稳定的乳酸响应酶、电极和传感器以及制备和使用它们的方法技术

本公开文本的实施方案涉及稳定的乳酸氧化酶组合物和包括它们的电极、传感器和系统。还提供了用于制备所述组合物的方法和使用所述稳定的乳酸酶组合物检测和/或测定体内乳酸的方法。

Stable lactate responsive enzymes, electrodes and sensors, and the preparation and use of them

The implementation scheme of the present disclosure relates to a stable lactate oxidase composition and an electrode, a sensor and a system including them. A method for preparing the said composition and detection of and / or determination of lactic acid in vivo using the stable lactic acid enzyme composition are also provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稳定的乳酸响应酶、电极和传感器以及制备和使用它们的方法相关申请的交叉引用本申请要求基于2015年6月15日提交的美国临时申请No.62/175,910的优先权，其公开内容通过整体引用并入本文。
乳酸是关键的代谢物，并且其监测对于健康评估是重要的，例如包括危重病和/或重症监护和/或手术患者。然而，迄今为止，没有高效和有效的方法来监测乳酸，特别是随着时间推移变化的乳酸，例如ICU或手术室中的患者所需要的。乳酸监测可用于检测脓毒症、缺氧和癌性组织的存在(ClinicaluseoflactatemonitoringincriticallyillpatientsJanBakker,MaartenWNNijsten和TimCJansen.)虽然乳酸监测是所期望的，但是存在与乳酸监测有关的几个挑战，例如酶稳定性。具有高度稳定性和敏感性的改进的乳酸传感器的研发是所期望的。
技术介绍
本公开文本的实施方案涉及稳定的乳酸酶、电极、传感器和方法。本文公开了乳酸响应酶、乳酸响应酶稳定剂和聚合物的酶组合物。这些成分中的一些或全部可以是未结合或未连接的，或者这些成分中的两种或多种可以彼此结合或连接在一起。例如，酶和/或稳定剂可以键合到聚合物上，例如共价键合。在某些实施方案中也可以包括介体，并且介体可以结合到聚合物上，其中有或没有乳酸响应酶和/或乳酸响应酶稳定剂键合到聚合物上。所述乳酸响应酶可以是乳酸氧化酶，且乳酸响应酶稳定剂可以是过氧化氢酶。还提供了用于制备稳定的乳酸氧化酶组合物、乳酸电极、乳酸传感器的方法及其使用方法，例如用于乳酸监测。附图说明本文参照附图提供了本公开文本的各种实施方案的详细描述，附图在下面简要描述。附图是示例性的，并且不一定按比例绘制。附图示例了本公开文本的各种实施方案，并且可以全部或部分地示例本公开文本的一个或多个实施方案或实施例。在一个图中用来指代特定要素的参考数字、字母和/或符号可以用在另一个图中以指代相似的要素。图1显示不包括作为传感器酶组合物的一部分的稳定剂的三种乳酸传感器的作为时间的函数的传感器信号输出的示意图。图2显示随时间推移响应于缺乏稳定剂的乳酸传感器和具有作为酶组合物的一部分的稳定剂的乳酸传感器的乳酸浓度的逐步变化的传感器信号输出的示意图。图3显示缺乏稳定剂的乳酸传感器和具有作为酶组合物的一部分的稳定剂的乳酸传感器的作为乳酸浓度的函数的传感器信号输出的示意图。图4显示缺乏稳定剂的乳酸传感器和具有作为酶组合物一部分的稳定剂的乳酸传感器的作为时间函数的传感器信号输出稳定性的示意图。
技术实现思路
在描述本公开文本的实施方案之前，应该理解本专利技术不局限于所述的特定实施方案，就其本身而言当然可以变化。还应该理解，本文使用的术语只是为了描述特定实施方案的目的，而无意起限定作用，因为本专利技术实施方案的范围只由所附权利要求书限定。在提供一个数值范围的情况下，应该理解，也具体公开了该范围的上限与下限之间的到下限的单位的十分之一(除非上下文另有明确指示)的每个中间值。所述范围中的任何所述值或中间值与该所述范围中的任何其他所述或中间值之间的每个较小范围都包含在本专利技术之内。在该范围内可以独立地包括或排除这些较小范围的上限和下限，并且在较小范围内包括任一个端点、无端点、或两个端点的每个范围也包含在本专利技术之内，受所述范围中的任何明确排除端点支配。在所述范围包括端点之一或两者的情况下，排除那些被包括的端点的任一个或两者的范围也包括在本专利技术之内。在本文对本专利技术的描述中，应当理解，除非另外有毫无疑义地或明确地理解或陈述，否则以单数出现的单词涵盖其复数对应物，并且以复数形式出现的单词涵盖其单数对应物。仅举例而言，对“一种”或“该”“酶”的提及涵盖单一的酶，以及两种或更多种不同酶的组合和/或混合物，提及的“一种”或“该”“浓度值”涵盖单个浓度值以及两个或更多个浓度值等，除非另外毫无疑义地或明确地理解或陈述。此外，将要理解的是，除非另外毫无疑义地或明确地理解或陈述，否则这类候选者或替代者的任何列表仅仅是示例性的而不是限制性的。下面描述各种术语以便有利于理解本专利技术。应当理解，这些不同术语的相应描述适用于这些不同术语的相应语言或语法变化或形式。还将要理解的是，本专利技术不限于在此用于描述特定实施方案使用的术语或其描述。仅作为实例，除非另外毫无疑义地或明确地理解或陈述，否则本专利技术不限于特定的乳酸、体液或组织液、血液或毛细血管血液、或传感器构造或应用，因为可以照此改变。仅仅针对在本申请的申请日之前的公开内容来提供本文所讨论的公开资料。本文中的任何内容均不被解读为承认本专利技术的实施方案无权因在先专利技术而早于这样的公开资料。此外，所提供的公开资料的日期可能不同于实际公开日期，这可能需要独立地确认。本公开内容公开了乳酸酶组合物，其包括乳酸响应酶、乳酸响应性酶稳定剂和可以包括所述酶和/或稳定剂连接位点的聚合物。还可以包括交联剂和/或电子转移剂。在组合物的使用条件下，包括使用条件如温度、生理环境、持续时间等，当应用于电极和/或体内乳酸传感器时，稳定的乳酸酶组合物随时间未改变(或至少具有不改变的活性和/或敏感性和/或特异性)。稳定的和/或不变的乳酸酶组合物是这样一种组合物，在预定的时间内，例如60小时、40小时、20小时或10小时内，在恒定浓度的乳酸溶液中的信号下降小于10％，包括小于8％、小于7％、小于5％和小于1％。如果发生变化，则改变对乳酸监测没有临床意义，例如，没有统计学显著性和/或临床上不影响Clark误差网格分析结果和/或MARD和/或MAD。变化至少小于对无稳定的乳酸响应酶的对照组合物的变化。例如，对本文公开的乳酸稳定的酶组合物的变化不会导致从Clark误差网格的一个区域到另一个区域的变化，或者至少不会导致变化到精确度较低的区域，例如从B区改变到C区等。稳定的乳酸响应酶至少在整个体内使用期间(即，功能寿命)保持稳定，例如在体内环境中或在模拟体内环境的离体环境中几周至几个月或更长-至到一年或以上。在某些实施方案中，所述乳酸响应酶是乳酸氧化酶，且所述稳定剂是过氧化氢酶或其衍生物和模拟物(统称“过氧化氢酶”)。在某些情况下，过氧化氢酶通过减少或消除由氧化物质(例如过氧化物物质、活性氧等)、抑制剂或变性剂引起的乳酸氧化酶的降解来减少或消除乳酸氧化酶的降解(例如变性或催化活性的丧失)。在一些实施方案中，与在没有过氧化氢酶存在下出现的乳酸氧化酶对照的降解相比，过氧化氢酶将乳酸氧化酶的降解降低乃至1/2或更少，包括1/5或更少、1/8或更少、1/10或更少以及1/12或更少。在一些实施方案中，与没有过氧化氢酶存在下将发生的降解相比，过氧化氢酶使乳酸氧化酶的降解量减少了20％-80％。因此，随着时间和各种使用条件的变化，过氧化氢酶保持酶的活性。所述酶组合物中的乳酸氧化酶可以以0.05μg-5μg的量存在，例如0.1μg-4μg，例如0.2μg-3μg，且包括0.5μg-2μg。所述酶组合物中的过氧化氢酶(catalse)可以以0.05μg-2μg的量存在，例如0.1μg-1μg，例如0.2μg-0.9μg，且包括0.3μg-0.8μg。在某些实施方案中，乳酸氧化酶与过氧化氢酶的重量(w/w)比可以为10：1、8：1、5：1和2：1。在一些实施方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含酶组合物的乳酸传感器，所述酶组合物包含：乳酸响应酶；和稳定剂，该稳定剂以足以提供连续60小时或以上变化10％或以下的传感器信号的方式稳定所述乳酸响应酶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.15 US 62/175,9101.包含酶组合物的乳酸传感器，所述酶组合物包含：乳酸响应酶；和稳定剂，该稳定剂以足以提供连续60小时或以上变化10％或以下的传感器信号的方式稳定所述乳酸响应酶。2.权利要求1的乳酸传感器，其中所述乳酸响应酶是乳酸氧化酶。3.权利要求1-2任一项的乳酸传感器，其中所述稳定剂是酶。4.权利要求3的乳酸传感器，其中所述酶是过氧化氢酶。5.权利要求1-4任一项的乳酸传感器，其中所述酶组合物包含含有杂环的聚合物和交联剂。6.权利要求5的乳酸传感器，其中所述乳酸响应酶和稳定剂在所述聚合物内交联。7.权利要求5的乳酸传感器，其中所述乳酸响应酶和稳定剂与所述聚合物共价键合。8.权利要求1-7任一项的乳酸传感器，其中所述稳定剂以足以提供连续168小时或以上变化10％或以下的传感器信号的方式稳定所述乳酸响应酶。9.权利要求8的乳酸传感器，其中所述稳定剂以足以提供连续168小时或以上变化5％或以下的传感器信号的方式稳定所述乳酸响应酶。10.权利要求1-9任一项的乳酸传感器，其中所述稳定剂提高传感器对乳酸的灵敏度。11.权利要求10的乳酸传感器，其中所述稳定剂将提高后的传感器对乳酸的灵敏度维持连续60个小时或以上。12.权利要求11的乳酸传感器，其中与不包括该稳定剂的乳酸传感器相比所述稳定剂将传感器的灵敏度提高10％或以上。13.权利要求1-12任一项的乳酸传感器，其中所述酶组合物还包含电子转移剂。14.权利要求13的乳酸传感器，其中所述电子转移剂是包含锇的配合物。15.权利要求13的乳酸传感器，其中所述电子转移剂与所述聚合物共价键合。16.权利要求1-15任一项的乳酸传感器，其中所述乳酸传感器包含工作电极和对电极。17.权利要求16的乳酸传感器，其中所述酶组合物被接近于工作电极定位。18.权利要求17的乳酸传感器，其中所述酶组合物被固定至所述工作电极。19.包含酶组合物的乳酸传感器，所述酶组合物包含：乳酸响应酶；和稳定剂，该稳定剂以足以提高传感器对乳酸的灵敏度的方式稳定所述乳酸响应酶。20.权利要求19的乳酸传感器，其中与不包括该稳定剂的乳酸传感器相比所述稳定剂将传感器对乳酸的灵敏度提高10％或以上。21.权利要求19-20任一项的乳酸传感器，其中所述稳定剂将提高后的传感器对乳酸的灵敏度维持连续60个小时或以上。22.权利要求19-21任一项的乳酸传感器，其中所述稳定剂提供连续60个小时或以上的变化为10％或以下的传感器信号。23.权利要求19-22任一项的乳酸传感器，其中所述乳酸响应酶是乳酸氧化酶。24.权利要求19-23任一项的乳酸传感器，其中所述稳定剂是酶。25.权利要求24的乳酸传感器，其中所述酶是过氧化氢酶。26.权利要求19-25任一项的乳酸传感器，其中所述酶组合物包含含有杂环的聚合物和交联剂。27.权利要求26的乳酸传感器，其中所述乳酸响应酶和稳定剂在所述聚合物内交联。28.权利要求26的乳酸传感器，其中所述乳酸响应酶和稳定剂与所述聚合物共价键合。29.权利要求19-28任一项的乳酸传感器，其中所述酶组合物还包含电子转移剂。30.权利要求29的乳酸传感器，其中所述电子转移剂是包含锇的配合物。31.权利要求29的乳酸传感器，其中所述电子转移剂与所述聚合物共价键合。32.权利要求19-31任一项的乳酸传感器，其中所述乳酸传感器包含工...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·奥扬，B·J·菲尔德曼，陈冠州，
申请(专利权)人：雅培糖尿病护理股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US