血糖値測定用の電極を開発~血液ガス分析装置の小型化に貢献する貴金属フリーかつ夾雑物除去機構フリーのグルコースセンサー~

ad

2025-05-12 産業技術総合研究所

血糖値測定用の電極を開発~血液ガス分析装置の小型化に貢献する貴金属フリーかつ夾雑物除去機構フリーのグルコースセンサー~

国立研究開発法人 産業技術総合研究所(産総研)と東北大学、テクノメディカなどの共同研究チームは、血液中のグルコース濃度を高精度かつ簡便に測定できる新型センサーを開発しました。このセンサーは、プルシアンブルー(PB)とグラフェンでコーティングした多孔質シリカ球(PSS)を組み合わせた電極(PB/G/PSS)を使用し、従来の白金電極を代替します。これにより、血液中の溶存酸素やビタミンCなどの夾雑物の影響を受けずにグルコースを測定可能となり、センサー構造の簡略化と低コスト化が実現されました。この技術は、血液ガス分析装置の小型化や、医療現場での迅速な血糖値測定に貢献することが期待されます。研究成果は科学誌「ACS Electrochemistry」に掲載されました。

<関連情報>

アスコルビン酸存在下で機能する環境的に持続可能な貴金属フリー酵素センサー Environmentally Sustainable, Noble-Metal-free Enzyme Sensors Capable of Functioning in the Presence of Ascorbic Acid

Akiko Yoshida,Zheng-Ze Pan,Mutsuhiro Ito,Kenichi Izawa,Yuka Minegishi,Yusuke Sakuda,Yukinori Noguchi,Yasuhisa Hasegawa,Tetsuji Itoh,and Hirotomo Nishihara
ACS Electrochemistry  Published: May 11, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acselectrochem.5c00045

Abstract

We propose Prussian blue (PB) dispersed in graphene-coated porous silica spheres (G/PSS), referred to as PB/G/PSS, as an innovative and environmentally sustainable working electrode for a small enzyme sensor targeting H2O2 detection. For devices that use conventional platinum electrodes, overlapping oxygen reduction and ascorbic acid oxidation reactions interfere with the H2O2 measurements. As a result, ascorbic acid must be physically removed beforehand, and H2O2 is typically measured by its oxidation current at +0.6 V vs. Ag/AgCl. In contrast, the PB/G/PSS electrode offers a distinct potential window (-0.1 to -0.05 V), free from these side reactions, enabling precise H2O2 detection via reduction current, even in the presence of dissolved oxygen and ascorbic acid. Applying the PB/G/PSS construct in a device, we showed reliable glucose detection through enzyme-mediated reactions in a compact device. We further refined the design for glucose-sensing applications in biological solutions, targeting future applications in blood-based detection. Additionally, leveraging the dual functionality of PB/G/PSS as both a working and reference electrode, we successfully demonstrated a fully functional enzyme sensor with noble-free electrodes that leverage a streamlined and integrated architecture. This work highlights the versatility and potential of PB/G/PSS electrodes in advancing next-generation biosensor technologies.

医療・健康
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました