[发明专利]荧光纳米材料感测器和相关方法

说明书

可用于检测分析物浓度(例如电解质和/或血液气体)的感测器。在一些实施方式中，这样的感测器可包括基质材料、与基质材料结合的纳米粒子、和与纳米粒子结合的信号分子。在具体实施方式中，所述信号分子可呈现出作为分析物浓度的函数的荧光发射强度。

技术领域

本公开涉及用于检测和测量分析物浓度的感测器(传感器，sensor)，和更具体地涉及用于检测、测量和监测生物分析物的荧光纳米材料感测器。

背景技术

生物分析物例如pH、血液气体、电解质和代谢产物的监测一直以来是用于评估个体的一般健康状况及其身体机能状态的主要途径之一，在重症护理场合中尤其如此。例如，在近患者(快速诊断，near-patient)检验环境中使用专用分析仪以在重症护理场景期间提供血液分析物的连续的实时的测量和检测。血液分析物的测量提供有关个体的氧合状态、气体交换、酸碱稳态和换气的宝贵信息。尽管已经开发各种生物分析物感测器技术，但仍在不断寻求在设计、功能性和准确性方面的改进。

发明内容

本公开描述用于检测和测量分析物浓度的感测器，并且更具体地涉及用于检测、测量和监测血液气体分析物的荧光纳米材料感测器。

在一个方面中，本公开涉及用于检测分析物浓度的感测器。该感测器包括基质材料、与基质材料结合的纳米粒子和与纳米粒子结合的信号分子(发出信号的分子，signaling molecule)。所述纳米粒子或所述信号分子呈现出作为分析物浓度的函数的荧光发射强度。

这样的感测器可任选地包括以下特征的一个或多个。所述分析物可为钾、氧、二氧化碳、氢离子或其任意组合。所述基质材料可为水凝胶基质。所述基质材料对于所述分析物可为能透过的。所述纳米粒子可为聚合物纳米粒子。所述纳米粒子可为量子点。所述量子点可呈现出能辨别的发射波长。所述信号分子可改变作为分析物浓度的函数的所述量子点的荧光发射强度。在不存在分析物下，所述信号分子可减弱或增强所述纳米粒子的荧光发射强度。在存在分析物下，所述信号分子可增强或减弱所述纳米粒子的荧光发射强度。所述信号分子可为荧光团。所述信号分子可为非荧光团分子。所述信号分子可为羟基芘三磺酸、苯并[g,h,i]苝、香豆素并穴醚(香豆素并穴状配体，coumarocryptand)、或其任意组合。所述感测器可光学连接到测量装置。所述感测器可为比率感测器。所述纳米粒子或所述信号分子可呈现出作为温度的函数的荧光发射强度。

在另一方面中，本公开涉及用于检测分析物浓度的感测器，其包括基质材料、供体发色团和受体发色团。在存在分析物下，所述供体发色团可将能量转移到所述受体发色团，导致所述受体发色团呈现出指示所述分析物存在的能辨别的发射波长。

这样的感测器可任选地包括以下特征的一个或多个。所述分析物可为钾、氧、二氧化碳、氢离子或其任意组合。所述基质材料可为水凝胶基质。所述基质材料对于所述分析物可为能透过的。所述供体发色团或所述受体发色团可为纳米粒子。所述纳米粒子可为聚合物纳米粒子。这些纳米粒子可为量子点。所述受体发色团或所述供体发色团可为荧光染料。所述感测器可光学连接到测量装置。所述感测器可为比率感测器。随着温度的变化，所述供体发色团可将能量转移到所述受体发色团，导致所述受体发色团呈现出指示温度变化的能辨别的发射波长。

在又一方面中，本公开涉及流体中的分析物浓度的检测方法。该方法包括提供一个或多个感测器，其包括基质材料、与基质材料结合的纳米粒子和与纳米粒子结合的信号分子。所述信号分子或所述纳米粒子可呈现出依赖于分析物浓度的荧光发射强度。所述方法还可包括将所述一个或多个感测器暴露于所述流体。所述方法还可包括测量所述荧光发射强度。所述方法还可包括基于所测量的荧光强度，检测所述分析物。

这样的方法可任选地包括以下特征的一个或多个。所述流体可为生物流体。所述生物流体可为血液。