ポリマー酵素複合グルコースバイオセンサーの感度と選択性パラメーターを制御するための酵素固定化戦略と電気栄養素化条件

生体内モニタリングのバイオセンサーに関連する特性評価戦略を開発するための継続的なプログラムでは、グルコースバイオセンサーは、3つの異なる方法を使用して、直径125μmのPTシリンダーワイヤ電極（PT（C））の酵素グルコースオキシダーゼ（GOX）を固定することにより製造されました。アンペロメトリック電気合成の前、後、または中にポリ（オルソフェニレンジアミン）、POPD、これもパーマ選択膜として機能しました。これらの電極は、H（2）O（2）（バイオセンサー酵素シグナル分子）、グルコース、および典型的な干渉化合物アスコルビン酸（AA）で較正され、関連するポリマー透過性とグルコースの見かけのMichaelis-Mentenパラメーターを決定しました。多くの選択性パラメーターを使用して、基質感度と干渉ブロッキングのバランスの観点から最も成功した設計を特定しました。現在の条件下でニュートラルバッファーで電気吸収されたバイオセンサーの場合、POPD層内のGOXの閉じ込めにより、グルコースに対する最高線形感度（5.0±0.4μA（-2）mm）の設計（PT（C）/POPD-GOX）が生成されました。（-1））、良好な線形範囲（k（m）= 16±2 mm）および応答時間（<2秒）、および最大AAブロッキング（1 mM AAで99.8％）。さらなる最適化により、添加されたバックグラウンド電解質（すなわち、緩衝酵素モノマー溶液における電気増殖）が増加した場合のPt（C）/POPD-GOXの製造は、AA-REOXTIONを提供したこのワンポット製造プロトコルのグルコース選択性を3倍増加させることが示されました。少なくとも最近のマルチステップポリマーバイラエルバイオセンサー設計に等しいレベル。興味深いことに、ポリマー層における酵素タンパク質の存在は、低濃度および高濃度のAAに対するパーパース選択性に反対の効果をもたらし、文献ではめったに報告されない干渉効果の濃度依存性を研究する価値を強調しました。

In an ongoing programme to develop characterization strategies relevant to biosensors for in-vivo monitoring, glucose biosensors were fabricated by immobilizing the enzyme glucose oxidase (GOx) on 125 μm diameter Pt cylinder wire electrodes (Pt(C)), using three different methods: before, after or during the amperometric electrosynthesis of poly(ortho-phenylenediamine), PoPD, which also served as a permselective membrane. These electrodes were calibrated with H(2)O(2) (the biosensor enzyme signal molecule), glucose, and the archetypal interference compound ascorbic acid (AA) to determine the relevant polymer permeabilities and the apparent Michaelis-Menten parameters for glucose. A number of selectivity parameters were used to identify the most successful design in terms of the balance between substrate sensitivity and interference blocking. For biosensors electrosynthesized in neutral buffer under the present conditions, entrapment of the GOx within the PoPD layer produced the design (Pt(C)/PoPD-GOx) with the highest linear sensitivity to glucose (5.0 ± 0.4 μA cm(-2) mM(-1)), good linear range (K(M) = 16 ± 2 mM) and response time (< 2 s), and the greatest AA blocking (99.8% for 1 mM AA). Further optimization showed that fabrication of Pt(C)/PoPD-GOx in the absence of added background electrolyte (i.e., electropolymerization in unbuffered enzyme-monomer solution) enhanced glucose selectivity 3-fold for this one-pot fabrication protocol which provided AA-rejection levels at least equal to recent multi-step polymer bilayer biosensor designs. Interestingly, the presence of enzyme protein in the polymer layer had opposite effects on permselectivity for low and high concentrations of AA, emphasizing the value of studying the concentration dependence of interference effects which is rarely reported in the literature.