JP2022544989A - 改善された固体状態マグネシウムイオン選択性微小電極並びにそれらの製造方法及び使用 - Google Patents

Abstract

増加した検出下限を示す電位差測定イオン選択性微小電極における使用のためのマグネシウム感知膜が開示される。上記マグネシウム感知膜を含有する電位差測定イオン選択性微小電極もまた開示される。微小電極を含有するキットもまた、マグネシウム感知膜及び／又は電位差測定イオン選択性微小電極の製造方法及び使用方法とともに開示される。

Description

関連出願の相互参照／
参照の記述による援用
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、２０１９年８月１９日に出願された米国仮出願第６２／８８８，６４３号の利益を主張する。上で参照された特許／特許出願の内容全体が、参照により本明細書に明示的に加入される。

連邦政府資金による研究又は開発に関する記述
該当なし。

背景
生物学的サンプル中の様々な分析物の存在及び量を決定するためのイオン選択性電極（ＩＳＥ）の使用は、有用な診断技術となった。実際に、ＩＳＥは、とりわけマグネシウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム及びクロリドのような分析物を検出するために使用されてきた。これらのＩＳＥのいくつかは、多数の分析物の同時分析のための臨床診断機器内にしばしば収納されている。

感知膜に存在する親油性ホウ酸塩の濃度が、電位差測定選択性電極において特にマグネシウムイオン（Ｍｇ²⁺）選択性電極について、重要な役割を果たすことが知られている。感知膜に存在するボラートのレベルは、カチオン電荷数、中性イオノフォアとの錯体化学量論、及び応答カイネティクスに基づいて、Ｃａ²⁺、Ｎａ⁺、及びＫ⁺のような干渉カチオンに対するＭｇ²⁺の選択係数を変化させる。Ｍｇ²⁺ ＩＳＥについては、ボラート－対－イオノフォアモル比１５５ｍｏｌ％は、最良の選択性パターンをもたらす最適化された定式と考えられてきた。一般的に使用される親油性ホウ酸塩は、テトラキス（４－クロロフェニル）ホウ酸カリウム（ＫＴｐＣｌＰＢ）又はテトラキス［３，５－ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ホウ酸ナトリウム（ＮａＴＦＰＢ）である。

膜インピーダンスは、様々な理由で、低い検出下限及び固体状態Ｍｇ²⁺マイクロセンサーの安定な応答を得るために非常に重要である。第一に、固体状態ｉＭｇマイクロセンサーは血中Ｍｇ²⁺を試験する際に使用される。低いＭｇ²⁺濃度（＜約０．２ｍＭ）を有する血液サンプルにおいて、センサーが様々なＭｇ²⁺濃度の血液サンプル間で応答を差別化することは困難である。換言すると、Ｍｇマイクロセンサーは、低マグネシウム血症サンプルを試験する際に、特にＭｇ²⁺濃度が０．２ｍＭより低い場合に困難であり得る。例えば、基礎を置くｉＭｇ分析機（Ｎｏｖａ Ｓｔａｔ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒｅ Ｘｐｒｅｓｓ （ＣＣＸ）， Ｎｏｖａ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｗａｌｔｈａｍ， ＭＡ）は、Ｍｇ²⁺が＜０．２ｍＭである低Ｍｇ²⁺血液サンプルの試験には消極的である。

第二に、Ｍｇイオノフォア（ＥＴＨ５５０６、ＥＴＨ３８３２、ＥＴＨ７０２５など）は、他のイオンの「強い」イオノフォア（例えば、Ｃａ²⁺に対するＥＴＨ１００１、バリノマイシン－Ｋ⁺、ナトリウムイオノフォアＸ－Ｎａ⁺など）と比較した場合、標的イオンに対する比較的「弱い」結合能を有する。高い膜インピーダンスは、低Ｍｇ²⁺濃度を有するサンプルにおけるＭｇセンサーの感度を減少させる。このようにして、Ｍｇ²の検出下限が増加する。

第三に、低Ｍｇ²⁺サンプルにおけるマイクロセンサーの応答は、「ラン精度内」及び「総合精度」に関して不安定である。これは、従来の固体状態ｉＭｇセンサーよりもかなり小さいサイズを有するマイクロセンサーの高いインピーダンスにより引き起こされる。

第四に、界面活性剤（Ｂｒｉｊ７００）を含有するＣａｌ試薬を用いるｉＭｇセンサーについて、被覆膜配合（ＥＴＨ５５０６のイオノフォア）は、無界面活性剤Ｃａｌ試薬における理想的なｉＭｇ配合と比較して、半分の量の親油性ホウ酸塩（ＫＴｐＣＩＰＢ）で最適化される。これにより、ｉＭｇセンサーがｉＭｇ応答に対する界面活性剤の影響に対して正確に動作することが可能となる。しかし、膜に存在するボラートの量の減少は、特にマイクロセンサーについて非常に高いインピーダンス（＞ギガオーム）をもたらし、そしてこれによりｉＭｇマイクロセンサーは血液サンプル中に存在するＭｇ²⁺分析物に対して非応答性となる。

以前に、カチオンＩＳＥ膜インピーダンスは、ＫＴｐＣＩＰＢのようなアニオン性親油性ホウ酸塩を加えることにより効果的に低下された。現在のＩＳＥ膜配合（Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、及びｐＨ）は、親油性アニオン塩含有量を最適化し、これは速い応答カイネティクス及び迅速なウェットアップ（ｗｅｔｕｐ）手順を確実にする。ｉＭｇ ＩＳＥについて、親油性ホウ酸塩含有量は、干渉するカチオンに対する選択性パターン（Ｃａ²⁺、Ｋ⁺、及びＮａ⁺に対してＭｇ²⁺）を調整するように機能する。血液検査において使用されるｉＭｇセンサーについて、ｉＭｇセンサーにおいて親油性ホウ酸塩を１つだけ使用する場合に問題に直面する： （ａ）ボラートの高すぎる含有量は、シグナル応答に対する界面活性剤干渉を生じる；及び（ｂ）低すぎる含有量のｉＭｇセンサーは、主要な干渉カチオンであるＣａ²⁺に対する選択性を喪失する。最適なボラート－対－イオノフォア比は、血液分析機に存在するｉＭｇセンサーのために維持されなければならない。しかし、このような最適比でも、固体ｉＭｇマイクロセンサーは低Ｍｇ²⁺血液サンプル（＜０．２ｍＭ）においてなお困難に直面する。

ＥＴＨ５００（テトラキス（４－クロロフェニル）ホウ酸テトラドデシルアンモニウム塩、Ｍｗ＝１１４８）として知られる親油性電解質は、応答カイネティクスを改善するために従来のＩＳＥマクロセンサー（すなわち、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、ｐＨ及びＭｇ）において以前に使用された（例えば、Ｌｅｇｉｎら（非特許文献１）；Ｓｐｉｃｈｉｇｅｒら（非特許文献２）；Ｓｐｉｃｈｉｇｅｒ（非特許文献３）；Ｅｕｇｓｔｅｒら（非特許文献４）；及びＥｕｇｓｔｅｒら（非特許文献５）を参照のこと）。しかし、ｉＭｇ固体状態センサーの検出限界を改善すること、又はマイクロセンサーにおけるＥＴＨ５００の使用についての研究は報告されていない。さらに、従来のＩＳＥにおいて利用されるＥＴＨ５００の量は、実質的に高く（すなわち、５０ｍｏｌ％より高い）、これは膜の誘電体誘電率を変化させる。

Ｌｅｇｉｎ ｅｔ ａｌ． Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ （２００４） ４９：５２０３－５２０７ Ｓｐｉｃｈｉｇｅｒ ｅｔ ａｌ． Ｊ Ａｎａｌ Ｃｈｅｍ （１９９１） ３４１：７２７－７３１ Ｓｐｉｃｈｉｇｅｒ、Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｓｉｓ （１９９３） ５：７３９－７４５ Ｅｕｇｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ． Ｃｌｉｎ Ｃｈｅｍ （１９９３） ３９：８５５－８５９ Ｅｕｇｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ． Ａｎａｌ Ｃｈｅｍ （１９９３） ６５：６８９－６９５

従って、従来技術の不利を克服する電位差測定イオン選択性微小電極のための新規な改善されたマグネシウム感知膜組成が望まれる。本開示は、このような膜及びそれを含有する微小電極、さらにはそれらに関連する組成物、キット、デバイス、及び方法に関する。

図面のいくつかの概要説明
図１は、ｉＭｇマイクロセンサー膜における親油性電解質（ＥＴＨ５００）の添加の膜インピーダンスに対する効果をグラフで示す。 図２は、０．５ｍＭ Ｍｇ²⁺～０．１ｍＭ Ｍｇ²⁺の溶液系における０．０質量％ ＥＴＨ５００を含むｉＭｇマイクロセンサーの応答回復をグラフで示す。 図３は、０．５ｍＭ Ｍｇ²⁺～０．１ｍＭ Ｍｇ²⁺の溶液系における０．５質量％ ＥＴＨ５００を含むｉＭｇマイクロセンサーの応答回復をグラフで示す。 図４は、０．５ｍＭ Ｍｇ²⁺～０．１ｍＭ Ｍｇ²⁺の溶液系における１．５質量％ ＥＴＨ５００を含むｉＭｇマイクロセンサーの応答回復をグラフで示す。 図５は、０．０質量％ ＥＴＨ５００を含むｉＭｇマイクロセンサーのＡＱＣ安定性をグラフで示す。 図６は、０．５質量％ ＥＴＨ５００を含むｉＭｇマイクロセンサーのＡＱＣ安定性をグラフで示す。 図７は、１．５質量％ ＥＴＨ５００を含むｉＭｇマイクロセンサーのＡＱＣ安定性をグラフで示す。

詳細な説明
例となる図面、実験、結果、及び検査法を用いて本発明の概念の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、当然のことながら、本発明の概念は、その出願において、以下の記載において述べられるか又は図面、実験、及び／もしくは結果において説明される構成要素の構成及び配置の詳細に限定されない。本発明の概念は、他の実施形態が可能であり、又は様々なやり方で実施もしくは実行されることが可能である。そのようにして、本明細書において使用される言語は、最も広い可能な範囲及び意味を与えられることを意図され；そして実施形態は、例示的であり、包括的ではないことを意図される。また、当然のことながら、本明細書において使用される表現及び用語は、説明の目的のためであり、限定と解釈されるべきではない。

本明細書において別の定義がなければ、本開示に関連して使用される科学用語及び技術用語は、当業者により一般に理解される意味を有するものとする。さらに、文脈により別のやり方が必要とされなければ、単数形の用語は複数を含むものとし、そして複数形の用語は単数を含むものとする。酵素反応及び精製技術は、製造者の仕様書に従って、又は当該分野で一般的に達成されているように、又は本明細書において記載されるように行われる。前述の技術及び手順は、一般に当該分野で周知の従来の方法に従って、そして本明細書全体を通して引用されそして考察される様々な一般的な参考文献及びより詳細な参考文献に記載されるように行われる。本明細書に記載される分析化学、合成有機化学、並びに医薬及び製薬化学の検査法及び技術に関連して利用される命名法は、当該分野において周知でありかつ一般的に使用されるものである。

明細書において言及される全ての特許、公開特許出願、及び非特許刊行物は、本開示が関連する分野の当業者のレベルを示す。本出願の一部において参照される全ての特許、公開特許出願、及び非特許刊行物は、各個々の特許又は刊行物が具体的かつ個別に参照により加入されると示される程度と同じ程度まで、それら全体として参照により本明細書に明示的に加入される。

本明細書に開示されそして特許請求される組成物及び／又は方法は全て、本開示を考慮して過度な実験をすることなく製造され実行され得る。本開示の組成物及び方法は、好ましい実施形態に関して記載されてきたが、当業者には当然のことながら、本開示の概念、精神、及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される組成物及び／又は方法並びに該方法の工程又は一連の工程において変形が適用され得る。当業者に明らかな全てのこのような類似した置換及び改変は、添付の特許請求の範囲により定義される発明の概念の精神、範囲及び概念内とみなされる。

本開示に従って利用されるように、以下の用語は、別の指示がなければ、以下の意味を有すると理解されるものとする：
特許請求の範囲及び／又は明細書において用語「含むこと」に関連して使用される場合の語「ａ」又は「ａｎ」の使用は「１つ」を意味し得るが、「１つ又はそれ以上」、「少なくとも１つ」、及び「１つ又は１つより多く」の意味とも一致する。単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確に別のことを示していなければ、複数の指示対象を含む。従って、例えば、「化合物（ａ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）」の言及は、１つもしくはそれ以上、２つもしくはそれ以上、３つもしくはそれ以上、４つもしくはそれ以上又はより大きな数の化合物を指し得る。用語「複数」は「２つ又はそれ以上」を指す。特許請求の範囲における用語「又は」の使用は、選択肢のみを指すか又は選択肢が相互に排他的であると明確に示されていなけれれば、「及び／又は」を意味するために使用されるが、開示は、選択肢のみ及び「及び／又は」を指す定義を支持する。本出願全体を通して、用語「約」は、値がデバイスに固有の誤差変動、その値を決定するために使用されている方法、又は試験対象間に存在する変動を含むということを示すために使用される。例えば、限定としてではないが、用語「約」が利用される場合、指定された値は、特定された値から±２０％又は±１０％又は±５％又は±１％又は±０．１％だけ変動し得、このような変動は開示された方法を実行するために適切なものであり、そして当業者に理解される。用語「少なくとも１つ」の使用は、１だけでなく１より大きい任意の量を含むと理解され、これには、限定されないが、２、３、４、５、１０、１５、２０、３０、４０、５０、１００などが含まれる。用語「少なくとも１つ」は、それが付けられた用語によって１００まで又は１００もしくはそれ以上まで拡大され得る；さらに、より大きな限界も満足な結果を生じ得るので、１００／１０００の量は限定とはみなされるべきではない。さらに、用語「Ｘ、Ｙ、及びＺの少なくとも１つ」は、Ｘのみ、Ｙのみ、及びＺのみ、さらにはＸ、Ｙ、及びＺの任意の組み合わせを含むと理解されるだろう。序数用語（すなわち、「第一」、「第二」、「第三」、「第四」など）の使用は、単に２つ又はそれ以上の項目間の差別化の目的のためのみのものであり、例えば、別の項目に対する１つの項目の順序もしくは順番もしくは重要性又は加える順番を示唆することは意図されない。

本明細書及び特許請求の範囲において使用されるように、用語「含むこと（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」（及び含むことの任意の形態、例えば、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」）、「有すること」（及び有するの任意の形態、例えば「有する（ｈａｖｅ）」及び「有する（ｈａｓ）」）、「含むこと（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」（及び含むことの任意の形態、例えば「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」）又は「含有すること」（及び含有することの任意の形態、例えば「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」）は、包括的又はオープンエンドであり、追加の、記載されていない要素又は方法工程を排除しない。

本明細書で使用されるように用語「又はそれらの組み合わせ」は、その用語の前に列挙された項目の全ての並べ替え及び組み合わせを指す。例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃ、又はそれらの組み合わせ」は：Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、又はＡＢＣ、そして特定の状況で順序が重要な場合には、ＢＡ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＢＡ、ＢＣＡ、ＡＣＢ、ＢＡＣ、又はＣＡＢの少なくとも１つを含むことを意図される。この例を用いて続けて、ＢＢ、ＡＡＡ、ＡＡＢ、ＢＢＣ、ＡＡＡＢＣＣＣＣ、ＣＢＢＡＡＡ、ＣＡＢＡＢＢなどのような１つ又はそれ以上の項目又は用語の反復を含有する組み合わせは明示的に含まれる。当業者には当然のことながら、典型的に、文脈からそうではないことが明らかでなければ、任意の組み合わせにおける項目又は用語の数に制限はない。

本明細書で使用されるように、用語「実質的に」は、実質的に記載される事象もしくは状況が完全に生じるか、又は実質的に記載される事象もしくは状況がかなりな程度まで生じることを意味する。例えば、用語「実質的に」は、実質的に記載される事象又は状況が、その時間の少なくとも９０％で又はその時間の少なくとも９５％で、又はその時間の少なくとも９８％で生じる。

本明細書で使用されるように、句「と結合した」は、互いに対する２つの部分の直接的な結合だけでなく、互いに対する２つの部分の間接的な結合の両方を含む。結合の非限定的な例としては、直接結合によるか又はスペーサー基を介した別の部分へのある部分の共有結合、直接的又は部分に結合した特異的結合対メンバーにより別の部分へのある部分の非共有結合、例えばある部分を別の部分に溶解することにより又は合成により別の部分にある部分を組み込むこと、及びある部分を別の部分にコーティングすることが挙げられる。

本明細書で使用されるように用語「精製された」は、少なくとも１桁分の精製が出発物質又は天然材料と比較して達成されることを意味し、例えば、限定としてではないが、出発物質又は天然材料の２桁、３桁、４桁又は５桁の精製が達成される。従って、本明細書で使用されるように用語「精製された」は、物質が必ずしも１００％精製されることを意味せず、従って上記用語は、精製された組成物中に存在する他の物質の存在を排除しない。

用語「アナログ」及び「誘導体」は、本明細書において交換可能に使用され、そしてその構造中に所定の化合物と同じ基本炭素骨格及び炭素官能基を含むが、それらの１つ又はそれ以上の置換も含有し得る物質を指す。本明細書において使用されるように用語「置換」は、化合物上の少なくとも１つの置換基の残基Ｒでの置換を指すと理解される。特定の非限定的な実施形態において、Ｒとしては、Ｈ、ヒドロキシ、チオール、フルオリド、クロリド、ブロミド又はヨージドから選択されるハロゲン化物、以下のうちの選択された１つのＣ１－Ｃ４化合物が挙げられ得る：場合により置換された、直鎖、分枝又は環式アルキル、及び直鎖、分枝又は環式アルケニル、ここで、任意の置換基は、１つ又はそれ以上のアルケニルアルキル、アルキニルアルキル、シクロアルキル、シクロアルケニルアルキル、アリールアルキル、ヘテロアリールアルキル、複素環アルキル、場合により置換されたヘテロシクロアルケニルアルキル、アリールシクロアルキル、及びアリールヘテロシクロアルキルから選択され、これらは各々場合により置換され、ここで任意の置換基は、アルケニルアルキル、アルキニルアルキル、シクロアルキル、シクロアルケニルアルキル、アリールアルキル、アルキルアリール、ヘテロアリールアルキル、複素環アルキル、場合により置換されたヘテロシクロアルケニルアルキル、アリールシクロアルキル、及びアリールヘテロシクロアルキル、フェニル、シアノ、ヒドロキシ、アルキル、アリール、シクロアルキル、シアの、アルコキシ、アルキルチオ、アミノ、－ＮＨ（アルキル）、－ＮＨ（シクロアルキル）２、カルボキシ及び－Ｃ（Ｏ））－アルキルの１つ又はそれ以上から選択される。

本明細書で使用されるように用語「サンプル」は、本開示に従って利用され得る任意の種類の生物学的サンプルを含むと理解される。特定の実施形態において、サンプルは、任意の流体サンプル及び／又は流体であることが可能なサンプルであり得る（例えば、流体物質と混合された生物学的サンプル）。利用され得る生物学的サンプルの例としては、限定されないが、全血又はその任意の部分（すなわち、血漿又は血清）、唾液、痰、脳脊髄液（ＣＳＦ）、手術ドレーン液、皮膚、間質液、涙液、粘液、尿、スワブ、組み合わせなどが挙げられる。本開示は生物学的サンプルを対象とするが、本明細書に開示される概念が、マグネシウムの濃度が決定され得る任意のサンプルに適用され得ることは、当業者に理解され、そのため、本開示の範囲は生物学的サンプルに限定されないということに留意すべきである。

本明細書で使用されるように用語「ウェットアップ」は、流体分析機におけるセンサーの設置から、安定したシグナルが較正試薬から得られる時点までの水和過程を指すと理解されるだろう。

単独又は別の用語と組み合わせて（限定することなく、例えば、「品質制御回復」、「回復期」及び「回復上昇」）本明細書で使用される用語「回復」は、割り当てられた値又は参照値と比較して分析プロセスの収率を意味すると理解される。

本明細書で使用されるように回路は、アナログ及び／もしくはデジタルコンポーネント、又は１つもしくはそれ以上の適切にプログラミングされたプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）並びに関連するハードウェア及びソフトウェア、又はハードウェアに組み込まれた論理回路であり得る。また、「コンポーネント」は１つ又はそれ以上の機能を実行し得る。用語「コンポーネント」は、ハードウェア、例えばプロセッサ（例えばマイクロプロセッサ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ、及び／又は同様のものを含み得る。

ソフトウェアは、１つ又はそれ以上のコンポーネントにより実行された場合、コンポーネントに特定の機能を実行させる１つ又はそれ以上のコンピューターで読み取り可能な指示を含み得る。当然のことながら、本明細書に記載されるアルゴリズムは、１つ又はそれ以上の非一時的メモリ上に記憶され得る。例となる非一時的メモリとしては、ランダム・アクセス・メモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ、及び／又は同様のものが挙げられ得る。このような非一時的メモリは、電気ベース、光学ベース、及び／又は同様のものであり得る。

さらに当然のことながら、本明細書で使用されるように用語「ユーザー」はヒトに限定されず、そして例えば、コンピューター、サーバー、ウェブサイト、プロセッサ、ネットワークインターフェース、ヒト、ユーザー端末、仮想コンピューター、それらの組み合わせなどを含み得る。

本明細書で使用されるように用語「較正情報」は、初期三点較正（すなわち、「フルキャリブレーション」）において決定されたＮｅｒｎｓｔｉａｎ式又はＮｉｃｏｌｓｋｙ－Ｅｉｓｅｎｍａｎ式の勾配、オフセット、及び／又は選択性係数の１つ又はそれ以上を指し得る。

本明細書で使用されるように用語「較正論理」は、１つ又はそれ以上のイオン選択性電極により測定されたデータを解釈するために制御システム内のプロセッサにより使用されるプログラム論理を指す。特に、用語「較正論理」は、初期三点較正（すなわち、「フルキャリブレーション」）のためにマグネシウムイオン選択性電極からのデータを解釈するためにプロセッサにより使用される制御システムのプログラム論理に関する。

本明細書で使用されるように用語「再較正情報」は、初期三点較正後の任意の事後三点較正、二点較正、又は一点較正に由来する情報を使用するＮｅｒｎｓｔｉａｎ式又はＮｉｃｏｌｓｋｙ－Ｅｉｓｅｎｍａｎ式を使用して決定された勾配、オフセット、及び／又は選択性係数の１つ又はそれ以上を指し得る。

本明細書で使用されるように用語「再較正論理」はまた、１つ又はそれ以上のイオン選択性電極により測定されたデータを解釈するために制御システム内でプロセッサにより使用されるプログラム論理を指す。特に、用語「再較正論理」は、初期三点較正後の追加の三点較正、一点較正、及び二点較正（本明細書でさらに定義されるとおり）のためのマグネシウムイオン選択性電極からのデータを解釈するためにプロセッサにより使用される制御システムのプログラム論理に関する。

現在開示され、かつ／又は特許請求される発明の概念をここで検討すると、微小電極のための新規でかつ改善されたマグネシウム感知膜が提供され、これは既存のマグネシウム感知膜よりも改善された安定性を示す。この新規なマグネシウム感知膜は、中央検査室及び／又はＰＯＣ用途に適合可能な新規な電位差測定イオン選択性微小電極の開発において使用され得る。

本開示の特定の実施形態は、生物学的サンプル中のイオン化マグネシウムを検出する電位差測定イオン選択性微小電極のためのマグネシウム感知膜に関する。マグネシウム感知膜は、従来の膜、すなわち固体状態平面膜であってよい。マグネシウム感知膜は、三脚型立体化学構造を有するイオノフォア、親油性ホウ酸塩、親油性電解質、並びにイオノフォア、親油性ホウ酸塩、及び親油性電解質が配置されているポリマーマトリックスを含む。ポリマーマトリックスはポリマー及び可塑剤を含む。

親油性電解質は、約５０ｍｏｌ％より低いか又は約５０ｍｏｌ％に等しい、イオノフォアに対する親油性電解質のモル比をもたらす量で存在する。利用され得る親油性電解質：イオノフォア比の非限定的な例としては、約４９ｍｏｌ％、約４８ｍｏｌ％、約４７ｍｏｌ％、約４６ｍｏｌ％、約４５ｍｏｌ％、約４４ｍｏｌ％、約４３ｍｏｌ％、約４２ｍｏｌ％、約４１ｍｏｌ％、約４０ｍｏｌ％、約３９ｍｏｌ％、約３８ｍｏｌ％、約３７ｍｏｌ％、約３６ｍｏｌ％、約３５ｍｏｌ％、約３４ｍｏｌ％、約３３ｍｏｌ％、約３２ｍｏｌ％、約３１ｍｏｌ％、約３０ｍｏｌ％、約２９ｍｏｌ％、約２８ｍｏｌ％、約２７ｍｏｌ％、約２６ｍｏｌ％、約２５ｍｏｌ％、約２４ｍｏｌ％、約２３ｍｏｌ％、約２２ｍｏｌ％、約２１ｍｏｌ％、約２０ｍｏｌ％、約１９ｍｏｌ％、約１８ｍｏｌ％、約１７ｍｏｌ％、約１６ｍｏｌ％、約１５ｍｏｌ％、約１４ｍｏｌ％、約１３ｍｏｌ％、約１２ｍｏｌ％、約１１ｍｏｌ％、約１０ｍｏｌ％、約９ｍｏｌ％、約８ｍｏｌ％、約７ｍｏｌ％、約６ｍｏｌ％、約５ｍｏｌ％、約４ｍｏｌ％、約３ｍｏｌ％、約２ｍｏｌ％、約１ｍｏｌ％、約０．５ｍｏｌ％などが挙げられる。さらに、親油性電解質：イオノフォア比は、上に列挙された値のいずれか２つの間の範囲内であり得る；例えば（限定としてではなく）、親油性電解質：イオノフォア比は、約０．５ｍｏｌ％～約４９ｍｏｌ％の範囲、又は約５ｍｏｌ％～約４８ｍｏｌ％の範囲、又は約１５ｍｏｌ％～約４５ｍｏｌ％の範囲、又は同様の範囲内である。

公知であるか又は公知でなくとも当該技術分野内で企図され、かつ本開示に従って機能することができる三脚型立体化学構造を有するいずれのイオノフォアも本開示の範囲内である。一実施形態において、イオノフォアは少なくとも１つのマロン酸イミド官能基を有し得る。本開示に従って利用され得るイオノフォアの非限定的な例としては、式Ｉ～ＩＶ：

の構造のいずれかにより表されるイオノフォアが挙げられる。

式ＩＶにおいて、ｎは約６～約８の範囲内である。式Ｉ～ＩＩＩの構造のいずれかにより表されるイオノフォアは、それぞれ製品記号表示ＥＴＨ５５０６、ＥＴＨ５５０４、ＥＴＨ３８３２により当該分野で知られている。式ＩＶにおいてｎが６である場合、イオノフォアは製品記号表示ＥＴＨ５２８２により知られる；式ＩＶにおいてｎが８である場合、イオノフォアは製品記号表示ＥＴＨ７０２５により知られる。「ＥＴＨ」は、スイス連邦工科大学（Ｓｗｉｓｓ Ｆｅｄｅｒａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（Ｅｉｄｇｅｎｏｅｓｉｓｓｃｈｅ Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｈｏｃｈｓｃｈｕｌｅ）の独語版を示す。

（非限定的だが）特定の実施形態において、イオノフォアは式Ｉの構造により表される（すなわち、ＥＴＨ５５０６）。

公知であるか又は公知でなくとも当該技術範囲内で企図され、かつ本明細書に記載されるように機能することができる任意の親油性ホウ酸塩は、本開示に従って利用され得る。本明細書において利用され得る親油性ホウ酸塩の非限定的な例としては、テトラキス（４－クロロフェニル）ホウ酸カリウム（ＫＴｐＣｌＰＢ）及びテトラキス［３，５－ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ホウ酸ナトリウム（ＮａＴＦＰＢ）が挙げられる。

さらに、親油性ホウ酸塩は、膜が本開示に従って機能することを可能にする任意の濃度で存在し得る。例えば（限定としてではなく）、親油性ホウ酸酸塩は、イオノフォアに対する親油性ホウ酸塩のモル比約４０ｍｏｌ％、約４１ｍｏｌ％、約４２ｍｏｌ％、約４３ｍｏｌ％、約４４ｍｏｌ％、約４５ｍｏｌ％、約４６ｍｏｌ％、約４７ｍｏｌ％、約４８ｍｏｌ％、約４９ｍｏｌ％、約５０ｍｏｌ％、約５１ｍｏｌ％、約５２ｍｏｌ％、約５３ｍｏｌ％、約５４ｍｏｌ％、約５５ｍｏｌ％、約５６ｍｏｌ％、約５７ｍｏｌ％、約５８ｍｏｌ％、約５９ｍｏｌ％、約６０ｍｏｌ％、約６１ｍｏｌ％、約６２ｍｏｌ％、約６３ｍｏｌ％、約６４ｍｏｌ％、約６５ｍｏｌ％、約６６ｍｏｌ％、約６７ｍｏｌ％、約６８ｍｏｌ％、約６９ｍｏｌ％、約７０ｍｏｌ％、約７１ｍｏｌ％、約７２ｍｏｌ％、約７３ｍｏｌ％、約７４ｍｏｌ％、約７５ｍｏｌ％、約７６ｍｏｌ％、約７７ｍｏｌ％、約７８ｍｏｌ％、約７９ｍｏｌ％、約８０ｍｏｌ％、約８１ｍｏｌ％、約８２ｍｏｌ％、約８３ｍｏｌ％、約８４ｍｏｌ％、約８５ｍｏｌ％、約８６ｍｏｌ％、約８７ｍｏｌ％、約８８ｍｏｌ％、約８９ｍｏｌ％、約９０ｍｏｌ％、約９１ｍｏｌ％、約９２ｍｏｌ％、約９３ｍｏｌ％、約９４ｍｏｌ％、約９５ｍｏｌ％、約９６ｍｏｌ％、約９７ｍｏｌ％、約９８ｍｏｌ％、約９９ｍｏｌ％、又は約１００ｍｏｌ％をもたらす量、さらには上記の値のいずれか２つにより形成される範囲（又は上記値の２つの間の任意の値）、例えば（限定されないが）約４０ｍｏｌ％～約１００ｍｏｌ％の範囲、約５０ｍｏｌ％～約１００ｍｏｌ％の範囲などで存在し得る。

公知であるか又は公知でなくとも当該技術範囲内で企図され、かつ本明細書に記載されるように機能することができる任意の親油性電解質は、本開示に従って利用され得る。本明細書において利用され得る親油性電解質の非限定的な一例は、式Ｖ：

により表される構造を有し得る。

公知であるか又は公知でなくとも当該技術範囲内で企図され、かつ本明細書に記載されるように機能することができる任意のポリマーは、本開示に従ってポリマーマトリックスの一部として利用され得る。本明細書において利用され得るポリマーの非限定的な例としては、ポリ（塩化ビニル）、ポリウレタン、及びそれらの組み合わせが挙げられる。

公知であるか又は公知でなくとも当該技術範囲内で企図され、かつ本明細書に記載されるように機能することができる任意の可塑剤は、本開示に従ってポリマーマトリックスの一部として利用され得る。本明細書において利用され得る可塑剤の非限定的な例としては、以下の式ＶＩ～ＶＩＩＩ：

により表されるものが挙げられる。

膜は、それらから形成される電位差測定イオン選択性微小電極が本開示に従って機能することを可能にする任意の寸法で提供され得る。特定の非限定的な実施形態において、電位差測定イオン選択性微小電極のための膜は、典型的には、０．５ｃｍ未満の直径及び約１００μｍ未満の厚さを有する。さらに、微小電極のための膜は、内部電解質溶液を有していなくても、内部固体状態電解質溶液をナノリットル体積まで（約３μｍ未満の厚さで）有していてもよい。比較して、微小電極のための膜は、約１ｍＬより多い内部電解質塩水溶液では、約１．０ｃｍより大きい直径及び約１００μｍ～約１５０μｍの範囲内の厚さを有するだろう。

本開示の別の実施形態は、生物学的サンプル中のイオン化マグネシウムを検出する電位差測定イオン選択性電極に関する。電位差測定イオン選択性電極は、本明細書で上で記載されたか又はそうでなければ企図されるマグネシウム感知膜のいずれかを含む。電位差測定イオン選択性電極は、いずれの現在のｉＭｇセンサー（その検出下限は０．２ｍＭより大きい）よりも有意に良好な検出下限を有する。例えば（しかし限定としてではなく）、電位差測定イオン選択性微小電極は、約０．１ｍＭより低いか又は約０．１ｍＭに等しいＭｇ²⁺検出下限を有し得る。

本開示の別の実施形態は、生物学的サンプル中に存在するマグネシウムイオンのレベルを測定する方法に関する。該方法において、記載されるか又は記載されていなければ企図される電位差測定イオン選択性電極はいずれも、生物学的サンプルと接触され、そして生物学的サンプル中に存在するマグネシウムイオンのレベルが、電位差測定イオン選択性電極を使用して測定される。

該方法は、電位差測定イオン選択性電極を、ポリ（エチレンオキシド）界面活性剤を含む試薬と接触させる工程を更に含み得る。ポリ（エチレンオキシド）界面活性剤は、界面活性剤及び電位差測定イオン選択性電極が本開示に従って機能することを可能にする任意の濃度で利用され得る。本開示の範囲内にあるポリ（エチレンオキシド）界面活性剤濃度の非限定的な例は、約１００ｍｇ／Ｌ未満である。

公知であるか又は公知でなければ当該技術内で企図され、かつ本明細書に記載されるように機能することができる任意のポリ（エチレンオキシド）界面活性剤が、本開示に従って利用され得る。本開示に従って利用され得るポリ（エチレンオキシド）界面活性剤の非限定的な例は、式ＩＸ～ＸＩ：

の構造により表される。

式ＩＸにおいて、ｎは約９から約１０の範囲内であり；式ＸＩにおいて、ｎは約１００である。式ＩＸの構造により表される界面活性剤の非限定的な一例（例えば、ｔ－オクチルフェノキシポリエトキシエタノール）は、商品名ＴＲＩＴＯＮ^TM Ｘ－１００（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｓｔ． Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）で販売される。式Ｘの構造により表される界面活性剤の非限定的な一例（例えば、ポリエチレン２３ラウリルエーテル）は、製品記号表示Ｂｒｉｊ－３５により当該分野で知られている。式ＸＩ（式中、ｎは約１００である）の構造により表される界面活性剤の非限定的な例は、ポリオキシエチレン（１００）ステアリルエーテル非イオン性界面活性剤であり、これは製品記号表示Ｂｒｉｊ－７００により当該分野で知られている（ＣＡＳ番号９００５－００－９）。式ＸＩの構造により表される界面活性剤の特定の非限定的な例は、米国特許第８，４９６，９００号（２０１３年７月３０日にＺｈａｎｇらに発行された）において開示される。

本開示のさらなる別の実施形態は、本明細書において記載されるか又は記載されていなければ企図される膜、微小電極及び／又は試薬のいずれか１つ又はそれ以上を含有するキットを含む。限定としてではないが、例えば、キットは、本明細書に記載されるマグネシウム感知膜のいずれか及び／又は該膜を含有する電位差測定イオン選択性電極のいずれかを含み得る。さらに、キットは、本明細書において記載されるか又は記載されていなければ企図される界面活性剤を含む１つ又はそれ以上の試薬を更に含み得る。あるいは（かつ／又はそれらに加えて）、該試薬は、１つもしくはそれ以上の較正試薬、１つもしくはそれ以上の洗浄試薬、又は１つもしくはそれ以上の品質管理試薬、又は上記の任意の組み合わせであり得る。

さらに、キットは、本明細書において記載されるか又は記載されていなければ企図される特定の方法のいずれかを実行するための他の試薬をさらに含有してもよい。これらのさらなる試薬の性質は特定のアッセイ形式に依存し、そしてそれらの同定は十分に当業者の技術範囲内である。

構成要素／試薬は、それぞれキットの別個の容器／区画に配置され得るか、又は様々な構成要素／試薬は、構成要素／試薬の競合する性質及び／又は構成要素／試薬の安定性に依存して、キットの１つもしくはそれ以上の容器／区画においいて組み合わされ得る。キットは、アッセイを実行するための他の別個に包装された試薬をさらに含む場合がある。キットにおける様々な構成要素／試薬の相対量は、アッセイ方法の間に起こることが必要な反応を実質的に最適化する構成要素／試薬の濃度を生じるために、そしてさらにアッセイの安定性／感度を実質的に最適化するために、広く変動し得る。ポジティブ及び／又はネガティブコントロールは、キット内に含まれ得る。キットは、キットを使用する方法を説明する一組の書面による指示書を更に含み得る。例えば、限定としてではないが、キットは、電位差測定イオン選択性電極のリンス、較正、及び／又は操作のための指示書をさらに含み得る。この性質のキットは、本明細書に記載されるか又は記載されなければ企図される方法のいずれかにおいて使用され得る。

実施例
本明細書以下において実施例が提供される。しかし、本開示は、その出願において、本明細書以下において開示される特定の実験、結果、及び検査手順に限定されないと理解されるべきである。むしろ、実施例は、単に様々な実施形態のうちの１つとして提供されるものであり、そして包括的ではなく例示的であることを意図される。

この実施例において、イオノフォアとしてＥＴＨ５５０６を用いたｉＭｇの固体状態マイクロセンサーが製造され、ここで被覆膜は、イオノフォアＥＴＨ５５０６ １５ｍｏｌ％～４５ｍｏｌ％の範囲内で親油性電解質ＥＴＨ５００（テトラキス（４－クロロフェニル）ホウ酸テトラドデシルアンモニウム塩、Ｍｗ＝１１４８の親油性添加剤）をドープされた。バルク感知膜の誘電率特徴（誘電特徴）は増加し、インピーダンスは減少した；従って、主要な干渉カチオンＣａ²⁺に対する選択性は改善され、検出限界は＜０．１ｍＭに低下した；この検出限界は、基礎を置くＮｏｖａ ＣＣＸ ｉＭｇセンサー（＞０．２ｍＭ）よりも有意に良好である。さらに、本明細書に記載されるｉＭｇマイクロセンサーは、ＥＴＨ５００を添加することによりより安定な回復を示した。

ＥＴＨ５００が５０ｍｏｌ％を超えて添加される場合、ｉＭｇ感知膜の誘電率は、イオノフォアと標的イオンとの間の錯体形成プロセスではなくむしろイオン交換プロセスにより影響を受ける傾向があり、その結果、一価カチオン干渉はより影響が大きくなった（例えば、Ｎａ⁺干渉）。

ＬＯＱ Ｍｇ ²⁺ を改善するためのｉＭｇマイクロセンサーにおけるＥＴＨ５００
ｉＭｇマイクロセンサーを以下のように製造した。被覆膜を、ＥＴＨ５５０６ベースのｉＭｇ被覆膜カクテルを使用して製造した。膜厚さは７０～１００マイクロメートルであり、そしてマイクロセンサー直径は２００マイクロメートルであった。内部電解質溶液は、メトセルベースの調剤液中４０ｍＭ ＭｇＣＩ₂であり、そして乾燥されたＩＥ厚さは＜３マイクロメートルであった。

表１及び図１は、ｉＭｇマイクロセンサー膜へのＥＴＨ５００の添加が、膜インピーダンスを＞２５０Ｍオームから＜２０Ｍオームに有意に減少させたということを明確に実証した。

図２～４及び表２は、０．５ｍＭ Ｍｇ²⁺から０．１ｍＭ Ｍｇ²⁺の溶液系におけるＥＴＨ５００ ０．０質量％、０．５質量％、及び１．５質量％を用いたｉＭｇマイクロセンサーの応答回復を示す。

３つのレベルの自動ＱＣ溶液におけるｉＭｇマイクロセンサーの応答安定性
３つのセンサー（ＥＴＨ５００：０％、０．５％、及び１．５％）を同じセンサーモジュール（ＲＰ Ｃｏｏｘモジュール）で組み立てた。ＡＱＣにおける標的Ｍｇ²⁺濃度は以下のとおりであった：ＡＱＣ１、０．９ｍＭ Ｍｇ²⁺；ＡＱＣ２、０．６ｍＭ Ｍｇ²⁺；及びＡＱＣ３、０．３ｍＭ Ｍｇ²⁺。データのシステム番号：ＳＮ３１４６７。利用した較正試薬は、ＲＡＰＩＤＰｏｉｎｔ ５００（ＲＰ５００）血液ガス分析機（Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ、Ｉｎｃ．、Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ、ＮＹ）での使用のために開発されたものであった。

様々なＥＴＨ５００質量％を有するｉＭｇマイクロセンサーのＡＱＣ性能：ＥＴＨ５００を含有しないｉＭｇマイクロセンサー（図５）は、２つの異なる濃度のＥＴＨ５００を有するｉＭｇマイクロセンサーと比較した場合、より低い安定性を有した（図６及び７）。さらに、ＥＴＨ５００を含有しないｉＭｇマイクロセンサー（図５）は、低いＭｇ²⁺ ＡＱＣ（ＡＱＣ３）に対してポジティブに偏った回復を示した。ＥＴＨ５００を添加すると（図６及び７）、ｉＭｇマイクロセンサーは低Ｍｇ²⁺ ＡＱＣ（ＡＱＣ３）においてかなり減少した偏りを示した。

考察
本開示は、血液分析機のためのｉＭｇマイクロセンサーにおいてＥＴＨ５００を導入した最初のものであり、ここでｉＭｇマイクロセンサーは、ｉＭｇ応答に影響を与える界面活性剤を克服するために親油性ホウ酸塩（例えば、限定されないが、ＫＴｐＣＩＰＢ）に加えて最適な含有量の親油性電解質（ＥＴＨ５００）を含有する。

本明細書の上で記載されるように構築された固体状態ｉＭｇマイクロセンサーを使用して、≦０．１ｍＭのレベルで低いＭｇ²⁺濃度を試験し、これは、従来のｉＭｇセンサーよりも４週間にわたって（研究開発フェーズのｉＭｇ ＩＳＥ；Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ、Ｉｎｃ．、Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ、ＮＹ）、及びＮＯＶＡ ＣＣＸの基礎を置くｉＭｇセンサー（＞０．２ｍＭ）よりも有意に良好である。さらに、本明細書に記載されるｉＭｇマイクロセンサーは、ＥＴＨ５００を添加したことによりより安定な回復を示した。

ＥＴＨ５００は、応答カイネティクスを改善するために従来のＩＳＥ（すなわち、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、ｐＨ、及びＭｇ）の研究において以前に報告されたが、ｉＭｇ固体状態センサーの検出限界を改善することについて報告された研究はない。さらに、従来のＩＳＥにおいて利用されるＥＴＨ５００の量は、現在開示されるｉＭｇマイクロセンサーにおいて利用される量よりも実質的に高い。

ＥＴＨ５５０６は、Ｍｇ²⁺についての好ましい選択的イオノフォアとして使用されてきた。しかし、これは他のカチオンイオノフォア－カチオン対（ＥＴＨ１００１－対－Ｃａ²⁺、ＮａＸ－対－Ｎａ⁺、バリノマイシン－対－Ｋ⁺）よりもその標的カチオンであるＭｇ²⁺に対して比較的弱い結合力を有する。従来のマイクロセンサーと比較して、ｉＭｇマイクロセンサーサイズは、膜インピーダンス増加をもたらす（ＭオームからＧオーム）。本明細書において示されるように、親油性イオン対としてＥＴＨ５００を添加することは、膜の誘電率を変化させる。

以下に挙げられるボルンの式によれば：

膜誘電率（イプシロン）の増加は、より高い錯体化学量論及びそのより大きなイオン半径に起因して、Ｍｇ²⁺よりも大きなイオン（例えば、Ｃａ²⁺）－イオノフォア（リガンド）錯体形成に対する区別をもたらした。従って、干渉カチオン及び特にＣａ²⁺、に対するｉＭｇマイクロセンサーの選択性は、ＥＴＨ５００の親油性イオン対の添加により改善された。ｉＭｇマイクロセンサー応答感度も、特に低いＭｇ²⁺レベルを有するサンプルにおいて増強された。

従って、この実施例の結果は、０．５％～１．５％ ＥＴＨ５００をドープされたｉＭｇマイクロセンサーがサンプルにおいて０．２ｍＭと０．１ｍＭ Ｍｇ²⁺との間の応答シグナルを明確に区別できることを実証し、そして従来技術と比較した場合のこの検出下限の改善は、本開示のｉＭｇマイクロセンサーの確実な利点である。

従来のｉＭｇ膜（マクロセンサー）において、ボラート対イオノフォア比は、Ｃａ²⁺に対するＭｇ²⁺選択性を確実にするために非常に重要であり；Ｏ’Ｄｏｎｎｅｌｌら（Ａｎａｌｙｔｉｃａ Ｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ （１９９３） ２８１：１２９－１３４）及びＺｈａｎｇら（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （２０００） １６：１１－１８）において見られ得るように、現在好ましいボラート対イオノフォア比は１５０ｍｏｌ％である。このようなｉＭｇセンサーが試薬中で界面活性剤と接触する場合、応答シグナルは強い界面活性剤干渉に起因して歪められる（Ｍａｌｉｎｏｗｓｋａら（Ａｎａｌｙｔｉｃａ Ｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ （１９９９） ３８２：２６５－２７５））。近年開示されたｉＭｇセンサー配合（米国特許第１０，２４１，０７１号、２０１９年３月２６日にＺｈａｎｇらに発行）は、ｉＭｇが血液分析機において使用される場合に界面活性剤干渉を首尾よく克服することができる；このｉＭｇセンサー配合は、５０ｍｏｌ％～１００ｍｏｌ％の範囲に及ぶボラート対イオノフォア比を有する。従来のｉＭｇ膜におけるボラート含有量のこのような減少は、膜誘電率を減少させ、それ故、検出下限（ＬＬＯＤ）を上昇させる。ＥＴＨ５００を本明細書に開示されるｉＭｇマクロセンサーに添加することは、ボラート減少に起因する膜誘電率損失を補い、そして低Ｍｇ²⁺サンプルにおけるｉＭｇマイクロセンサー感度を改善する。

まとめると、本開示は、０．５～１．５質量％（イオノフォアに対して１５ｍｏｌ％～４５ｍｏｌ％）ＥＴＨ５００を、界面活性剤を含む較正試薬を含む血液Ｍｇ²⁺分析機のためのｉＭｇマイクロセンサーに導入した最初のものである。従来のセンサーのｉＭｇ配合（すなわち、‘０７１号特許の最適な５０ｍｏｌ％～１００ｍｏｌ％ボラート－対－イオノフォア比）を基本配合として使用した。本明細書において開示されるマイクロセンサーは、ｉＭｇマイクロセンサー検出限界を０．１ｍＭ Ｍｇ²⁺まで改善し、これは実質的に従来のｉＭｇセンサー及びＮＯＶＡ ＣＣＸ ｉＭｇセンサーの基礎を置くシステム（これは最も低いＭｇ²⁺濃度として０．２ｍＭしか検出できない）よりも実質的に優れている。これは高い精密さ及び精度で低マグネシウム血症サンプルを試験する際のｉＭｇセンサーの非常に重大な改善である。

さらに、本開示のｉＭｇマイクロセンサーは、マイクロセンサーのインピーダンス減少に起因してより安定なセンサー応答をもたらす。あらに、回復の全体の精密さも有意に改善される。

従って、本開示に従って、組成物、キット、及びデバイス、さらにはそれらを製造及び使用する方法が提供され、これらは、本明細書の上で述べられた目的及び及び利点を十分に満たす。本開示は、本明細書の上で述べられた特定の図面、実験、結果、及び言語と合わせて記載されてきたが、多くの代替、改変、及び変形が当業者に明らかとなるであろうことは明らかである。従って、本開示の精神及び広範な範囲内である全てのこのような代替、改変、及び変形を包含することが意図される。

Claims (20)

1. 生物学的サンプルにおいてイオン化マグネシウムを検出する電位差測定イオン選択性微小電極のためのマグネシウム感知膜であって、該マグネシウム感知膜は：
   三脚型立体化学構造を有するイオノフォア；
   約５０ｍｏｌ％～約１００ｍｏｌ％の範囲内の、イオノフォアに対する親油性ホウ酸塩のモル比をもたらす量で存在する親油性ホウ酸塩；
   約５０ｍｏｌ％より低いか又は約５０ｍｏｌ％に等しい、イオノフォアに対する親油性電解質のモル比をもたらす量で存在する親油性電解質［ここで親油性電解質は、式Ｖ：
   

   

   により表される］；並びに
   イオノフォア、親油性ホウ酸塩、及び親油性電解質が配置されているポリマーマトリックス［ここでポリマーマトリックスはポリマー及び可塑剤を含む］
   を含む、上記マグネシウム感知膜。
2. イオノフォアに対する親油性電解質のモル比は、約１５ｍｏｌ％～約４５ｍｏｌ％の範囲内である、請求項１に記載のマグネシウム感知膜。
3. イオノフォアは、式Ｉ～ＩＶ：
   

   

   の構造により表されるイオノフォアから選択され、
   ここで式ＩＶにおいて、ｎは約６～約８の範囲内である、請求項１に記載のマグネシウム感知膜。
4. ポリマーは、ポリ（塩化ビニル）、ポリウレタン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のマグネシウム感知膜。
5. 膜は、直径約０．５ｃｍ未満及び厚さ約１００μｍ未満を有する、請求項１に記載のマグネシウム感知膜。
6. 親油性ホウ酸塩は、テトラキス（４－クロロフェニル）ホウ酸カリウム（ＫＴｐＣＩＰＢ）である、請求項１に記載のマグネシウム感知膜。
7. 生物学的サンプルにおいてイオン化マグネシウムを検出する電位差測定イオン選択性微小電極であって、ここで該電位差測定イオン選択性微小電極は：
   三脚型立体化学構造を有するイオノフォア；
   約５０ｍｏｌ％～約１００ｍｏｌ％の範囲内の、イオノフォアに対する親油性ホウ酸塩のモル比をもたらす量で存在する親油性ホウ酸塩；
   約５０ｍｏｌ％より低いか又は約５０ｍｏｌ％に等しい、イオノフォアに対する親油性電解質のモル比をもたらす量で存在する親油性電解質［ここで親油性電解質は、式Ｖ：
   

   

   により表される］；並びに
   イオノフォア、親油性ホウ酸塩、及び親油性電解質が配置されているポリマーマトリックス［ここでポリマーマトリックスはポリマー及び可塑剤を含む］
   を含むマグネシウム感知膜を含み；そして
   ここで電位差測定イオン選択性微小電極は、約０．１ｍＭ未満又は約０．１ｍＭに等しいＭｇ²⁺検出下限を有する、上記電位差測定イオン選択性微小電極。
8. イオノフォアに対する親油性電解質のモル比は、約１５ｍｏｌ％～約４５ｍｏｌ％の範囲内である、請求項７に記載の電位差測定イオン選択性微小電極。
9. イオノフォアは、式Ｉ～ＩＶ：
   

   

   の構造により表されるイオノフォアから選択され、
   ここで式ＩＶにおいて、ｎは約６～約８の範囲内である、
   請求項７に記載の電位差測定イオン選択性微小電極。
10. ポリマーは、ポリ（塩化ビニル）、ポリウレタン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項７に記載の電位差測定イオン選択性微小電極。
11. 膜は直径約０．５ｃｍ未満及び厚さ約１００μｍ未満を有する、請求項７に記載の電位差測定イオン選択性微小電極。
12. 親油性ホウ酸塩は、テトラキス（４－クロロフェニル）ホウ酸カリウム（ＫＴｐＣＩＰＢ）である、請求項７に記載の電位差測定イオン選択性微小電極。
13. 生物学的サンプル中に存在するマグネシウムイオンのレベルを測定する方法であって、該方法は：
    電位差測定イオン選択性微小電極を生物学的サンプルと接触させる工程［ここで、電位差測定イオン選択性微小電極は生物学的サンプル中のイオン化マグネシウムを検出し、そして該電位差測定イオン選択性微小電極は、
    三脚型立体化学構造を有するイオノフォア；
    約５０ｍｏｌ％～約１００ｍｏｌ％の範囲内の、イオノフォアに対する親油性ホウ酸塩のモル比をもたらす量で存在する親油性ホウ酸塩；
    約５０ｍｏｌ％より低いか又は約５０ｍｏｌ％に等しい、イオノフォアに対する親油性電解質のモル比をもたらす量で存在する親油性電解質［ここで親油性電解質は、式Ｖ：
    

    

    により表される］；並びに
    イオノフォア、親油性ホウ酸塩、及び親油性電解質が配置されているポリマーマトリックス［ここでポリマーマトリックスはポリマー及び可塑剤を含む］
    を含むマグネシウム感知膜を含む］；及び
    電位差測定イオン選択性微小電極を使用して生物学的サンプル中のマグネシウムイオンのレベルを測定する工程
    を含む、上記方法。
14. イオノフォアに対する親油性電解質のモル比は、約１５ｍｏｌ％～約４５ｍｏｌ％の範囲内である、請求項１３に記載の方法。
15. イオノフォアは、式Ｉ～ＩＶ：
    

    

    の構造により表されるイオノフォアから選択され、
    ここで式ＩＶにおいて、ｎは約６～約８の範囲内である、請求項１３に記載の方法。
16. ポリマーは、ポリ（塩化ビニル）、ポリウレタン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
17. 膜は直径約０．５ｃｍ未満及び厚さ約１００μｍ未満を有する、請求項１３に記載の方法。
18. 親油性ホウ酸塩は、テトラキス（４－クロロフェニル）ホウ酸カリウム（ＫＴｐＣＩＰＢ）である、請求項１３に記載の方法。
19. 電位差測定イオン選択性電極を、界面活性剤を含む試薬と接触させる工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
20. 界面活性剤の濃度は約１００ｍｇ／Ｌ未満であり、そして界面活性剤は、式ＩＸ、Ｘ、又はＸＩ：
    

    

    のうち１つの構造により表されるポリ（エチレンオキシド）界面活性剤であり、
    ここで式ＩＸにおいて、ｎは約９～約１０の範囲内であり；そして
    式ＸＩにおいて、ｎは約１００である、
    請求項１９に記載の方法。

Images