用于酶体内传感器的改进的隔离膜制造技术

本发明专利技术涉及用于测量体内条件下的分析物浓度的电极系统，其包括具有固定的酶分子和改进的扩散屏障的电极，该扩散屏障控制了分析物从围绕该电极系统的体液向该酶分子的扩散。

Improved isolation membrane for an in vivo sensor

The present invention relates to electrode system for analyte concentration measurement under in vivo conditions, including diffusion barrier with fixed enzyme molecules and improved the electrode, the diffusion barrier control of the analyte from around the electrode system of the enzyme molecule diffusion to body fluids.

【技术实现步骤摘要】
用于酶体内传感器的改进的隔离膜本申请是以下申请的分案申请：申请日：2013年3月27日；申请号：201380027747.X(PCT/EP2013/056619)；专利技术名称：同上。专利
本专利技术涉及用于测量体内条件下的分析物浓度的电极系统，其包括具有固定的酶分子的电极，和控制该分析物从围绕该电极系统的体液向酶分子扩散的改进的扩散屏障。此外，本专利技术涉及用于测量体内条件下的分析物浓度的电极系统，其包括具有固定的酶分子的电极，任选地控制该分析物从电极系统的外部向酶分子扩散的扩散屏障，和形成电极系统的至少一部分外层的改进的间隔膜。
技术介绍
具有可植入或可插入电极系统的传感器有利于测量患者体内的生理学上有意义的分析物，诸如例如乳酸或葡萄糖。这类系统的工作电极具有导电性酶层，在其中结合有酶分子，其通过催化转化分析物分子而释放载荷子。在该过程中，作为测量信号产生电流，所述信号的幅度与分析物浓度有关。这样的电极系统例如从WO2007/147475和WO2010/028708中是已知的，其内容通过引用并入本文。该电极系统的工作电极提供有扩散屏障，其控制了待测定的分析物从围绕该电极系统的体液或组织向固定在酶层中的酶分子的扩散。根据WO2010/028708，该电极系统的扩散屏障是至少两种不同的聚合物的固溶体，优选丙烯酸酯的固溶体。该聚合物可以是共聚物，例如甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物或甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物。WO2007/147475公开了由具有两性离子结构的聚合物制成的扩散屏障。这样的聚合物的一个实例是聚(2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱-共-甲基丙烯酸正丁酯)。该两性离子聚合物可以与另一种聚合物(例如聚氨酯)混合。但是，使用聚合物或共聚物的混合物的缺点在于该混合物的制备和它应用于传感器是繁杂的和可能有问题的。通常，将待混合的聚合物分别溶解，然后将所形成的溶液以期望的比例混合。但是，这可能会导致所述组分之一沉淀，从而导致加工性问题，例如在喷雾过程中。当该混合物包含具有离子特性的聚合物时，即，当待混合的聚合物之一包含具有阴离子或阳离子基团的单体时，会产生更大的困难。但是，这样的带电基团的存在对溶解性具有强烈影响，使得难以找到适于带电聚合物和不带电聚合物二者的溶剂。WO2006/058779公开了一种基于酶的传感器，其具有组合的包含至少一种聚合物材料的扩散和酶层，且颗粒携带酶，其中该颗粒分散在该聚合物材料中。该聚合物可以包含亲水性以及疏水性聚合物链序列，例如该聚合物可以是高或低吸水性聚醚-聚氨酯共聚物。没有公开使用具有至少一种亲水性嵌段和至少一种疏水性嵌段的嵌段共聚物作为扩散层。EP-A-2163190描述了一种用于测量体内分析物浓度的电极系统，其包含具有电导体的反电极(counterelectrode)，和具有其上布置有包含固定的酶分子的酶层的电导体的工作电极。扩散屏障控制分析物从周围体液向酶分子的扩散。该扩散屏障可以包含亲水化聚氨酯，其可以通过4,4'-亚甲基-双(环己基异氰酸酯)和二醇混合物(其可以是聚乙二醇和聚丙二醇)的缩聚来获得。该亲水性聚氨酯层可以覆盖有隔离物，例如甲基丙烯酸丁酯与2-甲基丙烯酰氧乙基-磷酰基胆碱的共聚物。没有公开使用具有至少一种亲水性嵌段和至少一种疏水性嵌段的嵌段共聚物作为扩散层。也没有公开使用包含多于50mol-%亲水性单体的(甲基)丙烯酸单体的亲水性共聚物。专利技术概述本专利技术的一个目的是在酶(enzymatic)体内传感器的电极系统上提供扩散屏障，其提供了期望的理化特性，并且其可易于制造。这个目的是通过提供由具有至少一种亲水性嵌段和至少一种疏水性嵌段的单个嵌段共聚物构成的扩散屏障来达到的。该亲水性和疏水性嵌段是彼此共价连接的。优选该嵌段是(甲基)丙烯酸酯聚合物嵌段。该基于嵌段共聚物的扩散屏障提供了如下的优异理化特性：(i)该扩散屏障对于待测定的分析物的渗透性，(ii)该扩散屏障的渗透特性，其适于该电极的短期行为(润湿性)和长期行为(传感器漂移)，(iii)该扩散屏障的机械柔韧性，其允许制造具有扩展的多电极的体内传感器；(iv)离子基团向该扩散层中的有效引入，即，可以有效地调节聚合物内的阳离子或阴离子电荷的密度，这与带电分析物的排斥或吸引和/或对细胞粘附(例如对来自于周围体液或组织的单核细胞)的控制有关。本专利技术的主题是用于测量体内条件下的分析物浓度的电极系统，其包括具有固定的酶分子的电极，和控制分析物从该电极系统外部向酶分子扩散的扩散屏障，特征在于该扩散屏障包含具有至少一种亲水性嵌段和至少一种疏水性嵌段的嵌段共聚物。优选地，该扩散屏障包含单一的，即，仅仅一种具有至少一种亲水性嵌段和至少一种疏水性嵌段的嵌段共聚物，即，不存在另外的聚合物或共聚物。更优选地，该扩散屏障由具有至少一种亲水性嵌段和至少一种疏水性嵌段的单一嵌段共聚物构成。本专利技术的电极系统适于插入或植入体内，例如哺乳动物体诸如人体内。该电极系统适用于测量体液和/或体组织中期望的分析物，例如细胞外空间(小间隙)中、血液中或淋巴管中或细胞间空间中期望的分析物。该插入或植入的电极系统适于短期应用，例如3-14天，或长期应用，例如6-12个月。在该插入或植入期间过程中，可以通过连续或不连续测量来测定期望的分析物。本专利技术的电极系统优选是酶非流体(ENF)传感器的部分，其中测定分析物的酶转化。优选该传感器包含工作电极，其具有用于转化分析物的固定的酶分子，该转化导致产生了电信号。该酶可以存在于覆盖该电极的层中。此外，可以存在氧化还原介质和/或电催化剂以及导电颗粒和成孔剂。这种类型的电极描述在例如WO2007/147475中，其内容通过引用并入本文。工作电极的区域是传感器的敏感区域。该敏感区域提供有扩散屏障，其控制了分析物从外部例如围绕该电极系统的体液和/或组织向酶分子的扩散。该扩散屏障可以例如是覆盖酶层的覆盖层，即，无酶层。但是，同样可行的是将扩散控制颗粒并入到该酶层中来充当扩散屏障。例如酶层的孔可以用控制分析物分子扩散的聚合物来填充。该扩散屏障的厚度通常是约2-20μm，例如约2-15μm，或约5-20μm，特别是约5-10μm或约10-15μm(在干燥状态下)。本专利技术的电极系统的扩散屏障包含嵌段共聚物，优选具有至少一种亲水性嵌段和至少一种疏水性嵌段的单一嵌段共聚物。该嵌段共聚物可以包含交替序列的嵌段，即，亲水性嵌段连接到疏水性嵌段上。该亲水性和疏水性嵌段在聚合物分子内彼此共价连接。该聚合物的平均分子量(以重量计)通常是20-70kD，特别是25-60kD，且更特别是30-50kD。该嵌段共聚物中亲水性与疏水性部分的摩尔比通常是约75%(亲水性)：25%(疏水性)-约25%(亲水性)：75%(疏水性)，约65%(亲水性)：35%(疏水性)-约35%(亲水性)：65%(疏水性)或约60%(亲水性)：40%(疏水性)-约40%(亲水性)：60%(疏水性)的范围内。该嵌段共聚物的亲水性嵌段由至少90%，至少95%且特别是完全由亲水性单体单元组成。它的长度通常是50-400，例如50-200，或150-300，特别是100-150，或200-250个单体分子。该共聚物的疏水性嵌段由至少90%，更特别是至少95%和甚至更特本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测量体内条件下的分析物浓度的电极系统，其包括具有固定的酶分子的电极，任选地控制该分析物从所述电极系统外部向酶分子扩散的扩散屏障，其特征在于隔离膜形成了该电极系统的外层的至少一部分，其中该隔离膜包含丙烯酸和/或甲基丙烯酸单体的亲水性共聚物，其中该亲水性共聚物包含大于50mol%的亲水性单体。

【技术特征摘要】
2012.03.27 EP PCT/EP2012/0554061.用于测量体内条件下的分析物浓度的电极系统，其包括具有固定的酶分子的电极，任选地控制该分析物从所述电极系统外部向酶分子扩散的扩散屏障，其特征在于隔离膜形成了该电极系统的外层的至少一部分，其中该隔离膜包含丙烯酸和/或甲基丙烯酸单体的亲水性共聚物，其中该亲水性共聚物包含大于50mol%的亲水性单体。2.权利要求1的电极系统，其中所述隔离膜是来自至少2种或3种丙烯酸和/或甲基丙烯酸单体的亲水性共聚物。3.权利要求1或2所述的电极系统，其中所述亲水性单体选自具有极性基团例如OH、OCH3或OC2H5的亲水性(甲基)丙烯酸酯，亲水性(甲基)丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸或其组合。4.权利要求3的电极系统，其中所述亲水性单体选自：丙烯酸2-羟乙酯，甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)，丙烯酸2-甲氧基乙酯，甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯，丙烯酸2-乙氧基乙酯，甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯，丙烯酸2-或3-羟丙酯，甲基丙烯酸2-或3-羟丙酯(2-或3-HPMA)，丙烯酸2-或3-甲氧基丙酯，甲基丙烯酸2-或3-甲氧基丙酯，丙烯酸2-或3-乙氧基丙酯，甲基丙烯酸2-或3-乙氧基丙酯，丙烯酸1-或2-甘油酯，甲基丙烯酸1-或2-甘油酯，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，N-烷基-或N,N-二烷基丙烯酰胺，和N-烷基-或N,N-二烷基甲基酰胺，其中烷基包含1-3个C原子，丙烯酸，甲基丙烯酸及其组合，优选选自甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羟丙酯(2-HPMA)及其组合。5.权利要求1-4中任一项的电极系统，其中所述隔离膜的亲水性共聚物包含至少60mol-%或至少70mol-%的亲水性单体。6.权利要求1-5中任一项的电极系统，其中所述隔离膜的共聚物进一步包含最高达40mol-%或最高达30mol-%的疏水性单体。7.权利要求6的电极系统，其中所述疏水性单体选自：丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸乙酯，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A施泰布，M蒂勒，KH克尔克，E里格，A利希特，
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