本公開涉及分析物傳感器(例如，用于管理糖尿病的葡萄糖傳感器)以及用于制造和使用此類傳感器的方法和材料。

背景技術(shù)：

1、諸如生物傳感器等分析物傳感器包括使用生物元素將基質(zhì)中的化學(xué)分析物轉(zhuǎn)化為可檢測(cè)信號(hào)的裝置。存在許多種類型的用于各種各樣的分析物的生物傳感器。研究最多的生物傳感器類型是電流型葡萄糖傳感器，其對(duì)于成功控制糖尿病的葡萄糖水平至關(guān)重要。

2、電化學(xué)傳感器的一個(gè)常見問題是它們不僅可與待測(cè)量分析物(或與分析物的酶促反應(yīng)的副產(chǎn)物)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，而且還可從存在于分析物環(huán)境中的并非有意測(cè)量的其他電活性化學(xué)物種生成信號(hào)，這導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度因這些“干擾物種”而增加。通常，這種干擾物種是具有與待測(cè)量分析物重疊的氧化或還原電勢(shì)的化合物(或與分析物的酶促反應(yīng)的副產(chǎn)物)。例如，在其中傳感器測(cè)量過氧化氫的常規(guī)的電流型的基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖傳感器中，已知干擾物種(諸如對(duì)乙酰氨基酚、抗壞血酸鹽、間甲酚、苯酚、甘油和尿酸鹽)會(huì)混淆真正的分析物信號(hào)。

3、出于上述原因，期望被設(shè)計(jì)成改善傳感器功能并解決由這種干擾物種引起的困難的方法和材料。此外，需要設(shè)計(jì)用于優(yōu)化分析物遷移通過傳感器元件的方法和材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、如本文所公開的，可通過使用具有材料群集的電化學(xué)分析物傳感器來克服由于體內(nèi)環(huán)境中存在的干擾物種而在電化學(xué)分析物傳感器中可能發(fā)生的虛假電子信號(hào)的問題，該材料群集被選擇用于允許它們促進(jìn)分析物遷移通過傳感器并感測(cè)真正的分析物信號(hào)，同時(shí)避免可由干擾物種引起的混雜信號(hào)。在這種情況下，本發(fā)明提供了被設(shè)計(jì)用于改善分析物遷移和傳感器靈敏度并解決由存在于體內(nèi)環(huán)境中的干擾物種引起的困難的方法和材料。

2、本發(fā)明的實(shí)施方案包括具有外膜的分析物傳感器，該外膜包含磷脂雙層和化學(xué)選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)體分子，該轉(zhuǎn)運(yùn)體分子被選擇用于用作感興趣的分析物分子的通量的過濾器和控制器。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，傳感器的膜被形成為對(duì)葡萄糖具有高選擇性，同時(shí)提供針對(duì)干擾分子(諸如抗壞血酸、對(duì)乙酰氨基酚、尿酸等)的有效屏障。本發(fā)明的實(shí)施方案還包括制造此類傳感器的方法。本發(fā)明的實(shí)施方案還包括使用本文所公開的分析物傳感器感測(cè)分析物的方法。

3、在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，分析物傳感器設(shè)備包括基底層、設(shè)置在基底層上的導(dǎo)電層，其中導(dǎo)電層包括工作電極；設(shè)置在工作電極上的分析物感測(cè)層，其中分析物感測(cè)層包含被選擇用于與分析物反應(yīng)的酶(例如，葡萄糖氧化酶)；以及設(shè)置在分析物感測(cè)層上方的分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層。在本發(fā)明的此類實(shí)施方案中，分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層包含形成磷脂雙層的材料；分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層包含被選擇為促進(jìn)分析物(例如，glut-1)從傳感器所在環(huán)境向酶的轉(zhuǎn)運(yùn)的至少一種蛋白質(zhì)；并且分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層抑制對(duì)乙酰氨基酚、抗壞血酸鹽、間甲酚、苯酚、甘油和尿酸鹽中的至少一者穿過該分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層擴(kuò)散。在本發(fā)明的典型實(shí)施方案中，此類分析物傳感器中的酶包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖脫氫酶、3-羥基丁酸脫氫酶或乳酸氧化酶。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，分析物傳感器被設(shè)計(jì)成感測(cè)葡萄糖，并且設(shè)置在分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層中的蛋白質(zhì)是葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(例如，glut-1)。

4、本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是制造分析物傳感器設(shè)備的方法，該方法包括以下步驟：提供基底層；在基底層上形成導(dǎo)電層，其中導(dǎo)電層包括工作電極；然后在工作電極上方形成分析物感測(cè)層，其中該分析物感測(cè)層包含被選擇用于與分析物反應(yīng)的酶。在這些方法中，然后在分析物感測(cè)層上形成分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層。通常在這些方法中，分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層包含磷脂；分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層包含被選擇為促進(jìn)分析物從傳感器所在環(huán)境向酶的轉(zhuǎn)運(yùn)的至少一種蛋白質(zhì)；并且分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層由被選擇為抑制對(duì)乙酰氨基酚、抗壞血酸鹽、間甲酚、苯酚、甘油和尿酸鹽中的至少一者穿過該分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層擴(kuò)散的材料形成。通常在這些方法中，酶包括葡萄糖脫氫酶、3-羥基丁酸脫氫酶、乳酸氧化酶或葡萄糖氧化酶。在這些方法的某些實(shí)施方案中，分析物傳感器被設(shè)計(jì)成感測(cè)葡萄糖，并且蛋白質(zhì)是葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(例如，glut-1)。

5、在用于制備本文所公開的分析物傳感器的方法的某些實(shí)施方案中，該方法包括以下步驟：在傳感器中設(shè)置包含磷脂的分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層，并且隨后將所選擇的促進(jìn)分析物轉(zhuǎn)運(yùn)的至少一種蛋白質(zhì)摻入到由磷脂形成的磷脂雙層中。在這些方法的其他實(shí)施方案中，該方法包括以下步驟：將磷脂與所選擇的促進(jìn)分析物轉(zhuǎn)運(yùn)的至少一種蛋白質(zhì)組合；然后將該組合設(shè)置在傳感器中。在這些方法的某些實(shí)施方案中，磷脂和/或轉(zhuǎn)運(yùn)體分子(例如，蛋白質(zhì)，諸如glut-1)的量和/或表面密度被選擇用于限制接觸酶的分析物的量。在這些方法的一些實(shí)施方案中，使用濺射工藝由鉑形成電極。在這些方法的某些實(shí)施方案中，該至少一種蛋白質(zhì)是化學(xué)合成和/或被選擇用于在儲(chǔ)存期間表現(xiàn)出優(yōu)化的穩(wěn)定性。在這些方法的一些實(shí)施方案中，磷脂的量被選擇用于形成使用者佩戴時(shí)間超過14天的分析物傳感器。

6、本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案包括估算體內(nèi)分析物濃度的方法，該方法包括將本文所公開的電流型分析物傳感器設(shè)置在受試者的體內(nèi)環(huán)境中，其中該環(huán)境包含分析物；然后估計(jì)分析物的濃度；使得估計(jì)體內(nèi)分析物的濃度。

7、對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)以下詳細(xì)描述而變得顯而易見。然而，應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)描述和具體示例雖然指示本發(fā)明的一些實(shí)施方案，但是它們是以例示而非限制的方式給出的。在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行許多改變和修改，并且本發(fā)明包括所有這些修改。

技術(shù)特征：

1.一種分析物傳感器設(shè)備，所述分析物傳感器設(shè)備包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析物傳感器設(shè)備，其中：所述酶包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖脫氫酶、3-羥基丁酸脫氫酶或乳酸氧化酶；并且/或者所述分析物傳感器設(shè)備還包括分析物調(diào)節(jié)膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分析物傳感器設(shè)備，其中設(shè)置在所述分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層中的所述蛋白質(zhì)是葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分析物傳感器設(shè)備，其中所述蛋白質(zhì)是glut-1。

5.一種制造分析物傳感器設(shè)備的方法，所述方法包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中：所述酶包括葡萄糖脫氫酶、3-羥基丁酸脫氫酶、乳酸氧化酶或葡萄糖氧化酶。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述蛋白質(zhì)是葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述蛋白質(zhì)是glut-1。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述方法包括以下步驟：在所述傳感器中設(shè)置包含磷脂的所述分析物轉(zhuǎn)運(yùn)層，以及隨后將所選擇的促進(jìn)所述分析物的轉(zhuǎn)運(yùn)的所述至少一種蛋白質(zhì)摻入到由所述磷脂形成的磷脂雙層中。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述方法包括以下步驟：將磷脂與所選擇的促進(jìn)所述分析物的轉(zhuǎn)運(yùn)的所述至少一種蛋白質(zhì)組合；然后將此組合設(shè)置在所述傳感器中。

11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中轉(zhuǎn)運(yùn)體分子的量和/或表面密度被選擇用于限制接觸所述酶的分析物的量。

12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中使用濺射工藝由鉑形成所述電極。

13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述至少一種蛋白質(zhì)是化學(xué)合成的并且/或者被選擇用于在儲(chǔ)存期間表現(xiàn)出穩(wěn)定性。

14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中磷脂的量被選擇用于形成使用者佩戴時(shí)間超過14天的分析物傳感器。

15.一種估計(jì)體內(nèi)分析物的濃度的方法，所述方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的實(shí)施方案提供了具有膜的電流型分析物傳感器，該膜由被選擇用于將分析物諸如葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)至傳感器內(nèi)的酶、同時(shí)抑制干擾物種諸如對(duì)乙酰氨基酚移動(dòng)至傳感器內(nèi)的電極的材料制成。雖然本發(fā)明的實(shí)施方案可用于多種情況，但是本發(fā)明的典型實(shí)施方案包括用于管理糖尿病的葡萄糖或酮傳感器。

技術(shù)研發(fā)人員：D·A·科薩科夫斯基,A·K·拉奧,S·瓦德雷武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：美敦力迷你邁德公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/17