CN115768349A - 用于检测黄递酶抑制剂的分析物传感器和传感方法 - Google Patents

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Abstract

特征是包含黄递酶和NAD‑依赖性脱氢酶的酶系统的分析物传感器可以用来检测黄递酶抑制剂，条件是电子向工作电极的转移是关于黄递酶速率限制性的。所述分析物传感器可以包括至少包含第一工作电极的传感器尾部，在第一工作电极表面上布置的第一活性区域，和包覆至少第一活性区域的分析物可渗透性膜。酶系统包含NAD、还原的NAD或其任何组合；NAD‑依赖性脱氢酶比如NAD‑依赖性葡萄糖脱氢酶；和黄递酶。可以检测的黄递酶抑制剂包括例如华法林，双香豆素和相似的化合物。可以存在第二活性区域以便于检测与黄递酶抑制剂不同的分析物。

Description

用于检测黄递酶抑制剂的分析物传感器和传感方法
与相关申请的交叉引用
不适用。
背景
检测个体中的各种分析物有时可以是监测其健康和良好状态情况的关键。某些分析物是内部产生的生物分子，并且它们的浓度可以由于基础生理条件或暴露于特别的环境因素而变化。作为个体健康的度量可以类似地分析药物或药物代谢物浓度，并且帮助医务人员做出给药和治疗的决定。从正常分析物水平的偏离常常能指示恶化的代谢状况、疾病、对特定环境条件的暴露或无效的治疗方案。虽然特定的病理学来源可以单独使单个分析物失调，但一般的情况是多种分析物由于相同的病理学来源或共病(有关)状况而同时失调。在多种分析物失调的情况下，各分析物失调的程度可以不同。为了实现个体健康的完整评价，可以需要监测每一种分析物。
基于香豆素的药物比如华法林和双香豆素是在心血管疾病患者中普遍使用的抗凝药。它们的作用机理牵涉维生素K环氧化物还原酶的竞争性抑制，这耗尽血液中的维生素K并因此减少血液凝结。尽管它们有效用，但是能够非常难以在体内保持治疗有效量的基于香豆素的药物。服用基于香豆素的药物的患者必须仔细地调节其膳食以避免富含维生素K的食品比如绿叶蔬菜，从而避免再次激活血液凝结循环和替换掉酶结合的香豆素。此外，患者可以不同地应答基于香豆素的药物和/或以显著不同的速率代谢基于香豆素的药物。如果基于香豆素的药物的血浆水平由于剂量给药过高或过于频繁而变得过高，可以导致危险的出血事件。类似地，其还易于降低至抑制血液凝结的治疗有效窗口以下。作为又一种困难，基于香豆素的药物比如华法林能够强化某些糖尿病药物的效果和导致极低的血糖水平。相应地，开出基于香豆素的药物的医务人员通常不得不为特定患者仔细地逐步增加治疗有效剂量并此后监测不利副作用的发展，对糖尿病患者尤其如此。
使用抽取的体液进行周期性离体分析物监测对监测许多个体的健康常常能够是足够的。实际上，在逐步增加基于香豆素的药物多至治疗有效剂量的情况下可以需要多次抽血，此后进行持续的维护监测。由于基于香豆素的药物的剂量给药可以频繁地变化，患者可能随时间需要显著次数的抽血。多次抽血不仅可以是疼痛的，而且它们在医师的工作场所以固定的采集时间频繁进行，这对患者工作或个人计划可以是不便的。此外，抽血的周期性质可能仅向医学人员提供对基于香豆素的药物和其它分析物的体内特征的有限观察。
体内分析物传感器(特别是使用酶基检测来提供检测特异性的那些)应对了某些分析物的某些前述困难并且使用日益频繁。实际上，用葡萄糖响应性酶监测血糖水平的体内分析物传感器目前在糖尿病患者中普遍使用。其它类型的分析物可以用其它酶或包含协同起作用的多种酶的酶系统来监测。然而，目前存在相对少的特征是酶基检测的体内分析物传感器，该传感器能够令人满意地分析药物或药物代谢物比如基于香豆素的药物。
附图说明
包括下述各图以说明本公开的某些方面，并且不应视为排他的实施方式。所公开的主题能够在形式和功能上进行可观的修饰、变更、组合和等同，而不背离本公开的范围。
图1显示示例性传感系统的图解，该系统可以并入本公开的分析物传感器。
图2A-2C显示用于检测酮的酶系统配置。
图3A显示可以如何修饰图2A的酶系统来检测葡萄糖。图3B显示可以如何进一步修饰图3A的酶系统来检测黄递酶抑制剂。从而，图3B显示用于检测黄递酶抑制剂的酶系统配置。
图4A-4C显示示例性分析物传感器的截面图解，其具有适于检测黄递酶抑制剂的活性区域。
图5A-5C显示示例性分析物传感器的截面图解，其具有单个工作电极和适于检测黄递酶抑制剂和又一分析物的活性区域。
图6显示示例性分析物传感器的截面图解，其具有两个工作电极和适于检测黄递酶抑制剂和又一分析物的活性区域。
图7A-7C显示示例性分析物传感器的透视图，其特征是相互同心地布置的电极并且含有适于检测黄递酶抑制剂和又一分析物的活性区域。
图8A和8B显示用于检测葡萄糖的酶系统配置。
图9显示用于检测肌酸酐的酶系统配置。
图10是图，显示向PBS溶液中滴定NADH和双香豆素(DCM)的结果，所述溶液暴露于实施例1的分析物传感器(传感器1-4)。
图11A和11B是图，显示向PBS溶液中滴定NADH和双香豆素(DCM)的结果，所述溶液暴露于分析物传感器，所述传感器在其上的活性区域中具有变化量的电子转移剂。
图12是这样的图：分析物传感器的传感器响应随NADH浓度的变化，所述传感器在其上的活性区域中具有变化量的电子转移剂。
图13是这样的图：分析物传感器的标准化传感器响应随双香豆素浓度的变化，所述传感器在其上的活性区域中具有变化量的电子转移剂。
图14A和14B是图，显示向PBS溶液中滴定葡萄糖和双香豆素(DCM)的结果，所述溶液暴露于实施例2的分析物传感器(传感器5-8)。
发明详述
本公开一般地描述使用多种酶来检测一种或多种分析物的分析物传感器，和更特别地描述使用协同起作用的多种酶来检测黄递酶抑制剂比如基于香豆素的药物的分析物传感器，及其相应的使用方法。可以用位于相同分析物传感器上的分开的酶或酶系统同时检测其它分析物。
如上文所讨论，使用酶基检测的分析物传感器一般用于测试单个分析物比如葡萄糖或有关的分析物，原因是常见的酶对特定底物或底物类的特异性。为了该目的可以使用这样的分析物传感器，其使用单个酶和包含协同起作用的多种酶的酶系统。如本文所用，术语"协同"是指耦合的酶反应，其中第一酶反应的产物成为第二酶反应的底物，并且第二酶反应或随后的酶反应充当测量分析物浓度的基础。为了促进检测，分析物可以在酶系统中的酶反应中的至少一种期间反应或者影响所述反应。使用特征是酶或酶系统的体内分析物传感器来促进检测可以特别有利地避免频繁抽取体液，否则后者可以是进行分析物监测所需的。用体内分析物传感器监测药物和药物代谢物可以是特别有问题的，原因是为了促进特定药物或药物代谢物的特定检测找到适宜酶系统的稀有性。
基于香豆素的药物比如华法林和双香豆素是会高度希望进行体内监测的一类药物，原因是逐步增加并保持这些药物位于治疗有效水平的困难。目前，据信并不存在用于体内检测和定量基于香豆素的药物及其代谢物的有效方式，尤其是使用酶或酶系统来促进检测。维生素K环氧化物还原酶(某些基于香豆素的药物的靶标酶)仍未被用于可行的基于香豆素的药物的酶基检测方案。
基于香豆素的药物以及数种其它类型的化合物也是很有效的黄递酶抑制剂。本公开展示，可以配置特征是包含黄递酶的酶系统的分析物传感器来有效地检测基于香豆素的药物以及黄递酶的其它抑制剂。酶系统可以是与工作电极电耦合的，从而便于电化学分析物检测。配置以检测基于香豆素的药物和相似抑制剂的酶系统的特征是黄递酶和至少一种额外的酶协同起作用从而在工作电极产生电化学信号。为了便于检测基于香豆素的药物和其它黄递酶抑制剂，使得酶系统是关于黄递酶速率限制性的，从而在工作电极接收的电化学信号(例如电流)可以与所存在的基于香豆素的药物或其它黄递酶抑制剂的量相关联。包含黄递酶并且关于黄递酶速率限制性的适宜酶系统在下文进一步详细描述。有利地，所述酶系统可以利用葡萄糖或其它种类在生物学流体中的高天然浓度来引发酶级联，最终引起向工作电极的电子转移，也如下文解释。如此，除了在分析物传感器本身当中封装的那些，不再需要额外的试剂来促进检测。
除了检测基于香豆素的药物和其它黄递酶抑制剂之外，本文公开的分析物传感器还可以进一步经配置从而还检测一种或多种额外的分析物。可以用在相同分析物传感器当中封装的进一步的检测化学分析的其它分析物的示例性实例包括例如葡萄糖，酮，肌酸酐，乳酸，A1c，pH等。如上文所提及，目前糖尿病患者广泛使用特征是葡萄糖酶基检测的体内分析物传感器。还已知用于其它分析物(其中一种或多种可以在糖尿病患者中同时失调)的检测系统。用于葡萄糖或其它前述分析物中的任何一种或多种的检测系统还可以与用于检测黄递酶抑制剂的酶系统配置组合并入本文公开的分析物传感器。下文提供额外传感化学可以如何并入本公开分析物传感器中的进一步细节。
在体内监测基于香豆素的药物的能力代表本公开所提供的显著且有利的临床进展。此外，可以进一步有利的是在体内监测葡萄糖水平与分析基于香豆素的药物的组合，原因是基于香豆素的药物强化糖尿病药物效果的倾向，该倾向可以导致基于香豆素的药物的额外剂量给药失调。使用经配置用于检测葡萄糖和基于香豆素的药物分析物的分析物传感器同时监测两者的浓度可以向医务人员提供丰富的信息并且潜在提供改善的患者结果。类似地，可以希望将监测其它一般失调的分析物与监测基于香豆素的药物和其它黄递酶抑制剂的浓度结合。
在进一步详细描述本公开分析物传感器之前，将首先提供适宜的体内分析物传感器构造和使用该分析物传感器的传感器系统的概览，从而可以更佳地理解本公开的实施方式。图1显示可以并入本公开的分析物传感器(特别是包含响应黄递酶抑制剂的活性区域的分析物传感器)的示例性传感系统的图解。如所显示，传感系统100包括传感器控制装置102和读数器装置120，其经配置以通过本地通信路径或链路140(其可以是有线或无线的，单向或双向的，以及加密或未加密的)彼此通信。读数器装置120可以构成观察由传感器104或与其关联的处理器确定的分析物浓度和提示或通知的输出介质，以及根据某些实施方式允许一个或多个使用者输入。读数器装置120可以是多用途的智能手机或专用的电子读数器设备。虽然仅显示一个读数器装置120，在某些情况下可以存在多个读数器装置120。读数器装置120还可以分别经由通信路径/链路141和/或142(其也可以是有线或无线的、单向或双向的和加密或未加密的)与远程终端170和/或可信计算机系统180通信。读数器装置120还可以或另选地经由通信路径/链路151与网络150(例如移动式电话网络、因特网或云服务器)通信。网络150可以进一步经由通信路径/链路152通信耦合至远程终端170和/或经由通信路径/链路153通信耦合至可信计算机系统180。另选地，传感器104可以与远程终端170和/或可信计算机系统180直接通信而不用存在中介的读数器装置120。例如，根据某些实施方式，传感器104可以通过与网络150的直接通信链路与远程终端170和/或可信计算机系统180通信，如U.S.专利申请公开2011/0213225的描述并通过援引将其全部并入本文。对于各通信路径或链路可以使用任何适宜的电子通信方案，比如近场通信(NFC)、射频识别(RFID)、
Figure BDA0003965891500000061
或
Figure BDA0003965891500000062
低能方案、WiFi等。根据某些实施方式，远程终端170和/或可信计算机系统180可以是除了主要使用者以外的对使用者分析物水平感兴趣的个人可访问的。读数器装置120可以包含显示器122和任选的输入组件121。根据某些实施方式，显示器122可以包含触屏界面。
传感器控制装置102包括传感器外壳103，其可以容纳电路和操作传感器104的电源。任选地，可以省略电源和/或工作电路。处理器(未显示)可以通信耦合至传感器104，其中所述处理器物理上位于传感器外壳103或读数器装置120内。根据某些实施方式，传感器104从传感器外壳103下侧突出并且扩展通过粘合层105，该层适用于将传感器外壳103附着至组织表面比如皮肤。
传感器104适用于至少部分插入有关组织比如皮肤的真皮层或皮下层中。传感器104可以包含足够长度的传感器尾部用于插入至给定组织的希望深度。传感器尾部可以包含至少一个工作电极和包含响应黄递酶抑制剂的酶系统的活性区域从而便于检测基于香豆素的药物和其它黄递酶抑制剂。还可以存在额外活性区域从而便于检测一种或多种额外分析物，如本文进一步详细描述。对电极可以与所述至少一个工作电极组合存在，任选进一步与参比电极组合。传感器尾部上的特定电极构造在下文参照图3A-7C更加详细地描述。
类似地，响应额外分析物的活性区域可以具有的特征是用于促进额外分析物检测的适宜酶或酶系统。例如，如果响应又一分析物的活性区域是葡萄糖响应性活性区域，则葡萄糖响应性活性区域可以包含葡萄糖响应性酶。响应其它分析物的活性区域可以包括响应例如酮、乳酸、肌酸酐、pH等的那些，其可以具有的特征是适于测试这些分析物的分开的酶或酶系统。用于检测这些分析物的适宜酶系统在下文进一步描述，尤其是参照图2A-2C、8A、8B和9。根据各种实施方式，在活性区域中的一种或多种酶可以共价键合至构成活性区域的聚合物。黄递酶抑制剂和任何额外的分析物可以在任何有关的生物学流体中监测，比如皮肤液、间质液、血浆、血液、淋巴、滑液、脑脊髓液、唾液、支气管肺泡灌洗液、羊水等。在特定实施方式中，本公开分析物传感器可以适用于测试皮肤液或间质液以确定黄递酶抑制剂和/或额外分析物的体内浓度。
一种或多种质量运输限制膜可以包覆响应黄递酶抑制剂的活性区域和响应又一分析物的活性区域(如果存在)。分析物传感器通常使用包覆活性区域的膜来限制质量运输和/或改善生物可相容性。质量运输限制膜还可以在本文称为分析物可渗透性膜。用质量运输限制膜限制分析物进出活性区域能够帮助避免传感器过载(饱和)，由此改善检测效能和精确度。在用单个分析物传感器测试多种分析物的情况下，各种分析物可以展示跨给定质量运输限制膜的不同渗透性值，潜在导致对各分析物的不同敏感性。有利地，传感器构造可用于在需要时在各活性区域上并入不同的质量运输限制膜，从而便于检测多种分析物。如果单个质量运输限制膜对两种分析物提供令人满意的渗透性，则可以使用更简单的传感器构造。
再次参照图1，传感器104可以自动向读数器装置120传递数据。例如，分析物浓度数据(也即基于香豆素的药物浓度和/或葡萄糖、酮、乳酸或肌酸酐浓度，或pH值)可以自动和周期地通信(比如以获得数据的某些频率或在经过某些时间间隔之后)，其中数据储存在内存中直至传输(例如每分钟、每五分钟或其它预先确定的时间间隔)。在其它实施方式中，传感器104可以以非自动的方式且不遵循设定的计划与读数器装置120通信。例如，在传感器电子设备被带入读数器装置120通信范围内的情况下，数据可以用RFID技术从传感器104通信。直至通信至读数器装置120，数据可以在传感器104的内存中保持储存。从而，使用者不是必须在全部时间与读数器装置120保持紧密相邻，而是能够在方便的时间上传数据。在其它实施方式中，可以实施自动和非自动数据转移的组合。例如，数据转移可以自动持续直至读数器装置120不再位于传感器104的通信范围内。
可以短暂存在导入器从而促进传感器104向组织的引入。在示例性实施方式中，导入器可以包含针或相似的尖锐物。应认识到，在备择实施方式中可以存在其它类型的导入器比如鞘或桨叶。更特别地，针或其它导入器可以在组织插入之前短暂位于传感器104邻近然后随后抽回。在存在的情况下，针或其它导入器可以通过打开便于传感器104跟随的出入路径促进传感器104插入组织中。例如，根据一种或多种实施方式，针可以促进表皮的穿透，其作为达到真皮的出入路径从而允许进行传感器104植入。在打开出入路径之后，可以退回针或其它导入器从而其不带来尖锐风险。在示例性实施方式中，适宜的针可以是实心或中空的，斜面或非斜面的，和/或截面圆形或非圆形的。在更特定实施方式中，适宜的针可以在截面直径和/或尖端设计上与针刺针比拟，其可以具有约250微米的截面直径。然而应认识到，如果特定应用需要，适宜的针可以具有更大或更小的截面直径。
在某些实施方式中，针的尖端(在存在时)可以在传感器104末端上方成角，从而针首先穿透组织并且打开传感器104的出入路径。在其它示例性实施方式中，传感器104可以位于针的管腔或沟槽内，其中针类似地打开传感器104的出入路径。在任一情况中，针可以在促进传感器插入之后随后退回。
图2A显示用于检测酮的酶系统配置。适于检测酮的额外酶系统示于图2B和2C，其在下文进一步描述。在示于图2A的酶系统中，β-羟基丁酸充当体内所形成的酮的代用物，其与包含β-羟基丁酸脱氢酶(HBDH)和黄递酶的酶系统发生反应从而促进布置在至少一个工作电极表面上的酮响应性活性区域内的酮检测，如本文进一步描述。在酮响应性活性区域内，β-羟基丁酸脱氢酶可以将β-羟基丁酸和氧化的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)分别转化为乙酰乙酸和还原的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)。应理解，术语"烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)"包括前述酶辅助因子的磷酸结合形式。也即，本文使用术语"NAD"是指磷酸NAD+和磷酸NADH两者，特别是连接两种核苷酸的二磷酸，一种含有腺嘌呤核碱基而另一种含有烟酰胺核碱基。NAD+和NADH酶辅助因子帮助促进本文公开的协同酶反应。一旦形成，NADH可以在黄递酶介导下发生氧化，其中在该过程期间的电子转移提供在工作电极检测酮的基础。从而，在转移至工作电极的电子量与所转化的β-羟基丁酸量之间存在1:1摩尔对应，由此提供检测酮和基于工作电极处的电流测量量定量的基础。电子向工作电极的转移可以在电子转移剂(比如锇(Os)化合物或相似过渡金属配合物)的进一步介导下发生，如下文进一步详细描述。白蛋白可以进一步作为稳定剂在活性区域内存在。β-羟基丁酸脱氢酶和黄递酶可以共价键合至构成酮响应性活性区域的聚合物。NAD+可以或可以不共价键合至聚合物，但是如果NAD+不共价键合，则其可以在物理上保留在酮响应性活性区域内(比如用包覆酮响应性活性区域的质量运输限制膜)，其中所述质量运输限制膜也是酮可渗透的。
本公开展示图2A所示的酶系统能够如何修饰从而变得响应其它分析物。图3A和3B显示图2A的酶系统可以如何依次修饰从而变得分别响应葡萄糖和黄递酶抑制剂。如图3A所示，通过在活性区域中用NAD-依赖性葡萄糖脱氢酶替换β-羟基丁酸脱氢酶，分析物传感器可以变得响应葡萄糖，在该情况下葡萄糖酸内酯作为葡萄糖氧化的产物形成。黄递酶可以促进电子在NAD与电子转移剂之间转移。用于葡萄糖的甚至更简单的酶基检测方案示于下文图8A和8B，其中葡萄糖氧化酶或FAD-依赖性葡萄糖脱氢酶可以将电子转移至电子转移剂而无需存在额外的酶。
图3A中描述的酶系统可以线性地响应葡萄糖，条件是存在充足流通的下游酶和辅助因子(分别是黄递酶和NAD+/NADH)来促进在葡萄糖氧化期间产生的全部电子转移至工作电极。在本公开中，可以进一步修饰图3A的酶系统以使得黄递酶关于向工作电极的电子转移是速率限制性的。通过使得黄递酶是速率限制性的，黄递酶充当控制电子流向工作电极的"阀门"。在黄递酶是速率限制性的情况下，导致恒定的信号，无需考虑黄递酶上游的葡萄糖浓度。然而，在黄递酶是速率限制性的情况下，黄递酶抑制剂比如基于香豆素的药物和其它黄递酶抑制剂可以改变电子向工作电极的流动并且充当检测抑制剂的基础。更特别地，电子向工作电极流动的减少可以与存在的抑制剂的量相关联。此外，由于葡萄糖普遍存在于生物学流体中，葡萄糖可以充当"燃料"来提供电子向速率限制性的黄递酶的稳定流动。相应地，图3B显示用于检测黄递酶抑制剂的酶系统配置，其考虑了这些因素。其它NAD-依赖性脱氢酶可以用作图3B中NAD-依赖性葡萄糖脱氢酶的备择，条件是所分析的生物学流体中存在其底物的方便供给。
相应地，本公开分析物传感器可以包含至少包含第一工作电极的传感器尾部，在第一工作电极表面上布置的第一活性区域，和包覆至少第一活性区域的分析物可渗透性膜。酶系统包含烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)，还原的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)，或其任何组合；NAD-依赖性脱氢酶；和黄递酶；其中电子从第一活性区域向第一工作电极的转移是关于黄递酶速率限制性的，从而第一活性区域对黄递酶抑制剂有响应，如上文所解释。任选地，可以省略包覆第一活性区域的分析物可渗透性膜，条件是NAD或NADH能够充分保留在第一活性区域内(比如通过物理夹带或共价键合至构成第一活性区域的聚合物)。
在特别的实例中，NAD-依赖性脱氢酶可以是NAD-依赖性葡萄糖脱氢酶，其中进行分析的流体中存在的葡萄糖可以向工作电极提供电子源。可以类似地使用其它NAD-依赖性脱氢酶，条件是进行分析的流体(特别是生物学流体)中存在其底物的方便供给。
为了使得分析物传感器响应黄递酶抑制剂，第一活性区域可以以关于向第一工作电极转移是电子速率限制性的量包含黄递酶，黄递酶可以被修饰以变得关于向第一工作电极转移是电子速率限制性的，或其任何组合。例如可以进行野生型黄递酶成为具有降低活性的经修饰黄递酶的修饰。
如上文所提及，可以用本文公开的分析物传感器监测的黄递酶抑制剂包括华法林和双香豆素。可以用本文公开的分析物传感器测试的其它黄递酶抑制剂包括例如N-甲基马来酰亚胺，二亚苯基碘鎓，5,6-二甲基呫吨酮-4-乙酸，黄酮-8-乙酸，氯化二甲基苄基烷基铵(dimethylbenzylalkammonium chloride)，7,8-二羟基黄酮，白杨黄素，及其任何组合。
本文公开的分析物传感器的特征至少是在工作电极上响应黄递酶抑制剂的活性区域，和与之组合的至少一个额外电极，其可以是对电极、参比电极和/或对/参比电极。在某些情况下可以存在额外的工作电极。本公开也预期特征是响应黄递酶抑制剂的活性区域和与之组合的响应又一分析物比如葡萄糖的活性区域的分析物传感器，并且在本文进一步讨论。在下文进一步讨论适用于测试一种或多种分析物的示例性分析物传感器构造。
特征是响应黄递酶抑制剂的活性区域但不是响应又一分析物的活性区域的传感器构造可以使用二电极或三电极检测模体，如本文参照图4A-4C进一步描述。特征是响应黄递酶抑制剂的活性区域和响应又一分析物的活性区域两者的传感器构造(在分开的工作电极上或在相同工作电极上)在下文参照图5A-7C分别描述。对于含有经配置以在相同传感器尾部中监测两个或更多个不同的分析物的活性区域的分析物传感器，具有多个工作电极的传感器构造可以是特别有利的，原因是可以更容易地确定从各活性区域贡献的信号。
在单个工作电极存在于分析物传感器中的情况下，三电极传感器构造可以包含工作电极、对电极和参比电极。有关的二电极传感器构造可以包含工作电极和第二电极，其中所述第二电极可以充当对电极和参比电极(也即对/参比电极)。各电极可以在传感器尾部上彼此至少部分堆叠(层叠)和/或彼此侧向间隔。适宜的传感器构造可以实质上扁平的形状或实质上圆柱的形状。在本文公开的任何传感器构造中，各电极可以通过介电材料或相似绝缘体彼此电气隔离。含有响应黄递酶抑制剂的活性区域和响应又一分析物比如葡萄糖的活性区域的分析物传感器的特征可以是在工作电极上侧向间隔的活性区域。
特征是多个工作电极的分析物传感器可以类似地包含至少一个额外电极。在存在一个额外电极的情况下，所述一个额外电极可以充当所述多个工作电极的每一个的对/参比电极。在存在两个额外电极的情况下，所述额外电极中的一个可以充当所述多个工作电极的每一个的对电极而所述额外电极中的另一个可以充当所述多个工作电极的每一个的参比电极。
图4A显示示例性二电极分析物传感器构造的图解，其可以用于本文公开中。如所显示，分析物传感器200包含布置在工作电极214和对/参比电极216之间的基底212。另选地，工作电极214和对/参比电极216可以位于基底212的同侧上，其间介入介电材料(构造未显示)。对黄递酶抑制剂有响应的活性区域218被布置为在至少一部分工作电极214上的至少一个层。活性区域218可以包含配置用于检测黄递酶抑制剂的多个点位或单个点位，如本文进一步讨论。
仍参照图4A，根据某些实施方式，膜220可以包覆至少活性区域218和可以任选地包覆工作电极214和/或对/参比电极216的部分或全部，或分析物传感器200的全部。分析物传感器200的一面或两面可以用膜220包覆。膜220可以包含一种或多种聚合物膜物质，其具有限制到达活性区域218的分析物通量的能力(也即，膜220是对黄递酶抑制剂具有一定渗透性的质量运输限制膜)。膜220的组成和厚度可以变化从而促进到达活性区域218的希望黄递酶抑制剂通量。在非限制性实例中，膜220可以通过喷雾包覆、浸渍包覆、印刷和/或相似沉积技术中的一种或多种包覆至活性区域218上。膜厚度可以加以选择使得在工作电极214产生的电流保持与存在的黄递酶抑制剂量可关联。分析物传感器200可以通过库伦法、电流法、伏安法或电位法电化学检测技术中的任意种操作用于测试黄递酶抑制剂。
图4B和4C显示示例性三电极分析物传感器构造的图解，其也可以用于本文公开中。三电极分析物传感器构造可以类似于图4A中对分析物传感器200的显示，例外是在分析物传感器201和202中包含额外电极217(图4B和4C)。在有额外电极217的情况下，对/参比电极216则可以充当对电极或参比电极，而额外电极217实现未另外解释的另一电极功能。工作电极214继续实现其最初的功能。额外电极217可以布置在工作电极214或电极216上，其间是介电材料间隔层。例如，如图4B描述，介电层219a、219b和219c将电极214、216和217彼此间隔开并且提供电气隔离。另选地，电极214、216和217中至少一个可以位于基底212的相反面上，如图4C所示。从而，在某些实施方式中，电极214(工作电极)和电极216(对电极)可以位于基底212的相反面上，其中电极217(参比电极)位于电极214或216之一上并且用介电材料与其间隔开。参比物质层230(例如Ag/AgCl)可以存在于电极217上，其中参比物质层230的位置并不局限于图4B和4C的描述。对于示于图4A的传感器200，分析物传感器201和202中的活性区域218可以包含多个点位或单个点位。分析物传感器201和202可以类似地通过库伦法、电流法、伏安法或电位法电化学检测技术中的任意种操作用于测试黄递酶抑制剂。
类似分析物传感器200，在分析物传感器201和202中膜220还可以包覆活性区域218以及其它传感器组分，由此充当质量运输限制膜。在某些实施方式中，额外电极217可以用膜220包覆。尽管图4B和4C已描述全部电极214、216和217都用膜220包覆，应认识到在某些实施方式中可以包覆仅工作电极214。此外，在电极214、216和217各自的膜220的厚度可以是相同或不同的。在非限制性实例中，膜220可以通过喷雾包覆、浸渍包覆、印刷和/或相似沉积技术中的一种或多种包覆至活性区域218上。如在二电极分析物传感器构造中(图4A)，在图4B和4C的传感器构造中分析物传感器201和202的一面或两面可以被膜220包覆，或全部分析物传感器201和202都可以被包覆。相应地，示于图4B和4C的三电极传感器构造应理解为不限制本文公开的实施方式，其中备择的电极和/或层构造仍属于本公开的范围。
具有响应黄递酶抑制剂的活性区域和响应又一分析物的活性区域(各自位于单个工作电极或多个工作电极上的)两者的分析物传感器参照图5A-7C进一步详细描述。
图5A显示具有单个工作电极的传感器203的示例性构造，其上布置了响应黄递酶抑制剂的活性区域和响应又一分析物的活性区域。图5A类似图4A，例外是工作电极214上存在两个活性区域：活性区域218a(响应黄递酶抑制剂)和活性区域218b(响应又一分析物)，其在工作电极214表面上彼此侧向间隔。活性区域218a和218b可以包含配置用于检测各分析物的多个点位或单个点位。在活性区域218a和218b，膜220的组成可以变化或在组成上相同。例如，在活性区域218a和218b的膜220组成变化的情况下，单一膜聚合物可以存在于活性区域之一(例如活性区域218b)而膜聚合物双层或膜聚合物混合物可以存在于另一活性区域(例如活性区域218a)。喷雾包覆、浸渍包覆、印刷和/或相似沉积技术中的一种或多种可以用来在活性区域218a和218b沉积组成均一或组成不同的膜220。第一活性区域218a和第二活性区域218b可以经配置以在彼此不同的工作电极电位检测它们的相应分析物，如下文进一步讨论。
图5B和5C显示分别用于传感器204和205的示例性三电极传感器构造的截面图解，各自的特征是其上布置了活性区域218a(响应黄递酶抑制剂)和活性区域218b(响应又一分析物)两者的单个工作电极。图5B和5C的其它方面分别类似图4B和4C，并且可以参照它们更佳地理解。对于图5A，膜220在活性区域218a和218b的组成可以在组成上相同或变化。
具有多个工作电极、特别是两个工作电极的示例性传感器构造参照图6-7C进一步详细描述。尽管下文描述主要涉及具有两个工作电极的传感器构造，应认识到可以通过拓展本文的公开并入多于两个工作电极。额外的工作电极可以用来向分析物传感器赋予超过仅黄递酶抑制剂和一种额外分析物的额外传感能力。也即，含有多于两个工作电极的分析物传感器可以适用于检测相称数量的额外分析物。
图6显示具有两个工作电极(参比电极和对电极)的示例性分析物传感器的截面图解构造，其可以用于本文公开中。如所显示，分析物传感器300包括在基底302的相反面上布置的工作电极304和306。活性区域310a(响应黄递酶抑制剂)布置在工作电极304表面上，而活性区域310b(响应又一分析物)布置在工作电极306表面上。对电极320通过介电层322与工作电极304电气隔离，而参比电极321通过介电层323与工作电极306电气隔离。外介电层330和332分别位于参比电极321和对电极320上。根据各种实施方式，膜340可以包覆至少活性区域310a和310b，其中分析物传感器300的其它组分或全部分析物传感器300任选也被膜340包覆。再次，膜340可以在活性区域310a和310b组成相同或组成变化(如果需要)，以便调节各位置的分析物通量。组成变化可以包括例如多种膜聚合物的混合物或多种膜聚合物的双层。
具有多个工作电极且不同于图6所示构造的备择传感器构造可以具有的特征是对/参比电极而不是分开的对电极和参比电极320、321，和/或具有的特征是与明确描述的那些不同的层和/或膜排列。例如，对电极320和参比电极321的位置可以与图6中的描述相反。此外，工作电极304和306不一定需要以图6所示的方式位于基底302的相反面。
尽管适宜的传感器构造可以具有的特征是实质上平面特性的电极，但应认识到特征是非平面电极的传感器构造可以是有利的并且特别适用于本文公开中。尤其是，相互同心地布置的实质上圆柱形的电极可以促进在两个不同的活性区域沉积不同组成的质量运输限制膜，如下文描述。图7A-7C显示分析物传感器的透视图，其特征是两个工作相互同心地布置的电极。应认识到，具有同心电极布置但缺少第二工作电极的传感器构造在本公开中也是可能的。
图7A显示示例性传感器构造的透视图，其中多个电极实质上呈圆柱形并且围绕中央基底相互同心地布置。如所显示，分析物传感器400包括中央基底402，全部电极和介电层围绕其相互同心地布置。尤其是，工作电极410布置在中央基底402表面上，而介电层412布置在传感器尖端404远端的工作电极410部分上。工作电极420布置在介电层412上，而介电层422布置在传感器尖端404远端的工作电极420部分上。对电极430布置在介电层422上，而介电层432布置在传感器尖端404远端的对电极430部分上。参比电极440布置在介电层432上，而介电层442布置在传感器尖端404远端的参比电极440部分上。如此，工作电极410、工作电极420、对电极430和参比电极440的暴露表面沿分析物传感器400纵轴B彼此间隔开。工作电极410、工作电极420、对电极430和参比电极440的表面积尺寸随远离传感器尖端404移动而逐渐增加。
仍参照图7A，活性区域414a(响应黄递酶抑制剂)和活性区域414b(响应又一分析物)分别布置在工作电极410和420的暴露表面上，由此允许发生与流体的接触从而进行两种分析物的传感。尽管活性区域414a和414b已在图7A中描述为三个离散点位，应认识到在备择的传感器构造中可以存在小于或大于三个点位。此外，活性区域414a和活性区域414b的位置可以与图7A的描述相反。
在图7A中，传感器400用膜450在其上布置的工作电极410和420和活性区域414a和414b上部分包覆。图7B显示备择传感器构造，其中实质全部传感器401用膜450包覆。在活性区域414a和414b，膜450可以在组成上相同或变化。对于在实质圆柱形的传感器构造中施用膜，浸渍包覆技术可以是特别希望的。
还应认识到，各种电极在图7A和7B中的位置可以不同于明确描绘的那些。例如，对电极430和参比电极440的位置可以图7A和7B中描述的构造相反。类似地，工作电极410和420的位置并不局限于图7A和7B中明确描绘的那些。图7C显示对图7B所示的那些备择的传感器构造，其中传感器405含有定位更邻近传感器尖端404的对电极430和参比电极440以及定位更远离传感器尖端404的工作电极410和420。其中工作电极410和420定位更远离传感器尖端404的传感器构造可以是有利的，原因在于其提供更大表面积用于沉积活性区域414a和414b(在图7C中对各自示例性地显示五个离散传感点位)，由此在某些情况下促进增加的信号强度。
尽管图7A-7C已描述各自负载于中央基底402上的传感器构造，应认识到备择的传感器构造可以是电极负载的并且缺少中央基底402(构造未显示)。尤其是，最内层同心电极可以用来负载其它电极和介电层。例如，对电极430可以是最内层同心电极并且用于在其上布置参比电极440，工作电极410和420，和介电层432、442、412和422。鉴于本文的公开，应再次认识到在缺少中央基底402的传感器构造中可以使用其它电极和介电层构造。
相应地，本公开分析物传感器可以还包含也在传感器尾部上布置的响应与黄递酶抑制剂不同的分析物的活性区域。相应地，在特定实施方式中，本公开分析物传感器可以经配置用于分析多种分析物。除了黄递酶抑制剂之外还可以监测的其它分析物包括例如葡萄糖，酮，乳酸，肌酸酐，pH，或其任何组合。用于在分析物传感器中测试这些额外分析物的适宜酶、酶系统或相似检测方案如下文进一步讨论。
在某些实施方式中，分析物传感器可以还包含在传感器尾部上布置的包含葡萄糖响应性酶的葡萄糖响应性活性区域。适宜的葡萄糖响应性酶可以包括例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶(例如吡咯并喹啉醌(PQQ)或辅助因子-依赖性葡萄糖脱氢酶，比如黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)依赖性葡萄糖脱氢酶或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)依赖性葡萄糖脱氢酶)。葡萄糖氧化酶和葡萄糖脱氢酶通过它们在氧化葡萄糖时用氧作为电子受体的能力来区分：葡萄糖氧化酶可以用氧作为电子受体，而葡萄糖脱氢酶将电子转移至天然或人工电子受体比如酶辅助因子。用于分析葡萄糖的示例性酶基检测方案进一步示于图3A、8A和8B，其运用葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶来促进检测。葡萄糖氧化酶和葡萄糖脱氢酶两者可以共价键合至构成葡萄糖响应性活性区域的聚合物并且与也可以共价键合至聚合物的电子转移剂(例如锇(Os)配合物或相似过渡金属配合物)交换电子。适宜的电子转移剂在下文进一步详细描述。葡萄糖氧化酶可以与电子转移剂直接交换电子(图8A)，而葡萄糖脱氢酶可以用辅助因子来促进与电子转移剂的电子交换(图3A和8B)。FAD辅助因子可以与电子转移剂直接交换电子，如图8B所示。与之相对，NAD辅助因子可以用黄递酶来促进电子从辅助因子转移至电子转移剂，如图3A所示且如上文描述。涉及并入葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶的葡萄糖响应性活性区域以及用其进行葡萄糖检测的进一步细节可以参见例如共同拥有的U.S.专利8,268,143。
黄递酶抑制剂和葡萄糖的同时检测可以是特别希望的，其原因是双香豆素和其它基于香豆素的药物影响某些糖尿病药物活性的倾向。如此，能够分析黄递酶抑制剂和葡萄糖的分析物传感器可以促进治疗决定和潜在改善患者结果。关于与黄递酶抑制剂组合检测第二分析物比如葡萄糖的考虑在下文中提供。
在某些实施方式中，分析物传感器可以还包含酮响应性活性区域，其包含协同起作用的酶系统从而促进酮的检测。用于促进酮的检测的适宜酶系统在上文参照图2A描述。可以协同起作用从而促进酮的检测的额外酶系统示于图2B和2C。在图2B和2C中，在转移至工作电极的电子量与转化的β-羟基丁酸量之间再次存在1:1摩尔对应，由此提供酮检测的基础。涉及响应酮的酶系统的额外细节可以参见共同拥有的题为"Analyte Sensors andSensing Methods Featuring Dual Detection of Glucose and Ketones"的U.S.专利申请16/774,835，其于2020年1月28日提交并且作为U.S.专利申请公开2020/0237275公开，通过援引将其全部并入本文。
如图2B所示，β-羟基丁酸脱氢酶(HBDH)可以再次分别将β-羟基丁酸和NAD+转化为乙酰乙酸和NADH。与电子向工作电极转移通过黄递酶(参见图2A)和过渡金属电子转移剂完成不同，NADH氧化酶的还原形式(NADHOx(Red))发生反应形成相应的氧化形式(NADHOx(Ox))。NADHOx(Red)可以然后通过与分子氧反应重整产生超氧化物，其可以随后在超氧化物歧化酶(SOD)介导下发生转化形成过氧化氢。过氧化氢可以然后在工作电极发生氧化从而提供可以与最初存在的酮量相关的信号。根据各种实施方式，SOD可以共价键合至酮响应性活性区域中的聚合物。与图2A所示的酶系统类似，β-羟基丁酸脱氢酶和NADH氧化酶可以共价键合至酮响应性活性区域中的聚合物，而NAD+/NADH可以或可以不共价键合至酮响应性活性区域中的聚合物。如果NAD+并未共价键合，则其可以在物理上保留在酮响应性活性区域中，比如用膜聚合物包覆酮响应性活性区域。
如图2C所示，酮的又一酶检测化学可以用β-羟基丁酸脱氢酶(HBDH)来将β-羟基丁酸和NAD+分别转化为乙酰乙酸和NADH。在该情况中的电子转移循环完成如下：1,10-菲咯啉-5,6-二酮氧化NADH重新形成NAD+，其中1,10-菲咯啉-5,6-二酮随后将电子转移至工作电极。所述1,10-菲咯啉-5,6-二酮可以或可以不共价键合至酮响应性活性区域中的聚合物。与图2A所示的酶系统类似，β-羟基丁酸脱氢酶可以共价键合至酮响应性活性区域中的聚合物，而NAD+/NADH可以或可以不共价键合至所述聚合物。在酮响应性活性区域中包含白蛋白可以提供响应稳定性的出人意料的改善。适宜的膜聚合物可以促进NAD+保留在酮响应性活性区域中。
黄递酶抑制剂和酮的同时检测可以是特别希望的，原因是糖尿病患者经历酮酸中毒的普遍性。如此，能够分析黄递酶抑制剂和酮两者的分析物传感器可以促进治疗决定和潜在改善所述个体的治疗结果。除了向糖尿病患者提供健康益处之外，分析物传感器还具有的特征是对黄递酶抑制剂和酮两者的检测能力可以有利于希望监测其酮水平的其它个体，比如采用生酮膳食的个体。生酮膳食可以有利于促进体重降低以及帮助癫痫个体调理其病况。所述个体有时可以用基于香豆素的药物来应对心脏健康问题。
在某些实施方式中，分析物传感器可以还包含肌酸酐响应性活性区域，其包含协同起作用的酶系统来促进肌酸酐检测。可以在本文公开的分析物传感器中用于检测肌酸酐的适宜酶系统示于图9和在下文进一步详细描述。涉及酶系统响应肌酸酐的额外细节可以参见共同拥有的题为"Analyte Sensors and Sensing Methods for DetectingCreatinine"的U.S.专利申请16/582,583，其于2019年9月25日提交并且作为U.S.专利申请公开2020/0241015公开，通过援引将其全部并入本文。
如图9所示，肌酸酐可以在肌酸酐酰胺水解酶(CNH)存在下可逆地和水解地反应形成肌酸。肌酸又可以在肌酸酰胺水解酶(CRH)存在下发生催化水解形成肌氨酸。这些反应均不产生电子流(例如氧化或还原)来提供肌酸酐电化学检测的基础。
仍参照图9，经由肌酸水解产生的肌氨酸可以在肌氨酸氧化酶的氧化形式(SOX-ox)存在下发生氧化形成甘氨酸和甲醛，由此在该过程中产生肌氨酸氧化酶的还原形式(SOX-red)。在氧存在下也可以产生过氧化氢。肌氨酸氧化酶的还原形式然后又可以在氧化形式电子转移剂(例如Os(III)配合物)存在下发生再氧化，由此产生电子转移剂的相应还原形式(例如Os(II)配合物)和将电子流递送至工作电极。
氧可以干扰按照上文公开用来检测肌酸酐的协同反应序列。特别地，肌氨酸氧化酶的还原形式可以与氧发生反应重新形成该酶的相应氧化形式，但无需与电子转移剂交换电子。尽管在与氧发生反应的情况下酶全部保持活性，但是并无到达工作电极的电子流。不受理论或机理所限，据信是与氧的竞争反应来自动力学作用。也即，据信肌氨酸氧化酶还原形式与氧的氧化比电子转移剂促进的氧化更快地发生。在氧存在下也形成过氧化氢。
如图9所示，促进检测肌酸酐的希望反应途径可以通过在酶系统附近包括氧捕获剂来促进。各种氧捕获剂及其素质可以是适宜的，包括氧化酶比如葡萄糖氧化酶。小分子氧捕获剂也可以是适宜的，但是它们可以在传感器寿命完全用尽之前被完全消耗。与之相对，酶可以发生可逆的氧化和还原，由此提供更长的传感器寿命。通过阻碍氧使肌氨酸氧化酶的还原形式氧化，可以发生更慢的与电子转移剂的电子交换反应，由此允许在工作电极产生电流。产生的电流强度与最初反应的肌酸酐量成比例。
在本公开的任何实施方式中，用于促进图9希望反应途径的氧捕获剂可以是氧化酶。任何氧化酶都可以用来促进邻近酶系统的氧捕获，条件是酶的适宜底物也存在，由此提供在氧化酶存在下与氧反应的试剂。在本公开中可以适于氧捕获的氧化酶包括但不限于葡萄糖氧化酶，乳酸氧化酶，黄嘌呤氧化酶等。葡萄糖氧化酶可以是用来促进氧捕获的特别希望的氧化酶，原因是葡萄糖在各种体液中可容易地获得。下文反应1显示通过葡萄糖氧化酶所促进的提供氧清除的酶反应。
β-D-葡萄糖+O2--→D-葡萄糖酸-1,5-内酯+H2O2
反应1
体内可获得乳酸的浓度低于葡萄糖，但仍足以促进氧捕获。
氧化酶比如葡萄糖氧化酶可以在本文公开的分析物传感器中位于适于促进氧捕获的任何位置。例如，葡萄糖氧化酶可以位于传感器尾部上从而葡萄糖氧化酶能和/或不能用于促进葡萄糖检测。在不能用于促进葡萄糖检测的情况下，葡萄糖氧化酶可以位于传感器尾部上从而阻止在葡萄糖氧化期间产生的电子到达工作电极，比如将葡萄糖氧化酶与工作电极电气隔离。
黄递酶抑制剂和肌酸酐的同时检测可以是特别希望的，原因是糖尿病患者普遍经历糖尿病性神经病。作为实例，糖尿病性神经病可以来自高血糖水平和导致最终肾衰竭。糖尿病性神经病在美国是肾衰竭的主要原因并且大量糖尿病患者在其患病的前10-20年就有经历。肌酸酐水平可以是监测个体肾衰竭易感性(特别是由于糖尿病性神经病)的特别感兴趣的分析物。如此，能够分析黄递酶抑制剂和肌酸酐两者的分析物传感器可以促进治疗决定和潜在改善所述个体的治疗结果。还具有潜在肾衰竭问题的个体有时可以使用基于香豆素的药物。
在某些实施方式中，分析物传感器可以还包含乳酸响应性活性区域，其包含在传感器尾部上布置的乳酸响应性酶。适宜的乳酸响应性酶可以包括例如乳酸氧化酶。乳酸氧化酶或其它乳酸响应性酶可以共价键合至构成乳酸响应性活性区域的聚合物并且与也可以共价键合至聚合物的电子转移剂(例如锇(Os)配合物或相似过渡金属配合物)交换电子。适宜的电子转移剂在下文进一步详细描述。白蛋白比如人类血清白蛋白可以存在于乳酸响应性活性区域中从而稳定化传感器响应，如共同拥有的U.S.专利申请公开2019/0320947的进一步详细描述，通过援引将其全部并入本文。乳酸水平可以应答许多环境或生理学因素而变化，所述因素包括例如进食、应激、锻炼、脓毒症或脓毒性休克、感染、缺氧、存在癌性组织等。
在某些实施方式中，分析物传感器可以还包含响应pH的活性区域。配置用于确定pH的适宜分析物传感器描述于共同拥有的U.S.专利申请公开2020/0060592中，通过援引将其全部并入本文。所述分析物传感器可以包括包含第一工作电极和第二工作电极的传感器尾部，其中位于第一工作电极上的第一活性区域包含具有pH依赖性氧化还原化学的物质，而位于第二工作电极上的第二活性区域包含具有实质上不随pH变化的氧化还原化学的物质。通过获得第一信号与第二信号之间的差值，可以将该差值与分析物传感器所暴露至的流体的pH相关联。
相应地，本文公开的分析物传感器的某些实施方式可以包含至少包含第一工作电极的传感器尾部，和包含响应黄递酶抑制剂的酶系统的第一活性区域和响应又一分析物的第二活性区域比如葡萄糖响应性活性区域、乳酸响应性活性区域、酮响应性活性区域、肌酸酐响应性活性区域或pH响应性活性区域。响应黄递酶抑制剂的第一活性区域和其它活性区域可以布置在第一工作电极表面上并且彼此间隔开。各活性区域可以具有氧化还原电位，其中响应黄递酶抑制剂的第一活性区域的氧化还原电位充分区别于第二活性区域的氧化还原电位从而允许从活性区域之一产生信号的独立性。作为非限制性实例，氧化还原电位可以差至少约100mV、或差至少约150mV、或差至少约200mV。氧化还原电位差值的上限取决于体内的工作电化学窗口。通过使得两个活性区域的氧化还原电位强度彼此充分区别，在两个活性区域之一当中(也即第一活性区域中或第二活性区域中)可以发生电化学反应而不实质上诱导其它活性区域中的电化学反应。从而，来自第一活性区域或第二活性区域之一的信号可以在等于或高于其相应氧化还原电位(较低的氧化还原电位)但低于另一活性区域的氧化还原电位的情况下独立地产生。差异信号可以允许分解来自各分析物的信号贡献。
本文公开的分析物传感器的某些或其它实施方式可以具有的特征是响应黄递酶抑制剂的活性区域和响应又一分析物的活性区域位于不同工作电极表面上。所述分析物传感器可以包括至少包含第一工作电极和第二工作电极的传感器尾部，在第一工作电极表面上布置的响应黄递酶抑制剂的活性区域，和在第二工作电极表面上布置的响应不同分析物的第二活性区域。膜可以包覆第一活性区域和第二活性区域中的至少一个。膜可以是质量运输限制膜并且可以包含多个组分膜，其中所述膜包覆至少一个活性区域。多组分膜可以包含两种不同膜聚合物的双层或两种不同膜聚合物的混合物，其中膜聚合物之一包覆另一活性区域。
电子转移剂可以存在于本文公开的任何活性区域中，特别是响应黄递酶抑制剂的活性区域和(如果存在)响应又一分析物的活性区域中。在一种或多种分析物在相应活性区域中发生酶氧化还原反应之后，适宜的电子转移剂可以促进电子运送至相邻的工作电极，由此产生指示特定分析物存在的电子流。产生的电流量与存在的分析物量成比例。取决于所用的传感器构造，响应黄递酶抑制剂的活性区域和响应又一分析物的活性区域中的电子转移剂可以是相同或不同的。例如，在两个不同活性区域布置在相同工作电极上的情况下，各活性区域中的电子转移剂可以是不同的(例如在化学上不同从而电子转移剂展示不同的氧化还原电位)。在存在多个工作电极的情况下，各活性区域中的电子转移剂可以是相同或不同的，原因是可以分开询问各工作电极。
适宜的电子转移剂可以包括可电还原的和可电氧化的离子、配合物或分子(例如醌)，其具有在标准氯化亚汞电极(SCE)氧化还原电位以上或以下数百毫伏的氧化还原电位。根据某些实施方式，适宜的电子转移剂可以包括低电位锇配合物，比如描述于U.S.专利6,134,461和6,605,200的那些，通过援引将其全部并入本文。适宜的电子转移剂的额外实例包括描述于U.S.专利6,736,957、7,501,053和7,754,093的那些，通过援引将其各自公开全部并入本文。其它适宜的电子转移剂可以包含例如钌、锇、铁(例如聚乙烯二茂铁或六氰基高铁酸盐)或钴的金属化合物或配合物，包括其金属茂化合物。金属配合物的适宜配体还可以包括例如二齿或高齿配体例如联吡啶，联咪唑，菲咯啉或吡啶基(咪唑)。其它适宜的二齿配体可以包括例如氨基酸，草酸，乙酰丙酮，二氨基烷烃或邻-二氨基芳烃。单齿、二齿、三齿、四齿或更高齿配体的任何组合可以存在于金属配合物中从而实现完全配位球。
适于检测本文公开的任何分析物的活性区域可以包含电子转移剂与之共价结合的聚合物。本文公开的任何电子转移剂可以包含适宜的官能性来促进与活性区域中的聚合物的共价键合。聚合物结合的电子转移剂的适宜实例可以包括描述于U.S.专利8,444,834、8,268,143和6,605,201的那些，通过援引将其全部公开并入本文。适宜包含入活性区域中的聚合物可以包括但不限于聚乙烯吡啶(例如聚(4-乙烯基吡啶))，聚乙烯咪唑(例如聚(1-乙烯基咪唑))，或其任何共聚物。例如，可以适于包含入活性区域中的示例性共聚物包括含有单体单元比如苯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或丙烯腈的那些。各活性区域中的聚合物可以是相同或不同的。
在本公开的特定实施方式中，包覆活性区域中的至少一个的质量运输限制膜可以包含交联的聚乙烯吡啶均聚物或共聚物。在质量运输限制膜包覆各活性区域的情况下，质量运输限制膜的组成可以是相同或不同的。在膜组成不同的情况下，所述膜可以包含两种不同膜聚合物的双层膜或均质混合物，所述膜聚合物之一可以是交联的聚乙烯吡啶均聚物或共聚物。用于在活性区域上沉积质量运输限制膜的适宜技术可以包括例如喷雾包覆、涂覆，喷墨印刷、模板印记、辊筒包覆、浸渍包覆等，及其任何组合。
电子转移剂与构成活性区域的聚合物的共价键合可以如下发生：使携带共价键合的电子转移剂的单体单元聚合，或电子转移剂可以在聚合物已合成之后分开地与聚合物反应。双官能间隔物可以使电子转移剂共价键合至活性区域中的聚合物，其中第一官能团是与聚合物反应性的(例如能够季铵化吡啶氮原子或咪唑氮原子的官能团)而第二官能团是与电子转移剂反应性的(例如与配位金属离子的配体反应性的官能团)。
类似地，活性区域中的一种或多种酶可以共价键合至构成活性区域的聚合物。在包含多种酶的酶系统存在于给定活性区域中的情况下，在某些实施方式中所述多种酶全部可以共价键合至聚合物，而在其它实施方式中所述多种酶中仅部分可以共价键合至聚合物。例如，构成酶系统的一种或多种酶可以共价键合至聚合物并且至少一种酶可以与聚合物非共价地结合，从而非共价键合的酶在物理上夹带在聚合物中。酶与给定活性区域中的聚合物的共价键合可以经由用适宜交联剂引入的交联而发生。用于与酶中的游离氨基基团(例如与赖氨酸中的游离侧链胺)反应的适宜交联剂可以包括交联剂比如聚乙二醇二缩水甘油基醚(PEGDGE)或其它聚环氧化物，氰尿酰氯，N-羟基琥珀酰亚胺，亚氨酸酯，表氯醇，或其衍生化的变型。用于与酶中的游离羧酸基团反应的适宜交联剂可以包括例如碳二亚胺。酶与聚合物的交联一般是分子间的，但在某些实施方式中能够是分子内的。在特定实施方式中，给定活性区域中的全部酶可以共价键合至聚合物。
电子转移剂和/或酶也可以通过共价键合以外的手段与在活性区域中的聚合物结合。在某些实施方式中，电子转移剂和/或酶可以与聚合物形成离子或配位结合。例如，带电聚合物可以与带相反电荷的电子转移剂或酶形成离子结合。在其它实施方式中，电子转移剂和/或酶可以在物理上夹带在聚合物中而无需与之键合。物理夹带的电子转移剂和/或酶可以仍适宜地与流体相互作用以促进分析物检测，并且不实质上从活性区域浸出。
可以选择活性区域中的聚合物使得并未共价结合至聚合物的NAD+或又一辅助因子的向外扩散受限。辅助因子的受限向外扩散可以促进合理的传感器寿命(天到周)，同时仍允许足够的向内分析物扩散以促进检测。
本文公开的分析物传感器中的活性区域可以包含一种或多种离散点位(例如一至约十个点位或甚至更多的离散点位)，其可以具有约0.01mm2至约1mm2范围的尺寸，但是本文也预期活性区域中更大或更小的单独点位。本文公开中也可能的是定义为围绕圆柱形电极的连续带的活性区域。在存在响应黄递酶抑制剂的活性区域和响应不同分析物的活性区域的情况下，单独点位的数量和/或尺寸可以是相同或不同的。
也应认识到分析物传感器对各分析物的灵敏度(输出电流)可以通过改变活性区域的覆盖(面积或尺寸)，活性区域相对彼此的面积比，包覆活性区域的质量运输限制膜的特性、厚度和/或组成而变化。这些参数的改变可以通过本领域技术人员一旦获得本文公开的益处之后容易地进行。
在更特别的实施方式中，本公开分析物传感器可以包含经配置用于插入组织中的传感器尾部。适宜组织并不考虑为特别受限的，并且在上文中有更加详细地描述。类似地，上文还描述了在给定组织中的特定位置比如皮肤真皮层配置传感器尾部的考虑因素。
用于测试黄递酶抑制剂的检测方法可以包括：使分析物传感器暴露于包含NAD-依赖性脱氢酶的底物和黄递酶抑制剂的流体；其中所述分析物传感器包含至少包含第一工作电极的传感器尾部，在第一工作电极表面上布置的第一活性区域，其中所述第一活性区域包含电子转移剂，包含NAD+、NADH或其任何组合；NAD-依赖性脱氢酶；和黄递酶的酶系统；和包覆至少第一活性区域的分析物可渗透性膜；其中电子从第一活性区域向第一工作电极的转移是关于黄递酶速率限制性的，从而第一活性区域对所述抑制剂有响应；向第一工作电极施加电位；在第一活性区域的氧化还原电位处或以上获得第一信号，所述第一信号与所述抑制剂在流体中的浓度成比例；和将所述第一信号与抑制剂在流体中的浓度关联。任选地，包覆第一活性区域的分析物可渗透性膜可以省略，条件是NAD或NADH能够足够地保留在第一活性区域中(比如通过物理夹带或共价键合至构成第一活性区域的聚合物)。任何黄递酶抑制剂都可以用本文公开的分析物传感器测试，包括上文指定的那些。可以以上文讨论的任何适宜方式使得电子向第一工作电极的转移是关于黄递酶速率限制性的。
在特定实例中，NAD-依赖性脱氢酶可以是NAD-依赖性葡萄糖脱氢酶而底物是葡萄糖。由于葡萄糖容易地在生物学流体中普遍存在，该底物/脱氢酶组合对于提供电子供给来促进黄递酶抑制剂检测可以是特别有利的。
在某些实施方式中，第一信号可以通过查阅查询表或校准曲线与黄递酶抑制剂的相应浓度关联。特定抑制剂的查询表可以构造如下：测试具有已知抑制剂浓度的多个样品并且记录在各浓度的传感器响应。类似地，抑制剂的校准曲线可以确定如下：将分析物传感器响应作为抑制剂浓度的函数作图并且在校准范围内(例如通过回归、特别是线性回归)确定适宜的校准函数。
处理器可以确定查询表中的哪一个传感器响应值最接近对具有未知分析物浓度的样品所测量的值，然后相应地报告分析物浓度。在某些或其它实施方式中，如果对于具有未知分析物浓度的样品的传感器响应值在查询表中记录值之间，则处理器可以在两个查询表值之间插值以估计分析物浓度。插值可以假定在查询表中报告的两个值之间的线性浓度变化。在传感器响应与查询表中的给定值差值足够比如约10％或更大的变化的情况下，可以使用插值。
类似地，根据某些或其它各种实施方式，处理器可以将对具有未知分析物浓度的样品的传感器响应值输入相应的校准函数。然后处理器可以相应地报告分析物浓度。
传感器尾部可以还包含第二工作电极，所述工作电极具有其上布置的响应与抑制剂不同的分析物的活性区域，比如葡萄糖响应性活性区域。如此，方法可以还包括：在葡萄糖响应性活性区域的氧化还原电位处或以上获得第二信号，所述信号与葡萄糖在流体中的浓度成比例，并且将所述第二信号与葡萄糖在流体中的浓度关联。通过使用适当的活性区域和施加电位可以类似地分析其它分析物。
根据更特别的实施方式，第一信号和第二信号可以在不同时间测量。从而，在所述实施方式中，电位可以交替地施用至第一工作电极和第二工作电极。在其它特定的实施方式中，第一信号和第二信号可以经由第一通道和第二通道同时测量，在该情况中电位可以同时施用至两个工作电极。在两种情况中，可以然后以与上文所讨论相似的方式用查询表或校准函数将与各活性区域关联的信号与黄递酶抑制剂和又一分析物比如葡萄糖或相似分析物的浓度相关联。
本文公开的实施方式包括：
A.响应黄递酶抑制剂的分析物传感器。所述分析物传感器包括：至少包含第一工作电极的传感器尾部；和在第一工作电极表面上布置的第一活性区域，所述第一活性区域包含电子转移剂和酶系统，所述酶系统包含烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、还原的NAD或其任何组合，NAD-依赖性脱氢酶，和黄递酶；其中电子从第一活性区域向第一工作电极的转移是关于黄递酶速率限制性的，从而第一活性区域对黄递酶抑制剂有响应。
B.用于测试黄递酶抑制剂的方法。所述方法包括：使分析物传感器暴露于包含烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)依赖性脱氢酶的底物和黄递酶抑制剂的流体；其中所述分析物传感器包含至少包含第一工作电极的传感器尾部，和在第一工作电极表面上布置的第一活性区域，所述第一活性区域包含电子转移剂和酶系统，所述酶系统包含NAD、还原的NAD或其任何组合；NAD-依赖性脱氢酶；其中电子从第一活性区域向第一工作电极的转移是关于黄递酶速率限制性的，从而第一活性区域对所述抑制剂有响应；向第一工作电极施加电位；在第一活性区域的氧化还原电位处或以上获得第一信号，所述第一信号与所述抑制剂在流体中的浓度成比例；和将所述第一信号与抑制剂在流体中的浓度关联。
实施方式A可以具有任何组合的下述额外要素的一种或多种：
要素1：其中NAD-依赖性脱氢酶是NAD-依赖性葡萄糖脱氢酶。
要素2：其中第一活性区域以关于向第一工作电极转移是电子速率限制性的量包含黄递酶，黄递酶被修饰从而变得关于向第一工作电极转移是电子速率限制性的，或其任何组合。
要素3：其中黄递酶抑制剂包含至少一种化合物，所述化合物选自华法林，双香豆素，N-甲基马来酰亚胺，二亚苯基碘鎓，5,6-二甲基呫吨酮-4-乙酸，黄酮-8-乙酸，氯化二甲基苄基烷基铵，7,8-二羟基黄酮，白杨黄素，及其任何组合。
要素4：其中分析物传感器还包含包覆至少第一活性区域的分析物可渗透性膜；其中所述分析物可渗透性膜是抑制剂可渗透的。
要素5：其中分析物传感器还包含响应与所述抑制剂不同的分析物的第二活性区域。
要素6：其中第二活性区域是在传感器尾部上布置的包含葡萄糖响应性酶的葡萄糖响应性活性区域。
要素6A：其中葡萄糖可渗透的分析物可渗透性膜包覆第二活性区域。
要素7：其中分析物传感器还包含第二工作电极，布置在第二工作电极表面上的第二活性区域；和包覆第二活性区域的分析物可渗透性膜。
要素8：其中传感器尾部经配置用于插入组织中。
要素9：其中至少电子转移剂、黄递酶和NAD-依赖性脱氢酶共价结合至构成第一活性区域的聚合物。
要素10：其中第一活性区域还包含白蛋白。
作为非限制性实例，对A可行的示范性组合包括但不限于：1和2；1和3；1和4；1和5；1和6；1，6和6A；1，6，6A和7；1和7；1和8；1和9；1和10；1，2和3；1，2和4；1，2，4和5；1，4，5和7；1，2和9；1，2和10；2和3；2-4；2和4；2和5；2，4和5；2和6；2，6和6A；2，6和7；2，6，6A和7；2和7；2和8；2和9；2和10；2，4，5和7；2，3和4；2，3，5和6；2，4，5，6和6A；2，4，5和7；3和4；3和5；3，4和5；3，4，5和6；3，4，5，6和6A；3和7；3和8；3和9；3和10；4和5；4，5和6；4，5，6和6A；4和7；4和8；4和9；4和10；8和9；8和10；以及9和10。
实施方式B可以具有任何组合的下述额外要素的一种或多种：
要素11：其中NAD-依赖性脱氢酶是NAD-依赖性葡萄糖脱氢酶而底物是葡萄糖。
要素12：其中第一活性区域以关于向第一工作电极转移是电子速率限制性的量包含黄递酶，黄递酶被修饰从而变得关于向第一工作电极转移是电子速率限制性的，或其任何组合。
要素13：其中抑制剂包含至少一种化合物，所述化合物选自华法林，双香豆素，N-甲基马来酰亚胺，二亚苯基碘鎓，5,6-二甲基呫吨酮-4-乙酸，黄酮-8-乙酸，氯化二甲基苄基烷基铵，7,8-二羟基黄酮，白杨黄素，及其任何组合。
要素14：其中分析物可渗透性膜包覆至少第一活性区域，分析物可渗透性膜是抑制剂可渗透的。
要素15：其中传感器尾部还包含响应与所述抑制剂不同的分析物的第二活性区域。
要素16：其中第二活性区域是在传感器尾部上布置的包含葡萄糖响应性酶的葡萄糖响应性活性区域，所述方法还包括：在葡萄糖响应性活性区域的氧化还原电位处或以上获得第二信号，所述第二信号与葡萄糖在流体中的浓度成比例；和将所述第二信号与葡萄糖在流体中的浓度关联。
要素16A：其中底物是葡萄糖。
要素16B：其中葡萄糖可渗透的分析物可渗透性膜包覆第二活性区域。
要素17：其中第二活性区域布置在第二工作电极表面上，向第二工作电极施加第二电位从而在第二活性区域的氧化还原电位处或以上获得第二信号。
要素18：其中分析物可渗透性膜包覆第二活性区域。
要素19：其中第一信号和第二信号是在不同时间获得的。
要素20：其中第一信号和第二信号经由第一通道和第二通道同时获得。
要素21：其中至少电子转移剂、黄递酶和NAD-依赖性脱氢酶共价结合至构成第一活性区域的聚合物。
要素22：其中第一活性区域还包含白蛋白。
要素23：其中流体是生物学流体而分析物传感器在体内暴露于所述生物学流体。
作为非限制性实例，对B可行的示范性组合包括但不限于：11和12；11和13；11-13；11和14；11，12和14；11，13和14；11-14；11和15；11，15和16；11，15，16和16A；11，15，16和16B；11，15和17；11，15，17和18；11，15，17，18和19；11，15，17，18和20；11和21；11和22；11和23；11，12和21；11，12，13和21；11，12和23；11，12，13和23；12和13；12和14；12-14；12和15；12，15和16；12，15，16和16A；12，15，16和16B；12，15和17；12，15，17和18；12，13，14 15和17；12，13，14，15，17和18；12，15，17，和19；12，15，17和20；12和21；12和22；12和23；13和14；13和15；13，15和16；13，15，16和16A；13，15，16和16B；13和17；13，17和18；13，17和19；13，17和20；13和21；13和22；13和23；14和15；14-16；14，15，16和16A；14，15，16和16B；14，15和17；14，15，17和18；14，15，17和19；14，15，17和20；14和21；14和22；14和23；15和16；15，16和16A；15，16和16B；15和17；15和18；15，17和18；15，17和19；15，17和20；15和21；15和22；15和23；21和22；21和23；以及22和23。
为了促进对本文描述的实施方式的更佳理解，提供各种代表性实施方式的下述实施例。下述实施例不应以任何方式理解为限制或定义本发明的范围。
实施例
制备聚(乙烯吡啶)结合的过渡金属配合物，其具有示于式1的结构。关于该过渡金属配合物和用其进行电子转移的进一步细节参见共同拥有的U.S.专利6,605,200，通过援引将其并入上文。各单体的下标代表示例性的原子比率而且并不指示任何特定的单体顺序。
Figure BDA0003965891500000321
实施例1：通过双香豆素抑制黄递酶。对于该实施例，将示于下表1的点样配制剂包覆至分开的碳工作电极上。用微注射器将35nL各配制剂在分开的碳工作电极上沉积为具有大约0.2mm2面积的单个点位。在沉积之后，将工作电极在25℃固化过夜。
表1
Figure BDA0003965891500000331
将电极暴露于新鲜的磷酸缓冲盐水(PBS)溶液，然后将变化量的NADH和双香豆素滴定入缓冲溶液中。不加入葡萄糖或GDH来"驱动"传感器和完成上文指定的酶系统(图3B)。将NADH滴定多至30μM。然后向含有30μM NADH的缓冲溶液滴定双香豆素多至100μM的浓度。在双香豆素浓度已滴定至100μM之后，将NADH浓度最终滴定至40μM。图10是图，其显示向暴露于实施例1的分析物传感器(传感器1-4)的PBS溶液中滴定NADH和双香豆素(DCM)的结果。如所显示，全部传感器响应增加中的NADH浓度，但是随着双香豆素浓度增加仅传感器2和4(各自含有低浓度的电子转移剂)存在突然且敏感的信号降低。作为黄递酶浓度较高的结果，传感器2所得的信号较高。在目标是使得传感器响应是黄递酶限制性的情况下，进一步的优化工作以优化低浓度载量的黄递酶下的传感器响应为中心。
随后，如上文用10mM MES缓冲剂制造数个电极，所述缓冲剂含有0.2mg/mL黄递酶，4mg/mL PEGDGE400，和变化量的电子转移剂(0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、4和8mg/mL)。然后将NADH和双香豆素滴定入暴露于分析物传感器的PBS溶液中。在该情况中，将NADH滴定多至160μM，和将双香豆素滴定多至80μM。图11A和11B是图，显示向暴露于电极的PBS溶液中滴定NADH和双香豆素(DCM)的结果，所述电极在其上的活性区域中具有变化量的电子转移剂。图11A显示原始电流响应，而图11B显示标准化的电流响应。图12是这样的图：对于在其上的活性区域中具有变化量的电子转移剂的电极，传感器响应随NADH浓度的变化；而图13是这样的图：对于在其上的活性区域中具有变化量的电子转移剂的电极，标准化的传感器响应随双香豆素浓度的变化。如所显示，浓度0.4mg/mL的电子转移剂对于检测黄递酶抑制剂提供强抑制和良好灵敏度的最佳组合。
实施例2：用具有含葡萄糖脱氢酶的活性区域的分析物传感器和向工作电极的速率限制性电子转移来检测双香豆素。对于该实施例，将示于下表2的点样配制剂包覆至分开的碳工作电极上。用微注射器将35nL各配制剂在分开的碳工作电极上沉积为具有大约0.2mm2面积的单个点位。在沉积之后，将工作电极在25℃固化过夜。
表2
Figure BDA0003965891500000341
然后将葡萄糖和双香豆素滴定至浸入了传感器的PBS溶液。首先将500μM量的NAD加入缓冲溶液，随后三次加入葡萄糖多至50μM。此后，将双香豆素(DCM)滴定多至160μM。图14A和14B是图，显示向暴露于电极的PBS溶液中滴定葡萄糖和双香豆素(DCM)的结果，所述电极在其上的活性区域中具有变化量的NAD-依赖性葡萄糖脱氢酶。图14A显示原始电流响应，而图14B显示标准化的电流响应。如所显示，在葡萄糖加入期间和在DCM加入期间增加量的葡萄糖脱氢酶增加信号响应。总的来说，随着加入增加量的DCM，DCM响应降低。
除非另有指定，在本说明书及其权利要求中表达数量等的全部数字应理解为在全部情况中由术语"约"修饰。相应地，除非相反地指出，说明书和所附权利要求中描述的数字参数是近似值，其可以取决于本发明实施方式所致力于获得的希望特性而变化。至少并且不作为向权利要求范围适用等同原则的限制，各数字参数应至少按照所报告的有效数字个数并且适用普通舍入方法来解释。
本文呈现并入各种特征的一种或多种示例性实施方式。为了清楚起见，本申请并不描述或显示物理实现的全部特征。应理解，在并入本发明实施方式的物理实施方式的研发中，必须进行许多实现特定性的决定来实现研发者的目标，比如对系统相关性、商业相关性、政府相关性和其它限制的遵守，其是随实现和随时间的不同而变化的。虽然研发者的努力可能是费时的，但是这种努力仍然会是本领域普通技术人员常规事务并且具有本公开的益处。
虽然各种系统、工具和方法在本文中描述为"包含"各种组分或步骤，但是所述系统、工具和方法也能够"基本上由"所述各种组分和步骤"组成"或"由"所述各种组分和步骤"组成"。
如本文所用，用术语"和"或"或"隔开的一系列项目后的短语"至少一种"修饰整个列表，而不是列表中的各成员(也即各项)。短语"至少一种"允许的含义包括所述项目的任一项的至少一种，和/或所述项的任何组合的至少一种，和/或各项的至少一种。作为实例，短语"A、B和C中的至少一种"或"A、B或C中的至少一种"各自指仅A、仅B或仅C；A、B和C的任何组合；和/或A、B和C各自的至少一种。
因此，所公开的系统、工具和方法良好地适用于获得所提及的目标和优势以及其中固有的那些。上文公开的具体实施方式仅是示例性的，原因在于可以修饰并且以不同但等价的方式实施本公开的教导，所述方式对知晓本文所教导的益处的本领域技术人员来说是明显的。另外，除了所附权利要求的描述以外，并不期望局限本文所显示的构造或设计的细节。因此显然的是，上文公开的特别示例性实施方式可以被改变、组合或修饰并且全部所述变化都视为属于本公开的范围。在本文并未具体公开的任何要素和/或本文公开的任何可选要素不存在的情况下，本文示例性公开的系统、工具和方法可以适宜地实施。虽然系统、工具和方法被描述为"包含"、"含有"或"包括"各种组分或步骤，所述系统、工具和方法还能够"基本上由"所述各种组分和步骤"组成"或"由"所述各种组分和步骤"组成"。上文公开的全部数字和范围都可以以一定量变化。在公开数字范围的下限和上限的情况下，具体了公开落入该范围的任何数字和任何包括的范围。尤其是，本文公开的每个值范围(形式为"从约a至约b"或等价的"从大约a至b"或等价的"从大约a-b")应理解为描述在该较宽值范围中涵盖的每个数字和范围。另外，权利要求中的术语具有其清楚的普通含义，除非专利权人另有明确且清楚定义。此外，权利要求中所用的不定冠词"一个"或"一种"在本文定义为意指其所引入的要素为一个或多于一个。如果本说明书中的措辞或术语使用与可以通过援引并入本文的一篇或多篇专利或其它文献存在任何冲突，应采用与本说明书相符的定义。

Claims (25)

1.分析物传感器，包括：
至少包含第一工作电极的传感器尾部；和
在第一工作电极表面上布置的第一活性区域，所述第一活性区域包含电子转移剂和酶系统，所述酶系统包含：
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、还原的NAD或其任何组合,NAD-依赖性脱氢酶，和
黄递酶；
其中电子从第一活性区域向第一工作电极的转移是关于黄递酶速率限制性的，从而第一活性区域对黄递酶抑制剂有响应。
2.权利要求1的分析物传感器，其中所述NAD-依赖性脱氢酶是NAD-依赖性葡萄糖脱氢酶。
3.权利要求1的分析物传感器，其中第一活性区域以关于向第一工作电极转移是电子速率限制性的量包含黄递酶，黄递酶被修饰从而变得关于向第一工作电极转移是电子速率限制性的，或其任何组合。
4.权利要求1的分析物传感器，其中黄递酶抑制剂包含至少一种化合物，所述化合物选自华法林，双香豆素，N-甲基马来酰亚胺，二亚苯基碘鎓，5,6-二甲基呫吨酮-4-乙酸，黄酮-8-乙酸，氯化二甲基苄基烷基铵，7,8-二羟基黄酮，白杨黄素，及其任何组合。
5.权利要求1的分析物传感器，还包括：
包覆至少第一活性区域的分析物可渗透性膜；
其中所述分析物可渗透性膜是抑制剂可渗透的。
6.权利要求1的分析物传感器，还包括：
响应与所述抑制剂不同的分析物的第二活性区域。
7.权利要求6的分析物传感器，其中第二活性区域是在传感器尾部上布置的包含葡萄糖响应性酶的葡萄糖响应性活性区域。
8.权利要求6的分析物传感器，还包括：
第二工作电极，在第二工作电极表面上布置的第二活性区域；和
包覆第二活性区域的分析物可渗透性膜。
9.权利要求1的分析物传感器，其中所述传感器尾部经配置用于插入组织中。
10.权利要求1的分析物传感器，其中至少所述电子转移剂、所述黄递酶和所述NAD-依赖性脱氢酶共价结合至构成第一活性区域的聚合物。
11.权利要求1的分析物传感器，其中所述第一活性区域还包含白蛋白。
12.一种方法，其包括：
使分析物传感器暴露于包含烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)依赖性脱氢酶的底物和黄递酶抑制剂的流体；
其中所述分析物传感器包括至少包含第一工作电极的传感器尾部，和在第一工作电极表面上布置的第一活性区域，所述第一活性区域包含电子转移剂和酶系统，所述酶系统包含NAD、还原的NAD或其任何组合；NAD-依赖性脱氢酶；
其中电子从第一活性区域向第一工作电极的转移是关于黄递酶速率限制性的，从而第一活性区域对所述抑制剂有响应；
向第一工作电极施加电位；
在第一活性区域的氧化还原电位处或以上获得第一信号，所述第一信号与所述抑制剂在流体中的浓度成比例；和
将所述第一信号与抑制剂在流体中的浓度关联。
13.权利要求12的方法，其中所述NAD-依赖性脱氢酶是NAD-依赖性葡萄糖脱氢酶而所述底物是葡萄糖。
14.权利要求12的方法，其中第一活性区域以关于向第一工作电极转移是电子速率限制性的量包含黄递酶，黄递酶被修饰从而变得关于向第一工作电极转移是电子速率限制性的，或其任何组合。
15.权利要求12的方法，其中所述抑制剂包含至少一种化合物，所述化合物选自华法林，双香豆素，N-甲基马来酰亚胺，二亚苯基碘鎓，5,6-二甲基呫吨酮-4-乙酸，黄酮-8-乙酸，氯化二甲基苄基烷基铵，7,8-二羟基黄酮，白杨黄素，及其任何组合。
16.权利要求12的方法，其中分析物可渗透性膜包覆至少第一活性区域，所述分析物可渗透性膜是抑制剂可渗透的。
17.权利要求12的方法，其中所述传感器尾部还包含响应与所述抑制剂不同的分析物的第二活性区域。
18.权利要求17的方法，其中第二活性区域是在传感器尾部上布置的包含葡萄糖响应性酶的葡萄糖响应性活性区域，所述方法还包括：
在葡萄糖响应性活性区域的氧化还原电位处或以上获得第二信号，所述第二信号与葡萄糖在流体中的浓度成比例；和
将所述第二信号与葡萄糖在流体中的浓度关联。
19.权利要求17的方法，其中所述第二活性区域布置在第二工作电极表面上，向第二工作电极施加第二电位从而在第二活性区域的氧化还原电位处或以上获得第二信号。
20.权利要求19的方法，其中分析物可渗透性膜包覆第二活性区域。
21.权利要求19的方法，其中第一信号和第二信号是在不同时间获得的。
22.权利要求19的方法，其中第一信号和第二信号经由第一通道和第二通道同时获得。
23.权利要求12的方法，其中至少所述电子转移剂、所述黄递酶和所述NAD-依赖性脱氢酶共价结合至构成第一活性区域的聚合物。
24.权利要求12的方法，其中所述第一活性区域还包含白蛋白。
25.权利要求12的方法，其中所述流体是生物学流体而所述分析物传感器在体内暴露于所述生物学流体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6736957B1 (en) 1997-10-16 2004-05-18 Abbott Laboratories Biosensor electrode mediators for regeneration of cofactors and process for using
US6134461A (en) 1998-03-04 2000-10-17 E. Heller & Company Electrochemical analyte
US8444834B2 (en) * 1999-11-15 2013-05-21 Abbott Diabetes Care Inc. Redox polymers for use in analyte monitoring
US8268143B2 (en) 1999-11-15 2012-09-18 Abbott Diabetes Care Inc. Oxygen-effect free analyte sensor
JP5308609B2 (ja) 1999-11-15 2013-10-09 アボット ダイアベティス ケア インコーポレイテッド ポリマー遷移金属錯体及びその用途
US6932894B2 (en) * 2001-05-15 2005-08-23 Therasense, Inc. Biosensor membranes composed of polymers containing heterocyclic nitrogens
US7501053B2 (en) 2002-10-23 2009-03-10 Abbott Laboratories Biosensor having improved hematocrit and oxygen biases
EP1651197A1 (en) * 2003-07-28 2006-05-03 ALZA Corporation Transdermal warfarin-containing delivery system
US11300551B2 (en) * 2005-02-23 2022-04-12 Bao Tran Nano sensor
EP3795987B1 (en) * 2008-09-19 2023-10-25 Dexcom, Inc. Particle-containing membrane and particulate electrode for analyte sensors
CA2765712A1 (en) 2009-08-31 2011-03-03 Abbott Diabetes Care Inc. Medical devices and methods
CN109222991B (zh) * 2013-04-30 2022-04-19 雅培糖尿病护理公司 在活体分析物监测环境中供应电力的方法以及监测系统
GB201507510D0 (en) * 2015-04-30 2015-06-17 Inside Biometrics Ltd Electrochemical Test Device
GB201510765D0 (en) * 2015-06-18 2015-08-05 Inside Biometrics Ltd Method, apparatus and electrochemical test device
JP6754259B2 (ja) * 2015-10-15 2020-09-09 アークレイ株式会社 バイオセンサ、及びその製造方法
SI3423591T1 (sl) * 2016-03-04 2024-03-29 Abbott Diabetes Care Inc., Od NAD(P) odvisni odzivni encimi, elektrode in senzorji ter postopki za izdelavo in uporabo le-teh
AU2018291406B2 (en) * 2017-06-30 2021-11-18 Abbott Diabetes Care Inc. Method and apparatus for analyte detection using an electrochemical biosensor
US12076145B2 (en) * 2018-04-19 2024-09-03 Abbott Diabetes Care Inc. Lactate sensors and associated methods
EP3788135A1 (en) * 2018-05-02 2021-03-10 INVISTA Textiles (U.K.) Limited Materials and methods for controlling oxidation and reduction in biosynthetic pathways of species of the genera ralstonia and cupriavidus and organisms related thereto
CA3098316A1 (en) * 2018-05-04 2019-11-07 University Of Cincinnati Membrane enhanced sensors
WO2020040962A1 (en) 2018-08-23 2020-02-27 Abbott Diabetes Care Inc. Sensors and methods for measuring ph
AU2019427806B2 (en) 2019-01-28 2023-06-01 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte sensors and sensing methods for detecting creatinine
MX2021008964A (es) 2019-01-28 2021-08-24 Abbott Diabetes Care Inc Sensores analiticos y metodos de deteccion con deteccion dual de glucosa y cetonas.

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