液(pH7.2)100μLに加えた。5分間撹拌した後、沈殿物を目視で確認した。別途、各化合物を、水溶液中の化合物の濃度が100mMとなるような量で、RO水 100μL、0.5M MOPS溶液(pH7.2)100μLに加えた。5分間撹拌した後、沈殿物を目視で確認した。さらに、別途、各化合物を、水溶液中の化合物の濃度が20mMとなるような量で、RO水 100μL、0.5M MOPS溶液(pH7.2)100μLに加えた。5分間撹拌した後、沈殿物を目視で確認した。200mMの水溶液にて沈殿物がない場合には溶解性を◎とした。200mMの水溶液にて沈殿物がみられるが、100mMの水溶液にて沈殿物がない場合には溶解性を○とした。100mMの水溶液にて沈殿物がみられるが、20mMの水溶液にて沈殿物がない場合には、溶解性を「△」とした。20mMの水溶液にても沈殿物が認められる場合には、溶解性を「×」とした。
(安定性の評価)
各化合物 0.02mmolに、RO水 75μL及び0.5M MOPS溶液(pH7.2)100μLを加えて溶かし、試料とした。
この試料175μLに、上記(感度の評価)と同様にして調製したGDH溶液 10μL、m−PMS溶液 5μLおよびニッケル溶液 10μLを加えて、測定溶液を作製した。
対照として、2−benzothiazolyl−3−(4−carboxy−2−methoxyphenyl)−5−[4−(2−sulfoethylcarbamoyl)phenyl]−2H−tetrazolium(WST−4) 11.6mgに、RO水 85μL及び0.5M MOPS溶液(pH7.2)100μLを加えて溶解し、対照試料を調製した。対照試料175μLに、上記にて調製したGDH溶液 10μL及びm−PMS溶液 5μL、およびRO水10μLを加えて、対照反応溶液を作製した。
測定溶液作製時(0時間)、ならびに作製してから1時間、2時間及び6時間後に、上記にて調製した測定溶液のスペクトルを分光光度計(測定セル長:50μm)にて測定した(n=1)。各スペクトルにおいて、上記にて求めた各化合物の極大吸収波長(λmax)での吸光度を測定した。測定溶液作製時(0時間)、ならびに作製してから6時間後での吸光度を、それぞれ、Abs0h、及びAbs6hとする。6時間後の吸光度から測定溶液作製時(0時間)での吸光度を差し引いた値を測定時間で除した値[(Abs6h−Abs0h)/6]が0.01以下である場合には安定性を「◎」とし、上記値が0.01を超え、0.05以下である場合には安定性を「○」とし、上記値が0.05を超え0.1以下である場合には安定性を「△」とし、上記値が0.1を超える場合には「×」として評価した。一例として、テトラゾリウム化合物1の安定性評価結果を図3に示す。図3においては、測定溶液作製1時間後、2時間後及び、24時間後での吸光度も併せて示す。図3から、化合物1の[(Abs6h−Abs0h)/6]は、約0.008であることから、安定性は◎であることが分かる。なお、対照反応溶液の[(Abs6h−Abs0h)/6]は、約0.01であった。
上記表3の結果から、実施例のテトラゾリウム塩を用いることによって、良好な感度で速やかに血糖値を測定できることがわかる。
さらに、実施例のテトラゾリウム塩から生じるホルマザンとニッケルイオンとのキレート化合物は600nm以上の極大吸収波長(λmax)を示す。ゆえに、全血サンプルに対しても、血糖値等の生体成分濃度を高感度で正確に測定できると考察される。
表3に示されるように、本発明のテトラゾリウム塩は、良好な水溶性を示す。上記結果から、本発明のテトラゾリウム塩から生成するホルマザンおよび当該ホルマザンと遷移金属イオンとのキレート化合物もまた、本発明のテトラゾリウム塩と同様、良好な水溶性を示すことが推測される。
なお、(1)m=2かつp=1、(2)m=1かつn=0である、または(3)Rが水酸基であり、この際、スルホ基(SO3−)および水酸基が2,4位、または4,6位にある、または(4):p=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基である、のいずれかである、テトラゾリウム塩1〜3、5、7〜20はさらに良好な水溶性を示し、(1)m=2かつp=1、または、(4):p=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基である実施例1〜3、8〜20は特に良好な水溶性を示す。
一方、実施例2のベンゾチアゾリル基のアルコキシ基を電子吸引性のニトロ基に変更したテトラゾリウム塩である比較例2の化合物は、ホルマザンと遷移金属イオンとのキレートを形成しない。ゆえに、テトラゾール環の2位に存在するベンゾチアゾリル基をアルコキシ基で置換することが、テトラゾリウム塩から生じるホルマザンの遷移金属化合物とのキレート能を維持しつつ、極大吸収波長を長波長側にシフトさせる上で、非常に重要であることがわかる。
(評価例1:血糖計センサでの評価)
1.塗布液の調製
実施例1でのテトラゾリウム化合物1 14.5mgに、RO水 75μL及び0.5M MOPS溶液(pH7.2)100μLを加えて溶解し、試料を調製した。対照として、2−benzothiazolyl−3−(4−carboxy−2−methoxyphenyl)−5−[4−(2−sulfoethylcarbamoyl)phenyl]−2H−tetrazolium(WST−4) 11.6mgに、RO水 85μL及び0.5M MOPS溶液(pH7.2)100μLを加えて溶解して、対照試料を調製した。
別途、グルコースデヒドロゲナーゼ(GDH−FAD)(東洋紡株式会社製、品番:GLD−351)7mgに、RO水 100μLを加えて溶解し、GDH溶液を調製した。また、1−メトキシ−5−メチルフェナジウムメチルサルフェート(m−PMS)(株式会社同仁化学研究所製) 3.5mgに、RO水 200μLを加えて溶解し、s−PMS溶液を調製した。塩化ニッケル 129mgにRO水1mL加えて溶解し、ニッケル溶液を調製した。
試料に、上記にて調製したGDH溶液 10μL、s−PMS溶液 5μL、ニッケル溶液 10μLを加えて、塗布液を作製した。また、対照試料に、上記にて調製したGDH溶液 10μL及びs−PMS溶液 5μLを加えて、対照塗布液を作製した。
2.試薬リボンの作製
上記で得られた塗布液をPETフィルム上に塗布して試薬リボン1を作製した。塗布面積は1.5mm×75mm(総塗布量5.6μL)であった。この試薬リボン1を長さ方向に切断し、試薬片2とした(1.5mm×3mm)。
3.血糖計センサの組み立て
血糖計センサの一面となるPETフィルム5の両端に沿って、厚さ50μmの両面テープをスペーサとして設けた。次いで、試薬片2の試薬塗布面を下にして両面テープ4上に試薬片2を載せることで、血糖計センサを組み立てた。図4は血糖計センサの組み立てを示す模式図である。図4において、試薬リボン1を切断して試薬片2を得た後、該試薬片2の試薬塗布面3を下面にして、PETフィルム5の両端に配置された両面テープ4上に設置する。その後、両面テープの余った接着部に図のようにしてPETフィルム7を設置する。この際、両面テープの間に流路6が形成される。
作製した血糖計センサの流路入口に全血サンプル(Ht40、100mg/dL)(ヘマトクリット値40%、グルコース濃度100mg/dL)を点着した。全血サンプル(Ht40、100mg/dL)は、以下のように作製した;ヘパリン入りの採血管に全血を採取し、この全血サンプルのヘマトクリット値を測定し、事前に分離して得た血漿を適宜加える、または全血サンプルの血漿を抜き取って全血サンプルのヘマトクリット値がHt40になるよう調節した。またこれらの全血サンプルに高濃度グルコース溶液(40g/dL)を適宜添加し、全血サンプル(Ht40、100mg/dL)を作製した。検体を試薬部に点着してから9秒後に、ファイバー分光光度計を用いてスペクトルを測定した。各化合物を用いた血糖計センサにおいて測定したスペクトルにて極大吸収波長での吸光度を測定した。全血サンプル(Ht40、100mg/dL)を測定とした場合の吸光度をAbsBG100とする。
また、対照として、血糖値が0mg/dLの検体(Ht40、0mg/dL)を用い、同様にスペクトルを測定し、各化合物(化合物1およびWST−4)での極大吸収波長での吸光度をAbsBG0とする。ここで、血糖値が0mg/dLの検体(Ht40、0mg/dL)は以下のように作製した。全血サンプル(Ht40、100mg/dL)1mLに対し、グルコースオキシダーゼ(東洋紡株式会社製GLO−201)を0.1mg添加した。添加後5分間室温で放置し、全血サンプル(Ht40、0mg/dL)を作製した。
各化合物のΔAbs=AbsBG100−AbsBG0を求めた結果を図5に示す。
図5に示されるように、実施例1でのテトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサにおいて、WST−4(650nm)の3倍程度の発色があった。ゆえに、本発明のテトゾリウム塩を含む生体成分濃度測定試薬は、全血サンプルを用いた場合であっても、生体成分を感度よく検出することができることがわかる。
また、全血サンプル(Ht40、100mg/dL)と同様に全血サンプル(Ht40、400mg/dL)(ヘマトクリット値40%、グルコース濃度400mg/dL)を作製した。さらに、別途、グルコース水溶液(100mg/dL)およびグルコース水溶液(400mg/dL)を作製した。これらのサンプルについて、同様にして、実施例1でのテトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサを用いて、反応開始から9秒後に分光光度計にてスペクトルを測定した。結果を図6に示す。なお、図6Aは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサに全血サンプルを作用させた際のスペクトルを示す図である。また、図6Bは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサにグルコース水溶液を作用させた際のスペクトルを示す図である。
図6に示されるように、実施例1でのテトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサにおいて、全血およびグルコース水溶液の双方において吸光度が0.2を超えるものとなった。このため、全血サンプルを用いた場合であっても、血液成分中の着色成分によるノイズが小さく、生体成分を感度よく検出することができることがわかる。
さらに、グルコース水溶液(800mg/dL)を作製した。
作製した全血サンプル(Ht40、0mg/dL)、全血サンプル(Ht40、100mg/dL)、全血サンプル(Ht40、400mg/dL)、グルコース水溶液(100mg/dL)、グルコース水溶液(400mg/dL)、グルコース水溶液(800mg/dL)の各試料を、実施例1でのテトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサで測定した際の反応開始からの時間と、630nmでの吸光度との関係を求めた。結果を図7に示す。なお、図7Aは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサに、全血サンプルを点着した際の反応開始からの時間と、630nmでの吸光度との関係を示した図である。図7Bは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサにグルコース溶液を作用させた際の反応開始からの時間と、630nmでの吸光度との関係を示した図である。
図7に示されるように、実施例1でのテトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサにおいて、全血およびグルコース水の双方において5秒で発色が完了し、発色速度、感度ともに良好である。ゆえに、本発明のテトゾリウム塩を含む生体成分濃度測定試薬は、全血サンプルを用いた場合であっても、生体成分を感度よく、かつ速やかに検出することができる。
さらに、図8に全血サンプル(Ht40)およびグルコース水溶液を、血糖計センサで測定した際のグルコース濃度と、ホルマザンおよびNi2+のキレート化合物の極大吸収波長における吸光度との関係を示すグラフを示す。吸光度の測定は、反応開始から9秒後に行った。なお、図8Aは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサに全血サンプルを作用させた際のグルコース濃度と、ホルマザンおよびNi2+のキレート化合物の吸光度との関係を示すグラフである。図8Bは、テトラゾリウム化合物1を適用した血糖計センサにグルコース水溶液を作用させた際のグルコース濃度と、ホルマザンおよびNi2+のキレート化合物の吸光度との関係を示すグラフである。
図8に示されるように、吸光度と血糖値とは直線関係(比例関係)を示す。これから、吸光度により血糖値を正確に測定できることが考察される。
これらのことから、生体試料に、本発明のテトラゾリウム塩、酸化還元酵素および遷移金属化合物を添加して、発色量を測定し、当該発色量に基づいて検量線を作製することにより、生体試料中の生体成分の濃度を正確に算出できる。
(評価例2:血糖計センサでの評価)
1.酢酸Ni、DSB20mM溶液の調製
0.5M酢酸Ni溶液0.6mL、RO水0.4mL、DSB(ベンゼン−1,3−ジスルホン酸)8.7mgを添加し、酢酸Ni・DSB溶液を作製した。
2.塗布液の調製
酢酸Ni・DSB溶液87μLに1N NaOH溶液4.7μL、RO水30.3μL、各テトラゾリウム塩(化合物17〜20、化合物1) 4.8mgを加えて、混和した。さらに、この液に、メタノール4μLを、GDH−FAD 1.7mgを加えた。この液を、遠心分離し、上清を塗布液とした。
3.試薬片の作製
上記で得られた塗布液を、PETフィルム上にインクジェット方式にて塗布して試薬リボンを作製した。この試薬リボンを長さ方向に切断し(1.5mm×3mm)、試薬片2とした。
4.血糖計センサの組み立て
図13Aは血糖計センサの組み立てを示す模式図である。図13Aにおいて、試薬片2を得た後、試薬片2の試薬塗布面3を下面にして、PETフィルム5上に設置し、血糖計センサを組み立てた。図13Aにおいて、試薬片2の試薬塗布面3を下面にしてPETフィルム5の両端に配置されたスペーサとしての両面テープ4上に設置した後、PETフィルム5と同じ形状のPETフィルム7を試薬片2の上に更に押圧しながら貼り付けることで、内面の血液流路が段差形状の測定チップを得た。図13Bは、測定チップの、縦または横方向の断面図である。ここでは、図13Bに示される、流路部の流路長さ(L1)、流路幅(W)、流路厚み(t1)、および試薬塗布部に相当する試薬部(測定部)の流路長さ(L2)、流路幅(W)、流路厚み(t2)としては下記表のサイズのものを用いた。図13Bにおいて、チップの流路は、試薬塗布面が配置されてなる試薬部と、流路において、試薬塗布面が配置されていない流路を流路部とからなる。
なお、流路部におけるチップ厚み方向に対して直交する方向(流路長手方向)の長さL1としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5〜10mmが好ましい。ここで、長さL1は、長いと、成分測定装置への装着(挿入)が容易となる点、および光学測定部への外乱光の進入が減少するという点で有利である。長さL1が短いと、検体量を少なくできる点で有利となる。よって、成分測定装置への装着(挿入)のしやすさ、外乱光の影響、及び検体量のバランスを考慮して、長さL1の上限と下限が決定される。試薬部における流路のチップ厚み方向に対して直交する方向(流路長手方向)の長さL2としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1〜4mmが好ましい。ここで、長さL2は、長い方が、照射スポットの面積を長さ方向に大きく取れるため、精度良く測定ができる点で有利であるが、短い方が、検体量を少なくできる点で有利となる。よって、測定精度と検体量とのバランスを考慮して、長さL2の上限と下限が決定される。
4.作成したセンサの評価
作製した各テトラゾリウム塩を含むセンサにグルコース水(n=3)、または全血(n=5)を点着し、ファイバー分光光度計を使用して、ブランクスペクトル、発色スペクトル、発色タイムコースを確認した。発色色素の吸光度として、650nmの吸光度を測定した。
図14に、グルコース濃度0mg/dLの水をセンサに点着した際のブランクのスペクトルを、図15にグルコース濃度400mg/dLのグルコース水を点着したセンサの吸光度スペクトルから、グルコース濃度0mg/dLの水を点着した吸光度スペクトル(図14)を引いた、差分のスペクトル(グルコースの正味の発色量を意味する。)を示す。
本発明のテトラゾリウム化合物において、ベンゾチアゾール(benzothiazole)環6位(または5,6位)に置換するアルコキシ基の種々の置換基について、正味発色量のタイムコース(測定波長650nm)を測定した。血液サンプル由来のノイズ成分を反映する補正波長として、900nmにおける吸光度も測定した。発色量のタイムコースは、測定波長650nmにおいて、反応開始から15秒後の吸光度を100%としたときの、各時間における割合%として示した。なお、「正味発色量」とは、同じヘマトクリット値の血液において、所望の血糖値(例えば、800mg/mL)の血液を、血糖値測定試薬と反応させた場合の吸光度から、血糖値0mg/dLの血液を、血糖値測定試薬と反応させたときの吸光度を差し引いた、正味の発色量である。発色量の計算に用いた吸光度は、発色以外の光学的なばらつきを除くため、650nmの吸光度から、光学的なばらつきを補正するために900nmの吸光度を引いた値を用いた。650nmの吸光度は、グルコースに由来する発色量と血球に由来する散乱光によるノイズを含む。900nmの吸光度は散乱光による650nmのノイズの量を反映している。図16にグルコース水溶液(800mg/dL)を用いた際の吸光度スペクトルを、図17に全血サンプル(Ht40、800mg/dL)(ヘマトクリット値40%、グルコース濃度800mg/dL)を用いた際の吸光度スペクトルを示す。これらの結果から、化合物1のベンゾチアゾール環の6位または5, 6位を、種々のアルコキシ基で置換した化合物17、化合物18、化合物19、化合物20は、いずれもグルコース測定試薬として使用可能なことを確認した。なお、評価例1、2ともに、透過光測定におけるセル長の影響を考慮して評価した。
(評価例3:モル吸光係数の推定)
上記キレート速度および極大吸収波長(λmax)の評価の欄に記載したものと同様にして、実施例1でのテトラゾリウム化合物1を用いて、測定溶液を作製した。
図13の血糖計センサを用いてモル吸光係数の推定をおこなった。この際、テトラゾリウム化合物1は、グルコースと1:1(モル)で反応すると仮定する。点着したグルコース水中に含まれるβグルコースの濃度(mol/L)をxとし、グルコース水を点着した血糖計センサの630nmの吸光度を1cmでの場合に換算したものをyとし、その際の直線の傾きがモル吸光係数で表される(グルコース分子量180.16 溶液中のβグルコース比62%で計算)。
図18にβグルコースの濃度(mol/L)をx、発色したホルマザンおよびNi2+のキレート化合物のλmax=635nmでの吸光度を1cmでの場合に換算したもの(abs/cm)をyとしたときのグラフを示す。グラフより発色したホルマザンおよびNi2+のキレート化合物のλmax=635nmのモル吸光係数はε=22594L/mol・cmとなると推定される。
本出願は、2016年9月14日に出願された日本特許出願番号2016−179911号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
1 試薬リボン、
2 試薬片、
3 試薬塗布面、
4 両面テープ、
5 PETフィルム、
6 流路、
7 PETフィルム、
10 血糖計、
12 測定用チップ、
14 測定部、
16 装置本体、
18 チップ本体部、
20 空洞部、
20a 先端口部、
20b 基端口部、
22 長辺、
22a 上側長辺、
22b 下側長辺、
24 短辺、
24a 先端辺、
24b 基端辺、
26 試薬、
28 測定対象部、
30 板片、
32 スペーサ、
40 筺体、
42 制御部、
44 箱体部、
46 測光部、
48 電源ボタン、
50 操作ボタン、
52 ディスプレイ、
54 イジェクトレバー、
56 イジェクトピン、
56a 棒部、
56b 受部、
58 挿入口、
58a 挿入開口部、
59 測定用孔部、
60 チップ装着部、
60a フランジ部、
62 壁部、
64 素子収容空間、
66 導光部、
68 発光素子、
70 発光部、
72 受光素子、
74 受光部、
76 コイルバネ。

Claims (15)

  1. 下記式(1):
    式(1)において、Rは、水素原子、水酸基、メトキシ基、およびエトキシ基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、ニトロ基、−OR、およびカルボキシル基からなる群から選択されるいずれか一つであり、Rは、水素原子、メチル基またはエチル基であり、少なくとも1はメチル基またはエチル基であり、Rは、メチル基またはエチル基であり、mは、スルホ基(−SO )がテトラゾール骨格の5位のフェニル基に結合する数であり、1または2であり、nは、Rがテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0〜2の整数であり、pは、スルホ基(−SO )がテトラゾール骨格の3位のフェニル基に結合する数であり、0または1であり、n+pは1以上であり、qは1または2であり、qが2の場合、各ORは隣接して配置され、この際、各ORが互いに環を形成してもよく、Xは、水素原子またはアルカリ金属を表わす;で示される、2−置換ベンゾチアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウム塩。
  2. 前記式(1)において、mが2である、請求項1に記載のテトラゾリウム塩。
  3. 前記式(1)において、pが1である、またはp=0かつ少なくとも一のRがカルボキシル基である、請求項1または2に記載のテトラゾリウム塩。
  4. 前記式(1)において、テトラゾール骨格の5位のフェニル基が、スルホ基(−SO )が2位または4位に存在するフェニル基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のテトラゾリウム塩。
  5. 前記式(1)において、テトラゾール骨格の2位に存在する置換ベンゾチアゾリル基の−ORの少なくとも1がベンゾチアゾリル基の6位に結合する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のテトラゾリウム塩。
  6. 前記式(1)において、nが1または2であり、かつ、少なくとも1のRが−OR基である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のテトラゾリウム塩。
  7. 前記−OR基がメトキシ基である、請求項6に記載のテトラゾリウム塩。
  8. 前記(1)において、p=1であり、テトラゾール骨格の3位のフェニル基が、スルホ基(−SO )が3位または5位に存在するフェニル基である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のテトラゾリウム塩。
  9. 前記式(1)において、テトラゾール骨格の3位に存在するフェニル基が、4−メトキシ−3−スルホフェニル基、2−メトキシ−5−スルホフェニル基、3−カルボキシ−4−メトキシフェニル基、または4−メトキシ−5−スルホフェニル基である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のテトラゾリウム塩。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載のテトラゾリウム塩を含む生体成分濃度測定用試薬。
  11. さらに遷移金属化合物を含む、請求項10に記載の生体成分濃度測定用試薬。
  12. 前記遷移金属化合物がニッケル化合物である、請求項11に記載の生体成分濃度測定用試薬。
  13. 血液または体液中の、グルコース、コレステロール、中性脂肪、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、尿酸の濃度の測定のために使用される、請求項10〜12のいずれか1項に記載の生体成分濃度測定用試薬。
  14. 生体試料に、請求項1〜9のいずれか1項に記載の2−置換チアゾリル−3−置換フェニル−5−置換スルホ化フェニル−2H−テトラゾリウム塩、酸化還元酵素および遷移金属化合物を添加して、発色量を測定し、当該発色量に基づいて前記生体試料中の生体成分の濃度を定量することを有する、生体成分濃度の測定方法。
  15. 前記生体試料中の生体成分が、血液または体液中の、グルコース、コレステロール、中性脂肪、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)、尿酸である、請求項14に記載の方法。
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