组织整合性传感器的制造方法_2

文档序号:9425775阅读:来源:国知局
,其包括本文所述氧气传感介质("0D") 和参照植入物产生的参照部分("QD"),其中该参照植入物包含英杰公司(Invitrogen)的 qtracker800量子点。用套管针在小鼠皮肤表面下方约2mm处注射植入物。小鼠在激发光 为535皿的化liper全动物成像系统((IVIS?)中成像,在氧合(图20A)和脱氧(图20B) 条件下W760皿收集发射光。如图,参照植入物(包含参照部分)("QD")在脱氧条件下维 持其信号,而氧气传感介质("0D")根据氧气浓度调整。
[0039] 图21示出了来自本文所述葡萄糖传感器的葡萄糖监测(实施例2)。数据显示随 葡萄糖浓度变化的PDP发射的百分数变化。如实施例2中的产品,将葡萄糖传感器支架物 质从矩形片状(显微镜载片状)冲压成盘状。在传感支架盘内部装配带有内置型巧光计的 自动化流通系统。各种浓度葡萄糖溶液(PBS中)流过传感器支架盘。连续运行采集不同 葡萄糖浓度下的巧光和寿命读数。下文显示与基线水平(零葡萄糖浓度)相比较的传感信 号变化的图。
【具体实施方式】
[0040] 本文中描述了用于体内精确并任选地长期检测分析物的组织整合性传感器。本文 中还描述了利用运些传感器来光学检测各种生化分析物的方法。使用本文提供的可逆结合 配体和/或化学物质、可植入的传感器、系统和方法来连续性或半连续性收集各种生化分 析物数据,任选地不使用任何类型和/或酶的可植入硬件和电化学检测方法。
[0041] 具体地,是本发明主题的组织整合性传感器与血管保持良好接触(紧密邻近)并 且直接测定组织间液。该组织整合性支架促进毛细血管向传感介质内生长并/或在传感介 质周围生长。传感介质不含电子元件,比起含有电子元件的植入物,运使该传感介质相对主 体似乎具有较少的外来性。此外,该组织整合性传感器介质可具有与组织结构相近的模块, 因此加强组织中的整合。
[0042] 因此,不同于其它装置,本文所述传感器使毛细血管向传感器所有区域紧邻生 长(例如,表面上和内部),因而实现精确的分析物检测,包括长期检测。通过纳米尺寸 传感元件嵌入、连接或形成支架,得到组织整合性传感介质,通过该传感介质获得内生长 (in-growth),包括组织和毛细血管在传感器中和/或周围生长。组织整合性传感器使外 来体响应最小化并/或促进血管生成。毛细血管直接向并遍及于传感器生长,运使该传感 器无障碍接触血液中感兴趣的分析物(例如,葡萄糖、乳酸、丙酬酸、皮质醇、离子、蛋白、核 酸、醇、尿素等)。组织整合水平和毛细血管向该传感器所有区域的邻近提供了血液中和传 感介质周围组织中分析物浓度的紧密、稳定关系。
[0043]本文中所述装置和方法的优点包括但不限于:(1)提供整合入对象的装置(例如 通过组织和/或毛细血管内生长);(2)提供可通过注射器注射植入的装置,指不需要外科 手术将传感介质置入体内;(3)提供体内不包括传感电子元件的装置;(4)提供包含具有和 实际组织更相似特性的物质的装置(例如,更相似于组织模量和水凝胶内含物的模量),W 使其被组织更好地接受;(5)提供长期(例如大于一周,一般为数周、数月或数年)精确接 触分析物的装置,和/或(6)提供小尺寸装置,该装置可提高患者的舒适度并更好地被主体 接受。
[0044]必须注意,除非上下文另外明确说明,本说明书和所附权利要求中使用的单数形 式的"一个"、"一种"和"所述"包括复数指代物。因此,例如,关于包含"一个传感部分"的 传感器包括包含两个或更多传感部分的装置。同样,关于"一个类似物"指两个或多个类似 物。
[004引定义
[0046]术语"组织整合性"是指一种物质(例如,支架)在整合到活组织中后保持与组织 血管(例如毛细血管)紧密邻近。"紧密邻近"指从植入组织的物质(支架)中任一点至最 近血管的平均距离与天然(原始)组织中任一点至最近血管的平均距离相比大不超过100 微米。
[0047]"长期"是指植入物传感分析物大于7天,例如数周、数月或数年。
[0048]"可生物降解的"或者"可生物吸收的"是指能被对象主体在一段时期内分解的物 质,该时期范围从数天至数周至数月或数年。
[0049]"水溶性"是指物质分子能在水中溶解。因此,可生物降解材料可包括水溶性生物 材料。
[0050]"水凝胶"是指吸收溶剂(例如水)的物质,该物质在无可检测溶出度的情况下发 生快速膨胀,并保持能可逆变性的=维网络结构。
[0051] 传感介质
[0052]本文中描述了用于受试者中的移植的传感器(或传感介质)。该传感器有组织整 合性支架和至少一个传感部分构成。
[0053] A.组织整合性支架
[0054] 本发明所述传感器一般包括组织整合性支架(也称为基质)物质。优选地,本发 明组织整合性支架可由物质和/或微结构构成W使该支架促进组织整合性和/或血管生 成。例如,多孔支架提供组织生物物质在所所有孔中错定并促进内生长。产生的组织生长 "路径化allway)"或"通道"方式是健康的,空隙填充性物质持续较长时间并促进宿主细 胞整合。本文所述生物物质的多数或全部孔优选相互连接(共连续)。该生物物质的共 连续孔结构促进细胞在植入物中空隙填充性内生长,运进而限制了外来体响应并使植入物 能长期(大于一周并最高至数年)持续地用作传感器。提供组织整合性支架的替代性结 构包括纤维(例如,直径为1至10微米或更大,如5、6、7、8、9、10或更大微米),该纤维可 设置为非无规则或无规则构型。也可通过多光子聚合技术形成组织整合性支架(任何构 型)。Kae虹等人,(2008)Proc.化t,l.Acad.Sci.USA105(26) : 8850-8854;Nielson等, (2009)Smalll: 120-125 ;Kasprzak,博:t论文,乔治亚理工学院(GeorgiaInstituteof Technology),2009 年 5 月。
[0055] 本发明的组织整合性支架可包括任何物质,该物质包括但不限于合成聚合物、天 然存在的物质或其混合物。是合理性合成聚合物包括但不限于聚乙二醇(PEG)、2-甲基丙 締酸径乙醋化EMA)、娃橡胶、聚([e]-己内醋)二甲基丙締酸、聚讽、(聚)甲基丙締酸甲醋 (PMMA)、可溶性特氣隆灯eflon)-AF、(聚)对苯二甲酸乙二醇醋(PET、达可绝值acron))、 尼龙、聚乙締醇、聚丙締酷胺、聚氨醋、及其混合物。示例性天然存在的物质包括但不限于纤 维或球状蛋白、复合糖、糖胺聚糖、胞外基质或其混合物。因此,该聚合物支架可包括所有类 型的胶原、弹性蛋白、透明质酸、海藻酸、结蛋白、多能聚糖、基质细胞(matricelluar)蛋白 例如SPARC(骨结合素)、骨桥蛋白、血小板反应蛋白1和2、纤维蛋白、纤连蛋白、玻连蛋白、 白蛋白、壳聚糖等。天然聚合物可用作支架或添加物。
[0056] 在一些实施方式中,所述组织整合性支架包括水凝胶。例如,该聚合物支架可包 括水凝胶,例如,通过甲基丙締酸径乙醋(HEMA)、聚(甲基丙締酸径乙醋)、pHEMA的反应。 另外,可联用各种共聚单体来W改变水凝胶(例如PEG、NVP、MA)亲水性、机械特性和膨胀 特性。集合物的非限制性示例包括2-甲基丙締酸径乙醋、聚丙締酷胺、N-乙締化咯烧酬、 N,N-二甲基丙締酷胺、(各分子量的)聚(乙二醇)单甲基丙締酸醋、甲基酷胺二甘醇醋、 N-(2-径丙基)甲基丙締酷胺、单甲基酷胺甘油醋、2, 3-甲基丙締酸二径丙醋及其组合。交 联剂的非限制性示例包括二甲基丙締酸四甘醇醋、(各分子量的)聚(乙二醇)(n)双丙締 酸醋、乙基氧化的=径甲基丙烷=丙締酸醋、双丙締酷胺及其组合。引发剂的非限制性例包 括:irgacure系列(UV)、偶氮二异下腊(AIBN)(热的)、过硫酸锭(AP巧(热的)。
[0057] 该组织整合性支架可W是球状-模板的水凝胶,例如反向胶体晶体,如Ratner等 人的公开号为2008/0075752的美国专利所述或其它组织整合性物质。
[005引该支架可W是可降解的,可W被体内降解(生物降解)或用外部引发剂启动或加 速降解过程(例如,用UV、超声处理、射频或其它外源性来源来引发降解)。例如,组织整合 性支架可包括任何可生物降解或可生物吸收的聚合物,包括但不限于:藻酸盐的可降解形 式、聚(乳酸)、聚(乙締醇)、聚酢、聚(乙醇酸)、微孔聚醋、微孔聚酸和交联胶原。一个特 异性示例是聚(乙二醇)-双丙締酸醋和丙締酸醋化蛋白酶-可降解肤和VEGF的UV-光聚 合反应,记载于化elps等 2010)Proc.化t'l.Acad.Sci.USA107(8):3323-3328。
[0059] 其它具体示例是记载于W下文献的聚合物:Kloxin等(2009)Science324:59-63 和专利号为6, 013, 122的美国专利,其中降解通过接触外源性能量形式来调控,W及Alexeev等,(2003)Anal.Chem. 75:2316 - 2323;Badylak等(2003)Anal. Biochem. 75:2316-2323 ;A化ini等,(2008)SeminarsinImmunology20:109 - 116; Bridges等人,(2010)94(1) :252-258;Isenhath等,(2007)Research83A:915-922; Marshall等,(2004)PolymerPr巧rints,美国化学协会(AmericanQiemical Society),聚合物化学分部 45:100-101;Phelps等(2010)Proc化t,1AcadSciUS A. 107(8):3323-8;0stendo;rf和Qiichkov(2006)Two曲otonPolyme;rization:ANew ApproachtoMicroMachining,F*hotonicsSpectra(《双光子聚合法:一种微型机械方 法,光子学广谱》)iOzdemir等人(2005化邱erimentalandClinicalResearch,Plast. Reconstr.Surg. 115:183 ;公开号为 20080075752 的美国专利;Sanders等人(2003) JournalofBiomedicalMaterialsResearchPartA67A(4):1181-1187;Sanders等 人(2002)JournalofBiomedicalMaterialsResearch62(2) :222-227;Sanders等 人(2003)JournalofBiomedicalMaterialsResearch65(4) :462-467;Sanders等 人,(2005)Biomate;rials26:813-818;Sanders等(2005)JournalofBiomedical MaterialsResearchPartA72(3):335-342 ;Sanders(2003)JournalofBiomedical MaterialsResea;rch6
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