收集点石墨烯基毒理学传感器制造技术

在一个方面，公开了用于检测样品中的滥用药物(DOA)的传感器。在一些实施例中，该传感器包括石墨烯层、多种结合剂、以及多个电导体；这些结合剂与DOA结合、与所述石墨烯层耦接以产生功能化石墨烯层，这些电导体与所述功能化石墨烯层电耦接，用于测量所述功能化石墨烯层的电性质。在一些实施例中，这种结合剂是单克隆抗体，而在其他实施例中，这种结合剂是多克隆抗体。抗体。抗体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】收集点石墨烯基毒理学传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年1月17日提交的美国临时申请号62/962,717的优先权，所述美国临时申请通过引用以其全文并入本文。

技术介绍

[0003]本公开总体上涉及传感器和使用该传感器来测试样品中滥用药物(DOA)的存在的方法，这些滥用药物为例如可卡因、可卡因代谢物、苯丙胺类药物和阿片类药物。
[0004]用于检测不同类型样品中的药物的多种设备是已知的。例如，气相色谱
‑
质谱法已用于检测人类唾液中的可卡因。此外，用于检测滥用药物的收集点测试(POCT)设备也是已知的，例如由雅培公司(Abbott Laboratories)以商标名DDS2
TM
销售的移动测试平台。事实上，对这种物质的测试是使用各种各样的测试样品(例如，尿液、唾液、血液)和各种测试方法以及不同类型的设施或地点进行的。
[0005]非法或许可药物用于医疗和娱乐用途的使用受到管制并受益于监测，以提高使用者和社区的安全性。由于工作流程、准确性和成本，使用中的过剩药物使这项监测任务具有挑战性。
[0006]需要改进的系统来快速且准确地测试可卡因等滥用药物，特别是需要可以用作POCT设备的这种系统，以及成本较低的基于实验室的系统。

技术实现思路

[0007]在一个方面，公开了一种用于检测样品中的DOA(如可卡因)的传感器，该传感器可用于经由对样品进行的单次或多次测试迭代来检测DOA。传感器可以包括石墨烯层、多种抗DOA结合剂(例如，抗可卡因抗体和/或适配体等抗体和/或适配体)、以及多个电导体；这些抗DOA结合剂例如经由π
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π相互作用与所述石墨烯层耦接以产生功能化石墨烯层，这些电导体与所述功能化石墨烯层电耦接(通常与石墨烯层上未耦接抗DOA结合剂的那部分耦接)，用于测量所述功能化石墨烯层的电性质。抗DOA结合剂，例如抗体和/或适配体，可以展现出与每种测试分析物的特异性结合。在一些实施例中，这种结合剂是单克隆抗体，而在其他实施例中，这种结合剂可以是多克隆抗体。
[0008]在一些实施例中，传感器可以进一步包括参考电极，该参考电极用于向功能化石墨烯层施加参考AC信号，例如AC电压(在本文中又称为“AC信号”)，并且在一些实施例中，还施加DC偏移电压(例如，DC斜变电压，其在本文中又称为“DC信号”)。举例而言，参考AC信号可以具有约1kHz至约1MHz范围内(如约10kHz至约100kHz范围内)、或约50kHz至约200kHz范围内、或约200kHz至约300kHz范围内、或约400kHz至约700kHz范围内的频率，并且所施加的AC电压的幅度(例如，峰到峰幅度)可以例如在约100毫伏至约3伏的范围内，例如，在约1伏至约2伏的范围内。
[0009]如上所述，在一些实施例中，在数据采集期间将DC斜变电压连同AC电压一起施加到AC电极。DC斜变电压可以例如在约
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10伏至约10伏范围内，例如在约
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5伏至约+5伏的范围
内，或在约
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3伏至约+3伏的范围内，或在约
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1伏至约+1伏的范围内。
[0010]在相关方面，公开了一种检测样品中DOA的方法，该方法包括将样品施加到用多种抗DOA结合剂(例如，抗体和/或适配体)功能化的石墨烯层上，测量功能化石墨烯层的至少一种电性质，以及使用所述测量到的电性质来确定所述样品中是否存在DOA(例如，可卡因)。
[0011]在一些实施例中，样品包括生物样品，例如血液、尿液或口腔液。在一些实施例中，石墨烯层用适配体和/或任何其他可以展现出与目的DOA(DOA of interest)的特异性结合的结合剂(例如，抗体片段)进行功能化。
[0012]在一些实施例中，功能化石墨烯层的电性质(响应于样品内的DOA(例如，可卡因)与耦接至石墨烯层的结合剂(例如，抗可卡因抗体和/或适配体)的相互作用而受到调节)可以是例如功能化石墨烯层的电子迁移率和/或电阻抗(例如，DC或AC电阻或两者)。
[0013]在相关方面，公开了一种用于检测样品中的DOA(例如，可卡因)的一次性盒，该一次性盒包括微流体部件和传感器；该微流体部件具有用于接收样品的入口端口和出口端口(本文中又称为排出端口)，该传感器与所述微流体部件流体耦接，以接收来自所述出口端口的所述样品的至少一部分，其中所述传感器包括：石墨烯层、多种抗DOA结合剂(例如，抗DOA抗体和/或适配体)、以及多个电导体；这些抗DOA结合剂与所述石墨烯层耦接以产生功能化石墨烯层，这些电导体与所述功能化石墨烯层电耦接(通常与石墨烯层上未用抗DOA结合剂功能化的那部分耦接)，用于测量所述功能化石墨烯层的电性质(例如，电子迁移率、电阻抗(例如，DC和/或AC电阻))。
[0014]在一些实施例中，微流体部件可由PDMS或PMMA等聚合物材料形成。
[0015]在一些实施例中，根据本专利技术教导的传感器的检测限为至少约30ng/mL、或至少约40ng/mL、或至少约50ng/mL、或至少约100ng/mL。
[0016]如以下更详细讨论的，本专利技术教导可用于检测多种滥用药物及其代谢物，例如可卡因、苯丙胺和阿片类药物(例如，吗啡)的代谢物。
[0017]可以通过参考以下详细描述并结合在下文中简要描述的相关附图获得对本专利技术教导的各个方面的进一步理解。
附图说明
[0018]附图不一定是按比例绘制的或详尽的。反而，重点通常放在说明本文所描述的实施例的原理上。并入本说明书并构成说明书一部分的附图图示了与本公开一致的若干实施例。附图与描述一起用于解释本公开的原理。
[0019]图1A示意性地描绘了根据实施例的用于检测样品中的可卡因的一次性盒，
[0020]图1B示意性地描绘了图1A中描绘的盒中采用的石墨烯基传感器，
[0021]图2是根据实施例的石墨烯基传感器的示意图，该传感器包括多个金属极板，用于测量其响应于与所研究的样品的相互作用的电性质，
[0022]图3A描绘了电压测量设备的示例的电路图，该电压测量设备可用于测量响应于向抗体功能化石墨烯层施加电流而跨该抗体功能化石墨烯层感应的电压，
[0023]图3B示意性地描绘了与图3A所示的电压测量设备通信的分析仪，该分析仪用于接收由电压测量设备测量的电压以及施加到抗体功能化石墨烯层的电流，
[0024]图3C描绘了图3A所示的分析仪的实施示例，
[0025]图4A示意性地描绘了根据实施例的传感器，该传感器包括AC参考电极，
[0026]图4B示意性地描绘了根据本专利技术教导的实施例的施加到传感器的参考电极的斜变电压和AC电压的组合，
[0027]图5示意性地描绘了根据实施例的石墨烯基传感器阵列，
[0028]图6A示意性地描绘了根据实施例的传感器，该传感器包括多个感测元件，
[0029]图6B示意性地描绘了可以并入图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器，用于检测样品中的滥用药物(DOA)，所述传感器包括：至少一个感测单元，所述至少一个感测单元包括：石墨烯层；多种结合剂，所述多种结合剂与所述DOA结合、与所述石墨烯层耦接，以产生功能化石墨烯层；以及多个电导体，所述多个电导体与所述功能化石墨烯层电耦接，用于测量所述功能化石墨烯层的电性质。2.如权利要求1所述的传感器，其中，所述DOA是可卡因。3.如权利要求1所述的传感器，其中，所述DOA是可卡因代谢物。4.如权利要求1所述的传感器，其中，所述DOA是苯丙胺。5.如权利要求1所述的传感器，其中，所述DOA是阿片类药物。6.如权利要求1所述的传感器，其中，所述结合剂包括抗体，所述抗体展现出与所述DOA的特异性结合。7.如权利要求1所述的传感器，其中，所述结合剂包括适配体，所述适配体展现出与所述DOA的特异性结合。8.如权利要求1所述的传感器，其进一步包括生物特征识别设备，用于在探询从个体获得的生物样品以确定所述样品中是否存在靶标DOA之前从所述个体收集生物特征数据。9.如权利要求8所述的传感器，其进一步包括与所述生物特征识别设备和所述感测单元通信的激活设备，所述激活设备用于响应于所述生物特征数据的收集而激活所述感测单元。10.如权利要求1所述的传感器，其中，所述传感器具有30ng/mL的检测限，用于检测样品中的可卡因。11.一种检测样品中的滥用药物(DOA)的方法，所述方法包括：将所述样品施加到用与所述DOA结合的多种结合剂功能化的石墨烯层；测量所述功能化的石墨烯层的至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：石墨烯DX股份有限公司，
类型：发明
国别省市：