[發明專利]用于測定葡萄糖的貴金屬的活化方法和相應的生物傳感器電極

在審

• 申請號: 201280048370.1
• 申請日: 2012-10-03
• 公開（公告）號: CN104380092A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 薩克哈東·亞德加;莫塔西姆·賽夫;劉世偉;哈桑·梅馬里安
• 申請（專利權）人: CP菲林公司;薩克哈東·亞德加;莫塔西姆·賽夫;劉世偉;哈桑·梅馬里安
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N33/49;G01N33/50
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;李炳愛

相關申請的交叉參考

本申請要求享有2011年10月3日申請的美國臨時專利申請序列號61/542,678的優先權權益，其整個公開內容通過參考引入本文。

發明背景。

發明領域

本發明涉及貴金屬與被分析物的反應性的領域，特別涉及經設計以與葡萄糖反應的生物傳感器及其制備方法。

相關現有技術的描述

人體在其功能上需要化合物的非常精巧的平衡以處理、轉移和代謝。人體中關鍵代謝產物的水平僅通過人體生物體的通常活動適當維持在已知的生理范圍內。這些已知化合物濃度偏離這些預期范圍的任何反復性的變化通常都是疾病的信號。

在存在缺少鍛煉以及加工食品的不健康飲食代替了很多家庭的正常健康食品的當前社會中，快速增長的非常常見的疾病是糖尿病。糖尿病的簡單特征為由于胰腺中不足的(或沒有)胰島素生成或者在一些情況中由于對胰島素的抗性造成的血糖濃度的升高。事實上，人體的血液化學有規律地在這種化學的正常范圍之外。

依照國際糖尿病聯盟(International?Diabetes?Federation)，目前全世界有2.46億糖尿病患者，到2025年這一數量預期會達到3.8億。在很多情況中，只要人體功能受到正確的監控并在適合的時候將葡萄糖(或胰島素)供給人體，甚至慢性糖尿病也是非常可控的疾病。然而，為了正確響應于人體的需求，必須測定人體的需求。為了測定其當時的血液化學，糖尿病患者將定期抽取其血液樣品并進行化學分析以測定他們是否具有過量的(或缺乏)葡萄糖。如果檢測到葡萄糖過量，可以將胰島素添加到患者的血液流中(通過特定注射、通過安裝泵、或通過其他方式)以嘗試將葡萄糖水平返回到正常范圍內。類似地，如果血糖過低，那么個體能夠消耗碳水化合物再次將該水平返回到正常范圍。

盡管糖尿病通常被認為是可控的，因為能夠從外部調節血液化學，但是不受控制的糖尿病的影響，即使只是短時期的，也能夠是災難性的。糖尿病通常破壞血管和神經，因此很多糖尿病患者會遭受并未意識到存在的傷害，直至其變得高度進展，且會需要侵略性的和改變壽命的治療，例如截肢。控制糖尿病的失敗也能夠導致甚至更重大的并發癥，包括腎衰竭、失明、腦損傷、心臟病發作或死亡。如從上面應當顯而易見的那樣，這種緊密控制的先決條件永遠都是精確和頻繁地監控血糖水平，例如告知治療計劃(即胰島素劑量)和提供能夠以最少的所得損傷迅速糾正任何不平衡。

由于需要定期監控血糖，因此對能夠精確測定血液中葡萄糖含量的產品具有非常高的需求。這些裝置通常稱作葡萄糖計，最現代的葡萄糖計是通過抽取個人的一滴血液(通常從指尖獲得)并將其放在對葡萄糖具有反應性的試片（strip）上。然后測定反應量，葡萄糖計返回表示血糖水平的指示。然后該糖尿病患者消耗食物或使用胰島素糾正不平衡。如應當顯而易見地那樣，用單一用途的生物感應器試片每天驗血多次的需求導致這些試片的大量需求。

以試驗試片形式的單一用途葡萄糖生物傳感器通常遵循類似的構造類型。試驗試片通常包含以放置在基體上的干層形式的酶(通常是葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶)、媒劑(通常是氰鐵酸鹽)、指示劑和很多其他組分。這些干層然后可以與兩個或更多個電極化學接觸，該兩個或更多個電極與葡萄糖計中的電連接件連接。

試驗試片的測定方法通常是測光法和電化學法。這兩種方法都使用類似的檢測區設計。在測光系統中，測定是通過使用來自LED的窄波長束用光照射經反應的樣品進行的。一部分漫反射到達光檢測器并轉化為電流。

在通常更常見的電流測定系統中，測定將反應產物再次轉化為氧化形式。該反應發生在試驗試片上的電極表面處，且需要擴散以將還原物類輸送到表面并將氧化的媒劑輸送遠離其。原則上，這是比測光法中即時觀察更緩慢的過程。然而，該反應能夠在幾秒或更短的時間內完成且通常是更耐用的且實施更簡單的。

電化學測定量是干化學和包括評價算法的測定方法之間的緊密協作的結果。電化學試驗試片的設計能夠顯著變化，尤其在用于接觸試劑和血樣的電極數量上以及從該試驗試片上提取測量值的方式上。然而，大多數試驗試片使用相同的一般原理，甚至在葡萄糖計的特別設計所提出的設計限制之內。

通常，在試驗試片中，酶(葡萄糖氧化酶)催化葡萄糖氧化成葡糖酸內酯和氧化還原輔助因子(redox?cofactor)。然后該葡糖酸內酯水解為葡糖酸。該水解用于將電子從葡萄糖轉移給媒劑(氰鐵酸鹽)，轉移每分子葡萄糖產生已知量的指示劑(氰亞鐵酸鹽)。在試劑層中氰鐵酸鹽還原為氰亞鐵酸鹽導致該酶的再次氧化。