[发明专利]CM传感器中的酶稳定化

说明书

本申请是2010年5月14日申请的发明名称为“CM传感器中的酶稳定化”、国家申请号为201080019693.9的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种用于形成电极的组合物、包含它们的电化学传感器、以及使用所述电化学传感器测定分析物的方法。

用于生化分析的测量系统是临床上有关的分析方法的重要组分。这主要涉及在酶辅助下可以直接地或间接地测定的分析物的测量。通常使用体外分析系统，测定临床上有用的参数的浓度。但是，当测定它们的浓度在一天之中表现出显著变化的分析物时，由于有限的时间分辨率和取样时遇到的困难，体外分析是不适当的。

在该情况下，已经证实生物传感器（即配有生物组分的测量系统，其允许连续地或不连续地重复测量分析物，且可以离体以及在体内使用）特别适用于测量分析物。离体生物传感器通常用于流通池中，而体内生物传感器可以例如植入皮下脂肪组织。在这方面，可以区分仅短时间地导入组织中并与位于皮肤上的测量装置直接接触的经皮植入物，和经过外科手术与测量装置一起插入组织中的全植入物。

包含酶作为生物组分的电化学生物传感器在工作电极内或上含有酶，在该情况下，例如分析物可以用作酶的底物，且可以在该酶辅助下物理化学地改变(例如氧化)。在工作电极上的分析物转化过程中释放出的电子的流动引起的电测量信号，与测量的分析物的浓度相关联，使得电测量信号可以用于测定样品中分析物的存在和/或量。

在实践中，工作电极必须满足许多要求，才能适用于电化学传感器中：

工作电极应当具有低接触电阻，并因而应当是高传导性的。

工作电极不应当包含在选择的极化电压下会电化学地转化的任何组分。这可以通过适当地选择粘合剂和填充剂来实现。

工作电极的电化学活性的表面积必须在它的整个运行期内保持恒定。为此目的，必须避免由于周围的液体对组分的吸收引起的表面积减小。这通常通过施加一种或几种高度生物相容的聚合物涂层来实现。

为了使分解电压最小化，并因而实现参数的特异性转化，应当在低过电位实现酶反应的转化产物的电化学反应。为此目的，应当提供电子从酶的辅基向转向电极（diverting electrode）的快速转移。

工作电极应当包含足够量的分析物-特异性的酶，该酶具有足够的且恒定的活性，以便确保与电化学转化重叠的酶反应不受可利用的酶活性限制，而受可利用的分析物的量限制。换而言之，在整个运行期中，必须维持灵敏度。也由于可能的酶毒性的原因，必须避免酶从工作电极向周围组织中的扩散。最后，必须保证，酶活性不会在储存期间下降至低于预定的限度。

已知许多电极组合物可用于使过电位最小化。关于H₂O₂，与单独用葡萄糖氧化酶包被的碳纤维相比，通过使用铑-和葡萄糖氧化酶-包被的碳纤维，可以使氧化电位减少例如450 mV [Wang 等人, Analytical Chemistry (1992), 64, 456-459]。在EP 0 603 154 A2中描述了更容易实现的方法，该文件提供了如下制备的电极复合物：将周期表中第4周期的元素的氧化物和/或氢氧化物与石墨和粘合剂彻底混合，导致阳极的H₂O₂ 氧化的过电压减少 > 200 mV。

除了通常导入电极复合物的电学上非传导性的和/或半传导性的金属氧化物以外，电学上传导性的电催化剂（诸如碳纳米管）是已知的，由于它们的小体积，它们可以排列在酶的修复中心（prosthetic centre）附近，具有高导电性，并实现电子的有效转移 [Wang 等人, Analyst (2003), 128, 1382-1385; Wang 等人, Analyst (2004), 129, 1-2; Wang 等人, Analytica Chimica Acta (2005), 539, 209-213; Shobha Jeykumari 等人, Biosensors and Bioelectronics (2008), 23, 1404-1411]。由于它们的高表面积，小量纳米管足以达到分解电位的减小 [US 2006/0021881 A1]。