【技术实现步骤摘要】
分析物传感器(例如用于管理糖尿病的葡萄糖传感器)以及用于制造和使用此类传感器的方法和材料。
技术介绍
1、诸如生物传感器等分析物传感器包括使用生物元素将基质中的化学分析物转化为可检测信号的装置。存在许多种类型的用于各种各样的分析物的生物传感器。研究最多的生物传感器类型是电流型葡萄糖传感器，其对于成功控制糖尿病的葡萄糖水平至关重要。
2、电化学传感器的一个常见问题是它们不仅可与待测量分析物(或与分析物的酶促反应的副产物)发生电化学反应，而且还可与并非有意测量的其他电活性化学物种发生反应，这导致信号强度因这些“干扰物种”而增加。通常，这种干扰物种是具有与待测量分析物重叠的氧化或还原电势的化合物(或与分析物的酶促反应的副产物)。例如，在其中传感器测量过氧化氢的常规的电流型的基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖传感器中，已知干扰物种(诸如对乙酰氨基酚、抗坏血酸盐、间甲酚、苯酚、甘油和尿酸盐)会混淆真正的分析物信号。
3、出于上述原因，期望被设计成改善传感器功能并解决由这种干扰物种引起的困难的方法和材料。
技术实现思路
1、如本文所公开的，可通过使用具有材料群集的电化学分析物传感器来克服由于体内环境中存在的干扰物种而在电化学分析物传感器中可能发生的虚假电子信号的问题，该材料群集允许它们感测真正的分析物信号，同时避免可由干扰物种引起的混杂信号。如下文所讨论的，我们显示可将试剂(诸如酶介体)掺入分析物传感器材料中以允许这些传感器使用在存在干扰物的情况下不引起混杂信号的范围内的电操作电
2、某些常规电流型葡萄糖传感器通过使用相对高的施加电势(例如约535mv的施加电势)起作用。通过使用试剂/介体(诸如本文所公开的那些试剂/介体)，电化学分析物传感器的操作电势可降至低于300mv。例如，在本专利技术的典型实施方案中，操作电势可以在-200mv至+100mv的范围内(例如，0mv)，该操作电势范围适于观察来自感兴趣分析物的电信号，但来自干扰物种的信号不混淆真正的分析物信号。本文公开的包括介体等的传感器设计起到常规传感器的作用，并且例如对的葡萄糖的生理浓度的显示线性响应。尽管基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖传感器用于展示本专利技术的工作实施方案，但介体/聚合物元件也可用于其它酶系统，诸如那些利用乳酸氧化酶或各种脱氢酶(诸如3-羟基丁酸脱氢酶)的酶系统。令人惊讶的是，已经发现本文公开的介体/酶系统在使用环氧乙烷的灭菌过程之后很好地起作用，环氧乙烷是可以损害某些传感器设计的可操作性的灭菌试剂。
3、本专利技术提供了被设计用于改善传感器灵敏度并解决由存在于体内环境中的干扰物种引起的困难的方法和材料。本专利技术的实施方案包括例如制造分析物传感器设备的方法。此类方法通常包括以下步骤：提供一个基底层；在基底层上形成导电层，其中导电层包括工作电极。这些方法进一步包括在工作电极上形成分析物感测层，其中该分析物感测层包含被选择用于与分析物反应的酶；并且这种酶与用被选择来介导酶与分析物的反应性的试剂官能化的聚合物操作地偶联。在本专利技术的实施方案中，可以在工作电极上，例如在分析物感测层与工作电极之间形成一个或多个介入层(例如，包括干扰抑制膜的介入层)。该方法进一步包括在分析物感测层上形成分析物调节层，其中分析物调节层包括调节分析物穿过其中的扩散的组合物。在本专利技术的实施方案中，可在分析物调节层上，例如在分析物感测层与分析物调节层之间形成一个或多个介入层。
4、在本专利技术的各种实施方案中可以使用多种材料。在本专利技术的某些实施方案中，酶包括葡萄糖脱氢酶、3-羟基丁酸脱氢酶、乳酸氧化酶或葡萄糖氧化酶。在某些实施方案中，试剂包括介体，诸如胺反应性吩嗪乙基硫酸盐“ar-pes”(iupac名称1-[3-(琥珀酰亚胺基氧基羰基)丙氧基]-5-乙基吩嗪鎓三氟甲磺酸盐)。在本专利技术的实施方案中，聚合物可包括聚赖氨酸聚合物；聚烯丙基胺聚合物；聚乙二醇聚合物；聚乙烯亚胺聚合物等。在本专利技术的某些实施方案中，分析物感测层与黄素腺嘌呤二核苷酸或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸操作地偶联。任选地，介体与胺官能化的聚合物偶联，其中该聚合物以促进电子从酶-分析物反应转移至工作电极的方式进一步与酶交联。在本专利技术的某些实施方案中，工作电极由碳组合物形成。此外，这些方法可进一步包括使用灭菌过程对分析传感器设备进行灭菌，该灭菌过程包括将分析物传感器设备暴露于环氧乙烷气体。
5、本专利技术的实施方案包括分析物传感器设备，该分析物传感器设备包括本文公开的元件群集。通常，这种分析物传感器设备包括基底层；导电层，该导电层设置在基底层上，其中导电层包括工作电极；分析物感测层，该分析物感测层设置在工作电极上，其中分析物感测层包含被选择为与分析物反应的酶；并且与用被选择来介导酶的反应性的试剂(例如“ar-pes”1-[3-(琥珀酰亚胺基氧基羰基)丙氧基]-5-乙基吩嗪鎓三氟甲磺酸盐)官能化的聚合物操作地偶联；和分析物调节层，该分析物调节层设置在分析物感测层上，其中分析物调节层包括调节分析物穿过其中的扩散的组合物。在这种分析物传感器设备中，酶可以包括葡萄糖脱氢酶、3-羟基丁酸脱氢酶、乳酸氧化酶、葡萄糖氧化酶等。在这种分析物传感器设备中，聚合物可包括聚赖氨酸聚合物；聚烯丙基胺聚合物；聚乙二醇聚合物；聚乙烯亚胺聚合物等。在此类传感器的某些实施方案中，分析物感测层与黄素腺嘌呤二核苷酸或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸操作地偶联。在此类传感器的某些实施方案中，ar-pes与聚赖氨酸偶联，该聚赖氨酸以促进电子从分析物酶反应转移至工作电极(例如由碳组合物形成的电极)的方式进一步与酶交联。
6、本文公开的本专利技术的实施方案包括所选的元件群集。例如，在本专利技术的某些实施方案中，聚赖氨酸聚合物与介体(例如ar-pes)偶联，并且该聚合物进一步与酶(诸如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶)(例如经由戊二醛交联))和辅因子(诸如nad)偶联。在本专利技术的其它实施方案中，聚乙烯亚胺(pei)聚合物与介体(例如ar-pes)偶联，并且该聚合物进一步与酶(诸如3-羟基丁酸脱氢酶)和辅因子(例如nad)偶联(例如使用聚(乙二醇)二缩水甘油醚(pegdge)作为交联剂)。
7、本专利技术的实施方案还包括估计体内分析物(例如葡萄糖、乳酸盐、3-羟基丁酸盐等)的浓度的方法。通常，此类方法包括将本文公开的电流型分析物传感器设置于受试者本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制造分析物传感器设备的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述酶包括葡萄糖脱氢酶、3-羟基丁酸脱氢酶、乳酸氧化酶或葡萄糖氧化酶。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述聚合物包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述分析物感测层与黄素腺嘌呤二核苷酸辅因子或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸辅因子操作地偶联。
5.根据权利要求5所述的方法，其中所述试剂与胺官能化聚合物偶联，其中所述聚合物进一步与所述酶以促进电子从酶-分析物反应转移至所述工作电极的方式交联。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括利用包括将所述分析物传感器设备暴露于环氧乙烷气体的过程来对所述分析物传感器设备进行灭菌。
8.一种分析物传感器设备，所述分析物传感器设备包括：
9.根据权利要求8所述的分析物传感器设备，其中所述酶包括葡萄糖脱氢酶、3-羟基丁酸脱氢酶、乳酸氧化酶或葡萄糖氧化酶。
10.根据权利要求9所述的分析物传感器设备，其中所述
11.根据权利要求10所述的分析物传感器设备，其中所述分析感测层与黄素腺嘌呤二核苷酸或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸操作地偶联。
12.根据权利要求11所述的分析物传感器设备，其中所述试剂包括：
13.根据权利要求12所述的分析物传感器设备，其中AR-PES与聚赖氨酸偶联，所述聚赖氨酸以促进电子从分析物转移到所述工作电极的方式进一步与所述酶交联。
14.根据权利要求13所述的分析物传感器设备，其中所述工作电极由碳组合物形成。
15.一种估计体内分析物的浓度的方法，所述方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述分析物传感器设备使用从-200毫伏至+100毫伏的操作电势来感测所述分析物。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述分析物是葡萄糖。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述分析物是3-羟基丁酸盐。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述分析物是乳酸盐。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述电流型分析物传感器包含与聚赖氨酸聚合物偶联的胺反应性吩嗪乙基硫酸盐。
...【技术特征摘要】
1.一种制造分析物传感器设备的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述酶包括葡萄糖脱氢酶、3-羟基丁酸脱氢酶、乳酸氧化酶或葡萄糖氧化酶。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述聚合物包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述分析物感测层与黄素腺嘌呤二核苷酸辅因子或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸辅因子操作地偶联。
5.根据权利要求5所述的方法，其中所述试剂与胺官能化聚合物偶联，其中所述聚合物进一步与所述酶以促进电子从酶-分析物反应转移至所述工作电极的方式交联。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括利用包括将所述分析物传感器设备暴露于环氧乙烷气体的过程来对所述分析物传感器设备进行灭菌。
8.一种分析物传感器设备，所述分析物传感器设备包括：
9.根据权利要求8所述的分析物传感器设备，其中所述酶包括葡萄糖脱氢酶、3-羟基丁酸脱氢酶、乳酸氧化酶或葡萄糖氧化酶。
10.根据权利要求9所述的分析物传感器设备，其中所述聚合物包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：Q·杨，A·K·拉奥，H·加迪米，
申请(专利权)人：美敦力迷你迈德公司，
类型：发明
国别省市：
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