改进的镁离子选择性膜制造技术

本发明专利技术涉及改进的镁离子选择性膜。本发明专利技术涉及用于检测含蛋白质的样品中的镁离子的膜、传感器、系统和方法。所述新型膜、传感器、系统和方法基于以下发现：用于配制临床用途的镁离子选择性膜的增塑剂（或增塑剂的共混物）的亲脂性与所述增塑剂（一种或多种）的灵敏度成反比，与其使用寿命成正比。与其使用寿命成正比。与其使用寿命成正比。

【技术实现步骤摘要】
改进的镁离子选择性膜
[0001]本专利申请是申请号为201680008463.X、申请日为2016年2月1日、同题的母案申请的分案申请。
[0002]本申请要求2015年2月3日提交的美国临时申请号62/111,293和2015年10月9日提交的美国临时申请号62/239,492在35 USC
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119(e)下的权益。上述专利申请的全部内容经此引用明确并入本文。


[0003]本公开通常涉及诊断测试领域，更特别涉及用于临床应用的改进的镁（Mg
2+
）选择性膜。包括该膜的传感器表现出对镁的优异选择性和在基于蛋白质的基质如全血中合适的使用寿命。

技术介绍

[0004]床旁（point
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of
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care）检测通常是指在患者护理位置处或附近（如在急诊室中）的医疗测试。这样的测试的期望结果是获得快速且准确的分析结果，以便确定患者护理的下一步行动。床旁或“急救护理”分析仪快速连续地对多种不同分析物提供分析结果。许多这类仪器采用具有设置在其上的多个不同传感器的一次性药盒，各传感器用于检测在其上或其附近流动的样品中的特定目标分析物/性质。该传感器适于检测和/或测定例如pH、二氧化碳分压（pCO2）、氧分压（pO2）、钠（Na
+
）、钾（K
+
）、钙（Ca
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）、氯（Cl
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）、血细胞比容（Hct）、血红蛋白（Hb）、葡萄糖、乳酸、胆红素、CO
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血氧计分数（fO2Hb、fCO2Hb、fMetHb、fHHb）等等。
[0005]虽然镁传感器如电位式离子镁（iMg）传感器是已知的，它们在临床环境中的使用已经受到限制。例如，已知用于临床用途的镁传感器相对于基于蛋白质的基质中的其它阳离子尚未显示出对镁的足够的选择性。此外，用于临床用途的iMg传感器必须在其使用寿命内提供一致的性能，而不频繁（例如每日）更换传感器面板。例如，从镁传感器中浸出材料（如增塑剂）将会降低保质期。
[0006]该传感器不稳定性和差的选择性的另一主要来源是Mg
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超出传感器的离子载体提供的其它阳离子的热动力结合动力学以及镁阳离子的相对高的水性去溶剂化能。尽管存在许多可用的离子载体，大多数甚至在理想条件下仅能以10对1的量级针对钙进行鉴别。在临床诊断条件下，由于基于蛋白质的基质为镁检测提供了进一步的挑战和变量，鉴别甚至会进一步劣化。例如，采用已知的传感器，鉴别可以为1:1的量级，而临床环境的所需鉴别大约为100:1。Zhang, W.; Am. J. Biomed. Sci. 2001, 3(4), 301
‑
312。这种需求迫使采用化学计量技术来校正其它阳离子的干扰。尽管化学计量技术是有帮助的，这样的方法不能改进在基于蛋白质的基质如血液中的长期稳定性或灵敏度，这对实际临床用途至关重要。

技术实现思路

[0007]本专利技术人令人惊讶地发现，用于配制与基于蛋白质的基质一起临床使用的镁选择性膜的增塑剂（或增塑剂的共混物）的亲脂性（logP）与该膜对基于蛋白质的基质中的镁的
灵敏度成反比，与其使用寿命成正比。基于蛋白质的基质中的镁的灵敏度定义为传感器输出作为离子镁浓度的函数的斜率，其中该斜率是传感器电压输出变化对离子镁浓度的对数变化的量度。此前改进镁离子选择性膜性能的尝试已经表明，大多数可用的亲脂性增塑剂会提供最佳的选择性，并因此提供对基于蛋白质的基质中的镁的最佳灵敏度，以及最长的使用寿命。参见Eugster, R.等人，Plasticizers for liquid polymeric membranes of ion
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selective chemical sensors，Analytica Chimica Acta 289 (1994) 1
‑
13。但是，与常规想法相反，本专利技术人已经发现，增塑剂（一种或多种）的提高的logP值导致镁离子选择性膜具有降低的对镁的灵敏度，同时改进其使用寿命。因此，本专利技术人已经发现，根据它的/它们的logP值，通过仔细选择增塑剂（一种或多种）以提供基于蛋白质的基质中的镁的选择性、灵敏度以及使用寿命之间的更多平衡，可以更好地了解和控制用于临床用途的最佳镁离子选择性膜性能。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种包含聚合物材料、镁选择性材料和具有> 5.8且< 12.8的实测logP值的增塑剂的混合物的镁离子选择性膜。
[0009]根据本专利技术的另一方面，提供了一种包括镁离子选择性膜的镁离子选择性传感器，该镁离子选择性膜包含聚合物材料、镁选择性材料和具有> 5.8且< 12.8的实测logP值的增塑剂的混合物。
[0010]根据本专利技术的另一方面，描述了用于分析基于蛋白质的样品的镁的方法，该方法包括提供包含聚合物、镁选择性材料和增塑剂的混合物的传感器，其中该增塑剂具有> 5.8且< 12.8的实测logP值。该方法进一步包括向该传感器引入含蛋白质样品。在一个实施方案中，该基于蛋白质的样品是全血。
[0011]本文中所用的术语“大约”是指为所述值
±
10%的值。
[0012]本文中所用的术语“logP”是指在平衡时两种不混溶相（例如水和1
‑
辛醇）的混合物中化合物的浓度比的量度。
[0013]本文中所用的术语“受试者”是指任何人类和非人类哺乳动物。
[0014]镁离子选择性膜在其对Mg
2+
的选择性及其使用寿命方面的性能可以至少部分受其暴露在其中的基质的影响。因此，文献报道的该膜在水性环境中的性质可能与相同膜在含有蛋白质的基质（如血液）中的性能显著不同。
[0015]本文中描述的镁离子选择性膜的各种实施方案可以以任何合适的形式并入本领域中公知的任何合适的离子选择性电极和/或传感器中。在某些实施方案中，该膜可以作为层与基底上的聚合物层、电极层、导体层和/或换能器层一起用在检测镁离子的组装件中。该镁离子选择性膜可以并入其中的示例性结构进一步描述在例如美国专利号7,384,523；6,767,450；和5,102,527；美国公开专利申请号20140158536；以及WO2014092543 A1中。
[0016]要引入该膜的样品可以是怀疑在其中具有一定量的镁的任何样品。在一个实施方案中，该样品包含通过本领域中已知的任何合适的方法或装置从受试者收集的生物流体。不限于此，该生物样品可以包含或可以衍生自以下的任意一种：尿液、全血、血清、血浆、唾液、脑脊液、鼻咽拭子、阴道拭子、泪液、组织等等。该样品可以如特定类型的样品所需或所期望的那样进一步包含任何合适的缓冲剂、稀释剂等等。
[0017]在特定实施方案中，该样品包括血液样品，其可以是包含血浆和全血细胞的全血样品；血浆样品；或血清样品。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.镁离子选择性膜，包含：聚合物材料；镁选择性材料，其包含离子载体，其中所述离子载体包含三酰胺化合物；和具有大于5.8且小于10的logP值的增塑剂，其中所述增塑剂包括硝基苯基基团和由其延伸的疏水性链，结构为，其中R1包括具有10
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14个碳原子的直链烷基，或包括12
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(4
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乙基苯基)十二烷基，其中所述镁离子选择性膜具有超过钙的镁选择性。2.权利要求1的膜，其中所述聚合物材料包含选自聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯基材料、乙酸乙烯酯和任何上述的共聚物的成员。3.权利要求1至2任一项的膜，其中所述增塑剂具有7至9的实测logP值。4.权利要求3的膜，其中所述增塑剂具有8的实测logP值。5.权利要求1至2任一项的膜，其中所述镁选择性材料包含离子交换材料。6.权利要求5的膜，其中所述离子交换材料包含四(4
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氯苯基)硼酸钾。7.权利要求1至2任一项的膜，其中增塑剂结构中的R1是12
‑
(4
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乙基苯基)十二烷基。8.镁离子选择性电极，包含权利要求1至2任一项的膜。9.镁离子选择性传感器，包含权利要求1至2任一项的膜。10.传感器阵列，包含：用于测定含蛋白质的样品中镁的量的权利要求9的传感器；和用于测定含蛋白质的样品中附加目标分析物的量的至少一个附加传感器。11.权利要求10的阵列，其中所述至少一个附加传感器配置为分析选自以下的成员：pH、二氧化碳分压、氧分压、钠、钾、钙、氯、血细胞比容、血红蛋白、葡萄糖、乳酸、胆红素...

【专利技术属性】
技术研发人员：J本科，R伯格奎斯特，
申请(专利权)人：西门子医疗保健诊断公司，
类型：发明
国别省市：