用于调节干燥传感器的启动时间以及干燥传感器除气的方法和材料技术

本发明专利技术涉及被配置成包含设置在传感器的特定区域中的组合物的传感器以提供具有改善的功能性质的传感器，所述改善的功能性质例如更快的启动时间。这些组合物包括，例如，吸湿性组合物、产气组合物和气体溶剂化组合物。虽然本发明专利技术的典型实施方式属于葡萄糖传感器，但本发明专利技术公开的系统、方法和材料可适用于本领域已知的多种不同的传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调节干燥传感器的启动时间以及干燥传感器除气的方 法和材料 相关申请的夺叉引用 本申请要求2011年11月1日提交的美国临时专利申请第61/554, 057号和2012 年1月18日提交的美国临时专利申请第61/587,819号的权益，并且，本申请还要求2012 年5月23日提交的美国申请第13/478, 356号的权益，上述美国申请的全部内容通过引用 并入本文。
本专利技术涉及在水性环境中使用的传感器，例如用于监控糖尿病的葡萄糖传感器。
技术介绍
传感器用于监测不同水性环境中的多种不同的化合物，所述化合物包括体内分析 物。定量测定体液中的分析物在诊断和维持多种病理学病症方面非常重要。在许多个体中 通常检测的示例性分析物包括葡萄糖、乳酸盐、胆固醇和胆红素。体液中的葡萄糖浓度的测 定对于糖尿病患者而言尤为重要，所述糖尿病患者必须频繁地检查其体液中的葡萄糖水平 以调节其饮食中的葡萄糖摄入。这些测试的结果可以是确定需要给药何种（若有的话）胰 岛素和/或其它药物的关键。 分析物传感器一般包括将与分析物的相互作用转换成可检测的信号的组分，所述 信号可与分析物的浓度相关联。例如，一些葡萄糖传感器使用竞争性结合测试物，所述传感 器的读数为可检测的光学信号。这些测试物可包括诸如与在存在葡萄糖的条件下生成不同 光学信号的成分（例如，荧光团）偶联的结合葡萄糖的分子之类的组分。其它葡萄糖传感 器使用监测体内葡萄糖的电流型装置。这种电流型葡萄糖传感器通常合并了涂覆有葡萄糖 氧化酶的电极，所述葡萄糖氧化酶是一种催化葡萄糖和氧之间的反应以生成葡糖酸和过氧 化氢（H 202)的酶。随后，该反应中生成的H202改变电极电流以形成可检测的信号。 例如，为了有利于传感器杀菌和/或传感器包装和/或传感器储存，许多设计成在 水性环境中使用的传感器在制造之后以干燥形式放置。在这种情况下，有利于这种干燥传 感器在水性环境中发生水合作用的方法和材料以及与这种环境中的传感器功能有关的其 它特性是理想的。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供一种传感器系统，所述传感器系统包括设置在传感器结构 的特定区域中的组合物以提供具有改善的功能性质和/或材料性质的传感器，所述改善的 功能性质和/或材料性质例如更快的启动时间。本专利技术的实施方式还提供制造和使用这种 传感器系统的方法。虽然本专利技术的典型实施方式属于葡萄糖传感器，但是本文公开的系统、 方法和材料可适用于本领域已知的各种不同的传感器。 本文公开的本专利技术具有多种实施方式。本专利技术的典型实施方式为一种传感器系 统，所述传感器系统包括具有外表面和内部基质的传感器，所述内部基质包括至少一种适 于检测水性环境中的分析物的检测用复合物（sensing complex)。所述传感器在使用之 前基本不含水，并且所述传感器包括设置在传感器的一个或一个以上部分上的吸湿性组合 物，从而发挥一些功能特性。具体而言，所述吸湿性组合物与传感器的一个或一个以上区域 偶联，从而在将传感器设置在水性环境中时，调节（例如提高）检测用复合物的水合速率。 由此，本专利技术的实施方式表现出对使用这些系统的那些个体（例如，监测其生理葡萄糖浓 度的糖尿病患者）而言高度理想的功能特性（例如，更快的启动时间）。例如，在本文公开 的本专利技术的一些实施方式中，从传感器与水性环境接触（例如，植入体内）至生成可观测的 分析物信号的时间少于4小时、3小时、2小时或1小时。 例如，为了有利于传感器杀菌和储存（例如，将传感器储存在密封、干燥且无菌的 包装环境中的情况下），许多水性分析物传感器以干燥形式放置。涉及制造、包装和储存 这种传感器的工艺方法可导致传感器中存在空气，传感器中存在空气这一现象例如可增加 在传感器能够生成可观测的分析物信号（例如，血糖浓度的一种指示）之前必须将传感器 设置在水性环境中的时间。在这种情况下，本专利技术的一些实施方式包括设计为迫使空气排 出传感器的组合物。在一种这样的传感器系统的示例性实施方式中，所述传感器包括产气 组合物，所述产气组合物与传感器的一个或一个以上区域偶联，并且适于在暴露于水之后 (例如，当传感器设置在水性环境中时）产生气体（典型地，二氧化碳）并由此取代空气，从 而迫使空气从传感器中排出。在本文公开的本专利技术的一些实施方式中，在传感器暴露于水 性环境后，90%的空气在不到4小时、3小时、2小时或1小时的时间内被排出传感器。 典型地，适于包括产气组合物的传感器系统实施方式还包含适于对由所述产气组 合物生成的气体进行螯合、除去、溶剂化等等的组合物。在示例性的实施方式中，所生成的 气体为二氧化碳，并且所述传感器系统包括与所述传感器的一个或一个以上区域偶联的碳 酸酐酶（CA)组合物。在这种实施方式中，碳酸酐酶将二氧化碳气体转化为可溶的碳酸氢盐 和质子，所述可溶的碳酸氢盐和质子随后从传感器中扩散出去并进入水性环境中。如下文 详细描述的那样，本专利技术的实施方式的传感器系统可包括许多其它组合物，例如，可调节传 感器特性的那些组合物，所述传感器特性包括诸如水合作用、产气和/或除气之类的上文 描述的特性。在本专利技术的一些实施方式中，所述传感器包括酸性组合物或碱性组合物，所述 酸性组合物或碱性组合物与传感器的一个或一个以上区域偶联，并且当传感器设置在水性 环境中时，所述酸性组合物或碱性组合物适于调节传感器内部pH。在本专利技术的一些实施方 式中，所述传感器包括对流组合物，所述对流组合物与传感器的一个或一个以上区域偶联， 并且当所述传感器设置在水性环境中时，所述对流组合物适于在传感器内部产生对流。 本专利技术的实施方式中使用的组合物表现出出乎意料的灵活性和通用性，该特性使 它们适用于各种不同的传感器结构。任选地，所述传感器包括由生物相容性聚合物形成的 直径小于1mm，小于0. 5mm或小于0. 25mm的管状胶囊形式的圆柱形结构。在本专利技术的一些 实施方式中，圆柱形传感器的内部基质包括一个或一个以上空腔，例如封装而成的纵向空 腔。在本专利技术的一些实施方式中，检测用复合物，吸湿性组合物，产气组合物，适于对由所述 产气组合物生成的气体进行螯合、除去、溶剂化等等的组合物，对流组合物和/或pH调节组 合物设置在这些空腔中的一个或一个以上中。 在本专利技术的其它实施方式中，传感器结构包括平面层状元件，例如，所述传感器结 构包括含有电极的导电层、设置在所述导电层上的分析物检测层（例如，含有葡萄糖氧化 酶的分析物检测层）以及设置在所述分析物检测层上的分析物调节层。在本专利技术的一些实 施方式中，吸湿性组合物设置在平面层内部（例如，包裹在聚合物层的内部），例如，所述吸 湿性组合物设置在分析物检测层或者分析物调节层中。在本专利技术的一些实施方式中，传感 器电极设置在壳体内部（例如，导管内腔），并且吸湿性组合物覆盖所述壳体的一个区域。 在本专利技术的一种示例性实施方式中，吸湿性组合物被包裹在设置于导管内腔的内壁上的组 合物中。 在本专利技术的许多实施方式中，所述传感器包括适于植入体内的生物相容性区域。 在一些实施方式中，外部传感器结构由一种或一种以上生物相容性聚合物（例如，允许葡 萄糖扩散通过的那些聚合物）构成，并且所述外部传感器结构适于完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器系统，所述传感器系统包含：传感器，所述传感器具有外表面和内部基质，所述内部基质包含至少一种适于检测水性环境中的分析物的检测用复合物；和吸湿性组合物；其中，所述传感器基本不含水；并且所述吸湿性组合物与所述传感器的一个或一个以上区域偶联，从而当将所述传感器设置在水性环境中时提高所述检测用复合物的水合速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.01 US 61/554,057;2012.01.18 US 61/587,819;1. 一种传感器系统，所述传感器系统包含： 传感器，所述传感器具有外表面和内部基质，所述内部基质包含至少一种适于检测水 性环境中的分析物的检测用复合物；和 吸湿性组合物； 其中， 所述传感器基本不含水；并且 所述吸湿性组合物与所述传感器的一个或一个以上区域偶联，从而当将所述传感器设 置在水性环境中时提高所述检测用复合物的水合速率。2. 如权利要求1所述的传感器系统，其中： 所述传感器的内部基质包含空气；并且 所述传感器包含： 产气组合物，所述产气组合物与所述传感器的一个或一个以上区域偶联并且当将所述 传感器设置在所述水性环境中时，所述产气组合物适于生成二氧化碳并迫使空气排出所述 传感器；以及 除去二氧化碳的组合物，所述除去二氧化碳的组合物与所述传感器的一个或一个以上 区域偶联并且适于将二氧化碳转化成可溶的碳酸氢盐和质子，所述碳酸氢盐和质子能够从 所述传感器中扩散出去并进入所述水性环境。3. 如权利要求2所述的传感器系统，其中： 90%的空气在不到4小时、3小时、2小时或1小时的时间内被排出所述传感器；和/或 从传感器接触所述水性环境至生成可观测的分析物信号的时间少于4小时、3小时、2 小时或1小时。4. 如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述传感器包含对流组合物，所述对流组合 物与所述传感器的一个或一个以上区域偶联并且当将所述传感器设置在所述水性环境中 时，所述对流组合物适于在所述传感器内部产生对流。5. 如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述传感器包含酸性组合物，所述酸性组合 物与所述传感器的一个或一个以上区域偶联并且当将所述传感器设置在所述水性环境中 时，所述酸性组合物适于调节所述传感器内部的pH。6. 如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述传感器包含： 适于植入体内的生物相容性区域；和/或 所述检测用复合物适于检测葡萄糖。7. 如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述传感器包含： 圆柱形结构，所述圆柱形结构适于植入体内并且所述圆柱形结构的直径小于1_，小于 0. 5mm或者小于0. 25mm ； 设置在所述内部基质中的封装而成的纵向空腔；其中 所述吸湿性组合物设置在所述纵向空腔内部。8. 如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述传感器包含以下各层中的至少一种： 含有电极的导电层； 设置在所述导电层上的分析物检测层；以及 设置在所述分析物检测层上的分析物调节层，其中，所述吸湿性组合物设置在所述分 析物检测层和/或所述分析物调节层中。9. 如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述传感器被装在干燥无菌的C02不能渗透 的包装中。10. -种用于调节从传感器放置在水性环境中至生成可与所检测的分析物浓度相关联 的传感器信号的时间的方法，所述方法包括： (a) 选择传感器，所述传感器具有： 外表面和内部基质，所述内部基质包含至少一种适于检测水性环境中的分析物的检测 用复合物；和 吸湿性组合物，所述吸湿性组合物与所述传感器的一个或一个以上区域偶联，从而当 将所述传感器设置在水性环境中时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰斯帕·斯文宁·克里斯滕森，特里·T·丹格，凯瑟琳·克纳雷伯格，阿努布胡蒂·班沙尔，
申请(专利权)人：美敦力迷你迈德公司，
类型：发明
国别省市：美国;US