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专利名称：含两性离子缓冲液的组合物及其在电分析装置和方法中的用途的制作方法
技术领域：
本文描述的本发明涉及分析物的分析检测和/或定量中的组合物、装置和用途。特别地，本发明涉及葡萄糖的电分析检测和/或定量。
发明背景和概述
监控生物学上重要的化合物的浓度以用于健康风险的早期检测和治疗已发展为蓬勃的开发领域，其已改善人类的健康。通过特定技术靶向分析的这些生物学上重要的化合物称为分析物。对于人健康具有显著重要性的是对血管内血液内的葡萄糖的监控。血液葡萄糖分析已如此广泛地采用，并且技术如此显著地进展，以至于个体就可以个人测试其自身血液。血液葡萄糖浓度的定量已变成个人管理其自身健康的重要组分。特别地，在医生的指导下，该信息可以用于帮助糖尿病患者确定合适剂量的胰岛素。已开发的用于监控血液葡萄糖浓度的方法之一是电化学生物传感器的应用。电化学生物传感器主要基于涉及目标分析物的酶催化的化学反应。在葡萄糖监控的情况下，相关化学反应是葡萄糖氧化为葡萄酸内酯。这种氧化作用通过多种酶催化，其中一些可以含有结合的辅酶例如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸盐)(NAD (P))，而其它可以含有结合的辅因子例如黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)或吡咯并喹啉醌(PQQ)。一个类型的电化学生物传感器使用一次性使用的测试条，其包括所需的电池(电极)、化学试剂和用于放置样品的室。多种测试条用于测量血液中的葡萄糖浓度，以监控糖尿病人的血糖水平。更具体而言，这些测试条包括试剂组合物已置于其内的反应室。在测试条内使用的试剂组合物可以且已基本上改变。在一类测试条中，试剂作为薄的、均匀的、干燥的薄膜或层置于测试条内。当样品引入测试条的室内时，试剂组合物再水合进入样品，以致试剂可以与分析物反应。试剂和分析物之间的反应导致溶液电化学性质改变。这种性质的改变可以使用为阅读测试条而设计的电子装置进行监控。应当理解广泛的多种常规装置可以用于阅读本文描述的测试条。本申请已惊讶地发现两性离子缓冲液可以包括在广泛的多种试剂系统中，并且可以改善葡萄糖检测和/或测量的动力学。特别地，已发现与其他缓冲液相比较，两性离子缓冲液可以改善最大限度信号的时间和/或改善最大限度信号的量值。应当理解这样的在较短时间内达至最大限度信号可以允许DC应答更快速地稳定，并且导致与其他缓冲液相比较改善的精确度，所述其他缓冲液较缓慢地达到DC应答最大值。不受理论束缚，本文认为两性离子缓冲液可以增加与葡萄糖的酶促反应的总体速率。不受理论束缚，本文认为FAD-GDH与葡萄糖的反应速率增加可以允许使用具有较短温育时间的测试序列。本文也已惊讶地发现两性离子缓冲液可以改善适用于葡萄糖检测和/或测量的试剂组合物的稳定性，例如贮存稳定性。特别地，已发现两性离子缓冲液可以改善试剂组合物的温度稳定性。本文也已惊讶地发现两性离子缓冲液可以导致钠干扰的总体降低。在本发明的一个举例说明性实施方案中，描述了试剂组合物。在一个方面，试剂组合物适用于检测和/或测量样品中的葡萄糖。在另一个方面，试剂组合物包括用于检测葡萄糖的一种或多种酶，例如一种或多种葡糖脱氢酶、一种或多种葡萄糖氧化还原酶及其组合。在另一个方面，试剂组合物包括用于一种或多种酶的一种或多种辅因子、辅酶或其组合。在另一个方面，试剂组合物包括一种或多种介质、介质前体或其组合。在另一个方面，试剂组合物包括一种或多种两性离子缓冲液。在另一个实施方案中，试剂组合物还包括一种或多种佐剂。应当理解试剂组合物可以以多种形式中的任何配置，包括本文描述的形式，例如在测试条上的干燥的试剂组合物。在另一个实施方案中，描述了用于检测和/或测量样品中的葡萄糖的方法。该方法包括使含有葡萄糖的样品与本文描述的试剂组合物接触的步骤。在另一个实施方案中，描述了用于检测和/或测量样品中的葡萄糖的电化学传感器。该电化学传感器包括本文描述的试剂组合物。在另一个实施方案中，描述了用于检测和/或测量样品中的葡萄糖的装置。该装置包括包含本文描述的试剂组合物的组分。 附图简述


图1显示基于PQQ-GDH酶的三个举例说明性传感器的DC应答(μΑ)与时间(ms)比较的动力学曲线，使用包括(A) PIPES缓冲液、(B) β -甘油磷酸盐缓冲液、和(C)磷酸盐缓冲液的试剂。图2显示基于FAD-GDH酶的两个举例说明性传感器的DC应答(μΑ)与时间(ms)比较的动力学曲线，使用包括(A) PIPES缓冲液和(B)磷酸盐缓冲液的试剂。图3显示三个举例说明性传感器的DC应答(μΑ)与时间(ms)比较的动力学曲线，使用包括(A) pH 7. 5的MOPS缓冲液、(B) pH 7. 5的β -甘油磷酸盐缓冲液、和(C) pH 7. O的β_甘油磷酸盐缓冲液的试剂。图4显示基于FAD-GDH的十个举例说明性传感器对在含水样品中的飞00 mg/dL葡萄糖的DC应答(μΑ)与时间(ms )比较的动力学曲线，使用包括下述的试剂(Al)在42°C操作的PIPES缓冲液、(A2)在42°C操作的磷酸盐缓冲液、(BI)在30°C操作的PIPES缓冲液、(B2)在30°C操作的磷酸盐缓冲液、(Cl)在24°C操作的PIPES缓冲液、(C2)在24°C操作的磷酸盐缓冲液、(Dl)在12°C操作的PIPES缓冲液、(D2)在12°C操作的磷酸盐缓冲液、(El)在6°C操作的PIPES缓冲液、(E2)在6°C操作的磷酸盐缓冲液。图5显示基于FAD-GDH的六个举例说明性传感器对在稳定的人血液样品中的 200mg/dL葡萄糖的DC应答(μΑ)与时间(ms)比较的动力学曲线，使用包括下述的试剂(Fl)在24°C操作的PIPES缓冲液、(F2)在24°C操作的磷酸盐缓冲液、(Gl)在18°C操作的PIPES缓冲液、(G2)在18°C操作的磷酸盐缓冲液、(Hl)在6°C操作的PIPES缓冲液、(H2)在6V操作的磷酸盐缓冲液。图6显示举例说明性传感器的小瓶DC应答CV的比较，包括PIPES缓冲液(实心柱)和磷酸盐缓冲液(空心柱)。图7显示基于FAD-GDH条的举例说明性传感器的高葡萄糖稳定性应答与暴露时间的比较，包括PIPES缓冲液(正方形)和磷酸盐缓冲液(菱形)。发明详述
在另一个实施方案中，本文描述了试剂组合物。在一个方面，试剂组合物可以用于检测和/或测量样品中的葡萄糖。试剂组合物包含一种或多种酶，例如一种或多种葡糖脱氢酶、一种或多种葡萄糖氧化还原酶及其组合；(b)用于一种或多种酶的一种或多种辅因子、辅酶或其组合；(c)一种或多种介质、介质前体或其组合；和((1)一种或多种两性离子缓冲液。在另一个实施方案中，两性离子缓冲液是氨基链烷酸缓冲液。在另一个实施方案中，两性离子缓冲液是氨基烷基磺酸缓冲液。举例说明性两性离子缓冲液包括但不限于
2-(^吗啉代)乙磺酸(1^5)、哌嗪-队& -二(2-乙磺酸)(PIPES)、N- (2-乙酰胺)_2_氨基乙磺酸(ACES)、(4- (2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸)(HEPES)、N-(三(羟甲基)甲基)甘氨酸(N-三(羟甲基)甲基甘氨酸)、N, N- 二(2-羟乙基)甘氨酸；(N, N- 二 (羟乙基)甘氨酸)、
3-(N-吗啉代)丙磺酸(M0PS)、N-环己基-3-氨基丙磺酸(CAPS)、N，N-二(2-羟乙基)_2_氨基乙磺酸(BES)、N-(羟乙基)哌嗪4’-2-羟基丙磺酸(册 50)。在另一个实施方案中，两性离子缓冲液是PIPES。在另一个实施方案中，两性离子缓冲液是MOPS。举例说明性辅因子和辅酶包括但不限于吡咯并喹啉醌(PQQ)、例如在葡糖脱氢酶烟碱腺嘌呤二核苷酸(GDH-NAD)中的烟碱腺嘌呤二核苷酸(NAD)，例如在黄素腺嘌呤二核苷酸葡糖脱氢酶(FAD-GDH)中的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)等等。应当理解这样的酶、酶-辅因子和辅酶的野生形式(包括天然存在的形式)和突变形式(包括合成制备的形式)可以包括在本文描述的试剂组合物中。在电化学系统中对于葡萄糖分析有用的酶包括氧化还原酶，例如葡糖氧化酶(GODs)、葡糖脱氢酶(⑶Hs)，其也可以称为葡萄糖脱氧化还原酶(GlucDORs)等。举例说明性葡糖脱氢酶(⑶Hs)包括但不限于野生型⑶Hs、突变型GDHs等。在另一个举例说明性实施方案中，酶是对于麦芽糖较不敏感或不敏感的突变型⑶H。应当理解辅酶例如⑶H-NADs、FAD-GDHs等可以包括在本文描述的试剂组合物中。另外的举例说明性酶在美国专利申请公开号2008/0248514(
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专利号7，732，179中描述，所述专利的公开内容通过引用合并入本文。在另一个举例说明性实施方案中，酶是较热稳定的突变型GDH。另外的举例说明性突变型PQQ-GDH酶，包括显示出麦芽糖不敏感性的突变型PQQ-GDH酶在美国专利号7，547，535 ;7，547，524 ;和7，732，179中描述，所述专利的公开内容通过引用合并入本文。另外的举例说明性辅酶例如FAD-GDH辅酶在美国专利号7，662，600中描述，所述专利的公开内容通过引用合并入本文。
一般在试剂组合物中提供介质和介质前体，以便帮助在所需的氧化还原反应链中的电子转移，其最终产生电活化粒种。当测量时，电活化粒种作用于指示所需电化学分析结果，例如靶分析物的存在或浓度。介质一般是以试剂组合物中提供的形式参与这样的电子交换反应的链的化合物，一般为可逆的氧化或还原状态。另一方面，如试剂组合物中提供的介质前体是这样一种化合物其在试剂组合物与液体样品接触后自身必须经历一种或多种副反应，以便产生能够参与电子交换反应的介质化合物的形式。一般地，一种或多种副反应是不可逆的，以致一旦形成介质化合物，它就不能恢复到介质前体的形式。最常见的介质和介质前体家族包括例如苯醌、过渡金属络合物(例如铁氰化钾)、锇衍生物(例如锇联吡啶络合物)和亚硝基苯胺衍生物。具体的举例说明性介质和介质前体包括但不限于N，N’ - 二 -(2-羟乙基)_对亚硝基苯胺、N，N’ - 二甲基-对亚硝基苯胺、N，N’ - 二乙基-对亚硝基苯胺、N-甲基-N’ - (4-亚硝基苯基)-哌嗪、N- (2-羟乙基)-5_亚硝基二氢吲哚(N-(2-hydroxyethyl)-5-nitrosoindoline)、2，4- 二甲氧基-亚硝基苯、N, N’ - 二- (2-甲氧基乙基)-4-亚硝基苯胺、N- (4-亚硝基苯基)-吗啉、N- (2，2-二乙氧基-乙基)N’ - (4-亚硝基苯基)-哌嗪、对亚硝基苯酚、3-甲氧基-4-亚硝基苯酚。
进一步的举例说明性介质和介质前体包括但不限于N- (2-羟乙基)-N’-对亚硝基苯基-哌嗪、N，N-二- (2-羟乙基)-对亚硝基苯胺、邻甲氧基-[N，N-二- (2-羟乙基)]_对亚硝基苯胺、对羟基亚硝基苯、N-甲基-N’ - (4-亚硝基苯基)-哌嗪、对醌二肟、N，N- 二甲基-对亚硝基苯胺、N, N- 二乙基-对亚硝基苯胺、N- (4-亚硝基苯基)-吗啉、N-苄基-N- (5’_羧基戊基)-对亚硝基苯胺、N，N-二甲基-4-亚硝基-1-萘胺、N, N, 3-三甲基-4-亚硝基苯胺、N- (2-羟乙基)-5-亚硝基二氢吲哚、N，N- 二- (2-羟乙基)-3_氯-4-亚硝基苯胺、2，4- 二甲氧基-亚硝基苯、N，N- 二 - (2-甲氧基乙基)_4_亚硝基苯胺、3-甲氧基-4-亚硝基苯酚、^(2-羟乙基)-6-亚硝基-1，2，3，四氢喹啉、N，N-二甲基-3-氯-4-亚硝基苯胺、N，N- 二- (2-羟乙基)-3_氟-4-亚硝基苯胺、N，N- 二- (2-羟乙基)-3_甲硫基-4-亚硝基苯胺、N- (2-羟乙基)-N- (2- (2-甲氧基乙氧基)-乙基)-4-亚硝基苯胺、N- (2-羟乙基)-N- (3-甲氧基-2-羟基-1-丙基)-4-亚硝基苯胺、N- (2-羟乙基)-N- (3- (2-羟基乙氧基)-2-羟基-1-丙基)-4-亚硝基苯胺、N- (2-羟乙基)-N- (2- (2-羟基乙氧基)-乙基)-4-亚硝基苯胺。进一步的举例说明性介质和介质前体包括但不限于3- (4’_氯-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’-二乙基氨基-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’乙基-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’-三氟甲基-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’-甲氧羰基-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’ -硝基-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’ -甲氧基-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、7-乙酰基-3- (4’-甲氧羰基苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、7-三氟甲基-3- (4’ -甲氧羰基苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’ Ω .-羧基-正丁基-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’-氨基甲基-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’- (2’’- (5’’-(对氨基苯基)-1, 3，4-噁二唑基)苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’ - β -氨基乙基-苯基亚氨基)-3Η-吩噻嗪、6- (4’ -乙基苯基)氨基-3- (4’ -乙基-苯基亚氨基)-3Η-吩噻嗪、6- (4’-[2- (2-乙醇氧基)乙氧基]乙氧基苯基)氣基-3_ (4’-[2- (2-乙醇氧基)乙氧基]乙氧基-苯基亚氨基-3Η-吩噻嗪、3- (4’-[2- (2-乙醇氧基)乙氧基]乙氧基-苯基亚氨基-3Η-吩噻嗪、3- (4’ -苯基亚氨基)-3Η-吩噻嗪硼酸、(3- (3’，5’ - 二羧基-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (4’ -羧基-苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪、3- (3’，5’ - 二羧基-苯基亚氨基)-3H-吩噁嗪、3- (3’，5’ -苯基亚氨基)-3H-吩噻嗪二磺酸、3- (3-苯基亚氨基)-3H_吩噻嗪磺酸及其组合。另外的举例说明性介质和介质前体在美国专利号
权利要求
1.一种试剂组合物，其包含(a)选自葡糖脱氢酶(⑶H)、葡萄糖氧化还原酶，及其组合的一种或多种酶；(b)用于所述一种或多种酶的一种或多种辅因子、辅酶或其组合；(c) 一种或多种介质、介质前体或其组合；(d) —种或多种两性离子缓冲液；和(e)任选的一种或多种佐剂。
2.权利要求1的试剂组合物，其中所述酶是野生型GDH、突变型GDH或GDH辅酶。
3.权利要求1或2的试剂组合物，其中所述⑶H辅酶是FAD-GDH或PQQ-GDH。
4.权利要求1、2或3的试剂组合物，其中所述酶是显示出麦芽糖不敏感性的突变型GDH。
5.权利要求1、2、3或4的试剂组合物，其中所述酶是显示出热稳定性的突变型GDH。
6.权利要求1- 5中任一项的试剂组合物，其中所述两性离子缓冲液是PIPES或MOPS0
7.权利要求1- 6中任一项的试剂组合物，其中所述组合物包含介质前体。
8.权利要求1- 7中任一项的试剂组合物，其中所述介质前体是亚硝基苯胺。
9.权利要求1- 8中任一项的试剂组合物，其中所述一种或多种佐剂选自另外的缓冲液、稳定剂、粘度调整剂、成膜剂、触变剂、分散剂、表面活性剂、去污剂、PH调整剂及其组八口 ο
10.权利要求1- 9中任一项的试剂组合物，其中至少一种佐剂是成膜剂。
11.权利要求10的试剂组合物，其中所述成膜剂是聚乙酸乙烯酯-丙酸乙烯酯共聚物、聚丙酸乙烯酯分散体、或聚乙烯吡咯烷酮，或其组合。
12.权利要求1- 11中任一项的试剂组合物，其中至少一种佐剂是粘度调节剂。
13.权利要求12的试剂组合物，其中所述粘度调节剂是羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、或黄原胶，或其组合。
14.权利要求1- 13中任一项的试剂组合物，其中至少一种佐剂是分散剂。
15.权利要求14的试剂组合物，其中所述分散剂是二氧化硅。
16.权利要求1- 15中任一项的试剂组合物，其中至少一种佐剂是另外的缓冲液。
17.权利要求16的试剂组合物，其中所述另外的缓冲液是甘油磷酸盐。
18.—种电化学电池，其包含权利要求1 - 17中任一项的试剂组合物和电极。
19.一种具有室的测试条,其中权利要求1 - 17中任一项的试剂组合物和电极位于所述室中。
20.权利要求19的测试条，其中所述室由基础基底和在所述基础基底上面的覆盖层形成；并且其中所述室置于所述基础基底和所述覆盖层之间。
21.权利要求19或20的测试条，其中所述室包括在流体接受开口中终止的钟形部分和由所述钟形部分向内延伸的延长部分。
22.权利要求19- 21中任一项的测试条，其进一步包含与所述室联系的通风口，由此当流体抽取到所述室内时，空气可以从所述通风口逃出。
23.权利要求19- 22中任一项的测试条，其中所述室具有小于或等于1. O μ 的容积。
24.权利要求23的测试条，其中所述室具有小于或等于O.5 μ 的容积。
全文摘要
本文描述的是用于检测和/或测量测试样品中的分析物的试剂组合物。在一个实施方案中，描述了用于检测和/或测量样品中的葡萄糖的试剂组合物。
文档编号G01N33/66GK103003440SQ201180035888
公开日2013年3月27日 申请日期2011年7月21日 优先权日2010年7月23日
发明者N.A.卡林顿, S.H.杜瓦尔, L.S.范迪克 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司