具有Mn2O3催化剂的传感器及其制造方法技术

本发明专利技术记述了一种用于检测样品中的被分析物的方法，包括步骤：S1.提供传感器（2），所述传感器包括：a.导电材料（22）；b.叠加在所述导电材料（22）的至少一部分上以形成工作电极（6）的第一电极材料（24）其中当被分析物存在于样品中时，所述第一电极材料（24）适合于进行至少一种检测反应，其中所述第一电极材料包含Mn2O3颗粒；S2.将电压施加到所述工作电极（6）；其中所述电压选自其中在所述工作电极（6）上所述样品中的H2O2将还原的电压范围。还公开了用于检测样品中的被分析物的传感器，和具有所述传感器的传感器系统。

【技术实现步骤摘要】
具有Mn2O3催化剂的传感器及其制造方法
本专利技术涉及一种检测样品中的被分析物的方法，其包括以下步骤：S1：提供传感器，所述传感器包含导电材料和叠加在至少一部分所述导电材料上以形成工作电极的第一电极材料；其中当被分析物存在于样品中时，所述第一电极材料适合于进行至少一种检测反应，其中所述第一电极材料包含Mn2O3；S2：将电压施加到所述工作电极，其中所述电压选自样品中的H2O2将在工作电极上还原的电压范围。而且，本专利技术涉及用于检测样品中的被分析物的传感器，所述传感器包括以下：基材，其中所述基材包括传感器表面；叠加了传感器表面的至少一部分的导电材料；和叠加在所述导电材料的至少一部分上以形成工作电极的第一电极材料，其中当被分析物存在于所述样品中时，所述第一电极材料适合于进行至少一种检测反应，其中所述第一电极材料包含Mn2O3颗粒。此外，本专利技术涉及制造用于检测样品中的被分析物的传感器的方法，其包括以下步骤：提供基材，其中所述基材包括传感器表面，并且其中传感器表面的至少一部分被第一导电材料叠加；和将第一电极材料施加到第一导电材料的至少一部分上以形成第一电极，其中当被分析物存在于所述样品中时，所述第一电极适合于进行至少一种检测反应，其中所述第一电极材料包含Mn2O3颗粒。此外，本专利技术涉及用于检测样品中的被分析物的传感器系统，所述传感器系统包含至少一个根据本专利技术的传感器，所述传感器系统进一步包含至少一个检测器装置，其中所述检测器装置可电连接到所述工作电极和连接到至少一个另外的电极，其中所述检测器装置适合于测量至少一个参数，所述参数选自所述工作电极与所述另外的电极之间的电流和所述工作电极与所述另外的电极之间的电压或其混合。
技术介绍
在许多
中传感器和特别是生物传感器被用来分析样品以测定存在于样品中的被分析物的浓度和/或以确定样品的其他参数。
可以是水质分析，特别是饮用水，食品工业、军事和医学等。本文所使用的术语生物传感器通常指用于通过使用至少一种生物检测材料检测样品中的至少一种被分析物的传感器。作为一个例子，所述至少一种生物检测材料可以为或可以包含酶、受体和抗体中的至少一种用于所述检测。此外，所述至少一种检测反应可以包含一种或多种额外的组分，如催化剂、辅酶、介体(mediator)和染料中的一种或多种。由此，通常，传感器和，更优选地，生物传感器，可以包含至少一种检测材料，其可以适合于与待检测的被分析物一起进行至少一种检测反应和/或其在被分析物的存在下可以适合于改变至少一种可检测的性能，如电性能和/或物理性能，如颜色和/或反射。在所述传感器为生物传感器的这种情况下，如上所述，所述至少一种检测材料优选包含至少一种酶，并且所述检测反应优选为或包含酶促反应。往往，转化这种酶促反应的产物以生成可检测的部分。对于该转化，往往施加催化剂。使用金属氧化物作为生物传感器的催化剂在本领域是已知的。所述催化剂加速所述H2O2的转化反应，其由被分析物特异性酶构建。例如，在文献EP0603154A2中，生物传感器的电极材料包含氧化锰（IV）（MnO2）。在该文献中提到了催化剂的其他例子：FeOOH、Fe3O4、Fe2O3、Cr2O3和V2O5。以350-500mV的电压使用所述传感器。这些工作电压范围的风险是样品中的其他组分（如其他代谢产物或药物）的不期望的反应。可以在提到的350-500mV的电压范围内氧化的代谢产物为尿酸和抗坏血酸等等。可以在该电压范围内氧化的药物的一个典型的例子为对乙酰氨基酚。这些组分在电极上的氧化导致电极信号的不明确的增加。不可能区分由H2O2的被分析物相关反应导致的信号和其他组分的不期望的反应导致的信号。由此，所述传感器信号是两种反应的混合。由于在检测之后不能分开这些信号，所述被分析物的信号被反映其他组分的浓度的信号过载(overload)。这些测量导致所述被分析物的错误的和不精确的检测。在使用六氰高铁酸盐的现有技术中也提到了使用在负电压范围内导致被分析物还原的催化剂。然而,由于在约-0.1至-0.2V的负电压范围内减少了氧，该方法也不导致减少的交叉反应。需要适用于生物系统（如病人的身体）的传感器以精确和可重复的方式检测被分析物，如葡萄糖或其它代谢产物。目前为止,已知有许多传感器，其都表现与往往存在于活体中的许多代谢产物或分子的高交叉反应性。待解决的问题由此本专利技术的一个目的为减少或甚至克服本
的至少一个缺点。具体地，本专利技术的一个目的为提供检测被分析物的方法和传感器，其能提供精确和可重复的结果。此外，本专利技术的一个目的为提供检测被分析物的方法和传感器，其表现对所述被分析物的高特异性和与所述样品中除了所述被分析物之外的其他成分的低交叉反应性。此外，本专利技术的一个目的为提供检测被分析物的方法和传感器，其在所述被分析物的宽的浓度范围内具有高灵敏度。另外，本专利技术的一个目的为提供检测样品中的被分析物的传感器系统，其能精确并可重复地工作。本专利技术的另一目的为提供制造用于检测被分析物的传感器的简单和低本高效的方法。
技术实现思路
对至少一个上述目的的解决方案的贡献由形成独立权利要求类别的主题提供，其中它们的从属子权利要求代表本专利技术的优选实施方案，其主题同样为解决至少一个目的做出了贡献。以下使用的术语“具有”、“包含”或“包括”或其任何任意语法变体被以非排他性方式使用。由此，这些术语可以既指除了由这些术语引入的特征之外，在该上下文记述的实体中不存在其他特征的情况，又指其中存在一个或多个其他特征的情况。作为一个例子，表述“A具有B”、“A包含B”和“A包括B”可以既指其中除了B之外，没有其他元素存在于A中的情况(即，其中A仅仅并唯一地由B构成的情况)，又指其中除了B之外，在实体A中存在一个或多个其他元素,如元素C、元素C和D或甚至其他元素的情况。本专利技术的第一方面为检测样品中的被分析物的方法，其包括步骤：S1.提供传感器，所述传感器包括：a.导电材料；b.叠加在所述导电材料的至少一部分上以形成工作电极的第一电极材料，其中当被分析物存在于样品中时，所述第一电极材料适合于进行至少一种检测反应，其中所述第一电极材料包含Mn2O3颗粒；S2.将电压施加到所述工作电极；其中所述电压选自其中所述样品中的H2O2将在所述工作电极上还原的电压范围。可以通过本领域技术人员在检测样品中的被分析物的方法中将选择用来提供传感器的任何方式来实现提供传感器。提供可以是用于待被样品或包含所述被分析物（如身体，特别是身体的组织）的组件接触的传感器的至少一部分的任何方式。提供传感器的例子为将传感器放在基材上，使传感器接触样品，将传感器插入或植入身体中，和将传感器固定到包含所述样品的身体。可以以至少所述工作电极可以被样品接触的方式，通过将所述传感器放在基材（如台、箔或任何其他基材）上来实现将传感器放在基材上。也可以以至少使所述工作电极与所述被分析物或样品接触为目标，通过将传感器的至少一部分固定到组件（如机器）上来实现放置传感器。优选通过使所述传感器的至少一部分，特别是所述工作电极，与所述样品接触来实现使传感器接触样品。对于体外传感器,可以通过将传感器至少部分地浸到样品液体中来实现所述接触。或者，可以通过施加装置将所述样品施加到所述传感器，特别是所述工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测样品中的被分析物的方法，包括步骤：S1. 提供传感器（2），所述传感器（2）包括：　　a. 导电材料（22）；　　b. 叠加在所述导电材料（22）的至少一部分上以形成工作电极（6）的第一电极材料（24）　　其中当被分析物存在于样品中时，所述第一电极材料（24）适合于进行至少一种检测反应，其中所述第一电极材料包含Mn2O3颗粒；S2. 将电压施加到所述工作电极（6）；其中所述电压选自其中所述样品中的H2O2将在所述工作电极（6）上还原的电压范围。

【技术特征摘要】
2013.03.06 EP 13157968.21.一种检测样品中的被分析物的方法，包括步骤：S1.提供传感器（2），所述传感器（2）包括：a.导电材料（22）；b.叠加在所述导电材料（22）的至少一部分上以形成工作电极（6）的第一电极材料（24），其中当被分析物存在于样品中时，所述第一电极材料（24）适合于进行至少一种检测反应，其中所述第一电极材料包含Mn2O3颗粒和进一步包含酶；S2.将电压施加到所述工作电极（6）；其中所述电压选自其中所述样品中的H2O2将在所述工作电极（6）上还原的电压范围。2.根据权利要求1所述的方法，其中如果与包含具有3MKCl的Ag/AgCl的参比电极相比，所述电压在0.025-0.175V的范围内。3.根据权利要求1所述的方法，其中如果与包含具有3MKCl的Ag/AgCl的参比电极相比，所述电压在50-150mV的范围内。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器测量在-100nA-100nA的范围内的电流。5.用于检测样品中的被分析物的可植入的传感器（2），所述传感器（2）包括：i.基材（4），其中所述基材（4）包括传感器表面（20），ii.叠加在所述传感器表面（20）的至少一部分上的导电材料（22），iii.叠加在所述导电材料（22）的至少一部分上以形成工作电极（6）的第一电极材料（24），其中当被分析物存在于样品中时，所述第一电极材料（24）适合于进行至少一种检测反应，其中所述第一电极材料包含Mn2O3颗粒和进一步包含酶。6.根据权利要求5所述的传感器（2），其中所述工作电极（6）形成至少一个工作电极垫（8），其中所述样品（26）可施加到所述工作电极垫（8）。7.根据权利要求6所述的传感器（2），其中所述工作电极垫（8）的所述导电材料（22）被电连接到至少一个导电触点引线（28）。8.根据权利要求5或6中任一项所述的传感器（2），其中所述传感器（2）包含选自参比电极（10）、对电极（12）和结合的参比电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：KH克尔克，A施泰布，
申请(专利权)人：霍夫曼拉罗奇有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH