バイオセンサ用酵素電極の表面設計とキャラクタリゼーションに関する研究

• Project/Area Number: 61227006
• Research Category: Grant-in-Aid for Special Project Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 渡辺 正 東大, 生産技術研究所, 講師 (70092385)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 二瓶 好正 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10011016)
• Project Period (FY): 1986
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1986)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 1986: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: バイオセンサ / 酵素電極 / 化学修飾電極 / グルコースオキシダーゼ / グラファイト電極 / 酸化スズ電極 / 単分子層酵素電極

Research Abstract

高価な酵素の節減を図り、応答が速く界面プロセスの解析が容易なバイオセンサ用酵素電極の実現を目的として、グルコースオキシダーゼ(GOD)で表面化学修飾した電極を作成しそのキャラクタリゼーションを行った。得られた知見を以下に列挙する。
1.グラファイト表面を酸化・還元処理し、塩化シアヌルと反応させたのちGODと反応させることにより、単分子層相当量のGODで化学修飾されたグラファイト電極を作成することができた。
2.酸化スズ透明電極を塩化シアヌル含有トルエン中で還流したのち5GODと反応させることにより、GOD化学修飾酸化スズ電極を作成することができた。
3.これらGOD化学修飾グラファイト又は酸化スズ電極を作用極として電解液にグルコースを添加することにより、グルコース濃度に応じた過酸化水素の酸化電流が観測された。添加時より定常電流に達するまでの時間は、予想どおり十分に短く、約1〜2分であった。
4.電流応答ーグルコース濃度曲線の解析により、化学修飾GODの見掛けのミカエリス定数として56.0mMが得られた。
5.化学修飾反応時のGOD濃度を一連に変えることにより、GOD修飾量を異にする酵素電極が作成できた。約100mgGOD/7ml以上においてセンサ応答は飽和に達し、単分子層相当量の化学修飾電極が得られたと推測される。センサ応答のダイナミックレンジは表面修飾量が低いほど広くなることが判明した。
6.今後の展開として、GOD表面修飾量の定量化手法の確立、LB法による酵素電極作成法の開発、素子の微小化、酵素安定性の定量的制御などについて検討を進めている。