酵素積層膜修飾電極による高性能バイオセンシング

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酵素積層膜修飾電極センサーに関して以下の2点について検討を行い、研究成果を得た。(1)水晶振動子ミクロバランスおよび表面プラズモン共鳴法による酵素積層膜構造の解析、(2)2種類の酵素の逐次反応を利用した乳糖センサーの開発。酵素積層膜のミクロ構造を解析するために、水晶振動子ミクロバランス法による検討を行い、1層ごとの酵素の積層重量を評価した。その結果、作製条件により異なるが、最密充填された単分子層よりもいくぶん低密度の層を形成していることが判明した。表面被覆率は0.5〜1.0程度であった。表面プラズモン共鳴法による結果もほぼこれを支持した。以上の結果より、当初予期したように、かなり構造が制御された酵素積層膜が形成されていることが明らかになった。この酵素積層膜修飾電極を酵素センサーとして用いる際の基本的な特性の評価を行い、積層膜中でも酵素の触媒活性がほぼ維持されていることを確認した。次に、2種類の酵素(ガラクトシダーゼとグルコースオキシダーゼ)を同時に積層膜中に固定化した酵素膜で修飾した電極を作製し、これらの酵素の逐次反応による乳糖センサーを作製した。これらの酵素は積層膜中で触媒活性が保持され、ガラクトシダーゼにより乳糖からグルコースが生成し、次にグルコースオキシダーゼによりグルコノラクトンへと酸化される逐次反応が進行することが明らかになった。2種類の酵素を積層膜に組み込む際の積層順序や積層量を様々に変化させて、最適構造の酵素積層膜の探索を行った。いずれの場合も、この乳糖センサーは0.1〜30mM程度の乳糖を測定することが可能であった。