包括生物傳感器和支撐物的裝置的制造方法
【專利說明】包括生物傳感器和支撐物的裝置
[0001]本發(fā)明涉及用于一種或多種分析物的快速電化學(xué)感測的生物傳感器裝置，所述裝置適合于用于生物學(xué)樣品的容器或支持物，例如真空管(vacutube)。還提供了含有所述設(shè)備的試劑盒，以及它們在快速電化學(xué)感測生物學(xué)樣品中的分析物中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在例如診斷或監(jiān)測生物學(xué)系統(tǒng)中的身體狀況或生理狀態(tài)中，需要更快速的方式，測量或監(jiān)測生物學(xué)樣品中的分析物的存在和濃度。
[0003]在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，從人或動物受試者取樣的點通常也是床旁，例如受試者處于醫(yī)護人員在場，隨時準(zhǔn)備根據(jù)分析結(jié)果采取措施的情況。對于生物學(xué)樣品，從它的收集點，也就是說床旁(如醫(yī)生外科診所或門診部、醫(yī)院床邊、手術(shù)室)，運送到合適的實驗室或?qū)Ｓ玫膶嶒炇覅^(qū)域所花費的時間相當(dāng)于顯著延遲。對于每個額外的處理和運輸步驟需要幾分鐘或更長的時間，從任何給定的樣品得到一個相關(guān)的結(jié)果或者讀數(shù)之前，尤其是當(dāng)涉及需要進一步的樣品制備的分析技術(shù)如HPLC時，可以是幾小時或更久的問題。
[0004]生物傳感器是測定生物學(xué)樣品中廣泛的分析物的有價值的工具。典型的生物傳感器包含具有生物識別分子(例如抗體或酶)的感測電極，連接到換能器，以便使其能夠檢測分析物與生物識別分子的結(jié)合。用于生物傳感器的換能器包括:電化學(xué)、壓電、光電、光纖、熱敏電阻、二極管或聲學(xué)裝置。廣泛的化合物和聚合物可用于使電子能夠在合適的生物識別分子和導(dǎo)電基材之間轉(zhuǎn)移。
[0005]在電聚合物基質(zhì)中捕獲生物識別分子使得可以用非常小和定制形狀的感測元件構(gòu)建生物傳感器。例如WO 2003/087801，描述生物傳感器和生產(chǎn)生物傳感器的方法，所述生物傳感器用于檢測和監(jiān)測嘌呤諸如腺苷。這些生物傳感器包含基材，其包含鉑或鉑合金；在基材上形成的第一層，其包含吡咯的糖衍生物，以及在第一層上形成的第二層，其包含兩親吡咯以及在第二層內(nèi)的一種或多種的酶。WO 2004/048603描述在導(dǎo)電基材上生產(chǎn)溶膠-凝膠的方法，以允許將，例如，酶捕獲進入溶膠-凝膠基質(zhì)，用于生物傳感器的生產(chǎn)。這種微型傳感器是微創(chuàng)，且已用于在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中檢測神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。微電極幾乎都是由鉑或鉑合金絲制成的，只有最終大約2毫米Pt絲由拉出的玻璃毛細(xì)管保護，所述玻璃毛細(xì)管使用加熱融合在所述絲上。合適的裸露的傳感頭直徑為25至100微米。這些微傳感器是脆弱的，尤其是傳感頭需要小心處理，以免損壞傳感頭。
[0006]并入本文的WO 2008/081193描述包含導(dǎo)電基材的生物傳感器，具有導(dǎo)電基材上形成的包含I了紫(Ruthenium Purple)的第一層，在第一層上形成的第二層，所述第二層包含聚苯胺或其包含一個或多個非極性取代的衍生物，以及在第二層上形成的第三層，所述第三層包含捕獲在基質(zhì)中的一種或多種酶。使用釕紫，KFeRu (CN) 6或Fe 4 [Ru (CN) 6] 3的優(yōu)勢在于它允許形成小型/微型生物傳感器，例如直徑大約50微米，長度0.1-2毫米的生物傳感器。較好的微型生物傳感器，如直徑小于23微米，長度大約0.3-2毫米。這種生物傳感器在檢測分析物如嘌呤和其衍生物，特別是次黃嘌呤，特別有用。在操作中，這樣的生物傳感器穩(wěn)定數(shù)小時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明現(xiàn)在提供適合于用于生物學(xué)樣品的容器或支持物的生物傳感器裝置，以便可以使用電化學(xué)生物傳感器探針進行樣品分析物的快速或“床旁”測量。
[0008]因此，在第一方面，本發(fā)明提供用于利用生物傳感器進行一種或多種分析物的快速電化學(xué)感測的裝置，所述裝置適合于用于接受生物學(xué)樣品的容器或支持物，其中該裝置包含用于支撐至少一個感測電極和至少一個參照電極的支撐物，所述或每個感測電極和所述或每個參照電極被支撐并從所述支撐物的樣品接收表面突出，所述或每個感測電極包含導(dǎo)電基材，其包含鉑、鉑合金、金、金合金或碳，具有所述基材上的包含合適的電子受體的第一層，以及包含吸附的或在合適的帶電聚合物基質(zhì)或載體內(nèi)的生物識別分子第二層。
[0009]在本發(fā)明的一個實施方式中，所述裝置形成容器或支持物的閉合部的部分。在另一個實施方式中，所述裝置形成用于真空管或真空容器(vacutainer)蓋子的部分。
[0010]在進一步的實施方式中，所述支撐物可以包含2、3、4、5或6個感測電極。在另一個實施方式中，所述電子受體是釕紫(RP)。
[0011]在一個實施方式中，所述導(dǎo)電基材表面包含至少18開純度的金。在進一步的實施方式中，所述導(dǎo)電基材表面包含鉑:銥比(重量:重量)為90:10的鉑合金。
[0012]在另一個實施方式中，所述電聚合物基質(zhì)材料包含溶膠-凝膠，如包含含有硫醇的硅烷和/或雙官能硅烷的溶膠-凝膠。在進一步的實施方式中，所述或每個感測電極在電子受體和電聚合物基質(zhì)或載體之間具有中間層，其中，所述中間層包含聚苯胺或其包含一個或多個非極性取代基的衍生物。
[0013]在本發(fā)明的一個實施方式中，所述分析物是生物標(biāo)記，其選自次黃嘌呤、腺苷、三磷酸腺苷、肌苷、乙酰膽堿、膽堿、葡萄糖、谷氨酸、乳酸和D-絲氨酸的一種或多種。在進一步的實施方式中，所述生物識別分子是抗體或酶。在另一個實施方式中，所述分析物提供用于診斷或監(jiān)測目的的生化異常指標(biāo)或健康生物體的生理狀況指標(biāo)。
[0014]在又一個實施方式中，所述支撐物包括多于一種類型的感測電極，用于分析多于一種的分析物。
[0015]在本發(fā)明的另一個方面，所述裝置形成真空管或真空容器蓋子的部分。在本發(fā)明的進一步方面，提供用于一種或多種分析物的檢測的試劑盒。在一個實施方式中，所述試劑盒用于胎兒監(jiān)護、中風(fēng)監(jiān)測或精神分裂癥診斷。在進一步的實施方式中，該試劑盒可用于家庭或移動應(yīng)用。
[0016]在進一步的實施方式中，所述裝置、蓋子或試劑盒可單次或一次性使用。本發(fā)明的另一個方面提供了用于檢測一種或多種分析物的裝置、蓋子或試劑盒。在另一個實施方式中，所述裝置、蓋子或試劑盒可用于其中至少一種分析物在生物學(xué)樣品中的半衰期小于10分鐘的情況。
[0017]本發(fā)明的再一個方面提供制備根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置的方法，其包括以下步驟:
[0018]1.提供基材，其包含支撐物內(nèi)的導(dǎo)電基材表面；
[0019]i1.沉積第一層，其包含合適的電子受體；
[0020]ii1.沉積第二層，該第二層包含具有吸附在所述第二層上或包含在所述第二層中的一種或多種生物識別分子的電聚合物基質(zhì)。
[0021]在一個實施方式中，提供了一種方法，其中在沉積包含電聚合物基質(zhì)的第二層之前，包含合適的電子受體的第一層通過沉積聚苯胺層或包含聚苯胺衍生物的層而受到保護，所述聚苯胺衍生物包含一種或多種非極性取代。
[0022]該裝置的感測電極和參照電極的布置是這樣的，一旦支持物或容器和裝置被組裝并進行必要定位，就與樣品接觸以便可快速讀取。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的裝置的主要優(yōu)勢在于能測量單個樣品里的多種分析物。尤其有用的是，根據(jù)本發(fā)明的裝置使用小型生物傳感器，其可以用于非常小的樣品或者小到滴或幾微升的體積。
[0024]例如，當(dāng)用于監(jiān)測作為分娩期間的胎兒氧氣水平指標(biāo)的次黃嘌呤時，可以從仍然在子宮里的胎兒頭皮上采集血滴，接著放到所述裝置上測量。
[0025]根據(jù)本發(fā)明可被分析的生物材料包括體液和體液、細(xì)胞或顆粒物的混合物。例如，血液、血清、尿液、腦脊液、血漿、淚液、汗液及其它分泌物、適當(dāng)?shù)南锏取?br>[0026]用于樣品采集的支持物或容器類型將取決于分析類型和任何添加劑的類型，如果使用的話。本領(lǐng)域已知這樣的容器，通常是試管，其真空或部分真空，所以當(dāng)樣品源連接到容器上，如通過針或虹吸，所述容器和生物體液之間的壓力差導(dǎo)致體液流入容器。
[0027]當(dāng)涉及小樣品或小體積樣品，傾斜或倒置組件以幫助電極與樣品接觸可能有必要或有利的。例如，當(dāng)本發(fā)明的裝置合并或安裝在試管或容器的蓋內(nèi)，蓋提供密封，這樣允許管被傾斜或混合(如有必要)和倒置。在一個實施方式中，該裝置進一步包括適合的或惰性的材料的墊片，提供密封或閉合部，并允許管或容器傾斜或倒置，以便保持樣品。
[0028]對于血液或含有細(xì)胞或顆粒其它體液，收集容器可包括凝膠來分離各種組分。沉降或離心后的細(xì)胞或顆粒去到容器的底部，體液或血