JPH11513914A

JPH11513914A - 電気化学的バイオセンサー

Info

Publication number: JPH11513914A
Application number: JP9541202A
Authority: JP
Inventors: ウサラ，アントン―ルイス
Original assignee: エンセル，インコーポレイテッド
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1999-11-30
Also published as: DE69723689D1; WO1997043633A1; DE69723689T2; CA2254873C; CA2254873A1; AU715241B2; KR20000011088A; EP0898705A1; ATE245812T1; US5776324A; AU3137397A; EP0898705B1

Abstract

(57)【要約】標的化学物質と反応して体液中の該標的化学物質の濃度に関連したシステムシグナルを生じる酵素基質を含む電気化学的システムを含む、体液中の標的化学物質のレベルを決定するための電気化学的バイオセンサー。このバイオセンサーは、酵素基質を固定するための第１膜を含む。第１膜は、標的化学物質を貫通させ酵素基質と反応することがが可能な多孔性と、タンパク質およびフィブリンがその上に付着しやすい、システムシグナルを損ないやすい電子ドナー部位を特徴とする体液に曝された表面を有する。第２膜は、第１膜の電子ドナー部位に結合している。第２膜は、第１膜によって提供される多孔性を著しく変えずに、フェニル環から成る体液に曝された第１膜上に外面を形成するのに少なくとも十分に電子ドナー部位に結合している水素原子ドナーに結合する結合性水素原子ドナーを有するフェニル系ポリマーで形成される。

Description

【発明の詳細な説明】電気化学的バイオセンサー発明の分野本発明は、体液(biological fluid)中の化学物質のレベルを測定するための電気化学的バイオセンサーを含め、血液中または血液以外の生理学的流体中に存在する可能性のある広範囲の化学物質および生物学的物質を検出するための手段に関し、特にin vivoで血液グルコースレベルを測定するための埋め込み型(implan table)グルコースセンサーに関する。発明の背景体液中の化学物質のレベルを測定するには、in vitroでもin vivoでも、電気化学的バイオセンサーが使用される。たとえば、血清グルコース濃度の測定には血液グルコースセンサーが使用される。血中酸素レベルの測定には、酸素センサーが使用される。他の例は、カリウムセンサー、カルシウムセンサー、ｐＨセンサー、ＣＯ₂センサー、ナトリウムセンサー、塩化物センサーなどである。このようなセンサーは、電気化学システムに結合された、膜シーシングによって固定された酵素を使用する。体液中の標的化学物質は、酵素と反応して標的化学物質濃度と関連した電流シグナルを発生し、このシグナルをシステムで処理し、それを表示する出力を提供する。 in vitro試験に関しては明確であり、したがって日常的に使用されてきたが、レシピエント患者で長期に、生物学的肥大や付着によって引起こされるずれがなく、較正し直さなくても確実に機能することができる埋め込み型(implantable) バイオセンサーまたは留置型(indwelling)バイオセンサーを技術上、長年にわたって必要としてきた。埋め込み型グルコースセンサーは、１９６０年代にはじめて提案された（Goughら、Diabetes，Vol．44，pp．190-198）。しかし、in vitro 用では成功を収めるほど進歩したものの、それは幾らか長い期間機能するが生物学的肥大および付着(fouling)の傾向があり、今日まで、好結果のバイオセンサーは未だ開発されていない。このようなバイオセンサーは当該技術で十分に特性化されており、一般に過酸化水素系酵素電極センサー、酸素系酵素電極センサー、メディエーター系酵素電極センサー、膜被覆触媒電極などに分類される。 in vivoで長期間確実に機能することができない最も重大な理由は、検知面積が漸進的に減少する結果を招く電極膜の生物学的汚染であると考えられ、結果として生じる電気シグナルのずれ、および最後には膜の完全妨害および重要なシグナルの喪失につながる。この膜は現在、ほとんどの点で十分に機能している。このような膜の例としては、ポリウレタン、酢酸セルロース、ペルフルオロスルホンは、宿主に炎症応答を引き起こさないという意味で、生物学的適合性を有すると考えられる。しかし、これらの膜材料は、上記の膜汚染につながる生物学的肥大に付着部位（サイト）を提供する反応基を有する。それ故、現在および将来のデザインに基づいているが、性能を低下させる生物学的肥大から膜を保護する、電気化学的バイオセンサーを提供することが望ましい。発明の概要本発明は上記および他の重要な目的を達成し、且つ生物学的肥大および膜への付着を制限し、標的生物学的化学物質の長期留置測定を可能にする改良された電気化学的バイオセンサーを提供する。これは、膜の機能特性、すなわち、多孔性や拡散に著しく影響を与えずに、膜上の生物学的活性部位を保護することによって達成される。これは、第１膜の上に第２膜を適用することによって達成され、第２膜は第１膜の特性に著しく影響を与えずに第１ポリマー上の生物学的活性部位に結合された結合水素ドナーを有するフェニル系ポリマーを特徴とする。好ましくは、ポリマーは、ポリ−パラ−キシリレン、モノ−クロロポリ−パラ−キシリレン、ジクロロ−ポリ−パラ−キシリレンおよびそれらの類推体（アナログ）を含むパリレンファミリーから選択される。パリレン膜は、生物学的付着をある程度制限するが、バイオセンサーの電気化学的性能に顕著な影響を及ぼさない生物学的活性部位を占拠するのに十分な量で、第１膜の外面上に真空付着される。たとえば、ポリウレタン膜は、グルコースセンサーの膜として多少の有望性を示してきた。しかし、このような膜の外面は生物活性付着部位、すなわち、酸素および水素を有し、その各々で、タンパク質付着およびフィブリン付着が十分に認められている。本発明に使用されるパリレンポリマーは、結合性(connecting) ＣＨ₂基を有するフェニル系ポリマーである。他の類似したポリマーは結合性− ＮＨ−基、−ＳＨ−基または他の限定された水素原子ドナーを有する。ポリ−パラ−キシリレンなど、これらのフェニル系ポリマーは、結合性ＣＨ₂基と基底（ベース）膜基質上の酸素、フッ素、塩素、または他の電子ドナーとの間の水素結合によって、基礎をなす表面に付着する。このような水素結合は、フェニル環のみを周囲の環境に曝された状態にしておき、それによって、さもなければ付着部位に付着し、その結果、電気化学的反応の感度および正確度を低下させる、循環タンパク質または細胞から付着部位を排除する。以下に詳細に記載するが、本発明による改良された膜を使用したバイオセンサーは、in vivoで埋め込んで、試験のために除去したとき、タンパク質またはフィブリンが付着しない膜を生じた。埋め込み前の読み取りと埋め込み後の読み取りは、高度の相関関係を示した。対照的に、非被覆コントロールセンサー膜は、フィブリン付着およびタンパク質付着によって塞がれ、除去後の読取りが妨害された。本願明細書におけるフェニル環ポリマーの使用は、１９９４年１１月２８日に提出され、本発明の譲受人に譲渡された同時係属の米国特許出願番号第３４６，３４０号で採用されたアプローチと異なる。同出願では、細胞部分を患者の免疫系から防護するが、細胞栄養、細胞産生に関する化学シグナル、およびそれによって産生された化学部分が、膜を貫流できるようにするために、パリレンファミリーのポリマーの膜を半透過膜として使用した。ポリマーの厚さは、膜多孔性および膜強度の最も重要な決定因子であり、モノリシック膜の場合、望ましい膜は２，０００〜５，０００オングストロームであった。対照的に、本発明で生物学的保護を提供するための膜は、所望の多孔性を示すために１桁または何桁か薄く、一般に１，０００オングストローム以下であり、基底膜材料によって異なる。このような超薄膜は、通常、埋め込みの生物学的力に耐えることができる十分な機械強度を持たない。これは、膜がベースポリマーのみの架橋ネットワークによるよりも、等角に且つ優先的に基底膜の誘引部位に付着されるため、本発明で達成される。言い換えれば、活性部位が占拠されるまで、基底膜は、多かれ少なかれ、生物学的に不活性な膜の鋳型と似た作用をする。望ましい総合的な特性次第で、必要に応じて、その部位の一部だけが結合して所望の生物学的不活性を提供するように、コーティングすることが可能である。所望の膜性能特性が悪影響を受けない程度まで、膜を過剰に適用してもよい。したがって、本発明は、電気化学システムが、標的化学物質と反応して、体液中の標的化学物質の濃度と関連したシステムシグナルを生じる基質を含むことを特徴とする、体液中の標的化学物質のレベルを決定するための電気化学的バイオセンサーを提供する。バイオセンサー上の第１膜は、この基質を固定し、標的化学物質が貫通して基質と反応することが可能な多孔性を有する。第１膜は、体液に曝される表面を有し、タンパク質およびフィブリンがその上に付着しやすい電子ドナー部位を特徴し、その結果システムシグナルを減ずる。第２膜は、上記第１膜の電子ドナー部位に結合される。第２膜は、第１膜によって提供される多孔性を著しく変えることなく、体液に曝された第１膜上に外面を形成するのに少なくとも十分な電子ドナー部位に結合する結合性水素原子ドナーを有するフェニル系ポリマーで形成される。さらに、本発明は、所定の多孔性を特徴とする第１膜であって、体液に曝されたとき、タンパク質および組織付着を支持することができる生物学的に活性な表面部位を有する材料で形成される第１膜を含む、生物学的に不活性な膜複合基質を提供する。結合性水素ドナーを有するフェニル系ポリマーから成る第２膜は、第１膜の所定の多孔性に顕著な影響を与えずに、生物学的に活性な表面部位を生物学的に不活性にさせるために、生物学的に活性な表面部位に結合されている。さらに、本発明は、体液中の化学物質が貫通できる多孔性を有する膜と、タンパク質およびフィブリンに対する誘引部位を有する表面とを、生物学的に保護する方法を提供する。ここで、結合性水素結合ドナーを有するフェニル系ポリマーは、表面を生物学的に不活性にさせるのに十分な量であるが、前記化学物質の前記膜の貫通を害するには不十分な量で誘引部位に結合している。図面の簡単な説明添付の図面と一緒に、下記の好ましい実施の形態の詳細な説明を読むと、本発明の上記および他の特徴および長所が明白になるであろう。図１は本発明によるバイオセンサーの概略図である。好ましい実施の形態の詳細な説明本発明の好ましい実施の形態を説明するために図面に言及する。図１は、体液中の化学物質のレベルを測定するための電気化学的バイオセンサー１０の概略図である。血清中のグルコース濃度を測定するための埋め込み型グルコースセンサーと関連して、この実施の形態を説明する。しかし、酸素、カリウム、カルシウム、酸、塩基、プロトン、ＣＯ₂、ナトリウム、塩化物等々を含め、液体中の他の標的化学物質の存在を決定するための電気化学的バイオセンサーは、本発明によって提供される特徴および長所の範囲内であることが理解されるであろう。バイオセンサー１０は、前述のGoughらの出版物に開示されている通り、承認された任意の形をとってもよく、Gough et al.，Diabetes Care，Vol．5，No．3 ，May-June 1982，pp．190-198（本願明細書に取り込んで本願明細書の一部となす。）に記載のモデルに関連して述べる。その中で、体液１１に浸漬されたバイオセンサー１０は、固定化酵素層１６を含有する基底膜１４で覆われた酸素電極１２を含む。酵素層１６は、グルコースオキシダーゼおよびカタラーゼを含む。グルコースと酸素が存在する条件下で、電極１２はグルコースで調整される、酸素依存性電流を生じる。この層は酵素そのものに限定されず、他の用途では、予測可能で且つ定量的に測定可能な様式で別の化合物と反応する任意の化合物、言い換えれば、特異的結合対であってもよい。酵素層１６は、疎水性酸素透過層１８により、電極１２と分離されている。膜は、基礎をなす層にマクロモレキュルが接近するのを制限する透過性を有するポリウレタンなどの生物学的適合材料で形成されている。層１８は、体液中の疎水性電気反応分子による電極汚染を防止する、疎水性酸素透過膜である。スペーサー２０は、電極１２を対電極２２と分離する。電極１２と２２は、導線２４および２６によって電気システム２３に接続されており、バイオセンサー内の電気化学反応に関連した電流の流れを電気システムに送り届ける。さらに、電気システムは参照電極２８に接続されている。上記出版物にさらに詳細に検討されている通り、システム２３は体液中のグルコース濃度に関連した情報を出力する。様々な薄膜が覆いで囲われているが、表示されていない。本発明で、基底膜１４の外面は生物学的に不活性な膜３０で覆われている。上述の通り、バイオセンサー膜用に様々な材料が提案されてきた。より一般的な膜としては、ポリウレタン、酢酸セルロース、ペルフルオロスルホン酸ポリマーおよび他の当該技術上周知のものなどがある。これらの材料は、その多くが、埋め込まれたとき、炎症を引き起こさないという点で生物学的適合材料である。しかし、これらの材料は、広く認められた生物誘引部位を有し、これは、タンパク質およびフィブリンについて、感知面積を漸進的に減少させ、結果として生じる電気的シグナルのずれを来し、ついには膜の完全妨害および重要なシグナルの喪失につながる生物学的肥大を成助長する。これらの誘引部位は、一般に、酸素、フッ素、塩素等々を含め、反復する電子ドナー部位を有する。本発明では、生物学的に不活性な膜３０は、生物学的活性部位に結合する結合性水素ドナーを有するフェニル系ポリマーを特徴とする材料で形成され、その結果、非反応性フェニル環を含む表面を体液１１にさらす。好ましい膜材料は、ポリ−パラ−キシリレン、モノ−クロロ−パラ−キシリレン、ジクロロ−パラ−キシリレンおよびそれらの類推体を含め、パリレンファミリーのポリマーから選択される。パリレンポリマーは結合性ＣＨ₂基を有する。他の類似したポリマーは −ＮＨ−基、−ＳＨ−基および他の限定された水素原子ドナーを有する。これらのポリマーは、結合性基の水素結合によって、基底膜ポリマー上の活性部位に結合する。これは一般に、典型的には１０００オングストローム以下であり、一般には５０〜５００オングストロームである不活性な膜材料の超薄層を用いて達成される。この厚さで、パリレンポリマーの場合には、真空付着させる材料が、基底膜ポリマー上の活性部位に優先的に適用され、透過性や多孔性などの望ましい膜特性に影響を及ぼさずに複合膜を生物学的に不活性にさせるように、実質的にそれ自身と架橋しないと考えられる。膜３０が全ての活性部位を完全に保護することは必要ではないと考えられる。不完全な被膜で、膜適用に十分な生物学的保護が得られる場合もある。また、不活性に必要な量以上に膜を適用してもよい。しかし、膜性能の減損が起こらないように、厚さを調節しなければならない。それ故、前述の膜は、下記の実施例によって立証される通り、センサー感度を減損せずに生物学的保護を提供する。＜実施例１＞ｐＣＯ₂膜（NOVA Biomedical，Waltham MAからカタログ番号No．07543として入手可能）に約５００オングストロームのポリ−パラ−キシリレンを被覆して、第２膜をその上に形成した。in vitro診断用には、血液ガスと、血清、血漿、全血および呼気の関連即時試験とを併用するNOVA Stat Profile 5血液ガスアナライザーを使用して、ＲＰＭＩ媒体中で被覆された膜を試験した。バイオセンサーを連続７回のトライアルで試験すると、ｐＣＯ₂レベルは３２．０４ＳＴＤ１．１５であった。類似した未被覆膜を連続６回の試験で試験すると、ｐＣＯ₂レベルは２８．６３ＳＴＤ５．９６であった。それ故、第２膜がバイオセンサーの判読可能性および信頼性に影響を及ぼさなかったことは明白である。＜実施例２＞ｐＯ₂膜（NOVA Biomedical，Waltham MAからカタログ番号No．11099として入手可能）に約５００オングストロームのポリ−パラ−キシリレンを被覆して、第２膜をその上に形成した。in vitro診断用に、血液ガスと、血清、血漿、全血および呼気の関連即時試験とを併用するNOVA Stat Profile 5血液ガスアナライザーを使用して、ＲＰＭＩ媒体中で被覆された膜を試験した。バイオセンサーを連続７回のトライアルで試験すると、ｐＯ₂レベルは２４７．９４ＳＴＤ４．４４であった。類似した未被覆膜を連続６回のトライアルで試験すると、ｐＯ₂レベルは２５１．４１ＳＴＤ１６．３９であった。それ故、実施例１と同様、第２膜がバイオセンサーの判読可能性および信頼性に影響を及ぼさなかったことは明白である。＜実施例３＞グルコース膜（NOVA Biomedical，Waltham MAからカタログ番号No．08469として入手可能）に約５００オングストローム未満のポリ−パラ−キシリレンを被覆して、第２膜をその上に形成した。in vitro診断用に、血液ガスと、血清、血漿、全血および呼気の関連即時試験とを併用するNOVA Stat Profile 5血液ガスアナライザーで、被覆された膜を試験した。バイオセンサーを連続８回のトライアルで試験すると、グルコースレベル２０７．７ｍｇ％ＳＴＤ１．５９を示した。類似した未被覆膜を連続１０回のトライアルで試験すると、グルコースレベルは２００．５ｍｇ％ＳＴＤ１．５９であった。それ故、第２膜がバイオセンサーの判読可能性および信頼性に影響を及ぼさなかったことは明白である。その後、被覆された膜および未被覆膜を、この膜を皮下的に露出した状態で、４ｋｇのNew Zealand Whiteウサギに埋め込んだ。この膜を２１時間後に取出した。未被覆膜は閉塞し且つ肥大していて、ヘマトクリットがしっかり付着おり、繰返し洗浄しても除去されなかった。試験のために物理的に取出さなければならなかった。この膜を８回のトライアルで試験すると、グルコースレベル１８８．２５ｍｇ％ＳＴＤ５．０７を示した。被覆された膜は本質的に付着物がなく、通常の塩水で容易に洗浄された。被覆された膜を８回のトライアルで試験すると、２０７．２５ｍｇ％ＳＴＤ．７のグルコースレベルを示した。以上のことから、未被覆膜は短期埋め込みで生物付着(biofouling)による悪影響を受けたが、本発明に従って被覆された膜は生物付着を受けず、シグナルが減少しなかったことがわかる。上述の用途のほかにも、複合膜は細胞部分および化学部分を生物学的付着から守り、同時に所望の多孔性および拡散を提供することが望ましい、他の生物学的用途で使用できることは、当業者に明白であろう。このような用途の例としては、留置型化学センサー、留置型電気センサー、in vivoで存在する刺激部分に反応して有効成分を放出したり有効な薬物を放出するための、フィブリン閉塞やタンパク質閉塞があってはならない長期薬物デリバリーキャリヤーなどがある。本発明を、血中または他の生理学的流体中に、正常に、異常に、または病理学的に存在する化学的物質および生物学的物質の検出とともに記述してきたが、その検出は連続ベースであることが望ましく、これらの化学物質および生物学的物質は、バイオセンサーが埋め込まれる対象内で自然に発生してもよく、疾病または生理学的ストレスに対する反応による異常発生であってもよい。このような化学物質および生理学的物質の例としては、ホルモン、ペプチド、タンパク質、糖タンパク、トリグリセリド、脂肪、脂質、多糖類、炭水化物、ビタミン、ミネラル、治療薬(therapeutics)、および金属などがあるが、これらに限定されない。本願明細書で使用される「ホルモン」は、特定の組織によって分泌される生物学的物質であると定義され、分泌部位とは異なる部位で活性を有するものおよびその前駆体、および分泌部位で活性を有する物質（オータコイドと呼ばれることもある）、および下垂体腺（あるいは腺下垂体）で分泌されたものが含まれ、特に成長ホルモン（ＧＨ）、メラニン細胞刺激ホルモン、ソマトメジン、およびリポトロピンなどがある。本発明のバイオセンサーは、脳内に通常存在し、且つ神経学的に活性な物質を分泌する化合物の検出にも有用である。したがって、本発明を実行するにあたって、エンドルフィン、グルカゴン−セクリチン、およびサブスタンス−Ｐのニューロペプチドのファミリーの検出を含め、ニューロペプチドを検出することが可能である。エンドルフィンには、プロオピオメラノコルチン類、プロエンケファリン類、プロダイノルフィン類およびそれらから誘導された諸ホルモンが含まれる。グルカゴン−セクレチンには、グルカゴン、血管作用性(vasoactive)腸ポリペプチド（膵島にも存在する）、セクレチンおよび成長ホルモン放出因子（ＧＨＲＦ）が含まれる。サブスタンスＰ神経ペプチドとしては、バソトシン、バソプレッシンおよびオキシトシンなどがある。特に、単一の大きなニューロンのクラスターによって分泌される物質（オキシトシン、バソプレッシン、ＬＨＲＨ、ＧＨＲＨ、およびプロオピオメラノコルチンなど）の検出、ならびに脳のいたるところに通常に分布する細胞によって分泌される物質（ソマトスタチン、コレシストキニンおよびエンケファリンなど）の検出を本発明の範囲に含めるつもりである。血中および他の流体中に存在するビタミンの連続検出は、本発明のもう１つの局面である。この局面は、ビタミン欠乏の恐れがある被験者のビタミンレベルをモニタリングするのに特に有用である。このようなビタミン類には、ビタミンＡ、チアミン、リボフラビン、ニコチン酸、ビタミンＢ₆、ビタミンＤ、鉄、葉酸、およびビタミンＢ₁₂が含まれる。ビタミン類と特定の酵素との反応によるビタミン類の検出が知られている。たとえば、チアミンの存在は、その酵素赤血球トランスケトラーゼ（ＥＴＫ）およびチアミンピロホスフェート（ＴＰＰ）との反応によって検出することができる。同様に、リボフラビンの存在は、その赤血球グルタチオンリダクターゼ（ＥＧＲ）との既知の反応によって検出することが可能である。ビタミンＢ₆は、その赤血球グルタミン酸−オキザロ酢酸トランスアミナーゼ(glutamic-oxaloacetic transaminase: EGOT)との反応によって検出することが可能であり、ビタミンＤは、その血清アルカリホスファターゼとの反応によって検出することが可能である。本発明のバイオセンサーによって検出することが可能な抗体としては、ＩｇＡ、ＩｇＤ、ＩｇＥ、ＩｇＧおよびＩｇＭを含め、免疫グロブリンファミリーのものなどがある。他の免疫学的化合物および細胞の検出は、本発明のさらに別の局面である。上記他の免疫学的化合物および細胞としては、インターロイキン類、サイトカイン類、主要組織適合性複合体(major histocompatibility complexes: MHC)、Ｔ細胞、補体、およびマクロファージなどがある。薬物、他の治療薬およびその代謝産物の存在を、薬物特異的酵素および他の反応性化合物との既知の個々の反応により、本発明のバイオセンサーで検出することができる。薬物は、意図した既知の治療価値または診断価値を有する任意の医薬品を意味するが、その検出が法的理由でまたはモニタリングのために望ましい、違法な物質または管理物質を意味してもよい。本発明は、主としてヒト被験者の治療に関係があるが、獣医学の目的で、ウシ、ブタ、ヤギ、ネコおよびイヌなど、他の哺乳類被験者の治療に使用したり、あるいはバイオセンサーで検出された化合物が、その後の採取等々のために動物で産生される場合に、使用したりすることも可能である。本発明の一つの実施の形態は、獣医学および／または農業目的で、ホルモン、グルコース、薬物等々の物質を検出するために電気生化学的バイオセンサーを使用することである。一例として、肉産生を増加するために、成長ホルモンを動物に投与することがある。しかし、高濃度すぎると、このようなホルモンは消費者に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、本発明によって提供される、このようなホルモンと反応性の基質を含むバイオセンサーを、そのような肉産生動物に埋め込み、このようなレベルを進行中のベースでモニタリングする手段を提供することが可能である。上述の実施形態の様々な修正は当業者に明白であろう。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。

【手続補正書】【提出日】１９９９年１月２６日【補正内容】請求の範囲１．体液中の標的化学物質のレベルを決定するための電気化学的バイオセンサーであって、標的化学物質と反応して、体液中の該標的化学物質の濃度に関連したシステムシグナルを生ずる基質を含む電気化学的システムと、上記基質を固定し、且つ標的化学物質を貫通させ該基質と反応することが可能な多孔性を有する第１膜であって、タンパク質およびフィブリンがその上に付着しやすい、したがって上記システムシグナルを損ないやすい電子ドナー部位を特徴とする表面を有する第１膜と、上記第１膜の上記電子ドナー部位に結合された第２膜であって、結合性水素原子ドナーを有するフェニル系ポリマーで形成され、該水素原子ドナーは、上記第１膜によって提供される多孔性を著しく変えずに、上記第１膜上に外面を形成するのに少なくとも十分に上記第１膜の上記電子ドナー部位に結合しており、上記外面が、体液に曝されており、且つフェニル環で構成される第２膜とを含むバイオセンサー。２．生物学的に不活性な膜複合基質であって、所定の多孔性を特徴とし、且つ体液に曝されたときにタンパク質付着および組織付着を支持することができる生物学的に活性な表面部位を有する材料で形成される第１膜と、上記第１膜の上記所定の多孔性に著しく影響を及ぼさずに、上記生物学的に活性な表面部位を生物学的に不活性にするのに十分なほど、上記生物学的に活性な表面部位に結合した結合性水素ドナーを有するフェニル系ポリマーで構成される第２膜とを含む膜複合基質。３．体液中の化学物質を貫通させることが可能な多孔性と、タンパク質およびフィブリンに対する誘引部位を有する表面とを有する膜を生物学的に保護するための方法であって、上記表面を生物学的に不活性にするのに十分な量であるが、上記化学物質が上記膜を貫通するのを害するには不十分な量で、上記誘引部位に結合した結合性水素結合ドナーを有するフェニル系ポリマーを上記膜に適用することを含む方法。４．ポリ-パラ-キシリレンを含む、生物学的保護を提供するための膜。５．請求項４に記載の膜で被覆された細胞部分または化学部分。６．上記フェニル系ポリマーが、パリレンポリマーである請求項１〜３のいずれかに記載のフェニル系ポリマー。７．上記フェニル系ポリマーが、ポリ-パラ-キシリレンである請求項６に記載のフェニル系ポリマー。８．上記フェニル系ポリマーが、Ｈ、ＣＨ₂、ＳＨ、およびＮＨからなる一群から選択される結合性基を有する請求項１〜３のいずれかに記載のフェニル系ポリマー。９．上記第２膜が、約１０００オングストローム未満の厚さである請求項１または請求項２に記載の第２膜。１０．上記第２膜が、約５０〜約５００オングストロームの厚さである請求項９に記載の第２膜。１１．上記標的化学物質が、グルコースである請求項１に記載の電気化学的バイオセンサー。１２．上記基質が、グルコースオキシダーゼを含む請求項１に記載の電気化学的バイオセンサー。１３．上記フェニル系ポリマーが、真空付着によって上記膜に適用される請求項３に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．体液中の標的化学物質のレベルを決定するための電気化学的バイオセンサーであって、標的化学物質と反応して、体液中の該標的化学物質の濃度に関連したシステムシグナルを生じる基質を含む電気化学的システムと、上記基質を固定し、且つ標的化学物質を貫通させ該基質と反応することが可能な多孔性を有する第１膜であって、タンパク質およびフィブリンがその上に付着しやすい、したがって上記システムシグナルを損ないやすい電子ドナー部位を特徴とする表面を有する第１膜と、上記第１膜の上記電子ドナー部位に結合された第２膜であって、結合性水素原子ドナーを有するフェニル系ポリマーで形成され、該水素原子ドナーは、上記第１膜によって提供される多孔性を著しく変えずに、上記第１膜上に外面を形成するのに少なくとも十分に上記第１膜の上記電子ドナー部位に結合しており、上記外面が、体液に曝されており、且つフェニル環で構成される第２膜とを含むバイオセンサー。２．生物学的に不活性な膜複合基質であって、所定の多孔性を特徴とし、且つ体液に曝されたときにタンパク質付着および組織付着を支持することができる生物学的に活性な表面部位を有する材料で形成される第１膜と、上記第１膜の上記所定の多孔性に著しく影響を及ぼさずに、上記生物学的に活性な表面部位を生物学的に不活性にするのに十分なほど、上記生物学的に活性な表面部位に結合した結合性水素ドナーを有するフェニル系ポリマーで構成される第２膜とを含む膜複合基質。３．体液中の化学物質を貫通させることが可能な多孔性と、タンパク質およびフィブリンに対する誘引部位を有する表面とを有する膜を生物学的に保護するための方法であって、上記表面を生物学的に不活性にするのに十分な量であるが、上記化学物質が上記膜を貫通するのを害するには不十分な量で、上記誘引部位に結合した結合性水素結合ドナーを有するフェニル系ポリマーを上記膜に適用することを含む方法。４．上記フェニル系ポリマーが、パリレンポリマーである請求項１に記載の電気化学的バイオセンサー。５．上記フェニル系ポリマーが、ポリ−パラ−キシリレン、モノクロロ−パラ−キシリレンおよびジクロロ−パラ−キシリレンからなる一群から選択される請求項１に記載の電気化学的バイオセンサー。６．上記第２膜が、約１０００オングストローム未満の厚さである請求項１に記載の電気化学的バイオセンサー。７．上記第２膜が、約５０〜約５００オングストロームの厚さである請求項１に記載の電気化学的バイオセンサー。８．上記標的化学物質が、グルコースである請求項１に記載の電気化学的バイオセンサー。９．上記基質が、グルコースオキシダーゼを含む請求項１に記載の電気化学的バイオセンサー。１０．上記フェニル系ポリマーが、パリレンポリマーである請求項２に記載の生物学的に不活性な膜複合基質。１１．上記フェニル系ポリマーが、ポリ−パラ−キシリレン、モノクロロ− パラ−キシリレンおよびジクロロ−パラ−キシリレンからなる一群から選択される請求項２に記載の生物学的に不活性な膜複合基質。１２．上記第２膜が、約１０００オングストローム未満の厚さである請求項２に記載の生物学的に不活性な膜複合基質。１３．上記第２膜が、約５０〜約５００オングストロームの厚さである請求項２に記載の生物学的に不活性な膜複合基質。１４．上記フェニル系ポリマーが、パリレンポリマーである請求項３に記載の方法。１５．上記フェニル系ポリマーが、ポリ−パラ−キシリレン、モノクロロ− パラ−キシリレンおよびジクロロ−パラ−キシリレンからなる一群から選択される請求項３に記載の方法。１６．上記フェニル系ポリマーが、真空付着によって上記膜に適用される請求項３に記載の方法。１７．フェニル系ポリマーを含む、生物学的保護を提供するための膜。１８．上記フェニル系ポリマーが、ポリフェニル、ポリ−パラ−キシリレン、モノクロロ−パラ−キシリレンおよびジクロロ−パラ−キシリレンからなる一群から選択される請求項１７に記載の膜。１９．上記ポリマーが、Ｈ、ＣＨ₂、ＳＨ、およびＮＨからなる一群から選択される結合性基を有する請求項１８に記載の膜。２０．上記膜が、約１０００オングストローム未満の厚さである請求項１９に記載の膜。２１．細胞部分および化学部分を生物学的付着から保護する方法であって、フェニル系ポリマーを含む膜で該部分を包囲することを含む方法。２２．上記フェニル系ポリマーが、ポリフェニル、ポリ−パラ−キシリレン、モノクロロ−パラ−キシリレンおよびジクロロ−パラ−キシリレンからなる一群から選択される請求項２１に記載の方法。２３．上記ポリマーが、Ｈ、ＣＨ₂、ＳＨ、およびＮＨからなる一群から選択される結合性基を有する請求項２２に記載の方法。２４．上記膜が、約１０００オングストローム未満の厚さである請求項２３に記載の方法。２５．フェニル系ポリマーを含む膜で被覆された細胞部分または化学部分。２６．上記フェニル系ポリマーが、ポリフェニル、ポリ−パラ−キシリレン、モノクロロ−パラ−キシリレンおよびジクロロ−パラ−キシリレンからなる一群から選択される請求項２５に記載の部分。２７．上記ポリマーが、Ｈ、ＣＨ₂、ＳＨ、およびＮＨからなる一群から選択される結合性基を有する請求項２６に記載の部分。２８．上記膜が、約１０００オングストローム未満の厚さである請求項２７に記載の膜。