本發(fā)明涉及電極組件(例如，納米電極組件)、包括該電極組件的電化學(xué)葡萄糖生物傳感器、以及包括該電化學(xué)葡萄糖生物傳感器的用于對(duì)抗(例如，管理)糖尿病的裝置。

通常由于響應(yīng)受到低水平的生理氧(所謂的“缺氧”)限制，所以使用葡萄糖氧化酶的常規(guī)葡萄糖生物傳感器在約2mm的水平處飽和。對(duì)于糖尿病患者，此種葡萄糖水平是極低的。改善缺氧的方法是增加葡萄糖膜，葡萄糖膜選擇性地限制與到達(dá)電極的氧有關(guān)的葡萄糖量(即，增大氧/葡萄糖滲透比)。這具有使傳感器響應(yīng)于更高水平的葡萄糖的效果，但卻顯著降低了靈敏度和響應(yīng)速度，使其難以測(cè)量低于4mm水平的葡萄糖。改善缺氧的可替代的方法是布置介體，介體通過(guò)將電子從葡萄糖氧化酶的活性位點(diǎn)運(yùn)載至電極表面來(lái)接替氧的作用。已知的介體包括生理上耐受性差且通常有毒的過(guò)渡金屬絡(luò)合物。因此，確定一種降低測(cè)量閾值的改進(jìn)方法對(duì)于持續(xù)葡萄糖監(jiān)測(cè)(cgm)的快速增長(zhǎng)區(qū)域而言是至關(guān)重要的。

本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)：其上固定有葡萄糖氧化酶的某一電極組件(例如，納米電極組件)可能能夠在沒(méi)有葡萄糖限制膜的情況下、在比已基于生理制約預(yù)期的顯著更寬的葡萄糖水平的動(dòng)態(tài)范圍上執(zhí)行。特別地，已經(jīng)確定該電極組件可以在(例如)通常抽出的水性溶液中的葡萄糖氧化酶的整個(gè)操作范圍(0至30mm)上執(zhí)行，并且檢測(cè)限度低至0.5μm。

因此，從第一方面看，本發(fā)明提供一種具有層壓結(jié)構(gòu)的納米電極組件，包括：

第一絕緣覆蓋層；

第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層由第一絕緣覆蓋層覆蓋，并且基本上由至少第一絕緣覆蓋層夾持或封裝，以便暴露出僅電接觸表面；以及

蝕刻空隙的陣列，所述蝕刻空隙的陣列延伸穿過(guò)至少第一絕緣覆蓋層和第一導(dǎo)電層，其中，每個(gè)空隙部分地由用作內(nèi)部亞微米電極的第一導(dǎo)電層的表面約束，所述第一導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶，其中，在使用中，含葡萄糖的體液進(jìn)入蝕刻空隙以暴露于固定化的葡萄糖敏感酶。

在納米電極組件的優(yōu)選實(shí)施方案中，在使用中，葡萄糖和氧從體液到固定化的葡萄糖敏感酶的相對(duì)質(zhì)量轉(zhuǎn)移是非選擇性的。

在納米電極組件的優(yōu)選實(shí)施方案中，在使用中，葡萄糖和氧從體液到固定化葡萄糖敏感酶的相對(duì)質(zhì)量轉(zhuǎn)移是無(wú)干預(yù)的。

在納米電極組件的優(yōu)選實(shí)施方案中，在使用中，葡萄糖和氧從體液到固定化葡萄糖敏感酶的相對(duì)質(zhì)量轉(zhuǎn)移是無(wú)阻礙的。

通常，納米電極組件沒(méi)有任何葡萄糖通量限制或葡萄糖擴(kuò)散控制(例如，葡萄糖膜)的系統(tǒng)。

優(yōu)選地，納米電極組件沒(méi)有葡萄糖限制膜(例如，納米電極組件是無(wú)膜的)。

不存在對(duì)葡萄糖和氧的相對(duì)質(zhì)量轉(zhuǎn)移(例如，通過(guò)膜)的干預(yù)、阻礙或選擇，這有利地導(dǎo)致與體液(例如，間質(zhì)液)更迅速的平衡以及更快速的響應(yīng)。

在納米電極組件的優(yōu)選實(shí)施方案中，固定化的葡萄糖敏感酶是氧介導(dǎo)的(例如，基本上僅僅是氧介導(dǎo)的)。該實(shí)施方案有利地提高生理耐受性并緩解安全性問(wèn)題。

納米電極組件可以沒(méi)有外源性介體，諸如合成介體(例如，無(wú)機(jī)介體諸如過(guò)渡金屬絡(luò)合物)。

可替代地，葡萄糖敏感酶可以與諸如合成介體(例如，無(wú)機(jī)介體諸如過(guò)渡金屬絡(luò)合物的)的介體共同固定。

在優(yōu)選的實(shí)施方案中，葡萄糖敏感酶是葡萄糖氧化酶。

電接觸表面可以是第一導(dǎo)電層的一部分或者可以連接到第一導(dǎo)電層。電接觸表面可以是外圍接觸邊緣，諸如導(dǎo)電層的方形接觸邊緣。電接觸表面可以是大面積的電接觸表面(例如，電接觸表面可以沿著納米電極組件的外圍的基本上整個(gè)長(zhǎng)度延伸)。電接觸表面可以基本上是t形的。電接觸表面可以是電接觸凸緣。電接觸表面允許每個(gè)內(nèi)部亞微米電極簡(jiǎn)單且可靠的連接到例如外部電路的外部?jī)x器，外部電路為例如，諸如恒電位儀、手持式儀表或監(jiān)測(cè)裝置。

通常，納米電極組件具有納米量級(jí)上的至少一個(gè)維度(例如，一個(gè)或兩個(gè)維度)。該維度通常被稱(chēng)為臨界尺寸并且在很大程度上控制電化學(xué)響應(yīng)。臨界尺寸可以是100nm或更小。

層壓結(jié)構(gòu)的層可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)逐層地依次裝配(例如，澆鑄、旋涂、濺射、生長(zhǎng)或沉積)。

優(yōu)選地，納米電極組件包括：包含第一導(dǎo)電層的多個(gè)導(dǎo)電層(其可以相同或不同)以及包含第一絕緣覆蓋層的多個(gè)絕緣覆蓋層(其可以相同或不同)，其中，多個(gè)導(dǎo)電層和多個(gè)絕緣覆蓋層在層壓結(jié)構(gòu)中是交替的，其中，每個(gè)導(dǎo)電層被夾持或封裝以暴露出僅電接觸表面，并且蝕刻空隙的陣列延伸穿過(guò)多個(gè)絕緣覆蓋層和多個(gè)導(dǎo)電層，其中，每個(gè)空隙部分地由用作內(nèi)部亞微米電極的多個(gè)導(dǎo)電層中的每一個(gè)的表面約束，多個(gè)導(dǎo)電層中的每一個(gè)的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶。

每個(gè)空隙中的內(nèi)部亞微米電極的數(shù)量可以是三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)(或更多)。這些實(shí)施方案可以通過(guò)導(dǎo)電層和絕緣覆蓋層的相繼層壓(例如，沉積或生長(zhǎng))形成。可以精確地限定內(nèi)部亞微米電極中的每一個(gè)的尺寸、在空隙內(nèi)的絕對(duì)空間位置以及相對(duì)空間位置。

優(yōu)選地，納米電極組件還包括：第二導(dǎo)電層，其中，第一導(dǎo)電層被夾持或封裝以暴露僅第一電接觸表面，并且第二導(dǎo)電層被夾持或封裝以暴露僅第二電接觸表面，其中，蝕刻空隙的陣列延伸穿過(guò)第一導(dǎo)電層、第一絕緣覆蓋層和第二導(dǎo)電層，其中，每個(gè)空隙部分地由用作內(nèi)部亞微米電極的第一導(dǎo)電層的表面約束，該第一導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶，和/或，每個(gè)空隙部分地由用作內(nèi)部亞微米電極的第二導(dǎo)電層的表面約束，該第二導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶。第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層可以是基本共面的(例如，橫向間隔開(kāi))。第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層可以是非共面的(例如，軸向間隔開(kāi)(優(yōu)選地，基本上同軸地間隔開(kāi))或徑向間隔開(kāi)(優(yōu)選地，同中心地徑向間隔開(kāi)))。這可能需要多層金屬互連。

優(yōu)選地，納米電極組件包括：第二導(dǎo)電層和第二絕緣覆蓋層，其中，第一導(dǎo)電層被夾持或封裝以暴露僅第一電接觸表面，并且第二導(dǎo)電層被夾持或封裝以暴露僅第二電接觸表面，其中，蝕刻空隙的陣列延伸穿過(guò)第一導(dǎo)電層、第一絕緣覆蓋層、第二導(dǎo)電層和第二絕緣覆蓋層，其中，每個(gè)空隙部分地由用作內(nèi)部亞微米電極的第一導(dǎo)電層的表面約束，該第一導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶，和/或，每個(gè)空隙部分地由用作內(nèi)部亞微米電極的第二導(dǎo)電層的表面約束，該第二導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶。第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層可以是基本共面的(例如，橫向間隔開(kāi))。第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層可以是非共面的(例如，軸向間隔開(kāi)(優(yōu)選地，基本上同軸間隔開(kāi))或徑向間隔開(kāi)(優(yōu)選地，同中心地徑向間隔開(kāi)))。這可能需要多層金屬互連。

優(yōu)選地，蝕刻空隙的陣列是多個(gè)離散的蝕刻空隙的子陣列。陣列(或每個(gè)子陣列)可以是線(xiàn)性或交錯(cuò)(例如，人字形)模式。陣列(或每個(gè)子陣列)可以是立方形模式。陣列(或每個(gè)子陣列)可以是多維(例如，二維)陣列。

空隙陣列可以是機(jī)械蝕刻或化學(xué)蝕刻的。每個(gè)空隙可以是孔洞、通孔、阱、管、毛細(xì)管、小孔、鉆孔或槽。優(yōu)選地，每個(gè)蝕刻的空隙均是阱。阱可以在絕緣覆蓋層或絕緣基板層中終止。阱可以在導(dǎo)電層中終止，該導(dǎo)電層在阱的底部提供內(nèi)部亞微米電極。

空隙的橫向尺寸(dw)和形狀決定了內(nèi)部亞微米電極的相對(duì)面之間的距離。

空隙的截面形狀可以是規(guī)則的。例如，空隙的截面形狀可以基本上是圓形，則橫向尺寸是直徑。例如，空隙的截面形狀可以基本上是正方形，則橫向尺寸是寬度。

每個(gè)空隙(其可以相同或不同)的橫向尺寸dw(例如，寬度或直徑)通常是100nm或更大。

空隙的深度是蝕刻深度(dd)。在空隙中的指定深度(dn)處的第n個(gè)內(nèi)部亞微米電極的位置(即，從孔洞開(kāi)口到第n個(gè)電極的最近邊緣的距離)由絕緣覆蓋層的寬度決定。內(nèi)部亞微米電極的厚度(wn)及其在空隙內(nèi)的位置(由dn、dd和wn定義)可以獨(dú)立地控制在納米量級(jí)上。

每個(gè)空隙(其可以相同或不同)的蝕刻深度(dd)通常為10000微米或更小，優(yōu)選為0.0003至1000微米，特別優(yōu)選為0.05至100微米，更優(yōu)選為0.01至10微米。

多個(gè)空隙可以以精確限定的間隔或間距(x和y可以相同或不同)布置成陣列。間距通常為100nm或更大。

上述(或每個(gè))導(dǎo)電層可以基本上是平面的或圓柱形的導(dǎo)電層。優(yōu)選地，上述(或每個(gè))導(dǎo)電層基本上是平面的導(dǎo)電層。

上述(或每個(gè))導(dǎo)電層可以基本上是t形的、蛇形的或掌狀的。

上述(或每個(gè))導(dǎo)電層可以是金屬的。導(dǎo)電層可以由諸如金或銀的貴金屬或金屬氮化物(例如，氮化鈦)構(gòu)成。上述(或每個(gè))導(dǎo)電層可以功能化(例如，化學(xué)功能化或生物功能化)。

上述(或每個(gè))導(dǎo)電層可以是復(fù)合材料(例如，納米顆粒、納米線(xiàn)或納米連接物的復(fù)合材料)。例如，上述(或每個(gè))導(dǎo)電層可以包括(或由其組成)碳納米管或金屬(例如，金)納米顆粒。

第n導(dǎo)電層的厚度(wn)可以通過(guò)在原子量級(jí)分辨率下(其中原子量級(jí)是指至少一個(gè)或多個(gè)原子的厚度)的裝配來(lái)確定。上述(或每個(gè))導(dǎo)電層(其可以相同或不同)的厚度(wn)可以為0.10nm或更大，優(yōu)選在0.10至990nm的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在0.10至30nm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.10至250nm的范圍內(nèi)，甚至更優(yōu)選在0.10至100nm的范圍內(nèi)。

上述(或每個(gè))絕緣覆蓋層可以是聚合物的。上述(或每個(gè))絕緣覆蓋層(其可以相同或不同)的厚度可以為0.10nm或更大，優(yōu)選在0.10至5000nm的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選為0.10至2000nm，更優(yōu)選為0.10至990nm，最優(yōu)選為0.10至500nm。

第一內(nèi)部亞微米電極(即，最靠近孔邊緣的內(nèi)部亞微米電極)的深度(d1)通常為1000微米或更小，優(yōu)選為0.0001至100微米，特別優(yōu)選為0.0001至10微米，更優(yōu)選為0.0001至1微米，最優(yōu)選為0.0001至0.5微米。

上述(或每個(gè))內(nèi)部亞微米電極通常部分或完全是環(huán)形的。

在第一優(yōu)選實(shí)施方案中，第一導(dǎo)電層基本上僅被第一絕緣覆蓋層夾持或封裝，以便暴露出第一導(dǎo)電層的僅電接觸表面，其中，蝕刻空隙的陣列僅延伸穿過(guò)第一絕緣覆蓋層和第一導(dǎo)電層。

在第二優(yōu)選實(shí)施方案中，電極還包括：

絕緣基板層，其中，第一導(dǎo)電層裝配在絕緣基板層上，并且基本上由第一絕緣覆蓋層和絕緣基板層夾持或封裝，以便暴露出第一導(dǎo)電層的僅電接觸表面。

在第三優(yōu)選實(shí)施方案中，電極還包括：

絕緣基板層；

裝配在絕緣基板層上的第二絕緣覆蓋層，

其中，第一導(dǎo)電層裝配在第二絕緣覆蓋層上并且基本上由第一絕緣覆蓋層和第二絕緣覆蓋層夾持或封裝，以便暴露出第一導(dǎo)電層的僅電接觸表面。

在第四優(yōu)選實(shí)施方案中，電極還包括：

絕緣基板層；

第二絕緣覆蓋層，

其中，第一導(dǎo)電層裝配在第二絕緣覆蓋層上并且基本上由第一絕緣覆蓋層和第二絕緣覆蓋層夾持或封裝，以便暴露出第一導(dǎo)電層的僅電接觸表面；

第二導(dǎo)電層，

其中，第二導(dǎo)電層裝配在絕緣基底層上，并且基本上由第二絕緣覆蓋層和絕緣基板層夾持或封裝，以便暴露出第二導(dǎo)電層的僅電接觸表面，

其中，蝕刻空隙的陣列延伸穿過(guò)至少第一絕緣覆蓋層、第一導(dǎo)電層和第二絕緣覆蓋層，其中，每個(gè)空隙部分地由用作內(nèi)部亞微米電極的第一導(dǎo)電層的表面約束，第一導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶。

特別優(yōu)選地，蝕刻空隙的陣列僅延伸穿過(guò)第一絕緣覆蓋層、第一導(dǎo)電層和第二絕緣覆蓋層。

特別優(yōu)選地，蝕刻空隙的陣列延伸穿過(guò)第一絕緣覆蓋層、第一導(dǎo)電層、第二絕緣覆蓋層和第二導(dǎo)電層，其中，每個(gè)空隙部分地由用作第一內(nèi)部亞微米電極的第一導(dǎo)電層的表面約束，該導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶，并且每個(gè)空隙部分地由用作第二內(nèi)部亞微米電極的第二導(dǎo)電層的表面約束，可選地(或優(yōu)選地)在該第二導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶。

在第五優(yōu)選實(shí)施方案中，電極還包括：

絕緣基板層；

第二導(dǎo)電層，

其中，第一導(dǎo)電層是掌狀的并且第二導(dǎo)電層是掌狀的，其中，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層交指狀地裝配在絕緣基板層上并且基本上由第一絕緣覆蓋層和絕緣基板層夾持或封裝，以便暴露出僅第一導(dǎo)電層的電接觸表面和第二導(dǎo)電層的電接觸表面，

其中，蝕刻空隙的陣列延伸穿過(guò)第一絕緣覆蓋層、第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層，其中，每個(gè)空隙部分地由用作第一內(nèi)部亞微米電極的第一導(dǎo)電層的表面約束，在該第一導(dǎo)電層的表面上或附近固定葡萄糖敏感酶，并且每個(gè)空隙部分地由用作第二內(nèi)部亞微米電極的第二導(dǎo)電層的表面約束，可選地(或優(yōu)選地)在該第二導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶。

在第六優(yōu)選實(shí)施方案中，電極還包括：

絕緣基板層；

第二導(dǎo)電層，

其中，第二導(dǎo)電層與第一導(dǎo)電層是基本共面的，其中，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層中的每一個(gè)均被第一絕緣覆蓋層覆蓋，并且基本上均由至少第一絕緣覆蓋層夾持或封裝，以便分別地暴露出僅第一導(dǎo)電層的電接觸表面和第二導(dǎo)電層的電接觸表面，

其中，一個(gè)或多個(gè)第一蝕刻空隙延伸穿過(guò)第一絕緣覆蓋層和第一導(dǎo)電層，并且一個(gè)或多個(gè)第二蝕刻空隙延伸穿過(guò)第一絕緣覆蓋層和第二導(dǎo)電層，其中，每個(gè)第一蝕刻孔隙部分地由用作內(nèi)部亞微米電極的第一導(dǎo)電層的表面約束，在第二導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶，并且每個(gè)第二蝕刻空隙部分地由用作內(nèi)部亞微米電極的第二導(dǎo)電層的表面約束，在該第二導(dǎo)電層的表面上或附近固定有葡萄糖敏感酶。

特別優(yōu)選地，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層中的每一個(gè)基本上僅由第一絕緣覆蓋層夾持或封裝，以便分別地暴露出僅第一導(dǎo)電層的電接觸表面和第二導(dǎo)電層的電接觸表面。

絕緣基板層通常由硅、二氧化硅、氮化硅或聚合材料構(gòu)成。

層壓結(jié)構(gòu)可以基本上是平面的、圓柱形的、箱形橫截面、半球形或球形的。圓柱形、半球形或球形的層壓結(jié)構(gòu)可以具有空心或?qū)嵭摹?/p>

例如，層壓結(jié)構(gòu)可以是可以具有1微米或更大直徑的空心或?qū)嵭牡睦w維。

例如，層壓結(jié)構(gòu)可以是可以具有1微米或更大寬度的滑動(dòng)件、錐形件、板或帶。

納米電極組件可以配備有選擇性滲透膜。

體液可以是血液、尿液、眼內(nèi)液(例如房水)、淚液、唾液、汗液或間質(zhì)液。

從另一方面看，本發(fā)明提供一種電化學(xué)葡萄糖生物傳感器，包括：

如上文所定義的可用作工作電極的納米電極組件；以及

參比電極和對(duì)電極或組合的對(duì)參比電極。

電化學(xué)葡萄糖生物傳感器通常是電流型的。

電化學(xué)葡萄糖生物傳感器可以是局部安裝的(例如，皮膚可安裝的)。

電化學(xué)葡萄糖生物傳感器可以是可植入或可注入到患者的體內(nèi)的。電化學(xué)葡萄糖生物傳感器可以是靜脈內(nèi)或皮下可植入的。優(yōu)選地，電化學(xué)葡萄糖生物傳感器是皮下可植入的。

電化學(xué)葡萄糖生物傳感器可以主要是針狀的。

從又一方面看，本發(fā)明提供如上文所定義的電化學(xué)葡萄糖生物傳感器用于持續(xù)測(cè)量患者的葡萄糖水平的用途。

從再一方面看，本發(fā)明提供了一種用于對(duì)抗(例如，治療或預(yù)防)患者的糖尿病的裝置，包括：

如上文所定義的電化學(xué)葡萄糖生物傳感器，該電化學(xué)葡萄糖生物傳感器用于持續(xù)測(cè)量患者的葡萄糖水平；

信號(hào)發(fā)生裝置，該信號(hào)發(fā)生裝置用于響應(yīng)于所述葡萄糖水平超過(guò)閾值生成啟動(dòng)信號(hào)；以及

輸送裝置，該輸送裝置用于響應(yīng)于啟動(dòng)信號(hào)將胰島素輸送給患者，其中，在使用中，電化學(xué)葡萄糖生物傳感器、信號(hào)發(fā)生裝置和輸送裝置在閉合回路中通信。

輸送裝置通常是胰島素泵。

優(yōu)選地，電化學(xué)葡萄糖生物傳感器被皮下植入或局部安裝。

現(xiàn)在將參考所附的實(shí)施例和附圖在非限制性意義上描述本發(fā)明，其中：

圖1：本發(fā)明的電化學(xué)葡萄糖生物傳感器的一實(shí)施方案的典型響應(yīng)的例示；

圖2：本發(fā)明的納米電極組件的第一實(shí)施方案的示意性局部截面圖和頂視圖；

圖3a至圖3b：第一實(shí)施方案的納米電極組件的兩個(gè)變型的頂視圖；

圖4：150μm針狀傳感器的響應(yīng)；

圖5：本發(fā)明的納米電極組件的第二實(shí)施方案的示意性立體圖；以及

圖6：本發(fā)明的納米電極組件的第三實(shí)施方案的示意性立體圖。

實(shí)施例1

使用商業(yè)電極(303d鉑50nm納米帶電極，nanoflexltd(uk))制備由氧介導(dǎo)的固定化葡萄糖氧化酶(gox)的工作電極(如下所述)，與飽和甘汞電極(scientificlaboratorysupplies(uk))和0.5mm直徑的鉑絲對(duì)電極(fisherscientific(uk)))一起用于三電極電化學(xué)電池中。

電極調(diào)節(jié)

商業(yè)電極通過(guò)在丙酮中浸泡10分鐘、在異丙醇中浸泡10分鐘以及在18.2mω去離子水中浸泡10分鐘來(lái)進(jìn)行清洗，然后在氮?dú)庀赂稍铩?/p>

使用循環(huán)伏安法電化學(xué)地調(diào)節(jié)電極。首先將50cm³的0.1moldm^-3檸檬酸鹽緩沖液置于電化學(xué)電池中，并與恒電位儀進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接。使用表1中詳述的參數(shù)調(diào)節(jié)電極。

表1：檸檬酸鹽緩沖液的調(diào)節(jié)參數(shù)

然后，從電化學(xué)電池中移除電極，并且用大量的18.2mω去離子水漂洗電極。然后將電極浸入50cm³的0.05moldm^-3硫酸溶液中，并且使用表2中詳述的參數(shù)調(diào)節(jié)電極。

表2：硫酸溶液的調(diào)節(jié)參數(shù)

固定化gox工作電極的制備

將調(diào)節(jié)的電極放置在單獨(dú)的玻璃燒杯中，并且陣列朝上。將2cm³的濃硫酸(純度為99.99％)移液到電極上以覆蓋整個(gè)表面，并且留滯5分鐘以除去所有的痕量有機(jī)物。然后，將電極在大量的18.2mω去離子水中漂洗，并在氮?dú)庀赂稍铩?/p>

將電極浸入在玻璃容器中制備的50μmoldm^-3乙醇的(ethanolic)巰基己胺(mha)中。容器用干燥的氮?dú)夥刺畛?，然后將蓋子密封并用封口膜包裹。電極以這種狀態(tài)在室溫(21℃)下避光存儲(chǔ)24小時(shí)。

然后將硫醇化的電極從乙醇mha溶液中取出，并且使用干凈的溶劑瓶將硫醇化的電極在乙醇中漂洗10至15秒以除去過(guò)量的硫醇。然后立即在18.2mω去離子水中漂洗硫醇化的電極，然后在干燥氮?dú)庀赂稍铩?/p>

將在去離子水中制備的150μl的5％戊二醛溶液移液到電極上，然后將電極在室溫下留滯培養(yǎng)45分鐘。

然后在0.01moldm^-3磷酸鹽緩沖鹽水(pbs)中制成40mg/ml的gox，并將150μl的gox溶液添加到電極上。將電極在室溫下留滯培養(yǎng)2小時(shí)。然后除去gox溶液，并用0.01moldm^-3的pbs(ph7.0)漂洗電極，并將電極浸入0.01moldm^-3的pbs中留滯，直到使用。

工作電極是具有內(nèi)部亞微米電極的本發(fā)明的納米電極組件的第一實(shí)施方案的實(shí)施例，其中，每個(gè)內(nèi)部亞微米電極均固定有g(shù)ox。在圖2中，納米電極組件30以部分截面的方式以及從頂部示意性地示出，并且納米電極組件30是具有基本正方形(板狀)輪廓的平面層壓結(jié)構(gòu)。納米電極組件30包括沉積在氧化硅絕緣覆蓋層32上的鉑導(dǎo)電層33(厚度w1＝50nm)，該氧化硅絕緣覆蓋層在硅晶片基板34上熱生長(zhǎng)。除了一個(gè)角落36之外，絕緣覆蓋層31沉積在導(dǎo)電層33的范圍上，該角落被暴露以用作用于直接和簡(jiǎn)單的連接到電化學(xué)測(cè)量裝置(例如，恒電位儀)的電接觸件。正方形空隙37的陣列被蝕刻穿過(guò)絕緣覆蓋層31和導(dǎo)電層33、并且部分地穿過(guò)絕緣覆蓋層32，直至達(dá)離基板34不遠(yuǎn)的蝕刻深度(dd)。

固定化gox工作電極的性能

表4提供了用于葡萄糖檢測(cè)的試劑和參數(shù)的詳細(xì)說(shuō)明。

表4：樣品制備

用于循環(huán)伏安法的參數(shù)

傳感器性能

電化學(xué)電池填充有50cm³的空白電解質(zhì)溶液。該溶液接收即使用(無(wú)通氣)。首先在使用表4中詳述的參數(shù)的空白溶液中進(jìn)行測(cè)量。利用磁力攪拌器以500rpm將溶液充分混合1分鐘，并且使用表4中的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。繼續(xù)加入葡萄糖直至濃度為60mmoldm^-3，并且測(cè)量電流響應(yīng)。

從圖1可以看出，電極在酶能夠在其上發(fā)揮效用的整個(gè)濃度范圍內(nèi)響應(yīng)。因此顯而易見(jiàn)的是，可以在類(lèi)似于氧的預(yù)期生理學(xué)濃度的條件下使用酶，其中葡萄糖濃度仍然是限制因素，并且因此使得該裝置能夠用作葡萄糖生物傳感器而不需要使用葡萄糖限制膜。使用iupac方法計(jì)算2.6μmoldm^-3的檢測(cè)限。

在圖3a至圖3b所示的可替代的實(shí)施方案中，平面層壓結(jié)構(gòu)的輪廓基本上是矩形(長(zhǎng)條狀)，并且可以包含端部突起40以便于植入(針狀-見(jiàn)圖3b)。圖4示出了150μm針狀電化學(xué)葡萄糖生物傳感器的響應(yīng)。

實(shí)施例2

圖5示出了本發(fā)明的納米電極組件的第二實(shí)施方案的示意性立體圖，該納米電極組件是基本圓柱形的層壓結(jié)構(gòu)。納米電極組件50包括沉積在絕緣覆蓋層2上的導(dǎo)電層3，該絕緣覆蓋層本身是在中空?qǐng)A柱形支撐件1上。絕緣覆蓋層4沉積在導(dǎo)電層3的范圍上，并且絕緣覆蓋層包含用于直接和簡(jiǎn)單的連接到電化學(xué)測(cè)量裝置(例如，恒電位儀)的電接觸件5。正方形空隙7的陣列被蝕刻穿過(guò)絕緣覆蓋層4和導(dǎo)電層3、并且部分地穿過(guò)絕緣覆蓋層2，直至達(dá)離中空?qǐng)A柱形支撐件1不遠(yuǎn)的蝕刻深度。正方形空隙7的陣列僅遍布在圓柱形層壓結(jié)構(gòu)的下部10。下部10選擇性地可植入體內(nèi)以暴露上部11。中空?qǐng)A柱形支撐件1限定用于氣體或流體輸送的接收孔。

實(shí)施例3

圖6示出了本發(fā)明的納米電極組件的第三實(shí)施方案的示意性立體圖，該納米電極組件是基本圓柱形的層壓結(jié)構(gòu)。納米電極組件60包括沉積在絕緣覆蓋層62上的導(dǎo)電層63，該絕緣覆蓋層本身是在實(shí)心圓柱形支撐件61上。絕緣覆蓋層64沉積在導(dǎo)電層63的范圍上，并且絕緣覆蓋層包含用于直接和簡(jiǎn)單的連接到電化學(xué)測(cè)量裝置(例如，恒電位儀)的電接觸頭65。正方形空隙67的陣列被蝕刻穿過(guò)絕緣覆蓋層64和導(dǎo)電層63、并且部分地穿過(guò)絕緣覆蓋層62，至離實(shí)心圓柱形支撐件61不遠(yuǎn)的蝕刻深度。正方形空隙67的陣列僅遍布在圓柱形層壓結(jié)構(gòu)的下部80。下部80選擇性地可植入體內(nèi)以暴露出上部81。