[发明专利]新型生物传感器及相关的伤口敷料系统

说明书

公开了一种用于检测体液、分泌物或渗出物中的生物标志物的生物传感器。生物传感器主要包括第一电极(100a)、第二电极(100b)、电极涂层(200)和机械电极稳定器(300)。生物标志物是催化化学反应的酶，在该化学反应中，电极涂层(200)的一个或多个成分在与酶接触时通过共价化学键的断裂而被化学改变。电极涂层包括生物标志物的天然或合成底物。第一电极和第二电极导电，并通过机械电极稳定器(300)彼此保持基本恒定且均匀的距离。第一电极和第二电极中的至少一个的暴露导电表面基本上完全被电极涂层(200)覆盖。生物传感器存在含高阻抗状态和低阻抗状态的状态组中的至少一种状态，在高阻抗状态中，电极涂层(200)基本上不被生物标志物化学改变，而在低阻抗状态中，电极涂层(200)被生物标志物化学改变。还提供了一种含本发明的生物传感器的诊断伤口敷料系统。

技术领域

本发明涉及用于检测体液、分泌物或渗出物中的生物标志物的生物传感器，用于监测伤口或涉及伤口的诊断目的。

背景技术

皮肤修复失败和不愈合溃疡(non-healing ulcers)给医疗系统带来的疾病负担是巨大的。在美国，据报道，不愈合溃疡和慢性伤口影响650万患者，每年国家花费300亿美元。这些数字预计将随着人口老龄化和疾病流行率上升而增长，这些疾病(诸如肥胖症和糖尿病)会导致不愈合溃疡。此外，并发症还会影响烧伤伤口(burn wounds)，其局部感染会导致延迟愈合，并有发生侵袭性感染和脓毒症的风险。例如，在瑞典，大约三分之一的医院抗生素消耗与术后预防有关。愈合受损也与生物材料(诸如合成移植物和假体)的使用有关，其可能会引起炎症反应，并进一步增加感染风险。

目前，伤口和伤口愈合最常用的是传统的敷料和绷带。通常情况下，患者会定期安排去医院请医生或护士检查愈合中的伤口，在这个过程中，敷料或绷带通常会被取下并换成新的。伤口愈合并发症可能发生在距下次就诊之前相对较长的时间，因此在出现并发症的情况下，可能不会像通常所保证的那样立即处理。此外，在医院环境中打开敷料或绷带本身就构成了严重的风险。因此，即使在能够得出伤口正在如预期的那样愈合并且敷料根本不需要移除或更换的结论的情况下，也可能因此引入可导致复杂的继发性感染的医院相关的微生物。

伤口愈合过程的高度复杂性意味着有许多可能的方法、标志物以及生物和物理原理可以潜在地用于评估伤口的状态。具体地，希望能够优选在早期阶段检测感染。因此，已经投入了很多努力来鉴定这些与感染相关的方法、标志物以及生物和物理原理。

细菌毒素(诸如来自金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的磷脂酶A2和溶血素)可能引起可检测到的染料以脂质泡(lipid vessels)的形式从底物靶标中释放(Zhou,J.,Loftus,A.L.,Mulley,G.,Jenkins,A.T.A.,2010.Journal of the American ChemicalSociety 132(18),6566–6570)。该方法的缺点包括例如读出的主观或精细量化，这涉及主观视觉检查或需要例如荧光光谱分析仪器的单独分析。此外，伤口敷料的外层覆盖可能会阻碍下面释放的染料的视觉检查。在这种情况下，至少必须移除伤口敷料的外层覆盖部分，从而增加感染的风险。

基质金属蛋白酶是一种依赖锌的内肽酶，其在慢性伤口液中活性增加，可以通过使用芯片形式的底物涂覆的多孔硅来检测(Gao,L.Z.,Mbonu,N.,Cao,L.L.,Gao,D.,2008.Analytical Chemistry 80(5),1468–1473)。该方法的缺点包括例如需要干燥或通过其他方式处理芯片，以便在暴露于分析对象之后获得可视读出。因此，该方法不能很好地适用于例如伤口敷料中所需的实时分析。