用于生物传感器的多孔颗粒试剂组合物、装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于生物传感器传感带的试剂组合物，其可以在干燥后快速再水合。该组合物包括多孔颗粒并优选形成为胶状悬浮液。包括多孔颗粒的干燥试剂组合物可以在比从利用固体颗粒的干燥试剂组合物所观察到的更短时间内从传感带提供可用于分析的输出。来自多孔颗粒组合物的输出信号可以在约２秒内与样品的分析物浓度相关。按此方式，可以在比包括传统组合物的传感带更少的时间内获得对样品中的分析物浓度的精确浓度测定。包括多孔颗粒的干燥试剂组合物还允许试剂和分析物之间的氧化还原反应在比从传统传感带所观察到的更短时间内达到最大动力学性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的参考本申请要求2007年12月10日提交的题目为“用于生物传感器的多孔颗粒试剂组 合物、装置和方法”的美国临时申请No. 61/012，739的优先权，在此引入它的全部内容作为参考。
技术介绍
生物传感器提供对诸如全血、血清、血浆、尿液、唾液、间质或细胞内液等生物流体 的分析。通常，生物传感器具有用来分析存放在传感带上的样品的测量装置。样品通常是 液态，并且除了生物流体外，也可以是生物流体的衍生物，如提取物、稀释物、滤出物或复水 的沉淀物。生物传感器执行的分析可以测量出一种或多种诸如生物流体中的醇、葡萄糖、尿 酸、乳酸盐、胆固醇、胆红素、游离脂肪酸、甘油三酸酯、蛋白质、酮、苯基丙氨酸或酶等分析 物的存在和/或浓度。这种分析对于诊断和治疗生理异常是有用的。例如，糖尿病患者可 使用生物传感器来测定全血中的葡萄糖水平以调整饮食和/或用药。生物传感器可以被设计成分析一种或多种分析物，并且可以使用不同的样品体 积。一些生物传感器可以分析一滴全血，例如体积为0.25-15微升(μ L)的全血。生物传 感器可以利用台式、便携式和类似测量装置来实施。便携式测量装置可以是手持式的，并且 可以对样品中的一种或多种分析物进行识别和/或量化。便携式测量装置的例子包括可Tarrytown, New York ^ Bayer HealthCare ^Ascensia Breeze禾口 Elite；而台式测量装置的例子包括可得自Austin，Texas的CHInstruments的电化学工作站。具 有更短的分析时间、同时具有所希望的准确度和/或精确度的生物传感器为使用者提供了 巨大的好处。在电化学生物传感器中，通过当输入信号施加到样品时分析物或响应于分析物的 物质的氧化/还原反应或氧化还原反应产生的电信号来测量分析物的浓度。输入信号可以 单脉冲或多脉冲、序列或循环的形式来施加。可以在样品中添加诸如酶或类似物质等氧化 还原酶以增强在氧化还原反应过程中电子从第一种物质向第二种物质的转移。酶或类似物 质可以与一种分析物发生反应，从而对所产生的输出信号的一部分提供了特异性。电化学生物传感器通常包括测量装置，而测量装置具有与传感带中的电导体连接 的电触点。无论哪种情况，传感带可以在活有机体的体外、体内或部分体内使用。当在活有 机体体外使用时，将生物流体的样品引入传感带中的样品储集器内。可在引入样品之前、之 后或期间将传感带放在测量装置中以进行分析。当在活有机体体内或部分体内时，可连续 地将传感带浸入样品中，或可间歇地将样品引入传感带中。传感带可以包括部分地隔离一 定体积的样品或向样品开放的储集器。类似地，样品可连续地流经传感带或被中断以进行 分析。对于电化学生物传感器，导体可以由诸如固体金属、金属膏、导电碳、导电碳膏和 导电聚合物等导电物质制成。电导体通常与延伸到样品储集器中的工作电极、反电极、参比 电极、和/或其他电极连接。一个或多个电导体也可以延伸到样品储集器中以获得电极不能提供的功能。可以利用诸如美国专利No. 6，531，040,5, 798，031和5，120，420等中所描述的多 种技术通过在绝缘基体上放置或印刷电极来形成传感带。可以通过在一个或多个导体上放 置一种或多种试剂组合物来形成电极。例如，当工作电极和反电极由同种组合物涂布时，超 过一个的导体可以由同种试剂组合物涂布。不同的试剂组合物可以布置在导体上。因而， 工作电极的试剂组合物可以包含酶、介体和粘合剂，而反电极的试剂组合物则可以包含与 工作电极相同或不同的介体以及粘合剂。试剂组合物可以包括用于促进分析物氧化或还原的诸如氧化还原酶等电离剂以 及有助于分析物和工作电极之间的电子转移的任何介体或其他物质。除了用于将试剂粘合 在一起之外，例如，粘合剂可以帮助红血球的过滤、避免红血球在导体表面的涂布以及氧化 还原酶的稳定。对于本领域技术人员已知的多种技术可以用于将试剂组合物布置在传感带上。试 剂组合物可以布置在导体上，然后干燥。当样品被引入传感带时，试剂组合物开始再水合。 试剂组合物再水合的越快，从中可以获得样品中的分析物浓度的输出信号也越快。从用于 对分析物浓度进行精确测量的传感带获得输出信号越快，分析完成的就越快。因而，包括具 有更短分析时间的试剂组合物同时可以提供所希望的准确度和/或精确度的生物传感器 为使用者提供了巨大的好处。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于生物传感器传感带的试剂组合物，其可以在干燥后快速再 水合。所述组合物包括多孔颗粒并优选形成为胶状悬浮液。所述干燥试剂组合物可以在比 从利用固体颗粒的干燥试剂组合物所观察到的更短时间内从传感带提供可用于分析的输 出。来自多孔颗粒组合物的输出信号可以在约3秒内、优选在约2秒以下内与样品的分析 物浓度相关。本专利技术公开了 一种用于测量样品中的分析物浓度的试剂组合物，其包括约 30% (w/w)的约为20% 50% (w/w)的多孔颗粒悬浮液，所述多孔颗粒具有0.05 10微米的平均直径和至少20% (v/v)的空隙体积；约0.1% 3% (w/w)的至少一种聚合 物材料；以及每微升试剂组合物约0. 1 10活性单位的至少一种酶系。本专利技术公开了一种用于生物传感器的电极，其包括至少一个导体；以及布置在 所述导体上的至少一种试剂组合物，所述试剂组合物包括平均直径为0. 05 10微米和空 隙体积为至少20% (v/v)的多孔颗粒；约0. 5% 10% (w/w)的至少一种介体；至少一种 聚合物材料；以及至少一种酶系。本专利技术公开了一种用于测量样品中的分析物浓度的生物传感器传感带，其包括 至少部分地被盖子覆盖的传感器基部；由所述传感器基部形成的至少一个储集器，其中所 述至少一个储集器封住设置在所述基部上的至少两个导体；在形成工作电极的至少一个 导体上的至少一种试剂组合物，所述至少一种试剂组合物包括每微升至少一种试剂组合 物约0. 1 10活性单位的至少一种酶系；约0. 5% 10% (w/w)的至少一种介体；以及 至少一种聚合物材料，其中所述储集器和所述至少一种试剂组合物在将引入样品至所述传 感带的小于约3秒内提供分析物与所述至少一种试剂组合物的氧化还原反应的最大动力学性能，并且其中利用具有至少5个工作循环的门控电流脉冲序列测定所述最大动力学性 能，并且其中工作循环的每个激励的持续时间为0. 4秒，工作循环的每个弛豫的持续时间 为1秒，通过开路提供所述弛豫，在每个激励期间测量至少3个输出电流值，所述激励具有 250mV的基本恒电位，以及样品温度为23°C。本专利技术公开了一种用于测量样品中的分析物浓度的生物传感器系统，其包括用 于支撑至少2个导体的支撑部件；用于在分析物上选择性进行氧化还原反应的反应部件， 其中所述反应部件包括至少一种聚合物材料；用于测量分析物的氧化还原速率的测量部 件，其中所述测量部件包括至少2个导体；以及其中所述测量部件在将引入样品至所述反 应部件的小于约3秒内测量最大动力学性能下的氧化还原反应速率，以及其中利用具有至 少5个工作循环的门控电流脉冲序列测定所述最大动力学性能，并且其中工作循环的每个 激励的持续时间为0. 4秒，工作循环的每个弛豫的持续时间为1秒，通过开路提供所述弛 豫，在每个激励期间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量样品中的分析物浓度的试剂组合物，其包括：约１％～３０％（ｗ／ｗ）的约为２０％～５０％（ｗ／ｗ）的多孔颗粒悬浮液，所述多孔颗粒具有０．０５～１０微米的平均直径和至少２０％（ｖ／ｖ）的空隙体积；约０．１％～３％（ｗ／ｗ）的至少一种聚合物材料；以及每微升试剂组合物约０．１～１０活性单位的至少一种酶系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-12-10 61/012,739一种用于测量样品中的分析物浓度的试剂组合物，其包括约1％～30％(w/w)的约为20％～50％(w/w)的多孔颗粒悬浮液，所述多孔颗粒具有0.05～10微米的平均直径和至少20％(v/v)的空隙体积；约0.1％～3％(w/w)的至少一种聚合物材料；以及每微升试剂组合物约0.1～10活性单位的至少一种酶系。2.如权利要求1所述的组合物，还包括约0.5% 10% (w/w)的至少一种介体。3.如权利要求1所述的组合物，还包括约0.01% (w/w)的至少一种表面活性剂。4.如权利要求1所述的组合物，其中所述多孔颗粒具有约0.5 1毫升/克的平均孔 体积。5.如权利要求1所述的组合物，其中所述多孔颗粒具有约100 200平方米/克的平 均表面积。6.如权利要求1所述的组合物，其中所述多孔颗粒由氧化硅形成并且在水中具有阴离 子表面电荷。7.如权利要求1所述的组合物，其具有约4.5 7. 5的pH值。8.如权利要求1所述的组合物，还包括至少一种载液，其中所述组合物是胶状悬浮液。9.如权利要求8所述的组合物，其中所述胶状悬浮液对于絮凝是稳定的。10.一种用于生物传感器的电极，其包括 至少一个导体；以及布置在所述导体上的至少一种试剂组合物，所述试剂组合物包括 平均直径为0. 05 10微米和空隙体积为至少20% (v/v)的多孔颗粒； 约0. 5% 10% (w/w)的至少一种介体； 至少一种聚合物材料；以及 至少一种酶系。11.如权利要求10所述的电极，其中所述试剂组合物通过从试剂组合物的胶状悬浮液 干燥水而形成。12.如权利要求10所述的电极，其中所述试剂组合物还包括约0.01% (w/w)的 至少一种表面活性剂。13.如权利要求10所述的电极，其中所述多孔颗粒具有约0.5 1毫升/克的平均孔 体积。14.如权利要求10所述的电极，其中所述多孔颗粒具有约100 200平方米/克的平 均表面积。15.一种用于测量样品中的分析物浓度的生物传感器传感带，其包括 至少部分地被盖子覆盖的传感器基部；由所述传感器基部形成的至少一个储集器，其中所述至少一个储集器封住设置在所述 基部上的至少两个导体；在形成工作电极的至少一个导体上的至少一种试剂组合物，所述至少一种试剂组合物 包括每微升至少一种试剂组合物约0. 1 10活性单位的至少一种酶系； 约0. 5% 10% (w/w)的至少一种介体；以及至少一种聚合物材料，其中所述储集器和所述至少一种试剂组合物在将引入样品至所述传感带的小于约3秒内 提供分析物与所述至少一种试剂组合物的氧化还原反应的最大动力学性能，并且其中 利用具有至少5个工作循环的门控电流脉冲序列测定所述最大动力学性能，并且其中 工作循环的每个激励的持续时间为0. 4秒， 工作循环的每个弛豫的持续时间为1秒， 通过开路提供所述弛豫， 在每个激励期间测量至少3个输出电流值， 所述激励具有250mV的基本恒电位，以及 样品温度为23°C。16.如权利要求15所述的传感带，其中所述试剂组合物还包括约0.01% (w/w) 的至少一种表面活性剂。17.如权利要求15所述的传感带，其中所述试剂组合物还包括平均直径为0.05 10 微米和空隙体积为至少20% (v/v)的多孔颗粒。18.如权利要求17所述的传感带，其中所述多孔颗粒具有约0.5 1毫升/克的平均 孔体积。19.如权利要求17所述的传感带，其中所述多孔颗粒具有约100 200平方米/克的 平均表面积。20.如权利要求15所述的传感带，其中在将引入样品至所述传感带的约2 2.5秒内 提供分析物与所述至少一种试剂组合物的氧化还原反应的最大动力学性能。21.如权利要求15所述的传感带，其中当从具有衰变电流值的激励获得的初始电流值 是从所述至少5个工作循环获得的最大初始电流值时，达到所述最大动力学性能。22.如权利要求15所述的传感带，其中当从具有衰变电流值的激励获得的电流终值是 从所述至少5个工作循环获得的最大电流终值时，达到所述最大动力学性能。23.如权利要求15所述的传感带，其中在从具有衰变电流值的激励获得的初始电流值 是从所述至少5个工作循环获得的最大初始电流值时起至从同一激励获得的电流终值是 从所述至少5个工作循环获得的最大电流终值时的时间段内，达到所述最大动力学性能。24.如权利要求15所述的传感带，其中所述分析物包括葡萄糖，所述样品包括全血，并 且对于葡萄糖浓度为100 300mg/dL的样品，在将引入样品至所述传感带的基本相同时间 内出现氧化还原反应的最大动力学性能。25.一种用于测量样品中的分析物浓度的生物传感器系统，其包括 用于支撑至少2个导体的支撑部件；用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伯儒，
申请(专利权)人：拜尔健康护理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]