[发明专利]用于电化学生物传感器的氧化还原试剂组合物及包含所述组合物的生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及氧化还原试剂(redox-reagent)的组合物以及包含所述组合物的生物传感器，所述组合物包含含金属配合物和硫堇(thionine)或其衍生物作为电子传递介质(electron transfer mediator)，所述组合物用于电化学生物传感器。

背景技术

虽然在过去的30年中已经持续做出了许多努力来改进葡萄糖仪(glucose meter)的精度以治疗糖尿病，但是主要有两种葡萄糖测量方法，即分光光度计测量和电化学测量。

在这两者之间，电化学测量更常见，这是因为由葡萄糖仪上的血污染物导致的电化学测量精度劣化(accuracy deterioration)频率相对较低并且电化学测量需要的血量较少。

虽然进行了如此长之时间阶段的与葡萄糖仪相关的许多研究，但是关于葡萄糖仪精度的许多问题仍未解决，并且问题之一是用于测量的酶所固有的。

例如，FAD-GOx是用于商业电化学传感器的最常见的葡萄糖氧化还原酶，在加热下稳定并且在酶促反应中具有卓越的特异性，但是测量的葡萄糖值受血液中氧浓度的影响。

虽然基于PQQ-GDH酶的传感器不受氧的影响，但是许多单糖和二糖(包括甘露糖、麦芽糖或乳糖)仍影响该传感器(Igarashi，S.和Sode，K.，Engineering PQQ glucose dehydrogenase with improved plate specificity-first site-directed mutagenesis studies on the active center of PQQ glucose dehydrogenase.Biomol.Engineer.，21，81-89(2004))，并且更具体地，糖尿病界(diabetes community)一直热衷于在糖尿病中发现的高麦芽糖浓度的作用(Mehmet，S.，Quan，G.，Thomas，S.和Goldsmith，D.，Important causes of hypoglycemia in patients with diabetes on peritoneal dialysis.Diabet.Med.，18，679-682(2001))。

NAD-GDH酶对葡萄糖反应具有卓越的特异性，但是其使用并不方便，这是因为需要向试剂组合物添加NAD+或NADP+。作为对于这一不便之处的解决方案，已经开发了基于FAD-GDH(酶学委员会编号1.1.99.10)的电化学传感器。

基于FAD-GDH酶的传感器不受血液中氧的量影响。因此，该传感器可以有效地应用到从人体中静脉、动脉或毛细血管收集的任意血液样品。虽然该传感器有着与木糖反应的缺点，但是其不与甘露糖、麦芽糖或乳糖反应，因此考虑到葡萄糖特异性反应，这使得该传感器比基于(PQQ-GDH)的传感器相对更好。

传感器的精度不仅受酶影响，还受电子传递介质影响。铁氰化钾([K₃Fe(CN)₆])、吩嗪甲基硫酸盐(phenazine-methosulfate)、甲氧基吩嗪甲基硫酸盐、吩嗪硫酸甲酯和二氯靛酚是众所周知的FAD-GDH的电子传递介质。但是，所有上述介质的性质在高温或潮湿的条件下容易改变，导致当该传感器长时间贮存时传感器的精度劣化的倾向。为了解决这一问题，提出了用吩噻嗪的亲水衍生物替代铁氰化钾的方法(US20090145775)。

对于基于FAD-GOx(EC No.1.1.3.4)的电化学传感器，已经使用六胺氯化钌(hexaamineruthenium chloride)([Ru(NH₃)₆Cl₃])作为电子传递介质，这是因为该传感器受干扰物质(例如尿酸和龙胆酸)的影响小得多，并且因为与使用铁氰化物的传感器相比，其由潮湿导致的精度劣化低得多(US7288174，US20090280551)。但是，由于六胺氯化钌与FAD-GDH(EC No.1.1.99.10)之间反应相当缓慢，所以制作可用的传感器一直是不容易的。

同时，以下是使用两种类型电子传递介质的实例列表。

EP0238322A1教导了用铁氰化物和苯醌提高细菌与电极之间的电子传递速度的方法。

US20070295616A1教导了将锇(Os)和铁氰化物应用于葡萄糖传感器的方法。