專利名稱：用于體內(nèi)檢測分析物的光學(xué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器、制備該傳感器的方法以及使用該傳感器的方法。所述傳感器可用于利用光學(xué)技術(shù)測量或監(jiān)測體液中的葡萄糖。所述傳感器特別適合用于必須通過反復(fù)進(jìn)行葡萄糖測量來密切監(jiān)測葡萄糖水平的情況中，例如在糖尿病管理中。
背景技術(shù)：
在糖尿病的管理中，為了保證正確的胰島素劑量，規(guī)則地測量血中葡萄糖是重要的。此外，已經(jīng)證實，在長期治療的糖尿病患者中，血糖水平的更好控制可以延遲視網(wǎng)膜病、循環(huán)系統(tǒng)問題以及通常與糖尿病相關(guān)的其他變性疾病的發(fā)作，如果不能防止的話。因此需要由糖尿病患者來可靠并準(zhǔn)確地自身監(jiān)測血糖水平。
當(dāng)前，血糖是糖尿病患者利用市購的比色試條或電化學(xué)生物傳感器(例如酶電極)來監(jiān)測的，每一次進(jìn)行測量時，比色試條或電化學(xué)生物傳感器均需要規(guī)則使用刺血針類(lancet-type)器具來抽取適量的血。平均而言，大多數(shù)糖尿病患者將使用這種器具來測量血糖，一天兩次。但是，美國國家衛(wèi)生研究所(US National Institutes ofHealth)建議血糖檢測應(yīng)該一天進(jìn)行至少四次，該建議已經(jīng)被美國糖尿病協(xié)會(American Diabetes Association)所認(rèn)可。血糖檢測頻率的增加給糖尿病患者施加了相當(dāng)?shù)呢?fù)擔(dān)，無論是在資金方面還是在疼痛和不舒適方面，特別是對于必須規(guī)則使用刺血針從指尖取血的長期糖尿病患者。因此，顯然存在對更好的長期葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)的需求，該系統(tǒng)不涉及從患者身上抽血。
已經(jīng)有許多關(guān)于不需要從患者身上抽血的葡萄糖測量技術(shù)的建議。已經(jīng)做了許多嘗試以構(gòu)建裝置，在這些裝置中，酶電極生物傳感器被置于插入血管中的針或?qū)Ч艿哪┒松?Wilkins，E.and Atanasov，P，Med.Eng.Phys(1996)18273-288)。雖然傳感裝置本身位于血管內(nèi)，但是針或?qū)Ч鼙３峙c外部環(huán)境連接。實際上，這種裝置不適用于人患者，首先是因為針或?qū)Ч懿迦胙苤性斐筛腥镜娘L(fēng)險并且還使患者覺得不舒服，因此不適于長期連續(xù)使用。第二，這種裝置還沒有獲得用于患者的許可，因為已經(jīng)有暗示，在針或?qū)Ч艿哪┒耍撗b置本身可能是造成血栓流入患者循環(huán)系統(tǒng)的原因。這明顯地給患者的健康造成非常嚴(yán)重的風(fēng)險。
Mansouri和Schultz(Biotechnology 1984)、Meadows和Schultz(Anal.Chim.Acta.(1993)280pp21-30)以及US專利No.4,344,438均描述了用于通過光學(xué)設(shè)備原位監(jiān)測血中低分子量化合物的裝置。這些裝置被設(shè)計為插入血管中或被置于皮下，但是需要光纖連接外部光源和外部檢測器。而且，這些裝置在血管中的定位具有促進(jìn)血栓形成的相關(guān)風(fēng)險，另外，在一個實施方案中，需要保持光纖與外部環(huán)境連接，這對于長期使用是不切實際的并且?guī)в懈腥撅L(fēng)險。
在微創(chuàng)葡萄糖監(jiān)測技術(shù)的研究中，一些注意還集中在利用紅外光譜直接測量諸如耳垂或指尖的組織中血管中的血糖濃度，所述組織相對“光透明”并且具有位于接近皮膚表面處的血管(Jaremko，J.and Rorstad，O.Diabetes Care 1998 21444-450and Fogt，E.J.Clin.Chem.(1990)36，1573-80)。這種方法顯然是微創(chuàng)的，但是由于以下事實而被證明為實用價值很小血中葡萄糖的紅外光譜類似于周圍組織的紅外光譜，以至于實踐中實際不可能分辨這兩種光譜。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，皮下流體中分析物的濃度與血液中所述分析物的濃度相關(guān)，因此已有一些利用位于皮下位置處的葡萄糖監(jiān)測裝置的報道。具體地，Atanasov等人(Med.Eng.Phys.(1996)18pp632-640)描述了使用可植入葡萄糖傳感裝置(尺寸5.0×7.0×1.5cm)來監(jiān)測狗的皮下流體中的葡萄糖。該裝置由電流葡萄糖傳感器、微型穩(wěn)壓器、FM信號發(fā)送器和電源組成，并且可以經(jīng)與基于計算機(jī)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)連接的天線和接收器來遠(yuǎn)程詢問，而不需要與外部環(huán)境連接。但是，大尺寸的這種裝置用于人患者明顯不切實際。
Ryan J.Russell et al，Analytical Chemistry，Vol.71，Number 15，3126-3132描述了一種基于聚乙二醇的可植入水凝膠，其含有與水凝膠網(wǎng)絡(luò)化學(xué)偶聯(lián)的異硫氰酸熒光素葡聚糖(FITC-葡聚糖)以及四甲基若丹明異硫氰酸酯刀豆素A(concavalin A)，用于皮膚植入。所植入的水凝膠球體將被經(jīng)皮詢問。
R.Ballerstadt et al，Analytica Chemica Acta，345(1997)，203-212公開了一種分析系統(tǒng)，其中兩種聚合物(葡聚糖)分子分別用第一和第二熒光團(tuán)來標(biāo)記，并通過多價凝集素分子結(jié)合在一起，產(chǎn)生猝滅。葡萄糖使凝集素的結(jié)合位點飽和，引起兩種聚合物的分離，導(dǎo)致熒光的增加。
Joseph R.Lakowicz et al，Analytica Chimica Acta，271，(1993)，155-164描述了調(diào)相熒光計的用途。其用基于熒光壽命的測量來取代先前所述技術(shù)中教導(dǎo)的基于熒光強(qiáng)度的測量。
熒光壽命可以通過相位和調(diào)制技術(shù)來測量，通過利用在1～200MHz調(diào)制強(qiáng)度的光來激發(fā)熒光并測量發(fā)射光相對于入射光的相位移和(解)調(diào)制。
在W091/09312中，描述了利用葡萄糖親和分析的皮下方法和裝置，其通過光學(xué)設(shè)備來遠(yuǎn)程詢問。在WO97/19188中，描述了葡萄糖的可植入分析系統(tǒng)的另一實例，該系統(tǒng)產(chǎn)生可以遠(yuǎn)程讀出的光學(xué)信號。在WO91/09312和WO97/19188中所描述的裝置在分析化學(xué)未能正確進(jìn)行之后將長時期保持于體內(nèi)，這對于長期應(yīng)用來說是主要的缺點。該裝置的移除將需要外科方法。
WO03/006992通過提供傳感器微粒中的分析來解決該問題，所述傳感器微粒足夠小，以至于當(dāng)傳感器用完時由巨噬細(xì)胞從植入位置除去。WO02/30275提供了用于將傳感器微粒注入到上層皮膚中的設(shè)備，它們將隨著皮膚的生長而從上層皮膚上脫落。
WO 00/02048通過利用生物可降解材料包含分析試劑來解決該問題。公開了多種生物可降解材料。這些材料包括Jeong et al.，Nature 388pp.860-862的生物可降解嵌段共聚物，其由聚(環(huán)氧乙烷)和聚(L-乳酸)的嵌段組成。公開的其他材料是交聯(lián)蛋白、多糖、聚酸酐、脂肪酸/膽固醇混合物以及紅細(xì)胞影。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)確定，為了獲得最佳性能，生物可降解材料除了生物可降解之外還應(yīng)該滿足一定的要求1.生物可降解材料應(yīng)該允許快速滲透，使得傳感器具有短的響應(yīng)時間。如果生物可降解材料具有對葡萄糖的高滲透性，則這可以實現(xiàn)。
2.生物可降解材料應(yīng)該具有分子量截留特性，使得葡萄糖可以擴(kuò)散通過生物可降解材料以接觸分析組分，但是分析組分不能擴(kuò)散通過生物可降解材料以在身體內(nèi)自由地到處移動。
WO00/02048中公開的材料不一定提供這些特性。
表現(xiàn)出明顯分子量截留特性的聚合物包括衍生纖維素、再生纖維素、聚(甲基丙烯酸甲酯)、乙烯-乙烯醇共聚物、碳酸酯-醚共聚物、聚丙烯腈和聚砜。但是這些聚合物是生物不可降解的。
生物可降解聚合物通常是疏水材料，例如乳酸-乙醇酸共聚物、聚乳酸、聚乙醇酸和聚己內(nèi)酯。這些材料不允許葡萄糖擴(kuò)散。
本發(fā)明人現(xiàn)已確定，一些具有疏水和親水單元的共聚物滿足上文所提出的全部要求。
因此，在本發(fā)明的第一方面，提供用于葡萄糖的體內(nèi)檢測的傳感器，包含用于葡萄糖分析的組分，分析組分的讀出信息是可檢測光學(xué)信號，當(dāng)傳感器植入體內(nèi)時可以通過外部光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮詢問該光學(xué)信號；和包封分析組分同時允許分析物接觸分析組分的生物可降解材料的殼，其中生物可降解材料包含具有疏水和親水單元的共聚物。
生物可降解材料形成殼是重要的。共聚物殼優(yōu)選具有1～100μm的厚度，更優(yōu)選為1～50μm。
優(yōu)選的是，共聚物是無規(guī)共聚物。使用嵌段共聚物不是優(yōu)選的，因為這種聚合物通常不具有適當(dāng)?shù)姆肿恿拷亓籼匦?。但是，具有下文中提出的分子量限值?nèi)的嵌段的嵌段共聚物適合用于本發(fā)明。
優(yōu)選的是，共聚物具有至少5.0×10-10cm2/s的滲透性。
術(shù)語“滲透性”用于指分析物(葡萄糖)通過水合共聚物的總體滲透性，其可以通過實驗測量。滲透性與分析物在浸浴傳感器的流體和分析物接觸分析組分的傳感器內(nèi)部之間達(dá)到平衡所花費的時間負(fù)相關(guān)。因此，滲透性越高，傳感器的響應(yīng)時間越快。在達(dá)到95％平衡的過程中，小于5分鐘的延遲是理想的。
優(yōu)選的是，當(dāng)植入體內(nèi)時，共聚物在一周到一年的時期內(nèi)降解，例如30天。對于5μm的典型聚合物厚度，這對應(yīng)于0.17μm/天的降解速率。降解速率取決于水滲透性(溶脹)以及聚合物的分子量。溶脹越高(對應(yīng)于高含量的親水域)，降解越快，并且分子量越大，降解越慢。
優(yōu)選的是，對于葡萄糖的移動性，生物可降解材料具有不超過25000道爾頓的分子量截留限值。更優(yōu)選的是，生物可降解材料具有不超過10000道爾頓的分子量截留限值。分析組分具有高分子量，例如蛋白質(zhì)或聚合物，以防止它們擴(kuò)散通過共聚物而從傳感器中損失。在優(yōu)選實施方案中，其中共聚物的親水單元包含聚乙二醇(PEG)和二酸的酯，分子量截留限值受PEG鏈長度、聚合物的分子量和親水單元的重量分?jǐn)?shù)的影響。PEG鏈越長，分子量截留限值越高，聚合物分子量越大，分子量截留限值越小，并且親水單元的重量分?jǐn)?shù)越低，分子量截留限值越小。
優(yōu)選的是，疏水單元的重量分?jǐn)?shù)為共聚物的10～90％，更優(yōu)選為共聚物的10～50％。
優(yōu)選的是，每個親水單元的分子量為200～10000道爾頓，更優(yōu)選為400～4000道爾頓。如果親水單元的分子量太小，葡萄糖的滲透性將很低。
優(yōu)選的是，共聚物的親水單元各自包含聚乙二醇和二酸的酯。作為聚乙二醇的替代方案，可以使用乙二醇和丙二醇的混合聚合物，和/或聚醚骨架可以用疏水和/或親水基團(tuán)來取代。作為聚乙二醇的又一種替代方案，可以使用聚四氫呋喃(聚THF)。
優(yōu)選的是，親水單元包含對苯二酸和/或琥珀酸作為二酸。其他合適的二酸是草酸、酒石酸、苯二甲酸、天冬氨酸、丙二酸和低聚或多聚二酸，例如聚(二聚酸-癸二酸)。在一個優(yōu)選實施方案中，二酸僅是對苯二酸。在作為替代的優(yōu)選實施方案中，對苯二酸與琥珀酸的摩爾比為1∶2～2∶1，適合的是1∶1。
作為替代方案，共聚物的親水單元可包含低聚物。適合的低聚物是甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、乙烯吡咯烷酮、乙烯醇、碳水化合物、環(huán)氧乙烷和/或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的低聚物。當(dāng)親水單元包含HEMA時，在聚合物內(nèi)提供生物可降解鍵(例如酯鍵，如對苯二酸酯鍵)，以增加生物可降解性。
優(yōu)選的是，各疏水單元的分子量是400～5000道爾頓。如果疏水單元的分子量太大，葡萄糖滲透性將很低。如果疏水單元的分子量太小，聚合物將具有低的機(jī)械強(qiáng)度。
優(yōu)選的是，共聚物的疏水單元包含丁-1，4-二醇和二酸的酯。作為丁-1，4-二醇的替代，可以使用戊-1，5-二醇或己-1，6-二醇。
優(yōu)選的是，疏水單元包含對苯二酸和/或琥珀酸作為二酸。在優(yōu)選實施方案中，對苯二酸與琥珀酸的摩爾比為1∶2～2∶1，適合的是1∶1。作為替代方案，疏水單元僅包含對苯二酸作為二酸。其他合適的二酸在上文中給出。
作為替代方案，共聚物的疏水單元可以包含甲基丙烯酸甲酯(MMA)、聚氨酯和/或酰胺的低聚物(例如尼龍-6、低聚-N-叔丁基丙烯酰胺或低聚-N-異丙基丙烯酰胺)。當(dāng)疏水單元包含MMA時，在聚合物內(nèi)提供生物可降解鍵(例如酯鍵，如對苯二酸酯鍵)，以增加生物可降解性。
優(yōu)選的聚合物具有通式aPEG(T/S)bPB(T/S)c，其中“a”表示PEG鏈的分子量，“b”表示在所得聚合物中PEG(T/S)(聚乙二醇對苯二酸酯/琥珀酸酯)的重量分?jǐn)?shù)，“c”表示在所得聚合物中PB(T/S)(聚丁二醇對苯二酸酯/琥珀酸酯)的重量分?jǐn)?shù)。這種聚合物的實例是600PEGT80PBT20、1000PEGT80PBT20、2000PEGT80PBT20、4000PEGT80PBT20，1000PEGT50PBT50和1000PEG(T/S)60PB(T/S)40(T/S 50％)。所述聚合物是生物可降解的，具有高的葡萄糖滲透率，并且具有約25000道爾頓的分子量截留特性。
在US6383220和EP1247522中公開了這些聚合物中的一些。
分析組分被共聚物的殼包封。在殼內(nèi)可存在一個或多個分析組分腔室。
適當(dāng)?shù)兀治鼋M分在殼內(nèi)是水溶液。
另一種選擇是分析組分布置在另一種材料的基體內(nèi)，該基體被共聚物的殼包封。
第三種選擇是分析組分布置在另一種材料的芯和共聚物的包殼之間。這三種傳感器令人感興趣。
首先，可以使用在使用中溶解的芯材料。這種芯材料包括乳糖球(例如來自Meggle的FlowLacTM)、甘露醇球(例如來自Roquette的PearlitolTM)、蔗糖/淀粉球(例如來自Werners的Pharm-a-spheresTM)、PVA和PVP。根據(jù)芯材料的特性，它可以擴(kuò)散穿過共聚物的包殼，以和周圍流體中的芯材料平衡，或者可以被捕集在傳感器內(nèi)。
例如，甘露醇芯會溶解并擴(kuò)散穿過包殼，以在傳感器內(nèi)部產(chǎn)生幾個μM濃度的甘露醇。甘露醇完全溶解所花費的典型時間是10～15分鐘。PVA和PVP不能擴(kuò)散穿過包殼。
第二，可以使用在使用中溶脹形成基體的芯材料，分析組分可以擴(kuò)散到該基體中。這種芯材料包括具有丙烯?；慕宦?lián)PEG、PEGA聚合物和瓊脂糖。
第三，可以使用在使用中既不溶解也不溶脹的芯材料。這種芯材料包括玻璃。在這種情況下，分析組分可以在芯材料和共聚物包殼之間的空間的薄殼內(nèi)移動。
適當(dāng)?shù)兀瑐鞲衅魇且粋€或多個纖維或珠粒的形式。圓盤也是傳感器的適當(dāng)形式，但是它們不是優(yōu)選的。
傳感器可以通過注射來引入到皮膚內(nèi)，優(yōu)選利用注射器，或者通過其他的方法，特別是通過在WO 00/02048中所描述的任意方法。傳感器優(yōu)選具有適合于通過小規(guī)格針注射的尺寸，以使患者的不舒適感最小化。優(yōu)選的是，傳感器具有20μm～1mm的最大尺寸。但是，可以使用具有更大的最大尺寸的桿狀傳感器。
傳感器可以引入在真皮的厚度之內(nèi)，或者真皮下引入，或者可以引入到表皮，但是在引入到表皮的情況下，可能在生物可降解材料，如果存在的話，降解之前，通過表皮層的長出將傳感器從皮膚排出。
由于傳感器位于皮膚內(nèi)，因此傳感器中產(chǎn)生的光學(xué)信號可以經(jīng)皮檢測(即，通過皮膚的較高層)，因此避免了對傳感器和外部環(huán)境之間任意直接接觸的需要。當(dāng)傳感器適當(dāng)?shù)匚挥谄つw部位中時，可以根據(jù)需要經(jīng)常進(jìn)行葡萄糖測量，而沒有不利影響。這對于糖尿病患者的長期護(hù)理特別有利，因為如果葡萄糖測量進(jìn)行越頻繁，就可以對血中葡萄糖水平上維持更緊密的控制，并且將減少與血糖調(diào)節(jié)不良相關(guān)的病況發(fā)展的風(fēng)險，例如視網(wǎng)膜病、腎病、神經(jīng)病、普通微血管和大血管損害以及血液循環(huán)不良。
由于本發(fā)明的傳感器本身不含有任何詢問分析讀出信息所需要的光學(xué)組分(這些單獨提供并位于體外)，因此傳感器可容易地以可注射的形式來提供，并且使患者的不舒適感最小化。
適用于傳感器的分析包括各種反應(yīng)，例如導(dǎo)致可檢測的光學(xué)變化的水解和氧化，即可以經(jīng)皮觀測的熒光增強(qiáng)或猝滅。用于本發(fā)明的傳感器中的優(yōu)選分析是結(jié)合分析，其讀出信息是可檢測的或可測量的光學(xué)信號，利用光學(xué)設(shè)備可以經(jīng)皮詢問該信號。產(chǎn)生光學(xué)信號的結(jié)合分析應(yīng)優(yōu)選是可逆的，這樣可以實現(xiàn)葡萄糖的變動水平的連續(xù)監(jiān)測。這種可逆性對于結(jié)合分析形式的利用是特別有利的，在這種結(jié)合分析形式中分析組分沒有被消耗。結(jié)合分析還出于安全原因優(yōu)選用于本發(fā)明的傳感器中，因為它們不能產(chǎn)生可能由酶或電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的任意所不需要的產(chǎn)物。
用于本發(fā)明傳感器中的優(yōu)選結(jié)合分析配置包括可逆競爭的、反應(yīng)物受限的結(jié)合分析，其組分包括葡萄糖類似物和能夠可逆結(jié)合葡萄糖和葡萄糖類似物的葡萄糖結(jié)合劑。葡萄糖和葡萄糖類似物競爭結(jié)合葡萄糖結(jié)合劑上的相同結(jié)合位點。這種競爭結(jié)合分析配置在臨床診斷技術(shù)中是公知的，并且例如在The Immunoassay Handbook，ed.David Wild，Macmillan Press 1994中有說明。用于分析中的適當(dāng)?shù)姆治鑫锝Y(jié)合劑將包括抗體或保留葡萄糖結(jié)合位點的抗體片段(例如Fab片段)、凝集素(例如刀豆素A)、激素受體、藥物受體、適體和分子印跡聚合物。
根據(jù)本發(fā)明可用作分析讀出信息的適當(dāng)光學(xué)信號包括可由鄰近分析產(chǎn)生的任意光學(xué)信號，例如由熒光共振能量轉(zhuǎn)移、熒光偏振、熒光猝滅、磷光技術(shù)、發(fā)光增強(qiáng)、發(fā)光猝滅、衍射或等離子體共振所產(chǎn)生的那些。
本發(fā)明傳感器的最優(yōu)選實施方案結(jié)合了競爭的、反應(yīng)物受限的結(jié)合分析，其利用熒光共振能量轉(zhuǎn)移產(chǎn)生光學(xué)讀出信息。在這種分析形式中，葡萄糖類似物用第一發(fā)色團(tuán)來標(biāo)記，葡萄糖結(jié)合劑用第二發(fā)色團(tuán)來標(biāo)記。第一和第二發(fā)色團(tuán)中的一個作為供體發(fā)色團(tuán)，另一個作為受體發(fā)色團(tuán)。
供體發(fā)色團(tuán)的熒光發(fā)射光譜必須與受體發(fā)色團(tuán)的吸收光譜重疊，使得當(dāng)供體和受體發(fā)色團(tuán)通過結(jié)合劑而相互緊密鄰近時，部分能量將非輻射性地轉(zhuǎn)移到鄰近的受體發(fā)色團(tuán)，該過程被稱為熒光共振能量轉(zhuǎn)移，其中所述部分能量通常將產(chǎn)生由供體發(fā)射的熒光(在輻射由供體發(fā)色團(tuán)吸收的波長的入射輻射之后)。這導(dǎo)致了由供體發(fā)色團(tuán)發(fā)射的部分熒光信號猝滅，熒光壽命被改變，并且在一些情況下受體發(fā)色團(tuán)發(fā)射熒光。但是受體發(fā)色團(tuán)可以是非熒光染料。
當(dāng)通過將葡萄糖類似物結(jié)合至葡萄糖結(jié)合劑而使供體和受體發(fā)色團(tuán)緊密鄰近時，將僅僅發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移。因此，在與葡萄糖類似物競爭結(jié)合葡萄糖結(jié)合劑的葡萄糖存在下，猝滅的量減少(導(dǎo)致由供體發(fā)色團(tuán)發(fā)射的熒光信號強(qiáng)度的可測增加或者由受體發(fā)色團(tuán)發(fā)射的信號強(qiáng)度的下降)，這是由于標(biāo)記的葡萄糖類似物被從結(jié)合葡萄糖結(jié)合劑處置換下來。因此，由供體發(fā)色團(tuán)發(fā)射的熒光信號的強(qiáng)度或壽命與浸浴傳感器的皮下流體中葡萄糖濃度相關(guān)。
熒光共振能量轉(zhuǎn)移分析形式的其他有利特征源于以下事實在利用受體發(fā)色團(tuán)的吸收光譜范圍內(nèi)波長的入射輻射光束來激發(fā)之后，由受體發(fā)色團(tuán)發(fā)射的任意熒光信號均不受熒光共振能量轉(zhuǎn)移過程的影響。因此，可利用由受體發(fā)色團(tuán)發(fā)射的熒光信號的強(qiáng)度作為中間基準(zhǔn)信號，例如在傳感器的連續(xù)標(biāo)定中或用于監(jiān)測傳感器降解的程度，并由此指示需要植入或注射新的傳感器。這種信號下降到低于可接受基線水平時，指示需要植入或注射新的傳感器。
能夠適用于本發(fā)明傳感器的利用熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)的競爭結(jié)合分析在本技術(shù)領(lǐng)域中是已知的。US 3996345描述了利用抗體和熒光劑-猝滅劑發(fā)色團(tuán)對之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的免疫測定。Meadows和Schultz(Anal.Chim.Acta(1993 280pp21-30)描述了一種基于標(biāo)記的葡萄糖類似物(FITC標(biāo)記的葡聚糖)和標(biāo)記的葡萄糖結(jié)合劑(若丹明標(biāo)記的刀豆素A)之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的葡萄糖測量的均相測定法。在所有的這些配置中，受體和供體發(fā)色團(tuán)/猝滅劑可以結(jié)合到結(jié)合劑或葡萄糖類似物。
可以使用在本文件的引言中所引用的背景技術(shù)中描述的各種FRET化學(xué)。
可以進(jìn)行熒光壽命或熒光強(qiáng)度測量。如Lakowicz等人的文獻(xiàn)中所描述，可以通過調(diào)相技術(shù)來測量熒光壽命。
對熒光共振能量轉(zhuǎn)移的一種替代方案是熒光猝滅技術(shù)。在這種情況下，具有熒光猝滅能力的化合物被用來替代特異性受體發(fā)色團(tuán)，在競爭結(jié)合分析中的光學(xué)信號將隨著葡萄糖的增加而增加。作用強(qiáng)且非特異性的熒光猝滅劑的實例由Tyagi et al.Nature Biotechnology(1998)18p49給出。
適當(dāng)?shù)钠咸烟穷愃莆锸瞧暇厶?。適當(dāng)?shù)钠咸烟墙Y(jié)合劑是凝集素，例如刀豆素A。
在依賴熒光猝滅或熒光共振能量轉(zhuǎn)移的分析中，當(dāng)熒光團(tuán)和猝滅劑分子相互不結(jié)合時，生物可降解材料的殼結(jié)構(gòu)為熒光團(tuán)和猝滅劑分子分離提供足夠的空間，這樣熒光團(tuán)的猝滅可以停止。
在第二方面，本發(fā)明涉及制備本文中上述傳感器的方法。
傳感器可以如下制備形成共聚物的開放中空殼、用分析組分填充所述殼并密封該殼以形成傳感器。
可以使用擠出或模塑法。PEGT-PBT-類似聚合物(ArnitelTM(DSM)和HytrelTM(聚丁二醇-對苯二酸酯-聚鏈烷-對苯二酸酯；Dupont)被廣泛地用于注塑、擠出和吹塑(制膜)。
制備聚合物微膠囊的化學(xué)方法包括相分離(凝聚)、溶劑蒸發(fā)和/或萃取。
凝聚技術(shù)依賴于當(dāng)將第三非溶劑組分加入聚合物溶液中時包衣聚合物的溶解性降低。非溶劑不溶解聚合物。在加入第三組分過程中，形成兩種液相富含聚合物的凝聚層以及上層液體。如果分析化學(xué)品是以小滴分散在聚合物溶液中，它們可以被凝聚層包覆，這樣形成具有聚合物殼的水填充芯。所述殼通過聚合物溶劑的蒸發(fā)或萃取而硬化。凝聚過程中的重要參數(shù)是溶劑與第三組分之比、聚合物濃度、聚合物與分析化學(xué)品之比、非溶劑添加速率、表面活性劑的特性和表面活性劑濃度。作為用溶液進(jìn)行的一種替代方案，分析組分可以作為干微粉化粉末而分散。
相分離的實驗表明利用這種方法來制備PEGT-PBT微膠囊的可能性。適當(dāng)?shù)木酆衔锶軇┦嵌燃淄椤Ｓ糜谡T導(dǎo)相分離的第三組分可以是例如硅油、芝麻油或棉花子油以及少量的表面活性劑(例如Span 85TM)。硬化劑適當(dāng)?shù)厥歉椤?br> 在溶劑蒸發(fā)技術(shù)中，聚合物溶于適當(dāng)溶劑中(例如二氯甲烷)并分散在與聚合物不混溶的外部水相中。所述水相含有一種或多種穩(wěn)定劑(例如聚乙烯醇)，以防止顆粒的團(tuán)聚。蒸發(fā)有機(jī)溶劑，以產(chǎn)生硬化的顆粒。分析組分可以作為微粉化粉末或作為溶液分散在有機(jī)溶液中。為了在分析組分為溶解狀態(tài)時獲得微膠囊而不是致密微球體，必須小心選擇初始乳液(油包水)的組成。乳液由水溶液中的分析組分和溶于有機(jī)溶劑中的PEGT-PBT聚合物組成。
當(dāng)用于PEGT-PBT聚合物的溶劑萃取時，水混溶性比二氯甲烷更好的適當(dāng)溶劑是乙酸乙酯、NMP、DMSO和二甲基異山梨醇。DMF和γ-丁內(nèi)酯也是適合的溶劑。可以使用這些溶劑的組合。
制備聚合物微膠囊的適當(dāng)物理方法包括噴霧干燥、噴霧包衣、噴霧冷卻、旋轉(zhuǎn)盤霧化、流化床包衣、共擠出(例如固定噴嘴共擠出、離心轉(zhuǎn)頭共擠出或浸沒式噴嘴共擠出)和鍋包衣。
用于膠囊的噴霧干燥法通常使用雙噴嘴，其中芯材料(與分析組分混合)和殼材料(溶解態(tài))結(jié)合。通過超聲或震動可以形成小滴，接著通過在硬化浴中干燥(溶劑蒸發(fā))來硬化小滴，其中所述硬化浴可以是空氣。微膠囊的尺寸以及殼的厚度可以通過改變噴嘴尺寸、溶液和硬化溶劑的濃度來定制。對于這種方法，如果不能用水則必須選擇適當(dāng)?shù)男静牧?例如瓊脂糖、PVP和PVA)。
在流化床包衣中，利用溶解態(tài)的殼材料來包覆預(yù)形成的芯材料微球體(與分析組分混合或者用分析組分包覆，例如通過預(yù)先噴霧包衣或流化床包衣步驟)。溶劑的隨后蒸發(fā)產(chǎn)生薄殼層。當(dāng)實施流化床包衣時，優(yōu)選使用頂部噴霧流化床涂布器(例如Combi CoataTM流化床系統(tǒng))以獲得平滑的產(chǎn)物，但是也可使用底部噴霧流化床涂布器。
在噴霧包衣中，通過噴涂溶解態(tài)的殼材料來包覆預(yù)形成的芯材料微球體(與分析組分混合或者用分析組分包覆，例如通過預(yù)先噴霧包衣或流化床包衣步驟)。溶劑的隨后蒸發(fā)產(chǎn)生薄殼層。
適當(dāng)?shù)陌鲁绦蚶缡鞘剐就ㄟ^幾個包衣材料幕簾(US5246636)、收集噴霧干燥和盤干燥的顆粒(US4764317)、包覆液滴(US4675140)。US2003/0013783A1描述了使用雙噴嘴系統(tǒng)制作膠囊。
在第三方面，本發(fā)明涉及利用本文所述傳感器來檢測葡萄糖的方法，包括將傳感器植入哺乳動物的皮膚中、利用外部光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮檢測或測量葡萄糖和使生物可降解材料降解。
利用光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮詢問傳感器，即傳感器和光學(xué)設(shè)備之間不需要物理連接。當(dāng)傳感器結(jié)合了利用熒光能量轉(zhuǎn)移技術(shù)的競爭性、反應(yīng)物受限的結(jié)合分析時，光學(xué)設(shè)備應(yīng)該提供在供體發(fā)色團(tuán)吸收光譜范圍內(nèi)波長的第一束入射輻射以及優(yōu)選的在受體發(fā)色團(tuán)吸收光譜范圍內(nèi)波長的第二束入射輻射。另外，光學(xué)設(shè)備應(yīng)該優(yōu)選能夠測量在傳感器中產(chǎn)生的兩個不同波長的光學(xué)信號供體發(fā)色團(tuán)的發(fā)射光譜范圍內(nèi)的波長1(與葡萄糖測量相關(guān)所產(chǎn)生的信號)和受體發(fā)色團(tuán)的發(fā)射光譜中的波長2(其可能是葡萄糖信號或內(nèi)部基準(zhǔn)或標(biāo)定信號)。
適用于遠(yuǎn)程詢問本發(fā)明的裝置的光學(xué)設(shè)備包括簡單的高通量熒光計，該熒光計包含激發(fā)光源例如發(fā)光二極管(藍(lán)、綠或紅色)、激發(fā)光濾光器(二色性或染料濾光器)以及熒光檢測器(PIN二極管構(gòu)造)。具有這些特征的熒光計可表現(xiàn)出皮摩爾和飛摩爾熒光團(tuán)濃度之間的靈敏度。
適當(dāng)?shù)臒晒庥嬙O(shè)置示于附圖2中并在本文所包括的實施例中進(jìn)行說明。熒光計單獨測量下列參數(shù)在波長1(供體發(fā)色團(tuán))激發(fā)光強(qiáng)度，I(1，0)環(huán)境光強(qiáng)度，I(1，1)結(jié)合的熒光和環(huán)境光的強(qiáng)度I(1，2)在波長2(受體發(fā)色團(tuán))激發(fā)光強(qiáng)度，I(2，0)環(huán)境光強(qiáng)度，I(21，1)結(jié)合的熒光和環(huán)境光的強(qiáng)度I(2，2)通過保持熒光計靠近皮膚并與傳感器對準(zhǔn)來進(jìn)行測量。當(dāng)進(jìn)行由傳感器產(chǎn)生的熒光信號的經(jīng)皮測量時，必需考慮皮膚對信號的吸收，通過實驗發(fā)現(xiàn)，人皮膚的吸收率在400nm-900nm范圍內(nèi)最小。提供的最終輸出是兩種熒光團(tuán)的熒光強(qiáng)度之間的歸一化比值，由下列關(guān)系來定義(等式1)最終輸出＝(I(1，2)-I(1，1))*I(2，0)/(I(2，2)-I(2，1))*I(1，0) (1)如上文等式1給出的光學(xué)設(shè)備(例如熒光計)的最終輸出被轉(zhuǎn)化為分析物濃度，優(yōu)選通過利用標(biāo)定數(shù)據(jù)的計算機(jī)來進(jìn)行，所述標(biāo)定數(shù)據(jù)可基于下文中給出的原理來獲得。
可以根據(jù)經(jīng)驗通過測量相對于葡萄糖濃度的響應(yīng)來建立生理相關(guān)范圍的葡萄糖濃度的標(biāo)定曲線。優(yōu)選的是，這在體外進(jìn)行，作為生產(chǎn)傳感器裝置的一部分。在競爭性親和傳感器中，標(biāo)定程序可以利用響應(yīng)和葡萄糖濃度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系而顯著簡化，其推導(dǎo)如下競爭性親和傳感器的響應(yīng)由下列反應(yīng)控制RCR+CRLR+L表示復(fù)合物RC和RL的離解，復(fù)合物RC和RL通過分析物結(jié)合劑(R)與分析物(L)或分析物類似物(C)的結(jié)合而形成。
對應(yīng)的離解平衡常數(shù)是K1=CrCcCrc]]>和K2=CrCLCRL]]>其中C表示傳感器中物質(zhì)的摩爾數(shù)除以傳感器體積。利用這種濃度測量，對固定化物質(zhì)和溶解態(tài)物質(zhì)類似處理。
總分析物類似物濃度的質(zhì)量平衡方程是TC＝CC+CRC總分析物結(jié)合劑濃度的質(zhì)量平衡方程是TR＝CR+CRC+CRL利用上述表達(dá)式，推導(dǎo)出響應(yīng)和分析物濃度之間的關(guān)系TC-CCCCK1=TR-(TC-CC)1+(CL/K2)]]>(2)利用該關(guān)系，標(biāo)定所必需的數(shù)據(jù)量可以減少到兩個關(guān)鍵參數(shù)總分析物結(jié)合劑濃度和總分析物類似物濃度。標(biāo)定曲線因此由曲線上的兩點來確定。


參考下文中非限定性實施例以及附圖將進(jìn)一步理解本發(fā)明，其中圖1是用于實施例1的滲透性試驗中的滲透性單元圖；圖2是光纖熒光計的光學(xué)部件的示意圖(實施例3)；圖3是用于連接光纖熒光計的光學(xué)部件的驅(qū)動器/放大器電路的示意圖(實施例3)；圖4表示實施例5中試驗的一組珠粒暴露于PBS緩沖液(0mM葡萄糖)和含有24mM葡萄糖的PBS緩沖液中兩天內(nèi)的相位測量；圖5表示實施例6的置于皮膚內(nèi)的珠粒的相位測量；圖6表示在實施例8中制備的纖維；圖7表示在實施例8中試驗的含有AF594-ConA和HMCV1-葡聚糖的一組纖維暴露于10mM三羥甲基氨基甲烷緩沖鹽水中的2.5mM、5mM、25mM和50mM葡萄糖的葡萄糖濃度下一天內(nèi)的相位測量；圖8表示在實施例8中試驗的含有AF594-ConA和HMCV1-葡聚糖的一組纖維暴露于10mM三羥甲基氨基甲烷緩沖鹽水中的2.5mM、5mM、25mM和50mM葡萄糖的葡萄糖濃度下15天內(nèi)的相位測量；圖9表示實施例9的置于皮膚內(nèi)的纖維的葡萄糖測量；圖10表示用于實施例10中的頂部噴霧流化床系統(tǒng)；圖11表示用來自氯仿溶液的熒光化學(xué)品和聚合物水溶液包覆的甘露醇芯(實施例10)。在整個甘露醇芯溶解之前，經(jīng)過兩次包衣的顆粒示于緩沖液中。
具體實施例方式
實施例1實施滲透性試驗，以確定用于本發(fā)明傳感器中的各種材料的適合性。如在S.Fakirov and T.Gogeva，Macromol.Chem.191(1990)603-614中所述利用80wt％親水鏈段和20wt％的疏水鏈段的靶來制備聚合物。
試驗在具有供體室10和受體室12的滲透性單元(圖1)中進(jìn)行。室10、12各自具有5mL的容量(或在不同的滲透性單元中30mL)。待測試材料膜14在室溫下在磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)中溶脹30分鐘。然后利用橡膠O型圈(未示出)將該膜固定在所述室之間，以保證單元室之間的緊密連接。膜置于一個室之上，非常小心地將單元的第二部分置于第一部分之上，以保證不以任何方式切割或損害膜。利用插入室中的金屬網(wǎng)來保護(hù)膜免受攪拌棒的損害，這是由于攪拌棒和膜之間的任何物理接觸將破壞膜。
將500mM葡萄糖(PBS中)引入到供體室中并將PBS引入到受體室中。作為時間的函數(shù)來測量受體室中葡萄糖濃度。利用來自Bayer的Glucometer EliteTM試條來進(jìn)行測量。試條被標(biāo)定用于PBS緩沖液中?？墒褂萌我獾钠咸烟菧y量裝置，但是應(yīng)該在所使用的介質(zhì)中進(jìn)行標(biāo)定。
校正的葡萄糖值被用于計算擴(kuò)散系數(shù)。
表1表示如實施例1中所述來制作的聚合物的擴(kuò)散結(jié)果。
表1

1)在擴(kuò)散單元的受體室中得到試驗偶聯(lián)物存在的某種指示所花費的天數(shù)。
2)抵抗時間計算為檢測每單位厚度的偶聯(lián)物的時間。
表2表示在PEGT-PBT膜上實施的葡萄糖擴(kuò)散的集中結(jié)果。
表2

表3表示葡聚糖偶聯(lián)物擴(kuò)散實驗的結(jié)果表3

1)在擴(kuò)散單元的受體室中得到試驗偶聯(lián)物存在的某種指示所花費的天數(shù)。
2)抵抗時間計算為檢測每單位厚度的偶聯(lián)物的時間。
進(jìn)行分析化學(xué)品滲透通過膜的試驗。將2μM～10μM濃度的CFSE-葡聚糖引入到供體室中，并且利用半微量試管通過穩(wěn)態(tài)熒光計來測量作為時間函數(shù)的受體室中CFSE-葡聚糖濃度。
實施例2根據(jù)Meadows和Schultz(Talanta，35，145-150，1988)所述，利用刀豆素A-若丹明和葡聚糖-FITC(均來自Molecular Probes Inc.，Oregan，USA)發(fā)展了葡萄糖分析。該分析的原理是當(dāng)兩個熒光團(tuán)緊密接近時在所述兩個熒光團(tuán)之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移；在葡萄糖存在時，共振能量轉(zhuǎn)移受抑制并且來自FITC(熒光素)的熒光信號增加。因此，增加熒光與增加葡萄糖相關(guān)。如Schultz所報道，發(fā)現(xiàn)葡萄糖分析對具有在20mg/dL葡萄糖時約50％回收的熒光素?zé)晒庑盘柕钠咸烟亲鞒鲰憫?yīng)。在利用吸吮裝置改變適應(yīng)于流通測量的Perkin Elmer熒光計中測量熒光。
實施例3如下組裝光纖熒光計。
在微型工作臺上由標(biāo)準(zhǔn)元件來制作光纖熒光計的光學(xué)部件。該裝備包括作為光源的紅色LED、透鏡、二色性分光器和濾光器以及二極管檢測器，如圖2所示。簡單地說，熒光計包括提供激發(fā)光束的發(fā)光二極管(1)，激發(fā)光束通過含有激發(fā)濾光器(3)的聚光器(2)并且入射到分光器(4)上。部分激發(fā)光束由此被反射到發(fā)射光學(xué)裝置(5)中并進(jìn)入光纖(6)。當(dāng)使用熒光計來詢問皮膚端的位于皮膚內(nèi)的傳感器時，與皮膚傳感器對準(zhǔn)，使得激發(fā)光束入射到傳感器上，由激發(fā)后傳感器發(fā)射的光學(xué)信號的一部分進(jìn)入光纖(6)并由此被傳送到熒光計中，在此它通過阻塞二極管(7)。熒光計還含有基準(zhǔn)二極管檢測器(9)，其提供由LED(1)發(fā)射的激發(fā)光的基準(zhǔn)測量。利用金剛石研膏在玻璃糊上將直徑為0.5mm、數(shù)值孔徑為0.65、1m長的EnsignBeckford光纖的末端研磨成鏡面拋光。所述纖維的一端安裝在20×顯微鏡物鏡前面的XYZ支架中。二極管(LED(1)和二極管檢測器(7)和(9))連接到如圖3所示的定制驅(qū)動器/放大器電路。所述電路包含發(fā)送器(10)、電流放大器(11)和(12)、多路轉(zhuǎn)換器(13)和(14)、積分器(15)和(16)以及模擬除法器(17)。設(shè)置驅(qū)動器電路以在238Hz下驅(qū)動LED(1)，來自二極管檢測器(7)和(9)的信號在地面和儲能電容器(1秒的恒定時間積分器)之間轉(zhuǎn)換，與驅(qū)動信號同步。兩種積分信號對應(yīng)于背景校準(zhǔn)熒光信號和背景校準(zhǔn)激發(fā)光水平(LED強(qiáng)度)。前者除以后者，由模擬除法器來支持，如圖3]中所示。為了試驗?zāi)康?，光纖(6)的遠(yuǎn)端浸入若丹明的稀釋溶液中，并且調(diào)整光學(xué)裝置以獲得來自模擬除法器的最大信號。
熒光計利用電池工作(典型的功率消耗為150mA、9V)，并且為了方便，熒光計可以構(gòu)造成筆的形狀和尺寸。
實施例4通過復(fù)乳溶劑蒸發(fā)技術(shù)(double emulsion solvent evaporation technique)以下列方式來制作含有分析化學(xué)品的珠粒。
將在PBS中的1.0ml HMCVI-葡聚糖110千道爾頓(30μM)和AF594-ConA-succ(30μM)的分析化學(xué)品混合物與1wt％ Span85TM表面活性劑一起在二氯甲烷中的5ml 10％聚合物(1000PEGT80PBT20)溶液中乳化，以形成油包水乳液。隨后，將該乳液加入到100ml燒瓶中的40ml 10％聚乙烯吡咯烷酮中，以形成水包油包水的乳液。對該乳液施加真空以快速蒸發(fā)二氯甲烷。5小時之后，通過過濾并用PBS緩沖液(pH7.4，50mM)洗滌幾次，收集深藍(lán)色的微膠囊。在葡萄糖響應(yīng)試驗之前將獲得的珠粒儲存在冰箱中(4℃)。
實施例5在開始頻域測量之前，將在實施例4中制作的珠粒在PBS緩沖液中洗滌三次，并留在前面的試管中沉淀。在KOALA(ISS，Champaign IL，USA)中實施這些測量。激發(fā)正弦波和發(fā)射正弦波之間的相位移可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊晒鈮勖?，但是使用測量時的原始數(shù)據(jù)，而不需要數(shù)學(xué)處理。對PBS緩沖液本身和含有25mM葡萄糖的PBS緩沖液進(jìn)行測量。當(dāng)改變?nèi)芤簳r，利用待測溶液徹底洗滌珠粒。
圖4表示當(dāng)該組珠粒暴露于PBS緩沖液(0mM葡萄糖)和含有25mM葡萄糖的PBS緩沖液中時對該組珠粒的相位測量。實驗進(jìn)行兩天。
實施例6將在實施例4中制備的珠粒置于麻醉的豬的皮膚中的真皮內(nèi)。相位讀出信息在圖5中示出。由于注射葡萄糖而導(dǎo)致630分鐘之后相位快速增大。該增大對應(yīng)于動脈血中約10mM的葡萄糖增加。
實施例7通過注射器將在實施例4中制備的珠粒注射到人志愿者的手背中。
光纖熒光計(參見實施例4)對準(zhǔn)皮膚，獲得若丹明熒光壽命信號并且該熒光壽命信號與常規(guī)血糖測量相關(guān)，這表明可以對植入的傳感器進(jìn)行經(jīng)皮測量。
實施例8可通過下面的方法制成含分析化學(xué)品的中空纖維。
通過將直徑為0.4mm、長度為10cm的桿狀金屬模板浸入到氯仿中的10％w/v的1000PEGT80PBT20聚合物溶液中五次來制備纖維，每次浸沒之間有30秒的干燥時間。通過使聚合物在水中溶脹來從模板中移除纖維。干燥之后，纖維被切成所需的長度(通常約4mm)并通過加熱在一端封閉。利用細(xì)針將由偶聯(lián)Alexa FluorTM594的刀豆素A(AF594-ConA)和偶聯(lián)六甲氧基結(jié)晶紫的氨基葡聚糖(150千道爾頓)(HMCV1-葡聚糖)制備的分析化學(xué)品引入到纖維中。填充后，通過加熱封閉纖維的另一端。這樣得到類似于圖6中所示的纖維(長2mm)。
將纖維置于含有在三羥甲基氨基甲烷緩沖液(鹽水)中下列不同濃度的葡萄糖的試管中2.5mM、5mM、25mM和50mM。利用相位熒光計來連續(xù)詢問該纖維。
圖7表示該試驗的第一天相位測量，圖8表示15天全部試驗的相位測量。
實施例9將在實施例8中制備的纖維置于麻醉的豬的皮膚中的真皮內(nèi)并利用相位熒光計通過皮膚詢問。相位讀出信息在圖9中示出。由于注射了葡萄糖而導(dǎo)致在6.5小時之后快速增大。該增大對應(yīng)于血中達(dá)到35mM的葡萄糖增加。
實施例10以下列方式來制備含有甘露醇芯的顆粒，所述甘露醇芯裝載有分析化學(xué)品并涂覆有聚合物。
在Combi CoataTM頂部噴霧流化床系統(tǒng)(圖10)中，在35℃的溫度下利用30mLAF594-ConA/HMCVI-葡聚糖水溶液來包覆篩選至粒徑為315μm～350μm的50g甘露醇(例如PearlitolTM300SD)球體。以1mL/min的速度將水溶液加入到床/甘露醇球體中。
床中的溫度降低至28℃并以1.5mL/min的速度加入聚合物溶液(氯仿中，5％w/w 1000PEGT80PBT20)。為了得到約20μm的包衣厚度，應(yīng)該用約3小時加入20g的聚合物，即400g的聚合物溶液。在干燥之后，將顆粒浸沒在三羥甲基氨基甲烷緩沖鹽水中。圖13表示在顆粒內(nèi)部的聚合物溶脹殼以及部分溶解的甘露醇芯。甘露醇芯在10～15分鐘之后完全溶解。
實施例11通過注射器將在實施例10中制備的傳感器注射到人志愿者的手背中。
光纖熒光計(參見實施例3)對準(zhǔn)皮膚，獲得若丹明熒光壽命信號并且該熒光壽命信號與常規(guī)血糖測量相關(guān)，這表明可以對植入的傳感器進(jìn)行經(jīng)皮測量。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)根據(jù)PCT19條修改的聲明將權(quán)利要求1限定為包括先前的權(quán)利要求6的技術(shù)方案(即所述共聚物的親水單元各自包含聚乙二醇和二酸的酯)。刪除權(quán)利要求6和11。將剩余的權(quán)利要求重新編號并修正引用關(guān)系。
1.一種用于體內(nèi)檢測葡萄糖的傳感器，包括葡萄糖分析組分，所述分析組分的讀出信息是可檢測光學(xué)信號，當(dāng)傳感器植入體內(nèi)時可以通過外部光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮詢問所述光學(xué)信號；和包封所述分析組分同時允許分析物接觸所述分析組分的生物可降解材料的殼，其中生物可降解材料包含具有疏水單元和親水單元的共聚物，所述親水單元各自包含聚乙二醇和二酸的酯。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述共聚物是無規(guī)共聚物。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的傳感器，其中所述共聚物具有不超過25000道爾頓的分子量截留限值。
4.如權(quán)利要求3所述的傳感器，其中所述共聚物具有不超過10000道爾頓的分子量截留限值。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述共聚物具有至少5.0×10-10cm2/s的滲透率。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中疏水單元的重量分?jǐn)?shù)為所述共聚物的10～90％。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述親水單元包含對苯二酸和/或琥珀酸作為二酸。
8.如權(quán)利要求7所述的傳感器，其中親水單元僅包含對苯二酸作為二酸。
9.如權(quán)利要求7所述的傳感器，其中親水單元中對苯二酸與琥珀酸之比為1∶2～2∶1。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中每一個親水單元的分子量為400～4000。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述共聚物的疏水單元包含丁-1，4-二醇和二酸的酯。
12.如權(quán)利要求11所述的傳感器，其中所述疏水單元包含對苯二酸和/或琥珀酸作為二酸。
13.如權(quán)利要求12所述的傳感器，其中所述疏水單元僅包含對苯二酸作為二酸。
14.如權(quán)利要求12所述的傳感器，其中對苯二酸與琥珀酸之比為1∶2～2∶1。
15.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述分析是結(jié)合分析。
16.如權(quán)利要求15所述的傳感器，其中所述結(jié)合分析是競爭結(jié)合分析，所述競爭結(jié)合分析的組分包括葡萄糖結(jié)合劑和葡萄糖類似物。
17.如權(quán)利要求16所述的傳感器，其中所述葡萄糖類似物用第一發(fā)色團(tuán)來標(biāo)記，葡萄糖結(jié)合劑用第二發(fā)色團(tuán)來標(biāo)記，第一發(fā)色團(tuán)或第二發(fā)色團(tuán)的發(fā)射光譜分別與第二發(fā)色團(tuán)或第一發(fā)色團(tuán)的吸收光譜重疊。
18.如權(quán)利要求16或17任一項所述的傳感器，其中所述結(jié)合劑是抗體、Fab片段、凝集素、激素受體、藥物受體、適體或分子印跡聚合物。
19.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述可檢測或可測量的光學(xué)信號是由熒光共振能量轉(zhuǎn)移、熒光偏振、熒光猝滅、磷光、發(fā)光增強(qiáng)、發(fā)光猝滅、衍射或等離子體共振所產(chǎn)生。
20.制備如權(quán)利要求1～19中任一項所述的傳感器的方法。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，包括凝聚、溶劑蒸發(fā)和/或萃取、噴霧干燥、噴霧包衣、噴霧冷卻、旋轉(zhuǎn)盤霧化、流化床包衣、共擠出和/或鍋包衣。
22.利用如權(quán)利要求1～19中任一項所述的傳感器來檢測葡萄糖的方法，包括將傳感器植入哺乳動物的皮膚中、利用外部光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮檢測或測量葡萄糖和使生物可降解材料降解。
23.利用如權(quán)利要求1～19中任一項所述的傳感器來檢測葡萄糖的方法，包括通過照射存在于哺乳動物皮膚中或下的所述傳感器，利用外部光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮檢測或測量葡萄糖。
權(quán)利要求
1.一種用于體內(nèi)檢測葡萄糖的傳感器，包括葡萄糖分析組分，所述分析組分的讀出信息是可檢測光學(xué)信號，當(dāng)傳感器植入體內(nèi)時可以通過外部光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮詢問所述光學(xué)信號；和包封所述分析組分同時允許分析物接觸所述分析組分的生物可降解材料的殼，其中生物可降解材料包含具有疏水和親水單元的共聚物。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述共聚物是無規(guī)共聚物。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的傳感器，其中所述共聚物具有不超過25000道爾頓的分子量截留限值。
3.如權(quán)利要求3所述的傳感器，其中所述共聚物具有不超過10000道爾頓的分子量截留限值。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述共聚物具有至少5.0×10-10cm2/s的滲透率。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中疏水單元的重量分?jǐn)?shù)為所述共聚物的10～90％。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述共聚物的親水單元各自包含聚乙二醇和二酸的酯。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感器，其中所述親水單元包含對苯二酸和/或琥珀酸作為二酸。
8.如權(quán)利要求7所述的傳感器，其中親水單元僅包含對苯二酸作為二酸。
9.如權(quán)利要求7所述的傳感器，其中親水單元中對苯二酸與琥珀酸之比為1∶2～2∶1。
10.如權(quán)利要求6～9中任一項所述的傳感器，其中每一個親水單元的分子量為400～4000。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述共聚物的親水單元包含乙烯吡咯烷酮和/或乙烯醇的低聚物。
12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述共聚物的疏水單元包含丁-1，4-二醇和二酸的酯。
13.如權(quán)利要求12所述的傳感器，其中所述疏水單元包含對苯二酸和/或琥珀酸作為二酸。
14.如權(quán)利要求13所述的傳感器，其中所述疏水單元僅包含對苯二酸作為二酸。
15.如權(quán)利要求11所述的傳感器，其中對苯二酸與琥珀酸之比為1∶2～2∶1。
16.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述分析是結(jié)合分析。
17.如權(quán)利要求16所述的傳感器，其中所述結(jié)合分析是競爭結(jié)合分析，所述競爭結(jié)合分析的組分包括葡萄糖結(jié)合劑和葡萄糖類似物。
18.如權(quán)利要求17所述的傳感器，其中所述葡萄糖類似物用第一發(fā)色團(tuán)來標(biāo)記，葡萄糖結(jié)合劑用第二發(fā)色團(tuán)來標(biāo)記，第一發(fā)色團(tuán)或第二發(fā)色團(tuán)的發(fā)射光譜分別與第二發(fā)色團(tuán)或第一發(fā)色團(tuán)的吸收光譜重疊。
19.如權(quán)利要求17或18任一項所述的傳感器，其中所述結(jié)合劑是抗體、Fab片段、凝集素、激素受體、藥物受體、適體或分子印跡聚合物。
20.如前述權(quán)利要求中任一項所述的傳感器，其中所述可檢測或可測量的光學(xué)信號是由熒光共振能量轉(zhuǎn)移、熒光偏振、熒光猝滅、磷光、發(fā)光增強(qiáng)、發(fā)光猝滅、衍射或等離子體共振所產(chǎn)生。
21.制備如前述權(quán)利要求1～20中任一項所述的傳感器的方法。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，包括凝聚、溶劑蒸發(fā)和/或萃取、噴霧干燥、噴霧包衣、噴霧冷卻、旋轉(zhuǎn)盤霧化、流化床包衣、共擠出和/或鍋包衣。
23.利用如權(quán)利要求1～20中任一項所述的傳感器來檢測葡萄糖的方法，包括將傳感器植入哺乳動物的皮膚中、利用外部光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮檢測或測量葡萄糖和使生物可降解材料降解。
24.利用如權(quán)利要求1～20中任一項所述的傳感器來檢測葡萄糖的方法，包括通過照射存在于哺乳動物皮膚中或下的所述傳感器，利用外部光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮檢測或測量葡萄糖。
全文摘要
用于體內(nèi)檢測葡萄糖的傳感器，包括葡萄糖分析組分和生物可降解材料的殼，所述分析組分的讀出信息是可檢測光學(xué)信號，當(dāng)傳感器植入體內(nèi)時可以通過外部光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮詢問該光學(xué)信號，所述殼包封所述分析組分同時允許分析物接觸所述分析組分，其中生物可降解材料包含具有疏水和親水單元的共聚物。適當(dāng)?shù)乩眠@種傳感器來檢測葡萄糖的方法，包括將傳感器植入哺乳動物的皮膚中、利用外部光學(xué)設(shè)備經(jīng)皮檢測或測量葡萄糖以及使生物可降解材料降解。
文檔編號A61K49/00GK1956678SQ200580015777
公開日2007年5月2日 申請日期2005年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者余藝華, 耶斯佩爾·斯文寧·克里斯滕森 申請人:帕瑞薩森思公司