[发明专利]用于测量生物信号的包含碳纳米管的电化学生物传感器及其制造方法

说明书

本发明提供了一种用于测量生物信号的包含碳纳米管的电化学生物传感器。用于连续葡萄糖监测的电化学生物传感器包括电极，包含氧化还原酶、电子传递介质和交联剂的感测膜与碳纳米管一起固定至该电极，其中氧化还原酶氧化目标物质，并且在氧化过程中因此产生的电子通过电子传递介质和碳纳米管传递，由此电化学生物传感器能够用作用于连续葡萄糖监测的具有优异性能的传感器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月20日提交的韩国专利申请第10-2019-00590001号的优先权的权益，并且将相应韩国专利申请的文件中公开的全部内容并入作为本说明书的一部分。

技术领域

本发明涉及测量生物信号的电化学生物传感器及其制备方法，该电化学生物传感器中引入了碳纳米管，并且由此增加了吸收率、稳定性和电子传递速率并减少了反应时间，并且改善了响应的线性度。

背景技术

糖尿病是一种非常严重的疾病，全世界每19人中就有1人受其影响，并且其显示出随着老龄化和改变饮食习惯而进一步增加的趋势。该糖尿病被分类为其中由于胰腺不分泌胰岛素而导致不能控制血糖的1型糖尿病和其中虽然分泌胰岛素但由于细胞胰岛素抗性而不能控制血糖的2型糖尿病，以及在严重的2型糖尿病的情况下当胰岛素分泌异常时，其被分类为1.5型。因此，当血糖不受控并因此血液葡萄糖的浓度维持在高水平时，各种并发症(例如：心肌梗塞、中风、视网膜病、肾衰竭等)的风险显著增加，因此，非常需要帮助患者自己测量和管理血糖的技术。

作为使得患者能够在日常生活期间自己测量血糖的技术，存在SMBG(自我监测血糖)技术。该技术是其中患者通过针刺造成指尖毛细血管中的少量出血，并且通过测量血糖传感器测量通过出血获得的血液中的葡萄糖浓度的方法。尽管该技术能够简单且精确地测量血糖，但是难以观察患者的血糖水平的变化，因为仅能得知特定时间的血糖浓度。此外，还存在这样的缺点，每次测量时，患者必须从指尖直接取血，这会导致疼痛。在所患糖尿病为1型糖尿病的情况下，存在许多先天性原因，因此有必要从年轻时就开始测量和管理血糖，因此，在每次测量时都会引起疼痛的SMBG技术对于年轻的糖尿病患者而言会是巨大的负担。此外，可能出现诸如由于血液采集引起的细菌感染的问题，并且要求在规定期限将血样引入化学处理传感器进行处理，因此存在血糖水平测量中出现误差的问题。

作为用于测量葡萄糖浓度的方法，通过论文已经报道了各种方法，如电化学方法和通过红外光谱的方法。[Yokowama,K.,Sode,K.,Tamiya,E.,Karube,I.Anal.Chim.Acta1989,218,137；Rabinovitch,B.,March,W.F.,Adams,R.L.Diabetes Care 1982,5,254；G.M.,Moses,R.G.,Gan,I.E.T.,Blair,S.C.Diabetes Res.Clin.Pract.1988,4,177；D_Auria,S.,Dicesare,N.,Gryczynski,Z.,Gryczynski,I.；Rossi,M.；Lakowicz,J.R.Biochem.Biophys.Res.Commun.2000,274,727]

传统上，最经常使用通过电化学方法测量，并且最常用的电化学测量方法是利用能够氧化葡萄糖的酶的方法。这种电化学方法用于常用的SMBG技术中。全世界也正在进行通过SMBG方法测量糖浓度的技术的研究和开发以增加测量的准确性并减少误差。此外，与仅能够在特定时间点测量血糖的SMBG不同，已经在积极地研究能够连续监测血糖趋势的连续葡萄糖监测传感器技术，并且已经发布了若干产品。

Dexcom、Abbott和Medtronic是开发和发布连续测量血糖装置的代表性公司，而且已经分别发布和出售了G5、Libre和Guardian。所有这些产品都基于电化学原理。然而，即使使用相同的电化学传感器，取决于在传感器中使用的酶的类型、电子传递介质和电极，其在性能和稳定性方面存在很大的差异。