[发明专利]钌视紫质生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物传感器，该生物传感器能够用于检测化学物质，例 如，嘌呤及嘌呤的衍生物(如自黄嘌呤、腺苷、三磷酸腺苷(ATP)和/或肌 苷)。本发明要求于2007年1月4日提交的英国专利申请GB0700157.1的优 先权，并将该申请的全文在此一并引入作为参考。

背景技术

生物传感器含有具有生物识别分子(例如，酶、抗体、细胞器和全细胞) 的电极，以允许对分析物(例如代谢产物、离子、气体和有机蒸汽)进行特 异性的识别。这种生物识别元件典型地附着于传感器(如电化学设备、压电 设备、光电子设备、光纤设备、电热设备、二极管设备或表面声学设备)上， 从而能够对生物识别元件与待检测的分析物的结合进行检测。例如， Palmisano F等评价了安培生物传感器(Fresenius J.Anal.Chem.(2000)，Vol. 366，pages 586-601)。可以使用广泛的介导化合物(mediator compound)和介 导聚合物，使电子能够从合适的生物识别元件(例如酶)中转移至电极。

Clark和Lyons早期制作的生物传感器(Clark and Lyons，1962)已经经过 了不断的改进，并在很多领域中成为有效的工具。通过不同的方式已经实现 了对生物传感器的操作至关重要的活性酶的固定化(Cass，1990)。然而，将酶 包埋在电子聚合物基质中在产生具有较小和自定义形状的传感元件的生物 传感器中具有特别的优势。这些类型的生物传感器对检测中枢神经系统中释 放的神经递质来说是理想的，因为它们的侵入程度被最小化。

Cosnier和合作者开发出了吡咯衍生物，该吡咯衍生物适用于将酶引入 微电极，并使用这些方法开发了多种生物传感器，包括对谷氨酸敏感的传感 器(Poitry et al.，1997)和对多巴胺敏感的传感器(Cosnier et al.，1997)。事 实上，使用生物素化的(biotinised)衍生物的生物传感器在Cosnier的美国 专利US 6,197,881B中有记载。虽然这些是神经系统中重要的信号因子，但 这些传感器上的聚合物膜不够结实，从而不能完好地植入到神经组织中 (Poitry et al.，1997)，并且所述传感器在检测从生物组织的释放中具有多种 功能(Poitry et al.，1997；Cosnier et al.，1997)。然而，Cosnier开发的这些方 法能够进行一般性的应用，并且本发明人也曾尝试过这些方法，以构建能够 允许对从神经系统中释放出的嘌呤进行空间定位的且快速的检测的结实的 且敏感的微电极生物传感器。嘌呤、ATP和腺苷在周边神经系统和中枢神经 系统中均具有极其重要的信号通信功能。在周边，它们参与控制平滑肌的收 缩，并且是强力的血管舒张剂(McMillan et al.，1999)。在中枢，它们的多种 作用包括：脊柱疼痛途径的调节(Sawynok，1998)；局部缺血过程中的神经 保护(Dale et al.，2000)；递质释放(transmitter release)的控制(Brundege and  Dunwiddie，1997)；脊柱运动模式发生的调控(Dale，1998；Dale and Gilday， 1996)；睡眠的诱导(Porkka-Heiskanen，1999)。特别是，腺苷并不遵从神经 系统的化学神经传递的常规方式。不像大多数的递质一样直接被释放出，腺 苷通常在统称为外核苷酸酶的特定酶的作用下由之前释放的ATP在细胞外 空间中产生(Zimmermann and Braun，1999)。腺苷的生成-它的空间域和累积 动力学对它在神经系统内的功能来说是十分重要的，因此，期望它在空间域 和累积动力学上与常规的神经递质具有显著的不同。对收集的浇注液的 HPLC分析被用于研究腺苷的释放，然而，该方法的时间和空间分辨率是非 常有限的(Pedata et al.，1993)。因此，用于直接检测腺苷生成的新方法在了 解腺苷对神经功能的作用上是十分有价值的。