化学増幅を利用した酵素電極の高感度化に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01540491
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 八尾 俊男 大阪府立大学, 工学部, 講師 (50081310)
• キーワード: 高感度酵素電極 / 化学増幅 / 基質サイクリング反応 / 酵素リアクタ- / 固定化酵素

研究概要

基質サイクリング反応を利用した化学増幅型酵素電極は、従来の酵素電極の感度を大幅に増大させる有用な方法であることを明らかにした。現在までに得られた研究成果の概要を以下に示す。
1.酵素膜型電極
(1)L-グルタミン酸センサ-:L-グルタミン酸酸化酵素とグルタミック-ピルビックトランスアミナ-ゼを同時固定化したセンサ-の最適化を行った。得られたL-グルタミン酸センサ-は、通常の酵素センサ-で得られた応答の約1000倍増幅された応答を示し、検出下限は0.1nMであった。(2)フェロセンセンサ-:グルコ-ス酸化酵素を固定化したセンサ-は、電気化学反応・酵素反応基質リサイクリングにより、フェロセンに対して約100倍の増幅応答が得られた。(3)リン酸センサ-:キサンチン酸化酵素/ヌクレオシドホスホリラ-ゼ固定化酵素センサ-は、オルリン酸に特異的に応答した。更に、アルカリ性ホスファタ-ゼを加えて固定化したセンサ-は、有機リンにも応答し、更に増幅応答を示すので、全リン測定用高感度酵素センサ-として機能した。(4)亜硫酸、ヨウ化物、ニコチンアミド補酵素等に高感度に応答する化学増幅センサ-についても検討した。(5)以上の化学増幅型酵素電極の増幅機構を明らかにした。
2.リアクタ-型酵素電極システム
(1)L-乳酸計測システム:L-乳酸酸化酵素と乳酸脱水素酵素を固定化したリアクタ-を組み込んだ電極システムは、L-乳酸とピルビン酸に対して、300-500倍の増幅応答を示した。これをHPLCのポストカラム検出器として用いることで、1pmolのL-乳酸とピルビン酸を同時計測できた。(2)その他の高感度酵素電極システムについても、現在検討を行っている。

研究成果

• [文献書誌] 八尾俊男: "固定化酵素リアクタ-を用いたフロ-インジェクション法によるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド類の化学増幅検出" 分析化学. 38. 109-114 (1989)
• [文献書誌] Toshio YAO: "Specific Detection of Nicotinamide Coenzymes by Liquid Chromatography and Amperometric Detection with Immobilized Glucose-6-phosphate Dehydrogenase" Analytica Chimica Acta. 218. 129-135 (1989)
• [文献書誌] Toshio YAO: "An Electroanalytical Method for Estimation of Fish Freshness Using a Flow-Injection System with Some Immobilized Enzyme Reactors" Electroanalysis. 1. 173-176 (1989)
• [文献書誌] Toshio YAO: "Enzyme Sensors Amplified by Substrate Recycling" Chem. Express. 5. 125-128 (1990)
• [文献書誌] Toshio YAO: "L-Glutamate Enzyme Electrode Amplified By Substrate Recycling" Analytica Chimica Acta.
• [文献書誌] Toshio YAO: "Amperometric Flow-Injection Analysis for L-Glutamate Using Immobilized Enzyme Reactor:Amplification by Substrate Recycling" Electroanalysis.
• [文献書誌] D.L.Wise: "Applied Biosensors" Butterworths, 354 (1989)
• [文献書誌] 高島良正: "図説フロ-インジェクション分析法" 廣川書店, 271 (1989)