[发明专利]使用交联酶的连续分析物监测电极

说明书

本发明涉及包含导电表面的酶促电极，并且其中包含至少一种酶分子的缀合物与导电表面共价结合。所述电极适合于连续分析物监测，特别是用于使用葡萄糖氧化酶（GOD）作为酶分子的连续葡萄糖监测（CGM）。此外，本发明涉及在包含酶促电极的体内条件下，用于测量分析物例如葡萄糖浓度的电化学传感器。

本发明涉及包含导电表面的酶促电极，并且其中包含至少一种酶分子的缀合物与导电表面共价结合。所述电极适合于连续分析物监测，特别是用于使用葡萄糖氧化酶（GOD）作为酶分子的连续葡萄糖监测（CGM）。进一步地，本发明涉及在包含酶促电极的体内条件下，用于测量分析物例如葡萄糖浓度的电化学传感器。

具有可植入或可插入电极的非流体传感器促进生理上显著的分析物，例如患者体内的乳酸盐或葡萄糖的测量。在许多情况下，非流体传感器的电极涂布有结合酶分子的导电层。酶分子可以催化氧化还原反应，从而生成电可检测信号。这种类型的传感器被指定为酶促非流体（ENF）传感器。

用于测量葡萄糖的传感器可以包含例如酶GOD（EC 1.1.3.4），其催化分析物葡萄糖向葡糖酸内酯的转化。在不存在合成氧化还原介质的情况下，共底物氧O₂在传感器的表面上转换为过氧化氢H₂O₂。产生的H₂O₂可以催化分解为H₂O，导致与葡萄糖浓度相关联的电流。

已知的传感器经常具有以下缺点：在酶的催化位点中H₂O₂的生成及其在电极表面上的分解是空间上分开的。因此，在工作电极处的H₂O₂转换率是低效的。进一步地，酶层中H₂O₂的延长存在可能使酶分子失活。

US 6,284,126 B1公开了传感器，其包含施加到电极表面的水凝胶包封的酶分子。然而，水凝胶包封的酶具有凝胶在与水性介质接触时溶胀的进一步缺点。这可能引起在整个溶胀时间内的电流测量信号变化，导致传感器漂移。

在其它类型的传感器中，酶层另外包含合成的氧化还原介质。为了避免传感器漂移，氧化还原介质和酶必须共价掺入聚合物结构内。然而，这导致从酶到介质的低效电子转移，因为这些化合物的迁移率由于它们掺入聚合物结构内而受到限制。因而，在酶上的过氧化氢形成与向介质的电子转移竞争，导致氧依赖性。另外，聚合物结构的溶胀过程可能引起干扰。

例如EP 2 348 964 B1中所述的另一种已知传感器包含涂布有酶层的电极，所述酶层是包含聚合物粘合剂、碳颗粒、酶分子和施加到电极表面的催化氧化还原介质的导电糊剂。然而，其缺点是关于实现稳定操作状态的时间延迟，因为这种类型的酶层必须完全润湿且极化。此外，基于糊剂的酶层是脆性的，并且因此不能施加到电极表面上的较大区域上，特别是当传感器主体具有弯曲形状时。

WO2009/153777公开了包含导电表面和与其结合的基质的电极，其中所述基质包含至少两类化合物，即至少一类酶和至少一类金属纳米颗粒，其中所述组分通过第一结合部分彼此共价结合，并且所述基质通过一个或多个相同或不同的第二结合部分与表面共价结合。通过在导电表面上形成反应性化合物层，并且使层状导电表面与纳米颗粒和酶分子接触，基质可以与表面结合，所述纳米颗粒和酶分子两者均含有反应性基团，并且随后使层中的化合物电聚合，以引起反应性基团彼此的结合以形成基质。

WO2009/153777的电极结构具有某些下述缺点：其通过电聚合的制造是复杂的，因为它需要包括金属纳米颗粒的化学修饰的几个步骤。由于这种复杂性，该过程易于缺乏可重复性。

因此，本发明的目的是提供有效的酶电极，其可以容易地且可重复地制造。该目的通过提供酶分子的组合物来实现，所述酶分子的组合物与纳米颗粒和电极表面共价结合，但其中金属纳米颗粒不与电极表面共价结合。