[发明专利]具有PH缓冲的EAB传感器的生物流体感测装置

说明书

用于调节生物流体样本的pH从而能够使用pH敏感生物传感器进行更精确的分析物浓度测量的装置和方法。在这些实施例中，在转移到感测元件期间，生物流体样本与聚合物缓冲材料反应。与缓冲材料的反应使得样本基于1)样本的pH，以及2)缓冲材料中选定的量和pKa的官能团，而质子化或去质子化。通过减少或消除由于氧化还原部分的变化而引起的信号变化，从而隔离反映分析物浓度的信号变化，控制生物流体样本的H⁺的含量对生物流体传感器的精度产生有益的影响。

相关申请的交叉引用

本申请的说明书基于2016年10月23日提交的PCT/US16/58357，且本申请要求2017年6月21日提交的第62/522,768号美国临时申请和2018年2月23日提交的第62/634,220号美国临时申请的优先权，这些申请公开的内容通过引用整体并入本文。

背景技术

尽管与其他生物流体相比，汗水(汗液)具有许多人体工程学优势(特别是在“可穿戴的”设备中)，但与已得到认可的生物流体(血液、尿液和唾液)相比，汗液仍然是未充分利用的生物标记分析物来源。与其他非侵入性生物流体进行更密切的比较后，它的优势甚至可以超出人体工程学：汗液可以提供更卓越的分析物信息。汗液中有许多与血液及组织液中相同的分析物和分析物浓度。与汗液相比，组织液具有更接近血液浓度的更多的分析物，尤其是对于更大尺寸和更亲水的分析物(如蛋白质)。

然而，在历史上，许多难题一直使汗液不能在首选的临床生物流体中占据一席之地。这些难题包括样本体积非常小(NL至μL)、由于蒸发而导致浓度未知、大分析物的过滤和稀释、新旧汗液混合以及皮肤表面污染的潜在可能。最近，“可穿戴的”汗液取样和感测装置的快速发展解决了一些历史难题。然而，这种最新的进展也限于在例如运动应用中存在的在高出汗率(>1纳升/分钟/腺体)下取样的高浓度分析物(μM至mM)。随着汗液生物感测向低浓度(nM至pM和更低)的大的分析物的检测发展，该进展将变得更具挑战性。

此外，用于检测较大分子的许多已知的传感器技术不适合用于需要允许在佩戴者的皮肤上连续使用的可穿戴生物流体感测装置。因此，需要复杂的微流体操作、添加试剂、使用保质期有限的成分(例如抗体)，或设计用于一次性使用的传感器的传感器模式将不足以用于汗液感测。

如第7,803,542号和第8,003,374号美国专利公开的基于适体的电化学(“EAB”)生物传感器技术提出了稳定、可靠的生物电传感器，该生物电传感器对汗液中的目标分析物敏感，同时能够在传感器寿命期间进行多次分析物捕获事件。如通过引用整体并入本文的PCT/US17/23399中所公开的，用于连续汗液感测的EAB传感器被配置为提供稳定的传感器响应，且生命周期足够长以用于多个分析物结合和释放循环。如图1A所示，这种传感器包括多个单独的适体感测元件，随着目标分析物与适体建立平衡，这些适体感测元件通过捕获和释放目标分析物来重复检测分子目标的存在。感测元件110包括分析物捕获复合体112，分析物捕获复合体112包括选定的适体140，并且可以包括连接部分142。分析物捕获复合体112具有共价结合到结合部件的第一端。该结合部件可以包括硫分子(硫醇)120，硫分子120转而共价结合到金的电极基座130。在其它实施例(未图示)中，分析物捕获复合体可以通过乙二胺四乙酸(EDTA)链结合到电极，以改善在困难的传感环境(例如汗液生物流体)中的粘附性。感测元件还包括结合到分析物捕获复合体112的第二端的氧化还原部分150。氧化还原部分150可以共价结合到适体140，或者通过连接部分结合到适体140。在没有目标分析物的情况下，适体140处于第一构型，并且氧化还原部分150相对于电极130位于第一位置。当汗液感测装置使用方波伏安法(SWV)询问感测元件时，感测元件产生第一电信号。