[发明专利]电化学生物传感器

说明书

本发明提供用于测量生物流体样品中的低浓度分析物的电化学生物传感器。生物传感器包括一种或多种工作电极、参比电极、对电极和bio‑cocktail。bio‑cocktail包含在缓冲溶液中的一种或多种酶和一种或多种氧化还原介质。本发明还提供使用本发明的电化学生物传感器测量生物流体样品中低浓度分析物的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月7日提交的美国临时专利申请No.62/516,194的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于测量生物流体中诸如葡萄糖和蔗糖的分析物的浓度的电化学生物传感器。本发明适合于测量低水平的分析物，例如在唾液、汗水和眼泪中在生物流体中发现的水平。使用本发明的电化学传感器，可以有利地在阴极模式下并且在避免来自其他可氧化物质的干扰的电势下测量分析物的浓度。本发明的生物传感器和方法还适用于测量各种食品和农产品中低浓度的分析物，例如葡萄糖和蔗糖。

背景技术

试纸目前广泛用于血液样本中葡萄糖的检测领域。糖尿病患者的一种常见应用是需要经常测试和监测其水平以调节和维持健康水平的糖尿病患者。当前的做法包括需要使用针头不断刺穿皮肤并释放少量血液以进行测试。由于许多原因，这是不令人满意的。

在最近的发展中，可以将葡萄糖监测器嵌入体内，以向用户提供连续的血液测试和反馈。尽管此方法受到某些人的青睐，但它是一种侵入性技术，并具有其自身固有的问题。

如果存在一种测试，其中葡萄糖含量远低于血液的葡萄糖的体液(例如唾液、眼泪、汗液)可以用作测试样品，那将是有利的。但是，与血液相比，当前的方法无法轻松检测出低得多的葡萄糖水平。典型的唾液和眼泪葡萄糖水平约为血液中葡萄糖水平的1/100^th。

已经进行了数种尝试来开发用于检测血液中的分析物和体液(例如唾液)中的低水平的分析物(例如葡萄糖)的测试方法和设备。它们包括一系列设备。

US 5,770描述一种固态的、多用途的电化学传感器，该传感器通常包括具有金属化碳碱和上覆的含硅氧烷的保护性葡萄糖和/或乳酸可渗透膜的酶电极。它们描述将乙酸纤维素配制成糊料以用于电极。不使用氧化还原介质。

US 6,623,698公开一种具有头部的生物传感器电动牙刷，该头部具有测试通道和在该测试通道内的可再生生物传感器系统。该设备可用于执行常规唾液测试。不使用氧化还原介质。

US 2001/0023324描述一种刺激唾液、收集唾液和测量葡萄糖浓度的装置。优选的实施形式为测试条。该装置包含与阈值指示膜接触的吸收性基质。该膜包含葡萄糖氧化酶和过氧化物酶，以及暴露于葡萄糖时会变色的试剂。不使用氧化还原介质。

US 2008/0177166公开一种电流型葡萄糖传感器条系统。传感器条利用铂膜检测生物样品中葡萄糖氧化酶分解葡萄糖产生的过氧化氢。它是单一酶系统，不使用氧化还原介质。

US 2014/0197042描述用于确定液体样品中葡萄糖浓度的电化学传感器。传感器可选地在样品放置区域中涂覆有多个传感器元件。传感器元件包括单壁碳纳米管、石墨、石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米线及其组合或由其组成。传感器元件或工作电极(如果不存在传感器元件)通过包含葡萄糖氧化酶的涂层进行功能化。它是单一酶系统，不使用氧化还原介质。

US 6,767,441公开一种用于测量生物流体中各种分析物浓度的电化学传感器，该传感器将至少一种酶与过氧化物酶和氧化还原介质结合在一起。亚铁氰化物优选作为氧化还原介质。参比电极必须装有氧化还原介质才能使工作电极正常工作。电化学传感器可以在较低的电压下运行，以免干扰物质被氧化。电化学传感器由层压层、导电导管和切口组成，以使样品与电极接触。工作电极和参比电极分别与单独的导电导管接触。