葡萄糖测定用电极和包含该电极的电化学传感器制造技术

本发明专利技术提供一种葡萄糖测定用电极和包含该电极的电化学传感器。一种电极，其具有：包含电极材料和葡萄糖氧化还原酶的酶电极层；以及覆盖上述酶电极层的透过限制层，在上述酶电极层与上述透过限制层之间具有包含亲水性物质的葡萄糖扩散层。的葡萄糖扩散层。的葡萄糖扩散层。

【技术实现步骤摘要】
葡萄糖测定用电极和包含该电极的电化学传感器


[0001]本专利技术涉及用于葡萄糖测定的电极和包含该电极的电化学传感器(葡萄糖传感器)。

技术介绍

[0002]在现有的使用电化学传感器的葡萄糖持续测定(Continuous Glucose Monitoring)系统中，使用了具有基板、电极层、酶层、透过限制层的至少4层结构的酶电极。例如，在专利文献1中公开了一种电化学分析物传感器，其具备电极和分析物检测膜，分析物检测膜包含障碍层和酶层，该传感器包含配置在电极与障碍层之间或障碍层与酶层之间的亲水性聚合物层。
[0003]另外，专利文献2中公开了一种生物传感器，其特征在于，在由疏水性材料构成的电极表面成膜有包含酶或酶底物中的任一者的亲水性高分子膜，进而公开了表面由透过限制膜覆盖。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：WO2010/107941
[0007]专利文献2：日本特开2002
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211508

技术实现思路

[0008]在使用葡萄糖传感器的血糖值监测中，正确且持续稳定地监测血糖值是很重要的。因此，在葡萄糖传感器中，要求进一步提高检测电流值相对于葡萄糖浓度的直线性，并且要求提高电极的稳定性，以便即使长时间测定检测电流值和直线性也不降低。
[0009]因此，本专利技术人对现有的具备具有酶电极层和覆盖酶电极层的透过限制层的电极的葡萄糖传感器进行了评价，结果发现，随着葡萄糖浓度的增加，响应电流值的直线性降低；进而，在长期测定中响应电流值逐渐降低。
[0010]因此，本专利技术的课题在于，改进现有的具有酶电极层和覆盖酶电极层的透过限制层的电极，提供一种葡萄糖浓度与响应电流值之间的直线性提高、并且能够稳定地持续测定的酶电极以及具备该酶电极的葡萄糖传感器。
[0011]本专利技术人为了解决上述课题进行了研究。
[0012]首先，本专利技术人研究了现有的具有酶电极层和覆盖酶电极层的透过限制层的电极中的响应电流值的直线性降低或稳定性降低的原因，提出了下述假说：由于透过限制层的聚合物的结构的不均匀性等，酶电极层的酶分子仅有一部分能够用于反应，这或许是响应电流值的直线性降低的原因。并且，在该假说下，为了改善基于透过限制层的不均匀性的问题而进行了反复试验，结果发现，通过在包含电极材料和葡萄糖氧化还原酶的酶电极层与覆盖该酶电极层的透过限制层之间设置包含亲水性物质的葡萄糖扩散层，葡萄糖在该葡萄糖扩散层内均匀地扩散，能够将酶电极层内的全部酶分子用于反应，其结果，葡萄糖浓度与
响应电流值之间的直线性提高。此外，还发现通过在酶电极层与透过限制层之间设置葡萄糖扩散层，可得到长时间稳定的响应电流值，发现该电极能够用于可正确且稳定地持续测定的葡萄糖传感器，由此完成了本专利技术。
[0013]需要说明的是，在专利文献1中，如上所述，公开了一种电化学分析物传感器，其具备电极和分析物检测膜，分析物检测膜包含障碍层和酶层，该传感器包含配置在电极与障碍层之间或障碍层与酶层之间的亲水性聚合物层；但仅公开了在电极侧设置亲水性聚合物层，未公开在透过限制膜侧设置亲水性聚合物层，没有使透过了透过限制膜的葡萄糖均匀地扩散到酶层中的构思，该传感器原本就是以障碍层的存在为前提的。
[0014]另外，在专利文献2中，如上所述，公开了一种生物传感器，其特征在于，在由疏水性材料构成的电极表面成膜有包含酶或酶底物中的任一者的亲水性高分子膜，进而公开了表面由透过限制膜覆盖；但若将酶和亲水性高分子混合在同一层，则存在电子传递受到阻碍、电流值降低的问题。
[0015]根据本专利技术的一个方式，提供一种电极，其具有：包含电极材料和葡萄糖氧化还原酶的酶电极层；以及覆盖上述酶电极层的透过限制层，在上述酶电极层与上述透过限制层之间具有包含亲水性物质的葡萄糖扩散层。
[0016]此处，在电极的一个方式中，上述酶电极层是由作为上述电极材料的金属或碳的层与载置于上述金属或碳的层上的上述葡萄糖氧化还原酶形成的层结构。
[0017]另外，在电极的另一方式中，上述酶电极层为包含作为上述电极材料的导电性物质与上述葡萄糖氧化还原酶的混合物的层。
[0018]根据本专利技术的另一方式，提供一种葡萄糖传感器，其包含上述电极。
[0019]根据本专利技术的另一方式，提供一种电极的制造方法，其包括：形成包含电极材料和葡萄糖氧化还原酶的酶电极层的工序；在上述酶电极层上层积包含亲水性物质的葡萄糖扩散层的工序；和在上述葡萄糖扩散层上层积透过限制层的工序。
[0020]专利技术的效果
[0021]在本专利技术的电极中，通过在透过限制层与酶电极层之间设置包含亲水性物质的葡萄糖扩散层，能够使通过了透过限制层的葡萄糖均匀地扩散，葡萄糖被均匀地供给到酶电极层的全部酶分子，因此响应电流值相对于葡萄糖浓度的直线性提高。另外，在本专利技术的电极中，通过在透过限制层与酶电极层之间设置包含亲水性物质的葡萄糖扩散层，能够长时间维持高响应电流值。因此，本专利技术的电极能够制作不需要复杂的校正、可正确且长时间持续测定的葡萄糖传感器。
附图说明
[0022]图1是示出本专利技术的电极的一个方式的示意图。
[0023]图2是示出包含本专利技术的葡萄糖传感器的葡萄糖测定系统的一个方式(葡萄糖持续测定装置A)的图。
[0024]图3是示出使用了包含实施例1和比较例1的电极的葡萄糖传感器的葡萄糖响应电流值绘图的结果的图。
[0025]图4是示出使用了包含实施例1和比较例1的电极的葡萄糖传感器的葡萄糖响应电流值的经时变化的图。
[0026]图5是示出使用了包含实施例1～4的电极的葡萄糖传感器的葡萄糖响应电流值绘图的结果的图。
[0027]图6是示出使用了包含实施例5和比较例1的电极的葡萄糖传感器的葡萄糖响应电流值绘图的结果的图。
具体实施方式
[0028]<电极>
[0029]本专利技术的电极的特征在于，其具有：
[0030]包含电极材料和葡萄糖氧化还原酶的酶电极层；以及
[0031]覆盖上述酶电极层的透过限制层，
[0032]在上述酶电极层与上述透过限制层之间具有包含亲水性物质的葡萄糖扩散层。
[0033]<电极材料>
[0034]作为电极材料，可以举出金属材料、碳材料。作为金属材料，可以举出例如金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)和钯(Pd)等。作为碳材料，可以举出例如碳，作为碳，可以举出例如石墨、碳纳米管、石墨烯、介孔碳等。
[0035]<葡萄糖氧化还原酶>
[0036]葡萄糖氧化还原酶只要是能够将作为测定对象物质的葡萄糖氧化还原的酶即可，可以举出葡萄糖脱氢酶(GDH)和葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化还原酶优选包含吡咯并喹啉醌(PQQ)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)中的至少一者作为催化亚基或催化结构域。例如，作为包含PQQ的葡萄糖氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极，其具有：包含电极材料和葡萄糖氧化还原酶的酶电极层；以及覆盖所述酶电极层的透过限制层，在所述酶电极层与所述透过限制层之间具有包含亲水性物质的葡萄糖扩散层。2.如权利要求1所述的电极，其中，所述酶电极层是由作为所述电极材料的金属或碳的层与载置于所述金属或碳的层上的所述葡萄糖氧化还原酶形成的层结构。3.如权利要求1所述的电极，其中，所述酶电极层为包含作为所述电极材料的导电性物质与所述葡萄糖氧化还原酶的混合物的层。4.如权利要求1～3中任一项所述的电极，其中，所述葡萄糖氧化还原酶为葡萄糖脱氢酶。5.如权利要求1～3中任一项所述的电极，其中，所述亲水性物质为亲水性高分子。6.如权利要求1～3中任一项所述的电极，其中，所述亲水性物质为选自由聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和海藻酸钠组成的组中的1种以上的物质。7.如权利要求1～3中任一项所述的电极，其中，所述亲水性物质进行了交联处理。8.如权利要求1～3中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本浩平，
申请(专利权)人：爱科来株式会社，
类型：发明
国别省市：