CN105530867A - 用于生物感测分析物的体内保护的药物洗脱 - Google Patents

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Abstract

一种传感器(例如,光学传感器)可被植入在活体动物(例如,人)体内并且可被用来测量动物体内的介质(例如,间质液、血液或腹腔液)中的分析物(例如,葡萄糖或氧气)。该传感器可包括传感器壳体、覆盖该传感器壳体的至少一部分的分析物指示物、以及一种或多种治疗试剂。这一种或多种治疗试剂可减少该分析物指示物的变坏。这一种或多种治疗试剂可被结合在该分析物指示物、覆盖该分析物指示物的至少一部分的膜、和/或一个或多个药物洗脱聚合母体内,这一种或多种治疗试剂可处于该传感器壳体的外部或内部。

Description

用于生物感测分析物的体内保护的药物洗脱
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年8月21日提交的美国临时申请No.61/868,179的优先权,该美国临时申请的全部内容被通过参引结合于此。
技术领域
本发明主要涉及利用包括被植入或插入到活体动物体内的传感器的系统对活体动物的介质中的分析物进行测量。具体地说,本发明涉及利用一种或多种治疗试剂的传感器,这些治疗试剂可被结合在药物洗脱聚合母体、分析物指示物、和/或覆盖该分析物指示物的至少一部分的膜内。
背景技术
传感器可被植入在活体动物(例如,人体)体内并且被用于对该活体动物体内的介质(例如,间质液(ISF)、血液、或腹腔液)中的分析物(例如,葡萄糖、氧气、强心剂标记、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)、或三酸甘油酯)。该传感器可包括光源(例如,发光二极管(LED)或其它发光元件)、指示物分子、和光检测器(例如,光电二极管、光敏晶体管、光敏电阻器或其它光敏元件)。使用指示物分子来测量分析物的可植入传感器的示例在美国专利No.5,517,313和No.5,512,246中描述,这些美国专利被全部通过参引结合于此。
传感器可包括分析物指示物,该分析物指示物可呈被植入到移植物(即,层或母体)中的指示物分子的形式。例如,在可植入的基于荧光的葡萄糖传感器中,荧光指示物分子可以可逆地结合葡萄糖,并且当被利用激发光(例如,波长为约378nm的光)照射时,发出光(例如,处于400nm到500nm范围内的光),该光的量取决于葡萄糖是否被结合于该指示物分子。
如果将传感器植入到活体动物的身体中,则动物的免疫系统会开始攻击该传感器。例如,如果将传感器植入到人体中,则白细胞会将传感器作为外来物体进行攻击,并且在初始的免疫系统冲击中,嗜中性白细胞可以是攻击该传感器的原生白细胞。嗜中性白细胞的防御机制包括释放被称之为活性氧的高腐蚀性物质。该活性氧包括例如过氧化氢。
过氧化氢及其它活性氧可降解分析物指示物的指示物分子。例如,在具有硼酸盐族的指示物分子中,过氧化氢可通过氧化该硼酸盐族来降解指示物分子,由此使得该指示物分子的结合葡萄糖的能力失效。
糖皮质激素可被用于与心脏起搏器和眼科手术一起使用以减少炎症。例如,下列欧洲专利申请公开文献描述了起搏器导线和类固醇的受控释放:EP2416783Al(“改进的糖皮质激素治疗”)、EP1477187B1(“用于通过结合亲水试剂和憎水试剂来受控释放药物的制剂”)、EP1637164A2(“通过结合亲水试剂和憎水试剂来受控释放药物的改进制剂”)、和EP2303227A2(“用于治疗视觉紊乱的受控释放的皮质激素类合成物及方法”)。然而,这些装置并不具有分析物指示物,并且糖皮质激素并不用来降低分析物指示物的降解。相反,该糖皮质激素被用来阻止疤痕组织的累积。
在现有技术中对于在降低分析物指示物降解方面做出的改善存在需要。
发明内容
除了其它优点之外,本发明通过提供降低的分析物指示物降解来克服现有系统的缺点。
本发明的一个方面提供了一种传感器,该传感器可被用于植入或插入在活体动物体内并且测量活体动物体内的介质中的分析物。该传感器可包括传感器壳体、覆盖该传感器壳体的至少一部分的分析物指示物、以及降低该分析物指示物的退化(deterioration)的一种或多种治疗试剂。
在一些实施例中,该传感器可包括至少一个药物洗脱聚合母体,并且这一种或多种治疗试剂可被分散在该药物洗脱聚合母体内。在一些实施例中,该药物洗脱聚合母体可覆盖该传感器壳体的至少一部分。在一些实施例中,该药物洗脱聚合母体可处于该传感器壳体内。该传感器壳体可被穿孔以允许这一种或多种治疗试剂从位于该传感器壳体内的药物洗脱聚合母体中洗脱。
在一些实施例中,这一种或多种治疗试剂可被结合到该分析物指示物中。在一些实施例中,该传感器可包括覆盖该分析物指示物的至少一部分的膜,并且这一种或多种治疗试剂被结合在该膜内。
在下面对于本发明的详细说明中描述被涵盖在系统和方法范围内的其它变型。
附图简要说明
被结合于此并且形成本专利说明书的一部分的附图示出了本发明的多个非限制性实施例。在附图中,相同的附图标记表示相同的或功能类似的元件。
图1是示出了体现本发明的多个方面的传感器系统的示意图。
图2示出了体现本发明的多个方面的传感器的透视图。
图3示出了体现本发明的多个方面的传感器的分解图。
图4和图5示出了位于体现本发明的多个方面的传感器的传感器本体/壳体/封囊内的传感器部件的透视图。
图6示出了体现本发明的多个方面的传感器的侧视图。
图7示出了体现本发明的多个方面的传感器的截面端视图。
图8示出了体现本发明的多个方面的具有浸渍涂覆的药物洗脱聚合母体的传感器。
图9A-9G示出了体现本发明的多个方面的具有预成形的药物洗脱聚合母体的传感器的示例。
图10示出了根据一个实施例的从药物洗脱聚合母体中释放醋酸地塞米松的释放分布图。
图11是示出了处于动物模型体内30天之后,将不具有药物洗脱聚合母体的传感器中的分析物调变与具有环形药物洗脱聚合母体的传感器的实施例相比较的试验结果的图表。
具体实施方式
图1是体现本发明的多个方面的传感器系统的示意图。在一个非限制性实施例中,该系统包括传感器100和外部收发器101。在图1中所示的实施例中,传感器100可被植入到活体动物(例如,活人)体内。该传感器100可例如被植入在活体动物的臂、腕、腿、腹部、腹膜或活体动物的适合于传感器植入的其它区域中。例如,在一个非限制性实施例中,传感器100可被植入到皮肤下方(即,在皮下组织或腹膜组织中)。在一些实施例中,该传感器100可以是光学传感器。在一些实施例中,该传感器100可以是化学传感器或生化传感器。
收发器101可以是与传感器100通信以便为传感器100供电和/或从传感器100接收测量信息(例如,光检测器读数和/或温度传感器读数)的电子装置。该测量信息可包括来自传感器中的一个或多个光检测器的一个或多个读数和/或来自传感器中的一个或多个温度传感器的一个或多个读数。在一些实施例中,该收发器101可通过从传感器100接收到的测量信息来计算分析物(例如,葡萄糖)浓度。
在一些非限制性实施例中,该收发器101可以是手持装置或贴身的/可佩戴的装置。例如,在收发器101是贴身的/可佩戴的装置的一些实施例中,收发器101可被通过带(例如,臂带或腕带)和/或胶粘剂保持在适当位置中,并且收发器101可向传感器100(例如,周期性地,例如每两分钟,和/或当使用者启动时)传送测量指令(即,要求进行测量信息)。在收发器101是手持装置的一些实施例中,将收发器101定位(即,悬置或猛击/摆动/通过)在传感器植入地点的一定范围内(即,在传感器100的附近范围内)会致使收发器101向传感器100自动地传送测量指令并且从传感器100接收读数。
在一些实施例中,收发器101可包括诸如线圈之类的感应元件103。收发器101可(例如,通过利用线圈)产生电磁波或电动场以便在传感器100的感应元件114中感应出电流,该电流为传感器100供电。收发器101可还向传感器100传送数据(例如,指令)。例如,在非限制性实施例中,收发器101可通过调制用于为传感器100供电的电磁波(例如,通过调制流过该收发器101的线圈103的电流)来传送数据。由收发器101产生的电磁波中的调制可由传感器100检测到/提取到。此外,收发器101可从传感器100接收数据(例如,测量信息)。例如,在非限制性实施例中,收发器101可通过检测由传感器100产生的电磁波中的调制,例如,通过检测流过收发器101的线圈103中的电流中的调制来接收数据。
收发器101的感应元件103和传感器100的感应元件114可处于在将这两个感应元件在物理上适当接近时允许获得适当场强的任何构造中。
在一些实施例中,传感器100包括传感器壳体102(即,本体、外壳、封囊、或包装),该传感器壳体12可以是刚性的且是生物相容的。在示例性实施例中,传感器壳体102可由诸如丙烯酸类聚合物(例如,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))之类的适当的导光聚合材料形成。
在一些实施例中,传感器100可包括分析物指示物。在一些非限制性实施例中,该分析物指示物可以是被涂覆、扩散、粘合或植入在该传感器壳体102的外表面的至少一部分上的聚合物移植体106。该聚合物移植体106可覆盖传感器壳体102的整个表面或者仅覆盖壳体102的表面的一个或多个部分。作为将移植体106涂覆在传感器壳体102的外表面上的替代方式,可将移植体106以其它方式(例如通过沉积或粘连)放置在传感器壳体102的外表面上。在一些实施例中,该聚合物移植体106可以是荧光的葡萄糖指示聚合物。在一个非限制性实施例中,该聚合物是生物相容的且是稳定的,被移植到传感器壳体102的表面上,被设计成在植入该传感器100之后,允许对间质液(ISF)、血液或腹腔液中的葡萄糖进行直接测量。
在一些实施例中,传感器100的分析物指示物(例如,聚合物移植体106)可包括指示物分子104。这些指示物分子104可被遍及整个移植体106分布或仅遍及该移植体106的一个或多个部分分布。指示物分子104可以是荧光的指示物分子(例如,化学名称为9-[N-[6-(4,4,5,5,-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-3-(三氟甲基)苯甲基]-N-[3-(甲基丙烯酰胺基)丙胺基]甲基]-10-[N-[6-(4,4,5,5,-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环)-3-(三氟甲基)苯甲基]-N-[2-(羧乙基)氨基]甲基]蒽钠盐的TFM)或者吸光的非荧光的指示物分子。在一些实施例中,指示物分子104可以可逆地结合分析物(例如,葡萄糖、氧气、强心剂标记、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)、或三酸甘油酯)。当指示物分子104已经结合分析物时,该指示物分子可变得显现荧光,在这种情况下,该指示物分子104能够吸收激发光329和发射光331(或者受到激发光329和发射光331的刺激)。在一个非限制性实施例中,激发光329可具有约378nm的波长,并且发射光331具有处于400nm到500nm的范围内的波长。当未结合分析物时,该指示物分子104可仅发出微弱的荧光。
在一些实施例中,传感器100可包括光源108,该光源108可以例如为发光二极管(LED)或发出辐射的其它光源,该辐射包括处于与指示物分子104相互作用的波长范围内的辐射。换句话说,该光源108可发出被母体层/聚合物104中的指示物分子吸收的激发光329。如上所述,在一个非限制性实施例中,该光源108可发出波长为约378nm的激发光329。
在一些实施例中,该传感器100可还包括一个或多个光检测器(例如,光电二极管、光敏晶体管、光敏电阻器或其它光电元件)。例如,在图1中所示的实施例中,传感器100具有第一光检测器224和第二光检测器226。然而,这并不是必需的,并且在一些替代实施例中,该传感器100可仅包括第一光检测器224。在基于荧光的传感器的情况下,一个或多个光检测器可以易感受到由指示物分子104发出的荧光,使得由光检测器(例如,光检测器224)响应于该荧光产生信号,该信号表示指示物分子的荧光等级并由此表示所关心的分析物(例如,葡萄糖)的数量。
由光源108发出的激发光329的一部分可被从聚合物移植体106作为反射光333反射回到传感器100中,并且吸收的激发光的一部分可被作为发射(荧光的)光331发射出去。在一个非限制性实施例中,发射光331可具有与激发光329的波长不同的波长。反射光333和发射(荧光的)光331可被位于传感器100的本体内的一个或多个光检测器(例如,第一光检测器224和第二光检测器226)吸收。
一个或多个光检测器中的每一个可被滤光器112(参见图3)所覆盖,该滤光器仅允许具有某一子集的波长的光通过。在一些实施例中,一个或多个滤光器112可以是薄玻璃滤光器。在一些实施例中,一个或多个滤光器112可以是沉积在该玻璃上的薄膜(例如,二色性的)滤光器并且可仅通过窄的波长带且另外反射接收到的光的大部分。在一些实施例中,滤光器可以是被直接沉积到光检测器上的薄膜(二色性的)滤光器,并且仅通过窄的波长带且由此另外反射接收到的光的大部分。滤光器112可以是相同的(例如,两个滤光器112可允许信号通过)或者不同的(例如,一个滤光器112可以是基准滤波器,而另一滤光器112可以是信号滤波器)。
在一个非限制性实施例中,第二(基准)光检测器226可被基准光电二极管滤光器所覆盖,该基准光电二极管滤光器通过具有如由光源108发出的相同波长(例如,378nm)的光。第一(信号)光检测器224可检测从移植体106中的分子104发出的荧光331的量。在一个非限制性实施例中,指示物分子104的峰值发射可在约435nm下发生,并且第一光检测器224可被通过处于约400nm到500nm的范围中的光的信号滤光器覆盖。在一些实施例中,较高葡萄糖水平/浓度对应于移植体106中的分子104的更大荧光量,并且因此,对应于更多数量的撞击该第一光检测器224的光子。
在一些实施例中,传感器100可包括基底116。在一些实施例中,基底116可以是电路板(例如,印刷电路板(PCB)或挠性PCB),在该电路板上安装有或以其它方式附接有电路部件(例如,模拟和/或数字电路部件)。然而,在一些替代实施例中,该基底116可以是其中制造有电路的半导体基底。该电路可包括模拟和/或数字电路。此外,在一些半导体基底实施例中,除了制造在该半导体基底中的电路之外,电路可被安装或以其它方式附接于该半导体基底116。换句话说,在一些半导体基底实施例中,该电路的可包括分立电路元件、集成电路(例如,特定用途集成电路(ASIC))和/或其它电子部件的一部分或全部可被制造在半导体基底116中,而该电路的其余部分被固定到该半导体基底116,该半导体基底可在多个固定部件之间提供通信路径。在一些实施例中,传感器100的电路可结合在美国专利申请No.13/650,016中描述的结构中的一些或全部,该美国专利申请被全部通过参引结合于此,具体参见图11D。
在一些实施例中,一个或多个光检测器(例如,光检测器224和226)可被安装在该半导体基底116上,但是,在一些优选实施例中,一个或多个光检测器可被制造在该半导体基底116中。在一些实施例中,光源108可被安装在该半导体基底116上。例如,在非限制性实施例中,该光源108可被以倒装法安装在该半导体基底116上。然而,在一些实施例中,该光源108可被制造在该半导体基底116中。
图2-7示出了可在图1中所示的传感器系统中使用的体现本发明的多个方面的传感器100的非限制性实施例。图2和图3分别示出了传感器100的非限制性实施例的透视图和分解图。
在一些实施例中,如图3中所示,传感器壳体102可包括端盖113。在一些实施例中,传感器100可包括一个或多个电容器118。这一个或多个电容器118可例如是一个或多个调谐电容器和/或一个或多个调节电容器。这一个或多个电容器118对于制造在该半导体基底116中而言可能是过大的以致于不能实施。此外,这一个或多个电容器118可以是被制造在该半导体基底116中的一个或多个电容器的附加。
在一些实施例中,如图3中所示,传感器100可包括反射器119(即,反射镜)。反射器119可被在该半导体基底116的端部附接于该半导体基底116。在非限制性实施例中,反射器119可被附接于该半导体基底116,使得反射器119的表面部分121大致垂直于该半导体基底116的顶侧(即,该半导体基底116的其上或其中安装有或制造有光源108和一个或多个光检测器110的侧面)并且面对该光源108。反射器119的表面121可反射由光源108发出的幅射。换句话说,该反射器119可阻止由光源108发出的幅射从传感器100的轴向端部离开。
根据本发明的一个方面,研发传感器100所针对的应用(尽管决非是它所适用的唯一的应用)是在动物(包括人)的活体中测量多种生物分析物。例如,传感器100可被用来测量例如人体中的葡萄糖、氧气、毒素、药剂或其它药品、激素、及其它新陈代谢的分析物。
聚合物移植体106和指示物分子104的具体成分可根据传感器待用来检测的具体分析物和/或该传感器待用来检测该分析物的位置(例如,在皮下组织、血液或腹膜中)来改变。然而,优选地,移植体106应该有助于将指示物分子暴露于该分析物。此外,优选的是,指示物分子的光学特性(例如,荧光指示物分子的荧光水平)是指示物分子所暴露的具体分析物的浓度的函数。
图4和图5示出了传感器100的透视图。在图4和图5中,并未示出传感器壳体102、滤光器112、和反射器119,这些部件均可被包括在传感器100的一些实施例中。如在图示实施例中所示,感应元件114可包括线圈220。在一个实施例中,线圈220可以是铜线圈,但是作为选择,可使用诸如丝网印刷金之类的其它传导材料。在一些实施例中,该线圈220被围绕铁氧体磁芯222形成。尽管在一些实施例中该磁芯222是铁氧体,但在其它实施例中,作为选择,可使用其它磁芯材料。在一些实施例中,线圈220并非围绕磁芯形成。尽管线圈220在图4和图5中被示出为圆筒形的线圈,但在其它实施例中,线圈220可以为不同类型的线圈,例如扁绕线圈。
在一些实施例中,线圈220被通过围绕该铁氧体磁芯222印制该线圈220形成在该铁氧体磁芯222上,使得线圈220的长轴(磁性地)平行于该铁氧体磁芯222的纵轴。被印制在铁氧体磁芯上的线圈的非限制性示例在美国专利No.7,800,078中予以描述,该美国专利被通过参引全部结合于此。在替代实施例中,线圈220可以是绕线线圈。然而,线圈是与绕线线圈形成对照的印制线圈的实施例是优选的,这是因为每个绕线线圈均由于制造公差而在特性方面略有不同,并且它可能是逐个地调谐每个使用绕线线圈的传感器以使得该操作频率与相关天线适当匹配所必需的。相反,印制线圈可被利用自动化技术进行制造,这些自动化技术提供了物理特性方面的再现性和均一性并且提供了对于植入应用来说很重要的可靠性,并且提高了制造成本效率。
在一些实施例中,介电层可被印制在线圈220的顶部上。在非限制性实施例中,该介电层可以是被丝网印刷且焙制到该线圈220上的基于玻璃的绝缘体。在示例性实施例中,一个或多个电容器118和半导体基底116可被通过该电介质安装在通路上。
在示例性实施例中,一个或多个光检测器110包括第一光检测器224和第二光检测器226。第一光检测器224和第二光检测器226可被安装在半导体基底116上或被制造在半导体基底116中。
图6和图7分别示出了根据一个实施例的传感器100的侧视图和横断面视图。如在图6和图7中所示,光源108可被定位成发出在传感器壳体102内行进且到达该聚合物移植体106的指示物分子104以及光检测器110的光,其中,光检测器110可被设置在滤光器112的下方,并且可被定位成从聚合物移植体106的指示物分子104接收光。
将诸如生物传感器之类的医疗装置植入或插入到使用者/患者的体内会致使该身体展现出不利于该装置的功能的有害生理反应。这些反应可从因植入外科手术所导致的感染到对于被植入到体内的外物的免疫反应变动。也就是说,可植入的生物传感器的性能会经由对感染或该装置自身的免疫反应而在体内受到阻碍或永久地受损。特别地,分析物指示物的性能会引传感器100被植入其中的身体的免疫反应而恶化。例如,如上所述,包括嗜中性白细胞的白细胞会攻击植入的传感器100。该嗜中性白细胞还释放过氧化氢,该过氧化强会(例如,通过氧化指示物分子的硼酸盐族,并且使得指示物分子的结合葡萄糖的能力失效)降解指示物分子104。
传感器100可包括一个或多个药物洗脱聚合母体。在一个实施例中,该药物洗脱聚合母体可覆盖传感器壳体102的至少一部分。一种或多种治疗试剂可被分散在该药物洗脱聚合母体(例如,惰性聚合母体)内。在一些实施例中,这一种或多种治疗试剂会降低或阻止嗜中性白细胞迁移进入创伤空间,并且由此减少或阻止过氧化氢及纤维包囊的产生。因此,在一些实施例中,这一种或多种治疗试剂会减少分析物指示物(例如,聚合物移植体106)的消耗。
在一些非限制性实施例中,该药物洗脱聚合母体可被经由浸渍涂覆施加于传感器壳体102。图8示出了具有浸渍涂覆的药物洗脱聚合母体828的传感器100。在图8中所示的实施例中,该浸渍涂覆的药物洗脱聚合母体828覆盖传感器壳体102的一部分。然而,这并非必需的,并且在替代实施例中,浸渍涂覆的药物洗脱聚合母体828可覆盖传感器壳体102的不同部分或整个传感器壳体102。在一些非限制性实施例中,作为对于浸渍涂覆的替代方案,该药物洗脱聚合母体可被经由喷涂施加于传感器壳体102。
在一些非限制性实施例中,作为对于浸渍或喷射涂覆的药物洗脱聚合母体的替代物,该药物洗脱聚合母体可具有预形成的形状,例如环状或套筒状。其它预形成的形状是可能的,例如且并不限制于壳形(例如,共形壳形)、圆筒形或任何适当的巨石形(例如矩形)。图9A示出了覆盖传感器壳体102的一部分的预形成的环状的药物洗脱聚合母体930的示例。如图9B中所示,环状的药物洗脱聚合母体930可卷绕住传感器壳体102的一部分。在一些替代实施例中,环状的药物洗脱聚合母体930可比图9B中所示的环状的药物洗脱聚合母体930宽或窄。例如,在一个非限制性实施例中,该预形成的环状的药物洗脱聚合母体930可具有与传感器100(除了构成聚合物移植体106的该部分之外)的宽度相等的宽度,并且卷绕住传感器100的整个宽度。在另一非限制性实施例中,如图9C中所示,环状的药物洗脱聚合母体930可被邻近于该聚合母体106设置。尽管在图9C中所示的实施例中,将环状的药物洗脱聚合母体930定位在聚合母体106的一侧上,该环状的药物洗脱聚合母体930可被定位于该聚合母体106的另一侧或定位在该聚合母体930的两侧上。
在一些非限制性实施例中,如图9D中所示,传感器壳体102可包括沟槽932,并且环状的药物洗脱聚合母体930可被设置在该沟槽932中。沟槽932的边缘可帮助将环状的药物洗脱聚合母体930保持在传感器壳体102上的适当位置中。
在一些非限制性实施例中,该分析物指示物(例如,聚合物移植体106)可在移植体106的外侧上具有薄层(例如,10nm)。该薄层可保护指示物分子使其免于降解。该薄层可为铂,并且该铂可被溅射到移植体106的可包括指示物分子104的外表面上。铂快速地催化过氧化氢到对传感器无害的水和氧气的转化。该反应的速率比硼酸氧化快很多;由此,铂会通过活性氧来防止氧化。尽管在一些实施例中,铂是过氧化氢转化为水和氧气的催化剂,但在替代实施例中,该反应的诸如钯或催化酶之类的其它催化剂可被代替铂或除了铂之外用于薄层。
在一些非限制性实施例中,如图9E中所示,传感器100可包括覆盖分析物指示物的至少一部分的膜934。在一个非限制性实施例中,膜934可以是分析物可渗透膜。膜934可被设置在聚合物移植体106上方(以及移植体106的外侧上的任何薄层上方)。该膜934可以是不透明的,并且因此执行挡光功能。换句话说,膜934的不透明的特性可起到有效阻挡外部光线刺激移植体106的指示物分子104的作用。在一些非限制性实施例中,在将附加的更小的孔钻入到封囊/壳体102中之后,该不透明的膜934可被物理地附在该移植体106的上方。
在一些实施例中,该膜934可以是多孔的。换句话说,该膜934可被构造成使得它向移植体106引导一个或多个分析物(例如,葡萄糖)。例如,在一个非限制性实施例中,该膜934可具有小孔(例如,孔径大小为若干微米或更小的孔),这些小孔阻挡住直径介于6微米与12微米之间的白细胞(例如,嗜中性白细胞)到达底层的移植体106以攻击它。然而,这些小孔同时是足够大的,以使得分析物能够到达该移植体106。如此一来,具有小孔的多孔膜934会延长传感器的寿命,同时并不影响传感器100测量分析物的能力。
在一些实施例中,不透明的膜934可由并不对身体防御产生不利作用的材料制成。此外,在非限制性实施例中,制成不透明的膜934的材料可以是多孔的(例如,以使得诸如葡萄糖之类的分析物能够流过它)且是不透明的(例如,防止光行进穿过它)。例如,在一些实施例中,该膜(例如,有孔眼的)材料可以是诸如尼龙、醋酸纤维素、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚酮醚(PEEK)、聚酐、聚酰胺、聚氯乙烯(PVC)、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙二烯二氟化物(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、和/或聚碳酸酯之类的材料。
在一些实施例中,膜934可以是多孔的不透明的扩散膜,其被构造成:大体上防止白细胞穿过该膜,允许所关心的分析物穿过膜到达该移植体,并且大体上防止具有至少指定波长或波长范围的光透射过该膜。
在一些实施例中,为了增强生物适合性和/或亲水性,膜934可包括附加薄层,和/或该膜934可包括多个网眼层。在一些实施例中,该膜934和一种或多种治疗试剂可在降低分析物指示物的氧化方面具有附加效应。
在一些实施例中,传感器100可具有在于2013年12月27日提交的美国专利申请No.14/142,000和No.14/142,017中描述的特征中的一个或多个,这两篇美国专利申请被全部通过参引结合于此。
在一些实施例中,可被分散在该药物洗脱聚合母体内的一种或多种治疗试剂可包括诸如非类固醇的消炎药(例如,乙酰水杨酸(阿斯匹林)和/或异丁苯丙酸(布洛芬))之类的一种或多种消炎药。在一些非限制性实施例中,被分散在该药物洗脱聚合母体内的一种或多种治疗试剂可包括一种或多种糖皮质激素。在一些非限制性实施例中,这一种或多种治疗试剂可包括地塞米松、去炎松、倍他米松、甲基强的松龙、倍氯米松、氟氢可的松、它们的衍化物及它们的类似物中的一种或多种。在一些实施例中,一种或多种治疗试剂可通过嗜中性白细胞和巨噬细胞来减少过氧化氢的产生。在一些实施例中,一种或多种治疗试剂可降低该分析物指示物(例如,聚合物移植体106)的退化。
在一些非限制性实施例中,药物洗脱聚合母体可将遍布该聚合母体的一种或多种治疗试剂以受控的方式释放。例如,在多个实施例中,该药物洗脱聚合母体可以受控的方式在若干小时、天、星期或月的时期内释放一种或多种治疗试剂。图10示出了根据一个非限制性实施例的从药物洗脱聚合母体释放醋酸地塞米松的释放分布图。
如上所述,在一些实施例中,该传感器100可包括设置在传感器壳体102的外部并且覆盖传感器壳体102的至少一部分的一个或多个药物洗脱聚合母体。然而,这并不是必需的,并且在一些实施例中,传感器100可另外或作为选择包括设置在该传感器壳体内的一个或多个药物洗脱聚合母体。例如,如图9F和图9G中所示,传感器100可分别包括位于传感器壳体102内的药物洗脱聚合母体936和939。在一些非限制性实施例中,该传感器壳体102可包括一个或多个穿孔(例如,孔、开口、凹处、沟槽、或通道),这一个或多个穿孔允许这一种或多种治疗试剂的洗脱。例如,在图9F中所示的非限制性实施例中,药物洗脱聚合母体936可以呈被设置在形成于传感器壳体102的端部(例如端部113)中的孔或凹处938中的固体(例如圆柱体)的形式。在图9G的实施例中,孔或凹处938被沿着与传感器100的纵向轴线A大体平行的方向形成。在其它非限制性实施例中,如在图9G中所示,药物洗脱聚合母体939可以呈被设置在形成于传感器壳体102的端部(例如端部113)中的通道或凹处940中的固体(例如圆柱体)的形式。在图9G的实施例中,通道或凹处940被沿着与传感器100的纵向轴线A大体垂直的方向形成。尽管图9G的实施例示出了从传感器的一端向相反端延伸的药物洗脱聚合母体940,但这并不是必需的。在其它实施例中,通道或凹处940和/或药物洗脱聚合母体939可以仅一部分的方式延伸到传感器壳体102的端部的一端或两端中。在一些实施例中,通过使药物洗脱聚合母体936和/或939处于该传感器壳体102内,传感器壳体102可保护药物洗脱聚合母体936和/或939。
如上所述,在一些实施例中,该传感器100可包括被分散在一个或多个药物洗脱聚合母体(例如,药物洗脱聚合母体930)内的一种或多种治疗试剂。然而,这并不是必需的,并且在一些实施例中,一种或多种治疗试剂可作为选择或另外被结合在分析物指示物(例如,聚合物移植体106)和/或覆盖该分析物指示物的至少一部分的膜(例如,膜934)内。例如,在一个非限制性实施例中,传感器100可不具有药物洗脱聚合母体,并且改为可具有被结合在覆盖该分析物指示物的至少一部分的膜内的一种或多种治疗试剂。在另一非限制性实施例中,传感器100可不具有药物洗脱聚合母体,并且改为可具有被结合在分析物指示物(例如,聚合物移植体106)内的一种或多种治疗试剂,该分析物指示物可以或可以不被膜覆盖。在又一非限制性实施例中,传感器100可包括药物洗脱聚合母体(例如,药物洗脱聚合母体930),并且可还包括被结合在分析物指示物和可覆盖该分析物指示物的至少一部分的膜中的一个或多个内的一种或多种治疗试剂。
在一些实施例中,一种或多种治疗试剂可被化学地结合在药物洗脱聚合母体、膜、或水凝胶和/或包含分析物指示物的聚合物内。在一些非限制性实施例中,一种或多种治疗试剂可被经由共价键结合在药物洗脱聚合母体、膜、或水凝胶和/或包含该分析物指示物的聚合物内。当共价键中的一个或多个断裂时,该药物洗脱聚合母体、膜,水凝胶和/或包含分析物指示物的聚合物可释放出一种或多种治疗试剂。例如,在一个非限制性实施例中,该共价键会在存在水的情况下(例如,在于间质液、血液或腹腔液中存在水的情况下)断裂。然而,这并不是必需的,并且在一些替代实施例中,共价键可另外或作为选择通过暴露于紫外线或可见光而断裂。在一些非限制性实施例中,该共价键会通过暴露于由光源108发出的光而断裂。例如,在一个实施例中,暴露于由光源108发出的激发光329(例如,波长为约378nm)会导致共价键断裂。此外,光源108可被控制成以改变(例如,增大一种或多种治疗试剂的释放速率)一种或多种治疗试剂的洗脱分布图(例如,以使防止指示物种的氧化的效力最大化)的方式(例如,以规定时间间隔和/或亮度闪烁)发光。在一些实施例中,规定范围内的波长(例如,150nm-1000nm或300nm-600nm)对于光断裂(即,断裂共价键并释放)而言会是必需的,并且由传感器100的光源108发出的光的波长可处于该规定范围内。
在一些实施例中,该传感器100可包括多个药物洗脱部件。在一些非限制性实施例中,传感器100可包括一个或多个外部药物洗脱聚合母体(即,被设置在传感器壳体102的外部并且覆盖传感器壳体102的至少一部分的药物洗脱聚合母体)、一个或多个内部药物洗脱聚合母体(即,被设置在传感器壳体102内的药物洗脱聚合母体)、其中结合有一种或多种治疗试剂的一种或多种分析物指示物、和/或覆盖分析物指示物的至少一部分并且其中结合有一种或多种治疗试剂的一个或多个膜的任何结合。例如,在一个非限制性实施例中,该传感器100可具有两个外部药物洗脱聚合母体。在另一非限制性实施例中,该传感器100可具有一个外部药物洗脱聚合母体、一个内部药物洗脱聚合母体、和覆盖分析物指示物的至少一部分并且其中结合有一种或多种治疗试剂的膜。
在一些实施例中,这多个药物洗脱部件可具有不同的洗脱/释放速率。例如,在一个非限制性实施例中,该传感器100可包括第一药物洗脱聚合母体和第二药物洗脱聚合母体,该第一药物洗脱聚合母体可以第一速率释放被分散在第一药物洗脱聚合母体内的一种或多种治疗试剂,并且该第二药物洗脱聚合母体可以不同于第一速率的第二速率释放被分散在该第二药物洗脱聚合母体内的一种或多种治疗试剂。例如,在一个非限制性实施例中,在初始免疫响应(例如,0-21天)中可使用较快的释放速率,并且较慢的释放速率可被用作维护释放,以缓和任何长期免疫响应(例如,14-365+天)。在一些实施例中,附加药物洗脱部件可具有多种释放一种或多种治疗试剂的速率。
包括药物洗脱聚合母体、膜、或分析物指示物的植入传感器与不包括药物洗脱聚合母体的传感器相比可具有改良的性能。例如,一种或多种治疗试剂的受控释放(例如,通过药物洗脱聚合母体)可具有改良的寿命和功能。图11是示出了在动物模型(鼠)体内30天之后,将不具有药物洗脱聚合母体且没有膜934的传感器中的分析物调制与具有环状的药物洗脱聚合母体930的传感器100的非限制性实施例相比较的试验结果的图表。图11示出了在动物模型体内30天之后,不具有药物洗脱聚合母体且没有膜934的传感器的分析物指示物与不具有免疫反应的体外培养(IVC)中的调制相比,具有约15%的平均调制。参见标签为“传感器”的结果。相比之下,在具有药物洗脱聚合母体的传感器中,在动物模型体内30天之后,与IVC中的调制相比,该分析物指示物具有大于90%的调制。参见标签为“传感器+地塞米松”的结果。由此,在动物模型体内30天的分析物指示物调制的非限制性试验结果表明,药物洗脱聚合母体明显地提高了传感器寿命和功能。
本发明的实施例已经在上文中被结合附图进行了充分的描述。尽管已经基于这些优选实施例描述了本发明,但对于本领域技术人员显然的是,在本发明的精神和范围内,可对所描述的实施例作出某些修改、变化和替代结构。例如,尽管在一些实施例中,分析物传感器100可以是光学传感器,这并不是必需的,并且在一个或多个替代实施例中,分析物传感器可以是不同类型的分析物传感器,例如,电化学传感器、扩散传感器、或压力传感器。此外,尽管在一些实施例中,分析物传感器100可以是可植入的传感器,但这并不是必需的,并且在一些替代实施例中,分析物传感器可以是线连接到外部收发器的经皮传感器。例如,在一些替代实施例中,分析物传感器100可被设置在经皮针中或上(例如,处于其顶部)。在这些实施例中,代替利用天线(例如,感应元件114)的无线通信,分析物传感器可利用连接在外部收发器与包括分析物传感器的收发器经皮针之间的一个或多个电线与外部收发器通信。对于另一示例,在一些替代实施例中,分析物传感器可被设置在导管中(例如,用于静脉内血糖监测)并且可与外部收发器(无线地或利用电线)通信。

Claims (47)

1.一种用于测量活体动物体内的介质中的分析物的传感器,所述传感器包括:
传感器壳体;
分析物指示物,所述分析物指示物覆盖所述传感器壳体的至少一部分;和
一种或多种治疗试剂,所述一种或多种治疗试剂降低所述分析物指示物的退化。
2.如权利要求1所述的传感器,其中,所述传感器能够植入在活体动物体内。
3.如权利要求1所述的传感器,其中,所述传感器还包括至少一个药物洗脱聚合母体,所述一种或多种治疗试剂被分散在所述药物洗脱聚合母体内。
4.如权利要求3所述的传感器,其中,所述药物洗脱聚合母体覆盖所述传感器壳体的至少一部分。
5.如权利要求3所述的传感器,其中,所述药物洗脱聚合母体被经由浸渍涂覆或喷射涂覆施加于所述传感器壳体。
6.如权利要求3所述的传感器,其中,所述治疗试剂中的一种或多种被经由一个或多个共价键结合在所述药物洗脱聚合母体内,所述一个或多个共价键在存在水介质的情况下断裂并且释放出所述一种或多种治疗试剂。
7.如权利要求3所述的传感器,其中,所述治疗试剂中的一种或多种被经由一个或多个共价键结合在所述药物洗脱聚合母体内,所述一个或多个共价键通过暴露于光而断裂并且释放出所述一种或多种治疗试剂。
8.如权利要求7所述的传感器,其中,所述传感器还包括光源,所述共价键通过暴露于由所述光源发出的光而断裂。
9.如权利要求3所述的传感器,其中,所述药物洗脱聚合母体具有预先形成的形状。
10.如权利要求9所述的传感器,其中,所述预先形成的形状是环。
11.如权利要求9所述的传感器,其中,所述预先形成的形状是套筒。
12.如权利要求9所述的传感器,其中,所述预先形成的形状是共形壳。
13.如权利要求9所述的传感器,其中,所述预先形成的形状是圆柱。
14.如权利要求9所述的传感器,其中,所述预先形成的形状是独石。
15.如权利要求14所述的传感器,其中,所述独石是矩形独石。
16.如权利要求3所述的传感器,其中,所述药物洗脱聚合母体邻近于所述分析物指示物。
17.如权利要求3所述的传感器,其中,所述分析物指示物具有第一侧和第二侧,并且所述药物洗脱聚合母体被邻近于所述分析物指示物设置在所述分析物指示物的所述第一侧和所述第二侧上。
18.如权利要求3所述的传感器,其中,所述药物洗脱聚合母体处于所述传感器壳体内。
19.如权利要求18所述的传感器,其中,所述传感器壳体被穿孔以允许所述一种或多种治疗试剂的洗脱。
20.如权利要求18所述的传感器,其中,所述药物洗脱聚合母体处于所述传感器壳体中的孔、开口、沟槽或通道内,并且所述传感器壳体具有暴露表面以允许所述一种或多种治疗试剂的洗脱。
21.如权利要求1所述的传感器,其中,所述分析物指示物被设置在聚合母体中。
22.如权利要求21所述的传感器,其中,所述一种或多种治疗试剂被结合在所述分析物指示物聚合母体中。
23.如权利要求1所述的传感器,其中,所述一种或多种治疗试剂包括消炎药。
24.如权利要求23所述的传感器,其中,所述消炎药是非类固醇的消炎药。
25.如权利要求24所述的传感器,其中,所述非类固醇的消炎药是乙酰水杨酸。
26.如权利要求24所述的传感器,其中,所述非类固醇的消炎药是异丁苯丙酸。
27.如权利要求1所述的传感器,其中,所述一种或多种治疗试剂包括糖皮质激素。
28.如权利要求1所述的传感器,其中,所述一种或多种治疗试剂包括地塞米松、去炎松、倍他米松、甲基强的龙、倍氯米松、氟氢可的松、它们的衍化物、及它们的类似物中的一种或多种。
29.如权利要求1所述的传感器,其中,所述一种或多种治疗试剂减少所述分析物指示物的氧化。
30.如权利要求1所述的传感器,其中,所述分析物指示物是包括指示物分子的移植体。
31.如权利要求1所述的传感器,其中,所述传感器还包括一层催化剂,所述一层催化剂能够在所述分析物指示物的至少一部分上将过氧化氢转化为水和氧气。
32.如权利要求1所述的传感器,其中,所述传感器还包括覆盖所述分析物指示物的至少一部分的膜。
33.如权利要求32所述的传感器,其中,所述膜是多孔的不透明的扩散膜。
34.如权利要求32所述的传感器,其中,所述膜被构造成:
大体上防止白细胞穿过所述膜,
允许所关心的分析物穿过所述膜到达所述移植体,以及
大体上防止具有至少规定波长或波长范围的光透射过所述膜。
35.如权利要求32所述的传感器,其中,所述一种或多种治疗试剂被结合在所述膜内。
36.如权利要求35所述的传感器,其中,所述治疗试剂中的一种或多种被经由一个或多个共价键结合在所述膜内,所述一个或多个共价键在存在水介质的情况下断裂并且释放出所述一种或多种治疗试剂。
37.如权利要求35所述的传感器,其中,所述治疗试剂中的一种或多种被经由一个或多个共价键结合在所述膜内,所述一个或多个共价键通过暴露于光而断裂并且释放出所述一种或多种治疗试剂。
38.如权利要求37所述的传感器,其中,所述传感器还包括光源,所述共价键通过暴露于由所述光源发出的光而断裂。
39.如权利要求38所述的传感器,其中,所述光是紫外线或可见光。
40.如权利要求1所述的传感器,其中,所述传感器还包括第一药物洗脱聚合母体和第二药物洗脱聚合母体,所述一种或多种治疗试剂被分散在所述第一药物洗脱聚合母体内,并且所述一种或多种治疗试剂被分散在所述第二药物洗脱聚合母体内。
41.如权利要求40所述的传感器,其中,所述第一药物洗脱聚合母体以第一速率释放出被分散在所述第一药物洗脱聚合母体内的所述一种或多种治疗试剂,并且所述第二药物洗脱聚合母体以与所述第一速率不同的第二速率释放出被分散在所述第二药物洗脱聚合母体内的所述一种或多种治疗试剂。
42.一种用于测量活体动物体内的介质中的分析物的传感器,所述传感器包括:
传感器壳体;
分析物指示物,所述分析物指示物覆盖所述传感器壳体的至少一部分;
一层催化剂,所述一层催化剂有助于在所述分析物指示物的至少一部分上将过氧化氢转化为水和氧气;和
至少一个药物洗脱聚合母体,所述至少一个药物洗脱聚合母体被分散在所述药物洗脱聚合母体内,其中,所述一种或多种治疗试剂降低所述分析物指示物的退化。
43.如权利要求42所述的传感器,其中,所述药物洗脱聚合母体覆盖所述传感器壳体的至少一部分。
44.如权利要求42所述的传感器,其中,所述药物洗脱聚合母体处于所述传感器壳体内,并且所述传感器壳体被穿孔以允许所述一种或多种治疗试剂的洗脱。
45.如权利要求42所述的传感器,其中,降低所述分析物指示物的退化的一种或多种治疗试剂被结合在所述分析物指示物内。
46.如权利要求42所述的传感器,其中,所述传感器还包括覆盖所述分析物指示物的至少一部分的膜。
47.如权利要求46所述的传感器,其中,降低所述分析物指示物的退化的一种或多种治疗试剂被结合在所述膜内。
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