包括生物传感器和支撑物的装置的制造方法
【专利说明】包括生物传感器和支撑物的装置
[0001]本发明涉及用于一种或多种分析物的快速电化学感测的生物传感器装置，所述装置适合于用于生物学样品的容器或支持物，例如真空管(vacutube)。还提供了含有所述设备的试剂盒，以及它们在快速电化学感测生物学样品中的分析物中的应用。
【背景技术】
[0002]在例如诊断或监测生物学系统中的身体状况或生理状态中，需要更快速的方式，测量或监测生物学样品中的分析物的存在和浓度。
[0003]在医学领域，从人或动物受试者取样的点通常也是床旁，例如受试者处于医护人员在场，随时准备根据分析结果采取措施的情况。对于生物学样品，从它的收集点，也就是说床旁(如医生外科诊所或门诊部、医院床边、手术室)，运送到合适的实验室或专用的实验室区域所花费的时间相当于显著延迟。对于每个额外的处理和运输步骤需要几分钟或更长的时间，从任何给定的样品得到一个相关的结果或者读数之前，尤其是当涉及需要进一步的样品制备的分析技术如HPLC时，可以是几小时或更久的问题。
[0004]生物传感器是测定生物学样品中广泛的分析物的有价值的工具。典型的生物传感器包含具有生物识别分子(例如抗体或酶)的感测电极，连接到换能器，以便使其能够检测分析物与生物识别分子的结合。用于生物传感器的换能器包括:电化学、压电、光电、光纤、热敏电阻、二极管或声学装置。广泛的化合物和聚合物可用于使电子能够在合适的生物识别分子和导电基材之间转移。
[0005]在电聚合物基质中捕获生物识别分子使得可以用非常小和定制形状的感测元件构建生物传感器。例如WO 2003/087801，描述生物传感器和生产生物传感器的方法，所述生物传感器用于检测和监测嘌呤诸如腺苷。这些生物传感器包含基材，其包含铂或铂合金；在基材上形成的第一层，其包含吡咯的糖衍生物，以及在第一层上形成的第二层，其包含两亲吡咯以及在第二层内的一种或多种的酶。WO 2004/048603描述在导电基材上生产溶胶-凝胶的方法，以允许将，例如，酶捕获进入溶胶-凝胶基质，用于生物传感器的生产。这种微型传感器是微创，且已用于在中枢神经系统中检测神经递质的释放。微电极几乎都是由铂或铂合金丝制成的，只有最终大约2毫米Pt丝由拉出的玻璃毛细管保护，所述玻璃毛细管使用加热融合在所述丝上。合适的裸露的传感头直径为25至100微米。这些微传感器是脆弱的，尤其是传感头需要小心处理，以免损坏传感头。
[0006]并入本文的WO 2008/081193描述包含导电基材的生物传感器，具有导电基材上形成的包含I了紫(Ruthenium Purple)的第一层，在第一层上形成的第二层，所述第二层包含聚苯胺或其包含一个或多个非极性取代的衍生物，以及在第二层上形成的第三层，所述第三层包含捕获在基质中的一种或多种酶。使用钌紫，KFeRu (CN) 6或Fe 4 [Ru (CN) 6] 3的优势在于它允许形成小型/微型生物传感器，例如直径大约50微米，长度0.1-2毫米的生物传感器。较好的微型生物传感器，如直径小于23微米，长度大约0.3-2毫米。这种生物传感器在检测分析物如嘌呤和其衍生物，特别是次黄嘌呤，特别有用。在操作中，这样的生物传感器稳定数小时。
【发明内容】
[0007]本发明现在提供适合于用于生物学样品的容器或支持物的生物传感器装置，以便可以使用电化学生物传感器探针进行样品分析物的快速或“床旁”测量。
[0008]因此，在第一方面，本发明提供用于利用生物传感器进行一种或多种分析物的快速电化学感测的装置，所述装置适合于用于接受生物学样品的容器或支持物，其中该装置包含用于支撑至少一个感测电极和至少一个参照电极的支撑物，所述或每个感测电极和所述或每个参照电极被支撑并从所述支撑物的样品接收表面突出，所述或每个感测电极包含导电基材，其包含铂、铂合金、金、金合金或碳，具有所述基材上的包含合适的电子受体的第一层，以及包含吸附的或在合适的带电聚合物基质或载体内的生物识别分子第二层。
[0009]在本发明的一个实施方式中，所述装置形成容器或支持物的闭合部的部分。在另一个实施方式中，所述装置形成用于真空管或真空容器(vacutainer)盖子的部分。
[0010]在进一步的实施方式中，所述支撑物可以包含2、3、4、5或6个感测电极。在另一个实施方式中，所述电子受体是钌紫(RP)。
[0011]在一个实施方式中，所述导电基材表面包含至少18开纯度的金。在进一步的实施方式中，所述导电基材表面包含铂:铱比(重量:重量)为90:10的铂合金。
[0012]在另一个实施方式中，所述电聚合物基质材料包含溶胶-凝胶，如包含含有硫醇的硅烷和/或双官能硅烷的溶胶-凝胶。在进一步的实施方式中，所述或每个感测电极在电子受体和电聚合物基质或载体之间具有中间层，其中，所述中间层包含聚苯胺或其包含一个或多个非极性取代基的衍生物。
[0013]在本发明的一个实施方式中，所述分析物是生物标记，其选自次黄嘌呤、腺苷、三磷酸腺苷、肌苷、乙酰胆碱、胆碱、葡萄糖、谷氨酸、乳酸和D-丝氨酸的一种或多种。在进一步的实施方式中，所述生物识别分子是抗体或酶。在另一个实施方式中，所述分析物提供用于诊断或监测目的的生化异常指标或健康生物体的生理状况指标。
[0014]在又一个实施方式中，所述支撑物包括多于一种类型的感测电极，用于分析多于一种的分析物。
[0015]在本发明的另一个方面，所述装置形成真空管或真空容器盖子的部分。在本发明的进一步方面，提供用于一种或多种分析物的检测的试剂盒。在一个实施方式中，所述试剂盒用于胎儿监护、中风监测或精神分裂症诊断。在进一步的实施方式中，该试剂盒可用于家庭或移动应用。
[0016]在进一步的实施方式中，所述装置、盖子或试剂盒可单次或一次性使用。本发明的另一个方面提供了用于检测一种或多种分析物的装置、盖子或试剂盒。在另一个实施方式中，所述装置、盖子或试剂盒可用于其中至少一种分析物在生物学样品中的半衰期小于10分钟的情况。
[0017]本发明的再一个方面提供制备根据前述任一权利要求所述的装置的方法，其包括以下步骤:
[0018]1.提供基材，其包含支撑物内的导电基材表面；
[0019]i1.沉积第一层，其包含合适的电子受体；
[0020]ii1.沉积第二层，该第二层包含具有吸附在所述第二层上或包含在所述第二层中的一种或多种生物识别分子的电聚合物基质。
[0021]在一个实施方式中，提供了一种方法，其中在沉积包含电聚合物基质的第二层之前，包含合适的电子受体的第一层通过沉积聚苯胺层或包含聚苯胺衍生物的层而受到保护，所述聚苯胺衍生物包含一种或多种非极性取代。
[0022]该装置的感测电极和参照电极的布置是这样的，一旦支持物或容器和装置被组装并进行必要定位，就与样品接触以便可快速读取。
[0023]根据本发明的装置的主要优势在于能测量单个样品里的多种分析物。尤其有用的是，根据本发明的装置使用小型生物传感器，其可以用于非常小的样品或者小到滴或几微升的体积。
[0024]例如，当用于监测作为分娩期间的胎儿氧气水平指标的次黄嘌呤时，可以从仍然在子宫里的胎儿头皮上采集血滴，接着放到所述装置上测量。
[0025]根据本发明可被分析的生物材料包括体液和体液、细胞或颗粒物的混合物。例如，血液、血清、尿液、脑脊液、血浆、泪液、汗液及其它分泌物、适当的消化物等。
[0026]用于样品采集的支持物或容器类型将取决于分析类型和任何添加剂的类型，如果使用的话。本领域已知这样的容器，通常是试管，其真空或部分真空，所以当样品源连接到容器上，如通过针或虹吸，所述容器和生物体液之间的压力差导致体液流入容器。
[0027]当涉及小样品或小体积样品，倾斜或倒置组件以帮助电极与样品接触可能有必要或有利的。例如，当本发明的装置合并或安装在试管或容器的盖内，盖提供密封，这样允许管被倾斜或混合(如有必要)和倒置。在一个实施方式中，该装置进一步包括适合的或惰性的材料的垫片，提供密封或闭合部，并允许管或容器倾斜或倒置，以便保持样品。
[0028]对于血液或含有细胞或颗粒其它体液，收集容器可包括凝胶来分离各种组分。沉降或离心后的细胞或颗粒去到容器的底部，体液或血