JPWO2021064774A5 - - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は少なくとも下記の事項を包含する。
［１］
一般式（Ａ１）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、Lはリンカーを示し、Polyは高分子量ポリマーを示し、R1～R8は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよい炭素数１～６の直鎖もしくは分岐鎖の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、または置換基を有していてもよいフェニル基を示す。］
で表される高分子量レドックスポリマー。
［２］
前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（Ｂ１）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、Lはリンカーを示し、Polyは高分子量ポリマーを示し、R1は、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよい炭素数１～６の直鎖もしくは分岐鎖の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換基を有していてもよいアシル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、または置換基を有していてもよいフェニル基を示す。］
で表される、項１に記載の高分子量レドックスポリマー。
［３］
前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（１）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、Lはリンカーを示し、Polyは高分子量ポリマーを示す。］
で表される、項１または２に記載の高分子量レドックスポリマー。
［４］
前記リンカーは、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも１つの原子が、鎖状に複数結合して主鎖を構成する、項１～３のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
［５］
前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（２）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、L1は第１リンカーを示し、L2は第２リンカーを示し、Polyは高分子量ポリマーを示す。］
で表される、項１～４のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
［６］
前記第１リンカーと前記第２リンカーとの結合は、共有結合である、項５に記載の高分子量レドックスポリマー。
［７］
前記第１リンカーは、ポリエチレングリコール鎖及び炭化水素鎖の少なくとも一方を含む、項５又は６に記載の高分子量レドックスポリマー。
［８］
前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（３）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、
L3は存在しないか、又は-O-、-C(=O)-NH-もしくは-NH-C(=O)-であり、
L2は前記第２リンカーを示し、
Polyは高分子量ポリマーを示し、
p、q及びsは、それぞれ、独立して、１～１５の整数であり、
rは０～８０の整数である。］
で表される高分子量レドックスポリマーである、項７に記載の高分子量レドックスポリマー。
［９］
前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（４）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、L2は前記第２リンカーを示し、Polyは高分子量ポリマーを示す。］
又は、一般式（５）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、L2は前記第２リンカーを示し、Polyは高分子量ポリマーを示す。］
又は、一般式（６）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、L2は前記第２リンカーを示し、Polyは高分子量ポリマーを示す。］
又は、一般式（７）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、L2は前記第２リンカーを示し、Polyは高分子量ポリマーを示す。］
又は、一般式（８）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、L2は前記第２リンカーを示し、Polyは高分子量ポリマーを示す。］
又は、一般式（９）：
［式中、X-は陰イオン種を示し、L2は前記第２リンカーを示し、Polyは高分子量ポリマーを示し、ｎは１～８０までの整数を示す。］
で表される高分子量レドックスポリマーである、項８に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１０］
前記高分子量ポリマーは、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも１つの原子が、鎖状に複数結合して主鎖を構成している、項１～９のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１１］
前記高分子ポリマーは、その主鎖を構成する原子間の結合に、炭素－炭素結合、アミド結合及びエーテル結合からなる群から選択される少なくとも１つを含んでいる、項１０に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１２］
前記高分子量ポリマーは、ポリアミノ酸ポリマー、ポリイミン系ポリマー、又はエチレン系ポリマーである、項１０又は１１に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１３］
前記高分子量ポリマーは、タンパク質、ポリペプチド又はポリヌクレオチドである、項１０又は１１に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１４］
前記陰イオン種は、ハロゲンイオン、ハロゲンを含む化合物のイオン、水酸化物イオン、カルボン酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、酢酸イオン、炭酸水素イオン、リン酸二水素イオン、硫酸水素イオン、アルキルスルホン酸イオン、硫化水素イオン、シュウ酸水素イオン、シアン酸イオン、及びチオシアン酸イオンからなる群から選択されるいずれか１つである、項１～１３のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１５］
前記高分子量レドックスポリマーは、親水性である、項１～１４のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１６］
複数の種類の、項１～１５のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマーを含む、高分子量レドックスポリマー混合物。
［１７］
アナライトを検出又は定量するバイオセンサであって、
作用電極、対極、前記作用電極上に配置された試薬層、及び、少なくとも前記試薬層を被覆する保護膜とを有し、
前記試薬層は、前記アナライトを酸化又は脱水素化する酸化還元酵素と、項１～１５のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマーまたは項１６の高分子量レドックスポリマー混合物とを含む、バイオセンサ。
［１８］
参照電極を有する、項１７に記載のバイオセンサ。
［１９］
前記酸化還元酵素は、補酵素結合型酵素である、項１７または１８に記載のバイオセンサ。
［２０］
前記アナライトがグルコースであって、前記酸化還元酵素がグルコース酸化酵素又はグルコース脱水素酵素である、項１７～１９のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
［２１］
前記グルコース脱水素酵素は、フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）結合型グルコース脱水素酵素である、項２０に記載のバイオセンサ。
［２２］
前記グルコース脱水素酵素は、前記グルコースに対する酵素活性を１００％とした場合のマルトースに対する酵素活性が５％以下である、項２０又は２１に記載のバイオセンサ。
［２３］
前記グルコース脱水素酵素は、前記グルコースに対する酵素活性を１００％とした場合のマルトースに対する酵素活性が３％以下である、項２０又は２１に記載のバイオセンサ。
［２４］
前記酸化還元酵素は、前記高分子量レドックスポリマーと架橋結合されている、項１９～２３のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
［２５］
前記保護膜は、前記保護膜外に存在するアナライトが前記保護膜内に透過可能な孔を有する、項１７～２４のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
［１］
一般式（Ａ１）：
で表される高分子量レドックスポリマー。
［２］
前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（Ｂ１）：
で表される、項１に記載の高分子量レドックスポリマー。
［３］
前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（１）：
で表される、項１または２に記載の高分子量レドックスポリマー。
［４］
前記リンカーは、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも１つの原子が、鎖状に複数結合して主鎖を構成する、項１～３のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
［５］
前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（２）：
で表される、項１～４のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
［６］
前記第１リンカーと前記第２リンカーとの結合は、共有結合である、項５に記載の高分子量レドックスポリマー。
［７］
前記第１リンカーは、ポリエチレングリコール鎖及び炭化水素鎖の少なくとも一方を含む、項５又は６に記載の高分子量レドックスポリマー。
［８］
前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（３）：
L3は存在しないか、又は-O-、-C(=O)-NH-もしくは-NH-C(=O)-であり、
L2は前記第２リンカーを示し、
Polyは高分子量ポリマーを示し、
p、q及びsは、それぞれ、独立して、１～１５の整数であり、
rは０～８０の整数である。］
で表される高分子量レドックスポリマーである、項７に記載の高分子量レドックスポリマー。
［９］
前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（４）：
又は、一般式（５）：
又は、一般式（６）：
又は、一般式（７）：
又は、一般式（８）：
又は、一般式（９）：
で表される高分子量レドックスポリマーである、項８に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１０］
前記高分子量ポリマーは、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも１つの原子が、鎖状に複数結合して主鎖を構成している、項１～９のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１１］
前記高分子ポリマーは、その主鎖を構成する原子間の結合に、炭素－炭素結合、アミド結合及びエーテル結合からなる群から選択される少なくとも１つを含んでいる、項１０に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１２］
前記高分子量ポリマーは、ポリアミノ酸ポリマー、ポリイミン系ポリマー、又はエチレン系ポリマーである、項１０又は１１に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１３］
前記高分子量ポリマーは、タンパク質、ポリペプチド又はポリヌクレオチドである、項１０又は１１に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１４］
前記陰イオン種は、ハロゲンイオン、ハロゲンを含む化合物のイオン、水酸化物イオン、カルボン酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、酢酸イオン、炭酸水素イオン、リン酸二水素イオン、硫酸水素イオン、アルキルスルホン酸イオン、硫化水素イオン、シュウ酸水素イオン、シアン酸イオン、及びチオシアン酸イオンからなる群から選択されるいずれか１つである、項１～１３のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１５］
前記高分子量レドックスポリマーは、親水性である、項１～１４のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
［１６］
複数の種類の、項１～１５のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマーを含む、高分子量レドックスポリマー混合物。
［１７］
アナライトを検出又は定量するバイオセンサであって、
作用電極、対極、前記作用電極上に配置された試薬層、及び、少なくとも前記試薬層を被覆する保護膜とを有し、
前記試薬層は、前記アナライトを酸化又は脱水素化する酸化還元酵素と、項１～１５のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマーまたは項１６の高分子量レドックスポリマー混合物とを含む、バイオセンサ。
［１８］
参照電極を有する、項１７に記載のバイオセンサ。
［１９］
前記酸化還元酵素は、補酵素結合型酵素である、項１７または１８に記載のバイオセンサ。
［２０］
前記アナライトがグルコースであって、前記酸化還元酵素がグルコース酸化酵素又はグルコース脱水素酵素である、項１７～１９のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
［２１］
前記グルコース脱水素酵素は、フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）結合型グルコース脱水素酵素である、項２０に記載のバイオセンサ。
［２２］
前記グルコース脱水素酵素は、前記グルコースに対する酵素活性を１００％とした場合のマルトースに対する酵素活性が５％以下である、項２０又は２１に記載のバイオセンサ。
［２３］
前記グルコース脱水素酵素は、前記グルコースに対する酵素活性を１００％とした場合のマルトースに対する酵素活性が３％以下である、項２０又は２１に記載のバイオセンサ。
［２４］
前記酸化還元酵素は、前記高分子量レドックスポリマーと架橋結合されている、項１９～２３のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
［２５］
前記保護膜は、前記保護膜外に存在するアナライトが前記保護膜内に透過可能な孔を有する、項１７～２４のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
一般式（１）中の各記号は、一般式（Ａ１）中の対応する各記号と同義である。一般式（１）は、換言すれば、一般式（Ａ１）において、R7～R8はすべて水素原子であり（無置換であり）、R1はメトキシ基（アルコキシ基）であることが規定されている実施形態に相当する。
― バイオセンサ ―
本開示のアナライトを検出又は定量するバイオセンサは、基本的に埋め込み型のものであって、作用電極、対極、前記作用電極上に配置された試薬層、及び、少なくとも前記試薬層を被覆する保護膜とを有し、前記試薬層は、前記アナライトを酸化又は脱水素化する酸化還元酵素と、本開示による高分子量レドックスポリマーまたはその混合物、代表的には一般式（Ａ１）：
［一般式（Ａ１）中の各記号の説明は前述した通りである。］
で表される高分子量レドックスポリマーまたは一般式（Ａ１）で表される高分子量レドックスポリマーの複数の種類を含む混合物とを含む。
本開示のアナライトを検出又は定量するバイオセンサは、基本的に埋め込み型のものであって、作用電極、対極、前記作用電極上に配置された試薬層、及び、少なくとも前記試薬層を被覆する保護膜とを有し、前記試薬層は、前記アナライトを酸化又は脱水素化する酸化還元酵素と、本開示による高分子量レドックスポリマーまたはその混合物、代表的には一般式（Ａ１）：
で表される高分子量レドックスポリマーまたは一般式（Ａ１）で表される高分子量レドックスポリマーの複数の種類を含む混合物とを含む。
［実施例５：PEI-C5-Phの製造］
フェナジン誘導体として、5-[[(2,5-ジオキソピリジン-1-イル)オキシ]-5-オキソペンチル]-1-メトキシフェナジニウム硝酸塩（Ph-C5-Su）（東京化成工業株式会社製）を2.38 mg計り取り、100 mM 2-モルホリノエタンスルホン酸（MES）緩衝液（pH 6.0）1 mLに溶解した。一方、ポリイミン系ポリマーである高分子量ポリマーとして、一般式（１１ｄ）で表されるポリ(エチレンイミン)溶液（SIGMA-ALDRICH 製品番号181978; GPC測定による数平均分子量 Mn ~60,000、LS測定による重量平均分子量 Mw ~750,000、H 2 O中50重量%）を5mg測り取り、100 mM MES緩衝液（pH 6.0）1.5mLに溶解した。上記２つの溶液を混合し、４時間、室温にて撹拌しながら反応させた。
フェナジン誘導体として、5-[[(2,5-ジオキソピリジン-1-イル)オキシ]-5-オキソペンチル]-1-メトキシフェナジニウム硝酸塩（Ph-C5-Su）（東京化成工業株式会社製）を2.38 mg計り取り、100 mM 2-モルホリノエタンスルホン酸（MES）緩衝液（pH 6.0）1 mLに溶解した。一方、ポリイミン系ポリマーである高分子量ポリマーとして、一般式（１１ｄ）で表されるポリ(エチレンイミン)溶液（SIGMA-ALDRICH 製品番号181978; GPC測定による数平均分子量 Mn ~60,000、LS測定による重量平均分子量 Mw ~750,000、H 2 O中50重量%）を5mg測り取り、100 mM MES緩衝液（pH 6.0）1.5mLに溶解した。上記２つの溶液を混合し、４時間、室温にて撹拌しながら反応させた。
得られたGDH-C5-Phの溶液を２０倍希釈し、その希釈液をマイクロプレート（greiner bio-one UV-STAR MICROPALLETE 96 WELL F-BODEN）及びプレートリーダー（TECAN infinite M200 PRO）を用いて386nmの吸光度を測定した。そして、GDH-C5-Phの溶液を２０倍希釈した際に、386nmの吸光度が約0.55となるように、GDH-C5-Phの溶液の濃度をPBSで調整した。また、吸光度はPBSの測定吸光度をブランク値として減じた値を用いた。
（ｂ）炭素微粒子懸濁液
ケッチェンブラックEC600JD（ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社）をMilliQ水に2mg/mLになるように懸濁させ、超音波ホモジナイザーで10分以上処理した。また、懸濁液調製後、数時間経過した場合は使用前に再度超音波ホモジナイザーで約10分処理した。
ケッチェンブラックEC600JD（ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社）をMilliQ水に2mg/mLになるように懸濁させ、超音波ホモジナイザーで10分以上処理した。また、懸濁液調製後、数時間経過した場合は使用前に再度超音波ホモジナイザーで約10分処理した。
Claims (25)
- 一般式（Ａ１）：
で表される高分子量レドックスポリマー。 - 前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（Ｂ１）：
で表される、請求項１に記載の高分子量レドックスポリマー。 - 前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（１）：
で表される、請求項１または２に記載の高分子量レドックスポリマー。 - 前記リンカーは、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも１つの原子が、鎖状に複数結合して主鎖を構成する、請求項１～３のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
- 前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（２）：
で表される、請求項１～４のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。 - 前記第１リンカーと前記第２リンカーとの結合は、共有結合である、請求項５に記載の高分子量レドックスポリマー。
- 前記第１リンカーは、ポリエチレングリコール鎖及び炭化水素鎖の少なくとも一方を含む、請求項５又は６に記載の高分子量レドックスポリマー。
- 前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（３）：
L3は存在しないか、又は-O-、-C(=O)-NH-もしくは-NH-C(=O)-であり、
L2は前記第２リンカーを示し、
Polyは高分子量ポリマーを示し、
p、q及びsは、それぞれ、独立して、１～１５の整数であり、
rは０～８０の整数である。］
で表される高分子量レドックスポリマーである、請求項７に記載の高分子量レドックスポリマー。 - 前記高分子量レドックスポリマーが、一般式（４）：
又は、一般式（５）：
又は、一般式（６）：
又は、一般式（７）：
又は、一般式（８）：
又は、一般式（９）：
で表される高分子量レドックスポリマーである、請求項８に記載の高分子量レドックスポリマー。 - 前記高分子量ポリマーは、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも１つの原子が、鎖状に複数結合して主鎖を構成している、請求項１～９のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
- 前記高分子ポリマーは、その主鎖を構成する原子間の結合に、炭素－炭素結合、アミド結合及びエーテル結合からなる群から選択される少なくとも１つを含んでいる、請求項１０に記載の高分子量レドックスポリマー。
- 前記高分子量ポリマーは、ポリアミノ酸系ポリマー、ポリイミン系ポリマー、又はエチレン系ポリマーである、請求項１０又は１１に記載の高分子量レドックスポリマー。
- 前記高分子量ポリマーは、タンパク質、ポリペプチド又はポリヌクレオチドである、請求項１０又は１１に記載の高分子量レドックスポリマー。
- 前記陰イオン種は、ハロゲンイオン、ハロゲンを含む化合物のイオン、水酸化物イオン、カルボン酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、酢酸イオン、炭酸水素イオン、リン酸二水素イオン、硫酸水素イオン、アルキルスルホン酸イオン、硫化水素イオン、シュウ酸水素イオン、シアン酸イオン、及びチオシアン酸イオンからなる群から選択されるいずれか１つである、請求項１～１３のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
- 前記高分子量レドックスポリマーは、親水性である、請求項１～１４のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマー。
- 複数の種類の、請求項１～１５のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマーを含む、高分子量レドックスポリマー混合物。
- アナライトを検出又は定量するバイオセンサであって、
作用電極、対極、前記作用電極上に配置された試薬層、及び、少なくとも前記試薬層を被覆する保護膜とを有し、
前記試薬層は、前記アナライトを酸化又は脱水素化する酸化還元酵素と、請求項１～１５のいずれか一項に記載の高分子量レドックスポリマーまたは請求項１６に記載の高分子量レドックスポリマー混合物とを含む、バイオセンサ。 - 参照電極を有する、請求項１７に記載のバイオセンサ。
- 前記酸化還元酵素は、補酵素結合型酵素である、請求項１７または１８に記載のバイオセンサ。
- 前記アナライトがグルコースであって、前記酸化還元酵素がグルコース酸化酵素又はグルコース脱水素酵素である、請求項１７～１９のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
- 前記グルコース脱水素酵素は、フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）結合型グルコース脱水素酵素である、請求項２０に記載のバイオセンサ。
- 前記グルコース脱水素酵素は、前記グルコースに対する酵素活性を１００％とした場合のマルトースに対する酵素活性が５％以下である、請求項２０又は２１に記載のバイオセンサ。
- 前記グルコース脱水素酵素は、前記グルコースに対する酵素活性を１００％とした場合のマルトースに対する酵素活性が３％以下である、請求項２０又は２１に記載のバイオセンサ。
- 前記酸化還元酵素は、前記高分子量レドックスポリマーと架橋結合されている、請求項１９～２３のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
- 前記保護膜は、前記保護膜外に存在するアナライトが前記保護膜内に透過可能な孔を有する、請求項１７～２４のいずれか一項に記載のバイオセンサ。
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