[发明专利]测量和使用生物样品的氧化还原电位的方法和系统

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求美国临时专利申请序列No.61/717,511(于2012年10月23日提交)和美国临时专利申请序列No.61/868,983(于2013年8月22日提交)的优先权，其全部公开的内容引入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及测量流体样品的氧化还原电位的方法和设备以及使用它们的方法。

背景技术

全血和血液产品(例如血浆和血清)具有氧化还原电位(ORP)。临床上，血液、血浆和血清的ORP提供了动物的氧化状态。更具体地，血液、血浆和血清的ORP与健康和疾病有关。

根据下面的公式，氧化还原系统(或者还原氧化系统)涉及电子从还原剂转移至氧化剂：

其中ne^-等于转移的电子数。在平衡状态时，根据Nernst-Peters方程计算还原氧化电位(E)或氧化还原电位(ORP)：

E(ORP)＝E_o–RT/nF ln[还原剂]/[氧化剂]   (2)

其中R(气体常数)、T(开氏温度)和F(法拉第常数)均为常数。E_o是相对于氢电极所测定的氧化还原系统的标准电位，所述氢电极的E_o被主观地指定为0伏，且n为转移的电子数。因此，ORP取决于还原剂和氧化剂的总浓度，并且ORP是在具体系统中的总氧化剂与还原剂之间平衡的综合量度。因此，ORP提供了患者体液或组织的整体氧化状态的量度。

氧化应激是由较高的活性氧和活性氮物种的产生或内源性保护性抗氧化能力的降低而引起的。氧化应激与多种疾病和老化有关，并且已发现其出现在所有类型的危重疾病中。参见，例如，Veglia等人，Biomarkers，11(6):562-573(2006)；Roth等人，Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care，7:161-168(2004)；美国专利No.5,290,519和美国专利公开No.2005/0142613。多项研究表明危重患者的氧化状态与该患者的结果之间存在密切联系。参见Roth等人，Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care，7:161-168(2004)。

患者的氧化应激已通过测量各种单一标记进行评估。参见，例如，Veglia等人，Biomarkers，11(6):562-573(2006)；Roth等人，Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care，7:161-168(2004)；美国专利No.5,290,519和美国专利公开No.2005/0142613。但是，这样的测量通常是不可靠的，且提供了对患者氧化状态相矛盾且可变的测量。参见Veglia等人，Biomarkers，11(6):562-573(2006)；Roth等人，Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care，7:161-168(2004)。然后用于提供患者整体氧化状态的评分或其它评估的多个标记的测量已被开发出，以克服采用单一标记测量所产生的问题。参见Veglia等人，Biomarkers，11(6):562-573(2006)；Roth等人，电流Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care，7:161-168(2004)。尽管这样的方法比单一标记的测量更加可靠且灵敏度高，但是它们更加复杂且耗时。因此，需要一种更加简单且快捷的方法用于可靠地测量患者的整体氧化状态。

可将所述氧化/还原电位进行电化学测量。用于测量血液和血液产品的ORP的电化学装置通常需要较大的取样容积(也就是，十至数百毫升)和较长的平衡期。此外，该电化学装置具有既大又笨重的电极，该电极需要在样品测量之间进行清洗。这样的电化学装置不适合常规的临床诊断测试。有人曾建议使用经处理以防止生物污垢的电极。但是，这样的设备必然涉及复杂的制造技术。此外，常规的电化学装置并没有提供便于用在临床情况中的形式。