[发明专利]新型有机电子转移介体和包括其的装置

说明书

本发明涉及显示卓越的氧化‑还原电势的新型有机电子转移介体和包括该新型有机电子转移介体的具有改善性能的装置，比如电化学生物传感器。

技术领域

本发明涉及新型有机电子转移介体和包括其的电化学生物传感器。

背景技术

葡萄糖传感器的操作原理如图1所示。具体地，葡萄糖被葡糖氧化酶氧化成葡糖酸，而接收电子的经还原的中间体将电子转移至电极。结果，通过血糖和酶之间的反应产生的电子流被转换成电信号，从而可以知晓血糖浓度。

用于血糖测量条的代表性葡萄糖脱氢酶为葡萄糖脱氢酶-黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD-GDH)。需要能够帮助电子在FAD-GDH和电极之间移动的电子转移介体，并且Fe(CN)₆^-3已知为适当的化合物，因为它容易溶于水，所以价格低廉而且具有很高的敏感性。然而，由于活性位点的亲合性低，FAD-GDH和Fe(CN)₆^-3的速率常数(k₂＝k_cat/k_M)低至约1×10³M^-1s^-1，因此存在两者之间的反应性不好这一局限性。

另一方面，具有高速率常数的锇类复合物用作电子转移介体。当复合物的配体被修饰时，它可被调节为具有适当的电化学电势，因此在可用性方面非常有用，但是由于锇金属非常昂贵，它不适合在一次性血糖测量条中使用。因此，关于有机化合物作为廉价和可持续替代物的研究正在进行之中。虽然各种有机电子转移介体的特点包括萘醌/菲醌衍生物，但仍需要开发可用作这种电子转移介体的有机类材料。

发明内容

【技术问题】

在这种情况下，本发明人已经注意到了吩噻嗪有机电子转移介体的氧化还原反应。当氧化还原反应发生在如下面反应式1所示的相应的吩噻嗪有机电子转移介体中时，与在水溶液中测量的Ag/AgCl参考电极相比，氧化还原电势已知为-0.1V(参见国际专利公开号WO 2008/036516，参见美国专利US 5,520,786)。

葡萄糖传感器在低血糖部分(低响应电流部分)中的准确度差的一个重要因素是，该部分中有相对较高的背景电流。这种背景电流之所以发生，是因为除了来自酶的电子之外，对于来自周围环境的电子也有通道。因此，为了最小化这种背景电流，必须阻断电子转移介体从周围环境接收电子的路径，为此目的，最好使电子转移介体的标准还原电势在水溶液中测量时与Ag/AgCl参考电极相比具有约-0.2～0.1V的值。当在有机溶剂(CH₃CN，DMSO等)中测量时，它与Ag/AgCl参考电极相比可表现出-0.4～0.1V之间的值。

[反应式1]

吩噻嗪有机电子转移介体的氧化还原反应

另一方面，与Ag/AgCl参考电极相比，黄素[或异咯嗪]衍生物比如反应式2的氧化还原电势已知为-0.46V。该化合物具有与FAD类似的氧化还原电势，是FAD的衍生物，作为氧化还原辅酶是熟知的，但作为用于葡萄糖传感器的电子转移介体，它并没有表现出最佳氧化还原电势。

[反应式2]

核黄素和黄素腺苷二核苷酸(FAD)的结构和其衍生物(异咯嗪)的氧化还原反应