[发明专利]酶电极和使用了该酶电极的生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及在电极表面固定有酶的酶电极、和使用了该酶电极的用于计测葡萄糖的电化学生物传感器。

背景技术

在生物传感器中使用的酶电极具有从电极提取出通过酶反应生成的电子的结构，一般而言，包括电极、和利用交联剂或粘结剂在电极的表面固定有酶和导电性颗粒的检测层。在专利文献1中记载了一种酶电极，其包括电极和检测层，该检测层具有酶、导电性颗粒、以及与该酶和该导电性颗粒中的至少一者形成酰胺键或酯键的高分子。

另一方面，为了高效地进行酶与集电体(电极)之间的电子转移，在非专利文献1中公开了使用形成自组装单分子膜(SAM：Self assembled monolayer)的分子的方法，具体而言，例示了藉由形成SAM的分子将HRP(Horseraddish Peroxydase，辣根过氧化物酶)等酶固定于集电体表面的方法。但是，就藉由SAM形成分子通过吸附等来固定酶的方法而言，迄今为止在作为葡萄糖测定用生物传感器中使用最多的酶之一的葡萄糖脱氢酶(Glucose dehydrogenase)方面尚未报道过成功案例。作为其理由，考虑如下：一般的葡萄糖脱氢酶的催化部位位于酶中心部，即使固定于电极附近，也难以对集电体产生电子传递，特别是在利用随机的吸附等将酶固定时，无法控制集电体与酶的距离；等等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-6154号公报

非专利文献

非专利文献1：J.Braz.Chem.Soc.Vol.14,No.2,230-243,2003

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1中记载的方法中，作为粘结剂，使用了含有噁唑啉基的高分子聚合物，但酶与集电体(电极)的距离未得到控制，各个酶具有偏差，因此存在实际得到的响应值比由固定酶量所期待的响应值小的课题。

因此，本发明的课题在于提供一种用于测定葡萄糖浓度的酶电极，该酶电极的酶与集电体的距离得到控制，能够以高灵敏度且定量地测定葡萄糖浓度。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明提供一种酶电极，其特征在于，

包括：

包含集电体的电极；

结合于该集电体表面的形成单分子膜的分子；和

与该分子结合的包含细胞色素C亚基的葡萄糖脱氢酶，

通过上述葡萄糖脱氢酶的氧化还原反应，在葡萄糖脱氢酶与集电体间进行电子转移。

上述单分子膜是分子排列成一层而形成的膜，包含细胞色素C亚基的葡萄糖脱氢酶是至少由催化亚基和作为电子传递亚基的包含细胞色素的亚基构成的低聚物酶，上述催化亚基是具有催化底物反应的功能的亚基，上述电子传递亚基是具有将电子传递到电子受体的功能的亚基。上述酶电极为“直接电子传递型的酶电极”，通过酶反应生成的电子在没有电子传递介质这样的氧化还原物质参与的情况下直接被传递至电极，由此在酶与电极间进行电子转移。

另外，本发明提供一种生物传感器，其具备上述酶电极。

另外，本发明提供一种测定装置，其由下述部分构成：

上述生物传感器；

控制部，控制向生物传感器的电压施加；

检测部，检测通过向生物传感器的电压施加而得到的、基于来自底物的电子向电极的移动而产生的电荷转移控速电流；

运算部，由上述电流值计算出底物的浓度；和

输出部，输出上述计算出的底物的浓度。

发明的效果

根据本发明的一个方式，藉由长度得到控制的形成单分子膜的分子，利用该分子的反应性基团与酶的特定的氨基酸残基的共价键，能够将酶与集电体固定。因此，在接近酶的活性中心的部分，被固定的酶的量相对增加。由此，与利用随机的吸附所进行的酶固定相比，可提供酶与集电体的距离得到进一步控制的酶电极。因此，酶与集电体间的电子转移效率得到改善，能够提高酶电极的响应电流值，能够以高灵敏度且定量地测定葡萄糖浓度。上述效果在催化部位位于酶中心部这样的包含细胞色素C亚基的葡萄糖脱氢酶的情况下特别显著。

附图说明

图1是示意性地示出一个实施方式的酶电极的结构的图。

图2是示出本发明的测定装置的一个方式的示意图。

图3是示出使用了本发明的测定装置的测定程序的一个方式的流程图。

图4是示出使用了利用DSH作为单分子膜形成分子将酶固定的本发明的一个方式的酶电极(电极材料：金)时的葡萄糖浓度与响应电流的关系的曲线图。