JPS6346377B2 - - Google Patents
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- JPS6346377B2 JPS6346377B2 JP55145156A JP14515680A JPS6346377B2 JP S6346377 B2 JPS6346377 B2 JP S6346377B2 JP 55145156 A JP55145156 A JP 55145156A JP 14515680 A JP14515680 A JP 14515680A JP S6346377 B2 JPS6346377 B2 JP S6346377B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9008—Organic or organo-metallic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
本発明は、新規な電子伝達体を有する酵素電極
に関する。 酵素は、特定物質（基質）に対してある一定反
応のみを起こさせる基質特異性および反応特異性
をもつことが知られている。このような酵素の生
化学的反応を電気化学的反応に関連させると対象
物質の有無の検知や、酵素を固定化した電極と対
極との組み合わせによる電池の構成等に応用でき
る。 生体内におけるエネルギー変換には、酸化還元
酵素が主に関与している。一般に酸化還元によつ
て基質の酸化還元を行う場合、電子伝達体を必要
とする。例えば、酵素としてグルコースオキシダ
ーゼ（以下、GODで表す）を用い、グリコース
の酸化反応を行わせる場合には、以下の反応式に
示すように酸素O2が電子伝達体、特に電子受容
体としての働きをしている。 グルコース＋O2GOD ――――→ グルコノラクトン＋
H2O2 この酸素のように電子伝達体として知られてい
るレドツクス化合物としては、メチレンブルー、
２，６―ジクロロインドフエノール、インジゴジ
サルホネート、フエノサフラニン、フエナジンメ
トサルフエート、フエリシアン化カリ、ベンゾキ
ノン、クロラニル等がある。 本発明は、この電子伝達体として特性の優れた
新規な化合物、すなわち７，７，８，８―テトラ
シアノキノジメタン（以下、TCNQで表す）を
見出したものである。TCNQの構造式は次の通
りである。
に関する。 酵素は、特定物質（基質）に対してある一定反
応のみを起こさせる基質特異性および反応特異性
をもつことが知られている。このような酵素の生
化学的反応を電気化学的反応に関連させると対象
物質の有無の検知や、酵素を固定化した電極と対
極との組み合わせによる電池の構成等に応用でき
る。 生体内におけるエネルギー変換には、酸化還元
酵素が主に関与している。一般に酸化還元によつ
て基質の酸化還元を行う場合、電子伝達体を必要
とする。例えば、酵素としてグルコースオキシダ
ーゼ（以下、GODで表す）を用い、グリコース
の酸化反応を行わせる場合には、以下の反応式に
示すように酸素O2が電子伝達体、特に電子受容
体としての働きをしている。 グルコース＋O2GOD ――――→ グルコノラクトン＋
H2O2 この酸素のように電子伝達体として知られてい
るレドツクス化合物としては、メチレンブルー、
２，６―ジクロロインドフエノール、インジゴジ
サルホネート、フエノサフラニン、フエナジンメ
トサルフエート、フエリシアン化カリ、ベンゾキ
ノン、クロラニル等がある。 本発明は、この電子伝達体として特性の優れた
新規な化合物、すなわち７，７，８，８―テトラ
シアノキノジメタン（以下、TCNQで表す）を
見出したものである。TCNQの構造式は次の通
りである。
【式】
TCNQが電子伝達体として働く酸化還元酵素
としては、フラヴインアデニンジヌクレオチド
（FAD）を有する酵素が有効であつた。例えば、
グルコースオキシダーゼ、キサンチンオキシダー
ゼ、アミノ酸オキシダーゼ、アルデヒドオキシダ
ーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコール
オキシダーゼ等である。 レドツクス化合物は、TCNQを単体で用いて
もよいが、他のレドツクス化合物、例えばクロラ
ニル等と共存して用いてもよい。また、ゴム、高
分子等の種々のバインダー等ともちろん共存して
用いてもよいものである。 電子集電体とは、導電性材料である。例えば、
カーボン（グラフアイトを含む）、白金、金、銀、
イリジウム、パラジウム等の良導電材料、酸化ス
ズ、酸化インジムウ、酸化チタン等の半導体材料
がある。 以下、本発明を実施例により説明する。 実施例 １ TCNQとグラフアイト粉末を重量比で１：１
の割合に混合した後、プレス成形して厚さ約１mm
の円板状電極にした。この電極の片面にGODを
グルタルアルデヒドによる架橋法で固定化した。
このGOD固定化電極を第１図に示した測定系に
セツトした。 第１図において、１はアルゴンガスの導入口、
２は導出口、３は白金よりなる対極、４はガラス
の多孔体からなるセパレータ、５は酵素電極、６
は緩衝液、７は塩橋、８は飽和カロメル電極、９
はKClの飽和水溶液である。 GODを固定化した酵素電極５を飽和カロメル
電極８に対し＋0.4Vの定電位に設定する。一方、
緩衝液を十分アルガスでハブリングした後、グル
コースを５×10-4モル／ｌ注入したところ、第２
図に示すように、4μAのアノード電流増加が認め
られた。 実施例 ２ 実施例１と同様にTCNQとグラフアイト粉末
からプレス成形した平板電極を作製した。この電
極の片面にＤ―アミノ酸オキシダーゼをグルタル
アルデヒドで固定化した。この固定電極を第１図
に示した測定系に組み込んだ。固定化電極を飽和
カロメル電極に対し、＋0.35Vの定電位に設定し
た。緩衝液を十分アルゴンガスでバブリング後、
Ｄ―ａ―アラニンを３×10-4モル／ｌ注入したと
ころ、0.1μAのアノード電流増加が認められた。 以上の実施例では、基質濃度測定について述べ
たが、本発明による酵素電極は、例えば実施例１
に述べたグルコースオキシダーゼ固定化酵素電極
の場合、対極として酸素電極を用いると、グルコ
ースを燃料とする燃料電池を構成することができ
る。 また、レドツクス化合物として従来公知の化合
物の多くは水に溶解しやすいが、TCNQは水に
ほとんど溶解しない難溶性化合物である。従つ
て、特に、集電体、レドツクス化合物、酵素を一
体化した電極を構成した場合、TCNQは溶出し
にくいため長寿命、安定な酵素電極を作製するこ
とが可能である。 以上のように、本発明は、新規なレドツクス化
合物を用いることにより、有効に酵素機能を利用
できるものである。
としては、フラヴインアデニンジヌクレオチド
（FAD）を有する酵素が有効であつた。例えば、
グルコースオキシダーゼ、キサンチンオキシダー
ゼ、アミノ酸オキシダーゼ、アルデヒドオキシダ
ーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコール
オキシダーゼ等である。 レドツクス化合物は、TCNQを単体で用いて
もよいが、他のレドツクス化合物、例えばクロラ
ニル等と共存して用いてもよい。また、ゴム、高
分子等の種々のバインダー等ともちろん共存して
用いてもよいものである。 電子集電体とは、導電性材料である。例えば、
カーボン（グラフアイトを含む）、白金、金、銀、
イリジウム、パラジウム等の良導電材料、酸化ス
ズ、酸化インジムウ、酸化チタン等の半導体材料
がある。 以下、本発明を実施例により説明する。 実施例 １ TCNQとグラフアイト粉末を重量比で１：１
の割合に混合した後、プレス成形して厚さ約１mm
の円板状電極にした。この電極の片面にGODを
グルタルアルデヒドによる架橋法で固定化した。
このGOD固定化電極を第１図に示した測定系に
セツトした。 第１図において、１はアルゴンガスの導入口、
２は導出口、３は白金よりなる対極、４はガラス
の多孔体からなるセパレータ、５は酵素電極、６
は緩衝液、７は塩橋、８は飽和カロメル電極、９
はKClの飽和水溶液である。 GODを固定化した酵素電極５を飽和カロメル
電極８に対し＋0.4Vの定電位に設定する。一方、
緩衝液を十分アルガスでハブリングした後、グル
コースを５×10-4モル／ｌ注入したところ、第２
図に示すように、4μAのアノード電流増加が認め
られた。 実施例 ２ 実施例１と同様にTCNQとグラフアイト粉末
からプレス成形した平板電極を作製した。この電
極の片面にＤ―アミノ酸オキシダーゼをグルタル
アルデヒドで固定化した。この固定電極を第１図
に示した測定系に組み込んだ。固定化電極を飽和
カロメル電極に対し、＋0.35Vの定電位に設定し
た。緩衝液を十分アルゴンガスでバブリング後、
Ｄ―ａ―アラニンを３×10-4モル／ｌ注入したと
ころ、0.1μAのアノード電流増加が認められた。 以上の実施例では、基質濃度測定について述べ
たが、本発明による酵素電極は、例えば実施例１
に述べたグルコースオキシダーゼ固定化酵素電極
の場合、対極として酸素電極を用いると、グルコ
ースを燃料とする燃料電池を構成することができ
る。 また、レドツクス化合物として従来公知の化合
物の多くは水に溶解しやすいが、TCNQは水に
ほとんど溶解しない難溶性化合物である。従つ
て、特に、集電体、レドツクス化合物、酵素を一
体化した電極を構成した場合、TCNQは溶出し
にくいため長寿命、安定な酵素電極を作製するこ
とが可能である。 以上のように、本発明は、新規なレドツクス化
合物を用いることにより、有効に酵素機能を利用
できるものである。
第１図は酵素電極を用いた測定系の構成を示す
図、第２図はグリコース添加によるアノード電流
の変化を示す図である。
図、第２図はグリコース添加によるアノード電流
の変化を示す図である。
Claims (1)
- １ フラヴインアデニンジヌクレオチド（FAD）
を有する酸化還元酵素と、この酵素の電子伝達体
となるレドツクス化合物と、電子集電体からな
り、前記レドツクス化合物として少なくとも７，
７，８，８―テトラシアノキノジメタンを含有す
ることを特徴とする酵素電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55145156A JPS5769668A (en) | 1980-10-16 | 1980-10-16 | Enzyme electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55145156A JPS5769668A (en) | 1980-10-16 | 1980-10-16 | Enzyme electrode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5769668A JPS5769668A (en) | 1982-04-28 |
| JPS6346377B2 true JPS6346377B2 (ja) | 1988-09-14 |
Family
ID=15378714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55145156A Granted JPS5769668A (en) | 1980-10-16 | 1980-10-16 | Enzyme electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5769668A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2168815A (en) * | 1984-11-13 | 1986-06-25 | Genetics Int Inc | Bioelectrochemical assay electrode |
| FR2835655B1 (fr) * | 2002-02-07 | 2004-03-12 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustible, utilisant des enzymes en tant que catalyseurs des reactions cathodique et/ou anodique |
| GB0500289D0 (en) * | 2005-01-07 | 2005-02-16 | Imp College Innovations Ltd | Electrodes |
-
1980
- 1980-10-16 JP JP55145156A patent/JPS5769668A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5769668A (en) | 1982-04-28 |
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