用于测量胰腺β细胞或胰岛活动的传感器及其制造和使用制造技术

本发明专利技术涉及一种传感器（2），包括：微电极组件（21）；以及胰腺β细胞（23）或胰岛（230），在所述微电极组件（21）上培氧；其特征在于；所述微电极组件（21）设计为持续且实时地动态测量由胰腺β细胞（23）或胰岛（230）基于生理活化产生的电信号（V）。本发明专利技术还涉及装置的领域，其可植入病人身体内，并且包括用于分配胰岛素量的胰岛素分配器。本发明专利技术还涉及用于制造这样的传感器的方法和这样的装置以及这样的传感器的使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量胰腺β细胞或胰岛活动的传感器及其制造和使用
本专利技术涉及传感器使用领域，特别地但不局限于，在通过胰岛素分配的糖尿病治疗中的使用。本专利技术也涉及装置领域，其能够被植入病人身体内，并且包括用于分配胰岛素剂量的胰岛素分配器。本专利技术也涉及一种用于生产这样的传感器的过程和这样的装置，以及这样的传感器的使用。
技术介绍
糖尿病由于过度的高血糖水平（血糖过多）而引起。这意味着病人的身体不能代谢葡萄糖。葡萄糖的代谢依靠胰岛素，胰岛素是胰腺中胰岛的胰腺β细胞分泌的激素。在一些患有糖尿病的病人内，胰腺β细胞被破坏或不足，并且不再分泌胰岛素或分泌不足量（称为“1型”糖尿病）。在上下文所谓的“1型”糖尿病中，治疗通常包括注射一定剂量的胰岛素至病人体内，有时每天几次，并且监测病人的日常饮食。有限数量的患有另一种类型的称为“2型”的糖尿病的人们（用于通过胰岛素获取和使用葡萄糖的病人的细胞变得对胰岛素不敏感），也使用胰岛素注射。除了胰岛素注射以外，每一天还需要几次监测病人的血糖水平以确定病人不处于血糖过低的状态，这种状态对病人的健康是不利的。另外，胰岛素需求取决于人的身体、脑力状况和活动，并且由激素调节。为了确定血糖过多，通常执行下述步骤。通过针刺和按压病人的手指以形成血滴。连接至用于确定血糖过多的装置的标签（languette）被用于该血滴。装置通常在LCD屏幕上指示病人的血糖水平（血糖过多）。因此这一操作是繁琐的。基于这一理由，已经寻找较少限制的方案，以使得能够监测血糖过多并确保胰岛素注射率更好地适合病人的需要。近来的发展已经能够持续监测血糖过高。一种方案包括将电化学传感器引入病人的身体，其中，电化学传感器包括连接至酶、葡萄糖氧化酶的电极。存在氧气时，葡萄糖氧化酶与血液中存在的葡萄糖反应，以产生氧化水和葡萄糖酸内酯。氧化水随后通过电极被氧化且转变为水，其随后产生与血糖浓度成比例的电流。这一方案的主要缺点是，由于使用的技术，其不能收集关于胰岛素需求的信息，并且不考虑葡萄糖体内平衡，也就是，身体保持血糖平衡的能力，使得即使外部约束趋向使身体离开这一平衡也能使其运行，其中该技术仅探测血糖过多但不检测其它激素调节或葡萄糖代谢。此外，信息不能被实时收集。存在无创方案，例如：-表面增强的拉曼光谱学；-荧光光谱学；-反向离子电渗疗法；-光声光谱学；-热或阻抗光谱学；或-电磁场测量。然而，这些无创方案不适于用于持续医学监测、例如医院环境的外部。上述的所有常规方案使用称为血糖水平的单一参数来确定胰岛素和/或葡萄糖的需求，然而其它化合物，例如其它激素、脂类和特定氨基酸类生理上调节胰岛素和/或葡萄糖需求。因此，血糖水平并不总是仅反应胰岛素和/或葡萄糖的真实需求。鉴于这一原因，需要考虑到生理情况的复杂算法，以克服单一参数的使用。此外，在对于病人的健康危险的血糖过低状态的检测中，这些方案产生较低可靠性结果。最后，它们使得胰岛素能够被波动分配。胰岛素的波动分配将能够避免胰岛素阻抗，也就是，虽然存在胰岛素，病人的身体不能成功地使葡萄糖代谢的情况。同样，在研究胰腺β细胞的领域中，关于新治疗原则或毒剂的研究对于筛查途径是相对复杂和困难的。这些研究也需要使用基因治疗，其因而改变了胰腺β细胞的自然态。
技术实现思路
因此，本专利技术将要克服上述缺点中的至少一个。本专利技术也涉及胰腺β细胞或胰岛状态的长期观察，以解释物质对它们的电活动的影响。本专利技术提出了依照权利要求1所述的传感器。使用胰腺β细胞或胰岛的一个优点是，传感器可以比上述葡萄糖传感器提供更接近于病人生理状态的信息。另一个优点是，这样的传感器还可以被用于研究无性繁殖胰腺β细胞或原始胰腺β细胞或离体胰岛（ex-vivo），特别用于为了筛选有毒分子或用于治疗目的的分子而研究胰腺β细胞或胰岛。这样的传感器还能够使得细胞在它们从干细胞向胰腺β细胞分化（可选地，将其结构化为胰岛）的过程中被监测。这一传感器的其它可选的和非限制性特征被权利要求2至10覆盖。依照权利要求11或12，本专利技术涉及一种装置。依照权利要求13，本专利技术也涉及一种用于生产这样的传感器和这样的装置的过程。依照权利要求14，本专利技术还涉及一种这样的传感器的使用。使用胰腺β细胞或胰岛的优点是，传感器可以比上述葡萄糖传感器提供更接近于病人生理状态的信息。附图说明本专利技术的其它特征、目的和优点将要在下面的详细描述中体现，其参考用于解释且非限制目的的附图，附图中：-图1是从顶部观察的传感器局部图，在电极和胰腺β细胞或胰岛的水平上；-图2是曲线图，示出了胰腺β细胞在葡萄糖、激活电信号、氯甲苯噻嗪、药理学药剂存在的情况下的反应，其中，已知药理学药剂在胰腺β细胞或胰岛水平上葡萄糖响应抑制。-图3是曲线图，示出了葡萄糖以两种不同浓度存在下的胰腺β细胞的反应的变化；-图4是曲线图，示出了肠促胰岛素激素GLP-1、葡萄糖响应的生理放大器存在下的胰腺β细胞的反应；-图5是示出了依照本专利技术的一个实施方式的胰岛素分配装置的示意图；-图6是示出了依照本专利技术的另一个实施方式的胰岛素分配装置的示意图；-图7是示出了依照本专利技术的一个实施方式的胰岛素分配装置的示意图；-图8是示出了依照本专利技术的另一个实施方式的胰岛素分配装置的示意图；-图9是示出了传感器生产过程的一个实施示例的流程图。在全部图中，相似的部件由相同附图标记表示。具体实施方式传感器参考图1和图5至图7，在下文描述依照本专利技术的传感器2。传感器2可以用于适于通过分配胰岛素来治疗1型或2型糖尿病的装置。传感器2主要包括一组微电极21；和胰腺β细胞23或包括胰腺β细胞23的胰岛230在所述一组微电极21上培养。所述一组微电极21适于实时且持续地测量由胰腺β细胞23或胰岛230在它们的生理活化期间产生的电信号V。如图1所示，微电极21在传感器2上的分布为使得微电极21依照规则且惯用的几何形状、一致地覆盖传感器2。微电极21间相互隔开的距离在50μm和200μm之间。一组微电极21的微电极密度在每平方毫米20个微电极和200个微电极之间。在图1所示的示例实施方式中，传感器2包括在1mm2上分布的一组60个微电极。微电极21具有直径10μm的圆盘形。传感器2也包括在一组60个微电极21上培养的胰腺β细胞23。传感器2区分于用于常规的1型或2型糖尿病治疗装置中的传感器在于：其不仅测量血糖过多。事实上，如前所述，常规的传感器使用葡萄糖酸内酯以间接地测量葡萄糖，其在血液中的水平被认为反映病人的胰岛素需求，其并不必然正确，如前面所见。使用胰腺β细胞使得更接近于健康个体的胰腺的自然生物功能成为可能，其被寻求在患有1型或2型糖尿病的个体（病人）中再生。事实上，胰腺β细胞通过分泌胰岛素调节血糖过多。它们的生理活化产生电信号，例如电势。因此，胰腺β细胞的生理活化包括在其膜的两侧上的电势的动态变化。该动态变化具有被称为波形并且反应胰腺β细胞的生理行为以及因而病人的胰岛素需求的基于时间的振幅轮廓。例如，具有本领域技术人员所知的称为动作电势的特定轮廓，并且其相应于电势超过势能阈值的快速和放大的变化。这些动作电势可以被识别。在胰腺β细胞的情形下，动作电势的频率随着胰岛素的分泌而增加。如图3所示，在毫秒范围内，实时且连续地、也就是动态地测量电势。胰岛的使用使得更接近于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.13 FR 10502021.一种传感器(2)，包括：-一组微电极(21)；以及胰岛(230)，在所述一组微电极(21)上培养；其特征在于：所述一组微电极(21)适于实时且持续地动态测量由胰岛(230)在它们的生理活化期间产生的电势形式的电信号(V)，以及所述传感器(2)还包括至少一组处理单元(25)，其中每一个处理单元(25)被联接至一个微电极(21)，且适于：-形成测量的电信号(V)；以及-实时且持续地获得指示病人(9)的胰岛素需求的至少一个参数(P)。2.如权利要求1所述的传感器(2)，其中，处理单元(25)适于检测动作电势。3.如权利要求1所述的传感器(2)，还包括调整器(26)，用于将指示胰岛素需求的所述参数(P)转变为控制胰岛素分配器(3)的控制信号(C)。4.如权利要求1所述的传感器(2)，还包括半导体衬底(21s、21-25s、21-25-26s)，包括至少所述一组微电极(21)。5.如权利要求1所述的传感器(2)，还包括半渗透膜(27)，适于：-过滤需要进入所述胰岛(230)的液体，并且-阻止重量大于65kDa的所述液体的分子。6.如权利要求5所述的传感器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·朗，B·卡塔尔吉，S·雷诺，M·拉乌，G·卡彭蒂耶，Y·博尔纳，
申请(专利权)人：波尔多一大，波尔多理工学院，国家科学研究中心，波尔多谢阁兰大学，
类型：
国别省市：