生物传感器制造技术

提供应答性高、能够迅速且高感度地定量试样中的特定成分的生物传感器。本发明专利技术的生物传感器具有绝缘性基板、配置在该基板上的包括作用极和对极的电极系、含有对葡萄糖氧化反应有催化作用的氧化还原酶、葡糖酸内酯酶以及缓冲剂的试剂系。所述缓冲剂选自：苯二甲酸及其盐、马来酸和其盐、琥珀酸及其盐、磷酸及其盐、乙酸及其盐、硼酸及其盐、柠檬酸及其盐、氨基乙酸、三羟甲基氨基甲烷、哌嗪－Ｎ，Ｎ′－二（２－乙磺酸）等。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于迅速而简便地定量试样里的特定成分的生物传感器。
技术介绍
以实现一般人能够对体液成分进行简易定量为目的，近年来，利用酶具有的特异性催化作用的各种类型的生物传感器正在被开发。以下，作为定量试液中的成分的方法的一例，说明葡萄糖的定量法。作为电化学的葡萄糖定量法，将葡萄糖氧化酶和氧电极或过氧化氢组合起来使用的方法广为人知(例如，铃木周一编的《バイオセンサ-(生物传感器)》講談社出版)。葡糖酸氧化酶以氧作为电子介质，将作为基质的葡萄糖选择性地氧化成葡糖酸内酯。在氧的存在下，在葡萄糖氧化酶催化的葡萄糖氧化反应过程中，氧被还原为过氧化氢。用氧电极来计测氧的减少量，或用过氧化氢电极来计测过氧化氢的增加量。因为氧的减少量和过氧化氢的增加量与试液中的葡萄糖含量是成比例的，所以，可以通过氧的减少量或过氧化氢的增加量来定量葡萄糖。上述方法有测定结果会受到试液所含氧的浓度的影响的缺点，在试液里没有氧存在的场合，就不能进行测定，这也可以从其反应过程推测出来。为此，已有不用氧作为电子介质，而用铁氰化钾、二茂铁衍生物、苯醌衍生物等有机化合物、金属络合物作为电子介质的一类葡萄糖传感器被开发出来。这种类型的传感器将作为酶反应的结果而生成的电子介质的还原体在电极上氧化，并可由氧化电流量求出试液中所含葡萄糖浓度。在这种用有机化合物或金属络合物来代替氧作为电子介质的情况下，可以将这些电子介质以正确的量和稳定的状态与葡萄糖氧化酶一起加载在电极上，形成试剂层。另外，由于还能够使试剂层在接近干燥的状态下与电极系形成一体，所以，近年来，基于这些技术的一次性葡萄糖传感器更多地被关注。其代表例是日本特许公报第2517153号中公开的生物传感器。使用一次性葡萄糖传感器，只需往与测定器连接并可拆卸的传感器中注入试液，就能够很容易地用测定器测定出葡萄糖浓度。在上述使用葡萄糖传感器的测定方法中，根据1-10μA/cm2数量级的应答电流，用30秒钟左右的时间，就可以求出试样里的葡萄糖浓度。但是，近年来，各方面期望着开发出一种能够更迅速和高感度地对葡萄糖进行定量的传感器。另外，在现有的电化学的葡萄糖传感器中，将羧甲基纤维素等亲水性高分子添加在试剂层中，以使测定器的测定结果不受来自外部的振动的影响。该亲水性高分子还有起到将酶缓缓地固定在电极上的粘合剂的作用的优点。但是，由于亲水性高分子的存在，会出现葡萄糖氧化酶的催化活性或葡糖酸内酯水解成葡糖酸的反应的热力学产生变化、葡萄糖氧化反应的的生成物葡糖酸内酯蓄积的情况。葡糖酸内酯蓄积，会导致出现逆反应、葡萄糖氧化反应速度下降等。由此，在短的反应时间中的电子介质还原体的生成量降低，传感器对葡萄糖的应答电流的大小即感度下降。特别是，对于高浓度的葡萄糖，要得到足够的感应度，则为了使电子介质还原体大量生成，就有必要增大反应时间，这样，有使测定所需时间变长的趋势。本专利技术的目的是，鉴于以上问题点，提供一种能够以高应答性迅速且高感度地定量试样中的特定成分的生物传感器。
技术实现思路
本专利技术的生物传感器具有电绝缘性基板、配置在电绝缘基板上的包含作用极和对极的电极系和包含对将葡萄糖氧化成葡糖酸内酯的反应有催化作用的氧化还原酶、葡糖酸内酯酶和缓冲剂的试剂系。所述缓冲剂选自苯二甲酸及其盐、马来酸和其盐、琥珀酸及其盐、磷酸及其盐、乙酸及其盐、硼酸及其盐、柠檬酸及其盐、氨基乙酸、三羟甲基氨基甲烷、哌嗪-N，N′-二(2-乙磺酸)、N-(2-乙酰胺基)亚氨基二乙酸、N，N-二(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、2-码啉代乙磺酸、咪唑、二甲基戊二酸、三乙醇胺盐酸盐、三甲基吡碇、N-三(羟甲基)甲基甘氨酸和二(2-羟乙基)亚氨基三(羟甲基)甲烷。附图说明图1是本专利技术一实施例的除去试剂层的生物传感器的立体图。图2是同一生物传感器的重要部分的纵向剖面图。图3是同一生物传感器的应答特性图。图4是本专利技术的其它实施例的生物传感器的重要部分的纵向剖面图。具体实施例方式本专利技术的生物传感器具有电绝缘基板、配置在电绝缘基板上的包含作用极和对极的电极系和包含对将葡萄糖氧化成葡糖酸内酯的反应有催化作用的氧化还原酶、葡糖酸内酯酶和缓冲剂的试剂系。这里，前述缓冲剂最好选自苯二甲酸酸、苯二甲酸盐、马来酸、马来盐、琥珀酸、琥珀酸盐、磷酸、磷酸盐、乙酸、乙酸盐、硼酸、硼酸盐、柠檬酸、柠檬酸盐、氨基乙酸、三(羟甲基)氨基甲烷、和哌嗪-N，N′-二(2-乙磺酸)。在本专利技术的其它实施方式中，前述缓冲剂选自N-(2-乙酰胺)亚氨基二乙酸、N，N-二(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸、2-码啉代乙磺酸、咪唑、二甲基戊二酸、三乙醇胺盐酸盐、三甲基吡碇、N-三(羟甲基)甲基甘氨酸和二(2-羟乙基)亚氨基三(羟甲基)甲烷。根据本专利技术，通过氧化还原酶的作用，由葡萄糖氧化而生成的葡糖酸内酯通过葡糖酸内酯酶而转换成葡糖酸。因此，葡萄糖的氧化反应的进行变得容易，即使是在测定时间短的场合，也能得到充分的应答性。再者，因为通过调节反应系的pH，可以提高生物传感器中所含的氧化还原酶或葡糖酸内酯酶的活性，所以传感器的应答性进一步得到提高。上述缓冲剂中，从溶解性足够好的角度出发，优选苯二甲酸、苯二甲酸盐、马来酸、马来酸盐、琥珀酸、琥珀酸盐和三羟甲基氨基甲烷。这里，试剂系最好还含有电子介质。试液中的溶解氧也可以用作电子介质，但是，最好在试剂系中放入电子介质。作为电子介质，例如可以是铁氰化钾、锇-三(二吡啶鎓)、二茂铁衍生物等金属络合物，对苯醌等苯醌衍生物，N-甲基吩嗪鎓硫酸单甲酯盐等吩嗪鎓衍生物，亚甲蓝等吩噻嗪鎓衍生物，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸等。这些电子介质可以单独使用，也可以两种以上合用。试剂系最好还含有亲水性高分子。最好用以下物质作为亲水性高分子羧乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚赖氨酸等聚氨基酸、聚苯乙烯磺酸、明胶和其衍生物、丙烯酸或其盐的聚合物、甲基丙烯酸或是它的盐的聚合物、淀粉及其衍生物、马来酸酐或它的盐的聚合物、琼脂糖凝胶及其衍生物。如果试剂系含有亲水性高分子，则测定器的测定结果就不会受到来自外部的振动的影响。再者，亲水性高分子具有能够起到将酶缓缓固定在电极上的粘合剂的作用的优点。对葡萄糖的氧化反应有催化作用的氧化还原酶、葡糖酸内酯酶和缓冲剂可以以混合状态加载在传感器上。这样做，生物传感器的制造过程就简单了，可以简便地制作试剂层。另外，因为氧化还原酶和葡糖酸内酯酶处于很近的位置，由氧化还原酶的作用而生成的葡糖酸内酯会在葡糖酸内酯酶的作用下很快地转换成葡萄糖酸。由此，葡萄糖的氧化反应性提高，即使在测定时间更短的情况下，也能得到足够的应答性。对葡萄糖的氧化反应有催化作用的氧化还原酶和葡糖酸内酯酶也可以互相分离地加载在传感器上。这样的话，可以将适合各酶的缓冲剂与各酶混合或添加在酶的附近，从而能够以更高的效率提高各酶的活性。葡萄酸内酯酶最好得自大肠菌、酵母、人、大鼠、猪、牛、黑曲霉、棕色固氮菌、荧光杆菌、运动发酵单胞菌、天蓝色链霉菌、耐放射异常球菌、苛养木杆菌中的一种。在这些当中，从生产率高、保持着足够的活性的角度考虑，最好以大肠菌、酵母、或黑曲霉作为来源。传感器中的缓冲剂加载量最本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物传感器，它具有电绝缘性基板、配置在该基板上的包含作用极和对极的电极系和含有对葡萄糖氧化成葡糖酸内酯的反应有催化作用的氧化还原酶、葡糖酸内酯酶和缓冲剂的试剂系，所述缓冲剂选自：苯二甲酸及其盐、马来酸和其盐、琥珀酸及其盐、磷酸及其盐、乙酸及其盐、硼酸及其盐、柠檬酸及其盐、氨基乙酸、三羟甲基氨基甲烷、哌嗪－Ｎ，Ｎ′－二（２－乙磺酸）、Ｎ－（２－乙酰胺基）亚氨基二乙酸、Ｎ，Ｎ－二（２－羟乙基）－２－氨基乙磺酸、２－码啉代乙磺酸、咪唑、二甲基戊二酸、三乙醇胺盐酸盐、三甲基吡碇、Ｎ－三（羟甲基）甲基甘氨酸和二（２－羟乙基）亚氨基三（羟甲基）甲烷。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：渡边基一，中南贵裕，池田信，南海史朗，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]