鉴定降解物质的制作方法

鉴定降解物质
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年11月13日提交的美国临时申请序列第62/934,599号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.总体而言，本发明涉及当使用包括(部分或全部地)植入或插入活体动物体内的传感器的系统测定活体动物介质中的分析物时，检测、鉴定、捕获、分离、隔离、中和、灭活和/或抑制与分析物传感器部分相互作用的降解物质。具体而言，本发明涉及一种传感器，所述传感器利用一种或多种探针，所述探针可以结合在分析物指示剂和/或覆盖分析物指示剂的至少一部分的材料中，以便检测、鉴定、捕获、分离、隔离、中和、灭活和/或抑制与分析物传感器部分相互作用的降解物质。


背景技术：

4.可以将传感器(部分或全部地)植入活体动物(例如人)体内，并用于测定活体动物体内介质(例如，间质液(isf)、血液或腹腔内液体)中的分析物(例如葡萄糖、氧、心脏标志物、低密度脂蛋白(ldl)、高密度脂蛋白(hdl)或甘油三酯)。传感器可以包括光源(例如，发光二极管(led)或其他发光元件)、指示剂分子和光电检测器(例如，光电二极管、光电晶体管、光敏电阻或其他光敏元件)。使用指示剂分子来测定分析物的可植入传感器的实例在美国专利第5,517,313和5,512,246号中进行了描述，这些的全部内容通过引用并入本文。
5.传感器可以包括分析物指示剂，所述分析物指示剂可以是包埋在接枝物(graft)(即，层或基质)中的指示剂分子的形式。例如，在可植入的基于荧光的葡萄糖传感器中，荧光指示剂分子可以可逆地结合葡萄糖，并且当用激发光(例如，具有大约378nm波长的光)照射时，发射一定量的光(例如，在400至500nm范围内的光)，这取决于葡萄糖是否与指示剂分子结合。
6.如果将传感器植入活体动物体内，则动物的免疫系统可能开始攻击该传感器。例如，如果将传感器植入人体，则白细胞可能会像对异物一样攻击传感器，并且在最初免疫系统攻击中，中性粒细胞可能是攻击传感器的主要白细胞。中性粒细胞的防御机制包括释放被称为活性氧的高苛性物质。例如，在具有硼酸酯基团的指示剂分子中，降解物质可通过氧化硼酸酯基团来降解指示剂分子，从而使指示剂分子结合葡萄糖的能力失效。
7.已知的活性氧例如包括过氧化氢和超氧化物。虽然已经假设过氧化氢和其他活性物质诸如活性氧(ros)和活性氮(rns)可能会降解分析物指示剂的指示剂分子，但是没有实验证据表明已鉴定与指示剂反应的降解物质。此外，在本公开的发明之前，尚没有用于检测和鉴定与可植入医疗器械或传感器中的指示剂分子反应的降解物质的装置或方法。生成的大多数ros/rns寿命很短，并且取决于诸如位置、接近度、扩散和环境性质的因素，可能会或可能不会影响降解曲线。
8.目前，本领域需要一种当使用包括(部分或全部地)植入或插入活体动物体内的传
感器的系统测定活体动物介质中的分析物时，用于检测、鉴定、捕获、分离、隔离、中和、灭活和/或抑制与分析物传感器部分相互作用的降解物质的方法。此外，本领域需要具有延长寿命的连续分析物传感器。


技术实现要素：

9.本发明提供了一种当使用包括(部分或全部地)植入或插入活体动物体内的传感器的系统测定活体动物介质中的分析物时，用于检测、鉴定、捕获、分离、隔离、中和、灭活和/或抑制与分析物传感器部分相互作用的降解物质的方法。
10.本发明的一个方面提供了一种传感器，所述传感器可以用于植入或插入活体动物体内并测定活体动物体内介质中的分析物。传感器可以包括分析物指示剂和一种或多种选择性降解物质探针，这些探针可用于了解它们对装置周围产生的相应降解物质的反应性。在一些实施方案中，传感器可以包括多个选择性降解物质探针，每个探针具有不同的特征性吸收和发射性能，以便检测不同的降解物质。在一些实施方案中，分析物指示剂和一种或多种降解物质探针设置在基材上。基材可以是电极或传感器表面。在一些实施方案中，传感器可以包括传感器外壳，并且分析物指示剂可以覆盖传感器外壳的至少一部分。
11.在一些实施方案中，传感器可以包括至少一种含有探针的聚合物接枝物(graft)，并且所述一种或多种降解物质探针可以与含有探针的聚合物接枝物共聚、包埋(entrap)或分散在含有探针的聚合物接枝物中。在一些实施方案中，含探针的聚合物接枝物可以覆盖传感器外壳的至少一部分。在一些实施方案中，含探针的聚合物接枝物可以在传感器外壳内。
12.在一些实施方案中，所述一种或多种降解物质探针可以与分析物指示剂结合，例如作为共聚单体。在一些实施方案中，传感器可以包括覆盖分析物指示剂的至少一部分的材料例如膜，并且将所述一种或多种降解物质探针结合在该材料中。
13.在一些实施方案中，本公开提供了一种用于测定活体动物体内介质中的分析物的传感器，所述传感器包括：分析物指示剂；和一种或多种降解物质探针，其中所述降解物质探针具有对特定降解物质具有选择性的吸收和/或发射特征。
14.在一些实施方案中，本公开提供了一种制造用于测定活体动物体内介质中的分析物的传感器的方法，所述方法包括：将分析物指示剂施用于传感器，使得所施用的分析物指示剂覆盖传感器的至少一部分，其中所述分析物指示剂包含一种或多种降解物质探针，其中所述降解物质探针具有对特定降解物质具有选择性的吸收和/或发射特征。
15.在一些实施方案中，本公开提供了一种检测和鉴定在植入医疗器械的体内环境中降解物质的变化的方法，其包括：a)将本公开的传感器植入动物体内；b)在规定的时间点外植传感器；c)与植入之前所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能相比，表征所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化；和d)量化所述一种或多种降解物质探针与一种或多种降解物质的反应性。
16.在一些实施方案中，本公开提供了一种筛选用于包含在可植入传感器中的化合物的方法，其包括：将分析物指示剂施用于传感器，使得所施用的分析物指示剂覆盖传感器的至少一部分，其中所述分析物指示剂包含一种或多种降解物质探针，其中所述降解物质探针具有对特定降解物质具有选择性的吸收和/或发射特征；将测试化合物施用于传感器以
形成测试传感器；将测试传感器植入动物体内；在规定的时间点外植传感器；与植入之前所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能相比，表征所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化；和将所表征的所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化与对照传感器中所述一种或多种降解物质探针的经表征的吸收/发射性能进行比较，其中所述对照传感器不包括测试化合物；以及检测测试化合物的存在是增加了还是减少了可植入传感器的体内环境中的降解物质。
17.在一些实施方案中，本公开提供了一种筛选用于包含在可植入传感器中的化合物的方法，其包括：将分析物指示剂施用于传感器，使得所施用的分析物指示剂覆盖传感器的至少一部分，其中所述分析物指示剂包含一种或多种降解物质探针，其中所述降解物质探针具有对特定降解物质具有选择性的吸收和/或发射特征；将测试化合物施用于传感器以形成测试传感器；进行模拟生理条件的体外试验并持续规定的时间段；与进行体外试验之前所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能相比，表征所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化；和将所表征的所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化与对照传感器中所述一种或多种降解物质探针的经表征的吸收/发射性能进行比较，其中所述对照传感器不包括测试化合物；以及检测测试化合物的存在是增加了还是减少了降解物质。
18.在一些实施方案中，本公开提供了一种鉴定和/或量化在医疗器械环境中的降解物质的方法，其包括：将分析物指示剂施用于传感器，使得所施用的分析物指示剂覆盖传感器的至少一部分，其中所述分析物指示剂包含一种或多种降解物质探针，其中所述降解物质探针具有对特定降解物质具有选择性的吸收和/或发射特征；将传感器暴露于含有降解物质的环境；与所述暴露步骤之前所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能相比，表征所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化；以及量化所述一种或多种降解物质探针与一种或多种降解物质的反应性。
19.在以下本发明的详细描述中描述了包含在所述系统和方法中的其他变化。
附图说明
20.结合到本文中并形成申请文件的一部分的附图说明了本发明的各种非限制性实施方案。在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。
21.图1是示出了体现本发明的各方面的传感器系统的示意图。
22.图2示出了体现本发明的各方面的传感器的透视图。
23.图3示出了体现本发明的各方面的传感器的分解图。
24.图4是示出了体现本发明的各方面的传感器的示意图。
25.图5显示了式viii的化合物(“apf”)的示例性反应方案。
26.图6示出了根据本公开的一些实施方案的筛选用于包含在可植入传感器中的化合物的方法的步骤。
27.图7示出了根据本公开的一些实施方案的筛选用于包含在可植入传感器中的化合物的方法的步骤。
28.图8示出了根据本公开的一些实施方案的鉴定和/或量化医疗器械环境中的降解物质的方法的步骤。
具体实施方式
29.图1是体现了本发明的各方面的传感器系统的示意图。在一些非限制性实施方案中，如图1所示，系统可以包括传感器100和外部收发器101。在一些实施方案中，传感器100可以是配置为完全或部分地植入活体动物(例如活人)中的可植入传感器。例如可以将传感器100植入活体动物的手臂、腕部、腿、腹部、腹膜或活体动物的适合传感器植入的其他区域。例如，在一些非限制性实施方案中，可以将传感器100植入皮肤下方(即，在皮下或腹膜组织中)。然而，这不是必需的，并且在一些替代性实施方案中，传感器100可以是经皮传感器。
30.在一些实施方案中，收发器101可以是与传感器100通信来向传感器100供电、向传感器100提供命令和/或数据、和/或从传感器100接收数据的电子装置。在一些实施方案中，所接收的数据可以包括一个或多个传感器测定结果。在一些实施方案中，传感器测定结果例如可以包括但不限于来自传感器100的一个或多个光电检测器的一个或多个光测定结果、和/或来自传感器100的一个或多个温度传感器的一个或多个温度测定结果。在一些实施方案中，收发器101可以根据从传感器100接收的测定信息来计算分析物(例如，葡萄糖)浓度。
31.在一些非限制性实施方案中，收发器101可以是手持装置或上身(on-body)/可穿戴装置。例如，在其中收发器101是上身/可穿戴装置的一些实施方案中，收发器101可以通过带(例如，臂带或腕带)和/或粘合剂保持就位，并且收发器101可以向传感器100传送(例如，周期性地，诸如每两分钟，和/或在使用者启动时)测定命令(即，对测定信息的请求)。在其中收发器101是手持装置的一些实施方案中，将收发器101放置(即，悬停或滑动/挥舞/通过)在传感器植入部位上方的一定范围内(即，在传感器100的附近)，可以使收发器101自动地将测定命令传送到传感器100并从传感器100接收数据。
32.如图1所示，在一些实施方案中，收发器101可以包括电感元件103，例如线圈。在一些实施方案中，收发器101可以产生电磁波或电动场(例如，通过使用线圈)以在传感器100的电感元件114中感应电流。在一些非限制性实施方案中，传感器100可以使用在电感元件114中感应的电流为传感器100供电。然而，这不是必需的，并且在一些替代性实施方案中，传感器100可以由内部电源(例如，电池)供电。
33.在一些实施方案中，收发器101可以向传感器100传送数据(例如，命令)。例如，在一些非限制性实施方案中，收发器101可以通过调制由电感元件103产生的电磁波(例如，通过调制流过收发器101的电感元件103的电流)来传送数据。在一些实施方案中，传感器100可以检测/提取由收发器101生成的电磁波中的调制。此外，收发器101可以从传感器100接收数据(例如，一个或多个传感器测定结果)。例如，在一些非限制性实施方案中，收发器101可以通过检测由传感器100产生的电磁波中的调制(例如，通过检测流过收发器101的电感元件103的电流中的调制)来接收数据。
34.如图1所示，在一些实施方案中，传感器100可以包括传感器外壳102(即，主体、壳、囊或套)，其可以是刚性且生物相容的。在示例性实施方案中，传感器外壳102可以由合适的透光聚合物材料例如丙烯酸类聚合物(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(pmma))形成。
35.如图1所示，在一些实施方案中，传感器100可以包括分析物指示剂106。在一些非限制性实施方案中，分析物指示剂106可以是在传感器外壳102的外表面的至少一部分上涂
布、扩散、粘附或包埋的聚合物接枝物。分析物指示剂106(例如，聚合物接枝物)可以覆盖传感器外壳102的整个表面或仅覆盖外壳102表面的一个或多个部分。作为将分析物指示剂106涂布在传感器外壳102的外表面上的替代方案，分析物指示剂106可以其他方式布置在传感器外壳102的外表面上，诸如通过沉积或粘附。在一些实施方案中，分析物指示剂106可以是荧光葡萄糖指示聚合物。在一个非限制性实施方案中，聚合物是生物相容且稳定的、接枝到传感器外壳102的表面上、设计成允许在植入传感器100之后直接测定间质液(isf)、血液或腹腔内液体中的葡萄糖。在一些实施方案中，分析物指示剂106可以包含水凝胶。
36.在一些实施方案中，传感器100的分析物指示剂106(例如，聚合物接枝物)可以包含指示剂分子104。指示剂分子104可以分布在整个分析物指示剂106中或仅分布在分析物指示剂106的一个或多个部分中。指示剂分子104可以是荧光指示剂分子(例如，tfm，其化学名称为9-[n-[6-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷)-3-(三氟甲基)苄基]-n-[3-(甲基丙烯酰胺基)丙基氨基]甲基]-10-[n-[6-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷)-3-(三氟甲基)苄基]-n-[2-(羧乙基)氨基]甲基]蒽钠盐)、或吸光非荧光指示剂分子。在一些实施方案中，指示剂分子104可以可逆地与分析物(例如，葡萄糖、氧、心脏标志物、低密度脂蛋白(ldl)、高密度脂蛋白(hdl)或甘油三酯)结合。当指示剂分子104与分析物结合时，指示剂分子可能会变得发荧光，在这种情况下，指示剂分子104能够吸收激发光329(或被其激发)并发射光331。在一个非限制性实施方案中，激发光329可以具有约378nm的波长，并且发射光331可以具有在400nm至500nm范围内的波长。当未与分析物结合时，指示剂分子104可能只是微弱地发荧光。
[0037]
在一些实施方案中，传感器100可以包括光源108，该光源例如可以是发光二极管(led)或发射辐射的其他光源，包括在与指示剂分子104相互作用的波长范围内的辐射。换而言之，光源108可以发射激发光329，激发光329被基质层/聚合物104中的指示剂分子吸收。如上所述，在一个非限制性实施方案中，光源108可以发射波长大约为378nm的激发光329。
[0038]
在一些实施方案中，传感器100还可以包括一个或多个光电检测器(例如，光电二极管、光电晶体管、光敏电阻或其他光敏元件)。例如，在图1所示的实施方案中，传感器100具有第一光电检测器224和第二光电检测器226。但是，这不是必需的，并且在一些替代性实施方案中，传感器100可以仅包括第一光电检测器224。在基于荧光的传感器的情况下，所述一个或多个光电检测器可以对指示剂分子104发射的荧光敏感，使得通过光电检测器(例如，光电检测器224)响应于此而产生信号，所述信号指示所述指示剂分子的荧光水平，并且因此指示目标分析物(例如，葡萄糖)的量。
[0039]
由光源108发射的激发光329的一部分可以作为反射光333从分析物指示剂106反射回到传感器100中，并且被吸收的激发光的一部分可以作为发射(发荧光的)光331而被发射。在一个非限制性实施方案中，发射光331可以具有与激发光329的波长不同的波长。反射光333和发射(发荧光的)光331可以被传感器100主体内的一个或多个光电检测器(例如，第一和第二光电检测器224和226)吸收。
[0040]
所述一个或多个光电检测器中的每一个均可以被滤光器(filter)112覆盖(参见图3)，该滤光器仅允许某些子集的波长的光通过。在一些实施方案中，所述一个或多个滤光器112可以是薄玻璃滤光器。在一些实施方案中，所述一个或多个滤光器112可以是沉积在
玻璃上的薄膜(例如，二向色)滤光器，并且可以仅允许窄波段通过而以其他方式反射大部分接收到的光。在一些实施方案中，所述滤光器可以是直接沉积在光电检测器上的薄膜(二向色)滤光器，并且可以仅允许窄波段通过而以其他方式反射由此接收到的大部分光。滤光器112可以是相同的(例如，两个滤光器112都可以允许信号通过)或不同的(例如，一个滤光器112可以是参照滤光器而另一个滤光器112可以是信号滤光器)。
[0041]
在一个非限制性实施方案中，第二(参照)光电检测器226可以被参照光电二极管滤光器覆盖，该参照光电二极管滤光器允许波长与从光源108发射的波长(例如，378nm)相同的光通过。第一(信号)光电检测器224可以检测从分析物指示剂106中的分子104发射的荧光331的量。在一个非限制性实施方案中，指示剂分子104的峰值发射可以发生在约435nm处，并且第一光电检测器224可以被允许约400nm至500nm范围内的光通过的信号滤光器覆盖。在一些实施方案中，较高的葡萄糖含量/浓度对应于分析物指示剂106中分子104的更大荧光量，并且因此对应于更多数量的撞击第一光电检测器224的光子。
[0042]
在一些实施方案中，如图1所示，传感器100可以包括基材116。在一些实施方案中，基材116可以是电路板(例如，印刷电路板(pcb)或柔性pcb)，电路部件(例如，模拟和/或数字电路部件)可以安装于其上或以其他方式连接于其上。然而，在一些替代性实施方案中，基材116可以是具有制造在其中的电路的半导体基材。电路可以包括模拟和/或数字电路。此外，在一些半导体基材实施方案中，除了制造在半导体基材中的电路之外，电路还可以安装于或以其他方式连接于半导体基材116。换而言之，在一些半导体基材实施方案中，可以将可以包括分立的电路元件、集成电路(例如，专用集成电路(application specific integrated circuit，asic))和/或其他电子部件的部分或全部电路制造在半导体基材116中，且将所述电路的其余部分固定到半导体基材116，这可以提供各种固定部件之间的通信路径。
[0043]
在一些实施方案中，传感器100的传感器外壳102、分析物指示剂106、指示剂分子104、光源108、光电检测器224,226、温度传感器(temperature transducer)670、基材116和电感元件114中的一个或多个可以包括2013年2月7日提交的美国申请序列第13/761,839号、2013年7月9日提交的美国申请序列第13/937,871号以及2012年10月11日提交的美国申请序列第13/650,016号中的一个或多个中所描述的一些特征或全部特征，所有这些文献通过引用整体并入本文。类似地，传感器100和/或收发器101的结构和/或功能可以如美国申请序列第13/761,839、13/937,871和13/650,016号中的一个或多个中所描述。
[0044]
在一些实施方案中，传感器100可以包括收发器接口装置，并且收发器101可以包括传感器接口装置。在其中传感器100和收发器101包括一个或多个天线(例如，电感元件103和114)的一些实施方案中，收发器接口装置可以包括传感器100的电感元件114，并且传感器接口装置可以包括收发器101的电感元件103。在其中传感器100和收发器101之间存在有线连接的一些经皮实施方案中，收发器接口装置和传感器接口装置可以包括有线连接。
[0045]
图2和3示出了体现本发明的多个方面的传感器100的非限制性实施方案，所述传感器100可以用在图1所示的传感器系统中。图2和3分别示出了传感器100的非限制性实施方案的透视图和分解图。
[0046]
在一些实施方案中，如图3所示，传感器外壳102可以包括端盖113。在一些实施方案中，传感器100可以包括一个或多个电容器118。所述一个或多个电容器118例如可以是一
个或多个调谐电容器和/或一个或多个调节电容器。所述一个或多个电容器118对于在半导体基材116中制造而言可能太大而不实用。此外，所述一个或多个电容器118可以是在半导体基材116中制造的一个或多个电容器的补充。
[0047]
在一些实施方案中，如图3所示，传感器100可以包括反射器119(即，镜子)。反射器119可以在半导体基材116的端部连接于半导体基材116。在一个非限制性实施方案中，反射器119可以连接于半导体基材116，使得反射器119的面部分121大体垂直于半导体基材116的顶侧(即，半导体基材116的具有安装或制造在其上或其内的光源108和一个或多个光电探测器110的一侧)并面向光源108。反射器119的面121可以反射由光源108发射的辐射。换而言之，反射器119可以阻挡由光源108发射的辐射离开传感器100的轴端。
[0048]
根据本发明的一个方面，所开发的传感器100的应用(尽管绝不是该传感器所适合的唯一应用)是测定动物(包括人)活体中的各种生物分析物。例如，传感器100可以用于测定例如人体中的葡萄糖、氧、毒素、药剂或其他药物、激素和其他代谢分析物。
[0049]
在一些实施方案中，分析物指示剂106和指示剂分子104的具体组成可以根据传感器将用于检测的特定分析物和/或传感器将用于检测分析物的位置(例如，在皮下组织、血液或腹膜中)而变化。在一些实施方案中，分析物指示剂106促进指示剂分子104暴露于分析物中。在一些实施方案中，指示剂分子104可以表现出指示剂分子104向其暴露的特定分析物的浓度的函数的特性(例如，发射一定量的荧光)。
[0050]
在一些实施方案中，传感器100可以包括至少一种药物洗脱聚合物基质和/或催化剂层和/或一种或多种治疗剂，这些物质可以提供在分析物指示剂或传感器外壳上、与分析物指示剂或传感器外壳相邻、结合到分析物指示剂或传感器外壳中、或者分布在分析物指示剂或传感器外壳内部，如美国专利第9,931,068号(huffstetler等人)中所描述，该专利通过引用整体并入本文。在一些实施方案中，所述一种或多种治疗剂可以结合到分析物指示剂106中。在一些实施方案中，传感器100可以包括覆盖分析物指示剂106的至少一部分的膜，并且可以将所述一种或多种治疗剂结合到膜内。在一些实施方案中，所述一种或多种治疗剂包括地塞米松、曲安西龙、倍他米松、甲泼尼龙、倍氯米松、氟氢可的松、它们的衍生物及它们的类似物、糖皮质激素、抗炎药(例如非甾体抗炎药，包括但不限于乙酰水杨酸、异丁基苯基丙酸)。
[0051]
图4是体现本发明的多个方面的传感器100的示意图。在一些非限制性方面，如图4所示，传感器100可以包括覆盖传感器外壳102的至少一部分的药物洗脱区域401。在一些非限制性方面，如图4所示，传感器100可以包括分析物指示剂106，并且分析物指示剂106可以包含与本公开的一种或多种降解物质探针共聚、携带本公开的一种或多种降解物质探针、或包埋本公开的一种或多种降解物质探针的水凝胶。在一些非限制性方面，如图4所示，传感器100可以包括传感器电子部件，所述传感器电子部件可以包括在本公开中描述的任何电子部件，包括在图1和图3中(例如，光源108、所述一个或多个光电检测器110、电感元件114和/或所述一个或多个电容器118)，以及在2013年2月7日提交的美国申请序列第13/761,839号、2013年7月9日提交的美国申请序列第13/937,871号和2012年10月11日提交的美国申请序列第13/650,016号中的一个或多个中所描述的那些，这些申请通过引用整体并入本文。在一些非限制性方面，如图4所示，传感器100可以包括覆盖传感器外壳102的至少一部分的金属涂层403。在一些非限制性方面，金属涂层403可以包括一种或多种选自cu、w、
pt、fe、mo、co、它们的氧化物、合金及络合物的金属。在一些非限制性方面，金属涂层403可以涂布在与本公开的一种或多种降解物质探针共聚、携带或包埋本公开的一种或多种降解物质探针的水凝胶上。
[0052]
将医疗器械诸如生物传感器植入或插入使用者/患者体内会导致身体表现出不良生理反应，这对器械的功能造成不利影响。这些反应可以包括从植入手术引起的感染到对植入体内的异物的免疫反应。也就是说，经由对感染或器械本身的免疫反应，可植入的生物传感器的性能可能在体内受到阻碍或遭永久损坏。特别是，分析物指示剂106的性能可能因植入了传感器100的身体的免疫反应而劣化。例如，如上所解释，包括中性粒细胞在内的白细胞可能攻击植入的传感器100。中性粒细胞会释放降解物质包括过氧化氢，这可能降解指示剂分子104(例如，通过氧化指示剂分子104的硼酸酯基团并且使指示剂分子104结合葡萄糖的能力失效)。在本发明之前，尚无鉴定与植入的指示剂分子反应的降解物质的方法。产生的降解物质中的大多数都是短寿命的且尚未被鉴定。
[0053]
在一些实施方案中，分析物指示剂106可以包括一种或多种降解物质探针，所述降解物质探针与一种或多种降解物质相互作用或反应并具有不同的特征性吸收和发射性能，这些特征性吸收和发射性能可用于了解它们对在传感器周围产生的相应降解物质的反应性。在一些实施方案中，可将所述一种或多种降解物质探针结合到分析物指示剂106中，所述分析物指示剂106可覆盖传感器外壳102的至少一部分。待由所述一种或多种降解物质探针检测的降解物质可以包括但不限于过氧化物化合物、活性氧、活性氮、自由基、酶和金属离子中的一种或多种。在一些方面，降解物质可以包括超氧化物、过氧化氢、次氯酸盐、过氧亚硝酸盐或它们的组合。
[0054]
在一些实施方案中，可以将所述一种或多种降解物质探针分散在指示剂分子104中、包埋在指示剂分子104内、和/或与指示剂分子104共聚。在一些实施方案中，可以在分析物指示剂106(例如，聚合物接枝物或水凝胶)中提供所述一种或多种降解物质探针。在一些实施方案中，所述一种或多种降解物质探针可以与降解物质相互作用和/或反应，并且由于该相互作用和/或反应而表现出不同的特征性吸收和发射性能。在一些实施方案中，所述一种或多种降解物质探针对特定降解物质具有选择性。在一些实施方案中，降解物质探针的吸收和发射性能是可检测且可量化的。在一些实施方案中，检测到的降解物质探针的吸收和发射性能指示一种或多种降解物质的身份。在一些实施方案中，检测到的降解物质探针的吸收和发射性能指示一种或多种降解物质的量。
[0055]
在一些实施方案中，所述一种或多种降解物质探针可以隔离、中和降解物质和/或抑制其活性。在一些实施方案中，所述一种或多种降解物质探针可以与降解物质结合。在一些实施方案中，所述一种或多种降解物质探针可以隔离降解物质以便抑制、减少和/或阻止分析物指示剂被降解物质降解。因此，在一些实施方案中，所述一种或多种降解物质探针减少了分析物指示剂106的降解。
[0056]
在一些非限制性实施方案中，所述一种或多种降解物质探针可以是一种或多种荧光探针。在一个非限制性实施方案中，所述一种或多种降解物质探针可以利用硼酸酯去保护机制来为检测特定降解物质提供高选择性和光学动态范围。例如，在一些实施方案中，可使用与超氧化物、一氧化氮、叔丁基氢过氧化物、次氯酸盐、单线态氧、臭氧和/或羟基自由基相比对检测过氧化氢具有高度选择性的降解物质探针。在一些实施方案中，所述一种或
多种降解物质探针是在体内相对于其他降解物质选择性地响应特定降解物质的水溶性系统。在一些实施方案中，所述一种或多种降解物质探针与以高浓度存在于细胞内且不需要外部活化酶的硫醇具有低反应性。
[0057]
在一些非限制性实施方案中，所述一种或多种降解物质探针可以是以下化合物中的一种或多种：
[0058]
[0059][0060]
其中各r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r
10
和r6独立地选自h、c1-c20烷基、c1-c20烷氧基、羧基、芳基、杂芳基、多环基团(polycyclic)、烷氧基、卤素、sh、芳氧基、烷硫基、氨基、取代的氨基、烷氧基羰基、烷酰基酰氨基、芳酰基酰氨基、杂环羰基酰氨基、杂芳酰基酰氨基、烷酰基(烷基取代的)酰氨基、芳酰基(烷基取代的)酰氨基、杂芳酰基(烷基取代的)酰氨基和杂环羰基(烷基取代的)酰氨基，并且式i-viii可以在任何位置处任选地被c1-5烷基、烷氧基、氰基、卤素和/或三氟甲基取代；
[0061]
[0062][0063]
本公开涉及捕获活性氧或以其他方式与活性氧反应的化合物的用途。在一些方面，根据本公开使用下表1和式i-viii的化合物。表1中引用的每一篇参考文献以及表1中列出并在所引用的参考文献中公开的每一种检测试剂都通过引用整体并入本文。本公开的一个目的是使用与其他降解物质相比选择性地与特定降解物质反应的探针，以便在将给定传感器100植入受试者时鉴定与该给定传感器100接触的特定降解物质。
[0064]
表1
[0065]
[0066][0067][0068]
在一些非限制性实施方案中，用于测定活体动物(例如，人)体内介质(例如，间质液)中的分析物(例如，葡萄糖)的传感器100包括以下部件中的一个或多个：传感器外壳
102；在传感器外壳102内配置为发射激发光329的光源108；覆盖传感器外壳102的一部分的分析物指示剂106；一种或多种指示剂分子104，其为分析物指示剂106的一部分，可逆地与分析物结合，定位成被激发光照射，并且配置为发射指示活体动物体内介质中分析物的量的光331；在传感器外壳102内的光电检测器224，所述光电检测器对由所述一种或多种指示剂分子104发射的光331敏感，并且配置为产生指示活体动物内介质中的分析物的量的信号；以及一种或多种选择性地与降解物质相互作用或反应的式i-viii的化合物。在一些非限制性实施方案中，传感器100可以包括一种或多种降解物质探针，例如式i-viii化合物，其定位成被激发光照射，并且配置为发射指示活体动物体内介质中降解物质的量的光。在一些非限制性实施方案中，在用于体外分析来解释传感器后，用激发光照射式i-viii的化合物。在此类非限制性实施方案中，传感器外部的激发光源可用于激发式i-viii的化合物。在一些非限制性实施方案中，传感器100可以包括药物洗脱区域401，例如，药物洗脱基质、套环(collar)和/或提供在分析物指示剂106上、邻近分析物指示剂106或结合到分析物指示剂106中的催化剂层。
[0069]
在一些非限制性实施方案中，如表1中所举例说明，所述一种或多种降解物质探针中的每一种可以相对于其他降解物质对一种或多种降解物质具有选择性。例如，在一些实施方案中，式i和v的化合物可以是过氧亚硝酸盐选择性的。在一些实施方案中，式ii和vi的化合物可以是超氧化物选择性的。在一些实施方案中，式iii和vii的化合物可以是过氧化氢选择性的。在一些实施方案中，式iv和viii的化合物可以是次氯酸盐和过氧亚硝酸盐选择性的。式viii化合物(“apf”)的示例性反应方案和反应性定量示于图5中和下表2中。
[0070]
表2
[0071][0072]
在一些实施方案中，所述一种或多种降解物质探针中的每一种在与降解物质反应时可以在其发射特征方面经历特定变化，这允许在传感器100的环境中检测、鉴定和量化降解物质。例如，在一些实施方案中，在不存在降解物质的情况下式i-viii的化合物可以基本上是非荧光的，并且在与降解物质反应时变得发出强荧光。每种探针的发射特征证明了对特定降解物质的选择性，从而允许鉴定传感器100附近的降解物质。
[0073]
作为非限制性实例，以下反应说明了根据本公开有用的非限制性实施方案：
[0074][0075]
在一些非限制性实施方案中，所述式i-viii中的一种或多种化合物可以提供在分析物传感器100的分析物指示剂106(例如，水凝胶)中。在一些非限制性实施方案中，可以通过将所述式i-viii中的一种或多种化合物作为共聚单体与指示剂单体和一种或多种丙烯酸酯单体聚合，来将式i-viii中的一种或多种化合物结合到分析物指示剂106中。在一些非限制性实施方案中，式i-viii中的一种或多种化合物可以作为根据式ix的四种单体的共聚单体提供：
[0076]
a-b-c-d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[式ix]，
[0077]
其中a为指示剂单体，b为甲基丙烯酸酯单体，c为聚乙二醇单体，且d为式i-viii单体中的一种或多种化合物，其中a为总聚合物的0.001至10重量％，b为总聚合物的1至99重量％，c为总聚合物的1至99重量％，且d为总聚合物的0.001至99重量％。在一些方面，a为总聚合物的0.01至10重量％，b为总聚合物的1至99重量％，c为总聚合物的1至99重量％，且d为总聚合物的0.01至99重量％。
[0078]
在一些非限制性实施方案中，分析物指示剂106可以包含四种单体：(i)tfm荧光指示剂，(ii)甲基丙烯酸羟乙酯(hema)，其为甲基丙烯酸酯，(iii)聚乙二醇(peg)，和(iv)式i-viii的化合物。在一些实施方案中，peg可以是聚乙二醇甲基丙烯酸酯(peg-甲基丙烯酸酯)或聚乙二醇二丙烯酸酯(peg-二丙烯酸酯或pegda)，并且所述式i-viii中的一种或多种化合物可以是两种或更多种式i-viii的化合物。在一些实施方案中，这四种单体可以具有特定的摩尔比。例如，在其中分析物指示剂106是不透明的一些非限制性实施方案中，分析物指示剂106可以占0.001至10摩尔百分比，hema可以占10至90摩尔百分比，pegda可以占10至90摩尔百分比，式i的化合物或式iii的化合物可以占0.001至90摩尔百分比。对于这种制剂，在一个实例中，组合的(即全部)单体可以占用于聚合反应的聚合溶液的30体积％，而聚合溶液的其余部分是水(即，聚合溶液可以含70体积％水)。对于另一实例，在一个非限制性实施方案中，可以使用50％体积的水与50％体积的单体的聚合物溶液制成分析物指示剂106。
[0079]
在一些实施方案中，式i-viii的化合物的相对摩尔百分比可以在特定范围内。在一些实施方案中，式i-viii中的一种或多种化合物的相对摩尔百分比为0.1至100摩尔百分比。如果式i-viii中的一种或多种化合物的相对摩尔百分比大于该范围，则不形成水凝胶。
如果式i-viii中的一种或多种化合物的相对摩尔百分比低于该范围，则可能无法获得本公开中描述的预料不到的寿命长和功能增强的效果。
[0080]
在一些实施方案中，pegda可以充当交联剂并产生海绵样基质/水凝胶。在一些非限制性实施方案中，如果将足够量的额外的peg添加到混合物中(即，如果它是用更高浓度的peg制造的)，则含peg的接枝物/水凝胶可以变得澄清，且澄清的分析物指示剂106可以由这样的制剂制成。例如，在一个非限制性实施方案中，聚合物接枝物106可以使用50-60％体积的水和40-50％体积的单体的聚合物溶液制成，其中tfm荧光指示剂、hema、peg-甲基丙烯酸酯以及式i-viii中的一种或多种化合物可以占溶液中单体的0.01至10重量％、1至99重量％、1至99重量％和0.01至99重量％。在一些实施方案中，聚合物接枝物可以使用常规自由基聚合来合成。
[0081]
在一些情况下，结合到分析物指示剂106中的所述式i-viii中的一种或多种化合物的量为约0.1mg至5mg、约0.2mg至4mg、约0.5mg至3mg、约1mg至2.5mg、约1.5mg至2mg、约2mg至2.4mg，包括在这些规定范围内重量的所有迭代(iteration)。
[0082]
在一些情况下，加载有式i-viii中的一种或多种化合物的传感器减少了分析物指示剂分子被包括超氧化物、过氧化氢、次氯酸盐和过氧亚硝酸盐在内的降解物质的氧化。
[0083]
在一些实施方案中，传感器100可以另外包括一系列染料，这些染料可以被包埋或共聚到水凝胶上并植入动物模型中。植入动物模型中的传感器100可以在规定时间间隔外植并表征吸收/发射性能的变化，从而确认和量化与降解物质的反应性。在一些实施方案中，可以比较信号强度的变化以对相对量进行定量，其中产生了由不同探针检测到的不同降解物质。在一些实施方案中，可以使用染料的混合物。在一些实施方案中，染料混合物在与降解物质反应时的相对信号的变化可以允许人们确定已产生的降解物质的相对比率。例如，一种或两种(或多种)特定降解物质与所有其他降解物质的相对比率可以通过使用染料混合物来确定，每种染料对特定降解物质具有特异性。
[0084]
本公开的一些实施方案可以包括鉴定在植入传感器100时体内产生的降解物质的相对量和/或身份的方法。一些实施方案可以包括植入根据本公开的传感器，并检测形成植入传感器100的一部分的一种或多种降解物质探针的吸收和/或发射特征的变化。
[0085]
本公开的一些实施方案可以包括筛选化合物以确定哪些化合物可用于抑制或中和特定降解物质的活性的方法。本公开的一些实施方案可以包括筛选化合物以确定哪些化合物导致降解物质的产生增加的方法。本公开的一些实施方案可以包括筛选化合物以确定哪些化合物导致降解物质的产生减少的方法。本公开的一些实施方案可以包括在修改可植入传感器之后检测和量化可植入传感器的性能测定结果的方法。在一些实施方案中，所述方法可以包括修改传感器100以在传感器中掺入一种或多种被认为提高其性能或寿命的其他材料，将经修改的传感器植入动物体内，并使用本公开的降解物质探针和/或染料来检测形成经修改的植入传感器的一部分的一种或多种降解物质探针或染料的吸收和/或发射特征的变化。在一些实施方案中，所述方法可以包括修改传感器100以用一种或多种被认为提高其性能或寿命的新材料置换一种或多种材料，将经修改的传感器植入动物体内，并使用本公开的降解物质探针和/或染料来检测形成经修改的植入传感器的一部分的一种或多种降解物质探针或染料的吸收和/或发射特征的变化。
[0086]
在一些实施方案中，所述方法可以包括修改传感器100以在传感器中掺入一种或
多种被认为可以提高其性能或寿命的其他材料，使经修改的传感器经受体外性能测试，并使用本公开的降解物质探针和/或染料来检测形成经修改的植入传感器的一部分的一种或多种降解物质探针或染料的吸收和/或发射特征的变化。在一些实施方案中，所述方法可以包括修改传感器100以用一种或多种被认为提高其性能或寿命的新材料置换一种或多种材料，使经修改的传感器经受体外性能测试，并使用本公开的降解物质探针和/或染料来检测形成经修改的植入传感器的一部分的一种或多种降解物质探针或染料的吸收和/或发射特征的变化。
[0087]
图6是示出了筛选用于包含在体现本发明的多个方面的可植入传感器100中的化合物的方法600的流程图。在一些实施方案中，方法600可以包括将分析物指示剂106施用于传感器100使得所施用的分析物指示剂106覆盖传感器100的至少一部分的步骤602。在一些实施方案中，分析物指示剂106可以包含一种或多种降解物质探针。在一些实施方案中，降解物质探针可以具有对特定降解物质具有选择性的吸收和/或发射特征。在一些实施方案中，方法600可以包括将测试化合物施用于传感器以形成测试传感器的步骤604。在一些实施方案中，方法600可以包括进行模拟生理条件的体外试验并持续规定的时间段的步骤606。在一些实施方案中，方法600可以包括与进行体外试验之前所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能相比，表征所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化的步骤608。在一些实施方案中，方法600可以包括将所表征的所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化与对照传感器中所述一种或多种降解物质探针的经表征的吸收/发射性能进行比较的步骤610。在一些实施方案中，对照传感器不包括测试化合物。在一些实施方案中，方法600可以包括检测测试化合物的存在是增加了还是减少了降解物质的步骤612。
[0088]
图7是示出了筛选用于包含在体现本发明的多个方面的可植入传感器100中的化合物的方法700的流程图。在一些实施方案中，方法700可以包括将分析物指示剂106施用于传感器100使得所施用的分析物指示剂106覆盖传感器100的至少一部分的步骤702。在一些实施方案中，分析物指示剂106可以包含一种或多种降解物质探针。在一些实施方案中，降解物质探针可以具有对特定降解物质具有选择性的吸收和/或发射特征。在一些实施方案中，方法700可以包括将测试化合物施用于传感器以形成测试传感器的步骤704。在一些实施方案中，方法700可以包括将测试传感器植入动物体内的步骤706。在一些实施方案中，方法700可以包括在规定的时间点外植传感器的步骤708。在一些实施方案中，方法700可以包括与植入之前所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能相比表征所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化的步骤710。在一些实施方案中，方法700可以包括将所表征的所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化与对照传感器中所述一种或多种降解物质探针的经表征的吸收/发射性能进行比较的步骤712。在一些实施方案中，对照传感器不包括测试化合物。在一些实施方案中，方法700可以包括检测测试化合物的存在是增加了还是减少了可植入传感器的体内环境中的降解物质的步骤714。
[0089]
图8是示出了体现本发明的多个方面的鉴定和/或量化医疗器械环境中的降解物质的方法800的流程图。在一些实施方案中，方法800可以包括将分析物指示剂106施用于传感器100使得所施用的分析物指示剂106覆盖传感器100的至少一部分的步骤802。在一些实施方案中，分析物指示剂106可以包含一种或多种降解物质探针。在一些实施方案中，降解
物质探针可以具有对特定降解物质具有选择性的吸收和/或发射特征。在一些实施方案中，方法800可以包括将传感器暴露于包含降解物质的环境的步骤804。在一些实施方案中，方法800可以包括与暴露步骤之前所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能相比表征所述一种或多种降解物质探针的吸收/发射性能的变化的步骤806。在一些实施方案中，方法800可以包括量化所述一种或多种降解物质探针与一种或多种降解物质的反应性的步骤808。
[0090]
以上已经参照附图充分描述了本发明的实施方案。尽管已经基于这些优选的实施方案描述了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，可以在本发明的精神和范围内对所述实施方案进行某些修改、变化和替代构造。例如，虽然在一些实施方案中，分析物传感器100可以是光学传感器，但这不是必需的，并且在一个或多个替代性实施方案中，分析物传感器可以是不同类型的分析物传感器，例如电化学传感器、扩散传感器或压力传感器。此外，虽然在一些实施方案中，分析物传感器100可以是可植入传感器，但这不是必需的，并且在一些替代性实施方案中，分析物传感器可以是与外部收发器有线连接的经皮传感器。例如，在一些替代性实施方案中，分析物传感器100可位于经皮针之中或之上(例如，在其尖端处)。在这些实施方案中，代替使用天线(例如，电感元件114)的无线通信，分析物传感器可以使用一根或多根线与外部收发器通信，一根或多根线连接在外部收发器和包括分析物传感器的收发器经皮针之间。对于另一个实例，在一些替代性实施方案中，分析物传感器可以位于导管中(例如，用于静脉内血糖监测)并且可以与外部收发器通信(无线或有线)。