JP7212135B2

JP7212135B2 - マグネシウムイオン選択性膜

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Publication number: JP7212135B2
Application number: JP2021500127A
Authority: JP
Inventors: ニュゴー，トマス・ピーダスン; スナイダ，パレ; ナイルソン，ピーダ・ヤコプスン; ハンスン，トマス・スティーン; ラウアスン，トマス
Original assignee: ラジオメーター・メディカル・アー・ペー・エス
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2039-06-21
Also published as: WO2020007623A1; US20210231601A1; EP3818363A1; CN112384793A; CN112384793B; JP2021529318A

Description

本発明は、マグネシウムイオン選択性膜およびその調製、このような膜を含む電極および電位差測定センサー、ならびに試料中のマグネシウムイオン濃度を決定するためのこれらの使用に関する。

マグネシウムは、人体内の普通金属であり、化学および生化学プロセスで重要な役割を果たす。体内のマグネシウムは、タンパク質と結合し、アニオンと錯体を形成するか、または遊離イオン化分画（ｉＭｇ）として存在するかのいずれかである。ｉＭｇ分画は、例えば、神経伝導または骨格筋、心筋もしくは子宮筋の収縮におけるイオンチャネル調節剤として、いくつかの生理学的役割を果たす。入院患者における研究では、低マグネシウム血症（１１％）および高マグネシウム血症（９．３％）の有病率が高いことが見出された（Ｗｏｎｇら（１９８３）ＡｍＪＣｌｉｎＰａｔｈｏｌ７９：３４８）。

ｉＭｇの特異的な測定は困難であり、歴史的に、臨床検査は、マグネシウム全体のアッセイに依存する場合が多かった。マグネシウムイオン選択性センサーは、ＷＯ９２／１６８３１（ＮｏｖａＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＣｏｒｐ．）に記載されており、これはマグネシウムイオン選択性化合物として１，１０－フェナントロリンを含むマグネシウム選択性膜を開示する。ＷＯ２０１５／１６０７５５（ＳｉｅｍｅｎｓＨｅａｌｔｈｃａｒｅＤｉａｇｎｏｓｔｉｃｓＩｎｃ．）は、三脚型立体化学構造を有するイオノフォア、親油性ホウ酸塩およびポリマーマトリックスを含む、イオン化マグネシウムを検出するための膜を記載する。

しかし、ｉＭｇに対する高い選択性を膜に付与すること、特に、カルシウムイオンなどの他のカチオンと比べてマグネシウムイオンに対する選択性を得ることは、依然として課題である。選択性が限定的であることに加えて、当技術分野において記載されたマグネシウムイオン選択性膜は、安定性、干渉、ドリフトおよび迅速な立ち上がり時間に関しては最適以下の場合が多い。これらのパラメーターのうちの１つに対して膜を改善するための調整は、他のパラメーターに悪影響を与える場合がある。

したがって、マグネシウムに対する選択性は高いが、依然として安定で、干渉およびドリフトに対して耐性があり、迅速な立ち上がり時間を有する改善されたマグネシウムイオンセンサーが必要とされている。これらの必要性は、本発明によって対処される。

第１の態様において、本発明は
ａ．イオノフォア、および
ｂ．酸性基を含む親油性化合物であって、式Ｉ

（式中、
Ａは酸性基を含み、
Ｒ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０のうちの１つ、２つまたは３つすべては、Ｃ_４～１８アルキル基、Ｃ_４～１８アルケニル基、Ｃ_４～１８アルキニル基またはアミド含有Ｃ_４～１８基であるＣ_４～１８基であり、前記Ｃ_４～１８基は、フェニル基から数えて１、２および３位が直鎖であるか、または前記１、２および３位に合計で側鎖を１つのみ有し、
他のＲ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０は、独立に、水素または直鎖Ｃ_１～１８アルキル基である）
の化合物である、親油性化合物、または前記親油性化合物の塩
を含む、マグネシウムイオン選択性膜を提供する。

さらなる態様において、本発明は、
ｉ）スペーサーを介して酸性基に共有結合しているイオノフォアであって、前記スペーサーが少なくとも１個の炭素原子を含む、イオノフォア、または
ｉｉ）その塩、すなわち、スペーサーを介して酸性基に共有結合している前記イオノフォアの塩
を含む、マグネシウムイオン選択性膜を提供する。

さらなる態様において、本発明は、本発明のマグネシウムイオン選択性膜を調製する方法であって、成分を溶媒中で混合し、得られた溶液を所望の支持体上に分配し、溶媒を蒸発させることによる、方法に関する。

さらなる態様において、本発明は、液体試料のマグネシウムイオン濃度を決定するための電極であって、本明細書に定義される本発明の膜を含む電極を提供する。
さらにさらなる態様において、本発明は、液体試料のマグネシウムイオン濃度を決定するための電位差測定センサーであって、本発明の膜または本発明の電極を含む、電位差測定センサーを提供する。

さらに、本発明は、液体試料のマグネシウムイオン濃度を決定する方法であって、前記試料と本発明の電極または本発明の電位差測定センサーとを接触させるステップと、前記電極または電位差測定センサーから得られる信号に基づきマグネシウムイオン濃度を決定するステップとを含む、方法に関する。本発明はまた、疾患または障害を診断する方法であって、マグネシウムイオン濃度を本発明に従って対象の試料について決定する方法を行うステップを含む、方法に関する。

本発明のこれらおよび他の態様および実施形態を以下にさらに詳細に記載する。

膜ＩＤ：「ＯＰＰ」、「ＯＢＡ」、「ＯＢＳ」、「ＤＢＳ」および「テトラキス」で調製したイオン選択性電極の選択係数

および感度（Ｓ）を決定するために使用したＦＩＭ溶液について記録された真のｃＭｇ値の関数としての信号ｍＶを示すグラフである。灰色の陰影部分は、イオン化マグネシウムの生理学的に適切な測定範囲（０．１～２．５ｍＭ）を示す。ｘ軸は対数である。
膜ＩＤ：「ＤＵＰ＿ＯＰＰ」、「ＤＵＰ＿テトラキス」、「ＭＵＰ＿ＯＰＰ」、「ＥＴＨ５５０６＿ＯＰＰ」および「ＥＴＨ５５０６＿テトラキス」で調製したイオン選択性電極の選択係数

および感度（Ｓ）を決定するために使用したＦＩＭ溶液について記録された真のｃＭｇ値の関数としての信号ｍＶを示すグラフである。灰色の陰影部分は、イオン化マグネシウムの生理学的に適切な測定範囲（０．１～２．５ｍＭ）を示す。ｘ軸は対数である。

定義
膜の文脈において本明細書で使用する「選択性」という用語は、特定のイオンに対する選好を指す。本明細書で使用する「選択性」は、絶対的または排他的選択性を意味しない。すなわち、膜は、複数のイオン、例えば、マグネシウムイオンおよびカルシウムイオンに対して選択性であってよい。

本明細書で使用する「イオノフォア」という用語は、イオンを可逆的に結合する化合物、例えば、イオンを膜全体に輸送できる化合物を指す。
特に、「親油性化合物」の文脈において、本明細書で使用する「親油性」という用語は、脂肪、油、脂質または非極性溶媒に溶解する化学化合物の能力を指す。

「酸性基」という用語は、水素イオンを塩基に供与してイオン化することができる基を指す。
本明細書で使用する「塩」という用語は、その負電荷を平衡させるカチオン種と共にある、酸が脱プロトン化された形態を指す。

本明細書で使用する１，１０－フェナントロリンの「置換形態」という用語は、それに対する１つまたは複数の置換を含む１，１０－フェナントロリン骨格を含む物質を指す。「置換」という用語は、Ｒ基またはＲ残基での１，１０－フェナントロリン上の水素の置き換えを指す。同様に、「置換アリール」は、水素が異なる残基または基で置き換えられているアリール基を指す。

化学基の文脈において「Ｃ_{ｘｘ～ｙｙ}」という用語は、該基が、ＸＸ～ＹＹ個の炭素原子、すなわちＸＸから出発して、ＹＹを含むＹＹまでの任意の数を含有することを示し、例えば、Ｃ_１～１８アルキル基は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８個の炭素原子を含有する。別段の記載がない限り、このような基は直鎖または分岐であり得る。

化学基を指す場合、「アルキル」、「アリール」、「アルケニル」および「アルキニル」という用語は、当技術分野でのその通常の意味を有する。いくつかの実施形態において、このような基は、１８個以下の炭素原子を含む。「分岐アルキル」という用語は、完全な直鎖ではない、すなわち、少なくとも１つの側鎖を有するアルキル基を指す。

試料中のマグネシウムイオンなどのイオンの濃度の決定の文脈において本明細書で使用する「濃度」という用語は、測定された試料のものと等しいイオン活性を有する、標準化された溶液マトリックス中のイオンの化学量論濃度（参照スケール）を指す。ＩＦＣＣガイドラインを参照のこと（ＢｅｎＲａｙａｎａら、（２００８）ＣｌｉｎＣｈｅｍＬａｂＭｅｄ４６（１）：２１）。

ポリマーに関連して本明細書で使用する分子量という用語は、
Ｍ_ｗ＝ΣＷ_ｉＭ_ｉ
（式中、Ｗ_ｉは、分子量Ｍ_ｉを有するポリマーの重量分率である）
によって算出される、重量平均分子量を指す。

本発明のさらなる態様および実施形態
本発明者らは、当技術分野において以前に記載された膜と比較して、マグネシウムイオンに対する選択性が改善されたマグネシウムイオン選択性膜を開発した。さらに、本発明の膜は、安定で、干渉およびドリフトに対して耐性があり、迅速な立ち上がり時間を有する。

選択性の改善は、酸性基を含む親油性化合物を膜に導入するか、または酸性基を膜で用いられるイオノフォアに共有結合させるかのいずれかによって、酸性基を膜に添加することにより達成される。

任意の理論に拘束されずに、イオノフォアと、例えば、より大きなカルシウムイオンよりもマグネシウムイオンとの相互作用に有利に働く構造、例えば、以下に示す構造が形成され得ると仮定される。
構造Ａ：

構造Ｂ：

したがって、上記のように、第１の態様において、本発明は、
ａ．イオノフォア、および
ｂ．酸性基を含む親油性化合物であって、式Ｉ

（式中、
Ａは酸性基を含み、
Ｒ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０のうちの１つ、２つまたは３つすべては、Ｃ_４～１８アルキル基、Ｃ_４～１８アルケニル基、Ｃ_４～１８アルキニル基またはアミド含有Ｃ_４～１８基であるＣ_４～１８基であり、前記Ｃ_４～１８基は、フェニル基から数えて１、２および３位が直鎖であるか、または前記１、２および３位に合計で側鎖を１つのみ有し、
他のＲ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０は、独立に、水素または直鎖Ｃ_１～１８アルキル基である）
の化合物である、親油性化合物、または前記親油性化合物の塩
を含む、マグネシウムイオン選択性膜に関する。

疑念を回避するために、本明細書における「または前記１、２および３位に合計で側鎖を１つのみ有する」という表現は、各Ｃ_４～１８基が前記１、２、３位に合計で側鎖を１つのみ有することを意味する。したがって、Ｒ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０のうちの２つ以上がＣ_４～１８基である実施形態において、これらのＣ_４～１８基のうちの２つ以上が、１、２または３位に１つの側鎖を有し得る。

例示のために、以下の式は、Ｒ^１８およびＲ^２０が水素であり、Ｒ^１９が側鎖を含まない直鎖Ｃ_８アルキル基である一実施形態を示す。１、２および３位は

で示される。
さらに、上記のように、さらなる態様において、本発明は、
ｉ）スペーサーを介して酸性基に共有結合しているイオノフォアであって、前記スペーサーが少なくとも１個の炭素原子を含む、前記イオノフォア、または
ｉｉ）その塩、すなわち、スペーサーを介して酸性基に共有結合している前記イオノフォアの塩
を含む、マグネシウムイオン選択性膜を提供する。

イオノフォア
本発明のマグネシウムイオン選択性膜は、イオノフォアまたはイオノフォアの混合物を含む。本発明の膜で用いられるイオノフォアは、荷電している場合も、または荷電していない場合（中性）もある。いくつかの実施形態において、イオノフォアは親油性である。

好ましい実施形態において、イオノフォアは、１，１０－フェナントロリンまたはその置換形態であるフェナントロリン化合物である。このような化合物は、例えば、ＷＯ９２／１６８３１（ＮｏｖａＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＣｏｒｐ．）に記載されている。１，１０－フェナントロリンは以下の構造

を有する。
一実施形態において、フェナントロリン化合物の２および９位の炭素原子は、水素に結合している。

一実施形態において、イオノフォアは、式ＩＩ

［式中、
Ｒ^１～Ｒ^６は各々、
Ｈ、
Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＮＯ_２、ＣＮもしくはＣＦ_３のいずれか、
Ｃ_１～１８アルキル、
Ｃ_１～１８アリール、
Ｃ_１～１８アルケニル、
（ＣＨ_２）_ｍＹ（式中、ｍは０または１～４の整数であり、Ｙは－ＯＲ^７、－ＮＲ^７Ｒ^８、－ＯＣＯＲ^７、－ＮＲ^７ＣＯＲ^８、－ＣＯＲ^７、－ＣＯＯＲ^７、－ＳＯ_３Ｒ^７、－ＯＳｉＲ^７Ｒ^８Ｒ^９、－ＰＯ_４Ｒ^７Ｒ^８、－ＰＯ_３Ｒ^７Ｒ^８のいずれかであり、Ｒ^７、Ｒ^８およびＲ^９は各々、Ｈ、アルキル、分岐アルキル、アリールまたは置換アリールのいずれかである）、または
Ｃ_ｎ－Ｒ^１０Ｒ^１１（式中、ｎは０、または１および１７を含む１～１７の整数であり、Ｒ^１０はＣ、Ｎ、ＮＣＯまたはＣＨ_２－Ｚ－ＣＨ_２であり、ＺはＯ、ＮＨ、Ｓ、ＯＣＯまたはＣＯのいずれかであり、Ｒ^１１は式ＩＩＩ

の化合物であり、Ｒ^１１はＲ^１１の３、４、５、６、７または８位のいずれかでＲ^１０に結合しており、Ｒ^１２～Ｒ^１７はＨ、Ｃ_１～１８アルキル、Ｃ_１～１８アリールのいずれかであるか、または除去され、但し、Ｒ^１１がＲ^１１の３位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１２が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の４位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１３が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の５位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１４が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の６位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１５が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の７位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１６が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の８位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１７が除去される）
のいずれかである、但し、Ｒ^１～Ｒ^６のうちの１つが、Ｈ以外であり、かつ１，１０－フェナントロリンの２および９位のＣ原子が各々、縮合環構造に関与しない結合により、Ｈに結合している
］
の化合物である。

さらなる実施形態において、Ｒ^１～Ｒ^６は、合計で少なくとも６個の炭素原子、例えば、６、７、８、９、１０または１１個の炭素原子、例えば、合計で少なくとも１１個の炭素原子、例えば、１１～１８個の炭素原子を含む。

別の実施形態において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６のうちの１つまたは複数は、１～１８個の炭素原子を有するアルキルまたはアリール基である。例えば、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６から選択される１つまたは２つの基は、１～１８個の炭素原子を有するアルキルまたはアリール基であり得、他は水素であり、例えば、Ｒ^１およびＲ^２、Ｒ^１およびＲ^３、Ｒ^１およびＲ^４、Ｒ^１およびＲ^５、Ｒ^１およびＲ^６、Ｒ^２およびＲ^３、Ｒ^２およびＲ^４、Ｒ^２およびＲ^５、Ｒ^２およびＲ^６、Ｒ^３およびＲ^４、Ｒ^３およびＲ^５、Ｒ^３およびＲ^６、Ｒ^４およびＲ^５、Ｒ^４およびＲ^６またはＲ^５およびＲ^６は、１～１８個の炭素原子を有するアルキルまたはアリール基であり、他の基は水素である。

別の実施形態において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６のうちの１つまたは複数は、１～１８個の炭素原子を有するアルキル基である。例えば、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６から選択される１つまたは２つの基は、１～１８個の炭素原子を有するアルキル基であり得、他は水素であり、例えば、Ｒ^１およびＲ^２、Ｒ^１およびＲ^３、Ｒ^１およびＲ^４、Ｒ^１およびＲ^５、Ｒ^１およびＲ^６、Ｒ^２およびＲ^３、Ｒ^２およびＲ^４、Ｒ^２およびＲ^５、Ｒ^２およびＲ^６、Ｒ^３およびＲ^４、Ｒ^３およびＲ^５、Ｒ^３およびＲ^６、Ｒ^４およびＲ^５、Ｒ^４およびＲ^６またはＲ^５およびＲ^６は、１～１８個の炭素原子を有するアルキルであり、他のＲ基は水素である。

別の実施形態において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６のうちの１つまたは複数は、６～１８個の炭素原子を有するアルキル基である。例えば、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６から選択される１つまたは２つの基は、６～１８個の炭素原子を有するアルキル基であり得、他は水素であり、例えば、Ｒ^１およびＲ^２、Ｒ^１およびＲ^３、Ｒ^１およびＲ^４、Ｒ^１およびＲ^５、Ｒ^１およびＲ^６、Ｒ^２およびＲ^３、Ｒ^２およびＲ^４、Ｒ^２およびＲ^５、Ｒ^２およびＲ^６、Ｒ^３およびＲ^４、Ｒ^３およびＲ^５、Ｒ^３およびＲ^６、Ｒ^４およびＲ^５、Ｒ^４およびＲ^６またはＲ^５およびＲ^６は、６～１８個の炭素原子を有するアルキル基であり、他は水素である。

別の実施形態において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６のうちの１つのみが、１～１８個の炭素原子、例えば、６～１８個の炭素原子、例えば、１１～１８個の炭素原子を有するアルキル基であり、他のＲ基は水素である。

別の実施形態において、Ｒ^２および／またはＲ^５は、１～１８個の炭素原子、例えば６～１８個の炭素原子、例えば、１１～１８個の炭素原子を有するアルキル基であり、他のＲ基は水素である。別の実施形態において、Ｒ^２および／またはＲ^５は、１～１８個の炭素原子を有するアリール基である。

好ましい実施形態において、イオノフォアは、４－ウンデシル－１、１０－フェナントロリンまたは４，７－ジウンデシル－１，１０－フェナントロリンである。
置換１，１０－フェナントロリン化合物は、当業者に公知の標準的な技術によって合成され得る。例えば、４－および４，７－置換１，１０－フェナントロリンの合成は、参照により本明細書に組み込まれる、Ｌｕｎｄら、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｄａｔａ、２６：２２７－２９（１９８１）に記載される。メチル基は、他の１，１０－フェナントロリン誘導体の合成において所望の側鎖の付着のためのハンドルを提供し得、メチル置換１，１０－フェナントロリンは市販されている。例えば、４－メチル、５－メチル、６－メチル、７－メチル、３，６－ジメチル、５，７－ジメチル、４，７－ジメチルおよび５，６－ジメチル－１，１０－フェナントロリンはすべてＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．から入手できる。４－ウンデシル－１、１０－フェナントロリンおよび４，７－ジウンデシル－１，１０－フェナントロリンは、例えば、ＷＯ９２／１６８３１（ＮｏｖａＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＣｏｒｐ．）に記載されるように合成され得る。

別の実施形態において、マグネシウムイオン選択性膜は、三脚型立体化学構造、例えば、三脚型構造、例えば、ＷＯ２０１５／１６０７５５（ＳｉｅｍｅｎｓＨｅａｌｔｈｃａｒｅＤｉａｇｎｏｓｔｉｃｓＩｎｃ．）に記載されるものを有するイオノフォアを含む。

したがって、一実施形態において、イオノフォアは、式ＩＶ

の化合物である（当技術分野においてＥＴＨ５５０６とも称される）。
別の実施形態において、イオノフォアは式Ｖ

の化合物である（当技術分野においてＥＴＨ５５０４とも称される）。
別の実施形態において、イオノフォアは式ＶＩ

の化合物である（当技術分野においてＥＴＨ３８３２とも称される）。
別の実施形態において、イオノフォアは式ＶＩＩ

（式中、ｎは６～８の整数である）
の化合物である（ｎが６である場合、当技術分野においてＥＴＨ５２８２と称され、ｎが８である場合、当技術分野においてＥＴＨ７０２５と称される）。

別の実施形態において、イオノフォアは、ＩＵＰＡＣ２０００ＰａｒｔＩＩｎｏｒｇａｎｉｃｃａｔｉｏｎｓＰｕｒｅＡｐｐｌＣｈｅｍ７２：１８５１の表８に記載されるイオノフォアのうちの１つ、例えば、Ｍｇ^２＋－１、Ｍｇ^２＋－２、Ｍｇ^２＋－３、Ｍｇ^２＋－４、Ｍｇ^２＋－５、Ｍｇ^２＋－６、Ｍｇ^２＋－７、Ｍｇ^２＋－８、Ｍｇ^２＋－９、Ｍｇ^２＋－１０、Ｍｇ^２＋－１１、Ｍｇ^２＋－１２、Ｍｇ^２＋－１３、Ｍｇ^２＋－１４、Ｍｇ^２＋－１５、Ｍｇ^２＋－１６、Ｍｇ^２＋－１７、Ｍｇ^２＋－１８、Ｍｇ^２＋－１９、Ｍｇ^２＋－２０、Ｍｇ^２＋－２１、Ｍｇ^２＋－２２、Ｍｇ^２＋－２３、Ｍｇ^２＋－２４、Ｍｇ^２＋－２５、Ｍｇ^２＋－２６、Ｍｇ^２＋－２７、Ｍｇ^２＋－２８、Ｍｇ^２＋－２９、Ｍｇ^２＋－３０、Ｍｇ^２＋－３１、Ｍｇ^２＋－３２、Ｍｇ^２＋－３３、Ｍｇ^２＋－３４、Ｍｇ^２＋－３５、Ｍｇ^２＋－３６、Ｍｇ^２＋－３７、Ｍｇ^２＋－３８、Ｍｇ^２＋－３９、Ｍｇ^２＋－４０、Ｍｇ^２＋－４１、Ｍｇ^２＋－４２、Ｍｇ^２＋－４３、Ｍｇ^２＋－４４、Ｍｇ^２＋－４５、Ｍｇ^２＋－４６、Ｍｇ^２＋－４７、Ｍｇ^２＋－４８、Ｍｇ^２＋－４９、Ｍｇ^２＋－５０、Ｍｇ^２＋－５１、Ｍｇ^２＋－５２、Ｍｇ^２＋－５３、Ｍｇ^２＋－５４、Ｍｇ^２＋－５５またはＭｇ^２＋－５６である。

別の実施形態において、イオノフォアは、Ｂｕｈｌｍａｎｎら（１９９８）Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．９８：１５９３に記載されるイオノフォアのうちの１つ、例えば、Ｍｇ^２＋－１、Ｍｇ^２＋－２、Ｍｇ^２＋－３、Ｍｇ^２＋－４、Ｍｇ^２＋－５、Ｍｇ^２＋－６、Ｍｇ^２＋－７、Ｍｇ^２＋－８、Ｍｇ^２＋－９、Ｍｇ^２＋－１０、Ｍｇ^２＋－１１、Ｍｇ^２＋－１２、Ｍｇ^２＋－１３、Ｍｇ^２＋－１４、Ｍｇ^２＋－１５またはＭｇ^２＋－１６である。

別の実施形態において、イオノフォアは、ＥＴＨ５２２０（Ｚｈａｎｇら（２０１１）Ａｍ．Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｓｃｉ．３：３０１）またはＥＴＨ２００１、ＥＴＨ２００２、ＥＴＨ２００３またはＥＴＨ２０２２（Ｚｈａｎｇら（２０００）Ａｎａｌ．Ｓｃｉ．１６：１１）である。

別の実施形態において、イオノフォアは、すべてＳｐｉｃｈｉｇｅｒ（１９９３）Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｓｉｓ５：７３９に記載されるＥＴＨ１００１、ＤＢＭ、ＥＴＨ１１１７、ｃｙｃｌｏ（ＬＰｒｏ－ＤＬｅｕ）_５、ＥＴＨ１２２４、ＥＴＨ２２２０、ＥＴＨ４０３０、ＥＴＨ５２１４、ＥＴＨ５２８２またはＥＴＨ７０２５である。

別の実施形態において、イオノフォアは、Ｓｕｚｕｋｉら（１９９５）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６７：３２４（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるイオノフォアのうちの１つ、好ましくは、アダマンチル基を有する２つのマロンアミド側鎖を有する１８員のジアザクラウンであるＫ２２Ｂ５、またはその変異体、例えば、Ｋ２２Ｂ１Ｂ５である（Ｓｉｓｗａｎｔａら（１９９７）Ａｎａｌ．Ｓｃｉ．１３：４２９）。

好ましい実施形態において、イオノフォアは、１，２－ビス（ジアリールホスフィンオキシド）ベンゼン（Ｓａｌｅｈ（１９９４）Ｊ．ＥｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍ．３７３：８９）またはメチルフェニルセミカルバゾン（Ｃｈａｎｄｒａら（２０１３）Ｊ．Ｃｈｅｍ．、ｈｔｔｐ：／／ｄｘ．ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１１５５／２０１３／１８９４６４）である。

親油性化合物
上記のように、第１の態様において、本発明は、
ａ．イオノフォア、および
ｂ．酸性基を含む親油性化合物であって、式Ｉ

したがって、本発明のこの態様の膜は、式Ｉの親油性化合物またはその塩を含む。
一実施形態において、式ＩのＡ基に含まれる酸性基は、カルボン酸、スルホン酸、硫酸モノエステル、スルホンアミド、ホスホン酸、リン酸、ヒ酸、スルフィン酸またはチオカルボン酸である。

一実施形態において、式ＩのＡ基に含まれる酸性基は、カルボン酸である。例えば、Ａ基は、式ＩＸのカルボン酸基、式Ｘの炭酸基、式ＸＩのシュウ酸モノエステル基または式ＸＩＩのジカルボン酸モノエステル基であり得る：
式ＩＸ

式Ｘ

式ＸＩ

式ＸＩＩ

Ｒ^２３は、Ｃ_１～５基、例えば、Ｃ_１～５アルキル基、Ｃ_１～５アルケニル基、Ｃ_１～５アルキニル基またはアミド含有Ｃ_１～５基であり得るか、またはＲ^２３は不在であり得る。好ましくは、Ｒ^２３は、直鎖である。例えば、式ＩＸの化合物の一実施形態において、Ｒ^２３は不在であり、したがって、Ａ基はカルボン酸基からなる。式ＩＸのＲ^２４は、Ｃ_１～５基、例えば、Ｃ_１～５アルキル基、Ｃ_１～５アルケニル基、Ｃ_１～５アルキニル基またはアミド含有Ｃ_１～５基であり得る。

別の実施形態において、Ａ基に含まれる酸性基は、スルホン酸である。例えば、Ａ基は、式ＸＩＩＩのスルホン酸基であり得る：
式ＸＩＩＩ

Ｒ^２３は、Ｃ_１～５基、例えば、Ｃ_１～５アルキル基、Ｃ_１～５アルケニル基、Ｃ_１～５アルキニル基またはアミド含有Ｃ_１～５基であり得るか、またはＲ^２３は、不在であり得る。好ましくは、Ｒ^２３は、直鎖である。例えば、式ＸＩＩＩの化合物の一実施形態において、Ｒ^２３は不在であり、したがって、Ａ基はスルホン酸基からなる。

別の実施形態において、Ａ基に含まれる酸性基は、硫酸モノエステルである。例えば、Ａ基は、式ＸＩＶの硫酸モノエステル基であり得る：
式ＸＩＶ

Ｒ^２３は、Ｃ_１～５基、例えば、Ｃ_１～５アルキル基、Ｃ_１～５アルケニル基、Ｃ_１～５アルキニル基またはアミド含有Ｃ_１～５基であり得るか、またはＲ^２３は、不在であり得る。好ましくは、Ｒ^２３は、直鎖である。例えば、式ＸＩＶの化合物の一実施形態において、Ｒ^２３は不在であり、したがって、Ａ基は硫酸モノエステル基からなる。

別の実施形態において、Ａ基に含まれる酸性基は、スルホンアミドである。例えば、Ａ基は、式ＸＶのスルホンアミド基であり得る：
式ＸＶ

Ｒ^２３は、Ｃ_１～５基、例えば、Ｃ_１～５アルキル基、Ｃ_１～５アルケニル基、Ｃ_１～５アルキニル基またはアミド含有Ｃ_１～５基であり得るか、またはＲ^２３は、不在であり得る。好ましくは、Ｒ^２３は、直鎖である。例えば、式ＸＶの化合物の一実施形態において、Ｒ^２３は不在であり、したがって、Ａ基はスルホンアミド基からなる。

別の実施形態において、Ａ基に含まれる酸性基は、ホスホン酸である。例えば、Ａ基は、式ＸＶＩのホスホン酸基または式ＸＶＩＩのホスホン酸モノエステル基であり得る：
式ＸＶＩ

式ＸＶＩＩ

Ｒ^２３は、Ｃ_１～５基、例えば、Ｃ_１～５アルキル基、Ｃ_１～５アルケニル基、Ｃ_１～５アルキニル基またはアミド含有Ｃ_１～５基であり得るか、またはＲ^２３は、不在であり得る。好ましくは、Ｒ^２３は、直鎖である。例えば、式ＸＶＩの化合物の一実施形態において、Ｒ^２３は不在であり、したがって、Ａ基はホスホン酸基からなる。Ｒ^２４は、Ｃ_１～１８基、例えば、Ｃ_１～１８アルキル基、Ｃ_１～１８アルケニル基、Ｃ_１～１８アルキニル基、アミド含有Ｃ_１～１８基またはアリール基であり得る。特に、アリール基はフェニル基であり得、例えば、Ｒ^２４は、式Ｉに定義されるように置換基Ｒ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０を有するフェニル基であり得る。

別の実施形態において、Ａ基に含まれる酸性基は、リン酸である。例えば、Ａ基は、式ＸＶＩＩＩのリン酸モノエステル基、または式ＸＩＸのリン酸ジエステル基、または式ＸＸのポリリン酸基であり得る：
式ＸＶＩＩＩ

式ＸＩＸ

式ＸＸ

Ｒ^２３は、Ｃ_１～５基、例えば、Ｃ_１～５アルキル基、Ｃ_１～５アルケニル基、Ｃ_１～５アルキニル基またはアミド含有Ｃ_１～５基であり得るか、またはＲ^２３は、不在であり得る。好ましくは、Ｒ^２３は、直鎖である。例えば、式ＸＶＩＩＩの化合物の一実施形態において、Ｒ^２３は不在であり、したがって、Ａ基はリン酸モノエステル基からなる。式ＸＩＸの化合物の一実施形態において、Ｒ^２３は不在であり、したがって、Ａ基はリン酸ジエステル基からなる。Ｒ^２４は、Ｃ_１～１８基、例えば、Ｃ_１～１８アルキル基、Ｃ_１～１８アルケニル基、Ｃ_１～１８アルキニル基、アミド含有Ｃ_１～１８基またはアリール基であり得る。特に、アリール基はフェニル基であり得、例えば、Ｒ^２４は、式Ｉに定義されるように置換基Ｒ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０を有するフェニル基であり得る。

別の実施形態において、Ａ基に含まれる酸性基は、ヒ酸である。例えば、Ａ基は、式ＸＶＩ、ＸＶＩＩ、ＸＩＩＩ、ＸＩＸまたはＸＸの基であり得、そこでリン原子は、ヒ素原子（Ａｓ）で置き換えられている。

別の実施形態において、Ａ基に含まれる酸性基は、スルフィン酸である。例えば、Ａ基は、式ＸＸＩのスルフィン酸基であり得る：
式ＸＸＩ

Ｒ^２３は、Ｃ_１～５基、例えば、Ｃ_１～５アルキル基、Ｃ_１～５アルケニル基、Ｃ_１～５アルキニル基またはアミド含有Ｃ_１～５基あり得るか、またはＲ^２３は、不在であり得る。好ましくは、Ｒ^２３は、直鎖である。例えば、式ＸＸＩの化合物の一実施形態において、Ｒ^２３は不在であり、したがって、Ａ基はスルフィン酸基からなる。

別の実施形態において、Ａ基に含まれる酸性基は、チオカルボン酸である。例えば、Ａ基は、式ＸＸＩＩまたは式ＸＸＩＩＩのチオカルボン酸基であり得る：
式ＸＸＩＩ

式ＸＸＩＩＩ

Ｒ^２３は、Ｃ_１～５基、例えば、Ｃ_１～５アルキル基、Ｃ_１～５アルケニル基、Ｃ_１～５アルキニル基またはアミド含有Ｃ_１～５基あり得るか、またはＲ^２３は、不在であり得る。好ましくは、Ｒ^２３は、直鎖である。例えば、式ＸＸＩＩまたは式ＸＸＩＩＩの化合物の一実施形態において、Ｒ^２３は不在であり、したがって、Ａ基はチオカルボン酸基からなる。

一実施形態において、式ＩのＡ基は、リン酸モノエステルまたはジエステル基、例えば、式ＸＩＸの－Ｒ^２３－（ＨＰＯ_４）－Ｒ^２４基（式中、Ｒ^２３は不在であるか、またはアルキル（例えば、Ｃ_１～１８アルキル）、分岐アルキル、アリールまたは置換アリールであり、Ｒ^２４は水素またはアルキル（例えば、Ｃ_１～１８アルキル）、分岐アルキル、アリールまたは置換アリールである）である。

さらなる実施形態において、親油性化合物は、式ＶＩＩＩ

（式中、Ｒ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０は式Ｉについて定義される通りである）
の化合物を含む。好ましくは、膜は、式ＶＩＩＩの親油性化合物の塩を含む。
一実施形態において、Ｒ^１８、Ｒ^１９またはＲ^２０のうちの１つは、上に定義されるＣ_４～１８アルキル基（すなわち、フェニル基から数えて１、２および３位が直鎖であるか、または前記１、２および３位に合計で側鎖を１つのみ有するＣ_４～１８アルキル基）であり、他は、独立に、水素または直鎖Ｃ_１～１８アルキル基である。

さらなる実施形態において、Ｒ^１８、Ｒ^１９またはＲ^２０のうちの１つは、上に定義されるＣ_４～１８アルキル基であり、他は水素である。さらなる実施形態において、Ｒ^１９は、上に定義されるＣ_４～１８アルキル基であり、Ｒ^１８およびＲ^２０は水素である。

一実施形態において、前記Ｃ_４～１８アルキル基（複数可）は直鎖である。別の実施形態において、前記Ｃ_４～１８アルキル基（複数可）は、少なくとも６個、例えば、少なくとも８個の炭素原子、例えば、８、９、１０、１１または１２個の炭素原子を含む。

さらなる実施形態において、Ｒ^１８、Ｒ^１９またはＲ^２０のうちの１つのみが、Ｃ_４～１８アルキル基であり、前記Ｃ_４～１８アルキル基は、少なくとも６個、例えば、少なくとも８個の炭素原子、例えば、８、９、１０、１１または１２個の炭素原子を含む。

好ましい実施形態において、親油性化合物は、式ＶＩＩＩの化合物を含み、Ｒ^１８およびＲ^２０は水素であり、Ｒ^１９はオクチル基である。
好ましい実施形態において、親油性化合物は、塩の形態で提供される。好ましい塩はマグネシウム塩およびカルシウム塩である。

好ましい実施形態において、親油性化合物は、ヘミカルシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェート、ヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートまたはこれらの２つの塩の混合物である。

親油性化合物、例えば、ヘミカルシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートおよびヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートは、当技術分野で公知の標準的な方法によって調製され得る。

好ましい実施形態において、親油性塩は、ヘミカルシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートとヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートとの混合物であり、混合物は、少なくとも５０％のヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェート、例えば、少なくとも８０％のヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェート、例えば、８０％～９０％のヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートを含有する。

本発明のマグネシウムイオン選択性膜のさらに好ましい実施形態において、イオノフォアは、４，７－ジウンデシル－１，１０－フェナントロリンであり、親油性塩は、ヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートとヘミカルシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートとの混合物である。

好ましい実施形態において、イオノフォアと親油性化合物または親油性塩（複数可）のアニオン（複数可）とのモル比は２：１～１：１、例えば、１．８：１～１．２：１のモル比である。

上記の親油性化合物および親油性塩に加えて、さらなる塩が本発明の膜中に存在し得る。したがって、実施形態において、本発明の膜は、さらなる塩、例えば、テトラキス（４－クロロフェニル）ホウ酸塩を含む。

共有結合している酸性基を含むイオノフォア
本発明のさらなる態様において、イオノフォアおよび酸性基は、別々の化合物の一部ではなく共有結合している。

したがって、主要な態様において、本発明は、
・スペーサーを介して酸性基に共有結合しているイオノフォアであって、前記スペーサーが少なくとも１個の炭素原子を含む、前記イオノフォア、または
・スペーサーを介して酸性基に共有結合している前記イオノフォアの塩
を含む、マグネシウムイオン選択性膜に関する。

好ましい実施形態において、イオノフォアは、親油性である。
一実施形態において、前記スペーサーは、アルキル基、例えば、合計で１～１８個の炭素原子を有する直鎖または分岐アルキル基であり、アルキル基は、任意で置換されている。別の実施形態において、前記スペーサーは、直鎖アルキル基、例えば、－（ＣＨ_２）_ｎ－基（式中、ｎは少なくとも１、例えば、１、２、３、４もしくは５、または少なくとも２である）である。

一実施形態において、前記イオノフォアは、１，１０－フェナントロリンまたはその置換形態であるフェナントロリン化合物である。本明細書の一実施形態において、スペーサーは、１，１０－フェナントロリンの２、３、４、５、６、７、８または９位の炭素原子でフェナントロリン化合物に共有結合している。

さらなる実施形態において、スペーサー（前記スペーサーは、少なくとも１個の炭素原子を含む）を介して酸性基に共有結合しているイオノフォアは、式ＩＩ

［式中、
Ｒ^１～Ｒ^６は各々、
Ｈ、
Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＮＯ_２、ＣＮもしくはＣＦ_３のいずれか、
Ｃ_１～１８アルキル、
Ｃ_１～１８アリール、
Ｃ_１～１８アルケニル、
（ＣＨ_２）_ｍＹ（式中、ｍは０または１～４の整数であり、Ｙは－ＯＲ^７、－ＮＲ^７Ｒ^８、－ＯＣＯＲ^７、－ＮＲ^７ＣＯＲ^８、－ＣＯＲ^７、－ＣＯＯＲ^７、－ＳＯ_３Ｒ^７、－ＯＳｉＲ^７Ｒ^８Ｒ^９、－ＰＯ_４Ｒ^７Ｒ^８、－ＰＯ_３Ｒ^７Ｒ^８のいずれかであり、Ｒ^７、Ｒ^８およびＲ^９は各々、Ｈ、アルキル、分岐アルキル、アリールまたは置換アリールのいずれかである）、
Ｃ_ｎ－Ｒ^１０Ｒ^１１（式中、ｎは０、または１および１７を含む１～１７の整数であり、Ｒ^１０はＣ、Ｎ、ＮＣＯまたはＣＨ_２－Ｚ－ＣＨ_２であり、ＺはＯ、ＮＨ、Ｓ、ＯＣＯまたはＣＯのいずれかであり、Ｒ^１１は

であり、Ｒ^１１はＲ^１１の３、４、５、６、７または８位のいずれかでＲ^１０に結合しており、Ｒ^１２～Ｒ^１７はＨ、Ｃ_１～１８アルキル、Ｃ_１～１８アリールのいずれかであるか、または除去され、但し、Ｒ^１１がＲ^１１の３位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１２が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の４位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１３が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の５位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１４が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の６位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１５が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の７位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１６が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の８位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１７が除去される）
のいずれかである、
但し、Ｒ^１～Ｒ^６のうちの１つが、Ｈ以外であり、かつ１，１０－フェナントロリンの２および９位のＣ原子が各々、縮合環構造に関与しない結合により、Ｈに結合しており、
Ｒ^１～Ｒ^６のうちの１つがスペーサーおよび酸性基を含み、好ましくは、Ｒ^１またはＲ^６はスペーサーおよび酸性基を含む］
のフェナントロリン化合物である。

本明細書のさらなる実施形態において、Ｒ^１～Ｒ^６は、合計で少なくとも６個の炭素原子、例えば、６、７、８、９、１０または１１個の炭素原子、例えば、合計で少なくとも１１個の炭素原子、例えば、１１～１８個の炭素原子を含む。

別の実施形態において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６のうちの１つまたは複数は、１～１８個の炭素原子を有するアルキルまたはアリール基である。例えば、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６から選択される１つまたは２つの基は、１～１８個の炭素原子を有するアルキルまたはアリール基であり得、他は水素であり、例えば、Ｒ^１およびＲ^２、Ｒ^１およびＲ^３、Ｒ^１およびＲ^４、Ｒ^１およびＲ^５、Ｒ^１およびＲ^６、Ｒ^２およびＲ^３、Ｒ^２およびＲ^４、Ｒ^２およびＲ^５、Ｒ^２およびＲ^６、Ｒ^３およびＲ^４、Ｒ^３およびＲ^５、Ｒ^３およびＲ^６、Ｒ^４およびＲ^５、Ｒ^４およびＲ^６またはＲ^５およびＲ^６は、１～１８個の炭素原子を有するアルキルまたはアリール基であり、他は水素である。

別の実施形態において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６のうちの１つまたは複数は、１～１８個の炭素原子を有するアルキル基である。例えば、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６から選択される１つまたは２つの基は、１～１８個の炭素原子を有するアルキル基であり得、他は水素であり、例えば、Ｒ^１およびＲ^２、Ｒ^１およびＲ^３、Ｒ^１およびＲ^４、Ｒ^１およびＲ^５、Ｒ^１およびＲ^６、Ｒ^２およびＲ^３、Ｒ^２およびＲ^４、Ｒ^２およびＲ^５、Ｒ^２およびＲ^６、Ｒ^３およびＲ^４、Ｒ^３およびＲ^５、Ｒ^３およびＲ^６、Ｒ^４およびＲ^５、Ｒ^４およびＲ^６またはＲ^５およびＲ^６は、１～１８個の炭素原子を有するアルキル基であり、他は水素である。

別の実施形態において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６のうちの１つが、１～１８個の炭素原子、例えば、６～１８個の炭素原子、例えば、１１～１８個の炭素原子を有するアルキル基である。

別の実施形態において、Ｒ^２および／またはＲ^５は、１～１８個の炭素原子、例えば、６～１８個の炭素原子、例えば、１１～１８個の炭素原子を有するアルキル基である。
別の実施形態において、Ｒ^２および／またはＲ^５は、１～１８個の炭素原子を有するアリール基である。

好ましい実施形態において、フェナントロリン化合物は、スペーサーを介して酸性基に共有結合している４－ウンデシル－１、１０－フェナントロリンであり、前記スペーサーは、少なくとも１個の炭素原子、例えば、２または３個の炭素原子を含む。

別の好ましい実施形態において、フェナントロリン化合物は、スペーサーを介して酸性基に共有結合している４，７－ジウンデシル－１、１０－フェナントロリンであり、前記スペーサーは、少なくとも１個の炭素原子を含む。

好ましくは、スペーサーは１～１８個の炭素原子を含む。一実施形態において、スペーサーは、少なくとも２個、例えば、少なくとも３個の炭素原子を含み、スペーサーは、１，１０－フェナントロリン化合物の２、３、４、５、６、７、８または９位に共有結合している。

一実施形態において、酸性基は、カルボン酸、スルホン酸、硫酸モノエステル、スルホンアミド、ホスホン酸、リン酸、ヒ酸、スルフィン酸またはチオカルボン酸からなる群から選択される。

好ましい実施形態において、酸性基は、－（ＨＰＯ_４）Ｒ^７、－（ＨＰＯ_３）Ｒ^７（式中、Ｒ^７はＨ、アルキル、分岐アルキル、アリールまたは置換アリールである）、例えば、４－オクチルフェニルである。

別の実施形態において、イオノフォアは、三脚型立体化学構造、例えば、式ＩＶ、Ｖ、ＶＩおよびＶＩＩに示される構造のうちの１つを有する。本明細書の一つのさらなる実施形態において、酸性基は、式ＩＶ、Ｖ、ＶＩまたはＶＩＩに示される構造の１、２または３つのアーム上のマロンジアミド基の遠位に位置する。この文脈において「遠位」は、三脚型構造の中心に対して遠位を意味する。好ましくは、分子の１つのアームのみが、共有結合している酸性基を有する。別の実施形態において、式ＩＶ、Ｖ、ＶＩまたはＶＩＩに示される構造の３つのアームのうちの１つにおいて、マロンジアミド基は、酸性基で部分的または完全に置き換えられている。

さらなる膜成分
可塑剤－本発明の膜は、典型的にはさらに可塑剤を含む。可塑剤の役割は、他の成分、例えば、イオノフォアを溶媒和したままにすることである。多くの好適な可塑剤、例えば、エステル、ホスホン酸塩およびエーテルは、当技術分野において記載されている。一実施形態において、可塑剤は、４－ヘキシルフェニル２－ニトロフェニルエーテル（ＮＨＰＥ）もしくは２－ニトロフェニルオクチルエーテル（ＮＰＯＥ）またはこれらの混合物である。一実施形態において、可塑剤、例えば、ＮＨＰＥは、乾燥膜質量の約４０％～８０％、例えば、乾燥膜質量の５０％～７０％、例えば、乾燥膜質量の５５％～６５％を構成する。

ポリマー－本発明の膜は、典型的にはさらにポリマーまたはポリマーの混合物、ポリマーブレンドを含む。ポリマーは、可塑剤および活性成分を含有するためのネットワークを提供することによって、膜に構造的完全性を付与する。使用できるポリマーおよびコポリマーの非限定的例としては、ポリ（塩化ビニル）、カルボキシル化（ポリ塩化ビニル）、ポリウレタン、ポリ（塩化ビニル－ｃｏ－ビニルアセテート）、ポリ（塩化ビニル－ｃｏ－ビニルアルコール）、ポリ（塩化ビニル－ｃｏ－ビニルアセテート－ｃｏ－ビニルアルコール）およびこれらのいずれかの組み合わせが挙げられる。

好ましい実施形態において、膜は、ポリマーブレンドを含み、前記ポリマーブレンドは、
１．カルボキシル化ポリ（塩化ビニル）またはポリ（塩化ビニル）である第１のポリマーであって、前記第１のポリマーの分子量が、１００，０００～５００，０００である、前記第１のポリマーと、
２．塩化ビニルと、親水性基を有する少なくとも１つのさらなるモノマー基とのコポリマーである第２のポリマーであって、前記第２のポリマーの分子量が１００，０００未満である、前記第２のポリマーと
を含み、
前記第１のポリマーが、カルボキシル化ポリ（塩化ビニル）である場合、前記第２のポリマーは前記第１のポリマーより多くの親水性基を有する。

一実施形態において、前記第１のポリマーは、カルボキシル化ポリ（塩化ビニル）である。さらなる実施形態において、前記第１のポリマーは、カルボキシル化ポリ（塩化ビニル）であり、前記第２のポリマーは、前記第１のポリマーの少なくとも１．５倍の親水性基、例えば、前記第１のポリマーの、例えば、少なくとも２倍、例えば、少なくとも４倍、例えば、少なくとも５倍、例えば、少なくとも１０倍の親水性基を有する。さらにさらなる実施形態において、前記第１のポリマーは、カルボキシル化ポリ（塩化ビニル）であり、前記カルボキシル化ポリ（塩化ビニル）は、０．１％～１０％カルボキシル化、例えば、０．５％～５％カルボキシル化、例えば、１％～３％カルボキシル化、例えば、１．８％カルボキシル化されている。

別の実施形態において、前記第１のポリマーは、ポリ（塩化ビニル）である。
一実施形態において、前記第１のポリマーの分子量は、少なくとも１１０，０００、例えば、少なくとも１２０，０００、例えば、１３０，０００～４００，０００、例えば、１３０，０００～３００，０００、例えば、１３０，０００～２５０，０００である。

一実施形態において、前記第１のポリマーは、カルボキシル化ポリ（塩化ビニル）であり、前記第１のポリマーの分子量は、少なくとも１１０，０００、例えば、少なくとも１２０，０００、例えば、１３０，０００～４００，０００、例えば、２００，０００～３００，０００、例えば、２００，０００～２５０，０００、例えば、２２０，０００である。

別の実施形態において、前記第１のポリマーは、ポリ（塩化ビニル）であり、前記第１のポリマーの分子量は、少なくとも１１０，０００、例えば、少なくとも１２０，０００、例えば、１２０，０００～２００，０００、例えば、１３０，０００～１６０，０００、例えば、１４０，０００である。

本発明の膜の一実施形態において、第２のポリマー中の前記さらなるモノマーは、ビニルアルコール、ビニルエステルまたはヒドロキシ官能性アクリレートである。さらなる実施形態において、前記第２のポリマーは、塩化ビニル、ビニルアセテート、ビニルアルコールと、任意でアクリル酸、メタクリル酸またはマレイン酸などの親水性基を含むさらなるモノマーとのコポリマーである。

さらにさらなる実施形態において、前記第２のポリマーは、ポリ（塩化ビニル－ｃｏ－ビニルアセテート－ｃｏ－ビニルアルコール）である。一実施形態において、前記ポリ（塩化ビニル－ｃｏ－ビニルアセテート－ｃｏ－ビニルアルコール）は、７５％～９８％の塩化ビニル、例えば、８５％～９５％の塩化ビニル、例えば、８９％～９３％の塩化ビニル、例えば、９１％の塩化ビニルを含む。別の実施形態において、前記ポリ（塩化ビニル－ｃｏ－ビニルアセテート－ｃｏ－ビニルアルコール）は、１％～２０％のビニルアセテート、例えば、１％～１０％のビニルアセテート、例えば、１％～５％のビニルアセテート、例えば、３％のビニルアセテートを含む。さらなる実施形態において、前記ポリ（塩化ビニル－ｃｏ－ビニルアセテート－ｃｏ－ビニルアルコール）は、１％～１５％のビニルアルコール、例えば、１％～１０％のビニルアルコール、例えば、４％～８％のビニルアルコール、例えば、６％のビニルアルコールを含む。

一実施形態において、第２のポリマーの分子量は、１００，０００未満、例えば、３０，０００～９０，０００、好ましくは６０，０００～８０，０００、例えば、７０，０００である。

一実施形態において、膜中の第１のポリマー質量と第２のポリマー質量との比は、１０：１～１：５、例えば、４：１～１：４、例えば、２：１～１：３、例えば、２：３～３：７、例えば、１：２である。

一実施形態において、前記第１のポリマーは、カルボキシル化ポリ（塩化ビニル）であり、膜中の第１のポリマー質量と第２のポリマー質量との比は、４：１～１：４、例えば、２：１～１：３、例えば、３：２～３：７、または２：３～３：７、例えば、１：２である。

別の実施形態において、前記第１のポリマーは、ポリ（塩化ビニル）であり、膜中の第１のポリマー質量と第２のポリマー質量との比は、１０：１～１：５、例えば、７：１～１：２、例えば、５：１～１：２、例えば、５：１～２：３、例えば、５：１～２：１、例えば、４：１である。

一実施形態において、ポリマーブレンドは、乾燥膜質量（すなわち、溶媒中で混合される前の成分の質量）の約１０％～５０％、例えば、乾燥膜質量の２０％～４０％、例えば、乾燥膜質量の２５％～３５％、例えば、乾燥膜質量の２５％～３０％を構成する。好ましい実施形態において、膜は、以下の表１に特定される組成を有する。

本発明の膜を調製する方法
さらなる態様において、本発明は、成分を溶媒中で混合し、得られた溶液を所望の支持体上に分配し、溶媒を蒸発させることによって、本発明のマグネシウムイオン選択性膜を調製する方法に関する。任意の好適な溶媒が用いられ得る。一実施形態において、溶媒はシクロヘキサノンである。支持体は柔軟性または剛性であり得る。支持体は、好ましくは非導電性材料、例えば、ケイ素、ポリマー、プリント回路基板（ＰＣＢ）、フレックスＰＣＢ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、セラミック、アルミナ、ガラス、木材製品、フリットなどでできている。

電極および電位差測定センサー
さらなる主要な態様において、本発明は、本明細書に記載される本発明のマグネシウムイオン選択性膜を含む、イオン選択性電極に関する。電極は、厚膜方式、例えば、スクリーン印刷、輪転グラビア印刷、パッド印刷、ステンシル印刷の導電性材料、例えば、炭素、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕおよび／もしくはナノチューブなどを使用することによって、または、薄膜方式、例えば、スパッタリング、サーマルスプレーおよび／もしくはコールドスプレーの導電性材料を使用することによって支持体上に作られ得る。支持体は柔軟性または剛性であり得る。支持体は、好ましくは、非導電性材料、例えば、ケイ素、ポリマー、プリント回路基板（ＰＣＢ）、フレックスＰＣＢ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、セラミック、アルミナ、ガラス、木材製品、フリットなどでできている。

さらにさらなる主要な態様において、本発明は、２つ以上の検体電極が、参照電極を含むまたは含まない単一の支持体上に存在する、センサーアセンブリに関する（参照電極を含むセンサーアセンブリについては米国特許第５９１６４２５号を参照のこと）。いくつかの実施形態において、センサーアセンブリは、参照電極を含むまたは含まない、各々２つ以上の検体電極を含む２つの支持体でできている。支持体は、電極を有する前記支持体の表面が互いに面するように、互いの上に層状構造で配置され得る（例えば、ＷＯ２００８／１３１７６７）。別の好適なセンサーアセンブリはＷＯ２０１８／１１２０１７、ＷＯ２０１８／１１２０１２、ＷＯ２０１８／１１２００８、ＷＯ２０１７／１２０４６４、ＷＯ２０１７／０１９６０９、ＷＯ２０１６／１０６３２０、ＷＯ２０１６／０１１３０８、ＷＯ２０１６／００７７１６およびＷＯ２０１３／１６３１２０に記載されている。

一実施形態において、システムは、生理学的濃度の、干渉する可能性のある化合物（Ｃａ^２＋、Ｋ^＋およびＮａ^＋）を含有するキャリブレーターで較正される。
いくつかの実施形態において、システムは、カルシウムイオンなどの他のカチオンの測定のための１つまたは複数の電極を含有し、したがって干渉は、カチオン活性の測定に基づく検体信号のケモメトリクス補正によって最小限に抑えられ得る。

使用および使用方法
上記のように、さらなる主要な態様において、本発明は、試料中のマグネシウムイオン濃度を決定するための本発明の電位差測定センサーまたは電極の使用に関する。

同様に、本発明は、液体試料のマグネシウムイオン濃度を決定する方法であって、前記試料と本発明の電極または本発明の電位差測定センサーとを接触させるステップと、前記電極または電位差測定センサーから得られる信号に基づきマグネシウムイオン濃度を決定するステップを含む、方法に関する。

検体の存在について試験される生体試料は、生理液、例えば、希釈または無希釈の全血、血清、血漿、唾液、尿、糞便、胸膜液、脳脊髄液、滑液、乳、腹水液、腹腔液または羊水であり得る。他の生体試料の例としては、発酵ブロス、培養微生物、廃水、食品などが挙げられる。

好ましい実施形態において、試料は、血液試料または血清試料である。試料、例えば、血液試料、血清試料、血漿試料または胸膜試料は、例えば、ヒト対象からの試料であり得る。

マグネシウムイオンレベルを決定する目的は、例えば、ヒト患者などの患者の疾患もしくは障害を診断すること、または医学療法もしくは手術などの治療を受けるか、もしくはこれらに登録される患者のマグネシウムレベルをモニターすることであり得る。一実施形態において、疾患または障害は、心血管疾患または障害である。別の実施形態において、試料は、新生児、すなわち生後２８日未満の乳児からの試料である。

Ｚｈａｎｇ（２０１１）ＡｍＪＢｉｏｍｅｄＳｃｉ３：３０１は、マグネシウムレベル、特に、低マグネシウム血症と臨床成績との関連を実証するいくつかの試験を要約する。例えば、試験は、低マグネシウム血症と、血液透析、２型糖尿病、心血管疾患または医療外科集中治療を経験するＩＣＵ患者の死亡率との関連を実証した。さらに、心疾患患者において、マグネシウムの欠乏は、冠動脈攣縮、不整脈、細動、梗塞および突然死に寄与することが見出された。心肺バイパス術中のマグネシウム介入試験は、ｉＭｇの術中の補正が、術後の心室性不整脈の減少および連続した洞調律の維持に関連していることを示した。臨床治験結果はまた、卒中症状の発症後２時間以内の救急車または救急部における急性卒中患者に対するマグネシウム療法の利点を示唆する。マグネシウムのモニタリングは、低マグネシウム血症と関連づけられることが報告された状態であり、ヨーロッパおよびＵＳＡにおける妊娠の５～７％で発生する子癇前症においても提唱される。他の知見は、ｉＣａ：ｉＭｇの比が、子癇前症－子癇発作患者における血管系および神経系合併症の予防に極めて重要な診断パラメーターであることを示唆した。Ｓｏｌｉｍａｎら（２００３）Ｃｒｉｔ．ＣａｒｅＭｅｄ．３１：１０８２は、ＩＣＵ滞在中のイオン化低マグネシウム血症の発症と高い罹患率および死亡率との間の相関を報告した。

したがって、さらなる実施形態において、マグネシウムイオンレベルが本発明の方法または使用で決定される試料は、例えば、急性入院患者、または医学療法もしくは手術、例えば、心臓手術、例えば、心肺バイパス術を受けるか、もしくはこれらに登録された患者からの試料であり得る。さらなる実施形態において、試料は、食物摂取不良、吸収不良障害、低カリウム血症、低カルシウム血症、アルコール依存症を有する患者から、または低マグネシウム血症に関連する利尿薬もしくは他の薬物を摂取する患者からのものである。さらなる実施形態において、試料は、腎疾患、高血圧、子癇前症、真性糖尿病、糖尿病ケトアシドーシス、不整脈、敗血症、胸痛、急性卒中、外傷性ショック（ｃｈｏｃｋ）、熱傷／煙吸入、急性肺疾患または心疾患、例えば、心停止を有する患者からのものである。別の実施形態において、患者は、産科病棟患者または血液透析を受けている患者である。さらに、試料は、血液透析、２型糖尿病、心血管疾患または医療外科集中治療を経験するＩＣＵ患者からのものであり得る。

本発明は、以下の実施例によりさらに例示され、これは本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

実施例１
イオン選択性膜の調製
ヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェート（ＭｇＯＰＰ）の貯蔵液を、ＭｇＯＰＰ１ｇ当たりシクロヘキサノン４８．２８ｇの比でＭｇＯＰＰとシクロヘキサノン（＞９９．８％）とを混合して調製した。化合物を室温で混合した後、室温において暗所で最低８時間撹拌するか、または３７℃で最低４時間撹拌した。

膜を分配する溶液を、以下の成分を混合して調製した。

化合物を、アルゴンまたは窒素ガスを充填したバイアル内で室温において混合した後、室温において暗所で最低４０時間撹拌するか、または３７℃で最低１６時間撹拌した。得られた溶液を使用して、膜を、セラミック支持体上のポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）－ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ）で覆われた金電極上に分配した。その後、溶媒を蒸発させて、可塑化したイオン選択性膜を得た。

実施例２
親油性塩を含む膜の性能
フェナントロリンベースのイオノフォアおよび親油性テトラキスホウ酸塩を含有する２つの膜を調製して、膜の性能に対する親油性酸塩の添加の影響を試験した。試験した親油性酸塩は、ヘミカルシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートおよびヘミカルシウムビス［４－（１，１，３，３－テトラメチルブチル）－フェニル］ホスフェートであった。

組成が以下の通りであることを除き、２つの膜を実施例１に記載されるように調製した。

各膜を、電極アレイの３つの個々の電極上に分配した。これはＣａ^２＋イオン選択性電極も含有していた。ＰＥＤＯＴの代わりに、バナジウムブロンズをトランスデューサ材料として使用したことを除き、膜を実施例１に記載されるように分配した。得られたイオン選択性電極アレイを、テストアナライザ内の測定チャンバに配置した。測定チャンバは、参照電極と流体接触させた。テストアナライザには、較正液およびリンス液の液体輸送、試料の吸引、各電極位置の電位差信号のサンプリング、およびこれらのデータ取得の自動制御をプログラムした。

Ｍｇ^２＋イオン選択性電極を、３つの異なる比でＭｇ^２＋およびＣａ^２＋イオンを含有する３種の較正液を用いて較正した。状態値（Ｅ０）、感度（Ｓ）およびＣａ^２＋イオンに対するＭｇ^２＋イオンの選択係数（Ｋ）を、較正液で得られた電極信号に基づき決定した。Ｃａ^２＋イオン選択性電極も較正した。次いで、較正したセンサーを、以下での測定に供した：
・０．１ｍＭ～２．５ｍＭのＭｇ^２＋イオンの濃度範囲に及ぶ５種の水性試料。
・健康なドナーからの全血。同じ試料で５回の繰り返しの測定を行った。また、ＮＯＶＡＢｉｏｍｅｄｉｃａｌからのＮＯＶＡ８アナライザでの測定により、試料中のＭｇ^２＋イオンの濃度を決定した。
・低および高濃度の、干渉する可能性のあるＺｎ^２＋イオン：５％ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）および血漿中の正常な生理学的濃度に対応する０．５ｍＭの一定の濃度のＭｇ^２＋イオンで調製した溶液中０μＭ、２０μＭおよび２００μＭ
各Ｍｇ^２＋イオン選択性電極について、試料中のＭｇ^２＋イオンの濃度（ｃＭｇ）を、試料測定前に電極について決定した較正パラメーター（Ｅ０、ＳおよびＫ）の値およびＣａ^２＋イオン選択性電極で決定したＣａ^２＋イオンの濃度を利用して、特定の試料で得られた信号から算出した。イオンＭｇ^２＋濃度の算出については、ニコルスキー－アイゼンマン（ＮＥ）の式を、ＩＦＣＣガイドラインに従ってセンサー応答モデルとして使用した（ＢｅｎＲａｙａｎａら（２００８）ＣｌｉｎＣｈｅｍＬａｂＭｅｄ４６（１）：２１）。列挙されたｃＭｇ値を得るためのその後の補正は行われなかった。

結論
膜は、公知の濃度のＭｇ^２＋イオンを有する水性試料の測定に関して、同様に十分機能した。しかし、ＮＯＶＡ８アナライザで読み取られたｃＭｇ結果を比較すると、膜１は、膜２よりも血液試料の偏差が小さかった（表３（０．６８５／０．６８５／０．６８は０．９４７／０．９３１／０．９６３と比べて０．６１４からの偏差が小さい））。また、亜鉛イオンの干渉が少ないことが膜１で観察された（表４（膜１の値（０．５１４／０．５４２／０．８１５）は膜２（０．７７７／０．８８８／２．８９６）の値より０．５ｍＭに近い）。

実施例３
単一の親油性酸または酸塩を含む膜の性能
フェナントロリンベースのイオノフォアおよび単一の親油性塩を含有する５つの膜を調製して、膜の性能に対する単一の親油性酸（または酸塩）の添加の影響を試験した。４種の親油性酸（酸塩）：Ｍｘ＝｛カルシウム；マグネシウム｝であるヘミＭｘビス［４－オクチルフェニル］ホスフェート［Ｍｘ（ＯＰＰ）_２］、４－オクチル安息香酸（ＯＢＡ）、４－オクチルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＯＢＳ）および４－ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＤＢＳ）を試験した。イオン選択性電極において標準として用いられる親油性塩：テトラキス（４－クロロフェニル）ホウ酸カリウムも試験した。

組成が以下の通りであり、残りの成分を添加する前に、Ｍｇ（ＯＰＰ）_２のみをシクロヘキサノンに予備溶解したことを除き、５つの膜を実施例１に記載されるように調製した。膜中の親油性アニオンが確実に同一濃度になるような組成にした。

各膜を、同一の電極アレイ上に各々配置された４つの同一の電極上に分配した。これは、Ｃａ^２＋イオン選択性電極も含有していた。膜を実施例１に記載されるように分配した。各電極アレイを実施例２に記載されるようにテストアナライザ内の測定チャンバに配置した。

Ｍｇ^２＋イオン選択性電極を、実施例２に記載されるように較正したが、他のセンサー、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｌ、ｐＨ、ｐＯ_２、ｐＣＯ_２、グルコースおよび乳酸センサーの同時較正に好適なより複雑な溶液マトリックスで較正した。Ｃａ^２＋イオン選択性電極も較正した。次いで、較正したセンサーを、以下での測定に供した：
・ＳＳＭ（単独液法）溶液：一方の試料が１００ｍＭＭｇ^２＋イオンを含有し、他方の試料が１００ｍＭＣａ^２＋イオンを含有する、２種の水性試料。試料はいずれも、３７℃でｐＨ＝７．４に滴定した５ｍＭＨＥＰＥＳバッファーおよび１６０ｍＭのイオン強度（ＮａＣｌの添加により調整）の一定のバックグラウンドを有していた。
・ＦＩＭ（固定干渉法）溶液：１．２５ｍＭＣａ^２＋イオン、３７℃でｐＨ＝７．４に滴定した５ｍＭＨＥＰＥＳバッファーおよび１６０ｍＭのイオン強度（ＮａＣｌの添加により調整）の一定のバックグラウンドで、様々な濃度のＭｇ^２＋イオン｛０．０１；０．０５；０．１０；０．５０；１．００；５．００；１０．００；５０．００｝を有する８種の水性試料。
・標準溶液：１．２５ｍＭＣａ^２＋イオン、３７℃でｐＨ＝７．４に滴定した５ｍＭＨＥＰＥＳバッファーおよび１６０ｍＭのイオン強度（ＮａＣｌの添加により調整）の一定のバックグラウンドにおける、０．２ｍＭ～２．５ｍＭのＭｇ^２＋イオンの生理学的に適切な濃度範囲に及ぶ５種の水性試料。

各Ｍｇ^２＋イオン選択性電極について、試料中のＭｇ^２＋イオンの濃度（ｃＭｇ）を実施例２に記載されるように算出した。ＳＳＭおよび／またはＦＩＭ溶液での測定から決定した選択係数

および感度は、Ｕｍｅｚａｗａら（２０００）ＰｕｒｅＡｐｐｌＣｈｅｍ７２：１８５１に記載される単独液法（ＳＳＭ）および固定干渉法（ＦＩＭ）に従って電極信号に基づき直接算出した。

結果および結論
ＯＰＰおよびＤＢＳ膜は、ＦＩＭ溶液で広がる上位のｃＭｇ範囲において直線的な応答勾配になる（図１）。応答勾配は、二価イオンに対する理論上予想されるＮｅｒｎｓｔの感度（約３０ｍＶ／ｄｅｃａｄｅ）に近い（表５）。他の３つの膜は、前記範囲内で直線的な応答勾配にならず、したがってＦＩＭ溶液に基づく意味のある選択係数を算出できない。したがって、ｃＭｇの変化に対する応答信号の変化が、その範囲でゼロではないにせよ非常に低いため、これらの膜は、生理学的ｃＣａおよびｃＮａバックグラウンドレベルで生理学的に適切なｃＭｇ範囲（０．２～２．５ｍＭ）内での測定に即座に適用できない（図１）。しかし、ＯＢＡおよびＯＢＳ膜は、テトラキス変異体と比較して（以下を参照のこと）、Ｃａ^２＋とＮａ^＋イオンの両方と比べてＭｇ選択性の改善を示し、したがって、より高いＭｇ範囲に使用できたか、または成分量のいくつかの最適化により、生理学的範囲により適したものにすることができた。注目すべきなのは、テトラキス膜は、ｃＭｇ＝５０ｍＭのＦＩＭ溶液に対して負の信号応答を有する。ナトリウムイオンの濃度は、他のＦＩＭ溶液（約１２４～１５５ｍＭ）と比較して、この溶液（約２０ｍＭ）において非常に低く、これは、テトラキス膜が、ナトリウムイオンからの高レベルの干渉に影響を受けることを示す。

親油性酸（または酸塩）を含有する膜はいずれも、ナトリウムイオン濃度の変化に関してテトラキス膜と同様の挙動を示さない（図１）。また、ＳＳＭ溶液に基づく選択係数を比較すると、これらの膜はすべて、１以下の選択係数を有する（表５）。すなわち、これらの膜は、Ｃａ^２＋イオンよりＭｇ^２＋イオンに選択的に応答する。対照的に、テトラキス膜は、選択係数１超を有し（表５）、これがＣａ^２＋イオンよりＭｇ^２＋イオンに対する選択性が低いことを意味する。したがって、標準的な親油性塩を含有するテトラキス変異体と比較して、親油性酸（または酸塩）を含有する４つの膜はすべて、Ｃａ^２＋とＮａ^＋イオンの両方と比べてＭｇ選択性を改善した。

他のセンサー、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｌ、ｐＨ、ｐＯ_２、ｐＣＯ_２、グルコースおよび乳酸センサーの同時較正に好適である、複雑な溶液バックグラウンドで膜を較正すると、較正された感度および選択係数と、ＦＩＭおよびＳＳＭ溶液に基づくこれらとの間で最善の一致がＯＰＰ膜で得られる（表５）。したがって、この膜は、生理学的に適切なｃＭｇ範囲に対応する標準溶液で最も正確かつ的確に測定する（表６）。テトラキス膜は、複雑な溶液バックグラウンドで較正できなかったため、標準溶液での較正値またはｃＭｇ値は、テトラキス膜については示されず（表５および表６）、すなわち、ニコルスキー－アイゼンマン（ＮＥ）の式に対して物理的に意味のある解を見出すことができず、これはやはり、テトラキス膜がまた、Ｍｇ^２＋およびＣａ^２＋イオンより他のイオン、例えば、Ｎａ^＋イオンに対して有意な選択性を有することを示す。

実施例４
代替イオノフォアを含む膜の性能
Ｍｇ選択性イオノフォアおよび単一の親油性塩を含有する５つの膜を調製して、単一の親油性酸（または酸塩）と組み合わせて代替イオノフォアを使用した場合の膜の性能に対する影響を試験した。３種のイオノフォア：４，７－ジウンデシル－１，１０－フェナントロリン［ＤＵＰ］、４－ウンデシル－１，１０－フェナントロリン［ＭＵＰ］およびＥＴＨ５５０６を、親油性塩としてＭｘ（ＯＰＰ）_２（Ｍｘ＝｛カルシウム；マグネシウム｝であるヘミＭｘビス［４－オクチルフェニル］ホスフェート）と組み合わせて試験した。ＤＵＰおよびＥＴＨ５５０６も、親油性塩としてテトラキス（テトラキス－（４－クロロフェニル）ホウ酸カリウム）と組み合わせて試験した。

組成が以下の通りであり、残りの成分を添加する前に、Ｍｇ（ＯＰＰ）_２のみをシクロヘキサノンに予備溶解したことを除き、５つの膜を実施例１に記載されるように調製した。膜中のイオノフォアの濃度と親油性アニオンの濃度との間で確実に同一の比になるような組成にした。ＥＴＨ５５０６イオノフォアを含む２つの膜の量を、ＤＵＰイオノフォアを含むものおよびＭＵＰイオノフォアを含むものと比較して６分の１以下に縮小した。ＤＵＰイオノフォアを含む膜は、実施例３に記載される「ＯＰＰ」および「テトラキス」膜と同一である。

Ｍｇ^２＋イオン選択性電極を、実施例３に記載されるように較正した。Ｃａ^２＋イオン選択性電極も較正した。次いで、較正したセンサーを、実施例３に記載されるようにＳＳＭ溶液、ＦＩＭ溶液および標準溶液での測定に供した。

各Ｍｇ^２＋イオン選択性電極について、試料中のＭｇ^２＋イオンの濃度（ｃＭｇ）を、実施例２に記載されるように算出した。ＳＳＭおよび／またはＦＩＭ溶液での測定から決定した選択係数

および感度は、実施例３に記載されるように算出した。

結果および結論
ＤＵＰ＿ＯＰＰおよびＭＵＰ＿ＯＰＰ膜は、ＦＩＭ溶液で広がる上位のｃＭｇ範囲において直線的な応答勾配になる（図２）。応答勾配は、二価イオンに対する理論上予想されるＮｅｒｎｓｔの感度（約３０ｍＶ／ｄｅｃａｄｅ）に近い（表７）。他の３つの膜は、前記範囲内で直線的な応答勾配にならず、したがってＦＩＭ溶液に基づく意味のある選択係数を算出できない。したがって、ｃＭｇの変化に対する応答信号の変化が、その範囲でゼロではないにせよ非常に低いため、これらの膜は、生理学的ｃＣａおよびｃＮａバックグラウンドレベルで生理学的に適切なｃＭｇ範囲（０．２～２．５ｍＭ）内の測定に即座に適用できない（図２）。しかし、ＥＴＨ５５０６＿ＯＰＰ膜は、テトラキス変異体と比較して（以下を参照のこと）、ナトリウムイオンからの干渉が低いことを示し、したがって、より高いＭｇ範囲に使用できたか、または成分量のいくつかの最適化により、生理学的範囲により適したものにすることができた。注目すべきなのは、テトラキス塩を含有する膜はいずれも（ＤＵＰ＿テトラキスおよびＥＴＨ５５０６＿テトラキス）は、ｃＭｇ＝５０ｍＭのＦＩＭ溶液に対して負の信号応答を有する。ナトリウムイオンの濃度は、他のＦＩＭ溶液（約１２４～１５５ｍＭ）と比較して、この溶液（約２０ｍＭ）において非常に低く、これは、テトラキスを含有する膜が、ナトリウムイオンからの高レベルの干渉に影響を受けることを示す。

親油性酸塩（Ｍｘ（ＯＰＰ）_２）を含有する膜はいずれも、ナトリウムイオン濃度の変化に関してテトラキス膜と同様の挙動を示さない（図２）。ＳＳＭ溶液に基づく選択係数を比較すると、ＥＴＨ５５０６＿ＯＰＰを除きこれらの膜はすべて、１以下の選択係数を有する（表７）。すなわち、膜は、Ｃａ^２＋イオンよりＭｇ^２＋イオンに選択的に応答する。対照的に、テトラキス塩を含有する膜（ＤＵＰ＿テトラキスおよびＥＴＨ５５０６＿テトラキス）およびＥＴＨ５５０６＿ＯＰＰはいずれも、選択係数１超を有し（表７）、これらがＣａ^２＋イオンよりＭｇ^２＋イオンに対する選択性が低いことを意味する。したがって、標準的な親油性テトラキス塩を含有する膜と比較して、親油性酸塩（Ｍｘ（ＯＰＰ）_２）を含有する膜はすべて、Ｎａ^＋イオンと比べてＭｇ－選択性の改善を示した。さらに、非フェナントロリンベースのイオノフォアを含有するＥＴＨ５５０６＿ＯＰＰ膜と比較して、親油性酸塩とフェナントロリンベースのイオノフォアとの組み合わせ（ＤＵＰ＿ＯＰＰおよびＭＵＰ＿ＯＰＰ）は、Ｃａ^２＋イオンと比べてＭｇ－選択性を改善する。

他のセンサー、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｌ、ｐＨ、ｐＯ_２、ｐＣＯ_２、グルコースおよび乳酸センサーの同時較正に好適である、複雑な溶液バックグラウンドで膜を較正すると、較正された感度および選択係数と、ＦＩＭおよびＳＳＭ溶液に基づくこれらとの間で最善の一致がＤＵＰ＿ＯＰＰおよびＭＵＰ＿ＯＰＰ膜で得られる（表７）。したがって、これらの膜は、生理学的に適切なｃＭｇ範囲に対応する標準溶液で最も正確かつ的確に測定する（表８）。テトラキス塩を含有する膜は、複雑な溶液バックグラウンドで較正できなかったため、標準溶液での較正値またはｃＭｇ値は、テトラキス塩を含有する膜については示されず（表７および表８）、すなわち、ニコルスキー－アイゼンマン（ＮＥ）の式に対して物理的に意味のある解を見出すことができず、これはやはり、テトラキス塩を含有する膜がまた、Ｍｇ^２＋およびＣａ^２＋イオンより他のイオン、例えば、Ｎａ^＋イオンに対して有意な選択性を有することを示す。
本明細書は以下の発明の態様を包含する。
［１］ａ．イオノフォア、および
ｂ．酸性基を含む親油性化合物であって、式Ｉ

（式中、
Ａは酸性基を含み、
Ｒ ^１８、Ｒ ^１９およびＲ ^２０のうちの１つ、２つまたは３つすべては、Ｃ _４～１８アルキル基、Ｃ _４～１８アルケニル基、Ｃ _４～１８アルキニル基またはアミド含有Ｃ _４～１８基であるＣ _４～１８基であり、前記Ｃ _４～１８基は、フェニル基から数えて１、２および３位が直鎖であるか、または前記１、２および３位に合計で側鎖を１つのみ有し、
他のＲ ^１８、Ｒ ^１９およびＲ ^２０は、独立に、水素または直鎖Ｃ _１～１８アルキル基である）
の化合物である、親油性化合物、または前記親油性化合物の塩
を含む、マグネシウムイオン選択性膜。
［２］イオノフォアが荷電していない、［１］に記載の膜。
［３］イオノフォアが、１，１０－フェナントロリンまたはその置換形態であるフェナントロリン化合物である、［１］または［２］に記載の膜。
［４］フェナントロリン化合物が、式ＩＩ

［式中、
Ｒ ^１～Ｒ ^６は各々、
Ｈ、
Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＮＯ _２、ＣＮもしくはＣＦ _３のいずれか、
Ｃ _１～１８アルキル、
Ｃ _１～１８アリール、
Ｃ _１～１８アルケニル、
（ＣＨ _２） _ｍＹ（式中、ｍは０または１～４の整数であり、Ｙは－ＯＲ ^７、－ＮＲ ^７Ｒ ^８、－ＯＣＯＲ ^７、－ＮＲ ^７ＣＯＲ ^８、－ＣＯＲ ^７、－ＣＯＯＲ ^７、－ＳＯ _３Ｒ ^７、－ＯＳｉＲ ^７Ｒ ^８Ｒ ^９、－ＰＯ _４Ｒ ^７Ｒ ^８、－ＰＯ _３Ｒ ^７Ｒ ^８のいずれかであり、Ｒ ^７、Ｒ ^８およびＲ ^９は各々、Ｈ、アルキル、分岐アルキル、アリールまたは置換アリールのいずれかである）、または
Ｃ _ｎ－Ｒ ^１０Ｒ ^１１（式中、ｎは０、または１および１７を含む１～１７の整数であり、Ｒ ^１０はＣ、Ｎ、ＮＣＯまたはＣＨ _２－Ｚ－ＣＨ _２であり、ＺはＯ、ＮＨ、Ｓ、ＯＣＯまたはＣＯのいずれかであり、Ｒ ^１１は

であり、Ｒ ^１１はＲ ^１１の３、４、５、６、７または８位のいずれかでＲ ^１０に結合しており、Ｒ ^１２～Ｒ ^１７はＨ、Ｃ _１～１８アルキル、Ｃ _１～１８アリールのいずれかであるか、または除去され、但し、Ｒ ^１１がＲ ^１１の３位でＲ ^１０に結合している場合、Ｒ ^１２が除去され、Ｒ ^１１がＲ ^１１の４位でＲ ^１０に結合している場合、Ｒ ^１３が除去され、Ｒ ^１１がＲ ^１１の５位でＲ ^１０に結合している場合、Ｒ ^１４が除去され、Ｒ ^１１がＲ ^１１の６位でＲ ^１０に結合している場合、Ｒ ^１５が除去され、Ｒ ^１１がＲ ^１１の７位でＲ ^１０に結合している場合、Ｒ ^１６が除去され、Ｒ ^１１がＲ ^１１の８位でＲ ^１０に結合している場合、Ｒ ^１７が除去される）
のいずれかである、
但し、Ｒ ^１～Ｒ ^６のうちの１つが、Ｈ以外であり、かつ１，１０－フェナントロリンの２および９位のＣ原子が各々、縮合環構造に関与しない結合により、Ｈに結合している］
の化合物である、［３］に記載の膜。
［５］Ｒ ^１～Ｒ ^６が、合計で少なくとも６個の炭素原子、例えば、合計で少なくとも１１個の炭素原子を含む、［４］に記載の膜。
［６］Ｒ ^１、Ｒ ^２、Ｒ ^３、Ｒ ^４、Ｒ ^５およびＲ ^６のうちの１つまたは複数が、１～１８個の炭素原子を有するアルキル基であり、例えば、Ｒ ^２および／またはＲ ^５が、１～１８個の炭素原子を有するアルキル基である、［４］または［５］に記載の膜。
［７］フェナントロリン化合物が、４－ウンデシル－１，１０－フェナントロリンまたは４，７－ジウンデシル－１，１０－フェナントロリンである、［４］から［６］のいずれか一項に記載の膜。
［８］式ＩのＡ基に含まれる酸性基が、カルボン酸、スルホン酸、硫酸モノエステル、スルホンアミド、ホスホン酸、リン酸、ヒ酸、スルフィン酸またはチオカルボン酸からなる群から選択される、［１］から［７］のいずれか一項に記載の膜。
［９］親油性化合物が、次式

の化合物である、［８］に記載の膜。
［１０］Ｒ ^１８、Ｒ ^１９またはＲ ^２０のうちの１つのみが、［１］に定義されるＣ _４～１８アルキル基であり、他は、水素、または直鎖Ｃ _１～１８アルキル基であり、好ましくは、他は水素である、［１］から［９］のいずれか一項に記載の膜。
［１１］Ｒ ^１９が、［１］に定義されるＣ _４～１８アルキル基であり、Ｒ ^１８およびＲ ^２０が、水素である、［１］から［１０］のいずれか一項に記載の膜。
［１２］前記Ｃ _４～１８アルキル基（複数可）が、少なくとも６個、例えば、少なくとも８個の炭素原子を含む、［１］から［１１］のいずれか一項に記載の膜。
［１３］親油性化合物が、親油性塩であり、前記親油性塩が、ヘミカルシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェート、ヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートまたはこれらの混合物である、［１］から［１２］のいずれか一項に記載の膜。
［１４］親油性塩が、少なくとも５０％のヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェート、例えば、８０％～９０％のヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートを含有する混合物である、［１３］に記載の膜。
［１５］イオノフォアと親油性化合物または親油性塩のアニオンとのモル比が、２：１～１：１、例えば、１．８：１～１．２：１のモル比である、［１］から［１４］のいずれか一項に記載の膜。
［１６］ｉ）スペーサーを介して酸性基に共有結合しているイオノフォアであって、前記スペーサーが少なくとも１個の炭素原子を含む、前記イオノフォア、または
ｉｉ）酸性基に共有結合している前記イオノフォアの塩
を含む、マグネシウムイオン選択性膜。
［１７］マグネシウムイオン選択性膜を調製する方法であって、［１］から１６のいずれか一項に記載の成分を溶媒中で混合するステップと、得られた溶液を所望の支持体上に分配するステップと、前記溶媒を蒸発させるステップとを含む、方法。
［１８］液体試料のマグネシウムイオン濃度を決定するための電極であって、［１］から［１６］のいずれか一項に記載の膜を含む、電極。
［１９］液体試料のマグネシウムイオン濃度を決定するための電位差測定センサーであって、［１８］に記載の電極および参照電極を含む、電位差測定センサー。
［２０］液体試料のマグネシウムイオン濃度を決定する方法であって、前記試料と［１８］に記載の電極または［１９］に記載の電位差測定センサーとを接触させるステップと、前記電極または電位差測定センサーから得られる信号に基づき前記マグネシウムイオン濃度を決定するステップとを含む、方法。
［２１］疾患または障害を診断する方法であって、［２０］に記載の方法を対象の試料について行うステップを含む、方法。

Claims

ａ．イオノフォア、および
ｂ．酸性基を含む親油性化合物であって、式Ｉ

（式中、
Ａは酸性基を含み、
Ｒ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０のうちの１つ、２つまたは３つすべては、Ｃ_４～１８アルキル基、Ｃ_４～１８アルケニル基、Ｃ_４～１８アルキニル基またはアミド含有Ｃ_４～１８基であるＣ_４～１８基であり、前記Ｃ_４～１８基は、フェニル基から数えて１、２および３位が直鎖であるか、または前記１、２および３位に合計で側鎖を１つのみ有し、
他のＲ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０は、独立に、水素または直鎖Ｃ_１～１８アルキル基である）
の化合物である、親油性化合物、または前記親油性化合物の塩
を含み、
イオノフォアが、１，１０－フェナントロリンまたはその置換形態であるフェナントロリン化合物である、マグネシウムイオン選択性膜。
イオノフォアが荷電していない、請求項１に記載の膜。
フェナントロリン化合物が、式ＩＩ

［式中、
Ｒ^１～Ｒ^６は各々、
Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＮＯ_２、ＣＮもしくはＣＦ_３のいずれか、
Ｃ_１～１８アルキル、
Ｃ_１～１８アリール、
Ｃ_１～１８アルケニル、
（ＣＨ_２）_ｍＹ（式中、ｍは０または１～４の整数であり、Ｙは－ＯＲ^７、－ＮＲ^７Ｒ^８、－ＯＣＯＲ^７、－ＮＲ^７ＣＯＲ^８、－ＣＯＲ^７、－ＣＯＯＲ^７、－ＳＯ_３Ｒ^７、－ＯＳｉＲ^７Ｒ^８Ｒ^９、－ＰＯ_４Ｒ^７Ｒ^８、－ＰＯ_３Ｒ^７Ｒ^８のいずれかであり、Ｒ^７、Ｒ^８およびＲ^９は各々、Ｈ、アルキル、分岐アルキル、アリールまたは置換アリールのいずれかである）、または
Ｃ_ｎ－Ｒ^１０Ｒ^１１（式中、ｎは０、または１および１７を含む１～１７の整数であり、Ｒ^１０はＣ、Ｎ、ＮＣＯまたはＣＨ_２－Ｚ－ＣＨ_２であり、ＺはＯ、ＮＨ、Ｓ、ＯＣＯまたはＣＯのいずれかであり、Ｒ^１１は

であり、Ｒ^１１はＲ^１１の３、４、５、６、７または８位のいずれかでＲ^１０に結合しており、Ｒ^１２～Ｒ^１７はＨ、Ｃ_１～１８アルキル、Ｃ_１～１８アリールのいずれかであるか、または除去され、但し、Ｒ^１１がＲ^１１の３位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１２が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の４位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１３が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の５位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１４が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の６位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１５が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の７位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１６が除去され、Ｒ^１１がＲ^１１の８位でＲ^１０に結合している場合、Ｒ^１７が除去される）
のいずれかである、
但し、Ｒ^１～Ｒ^６のうちの１つが、Ｈ以外であり、かつ１，１０－フェナントロリンの２および９位のＣ原子が各々、縮合環構造に関与しない結合により、Ｈに結合している］
の化合物である、請求項１又は２に記載の膜。
Ｒ^１～Ｒ^６が、合計で少なくとも６個の炭素原子を含む、請求項３に記載の膜。
Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５およびＲ^６のうちの１つまたは複数が、１～１８個の炭素原子を有するアルキル基である、請求項３または４に記載の膜。
フェナントロリン化合物が、４－ウンデシル－１，１０－フェナントロリンまたは４，７－ジウンデシル－１，１０－フェナントロリンである、請求項３から５のいずれか一項に記載の膜。
式ＩのＡ基に含まれる酸性基が、カルボン酸、スルホン酸、硫酸モノエステル、スルホンアミド、ホスホン酸、リン酸、ヒ酸、スルフィン酸またはチオカルボン酸からなる群から選択される、請求項１から６のいずれか一項に記載の膜。
親油性化合物が、次式

の化合物である、請求項７に記載の膜。
Ｒ^１８、Ｒ^１９またはＲ^２０のうちの１つのみが、請求項１に定義されるＣ_４～１８アルキル基であり、他は、水素、または直鎖Ｃ_１～１８アルキル基である、請求項１から８のいずれか一項に記載の膜。
Ｒ^１９が、請求項１に定義されるＣ_４～１８アルキル基であり、Ｒ^１８およびＲ^２０が、水素である、請求項１から９のいずれか一項に記載の膜。
前記Ｃ_４～１８アルキル基（複数可）が、少なくとも６個の炭素原子を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の膜。
親油性化合物が、親油性塩であり、前記親油性塩が、ヘミカルシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェート、ヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートまたはこれらの混合物である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の膜。
親油性塩が、少なくとも５０％のヘミマグネシウムビス［４－オクチルフェニル］ホスフェートを含有する混合物である、請求項１２に記載の膜。
イオノフォアと親油性化合物または親油性塩のアニオンとのモル比が、２：１～１：１のモル比である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の膜。
請求項１から１４のいずれか一項に記載のマグネシウムイオン選択性膜を調製する方法であって、イオノフォア、および酸性基を含む親油性化合物を溶媒中で混合するステップ、ここで、親油性化合物は、式Ｉ

（式中、
Ａは酸性基を含み、
Ｒ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０のうちの１つ、２つまたは３つすべては、Ｃ_４～１８アルキル基、Ｃ_４～１８アルケニル基、Ｃ_４～１８アルキニル基またはアミド含有Ｃ_４～１８基であるＣ_４～１８基であり、前記Ｃ_４～１８基は、フェニル基から数えて１、２および３位が直鎖であるか、または前記１、２および３位に合計で側鎖を１つのみ有し、
他のＲ^１８、Ｒ^１９およびＲ^２０は、独立に、水素または直鎖Ｃ_１～１８アルキル基である）
の化合物である、親油性化合物、または前記親油性化合物の塩である、と、得られた溶液を所望の支持体上に分配するステップと、前記溶媒を蒸発させるステップとを含み、イオノフォアが、１，１０－フェナントロリンまたはその置換形態であるフェナントロリン化合物である、方法。
液体試料のマグネシウムイオン濃度を決定するための電極であって、請求項１から１４のいずれか一項に記載の膜を含む、電極。
液体試料のマグネシウムイオン濃度を決定するための電位差測定センサーであって、請求項１６に記載の電極および参照電極を含む、電位差測定センサー。
液体試料のマグネシウムイオン濃度を決定する方法であって、前記試料と請求項１６に記載の電極または請求項１７に記載の電位差測定センサーとを接触させるステップと、前記電極または電位差測定センサーから得られる信号に基づき前記マグネシウムイオン濃度を決定するステップとを含む、方法。
請求項１８に記載の方法であって、液体試料がヒト対象の試料であり、マグネシウムイオン濃度の決定が対象の疾患または障害を診断するために使用される方法。