[发明专利]用于分析物传感器的六甲基二硅氧烷膜

说明书

本发明的实施例提供了用于制造具有多个分层元件的分析物传感器，如糖尿病个体用于监测血糖浓度的安培葡萄糖传感器的方法和材料。本发明的实施例利用等离子体沉积技术来形成可用于此类传感器的六甲基二硅氧烷薄膜。并入有通过这些方法形成的薄膜组合物的传感器表现出许多期望特性。

技术领域

本发明涉及如用于糖尿病管理的分析物传感器等生物传感器，并且具体地涉及用于制造此类传感器的方法和材料。

背景技术

存在许多种类型的用于检测各种各样的分析物的生物传感器。也许研究最多的生物传感器类型是安培检测葡萄糖传感器，一种常用于监测患有糖尿病的个体中的葡萄糖水平的设备。

典型的葡萄糖传感器根据以下化学反应工作：

H₂O₂→O₂+2H⁺+2e^- 等式2

使用葡萄糖氧化酶(“GOx”)以催化葡萄糖与氧之间的反应，以得到如等式1所示的葡萄糖酸和过氧化氢。H₂O₂发生电化学反应，如等式2所示，并且通过恒电位仪测量电流。某些传感器反应的化学计量可能为开发体内传感器带来挑战。例如，为了获得最佳基于葡萄糖氧化酶的传感器性能，传感器信号输出应仅由所关注的分析物(葡萄糖)决定，而不是由任何共基质(O₂)或如扩散等动力学控制参数决定。如果氧和葡萄糖以等摩尔浓度存在，则H₂O₂在化学计量上与在酶处反应的葡萄糖的量相关；并且生成传感器信号的相关联的电流与和酶反应的葡萄糖的量成比例。但是，如果没有足够的氧气使所有的葡萄糖与酶反应，那么电流将与氧气浓度而不是葡萄糖浓度成比例。因此，为了使传感器提供仅取决于所关注的分析物的浓度的信号，葡萄糖必须是限制性试剂，即O₂浓度必须超过所有潜在的葡萄糖浓度。然而，在体内使用此类葡萄糖传感器的问题是，在体内植入传感器时的氧浓度相对于葡萄糖较低，这种现象可能会损害传感器读数的准确性。

某些传感器设计通过使用一系列分层材料来解决如缺氧问题等化学计量问题，所述分层材料被选择为具有特定功能性质，例如能够选择性地调节分析物和其它相关化合物穿过其扩散。与此类设计相关联的问题可能包含例如传感器层随着时间推移以可能限制传感器的功能寿命的方式分层和/或退化。被设计成解决此技术中的此类挑战的方法和材料是合乎期望的。

发明内容

本发明的实施例包含用于在分析物传感器中制造六甲基二硅氧烷(HMDSO)层的等离子体方法。本文公开的等离子体方法具有优于用于形成常规传感器层的常规湿化学方法的许多优点，包含减少和/或消除某些有害化合物的使用，由此减少可能由此类方法产生的有毒废物。本发明的实施例还包含分析物传感器，所述分析物传感器被设计成包含由这些方法形成的六甲基二硅氧烷层/组合物、表现出所期望的材料性质，包含相对薄且高度均匀的结构特性的组合的组合物。