JPH0643130A - 複合型固定化酵素膜 - Google Patents

複合型固定化酵素膜

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JPH0643130A
JPH0643130A JP4198300A JP19830092A JPH0643130A JP H0643130 A JPH0643130 A JP H0643130A JP 4198300 A JP4198300 A JP 4198300A JP 19830092 A JP19830092 A JP 19830092A JP H0643130 A JPH0643130 A JP H0643130A
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JP
Japan
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membrane
immobilized enzyme
complex
enzyme membrane
hydrogen peroxide
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Application number
JP4198300A
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English (en)
Inventor
Atsushi Mizusawa
厚志 水沢
Hideo Katayama
秀夫 片山
Hidetaka Fujimura
英隆 藤村
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複合型固定化酵素膜に含まれる過酸化水素選
択透過膜の高pH条件下での劣化を大幅に低減する。 【構成】 固定化酵素膜1と一体的に製膜された過酸化
水素選択透過膜2の表面にパーフルオロスルホン酸ポリ
マーからなる補助膜3を一体的に製膜する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は複合型固定化酵素膜に
関し、さらに詳細にいえば、電極上に積層状態で配置さ
れる、選択透過膜および固定化酵素膜を含む複合型固定
化酵素膜に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から蛋白質に代表される複雑な有機
化合物を極めて高感度に、かつ選択的に検知することが
できるという特質に着目して、下地電極の表面に酵素を
固定化してなる酵素電極により上記有機化合物の測定を
行なうための研究開発が行なわれている。また、近年の
医療、工業プロセス、環境等の分野での臨床試験等にお
ける計測を行なうに当っては、測定項目の多様化、計測
量の増加が顕著になってきているので、これらを迅速、
簡単かつ連続的に計測できる酵素センサが強く要望され
ている。
【0003】この酵素センサは一般的に、白金等からな
る測定電極および銀等からなる対向電極を有する下地電
極の表面に酵素を固定化することにより構成されるので
あり、固定化された酵素上に測定対象物質を含む被検溶
液を接触させるだけで、測定対象物質のみの酸化反応ま
たは還元反応を行なわせることができ、酸化反応または
還元反応の結果、生成されまたは消失される物質の量に
対応する電気信号を下地電極から出力することができ
る。したがって、出力された電気信号に基づいて所定の
処理を行なうことにより簡単に被検溶液中の測定対象物
質の濃度を測定できる。また、下地電極としてサーミス
タ等を埋め込んだものを使用すれば、酵素の存在下で行
なわれる酸化反応または還元反応に伴なって生成される
熱量に対応する電気信号を出力することができるので、
同様にして簡単に被検溶液中の測定対象物質の濃度を測
定できる。
【0004】ところで、下地電極の表面に酵素を固定化
するためには予め酵素を固定化した酵素固定化膜を得て
おき、酵素固定化膜を下地電極の表面に装着する方法を
採用することが好ましく、装着の作業性を高めるために
例えば、ポリアクリルニトリル膜に酵素を固定化してな
る固定化酵素膜およびアセチルセルロース膜からなる過
酸化水素選択透過膜を積層した複合型固定化酵素膜が採
用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記複合型固定化酵素
膜においては酵素の活性を高く維持することが最も強く
要求されるのであり、酵素の種類によっては、低pHが
最適条件であったり、高pHが最適条件であったりす
る。例えば、尿酸の測定に適した酵素の一種であるウリ
カーゼはpH8〜9が最適条件であるから、非測定時に
ウリカーゼの活性を維持させるためには、pH8〜9の
緩衝溶液を用いなければならない。この場合には、ウリ
カーゼの活性は高く維持できるのであるが、過酸化水素
選択透過膜であるアセチルセルロース膜が高pH条件下
において加水分解等により著しく劣化してしまい、所期
の過酸化水素選択透過性能を発揮し得なくなってしまう
(例えば、尿酸テスタとして使用する場合にアスコルビ
ン酸阻止能力が著しく低下してしまう)という不都合が
ある。また、測定時にも高pH条件になってしまうので
あるから、アセチルセルロース膜が同様に劣化してしま
うという不都合がある。そして、アセチルセルロースが
劣化すれば、ウリカーゼ自体の活性が十分であっても、
複合型固定化酵素膜自体を新しい複合型固定化酵素膜と
交換しなければならず、ウリカーゼが必要以上に廃棄さ
れてしまうという不都合がある。
【0006】尚、以上には酵素としてウリカーゼを用
い、過酸化水素選択透過膜としてアセチルセルロース膜
を用いた場合について説明したが、高pHが最適条件で
ある酵素および高pHに余り耐性がない過酸化水素選択
透過膜を用いた場合にも同様の不都合が生じる。また、
過酸化水素電極に代えて酸素電極を用いる場合にも同様
の不都合が生じる。
【0007】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、高pHが最適条件である酵素および高p
Hに余り耐性がない選択透過膜を用いた場合であっても
選択透過膜の劣化を大幅に低減し、長寿命化を達成でき
る新規な複合型固定化酵素膜を提供することを目的とし
ている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項1の複合型固定化酵素膜は、固定化酵素膜
の一面に選択透過膜が一体的に形成されてあり、選択透
過膜の表面にパーフルオロスルホン酸ポリマーからなる
補助膜が一体的に形成されてある。ここで、複合型固定
化酵素膜が過酸化水素電極に装着される場合には、選択
透過膜として過酸化水素選択透過膜を採用し、酸素電極
上に装着される場合には酸素選択透過膜を採用すればよ
い。
【0009】請求項2の複合型固定化酵素膜は、固定化
酵素膜の他方の面にもパーフルオロスルホン酸ポリマー
からなる補助膜が一体的に形成されてある。
【0010】
【作用】請求項1の複合型固定化酵素膜であれば、固定
化酵素膜の一面に選択透過膜が一体的に形成されてあ
り、選択透過膜の表面にパーフルオロスルホン酸ポリマ
ーからなる補助膜が一体的に形成されてあるので、電極
の表面に複合型固定化酵素膜を装着して、非測定時には
高pHの緩衝溶液に浸漬され、測定時には被検溶液が点
着される場合に、高pH溶液が最も残留し易い、電極の
表面と選択透過膜との間にパーフルオロスルホン酸ポリ
マーからなる補助膜が介在されているのであるから、ス
ルホン酸が高pH溶液をある程度中和することになり、
選択透過膜の劣化を大幅に低減できる。この結果、複合
型固定化酵素膜全体としての寿命を著しく長くできる。
【0011】請求項2の複合型固定化酵素膜であれば、
固定化酵素膜の他方の面にもパーフルオロスルホン酸ポ
リマーからなる補助膜が一体的に形成されてあるので、
固定化酵素膜側から高pH溶液が供給される場合にもス
ルホン酸が高pH溶液をある程度中和することになり、
選択透過膜の劣化を一層大幅に低減できる。この結果、
複合型固定化酵素膜全体としての寿命を一層長くでき
る。
【0012】
【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図1はこの発明の複合型固定化酵素膜の一実
施例を過酸化水素電極と共に示す分解斜視図であり、ポ
リアクリルニトリル膜にウリカーゼを固定化してなる固
定化酵素膜1の下面にアセチルセルロースからなる過酸
化水素選択透過膜2を一体的に設け、さらに過酸化水素
選択透過膜2の下面にパーフルオロスルホン酸ポリマー
からなる補助膜3を一体的に設けることにより複合型固
定化酵素膜Aを得、複合型固定化酵素膜Aを過酸化水素
電極Bの表面に装着している。
【0013】上記補助膜3を製膜する方法としては、例
えば、既に製膜された、固定化酵素膜1および過酸化水
素選択透過膜2からなる複合膜の過酸化水素選択透過膜
側に、アルドリッチ社製のNafion(登録商標)1
17の5%水溶液(perfluoro−3,6−di
oxa−4−methyl−7−octensulfo
nic acid
【0014】
【化1】
【0015】)0.5mlを滴下し、5秒経過後に複合膜
を1000r.p.m.で5秒間回転させ、次いで、3
000r.p.m.で45秒間回転させることにより、
過酸化水素選択透過膜側に補助膜3が一体的に製膜され
た複合型固定化酵素膜Aを得ることができる。図2はこ
の発明の複合型固定化酵素膜および単に補助膜3を含ま
ない複合型固定化酵素膜を用いて測定したアスコルビン
酸の透過割合の変化を示す図である。尚、緩衝溶液とし
てNa2HPO4 50mM,KCl 100mMを用い、フ
ァン付きオーブンで60℃に加熱し、100mg/dlのア
スコルビン酸を用いて過酸化水素電極Bの出力電流(n
A)の経時変化を計測した。また、白丸がこの発明の複
合型固定化酵素膜を採用した場合の出力電流を、白四角
が単に補助膜3を含まない複合型固定化酵素膜を採用し
た場合の出力電流をそれぞれ示している。
【0016】図2から明らかなように、この発明の複合
型固定化酵素膜を採用した場合には出力電流が著しく低
いレベルであり、しかも殆ど増加しなかったのに対し
て、単に補助膜3を含まない複合型固定化酵素膜を採用
した場合には出力電流が急激に立上り、約1時間経過後
にほぼ飽和してしまった。即ち、この発明の複合型固定
化酵素膜を採用した場合には、アスコルビン酸透過阻止
能力が殆ど低下しなかったのに対して、単に補助膜3を
含まない複合型固定化酵素膜を採用した場合には、約1
時間経過するまでは急激にアスコルビン酸透過阻止能力
が低下し、約1時間経過後はアスコルビン酸透過阻止能
力が殆どなくなってしまったことが分る。また、30分
経過時点までの出力電流の増加割合に基づいて比較する
と、単に補助膜3を一体的に設けるだけでアスコルビン
酸透過阻止能力が約16.6倍に高められることが分
る。以上から明らかなように、過酸化水素選択透過膜2
の表面に単に補助膜3を一体的に製膜するだけで複合型
固定化酵素膜の寿命を著しく長くできる。
【0017】
【実施例2】図3はこの発明の複合型固定化酵素膜の他
の実施例を過酸化水素電極と共に示す分解斜視図であ
り、図1と異なる点は、固定化酵素膜1の上面にもパー
フルオロスルホン酸ポリマーからなる補助膜4を一体的
に製膜した点のみである。したがって、この実施例の場
合には、高pH溶液(例えば、尿)が点着された場合に
補助膜4のスルホン酸が高pH溶液をある程度中和する
ので、過酸化水素選択透過膜2の劣化を一層低減でき、
ひいては複合型固定化酵素膜の寿命を一層長くできる。
【0018】尚、この発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば、固定化酵素膜1の上面に補助膜
4を製膜する代わりに、固定化酵素膜1と過酸化水素選
択透過膜2との間に補助膜を製膜することが可能である
ほか、酸素電極上に装着される複合型固定化酵素膜に適
用することが可能であり、その他、この発明の要旨を変
更しない範囲内において種々の設計変更を施すことが可
能である。
【0019】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明は、高pH
溶液が最も残留し易い、電極の表面と選択透過膜との間
にパーフルオロスルホン酸ポリマーからなる補助膜が介
在されているのであるから、スルホン酸が高pH溶液を
ある程度中和することになり、選択透過膜の劣化を大幅
に低減でき、複合型固定化酵素膜全体としての寿命を著
しく長くできるという特有の効果を奏する。
【0020】請求項2の発明は、固定化酵素膜側から高
pH溶液が供給される場合にもスルホン酸が高pH溶液
をある程度中和することになり、選択透過膜の劣化を一
層大幅に低減でき、複合型固定化酵素膜全体としての寿
命を一層長くできるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の複合型固定化酵素膜の一実施例を過
酸化水素電極と共に示す分解斜視図である。
【図2】この発明の複合型固定化酵素膜および単に補助
膜を含まない複合型固定化酵素膜を用いて測定したアス
コルビン酸の透過割合の変化を示す図である。
【図3】この発明の複合型固定化酵素膜の他の実施例を
過酸化水素電極と共に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
1 固定化酵素膜 2 過酸化水素選択透過膜 3,4 パーフルオロスルホン酸ポリマーからなる補助
膜 A 複合型固定化酵素膜 B 過酸化水素電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極(B)上に積層状態で配置される、
    選択透過膜(2)および固定化酵素膜(1)を含む複合
    型固定化酵素膜(A)であって、固定化酵素膜(1)の
    一面に選択透過膜(2)が一体的に形成されてあり、選
    択透過膜(2)の表面にパーフルオロスルホン酸ポリマ
    ーからなる補助膜(3)が一体的に形成されてあること
    を特徴とする複合型固定化酵素膜。
  2. 【請求項2】 固定化酵素膜(1)の他方の面にもパー
    フルオロスルホン酸ポリマーからなる補助膜(4)が一
    体的に形成されてある請求項1に記載の複合型固定化酵
    素膜。
JP4198300A 1992-07-24 1992-07-24 複合型固定化酵素膜 Pending JPH0643130A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU655875B2 (en) * 1992-03-26 1995-01-12 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Valve moving apparatus for internal combustion engine and method therefor
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CN110540938A (zh) * 2019-07-10 2019-12-06 浙江理工大学 一种有序定向共固定的酶膜反应器及其制备方法和应用

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