[发明专利]一种通过非流失共价结合将酶结合于电极的无介体电化学葡萄糖检测过程及其产品

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年月3日提交的序列号No.61/641,886，名称为“一种通过非流失共价结合将酶结合于电极的无介体电化学葡萄糖检测过程及其产品”的美国临时专利申请的优先权并且是该申请的一个非临时转换，通过整体引用的方式将其并入本申请。

技术领域

本文总体涉及通过利用在胺功能化电极(amine-functionalized electrodes)上共价结合葡萄糖氧化酶以开发葡萄糖氧化酶结合电极的仪器和方法。更具体的，共价结合酶包被电极(covalently-bound enzyme-coated electrodes)被用于开发没有生物物质和药物干扰的无介体(mediator-less)电化学葡萄糖检测程序。

本文也涉及开发一种制造用于葡萄糖的无介体电化学检测的稳定的和非渗漏(leach-proof)的葡萄糖氧化酶结合电极的高度简化的过程。所述开发的技术可以应用于高稳定性连续葡萄糖监测(CGM)系统，葡萄糖计或用于糖尿病检测的封闭系统。在一种实施方式中，所述开发的葡萄糖检测方案采用所设计的酶结合电极可以应用于或者部分来自于一个连续葡萄糖监测系统(CGMS)。

本文进一步涉及开发一种以双酶为基础的无介体电化学(EC)葡萄糖检测技术以及检测过程。所开发的葡萄糖检测技术具有宽的动态幅度以及增加的灵敏性。所开发的葡萄糖检测技术可以用于血液葡萄糖监测仪器(BGMD's)，即一个连续葡萄糖检测系统(CGMS),葡萄糖计或封闭系统。两种酶的使用，即葡萄糖氧化酶(GOx)以及辣根过氧化物酶(HRP),消除了葡萄糖测定的氧限制，从而增加了葡萄糖检测的动态幅度。

背景技术

糖尿病已经全球流行并且是所有国家的主要关切。每年用于处理糖尿病的花费占全球健康护理支出总额的11.2％，是无法承受的经济负担。该疾病正以令人担忧的速度增长。糖尿病患者血糖的监测因而是最主要的诊断测试，具有每年超过167亿次测试以及年61亿美元的市场(http://www.researchandmarkets.com/reports/338842)。市场目前主要由例如Abbott、Bayer、Roch、LifeScan、Dexcom和Minimed这样的大公司服务。一名糖尿病人不得不每天以频繁的周期监测其葡萄糖水平以将葡萄糖水平控制在生理范围内从而避免糖尿病综合症。血糖监测结果有大量问题，本发明的发明人打算进行阐述。首先是测量软片有限的耐久性，基本上购买后只是用一次。其次，如已经在某些商品化产品中观察到的，在葡萄糖测量中测量系统中特异性电子介体可以引起潜在的致命错误。随之而来是在2009年FDA的公共健康通知后厂商迅速召回这些商品化产(http://www.fda.gov/MedicalDevices/Safety/AlertsandNotices/PublicHealthNotifications/ucm 176992.htm)

然而，介体仍然被使用于葡萄糖计中，并且一些报道证实了来自于生理物质和用药的干扰(Diabetic Medicine,DOI:10.1111/j.1464-5491.2011.03362.x；Am.J.Clin.Pathol.113,75-86,2000；more ref.s)。相似的，使用阳性外加电压例如0.4V与参比电极相对在许多葡萄糖计中可以引起相似的葡萄糖估算的错误，这是由于许多生理物质和药物有300至700mV的氧化还原电位。

已经有多种技术被应用于葡萄糖的检测，包括电化学技术，电化学技术已经被几乎所有公司使用从而制造BFMD。然而许多其他葡萄糖检测概念，例如那些以非侵入性葡萄糖监测为基础的葡萄糖检测概念(Diab.Res.Clin.Prac.77,16-40,2007)已经被指出。美国Cygnus的GlucoWatch Biographer是已经被FDA批准的系统，该系统基于反向电离子透入法(reverse iontophoresis)经皮肤提取间质液，由于其准确性差、虚报、皮肤刺激、出汗、和长加热时间而被市场放弃因此被迅速被淘汰。相似的，来自BICO公司的Diasensor以及来自Pendragon医疗有限公司的Pendra也由于市场对它们的准确性的强烈担忧而被淘汰。尽管进行了显著的研究努力，仍然没有可使用的可靠的非侵入性的BGMD。