用于检测神经损伤的系统和方法技术方案

用于确定身体样本中的丙酮酸脱氢酶(PDH)水平的检测系统包括：至少一种反应溶液，其用于在与所述身体样本中的PDH结合时生成NAD+，所述反应溶液包括丙酮酸盐和NADH；以及生物传感器，其用于确定所生成的NAD+的水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2014年5月27日提交的申请号为62/003,221的美国临时申请的优先权，该申请的主题全部通过引用方式合并于本文中。
技术介绍
创伤性脑损伤(TBI)和相关的头部震荡是由于汽车事故导致的平民、参与诸如橄榄球、足球和曲棍球等接触性体育运动的人的健康问题以及是与美国军事相关的主要健康担忧。仅在美国每年就有170万人遭遇TBI的困扰。处理头部损伤的成本，包括在橄榄球中涉及到的运动员，在经济上和情感上都是昂贵的。TBI是儿童和青少年中死亡和残疾的首要原因。在美国，几乎1-2％的人群忍受着一定程度的TBI相关的残疾。当前，TBI相关症状的诊断通常是通过神经检查和神经成像测试来实现的，诸如磁共振成像(MRI)和计算机断层成像(CT)扫描。这些测试是昂贵的、耗时的，且要求极其精密的装备和技术娴熟的操作者。此外，结果不能以实时的方式可用，并且测试结果经常是无结果的。此外，非对比的CT扫描对于轻微的损伤不灵敏且会由于额外的头颅损伤或镇静和导气管保护的必要而不清楚。及时管理决策在优化TBI结果上是关键的。结果，由于TBI的临床当场即时检验所给出的实时诊断评估的值期望促进恰当治疗。专利技术概述本文所描述的实施方案涉及用于在身体样本中检测、识别、量化和/或确定诸如创伤性脑损伤的神经损伤的生物标志物的检测系统以及试管内化验，以及涉及用于在患有或疑似患有诸如创伤性脑损伤的神经损伤和/或神经元紊乱的受试者中诊断、识别、补给和/或监测神经损伤如创伤性脑损伤的检测系统和试管内化验。在一些实施方案中，检测系统包括：至少一种反应溶液，其用于在与身体样本中的丙酮酸脱氢酶(PDH)结合时生成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)；以及生物传感器，其用于确定所生成的NAD+的水平。在一些实施方案中，至少一种反应溶液可以包括丙酮酸盐和NADH，丙酮酸盐和NADH的量利于提供用于与PDH的反应以及乳酸盐和NAD+的形成的衬底。在一些实施方案中，身体样本可以包括身体流体，诸如唾液、血液、血浆、血清、呼吸或尿液，它们可能包含PDH。在其它实施方案中，生物传感器可以包括衬底、形成在衬底的表面上的工作电极、形成在衬底的表面上的对电极以及介电层，该介电层覆盖工作电极和对电极的一部分且限定了露出工作电极和对电极的其它部分的孔口。在另外的其它实施方案中，工作电极和对电极可以包括金属膜。例如，工作电极和对电极可以独立地包括金，铂，钯，银，碳，其合金，及其复合物。通过将膜溅射或涂敷到表面上且随后将膜激光烧蚀，能够将金属膜设置在衬底的表面上，从而形成工作电极和对电极。在其它实施方案中，传感器可以包括在衬底的表面上的基准电极。电介质可以覆盖基准电极的部分。传感器还可以包括测量装置，该测量装置对工作电极和对电极施加电压电位以及测量工作电极与对电极之间的电流流动以确定样本如身体样本中的NAD+的水平。在另外的其它实施方案中，检测系统可以包括用于检测来自受试者的身体样本中的、指示诸如创伤性脑损伤的神经损伤的除了PDH之外的其它生物标志物的其它生物传感器。这些其它的生物标志物可以包括例如S100B，神经元特异性烯醇化酶(NSE)和分泌肌动蛋白(例如SCGN，SEGN，CALBL或setgin)。生物传感器可以包括衬底、形成在衬底表面上的工作电极、形成在衬底表面上的对电极以及覆盖工作电极和对电极的部分且限定露出工作电极和对电极的其它部分的孔口的介电层。工作电极经官能化或化学官能化而包含用于感兴趣的生物标志物中的至少一个的受体。该受体可以与身体样本中的一个或多个感兴趣生物标志物选择性地键合。该检测系统还可以包括测量装置，该测量装置用于对工作电极、对电极和/或基准电极施加电压电位且测量工作电极与对电极之间的电流流动。可以使用电化学分析技术(例如循环伏安法(CV)，差分脉冲伏安法(DPV))检测生物标志物和受体(例如键合的生物标志物)的相互作用，以确定身体样本中生物标志物的存在，以及受试者是否具有神经损伤或受试者的神经损伤的程度。附图说明图1是依照本申请的方案的生物传感器的示意性图示。图2是由丝网印刷工艺制造的成行的生物传感器阵列的俯视平面图。图3示出了显示在0-7.5μM的浓度下丙酮酸脱氢酶的循环伏安法测量的图。丙酮酸和NADH都是375μM。图4示出了在0-7.5的浓度下PDH的校准曲线。+0.65V用作循环伏安图的电流的电位。专利技术详述除非在本文具体地说明，否则所使用的全部术语都具有与本申请的主题的领域的技术人员所理解的相同的含义。下面的定义将提供关于在说明书和权利要求书中所使用的术语的清楚性。如本文所使用的，术语“监测”是指使用从数据集中生成结果来提供关于个体或个体的健康或疾病状况的有用的信息。“监测”可以包括例如预后的确定，风险分层，药物治疗的选择，正在进行的药物治疗的评估，治疗有效性的确定，结果的预测，对治疗的反应的确定，疾病或疾病并发症的诊断，跟随疾病的进展或提供与随时间推移患者的健康状况有关的任何信息，选择最可能受益于具有已知分子作用机制的实验性治疗的患者，选择最可能从具有已知分子机制(其中该机制对于药物可能不具有标签的疾病的小子集可能是重要的)的批准药物中获益的患者，筛选患者群体以帮助决定更有侵入性的/昂贵的测试，例如，从非侵入性的血液测试到更具侵入性的选项的测试级联，例如活检，或测试以评估用于治疗另一种适应症的药物的副作用。如本文所用，术语“定量数据”或“定量水平”或“定量量”是指与可以分配数值的任何数据集组分(例如，标志物，临床标志)相关联的数据，水平或量。如本文所用，术语“受试者”是指会患有神经损伤(例如创伤性脑损伤)但可能具有或可能不具有这种损伤的人或另一种哺乳动物。通常，术语“受试者”和“患者”在本文中可互换地用于指人类个体。如本文所用，术语“损伤或神经损伤”旨在包括直接或间接影响中枢神经系统(CNS)的正常功能的损害。例如，损伤可以是对视网膜神经节细胞的损伤；创伤性脑损伤(TBI)；中风相关损伤；脑动脉瘤相关损伤；脊髓损伤，包括单瘫，双瘫，截瘫，偏瘫和四肢麻痹；神经增生性病症或神经性疼痛综合征。CNS损伤或疾病的实例包括TBI，中风，脑震荡(包括脑震荡后综合征)，脑缺血，脑的神经变性疾病，如帕金森氏病，拳击员痴呆，亨廷顿舞蹈病和阿尔茨海默病，Creutzfeldt-Jakob疾病，由于辐射、暴露于电离或铁等离子体而诱发的癫痫发作所继发的脑损伤，神经剂，氰化物，毒性氧浓度，由CNS疟疾引起的神经毒性或用抗疟疾剂，锥虫，疟疾病原体和其它CNS创伤治疗诱导的发作。如本文所用，术语“中风”是本领域公认的，并且意在包括由脑动脉的破裂或阻塞(例如，通过血块)引起的意识，感觉和自发运动的突然减少或丧失。如本文所使用的，术语“创伤性脑损伤”是本领域公认的，并且旨在包括这样的状况：其中头部的创伤性打击引起对脑的损害，通常不穿透颅骨。通常，初始创伤可导致扩张性血肿，蛛网膜下腔出血，脑水肿，颅内压升高(ICP)和脑缺氧，这可能由于低脑血流量(CBF)而导致严重的继发性事件。如本文所用，术语“疑似患有神经损伤的受试者”是指存在指示神经损伤(例如TBI)或正在筛选神经损伤(例如TBI)的一种或多种症状的受试者。怀疑患有神经损伤例如TBI的受试者也可本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定身体样本中的丙酮酸脱氢酶(PDH)水平的检测系统，包括：至少一种反应溶液，其用于在与所述身体样本中的PDH结合时生成NAD+，所述反应溶液包括丙酮酸盐和NADH；以及生物传感器，其用于确定所生成的NAD+的水平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.27 US 62/003,2211.用于确定身体样本中的丙酮酸脱氢酶(PDH)水平的检测系统，包括：至少一种反应溶液，其用于在与所述身体样本中的PDH结合时生成NAD+，所述反应溶液包括丙酮酸盐和NADH；以及生物传感器，其用于确定所生成的NAD+的水平。2.如权利要求1所述的检测系统，所述身体样本包括从由唾液，呼吸，血液，血浆，血清和尿构成的组中选出的身体流体。3.如权利要求1所述的检测系统，适合于受试者中神经损伤的检测。4.如权利要求1所述的检测系统，所述神经损伤包括创伤性脑损伤。5.如权利要求1所述的检测系统，所述生物传感器包括形成在衬底的表面上的工作电极、形成在所述衬底的所述表面上的对电极以及用于对所述工作电极和对电极施加电压电位且测量所述工作电极与对电极之间的电流流动的测量装置。6.如权利要求5所述的检测系统，其中所述工作电极和所述对电极包括金属膜。7.如权利要求5所述的检测系统，其中所述工作电极和对电极独立地包括金，铂，钯，银，碳，其合金，及其复合物。8.如权利要求5所述的检测系统，通过将所述膜溅射或涂敷到所述表面上而将所述金...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炯权，L·杜迪克，
申请(专利权)人：卡斯西部储备大学，
类型：发明
国别省市：美国;US