[发明专利]使用电化学传感器对分析物进行无校正的体内测量

说明书

典型的电化学传感器可测量目标物引起的电流输出变化。目标物结合的这种测量方法在各个传感器之间不一致，此外，当长时间部署传感器时，信号会随时间漂移。这些缺点可以通过计时电流分析法的新颖使用以测量电流衰减动力学作为目标物结合的指标来避免。电流衰减寿命将以浓度相关的方式变化，但在各个传感器之间以及随着时间的流逝保持稳定，从而无需校正即可工作。通过这些方法，基于适体的电化学传感器和其他类型的传感器可以在体内延长部署时间，并且无需校正即可准确测量目标物结合。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2017年10月30日递交的、序列号为62/578,665、标题为“使用电化学传感器对分析物进行无校正的体内测量”的美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用合并于此。

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

本发明是在美国陆军研究办公室授予的基金号码W91 lNF-09-0001美国陆军研究办公室的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

用于检测目标物分子的各种类型的电化学传感器是已知的。许多这样的传感器产生电流输出，其中电流输出的大小响应于目标物分子的结合而变化。基于电化学适体的(EA-B)传感器使用氧化还原报告分子修饰的、电极结合的适体，其中适体中结合诱导的构象变化导致氧化还原报告分子和电极之间的电子流量发生可测量的变化。EA-B传感器为本领域提供了用于测量复杂样品中目标物分析物的多功能平台。甚至已证明EA-B传感器在体内可以实时检测流动的全血中的药物和其他目标物种。但是，尽管该平台具有巨大潜力，但E-AB传感器仍存在某些限制了其临床部署的缺点。

具体地说，EA-B传感器像所有复杂的设备一样，在制造过程中也存在不一致的地方，其中即使在同一批次中制造，单个传感器上也会存在不同数量的识别元件。这种传感器之间的物理可变性意味着，从相同设计的不同传感器获得的输出可能会发生明显变化。此外，当部署在复杂的样品环境(例如全血)中时，即使是最佳的E-AB也会发生漂移，其中适体与样品中分子的复杂混合物之间的非特异性相互作用会导致随时间变化的读数。这些因素表明必须执行校正步骤或信号校正措施以解释传感器输出。在体内植入传感器的情况下，校正是不实际的或通常是不可能的，上述的误差来源给临床实施带来了严重的障碍。

因此，在本领域中仍然需要能够实现无校正测量的新颖的电化学传感器系统和操作这种传感器的方法。此外，在本领域中仍然需要一种在体内准确地测量分析物而不会被信号漂移所混淆的方法。在本领域中仍然需要改善现有传感平台的性能和效率。

发明内容

现有技术的电化学传感方法依赖于电流输出(即，绝对电流值)的测量(例如SWV峰值)，来确定目标物浓度，这种测量受到传感器到传感器的可变性和传感器漂移的强烈影响。本公开的发明人已经有利地发现，电化学传感器的信号输出动力学的某些方面，特别是电流衰减动力学，对传感器之间的可变性和传感器漂移不敏感。像绝对电流一样，这些电流衰减动力学参数以浓度依赖的方式响应目标物结合，但是与绝对电流不同，它们在给定类别的传感器之间稳定，并且随时间稳定，从而提供一种避免在绝对电流中观察到的可变性的方法。

本公开的发明人已经有利地开发了操作电化学传感器和解释传感器输出的新颖方法，使得由不同传感器或在不同时间产生的信号能够与样品中的目标物浓度精确地相关。本发明的方法使得一类传感器(例如，采用相同的识别元件)能够被先验地有效地校正，并且被部署用于复杂的环境(例如体内全血)中对目标物物种进行扩展的、无需校正的测量。

在第一方面，本发明的范围包括获得和解释传感器输出以提供目标物分析物浓度的准确测量的方法。在另一方面，本发明的范围包括可以无漂移或无校正测量来操作的传感器系统。在另一方面，本发明的范围包括给定类别的电化学传感器，其中传感器的输出通过在该类别的所有传感器上稳定的关系与目标物浓度相关。在另一方面，本发明的范围包括使得能够获取和解释电化学传感器输出以测量目标物浓度的计算机程序、软件和操作。

附图说明