[发明专利]可植入的传感元件

说明书

描述

本发明涉及用于检测体液或体组织中至少一种分析物的传感元件。本发明进一步涉及包括本发明的传感元件和光学探测器的传感装置。本发明还涉及产生传感元件的方法。这种传感元件、传感装置和方法特别用于测定体液和/或体组织中至少一种代谢物浓度。这种代谢物可例如包括但不限于血糖、乳酸盐、胆固醇或其它类型的分析物和代谢物。但是，可替代地或另外地，传感元件或传感装置也可用于其它分析领域，例如化学分析领域，特别是原位分析、过程监控或类似的领域。

用于测定分析物或代谢物浓度的常规系统在许多情况下是基于产生体液样品，例如血滴，然后通过适合的测量仪器测试其分析物含量。在此，例如，可采用光学和/或电化学测量法。

为了减小频繁产生血样给患者带来的不便，已经开发了用于测量分析物浓度的各种非侵入性或最低侵入性技术。下面详细讨论血糖浓度的测定而不限制本发明的保护范围，其中可替代地或另外地，当然也可检测其它类型的分析物和代谢物。

用于测定分析物浓度的侵入性技术通常基于可植入到体组织和/或体液中的传感器，它可通过光学和/或电化学方式测定分析物浓度。

为此，在一种或多种特定分析物存在下，光学系统通常使用能改变至少一种光学可测量性质的至少一种传感材料。该光学可测量性质可以最多样的方式，采用其中现有技术已知许多不同的方法、传感材料和测量装置。原则上，所有这些已知的传感材料也可用于本发明的范围内。

因此，例如WO 01/13783描述了针对葡萄糖的眼部传感器，它被设计为镜片。该眼部传感器包括，作为传感材料，用第一荧光标记做标记的葡萄糖受体和用第二荧光标记做标记的葡萄糖竞争剂(“供体”)。这样选择这两个荧光标记使得当竞争剂与受体结合时，第二荧光标记的荧光由于共振荧光能量转移而被扑灭(淬灭)。通过监控可淬灭荧光标记的荧光最大值附近波长处的荧光强度的变化，可以测量被葡萄糖取代的荧光标记竞争剂的比例。以这种方式，可以测定眼液中葡萄糖浓度。还可以使用该测量以由此推测血糖浓度。其它类型的检测也可考虑，且对于本领域技术人员是熟悉的，例如第一荧光标记的荧光检测。

WO 02/087429描述了荧光光度计，借助荧光光度计通过测量眼液的葡萄糖浓度可以确定血糖浓度。所描述的装置能同时测量不同波长处的两个荧光强度。

但是，当在植入的传感器中使用借助光学传感材料的光学检测系统时，挑战当然总是在于从测量装置到传感材料和/或以相反方向，即从传感材料到测量装置传导光学信号。在WO 01/13783和WO 02/087429所述的装置中，这个问题不那么重要，因为覆盖植入的传感器的组织层在眼睛部位通常是透明的，因而允许光信号输入或输出耦合。然而，当传感器被植入不透明的皮肤局部时增加了光耦合的技术挑战。所以，本发明不限于用于眼睛部位，而还包括在植入的传感器被不透明组织部分覆盖的身体部位植入的可能性。

为了克服上述光耦合问题，从现有技术可获知各种系统。所以，例如，WO 2005/054831 A1描述了用于测定葡萄糖浓度的传感元件，其使用光波导。传感元件被施加到光波导的远端，该传感元件包括能与至少一种目的分析物结合的结合蛋白。传感元件进一步包括至少一种报道基团，如果分析物浓度改变则该报道基团经历荧光变化。传感元件任选包括参照群，该参照群具有如果分析物浓度改变而其荧光性质基本不变的荧光性质。

在D.Meadows和J.S.Schultz：Fiber-optic biosensors basedon fluorescence energy transfer，Talanta，第35卷，no.2，第145-150页，1988描述了基于荧光能量转移的生物化学葡萄糖测试方法。尤其是，建议使用光波导以与传感元件耦合。传感元件包括中空透析纤维，待检测的分析物，在该情况中是葡萄糖，通过该透析纤维能扩散以便到达位于透析纤维内部的传感材料。

US 7,226,414 B2描述了用于植入到动物体皮下组织内的葡萄糖传感装置。传感材料设置于第一室中，葡萄糖能从体组织进入第一室。传感元件进一步包括具有参比溶液的参比室。还建议使用连接检测设备与室的光导纤维以耦合读出装置。

US 2007/0122829 A1建议了用于测量液体或基质中的分析物浓度的系统、装置和方法。建议一种热动力学稳定的、分析物结合配体。在该情况中，还再次建议以纤维形式并与传感元件耦合的单光波导的使用，该光波导连接检测装置与植入的传感元件。