固定電荷を持つ導電性超薄膜による複合酵素包括を通した新規センシングデバイスの開発

通过在具有固定电荷的导电超薄膜中包含多种酶来开发新型传感装置

• 批准号: 09237218
• 负责人: 渡辺 正
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09237218/
• 关键词: 酵素; 電気化学センサー; バイオセンサー; ポリピロール; 複合酵素; 過酸化水素センサー; 固定電荷

電解重合ポリピロールの超薄膜に酵素を包括したセンシング電極は,感度は高いものの,保存時および繰り返し使用時に酵素分子が溶脱して感度低下をきたしやすい。酵素分子が固有の等電点(pl)をもち,使用時の媒質中では正か負に帯電していることに着目し,それと逆符号の電荷を膜自体に導入することでこの欠陥を抑制できると考え,酵素電極系としては初めての試みを行った。具体的には,使用時の媒質中で正に帯電している西洋わさびペルオキシダーゼHRPを酵素とし,通常のピロールと,4‐(3‐ピロリル)ブタンスルホン酸ナトリウム塩をHRP共存下で電解共重合して酵素電極を得た。共重合の進行は,元素分析,二次イオン質量分析,走査型電子顕微鏡観察により確認した。得られたデバイス(過酸化水素センサー)の再現性はきわめて良好であり,5回の独立な作成において一定濃度の過酸化水素に対する応答還元電流値のばらつきは10%内外であった。ダイナミックレンジは約10^<-3>Mから2×10^<-3>Mの4桁以上に及んだ。電解重合時の溶液のpHを振ったところ,予想どおり,pHが低いほど(酵素の取り込み量が増して)センサーの感度が上昇した。2週間後の保存安定性は,通常のポリピロール電極が30%低下のところ,共重合電極は17%低下にとどまった。また,繰り返し使用時の安定性を3週間にわたって詳細に比較したところ,通常のポリピロール電極は初期感度の約100分の1に低下した一方,共重合電極は60%以上の感度を示した。以上より,高性能センシングデバイス開発に包括膜の分子レベルデザインが有効であると結論した。

Electrolytic recombination of ultra-thin film enzymes includes: high sensitivity; low sensitivity during storage; The enzyme molecule has its own isoelectric point (pl). When used, the medium has a positive or negative charge. When used, the medium has a negative charge. When used, the enzyme electrode system has a negative charge. Specifically, in the medium of use, there is a positive charge, a negative charge, a negative charge, Co-coincidence analysis, elemental analysis, secondary mass analysis, walk-through electron microscopy, etc. The reproducibility of the product is good, and 5 cycles are independently prepared for a certain concentration of peracidified water. The return current value is 10% inside and outside.ダイナミックレンジは约10^<-3>Mから2×10^<-3>Mの4桁以上に及んだ。The pH of the solution during electrolytic recombination is expected to rise, the pH is low and the sensitivity of the solution is increased. After 2 weeks, the storage stability was 30% lower for the common electrode and 17% lower for the common electrode. The stability of the electrode during use was compared in detail for 3 weeks. The sensitivity of the electrode was about 100 minutes and 1 hour lower in general, and the sensitivity of the electrode was more than 60%. The above results show that the development of high-performance systems includes the development of molecular systems for films.

项目成果

J.Otsuki 他: "Redox-Responsive Molecular Switch for Intramolecular Energy Transfer" J.Am.Chem.Soc. 119(33). 7895-7896 (1997)

J.Otsuki 等人：“分子内能量转移的氧化还原响应分子开关”J.Am.Chem.Soc. 119(33) (1997)。

渡辺正(分担執筆): "最新の分離・精製・検出法-原理から応用まで" エヌ・ティー・エス, 1039 (1997)

Tadashi Watanabe（合著者）：“最新的分离、纯化和检测方法 - 从原理到应用”NTS，1039（1997）

H.Yajima 他: "Secondary Structure of Hog Thyroglobulins with Deifferent Iodine Contents" Res.Commun.Biochem.Cell Molec.Biol. 1(2-3). 171-184 (1997)

H. Yajima 等人：“具有不同碘含量的猪甲状腺球蛋白的二级结构”Res.Commun.Biochem.Cell Molec.Biol 1(2-3) (1997)。