(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性部材、該導電性部材表面に設けた、その表面をチオール基を含む有機化合物で薄膜状に修飾した金下地層、及び該金下地層表面に薄膜状に形成したスーパーオキシドイオン分解酵素を含んで成り、該酵素中の銅イオンの酸化還元を測定することによりスーパーオキシドイオンの濃度測定を行うことを特徴とするスーパーオキシドイオン濃度測定用電極。
【請求項２】
金製導電性部材、該導電性部材表面に設けた、その表面をチオール基を含む有機化合物で薄膜状に修飾した下地層、及び該下地層表面に薄膜状に形成したスーパーオキシドイオン分解酵素を含んで成り、該酵素中の銅イオンの酸化還元を測定することによりスーパーオキシドイオンの濃度測定を行うことを特徴とするスーパーオキシドイオン濃度測定用電極。
【請求項３】
導電性部材、該導電性部材表面に設けた、その表面をチオール基を含む有機化合物で薄膜状に修飾した金下地層を含んで成り、スーパーオキシドイオン分解酵素を含む溶液中に浸漬し該スーパーオキシドイオン分解酵素中の銅イオンの酸化又は還元による電流を測定して前記スーパーオキシドイオン分解酵素の濃度を検出することを特徴とする濃度測定用電極。
【請求項４】
金製導電性部材、該導電性部材表面に設けた、その表面をチオール基を含む有機化合物で薄膜状に修飾した下地層を含んで成り、スーパーオキシドイオン分解酵素を含む溶液中に浸漬し該スーパーオキシドイオン分解酵素中の銅イオンの酸化又は還元による電流を測定して前記スーパーオキシドイオン分解酵素の濃度を検出することを特徴とする濃度測定用電極。
【請求項５】
導電性部材、及び金表面にチオール基を含む有機化合物を薄膜状に修飾した前記導電性部材表面に薄膜状に形成したスーパーオキシドイオン分解酵素を含んで成る濃度測定用電極、対極及び基準電極を、スーパーオキシドイオンを含む溶液に浸漬し、スーパーオキシドイオン分解酵素中の銅イオンとスーパーオキシドイオン間の酸化還元反応に起因する電流を測定して前記スーパーオキシドイオン濃度を測定することを特徴とする濃度測定用センサー。
【請求項６】
金製導電性部材、及び表面にチオール基を含む有機化合物を薄膜状に修飾した前記導電性部材表面に薄膜状に形成したスーパーオキシドイオン分解酵素を含んで成る濃度測定用電極、対極及び基準電極を、スーパーオキシドイオンを含む溶液に浸漬し、スーパーオキシドイオン分解酵素中の銅イオンとスーパーオキシドイオン間の酸化還元反応に起因する電流を測定して前記スーパーオキシドイオン濃度を測定することを特徴とする濃度測定用センサー。 
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体内の活性酸素であるスーパーオキシドイオン（Ｏ2-）の濃度測定用電極及びこの濃度測定用電極を使用するスーパーオキシドイオン濃度測定用センサーに関し、より詳細には生体内にインビボ（in vivo)に適用できるほど微小化が可能なスーパーオキシドイオンの濃度測定用電極及び濃度測定用センサーに関する。
【０００２】
【従来技術】
活性酸素種は生体内では、生理活性物質の合成、殺菌作用、老化現像などに関連して重要な役割を有している。この活性酸素種は生体内ではキサンチン酸化酵素（ＸＯＤ）によるキサンチン及びヒポキサンチンなどの尿酸への酸化、酸素のヘモグロビンによる還元などにより生成する。
活性酸素種の１種であるスーパーオキシドイオンの生体内での濃度測定は各種疾患の特定などのために重要である。従来インビトロ（in vitro、体外) で、チトクロムＣ（３価、Ｆｅ3+）のスーパーオキシドイオンによる還元反応（式▲１▼）により生ずるチトクロムＣ（２価）の550 nmの光吸収量を測定することにより前記スーパーオキシドイオンの定量、及びこれを応用するＳＯＤの濃度測定が試みられている。ＳＯＤの濃度測定はＳＯＤが活性であると式▲１▼の反応が進行せず、チトクロームＣ（２価）が生成しないことを利用する。しかし反応が遅くかつ操作が煩雑であるという問題があった。
cyt c （３価）＋  Ｏ2-  →  cyt c （２価）＋  Ｏ2      ▲１▼
【０００３】
その他にＮＢＴ（ニトロブルーテトラゾリウム）の還元、ＴＮＭ（テトラニトロメタン）の還元、アドレナリンの酸化、ウミホタルルシフェリン誘導体（MCLA, Cypridina luciferin analog, 2-methyl-6-[p-methoxyphenol]-3,7,dihydroimidazo-[1，2-a] pyrazine-3-one), 又はCLA (2-methyl-6-phenyl-3,7,dihydroimidazo-[1，2-a] pyrazine-3-one)) へのＯ2-の付加物の発光等を利用してスーパーオキシドイオンの濃度測定が試みられているが、いずれもインビトロでの分光学的手法である。
【０００４】
電気化学的な血液中のスーパーオキシドイオンの検出も従来から試みられている。Cooperらは金や白金の表面をＮ−アセチルシステインで修飾し、その上にチトクロムＣなどの蛋白質をＳ−Ａｕ結合させた酵素電極を作製し、チトクロムＣ（３価）のスーパーオキシドイオンによる還元で生じたチトクロムＣ（２価）を該チトクロムＣ（２価）が酸化されうる（式▲２▼）程度に酵素電極の電位を保ち、これにより得られる酸化電流からスーパーオキシドイオンの濃度を測定する方法を提案している [J. Electroanal. Chem., 347, 267-275(1993)]。更にこの方法では間接的にＳＯＤ濃度を測定できる。
cyt c （２価）→  cyt c （３価）＋  ｅ                ▲２▼
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら式（１）の反応速度が遅いため（約105Ｍ-1s-1) 、チトクロムＣとＯ2-との反応を用いるこの方法は実用的でなく、又この式（１）の反応はスーパーオキシドイオンに特有のものでなく、生体内の他の還元種でも還元されてスーパーオキシドイオン独自の電流以上の電流が流れるため、発生する電流とスーパーオキシドイオンとが正確に対応しないという問題点がある。
【０００６】
ＳＯＤを使用するスーパーオキシドイオン測定方法では、ＳＯＤを測定液に溶かし、式▲３▼のように測定対象であるスーパーオキシドイオンの還元反応（ＳＯＤによる分解）により生成する過酸化水素を、該過酸化水素が酸化分解されうる程度の電極電位に保ち（0.32Ｖ以上）、式▲４▼に示すような反応で分解させこの際に生ずる酸化電流を測定しその測定値からスーパーオキシドイオンの濃度を判定している〔C.J.McNeil et al., Free Rad. Res. Comms., 17, 399-406(1992)]。
２Ｏ2-  ＋  ２Ｈ+    →  Ｈ2Ｏ2  ＋  Ｏ2              ▲３▼
Ｈ2Ｏ2  →  Ｏ2＋  ２Ｈ+  ＋  ２ｅ                    ▲４▼
【０００７】
式（３）の反応速度は速い（ｐＨ４〜７で107〜105Ｍ-1ｓ-1）ため、電流と濃度の対応関係は良好であるが、過酸化水素の濃度測定による間接的な濃度測定となるため、例えば過酸化水素が他の生体内部位で生産され安定に血液中に存在している場合にはスーパーオキシドイオンに起因しない過酸化水素の濃度分だけ濃度が増加するため、不正確な濃度測定法になってしまうという欠点がある。
本発明は、スーパーオキシドイオン濃度の検出やスーパーオキシドイオンの分解に使用できる電気化学的電極と、該電極を使用して、高速検出と過酸化水素等の併存物質に影響されない高精度検出を可能にするスーパーオキシドイオン濃度測定用電極やセンサーを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電性部材、該導電性部材表面に設けた、その表面をチオール基を含む有機化合物で薄膜状に修飾した金下地層、及び該金下地層表面に薄膜状に形成したスーパーオキシドイオン分解酵素（ＳＯＤ）を含んで成り、該酵素中の銅イオンの酸化還元を測定することによりスーパーオキシドイオンの濃度測定を行うことを特徴とする電気化学用電極、及び該電極を、スーパーオキシドイオンを含む溶液に浸漬し、スーパーオキシドイオン分解酵素とスーパーオキシドイオン間の銅イオンの酸化還元反応に起因する電流を測定して前記スーパーオキシドイオン濃度を測定することを特徴とする濃度測定用センサーである。なお導電性部材の代わりに、金表面にチオール基を含む有機化合物を薄膜状に修飾した基材を使用しても良い。
本発明では、前記金下地層を形成する代わりに導電性部材として金を使用しても良い。
【０００９】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明は、ＳＯＤを有する電極のスーパーオキシドイオンに対する特異性を利用して、スーパーオキシドイオンの濃度測定を行うことを意図している。そして本発明の電極やセンサーはインビボ（in vivo 、生体内) への適用が可能である。又本発明はチオール基を含む炭化水素化合物とＳＯＤの相互作用による結合を利用してＳＯＤ濃度を測定する。
ＳＯＤの表面の一部には、上縁（入口）側が200〜300ｎｍ、底部（奥部）が40ｎｍ程度の逆向き截頭円錐状（断面は下向き台形状）の孔が存在する。ＳＯＤの反応部位はこの孔の底部に位置し、孔表面にはカチオン基が密集している。従って例えば血液中の成分のうちアニオンのみが選択的に前記孔内を移動でき、しかもスーパーオキシドイオンのような小さいアニオンのみが前記反応部位に到達でき、スーパーオキシドイオンの選択特異的な分解反応（特に不均化反応といわれる）が起こると考えられている。分解生成物である酸素と過酸化水素は反応部位から放出される。従ってＯ2-由来の電流のみを検出して正確な濃度測定を行える。
【００１０】
ＳＯＤによるスーパーオキシドイオンの酸素と過酸化水素への分解機構は、それに含まれるＣｕ−Ｚｎ系イオンのうち、Ｃｕ+−Ｃｕ2+（0.15Ｖ）の酸化還元対が寄与していると考えられている〔D.Klung et al., J. Biol. Chem., 247, 605-609(1972); H.J. Forman et al., Arch. Biochem. Biophys., 158, 396-400(1973)]。
つまりＳＯＤのＣｕ+はＯ2-  と反応して自身がＣｕ2+に酸化されＯ2-をＨ2Ｏ2に還元する（式▲５▼）。そして酸化されたＣｕ2+は更にＯ2-が存在するとＯ2-と反応して自身がＣｕ+に還元されるとともにＯ2-をＯ2に酸化する（式▲６▼）。このＣｕ+−Ｃｕ2+対による酸化還元反応（メディエーター反応）の状況を図１に示した。
Ｃｕ+    ＋  ２Ｈ+    ＋  Ｏ2-  →  Ｃｕ2+＋  Ｈ2Ｏ2      ▲５▼
Ｃｕ2+  ＋  Ｏ2-  →  Ｃｕ+    ＋  Ｏ2                    ▲６▼
【００１１】
又個々の電極ごとに見ると次のようになる。
ＳＯＤを有する電極を、そのＳＯＤ中のＣｕ2+が安定でＯ2-が不安定な電位範囲（例えば−0.2 〜＋0.3 Ｖ）に維持すると、陽極に到達したＯ2-は式▲６▼に従って酸化されて酸素となりＣｕ2+はＣｕ+となる。生成したＣｕ+はＯ2-から奪った電子を陽極に与えて再びＣｕ2+となる。この様子を図２に示した。
他方ＳＯＤを有する電極を、そのＳＯＤ中のＣｕ+が安定でＯ2-が不安定で過酸化水素が安定な電位範囲（例えば−0.2 〜−0.3 Ｖ）に維持すると、陰極に到達したＯ2-は式▲５▼に従って還元されて過酸化水素となりＣｕ+はＣｕ2+となる。生成したＣｕ2+はＯ2-に移った電子を補うため陰極から電子を奪って再びＣｕ+となる。この様子を図３に示した。
【００１２】
この際に生ずる酸化還元電流とこの酸化還元電流で消費されるスーパーオキシドイオンの総量は比例するため、予め流れる電流とスーパーオキシドイオンの濃度の関係を求めておけば、電流値からスーパーオキシドイオンの濃度を測定できる。
本発明の導電性部材表面に薄膜状にＳＯＤを形成した電極では、酸化還元反応に寄与するＣｕ+及びＣｕ2+がＳＯＤの細孔内深い箇所に存在し、スーパーオキシドイオンとは反応するが過酸化水素とは反応しないという特質を有するため、この酸化還元系とは別個に生体内に過酸化水素が安定に存在してもこの過酸化水素が前記Ｃｕ+及びＣｕ2+と接触してこれに起因する電流が流れることがなく、正確なスーパーオキシドイオン濃度の測定が可能になる。
【００１４】
本発明に係る電極の導電性部材としては、カーボン、チタン、ニッケル、鉄あるいはそれらの酸化物を使用することが好ましく、特にＳＯＤ測定用電極の場合は該導電性部材の表面は金で被覆されて金下地層として存在する。
金は熱分解法、樹脂による固着法、蒸着法、電気めっき法、無電解めっき法等により、10〜100 ｇ／ｍ2となるように形成させる。スーパーオキシドイオン測定の場合には、この導電性部材表面に形成した金下地層表面にはチオール基を有する有機化合物の薄層を形成させる。該薄層はチオール成分を溶解させた水又は有機溶媒（例えばメタノールやアセトン）に金下地層を形成した導電性部材を浸漬し、取り出し乾燥することにより容易に形成できる。乾燥しても金下地層に固着しなかったチオール成分は有機溶媒のみの溶液に浸漬することにより容易に溶解除去できる。なお金下地層を形成する代わりに導電性部材として金を使用しても良い。
このような金下地層とチオール基を有する有機化合物の薄層を形成する理由は、金下地層とチオール基の硫黄との間に強固なＡｕ−Ｓ結合を形成するとともに、有機化合物の有する親油性により該有機化合物とＳＯＤの間にも強い相互作用を生じさせるためである。
【００１５】
前記チオール基を有する有機化合物として次の化合物を例示できる。チオフェノール（Ｃ6Ｈ5−ＳＨ）、４−アミノチオフェノール（ｐ−Ｈ2Ｎ−Ｃ6Ｈ4−ＳＨ）、４−メルカプトピリジン（ｐ―Ｃ5Ｈ4ＮＳＨ）、ビス（４−ピリジル）ジスルフィド（ｐ−Ｃ5Ｈ4Ｎ―Ｓ−Ｓ−Ｃ5Ｈ4Ｎ−ｐ）、メチオニン〔ＣＨ3−Ｓ−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）ＣＯＯＨ〕、ｐ−チオクレゾール（ｐ−ＨＳ−Ｃ6Ｈ4−ＣＨ3）、２−メルカプトピリミジン（Ｃ4Ｎ2Ｈ3−ＳＨ）、ブタンチオール（Ｃ3Ｈ7−ＳＨ）、２−アミノエタンチオール（ＨＳ−ＣＨ2ＣＨ2ＮＨ2）、シスチン〔ＨＯＯＣ−ＣＨ（ＮＨ）−ＣＨ2−Ｓ−Ｓ−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ）−ＣＯＯＨ〕、システイン〔ＨＳ―ＣＨ2−ＣＨ（ＣＯＯＨ）−ＮＨ2〕、イソシステイン〔Ｈ2Ｎ−ＣＨ2−ＣＨ（ＳＨ）−ＣＯＯＨ〕、Ｎ−アセチルシステアミン（ＨＳ−ＣＨ2−ＣＨ2−ＮＨ−ＣＯＣＨ3）、Ｎ−アセチルシステイン〔ＨＳ−ＣＨ2−ＣＨ（ＣＯＯＨ）−ＮＨ−ＣＯＣＨ3〕、システイニルグリシン〔ＨＳ−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）−ＣＯ−ＮＨ−ＣＨ2−ＣＯＯＨ〕、α−ホモシステイン〔ＨＳ−ＣＨ2−ＣＨ2ＣＨ（ＮＨ2）−ＣＯＯＨ〕、β−ホモシステイン〔ＨＳ−ＣＨ2−ＣＨ（ＮＨ2）−ＣＨ2−ＣＯＯＨ〕、α−メチルシステイン〔ＨＳ−ＣＨ2−Ｃ（ＮＨ2）（ＣＨ3）−ＣＯＯＨ〕、３−メルカプトプロピオン酸（ＨＳ−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＯＯＨ）、メルカプト酢酸（ＨＳ−ＣＨ2−ＣＯＯＨ）。
【００１６】
このようにチオール基を有する有機化合物の薄層を形成した導電性部材を好ましくは水洗した後に、ＳＯＤの薄層を形成する。該薄層は、例えばＳＯＤの水溶液あるいはＳＯＤを溶解したＥＤＣ（水溶性カルボジイミドである１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド）溶液に前記チオール修飾導電性部材を１時間から１日程度浸漬し、固着されなかった分をリン酸緩衝液（ｐＨ７）で十分に浸漬して除去して作製でき、該薄層を形成することにより本発明の濃度測定用電極が完成する。
この濃度測定用電極を実際に濃度測定に使用する際には対極が必要で、該対極は生体内に入ることが多いため、安全性の高い材料（例えば白金、チタン及びカーボン等）で構成することが好ましい。
【００１７】
電位を制御する基準電極（基準電極）は、通常、銀／塩化銀、水銀／塩化第二水銀が用いられるが、固体の基準電極を用いることもできる。電位を好ましい範囲に維持する際に検出限界濃度を向上させる目的で電位のパルスを与えることも好ましい。微小電極の場合、あるいは複数個の電極から構成される構造の場合は、濃度に対して一定の拡散電流が観察されることを利用しても良い。これらの工夫により流速の影響を排除できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に添付図面に基づいて本発明の濃度測定用電極を有する濃度測定装置及び濃度測定用センサーの一実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図４は、本発明のスーパーオキシドイオン濃度測定用装置の一実施形態を示す概略断面図、図５は図４の濃度測定用電極の拡大断面図である。
図４において、濃度測定用装置１は、試料室２及び該試料室２に、スーパーオキシドイオンが溶解した試料溶液が供給される試料供給管３及び濃度測定後の試料溶液が排出される排出管４から成っている。試料室２内の試料溶液５中には濃度測定用電極６、カーボン製対極７及び基準電極８が浸漬されている。
【００１９】
前記濃度測定用電極６は図５に示すように、カーボンやチタンからなる導電性部材９、該導電性部材９上に被覆された金下地層10、該金下地層10の金原子に結合したチオール基を有する有機化合物11及び該有機化合物11と相互作用するスーパーオキシドイオン分解酵素（ＳＯＤ）12から成っている。
このような構成から成る装置１の試料室２にスーパーオキシドイオンが溶解した試料溶液５を試料供給管３を通して供給すると、濃度測定用電極６のＳＯＤ12中の銅がＣｕ+であれば前述の式▲５▼により自身がＣｕ2+に酸化されるとともにスーパーオキシドイオンを還元して過酸化水素を生成する。又ＳＯＤ12中の銅がＣｕ2+であると前述の式▲６▼により自身がＣｕ+に還元されるとともにスーパーオキシドイオンを酸化して酸素ガスを生成する。
【００２０】
このときに流れる電流を対極７及び基準電極８を利用して測定すると、試料室２に供給された試料溶液５中に溶解しているスーパーオキシドイオン濃度を検出することができる。
更に前記濃度測定用電極６に担持されたＳＯＤ12の銅イオンは過酸化水素とは接触しにくく過酸化水素が存在しても該過酸化水素に起因する酸化電流が流れることは殆どなく、従来と異なり正確な濃度測定ができる。
ここに例示したスーパーオキシドイオンとは異なりスーパーオキシドイオン分解酵素の濃度を測定する場合には、図５においてＳＯＤ12が結合していない電極を使用する。
【００２１】
図６は、本発明の濃度測定用センサーの一実施形態を示す概略断面図である。
濃度測定用センサー21は円筒状本体の下端部を縮径した中空状の形状を有し、この縮径部に作用極22が充填され、該作用極22への導線23がセンサー21の側壁に沿って配設されている。前記作用極22の上方には、離間して対極24と基準極25が配設され、それぞれ導線26、27によりセンサー本体の基部に嵌合されたストッパ28を通って外部に導かれている。
このような構成から成るセンサー21は、人体の要所に挿入され、図４及び５で説明した原理によりスーパーオキシドイオン及び／又はＳＯＤの濃度測定が行われる。
【００２２】
次に本発明に係る濃度測定用センサーによる濃度測定の実施例及び比較例を記載するが、これらは本発明を限定するものではない。
実施例１
電極面積0.8 mm2の金線の先端を電極とし、側面部位はシールした。システインを50ｍＭ溶かしたメタノールに該電極を１時間浸漬した。この金電極をシステインのメタノール溶液から取り出した後、メタノールのみの有機溶媒に浸漬して、表面に残っているシステインを除去してチオール修飾電極とした。このチオール修飾電極をＳＯＤを溶解したＥＤＣ溶液に１時間浸漬した後、取り出し、リン酸緩衝液（ｐＨ７）で浸漬して十分に洗浄して表面に残っているＳＯＤを除去して、濃度測定用電極とした。
対極として直径0.5 mmのカーボン棒を、基準電極としてＳＣＥ（銀／塩化銀電極）をそれぞれ前記濃度測定用電極に近接させて設置し、図６に示すような濃度測定用センサーを構成した。
【００２３】
このセンサー内にリン酸緩衝液（ｐＨ７）を満たし、得られた電流と電位の関係を図７のグラフ中に曲線(a) で示した。
この曲線(a) から、＋200 ｍＶ付近に活性部位であるＣｕ+のＣｕ2+への酸化反応の応答が観察され、又０ｍＶ付近にＣｕ2+のＣｕ+への還元反応の応答が観察されることが分かる。従って例えば電極電位を300 ｍＶに保持することにより、式▲６▼に従ってＣｕ2+とＯ2-との反応の結果生じるＣｕ+の酸化電流を測定することによりＯ2-の濃度を評価できる。同様に例えば−200 ｍＶに電極電位を保持すれば、式▲５▼に従ってＣｕ+とＯ2-の反応で生ずるＣｕ2+の還元電流を測定することによりＯ2-の濃度を評価できる。
【００２４】
比較例１
チオール修飾電極の表面にＳＯＤを被覆しなかったこと以外は実施例１と同様にして濃度測定用センサーを構成した。
この濃度測定用センサーに実施例１と同様にしてリン酸緩衝液（ｐＨ７）を満たし、電流と電位の関係を測定した。その結果を図７のグラフ中に曲線(b) で示した。
図７の曲線(b) から分かるように、実施例１のような200 ｍＶ及び０ｍＶにおける電流ピークは観察されなかった。
【００２５】
実施例２
ＳＯＤを被覆した実施例１と同じ濃度測定用センサーを使用し、電極電位を0.3 Ｖに固定した。キサンチンとキサンチン酸化酵素を添加したリン酸緩衝液（ｐＨ７）を試料溶液として６ｍｌ／分の割合で、前記濃度測定用センサーに供給した。キサンチンはキサンチン酸化酵素により尿酸に酸化され、この酸化の過程で中間種としてＯ2-が生成する。
その時に観察される定常電流値を試料溶液に含まれるキサンチン酸化酵素（つまりＯ2-）の濃度に対してプロットすると図８の通りであり、直線関係が得られた。
【００２６】
比較例２
実施例１の金線に実施例１と同一条件で同量のＮ−アセチルシステインを被覆し、その上にチトクロムをＳ−Ａｕ結合で担持させて酵素電極とした。
この電極を使用して実施例２と同一条件で電流を観察したところ、実施例１と同様の挙動が見られた。しかし過酸化水素を共存させたところ、電流が増加しＯ2-の定量は不可能であった。
【００２７】
実施例３
実施例１の電極の電位を−0.2 Ｖに固定し、実施例２と同様にして定常電流値とキサンチン酸化酵素濃度とはほぼ直線関係が得られた。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、導電性部材表面に設けた、その表面をチオール基を含む有機化合物で薄膜状に修飾した金下地層、及び該金下地層表面に薄膜状に形成したスーパーオキシドイオン分解酵素（ＳＯＤ）を含んで成ることを特徴とするスーパーオキシドイオン濃度測定用電極である。
本発明の濃度測定用電極の導電性部材上に形成したＳＯＤは、Ｏ2-のみを選択的に酸化して酸素ガスを発生し又は還元して過酸化水素を生成し、過酸化水素及び酸素に対しては不活性である。従ってＯ2-を含む溶液中に前記電極を浸漬すると、過酸化水素及び酸素の存否に影響されることなく、Ｏ2-のみに対応する酸化又は還元電流が流れる。この電流値を測定することにより、前記溶液中の正確なＯ2-濃度が検出できる。又生体内で安定でありかつ反応速度が速いため、インビボで好適に使用できる。
【００３４】
又カーボンやチタン製である導電性部材表面に、チオール基を含む有機化合物を薄膜状に修飾した金下地層を形成し、この金下地層は導電性部材とＳＯＤをＳ−Ａｕ結合を介して強固に結び付け、Ｏ2-測定の正確性を向上させる。
この電極を使用して構成した濃度測定用センサーも同様にして、過酸化水素の存否に影響されることなく、Ｏ2-のみに対応する酸化又は還元電流が流れ、この電流を測定することにより、正確なＯ2-濃度が検出できる。
又、本発明のセンサーでは導電性部材の代わりにチオール基を含む有機化合物を薄膜状に修飾した金下地層を使用しても良く、この場合にも同様にして正確なＯ2-検出が可能になる。
【００３５】
更に本発明の濃度測定用電極は、導電性部材、及び該導電性部材表面に薄膜状に形成したチオール基を含む炭化水素化合物を含んで成り、スーパーオキシドイオン分解酵素を含む溶液中に浸漬し該スーパーオキシドイオン分解酵素の酸化又は還元による電流を測定して前記スーパーオキシドイオン分解酵素の濃度を検出することを特徴とする濃度測定用電極、及び該電極を使用する濃度測定用センサーである。
この電極やセンサーによると、スーパーオキシドイオンではなくＳＯＤ（スーパーオキシドイオン分解酵素）を簡便に測定でき、分析コストや分析時間を低減できる。更に生体内に電極系を挿入すると、直接的にかつオンタイムでＳＯＤを検出でき測定精度の向上も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＳＯＤ中の銅イオンを使用するＯ2-の酸化還元サイクルを示す説明図。
【図２】  図１の陽極側のＯ2-の酸化状況を示す説明図。
【図３】  図１の陰極側のＯ2-の還元状況を示す説明図。
【図４】  本発明の濃度測定用装置の一実施形態を示す概略断面図。
【図５】  図１の濃度測定用電極の拡大図。
【図６】  本発明の濃度測定用センサーの一実施形態を示す概略断面図。
【図７】  実施例１の濃度測定用電極及びＳＯＤ修飾していない同様の電極の酸化還元応答を示すグラフ。
【図８】  実施例２における定常電流値とキサンチン酸化酵素濃度の関係を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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