[发明专利]具有干扰抑制隔膜的分析物传感器装置及其制造和使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请与美国专利申请第11/633,254号，美国专利申请第12/184,046号，和美国专利申请第12/345,354号有关，上述每个申请的内容通过引用并入本文。

技术领域

分析物传感器(例如，用于糖尿病管理的葡萄糖传感器)以及制造和使用所述传感器的方法和材料。

背景技术

诸如生物传感器之类的分析物传感器包括使用生物元件将基质中的化学分析物转化为可检测信号的设备。存在用于多种分析物的很多类型的生物传感器。研究最多的生物传感器的类型为电流型葡萄糖传感器，其对于成功地控制糖尿病的葡萄糖水平来说是非常重要的。

典型的葡萄糖传感器根据以下化学反应进行工作：

方程式1

H₂O₂→O₂+2H⁺+2e^-    方程式2

葡萄糖氧化酶用来催化葡萄糖和氧之间的反应以生成葡萄糖酸和过氧化氢(方程式1)。过氧化氢如方程式2所示进行电化学反应，并且电流可以由恒电位器测量。这些在本领域已知的多种氧化还原酶中发生的反应被用于许多传感器设计。

电化学传感器的一个普遍问题是它们不仅可与待测量的分析物(或具有该分析物的酶促反应的副产物)进行电化学反应，而且还可与其他无意被测量的电活性化学物种进行反应，由于这些“干扰物种”，这种无意被测量的反应导致信号强度增加。通常，所述干扰物种为具有与待测量的分析物(或具有该分析物的酶促反应的副产物)部分相同的氧化或还原电势的化合物。例如，在传统的基于葡萄糖氧化酶的电流型葡萄糖传感器中(其中传感器测量过氧化氢)，已知诸如醋氨酚、抗坏血酸盐和尿酸盐之类的干扰物种混淆真正的分析物信号。基于这个原因，设计成解决由所述干扰物种引起的困难的方法和材料是期望的。

发明内容

本发明的实施方式包括例如可用作分析物传感器和传感器系统中干扰物种的屏障的交联的聚合隔膜组合物，所述分析物传感器和传感器系统例如通常用于糖尿病管理的电流型葡萄糖传感器。本发明的一种示例性实施方式为包含分子量为100千道尔顿至1000千道尔顿的甲基丙烯酸酯聚合物层的组合物，所述甲基丙烯酸酯聚合物由亲水性交联化合物交联。本发明的一种相关实施方式为包含分子量为4,000道尔顿至500千道尔顿的伯胺聚合物层的组合物，所述伯胺聚合物由亲水性交联化合物交联。在本发明的典型实施方式中，这些组合物附着在工作电极的表面以形成抑制分子量大于140道尔顿的化合物扩散的聚合隔膜屏障。在本发明的一些实施方式中，所述聚合隔膜组合物与工作电极的电活性表面直接接触并且所述聚合隔膜组合物的厚度为0.1μm至1.0μm。

本发明的一种实施方式为电流型分析物传感器装置，所述电流型分析物传感器装置包括：基底层；设置在所述基底层上并且包括工作电极的导电层；设置在所述工作电极的电活性表面上的干扰抑制隔膜(IRM)，其中所述干扰抑制隔膜包括由亲水性交联剂交联的聚合物。在这种传感器的示例性实施方式中，干扰抑制隔膜可包括平均分子量为100千道尔顿至1000千道尔顿的交联的甲基丙烯酸酯(例如，聚(2-甲基丙烯酸羟乙酯))聚合物；和/或平均分子量为4千道尔顿至500千道尔顿的交联的伯胺聚合物。合适的伯胺聚合物包括聚赖氨酸聚合物；聚(烯丙胺)聚合物；端胺聚(环氧乙烷)聚合物；聚(乙烯胺)聚合物；聚乙烯亚胺聚合物等。合适的亲水性交联化合物包括尿素和亲水性有机功能性两爪(dipodal)烷氧基硅烷(例如，以连接甲基丙烯酸酯聚合物)或戊二醛(例如，以连接伯胺聚合物)。在本发明的一些实施方式中，干扰抑制隔膜的厚度为0.1μm至0.2μm并附着至工作电极的电化学反应表面且直接与工作电极的电化学反应表面接触。

通常，干扰抑制隔膜抑制分子量大于140道尔顿的化合物(例如，醋氨酚、尿酸、抗坏血酸等)穿过其扩散。在本发明的一种这样的实施方式中，干扰抑制隔膜以与缺少所述干扰抑制隔膜的对照分析物传感器装置相比使分析物传感器装置中由醋氨酚浓度产生的信号降低至少50％的方式抑制醋氨酚(分子量151.17道尔顿)穿过所述干扰抑制隔膜扩散。