ピエゾエレクトリックセンサを用いた酵素反応検出システムの開発

• 研究課題/領域番号: 05235238
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 加藤 安彦 九州工業大学, 工学部・物質工学科, 教授 (90039040)
• 研究分担者: 柿本 幸司 九州工業大学, 工学部, 助手 (00117300) ; 野上 暁一 九州工業大学, 工学部, 教授 (00039116)
• 研究期間 (年度): 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 1993年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
• キーワード: ペロブスカイト系薄膜電極 / 尿素センサ / バイオセンサ / ピエゾエレクトリックセンサ

研究概要

ペロブスカイト系複合酸化物(チタン酸バリウム)薄膜電極の初期過渡電流値が、アンモニウムイオン濃度に正確に依存する特性を利用して、この電極をアンモニア分子切りだし酵素、たとえばウレアーゼと組み合わせて、バイオセンサシステムの構築を試みた。
まず、バッチタイプの計測システムを構築して、チタン酸バリウム薄膜電極のアンモニウムイオン濃度に対する応答の温度依存性を検討した。その結果、過渡電流値とアンモニウムイオン濃度の間には、イオン濃度が0-60muMの範囲で良好な直線関係が成立し、設定温度が20、25および30℃では高温になるほど大きな過渡電流値が観測された。また、測定用の液媒体についても代表的なもの数種を選んで検討した。その結果、HEPES緩衝液が最も良好であり、トリエタノールアミンやトリス緩衝液などは成績が悪く、対照的に蒸留水やリン酸緩衝液はまったく不適当な液媒体であることが判った。
つぎに、電極を固定化ウレアーゼと組み合わせて、FIAタイプのバイオセンサを構築した。標準尿素溶液を用いて作製した検量線によると、少なくとも0-60mMの尿素濃度範囲で観測された過渡電流値との間に、良好な直線関係が成立した。しかしながら、この電極のアンモニウムイオンの検出レベルがmuMのオーダーであったのに対して、尿素の検量レベルがmMオーダーであることは、検出感度の著しい低下を招いていると考えられる。主な要因は、バッチとFIAの検出効率の差異にあるとしても、ウレアーゼの固定化法をはじめ酵素リアクターの効率や測定セルの容量や形状など、検討すべき事項は少なくない。