[发明专利]用于生物传感器的试剂组合物及包含所述试剂组合物的生物传感器

说明书

本申请是申请日为2014年7月2日、申请号为201410312327.2、发明名称为“用于生物传感器的试剂组合物及包含所述试剂组合物的生物传感器”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年7月2日提交的韩国专利申请No.10-2013-0077335的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及用于具有高灵敏度的生物传感器的试剂组合物及包含所述试剂组合物的生物传感器，其中所述试剂组合物能够改善分析物(例如葡萄糖)的分析线性、检测少量分析物的浓度以及使测量血糖所需的血液尽可能少。

背景技术

本发明涉及用于生物传感器的试剂组合物及包含所述试剂组合物的生物传感器，并且特别地涉及用于对生物样品中的特定成分进行定量的试剂组合物及包含所述试剂组合物的生物传感器。

最近，随着糖尿病患者数量的增加，为了诊断和预防糖尿病，定期测量血糖量的必要性一直在增加。已知这样的糖尿病是重要的健康风险因素。通常，美国糖尿病协会(American Diabetes Association，ADA)推荐大多数胰岛素依赖性糖尿病患者每天检查血糖三次或更多。胰岛素控制血糖的利用并预防高血糖症，在未对糖尿病进行治疗时，高血糖症可导致酮病。但是，胰岛素治疗的不恰当管理(management)可导致低血糖症。由于低血糖症可导致昏迷，所以其对于患者而言可能是致命的。

此外，当患者长期患有糖尿病时，可导致并发症，例如心脏病、动脉粥样硬化、失明、中风、高血压和肾衰竭。由于胰岛素注射量与血糖的量相关，所以精确检测血糖对于适当地治疗糖尿病是必要的。

因此，生产了多种血糖仪以使得可以使用便携式仪器容易地测量血糖。通常，在血糖仪中，每位使用者使用条型生物传感器(strip-type biosensor)。这样的生物传感器的操作原理基于光学方法或电化学方法。

在这些方法中，电化学方法的最大特征是使用电子传递介质(electron transfer mediator)。作为电子传递介质，可以使用：二茂铁、二茂铁的衍生物；醌、醌的衍生物；含过渡金属的有机物质和无机物质(例如，六胺合钌、含锇聚合物和铁氰化钾)；以及电子传递有机物质，例如有机导电盐和紫罗碱(viologen)。

使用电化学方法测量血糖的原理如下。首先，由于葡萄糖氧化酶的催化作用，血糖氧化成葡萄糖酸盐。同时，作为葡萄糖氧化酶的活性位点的FAD被还原成FADH₂。然后，经还原的FADH₂通过与电子传递介质的氧化还原反应被氧化成FAD，而电子传递介质被还原。由以这种方式形成的还原态电子传递介质产生的电子分散到电极表面。此时，通过测量由还原态电子传递介质的氧化电势施加于工作电极表面产生的电流来测量血糖浓度。

与采用常规光学方法的生物传感器不同，采用上述测量原理的电化学生物传感器可降低氧的影响，并且即使在样品浑浊时也可使用样品而无需分离预处理。

此外，一般的电化学生物传感器制作成使得采用诸如丝网印刷(screen printing)的方法在电绝缘基板上形成包括多个电极的电极系统，并且在所形成的电极系统上形成由亲水聚合物、氧化还原酶和电子受体形成的酶反应层。当包含底物的样品溶液滴在电化学生物传感器的酶反应层上时，酶反应层溶解，底物与酶反应，底物被氧化，从而电子受体被还原。在酶反应完成后，可以由通过对还原的电子受体进行电化学氧化而获得的氧化电流来获得样品溶液中底物的浓度。

当使用这样的生物传感器时，使用少量样品精确快速地获得测量值对于最大限度方便使用者是非常重要的问题。大多数用于测量血糖的产品使用采集血样然后用生物传感器量化血液中的血糖的方法。但是，由于采集血样对于患者来说是相当疼痛的操作，所以有必要使测量所必需的血液量尽可能少以减轻患者的疼痛。特别地，当使用1μL或更少量的样品、优选地使用0.5μL或更少量的样品、更优选0.3μL或更少量的样品时，由于可以从替代部位(例如前臂)采集血样和进行测量，所以可以使在患者测量血糖时导致的疼痛尽可能小。因此，生物传感器需要使测量血糖所必需的血液量尽可能少。

此外，该生物传感器的另一个问题是测量的灵敏度随小型化而降低。固定至电极表面的反应相关物质的量是影响生物传感器的灵敏度的主要因素之一。但是，最近，随着生物传感器的逐渐小型化，与特定物质反应的物质可固定的面积也随之减小。因此，严重限制了具有高灵敏度的紧凑型传感器的开发。

发明内容