WO2019189808A1 - ナノカーボンの電子伝達作用 - Google Patents

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WO2019189808A1
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nanocarbon
tert
aromatic ring
compound
electrode
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辻　勝巳
圭三 米田
曽我部　敦
淳典 平塚
仁志 六車
尚▲徳▼ 岩佐
丈士 田中
耕平 折原
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東洋紡株式会社
国立研究開発法人産業技術総合研究所
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    • C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
    • C01B2202/22—Electronic properties

Definitions

  • Nanocarbon Since nanocarbon has high electrical conductivity, its application as a conductive material that conducts electrons with other substances is advancing. For example, it has been proposed that nanocarbon is mixed with ink composed of carbon, resin, and organic solvent, printed on a substrate, and used as an electrode for a biosensor (Patent Document 1). Carbon nanotubes, which are a kind of nanocarbon, are used in sensors for measuring peroxides (Patent Document 2), or formed into a film with an enzyme and used as sensors or electrodes for fuel cells ( Patent Document 3). Furthermore, it has also been reported that electron transfer from an enzyme to an electrode by direct electron transfer by using single-walled carbon nanotubes (Non-patent Document 1). This makes it possible to use glucose dehydrogenase (FADGDH) having flavin adenine dinucleotide as a coenzyme for a glucose sensor without a mediator, which conventionally required a mediator.
  • FADGDH glucose dehydrogenase
  • Item 1 A nanocarbon electron transfer action accelerator comprising a compound having an aromatic ring skeleton.
  • Item 2. A nanocarbon in which a compound having an aromatic ring skeleton is attached or in close proximity by an intermolecular interaction.
  • Item 3. Item 3. The nanocarbon according to Item 2, wherein the compound having an aromatic ring skeleton alone is a compound that does not have a function as a mediator.
  • Compounds having an aromatic ring skeleton are thymol, phenol, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, tyrosine disodium hydrate, sodium salicylate, toluene, 5-hydroxyindole, aniline, leucoquinizarin, carvacrol, 1,5-naphthalenediol 4-isopropyl-3-methylphenol, 2-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 1-naphthol, 2-tert-butyl-5-methylphenol, 2,4,6-trimethylphenol, 2,6-diisopropylphenol 2-tert-butyl-4-ethylphenol, 6-tert-butyl-2,4-xylenol, 2-tert-butyl-4-methylphenol, 2-tert-butyl-6-methylphenol, 2,4- J-tert Butylphenol, 2,4-di-tert-butyl-5-methylphenol, bis (p-hydroxyphenyl) methane, 3-ter
  • Item 5. An electrode in which nanocarbon, a compound having an aromatic ring skeleton, and an enzyme are loaded on a substrate.
  • Item 6. The electrode according to Item 5, wherein the nanocarbon is a carbon nanotube.
  • Item 7. The electrode according to Item 5 or 6, wherein the carbon nanotube is a single-walled carbon nanotube.
  • Item 8. Item 8. The electrode according to any one of Items 5 to 7, wherein the enzyme is flavin-binding glucose dehydrogenase.
  • Item 9. Item 9. The electrode according to any one of Items 5 to 8, wherein a dispersant is further loaded on the substrate.
  • Item 10. Item 10.
  • Item 11. Item 11.
  • Item 12. Use of a compound having an aromatic ring skeleton for promoting or improving electron transfer of nanocarbon.
  • Item 13. Item 13. The use according to Item 12, wherein the electron transfer of the nanocarbon is an electron transfer between the electrode and the enzyme.
  • Compounds having an aromatic ring skeleton are thymol, phenol, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, tyrosine disodium hydrate, sodium salicylate, toluene, 5-hydroxyindole, aniline, leucoquinizarin, carvacrol, 1,5-naphthalenediol 4-isopropyl-3-methylphenol, 2-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 1-naphthol, 2-tert-butyl-5-methylphenol, 2,4,6-trimethylphenol, 2,6-diisopropylphenol 2-tert-butyl-4-ethylphenol, 6-tert-butyl-2,4-xylenol, 2-tert-butyl-4-methylphenol, 2-tert-butyl-6-methylphenol, 2,4- J-tert Butylphenol, 2,4-di-tert-butyl-5-methylphenol, bis (p-hydroxyphenyl) methane, 3-ter
  • Item 16. The use according to any one of Items 12 to 15, wherein the nanocarbon is a carbon nanotube.
  • Item 17. A method for promoting or improving electron transfer of nanocarbon, comprising attaching or bringing a compound having an aromatic ring skeleton into or near the nanocarbon.
  • Item 18. The method according to Item 17, wherein the electron transfer of the nanocarbon is an electron transfer between the enzyme and the electrode.
  • Item 19 Item 19. The method according to Item 18, wherein the enzyme is flavin-binding glucose dehydrogenase.
  • Item 20. Item 20.
  • Compounds having an aromatic ring skeleton are thymol, phenol, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, tyrosine disodium hydrate, sodium salicylate, toluene, 5-hydroxyindole, aniline, leucoquinizarin, carvacrol, 1,5-naphthalenediol 4-isopropyl-3-methylphenol, 2-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 1-naphthol, 2-tert-butyl-5-methylphenol, 2,4,6-trimethylphenol, 2,6-diisopropylphenol 2-tert-butyl-4-ethylphenol, 6-tert-butyl-2,4-xylenol, 2-tert-butyl-4-methylphenol, 2-tert-butyl-6-methylphenol, 2,4- J-tert Butylphenol, 2,4-di-tert-butyl-5-methylphenol, bis (p-hydroxyphenyl) methane, 3-ter
  • Item 24 The method according to any one of Items 17 to 22, which is selected from the group consisting of p-cresol.
  • Item 24. The method according to any one of Items 17 to 23, wherein the nanocarbon is a carbon nanotube.
  • Item 25 A sensor comprising an electrode immersed in a solvent containing a compound having an aromatic ring skeleton, wherein the electrode is loaded with nanocarbon and an enzyme on a substrate.
  • Item 26. Item 26. The sensor according to Item 25, wherein the concentration of the compound having an aromatic ring skeleton in the solvent is 0.000001 to 2% (w / v).
  • the electron transfer action of nanocarbon is promoted. Therefore, the application field of the electron transfer action of nanocarbon is expanded.
  • the nanocarbon can be stably and / or more effectively used as a mediator for the exchange of electrons between the enzyme and the electrode.
  • Example 1 The structure of the electrode produced in Example 1 is shown.
  • “1” is a PET film
  • “2” is an adhesive sheet
  • “3” is a gold-deposited PET film
  • “4” is a working electrode site.
  • Example 1 the cyclic voltammogram measured by mounting thymol on a working electrode part is shown.
  • Example 1 the cyclic voltammogram measured by mounting phenol in a working electrode site
  • Comparative Example 1 a cyclic voltammogram measured by placing menthol on the working electrode site is shown.
  • a cyclic voltammogram measured by placing cyclohexanol on the working electrode site is shown.
  • Comparative example 1 the cyclic voltammogram measured without mounting a compound in a working electrode site
  • the structure of the electrode produced in Example 3 is shown.
  • “5” is a PET film
  • “6” is an adhesive sheet
  • “7” is a carbon paste-printed PET film
  • “8” is a working electrode site.
  • Example 3 the cyclic voltammogram measured by adding thymol to a buffer solution is shown.
  • Comparative example 3 the cyclic voltammogram measured without adding thymol to a buffer solution is shown.
  • Example 4 the cyclic voltammogram measured without adding thymol to a buffer solution is shown.
  • Example 4 the cyclic voltammogram measured by adding thymol to a buffer solution so that it may become 0.00001% (w / v) is shown. In Example 4, the cyclic voltammogram measured by adding thymol to a buffer solution so as to be 0.0001% (w / v) is shown. In Example 4, the cyclic voltammogram which measured by adding thymol to a buffer solution so that it might become 0.001% (w / v) is shown. In Example 4, the cyclic voltammogram measured by adding thymol to a buffer solution so as to be 0.01% (w / v) is shown.
  • Example 7 the cyclic voltammogram measured by adding thymol to the buffer solution is shown.
  • comparative example 5 the cyclic voltammogram measured without adding thymol to a buffer solution is shown.
  • Example 8 the cyclic voltammogram measured by mounting a single-walled carbon nanotube on the working electrode site is shown.
  • Example 8 the cyclic voltammogram measured by mounting the multi-walled carbon nanotube on the working electrode site is shown.
  • Comparative Example 6 a cyclic voltammogram measured by placing a single-walled carbon nanotube on the working electrode site is shown.
  • Comparative Example 6 a cyclic voltammogram measured by placing multi-walled carbon nanotubes on the working electrode site is shown.
  • Example 9 the cyclic voltammogram measured by mounting the single-walled carbon nanotube on the working electrode site is shown. In Example 9, the cyclic voltammogram measured by mounting the multi-walled carbon nanotube on the working electrode site is shown.
  • Comparative Example 7 a cyclic voltammogram measured by placing a single-walled carbon nanotube on the working electrode site is shown. In Comparative Example 7, a cyclic voltammogram measured by placing multi-walled carbon nanotubes on the working electrode site is shown.
  • Nanocarbon is not particularly limited as long as it is a substance having an electron transfer function and recognized as nanocarbon.
  • a substance means a carbon material mainly composed of carbon including, for example, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon nanotwist, cocoon, carbon nanocoil, graphene, fullerene and the like.
  • the carbon nanotube may be a single-walled carbon nanotube, a double-walled carbon nanotube, or a multi-walled carbon nanotube.
  • the nanocarbon is preferably a carbon nanotube, and is preferably a single-walled carbon nanotube.
  • the nanocarbon electron transfer action accelerator is composed of a compound having an aromatic ring skeleton.
  • the number of ring-constituting atoms in the aromatic ring skeleton is, for example, 5 to 18, preferably 5 to 16, and more preferably 5 to 14.
  • the aromatic ring skeleton includes a skeleton composed of one benzene ring, a skeleton composed of 2 or more (for example, 2 to 4) benzene rings (naphthalene skeleton, anthracene skeleton, etc.), a benzene ring and another aromatic ring (nitrogen-containing aromatic ring).
  • Consists of skeletons (fused with phenanthroline, benzofuran, benzimidazole, carbazole, etc.), carbon and other elements (nitrogen, oxygen, sulfur, etc.) And having a skeleton composed of an aromatic ring (triazine skeleton, triazole skeleton, pyridine skeleton, etc.).
  • the compound having an aromatic ring skeleton is preferably a compound that alone does not have a function as a mediator. Not having a function as a mediator alone means that it does not have a function of conducting electron transfer between an electrode and an enzyme or between an electrode and a substrate like benzoquinone and 1-methoxyphenazine methosulfate. means.
  • the compound having an aromatic ring skeleton preferably has an electron-donating substituent.
  • the electron-donating substituent is a hydroxy group, an amino group, a methyl group, or the like.
  • a preferred electron donating substituent is a hydroxy group.
  • Examples of the compound having an electron-donating substituent and an aromatic ring skeleton include compounds having a benzene ring substituted with a hydroxy group (for example, thymol, phenol, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, tyrosine disodium hydrate, Sodium salicylate, 5-hydroxyindole, leucoquinizarine, carvacrol, 1,5-naphthalenediol, 4-isopropyl-3-methylphenol, 2-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 1-naphthol, 2-tert-butyl-5 -Methylphenol, 2,4,6-trimethylphenol, 2,6-diisopropylphenol, 2-tert-butyl-4-ethylphenol, 6-tert-butyl-2,4-xylenol, 2-tert-butyl-4 -Methylphenone 2-tert-butyl-6-methylphenol, 2,4-di-tert-butyl
  • the electron transfer action between the nanocarbon and another substance can be promoted by bringing the nanocarbon electron transfer action promoter close to or attached to the nanocarbon.
  • the electron transfer promoter and nanocarbon are preferably attached or close to each other by intermolecular interaction. There are no particular restrictions on the amount of the electron transfer action promoter that is placed close to or attached to promote the electron transfer action of the nanocarbon.
  • Nanocarbon with an electron transfer action promoter approaching or adhering The nanocarbon with an enhanced electron transfer action can be obtained by bringing the above-described electron transfer action accelerator close to or attached to the nanocarbon.
  • the means for bringing the electron transfer action promoter close to or attached to the nanocarbon can be carried out by mixing nanocarbon and an electron transfer action promoter (including mixing in a solution) or by placing an electron transfer action promoter on the nanocarbon.
  • the electron transfer action promoter arranged close to or attached to the nanocarbon may or may not be fixed.
  • the immobilization is not limited as long as the functions of the nanocarbon and the electron transfer action promoter are not hindered, and can be appropriately selected from known means and used.
  • the nanocarbon and the electron transfer accelerator that can be used in the nanocarbon having the electron transfer action accelerator in the vicinity or attached thereto are the above-mentioned 1. Is as described above.
  • Electrode has a substrate, and it is preferable that nanocarbon, a compound having an aromatic ring skeleton, and an enzyme are loaded on the substrate.
  • the compound having a nanocarbon and an aromatic ring skeleton is as described in 1 above.
  • the loading amount of the compound having an aromatic ring skeleton is not particularly limited.
  • the loading amount of the compound having an aromatic ring skeleton is, for example, 0.001 parts by mass or more, preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the nanocarbon. It is.
  • the loading amount of the compound having an aromatic ring skeleton is, for example, 100000 parts by mass or less, preferably 10,000 parts by mass or less, and more preferably 1000 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of nanocarbon.
  • the lower limit and the upper limit can be arbitrarily combined.
  • the loading amount of the compound having an aromatic ring skeleton is, for example, 0.001 part by mass or more, preferably 0.01 part by mass or more, more preferably 0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the enzyme loading. That's it.
  • the loading amount of the compound having an aromatic ring skeleton is, for example, 1 million parts by mass or less, preferably 100000 parts by mass or less, and more preferably 10,000 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the enzyme.
  • the lower limit and the upper limit can be arbitrarily combined.
  • the substrate is not particularly limited as long as it is suitable for an electrode on which an enzyme used for a biosensor is immobilized.
  • a substrate in which a metal film (for example, a metal thin film) is formed on an insulating substrate can be used.
  • a metal film for example, a metal thin film
  • the insulating substrate for example, a glass substrate or a plastic substrate (for example, a PET substrate) can be used.
  • the type of metal forming the metal film is not particularly limited as long as it is used for the electrode. For example, gold, platinum, titanium, etc. can be mentioned.
  • the substrate may be a substrate in which a carbon film (for example, a thin film made of carbon paste) is formed instead of the metal film.
  • the enzyme is preferably one that liberates electrons with a catalytic reaction.
  • examples of such an enzyme include oxidoreductase.
  • the oxidoreductase include glucose dehydrogenase, glucose oxidase, lactate oxidase, cholesterol oxidase, alcohol oxidase, sarcosine oxidase, fructosylamine oxidase, pyruvate oxidase, lactate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, glycerol oxidase, glycerol-3-phosphorus.
  • Examples include acid oxidase, uricase, choline oxidase, xanthine oxidase, and hydroxybutyrate dehydrogenase.
  • the enzyme is preferably glucose dehydrogenase, preferably flavin-bound glucose dehydrogenase, and preferably glucose dehydrogenase (also referred to as “FADGDH”) having flavin adenine dinucleotide (FAD) as a coenzyme.
  • FADGDH glucose dehydrogenase
  • FADGDH retains FAD in a three-dimensional recess formed of a polypeptide, and conventionally, a substance called a mediator is required to transfer the electrons generated there to the electrode.
  • nanocarbon preferably carbon nanotube, more preferably single-walled carbon nanotube
  • electrons can be transmitted to the electrode without using a mediator.
  • FADGDH is not limited, and any type can be used.
  • Specific examples of FADGDH can include those derived from any of the following organisms: Aspergillus tereus, Aspergillus oryzae, Alpergillus niger, Aspergillus foretidas, Alpergillus aureus, Aspergillus virgecolor, Aspergillus Kawachi, Alpergillus awamori, Agrobacterium tumefaciens, Cytoferga marinoflava, Agaricus bisporus, Macrorepiota racodes, Burkholderia cepacia, Mucor subtilisima, Mucor gilier mondi, Mucor purini, Mucor jabanicas, Mucor Silcineroides, Mucor Silcineroides F Silcineroides, Mucor Himaris, Mucor Himaris et ⁇ Sylvaticus, Mucor dimorphosporus, Absidia cy
  • FADGDH preferred in one embodiment is FADGDH derived from Aspergillus oryzae, FADGDH derived from Mucor Himalis, FADGDH derived from Mucor subtilisus, FADGDH derived from Silcinera simplex, FADGDH derived from Metallicium sp or F from AD
  • it has 80% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 1 to 6, more preferably 90% identity with the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 1 to 6, more preferably And those having 95% or more identity with the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1 to 6 and having glucose dehydrogenation activity.
  • Amino acid sequence identity can be calculated using commercially available or analytical tools available through telecommunications lines (Internet), for example, the National Biotechnology Information Center (NCBI) homology algorithm BLAST (Basic local alignment). search tool) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/, using default (initial setting) parameters.
  • NCBI National Biotechnology Information Center
  • the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is that of FADGDH derived from Aspergillus oryzae
  • the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is that of FADGDH derived from Mucor Himalis
  • the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 is mucor
  • the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 is that of Silcineella simplex
  • the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 is that of FADGDH derived from Metalidium sp.
  • the amino acid sequence is that of FADGDH derived from Coretotricum sp.
  • a dispersant may be further loaded on the substrate.
  • the dispersant is not particularly limited as long as it is a substance that can suppress and disperse the nanocarbon on the substrate.
  • examples of the dispersant include sodium cholate, sodium deoxycholate, sodium dodecyl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, cetyltrimethylammonium bromide, octylphenol ethoxylate, and the like.
  • the preferred dispersant is sodium cholate, sodium deoxycholate.
  • Nanocarbon a compound having an aromatic ring skeleton, and an enzyme can be loaded on a substrate by any means.
  • a solution in which each of these substances is dispersed or dissolved is prepared, and they are sequentially added to a predetermined portion on the substrate (if the substrate is a metal thin film formed on an insulating substrate, a metal thin film is formed. It can be loaded by repeating the operation of dripping and drying it at the place where it was made.
  • the dispersion medium or solvent is not particularly limited, and examples thereof include water, alcohol solvents (for example, ethanol), ketone solvents (for example, acetone), and combinations thereof.
  • the loading order is arbitrary, but in one embodiment, it is preferable to load in the order of nanocarbon ⁇ enzyme ⁇ a compound having an aromatic ring skeleton, or nanocarbon ⁇ a compound having an aromatic ring skeleton ⁇ an enzyme.
  • the amount of the nanocarbon, the compound having an aromatic ring skeleton, or the enzyme used is not particularly limited.
  • the nanocarbon, the compound having an aromatic ring skeleton, and the enzyme may be immobilized on a substrate. Immobilization can be carried out by appropriately selecting a known method. For example, a liquid in which a substance suitable for immobilization such as tetrafluoroethylene / perfluoro [2- (fluorosulfonylethoxy) polyvinyl ether] copolymer (eg, Nafion (trademark)) and carboxymethylcellulose is dissolved on the substrate.
  • a substance suitable for immobilization such as tetrafluoroethylene / perfluoro [2- (fluorosulfonylethoxy) polyvinyl ether] copolymer (eg, Nafion (trademark)) and carboxymethylcellulose is dissolved on the substrate.
  • a substance suitable for immobilization such as tetrafluoroethylene / perfluoro [2- (fluorosulfonylethoxy) polyvinyl ether] copolymer (e
  • the dispersant is preferably blended in a dispersion in which nanocarbon is dispersed.
  • the blending ratio of the dispersing agent is arbitrary, but it is preferable to blend, for example, 0.2 to 2% (w / v).
  • the mixing ratio of nanocarbon is arbitrary, but it is preferable to add 0.05 to 0.5% (w / v), for example.
  • the sensor preferably includes the above three electrodes.
  • the sensor preferably includes the three electrodes as a working electrode.
  • the sensor preferably has a counter electrode (counter electrode) in addition to the working electrode.
  • the sensor can further include a configuration normally provided in a biosensor such as a potentiostat and a current detection circuit. Specific configurations of the counter electrode, the potentiostat, the current detection circuit, and the like are arbitrary as long as the sensor can perform the intended measurement, and can be designed by appropriately selecting from means known in the art. it can.
  • the working electrode included in the sensor may be one obtained by removing a compound having an aromatic ring skeleton from the above three electrodes.
  • the solvent in which each electrode is immersed includes a compound having an aromatic ring skeleton.
  • the solvent includes a buffer solution, and examples thereof include an acetate buffer solution, a citrate buffer solution, a phosphate buffer solution, and a borate buffer solution.
  • the concentration of the substance to be measured or the substrate in the solvent is not particularly limited and can be set to any concentration necessary for measurement.
  • the concentration of the compound having an aromatic ring skeleton in the solvent is not particularly limited.
  • the lower limit of the concentration is, for example, 0.000001% (w / v), preferably 0.000005% (w / v), more preferably 0.00001% (w / v), more preferably 0.00005%.
  • W / v more preferably 0.0001% (w / v), more preferably 0.0005% (w / v), more preferably 0.001% (w / v), more preferably 0.8. 005% (w / v), more preferably 0.01% (w / v).
  • the upper limit of the concentration is, for example, 2% (w / v), preferably 1.5% (w / v), more preferably 1% (w / v).
  • the lower limit and the upper limit of the concentration can be arbitrarily combined.
  • Example 1 An electrode chip having a working electrode portion of 9 mm 2 was produced using a sheet obtained by vapor-depositing gold on a PET substrate (FIG. 1).
  • FIG. 1 “1” is a PET film
  • “2” is an adhesive sheet
  • “3” is a gold-deposited PET film
  • “4” indicates a working electrode site.
  • FIG. 2 shows a case where thymol is used
  • FIG. 3 shows a case where phenol is used.
  • the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 1 below.
  • Comparative Example 1 A cyclic voltammogram was measured in the same manner as in Example 1 except that the compound (1) of Example 1 was changed to the following compound (3) or (4). (3) Menthol (dissolved in 50% (v / v) ethanol) (4) Cyclohexanol (dissolved in 40 mM sodium phosphate buffer) The results are shown in FIG. 4 (menthol), FIG. 5 (cyclohexanol), and FIG. 6 (no compound added). In the cyclic voltammograms shown in FIGS. 4 to 6, the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 2 below.
  • Example 1 From the results of Example 1 and Comparative Example 1, it was found that the current can be measured by adding thymol or phenol even when the current is not measured only by immobilizing the enzyme and the carbon nanotube at the working electrode site. On the other hand, it was found that no current was measured when menthol or cyclohexanol was used instead of thymol and phenol.
  • Example 2 Similarly to Example 1, an electrode chip having a working electrode portion of 9 mm 2 was produced using a sheet obtained by vapor-depositing gold on a PET substrate. 5 ⁇ L of an aqueous dispersion containing 2% (w / v) sodium cholate and 0.15% (w / v) single-walled carbon nanotubes (outer diameter 1.1 to 1.7 nm) was dropped onto the working electrode site. And dried. After drying the carbon nanotube dispersion, 5 ⁇ L of FADGDH (having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; 20 U / ⁇ L) dissolved in ultrapure water was dropped at the working electrode site and dried. After drying the FADGDH solution, 5 ⁇ L of 3% (w / v) Nafion solution was dropped onto the working electrode site, and dried to immobilize the carbon nanotubes and FADGDH on the working electrode.
  • aqueous dispersion containing 2% (w / v) sodium cholate and 0.15%
  • Example 1 As described above, it was confirmed that the current measured in Example 1 was observed even when thymol or phenol was changed to the compounds (5) to (10) above.
  • Comparative Example 2 A cyclic voltammogram was obtained in the same manner as in Example 2 except that any one of the compounds (5) to (10) was replaced with the compound (3) or (4). In the obtained cyclic voltammogram, the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 4 below.
  • Example 3 Using a sheet obtained by printing a carbon paste on a PET substrate, an electrode chip having a working electrode portion of 9 mm 2 was produced (FIG. 7).
  • “5” is a PET film
  • “6” is an adhesive sheet
  • “7” is a carbon paste-printed PET film
  • “8” indicates a working electrode site.
  • 5 ⁇ L of an aqueous dispersion of 0.15% (w / v) single-walled carbon nanotubes (outer diameter 1.1 to 1.7 nm) containing 2% (w / v) sodium cholate was dropped onto the working electrode site. And dried.
  • Comparative Example 3 Measurement by cyclic voltammetry was performed in the same manner as in Example 3 except that thymol was not added to 40 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4). The obtained cyclic voltammogram is shown in FIG. In this cyclic voltammogram, the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 6 below.
  • Example 3 and Comparative Example 3 it was confirmed that the current can be measured not by immobilizing thymol on the electrode but also by containing thymol in the buffer solution. This result supports that a compound having an aromatic ring skeleton mediates and accelerates the transfer of electrons between the coenzyme FAD and the carbon nanotube.
  • Example 4 Similarly to Example 1, an electrode chip having a working electrode portion of 9 mm 2 was produced using a sheet obtained by vapor-depositing gold on a PET substrate. 5 ⁇ L of an aqueous dispersion containing 2% (w / v) sodium cholate and 0.15% (w / v) single-walled carbon nanotubes (outer diameter 1.1 to 1.7 nm) was dropped onto the working electrode site. And dried. After drying the carbon nanotube dispersion, 5 ⁇ L of FADGDH (having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; 20 U / ⁇ L) dissolved in ultrapure water was dropped at the working electrode site and dried.
  • FADGDH having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; 20 U / ⁇ L
  • the current is measured by adding a very small amount (0.00001% (w / v)) of thymol to the buffer solution even under conditions where the current is not measured simply by immobilizing the enzyme and carbon nanotubes at the working electrode site. Turned out to be. Further, it was found that a current value of 60% or more of the maximum current value obtained by addition of thymol was measured by adding thymol to the buffer solution so as to be 0.001% (w / v).
  • Example 5 Any one of the following compounds (11) to (14) was added and dissolved in 40 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4) so as to be 0.1% (w / v).
  • An electrode tip produced in the same manner as in Example 1 was set on the working electrode of an electrochemical analyzer (ALS / CHI 660B) and referenced. A silver / silver chloride electrode was set on the electrode, and a platinum wire was set on the counter electrode, and immersed in a sodium phosphate buffer solution in which the aniline was dissolved or a 40 mM sodium phosphate buffer solution (pH 7.4).
  • the current can be measured by adding the compounds (11) to (14) even under conditions where the current is not measured only by immobilizing the enzyme and the carbon nanotube at the working electrode site.
  • Example 6 Similarly to Example 1, an electrode chip having a working electrode portion of 9 mm 2 was produced using a sheet obtained by vapor-depositing gold on a PET substrate. 5 ⁇ L of an aqueous dispersion containing 2% (w / v) sodium cholate and 0.15% (w / v) single-walled carbon nanotubes (outer diameter 1.1 to 1.7 nm) was dropped onto the working electrode site. And dried. After drying the carbon nanotube dispersion, 5 ⁇ L of FADGDH (having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; 20 U / ⁇ L) dissolved in ultrapure water was dropped at the working electrode site and dried.
  • FADGDH having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; 20 U / ⁇ L
  • the electrode tip prepared above was set on the working electrode of an electrochemical analyzer (ALS / CHI 660B), the silver / silver chloride electrode was set on the reference electrode, and the platinum wire was set on the counter electrode.
  • the three electrodes were immersed in a 40 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4). In the case where glucose was not added to this buffer solution (0 mM) or glucose was added to 48 mM, measurement by cyclic voltammetry was performed. In the obtained cyclic voltammogram, the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 9 below.
  • Example 6 and Comparative Example 4 From the results of Example 6 and Comparative Example 4, the current was measured by adding the compounds (15) to (33) even under conditions where the current was not measured simply by immobilizing the enzyme and carbon nanotubes at the working electrode site. Turned out to be. On the other hand, it was found that no current was measured when compound (34) was added. Compounds (15) to (33) all have an aromatic ring skeleton, whereas compound (34) has ⁇ electrons but does not have an aromatic ring skeleton. Therefore, it is considered that the compounds (15) to (33) have an aromatic ring skeleton, thereby mediating and facilitating the exchange of electrons between the coenzyme FAD and the carbon nanotube.
  • Example 7 Similarly to Example 1, an electrode chip having a working electrode portion of 9 mm 2 was produced using a sheet obtained by vapor-depositing gold on a PET substrate. 7. An aqueous dispersion containing 2% (w / v) sodium cholate and 0.092% (w / v) multi-walled carbon nanotubes (NC7000, Nanocyl, outer diameter 5 to 15 nm) at the working electrode site. 2 ⁇ L was dropped and dried. After drying the carbon nanotube dispersion, 5 ⁇ L of FADGDH (having the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2; 20 U / ⁇ L) dissolved in ultrapure water was dropped at the working electrode site and dried.
  • FC7000 multi-walled carbon nanotubes
  • the electrode tip prepared above is set on the working electrode of the electrochemical analyzer (ALS / CHI 660B), the silver / silver chloride electrode is set on the reference electrode, the platinum wire is set on the counter electrode, and phosphorus containing 0.01% (w / v) thymol
  • the sample was immersed in a sodium acid buffer and measured by cyclic voltammetry.
  • FIG. 15 shows cyclic voltammograms measured at glucose concentrations of 0 mM, 10 mM, and 48 mM, respectively. In this cyclic voltammogram, the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 11 below.
  • Comparative Example 5 Measurement by cyclic voltammetry was carried out in the same manner as in Example 4 except that thymol was not added to 40 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4). The obtained cyclic voltammogram is shown in FIG. In this cyclic voltammogram, the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 12 below.
  • Example 7 As in Example 7 and Comparative Example 5, it was confirmed that even when multi-walled carbon nanotubes were used, the current could be measured by including thymol in the buffer solution.
  • Example 8 Similarly to Example 1, an electrode chip having a working electrode portion of 9 mm 2 was produced using a sheet obtained by vapor-depositing gold on a PET substrate. 5 ⁇ L of an aqueous dispersion containing 2% (w / v) sodium cholate and 0.15% (w / v) single-walled carbon nanotubes (outer diameter 1.1 to 1.7 nm) at the working electrode site, or 8.2 ⁇ L of an aqueous dispersion containing 2% (w / v) sodium cholate and 0.092% (w / v) multi-walled carbon nanotubes (outer diameter 5 to 15 nm) was dropped and dried.
  • the electrode tip prepared above is set on the working electrode of the electrochemical analyzer (ALS / CHI 660B), the silver / silver chloride electrode is set on the reference electrode, the platinum wire is set on the counter electrode, and phosphorus containing 0.01% (w / v) thymol
  • the sample was immersed in a sodium acid buffer and measured by cyclic voltammetry. Cyclic voltammograms measured at glucose concentrations of 0 mM, 10 mM, and 48 mM are shown in FIG. 17 (single-walled carbon nanotubes) and FIG. 18 (multi-walled carbon nanotubes), respectively. In this cyclic voltammogram, the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 13 below.
  • Comparative Example 6 Measurement by cyclic voltammetry was performed in the same manner as in Example 8 except that thymol was not added to 40 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4). The obtained cyclic voltammograms are shown in FIG. 19 (single-walled carbon nanotubes) and FIG. 20 (multi-walled carbon nanotubes). In this cyclic voltammogram, the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 14 below.
  • Example 8 and Comparative Example 6 it was confirmed that the current value was increased by including thymol in the buffer solution when either single-walled carbon nanotubes or multi-walled carbon nanotubes were used.
  • Example 9 Similarly to Example 1, an electrode chip having a working electrode portion of 9 mm 2 was produced using a sheet obtained by vapor-depositing gold on a PET substrate. 5 ⁇ L of an aqueous dispersion containing 2% (w / v) sodium cholate and 0.15% (w / v) single-walled carbon nanotubes (outer diameter 1.1 to 1.7 nm) at the working electrode site, or 8.2 ⁇ L of an aqueous dispersion containing 2% (w / v) sodium cholate and 0.092% (w / v) multi-walled carbon nanotubes (outer diameter 5 to 15 nm) was dropped and dried.
  • the electrode tip prepared above is set on the working electrode of the electrochemical analyzer (ALS / CHI 660B), the silver / silver chloride electrode is set on the reference electrode, the platinum wire is set on the counter electrode, and phosphorus containing 0.01% (w / v) thymol
  • the sample was immersed in a sodium acid buffer and measured by cyclic voltammetry. Cyclic voltammograms measured at lactic acid concentrations of 0 mM, 5 mM, and 12 mM are shown in FIG. 21 (single-walled carbon nanotubes) and FIG. 22 (multi-walled carbon nanotubes), respectively. In this cyclic voltammogram, the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 15 below.
  • Comparative Example 7 Measurement by cyclic voltammetry was performed in the same manner as in Example 8 except that thymol was not added to 40 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4).
  • the obtained cyclic voltammograms are shown in FIG. 23 (single-walled carbon nanotubes) and FIG. 24 (multi-walled carbon nanotubes).
  • the current value of +0.6 V when sweeping from ⁇ 0.8 V to +0.8 V was as shown in Table 16 below.
  • Example 9 As in Example 9 and Comparative Example 7, it was confirmed that the current value was increased by including thymol in the buffer solution when either single-walled carbon nanotubes or multi-walled carbon nanotubes were used.

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Abstract

ナノカーボンと他の物質との電子伝達作用を促進する手段の提供。　芳香環骨格を有する化合物からなる、ナノカーボンの電子伝達作用促進剤。

Description

ナノカーボンの電子伝達作用
　ナノカーボンと他の物質との電子伝達に関する技術が開示される。
　ナノカーボンは電気の伝導率が高いことから他の物質との電子伝達を行う導電材料としての応用が進んでいる。例えばナノカーボンをカーボンと樹脂および有機溶剤からなるインクに混合し基板上に印刷してバイオセンサ用の電極として用いることが提案されている（特許文献１）。また、ナノカーボンの一種であるカーボンナノチューブは過酸化物を測定するセンサに用いられたり（特許文献２）、酵素とともにフィルム状に成形し、センサや燃料電池の電極として用いられたりしている（特許文献３）。さらに単層カーボンナノチューブを用いることで酵素から直接電子移動で電極への電子伝達を行うことも報告されている（非特許文献１）。これは従来メディエーターが必須であった、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（ＦＡＤＧＤＨ）をメディエーターなしでグルコースセンサーに用いることを可能にする。
WO2005088288 WO2011007582 WO2012002290
ACS Catal. 2017, 7, 725_734
　ナノカーボンと他の物質との電子伝達作用を促進する手段の提供が１つの課題である。
　かかる課題等を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、芳香環骨格を有する化合物にナノカーボンの電子伝達機能を促進する作用があることを見出した。斯かる知見に更なる研究と改良を重ね、下記に代表される発明を提供するに至った。
項１．
芳香環骨格を有する化合物からなる、ナノカーボンの電子伝達作用促進剤。
項２．
芳香環骨格を有する化合物が分子間相互作用により付着または近接して存在する、ナノカーボン。
項３．
芳香環骨格を有する化合物が単独ではメディエーターとしての機能を有しない化合物である、項２に記載のナノカーボン。
項４．
芳香環骨格を有する化合物がチモール、フェノール、ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホン、チロシン二ナトリウム水和物、サリチル酸ナトリウム、トルエン、５－ヒドロキシインドール、アニリン、ロイコキニザリン、カルバクロール、１，５－ナフタレンジオール、４－イソプロピル－３－メチルフェノール、２－イソプロピルフェノール、４－イソプロピルフェノール、１－ナフトール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール、２，４，６－トリメチルフェノール、２，６－ジイソプロピルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール、６－ｔｅｒｔ－ブチル－２，４－キシレノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－メチルフェノール、２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール、ビス（ｐ－ヒドロキシフェニル）メタン、３－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２－イソプロピル－５－メチルアニソール、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、及びｐ－クレゾールから成る群より選択される項２又は３に記載のナノカーボン。
項５．
基板上にナノカーボン、芳香環骨格を有する化合物、及び酵素が積載された、電極。
項６．
ナノカーボンがカーボンナノチューブである、項５に記載の電極。
項７．
カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである、項５又は６に記載の電極。
項８．
酵素がフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼである、項５～７のいずれかに記載の電極。
項９．
基板上に分散剤が更に積載された、項５～８のいずれかに記載の電極。
項１０．
基板が炭素または金属の薄膜が形成された基板である、項５～９のいずれかに記載の電極。
項１１．
項５～１０のいずれかに記載の電極を含むセンサ。
項１２．
ナノカーボンの電子伝達を促進又は向上するための、芳香環骨格を有する化合物の使用。
項１３．
ナノカーボンの電子伝達が、電極と酵素の間の電子伝達である、項１２に記載の使用。
項１４．
酵素がフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼである、項１３に記載の使用。
項１５．
芳香環骨格を有する化合物がチモール、フェノール、ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホン、チロシン二ナトリウム水和物、サリチル酸ナトリウム、トルエン、５－ヒドロキシインドール、アニリン、ロイコキニザリン、カルバクロール、１，５－ナフタレンジオール、４－イソプロピル－３－メチルフェノール、２－イソプロピルフェノール、４－イソプロピルフェノール、１－ナフトール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール、２，４，６－トリメチルフェノール、２，６－ジイソプロピルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール、６－ｔｅｒｔ－ブチル－２，４－キシレノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－メチルフェノール、２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール、ビス（ｐ－ヒドロキシフェニル）メタン、３－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２－イソプロピル－５－メチルアニソール、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、及びｐ－クレゾールから成る群より選択される、項１２～１４のいずれかに記載の使用。
項１６．
ナノカーボンがカーボンナノチューブである、項１２～１５のいずれかに記載の使用。
項１７．
ナノカーボンの電子伝達を促進又は向上する方法であって、芳香環骨格を有する化合物をナノカーボンに付着又は近接させることを含む方法。
項１８．
ナノカーボンの電子伝達が、酵素及び電極の間の電子伝達である、項１７に記載の方法。
項１９．
酵素がフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼである、項１８に記載の方法。
項２０．
ナノカーボンに付着又は近接させることが、電極の基板上にナノカーボン、芳香環骨格を有する化合物、及び酵素を積載することである、項１７～１９のいずれかに記載の方法。
項２１．
ナノカーボンに付着又は近接させることが、基板上にナノカーボン及び酵素を積載した電極を、芳香環骨格を有する化合物を含む溶媒に浸漬することである、項１７～１９のいずれかに記載の方法。
項２２．
溶媒中の芳香環骨格を有する化合物の濃度が、０．０００００１～２％（ｗ／ｖ）である、項２１に記載の方法。
項２３．
芳香環骨格を有する化合物がチモール、フェノール、ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホン、チロシン二ナトリウム水和物、サリチル酸ナトリウム、トルエン、５－ヒドロキシインドール、アニリン、ロイコキニザリン、カルバクロール、１，５－ナフタレンジオール、４－イソプロピル－３－メチルフェノール、２－イソプロピルフェノール、４－イソプロピルフェノール、１－ナフトール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール、２，４，６－トリメチルフェノール、２，６－ジイソプロピルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール、６－ｔｅｒｔ－ブチル－２，４－キシレノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－メチルフェノール、２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール、ビス（ｐ－ヒドロキシフェニル）メタン、３－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２－イソプロピル－５－メチルアニソール、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、及びｐ－クレゾールから成る群より選択される、項１７～２２のいずれかに記載の方法。
項２４．
ナノカーボンがカーボンナノチューブである、項１７～２３のいずれかに記載の方法。
項２５．
芳香環骨格を有する化合物を含む溶媒に浸漬された電極を含むセンサであって、前記電極が、基板上にナノカーボン及び酵素が積載されているセンサ。
項２６．
溶媒中の芳香環骨格を有する化合物の濃度が、０．０００００１～２％（ｗ／ｖ）である、項２５に記載のセンサ。
　ナノカーボンの電子伝達作用が促進される。よって、ナノカーボンの電子伝達作用の利用分野が拡大される。一実施形態において、ナノカーボンを酵素と電極との電子の授受の媒介物質として安定的及び／又はより効果的に利用することができる。
実施例１で作製した電極の構造を示す。「１」はＰＥＴフィルムであり、「２」は粘着シートであり、「３」は金蒸着ＰＥＴフィルムであり、「４」は作用電極部位である。 実施例１において、作用電極部位にチモールを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例１において、作用電極部位にフェノールを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 比較例１において、作用電極部位にメントールを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 比較例１において、作用電極部位にシクロヘキサノールを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 比較例１において、作用電極部位に化合物を載置することなく測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例３で作製した電極の構造を示す。「５」はＰＥＴフィルムであり、「６」は粘着シートであり、「７」はカーボンペースト印刷ＰＥＴフィルムであり、「８」は作用電極部位である。 実施例３において、緩衝液にチモールを添加して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 比較例３において、緩衝液にチモールを添加することなく測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例４において、緩衝液にチモールを添加することなく測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例４において、緩衝液にチモールを０．００００１％（ｗ／ｖ）となるように添加して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例４において、緩衝液にチモールを０．０００１％（ｗ／ｖ）となるように添加して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例４において、緩衝液にチモールを０．００１％（ｗ／ｖ）となるように添加して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例４において、緩衝液にチモールを０．０１％（ｗ／ｖ）となるように添加して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例７において、緩衝液にチモールを添加して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 比較例５において、緩衝液にチモールを添加することなく測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例８において、作用電極部位に単層カーボンナノチューブを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例８において、作用電極部位に多層カーボンナノチューブを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 比較例６において、作用電極部位に単層カーボンナノチューブを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 比較例６において、作用電極部位に多層カーボンナノチューブを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例９において、作用電極部位に単層カーボンナノチューブを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 実施例９において、作用電極部位に多層カーボンナノチューブを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 比較例７において、作用電極部位に単層カーボンナノチューブを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。 比較例７において、作用電極部位に多層カーボンナノチューブを載置して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。
１．ナノカーボンの電子伝達作用促進剤
　ナノカーボンは、電子伝達機能を有する、ナノカーボンとして認識される物質であれば特に制限されない。そのような物質としては、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノツイスト、コクーン、カーボンナノコイル、グラフェン、フラーレンなどを含む、主に炭素により構成されている炭素材料を意味する。カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブであっても、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブであってもよい。一実施形態においてナノカーボンは、カーボンナノチューブであることが好ましく、単層カーボンナノチューブであることが好ましい。
　ナノカーボンの電子伝達作用促進剤は、芳香環骨格を有する化合物からなることが好ましい。芳香環骨格の環構成原子の数は、例えば５～１８、好ましくは５～１６、さらに好ましくは５～１４である。芳香環骨格には、１つのベンゼン環からなる骨格、２以上（例えば、２～４）のベンゼン環からなる骨格（ナフタレン骨格、アントラセン骨格など）、ベンゼン環と他の芳香環（含窒素芳香環、含酸素芳香環、含硫黄芳香環など）との縮合環からなる骨格（フェナントロリン骨格、ベンゾフラン骨格、ベンゾイミダゾール骨格、カルバゾール骨格など）、炭素と他の元素（窒素、酸素、硫黄など）により構成される芳香環からなる骨格（トリアジン骨格、トリアゾール骨格、ピリジン骨格など）を有するものが包含される。芳香環骨格を有する化合物は、単独ではメディエーターとしての機能を有しない化合物であることが好ましい。単独でメディエーターとしての機能を有しないとは、ベンゾキノンや１－メトキシフェナジンメトサルフェートのように電極と酵素との間あるいは電極と基質との間で電子伝達を単独で行うという機能を持たないことを意味する。
　一実施形態において、芳香環骨格を有する化合物は、電子供与性の置換基を有することが好ましい。電子供与性の置換基とはヒドロキシ基、アミノ基、及びメチル基等のことである。好ましい電子供与性の置換基は、ヒドロキシ基である。電子供与性の置換基及び芳香環骨格を有する化合物としては、ヒドロキシ基が置換されたベンゼン環を有する化合物（例えば、チモール、フェノール、ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホン、チロシン二ナトリウム水和物、サリチル酸ナトリウム、５－ヒドロキシインドール、ロイコキニザリン、カルバクロール、１，５－ナフタレンジオール、４－イソプロピル－３－メチルフェノール、２－イソプロピルフェノール、４－イソプロピルフェノール、１－ナフトール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール、２，４，６－トリメチルフェノール、２，６－ジイソプロピルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール、６－ｔｅｒｔ－ブチル－２，４－キシレノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－メチルフェノール、２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、および２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール、ビス（ｐ－ヒドロキシフェニル）メタン、３－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、ｐ－クレゾール）、アミノ基が置換されたベンゼン環を有する化合物（例えば、アニリン）、メチル基が置換されたベンゼン環を有する化合物（例えば、トルエン、２－イソプロピル－５－メチルアニソール）を挙げることができる。
　上記化合物の中でも、チモール、フェノールおよびカルバクロールが好ましい。
　ナノカーボンの電子伝達作用促進剤を、ナノカーボンに近接又は付着させることによって、ナノカーボンと他の物質間での電子伝達作用を促進させることができる。電子伝達作用促進剤とナノカーボンとは、分子間相互作用によって付着又は近接していることが好ましい。ナノカーボンの電子伝達作用を促進させるために近接又は付着して配置する電子伝達作用促進剤の量は特に制限されない。
２．電子伝達作用促進剤が近接又は付着したナノカーボン
　上述の電子伝達作用促進剤をナノカーボンに近接又は付着させることにより、電子伝達作用が促進されたナノカーボンを得ることができる。ナノカーボンに電子伝達作用促進剤を近接又は付着させる手段は特に制限されない。例えば、ナノカーボンと電子伝達作用促進剤とを混合すること（溶液中での混合を含む）、又はナノカーボン上に電子伝達作用促進剤を配置することによって実施することができる。ナノカーボンに近接又は付着して配置された電子伝達作用促進剤は、固定されていても、固定されていなくてもよい。固定は、ナノカーボン及び電子伝達作用促進剤の機能を阻害しない限り制限されず、公知の手段から適宜選択して使用することができる。
　電子伝達作用促進剤が近接又は付着したナノカーボンにおいて、使用可能なナノカーボン及び電子伝達促進剤は、上記１．について記載したとおりである。
３．電極
　電極は、基板を有し、該基板上にナノカーボン、芳香環骨格を有する化合物、及び酵素が積載されていることが好ましい。ナノカーボン及び芳香環骨格を有する化合物は上記１で記載したとおりである。
　芳香環骨格を有する化合物の積載量は、特に制限されない。芳香環骨格を有する化合物の積載量は、ナノカーボンの積載量１００質量部に対して、例えば、０．００１質量部以上、好ましくは０．０１質量部以上、さらに好ましくは０．１質量部以上である。また、芳香環骨格を有する化合物の積載量は、ナノカーボンの積載量１００質量部に対して、例えば、１０００００質量部以下、好ましくは１００００質量部以下、さらに好ましくは１０００質量部以下である。前記下限及び上限は任意に組み合わせることができる。また、芳香環骨格を有する化合物の積載量は、酵素の積載量１００質量部に対して、例えば、０．００１質量部以上、好ましくは０．０１質量部以上、さらに好ましくは０．１質量部以上である。また、芳香環骨格を有する化合物の積載量は、酵素の積載量１００質量部に対して、例えば、１００００００質量部以下、好ましくは１０００００質量部以下、さらに好ましくは１００００質量部以下である。前記下限及び上限は任意に組み合わせることができる。
　基板は、バイオセンサに利用される酵素を固定させた電極に適したものであれば特に制限されない。例えば、基板は、絶縁性基板上に金属膜（例えば、金属薄膜）が形成されたものを使用することができる。絶縁性基板は、例えば、ガラス基板又はプラスチック基板（例えば、ＰＥＴ基板）を用いることができる。金属膜を形成する金属の種類は、電極に使用されるものであれば特に制限されない。例えば、金、白金、及びチタン等を挙げることができる。また、基板は、金属膜の代わりに炭素膜（例えば、カーボンペーストによる薄膜）が形成されたものであってもよい。
　酵素は、触媒反応に伴って電子を遊離するものが好ましい。そのような酵素としては、例えば、酸化還元酵素を挙げることができる。酸化還元酵素としては、例えば、グルコースデヒドロゲナーゼ、グルコースオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、ザルコシンオキシダーゼ、フルクトシルアミンオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、グリセロールオキシダーゼ、グリセロール－３－リン酸オキシダーゼ、ウリカーゼ、コリンオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、及びヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼ等を挙げることができる。
　一実施形態において、酵素は、グルコースデヒドロゲナーゼであることが好ましく、フラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼであることが好ましく、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（「ＦＡＤＧＤＨ」とも称する）が好ましい。ＦＡＤＧＤＨは、ポリペプチドで形成される３次元構造のくぼみにＦＡＤを保持するため、そこで生成された電子を電極に伝達するためには、従来、メディエーターと呼ばれる物質を要した。これに対し、ナノカーボン（好ましくは、カーボンナノチューブ、より好ましくは単層カーボンナノチューブ）を用いることにより、メディエーターを利用しなくても、電子を電極に伝達することが可能となる。また、上述の電子伝達促進剤を利用することにより、ナノカーボンを介した電子伝達を格段に効率的に（又は強力に）行うことが可能となる。
　ＦＡＤＧＤＨの種類は制限されず、任意のものを使用することができる。ＦＡＤＧＤＨの具体例としては、次の生物のいずれかに由来するものを挙げることができる：アスペルギルス・テレウス、アスペルギルス・オリゼ、アルペルギルス・ニガー、アスペルギルス・フォエチダス、アルペルギルス・アウレウス、アスペルギルス・バージカラー、アスペルギルス・カワチ、アルペルギルス・アワモリ、アグロバクテリウム・ツメファシエンス、サイトファーガ・マリノフラバ、アガリカス・ビスポラス、マクロレピオタ・ラコデス、ブルクホルデリア・セパシア、ムコール・サブチリシマス、ムコール・ギリエルモンディ、ムコール・プライニ、ムコール・ジャバニカス、ムコール・シルシネロイデス、ムコール・シルシネロイデス・エフ・シルシネロイデス、ムコール・ヒエマリス、ムコール・ヒエマリス・エフ・シルバチカス、ムコール・ダイモルフォスポラス、アブシジア・シリンドロスポラ、アブシジア・ヒアロスポラ、アクチノムコール・エレガンス、シルシネラ・シンプレックス、シルシネラ・アンガレンシス、シルシネラ・シネンシス、シルシネラ・ラクリミスポラ、シルシネラ・マイナー、シルシネラ・ムコロイデス、シルシネラ・リジダ、シルシネラ・アンベラータ、シルシネラ・ムスカエ、メタリジウム・エスピー及びコレトトリカム・エスピー。
　一実施形態において好ましいＦＡＤＧＤＨは、アスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤＧＤＨ、ムコール・ヒエマリス由来のＦＡＤＧＤＨ、ムコール・サブチリシマス由来のＦＡＤＧＤＨ、シルシネラ・シンプレックス由来のＦＡＤＧＤＨ、メタリジウム・エスピー由来のＦＡＤＧＤＨ又はコレトトリカム・エスピー由来のＦＡＤＧＤＨであり、好ましくは、配列番号１～６のアミノ酸配列と８０％以上の同一性を有し、より好ましくは、配列番号１～６のアミノ酸配列と９０％以上の同一性を有し、さらに好ましくは、配列番号１～６のアミノ酸配列と９５％以上の同一性を有し、グルコース脱水素活性を有するものを挙げることができる。アミノ酸配列の同一性は、市販の又は電気通信回線（インターネット）を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができ、例えば、全米バイオテクノロジー情報センター（ＮＣＢＩ）の相同性アルゴリズムＢＬＡＳＴ（Basic local alignment search tool）http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/ においてデフォルト（初期設定）のパラメータを用いて、算出することができる。なお、配列番号１のアミノ酸配列は、アスペルギルス・オリゼ由来のＦＡＤＧＤＨのものであり、配列番号２のアミノ酸配列は、ムコール・ヒエマリス由来のＦＡＤＧＤＨのものであり、配列番号３のアミノ酸配列は、ムコール・サブチリシマス由来のＦＡＤＧＤＨのものであり、配列番号４のアミノ酸配列は、シルシネラ・シンプレックス由来のＦＡＤＧＤＨのものであり、配列番号５のアミノ酸配列は、メタリジウム・エスピー由来のＦＡＤＧＤＨのものであり、配列番号６のアミノ酸配列は、コレトトリカム・エスピー由来のＦＡＤＧＤＨのものである。
　基板上に分散剤が更に積載されていてもよい。分散剤は、基板上でのナノカーボンの凝集を抑制し、分散させることが可能な物質であれば、特に制限されない。分散剤としては、例えば、コール酸ナトリウム、デオキシコール酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、オクチルフェノールエトキシレート等を挙げることができる。一実施形態において、好ましい分散剤は、コール酸ナトリウム、デオキシコール酸ナトリウムである。
　ナノカーボン、芳香環骨格を有する化合物、及び、酵素は、任意の手段で基板に積載することができる。例えば、これらの物質の各々を分散又は溶解させた溶液を調製し、それらを順次基板上の所定部位（基板が、絶縁性基板上に金属薄膜が形成されたものである場合、金属薄膜が形成された場所）に滴下し、乾燥させるという操作を繰り返すことにより、積載することができる。分散媒又は溶媒としては、特に制限されず、水、アルコール系溶媒（例えば、エタノール）、ケトン系溶媒（例えば、アセトン）、これらの組合せが挙げられる。
　積載する順序は任意であるが、一実施形態において、ナノカーボン→酵素→芳香環骨格を有する化合物、又はナノカーボン→芳香環骨格を有する化合物→酵素の順で積載することが好ましい。
　ナノカーボン、芳香環骨格を有する化合物、酵素の使用量は特に制限されない。
　一実施形態において、ナノカーボン、芳香環骨格を有する化合物、及び、酵素は、基板に固定化されてもよい。固定化は、公知の方法を適宜選択して実施することができる。例えば、テトラフルオロエチレン/パーフルオロ[2－(フルオロスルホニルエトキシ)ポリビニルエーテル]共重合体（例：ナフィオン（商標））及びカルボキシルメチルセルロース等の固定化に適した物質を溶解させた液体を、基板上の上記各物質を積載した部位に滴下し、乾燥させることによって、固定化することができる。一実施形態において、ナノカーボン、芳香環骨格を有する化合物、及び酵素を基板に積載したのち、これらの物質を覆うようにカルボキシルメチルセルロース等のポリマー物質で処理することが好ましい。
　一実施形態において、分散剤は、ナノカーボンを分散させた分散液に配合することが好ましい。分散剤の配合割合は任意であるが、例えば、０．２～２％（ｗ／ｖ）配合することが好ましい。なお、ナノカーボンの配合割合も任意であるが、例えば、０．０５～０．５％（ｗ／ｖ）配合することが好ましい。
４．センサ
　センサは、上記３の電極を含むことが好ましい。一実施形態において、センサは、上記３の電極を作用電極として含むことが好ましい。センサは、作用電極の他に、対極（カウンター電極）を有することが好ましい。センサは、更にポテンションスタット及び電流検出回路等のバイオセンサが通常備える構成を備えることができる。カウンター電極、ポテンションスタット、及び電流検出回路等の具体的な構成は、センサが目的とする測定が可能である限り任意であり、当該技術分野に公知の手段から適宜選択して設計することができる。
　一実施形態においてセンサが含む作用電極は、上記３の電極から芳香環骨格を有する化合物を除いたものであってもよい。このような作用電極を用いる場合、各電極を浸漬する溶媒（測定対象物質又は基質を含むもの）は、芳香環骨格を有する化合物を含むことが好ましい。溶媒としては、典型的には、緩衝液が挙げられ、その例としては、酢酸塩緩衝液、クエン酸塩緩衝液、リン酸塩緩衝液、硼酸塩緩衝液などが挙げられる。
　溶媒中の測定対象物質又は基質の濃度は、特に限定されず、測定に必要な任意の濃度に設定できる。
　溶媒中の芳香環骨格を有する化合物の濃度は、特に限定されない。前記濃度の下限は、例えば、０．０００００１％（ｗ／ｖ）、好ましくは０．０００００５％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．００００１％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．００００５％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０００１％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０００５％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．００１％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．００５％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０１％（ｗ／ｖ）である。前記濃度の上限は、例えば、２％（ｗ／ｖ）、好ましくは１．５％（ｗ／ｖ）、より好ましくは１％（ｗ／ｖ）である。前記濃度の下限及び上限は任意に組み合わせることができる。
　これらのセンサを用いて目的物の検出・測定が可能である。
　以下、実施例により本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
実施例１
　ＰＥＴ基板に金を蒸着したシートを用いて、９ｍｍ２の作用電極部位を持つ電極チップを作製した（図１）。図１において、「１」はＰＥＴフィルムであり、「２」は粘着シートであり、「３」は金蒸着ＰＥＴフィルムであり、「４」は作用電極部位を示す。この作用電極部位に２％（ｗ／ｖ）のコール酸ナトリウム及び０．１５％（ｗ／ｖ）の単層カーボンナノチューブ（ＳｕｐｅｒＰｕｒｅＴｕｂｅｓ、ＮａｎｏＩｎｔｅｇｒｉｓ社、外径１．１～１．７ｎｍ）を含む水分散液を５μＬ滴下し乾燥させた。カーボンナノチューブ分散液の乾燥後、作用電極部位に超純水に溶解したＦＡＤＧＤＨ（配列番号２のアミノ酸配列を有する；２０Ｕ／μＬ）を５μＬ滴下し乾燥させた。ＦＡＤＧＤＨ液の乾燥後、作用電極部位に下記の（１）又は（２）の化合物（各１％(ｗ／ｖ)溶液）を５μＬ滴下し乾燥させた。
（１）チモール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２）フェノール（４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液に溶解）
　化合物液の乾燥後、作用電極部位に３％（ｗ／ｖ）ナフィオン液を５μＬ滴下し、乾燥させカーボンナノチューブ及びＦＡＤ－ＧＤＨを作用電極に固定化した。電気化学アナライザー（ＡＬＳ／ＣＨＩ　６６０Ｂ、エービーエス（株）社製）の作用極に上記で作製した電極チップ、参照電極に銀／塩化銀電極、対極に白金線をセットした。この３電極を４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に浸漬した。この緩衝液にグルコースを添加しない（０ｍＭ）、或いはグルコースを１０ｍＭ又は４８ｍＭとなるように添加する場合において、サイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。
　グルコース濃度０ｍＭ、１０ｍＭ、４８ｍＭでそれぞれ測定したサイクリックボルタモグラムを図２及び図３に示す。図２は、チモールを用いた場合であり、図３は、フェノールを用いた場合である。
　このサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表１の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
比較例１
　実施例１の化合物（１）を下記の化合物（３）又は（４）に変更した以外は、実施例１と同様にして、サイクリックボルタモグラムを測定した。
（３）メントール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（４）シクロヘキサノール（４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液に溶解）
　結果を図４（メントール）、図５（シクロヘキサノール）、及び図６（化合物添加なし）に示す。図４～６に示すサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表２の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例１と比較例１の結果から、作用電極部位に酵素とカーボンナノチューブを固定化しただけでは電流が測定されない条件でも、チモール又はフェノールを添加することにより電流が測定されることが判明した。一方、チモール及びフェノールに代えてメントールやシクロヘキサノールを使用した場合には電流は測定されないことが判明した。
実施例２
　実施例１と同様に、ＰＥＴ基板に金を蒸着したシートを用いて、９ｍｍ２の作用電極部位を持つ電極チップを作製した。この作用電極部位に２％（ｗ／ｖ）のコール酸ナトリウム及び０．１５％（ｗ／ｖ）の単層カーボンナノチューブ（外径１．１～１．７ｎｍ）を含む水分散液を５μＬ滴下し乾燥させた。カーボンナノチューブ分散液の乾燥後、作用電極部位に超純水に溶解したＦＡＤＧＤＨ（配列番号２のアミノ酸配列を有する；２０Ｕ／μＬ）を５μＬ滴下し乾燥させた。ＦＡＤＧＤＨ液の乾燥後、作用電極部位に３％（ｗ／ｖ）ナフィオン液を５μＬ滴下し、乾燥させカーボンナノチューブ、ＦＡＤＧＤＨを作用電極に固定化した。
　次いで、４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に以下の（５）～（１０）のいずれかの化合物を０．１％（ｗ／ｖ）添加溶解した。
（５）フェノール
（６）ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホン
（７）チロシン二ナトリウム水和物
（８）サリチル酸ナトリウム
（９）トルエン
（１０）５－ヒドロキシインドール
　電気化学アナライザー（ＡＬＳ／ＣＨＩ　６６０Ｂ）の作用極に上記で作製した電極、参照電極に銀／塩化銀電極、対極に白金線をセットし、上記（５）～（１０）のいずれかの化合物を溶解したリン酸ナトリウム緩衝液に浸漬した。この緩衝液にグルコースを添加しない（０ｍＭ）、或いはグルコースを１０ｍＭ又は４８ｍＭとなるように添加する場合において、サイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。得られたサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表３の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上記のとおり、実施例１で測定された電流は、チモール又はフェノールを上記（５）～（１０）の化合物に変更しても観測されることが確認された。
比較例２
　上記（５）～（１０）のいずれかの化合物を上記（３）又は（４）の化合物に代えた以外は、実施例２と同様にして、サイクリックボルタモグラムを得た。得られたサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表４の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　上記のとおり、実施例２の構成において、化合物（５）～（１０）を添加しないかこれらをメントール又はシクロヘキサノールに置き換えると電流は実質的に測定されないことが確認された。
　化合物（１）、（２）、（５）～（１０）は、いずれも芳香環骨格を有するのに対し、化合物（３）及び（４）は、これらを有していない。よって、化合物（１）、（２）、（５）～（１０）は、芳香環骨格を有することにより、補酵素であるＦＡＤとカーボンナノチューブとの間の電子の授受を媒介し、促進すると考えられる。
実施例３
　ＰＥＴ基板にカーボンペーストを印刷したシートを用いて、９ｍｍ２の作用電極部位を持つ電極チップを作製した（図７）。図７において、「５」はＰＥＴフィルムであり、「６」は粘着シートであり、「７」はカーボンペースト印刷ＰＥＴフィルムであり、「８」は作用電極部位を示す。この作用電極部位に２％（ｗ／ｖ）のコール酸ナトリウムを含む０．１５％（ｗ／ｖ）の単層カーボンナノチューブ（外径１．１～１．７ｎｍ）の水分散液を５μＬ滴下し乾燥させた。カーボンナノチューブ分散液の乾燥後、作用電極部位に超純水に溶解したＦＡＤＧＤＨ（配列番号２に記載のアミノ酸配列を有する；２０Ｕ／μＬ）を５μＬ滴下し乾燥させた。ＦＡＤＧＤＨ液の乾燥後、作用電極部位に１％（ｗ／ｖ）カルボキシメチルセルロース液を５μＬ滴下し、乾燥させカーボンナノチューブ、ＦＡＤ－ＧＤＨを作用電極に固定化した。５０％（ｖ／ｖ）エタノールに溶解した５％（ｗ／ｖ）チモール溶液を４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に０．１％（ｗ／ｖ）チモールとなるよう添加混合した。
　電気化学アナライザー（ＡＬＳ／ＣＨＩ　６６０Ｂ）の作用極に上記で作製した電極、参照電極に銀／塩化銀電極、対極に白金線をセットし、０．０１％（ｗ／ｖ）チモールを含むリン酸ナトリウム緩衝液に浸漬した。この緩衝液にグルコースを添加しない（０ｍＭ）、或いはグルコースを１０ｍＭ又は４８ｍＭとなるように添加する場合において、サイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。得られたサイクリックボルタモグラムを図８に示す。このサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表５の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
比較例３
　４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）にチモールを添加しない以外は、実施例３と同様にしてサイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。得られたサイクリックボルタモグラムを図９に示す。このサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表６の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　実施例３及び比較例３のとおり、電極にチモールを固定化するのではなく、緩衝液にチモールを含有させることによっても、電流の測定が可能になることが確認された。この結果は、芳香環骨格を有する化合物が、補酵素であるＦＡＤとカーボンナノチューブとの間の電子の授受を媒介し、促進することを裏付けるものである。
実施例４
　実施例１と同様に、ＰＥＴ基板に金を蒸着したシートを用いて、９ｍｍ２の作用電極部位を持つ電極チップを作製した。この作用電極部位に２％（ｗ／ｖ）のコール酸ナトリウム及び０．１５％（ｗ／ｖ）の単層カーボンナノチューブ（外径１．１～１．７ｎｍ）を含む水分散液を５μＬ滴下し乾燥させた。カーボンナノチューブ分散液の乾燥後、作用電極部位に超純水に溶解したＦＡＤＧＤＨ（配列番号２のアミノ酸配列を有する；２０Ｕ／μＬ）を５μＬ滴下し乾燥させた。
　ＦＡＤＧＤＨ液の乾燥後、作用電極部位に３％（ｗ／ｖ）ナフィオン液を５μＬ滴下し、乾燥させカーボンナノチューブ及びＦＡＤＧＤＨを作用電極に固定化した。
　次いで、１００％エタノールに溶解した１０％（ｗ／ｖ）チモール溶液を４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に添加し、４種類の濃度（０．００００１、０．０００１、０．００１、０．０１（ｗ／ｖ））のチモール含有緩衝液を調製した。
　電気化学アナライザー（ＡＬＳ／ＣＨＩ　６６０Ｂ）の作用極に上記で作製した電極チップ、参照電極に銀／塩化銀電極、対極に白金線をセットし、上記のいずれかの濃度のチモール含有緩衝液、又は４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に浸漬し、サイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。グルコース濃度０ｍＭ、１０ｍＭ、４８ｍＭでそれぞれ測定したサイクリックボルタモグラムを図１０～図１４に示す。チモール濃度（ｗ／ｖ）は図１０が０％、図１１が０．００００１％、図１２が０．０００１％、図１３が０．００１％、図１４が０．０１％の場合である。
　このサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表７の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 　上記のとおり、作用電極部位に酵素とカーボンナノチューブを固定化しただけでは電流が測定されない条件でも、緩衝液にチモールをごく少量（０．００００１％（ｗ／ｖ））添加することにより電流が測定されることが判明した。また、チモール添加により得られる最大電流値の６割以上の電流値が、緩衝液にチモールを０．００１％（ｗ／ｖ）となるように添加することにより測定されることが判明した。
実施例５
　４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に以下の（１１）～（１４）のいずれかの化合物を０．１％（ｗ／ｖ）となるように添加溶解した。
（１１）アニリン
（１２）ｏ－クレゾール
（１３）ｍ－クレゾール
（１４）ｐ－クレゾール
　実施例１と同様に作製した電極チップを電気化学アナライザー（ＡＬＳ／ＣＨＩ　６６０Ｂ）の作用極にセットし、参照電極に銀／塩化銀電極、対極に白金線をセットし、上記アニリンを溶解したリン酸ナトリウム緩衝液、又は４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に浸漬した。この緩衝液にグルコースを添加しない（０ｍＭ）、又はグルコースを４８ｍＭとなるように添加する場合において、サイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。得られたサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表８の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　上記のとおり、作用電極部位に酵素とカーボンナノチューブを固定化しただけでは電流が測定されない条件でも、（１１）～（１４）の化合物を添加することにより電流が測定されることが判明した。
実施例６
　実施例１と同様に、ＰＥＴ基板に金を蒸着したシートを用いて、９ｍｍ２の作用電極部位を持つ電極チップを作製した。この作用電極部位に２％（ｗ／ｖ）のコール酸ナトリウム及び０．１５％（ｗ／ｖ）の単層カーボンナノチューブ（外径１．１～１．７ｎｍ）を含む水分散液を５μＬ滴下し乾燥させた。カーボンナノチューブ分散液の乾燥後、作用電極部位に超純水に溶解したＦＡＤＧＤＨ（配列番号２のアミノ酸配列を有する；２０Ｕ／μＬ）を５μＬ滴下し乾燥させた。ＦＡＤＧＤＨ液の乾燥後、作用電極部位に下記（１５）～（３３）の化合物（各１％（ｗ／ｖ）液）を５μＬ滴下し乾燥させた。
（１５）ロイコキニザリン（８０％(ｖ／ｖ)アセトンに溶解）
（１６）カルバクロール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（１７）１，５－ナフタレンジオール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（１８）４－イソプロピル－３－メチルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（１９）２－イソプロピルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２０）４－イソプロピルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２１）１－ナフトール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２２）２－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２３）２，４，６－トリメチルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２４）２，６－ジイソプロピルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２５）２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２６）６－ｔｅｒｔ－ブチル－２，４－キシレノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２７）２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２８）２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－メチルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（２９）２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（３０）２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（３１）ビス（ｐ－ヒドロキシフェニル）メタン（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（３２）３－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール（５０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
（３３）２－イソプロピル－５－メチルアニソール（８０％(ｖ／ｖ)エタノールに溶解）
　（１５）～（３３）の化合物液の乾燥後、作用電極部位に３％（ｗ／ｖ）ナフィオン液を５μＬ滴下し、乾燥させカーボンナノチューブ、ＦＡＤＧＤＨを作用電極に固定化した。
　電気化学アナライザー（ＡＬＳ／ＣＨＩ　６６０Ｂ）の作用極に上記で作製した電極チップ、参照電極に銀／塩化銀電極、対極に白金線をセットした。この３電極を４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に浸漬した。この緩衝液にグルコースを添加しない（０ｍＭ）、又はグルコースを４８ｍＭとなるように添加する場合において、サイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。得られたサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表９の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
比較例４
　上記（１５）～（３３）の化合物を下記（３４）の化合物に代えた以外は、実施例３と同様にして、サイクリックボルタモグラムを測定した。
（３４）ピペリレン（１００％アセトンに溶解）
　得られたサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表１０の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　実施例６と比較例４の結果から、作用電極部位に酵素とカーボンナノチューブを固定化しただけでは電流が測定されない条件でも、（１５）～（３３）の化合物を添加することにより電流が測定されることが判明した。一方、化合物（３４）を添加した場合には電流は測定されないことが判明した。
　化合物（１５）～（３３）は、いずれも芳香環骨格を有するのに対し、化合物（３４）はπ電子を有するが芳香環骨格を有していない。よって、化合物（１５）～（３３）は、芳香環骨格を有することにより、補酵素であるＦＡＤとカーボンナノチューブとの間の電子の授受を媒介し、促進すると考えられる。
実施例７
　実施例１と同様に、ＰＥＴ基板に金を蒸着したシートを用いて、９ｍｍ２の作用電極部位を持つ電極チップを作製した。この作用電極部位に２％（ｗ／ｖ）のコール酸ナトリウム及び０．０９２％（ｗ／ｖ）の多層カーボンナノチューブ（ＮＣ７０００、Ｎａｎｏｃｙｌ社、外径５～１５ｎｍ）を含む水分散液を８．２μＬ滴下し乾燥させた。カーボンナノチューブ分散液の乾燥後、作用電極部位に超純水に溶解したＦＡＤＧＤＨ（配列番号２に記載のアミノ酸配列を有する；２０Ｕ／μＬ）を５μＬ滴下し乾燥させた。ＦＡＤＧＤＨ液の乾燥後、作用電極部位に３％（ｗ／ｖ）ナフィオン液を５μＬ滴下し、乾燥させカーボンナノチューブ、ＦＡＤ－ＧＤＨを作用電極に固定化した。１００％エタノールに溶解した１０％（ｗ／ｖ）チモール溶液を４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に０．０１％（ｗ／ｖ）となるように添加混合した。
　電気化学アナライザー（ＡＬＳ／ＣＨＩ　６６０Ｂ）の作用極に上記で作製した電極チップ、参照電極に銀／塩化銀電極、対極に白金線をセットし、０．０１％（ｗ／ｖ）チモールを含むリン酸ナトリウム緩衝液に浸漬し、サイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。グルコース濃度０ｍＭ、１０ｍＭ、４８ｍＭでそれぞれ測定したサイクリックボルタモグラムを図１５に示す。このサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表１１の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
比較例５
　４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）にチモールを添加しない以外は、実施例４と同様にしてサイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。得られたサイクリックボルタモグラムを図１６に示す。このサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表１２の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　実施例７及び比較例５のとおり、多層カーボンナノチューブを用いた場合にも緩衝液にチモールを含有させることによって、電流の測定が可能になることが確認された。
実施例８
　実施例１と同様に、ＰＥＴ基板に金を蒸着したシートを用いて、９ｍｍ２の作用電極部位を持つ電極チップを作製した。この作用電極部位に２％（ｗ／ｖ）のコール酸ナトリウム及び０．１５％（ｗ／ｖ）の単層カーボンナノチューブ（外径１．１～１．７ｎｍ）を含む水分散液５μＬ、または２％（ｗ／ｖ）のコール酸ナトリウム及び０．０９２％（ｗ／ｖ）の多層カーボンナノチューブ（外径５～１５ｎｍ）を含む水分散液８．２μＬを滴下し乾燥させた。カーボンナノチューブ分散液の乾燥後、作用電極部位に超純水に溶解したグルコースオキシダーゼ（２０Ｕ／μＬ）を５μＬ滴下し乾燥させた。グルコースオキシダーゼ液の乾燥後、作用電極部位に３％（ｗ／ｖ）ナフィオン液を５μＬ滴下し、乾燥させカーボンナノチューブ、グルコースオキシダーゼを作用電極に固定化した。１００％エタノールに溶解した１０％（ｗ／ｖ）チモール溶液を４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に０．０１％（ｗ／ｖ）となるように添加混合した。
　電気化学アナライザー（ＡＬＳ／ＣＨＩ　６６０Ｂ）の作用極に上記で作製した電極チップ、参照電極に銀／塩化銀電極、対極に白金線をセットし、０．０１％（ｗ／ｖ）チモールを含むリン酸ナトリウム緩衝液に浸漬し、サイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。グルコース濃度０ｍＭ、１０ｍＭ、４８ｍＭでそれぞれ測定したサイクリックボルタモグラムを図１７（単層カーボンナノチューブ）、図１８（多層カーボンナノチューブ）に示す。このサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表１３の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
比較例６
　４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）にチモールを添加しない以外は、実施例８と同様にしてサイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。得られたサイクリックボルタモグラムを図１９（単層カーボンナノチューブ）、図２０（多層カーボンナノチューブ）に示す。このサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表１４の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　実施例８及び比較例６のとおり、単層カーボンナノチューブおよび多層カーボンナノチューブのいずれを用いた場合にも緩衝液にチモールを含有させることによって、電流値が増大することが確認された。
実施例９
　実施例１と同様に、ＰＥＴ基板に金を蒸着したシートを用いて、９ｍｍ２の作用電極部位を持つ電極チップを作製した。この作用電極部位に２％（ｗ／ｖ）のコール酸ナトリウム及び０．１５％（ｗ／ｖ）の単層カーボンナノチューブ（外径１．１～１．７ｎｍ）を含む水分散液５μＬ、または２％（ｗ／ｖ）のコール酸ナトリウム及び０．０９２％（ｗ／ｖ）の多層カーボンナノチューブ（外径５～１５ｎｍ）を含む水分散液８．２μＬを滴下し乾燥させた。カーボンナノチューブ分散液の乾燥後、作用電極部位に超純水に溶解した乳酸オキシダーゼ（配列番号７のアミノ酸配列を有する；２０Ｕ／μＬ）を５μＬ滴下し乾燥させた。乳酸オキシダーゼ液の乾燥後、作用電極部位に３％（ｗ／ｖ）ナフィオン液を５μＬ滴下し、乾燥させカーボンナノチューブ、乳酸オキシダーゼを作用電極に固定化した。１００％エタノールに溶解した１０％（ｗ／ｖ）チモール溶液を４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）に０．０１％（ｗ／ｖ）となるように添加混合した。
　電気化学アナライザー（ＡＬＳ／ＣＨＩ　６６０Ｂ）の作用極に上記で作製した電極チップ、参照電極に銀／塩化銀電極、対極に白金線をセットし、０．０１％（ｗ／ｖ）チモールを含むリン酸ナトリウム緩衝液に浸漬し、サイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。乳酸濃度０ｍＭ、５ｍＭ、１２ｍＭでそれぞれ測定したサイクリックボルタモグラムを図２１（単層カーボンナノチューブ）、図２２（多層カーボンナノチューブ）に示す。このサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表１５の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
比較例７
　４０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．４）にチモールを添加しない以外は、実施例８と同様にしてサイクリックボルタンメトリーによる測定を実施した。得られたサイクリックボルタモグラムを図２３（単層カーボンナノチューブ）、図２４（多層カーボンナノチューブ）に示す。このサイクリックボルタモグラムにおいて－０．８Ｖから＋０．８Ｖへ掃引する際の＋０．６Ｖの電流値は下記表１６の通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　実施例９及び比較例７のとおり、単層カーボンナノチューブおよび多層カーボンナノチューブのいずれを用いた場合にも緩衝液にチモールを含有させることによって、電流値が増大することが確認された。

Claims (11)

  1. 芳香環骨格を有する化合物からなる、ナノカーボンの電子伝達作用促進剤。
  2. 芳香環骨格を有する化合物が分子間相互作用により付着または近接して存在する、ナノカーボン。
  3. 芳香環骨格を有する化合物が単独ではメディエーターとしての機能を有しない化合物である、請求項２に記載のナノカーボン。
  4. 芳香環骨格を有する化合物がチモール、フェノール、ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホン、チロシン二ナトリウム水和物、サリチル酸ナトリウム、トルエン、５－ヒドロキシインドール、アニリン、ロイコキニザリン、カルバクロール、１，５－ナフタレンジオール、４－イソプロピル－３－メチルフェノール、２－イソプロピルフェノール、４－イソプロピルフェノール、１－ナフトール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール、２，４，６－トリメチルフェノール、２，６－ジイソプロピルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール、６－ｔｅｒｔ－ブチル－２，４－キシレノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール、２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－メチルフェノール、２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－５－メチルフェノール、ビス（ｐ－ヒドロキシフェニル）メタン、３－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２－イソプロピル－５－メチルアニソール、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、及びｐ－クレゾールから成る群より選択される請求項２又は３に記載のナノカーボン。
  5. 基板上にナノカーボン、芳香環骨格を有する化合物、並びに酵素が積載された、電極。
  6. ナノカーボンがカーボンナノチューブである、請求項５に記載の電極。
  7. カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである、請求項５又は６に記載の電極。
  8. 酵素がフラビン結合型グルコースデヒドロゲナーゼである、請求項５～７のいずれかに記載の電極。
  9. 基板上に分散剤が更に積載された、請求項５～８のいずれかに記載の電極。
  10. 基板が炭素または金属の薄膜が形成された基板である、請求項５～９のいずれかに記載の電極。
  11. 請求項５～１０のいずれかに記載の電極を含むセンサ。
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