[发明专利]用于酶传感器的外层

说明书

本申请公开了一种用于测量溶液中分析物的浓度的平面酶传感器，所述传感器包括支撑导电材料的电极层的电绝缘材料的基板。所述基板和电极层具有设置在其上的多个层，所述多个层包括酶层和覆盖所述酶层的微孔外层，其中所述外层包含防水性聚合物(例如，聚乙酸乙烯酯或丙烯酸酯共聚物)的连续相、嵌入所述连续相中的蛋白质(例如，酶)，以及可能的聚四氟乙烯颗粒。所述酶和所述聚四氟乙烯颗粒向所述外膜提供受控的孔隙度。

技术领域

本发明涉及用于测量溶液中分析物浓度的平面酶传感器。

背景技术

分析物传感器诸如生物传感器包括使用生物元件将基体中的化学分析物转化成可检测信号的装置。有许多类型的生物传感器用于检测各种各样的分析物。在各种类型的生物传感器中，电化学生物传感器通常基于分析物的酶催化氧化。该酶插置并固定化在两个膜之间，其中第一膜或外膜与待测定的样品接触，并允许分析物和氧气从样品通向酶，同时限制蛋白质、红血细胞和其它大分子通过，并且第二膜与传感器电极的面相靠近，并允许过氧化氢通向电极，同时阻碍分子量大于约250g/mol的干扰物质例如抗坏血酸、对乙酰氨基酚和水杨酸通过。在实施过程中，包含分析物和氧气两者的待测定样品与第一膜或外膜的外面接触。样品扩散通过该膜与经固定化的酶接触导致氧气消耗反应，并且所得的过氧化氢扩散通过第二膜或内膜与传感器电极接触导致电流形成，该电流然后可通过常规方法读取。然而，如现有技术中进行的分析物测定在具有高浓度分析物的溶液(如通常例如在未稀释的全血或血清中发现的那样)，或者当可用于传感器的酶本质上具有低转化率或易受到样品中抑制剂的影响，或对于具有低氧气浓度的样品的情况下缺乏准确性。为了获得一致和准确的测量，尤其是当待测定的样品具有高浓度的分析物时，外膜就厚度、孔径和孔分布而言必须具有高度的均匀性。

US 5,696,314公开了包含固定化酶层和微孔层的酶传感器。微孔层被设计成限制分析物到达固定化酶层的速率，同时提供良好的氧气输送，使得氧气在发生于酶层的反应中不用做速率限制试剂。微孔层包括聚合物粉末、矿物粉末、聚合物粘结剂和至少一种表面活性剂。

US 2005/0009130 A1公开了用于酶基传感器的可浇铸扩散膜。该膜包含分散在聚合物材料中的聚合物材料和孔形成颗粒。聚合物材料通常选自非水溶性聚合物，如聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、聚乙烯酯以及例如丁二烯和苯乙烯的共聚物。孔形成颗粒通常是稳定的颗粒，其具有固有和限定的孔隙度，例如无机颗粒和有机颗粒，如硅藻土、硅胶、纤维素、沉淀石膏、高岭土、玻璃、硅藻土等。

DE 10 2004 003 793 A1公开了具有改善的贮存稳定性的电化学生物传感器。其包含具有例如嵌入其中的酶的水性聚合物分散体(诸如聚乙酸乙烯酯、丙烯酸酯共聚物(例如乙酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物))的第一层以及薄防水性可渗透覆盖层的第二(外)层的两层膜。

EP 1 282 417 B1公开了用于制备生物传感器(尤其是肌酸酐传感器)的方法，在该方法中于第一步骤中将第一酶与表面活性物质联合施用到工作电极，并且在随后的步骤中以化学方式在其上固定化第二酶。

现有技术的膜对于分析物的通过通常具有高可渗透性，或者具有不均匀分布的可渗透孔隙度，尤其是在具有高浓度分析物、低浓度氧气的样品或者当可用于传感器的酶本质上具有低转化速率的情况下，与经固定化的酶接触的分析物的量整体或局部超过可用氧气的量。因此，氧气浓度(而非分析物浓度)是反应的速率限制组分，使得分析物测定的准确性被破坏。

具体实施方式

本发明人已出人意料地发现，水性聚合物分散体中作为孔形成剂的酶和其它蛋白质提供了外膜，所述外膜就分析物渗透性、孔隙度均匀性、厚度和使用稳定性而言具有较高的再现性。

本发明的一个方面涉及平面酶传感器，参阅权利要求1。

本发明的另一方面涉及用于制备酶传感器的方法，参阅权利要求11。

附图说明