JP2015515305A - インビボ酵素センサー用の改良されたスペーサーメンブレン - Google Patents
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Abstract
Description
(i)拡散バリアの測定される分析物透過性
(ii)電極の短期的挙動(濡れ性)および長期的挙動(センサーのドリフト)に適切である拡散バリアの透過特性
(iii)延長された複数の電極を備えるin vivoセンサーの製造を可能にする、拡散バリアの機械的柔軟性
(iv)拡散層へのイオン性基の効率の良い組み込み、すなわち、ポリマー内のカチオン性またはアニオン性電荷密度が効率良く調整され得、これは、荷電性分析物の反発または親和性、および/または、例えば周りの体液または組織からの単球などの細胞の接着の制御に関連する。
2−ヒドロキシエチルアクリレート、
2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、
2−メトキシエチルアクリレート、
2−メトキシエチルメタクリレート、
2−エトキシエチルアクリレート、
2−エトキシエチルメタクリレート、
2−または3−ヒドロキシプロピルアクリレート、
2−または3−ヒドロキシプロピルメタクリレート(2−または3−HPMA)、
2−または3−メトキシプロピルアクリレート、
2−または3−メトキシプロピルメタクリレート
2−または3−エトキシプロピルアクリレート、
2−または3−エトキシプロピルメタクリレート、
1−または2−グリセロールアクリレート、
1−または2−グリセロールメタクリレート、
アクリルアミド、
メタクリルアミド、
N−アルキルまたはN,N−ジアルキルアクリルアミドおよび
N−アルキルまたはN,N−ジアルキルメチルアミドであって、アルキル基は例えばメチル、エチルまたはプロピルなどの1〜3個の炭素原子を含む、
アクリル酸(アクリレート)、
メタクリル酸(メタクリレート)
およびそれらの組み合わせ。
メチルアクリレート、
メチルメタクリレート(MMA)、
エチルアクリレート、
エチルメタクリレート(EMA)、
n−またはi−プロピルアクリレート、
n−またはi−プロピルメタクリレート、
n−ブチルアクリレート、
n−ブチルメタクリレート(BUMA)、
ネオペンチルアクリレート、
ネオペンチルメタクリレート
およびそれらの組み合わせ。
によって決定される。SEmおよびLmは実施例に記載されるように決定され得る。
にしたがい決定される。
2−ヒドロキシエチルアクリレート、
2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、
2−メトキシエチルアクリレート、
2−メトキシエチルメタクリレート、
2−エトキシエチルアクリレート、
2−エトキシエチルメタクリレート、
2−または3−ヒドロキシプロピルアクリレート、
2−または3−ヒドロキシプロピルメタクリレート(2−または3−HPMA)、
2−または3−メトキシプロピルアクリレート、
2−または3−メトキシプロピルメタクリレート、
2−または3−エトキシプロピルアクリレート、
2−または3−エトキシプロピルメタクリレート、
1−または2−グリセロールアクリレート、
1−または2−グリセロールメタクリレート、
アクリルアミド、
メタクリルアミド、
N−アルキルまたはN,N−ジアルキルアクリルアミドおよび
N−アルキルまたはN,N−ジアルキルメチルアミドであって、アルキル基は例えばメチル、エチルまたはプロピルなどの1〜3個の炭素原子を含む、
アクリル酸(アクリレート)、
メタクリル酸(メタクリレート)
およびそれらの組み合わせ。
メチルアクリレート、
メチルメタクリレート(MMA)、
エチルアクリレート、
エチルメタクリレート(EMA)、
n−またはi−プロピルアクリレート、
n−またはi−プロピルメタクリレート、
n−ブチルアクリレート、
n−ブチルメタクリレート(BUMA)、
ネオペンチルアクリレート、
ネオペンチルメタクリレート
およびそれらの組み合わせ。
センサーは、250μmの厚さを有するポリエステル基板上の既成のパラジウムストリップ導体構造上に作製された。作用電極(WE)および対電極(CE)が(図1〜2に示されるように)分散されて配置された。
センサーは、国際公開第2010/028708号に記載されるように、しかしながら本発明の拡散層をもつように製造された。ガラス転位温度(Tg)が機械的柔軟性の代替のパラメータであると仮定された。さらに、疎水性ブロックに割り当てられ得る、ガラス転位温度がin vivo適用における機械的柔軟性を決定すると仮定された。一つのブロックコポリマーに対し、いくつかのTgが、ブロック数に対応して特定されるかもしれないことに留意するべきである。
センサーは実施例1に記載されるように、しかしセンサーの軸部の全体上に追加のスペーサー層を備えるように製造された。実施例1および2に記載のコポリマーA、C、DおよびFであるそれぞれの拡散層を有するセンサーが製造された。この目的のため、コポリマーの24%エーテル溶液が生成された。それぞれの溶液が、1セット(N=10)のセンサー上に適用され、そして、バンドドライヤー中で乾燥された。これにより、7μmの厚さを有する拡散層が得られた。
グルコースの連続的測定のための複数のフィールドセンサー(作用電極および対電極のそれぞれ10個のフィールド)が、作製され、そして、in vitroで特徴付けられた。
スペーサー層材料へのタンパク質の結合を評価するために、Adapt(登録商標)(BioInteractions Ltd, Reading, England)またはEudragit(登録商標) E100(Evonik Industries)がインキュベーションプレート(FluoroNunc Maxisorp, Thermo Scientific)内に満たされた。Eudragit(登録商標) E100は、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ブチルメタクリレートおよびメチルメタクリレートベースのカチオン性コポリマーである。ポリマーは、終夜40℃で乾燥された。その後、スペーサー材料が、フィブリノゲン溶液で表面を覆われた。溶液は、ヒト血漿由来の、蛍光色素Alexa488(Invitrogenより購入された)に結合されているフィブリノゲンを含んでいた。4時間のインキュベーションの後、フィブリノゲン溶液は、吸引され、そして、スペーサー層がホウ酸緩衝液を用いて8回洗浄された。スペーサーに結合したタンパク質の量が、蛍光読取装置(Synergy4, BioTek Instruments)を使用して励起波長485nmおよび発光波長528nmで、インキュベーションプレート内の蛍光強度を測定することによって分析された。ラベルされたタンパク質の既知の濃度(6.25〜500ng)が、蛍光の読取り値をタンパク質の量へと変換するための較正曲線を作製するために使用された。
センサーは、実施例2に記載されるように製造された。その後、センサーは、実施例2に記載されるようにスペーサー層を設けられた。スペーサー層は、Lipidure(登録商標) CM5206(NOF Corporation, Japan)から作製されるか、または、Adapt(登録商標)(BioInteractions Ltd, Reading, England)から作製された。
センサーは実施例2に記載されるように製造された。その後、センサーは、実施例2に記載されるようにスペーサー層を設けられた。スペーサー層は、Lipidure(登録商標) CM5206(NOF Corporation, Japan)から作製されるか、または、Adapt(登録商標)(BioInteractions Ltd, Reading, England)から作製された。
Claims (18)
- 酵素分子が固定化された電極と、任意には、電極システムの外側から酵素分子への分析物の拡散を制御する拡散バリアと、を備えるin vivo条件下で分析物の濃度を測定するための電極システムであって、
スペーサーメンブレンが、前記電極システムの外層の少なくとも一部分を形成しており、前記スペーサーメンブレンが、アクリルおよび/またはメタアクリルモノマーの親水性コポリマーを含み、前記親水性コポリマーが、50モル−%より多い親水性モノマーを含むことを特徴とする電極システム。 - 前記スペーサーメンブレンが、少なくとも2つまたは3つのアクリルおよび/またはメタアクリルモノマーからの親水性コポリマーである請求項1記載の電極システム。
- 前記親水性モノマーが、例えばOH、OCH3もしくはOC2H5基などの極性基をもつ親水性の(メタ)アクリル酸エステル、親水性の(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸またはそれらの組み合わせより選択される請求項1または2記載の電極システム。
- 前記親水性モノマーが、
2−ヒドロキシエチルアクリレート、
2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、
2−メトキシエチルアクリレート、
2−メトキシエチルメタクリレート、
2−エトキシエチルアクリレート、
2−エトキシエチルメタクリレート、
2−または3−ヒドロキシプロピルアクリレート、
2−または3−ヒドロキシプロピルメタクリレート(2−または3−HPMA)、
2−または3−メトキシプロピルアクリレート、
2−または3−メトキシプロピルメタクリレート、
2−または3−エトキシプロピルアクリレート、
2−または3−エトキシプロピルメタクリレート、
1−または2−グリセロールアクリレート、
1−または2−グリセロールメタクリレート、
アクリルアミド、
メタクリルアミド、
N−アルキルまたはN,N−ジアルキルアクリルアミドおよび
N−アルキルまたはN,N−ジアルキルメチルアミドであって、
前記アルキル基は1〜3個の炭素原子を含み、
アクリル酸、
メタクリル酸
およびそれらの組み合わせ
より選択され、
好ましくは、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート(2−HPMA)およびそれらの組み合わせより選択される請求項3記載の電極システム。 - 前記スペーサーメンブレンの前記親水性コポリマーが、少なくとも60モル−%、または少なくとも70モル−%の親水性モノマーを含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の電極システム。
- 前記スペーサーメンブレンのコポリマーが、40モル−%まで、または30モル−%までの疎水性モノマーをさらに含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の電極システム。
- 前記疎水性モノマーが、
メチルアクリレート、
メチルメタクリレート(MMA)、
エチルアクリレート、
エチルメタクリレート(EMA)、
n−またはi−プロピルアクリレート、
n−またはi−プロピルメタクリレート、
n−ブチルアクリレート、
n−ブチルメタクリレート(BUMA)、
ネオペンチルアクリレート、
ネオペンチルメタクリレート
およびそれらの組み合わせ
より選択され、
好ましくは、メチルメタクリレート(MMA)、n−ブチルメタクリレート(BUMA)およびそれらの組み合わせより選択される請求項6記載の電極システム。 - 前記疎水性モノマーが、メチルメタクリレート(MMA)またはn−ブチルメタクリレート(BUMA)であり、および、前記親水性モノマーが、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)および/または2−ヒドロキシプロピルメタクリレート(2−HPMA)である請求項6または7記載の電極システム。
- 前記スペーサーメンブレンが、n−ブチルメタクリレート(BUMA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(2−HEMA)および2−ヒドロキシプロピルメタクリレート(2−HPMA)からのコポリマーを含む電極システムであって、前記コポリマーが、約80モル−%の2−HEMAモノマーを含む請求項6〜8のいずれか1項に記載の電極システム。
- 前記親水性ポリマーが、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーである請求項1〜9のいずれか1項に記載の電極システム。
- 前記スペーサーメンブレンの厚みが、約20μm未満、好ましくは5μm未満、より好ましくは約1〜3μmである請求項1〜10のいずれか1項に記載の電極システム。
- 前記親水性コポリマーの相対的水分取り込み量が、コポリマーの総重量に対して50重量%、好ましくは40重量%、より好ましくは30重量%を超えない請求項1〜11のいずれか1項に記載の電極システム。
- 前記拡散バリアが、親水性ポリウレタン、または、少なくとも一つの親水性ブロックと少なくとも一つの疎水性ブロックとを有するブロックコポリマーを含む請求項1〜12のいずれか1項に記載の電極システム。
- 導電体(2a)を有する対電極(2)、固定化された酵素分子(5)および任意には拡散バリア(8)がその上に配置される、導電体(1a)を有する作用電極(1)、ならびに、少なくとも作用電極(1)および任意にはまた対電極(2)も被覆するスペーサーメンブレン(9)を含む請求項1〜13のいずれか1項に記載の電極システム。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の電極システムを含む、身体内に挿入可能または埋め込み可能であるセンサー。
- グルコースの測定のための請求項15記載のセンサー。
- アクリルおよび/またはメタアクリルモノマーの親水性コポリマーの使用であって、前記親水性コポリマーが、酵素的電極システムのためのスペーサーメンブレンとして、50モル−%より多い親水性モノマーを含む使用。
- 酵素的電極システムに対する異物反応(FRB)を最小限にするための請求項17記載の使用。
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