本公开的前提是：本公开的发明专利技术人出乎意料地观察到，附着有基于石墨烯‑聚吡咯的纳米复合材料的电极能显著改进电极的电导率，这进而能显著改进电化学装置的检测限(LOD)，使得样品中的生物靶标的定量检测能达到0.5fg/mL之多。因此，本公开的一个方面涉及用于电化学装置的改进的电极，该电化学装置能够检测样品中的生物靶标，其中电极表面的至少一部分附着有基于石墨烯‑聚吡咯的复合材料，且其中该基于石墨烯‑聚吡咯的复合材料附着有至少一个生物靶向部分。本公开的一些方面还提供了本发明专利技术的有利电极的制造方法、包括该有利电极的电化学装置以及检测生物靶标的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电化学装置的改进的电极专利
本公开涉及用于电化学装置的改进的电极。特别地，本公开提供了用于电化学装置的改进的电极，从而能够检测样品中的生物靶标。本公开的一个方面还提供了用于检测样品中的生物靶标的电化学装置。专利技术背景背景说明包含可用于理解本专利技术的信息。这不是承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的专利技术有关，或者承认明确地或暗示地引用的任何出版物是现有技术。诊断仪器在过去五十年中得到了发展，从直到1950s可获得的单次间接测定到众多的仪器/技术，如放射免疫测定(RIA)、酶联免疫吸附测定(ELISA)、基于荧光的免疫吸附测定(FIA)、基于化学发光的免疫吸附测定(CLIA)和基于生物发光的免疫吸附测定。健康个体中的甲状腺激素的范围是2.3-4.2pg/mL(游离T3)、0.8-2.0ng/ml(总T3)、0.008-0.018ng/mL(游离T4)、0.045-0.125μg/mL(总T4)和0.3-3.04μIU/mL(TSH)。根据国家临床生化学会(NACB)的建议，TSH测定的最小可检测浓度(LOD)应小于或等于0.02mIU/L。这允许将患有非甲状腺疾病的患者与患有原发性甲状腺功能亢进的患者区分开。基于RIA的测定具有高灵敏度和检测范围(T3：0.08-8ng/mL，T4：0.11-2.49ng/mL，TSH：0.1-90μIU/mL)。然而，与放射性同位素相关的辐射危害限制了其使用。另一方面，尽管具有相对较差的检测范围(T3：0.2-10ng/mL，T4：0.044-0.108μg/mL，TSH：0.2-40μlU/mL)，但ELISA由于安全且有成本效益而占据了大于90％的诊断市场。当前，大多数实验室通过在使用酶、荧光或化学发光分子作为信号的自动化平台上进行的竞争性免疫测定来测量T4和T3的浓度。CLIA的灵敏度和检测范围与RIA的灵敏度和检测范围相当(T3：0.02-7.5ng/mL，T4：0.001-0.25μg/mL，TSH：0.2-100μlU/mL)，同时，无辐射危害和自动化测定程序是其广受欢迎的原因。不过，由于CLIA仪器的高资本成本，CLIA不能取代基于ELISA的测定的市场。尽管这些方法是高灵敏的，但其需要将样品运输到实验室，需要受过训练的人力，并且耗费时间。成本和便携性问题已通过即时(POC)设备得到好的解决，该即时(POC)设备采用侧流免疫色谱测定(LFA)，并被开发用于甲状腺功能减退的血清样品中TSH的半定量评估(5μIU/mL以上)。然而，LFA不能应用于正常范围或甲状腺功能亢进的血清样品。过去五年中，见证了具有手机接口读出系统的LFA设备的性能的重大转变，将TSH的检测限改进为低至0.31μIU/mL(You等人；Biosensors&Bioelectronics；第40卷，180-185)。膜批次、温度、湿度、热、空气和阳光的变化损害了LFIA测试的可重复性。另外，在许多测试格式中，当存在显著的干扰物时，样品的预处理是必要的。尤其是，这些平台的检测限的限制限制了他们在没有LFA可用于T3和T4(可能是由于临床相关的较低浓度)时确定被测样品(TSH)中大量存在的分析物的用途。基于LFA的POC的这些缺点可以通过电化学生物传感器解决，这些电化学生物传感器由于其优点如灵敏度、快速性、简易性、成本低廉和便携性而非常有望作为POC的平台。采用交叉指形电极和夹心免疫测定格式的电化学免疫传感器对TSH的LOD为0.012μIU/mL，相反于其对基于RIA和CLIA的试剂盒的LOD为0.1μIU/mL和0.2μIU/mL。第三代电化学发光测定(ECLIA)Elecsys2010的LOD能达到0.005μIU/mL(Kazerouni等人；CaspianJInternMed.,2012Spring；3(2)：400-104)。公开的美国专利文件(US20150247816)公开了一种电化学生物传感器，其包含：a)感测电极(sensingelectrode)，其表面附着有能与分析物特异性结合以形成结合剂-分析物复合物的结合剂，且其中分析物与结合剂的结合改变了感测电极表面的电子转移性质，由此在感测电极表面提供了与结合剂-分析物复合物的数目成正比的电化学响应的变化，和b)能在感测电极表面测量电化学响应的测试设备。然而，所公开的生物传感器表现出10pg/mL的检测限(LOD)。因此，仍需要能改进电化学装置的灵敏度和特异性的改进的电极。特别地，需要使电化学装置能够检测样品中以飞克级存在的生物分子(生物靶标)的电极。本公开满足了现有需求以及其他需求，并提供了改进的电极和包含该改进的电极的电化学装置。本文中所有的出版物通过引用并入本文，其程度就如同每个单独出版物或专利申请被具体地和单独地指定为通过引用并入本文。当并入的参考文献中术语的定义或用途与本文提供的该术语的定义不一致或相反时，采用本文提供的该术语的定义，且不采用参考文献中该术语的定义。专利技术目的本公开的一个目的是提供一种用于电化学装置的改进的电极。本公开的另一个目的是提供一种用于电化学装置的改进的电极，该电化学装置能够检测样品中的生物靶标。本公开的另一个目的是提供一种电化学装置，其能检测样品中以飞克级存在的生物分子(生物靶标)。本公开的另一个目的是提供一种用于检测甲状腺激素的电化学装置。本公开的另一个目的是提供一种用于定量检测甲状腺激素的电化学装置。本公开的更进一步目的是提供一种制造用于电化学装置的改进的电极的方法。本公开的更进一步目的是提供一种制造用于检测样品中的生物分子(生物靶标)的电化学装置的方法。本公开的更进一步目的是提供一种对样品中的生物分子(生物靶标)进行定量检测的方法。本公开的更进一步目的是提供一种对样品中的甲状腺素(T4)、三碘甲状腺原氨酸(T3)和促甲状腺激素(TSH)中的任一种或其组合进行定量检测的方法。专利技术概述本公开涉及用于电化学装置的改进的电极。特别地，本公开提供了用于电化学装置的改进的电极，使得能够检测样品中的生物靶标。本公开的一个方面还提供了用于检测样品中的生物靶标的电化学装置。本公开的一个方面提供了用于电化学装置的改进的电极，该电化学装置能够检测样品中的生物靶标，其中电极表面的至少一部分附着有基于石墨烯-聚吡咯的复合材料，且其中该基于石墨烯-聚吡咯的复合材料附着有至少一个生物靶向部分。在一个实施方案中，生物靶标选自抗体、抗体衍生物、半抗原和抗原中的任一种或其组合。在一个实施方案中，生物靶标选自激素、蛋白、多糖、脂质、多核苷酸和代谢物中的任一种或其组合。在一个实施方案中，生物靶标选自甲状腺素(T4)、三碘甲状腺原氨酸(T3)和促甲状腺激素(TSH)中的任一种或其组合。在一个实施方案中，基于石墨烯-聚吡咯的复合材料包含基于石墨烯-聚吡咯的纳米复合材料。在一个实施方案中，电极表面的至少一部分涂覆有基于石墨烯-聚吡咯的复合材料。在一个实施方案中，使用能够与基于石墨烯-聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电化学装置的电极，该电化学装置能够检测样品中的生物靶标，其中电极表面的至少一部分附着有基于石墨烯-聚吡咯的复合材料，且其中基于石墨烯-聚吡咯的复合材料附着有至少一个生物靶向部分。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180329 IN 2018110120081.一种用于电化学装置的电极，该电化学装置能够检测样品中的生物靶标，其中电极表面的至少一部分附着有基于石墨烯-聚吡咯的复合材料，且其中基于石墨烯-聚吡咯的复合材料附着有至少一个生物靶向部分。
2.如权利要求1所述的电极，其中所述生物靶标选自抗体、抗体衍生物、半抗原、抗原、激素、蛋白、多糖、脂质、多核苷酸、代谢产物、甲状腺素(T4)、三碘甲状腺原氨酸(T3)和促甲状腺激素(TSH)中的任一种或其组合。
3.如权利要求1所述的电极，其中所述基于石墨烯-聚吡咯的复合材料包含基于石墨烯-聚吡咯的纳米复合材料。
4.如权利要求1所述的电极，其中所述电极表面的至少一部分涂覆有基于石墨烯-聚吡咯的复合材料。
5.如权利要求1所述的电极，其中使用能够与基于石墨烯-聚吡咯的复合材料形成共价键的一个或多个氨基对所述电极表面的至少一部分进行官能化。
6.如权利要求1所述的电极，其中所述至少一个生物靶向部分包含一种或多种能够选择性地捕获生物靶标的试剂。
7.如权利要求1所述的电极，其中所述至少一个生物靶向部分包含一种或多种能够非选择性地捕获生物靶标的试剂。
8.如权利要求1所述的电极，其中所述至少一个生物靶向部分选自抗-T3抗体、抗-T4抗体和抗-TSH抗体中的任一种或其组合。
9.如权利要求1所述的电极，其中所述基于石墨烯-聚吡咯的复合材料通过酰胺键附着于所述至少一个生物靶向部分。
10.如权利要求1所述的电极，其中使用能够与抗-T3抗体、抗-T4抗体和抗-TSH抗体中的任一种的Fc区域形成酰胺键的一个或多个氨基对所述基于石墨烯-聚吡咯的复合材料进行官能化。
11.一种用于检测样品中的生物靶标的电化学装置，所述电化学装置包含至少一个限定表面的电极，其中电极表面的至少一部分附着有基于石墨烯-聚吡咯的复合材料，且其中基于石墨烯-聚吡咯的复合材料附着有至少一个生物靶向部分。
【专利技术属性】
技术研发人员：S·斯里瓦斯塔瓦，R·萨克塞纳，
申请(专利权)人：塞洛蒂克斯公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE
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