專利名稱：用于分析物傳感器的基于陽離子聚合物的有線酶制劑的制作方法
用于分析物傳感器的基于陽離子聚合物的有線酶制劑交叉參考本申請要求于2008年9月15日提交的美國專利申請第12/211，014號的權(quán)益，該申請的全部內(nèi)容通過引用并入。
背景技術(shù)：
酶生物傳感器是這樣的裝置其中將基于分析物濃度的生化反應(yīng)信號轉(zhuǎn)化為可測量的物理信號，例如光信號或電信號。此類生物傳感器在臨床、環(huán)境、農(nóng)業(yè)和生物技術(shù)應(yīng)用中被廣泛用于分析物的檢測?？稍谌梭w流體的臨床分析中測量的分析物包括，例如葡萄糖、 乳酸鹽、膽固醇、膽紅素和氨基酸。檢測生物流體(如血液)中的分析物對于許多疾病的診斷和監(jiān)測是很重要的。通過電信號例如電流(電流生物傳感器)或電荷(電量生物傳感器)監(jiān)測分析物的生物傳感器引起了人們極大的關(guān)注，因?yàn)樵谠S多重要的生物分析物的生化反應(yīng)中涉及到了電子轉(zhuǎn)移。系統(tǒng)包括專供體外使用的系統(tǒng)(例如測試條)和專供體內(nèi)使用的系統(tǒng)(例如， 其中至少一部分的傳感器設(shè)置在用戶體內(nèi))。通常，系統(tǒng)采用至少一個工作電極并包括與其相鄰的分析物響應(yīng)性酶 (analyte-responsive enzyme)的傳感層。分析物監(jiān)測系統(tǒng)可隨多種因素而變化，例如特定技術(shù)(例如電流、電量分析、光學(xué)技術(shù)等)和傳感材料。例如，傳感層將隨目的分析物， 例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶(當(dāng)目的分析物是葡萄糖時)而變化，且可采用介體 (mediator)和/或其它組件。由于用于疾病控制的分析物監(jiān)測裝置和方法、特別是葡萄糖監(jiān)測變得日益重要， 所以人們持續(xù)關(guān)注新分析物監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)其包括高度穩(wěn)定和因其可與各種不同的酶一起使用而靈活多用的新傳感層。此類簡化生產(chǎn)過程的傳感層也是所期望的。發(fā)明概述本發(fā)明的實(shí)施方案包括電化學(xué)分析物傳感器，其具有包括分析物響應(yīng)性酶和陽離子聚合物的傳感層，其中該傳感層設(shè)置在鄰近傳感器的工作電極處?？梢允褂媒轶w，例如包括過渡金屬絡(luò)合物的介體。在某些實(shí)施方案中，介體與陽離子聚合物非共價地結(jié)合，即非物理地連接。還提供了制備和使用電化學(xué)分析物傳感器的系統(tǒng)和方法。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在閱讀完下文更加詳細(xì)描述的本發(fā)明的內(nèi)容后，本發(fā)明的這些和其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見。附圖簡述結(jié)合附圖閱讀以下的詳述，可以更好地理解本發(fā)明。要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)慣例，附圖的各種特征未按比例繪制。相反，為清晰起見，任意地擴(kuò)大或縮小了各種特征的尺寸。附圖中包括下圖

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的數(shù)據(jù)監(jiān)測和管理系統(tǒng)的實(shí)施方案的框圖；圖2示出了圖1的數(shù)據(jù)監(jiān)測和管理系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)單元的實(shí)施方案的框圖；圖3示出了圖1的數(shù)據(jù)監(jiān)測和管理系統(tǒng)的接收機(jī)/監(jiān)測單元的實(shí)施方案的框圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的分析物傳感器的實(shí)施方案的示意圖5A-5B分別示出了分析物傳感器的另一個實(shí)施方案的透視圖和橫斷面視圖；圖6示出了基于陽離子聚合物的GOx傳感層(三角形)與基于氧化還原聚合物和交聯(lián)劑的傳感層(菱形)的線性的比較；圖7示出了基于陽離子聚合物的GOx傳感層(斷面線)與基于氧化還原聚合物和交聯(lián)劑的傳感層(未填充)的響應(yīng)時間的比較；圖8示出了在37°C下基于陽離子聚合物的GOx傳感層(實(shí)線)與基于氧化還原聚合物和交聯(lián)劑的傳感層(虛線)的穩(wěn)定性的比較；圖9示出了在65°C下基于陽離子聚合物的GOx傳感層(實(shí)線)與基于氧化還原聚合物和交聯(lián)劑的傳感層(虛線)的穩(wěn)定性的比較；圖10示出了基于陽離子聚合物的FADGDH傳感層(正方形)與基于氧化還原聚合物和交聯(lián)劑的傳感層(菱形)的線性的比較；圖11示出了基于陽離子聚合物的FADGDH傳感層與基于氧化還原聚合物和交聯(lián)劑的傳感層的響應(yīng)時間的比較；和圖12示出了在37°C下基于陽離子聚合物的FADGDH傳感層與基于氧化還原聚合物和交聯(lián)劑的傳感層的穩(wěn)定性的比較；本文所示的圖未必按比例繪制，為清晰起見，對某些組件和特征進(jìn)行了放大。發(fā)明詳述在描述本發(fā)明的實(shí)施方案之前，應(yīng)理解，本發(fā)明并不限于所述的具體實(shí)施方案，當(dāng)然，同樣地可以改變。也應(yīng)理解，本文所用的術(shù)語僅僅是為了描述具體實(shí)施方案之目的，而并非旨在進(jìn)行限制，因?yàn)楸景l(fā)明的實(shí)施方案的范圍僅受所附權(quán)利要求的限制。提及數(shù)值范圍時，應(yīng)理解，還明確公開了該范圍的上限與下限之間的各居中值，該居中值可達(dá)下限的十分之一，除非上下文另有名明確規(guī)定。本發(fā)明包括任何所述值或所述范圍內(nèi)的居中值與任何其它的所述值或該所述范圍內(nèi)的居中值之間的每個較小范圍。這些較小范圍的上限與下限可被獨(dú)立地包含在該范圍內(nèi)或排除在該范圍之外，并且本發(fā)明還包括其中任一限值、無一限值或兩個限值都包含在該較小范圍內(nèi)的每個范圍，該每個范圍取決于所述范圍中任何明確排除的限值。當(dāng)所述范圍包括一個或兩個限值時，本發(fā)明也包括排除任一個或兩個所含限值的范圍。除非另有定義，否則本文所用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解相同的含義。盡管可在本發(fā)明的實(shí)施方案的實(shí)踐或試驗(yàn)中使用任何與本文所述的方法和材料類似或等效的方法和材料，但是現(xiàn)在將描述一些可能的和示例的方法和材料。本文提及的所有出版物通過引用并入本文，用以公開和描述與出版物所引用的那些有關(guān)的方法和/或材料。應(yīng)理解，本發(fā)明的實(shí)施方案與所并入的出版物的任何公開內(nèi)容如有不一致的地方，應(yīng)以前者為準(zhǔn)。應(yīng)該認(rèn)識到，除非上下文另有明確說明，否則如本文及所附的權(quán)利要求中所用的單數(shù)形式“一個”、“一種”和“所述”包括復(fù)數(shù)形式。本文所述及的出版物僅提供本申請的提交日之前的公開內(nèi)容。而不應(yīng)解釋為承認(rèn)本發(fā)明的實(shí)施方案無權(quán)因先前的發(fā)明而先于此類公開。此外，所提供的出版物的日期可能不同于實(shí)際出版日期，這可能需要單獨(dú)確認(rèn)。傳感層酶制劑
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分析物監(jiān)測系統(tǒng)的傳感層，例如葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，已被描述用于體外和體內(nèi)系統(tǒng)。Wired Enzyme 系統(tǒng)已描述于例如美國專利第5J62，035、5J43，326號中；其全部內(nèi)容通過引用并入(還參見 “AContinuous Glucose Sensor Based on Wired Enzyme Technology-Results from a 3-Day Trial in Patients with Type IDiabetes，，, Feldman 等人，Diabetes Technol Ther. 2003 ；5 (5) :769-79)。例如，WiredEnzyme 傳感層已包括分析物響應(yīng)性酶、氧化還原聚合物和交聯(lián)劑，以便借助于Wired Enzyme 絡(luò)合物(即電接線的酶)將電子從目的分析物(例如葡萄糖)有效地轉(zhuǎn)移至傳感器的工作電極。本發(fā)明的實(shí)施方案包括電化學(xué)分析物組合物和具有傳感層的傳感器，所述傳感層包括分析物響應(yīng)性酶、陽離子聚合物和氧化還原介體。在某些實(shí)施方案中，氧化還原介體與陽離子聚合物共價地結(jié)合，例如通過共價鍵將氧化還原介體與陽離子聚合物圈合 (tethering)。在其它實(shí)施方案中，氧化還原介體與陽離子聚合物非共價地結(jié)合，例如通過離子相互作用、疏水性相互作用、氫鍵、范德華力即“倫敦色散力”、偶極-偶極鍵和使介體穩(wěn)定且固定在傳感器上的分子之間的物理相互作用。在另外其它的實(shí)施方案中，介體未與陽離子聚合物和分析物響應(yīng)性酶可擴(kuò)散地結(jié)合。有利地，該傳感層不需要交聯(lián)劑。因此，介體可自由地移動，即可擴(kuò)散的或非固定化的介體?？墒褂玫慕轶w包括含有過渡金屬絡(luò)合物(例如鋨和釕)的那些。還提供了在分析物監(jiān)測中使用電化學(xué)分析物傳感器的系統(tǒng)和方法。尤其當(dāng)與不包括Wired Enzyme 系統(tǒng)的系統(tǒng)相比時，本文所述的傳感層提供了高穩(wěn)定性，并且可與多種不同的酶一起使用。此外， 傳感層與電化學(xué)分析物傳感器中所用的傳統(tǒng)傳感層相比，例如通過省去多個合成步驟而具有較低的生產(chǎn)成本?？梢允褂锰峁┳罴阉谕阅艿年栯x子聚合物介體酶的任何比率，包括但不限于靈敏度與一系列濃度的分析物的線性、在不同分析物濃度和在不同溫度時的穩(wěn)定性等。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，比率將根據(jù)制劑中所用的具體陽離子聚合物、任選的氧化還原介體和分析物響應(yīng)性酶而不同。例如，按重量計陽離子聚合物(介體+酶)的比率范圍為約1 20至約32 1，且介體和酶的比率范圍可為約1 10至約20 1。例如，該范圍為約1 20至約25 1，包括約1 15至約15 1、約1 10至約10 1、約1 4 至約1 10等。在某些實(shí)施方案中，陽離子聚合物介體酶的比率可為約1 1 2。傳感層酶制劑(enzyme formulation)可與多種生物傳感器一起使用。此類生物傳感器的實(shí)例包括但不限于，葡萄糖傳感器和乳酸鹽傳感器(參見，例如美國專利第 6，175，752和6，134，461號)。涂布過程可包括任何常用的技術(shù)，例如旋轉(zhuǎn)涂布、浸漬涂布或分發(fā)傳感層溶液的液滴等，然后在環(huán)境條件下固化，例如固化約1至2天。涂布工藝的詳細(xì)內(nèi)容(例如浸漬持續(xù)時間、浸漬頻率、浸漬次數(shù)等)可隨例如陽離子聚合物、分析物響應(yīng)性酶和任何其它任選的組件例如溶劑、緩沖劑等的性質(zhì)(即粘度、濃度、組合物等)而變化。 常規(guī)儀器可用于涂布工藝，例如英國NTMA Technology公司的DSG D1L-160浸漬涂布或澆鑄系統(tǒng)。下面更詳細(xì)地描述了傳感層酶制劑的成分。分析物響應(yīng)性酶能催化生物分子的電氧化或電還原的任何分析物響應(yīng)性酶適用于傳感層酶制劑。 示例性分析物響應(yīng)性酶包括分析物響應(yīng)性氧化酶和分析物響應(yīng)性脫氫酶。一般而言，分析物響應(yīng)性酶的選擇將取決于待檢測的分析物，例如葡萄糖氧化酶(GOx)或葡萄糖脫氫酶 (GDH)，諸如例如當(dāng)分析物為葡萄糖時，可以使用吡咯喹啉醌葡萄糖脫氫酶(PQQGDH)，或黃素腺嘌呤二核苷酸葡萄糖脫氫酶(FAD⑶H)。當(dāng)分析物為乳酸鹽時，乳酸鹽氧化酶可實(shí)現(xiàn)這種作用。其它酶可用于其它分析物。這些酶通過用氧化還原介體在分析物與電極之間的轉(zhuǎn)移電子而催化分析物的電解。在某些實(shí)施方案中，組合物將包括分析物響應(yīng)性葡萄糖氧化酶。在其它實(shí)施方案中，組合物將包括分析物響應(yīng)性脫氫酶。脫氫酶是通過將一種或多個質(zhì)子和一對電子轉(zhuǎn)移至受體而氧化基片的酶。通常，任何脫氫酶可用于本發(fā)明的實(shí)施方案，包括例如葡萄糖脫氫酶(GDH)。脫氫酶的實(shí)例包括但不限于，醛脫氫酶、乙醛脫氫酶、醇脫氫酶、谷氨酸鹽脫氫酶、 乳酸鹽脫氫酶、丙酮酸脫氫酶、葡萄糖-6-磷酸鹽脫氫酶、3-磷酸甘油醛脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶、α -酮戊二酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶和蘋果酸脫氫酶。在一些實(shí)施方案中，在分析物響應(yīng)性脫氫酶，諸如例如葡萄糖脫氫酶的情況下，分析物響應(yīng)性脫氫酶還可以是具有輔因子的絡(luò)合物，所述輔因子向氧化還原介體提供電子轉(zhuǎn)移。適合的輔因子包括但不限于，黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD)、吡咯喹啉醌(PQQ)等，其向氧化還原介體提供電子轉(zhuǎn)移。陽離子聚合物適用于傳感層制劑的陽離子聚合物可以是任何直鏈或支鏈的陽離子聚合物，其提供了期望的性能且適于與分析物響應(yīng)性酶和任選氧化還原介體和過渡金屬絡(luò)合物一起使用。示例性的陽離子聚合物包括但不限于，聚烯丙基胺(PAH)；聚乙烯亞胺(PED ；聚(L-賴氨酸)(PLL)；聚(L-精氨酸)(PLA)；聚乙烯胺均聚物或共聚物；(乙烯基芐基-三-C1-C4-烷基銨鹽)；脂族或芳脂族二鹵化物和脂族N，N, N' , N'-四-C1-C4-烷基-亞烷基二胺的聚合物；聚(乙烯基吡啶)或聚(乙烯基吡啶鹽)；聚(N, N- 二烯丙基-N，N- 二 -C1-C4-烷基-鹵化銨)；季銨化二 -C1-C4-烷基-氨基乙基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物；POLYQU AD ；聚氨基酰胺等。示例性的陽離子聚合物包括羥乙基纖維素與二烯丙基二甲基氯化銨的共聚物、丙烯酰胺與二烯丙基二甲基氯化銨的共聚物、乙烯吡咯烷酮與二甲基氨基甲基丙烯酸乙酯甲硫酸酯的共聚物、丙烯酰胺與β甲基丙烯酸基氧基乙基三甲基氯化銨的共聚物、聚乙烯吡咯烷酮與咪唑基亞胺甲基氯化物的共聚物、二烯丙基二甲基氯化銨與丙烯酸的共聚物、乙烯吡咯烷酮與甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨的共聚物、甲基丙烯酰基氧基乙基三甲基銨與甲基丙烯?；趸一谆阴；@的共聚物的甲硫酸鹽、季銨化羥乙基纖維素； 二甲基硅氧烷3-(3-((3-椰油酰胺基丙基)二甲基銨)-2-羥基丙氧基)丙基封端的乙酸酯；氨基乙基氨基丙基硅氧烷與二甲基硅氧烷的共聚物；氨基乙基氨基丙基硅氧烷/ 二甲基硅氧烷-共聚物和陽離子硅氧烷聚合物的聚乙二醇衍生物等。其它示例性陽離子聚合物包括陽離子修飾的蛋白質(zhì)衍生物或陽離子修飾的蛋白質(zhì)水解物，例如已知為下列INCI命名月桂基二甲基銨羥丙基水解小麥蛋白、月桂基二甲基銨羥丙基水解酪蛋白、月桂基二甲基銨羥丙基水解膠原蛋白、月桂基二甲基銨羥丙基水解角蛋白、月桂基二甲基銨羥丙基水解絲蛋白、月桂基二甲基銨羥丙基水解大豆蛋白、或羥基丙基三甲基銨水解小麥、羥基丙基三甲基銨水解酪蛋白、羥基丙基三甲基銨水解膠原蛋白、羥基丙基三甲基銨水解角蛋白、羥基丙基三甲基銨水解米糠蛋白、羥基丙基三甲基銨水
12解絲蛋白、羥基丙基三甲基銨水解大豆蛋白、羥基丙基三甲基銨水解植物蛋白等。示例性陽離子衍生的蛋白質(zhì)水解物是物質(zhì)混合物，例如其通過堿性、酸性或酶水解的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化接收縮水甘油基三烷基銨鹽或3-鹵素-2-羥丙基三烷基銨鹽。用作蛋白質(zhì)水解物的原料的蛋白質(zhì)可以是植物或動物來源。原料可以包括，例如角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白、大豆蛋白、大米蛋白、乳蛋白、小麥蛋白、絲蛋白、杏仁蛋白等。水解可產(chǎn)生摩爾質(zhì)量范圍為約100至約50，000的物質(zhì)混合物。某些平均摩爾質(zhì)量的范圍為約500至約 1，000。有利的是，如果陽離子衍生的蛋白質(zhì)水解物具有一個或兩個C8至C22烷基長鏈，則相應(yīng)地具有兩個或一個Cl至C4烷基短鏈。其它示例性陽離子聚合物包括陽離子硅聚合物。陽離子硅聚合物具有至少一種銨基，實(shí)例是P0LYSILIC0NE-9 ；包括雙季銨化聚硅氧烷和具有化學(xué)名二甲基硅氧烷的那些，3-(3-((3-椰油酰胺丙基)二甲基銨)-2-羥基丙氧基)丙基封端的乙酸酯(CAS 134737-05-6)，其在 CTFA 中被定義為 QUATERNIUM-80 并由 Th. Goldschmidt AG, Germany 公司以商標(biāo)名 Abil Quat 3270、Abil Quat 3272 和 Abil Quat 3474 銷售；另一個示例性陽離子硅聚合物是氨基乙基氨基丙基硅氧烷/ 二甲基硅氧烷-共聚物乳劑，例如以GE Toshiba Silicone 和 Dow Coming 2-8566 (CTFA :AM0DIMETHIC0NE)形式銷售，另一種示例性陽離子硅聚合物是氨基乙基氨基丙基硅氧烷/二甲基硅氧烷-共聚物的聚乙二醇衍生物(CTFA :PEG-7AM0DIMETHICONE)。其它示例性硅聚合物包括(如在CTFA第10版中所定義)SILIC0NEQUATERNIUM-1、SILICONE QUATERNIUM-2,SILIC0NEQUATERNIUM-2PANTHEN0L, SILICONE QUATERNIUM-3、 SILICONE QUATERNIUM-4、 SILICONE QUATERNIUM-5、 SILICONE QUATERNIUM-6, SILICONE QUATERNIUM-7, SILICONE QUATERNIUM-8, SILICONE QU ATERNIUM-9、 SILICONE QUATERNIUM-10、 SILICONE QUATERNIUM-11 禾口 SILICONE QUATERNIUM-12。包含過漉金屬絡(luò)合物的氧化還原介體在某些實(shí)施方案中，傳感層可包括介體?？梢詰?yīng)用任何適宜的介體。實(shí)施方案包括這樣的介體其為正在擴(kuò)散的非固定化介體，因?yàn)樗鼈兾磁c陽離子聚合物(或酶)結(jié)合。 介體包括鐵氰化物、二氮雜菲醌例如1，10-二氮雜菲醌(參見美國專利第6，736，957號，其通過引用并入本文)、二茂鐵和過渡金屬絡(luò)合物。例如，具有式1的化合物是本發(fā)明的實(shí)施方案的過渡金屬絡(luò)合物的實(shí)例
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)分析物傳感器，其包括 至少一個工作電極；反電極或反電極/參考電極；設(shè)置在鄰近工作電極處的傳感層，所述傳感層有助于自由電子向工作電極中的至少一個轉(zhuǎn)移，其中所述傳感層包括與目的分析物反應(yīng)產(chǎn)生自由電子的分析物響應(yīng)性酶、陽離子聚合物和氧化還原介體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述傳感器的至少一部分適合皮下置于受試者體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述分析物響應(yīng)性酶是葡萄糖氧化酶(GOx)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述分析物響應(yīng)性酶是脫氫酶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器，其中所述脫氫酶是葡萄糖脫氫酶(GDH)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器，其中所述葡萄糖脫氫酶與輔因子相結(jié)合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器，其中所述輔因子是黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)或吡咯喹啉醌(PQQ)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器，其中所述脫氫酶包括葡萄糖脫氫酶(GDH)和黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的絡(luò)合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括設(shè)置在工作電極的至少一部分之上的流量限制層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述氧化還原介體包括鐵氰化物、二氮雜菲醌或二茂鐵。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述氧化還原介體包括過渡金屬絡(luò)合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其中所述過渡金屬絡(luò)合物包括鋨。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其中所述過渡金屬絡(luò)合物包括下式
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器，其中所述過渡金屬絡(luò)合物包括下式
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器，其中R1A2和R'工中的至少一個包括反應(yīng)性基團(tuán)， 所述反應(yīng)性基團(tuán)選自羧基、活化酯、磺酰商化物、磺酸酯、異氰酸酯、異硫氰酸酯、環(huán)氧化物、 氮丙唆、鹵化物、醛、酮、胺、丙烯酰胺、硫醇、酰基疊氮化物、?；u化物、胼、羥胺、烷基鹵化物、咪唑、吡啶、苯酚、烷基磺酸酯、鹵代三嗪、亞胺酯、馬來酰亞胺、酰胼、羥基和光反應(yīng)性疊氣基方基。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述陽離子聚合物是聚烯丙基胺(PAH)、聚乙烯亞胺(PEI)、聚(L-賴氨酸)(PLL)或聚(L-精氨酸)(PLA)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述氧化還原介體與陽離子聚合物共價地結(jié)合。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述氧化還原介體與陽離子聚合物非共價地結(jié)合。
19.一種分析物傳感器組件，其包括電化學(xué)傳感器和與所述電化學(xué)傳感器可操作連接的發(fā)射機(jī)裝置，所述電化學(xué)傳感器包括至少一個包括至少一個工作電極和反電極或反電極/參考電極的基片； 設(shè)置在鄰近工作電極處的傳感層，所述傳感層有助于自由電子向所述工作電極轉(zhuǎn)移， 其中所述傳感層包括與目的分析物反應(yīng)產(chǎn)生自由電子的分析物響應(yīng)性酶、陽離子聚合物和氧化還原介體；所述發(fā)射機(jī)裝置被構(gòu)造為接收對應(yīng)于受試者分析物水平的來自所述電化學(xué)傳感器的一個或多個信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分析物傳感器，其中所述傳感器的至少一部分適合皮下置于受試者體內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分析物傳感器，其中所述分析物響應(yīng)性酶是葡萄糖氧化酶 (GOx)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分析物傳感器，其中所述分析物響應(yīng)性酶是脫氫酶。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的分析物傳感器，其中所述脫氫酶是葡萄糖脫氫酶(GDH)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的分析物傳感器，其中所述葡萄糖脫氫酶與輔因子相結(jié)合。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的分析物傳感器，其中所述輔因子是黃素腺嘌呤二核苷酸 (FAD)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)或吡咯喹啉醌(PQQ)。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的分析物傳感器，其中所述脫氫酶包括葡萄糖脫氫酶(GDH) 和黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的絡(luò)合物。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分析物傳感器，還包括設(shè)置在所述工作電極至少一部分之上的流量限制層。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分析物傳感器，其中所述氧化還原介體包括鐵氰化物、二氮雜菲醌或二茂鐵。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分析物傳感器，其中所述氧化還原介體包括過渡金屬絡(luò)合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的分析物傳感器，其中所述過渡金屬絡(luò)合物包括鋨。
31.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分析物傳感器，其中所述過渡金屬絡(luò)合物包括下式
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的分析物傳感器，其中所述過渡金屬絡(luò)合物包括下式
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的分析物傳感器，其中R1A2和R'！中的至少一個包括反應(yīng)性基團(tuán)，所述反應(yīng)性基團(tuán)選自羧基、活化酯、磺酰鹵化物、磺酸酯、異氰酸酯、異硫氰酸酯、環(huán)氧化物、氮丙啶、鹵化物、醛、酮、胺、丙烯酰胺、硫醇、?；B氮化物、酰基鹵化物、胼、羥胺、 燒基鹵化物、咪唑、吡啶、苯酚、烷基磺酸酯、鹵代三嗪、亞胺酯、馬來酰亞胺、酰胼、羥基和光反應(yīng)性疊氮基芳基。
34.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分析物傳感器，其中所述陽離子聚合物是聚烯丙基胺 (PAH)、聚乙烯亞胺(PEI)、聚(L-賴氨酸)(PLL)或聚(L-精氨酸)(PLA)。
35.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分析物傳感器，其中所述氧化還原介體與陽離子聚合物共價地結(jié)合。
36.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分析物傳感器，其中所述氧化還原介體與陽離子聚合物非共價地結(jié)合。
37.一種用于監(jiān)測分析物水平的方法，所述方法包括將包括傳感層的電化學(xué)傳感器插入患者皮膚內(nèi)，所述傳感層具有分析物響應(yīng)性酶、陽離子聚合物和氧化還原介體；將電化學(xué)傳感器控制單元附著在患者皮膚上；將若干個傳感器控制單元導(dǎo)電觸點(diǎn)和傳感器的若干個觸點(diǎn)連接；使用所述傳感器控制單元從由所述傳感器產(chǎn)生的信號采集與分析物水平有關(guān)的數(shù)據(jù)；使用所述傳感器控制單元的rf發(fā)射機(jī)將所采集的數(shù)據(jù)發(fā)射到所述顯示器單元；以及將分析物水平的指示顯示在所述顯示器單元的顯示器上。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述分析物是葡萄糖。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中采集數(shù)據(jù)包括產(chǎn)生來自所述傳感器的信號和將該信號處理成數(shù)據(jù)。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)包括來自所述傳感器的信號。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括，如果所述數(shù)據(jù)指示警報條件則激活報警器。
42.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括，響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)而施用藥物。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述藥物是胰島素。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，還包括，從校準(zhǔn)裝置中獲得校準(zhǔn)值以校準(zhǔn)所述數(shù)據(jù)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述校準(zhǔn)裝置與顯示裝置連接。
46.一種葡萄糖響應(yīng)性組合物，包括葡萄糖響應(yīng)性酶、陽離子聚合物和從所述酶中接受電子的氧化還原介體。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的組合物，其中所述葡萄糖響應(yīng)性酶是葡萄糖氧化酶(GOx)。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的組合物，其中所述葡萄糖響應(yīng)性酶是葡萄糖脫氫酶(GDH)。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的組合物，其中所述葡萄糖脫氫酶與輔因子結(jié)合。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的組合物，其中所述輔因子是黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)或吡咯喹啉醌(PQQ)。
51.根據(jù)權(quán)利要求46所述的組合物，其中所述葡萄糖響應(yīng)性酶包括葡萄糖脫氫酶 (GDH)和黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的絡(luò)合物。
52.根據(jù)權(quán)利要求46所述的組合物，其中所述氧化還原介體包括鐵氰化物、二氮雜菲醌或二茂鐵。
53.根據(jù)權(quán)利要求46所述的組合物，其中所述氧化還原介體包括過渡金屬絡(luò)合物。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的組合物，其中所述過渡金屬絡(luò)合物包括鋨。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的組合物，其中所述過渡金屬絡(luò)合物包括下式
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的組合物，其中所述過渡金屬絡(luò)合物包括下式
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的組合物，其中R1A2和R'工中的至少一個包括反應(yīng)性基團(tuán)， 所述反應(yīng)性基團(tuán)選自羧基、活化酯、磺酰商化物、磺酸酯、異氰酸酯、異硫氰酸酯、環(huán)氧化物、 氮丙唆、鹵化物、醛、酮、胺、丙烯酰胺、硫醇、?；B氮化物、?；u化物、胼、羥胺、烷基鹵化物、咪唑、吡啶、苯酚、烷基磺酸酯、鹵代三嗪、亞胺酯、馬來酰亞胺、酰胼、羥基和光反應(yīng)性疊氣基方基。
58.根據(jù)權(quán)利要求46所述的組合物，其中所述陽離子聚合物是聚烯丙基胺(PAH)、聚乙烯亞胺(PEI)、聚(L-賴氨酸)(PLL)或聚(L-精氨酸)(PLA)。
59.根據(jù)權(quán)利要求46所述的組合物，其中所述氧化還原介體與陽離子聚合物共價地結(jié)合。
60.根據(jù)權(quán)利要求46所述的組合物，其中所述氧化還原介體與陽離子聚合物非共價地結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方案包括分析物響應(yīng)性組合物和電化學(xué)分析物傳感器，所述分析物傳感器具有包括分析物響應(yīng)性酶和陽離子聚合物的傳感層。該傳感層還可有利地包括有助于在酶和電極之間轉(zhuǎn)移電子的氧化還原介體材料。該介體可與陽離子聚合物共價或非共價地結(jié)合，而所述陽離子聚合物繼而則設(shè)置在緊靠電極表面處。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)各種有機(jī)配體/過渡金屬絡(luò)合物可用作氧化還原介體。還提供了制備傳感器在分析物監(jiān)測中使用電化學(xué)分析物傳感器的系統(tǒng)和方法。
文檔編號C12Q1/00GK102165070SQ200980139400
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月15日
發(fā)明者B·J·費(fèi)爾德曼, T·烏楊, 劉增何 申請人:雅培糖尿病護(hù)理公司