CN102892894A - 高能辐射不灵敏分析物传感器 - Google Patents

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Abstract

公开和描述了具有辐射稳定剂的酶基分析物传感器。更具体地，公开和描述了包含辐射稳定剂的装置和使传感器对于高能辐射灭菌稳定的方法。

Description

高能辐射不灵敏分析物传感器
技术领域
本公开总体涉及分析物传感器，其包含辐射稳定剂，该辐射稳定剂用于稳定暴露于辐射的分析物传感器。更具体地，本公开涉及分析物传感器，包含用于稳定暴露于灭菌辐射的分析物响应酶的辐射稳定剂。
背景
一些分析物传感器利用分析物响应酶来直接或间接检测分析物。这些酶一般被固定或封装在分析物传感器的一个或多个膜或层中或其之间。在接触血液和组织的体内传感器中，优选提供灭菌的传感器及其分析物响应酶。常用的灭菌方法如使装置暴露于环氧乙烷或高能辐射——例如γ射线、电子束、紫外光或X射线——对于分析物响应酶是不利的。高能辐射可通过产生自由基影响传感器的全部组分，所述自由基可化学改变一种或多种传感器组分，包括酶。
概述
本文公开和描述了包含辐射稳定剂的酶基分析物传感器和传感器组装体以及向经受辐射灭菌的酶和/或一个或多个膜层提供稳定的方法。
在第一实施方式中，提供了电化学分析物传感器。酶基分析物传感器包含至少一个电极和至少一种酶以及至少一种辐射稳定剂。
在第一实施方式的一方面中，辐射稳定剂包括受阻胺光（hindered light amine）稳定剂、抗氧化剂、维生素及其组合。
在单独或组合第一实施方式的前述方面中任一个的第二方面中，受阻胺光稳定剂包括如下中的一种或多种：聚甲基丙3-氧基-[4(2,2,6,6四甲基)哌啶基]硅氧烷(Uvasil 299)；聚[[.β.-[1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2,4-二基][[2,2,6,6-四甲基4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6,-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](Chimassorb 944)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N,N″′-[1,2-乙烷二基双[[[4.6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]亚氨基]-3,1丙烷二基]]-双[N',N"-二丁基-N',N"-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-(Chimassorb 119)；烷基取代的哌啶基链烷双酸酯；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；双-(1-辛氧基-2,2,6,6,四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(Tinuvin 123)；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟苯基]甲基]丁基丙二酸酯(Tinuvin 144)；1,1'-(1,2-乙烷二基)双(3,3,5,5-四甲基哌嗪酮)；二甲基琥珀酸酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Tinuvin 622)；聚((6-((1,1.3.3-四甲基丁基)氨基)-s-三嗪-2,4-二基)(t-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基六-亚甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基))和二甲基琥珀酸酯与4-羟基2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇聚合物(Tinuvin 783)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺，N2,N2'-1,2-乙烷二基双[N2-[3-[[4,6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-N4,N6-二丁基-N4,N6-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-(Lowilite 19)；二甲基琥珀酸酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Lowilite 62)；双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(Lowilite 77)；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯与甲基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯的混合物(Lowilite 92)；或聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-双基][(2,2,6,6四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](Lowilite 94)。
在单独或组合第一实施方式的前述方面中任一个的第三方面中，辐射稳定剂包括如下中的至少一种：聚合受阻酚、聚合芳族胺、与硫酯或含磷附属物(apendage)的聚合物、聚合羟胺、聚合苯并呋喃酮衍生物和聚合丙烯酸化双酚。
在单独或组合第一实施方式的前述方面中任一个的第四方面中，传感器进一步包含干扰层。干扰层可包含辐射稳定剂。
在单独或组合第一实施方式的前述方面中任一个的第五方面中，酶基分析物传感器进一步包含通量限制膜。通量限制膜可包含辐射稳定剂。
在单独或组合第一实施方式的前述方面中任一个的第六方面中，酶基分析物传感器被设置于导管。
在单独或组合第一实施方式的前述方面中任一个的第七方面中，酶存在于酶层中，酶层包含亲水性聚合物。酶层可包含辐射稳定剂。
在第二实施方式中，提供了电化学酶基分析物传感器。传感器包含至少一个具有电活性表面的电极、包含至少一种酶的酶层、至少一种辐射稳定剂、至少一个膜层，该膜覆盖至少部分电活性表面。
在第三实施方式中，提供了使经受辐射的酶稳定的方法。该方法包括提供传感器，该传感器包含施加于至少一个电极的膜，该膜包含至少一种酶和至少一种辐射稳定剂；和使酶基分析物传感器经受高能辐射。酶基传感器可以是静脉内血液葡萄糖传感器(IVBG)。
附图简述
图1A显示根据公开和描述的方面所述的具有工作电极和参考电极的电流测定传感器。
图1B是图1A所示传感器的工作电极部分的侧横截面视图。
图1C是根据公开和描述的方面所述的平面传感器的工作电极部分的侧视图。
图2是根据公开和描述的方面所述的具有传感器组装体的多腔导管的侧视图。
图3是根据公开和描述的方面所述的图3多腔导管的远端的细节图。
详细描述
在构建用于体内应用的酶基分析物传感器中，高能辐射灭菌用于在应用前使传感器灭菌。在通过高能辐射灭菌的过程中，酶可降解，导致灵敏性和/或选择性丧失等。此外，传感器的一个或多个膜层可受高能辐射影响，例如，膜层可解聚或交联，导致一个或多个膜层的扩散性改变。一种或多种这些情况可在传感器的高能辐射灭菌过程中发生，造成酶不稳定或扩散性改变，导致分析物检测准确度降低。辐射暴露的影响可在传感器已被灭菌后长久持续，这可进一步影响传感器的质量。此外，制备应用传感器采取的其他步骤也可影响酶基传感器的稳定性。因此，本文公开了包含辐射稳定剂的酶基分析物传感器和传感器组装体以及向经受辐射灭菌的酶和/或一个或多个膜层提供稳定的方法。更具体地，公开了稳定包含至少一种酶和至少一种辐射稳定剂的传感器中暴露于辐射灭菌的酶的装置和方法。本文公开的多个实施方式描述了分析物传感器，该分析物传感器基本上防止或减少酶和任选地一个或多个膜层在暴露于高能辐射后降解。此外，酶基分析物传感器在灭菌前通过将传感器置于校准液中得到预校准。传感器组装体中不具有特定分子量或特定溶解性的任何化合物均可在预校准过程中被洗掉。因此，本文进一步公开和描述了如下酶基传感器：其包含具有足以防止该剂在经受校准液或预校准程序时被洗掉(例如，“非短效(non-fugitive)辐射稳定剂”)的分子量和溶解性参数的辐射稳定剂。
下文描述和实例详细示例了本公开发明的一些示例性实施方式。本领域技术人员将理解，本发明可存在多种修改和修正，该修改和修正可被包括在其范围内。因此，某个示例性实施方式的描述不意为限制本发明的范围。
定义
为有助于理解本发明的多个方面，下文进行如下定义。
本文所用的术语“分析物”没有限制地指生物学流体(例如，血液)中可被分析的目标物质或化学组分。分析物可天然存在于生物学流体中，分析物可被引入身体，或分析物可以是目标物质的代谢产物或目标物质经酶催化产生的化学反应物或化学产物。优选地，分析物包括能与至少一种酶发生反应并定量产生可电流或电压检测的电化学活性产物的化学实体。
本文所用的短语和术语“分析物测量装置”、“传感器”和“传感器组装体”没有限制地指分析物监测装置中能够检测至少一种分析物的区域。例如，传感器可包含非传导性部分、至少一个工作电极、参考电极和对电极(任选)，在非传导性部分的一个位置处形成电化学活性表面，并在非传导性部分的其他位置处形成电子连接，和在电化学活性表面上形成一个或多个层。
本文所用的短语“能够”，在涉及与所述结构相关功能的描述时，包括所述结构可实际上发挥所述功能的所有条件。例如，短语“能够”包括功能在正常操作条件、实验条件或实验室条件以及正常操作过程中可不或不能存在的条件下的发挥。
本文所用的术语“乙酸丁酸纤维素”没有限制地指通过使纤维素与乙酸酐和丁酸酐接触得到的化合物。
本文所用的术语“包含”及其语法等同形式与“包括”、“含有”或“特征是”同义，并且是包括性的或开放式的，不排除另外的、未述及的元件或方法步骤。
本文所用的短语“连续分析物感应”和“持续分析物感应”(以及语法等同形式“连续地”和持续地”)没有限制地指分析物浓度监测连续、持续和/或间歇(但定期)进行的时间段。
本文所用的短语“连续葡萄糖感应”没有限制地指葡萄糖浓度监测连续、持续和/或间歇(但定期)进行的时间段。该时间段可以具有例如在1秒的分数上至例如1、2或5分钟或更长的范围内的时间间隔。
本文所用的术语“交联”(crosslink和crosslinking)没有限制地指通过生成共价键或离子键而连接(例如，聚合物和/或蛋白质的相邻链)。交联可通过已知技术实现，例如，热反应、化学反应或离子化辐射(例如，电子束辐射、UV辐射、X射线或γ辐射)。例如，二醛如戊二醛与亲水性聚合物-酶组合物的反应将导致酶和/或亲水性聚合物的化学交联(例如，形成交联剂与酶和/或亲水性聚合物的反应产物)。
短语“亲水性聚合物-酶组合物”没有限制地指至少一种酶和至少一种亲水性聚合物的物理或化学混合物、物理混合物、连续或不连续相、胶束或分散液。亲水性聚合物-酶组合物可进一步包括至少一种蛋白质或天然或合成物质。
本文所用的短语“电活性表面”没有限制地指发生电化学反应的电极表面。例如，在预定的电势下，H2O2与工作电极的电活性表面发生反应，生成两个质子(2H+)、两个电子(2e-)和一分子氧(O2)，为此电子生成可检测的电流。电活性表面可在至少其部分上包括化学或共价结合的粘附促进剂，如氨基烷基硅烷及类似物。
本文所用的术语“对象”没有限制地指哺乳动物，特别是人和家畜。
本文所用的术语“干扰物”(interferants、interferents和interfering species)没有限制地指在传感器中另外干扰目标分析物测量、生成不准确表示分析物测量的信号的效应和/或物质。例如，在电化学传感器中，干扰物可以是氧化电势与所测分析物的氧化电势基本上重叠的化合物。
本文所用的短语“酶层”没有限制地指渗透性或半透性膜，其包含可渗透用于确定目标分析物的反应物和/或共反应物的一个或多个区域。作为例子，酶层包含固定化葡萄糖氧化酶，该固定化葡萄糖氧化酶催化与葡萄糖和氧的电化学反应，从而能够测量葡萄糖的浓度。
本文所用的术语“膜”指半透性膜，其限制或抑制氧和其他分析物通过半透性膜的通量。优选地，该膜限制或抑制氧和其他分析物进入下方酶层的通量。作为实例，对于葡萄糖传感器，该膜优选使氧处于非限速过量。由此，葡萄糖测量的线性上限被延伸至远远高于在无膜情况下实现的值。
本文所用的短语“乙烯酯单体单元”指由具有酯功能性的不饱和单体聚合形成的物质的化合物和组合物。例如，聚乙烯醋酸乙烯酯聚合物及其共聚物是包含乙烯酯单体单元的化合物。
如本文所用，短语“基本上不存在”和“基本上不含”意为将有意添加最少量的材料、不添加材料。优选地，存在的材料量将在可检测量以下，或以痕量存在。更优选地，将不存在材料量。例如，根据本发明所述的电活性表面与干扰层之间基本上不存在单独的中间亲水性层的传感器将优选为电极表面与干扰层之间不存在任何中间材料或层。进一步，作为实例，本发明所述的“基本上不含”交联剂的酶层完全不存在交联剂或其反应产物，或该酶层包含导致酶层不明显交联的量的交联剂或交联剂与酶或聚合物不足量的反应产物。
传感器系统和传感器组装体
本文公开的方面涉及分析物传感器系统的应用，该分析物传感器系统测量目标分析物或指示分析物浓度或存在的物质的浓度。传感器系统是连续装置，并可以用作例如皮下、经皮(例如，经皮肤)或血管内装置或其一部分。分析物传感器可将酶学、化学、电化学或这种方法的组合用于分析物-感应。输出信号一般是原始信号，其用于向可使用该装置的使用者如患者或医师提供目标分析物的有用值。因此，适当的修平、校准和评价方法可被用于原始信号。
一般，传感器包含被多个层围绕的工作电极暴露的电活性表面的至少一部分。一方面，干扰层沉积在传感器(工作电极(一个或多个)和任选地参考电极)的至少部分电活性表面(一个或多个)上并与其接触，从而保护暴露的电极表面免受生物学环境的影响和/或限制或阻挡干扰物。酶层沉积在至少部分干扰层上并与其接触。一方面，干扰层和酶层提供传感器的迅速响应和稳定传感器信号输出和/或消除用短效物质如盐和电解质层或区域预处理电极电活性表面的需要，这简化了生产，并降低了本公开传感器的逐批(lot-to-lot)可变性。另一方面，干扰层本身不被应用，酶层覆盖工作电极的至少部分电活性表面，并且任选的附加层覆盖至少部分酶层。在这方面，可应用空白电极，以使非分析物干扰物生成的信号可被考虑。辐射稳定剂可被掺入上述层中任意层中。
下文详细描述的一个示例性实施方式应用带有葡萄糖传感器组装体的医疗装置，如导管。一方面，带有分析物传感器组装体的医疗装置被提供用于将导管插入对象血管系统。带有分析物传感器组装体的医疗装置可包括与其连接的电子装置，该电子装置与传感器连接；和接收器，用于接收和/或处理传感器数据。虽然本文可示例和描述连续葡萄糖传感器的一些示例性实施方式，但应理解的是，本公开实施方式可适用于任何能够基本上持续或基本上连续测量目标分析物的浓度和提供迅速而准确的表示分析物浓度的输出信号的装置。
电极和电活性表面
本文公开的传感器或传感器组装体的电极和/或电活性表面包含传导性材料，如铂、铂-铱、钯、石墨、金、碳、传导性聚合物、合金、墨或类似物。虽然电极可通过各种制备技术(块状金属处理、金属沉积在基底上或类似技术)形成，但利用传导性和/或催化的墨、由丝网印刷技术形成电极可具有优势。传导性墨可用贵金属如铂和/或钯催化。
一方面，传感器或传感器组装体的电极和/或电活性表面形成在挠性基底，如挠性电路上。一方面，挠性电路是传感器的一部分，并包括基底、传导轨迹和电极。轨迹和电极可被隐藏和成像在基底上，例如，利用丝网印刷或墨沉积技术。轨迹和电极以及电极的电活性表面可由传导性材料组成，如铂、铂-铱、钯、石墨、金、碳、传导性聚合物、合金、墨或类似物。
一方面，提供反电极以平衡工作电极处所测物质生成的电流。在葡萄糖氧化酶基葡萄糖传感器的情况下，工作电极处所测物质是H2O2。根据下列反应，葡萄糖氧化酶催化氧和葡萄糖转化成过氧化氢和葡萄糖酸盐：葡萄糖+O2→葡萄糖酸盐+H2O2。由工作电极进行的H2O2氧化通过对电极处的任何氧或其他还原物质的还原而平衡。葡萄糖氧化酶反应生成的H2O2在工作电极的表面发生反应，并生成生成两个质子(2H+)、两个电子(2e-)和一个氧分子(O2)。
一方面，附加电极可包括在传感器或传感器组装体中，例如，三电极系统(工作电极、参考电极和对电极)和/或一个或多个附加工作电极被配置为基线扣除电极(baseline subtracting electrode)，或其被配置以测量其他分析物。两个工作电极可彼此位置接近，并可与参考电极位置接近。例如，可配置多电极系统，其中第一工作电极被配置以测量包含葡萄糖和基线的第一信号，附加的工作电极——基本上类似于第一工作电极，而其上未布置酶——被配置以测量仅由基线组成的基线信号。在这种方式下，附加电极生成的基线信号可从第一工作电极的信号中扣除，生成基本上不含基线波动和/或电化学活性干扰物的单独葡萄糖信号。
一方面，传感器包含2至4个电极。电极可包括，例如，对电极(CE)、工作电极(WE1)、参考电极(RE)和任选地第二工作电极(WE2)。一方面，传感器将至少具有CE、RE和WE1。一方面，采用附加WE2，其可进一步提高传感器测量的准确度。一方面，可采用附加第二对电极(CE2)可，其可进一步提高传感器测量的准确度。
可在施加任何后续层前处理电活性表面。表面处理可包括例如，化学、等离子体或激光处理至少部分电活性表面。作为实例，可使电极与一种或多种粘附促进剂化学或共价接触。粘附促进剂可包括例如，氨基烷基烷氧基硅烷、环氧烷基烷氧基硅烷及类似物。例如，可使一个或多个电极化学或共价接触含有3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的溶液。
在一些可选的实施方式中，工作(和/或其他)电极的暴露表面积可通过改变电极本身的横截面而增加。增加工作电极表面积可有利于提供对分析物浓度增加的信号响应性，其进而可有助于提高例如信号-噪音比。工作电极的横截面可由任何规则或不规则、圆形或非圆形构造限定。
干扰层
干扰物可以是如下分子或其他物质：可在传感器的电化学活性表面被直接或通过电子转移剂还原或氧化，生成假阳性分析物信号(例如，非分析物相关的信号)。该假阳性信号通常造成对象分析物浓度呈现高于实际的分析物浓度。例如，在低血糖情况下——在此对象已摄入干扰物(例如，醋氨酚)，人为高葡萄糖信号可导致对象或健康护理提供者认为，其血糖正常，或者在一些情况下，高血糖。由此，对象或健康护理提供者可做出不适当或不正确的处理决策。
一方面，在传感器或传感器组装体上提供干扰层，该干扰层基本上限制或防止一种或多种干扰物的通过。葡萄糖传感器的干扰物包括，例如，醋氨酚、抗坏血酸、胆红素、胆固醇、肌酐、多巴胺、麻黄素、布洛芬、L-多巴、甲基多巴、水杨酸酯、四环素、妥拉磺脲、甲苯磺丁脲、甘油三酯、尿素和尿酸。干扰层对于一种或多种干扰物的渗透性可小于目标分析物物质。辐射稳定剂可被掺入本文公开的任何干扰层。
在实施方式中，干扰层由一种或多种纤维素衍生物形成。一方面，可应用混合酯纤维素衍生物，例如，乙酸丁酸纤维素、邻苯二甲酸乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、偏苯三酸乙酸纤维素及其与其他纤维素或非纤维素单体的共聚物和三聚物，包括上述的交联变体。与纤维素衍生物具有相似性质的其他聚合物，如聚合多糖，可用作干扰物或与上述纤维素衍生物结合。其他纤维素酯可与混合酯纤维素衍生物混合。
一方面，干扰层由乙酸丁酸纤维素形成。乙酸丁酸纤维素是具有乙酰基和丁基以及羟基的纤维素聚合物。可应用具有约35%或更少乙酰基、约10%至约25%丁酰基和补足其余的羟基的乙酸丁酸纤维素。还可应用具有约25%至约34%乙酰基和约15至约20%丁酰基的乙酸丁酸纤维素，但也可应用其他量的乙酰基和丁酰基。优选的乙酸丁酸纤维素含有约28%至约30%乙酰基和约16至约18%丁酰基。
优选分子量为约10,000道尔顿至约75,000道尔顿的乙酸丁酸纤维素，优选约15,000、20,000或25,000道尔顿至约50,000、55,000、60,000、65,000或70,000道尔顿，更优选应用约65,000道尔顿。但是，在某些实施方式中，可应用更高或更低的分子量，或可应用具有不同分子量的两种或更多种乙酸丁酸纤维素的混合物。
在一些实施方式中，多层乙酸丁酸纤维素可组合形成干扰层，例如，可应用两层或更多层。可能理想地，应用不同分子量的乙酸丁酸纤维素在单个溶液的混合物，或由包含不同分子量、不同浓度和/或不同化学(例如，wt%官能团)的乙酸丁酸纤维素的不同溶液沉积多层乙酸丁酸纤维素。可在铸膜液或分散液中应用其他物质，例如，铸膜辅助剂、消泡剂、表面张力修饰剂、功能化剂、交联剂、其他聚合物质、能够改变生成层的亲水性/疏水性的物质及类似物。
干扰物可被直接喷雾、浇铸、涂布或浸沾至传感器的电活性表面(一个或多个)。干扰物的分配可利用任何已知薄膜技术进行。两层、三层或更多层干扰物可通过顺序施加和固化和/或干燥铸膜液而形成。
铸膜液中的固体浓度可被调节以在电极上于一层中(例如，一次浸沾或喷雾)沉积足量的固体或膜，从而形成足以阻挡干扰物的层，该干扰物具有由传感器测量到的另外重叠于测量物质(例如，H2O2)的氧化或还原电势。例如，铸膜液的固体百分比可经调节使得仅需单层就沉积足够量，以形成基本上阻挡或减少由传感器测量到的干扰物同等葡萄糖信号的功能干扰层。足量的干扰物将是基本上阻挡或减少小于约30、20或10mg/dl的干扰物同等葡萄糖信号量。作为实例，干扰层优选被设置以基本上阻挡约30mg/dl的同等葡萄糖信号响应，否则醋氨酚将通过无干扰层的传感器生成该葡萄糖信号响应。这种通过醋氨酚生成的同等葡萄糖信号响应将包括治疗性剂量的醋氨酚。以任何顺序形成的任何数量的涂层或层可适于形成本文公开的实施方式的干扰层。辐射稳定剂可被掺入上述公开的任何干扰层。
一方面，干扰层直接沉积在传感器的电活性表面上或沉积在直接接触电极表面的材料或层上。优选地，干扰层基本上直接沉积在传感器的电活性表面上，而无中间材料或层直接接触电极表面。已经令人惊讶地发现，包含直接沉积在传感器的电活性表面上的干扰层的构造基本上消除了电活性表面与干扰层之间中间层的需要，同时还提供迅速而准确的表示分析物的信号。
干扰层可被施加以提供约0.05微米或更少至约20微米或更多，更优选约0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5微米至约4、5、6、7、8、9、10、11,12、13、14、15、16、17、18、19或19.5微米，还更优选约1、1.5或2微米至约2.5或3微米的厚度。在某些实施方式中，较厚的膜也可以是理想的，但一般可优选较薄的膜，因为其通常对过氧化氢从酶膜至电极的扩散速率具有较小影响。
酶层
本文公开的传感器或传感器组装体包括酶层。一方面，酶层由亲水性聚合物-酶组合物形成。例如，酶层包含亲水性聚合物-酶组合物，该亲水性聚合物-酶组合物直接沉积在至少部分电活性表面上。
一方面，酶层包含酶和亲水性聚合物，该亲水性聚合物选自聚-N-乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚-N,N-二甲基丙烯酰胺、聚氨酯、聚乙烯醇、具有侧链离子化基团的聚合物及其共聚物。优选地，酶层包含聚-N-乙烯基吡咯烷酮。在其他实施方式中，酶层可包含葡萄糖氧化酶、聚-N-乙烯基吡咯烷酮和足以使酶固定的量的交联剂。
酶层亲水性聚合物的分子量使得短效物质，包括辐射稳定剂，被防止或被基本上抑制离开传感器环境，更具体地，短效物质在最初配置传感器时被防止或基本上抑制离开酶环境。
酶层的亲水性聚合物-酶组合物可进一步包括至少一种蛋白质和/或天然或合成物质。例如，酶层的亲水性聚合物-酶组合物可进一步包括，例如，血清白蛋白、聚烯丙胺、聚胺及类似物、及其组合。
酶优选被固定在传感器中。酶可被封装在亲水性聚合物中，并可交联或以其他方式固定在其中。因此，酶可被固定，而不交联或生成交联反应产物，如下所述。酶可交联或以其他方式固定——任选地与至少一种蛋白质和/或天然或合成物质一起。一方面，亲水性聚合物-酶组合物包含葡萄糖氧化酶、牛血清白蛋白和聚-N-乙烯基吡咯烷酮。组合物可进一步包括交联剂——例如，二醛，如戊二醛——以交联或以其他方式固定组合物组分。
一方面，其他蛋白质和/或天然或合成物质基本上不被包括在酶层的亲水性聚合物-酶组合物内。例如，亲水性聚合物-酶组合物可基本上不含牛血清白蛋白。不含牛白蛋白的组合物可能是理想的，以符合多项政府监管规定。因此，一方面，酶层包含葡萄糖氧化酶和足量的交联剂，例如，二醛，如戊二醛，以交联或以其他方式固定酶。另一方面，酶层包含葡萄糖氧化酶、聚-N-乙烯基吡咯烷酮和足量的交联剂，以交联或以其他方式固定酶。
另一方面，酶层基本上不含交联剂或交联剂与亲水性聚合物-酶组合物的反应产物。例如，亲水性聚合物-酶组合物基本上不含二醛交联剂，如戊二醛，或与其接触。因此，一方面，酶层包含葡萄糖氧化酶和亲水性聚合物如聚-N-乙烯基吡咯烷酮，并且基本上不含交联剂或交联剂与葡萄糖氧化酶或聚-N-乙烯基吡咯烷酮的反应产物。另一方面，酶层包含葡萄糖氧化酶、亲水性聚合物如聚-N-乙烯基吡咯烷酮、和/或至少一种蛋白质和/或天然或合成物质，如牛血清白蛋白，酶层基本上不含交联剂或交联剂与葡萄糖氧化酶、聚-N-乙烯基吡咯烷酮或至少一种蛋白质和/或天然或合成物质的反应产物。
酶层厚度可以为约0.05微米或更少至约20微米或更多，更优选约0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、1,1.5、2、2.5、3或3.5微米至约4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或19.5微米。优选地，酶层通过喷雾或浸涂进行沉积，但是，可应用其他形成酶层的方法。酶层可通过以预定的涂布液浓度、插入速率(insertion rate)、停留时间、取回速率(withdrawalrate)和/或期望厚度来浸涂和/或喷涂一层或多层而形成。辐射稳定剂可被掺入如上公开的酶层、亲水性聚合物层或酶层和亲水性聚合物层。
通量限制膜
一方面，传感器或传感器组装体进一步包括布置在上述后续层上的膜，在此膜更改或改变一种或多种目标分析物的通过率(例如，“通量限制膜”)。在本文公开的实施方式的方面中，通量限制膜基本上防止或消除传感器膜——通量限制膜布置于该传感器膜上——的组分(例如，酶、蛋白质、载体、反应产物或低分子量膜相关化合物)接触对象或对象的免疫系统。因此，通量限制膜基本上“固定”其所在之上的膜层的材料和组分。
在一些方面中，通量限制膜可用作干扰物层和更改或改变一种或多种目标分析物的通过率。例如，硅氧烷聚氨酯(例如，基本上疏水性的硅氧烷聚碳酸酯聚氨酯)与亲水性聚合物(例如，PVP)的混合物可用作干扰层和通量限制膜。辐射稳定剂可被掺入这种混合物。
虽然下文描述涉及葡萄糖传感器膜，该膜还可被改变以用于其他分析物和共反应物。一方面，传感器或传感器组装体包括本文公开的膜。辐射稳定剂可被掺入本文公开的任何通量限制膜。
一方面，通量限制膜包含半透性材料，该半透性材料控制氧和葡萄糖到达下方酶层的通量，优选以非限速过量提供氧。由此，葡萄糖测量的线性上限被延长至远远高于无膜情况下实现的值。在一个实施方式中，膜显示氧与葡萄糖的透性比为约50:1或更少至约400:1或更多，优选约200:1。
构成膜的材料可以是适用于传感器装置的乙烯基聚合物，其具有足够的渗透性以允许相关化合物通过，例如，以允许氧分子通过，从而到达活性酶或电化学电极。可用于制膜的材料实例包括具有乙烯酯单体单元的乙烯基聚合物。在优选的实施方式中，通量限制膜包含聚乙烯乙酸乙烯酯(EVA聚合物)。在其他方面，通量限制膜包含与EVA聚合物掺合的聚(甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸丁酯共聚物)。EVA聚合物或其掺合物可与例如二缩水甘油醚交联。EVA膜具有极大的弹性，其可向传感器提供弹性，以通过弯路，例如，进入静脉解剖结构。
在本发明的一方面中，通量限制膜基本上不包含缩合聚合物如硅氧烷和尿烷聚合物和/或其共聚物或掺合物。这种排除在外的缩合聚合物一般含有残留重金属催化物质，该重金属催化物质如不被沥滤则可能有毒和/或难以完全去除，因此使其在这种传感器中的应用不利于安全和/或成本。
EVA聚合物可提供自如下来源：无论何处具有约9wt%乙酸乙烯酯、12%乙酸乙烯酯、25%乙酸乙烯酯、33%乙酸乙烯酯、上至约40wt%乙酸乙烯酯的组成。可应用其他%量的乙酸乙烯酯。EVA聚合物优选溶于分配于传感器或传感器组装体的溶剂。应以其溶解EVA聚合物以促进与传感器基底和酶电极粘附和形成可有效施加(例如，喷涂或浸涂)的溶液的能力选择溶剂。溶剂如环己酮、对二甲苯和四氢呋喃可适于此目的。溶液可包括约0.5wt%至约6.0wt%的EVA聚合物。此外，溶剂应具有足够的挥发性以无需过分搅拌就蒸发，从而防止关于下方酶的问题，但其挥发性不至于产生与喷雾过程有关的问题。在优选的实施方式中，通量限制膜的乙酸乙烯酯组分包括约20%乙酸乙烯酯。在优选的实施方式中，通量限制膜沉积在酶层上，以生成约0.05微米或更少至约20微米或更多，更优选约0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、1,1.5、2、2.5、3或3.5微米至约4、5、6、7、8、9、10、11,12、13、14、15、16、17、18、19或19.5微米，还更优选约5、5.5或6微米至约6.5、7、7.5或8微米的层厚度。通量限制膜可通过喷涂或浸涂而沉积在酶层上。一方面，通量限制膜通过浸涂约1wt.%至约5wt.%EVA聚合物和约95wt.%至约99wt.%溶剂的溶液沉积在酶层上。
在本发明的一方面中，适于形成通量限制膜的材料包括聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、硅橡胶、聚酯、聚酰胺、偏二氯乙烯、丙烯腈、聚氨酯、聚偏二氯乙烯、与聚氯乙烯共聚的聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、纤维素酯和上述材料的共聚物以及玻璃。
在一些实施方式中，增塑剂可与辐射稳定剂组合用于制备任何上述膜或层，如o-硝基苯基-辛醚、邻苯二甲酸二甲酯、二辛基苯基-膦酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、六甲基磷酰胺、己二酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二十一烷酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、低和中Mw矿物油以及其他常规增塑剂。这种增塑剂可增加辐射稳定剂在其有效应用期间的移动性。
生物活性剂
在一些可选的实施方式中，生物活性剂可任选地被掺入上述传感器系统并组合辐射稳定剂，使得生物活性剂扩散进入邻近传感器的生物学环境。此外或可选地，生物活性剂可在出口位点或植入位点被局部给予。此外或可选地，生物活性剂可被涂布或以其他方式接触传感器的一个或多个表面。适当的生物活性剂包括改变对象对任何传感器或其组分的组织响应的生物活性剂。例如，生物活性剂可选自如下一种或多种：抗炎剂、抗感染剂、抗生素、麻醉剂、发炎剂、生长因子、免疫抑制剂、抗血小板剂、抗凝剂、抗增殖剂、ACE抑制剂、细胞毒性剂、防障细胞化合物（anti-barrier cell compound）、血管生成诱导化合物和反义分子。
辐射稳定剂
在本发明的一方面中，传感器包含一种或多种辐射稳定剂，其有助于传感器的酶或一个或多个膜层的辐射稳定性和/或防止或减少传感器的高能辐射相关的损伤，辐射稳定剂包括但不限于酶。在本发明的一些实施方式中，电极层、干扰层、酶层和/或通量限制膜中的一个或多个包含一种或多种有助于传感器系统的酶和生物活性剂的辐射稳定性的辐射稳定剂。
辐射稳定剂的实例包括，例如，受阻胺或受阻胺光稳定剂(HALS)、受阻酚、芳胺、含硫化合物如硫酯、和含磷化合物如磷酸酯和亚膦酸酯中的一种或多种。其他适当的抗氧化剂包括羟胺和自由基清除剂，如苯并呋喃酮衍生物和丙烯酸化双酚。其他适当的辐射稳定化合物包括抗坏血酸(维生素C)、生育酚(维生素E)、UV吸收剂如苯甲酮、苯并三唑、s-三唑和草酰替苯胺(oxalanilides)，以及UV猝灭剂如苯甲酸酯和取代苯甲酸酯。
适当的受阻酚包括，例如，2,6-二-叔丁基-对甲酚；4,4’-亚甲基双(2,6-二-叔丁基酚)；4,4'-亚甲基双(2,6-二异丙基酚)；2,4,6-三-叔丁基酚；2,2'-硫代双-(4-甲基-6-叔丁基酚)；1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮；十八烷基2(3',5'-二-叔丁基-4’羟苯基)丙酸酯、四-(亚甲基-(3,5-二-(叔)-丁基-4-氢化肉桂酸酯))甲烷(Irganox 1010)、十八烷基3,5-二-(叔)-丁基-4-羟基肉桂酸酯(Irganox 1076)等；硫代二丙酸酯，如二月桂基硫代二丙酸酯和二硬脂基硫代二丙酸酯等；受阻硫酚，如4,4’-硫代双(2-叔丁基-5-甲基酚)(Lowinox TMB-6)、2,2’-硫代双(6-叔丁基-4-甲基酚)(Lowinox TBP-6)等；亚磷酸酯，如亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬酯、二异癸基季戊四醇二亚磷酸酯、二苯基癸基亚磷酸酯、三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯(Alkanox 240)及类似物；及其组合。
适当的HALS包括受阻哌啶，如2,2,2,6-四甲基哌啶的衍生物，例如聚甲基丙3-氧基-[4(2,2,6,6四甲基)哌啶基]硅氧烷(Uvasil 299)；聚[[.β.-[1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2,4-双基][[2,2,6,6-四甲基4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6,-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](Chimassorb 944)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N,N”’-[1,2-乙烷二基双[[[4.6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]亚氨基]-3,1丙烷二基]]-双[N’,N”-二丁基-N’,N”-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-(Chimassorb 119)；烷基取代的哌啶基链烷双酸酯，如双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；双-(1-辛氧基-2,2,6,6,四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(Tinuvin 123)；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟苯基]甲基]丁基丙二酸酯(Tinuvin 144)；1,1’-(1,2-乙烷二基)双(3,3,5,5-四甲基哌嗪酮)；二甲基琥珀酸酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Tinuvin 622)；聚((6-((1,1.3.3-四甲基丁基)氨基)-s-三嗪-2,4-二基)(t-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基六亚甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基))和二甲基琥珀酸酯与4-羟基2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Tinuvin 783)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N2,N2’-1,2-乙烷二基双[N2-[3-[[4,6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-N4,N6-二丁基-N4,N6-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)(Lowilite 19)；二甲基琥珀酸酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Lowilite 62)；双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(Lowilite 77)；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯与甲基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯的混合物(Lowilite 92)；聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-双基][(2,2,6,6四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](Lowilite 94)、及其组合或混合物。
在本发明的一方面中，辐射稳定添加剂被物理或化学掺入传感器组装体的一个或多个膜层，如干扰层、酶层、通量限制膜或导管。例如，辐射稳定添加剂可与膜层掺合，并且添加剂-膜掺合物可被喷雾、浇铸、涂布或浸沾至传感器组装体。辐射稳定添加剂还可吸附到膜中——例如，通过将添加剂施加于膜表面。
在一些实施方式中，辐射稳定添加剂被进一步施加于传感器表面、传感器外壳或暴露于辐射灭菌的传感器组装体的任意其他表面。
辐射稳定剂的装载可基于如下确定：灭菌方式(例如，给予速率和暴露时间)、剂在一个或多个膜层中的位置、剂分子量、剂在一个或多个膜层中的扩散性、剂和/或膜层组合的协同效应和剂成本。这些参数容易被本领域普通技术人员确定。一方面，优选分子量大于约1000道尔顿的辐射稳定剂，以最小化或减少辐射稳定剂(例如，“非短效辐射稳定剂”)穿过传感器的膜或层迁移。因此，优选聚合辐射稳定剂，例如，聚合HALS或与多种HALS或受阻酚附属物的聚合物。
适于静脉内插入的传感器组装体
一方面，电化学分析物传感器组装体可被设置以静脉内插入对象血管系统。为在适于静脉内插入的装置的限定空间内容纳传感器，传感器组装体可包含挠性基底，如挠性电路。例如，挠性电路的挠性基底可被设置为薄传导性电极，其涂布在非传导性材料如热塑性体或热固性体上。传导轨迹可形成在非传导性材料上，并电连接于薄传导性电极。挠性电路的电极可如上述，其中挠性电路的轨迹和接触支持并电连接于电极。
在其他实施方式中，传感器组装体可包含多条电线。例如，多条电线可并列和涂布绝缘材料或与绝缘材料粘附在一起。
传感器组装体可包含至少一个参考电极和至少一个工作电极，至少一个工作电极具有电活性表面，该电活性表面在与电化学可检测的物质的相互作用下能够提供可检测的电输出。传感器组装体可进一步包含至少一个对电极。一方面，传感器组装体包含两个或更多个工作电极和两个或更多个对电极。一方面，挠性电路包含两个或更多个工作电极、两个或更多个空白电极和两个或更多个对电极。
适于上述传感器组装体的医疗装置包括但不限于，中央静脉导管(CVC)、肺动脉导管(PAC)、通过CVC或PAC或通过外周IV导管插入的探针、外周插入的导管(PICC)、Swan-Ganz导管、引导器或静脉动脉血液管理保护(VAMP)系统的附加装置。任何尺寸/类型的中央静脉导管(CVC)或静脉内装置均可用于或适用于传感器组装体。
关于前述讨论，公开传感器或传感器组装体的实施为处于在导管内；但是，上述其他装置被设想和合并在本发明的方面内。传感器组装体将优选被施加于导管，以随导管管路OD被冲洗或传感器可被安置在凹槽内。这可通过如下实现：例如，以热变形或切割管路的OD，从而为传感器提供凹槽。传感器组装体可被结合在适当位置，用耐受弯曲/剥离的粘合剂(例如，尿烷、2-部分环氧树脂，丙烯酸树脂等)密封，并粘合于尿烷CVC管路和传感器材料。小直径电线可通过焊接、电阻焊接或传导性环氧树脂被连接于传感器组装体。这些电线可从传感器近端经过其中一个导管腔，然后到达导管的近端。在这点上，电线可连接于电连接器——例如通过焊料或通过具有适当连接器的带状电缆。
本文公开的传感器组装体可以以多种方式被附加于导管。例如，可在导管体中提供开口，并可将传感器或传感器组装体安置在开口处的腔中，使得传感器具有直接的血液接触。一方面，传感器或传感器组装体可放置接近于导管的全部注入口。在这种构造下，传感器将防止或最小化测量其他可检测的输注液浓度，而不是分析物的血液浓度。另一方面，连接方法可以是导管体外的凹入，并将传感器固定在凹入中。这可具有另外的优势——使传感器部分隔离任何添加输注液的温度影响。凹槽的各端可具有切口，从而1)固定传感器的远端和2)使腔承载传感器电线到达导管近端的连接器。
优选地，传感器组装体在导管中的位置将在任何注入口的近端(上游)，以防止或最小化IV溶液影响分析物测量。一方面，传感器组装体在任何导管注入口的近端约2.0mm或更近。
另一方面，传感器组装体可被设置从而可实施导管(例如，盐液)的冲洗，从而允许传感器组装体清除任何可干扰其功能的材料。
传感器或传感器组装体的灭菌
通常，传感器或传感器组装体以及传感器适用的装置在使用——例如，在对象中——前被灭菌。灭菌可利用辐射(例如，电子束或γ辐射)或快速UV灭菌或其他本领域已知的高能辐射灭菌手段实现。
传感器、传感器组装体或适于接收和容纳传感器装置的一次性部分—如有——优选被灭菌，例如利用e-束或γ辐射或其他已知方法。完成组装的装置或任何一次性组件可被封装在密封的非透气性容器或囊袋中。
现参考附图，图1A是电流测定传感器12。传感器12显示具有工作电极13和至少一个附加电极，该附加电极可用作空白电极、对电极和/或参考电极，在下文中被称为空白电极14。膜系统优选沉积在电极上，如下文参考图1B更详细地描述。
在一些实施方式中，传感器由工作电极13(例如，电线)和平行于工作电极13放置的空白电极14形成。电线组装体任选地涂布绝缘材料17或与绝缘材料17粘合在一起——类似于下文所述，从而提供绝缘连接。电极某些部分暴露，从而其上能够发生电化学反应，例如，可在绝缘体中形成窗口，从而暴露部分工作电极13，以发生电化学反应。在图1A中，工作电极13的电活性部分暴露在传感器12的端部。
工作电极13暴露的电活性部分被设置以测量分析物浓度。在例如用于检测葡萄糖的酶学电化学传感器中，工作电极测量通过所检测分析物的酶催化反应生成的过氧化氢，并生成可测电流。
在一些实施方式中，各电极例如由直径D1为约0.001英寸或更少至约0.010英寸或更多的细电线形成，和由例如镀层绝缘体、镀层电线或容积导电材料(bulkelectrically conductive material)形成。
在一些实施方式中，工作电极包含由传导性材料形成的电线，传导性材料如铂、铂-铱、钯、石墨、金、碳、传导性聚合物、合金及类似物。虽然电极可通过多种制备技术(块状金属处理、金属沉积在基底上及类似技术)形成，但由镀层电线(例如，铂在钢线上)或块状金属(例如，铂线)形成电极可以是具有优势的。认为由块状金属线形成的电极提供优异的性能(例如，相对于沉积电极)，包括分析稳定性增加、制造性简化、污染耐受性(例如，其可被引入沉积过程)和表面反应改善(例如，由于材料纯度)，而无剥离或脱层。
在一些实施方式中，工作电极13被覆盖以绝缘材料，例如，非传导性聚合物。浸涂、喷涂、气相沉积或其他涂布或沉积技术可用于在工作电极上沉积绝缘材料。在一个实施方式中，绝缘材料包含聚对二甲苯，其由于其强度、润滑性和电绝缘性质可以是具有优势的聚合物涂层。通常，聚对二甲苯通过对二甲苯(或其取代的衍生物)的气相沉积和聚合而生成。虽然不希望受理论约束，但认为一些实施方式的传感器上的润滑(例如，平滑)涂层(例如，聚对二甲苯)有助于最小化创伤和延长传感器寿命。虽然在一些实施方式中通常优选聚对二甲苯涂层，但可使用任何适当的绝缘材料均，例如，氟化聚合物、聚乙二醇对苯二甲酸酯(PET)、聚氨酯、聚酰亚胺、其他非传导性聚合物及类似物。也可使用玻璃或陶瓷材料。其他适用的材料包括表面能改进的涂层系统，如Advanced Materials Components Express ofBellafonte，Pa以商标名称AMC18、AMC148、AMC141和AMC321销售的系统。但是，在一些可选的实施方式中，工作电极可能不需要绝缘体涂层。
空白电极14由与工作电极13相同的电极材料形成，并具有相同的膜系统，如下文图1B所示，但不包含工作电极13的酶。空白电极14用作参考，以消除任何背景噪音(例如，与分析物浓度无关的分析物传感器信号组分)。此外，可应用参考电极(未显示)。参考电极，可用作单独的参考电极或双重的参考电极和对电极，由银、银/氯化银及类似物形成。在一些实施方式中，参考电极被并置；但是，其他构造也可能(例如，卷绕在流体连接器内或皮内或皮肤上参考电极或被工作电极缠绕或在工作电极周围缠绕)。在示例的实施方式中，空白电极14平行于工作电极13放置。
在一些实施方式中，银线形成在上述传感器上，并随后使其氯化形成银/氯化银参考电极。有利地，氯化本文所述的银线能够制备具有最佳体内性能的参考电极。即，通过控制使银氯化形成银/氯化银的数量和量，一些实施方式已呈现磨合时间(break-in time)改善、参考电极稳定性和寿命延长。此外，上述氯化银的应用导致参考电极的制备相对便宜和简单。
在其中布置外绝缘体的实施方式中，部分经涂布的组装体结构可被剥离或以其他方式去除——例如，通过手、激发体发射激光、化学蚀刻、激光切除、喷砂处理(例如，用碳酸氢钠或其他适当的砂砾)及类似方式，从而暴露电活性表面。或者，可将部分电极在沉积绝缘体前隐藏，从而保持暴露的电活性表面区域。在一个示例性实施方式中，实施喷砂处理以暴露电活性表面，优选利用这样的砂砾材料：其足够坚硬以切除聚合物材料，同时足够柔软以最小化或避免对下方金属电极(例如，铂电极)的损伤。虽然多种“砂砾”材料可被应用(例如，砂土、滑石、胡桃壳、粉碎的塑料、海盐及类似物)，但在一些优选的实施方式中，碳酸氢钠是优势砂砾材料，因为其足够坚硬以切除例如，聚对二甲苯涂层，而不损伤例如下方铂导体。碳酸氢钠喷射的另一个优势包括由于其剥离聚合物层其对金属的抛光作用，从而免除清洁步骤，否则该清洁步骤可能是必要的。
图1B显示图1A所示传感器12的横截面视图，其在本文公开的实施方式所述的工作电极13附近。工作电极13可被至少部分涂布以干扰层50。干扰层50可被至少部分涂布以酶层52a，该酶层52a经选择，在传感器暴露于某些反应物时发生化学反应，该反应物例如被发现于血流中。例如，在葡萄糖传感器的实施方式中，酶层52a可含有葡萄糖氧化酶，如可得自黑曲霉(Aspergillus niger)(EC 1.1.3.4)，例如，II型、VII型或X型。空白电极14的层52b不含酶。
通量限制膜54覆盖酶层52a和干扰层50以及至少部分工作电极13。通量限制膜54可选择性地允许与酶发生反应的血液组分从血液扩散至酶层52a。在葡萄糖传感器实施方式中，通量限制膜54使大量氧通过到达酶层52a，并且选择性地限制葡萄糖。此外，具有粘合性的通量限制膜54可机械地密封酶层52a与下层和/或工作电极13，还可密封工作电极13至传感器基底13。本文公开了由EVA聚合物形成的通量限制膜可在电极顶端充当通量限制体，还可在酶/电极交界和电极/基底交界充当密封体或封闭体。另外的生物相容性层(未显示)——包含生物相容性抗血栓形成物质如肝素，可被添加在通量限制膜54上。
图1C显示本文公开的实施方式中部分工作电极的横截面视图。在示例性实施方式中，穿过绝缘材料17形成窗口，以暴露工作电极的电活性表面。窗口可以是径向窗口以暴露电极的圆周电活性表面，或窗口可以是穿过绝缘材料17形成的任何其他形状的窗口，如矩形切口。在示例的横截面实施方式中，通量限制膜54——其下布置了酶层52a、干扰层50和工作电极13。此外，参考电极或空白电极14的电活性表面区域被暴露。例如，电活性表面区域可在外绝缘层沉积过程中被隐藏，或在外绝缘层沉积后被蚀刻。
现参考图2-3，以示例性实施方式讨论适于带有传感器或传感器组装体的中心线导管的传感器方面，而不限于任何具体静脉内装置。图2显示多腔导管内的传感器组装体。导管组装体10可包括多个注入口11a、11b、11c、11d和其最近端处的一个或多个电连接器130。腔15a、15b、15c或15d可将各注入口11a、11b、11c或11d分别连接于接合处190。类似地，导管170可将电连接器130连接于接合处190，并可终止于接合处190或腔15a-15d其中之一(如示)。虽然图2所示的具体实施方式显示是具有四个腔和一个电连接器的多腔导管，但具有其他腔和连接器组合的其他实施方式也是可能的，包括单腔导管、具有多个电连接器的导管、等。在另一实施方式中，其中一个腔和电连接器可保留用于探针或其他传感器固定装置，或其中一个腔可在其近端处开口，并被指定用于插入探针或传感器固定装置。
导管组装体10的远端在图3中被更详细地显示。在沿远端的一个或多个中间位置，管21可限定穿过其外壁23形成的一个或多个端口。这些端口可包括中间端口25a、25b和25c和可在管21的远侧末端形成的终端端口25d。各端口25a-25d可分别相应于腔15a-15d其中之一。即，各腔可限定独立的通道，该通道从注入口11a-11d其中之一延伸至管端口25a-25d其中之一。传感器组装体可通过布置在一个或多个端口以呈现于感应环境，从而提供与所分析介质的接触。
中心线导管可在本领域已知，并一般用于医院的重症监护室(ICU)/急救室，以通过导管的一个或多个腔将药物递送给患者(不同腔用于不同药物)。中心线导管一般一端连接于输注装置(例如输注泵，IV滴加器(drip)或注射器端口)，另一端插入患者心脏附近其中一条主动脉或静脉，以递送药物。输注装置递送患者所需的药物，如但不限于，盐水、药物(drug)、维生素、药物(medication)、蛋白质、肽、胰岛素、神经递质或类似物。在可选的实施方式中，中心线导管可用于任何机体空间或脉管，如腹膜内区域、淋巴腺、皮下、肺、消化道或类似位置，并可确定除血液外的体液中分析物或治疗。中心线导管可以是双腔导管。一方面，分析物传感器被构建在中心线导管一个腔中，并用于确定使用者血液和/或体液的特征水平。但是，要理解的是，进一步的实施方式可用于确定其他剂、特征或组合物——如激素、胆固醇、药物、浓度、病毒载量(例如，HIV)或类似物——的水平。因此，虽然本文公开的方面可主要在糖尿病/糖尿病症状治疗所用的葡萄糖传感器的背景下得到描述，但公开的方面可适用于多种患者治疗程序——其中生理学特征在ICU中得到监测，包括但不限于血气、pH、温度和血管系统中的其他目标分析物。
另一方面，提供了静脉内测量对象内分析物的方法。该方法包括提供导管，该导管包括传感器组装体，该传感器组装体包含本文所述的辐射稳定剂；和将导管引入对象的血管系统。该方法进一步包括测量分析物。
另一方面，提供了使经过高能辐射的酶基分析物传感器稳定的方法。该方法包括提供酶基分析物传感器，该传感器包含至少一种酶和至少一种辐射稳定剂，其量足以使酶对于高能辐射稳定，该高能辐射的量足以对酶基分析物传感器灭菌。一方面，提供了适于对象中手术和/或ICU布置的静脉内分析物传感器，例如，静脉内血液葡萄糖传感器(IVBG)。方法进一步包括将导管引入对象血管系统。方法进一步包括测量目标分析物和任选地向使用者显示测量结果。
因此，已提供了测量对象内的分析物的传感器和方法，包括传感器组装体，其被配置以适用于连续葡萄糖监测装置；或用于插入对象血管系统的导管，其具有可电配置于传感器组装体的电子装置。
本文引用的所有参考文献，包括但不限于公布和未公布的申请、专利和文献参考，其全部内容均被引入本文作为参考，并因此构成本说明书的部分。在作为参考引入的出版物和专利或专利申请与本说明书所包括的公开内容有冲突的情况下，意图本说明书取而代之和/或优先于任何这种冲突内容。
以上描述公开了若干方法和材料。这些描述易于在方法和材料方面进行修正以及在制备方法和器材方面进行改变。通过考虑本公开内容或本公开内容的实践，这种修正将对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，并不意为本公开受限于本文公开的具体实施方式，而是其涵盖权利要求的实际范围和精神内的所有修正和改变。

Claims (31)

1.酶基分析物传感器，包含至少一种酶和至少一种辐射稳定剂。
2.权利要求1所述的酶基分析物传感器，其中所述辐射稳定剂包含受阻胺光稳定剂、抗氧化剂或维生素中至少一种，其量足以使至少一种酶对于高能辐射稳定。
3.权利要求1所述的酶基分析物传感器，其中所述受阻胺光稳定剂包含如下中的一种或多种：聚甲基丙3-氧基-[4(2,2,6,6-四甲基)哌啶基]硅氧烷(Uvasil 299)；聚[[.β.-[1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2,4-双基][[2,2,6,6-四甲基4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6,-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](Chimassorb 944)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N,N″′-[1,2-乙烷二基双[[[4.6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]亚氨基]-3,1丙烷二基]]-双[N',N"-二丁基-N',N"-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-(Chimassorb 119)；烷基取代的哌啶基链烷双酸酯；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；双-(1-辛氧基-2,2,6,6,四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(Tinuvin123)；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟苯基]甲基]丁基丙二酸酯(Tinuvin 144)；1,1'-(1,2-乙烷二基)双(3,3,5,5-四甲基哌嗪酮)；二甲基琥珀酸酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Tinuvin 622)；聚((6-((1,1.3.3-四甲基丁基)氨基)-s-三嗪-2,4-二基)(t-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基六-亚甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基))和二甲基琥珀酸酯与4-羟基2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Tinuvin 783)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N2,N2'-1,2-乙烷二基双[N2-[3-[[4,6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-N4,N6-二丁基-N4,N6-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-(Lowilite 19)；二甲基琥珀酸酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Lowilite 62)；双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(Lowilite 77)；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯与甲基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯的混合物(Lowilite 92)；或聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](Lowilite 94)。
4.权利要求2所述的酶基分析物传感器，其中所述辐射稳定剂包括如下中的至少一种：聚合受阻酚、聚合芳族胺、与硫酯或含磷附属物的聚合物、聚合羟胺、聚合苯并呋喃酮衍生物和聚合丙烯酸化双酚。
5.前述权利要求中任一项所述的酶基分析物传感器，进一步包含干扰层。
6.权利要求5所述的酶基分析物传感器，其中所述干扰层包含所述辐射稳定剂。
7.权利要求1-5中任一项所述的酶基分析物传感器，进一步包含通量限制膜。
8.权利要求7所述的酶基分析物传感器，其中所述通量限制膜包含所述辐射稳定剂。
9.权利要求1所述的酶基分析物传感器，其中所述酶基分析物传感器被设置于导管。
10.权利要求1所述的酶基分析物传感器，其中所述酶存在于酶层中，所述酶层包含亲水性聚合物。
11.权利要求10所述的酶基分析物传感器，其中所述亲水性聚合物包括如下中至少一种：聚-N-乙烯基吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯基咪唑、聚-N-N-二甲基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺及其共聚物。
12.权利要求10所述的酶基分析物传感器，其中所述亲水性聚合物是聚-N-乙烯基吡咯烷酮。
13.权利要求10所述的酶基分析物传感器，其中所述酶层包含聚-N-乙烯基吡咯烷酮、葡萄糖氧化酶和至少一种辐射稳定剂。
14.电化学酶基分析物传感器，包括：
至少一个电极，具有电活性表面；
酶层，包含至少一种酶；
至少一种辐射稳定剂；
至少一个膜层，所述膜覆盖至少部分所述电活性表面。
15.权利要求14所述的酶基分析物传感器，其中所述辐射稳定剂包括受阻胺光稳定剂、抗氧化剂、维生素及其聚合形式的至少一种。
16.权利要求15所述的酶基分析物传感器，其中所述受阻胺光稳定剂包括如下中的一种或多种：聚甲基丙3-氧基-[4(2,2,6,6四甲基)哌啶基]硅氧烷(Uvasil 299)；聚[[.β.-[1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2,4-二基][[2,2,6,6-四甲基4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6,-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](Chimassorb 944)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N,N″′-[1,2-乙烷二基双[[[4.6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]亚氨基]-3,1丙烷二基]]-双[N',N"-二丁基-N',N"-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-(Chimassorb 119)；烷基取代的哌啶基链烷双酸酯；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；双-(1-辛氧基-2,2,6,6,四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(Tinuvin 123)；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟苯基]甲基]丁基丙二酸酯(Tinuvin 144)；1,1'-(1,2-乙烷二基)双(3,3,5,5-四甲基哌嗪酮)；二甲基琥珀酸酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Tinuvin 622)；聚((6-((1,1.3.3-四甲基丁基)氨基)-s-三嗪-2,4-二基)(t-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基六-亚甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基))和二甲基琥珀酸酯与4-羟基2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Tinuvin 783)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N2,N2'-1,2-乙烷二基双[N2-[3-[[4,6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-N4,N6-二丁基-N4,N6-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-(Lowilite 19)；二甲基琥珀酸酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Lowilite 62)；双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(Lowilite 77)；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯与甲基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯的混合物(Lowilite 92)；或聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](Lowilite 94)。
17.权利要求15所述的酶基分析物传感器，其中所述辐射稳定剂包括如下中的至少一种：聚合受阻酚、聚合芳族胺、与硫酯或含磷附属物的聚合物、聚合羟胺、聚合苯并呋喃酮衍生物和聚合丙烯酸化双酚。
18.权利要求14所述的酶基分析物传感器，其中所述至少一个膜层是干扰层。
19.权利要求14所述的酶基分析物传感器，其中所述干扰层包含所述辐射稳定剂。
20.权利要求14所述的酶基分析物传感器，其中所述酶层包含亲水性聚合物和所述辐射稳定剂。
21.权利要求20所述的酶基分析物传感器，其中所述酶层的所述亲水性聚合物包括选自如下的物质：聚-N-乙烯基吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯基咪唑、聚-N-N-二甲基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺及其共聚物。
22.权利要求20所述的酶基分析物传感器，其中所述酶层的所述亲水性聚合物是聚-N-乙烯基吡咯烷酮。
23.权利要求14所述的酶基分析物传感器，其中所述至少一个膜层包含乙烯酯单体单元。
24.使经受灭菌辐射的酶基传感器稳定的方法，所述方法包括：
提供酶基分析物传感器，所述传感器包含：
至少一种酶；和
至少一种辐射稳定剂，其量足以使所述酶对于高能辐射稳定，所述高能辐射的量足以使酶基分析物传感器灭菌。
25.权利要求24所述的方法，其中所述酶基传感器是静脉内血液葡萄糖传感器(IVBG)。
26.权利要求24-25中任一项所述的方法，其中所述辐射稳定剂包括受阻胺光稳定剂、抗氧化剂、维生素、及其组合中至少一种。
27.权利要求26所述的方法，其中所述受阻胺光稳定剂包括如下中的一种或多种：聚甲基丙3-氧基-[4(2,2,6,6四甲基)哌啶基]硅氧烷(Uvasil 299)；聚[[.β.-[1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2,4-二基][[2,2,6,6-四甲基4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6,-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](Chimassorb 944)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N,N″′-[1,2-乙烷二基双[[[4.6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]亚氨基]-3,1丙烷二基]]-双[N',N"-二丁基-N',N"-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-(Chimassorb 119)；烷基取代的哌啶基链烷双酸酯；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；双-(1-辛氧基-2,2,6,6,四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(Tinuvin 123)；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟苯基]甲基]丁基丙二酸酯(Tinuvin 144)；1,1'-(1,2-乙烷二基)双(3,3,5,5-四甲基哌嗪酮)；二甲基琥珀酸酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Tinuvin 622)；聚((6-((1,1.3.3-四甲基丁基)氨基)-s-三嗪-2,4-二基)(t-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基六-亚甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基))和二甲基琥珀酸酯与4-羟基2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Tinuvin 783)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N2,N2'-1,2-乙烷二基双[N2-[3-[[4,6-双[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-N4,N6-二丁基-N4,N6-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-(Lowilite 19)；二甲基琥珀酸酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物(Lowilite 62)；双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(Lowilite 77)；双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯与甲基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯的混合物(Lowilite 92)；或聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](Lowilite 94)。
28.权利要求24-25中任一项所述的方法，其中所述辐射稳定剂包括如下中的至少一种：聚合受阻酚、聚合芳族胺、与硫酯或含磷附属物的聚合物、聚合羟胺、聚合苯并呋喃酮衍生物和聚合丙烯酸化双酚。
29.权利要求24-25或27中任一项所述的方法，进一步包括在使所述酶基传感器暴露于高能辐射前使所述酶基传感器经受校准源。
30.权利要求24或29中任一项所述的方法，进一步包括防止辐射稳定剂在灭菌前脱离与溶液的接触。
31.权利要求30所述的方法，其中所述辐射稳定剂是非短效的，其中所述辐射稳定剂的分子量大于约1000道尔顿，或所述辐射稳定剂基本上不溶于所述溶液。
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