[发明专利]具有生长的毛细血管床的可植入式血管系统生物传感器及其用途

权利要求书

1.一种可植入的生物相容性的生物传感器，其包括：

芯片层，其含有多个穿过其垂直制造的孔；

电源；

一个或多个传感器，其在所述芯片层上并被连接至所述电源；和

与所述芯片层接触的水凝胶基质，所述水凝胶基质包含一个或多个血管生成刺激因子，当所述生物传感器被植入受试者时，所述刺激因子引起有机材料穿过所述多个孔生长。

2.如权利要求1所述的生物传感器，其进一步包括与所述传感器连通的变送器，所述传感器发射出代表所述生长的有机材料的被感测特征的信号，所述变送器将来自所述传感器的信号转换成代表被感测特征的数字信号。

3.如权利要求1所述的生物传感器，其中所述电源是光伏电池。

4.如权利要求1所述的生物传感器，其中所述传感器包括光敏二极管和激光二极管，所述激光二极管将光穿过所述生长的有机材料发射至所述光敏二极管。

5.如权利要求4所述的生物传感器，其中所述激光二极管是如下中的任意一种或多种：双异质结构激光器、量子阱激光器、量子级联激光器、分别限制异质结构激光器、分布式反馈激光器、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、垂直外腔表面发射激光器(VECSEL)或外腔二极管激光器。

6.如权利要求1所述的生物传感器，其中每个孔的直径为20-50μm。

7.如权利要求6所述的生物传感器，其中各个孔之间的间距与所述孔的直径相同。

8.如权利要求1所述的生物传感器，其中所述水凝胶基质是牛血清白蛋白-基、琼脂糖-基、PEG-基、聚氧化乙烷(PEO)-基、聚乙烯醇(PVA)-基、聚丙烯酸(PAA)-基、聚丙烯延胡索-共-乙二醇(P(PF-co-EG))-基、藻酸盐-基、壳聚糖-基、胶原蛋白-基、纤维蛋白-基、明胶-基、透明质酸(HA)-基、聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯(PHEMA)-基、聚羧基甜菜碱丙烯酸甲酯(PCBMA)-基的或它们的组合。

9.如权利要求1所述的生物传感器，其中所述一个或多个传感器是电极、纳米机电传感器、光学谐振器、微米/纳米级场效应晶体管或它们的组合中的任意一种或多种。

10.如权利要求1所述的生物传感器，其进一步包括：

第二芯片层，其包含穿过所述第二芯片层垂直制造的第二组多个孔，所述第二芯片层位于所述芯片层之上，所述第二组多个孔与所述多个孔对齐；和

一个或多个传感器，其在所述第二芯片层上并被连接至所述电源；且其中所述水凝胶基质在所述芯片层和第二芯片层之间延伸。

11.如权利要求10所述的生物传感器，其中所述水凝胶基质填充所述第一组多个孔和所述第二组多个孔。

12.如权利要求1所述的生物传感器，其中当被植入到受试者时，所述一个或多个血管生成刺激因子诱导形成小动脉和毛细血管。

13.如权利要求12所述的生物传感器，其中所述小动脉和毛细血管贯穿所述芯片中的孔中的基质形成。

14.如权利要求12所述的生物传感器，其中分析物从流过所述小动脉和毛细血管的血液扩散进入所述基质中。

15.如权利要求14所述的生物传感器，其中所述分析物是存在于血液中的蛋白质、离子、代谢物、气体或它们的组合中的任意一种或多种。

16.如权利要求1所述的生物传感器，其中所述血管生成刺激因子是如下中的任意一种或多种：血管内皮细胞生长因子(VEGF)，成纤维细胞生长因子(FGF)-1，FGF-2，血小板衍生生长因子(PDGF)，转化生长因子(TGF)-β，血管生成素，基质金属蛋白酶(MMP)或其变体、突变体或拟肽，或者它们的组合。

17.如权利要求13所述的生物传感器，其中所述基质吸收穿过所述小动脉和毛细血管扩散的分析物。

18.如权利要求15所述的生物传感器，其中被吸收在所述基质中的分析物通过所述一个或多个传感器检测。

19.如权利要求1所述的生物传感器，其中所述基质进一步包括试剂，所述试剂与从小动脉和毛细血管吸收进入所述基质中的分析物反应。