CN112437812A - 用于诊断甲状腺功能异常的生物传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物传感器及其用于定量游离甲状腺激素以评价甲状腺功能的应用。本文还公开了用于诊断甲状腺相关疾病的方法和工具。

Description

用于诊断甲状腺功能异常的生物传感器
技术领域
本发明涉及一种生物传感器及其用于定量游离甲状腺激素以评价甲状腺功能的应用。
背景
甲状腺是位于颈部前面喉结后面的双叶无管腺体。它参与含碘甲状腺激素-三碘甲状腺原氨酸(triiodothyronine，T3)和甲状腺素(thyroxine，T4)的合成和分泌，T3和T4影响整体代谢率和蛋白质合成。甲状腺激素的分泌受下丘脑-垂体-甲状腺轴(HPT轴)的支配，其中下丘脑和垂体腺体通过释放甲状腺素释放激素(TRH)和刺激甲状腺的激素(TSH)来刺激甲状腺。
T3，也称为三碘甲状腺原氨酸或[o-(4-羟基-3,5-碘苯基)3,5-二碘苯基酪氨酸]，对增加基础代谢率、蛋白质转化、脂解、心输出量以及胎儿和婴儿发育具有影响；而T4，也称为甲状腺素或[o-(4-羟基-3,5-二碘苯基)3,5二碘苯基酪氨酸]是迁移到肝脏和肾脏的激素原，并充当位点特异性合成T3的底物。
甲状腺激素作用于身体中的几乎每个细胞。它们的作用是增加基础代谢率，影响蛋白质合成，帮助调节长骨生长(与生长激素协同作用)和神经成熟，并通过放任性(permissiveness)增加身体对儿茶酚胺(例如肾上腺素)的敏感性。甲状腺激素对于人体所有细胞的正常发育和分化是必不可少的。这些激素还调节蛋白质、脂肪和碳水化合物的代谢，影响人体细胞如何使用高能化合物。它们还刺激维生素的代谢。大量的生理和病理刺激影响甲状腺激素的合成。
甲状腺素过多和不足都能引起疾病。
·甲状腺功能亢进(Hyperthyroidism)，其通常是由格雷夫斯病(Graves’Disease)引起的，是特征在于循环的游离甲状腺素(fT4)、游离三碘甲状腺原氨酸(fT3)或两者都过多以及TSH降低的临床综合征。这是一种常见的疾病，影响大约2％的女性和0.2％的男性。甲状腺毒症(Thyrotoxicosis)经常可与甲状腺功能亢进互换使用，但存在细微差别。尽管甲状腺毒症还指循环的甲状腺激素的增加，但它可能是由于摄入甲状腺素片或由于甲状腺过度活跃引起的，而甲状腺功能亢进仅指甲状腺过度活跃。
·甲状腺功能减退(Hypothyroidism)，其通常是由桥本氏甲状腺炎(Hashimoto'sthyroiditis)引起的，是甲状腺素、三碘甲状腺原氨酸或两者都缺乏的情况。
·甲状腺功能减退有时能引起临床抑郁症。T3见于突触的连接处，并调节脑中5-羟色胺、去甲肾上腺素和γ-氨基丁酸(GABA)的量和活性(Dratman M,Gordon J(1996)."Thyroid hormones as neurotransmitters".Thyroid.6(6):639–47)。
·脱发有时可归因于T3和T4的功能障碍。正常的头发生长周期可能受到影响，从而扰乱头发的生长。
·在早产儿自身的甲状腺不能满足其出生后需求的时候，由于缺少母体甲状腺激素，早产可能遭受神经发育障碍。同样，在正常怀孕中，足够的母体甲状腺激素水平至关重要，以便确保胎儿及其发育中的大脑可获得甲状腺激素。每1600-3400名新生儿中就有1名发生先天性甲状腺功能减退，其中大多数是出生时无症状，而在出生后数周出现相关症状。
因此，能够定量人体中T3和T4的量对于甲状腺疾病的诊断很重要。甲状腺功能异常的常规诊断是通过针对甲状腺激素和TSH的免疫测定法进行的。当前的fT3和fT4测试试图竞争性地测量游离激素，或者在物理分离结合的激素后进行测量，或者通过间接估计，经常是不精确的。因此，有动力寻找定量游离甲状腺激素的新的替代方法。
生物传感器是一种利用生物材料(例如微生物、酶、抗体、DNA和RNA)的分子识别功能，并将这种生物材料用作分子识别元件的传感器。换句话说，生物传感器利用固定的生物材料识别目标底物时发生的反应、微生物呼吸所消耗的氧气、酶反应、发光等。在生物传感器中，酶传感器的实际用途正在开发中。例如，用于葡萄糖、乳酸、尿酸和氨基酸的酶传感器可用于医疗仪器和食品加工产业。
例如，在酶传感器中，由样品液体(即分析物)中所含的底物与酶等反应而产生的电子还原电子受体，并且测量装置以电化学方式测量还原的电子受体的量。因此，进行分析物的定量分析。这种生物传感器的一个实例是专利申请号PCT/JP00/08012中提出的传感器。
可以使用不同的技术来追踪例如与电极结合的酶与目标底物之间的反应。这些技术之一依赖于表面等离子体共振(SPR)。在SPR中，一种分子伴侣(例如蛋白质)被固定在金属(芯片)上。光激发金属中的表面等离子体；当结合伴侣与固定的分子结合时，这引起可检测的表面等离离子体信号的变化。这些技术中的另一种依赖于电化学转导，其中由于生物事件直接转换成电子信号而可以分析生物样品的含量。电化学生物传感中最常见的技术包括循环伏安法、计时电流法、计时电位法、阻抗谱法和基于场效应晶体管的方法以及基于纳米线或磁性纳米颗粒的生物传感。
发明内容
本发明人发现，通过固定在电极上，参与甲状腺激素转化的酶可以用于直接定量游离T3和游离T4的方法中。这些发现允许对甲状腺激素进行更精确和特异的定量，因为以前的方法通过多个步骤、间接测量或单纯估算来定量游离T3和游离T4。因此，本公开提供了增强的诊断甲状腺相关疾病的系统。
本发明人发现在传感器上(例如在基板的单独表面上)存在选自EC1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶(iodothyroidine deiodenases)对于定量fT3和/或fT4是必需的。实际上，在一种激素不能被定量的情况下，另一种激素也不能被定量，因为用于定量的酶促反应有一些重叠，如图2中所能看到的。而且，第三甲状腺激素-反三碘甲状腺原氨酸(reverse triiodothyronine，rT3)在定量中起重要作用，因为EC1.21.99.4碘化甲腺氨酸脱碘酶(iodothyronine deiodinase)也催化rT3脱碘。因此，在用本发明的传感器定量fT3和fT4之前，可以有利地单独去除或定量rT3。替代地，在一些实施方案中，本发明的传感器还包括抗rT3抗体，其与选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶一起，允许在一个单独步骤中特异性定量rT3、fT3和fT4。
本公开的一个方面提供一种用于定量甲状腺激素的传感器，该传感器包括：
a.基板，
b.选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶，和
其中所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在基板的表面上。
本公开的一个方面是提供一种用于定量甲状腺激素的传感器，该传感器包括：
a.基板，
b.选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶，和
c.抗rT3抗体，
其中所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和所述抗rT3抗体被固定在基板的表面上。
本公开的一个方面提供一种用于定量甲状腺激素的传感器，该传感器包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上。
本公开的另一个方面提供一种用于检测甲状腺激素的传感器，该传感器包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上。
本公开的又一个方面提供一种定量样品中甲状腺激素的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供包含或怀疑包含甲状腺激素的样品，
b.接触本公开的传感器，
c.测量来自传感器的信号，以及
d.使用该信号确定样品中一种或多种甲状腺激素的水平和/或浓度，从而检测甲状腺激素。
本公开的又一个方面提供一种诊断受试者中甲状腺相关病症的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供获自受试者的样品，
b.使用本公开的方法确定样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度，从而诊断一种或多种甲状腺相关病症。
本公开的又一个方面提供一种诊断受试者的甲状腺相关病症的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供获自受试者的样品，
b.使根据本公开的传感器与所述样品接触，
c.检测样品中的一种或多种甲状腺激素，
d.确定样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度，
从而诊断一种或多种甲状腺相关病症。
本公开的又一个方面提供一种监测受试者中甲状腺相关病症的方法，该方法包括以下步骤：
a.向受试者施用刺激甲状腺的化合物，
b.在进行步骤a.之后从受试者处收集样品，
c.使用本文公开的方法确定样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度，从而监测甲状腺相关病症。
本公开的又一个方面提供一种监测受试者中甲状腺相关病症的方法，该方法包括以下步骤：
a.向受试者施用刺激甲状腺的化合物，
b.在进行步骤a)之后从受试者处收集样品，
c.使根据本公开的传感器与所述样品接触，
d.测量信号，
e.使用该信号确定样品中甲状腺激素的浓度，从而监测甲状腺相关病症。
本公开的再一个方面提供本公开的传感器用于定量甲状腺激素的用途。
本公开的另一个方面提供一种检测样品中的甲状腺激素的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供包含或怀疑包含甲状腺激素的样品，
b.使根据本公开的传感器与所述样品接触，
c.测量来自传感器的信号，从而检测甲状腺激素。
本公开的又一个方面提供一种制造包括选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶的传感器的方法，该方法包括：
a.提供基板，
b.提供选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶，和任选的抗rT3抗体，
c.在基板的表面上固定碘化甲腺氨酸脱碘酶和抗rT3抗体，从而制造包括选自EC1.21.99.3和/或EC 1.21.99.3的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶的传感器。
本公开的又一个方面提供一种制造包括碘化甲腺氨酸脱碘酶的传感器的方法，该方法包括：
a.提供一电极，
b.提供至少一种碘化甲腺氨酸脱碘酶，
c.将碘化甲腺氨酸脱碘酶固定在该电极上，从而制造包括碘化甲腺氨酸脱碘酶的传感器。
本公开的另一个方面提供一种定量和/或监测甲状腺激素的手持式设备，该设备包括：
a.一个样品入口；
b.一个传感器，其包括：
i.基板，
ii.选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶，
iii.选自EC 1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶，和
iv.任选地，抗rT3抗体，
c.一检测器，其被配置用于接收来自传感器的信号并将其转换为用户可读的格式；
d.任选地，用于从样品分离细胞组分的装置。
本公开的另一个方面提供一种检测、定量和/或监测甲状腺激素的手持式设备，该设备包括：
a.一个样品入口；
b.一个传感器，该传感器包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在该传感器上，并且其中该入口被配置用于使样品与传感器接触；
c.一个检测器，其被配置用于接收来自传感器的信号并将其转换为用户可读的格式；
d.任选地，用于从样品分离细胞成分的装置。
附图说明
图1.下丘脑-垂体-甲状腺轴。
图2.通过碘化甲腺氨酸脱碘酶的三种同工型催化甲状腺激素。
图3.IDII安培型生物传感器随T4浓度增加的电流响应。
图4.IDII伏安型生物传感器随T4浓度增加的电流响应。
图5.甲状腺素结合球蛋白(TBG)浓度对T4检测的影响。T4的浓度是恒定的。
图6.在胎牛血清中随T4浓度增加的循环伏安法测量。
发明详述
本文公开了一种生物传感器及其用于定量游离甲状腺激素fT3和fT4以评价甲状腺功能的应用。此外，本公开涉及用于诊断或监测受试者中甲状腺相关病症的方法，该方法包括确定获自所述受试者的样品中甲状腺激素的浓度。
甲状腺激素
本公开涉及用于检测和/或定量游离甲状腺激素fT3和fT4并因此用于评价甲状腺功能的设备和方法。
甲状腺激素是由甲状腺产生和释放的激素。它们是基于酪氨酸的激素，主要负责调节代谢。
甲状腺激素甲状腺素(T4)和三碘甲状腺原氨酸(T3)可以作为游离甲状腺素(fT4)和游离三碘甲状腺原氨酸(fT3)进行测量，fT4和fT3是体内甲状腺素和三碘甲状腺原氨酸活动的指标。它们也可以作为总甲状腺素和总三碘甲状腺原氨酸进行测量，总甲状腺素和总三碘甲状腺原氨酸将取决于与甲状腺素结合球蛋白结合的甲状腺素和三碘甲状腺原氨酸的量。相关参数是游离甲状腺素指数，其是总甲状腺素乘以甲状腺激素摄取量，而甲状腺激素摄取量又是未结合的甲状腺素结合球蛋白的量度。另外，可以使用先进的成像技术并测试胎儿激素水平在产前检测甲状腺疾病。
反三碘甲状腺原氨酸(3,3’,5’-三碘甲状腺原氨酸，反T3或rT3)为三碘甲状腺原氨酸(3,5,3’三碘甲状腺原氨酸，T3)的异构体。
反T3是甲状腺向血液中释放的第三常见的碘化甲腺氨酸，其中rT3为0.9％；四碘甲状腺原氨酸(左甲状腺素，T4)占90％，且T3为9％。但是，人血液中95％的rT3是在人体其他部位生成的。甲状腺的激素生产受下丘脑和垂体控制。甲状腺激素的生理活性由激活、失活或简单地丢弃激素原T4并进而功能性修饰T3和rT3的酶系统调节。这些酶在系统的复杂方向下(包括神经递质、激素、代谢标志物和免疫信号)起作用。rT3的水平在诸如甲状腺机能正常的病态综合征(euthyroid sick syndrome)的病况中增加，因为它的清除减少而其产生保持不变。
在健康的成年个体(也称为健康受试者)中，甲状腺激素的参考区间为：
·fT3：2.8-4.4pg/mL(>＝1年，从Mayo Clinic获取)，
·fT4：0.8-2.0ng/dL(所有年龄段，从Mayo Clinic获取)，
·rT3：10-24ng/dL(从Mayo Clinic获取)，
如以下参考文献中所述：Demers LM,Spencer Cl:The thyroid:pathophysiologyand thyroid function testing.In Tietz Textbook of Clinical Chemistry andMolecular Diagnostics.Fourth edition.Edited by CA Burtis,ER Ashwood,DEBruns.St.Louis,Elsevier Saunders Company.2006,pp 2053-2087；Stockigt JR:Freethyroid hormone measurement.A critical appraisal.Clin Endocrinol Metab2001Jun；30:265-289；和Moore WT,Eastman RC:Diagnostic Endocrinology.St.Louis,Mosby,1990,pp 182-183。
婴儿和儿童可以使用不同的参考区间。而且，不同的实验室可能将参考区间调整±0.4单位。
因此，上述区间内的甲状腺激素浓度和/或水平被认为是正常的，而低于该区间的浓度和/或水平被认为是低的，高于该区间的浓度和/或水平被认为是高的。
碘化甲腺氨酸脱碘酶
本公开涉及一种用于定量甲状腺激素的传感器，该传感器包括基板、选自EC1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶以及任选的抗rT3抗体，其中所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和所述抗rT3抗体被固定在基板的表面上。
本公开涉及一种传感器，其包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上，用于检测和/或定量甲状腺激素。
碘化甲腺氨酸脱碘酶(EC 1.21.99.4和EC 1.21.99.3)是在甲状腺激素的激活和失活中起重要作用的脱碘酶的一个亚家族。3,5,3'-三碘甲状腺原氨酸(T3)的前体甲状腺素(T4)通过脱碘酶活性转换为T3。T3通过结合核甲状腺激素受体，影响几乎每个脊椎动物细胞中的基因的表达。碘化甲腺氨酸脱碘酶的不寻常之处在于这些酶含有硒，以其他情况下稀有的氨基酸硒代半胱氨酸的形式。
本文所提及的EC 1.21.99.4碘化甲腺氨酸脱碘酶是能够催化以下反应的酶：
3,5,3'-三碘-L-甲状腺原氨酸+碘化物+A+H(+)<＝>L-甲状腺素+AH(2)EC1.21.99.4碘化甲腺氨酸脱碘酶仅在5'-脱碘方向上显示出酶活性，这使甲状腺激素更具活性。EC 1.21.99.4碘化甲腺氨酸脱碘酶包括I型和II型酶，二者均含有硒代半胱氨酸，但动力学不同。对于I型酶，第一反应是还原脱碘，将酶的-Se-H基团转化为-Se-I基团；然后还原剂将其转化为-Se-H，释放出碘化物。在EC 1.21.99.4组中包含以下酶：
二碘甲状腺原氨酸5'-脱碘酶；
碘化甲腺氨酸5'-脱碘酶；
碘化甲腺氨酸外环单脱碘酶；
L-甲状腺素碘水解酶(还原)；
甲状腺素5-脱碘酶；
I型碘化甲腺氨酸脱碘酶；
II型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
本文所提及的EC 1.21.99.3碘化甲腺氨酸脱碘酶是能够催化以下反应的酶：
3,3',5'-三碘-L-甲状腺原氨酸+碘化物+受体+H(+)<＝>L-甲状腺素+还原受体EC1.21.99.3碘化甲腺氨酸脱碘酶已显示出在5-脱碘方向上的酶活性。5-碘的这种除去，即从内环上的除去，大大地使激素甲状腺素失活。在EC1.21.99.4组中包含以下酶：
二碘甲状腺原氨酸5'-脱碘酶；
碘化甲腺氨酸5-脱碘酶；
碘化甲腺氨酸内环单脱碘酶；
III型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
I型脱碘酶，也称为脱碘酶I型(DI或D1)，常见于肝脏和肾脏中，并且能使甲状腺激素的内环和外环都脱碘。术语“内环”和“外环”在图2中可视化，是指甲状腺激素中存在的不同苯环。
II型脱碘酶，也称为脱碘酶II型(DII或D2)，常见于心脏、骨骼肌、中枢神经系统、脂肪、甲状腺和垂体中。仅已知其使激素原甲状腺素的外环脱碘，并且其是主要的活化酶(已经失活的反三碘甲状腺原氨酸也被DII进一步降解)。
III型脱碘酶，也称为脱碘酶III型(DIII或D3)，常见于胎儿组织和胎盘中；也存在于整个大脑中，除垂体外。仅已知其使甲状腺素或三碘甲状腺原氨酸的内环脱碘。
在组织中，脱碘酶能激活甲状腺激素或使其失活。通过去除外环上的碘原子将激素原甲状腺素(T4)转化为活性激素三碘甲状腺原氨酸(T3)而发生激活。通过去除内环上的碘原子，将甲状腺素转化为无活性的反三碘甲状腺原氨酸(rT3)，或将活性三碘甲状腺原氨酸转化为二碘甲状腺原氨酸(T2)而发生甲状腺激素的失活。
甲状腺素脱碘的主要部分发生在细胞内。
DII的活性可通过泛素化来调节：泛素的共价连接通过破坏二聚化作用使DII失活，并将其靶向于蛋白体的降解。从DII中去除泛素的去泛素化恢复其活性并防止蛋白体降解。
DI既激活T4以产生T3又使T4失活。除了在甲状腺功能亢进患者中增加产生额外甲状腺T3的功能外，对其功能的了解不如DII或DIII。DII将T4转化为T3，并且是细胞质T3库的主要来源。DIII阻止T4激活并使T3失活。https://en.wikipedia.org/wiki/Iodothyronine_deiodinase-cite_note-url_Bianco_Lab-9DII和D3在体内稳态调节中在血浆和细胞水平上维持T3水平起重要作用。在甲状腺功能亢进中，D2被下调并且D3被上调以清除额外的T3，而在甲状腺功能减退中，D2被上调并且D3被下调以增加细胞质T3水平。在健康个体中血清T3水平保持相当恒定，但是D2和D3可以调节组织特异性的细胞内T3水平以维持体内稳态，因为T3和T4水平可能因器官而异。脱碘酶还提供甲状腺激素水平的时空发育控制。D3水平在发育早期最高，并随时间而降低，而D2水平在组织发生明显的变态变化时较高。因此，D2能够在必要的时间点产生足够的T3，而D3可以保护组织免于过度暴露于T3。
DII在棕色脂肪组织(BAT)的生热作用中也起着重要作用。响应于交感神经刺激、温度降低或过量喂食BAT，DII增加脂肪酸的氧化，并通过解偶联蛋白使氧化磷酸化解偶联，从而导致线粒体热产生。DII在BAT的冷应激期间增加，并增加细胞内T3水平。在缺乏DII的模型中，发抖是对寒冷的行为适应。但是，热产生效率比解偶联脂质氧化效率低得多。
本公开的一个方面是提供一种用于检测甲状腺激素的传感器，该传感器包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上。
在一个实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是1型碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC1.21.99.4]或其片段。
在一个实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是2型碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC1.21.99.4]或其片段。
在一个实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是3型碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC1.21.99.3]或其片段。
在一个实施方案中，EC 1.21.99.4碘化甲腺氨酸脱碘酶是2型碘化甲腺氨酸脱碘酶或1型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在一个实施方案中，EC 1.21.99.4碘化甲腺氨酸脱碘酶是2型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在一个实施方案中，EC 1.21.99.3碘化甲腺氨酸脱碘酶是3型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在本公开的一些实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是哺乳动物的。在本公开的一些实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是人的。
在本公开的一些实施方案中，选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少两种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或抗rT3抗体是哺乳动物的。
在本公开的一些实施方案中，选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少两种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或抗rT3抗体是人的。
在本公开的一些实施方案中，选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少两种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或抗rT3抗体缀合至另外的部分。
在本公开的一些实施方案中，选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少两种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或抗rT3抗体各自分别缀合至另外的部分。例如，另外的部分可以促进碘化甲腺氨酸脱碘酶在传感器上的固定或甲状腺激素的检测。
在本公开的一些实施方案中，基板包括用于固定所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶的多个表面，例如基板的第一表面和基板的第二表面。
在本公开的一些实施方案中，第一表面、第二表面以及任选的第三表面在同一基板上。
在本公开的一些实施方案中，第一表面、第二表面以及任选的第三表面在不同的基板上。
在本公开的一些实施方案中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶包括固定在基板的第一表面上的选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶，和固定在基板的第二表面上的选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在本公开的一些实施方案中，第一碘化甲腺氨酸脱碘酶选自EC1.21.99.4，第二碘化甲腺氨酸脱碘酶选自EC 1.21.99.3。
在本公开的一些实施方案中，第一碘化甲腺氨酸脱碘酶和第二碘化甲腺氨酸脱碘酶均独立地选自EC 1.21.99.4。
在本公开的一些实施方案中，第一碘化甲腺氨酸脱碘酶和第二碘化甲腺氨酸脱碘酶是选自EC 1.21.99.4的不同酶。
在本公开的一些实施方案中，第一碘化甲腺氨酸脱碘酶是1型碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或2型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在本公开的一些实施方案中，第二碘化甲腺氨酸脱碘酶是1型碘化甲腺氨酸脱碘酶、2型碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或3型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在本公开的一些实施方案中，第一碘化甲腺氨酸脱碘酶是1型碘化甲腺氨酸脱碘酶，并且第二碘化甲腺氨酸脱碘酶为2型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在本公开的一些实施方案中，第一碘化甲腺氨酸脱碘酶是1型碘化甲腺氨酸脱碘酶，并且第二碘化甲腺氨酸脱碘酶是3型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在本公开的一些实施方案中，第一碘化甲腺氨酸脱碘酶是2型碘化甲腺氨酸脱碘酶，并且第二碘化甲腺氨酸脱碘酶是3型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在本公开的一些实施方案中，t
在本公开的一些实施方案中，t
在本公开的一些实施方案中，t
在本公开的一些实施方案中，t
在一些实施方案中，该另外的部分是肽，例如多组氨酸标签(His-tag)。
在一些实施方案中，该另外的部分是标记，也称为荧光标签或探针。
多组氨酸标签可以成功地用于将蛋白质固定在表面上，例如金属表面(例如镍或钴涂覆的微量滴定板)上，或蛋白质阵列上。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括2型碘化甲腺氨酸脱碘酶和3型碘化甲腺氨酸脱碘酶或其片段二者。DII和DIII都存在可以导致更精确的甲状腺疾病诊断。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括1型碘化甲腺氨酸脱碘酶和2型碘化甲腺氨酸脱碘酶或其片段二者。DI和DII都存在可以导致更精确的甲状腺疾病诊断。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括1型碘化甲腺氨酸脱碘酶和3型碘化甲腺氨酸脱碘酶或其片段二者。DI和DIII都存在可以导致更精确的甲状腺疾病诊断。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括第一碘化甲腺氨酸脱碘酶和第二碘化甲腺氨酸脱碘酶，二者均独立地选自EC 1.21.99.4。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括第一碘化甲腺氨酸脱碘酶和第二碘化甲腺氨酸脱碘酶，二者均独立地选自EC 1.21.99.3。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括第一和第二碘化甲腺氨酸脱碘酶，二者均独立地选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.4。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括独立地选自EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶和独立地选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括固定在基板的第一表面上的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶和固定在基板的第二表面上的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在一些实施方案中，1型碘化甲腺氨酸脱碘酶包含多肽或其片段或由多肽或其片段组成，所述多肽具有与SEQ ID NO：1至少95％的序列同一性，例如至少96％的序列同一性，例如至少97％的序列同一性，例如至少98％的序列同一性，例如至少99％的序列同一性，例如约100％的序列同一性。
在一些实施方案中，2型碘化甲腺氨酸脱碘酶包含多肽或其片段或由多肽或其片段组成，所述多肽具有与SEQ ID NO：2至少95％的序列同一性，例如至少96％的序列同一性，例如至少97％的序列同一性，例如至少98％的序列同一性，例如至少99％的序列同一性，例如约100％的序列同一性。
在一些实施方案中，3型碘化甲腺氨酸脱碘酶包含多肽或其片段或由多肽或其片段组成，所述多肽具有与SEQ ID NO：3至少95％的序列同一性，例如至少96％的序列同一性，例如至少97％的序列同一性，例如至少98％的序列同一性，例如至少99％的序列同一性，例如约100％的序列同一性。。
在一些实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是重组产生的，例如借助于无细胞表达。
在一些实施方案中，EC 1.21.99.3碘化甲腺氨酸脱碘酶、EC 1.21.99.4碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或抗rT3抗体是重组产生的，例如借助于无细胞表达。
无细胞表达，也称为无细胞蛋白质合成或CFPS，是在无细胞系统(即不使用活细胞)中利用生物手段产生蛋白质。体外蛋白质合成环境不受维持细胞活力所必需的细胞壁或体内稳态条件的制约。因此，CFPS能够直接接近和控制翻译环境，这对于许多应用而言是有利的，包括膜蛋白的共翻译增溶、蛋白质生产的优化、非天然氨基酸的掺入、选择性和位点特异性标记。
关于序列同一性：高水平的序列同一性指示第一序列衍生自第二序列的可能性。氨基酸序列同一性要求两个比对序列之间具有相同的氨基酸序列。因此，与参考序列具有至少95％的氨基酸同一性的候选序列要求在比对之后，候选序列中至少95％的氨基酸与参考序列中对应的氨基酸相同。同一性可以借助于计算机分析来确定，例如但不限于ClustalW计算机比对程序(Higgins D.,Thompson J.,Gibson T.,Thompson J.D.,HigginsD.G.,Gibson T.J.,1994.CLUSTAL W:improving the sensitivity of progressivemultiple sequence alignment through sequence weighting,position-specific gappenalties and weight matrix choice.Nucleic Acids Res.22:4673-4680)，以及其中建议的默认参数。
生物传感器概念
本公开涉及一种生物传感器，其是包括基板、选自EC 1.21.99.3和/或EC1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和抗rT3抗体的传感器，其中所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和抗rT3抗体被固定在基板的表面上。
本公开涉及一种生物传感器，其是包括固定在其表面之一上的碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4]的传感器。
用于检测配体/受体相互作用的多种设备都是已知的。其中最基本的是纯化学/酶学测定，其中通过测量或定量可检测的反应产物来检测分析物的存在或量。配体/受体相互作用也可以通过放射性标记测定来检测和定量。
这种类型的定量结合测定涉及两个单独的组件：反应基板，例如固相测试条、芯片或电极，以及单独的读取器或检测器设备，例如闪烁计数器或分光光度计。该基板通常不适合用于多种测定或小型化，用于处理少量体液样品中的多种分析物测定。
相比之下，在生物传感器中，测定基板和检测器表面被集成到单个设备中。一种通用类型的生物传感器采用与电流或阻抗测量元件结合的电极表面，以响应于配体-受体结合事件的存在而检测电流或阻抗的变化。另一种类型的生物传感器可以采用与光学检测器结合(例如与表面等离子体共振结合)的芯片，例如玻璃芯片。
“生物传感器”，在本文中有时称为“传感器”，是指包括传感器和生物成分(element)的系统。生物传感器实际上是繁琐、昂贵、复杂且不适合原位监督的常规分析技术的替代品。生物传感器是一种化学分析设备，暗示将生物成分与换能器统一结合在一起。它将生物成分整合在换能器内或与换能器紧密接触，产生与单个分析物成比例的电子信号，该信号被进一步传送到检测器。
生物传感器包括三个基本组件，即生物受体(生物成分)、换能器和电子电路。生物受体或生物成分是嵌入换能器的生物分子，如酶、DNA、蛋白质、全细胞、抗体等。在本申请中，生物受体是碘化甲腺氨酸脱碘酶。换能器是将一种形式的能量重制为另一种形式的设备，例如将化学能重制为电能。例如，换能器是检测器。本公开的方法所涵盖的检测器是光学检测器，例如表面等离子体共振检测器、电化学检测器和测量电路。电子电路包括将电信号转化为可处理信号的信号处理系统。
基于表面等离子体共振(SPR)效应的生物传感器利用SPR表面反射角的偏移，该偏移是由于SPR界面处的扰动(例如结合事件)而发生的。最后，生物传感器还可以利用生物传感器表面的光学性质的变化。
电化学生物传感器通常基于产生或消耗电子的反应的酶催化作用(氧化还原酶)。传感器基板通常含有三个电极：参比电极、工作电极和反电极。目标分析物参与在活性电极表面上发生的反应，并且该反应可能导致跨过双层的电子转移(产生电流)或能有助于双层电位(产生电压)。可以测量电流，其中电子的流速与固定电位下的分析物浓度成正比，或者可以在零电流下测量电位，从而给出对数响应。进一步地，使用生物功能化的离子敏感场效应晶体管，通过其固有电荷，可以对小肽和蛋白质进行无标记的直接电检测。
在零电流下产生电位的电位型生物传感器，给出高动态范围的对数响应。这种生物传感器通常是通过将电极图案丝网印刷在塑料基板上制成的，该塑料基板上涂有导电聚合物，然后附着一些蛋白质(酶或抗体)。它们只有两个电极，并且是非常灵敏且可靠的。它们能够以以前只能通过HPLC和LC/MS实现的水平检测分析物，且无需进行严格的样品制备。由于生物传感组件对相关分析物具有高度选择性，因此所有生物传感器通常只需要极少的样品制备。由于传感器表面发生变化而在导电聚合物层中发生电化学和物理变化，而产生信号。这些变化可归因于离子强度、pH、水合和氧化还原反应。因为分析物与场效应晶体管(FET)栅极区的结合导致漏-源电流的变化，所以其中栅极区已被酶或抗体修饰的FET也可以检测非常低浓度的各种分析物。
相对于具有分开的反应基板和读取器设备的结合测定系统，生物传感器具有许多潜在的优势。一个重要的优势是能够使用微芯片制造方法制造小规模但高度可重现的生物传感器单元。
各种类型的生物传感器有许多潜在的应用。生物传感器方法在研究和商业应用方面有价值的主要要求是目标分子的鉴定、合适的生物识别成分的可用性以及在一些情况下一次性便携式检测系统被基于实验室的敏感技术所优选的潜力。
在一些实施方案中，本公开涉及用于检测和/或定量甲状腺激素的生物传感器，其中甲状腺激素选自游离T4、游离T3和反T3(rT3)。
在一些实施方案中，本公开涉及用于定量甲状腺激素的生物传感器，其中甲状腺激素选自游离T4、游离T3和反T3(rT3)。
在一些实施方案中，本公开涉及一种生物传感器，其中所述生物传感器包括传感器，所述传感器包括基板；选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶，或其片段；和抗rT3抗体或其片段，其中至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和抗rT3抗体被固定在基板的表面上。
在一些实施方案中，本公开涉及生物传感器，其中所述生物传感器包括传感器，所述传感器包括电极和固定在电极上的碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC1.21.99.3和/或EC1.21.99.4]或其片段。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括10至100IU之间的碘化甲腺氨酸脱碘酶，例如10至15IU之间，例如15至20IU之间，例如20至25IU之间，例如25至30IU之间，例如30至35IU之间，例如35至40IU之间，例如40至45IU之间，例如45至50IU之间，例如50至55IU之间，例如55至60IU之间，例如60至65IU之间，例如65至70IU之间，例如70至75IU之间，例如75至80IU之间，例如80至85IU之间，例如85至90IU之间，例如90至95IU之间，例如95至100IU之间。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括10至100IU之间的EC1.21.99.3碘化甲腺氨酸脱碘酶和EC 1.21.99.4碘化甲腺氨酸脱碘酶，例如10至15IU之间，例如15至20IU之间，例如20至25IU之间，例如25至30IU之间，例如30至35IU之间，例如35至40IU之间，例如40至45IU之间，例如45至50IU之间，例如50至55IU之间，例如55至60IU之间，例如60至65IU之间，例如65至70IU之间，例如70至75IU之间，例如75至80IU之间，例如80至85IU之间，例如85至90IU之间，例如90至95IU之间，例如95至100IU之间。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包含10至100IU之间的2型和3型碘化甲腺氨酸脱碘酶，例如10至15IU之间，例如15至20IU之间，例如20至25IU之间，例如25至30IU之间，例如30至35IU之间，例如35至40IU之间，例如40至45IU之间，例如45至50IU之间，例如50至55IU之间，例如55至60IU之间，例如60至65IU之间，例如65至70IU之间，例如70至75IU之间，例如75至80IU之间，例如80至85IU之间，例如85至90IU之间，例如90至95IU之间，例如95至100IU之间。
IU表示国际单位，并且它是物质的量的计量单位；构成一个国际单位的质量或体积因所测量的物质而异，并且差异基于生物活性或作用，目的是为了更简单地在物质之间进行比较。
在本公开的一些实施方案中，公开了一种用于定量甲状腺激素的传感器，其包括：
-包括第一表面的第一电极；
-包括第二表面的第二电极；
-固定在第一电极的第一表面上的选自EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶；
-固定在第二电极的第二表面上的选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.3的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在本公开的一些实施方案中，公开了一种用于定量甲状腺激素的传感器，其包括：
-包括第一表面的第一电极；
-包括第二表面的第二电极；
-包括第三表面的第三电极；
-固定在第一电极的第一表面上的选自EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶；
-固定在第二电极的第二表面上的选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.3的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶，和
-固定在第三电极的第三表面上的抗rT3抗体。
本公开的一个方面提供一种制造包括碘化甲腺氨酸脱碘酶的传感器的方法，该方法包括：
a)提供电极，
b)提供至少一种碘化甲腺氨酸脱碘酶，
c)将碘化甲腺氨酸脱碘酶固定在电极上，
从而制造包括碘化甲腺氨酸脱碘酶的传感器。
在一个特定的实施方案中，电极如根据本公开的实施方案所定义。在一个特定的实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶如根据本公开的实施方案所定义。
上面的步骤c)包括将碘化甲腺氨酸脱碘酶固定在电极上，例如传感器上。该步骤可以被视为包括使电极功能化的步骤，然后将碘化甲腺氨酸脱碘酶固定在功能化的电极上。在本公开中详细描述了可以用于将碘化甲腺氨酸脱碘酶固定在电极上的方法的实例。
酶固定
将生物成分(例如目标酶)固定在传感器表面(其可以是金属、聚合物或玻璃)上是生物传感器设计中必不可少的关键步骤。根据所采用的基板存在不同的固定技术，这些技术是本领域技术人员已知的。
本公开的一个方面提供一种用于检测甲状腺激素的传感器，该传感器包括基板，
a.选自EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶，
b.选自EC 1.21.99.3或EC 1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶，和
c.任选地，抗rT3抗体，
其中第一碘化甲腺氨酸脱碘酶、第二碘化甲腺氨酸脱碘酶和抗rT3抗体被固定在基板的表面上。
在第一方面，提供了一种用于定量甲状腺激素的传感器，该传感器包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上。
本公开的一个方面提供一种用于检测甲状腺激素的传感器，该传感器包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上。
在一些实施方案中，根据本公开的基板包括一个或多个电极和/或芯片。
在一些实施方案中，根据本公开的基板包括至少1个电极，例如至少2个电极，例如至少3个电极。
在一些实施方案中，根据本公开的基板包括至少1个芯片，例如至少2个芯片，例如至少3个芯片。
在一些实施方案中，根据本公开的基板包括3个电极或由3个电极组成，并且其中第一表面是第一电极的表面，第二表面是第二电极的表面，并且第三表面是第三电极的表面。
在一些实施方案中，根据本公开的基板包括三个芯片或由三个芯片组成，并且其中第一表面是第一芯片的表面，第二表面是第二芯片的表面，并且第三表面是第三芯片的表面。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括具有修饰表面的基板。对所述基板进行修饰使得碘化甲腺氨酸脱碘酶可以被固定在其表面上。
在一些实施方案中，根据本公开的基板是电极或芯片。在进一步的实施方案中，所述芯片是玻璃芯片。如本文所用，术语“玻璃”等同于石英或二氧化硅，包含整体化学式为SiO2的在连续框架中的硅和氧原子。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括一个电极，例如两个电极，例如三个电极，其中第一电极的第一表面是修饰的表面，其中第二电极的第二表面是修饰的表面，和/或其中第三电极的第三表面是修饰的表面。
当在本公开中提及“电极”时，其是指其上固定了传感器的生物组分(即选自EC1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶、选自EC 1.21.99.3和EC1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶以及任选的抗rT3抗体)的第一电极、第二电极、第三电极和/或更多的电极。
当在本公开中提及“表面”时，其是指基板的(即电极和/或芯片的)第一表面、第二表面、第三表面和/或更多的表面，其上固定了传感器的生物组分，即选自EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶、选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶以及任选的抗rT3抗体。
在一些实施方案中，电极由碳、金或铂制成。
在另一个实施方案中，电极是丝网印刷电极。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括芯片或电极的至少一个表面，该表面涂覆有金层或金单层。在另一些实施方案中，芯片或电极的表面涂覆有选自银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合的材料。
在根据本公开的一些实施方案中，传感器的基板的第一、第二和/或第三表面是修饰的表面。
传感器表面，例如电极的表面和/或芯片的表面)在使用前可以进行任何类型的处理。处理可以包括纳米颗粒的沉积，其可以通过以下方法进行，例如涂覆、浸涂、旋涂、Langmuir-Blodgett、自组装、溶剂蒸发、刮刀涂覆、化学气相沉积、转移印刷、直接沉积、沉积-沉淀法、在电极表面和含纳米颗粒的聚合电解质之间使用粘附层、共价固定例如通过酰胺键固定、静电固定、聚合物刷固定、溶胶-凝胶/聚合物网络固定、范德华力固定、疏水/亲水固定、通过蒸发和/或去湿进行的沉积、电沉积(例如光诱导电沉积)，Turkevich-Frens方法、Brust-Schiffrin方法、逐层连续的离子层沉积、化学方法、光化学方法、声化学方法或其组合。
传感器的表面可以在沉积纳米颗粒之前进一步被图案化，例如通过微细加工技术，以使得至少一部分纳米颗粒以特定的图案被固定在传感器的表面上。传感器的表面可以进行进一步处理以诱导化学变化，例如通过例如胺官能化、硫醇官能化、羟基化、硅烷化、氧化和/或等离子体激活或其组合的官能化或激活。表面修饰可以在表面处理过程中的任何点进行，例如在纳米颗粒沉积之前。
可以进一步根据可用于传感器的组装的任何方法来组装或处理传感器，例如通过烧结、印刷(例如3d印刷、丝网印刷和/或喷墨印刷)、浇铸、电沉积、薄膜技术、网络形成、脱合金、光刻(例如光学光刻和/或压印光刻)、溅射、压模、热退火、电解、阳极化、蚀刻(例如电化学蚀刻、湿法蚀刻和干法蚀刻)或其组合。
在根据本公开的一些实施方案中，修饰的表面是包括多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征的表面。这种包括多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征的修饰的表面也称为粗化表面或粗糙表面。粗化表面有益于酶的固定，因为它使范德华力最小化，否则范德华力可以导致固定化酶瓦解。
在根据本公开的一些实施方案中，多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征选自：微粒、纳米颗粒、微线、纳米线、微管、纳米管、微棒、纳米棒，及其组合。
在根据本发明的一些实施方案中，通过烧结组装所述表面，在基板的表面上产生多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征。
在根据本公开的一些实施方案中，其中通过表面蚀刻在基板的表面上产生多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征。例如，表面蚀刻可以是湿蚀刻或干蚀刻。
在根据本公开的一些实施方案中，其中通过颗粒沉积在基板的表面上产生多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征。例如，可以通过电泳沉积在基板的表面产生了多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征。
在根据本公开的一些实施方案中，其中修饰的表面是涂覆有金层的表面。
在根据本公开的一些实施方式中，其中修饰的表面是涂覆有纳米颗粒的表面，所述纳米颗粒选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括基板(芯片或电极)的涂覆有金层或金单层的至少一个表面，并且所述表面进一步被纳米颗粒修饰，所述纳米颗粒选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合。
换句话说，基板(电极或芯片)可以涂覆有金层或金单层，在所述金层或金单层上可以有纳米颗粒，例如选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合的纳米颗粒，并且碘化甲腺氨酸脱碘酶分子可以被固定在所述纳米颗粒上。
在一个实施方案中，芯片或电极的至少一个表面用选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合的纳米颗粒修饰。
在根据本公开的一些实施方案中，其中修饰的表面是涂覆有金层的表面，并且其中所述表面进一步用选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合的纳米颗粒修饰。
本文公开的纳米颗粒可以用封端剂封端。封端剂可以是有机分子，例如柠檬酸盐，并且可以用于阻止纳米颗粒生长以控制其尺寸。在一些实施方案中，纳米颗粒是柠檬酸盐封端的、氨基封端的或柠檬酸盐封端和氨基封端的。
在一个实施方案中，传感器包括具有修饰的表面的芯片，其中所述芯片是化学修饰的玻璃基板，并且其中所述芯片与表面等离子体共振结合使用以检测和/或定量甲状腺激素。
在一个实施方案中，传感器包括具有修饰的表面的芯片，其中所述芯片是用纳米颗粒修饰的玻璃基板，其中所述纳米颗粒可以选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合，并且其中所述芯片与表面等离子体共振结合使用以检测和/或定量甲状腺激素。
在一个实施方案中，传感器包括具有修饰的表面的芯片，其中所述芯片是用层或单层修饰的玻璃基板，其中所述层或单层由选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合的材料制成，并且其中所述芯片与表面等离子体共振结合使用以检测和/或定量甲状腺激素。
在一个实施方案中，传感器包括具有修饰的表面的芯片，其中所述芯片是用金纳米颗粒修饰的玻璃基板，并且其中所述芯片与表面等离子体共振组合使用以检测和/或定量甲状腺激素。
在一个实施方案中，传感器包括具有修饰的表面的芯片，其中所述芯片包括用金层或金单层修饰的玻璃基板，并且其中所述芯片与表面等离子体共振结合使用以检测和/或定量甲状腺激素。
在一个实施方案中，传感器包括具有修饰的表面的电极，其中所述电极包括由金制成的层或单层表面，并且其中所述电极与电化学转导结合使用以检测和/或定量甲状腺激素。
在另一个实施方案中，电极包括由银制成的层或单层表面，其中所述电极与电化学转导结合使用以根据本公开检测和/或定量甲状腺激素。
在另一个实施方案中，电极包括由氧化铜制成的层或单层表面，其中所述电极与电化学转导结合使用以根据本公开检测和/或定量甲状腺激素。
在另一个实施方案中，电极包括由石墨烯制成的层或单层表面，其中所述电极与电化学转导结合使用以根据本公开检测和/或定量甲状腺激素。
在另一个实施方案中，电极包括由氧化铁制成的层或单层表面，其中所述电极与电化学转导结合使用以根据本公开检测和/或定量甲状腺激素。
在另一个实施方案中，电极包括由金属的组合例如金和银制成的层或单层表面，其中所述电极与电化学转导结合使用以根据本公开检测和/或定量甲状腺激素。
在一些实施方案中，根据本公开的碘化甲腺氨酸脱碘酶固定在基板上。
在一些实施方案中，根据本公开的碘化甲腺氨酸脱碘酶通过包含纳米颗粒的连接体(linker)固定在传感器的表面上。
在一些实施方案中，根据本公开的碘化甲腺氨酸脱碘酶通过包含镍-组氨酸(Ni-His)共价配位键的连接体固定在传感器的表面上。当碘化甲腺氨酸脱碘酶包含组氨酸标签时，这可能是特别适合的。
在根据本公开的一些实施方案中，其中纳米颗粒的尺寸为1nm至50nm，优选尺寸为5nm至45nm，优选尺寸为10nm至40nm，优选尺寸为在10nm至35nm，优选尺寸为10nm至30nm。纳米颗粒的尺寸可以通过TEM显微镜法确定。使用该尺寸范围的纳米颗粒作为基板表面和碘化甲腺氨酸脱碘酶之间的连接体可以使基板表面具有优选的曲率以固定碘化甲腺氨酸脱碘酶。
在一些实施方案中，根据本公开的碘化甲腺氨酸脱碘酶通过离子相互作用固定在基板上。
在一些实施方案中，根据本公开的碘化甲腺氨酸脱碘酶通过非共价相互作用固定在基板上。
在一些实施方案中，根据本公开的碘化甲腺氨酸脱碘酶共价固定在基板上。
在一些实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶通过包含一个或多个纳米颗粒的连接体固定在基板上。在基板和碘化甲腺氨酸脱碘酶之间存在至少一个纳米颗粒防止蛋白质解折叠。
在一些实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶通过包含以下的连接体固定在基板上：
与电极结合的半胱胺，以及
与该半胱胺和碘化甲腺氨酸脱碘酶结合的纳米颗粒，任选地通过一个或多个另外的半胱胺。
在一些实施方案中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或抗rT3抗体通过包含以下的连接体固定在基板上：
与电极结合的半胱胺，以及
与该半胱胺和碘化甲腺氨酸脱碘酶结合的纳米颗粒，任选地通过一个或多个另外的半胱胺。
在一些实施方案中，本公开的传感器还包括抗rT3抗体，其被固定在传感器的表面上，特别是被固定在电极的表面上(例如在第三电极的第三表面上)或在芯片的表面上(例如在第三芯片的第三表面上)。
可用于将抗体固定在电极表面或芯片表面上的各种技术是本领域技术人员已知的。
在本公开的一些实施方案中，抗rT3抗体通过1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)-N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)化学方法固定在基板的表面上。
在本公开的一些实施方案中，抗rT3抗体可以是叠氮化物修饰的抗体，并且其可以通过对炔或重链相关的聚糖的点击化学固定在基板的表面上。
在本公开的一些实施方案中，抗rT3抗体直接固定在基板的表面上，其中基板的表面是带正电荷的胺修饰的表面。
在本公开的一些实施方案中，通过生物素-亲和素结合将抗rT3抗体固定在基板的表面上，在这种情况下，将抗rT3抗体生物素化。
在一些实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶经由C末端或N末端结合至连接体。在一些实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶通过与半胱胺的酰胺键通过N-末端结合至连接体。
例如，可以通过应用任何以下程序将碘化甲腺氨酸脱碘酶固定在基板的表面上：
·碳电极：可使用H2SO4/HNO3(aq)氧化电极以引入羟基；洗涤；在黑暗中通过与半胱胺盐酸盐(aq)反应引入游离硫醇基团；洗涤；使用硫醇/金偶联共价固定柠檬酸盐封端的纳米颗粒；洗涤；使用半胱胺盐酸盐(aq)引入游离胺基团；洗涤；通过其羧酸酯残基经由酰胺键形成来固定碘化甲腺氨酸脱碘酶或其片段；洗涤；用牛血清白蛋白封闭。另见SharmaS,Zapatero-Rodríguez J,Saxena R,O'Kennedy R,Srivastava S 2018.Ultrasensitivedirect impedimetric immunosensor for detection of serum HER2.Biosensors&Bioelectronics 106:78-85。
·金电极：通过与半胱胺盐酸盐(aq)反应利用Au/SH偶联引入氨基；洗涤；通过形成酰胺键共价连接柠檬酸盐封端的纳米颗粒；洗涤；通过碘化甲腺氨酸脱碘酶或其片段的伯胺与纳米颗粒上的游离羧酸酯残基之间的共价偶联固定碘化甲腺氨酸脱碘酶或其片段。另见Raghav R,Srivastava S,2016.Immobilization Strategy for EnhancingSensitivity of Immunosensors:L-Asparagine-AuNPs as a promising alternative ofEDC-NHS activated citrate-AuNPs for Antibody immobilization.Biosensors&Bioelectronics 15；78:396-403。
·金电极：通过与半胱胺盐酸盐(aq)反应利用Au/SH偶联引入氨基；洗涤；通过形成酰胺键共价连接柠檬酸盐封端的纳米颗粒；洗涤；加入EDC交联剂(1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐)和磺基-NHS(N-羟基磺基琥珀酰亚胺)的水溶液；通过碘化甲腺氨酸脱碘酶或其片段的伯胺和NHS酯中间体之间的共价偶联固定碘化甲腺氨酸脱碘酶或其片段。另见Raghav R,Srivastava S,2016.Immobilization Strategy for EnhancingSensitivity of Immunosensors:L-Asparagine-AuNPs as a promising alternative ofEDC-NHS activated citrate-AuNPs for Antibody immobilization.Biosensors&Bioelectronics 15；78:396-403。
·金电极：通过与半胱胺盐酸盐(aq)反应利用Au/SH偶联引入氨基；洗涤；通过形成酰胺键共价连接氨基和柠檬酸盐封端的纳米颗粒；洗涤；通过共价偶联通过形成酰胺键固定碘化甲腺氨酸脱碘酶或其片段。另见Raghav R,Srivastava S,2016.ImmobilizationStrategy for Enhancing Sensitivity of Immunosensors:L-Asparagine-AuNPs as apromising alternative of EDC-NHS activated citrate-AuNPs for Antibodyimmobilization.Biosensors&Bioelectronics 15；78:396-403。
·金电极：通过与半胱胺盐酸盐(aq)反应利用au/sh偶联引入氨基；洗涤；通过形成酰胺键共价连接柠檬酸盐封端的纳米颗粒；洗涤；通过共价偶联通过形成酰胺键固定蛋白质或抗体。另见Raghav R,Srivastava S,2015.Core–shell gold–silvernanoparticles based impedimetric immunosensor for cancer antigenCA125.Sensors and Actuators B:Chemical 220:557-564。
尽管上述程序涉及碳和金电极，但是也可以使用其他类型的电极以及类似的程序。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器被配置成使得电极可以连接到台式、手持式电化学工作站、表面等离子体共振检测器或测量电路。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括基板，该基板包括至少3个电极，其中所述电极被配置成使得它们可以连接到电化学工作站。
在一些实施方案中，根据本公开的传感器包括基板，该基板包括至少3个芯片，并且其中所述芯片被配置成使得它们可以连接到表面等离子体共振检测器。
在一个实施方案中，传感器被配置用于检测和/或定量甲状腺激素。
方法
本公开涉及一种用于检测和/或定量甲状腺激素的传感器，该传感器包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上，以及所述传感器在诊断和/或监测甲状腺相关疾病中的用途。
本发明涉及一种用于检测和/或定量甲状腺激素的传感器，该传感器包括基板、选自EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶、选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶以及任选的抗rT3抗体，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶和抗rT3抗体被固定在基板的表面上，以及所述传感器在诊断和/或监测甲状腺相关疾病中的用途。
本公开的一个方面提供一种诊断受试者中甲状腺相关病症的方法，该方法包括以下步骤：
a)提供获自受试者的样品，
b)使本文所公开的与所述样品接触，
c)检测样品中的一种或多种甲状腺激素，
d)确定样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度，
从而诊断一种或多种甲状腺相关病症。
本公开的又一方面提供一种监测受试者中甲状腺相关病症的方法，该方法包括以下步骤：
a)向受试者施用刺激甲状腺的化合物，
b)在进行步骤a)之后从受试者处收集样品，
c)使根据本公开的传感器与所述样品接触，
d)测量信号，
e)使用该信号确定样品中甲状腺激素的浓度，
从而监测甲状腺相关病症。在根据本公开的方法的一个特定实施方案中，步骤b)-e)进行超过一次。
本公开的另一个方面提供一种检测样品中的甲状腺激素的方法，该方法包括以下步骤：
a)提供包含或怀疑包含甲状腺激素的样品，
b)使本文公开的传感器与所述样品接触，
c)测量来自传感器的信号，
从而检测甲状腺激素。
本公开的另一个方面提供一种定量样品中的甲状腺激素的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供包含或怀疑包含甲状腺激素的样品，
b.使本文公开的传感器与所述样品接触，
c.测量来自传感器的信号，以及
d.使用该信号来确定样品中一种或多种甲状腺激素的水平和/或浓度，
从而检测甲状腺激素。
在一个特定的实施方案中，根据本公开的检测样品中的甲状腺激素的方法进一步包括步骤d)：使用该信号来确定样品中一种或多种甲状腺激素的浓度。
在一个特定的实施方案中，根据本公开的方法进一步包括以下步骤：使用样品中甲状腺激素的浓度来计算体内甲状腺激素的浓度。
在根据本公开的方法的一些实施方案中，根据所述甲状腺激素与碘化甲腺氨酸脱碘酶之间的反应动力学来确定样品中甲状腺激素的浓度。
在特定实施方案中，在受试者已经接受了包含刺激甲状腺的化合物的药物之后确定甲状腺激素的浓度。
在特定实施方案中，受试者已经接受药物之后的时间为5分钟至48小时，例如5分钟至45小时，例如5分钟至40小时，例如5分钟至36小时，例如5分钟至32小时，例如5分钟至30小时，例如5分钟至28小时，例如5分钟至24小时之间，例如5分钟至20小时，例如5分钟至18小时，例如5分钟至16小时，例如5分钟至14小时，例如5分钟至12小时，例如5分钟至11小时，例如5分钟至10小时，例如5分钟至9小时，例如5分钟至8小时，例如5分钟至7小时，例如5分钟至6小时，例如5分钟至5小时，例如5分钟至4小时，例如5分钟至3小时，例如5分钟至2小时，例如5分钟至1小时，例如5分钟至45分钟，例如5分钟至30分钟。
在特定实施方案中，受试者已经接受药物之后的时间为5分钟至48小时，例如15分钟至48小时，例如30分钟至48小时，例如45分钟至48小时，例如60分钟至48小时，例如1至48小时，例如2至48小时，例如3至48小时，例如4至48小时，例如5至48小时，例如6至48小时，例如6至48小时，例如7至48小时，例如8至48小时，例如9至48小时，例如10至48小时，例如11至48小时，例如12至48小时，例如14至48小时，例如16至48小时，例如18至48小时，例如20至48小时，例如24至48小时，例如28至48小时，例如32至48小时，例如36至48小时，例如40至48小时，例如44至48小时。
在根据本公开的方法的一个实施方案中，受试者在确定甲状腺激素的浓度之前未接受包含刺激甲状腺的激素的药物。
在特定实施方案中，根据本公开的方法进一步包括以下步骤：将样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度与临界值区间(cut-off interval)进行比较，以诊断受试者的甲状腺相关病症，其中根据健康人类个体(例如未患有甲状腺相关病症的人类个体)的甲状腺激素的浓度范围来确定所述临界值区间，
其中落在临界值区间之外的水平和/或浓度指示存在所述甲状腺相关疾病。
在根据本公开的方法的一些实施方案中，游离T3的临界值区间为2.8至4.4pg/mL，游离T4的临界值区间为0.8至2.0ng/mL，并且rT3的临界值区间为10至24ng/mL。在一些实施方案中，低于临界值区间的浓度被认为是低的，在临界值区间内的浓度被认为是正常的，高于临界值区间的浓度被认为是高的。
在根据本公开的方法的一些实施方案中，游离T3的临界值区间为2.4至4.2pg/mL，游离T4的临界值区间为0.8至1.8ng/mL，并且rT3的临界值区间为10至24ng/mL。在一些实施方案中，低于临界值区间的浓度被认为是低的，在临界值区间内的浓度被认为是正常的，高于临界值区间的浓度被认为是高的。
在根据本公开的方法的一些实施方案中，游离T3的临界值区间为2.8至4.0pg/mL，游离T4的临界值区间为0.8至2.2ng/mL，并且rT3的临界值区间为10至24ng/mL。在一些实施方案中，低于临界值区间的浓度被认为是低的，在临界值区间内的浓度被认为是正常的，高于临界值区间的浓度被认为是高的。
在一个实施方案中，根据本公开的方法还包括治疗所述甲状腺相关病症的步骤。在一个特定的实施方案中，所述治疗包括以治疗有效量施用药物。在进一步的实施方案中，所述药物是刺激甲状腺的化合物。
在一些实施方案中，刺激甲状腺的化合物选自T3、T4、TSH、甲状腺自身抗体(TRAb、TPOAb和TgAb)和甲状腺球蛋白。
受试者
本公开的一个方面提供根据本公开的方法，其中受试者是人类受试者。在特定的实施方案中，人类受试者是儿童或成人。
在根据本公开的方法的其他实施方案中，受试者是马、牛、绵羊、猪、山羊、猫或狗。
样品
在根据本公开的方法的特定实施方案中，样品是血液样品、血清样品或血浆样品，任选地，其中在分析之前已经对样品进行了处理。
在特定实施方案中，分析之前的处理包括过滤、去除rT3和/或调节pH。本领域技术人员应理解，样品例如血液样品的过滤可提供去除血细胞的手段。可以通过向样品中添加合适的酸或碱来调节pH，直到获得所需的pH。用于调节pH的合适的酸和碱是本领域技术人员已知的。
检测技术
在根据本公开的方法的一些实施方案中，使用表面等离子体共振(SPR)检测甲状腺激素。在特定实施方案中，使用表面等离振子共振读数来确定一种或多种甲状腺激素的浓度。
表面等离子体共振是在入射光激发下在负介电常数材料与正介电常数材料之间的界面处传导电子的共振振荡。SPR是用于测量材料在平面金属(例如金或银)表面或金属纳米颗粒表面上的吸附的许多标准工具的基础。它是许多基于颜色的生物传感器应用、不同传感器和硅藻光合作用背后的基本原理。SPR可以用于检测生物分子结合相互作用。在SPR中，一种分子伴侣如蛋白质被固定在金属膜上。光激发金属中的表面等离子体；当结合伴侣结合至固定的分子时，这引起可检测的表面等离子体信号的变化。
在根据本公开的方法的一些实施方案中，碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在基板上的金属表面或纳米颗粒层上。在一些实施方案中，所述基板是玻璃芯片。
在根据本公开的方法的一些实施方案中，通过电化学转导检测或监测甲状腺激素。
电化学生物传感器，也称为利用电化学转导的生物传感器，由于将生物事件直接转换成电子信号而提供了一种有吸引力的分析生物样品含量的手段。电化学生物传感中最常见的技术包括循环伏安法、计时电流法、计时电位法、阻抗谱法和基于场效应晶体管的方法以及基于纳米线或磁性纳米颗粒的生物传感。可结合电化学检测使用的其他测量技术可以进一步包括表面等离子体共振、光波导光模光谱法、椭圆光度法、石英晶体微量天平和扫描探针显微镜法的电化学形式。
电化学转导和电化学传感器的一般性能通常由将电极连接至纳米级生物样品的表面结构决定。电极表面的修饰、各种电化学转导机制以及与电极结合的生物成分的选择都影响传感器的最终灵敏度。
甲状腺相关病症
在一些实施方案中，甲状腺相关疾病选自以下列表：甲状腺功能减退、甲状腺功能亢进、临床抑郁症、甲状腺肿(Goitre)、Graves-Basedow病、桥本氏甲状腺炎、甲状腺功能正常的疾病(euthyroid sickness)和极地T3综合征(Polar T3syndrome)。
在特定实施方案中，甲状腺功能亢进的特征在于高游离T4、高游离T3和低TSH。在一个实施方案中，甲状腺功能正常的疾病的特征在于低游离T3和高rT3。在另一个实施方案中，甲状腺功能减退是原发性或继发性的。在一个实施方案中，原发性甲状腺功能减退症的特征在于低游离T4、正常或低游离T3和高TSH。在一个实施方案中，继发性甲状腺功能减退症的特征在于低游离T4、正常或低游离T3以及正常或低TSH。
家用设备
本发明的又一方面提供一种用于检测、定量和/或监测甲状腺激素的手持式设备，其中甲状腺激素选自fT3、fT4和rT3，该设备包括：
a.一个样品入口；
b.一个传感器，包括：
i.基板，
ii.选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶，和
iii.选自EC 1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶；
c.一个检测器，其被配置用于接收来自传感器的信号并将其转换为用户可读的格式；
d.任选地，用于从样品中分离细胞组分的装置。
本发明的又一方面提供一种用于检测、定量和/或监测甲状腺激素的手持式设备，其中甲状腺激素选自fT3、fT4和rT3，该设备包括：
e.一个样品入口；
f.一个传感器，其包括：
i.基板，
ii.选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶，
iii.选自EC 1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶，和
iv.抗rT3抗体；
g.一个检测器，其被配置用于接收来自传感器的信号并将其转换为用户可读的格式；
h.任选地，用于从样品中分离细胞组分的装置。
本公开的又一方面提供一种用于检测、定量和/或监测甲状腺激素的手持式设备，其中甲状腺激素选自fT3、fT4和rT3，该设备包括：
a)一个样品入口；
b)一个传感器，其包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上，并且其中入口被配置成放置样品与传感器接触；
c)一个检测器，其被配置用于接收来自传感器的信号并将其转换为用户可读的格式；
d)任选地，用于从样品中分离细胞组分的装置。
在特定实施方案中，根据本公开的手持式设备包括如在本公开的任何一个实施方案中定义的传感器。
项目
1.一种用于定量甲状腺激素的传感器，所述传感器包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上。
2.一种用于检测甲状腺激素的传感器，所述传感器包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上。
3.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是哺乳动物的。
4.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是人的。
5.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶与另外的部分缀合。
6.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，另外的部分是肽。
7.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，另外的部分是标记。
8.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，传感器包含10至100IU的碘化甲腺氨酸脱碘酶。
9.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是2型碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3]。
10.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是3型碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.4]。
11.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，传感器包括2型碘化甲腺氨酸脱碘酶和3型碘化甲腺氨酸脱碘酶二者。
12.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，1型碘化甲腺氨酸脱碘酶包含多肽或其片段或由多肽或其片段组成，所述多肽具有与SEQ ID NO：1至少95％的序列同一性，例如至少96％的序列同一性，例如至少97％的序列同一性，例如至少98％的序列同一性，例如至少99％的序列同一性实体，例如约100％的序列同一性。
13.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，2型碘化甲腺氨酸脱碘酶包含多肽或其片段或者由多肽或其片段组成，所述多肽具有与SEQ ID NO：2至少95％的序列同一性，例如至少96％的序列同一性，例如至少97％的序列同一性，例如至少98％的序列同一性，例如至少99％的序列同一性实体，例如约100％的序列同一性。
14.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，3型碘化甲腺氨酸脱碘酶包含多肽或其片段或者由多肽或其片段组成，所述多肽具有与SEQ ID NO：3至少95％的序列同一性，例如至少96％的序列同一性，例如至少97％的序列同一性，例如至少98％的序列同一性，例如至少99％的序列同一性实体，例如约100％的序列同一性。
15.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶是重组产生的，例如借助于无细胞表达。
16.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，甲状腺激素选自游离T4、游离T3和反T3(rT3)。
17.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，传感器包括基板，并且其中所述基板是电极或芯片。
18.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，芯片是玻璃芯片。
19.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，基板具有修饰的表面。
20.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，电极由碳、金或铂制成。
21.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，电极是丝网印刷的电极。
22.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，基板的至少一个表面涂覆有金层。
23.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，基板的至少一个表面用选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合的纳米颗粒修饰。
24.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，基板的至少一个表面涂覆有金层，并且其中，所述表面进一步用选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合的纳米颗粒修饰。
25.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在基板上。
26.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶通过包含纳米颗粒的连接体固定在基板上。
27.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶通过包含以下的连接体固定在基板上：
a.与基板结合的半胱胺，和
b.与该半胱胺和碘化甲腺氨酸脱碘酶结合的纳米颗粒，任选地通过一个或多个另外的半胱胺。
28.根据前述项目中任一项所述的传感器，其被配置成使得基板可以连接到台式、手持式电化学工作站、表面等离子体共振检测器或测量电路。
29.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，基板是电极，并且其中所述电极被配置成使得其可以被连接到电化学工作站。
30.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，基板是芯片，并且其中所述芯片被配置成使得其可以被连接至表面等离子体共振检测器。
31.根据前述项目中任一项所述的传感器，其中，传感器被配置用于检测和/或定量甲状腺激素。
32.一种诊断受试者中甲状腺相关病症的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供获自受试者的样品，
b.使根据前述项目中任一项所述的传感器与所述样品接触，
c.检测样品中的一种或多种甲状腺激素，
d.确定样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度，
从而诊断一种或多种甲状腺相关病症。
33.一种监测受试者中甲状腺相关病症的方法，该方法包括以下步骤：
a.向受试者施用刺激甲状腺的化合物，
b.在进行步骤a.之后从受试者处收集样品，
c.使根据前述项目中任一项所述的传感器与所述样品接触，
d.测量信号，
e.使用该信号确定样品中甲状腺激素的浓度，
从而监测甲状腺相关病症。
34.根据项目32所述的方法，其中步骤b.至e.进行超过一次。
35.一种检测样品中的甲状腺激素的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供包含或怀疑包含甲状腺激素的样品，
b.使根据前述项目中任一项所述的传感器与所述样品接触，
c.测量来自传感器的信号，
从而检测甲状腺激素。
36.根据项目34所述的方法，其还包括步骤d.：使用该信号确定样品中一种或多种甲状腺激素的浓度。
37.根据项目35所述的方法，其还包括以下步骤：使用样品中甲状腺激素的浓度计算体内甲状腺激素的浓度。
38.根据项目31至36中任一项所述的方法，其中根据所述甲状腺激素与碘化甲腺氨酸脱碘酶之间的反应动力学来确定样品中甲状腺激素的浓度。
39.根据项目31至37中任一项所述的方法，其中，在受试者已经接受了包含刺激甲状腺的化合物的药物之后确定甲状腺激素的浓度。
40.根据项目31至38中任一项所述的方法，其中，受试者已经接受药物之后的时间为5分钟至48小时。
41.根据项目31至39中任一项所述的方法，其还包括以下步骤：将样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度与临界值区间进行比较，以诊断受试者的甲状腺相关病症，其中根据健康人类个体(例如未患有甲状腺相关病症的人类个体)的甲状腺激素的浓度范围确定所述临界值区间，
其中落在临界值区间之外的水平和/或浓度指示存在所述甲状腺相关病症。
42.根据项目31至40中任一项所述的方法，其中，游离T3的临界值区间为2.8至4.4pg/mL。
43.根据项目31至40中任一项所述的方法，其中，游离T4的临界值区间为0.8至2.0ng/mL。
44.根据项目31至40中任一项所述的方法，其中，rT3的临界值区间为10至24ng/mL。
45.根据项目31至43中任一项所述的方法，其中，低于临界值区间的浓度被认为是低的，在临界值区间内的浓度被认为是正常的，高于临界值区间的浓度被认为是高的。
46.根据项目31至44中任一项所述的方法，其还包括治疗所述甲状腺相关病症的步骤。
47.根据项目45所述的方法，其中，所述治疗包括以治疗有效量施用药物。
48.根据项目46所述的方法，其中，所述药物是刺激甲状腺的化合物。
49.根据项目31至47中任一项所述的方法，其中，所述刺激甲状腺的化合物选自T3、T4、TSH、甲状腺自身抗体(TRAb、TPOAb和TgAb)和甲状腺球蛋白。
50.根据项目31至48中任一项所述的方法，其中，所述受试者是人类受试者。
51.根据项目31至49中任一项所述的方法，其中，所述人类受试者为儿童或成人。
52.根据项目31至50中任一项所述的方法，其中，所述受试者是马、牛、绵羊、猪、山羊、猫或狗。
53.根据项目31至51中任一项所述的方法，其中，样品是血液样品、血清样品或血浆样品，任选地，其中在分析之前已经对样品进行了处理。
54.根据项目31至52中任一项所述的方法，其中，在分析之前的处理包括过滤、去除rT3和/或调节pH。
55.根据项目31至53中任一项所述的方法，其中，使用表面等离振子体共振(SPR)检测甲状腺激素。
56.根据项目31至54中任一项所述的方法，其中，使用SPR读数来确定一种或多种甲状腺激素的浓度。
57.根据项目31至55中任一项所述的方法，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在芯片或电极上。
58.根据项目31至56中任一项所述的方法，其中，通过电化学转导检测或监测甲状腺激素。
59.根据项目31至57中任一项所述的方法，其中，甲状腺相关病症选自以下列表；甲状腺功能减退、甲状腺功能亢进、临床抑郁症、甲状腺肿、Graves-Basedow病、桥本氏甲状腺炎、甲状腺功能正常的疾病和极地T3综合征。
60.根据项目58所述的方法，其中，甲状腺功能亢进的特征在于高游离T4、高游离T3和低TSH。
61.根据项目58所述的方法，其中，甲状腺功能正常的疾病的特征在于低游离T3和高rT3。
62.根据项目58所述的方法，其中，甲状腺功能减退是原发性或继发性的。
63.根据项目61所述的方法，其中，原发性甲状腺功能减退的特征在于低游离T4、正常或低游离T3和高TSH。
64.根据项目61所述的方法，其中，继发性甲状腺功能减退的特征在于低游离T4、正常或低游离T3以及正常或低TSH。
65.一种制造包括碘化甲腺氨酸脱碘酶的传感器的方法，该方法包括：
a.提供基板，
b.提供至少一种碘化甲腺氨酸脱碘酶，
c.将碘化甲腺氨酸脱碘酶固定在基板上，从而制造包括碘化甲腺氨酸脱碘酶的传感器。
66.根据项目64所述的方法，其中，基板如前述项目中任一项所定义。
67.根据项目64至65中任一项所述的方法，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶如前述项目中任一项所定义。
68.一种检测、定量和/或监测甲状腺激素的手持式设备，该设备包括：
a.一个样品入口；
b.一个传感器，其包括碘化甲腺氨酸脱碘酶[EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4]或其片段，其中碘化甲腺氨酸脱碘酶被固定在传感器上，并且其中入口被配置成放置样品与传感器接触；
c.一个检测器，其被配置用于接收来自传感器的信号并将其转换为用户可读的格式；
d.任选地，用于从样品中分离细胞组分的装置。
69.根据项目67所述的手持式设备，其中，传感器如前述项目中任一项所定义。
70.根据项目67和68中任一项所述的手持式设备，其中，碘化甲腺氨酸脱碘酶如前述项目中任一项所定义。
实施例
实施例1.使用IDII安培型生物传感器估算T4
从大鼠脑中提取IDII作为粗微粒体部分，并将其用于制造安培型生物传感器。
采用CH604E电化学分析仪/工作站(CH instruments)来制造电化学生物传感器。碳电极用10uL(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(5mM，APTES)进行氨基官能化，并在黑暗中孵育2小时。用双蒸馏水冲洗电极以除去未结合的3-APTES，然后加入0.5μg柠檬酸盐封端的AuNP。使用20μg的2mg/mL半胱胺盐酸盐孵育2小时并洗涤，然后加入10μL交联剂(10％(v/v)的戊二醛水溶液)对NP表面进行氨基封端，然后进行空气干燥。最后，将大鼠脑粗提物(微粒体部分)添加到电极上，并使其在环境温度下干燥2小时。图3显示了T4的浓度对电流响应的影响。
结果：观察到电流随着T4浓度的增加呈线性变化。
实施例2.使用IDII伏安型生物传感器估算T4
图4显示了用于定量T4的循环伏安法测量结果。
结果：随着T4浓度的增加，氧化峰值电流减小。
实施例3.游离vs.结合的T4
进一步地，我们研究了甲状腺素结合球蛋白(TBG)对T4检测的干扰。图5显示了随着TBG浓度的增加，电流响应降低。
结果：数据证明，该酶仅催化fT4的脱碘，而不催化结合形式(tT4)的脱碘。因此，该策略允许直接估算fT4。
实施例4.血清蛋白的干扰
在胎牛血清的存在下进行循环伏安法测量，以研究血清蛋白对定量的干扰。图6显示了在胎牛血清中随着T4浓度增加的这些测量结果。
结果：数据证明，氧化峰值电流仍遵循一致的趋势，从而克服了血清蛋白对测量的影响。
实施例5.使用IDII-IDIII-抗rT3伏安型生物传感器估算fT3和fT4
从大鼠脑中提取IDII和IDIII，作为粗微粒体部分，并将其用于制造电流型生物传感器。
IDII直接连接到电极1的表面，其中所述电极1的表面用纳米颗粒修饰，或者其中所述电极的表面用金层修饰，或者其中所述电极的表面已经通过本领域技术人员已知的其他手段粗糙化。
IDIII直接连接到电极2的表面，其中所述电极2的表面用纳米颗粒修饰，或者其中所述电极的表面用金层修饰，或者其中所述电极的表面已经通过本领域技术人员已知的其他手段粗糙化。
抗rT3抗体直接连接到电极3的表面，其中所述电极3的表面用纳米颗粒修饰，或者其中所述电极的表面用金层修饰，或者其中所述电极的表面已经通过本领域技术人员已知的其他手段粗糙化。使用可商购的抗rT3抗体(例如：单克隆抗rT3抗体，LifeSpanBioScience,Inc.(US)；rT3/反三碘甲状腺原氨酸多克隆抗体，LifeSpan BioScience,Inc.(US)；抗反三碘甲状腺原氨酸抗体，MyBioSource.com(US)；反三碘甲状腺原氨酸(rT3)单克隆抗体，Biomatik(US)；反三碘甲状腺原氨酸(rT3)多克隆抗体Biomatik(US))。
采用CH604E电化学分析仪/工作站(CH instruments)来制造电化学生物传感器。
电极1上样品中的DIO2脱碘酶T4和rT3，因此测量[T4+rT3]的总和。
电极2上样品中的DIO3脱碘酶T4和T3，因此测量[T4+T3]的总和。
抗rT3与rT3结合，因此测量[rT3]。
基于获得的[T4+rT3]、[T4+T3]和[rT3]，可以通过数学方法确定[T4]和[T3]。
序列表
<110> 西罗来提克斯公司（Thyrolytics AB）
<120> 用于诊断甲状腺功能异常的生物传感器
<130> P4912PC00
<150> EP 18183439.1
<151> 2018-07-13
<160> 3
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 249
<212> PRT
<213> 智人（Homo sapiens）
<220>
<221> PEPTIDE
<222> (1)..(1)
<223> DIO1
<220>
<221> PEPTIDE
<222> (126)..(126)
<223> X=硒代半胱氨酸
<400> 1
Met Gly Leu Pro Gln Pro Gly Leu Trp Leu Lys Arg Leu Trp Val Leu
1 5 10 15
Leu Glu Val Ala Val His Val Val Val Gly Lys Val Leu Leu Ile Leu
20 25 30
Phe Pro Asp Arg Val Lys Arg Asn Ile Leu Ala Met Gly Glu Lys Thr
35 40 45
Gly Met Thr Arg Asn Pro His Phe Ser His Asp Asn Trp Ile Pro Thr
50 55 60
Phe Phe Ser Thr Gln Tyr Phe Trp Phe Val Leu Lys Val Arg Trp Gln
65 70 75 80
Arg Leu Glu Asp Thr Thr Glu Leu Gly Gly Leu Ala Pro Asn Cys Pro
85 90 95
Val Val Arg Leu Ser Gly Gln Arg Cys Asn Ile Trp Glu Phe Met Gln
100 105 110
Gly Asn Arg Pro Leu Val Leu Asn Phe Gly Ser Cys Thr Xaa Pro Ser
115 120 125
Phe Met Phe Lys Phe Asp Gln Phe Lys Arg Leu Ile Glu Asp Phe Ser
130 135 140
Ser Ile Ala Asp Phe Leu Val Ile Tyr Ile Glu Glu Ala His Ala Ser
145 150 155 160
Asp Gly Trp Ala Phe Lys Asn Asn Met Asp Ile Arg Asn His Gln Asn
165 170 175
Leu Gln Asp Arg Leu Gln Ala Ala His Leu Leu Leu Ala Arg Ser Pro
180 185 190
Gln Cys Pro Val Val Val Asp Thr Met Gln Asn Gln Ser Ser Gln Leu
195 200 205
Tyr Ala Ala Leu Pro Glu Arg Leu Tyr Ile Ile Gln Glu Gly Arg Ile
210 215 220
Leu Tyr Lys Gly Lys Ser Gly Pro Trp Asn Tyr Asn Pro Glu Glu Val
225 230 235 240
Arg Ala Val Leu Glu Lys Leu His Ser
245
<210> 2
<211> 273
<212> PRT
<213> 智人（Homo sapiens）
<220>
<221> PEPTIDE
<222> (1)..(1)
<223> DIO2
<220>
<221> PEPTIDE
<222> (133)..(133)
<223> X=硒代半胱氨酸
<220>
<221> PEPTIDE
<222> (266)..(266)
<223> X=硒代半胱氨酸
<400> 2
Met Gly Ile Leu Ser Val Asp Leu Leu Ile Thr Leu Gln Ile Leu Pro
1 5 10 15
Val Phe Phe Ser Asn Cys Leu Phe Leu Ala Leu Tyr Asp Ser Val Ile
20 25 30
Leu Leu Lys His Val Val Leu Leu Leu Ser Arg Ser Lys Ser Thr Arg
35 40 45
Gly Glu Trp Arg Arg Met Leu Thr Ser Glu Gly Leu Arg Cys Val Trp
50 55 60
Lys Ser Phe Leu Leu Asp Ala Tyr Lys Gln Val Lys Leu Gly Glu Asp
65 70 75 80
Ala Pro Asn Ser Ser Val Val His Val Ser Ser Thr Glu Gly Gly Asp
85 90 95
Asn Ser Gly Asn Gly Thr Gln Glu Lys Ile Ala Glu Gly Ala Thr Cys
100 105 110
His Leu Leu Asp Phe Ala Ser Pro Glu Arg Pro Leu Val Val Asn Phe
115 120 125
Gly Ser Ala Thr Xaa Pro Pro Phe Thr Ser Gln Leu Pro Ala Phe Arg
130 135 140
Lys Leu Val Glu Glu Phe Ser Ser Val Ala Asp Phe Leu Leu Val Tyr
145 150 155 160
Ile Asp Glu Ala His Pro Ser Asp Gly Trp Ala Ile Pro Gly Asp Ser
165 170 175
Ser Leu Ser Phe Glu Val Lys Lys His Gln Asn Gln Glu Asp Arg Cys
180 185 190
Ala Ala Ala Gln Gln Leu Leu Glu Arg Phe Ser Leu Pro Pro Gln Cys
195 200 205
Arg Val Val Ala Asp Arg Met Asp Asn Asn Ala Asn Ile Ala Tyr Gly
210 215 220
Val Ala Phe Glu Arg Val Cys Ile Val Gln Arg Gln Lys Ile Ala Tyr
225 230 235 240
Leu Gly Gly Lys Gly Pro Phe Ser Tyr Asn Leu Gln Glu Val Arg His
245 250 255
Trp Leu Glu Lys Asn Phe Ser Lys Arg Xaa Lys Lys Thr Arg Leu Ala
260 265 270
Gly
<210> 3
<211> 304
<212> PRT
<213> 智人（Homo sapiens）
<220>
<221> PEPTIDE
<222> (1)..(1)
<223> DIO3
<220>
<221> PEPTIDE
<222> (170)..(170)
<223> X=硒代半胱氨酸
<400> 3
Met Pro Arg Gln Ala Thr Ser Arg Leu Val Val Gly Glu Gly Glu Gly
1 5 10 15
Ser Gln Gly Ala Ser Gly Pro Ala Ala Thr Met Leu Arg Ser Leu Leu
20 25 30
Leu His Ser Leu Arg Leu Cys Ala Gln Thr Ala Ser Cys Leu Val Leu
35 40 45
Phe Pro Arg Phe Leu Gly Thr Ala Phe Met Leu Trp Leu Leu Asp Phe
50 55 60
Leu Cys Ile Arg Lys His Phe Leu Gly Arg Arg Arg Arg Gly Gln Pro
65 70 75 80
Glu Pro Glu Val Glu Leu Asn Ser Glu Gly Glu Glu Val Pro Pro Asp
85 90 95
Asp Pro Pro Ile Cys Val Ser Asp Asp Asn Arg Leu Cys Thr Leu Ala
100 105 110
Ser Leu Lys Ala Val Trp His Gly Gln Lys Leu Asp Phe Phe Lys Gln
115 120 125
Ala His Glu Gly Gly Pro Ala Pro Asn Ser Glu Val Val Leu Pro Asp
130 135 140
Gly Phe Gln Ser Gln His Ile Leu Asp Tyr Ala Gln Gly Asn Arg Pro
145 150 155 160
Leu Val Leu Asn Phe Gly Ser Cys Thr Xaa Pro Pro Phe Met Ala Arg
165 170 175
Met Ser Ala Phe Gln Arg Leu Val Thr Lys Tyr Gln Arg Asp Val Asp
180 185 190
Phe Leu Ile Ile Tyr Ile Glu Glu Ala His Pro Ser Asp Gly Trp Val
195 200 205
Thr Thr Asp Ser Pro Tyr Ile Ile Pro Gln His Arg Ser Leu Glu Asp
210 215 220
Arg Val Ser Ala Ala Arg Val Leu Gln Gln Gly Ala Pro Gly Cys Ala
225 230 235 240
Leu Val Leu Asp Thr Met Ala Asn Ser Ser Ser Ser Ala Tyr Gly Ala
245 250 255
Tyr Phe Glu Arg Leu Tyr Val Ile Gln Ser Gly Thr Ile Met Tyr Gln
260 265 270
Gly Gly Arg Gly Pro Asp Gly Tyr Gln Val Ser Glu Leu Arg Thr Trp
275 280 285
Leu Glu Arg Tyr Asp Glu Gln Leu His Gly Ala Arg Pro Arg Arg Val
290 295 300

Claims (86)

1.一种定量甲状腺激素的传感器，所述传感器包括：
a.基板，
b.选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶，和
c.任选地，抗rT3抗体，
其中所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和所述抗rT3抗体被固定在所述基板的表面上。
2.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述基板包括用于固定所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶的多个表面，例如所述基板的第一表面和所述基板的第二表面。
3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶包括固定在所述基板的第一表面上的选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶，以及固定在所述基板的第二表面上的选自EC 1.21.99.3和/或EC1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一碘化甲腺氨酸脱碘酶选自EC 1.21.99.4，并且所述第二碘化甲腺氨酸脱碘酶选自EC 1.21.99.3。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一碘化甲腺氨酸脱碘酶和所述第二碘化甲腺氨酸脱碘酶均独立地选自EC 1.21.99.4。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一碘化甲腺氨酸脱碘酶和所述第二碘化甲腺氨酸脱碘酶是选自EC 1.21.99.4的不同酶。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述抗rT3抗体被固定在所述基板的第三表面上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一碘化甲腺氨酸脱碘酶是1型碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或2型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第二碘化甲腺氨酸脱碘酶是1型碘化甲腺氨酸脱碘酶、2型碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或3型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一碘化甲腺氨酸脱碘酶是1型碘化甲腺氨酸脱碘酶，并且所述第二碘化甲腺氨酸脱碘酶是2型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
11.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一碘化甲腺氨酸脱碘酶是1型碘化甲腺氨酸脱碘酶，并且所述第二碘化甲腺氨酸脱碘酶是3型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一碘化甲腺氨酸脱碘酶是2型碘化甲腺氨酸脱碘酶，并且所述第二碘化甲腺氨酸脱碘酶是3型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
13.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述甲状腺激素选自游离T4、游离T3、反T3(rT3)及其组合。
14.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述基板是一个或多个电极和/或芯片。
15.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述基板包括至少一个电极，例如至少2个电极，例如至少3个电极。
16.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述基板包括至少一个芯片，例如至少2个芯片，例如至少3个芯片。
17.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述基板包括三个电极或由三个电极组成，并且其中，所述第一表面是第一电极的表面，所述第二表面是第二电极的表面，并且所述第三表面是第三电极的表面。
18.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述基板包括三个芯片或由三个芯片组成，并且其中，所述第一表面是第一芯片的表面，所述第二表面是第二芯片的表面，并且所述第三表面是第三芯片的表面。
19.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述电极由碳、金或铂制成。
20.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述电极是丝网印刷电极。
21.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述芯片是玻璃芯片。
22.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述基板的第一、第二和/或第三表面是修饰的表面。
23.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述修饰的表面是包括多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征的表面。
24.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征选自：微粒、纳米颗粒、微线、纳米线、微管、纳米管、微棒、纳米棒及其组合。
25.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，通过烧结组装所述表面，在所述基板的表面上产生了所述多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征。
26.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，通过表面蚀刻在所述基板的表面上产生了所述多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征。
27.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，通过颗粒沉积在所述基板的表面上产生了所述多个纳米和/或微米尺寸的形貌特征。
28.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述修饰的表面是涂覆有金层的表面。
29.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述修饰的表面是用选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合的纳米颗粒修饰的表面。
30.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述修饰的表面是涂覆有金层的表面，并且其中，所述表面进一步用选自金、银、氧化铜、石墨烯、氧化铁及其组合的纳米颗粒修饰。
31.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶通过包含纳米颗粒的连接体固定在所述表面上。
32.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或所述抗rT3抗体通过包含镍-组氨酸(Ni-His)共价配位键的连接体固定在所述基板上。
33.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或所述抗rT3抗体通过包含以下的连接体固定在所述基板上：
a.与基板结合的半胱胺，和
b.与所述半胱胺和所述碘化甲腺氨酸脱碘酶结合的纳米颗粒，任选地通过一个或多个另外的半胱胺。
34.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或所述抗rT3抗体是哺乳动物的。
35.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或所述抗rT3抗体是人的。
36.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或所述抗rT3抗体是重组产生的，例如借助于无细胞表达。
37.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶和/或所述抗rT3抗体各自单独地缀合至另外的部分。
38.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述另外的部分是肽，例如肽标签，例如组氨酸标签。
39.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述另外的部分是标记。
40.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器包括每一种都在10至100IU之间的所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶。
41.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器包括10至100IU之间的1型和2型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
42.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器包括10至100IU之间的2型和3型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
43.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器包括10至100IU之间的1型和3型碘化甲腺氨酸脱碘酶。
44.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其被配置成使得所述基板可以连接到台式、手持式电化学工作站、表面等离子体共振检测器或测量电路。
45.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述基板包括至少三个电极，并且其中，所述电极被配置成使得它们可以连接到电化学工作站。
46.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述基板包括至少3个芯片，并且其中，所述芯片被配置成使得它们可以连接到表面等离子体共振检测器。
47.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器被配置用于定量甲状腺激素。
48.一种定量样品中甲状腺激素的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供包含或怀疑包含甲状腺激素的样品，
b.使根据前述权利要求中任一项所述的传感器与所述样品接触，
c.测量来自所述传感器的信号，以及
d.使用所述信号确定样品中一种或多种甲状腺激素的水平和/或浓度从而检测甲状腺激素。
49.一种诊断受试者的甲状腺相关病症的方法，其包括以下步骤：
a.提供获自受试者的样品，
b.使用根据权利要求48所述的方法确定所述样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度，
从而诊断一种或多种甲状腺相关病症。
50.一种监测受试者的甲状腺相关病症的方法，其包括以下步骤：
a.向受试者施用刺激甲状腺的化合物，
b.在进行步骤a.之后从受试者处收集样品，
c.使用根据权利要求48所述的方法确定所述样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度，
从而监测所述甲状腺相关病症。
51.根据权利要求50所述的方法，其中步骤a.到c.进行超过一次。
52.根据权利要求1至47中任一项所述的传感器用于定量甲状腺激素的用途。
53.根据权利要求52所述的用途，其中，根据权利要求48所述的方法进行甲状腺激素的定量。
54.根据权利要求48至50中任一项所述的方法，其还包括以下步骤：使用所述样品中甲状腺激素的浓度来计算体内所述甲状腺激素的浓度。
55.根据权利要求48至54中任一项所述的方法，其中，根据所述甲状腺激素与所述碘化甲腺氨酸脱碘酶之间的反应动力学来确定所述样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度。
56.根据权利要求48至55中任一项所述的方法，其中，在所述受试者已经接受了包含刺激甲状腺的化合物的药物之后确定所述甲状腺激素的浓度。
57.根据权利要求50至56中任一项所述的方法，其中，所述受试者已接受了所述药物之后的时间为5分钟至48小时。
58.根据权利要求49至57中任一项所述的方法，其进一步包括以下步骤：将所述样品中所述甲状腺激素的水平和/或浓度与临界值区间进行比较，以诊断受试者的甲状腺相关病症，其中，根据健康人类个体(例如未患有甲状腺相关病症的人类个体)的甲状腺激素的浓度范围来确定所述临界值区间，
其中落在所述临界值区间之外的水平和/或浓度指示存在所述甲状腺相关病症。
59.根据权利要求58所述的方法，其中，游离T3的临界值区间为2.8至4.4pg/mL。
60.根据权利要求58和59中任一项所述的方法，其中，游离T4的临界值区间为0.8至2.0ng/mL。
61.根据权利要求58至60中任一项所述的方法，其中，rT3的临界值区间为10至24ng/mL。
62.根据权利要求58至61中任一项所述的方法，其中，低于所述临界值区间的浓度被认为是低的，在所述临界值区间内的浓度被认为是正常的，高于所述临界值区间的浓度被认为是高的。
63.根据权利要求49至62中任一项所述的方法，还包括治疗所述甲状腺相关病症的步骤。
64.根据权利要求63所述的方法，其中，所述治疗包括以治疗有效量施用药物。
65.根据权利要求64所述的方法，其中，所述药物是刺激甲状腺的化合物。
66.根据权利要求50至65中任一项所述的方法，其中，所述刺激甲状腺的化合物选自T3、T4、TSH、甲状腺自身抗体(TRAb、TPOAb和TgAb)和甲状腺球蛋白。
67.根据权利要求49至66中任一项所述的方法，其中所述受试者是人类受试者。
68.根据权利要求67所述的方法，其中，所述人类受试者是儿童或成人。
69.根据权利要求49至68中任一项所述的方法，其中，所述受试者是马、牛、绵羊、猪、山羊、猫或狗。
70.根据权利要求48至69中任一项所述的方法，其中，所述样品是血液样品、血清样品或血浆样品，任选地，其中在分析之前已经对所述样品进行了处理。
71.根据权利要求48至70中任一项所述的方法，其中，在分析之前的处理包括过滤、去除rT3和/或调节pH。
72.根据权利要求48至71中任一项所述的方法，其中，使用表面等离子体共振(SPR)检测所述甲状腺激素。
73.根据权利要求48至72中任一项所述的方法，其中，使用SPR读数来确定一种或多种甲状腺激素的浓度。
74.根据权利要求48至73中任一项所述的方法，其中，通过电化学转导对所述甲状腺激素进行定量或监测。
75.根据权利要求49至74中任一项所述的方法，其中甲状腺相关病症选自以下列表：甲状腺功能减退、甲状腺功能亢进、临床抑郁症、甲状腺肿、Graves-Basedow病、桥本氏甲状腺炎、甲状腺功能正常的疾病和极地T3综合征。
76.根据权利要求75所述的方法，其中所述甲状腺功能亢进的特征在于高游离T4、高游离T3和低TSH。
77.根据权利要求75所述的方法，其中所述甲状腺功能正常的疾病的特征在于低游离T3和高rT3。
78.根据权利要求75所述的方法，其中所述甲状腺功能减退是原发性或继发性的。
79.根据权利要求78所述的方法，其中原发性甲状腺功能减退的特征在于低游离T4、正常或低游离T3和高TSH。
80.根据权利要求78所述的方法，其中继发性甲状腺功能减退的特征在于低游离T4、正常或低游离T3以及正常或低TSH。
81.一种制造包括选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶的传感器的方法，所述方法包括：
a.提供基板，
b.提供选自EC 1.21.99.3和/或EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶，以及任选的抗rT3抗体，
c.将所述碘化甲腺氨酸脱碘酶和所述抗rT3抗体固定在所述基板的表面上，
从而制造包括选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.4的至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶的传感器。
82.根据权利要求81所述的方法，其中，所述基板如前述权利要求中任一项所定义。
83.根据权利要求81至82中任一项所述的方法，其中，所述至少2种碘化甲腺氨酸脱碘酶如前述权利要求中任一项所定义。
84.一种定量和/或监测甲状腺激素的手持式设备，该设备包括：
a.一个样品入口；
b.一个传感器，其包括：
i.基板，
ii.选自EC 1.21.99.4的第一碘化甲腺氨酸脱碘酶，
iii.选自EC 1.21.99.3和EC 1.21.99.4的第二碘化甲腺氨酸脱碘酶，和
iv.任选地，抗rT3抗体，
c.一个检测器，其被配置用于接收来自所述传感器的信号并将其转换为用户可读的格式；
d.任选地，用于从样品中分离细胞组分的装置。
85.根据权利要求84所述的手持式设备，其中，所述传感器如前述权利要求中任一项所定义。
86.根据权利要求84和85中任一项所述的手持式设备，其中，所述第一碘化甲腺氨酸脱碘酶、所述第二碘化甲腺氨酸脱碘酶和所述抗rT3抗体如前述权利要求中任一项所定义。
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