日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 29(3): 80-88 (2012)
doi:10.20731/zeoraito.29.3.80

解説解説

メソポーラス膜を用いた高性能・長寿命酵素センサーの開発High-performance Enzymatic Biosensor with Long-Term Stability

1(独)産業技術総合研究所コンパクト化学システム研究センターNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) ◇ 〒983-8551 仙台市宮城野区苦竹4-2-1 産業技術総合研究所コンパクト化学プロセス研究センター

2(株)船井電機新応用技術研究所Funai Electric Advanced Applied Technology Research Institute Inc. (FEAT)

受理日:2012年3月27日Accepted: March 27, 2012
発行日:2012年9月7日Published: September 7, 2012
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環境中や生体試料中のような多成分試料の中から,特定成分の存在量を高精度に定量する方法として,酵素の優れた反応性・選択性を利用する酵素センサーが知られている。これらは,一般に,電極と酵素固定層から構成され,試料中の被測定物質と酵素の反応により生じる物質変化を電極により電気信号の変化量として電気化学的に検出する。しかしながら,酵素は,タンパク質であるので,外部環境の変化に伴って立体構造が変化して活性が低下してしまう。そのため,酵素センサーは,無機触媒を用いているセンサーに比べて安定性に欠け,センサー寿命が短く,実用化を進める上での大きな障害となっており,その改善が望まれていた。私たちは酵素サイズと合致するように制御した細孔径を有するメソポーラスシリカ膜を用い,その細孔内へ酵素を固定化することにより,良好なセンサー安定性をもった高感度で高速応答性に優れたセンサーを開発した。

We have succeeded in assembling a highly durable membrane capable of high-density accumulation to have developed encapsulation technologies of enzymes into nanoporous membrane by controlling their pore sizes and conditions, and a novel detection method, based on the biosensors composed of an immobilized enzymes in the mesoporous silica membranes, an electrochemical mediator and an electrochemical cell, using the enzyme, i. e. formaldehyde dehydrogenase or acetylcholinesterase. Those biosensors show rapid response and high sensitivity in aqueous solution. Furthermore, those sensors show high selectivity, reusability and remarkable storage stability, indicating enzymes remains in highly ordered structure in those mesoporous silica membrane. These results indicate that the mesoporous silica materials can provide favorable methods for enzyme immobilization on the electrode and then are useful for electrochemical biosensors with high performance. Additionally, choosing proper enzymes for the purposes and optimizing the pore size of mesoporous silica membrane, the technique is generally applicable to the detection of various other substrates and contributes to the development of small-sized and high-performance sensing device.

キーワード:酵素センサー;メソポーラスシリカ膜;ホルムアルデヒド;農薬

Key words: mesoporous silica membrane; biosensors; formaldehyde; organophosphorous pesticides

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