[发明专利]检测糖类的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器、制备传感器的方法和使用传感器的方法。

该传感器可以用于使用光学技术测量或监测流体中的糖类，例如体 液中的葡萄糖。

该传感器特别适用于必须精密地监测葡萄糖水平和/或必须重复地 测量葡萄糖的情况，例如在糖尿病监护中。

背景技术

在糖尿病监护中，血液中葡萄糖的常规测量是必要的，以便保证恰 当的胰岛素剂量。另外，已经表明在糖尿病患者的长期护理中较好地控 制血糖水平可以延缓，如果不能预防，视网膜病、循环问题和其它与糖 尿病相关的变性疾病的发作。因此，糖尿病患者需要可靠和精确地自我 监测血糖水平。

希望测量可能发生在糖尿病患者中的浓度范围内的血糖，即，0～ 35mM或甚至更高。

目前，糖尿病患者利用可商业得到的比色测试条或电化学生物传感 器(例如酶电极)来监测血糖，但是它们在测量时每次都需要常规地使用 柳叶刀型的工具以取出合适量的血液。大多数糖尿病患者平均每天要使 用这种工具测量血糖两次。但是，美国National Institute of Health推 荐每天应该进行至少四次血糖测试，美国糖尿病协会(American Diabetes Association)已经认可了这个推荐。血糖测试频率的增加给糖 尿病患者施加了相当大的负担，不仅在金钱方面而且在疼痛和不适方 面，尤其是不得不常规地使用柳叶刀从指尖采血的长期糖尿病患者。因 此，毫无疑问地，需要不用从患者采血的较好的长期葡萄糖监测体系。

已经有许多不需要从患者采血的葡萄糖测量技术的提议。

观察到分析物在皮下流体中的浓度与所述分析物在血液中的浓度 相关，因此已经有几个使用位于皮下位置中的葡萄糖监测装置的报告。 对可以远程讯问的葡萄糖竞争结合检测物(assay)的使用是尤其感兴趣 的。

一种测定竞争结合的方法为使用基于近似性的信号产生/调制部分 对(proximity-based signal generating/modulating moiety pair)(在US 6232120中讨论)，所述部分对通常是能量转移供体-受体对(包含能量供 体部分和能量受体部分)。能量供体部分是光致发光的(通常是荧光的)。

在该方法中，使能量转移供体-受体对与待分析的样品接触(例如皮 下流体)。然后样品发光并且检测所产生的发射。供体-受体对的或者能 量供体部分或者能量受体部分与受体载体结合，而供体-受体对的另一 部分(结合到配体载体)和存在的任何分析物竞争在受体载体上的结合位 点。当使供体和受体在一起时它们之间发生能量转移，这产生能量供体 部分的荧光性的可检测的寿命变化(减少)。由能量供体部分发射的部分 荧光信号也猝灭。

通过分析物的竞争结合使寿命变化减少或甚至消失。因此，通过测 量明显的发光寿命，例如通过相调制荧光计或时间分辨荧光计(参见 Lakowicz，Principles of Fluorescence Spectroscopy，Plenum Press，1983， 第3章)，可以测定样品中分析物的量。

应当注意能量转移的效率取决于供体的量子产率、供体的发射光谱 与受体的吸收光谱的重叠、和供体与受体之间的相对距离和方向。

在EP0561653中，公开了一种如上所述的讯问受体和配体的方法。

供体-受体能量转移的例子为荧光共振能量转移(Frster共振能量 转移，FRET)，其是从初始激发的供体(D)到受体(A)的非辐射的激发态 能量转移。供体通常在较短波长处发射，并且它的发射光谱与受体的吸 收光谱重叠。没有出现光子地发生能量转移并且是供体和受体之间的长 程偶极-偶极相互作用的结果。

术语共振能量转移(RET)是更准确的，因为FRET方法不包括光子 的出现。但是FRET和RET通常可以替换使用。

FRET的重要特性在于它可以在相当于生物大分子尺寸的距离内发 生。被称为Frster距离的FRET50％有效的距离，通常为20～60。 20～90的Frster距离便于竞争结合研究。