用于检测体液中葡萄糖的生物传感器、其制造方法及利用该生物传感器测量体液中葡萄糖浓度的系统与流程

一实施例涉及一种用于检测体液中葡萄糖的生物传感器及其制造方法。此外，另一实施例涉及一种利用上述生物传感器测量体液中葡萄糖浓度的系统。

背景技术：

1、对存在于体液（body fluid）内的分析物质进行定量或定性分析，无论从化学上还是从临床上而言均为重要事项。例如，为糖尿病患者测量血液中的血糖、或测量作为多种成人疾病诱因的胆固醇等，均为其代表性示例。

2、在利用酶活性的电化学生物传感器（例如，葡萄糖（glucose）传感器、尿酸传感器、蛋白质传感器、dna传感器、蔗糖（sucrose）传感器、谷草转氨酶（got，glutamate-oxaloacetate transaminase）或谷丙转氨酶（gpt，glutamate-pyruvate transaminase）传感器等）中，与检测体（例如，存在于包含唾液或血液等的体液中的特定物质）发生反应并以更快速且更具再现性的方式测量酶活性，是非常重要的事项。

3、因此，生物传感器包括用于与检测体反应而引起化学变化或物理变化的试剂层、以及用于以电流方式测量上述变化的电极结构。

4、这种生物传感器的检测体测量原理是：通过响应于检测体与试剂层的反应而产生的电流，推算体液中检测体（例如，葡萄糖（glucose））的浓度，因此需要用于提高检测体测量准确度的电流传感技术。

技术实现思路

1、技术问题

2、为了实现用于提高检测体测量准确度的电流传感，一实施例以氧化还原酶以及包含钌化合物与中性红（neutral red）的电子传递媒介体来构成试剂层。

3、此时，一实施例提出了如下的试剂层：调节电子传递媒介体的浓度，以使其满足"对应于体液中检测体浓度增加的电流增加必须在可传感的增加率以上"的条件，以及"电流对于体液中检测体的基准浓度必须在可传感的阈值以上"的条件。

4、然而，本发明所要解决的技术问题并不限于上述问题，在不脱离本发明技术思想及范围的范围内可进行多种扩展。

5、技术解决方案

6、根据一实施例，提供给生物传感器电极结构的试剂层可以包括：氧化还原酶；以及包含钌化合物与中性红（neutral red）的电子传递媒介体。

7、根据一方面，所述中性红的浓度可以特征在于：被调节为使得响应于体液中检测体与所述氧化还原酶发生氧化还原反应而产生的电流，其对应于所述检测体浓度增加而增加的比率达到预先设定的增加率以上。

8、根据另一方面，所述中性红的浓度可以特征在于：被调节为使得响应于检测体与所述氧化还原酶发生氧化还原反应而产生的电流达到预先设定的阈值以上。

9、根据又一方面，所述钌化合物可以特征在于：包含六氨合钌三氯化物（hexaammineruthenium trichloride）。

10、根据又一方面，作为所述氧化还原酶，可以特征在于使用fad-gdh（黄素腺嘌呤二核苷酸依赖性葡萄糖脱氢酶，flavin adenine dinucleotide-dependent glucosedehydrogenase）。

11、根据一实施例，生物传感器可以特征在于包括：基板；包含工作电极及参比电极并设置于所述基板的电极结构；以及设置于所述电极结构的试剂层，所述试剂层包括：氧化还原酶；以及包含钌化合物与中性红（neutral red）的电子传递媒介体。

12、根据一实施例，生物传感器的制造方法可以特征在于包括：将包含工作电极及参比电极的电极结构提供至基板的步骤；以及向所述电极结构提供试剂层的步骤，其中，向所述电极结构提供试剂层的步骤是以氧化还原酶以及包含钌化合物与中性红（neutral red）的电子传递媒介体来提供所述试剂层的步骤。

13、根据一方面，提供所述试剂层的步骤可以特征在于包括：调节所述中性红的浓度，以使得响应于体液中检测体与所述氧化还原酶发生氧化还原反应而产生的电流，其对应于所述检测体浓度增加而增加的比率达到预先设定的增加率以上的步骤。

14、根据另一方面，提供所述试剂层的步骤可以特征在于包括：调节所述中性红的浓度，以使得响应于检测体与所述氧化还原酶发生氧化还原反应而产生的电流达到预先设定的阈值以上的步骤。

15、根据一实施例，提供一种利用测量装置检测体液中葡萄糖的生物传感器，其包括：基板；位于所述基板上的多个电极；以及试剂层；所述试剂层包括：氧化还原酶；以及包含钌化合物及中性红（neutral red）的电子传递媒介体。

16、根据一方面，所述中性红的浓度可以为0.1 mm以上1 mm以下。

17、根据另一方面，所述电极用于将通过所述葡萄糖与所述试剂层之间的氧化还原反应产生的电流信号发送至所述测量装置，所述葡萄糖的浓度基于发送至所述测量装置的所述电流信号的值而确定。

18、根据又一方面，当所述葡萄糖的浓度在40 mg/dl以上600 mg/dl以下的数值范围内变化时，所述电流信号的值可以在357 na以上3601 na以下的数值范围内与所述葡萄糖的浓度成比例变化。

19、根据又一方面，根据所述葡萄糖浓度的所述电流信号增加率可以为3 na/(mg/dl)以上6 na/(mg/dl)以下。

20、根据又一方面，所述钌化合物可以是选自包含六氨合钌三氯化物（hexaammineruthenium trichloride）、六氨合钌(iii)（ruthenium(iii) hexaamine）、三(2,2'-联吡啶)合钌(ii)（ruthenium(ii) tris(bipyridine)）、三(4,4'-二羧基-2,2'-联吡啶)合钌(ii)（ruthenium(ii) tris(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine)）及二(2,2'-联吡啶)氯化钌(iii)（ruthenium(iii) chloro di(2,2'-bipyridine)）的群组中的至少任一种化合物。

21、根据又一方面，所述氧化还原酶可以是葡萄糖脱氢酶（gdh，glucosedehydrogenase）。

22、根据又一方面，所述氧化还原酶可以是选自包含fad-gdh（黄素腺嘌呤二核苷酸依赖性葡萄糖脱氢酶，flavin adenine dinucleotide-dependent glucosedehydrogenase）、nad-gdh（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖性葡萄糖脱氢酶，nicotinamideadenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase）及pqq-gdh（吡咯喹啉醌依赖性葡萄糖脱氢酶，pyrroloquinoline quinone-dependent glucose dehydrogenase）的群组中的至少任一种化合物。

23、根据一实施例，提供一种用于测量体液中葡萄糖浓度的系统，其包括：体液采集装置；上述生物传感器中的任一种生物传感器；以及测量装置。

24、根据一实施例，提供一种用于检测体液中葡萄糖的生物传感器的制造方法，其包括：准备基板的步骤；在所述基板上形成多个电极的步骤；以及在所述电极上配置试剂层的步骤；所述试剂层包括：氧化还原酶；以及包含钌化合物及中性红（neutral red）的电子传递媒介体。

25、根据一方面，所述中性红的浓度可以为0.1 mm以上1 mm以下。

26、发明的有益效果

27、一实施例通过以氧化还原酶以及包含钌化合物与中性红（neutral red）的电子传递媒介体来构成试剂层，能够实现用于提高检测体测量准确度的电流传感。

28、此时，一实施例能够提出如下的试剂层：调节电子传递媒介体的浓度，以使其满足"对应于体液中检测体浓度增加的电流增加必须在可传感的增加率以上"的条件，以及"电流对于体液中检测体的基准浓度必须在可传感的阈值以上"的条件。

29、然而，本发明的效果并不限于上述效果，在不脱离本发明技术思想及范围的范围内可进行多种扩展。