[其他]酶电极

说明书

本发明涉及到酶电极，更具体地说，它涉及一种以测量电流的方法来测定电解液中的一些物质浓度的电极，这些被测的物质可以是氧化酶的底物，比如葡萄糖，半乳糖之类，或者是脱氢酶的底粉，比如乳酸，酒精，甘油之类。

这些年来，人们不断增加对固定化氧化还原酶电极（以下称为酶电极）的注意（多考文献：池田（T·IKeda），安岛（S·Ando）和泉田（M·Senda），日本化学协会公报（Bull·Chem·Soc·Jpn.）54，2189（1981）。这些电极相当于酶反应中化学电子传递体的替代物，人们一直提议，这些电极可用于酶电极、流动系统中的检测器，生化燃料电池和酶反应器。〔参考文献：安岛（S·Ando），池田（T·IKeda），角谷（T·Kakutani），和泉田（M·Senda），极谱评论（Rev·Polarogr.）（京都），26，19（1980）;文章的摘要在1980.10.福冈举行的极谱年会（Annual    Meeting    on    Polarogra    phy）上发表。〕

这些酶电极属于直接利用与酶反应有关的电流和电压类型的电极。

与那些通过测量酶反应中所产生的物质（比如所产生的过氧化氢的量）来间接估计供给酶反应的底物量类型的电极是不同的，后者是采用称为氧电极和铂电极的电极进行测量的，在该电极的敏感表面上涂有固定化酶膜。

在这个方面，本发明的发明者们以前就发现，利用石墨作为载体的固定化葡萄糖氧化酶电极，对于在电子传递媒介体（如溶液中的对-苯醌）存在下的葡萄糖的电氧化能起生物电催化电极的作用〔参考文献：池田（T·IKeda），片盐（I·Katasho），龟井（M·Kamei），和泉田（M·Senda），农业生物化学（Agrie.Biol.Chem.），48，（8）（1984）〕。

然而，这种氧化酶电极在过去的实际运用上是有一些问题的。例如，（a）每次测量的时候，需要把一种作为电子传递媒介体而参与酶反应的物质加到被测的溶液中去;（b）由于能够对反应起作用的这种物质的量是由溶液中该物质的浓度控制的，并且由于在电解中非浓差极化作用而移动，使之不能把这种物质作为恒定的高浓度加到反应系统中去，因此，响应速度和灵敏度是不够的;（c）被测溶液中的共存物质，溶液的PH、溶液中所含的氧等以及光对这种物质的影响都不能够忽略不计。

另一方面，有人还提议利用固定化脱氢酶与作为电子传递媒介体的菸酰胺腺嘌双核苷酸（NAD）相结合形成一个氧化-还原系统，并把该系统用于电极反应。为了使每次测量都在被测溶液中不加NAD的情况下进行（如上所述），还有人一直尝试把NAD与酶固定在一起，这些试验的代表是：（1）用化学方法把NAD和一种高分子化合物（比如琼脂糖或葡萄糖）结合列一起，然后把得到的NAD-高分子化合物埋入与酶结合在一起的合适的底物可透膜的内表面，并把这个膜固定到铂或石墨电极上而制成的电极，（2）通过化学的方法把NAD直接与底物可透膜结合在一起，同时把酶埋入该膜的内表面，并把该膜固定到铂或石墨电极上而制成的电极，（3）对底物可透膜进行化学处理，使它完成NAD几乎不可透过的膜，然后把酶埋入该膜的内表面，并将该膜固定到铂电极或石墨电极上而制成的电极，以及类似的可建议的电极等。

然而，上述的酶电极（1）和（2）存在以下问题，即由于把NAD转变成为高分子化合物，所以NAD本身的酶活力大大降低了;而电极（3）存在的问题是，NAD的漏泄不能被完全防止，并且酶活力随着时间的推移而降低。

本发明正是鉴于上述的各种问题而提出的，其目的之一是提供一些能够长期保持高活力的固定化酶，而无需对被测溶液加入任何电子传递媒介体的酶电极。

本发明提供一种由以下组份构成的酶电极：载体;固定在载体部分表面上的酶;涂在酶所固定部位上的涂层薄膜，该膜可透过酶的底物，以及能够把电压加到酶所固定的表面的内电极;所述的载体是被一种起电子传递媒介体作用的物质浸渍过的。

本发明的这些酶电极对于测量在生命必需物质（如血清、血奖、尿素）的样品中或酶反应器中的底物浓度是很有用的，用作酶反应器或燃料电池的电极也是有价值的。

图1、图6、图13和图16的每张图都是表示本发明酶电极的一种实施方案的结构图。

图2A和图2B的每张图都是实施例1的酶电极的循环伏安图，A为不加葡萄糖的情况，而B为加41mM葡萄糖的情况。在这些图中，虚线C和d是糊状物中不含对一苯醌的电极（参考例子的电极）的伏安曲线，实线a和b是本发明的电极的伏安曲线。