自作バイオセンサーによるグルコース検出 5/5 - グルコースとグルコース酸化酵素

本章はシリーズ「グルコース酸化酵素に基づく自作バイオセンサーによるグルコースの検出」の一部である。この章は、グルコースオキシダーゼ(GOx)という酵素を使った実験について詳しく述べた、理論的な最終章である。

グルコース酸化酵素

グルコース・オキシダーゼ(GOx)は、最もよく研究され、人気のある酵素の一つである。これには二つの大きな理由がある。第一の理由は、糖尿病患者用のグルコース・センサーの商業的成功である。これは、グルコース・センシングの改良を目的としたプロジェクトへの資金援助の可能性につながる。そして、実験にGOxを使用することは、すでに応用を意味する。もう一つの理由は、GOxの高い安定性である。他の多くの酵素と比較して、GOxは容易に変性しない。たいていの固定化技術では活性を維持する。

この実験では、GOxによる確率的副産物としての過酸化水素の生成が利用される(図4)。過酸化水素は電極に向かって拡散し、電極で酸化される。GOxがグルコースをグルコノラクトンに酸化した後、GOxはグルコースから酸素に電子を移動させ、グルコースを過酸化水素に還元する。グルコノラクトンは水溶液中で加水分解され、グルコン酸になる。誘導されたpH変化を利用するグルコース・センサーもある。

図4|グルコース酸化と電気化学的過酸化水素検出のスキーム