用于制备工作电极的方法与流程

1.本发明总体上涉及一种制备工作电极的方法、包括该工作电极的分析物传感器以及该分析物传感器用于检测样品中的至少一种分析物的用途。具体地，本发明涉及一种制备工作电极的方法，该方法包括施加传感材料。


背景技术：

2.监测某些身体机能，更特别地，监测某些分析物的一种或多种浓度，在各种疾病的预防和治疗中发挥重要作用。
3.除所谓的点测量即专门采集使用者的体液样品并研究分析物浓度以外，连续测量的可用性日益增加。因此，对精确的分析物传感器的需求日益增加，该传感器能够从体液或其他样品中进行可靠且具成本效益的分析物检测。wo 2010/028708 a1公开了一种用于在体内条件下测定分析物浓度的分析物传感器。wo 2012/130841 a1公开了此类传感器的另一实例。此外，wo 2007/147475 a1公开了一种电流型传感器，其配置为用于植入体内以测量体液中的分析物浓度。wo 2014/001382 a1公开了一种替代传感器元件。
4.wo 2009/123624 a1涉及一种涂覆医疗装置的方法，该方法包括获得装置的图像，该图像被限制在装置的一定面积分数。通过打印头将涂层施加至该面积分数，该打印头包括喷嘴阵列，其中打印头在相应装置上方沿第一线性路径移动，在第一组发射点经由喷嘴阵列将涂层材料液滴喷射到第一面积分数。
5.us 9,309,550 b2公开了一种用于制造葡萄糖传感器的方法，该传感器包括：基层；设置在基层上的导电层，其中该导电层包括工作电极，该工作电极包含多个导电纳米管；分析物传感层，该分析物传感层包括设置在导电纳米管上的葡萄糖氧化酶；以及设置在该分析物传感层上的分析物调节层，其中该分析物调节层调节葡萄糖通过其中的扩散。在该方法中，可将不同材料层施加至导电层。
6.us 2018/0328877 a1公开了分析物传感器和用于制造这些分析物传感器的方法。在该方法中，将酶层施加至平面柔性基板。
7.us 2014/0166612 a1公开了用于制造分析物传感器部件的方法。该方法包括将层沉积到基板上。
8.us 2006/0169599 a1描述了一种利用不可浸出或扩散的氧化还原介质的传感器以及制造该传感器的方法。
9.us 9,829,459 b2描述了一种使用试剂分配系统将试剂沉积到电化学测试传感器上的方法。
10.将传感材料施加至分析物传感器的工作电极上的导电层上并非易事。传感材料为亲水的，而导电层，例如碳，为疏水的。因此，几乎不发生传感材料润湿基板表面。因此，所施加的传感材料层在干燥后可具有相对传感材料层的中心区域增加几微米的边缘厚度，导致传感材料层边缘的干燥总厚度为约5-10μm。如果进行后续的激光烧蚀，边缘处可能残留一定量的传感材料，由此可能影响传感器的灵敏度。增加烧蚀深度时，无法避免部分烧蚀下方
传导材料层的风险。
11.本发明要解决的问题是提供一种避免上述缺点的制备工作电极的方法。特别地，本发明的目的在于提供一种制备方法，该方法得到在工作电极上具有基本上均匀厚度的传感材料结构。
12.因此，期望提供一种制备工作电极和分析物传感器的方法以解决上述技术难题。进一步地期望提供一种工作电极和分析物传感器，其具有高且可再现的跨电荷灵敏度但能够以低成本制造，例如通过使用产生具有基本上均匀厚度的传感材料层的制备方法来制造。


技术实现要素：

13.该问题通过一种用于制备工作电极和包括该工作电极的分析物传感器的方法得到解决，该方法具有独立权利要求的特征。在从属权利要求中以及整个说明书中，列出了可以以单独方式或以任意组合实现的有利实施例。
14.根据本发明的方法是有利的，因为它允许制造一种工作电极，该工作电极可包括在分析物传感器中，其具有基本上均匀的厚度以及高且可再现的跨电荷传感器灵敏度。进一步地，在该制造方法中可选择并精确调整灵敏度。由于可避免详细监测并精细调整制造参数，因此可以降低成本，并可能对传感器进行工厂校准。此外，可减小传感器漂移。此外，提高了分析物传感器制造期间传感材料的稳定性。这意味着，在制造期间减少或甚至完全避免了传感材料的任何降解，特别地，减少或甚至完全避免了传感材料中包含的酶的任何降解。
15.如本发明所述，公开了一种在传感器基板上制备工作电极的方法。该工作电极可为分析物传感器的组成部分。
16.该方法包括以下步骤，这些步骤具体地可依给定的顺序执行。进一步地，除非另有说明，否则两个或更多个方法步骤可同时或部分同时执行。进一步地，一个或多个或甚至所有方法步骤可执行一次或多于一次或甚至重复或连续地执行。该方法可进一步包括本文中未具体列出的其他方法步骤。
17.根据本发明的第一方面，提供了一种用于制造分析物传感器的工作电极的方法，其中该方法包括以下步骤：
18.a)提供基板，该基板包括
[0019]-第一侧和第二侧，
[0020]-至少一种传导材料，其位于该基板的该第一侧上，
[0021]
b)将传感材料施加至该基板的该第一侧上的施加区，包括
[0022]
b1)将第一层的传感材料至少部分地施加至该传导材料上，
[0023]
b2)将第二层的该传感材料至少部分地施加至该第一层的传感材料上，以及
[0024]
c)获得在该基板的该第一侧上的该分析物传感器的该工作电极，其中该传感材料包含
[0025]-至少一种酶，以及
[0026]-至少一种交联剂，
[0027]
其中该第一层的传感材料是在步骤(b1)中施加，并且第二层的该传感材料是在步
骤(b2)中施加，第一层和第二层以至多约70μm的湿层厚度相互独立地施加。
[0028]
在某些实施例中，该方法包括进一步的步骤：
[0029]
b3)将第三层和任选的至少另一层的该传感材料至少部分地施加至第二层的该传感材料上，
[0030]
其中步骤(b3)是在步骤(b2)之后并且在步骤(c)之前进行的，
[0031]
其中第三层和任选的至少另一层的该传感材料是在步骤(b3)中以至多约70μm的湿层厚度相互独立地施加的。
[0032]
在某些实施例中，该方法进一步包括：
[0033]
使所施加的传感材料层干燥，然后施加下一层传感材料。
[0034]
在某些实施例中，该方法的步骤(c)进一步包括：
[0035]
从施加区的第一部分至少部分地去除所施加的传感材料，例如通过激光照射来实现，其中该传感材料保留在该施加区的第二部分上。
[0036]
在某些实施例中，该方法的步骤(c)进一步包括：
[0037]
固化所施加的传感材料，其中该传感材料的至少一部分是交联的。
[0038]
在某些实施例中，该方法的步骤(c)进一步包括：
[0039]
用至少一个另外的聚合物层涂布传感材料。
[0040]
本发明的另一方面涉及一种用于制造分析物传感器的方法，该方法包括制造如上所述的工作电极和提供至少一个另外的电极。
[0041]
本发明的又一方面涉及一种分析物传感器，该分析物传感器包括：
[0042]
(i)基板，该基板包括
[0043]-第一侧和第二侧，以及
[0044]-至少一种传导材料，其位于该基板的该第一侧上，以及
[0045]
(ii)工作电极，其包含传感材料，该传感材料至少部分地覆盖该基板的该第一侧，
[0046]
其中将该传感材料施加至该基板的该第一侧上的施加区，且任选地，其中该传感材料是至少部分地从该施加区的第一部分移除并且保留在该施加区的第二部分上，并且
[0047]
其中该传感材料包含
[0048]-至少一种酶，以及
[0049]-至少一种交联剂，
[0050]
其中该传感材料具有在约1μm至约10μm的范围内的干燥总厚度，且其中该传感材料的该干燥总厚度在包括该施加区的边缘在内的该施加区上是基本上均匀的、或者任选地在包括该施加区的经保留边缘在内的该施加区的第二保留部分上是基本上均匀的。
[0051]
本发明的又一方面涉及一种分析物传感器，该分析物传感器包括：
[0052]
(i)基板，该基板包括
[0053]-第一侧和第二侧，以及
[0054]-至少一种传导材料，其位于该基板的该第一侧上，以及
[0055]
(ii)工作电极，其包含传感材料，该传感材料至少部分地覆盖该基板的该第一侧，特别地，该工作电极至少部分地覆盖该传导材料，
[0056]
其中将该传感材料施加至该基板的该第一侧上的施加区，特别地，施加方式使得将该传感材料至少部分地施加至该传导材料上，且任选地，其中该传感材料是至少部分地
从该施加区的第一部分移除并且保留在该施加区的第二部分上，并且
[0057]
其中该传感材料包含
[0058]-至少一种酶，以及
[0059]-至少一种交联剂，
[0060]
其中该传感材料具有在约1μm至约10μm的范围内的干燥总厚度，且其中该传感材料的该干燥总厚度在包括该施加区的边缘在内的该施加区上是基本上均匀的、或者任选地在包括该施加区的经保留边缘在内的该施加区的第二保留部分上是基本上均匀的。
[0061]
在某些实施例中，与施加区上或该施加区的保留部分上的传感材料的平均干燥总厚度相比，该施加区边缘的传感材料的干燥总厚度增加约0.5μm或更小，更特别地，增加约0.2μm或更小。
[0062]
本发明的又一方面涉及一种分析物传感器，该分析物传感器包括如上所述的工作电极和至少一个另外的电极。
[0063]
定义
[0064]
如下文所使用的，术语“具有”、“包括”或“包含”或其任意语法变化形式以非排他性方式使用。因此，这些术语既可指除了由这些术语引入的特征之外，在此上下文中描述的实体中不存在其他特征的情况，也可指存在一个或多个其他特征的情况。作为示例，表述“a具有b”、“a包括b”和“a包含b”都可指除b之外，a中不存在其他任何元素的情况(即，a仅由b组成的情况)，以及除b之外，实体a中还存在一个或多个其他元素诸如元素c、元素c和d或甚至其他元素的情况。
[0065]
此外，应注意，指示特征或元素可存在一次或多次的术语“至少一个”、“一个或多个”或类似表述通常在引入相应特征或元素时仅使用一次。在下文中，在大多数情况下，当提及相应的特征或元素时，尽管相应的特征或元素可能只存在一次或多次，但不会重复使用表述“至少一个”或“一个或多个”。
[0066]
此外，如下所用，术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似的术语与可选特征结合使用，而不限制替代可能性。因此，由这些术语引入的特征是可选特征，并且无意以任何方式限制权利要求的范围。如技术人员将认识到的，本发明可通过使用替代特征来执行。类似地，由“在本发明的实施例中”引入的特征或类似表述意图成为可选特征，而对本发明的替代实施例没有任何限制，对本发明的范围没有任何限制，并且对将以这种方式引入的特征与本发明的其他可选或非可选特征相结合的可能性也没有任何限制。
具体实施方式
[0067]
本发明涉及一种用于制造如上所述的分析物传感器的工作电极的方法且涉及如上所述的工作电极。
[0068]
如本文所使用，术语“工作电极”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于对分析物敏感的分析物传感器的电极。工作电极可设置在至少一个传感器基板的至少一个第一侧上。特别地，工作电极包含至少一种传导材料和至少一种传感材料，其中在至少两个单独步骤(例如，两个或三个或甚至更多个步骤)中，将该至少一种传感材料施加至传感器基
板的第一侧上的传导材料上的施加区。在某些实施例中，在每个步骤中施加的传感材料相同。特别地，通过套管涂布施加该层。
[0069]
第一层传感材料、第二层传感材料以及如果存在的第三层和/或另一层传感材料以至多约70μm，例如约10μm至约70μm、约20μm至约60μm或约30μm至约40μm的湿层厚度彼此独立地施加。传感材料层的湿层厚度可根据下式通过来自套管的传感材料的流速与基板相对于套管的速度以及层的宽度的比率来确定：
[0070]
t＝fr/s/w，
[0071]
其中
[0072]
t为湿层厚度，单位为mm
[0073]
fr为流速，单位为ml/s
[0074]
s为基板相对于套管的速度，单位为mm/s，且
[0075]
w为传感材料层的宽度，单位为mm。
[0076]
传感材料层的宽度可通过显微镜、优选地通过光扫描显微镜、特别地通过激光扫描显微镜来确定。合适的光扫描显微镜为已知的，并且为例如keyence显微镜vk-9710或frt microprof。
[0077]
湿层厚度与传感材料干燥前的厚度有关。对于传感材料在步骤b)中的施加，传感材料优选地包含至少一种溶剂。合适的溶剂例如选自由质子溶剂，特别地为水所组成的组。湿层厚度与包含至少一种溶剂(特别地为水)的传感材料的厚度有关。
[0078]
施加后，将湿的传感材料层干燥。因此，该至少一种溶剂(特别地为水)蒸发。在某些实施例中，在中间干燥步骤中使各传感材料层干燥，然后施加下一层。在某些实施例中，干燥后，第一层传感材料、第二层传感材料和如果存在的第三层和/或另一层传感材料彼此独立地具有至多约10μm(例如约0.5μm至约5μm或约1μm至约2μm或约0.5μm至约1μm)的干燥层厚度。传感材料层的干燥层厚度可通过光扫描显微镜、特别地通过激光扫描显微镜来确定。合适的光扫描显微镜为已知的，并且为例如keyence显微镜vk-9710或frt microprof。
[0079]
在某些实施例中，干燥后，总传感材料(即，以若干层施加至基板的合并的传感材料)具有在约1μm至约10μm范围内、优选地在约1μm至6μm范围内、特别地约2μm至约5μm或约2μm至约4μm的干燥总厚度。传感材料的干燥总厚度可通过光扫描显微镜、特别地通过激光扫描显微镜来确定。合适的光扫描显微镜为已知的，并且为例如keyence显微镜vk-9710或frt microprof。
[0080]
在本发明的方法中，在至少两个单独步骤中将传感材料施加至位于基板的第一侧上的施加区。干燥后，传感材料在包括施加区的边缘在内的施加区上具有基本上均匀的干燥总厚度。如本文所使用，术语“施加区”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于已施加传感材料的基板的第一侧的整个区域。在某些实施例中，施加区在约0.1mm2至约2mm2的范围内，特别地为约0.6mm2。在某些实施例中，在施加区边缘的传感材料的干燥总厚度相较于施加区上传感材料的平均干燥总厚度增加约1μm或更小，更特别地增加约0.2μm或更小。传感材料的平均干燥总厚度是通过光扫描显微镜、特别地通过激光扫描显微镜来确定。合适的光扫描显微镜为已知的，并且为例如keyence显微镜vk-9710或frt microprof。
[0081]
本发明的工作电极包含传感材料，该传感材料至少部分地覆盖基板的第一侧，特
别地覆盖至少一种传导材料，该传感材料具有在约1μm至约10μm范围内、优选地在约1μm至6μm范围内、优选地在约2μm至约5μm或约2μm至约4μm范围内的干燥总厚度，并且其中该传感材料的干燥总厚度在包括施加区的边缘在内的施加区上是基本上均匀的。
[0082]
在某些实施例中，将传感材料施加至基板的第一侧上的施加区，并且在进一步的制造步骤中保留在完整施加区上。在另外的实施例中，传感材料至少部分地从施加区的第一部分移除，并且在进一步的制造步骤中保留在该施加区的第二部分(即保留部分)上。在这些实施例中，传感材料具有在约1μm至约10μm范围内、优选地在约1μm至6μm范围内、优选地在约2μm至约5μm或约2μm至约4μm范围内的干燥总厚度，并且其中传感材料的干燥总厚度在包括施加区的经保留边缘在内的施加区的第二保留部分上是基本上均匀的。在本说明书中，应注意的是，术语“边缘”涉及通过将传感材料施加至施加区所产生的边缘。
[0083]
工作电极可包括在分析物传感器中。分析物传感器通常另外包括另外的电极，诸如对电极和/或参比电极。传感材料层可以仅存在于工作电极上并且通常可以不存在于任何另外的电极上，例如，对电极和/或参比电极可以不包含传感材料层。
[0084]
此外，本发明公开了一种用于制造分析物传感器的方法。该制造分析物传感器的方法包括如本文所公开的用于在基板上制造工作电极的方法和提供至少一个另外的电极的步骤。
[0085]
分析物传感器可配置为用于至少部分地植入，具体地经皮插入使用者的身体组织中；更具体地，分析物传感器可配置为用于连续监测分析物；甚至更具体地，分析物传感器可配置为用于连续监测葡萄糖。
[0086]
术语“使用者”与“受试者”在本文中可互换使用。该术语可特别地涉及人类。
[0087]
如本文所使用，术语“分析物传感器”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于配置为用于检测或测量至少一种分析物的浓度的任意元件或装置。分析物传感器具体地可为适于至少部分地植入使用者的身体组织中的分析物传感器，更具体地，为用于连续监测分析物的分析物传感器。
[0088]
在特定实施例中，本发明的分析物传感器为电化学传感器，其包括能够根据本发明的方法获得的工作电极和至少一个另外的电极以及相应的电路。更特别地，该传感器为包括至少一个工作电极的电流电化学传感器。通常，分析物传感器包括至少一个另外的电极，特别地包括对电极和/或参比电极或组合式对/参比电极。
[0089]
工作电极对于在极化电压下待测量的分析物敏感，该极化电压可以施加在工作电极与参比电极之间，并可由恒电位仪调节。测量信号可作为对电极与工作电极之间的电流提供。可不存在单独的对电极，但可存在伪参比电极，该伪参比电极也可用为对电极。因此，分析物传感器通常可包括一组至少两个电极，在一个实施例中包括一组三个电极。特别地，传感材料仅存在于工作电极中。
[0090]
特别地，根据本发明的分析物传感器可为完全或部分植入式的，并可因此经调整用于在皮下组织中的体液(特别地间质液)中进行分析物的检测。其他部件或组件可保留在身体组织之外。例如，如本文所使用，术语“可植入的”或“皮下的”是指完全或至少部分地布置在使用者的身体组织内。出于此目的，分析物传感器可包含可插入部分，其中术语“可插入部分”可一般指配置为用于可插入于任意身体组织中的元件的部件或组件。该可插入部
分包括工作电极，且通常包括至少一个另外的电极，例如对电极、参比电极和/或对/参比电极。在某些实施例中，工作电极位于基板的第一侧上，该至少一个另外的电极位于基板的第二侧上，并且所有电极都位于可插入部分上。传感器未插入的部分为传感器的上部，其包括将传感器连接至电子单元的触点。
[0091]
优选地，可插入部分可完全或部分包括生物相容性表面，该表面至少在典型的使用期间对使用者或身体组织的有害影响尽可能小。出于此目的，可插入部分可完全或部分地覆盖有至少一层生物相容性膜层，诸如至少一层聚合物膜，例如凝胶膜，该膜一方面对于体液或至少对于其中包含的分析物为可渗透的，并且另一方面对于分析物传感器(特别地工作电极)中包含的化合物为不可渗透的，从而防止其迁移到身体组织中。本文其他地方公开了有关生物相容性膜层的更多细节。
[0092]
此外，如本文所使用，“分析物”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于可存在于体液中且其浓度可受使用者关注的任意元素、组分或化合物。具体地，分析物可为或可包含可参与使用者代谢的任意化学物质或化合物，诸如至少一种代谢物。作为一示例，该至少一种代谢物可选自由以下项所组成的组：葡萄糖、胆固醇、甘油三酯、乳酸盐；更具体地，该分析物可为葡萄糖。然而，附加地或替代地，可确定其他类型的分析物和/或任何组合的分析物。
[0093]
更进一步地，如本文所使用，“基板”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。术语“基板”与术语“传感器基板”同义使用，且具体地可以指但不限于任意种类的材料或材料组合，其适于形成载体层以支撑传导材料和/或本文所述的传感材料层。特别地，如本文所理解的“传感器基板”可包含电绝缘材料。
[0094]
如本文所使用，术语“层”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于分析物传感器的层设置的元件。具体地，术语“层”可以指任意基板(具体地平坦基板)的任意覆盖物。该层具体地可具有超过其厚度至少2倍、至少5倍、至少10倍或甚至至少20倍或更多倍的横向延伸范围。具体地，分析物传感器可具有层设置。分析物传感器可包括多个层，诸如至少一个传导材料层、至少一种传感材料的至少一层以及任选的至少一个膜层。分析物传感器的一层或多层可包括子层。例如，包括传导材料的层可包括至少一个另外的层。
[0095]
如本文所使用，术语“电绝缘材料”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。“电绝缘材料(electrically insulating material)”也可以指电介质材料。该术语具体地可指但不限于防止电荷转移且不维持显著电流的材料或材料的组合。具体地，在不限制其他可能性的情况下，至少一种电绝缘材料可为或可包含至少一种绝缘树脂，诸如用于制造电子印刷电路板的绝缘环氧树脂；特别地，其可以包含或可为热塑性材料，诸如聚碳酸酯、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet))、聚氯乙烯(pvc)、聚氨酯、聚醚、聚酰胺、聚酰亚胺或其共聚物，诸如经乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯(ptfe)或氧化铝。
[0096]
在根据本发明的分析物传感器的方法和分析物传感器中，传感器基板可包括两个相对侧，即至少第一侧和与该第一侧相对的第二侧。
[0097]
具体地，分析物传感器，更具体地传感器基板，可另外包括至少一个另外的电极，其中该至少一个另外的电极可包括参比电极和对电极中的至少一者。在实施例中，该至少一个另外的电极包括组合式相对/参比电极。特别地，参比电极可包括至少一种参比电极传导材料；和/或对电极可包含至少一种对电极传导材料。更具体地，该至少一个另外的电极可设置在以下侧面中的至少一者：传感器基板的第一侧和与该第一侧相对的第二侧。
[0098]
如本文所使用，术语“传导材料(conductive material)”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于导电条、层、线或其他类型的细长电导体。更具体地，术语“传导材料”可以指但不限于是导电并因此能够维持电流的材料，例如，传导材料可包含选自由以下项所组成的组的至少一种材料：碳；碳糊；金；铜；银；镍；铂；钯。具体地，传导材料可为或可包含至少一种金属，诸如金、铜、银、镍、钯或铂中的一者或多者。附加地或替代地，该至少一种传导材料可为或可包含至少一种导电化合物，诸如至少一种导电的有机或无机化合物。附加地或替代地，该至少一种传导材料可为或可包含至少一种非金属传导材料，例如聚苯胺、聚-3，4-乙烯二氧噻吩(pedot)、碳或碳糊。碳糊具体地可涉及以下材料，其包含：碳；溶剂，诸如二甘醇丁醚；及至少一种粘合剂，诸如氯乙烯共聚物和三元共聚物。优选地，根据本发明的传导材料可包含金和/或碳；更优选地，传导材料可由金和/或碳和/或碳糊组成。具体地，传导材料可包含金和另外的材料(例如碳)。
[0099]
此外，传导材料可包含至少一种另外的材料的至少一个另外的层；具体地，该另外的层可包含另外的传导材料。更具体地，另外的传导材料层可包含碳或由碳组成。该另外的材料可设置在第一侧上。使用另外的层，特别地为碳层，可有助于通过传导材料进行高效电子转移。
[0100]
传导材料可具有至少约0.1μm、优选地至少约0.5μm、更优选地至少约5μm、具体地至少约7μm或至少约10μm的厚度。在其中传导材料包含碳或为碳的情况下，该传导材料可具体地具有至少约7μm、更具体地至少约10μm(例如约10μm至15μm)的厚度。具体地，在传导材料为金的情况下，该传导材料可具有至少约100nm、更具体地至少约500nm的厚度。
[0101]
上文指定的最小厚度可能是有利的，因为其确保了适当的电子传输。低于指定值的厚度通常不足以实现可靠的电子传输。甚至更具体地，在碳的情况下厚度值不应超过约30μm，在金的情况下厚度值不应超过约5μm。如果厚度过大，则分析物传感器的总体厚度和尺寸可能增加。较大的分析物传感器尺寸通常是不需要的，因为它们可能在植入时引起困难。进一步地，它们可能柔性不佳，特别地在碳的情况下；和/或它们可能较昂贵，特别地在金的情况下。
[0102]
传导材料可为疏水的。例如，经由显微镜确定(例如使用keyence vhx-100，在水滴体积为5微升的条件下)，传导材料与水的接触角可在60
°
至140
°
的范围内，特别地为约100
°
。
[0103]
传导材料可进一步包含粗糙表面。粗糙表面通常提高了电子转移效率。进一步地，它提高了疏水性。粗糙表面是指表面可能包含不平整。该不平整的深度可例如在1μm至15μm的范围内，优选地在1μm至6μm的范围内，诸如为约3μm，该深度经由光扫描显微镜确定，特别地经由激光扫描显微镜确定。粗糙表面中两个隆起之间的距离可例如在20μm至80μm的范围内，诸如为约40μm，该距离经由光扫描显微镜确定，特别地经由激光扫描显微镜确定。
[0104]
如本文所使用，术语“参比电极传导材料”和“对电极传导材料”是广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。这些术语具体地可指但不限于分别存在于参比电极或对电极上的导电条、层、线或其他类型的细长电导体。更具体地，术语可指但不限于导电并因此能够维持电流的材料，例如参比电极传导材料和/或对电极传导材料可包含如上文相对于传导材料所指定的至少一种材料。除上文所列出的材料以外，参比电极传导材料和/或对电极传导材料可具体地包含ag/agcl。
[0105]
如本文所使用，术语“传感材料”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。
[0106]
传感材料包含至少一种酶；具体地，该酶能够催化至少消耗分析物的化学反应；具体地，酶可为产生和/或消耗h2o2的酶；甚至更具体地为葡萄糖氧化酶(ec 1.1.3.4)、己糖氧化酶(ec 1.1.3.5)、(s)-2-羟基酸氧化酶(ec 1.1.3.15)、胆固醇氧化酶(ec 1.1.3.6)、葡萄糖脱氢酶(ec 1.1.1.47)、半乳糖氧化酶(ec 1.1.3.9)、醇氧化酶(ec 1.1.3.13)、l-谷氨酸氧化酶(ec 1.4.3.11)或l-天冬氨酸氧化酶(ec 1.4.3.16)；甚至更具体地为葡萄糖氧化酶(gox)，包括其任何修饰。
[0107]
此外，传感材料包含至少一种交联剂；该交联剂可例如能够使传感材料的至少一部分交联。具体地，传感材料可包含至少一种选自uv可固化交联剂和化学交联剂的交联剂；更具体地，传感材料包含化学交联剂。
[0108]
如本文所使用，术语“化学交联剂”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于当暴露于热时能够引发化学反应产生交联分子网络和/或交联聚合物的交联剂。“暴露于热”可指暴露于高于15℃的温度，具体地暴露于高于20℃的温度，更具体地暴露于在20℃至50℃的温度，且甚至更具体地暴露于在20℃至25℃的温度。更具体地，化学交联剂可在暴露于热时引发传感材料层交联。
[0109]
根据本发明的合适的化学交联剂选自：基于环氧化物的交联剂，诸如二缩水甘油醚，如聚(乙二醇)二缩水甘油醚(peg-dge)和聚(丙二醇)二缩水甘油醚；三官能短链环氧化物；酸酐；二缩水甘油醚，诸如间苯二酚二缩水甘油醚、双酚(例如双酚a)二缩水甘油醚、1，2-环己烷二羧酸二缩水甘油酯、聚(乙二醇)二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、聚(丙二醇)二缩水甘油醚、聚(二甲基硅氧烷)、二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1，2，7,8-二环氧辛烷、1，3-缩水甘油氧基丙基-1，1，3，3-四甲基二乙三缩水甘油醚；三缩水甘油醚，诸如n,n-二缩水甘油基-4-缩水甘油基氧基苯胺、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚；和四缩水甘油醚，诸如四环氧环硅氧烷、季戊四醇四缩水甘油醚、四缩水甘油基-4,4
′‑
亚甲基双苯胺。
[0110]
在某些实施例中，化学交联剂为具有约200da或更高的数均分子量(例如具有约500da的数均分子量)的peg-dge。
[0111]
如本文所使用，术语“uv可固化”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于当由uv光谱范围内的光照射时化学物质(例如交联剂)引发光化学反应，产生交联分子网络和/或交联聚合物的能力。更具体地，当由uv光照射时，uv可固化交联剂可以引发传感材料层的交联。特别地，交联可按照如下文所述的方法引发。
[0112]
根据本发明的合适的uv可固化交联剂包括：二苯甲酮、二氮杂吖嗪和叠氮化物。特别地，合适的uv可固化交联剂例如选自由以下项所组成的组：包含二苯甲酮的交联剂、聚(二(2-羟基-3-氨基二苯甲酮丙)二醇)、二二苯甲酮1，2-环己烷二羧酸酯、双[2-(4-叠氮水杨酰胺基)乙基]二硫化物、4-氨基二苯甲酮与上文关于化学交联剂所描述的二缩水甘油基交联剂、三缩水甘油基交联剂和四缩水甘油基交联剂中的任何一种的反应产物，此类反应产物的一实例为2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四(2-羟基-3-氨基丙基二苯甲酮)-环四硅氧烷以及4-苯甲酰苯甲酸n-琥珀酰亚胺酯与二胺或苯胺反应的反应产物。
[0113]
进一步地，传感材料可包含至少一种聚合过渡金属络合物。术语“聚合过渡金属络合物”具体可以指但不限于可为或可包含至少聚合材料的材料；具体地，其可为或可包含至少一种聚合材料和至少一种含金属络合物。含金属络合物可选自由过渡金属元素络合物所组成的组，具体地，含金属络合物可选自由以下项所组成的组：锇络合物、钌络合物、钒络合物、钴络合物和铁络合物，诸如二茂铁，诸如2-氨基乙基二茂铁。甚至更具体地，传感材料可包含如例如wo 01/36660 a2中所述的聚合过渡金属络合物，该文献的内容以引用的方式包括在内。特别地，传感材料可包含负载有经由二齿键共价偶联的聚(双亚氨基)os络合物的经改性的聚(乙烯基吡啶)主链。合适的传感材料进一步描述于feldmann等人，diabetes technology&therapeutics，5(5)，2003，769-779中，该文献的内容以引用的方式包括在内。合适的传感材料进一步可包括含二茂铁的基于聚丙烯酰胺的紫精改性的氧化还原聚合物、吡咯-2,2
′‑
连氮基-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(abts)-芘、萘醌-lpei。聚合过渡金属络合物可表示并入交联氧化还原聚合物网络中的氧化还原介质。此为有利的，因为其可以促进至少一种酶或分析物与传导材料之间的电子转移。为了避免传感器漂移，氧化还原介质和酶可以共价并入聚合结构中。
[0114]
在某些实施例中，包含于传感材料中的至少一种酶包含能够催化至少消耗分析物的化学反应的酶，特别地为产生和/或消耗h2o2的酶、交联剂和聚合过渡金属络合物。具体地，传感材料可至少包含聚合过渡金属络合物和gox以及化学交联剂。更具体地，传感材料可包含负载有经由二齿键、gox和化学交联剂(如聚(乙二醇)二缩水甘油醚(peg-dge))共价偶联的聚(双-亚氨基)os络合物的经改性的聚(乙烯基吡啶)主链。合适的另外的传感材料为本领域技术人员所知。
[0115]
在实施例中，传感材料可包含聚合材料和mno
2-颗粒。
[0116]
根据本发明的传感材料可例如包含基于传感材料的干重计约40-60wt％的聚合过渡金属络合物；约30-40wt％的能够催化至少消耗分析物的化学反应的酶，特别地为产生和/或消耗h2o2的酶；及约0.5-25wt％的交联剂。当传感材料在步骤b)中施加时，它可以包含至少一种溶剂，特别地为水。此外，它可以包含聚合过渡金属络合物、酶和交联剂。在至少一种溶剂(特别地为水)中的聚合过渡金属络合物、酶和交联剂的总浓度在例如10mg/ml至200mg/ml的范围内，特别地为约200mg/ml。
[0117]
在步骤b)中施加的传感材料可具有在10至1000mpas范围内、优选地在80至120mpas范围内(例如约100mpas)的粘度。
[0118]
根据本发明的方法可另外包括至少一个固化步骤，其中在该固化步骤中，传感材料的至少一部分发生交联。术语“交联”和“固化”在本文中可互换使用。具体地，固化步骤可发生于施加之后和干燥之前。进一步地，固化步骤可发生于任选的激光照射之前，或者可替
代地，至少部分地发生于进行激光照射之后。
[0119]
引发交联的合适的方式取决于交联剂的类型且为本领域技术人员所知。由于优选的交联剂为化学交联剂，因此固化优选地基本上在室温或最高约90℃下进行，并且不使用uv光。使用uv可固化的交联剂进行固化通常通过使用uv光照射来诱导。如本文所使用，术语“uv光”通常是指紫外光谱范围内的电磁辐射。术语“紫外光谱范围”通常是指1nm至380nm范围内的电磁辐射，优选地为100nm至380nm范围内的光。
[0120]
根据本发明的传感材料的施加在至少两个步骤(例如两个或三个步骤)中进行，其中在每个步骤中，使用至少一种涂布方法施加传感材料层。
[0121]
如本文进一步所使用，术语“涂布方法”可指将至少一层施加至任意对象的至少一个表面的任意方法。所施加的层可完全覆盖该对象，例如传导材料和/或传感器基板完全或可以仅覆盖该对象的一个或多个部分。该层可经由涂布方法施加，其中提供材料，例如呈液体形式，例如作为悬浮液或作为溶液，并可分布于表面上。具体地，涂布方法可包含选自由以下项所组成的组中的湿式涂布方法：旋涂；喷涂；刮刀成型；印刷；分配；狭缝涂布；浸涂；和套管涂布(cannula-coating)。
[0122]
在特定实施例中，用于施加传感材料的步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者是经由套管涂布(cannula-coating)来进行。在特定实施例中，所有涂布步骤皆都是由套管涂布(cannula-coating)来进行。在本发明的上下文中，步骤(b1)、(b2)和(b3)也通常被称为涂布步骤。在某些实施例中，涂布方法中使用的套管可为金属套管或聚合物套管，例如ptfe套管或钢套管。在某些实施例中，套管具有至少约1mm至约2mm(例如约1.5mm至约1.7mm)的内径。在某些实施例中，套管具有在1.3mm至约2.3mm(例如约1.8mm至约2mm)范围内的外径。本领域技术人员将清楚，套管的内径小于套管的外径。
[0123]
在某些实施例中，在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，基板相对于套管的速度在约1mm/s至约60mm/s的范围内，特别地在约1mm/s至约20mm/s的范围内，例如为约8mm/s。在特定实施例中，在所有涂布步骤期间都使用上述基板相对于套管的速度。
[0124]
在某些实施例中，在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，来自套管的传感材料的流速在约0.01ml/min至约0.09ml/min的范围内，优选地在约0.02ml/min至约0.04ml/min的范围内，特别地为约0.03ml/min。在特定实施例中，在所有涂布步骤期间都使用上述传感材料的流速。
[0125]
在某些实施例中，套管与经施加传感材料的基板的第一侧的表面(即步骤(b1)中的至少一种传导材料和步骤(b2)和如果存在的(b3)中之前一传感材料层)之间的距离在约30μm至约100μm的范围内，特别地为约60μm。在特定实施例中，在所有涂布步骤期间都使用上述套管与待涂布的表面之间的距离。
[0126]
在某些实施例中，在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，来自套管的传感材料的流速与步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间基板相对于套管的速度的比率在约0.02mm2至约0.19mm2(平方毫米)的范围内。在特定实施例中，在所有涂布步骤期间，来自套管的传感材料的流速与基板相对于套管的速度的比率在上述范围内。
[0127]
在某些实施例中，在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，来自套管的传感材料的流速与套管内径的比率在约0.11mm2/s至约0.97mm2/s(平方毫米每秒)的范
围内。在特定实施例中，在所有涂布步骤期间，来自套管的传感材料的流速与套管内径的比率在上述范围内。
[0128]
在某些实施例中，在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，来自套管的传感材料的流速与套管外径的比率在约0.09mm2/s至约0.82mm2/s(平方毫米每秒)的范围内。在特定实施例中，在所有涂布步骤期间，来自套管的传感材料的流速与套管外径的比率在上述范围内。
[0129]
在某些实施例中，在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，来自套管的传感材料的流速与步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间基板相对于套管的速度与套管内径的比率在约0.01mm至约0.12mm的范围内。在特定实施例中，在所有涂布步骤期间，来自套管的传感材料的流速与基板相对于套管的速度与套管内径的比率在上述范围内。
[0130]
在某些实施例中，在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，来自套管的传感材料的流速与步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间基板相对于套管的速度与套管外径的比率在约0.01mm至约0.10mm的范围内。在特定实施例中，在所有涂布步骤期间，来自套管的传感材料的流速与基板相对于套管的速度与套管外径的比率在上述范围内。
[0131]
在某些实施例中，湿膜厚度对套管与待涂布的表面(即步骤(b1)中的至少一种传导材料和步骤(b2)和如果存在的步骤(b3)中之前一传感材料层)之间的距离的比率在约0.7至约3的范围内。在特定实施例中，在所有涂布步骤期间，湿膜厚度对套管与待涂布的表面之间的距离的比率在上述范围内。
[0132]
在本发明的方法的步骤(c)中，在基板的第一侧上获得分析物传感器的工作电极。如本文所使用，术语“获得至少一个工作电极”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于形成和/或制造工作电极。
[0133]
步骤(c)可进一步包括部分去除所施加的传感材料，例如通过用至少一个雷射束照射传感材料，其中所施加的传感材料的至少第一部分被至少部分地去除并且其中覆盖至少一种传导材料的传感材料的至少第二部分保留在传感器基板的第一侧，以获得分析物传感器的至少一个工作电极。
[0134]
根据本发明的方法可进一步包括在施加至下一层之前干燥该至少一种传感材料的至少一个施加层的附加步骤。干燥步骤可发生于环境温度下。具体地，传感材料可在环境温度下干燥约10分钟或更短或约5分钟或更短(例如约0.5分钟至约10分钟)。如本文所使用，术语“环境温度”被理解为具体在15℃与30℃之间、更具体在20℃与25℃之间的温度。
[0135]
根据本发明的方法可进一步包括施加至少一个膜层的附加步骤，该膜层至少部分地覆盖工作电极。膜层通常可选择性地允许一种或多种分子和/或化合物通过该膜层，而其他分子和/或化合物被该膜层阻挡。因此，该膜层对于待检测的至少一种分析物为可渗透的。因此，作为一示例，该膜层对于葡萄糖、乳酸盐、胆固醇或其他类型的分析物而言可为可渗透的。因此，至少一个膜层可用作控制分析物从外部(例如分析物传感器周围的体液)扩散至传感材料(即传感材料中的酶分子)的扩散阻挡层。此外，至少一个膜层可用作如本文其他地方所提及的生物相容性膜层。
[0136]
作为一示例，该膜层可具有足以提供机械稳定性的厚度。该至少一层膜层具体地可具有约1μm至约150μm的厚度。对于该至少一层膜层，如本文所概述，可以单独或组合使用几种材料。因此，作为一示例，膜层具体地可包含聚合物材料中的一者或多者，具体包含基于聚乙烯吡啶的共聚物、聚氨酯；水凝胶；聚丙烯酸酯；甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物或嵌段共聚物；其中基于聚乙烯吡啶的共聚物为特别合适的。这些类型的膜通常为所属领域中已知的。此外，膜层可包含交联剂，具体地包含例如上述的化学交联剂或uv可固化交联剂。
[0137]
在根据本发明的方法的步骤(c)中，除该至少一层膜层以外，可施加至少第二膜层。该第二膜层可为生物相容性膜层。
[0138]
生物相容性层可具有约1μm至约10μm的厚度，在一个实施例中，该厚度为约3μm至约6μm。更具体地，生物相容性层至少部分地或完全覆盖分析物传感器。甚至更具体地，生物相容性层可为分析物传感器的最外层。生物相容性膜层可为或可包含以下材料：基于甲基丙烯酸酯的聚合物和共聚物、基于丙烯酰胺-甲基丙烯酸酯的共聚物、可生物降解多糖(诸如透明质酸(ha)、琼脂糖、葡聚糖、壳聚糖)和基于聚(乙烯基吡啶)的聚合物。
[0139]
至少一层膜层和/或生物相容性膜层可通过本领域技术人员所知的技术，使用至少一种涂布方法来施加，该涂布方法具体地为选自由以下项所组成的组中的湿式涂布方法：例如旋涂；喷涂；刮刀成型；印刷；分配；槽式涂布；浸涂。优选的湿式涂布方法为浸涂或喷涂。
[0140]
根据本发明的方法可进一步包括至少一个扩散步骤，其中，在该扩散步骤中，包含在膜层中的交联剂可至少部分地扩散到传感材料中。将膜层施加至传感材料时可能发生扩散。交联剂扩散到传感材料中可允许传感材料在将传感材料施加至基板的步骤(b1)、步骤(b2)和如果存在的步骤(b3)期间独立于传感材料中交联剂的量而至少部分地发生交联。
[0141]
在根据本发明的方法中，扩散步骤可进一步包括膨胀传感材料的至少一部分。如本文所使用，术语“膨胀”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于水和/或水溶性溶剂诸如乙醇、甲醇、丙酮与材料的结合，具体地指水和/或水溶性溶剂与传感材料的结合。由于水和/或水溶性溶剂被吸收到传感材料中，因此可有利地使交联剂扩散到传感材料中，这可能是高效交联所需的。此外，膨胀可以指从膜层吸收水分。
[0142]
为在根据本发明的方法中实现充足的膨胀，传感材料中的聚合物材料能够在几分钟的时间范围内(例如1分钟至15分钟)从膜层中吸收至少10wt％、更具体地至少20wt％、甚至更具体地至少30wt％、甚至更具体地高达90wt％的水和/或溶剂(基于聚合物材料的干重)。
[0143]
水和/或溶剂的这种膨胀和/或吸收是有利的，因为由此可实现交联剂从膜层扩散到传感材料中。
[0144]
进一步地，本发明涉及分析物传感器，该分析物传感器包括如上所述的至少一个工作电极。
[0145]
特别地，如本文所述的分析物传感器可通过根据本发明的用于在传感器基板上制备工作电极的方法以及提供至少一个另外的电极(例如对电极或参比电极或组合式相对/参比电极)的步骤获得。
[0146]
此外，本发明涉及分析物传感器用于检测样品中(具体地在体液的样品中)的至少
一种分析物的用途。更特别地，分析物传感器是一个用于连续测量葡萄糖的传感器。
[0147]
如本文所使用，术语“体液”涉及所有已知包含或疑似包含本发明分析物的受试者体液，包括间质液、血液、血浆、泪液、尿液、淋巴液、脑脊液、胆汁、粪便、汗液和唾液。一般而言，可使用任意类型的体液。优选地，体液是存在于使用者的身体组织中、诸如间质组织中的体液。因此，作为一示例，体液可选自由血液和间质液所组成的组。然而，附加地或替代地，可使用一种或多种其他类型的体液。体液通常可含于身体组织中。因此，一般而言，可优选地在体内检测体液中的至少一种分析物。
[0148]
术语“样品”为技术人员所理解并且涉及体液的任何子部分。样品可通过熟知的技术获得，这些技术包括例如静脉或动脉穿刺、表皮穿刺等。
[0149]
如本文所使用，术语“受试者”是一个广义术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于人类或动物，不论实际上人类或动物分别处于健康状况中或患有一种或多种疾病。作为一示例，受试者可为患有糖尿病的人类或动物。然而，附加地或替代地，本发明可应用于其他类型的受试者。
[0150]
此外，本发明涉及一种用于测量包含上述分析物传感器的样品中的分析物的方法。
[0151]
本发明的测量分析物的方法特别地可为体内方法。可替代地，本发明的方法也可涵盖在活体外条件下测量分析物，例如测量获自受试者(特别地获自人类受试者)的体液样品中的分析物。具体地，该方法可不包括基于该测量的疾病诊断。
[0152]
进一步的可选特征和实施例将在后续实施例中更详细地公开，优选地是结合从属权利要求。其中，个别的可选特征可单独实现，也可以在任意可行的组合中实现，如技术人员将实现的。本发明的范围不限于优选实施例。
[0153]
总结并在不排除进一步可能实施例的情况下，可设想下列实施例：
[0154]
1.一种用于制造分析物传感器的工作电极的方法，该方法包括以下步骤：
[0155]
a)提供基板，该基板包括
[0156]-第一侧和第二侧，
[0157]-至少一种传导材料，其位于该基板的该第一侧上，
[0158]
b)将传感材料施加至该基板的该第一侧上的施加区，包括
[0159]
b1)将第一层的传感材料至少部分地施加至该传导材料上，
[0160]
b2)将第二层的该传感材料至少部分地施加至该第一层的传感材料上，以及
[0161]
c)获得在该基板的该第一侧上的该分析物传感器的该工作电极，其中该传感材料包含
[0162]-至少一种酶，以及
[0163]-至少一种交联剂，
[0164]
其中该第一层的传感材料是在步骤(b1)中施加，并且第二层的该传感材料是在步骤(b2)中施加，第一层和第二层以至多约70μm的湿层厚度相互独立地施加。
[0165]
2.根据项1所述的方法，其进一步包括至少一个以下步骤：
[0166]
b3)将第三层和任选的至少另一层的该传感材料至少部分地施加至第二层的该传感材料上，
[0167]
其中步骤(b3)是在步骤(b2)之后并且在步骤(c)之前进行的，
[0168]
其中第三层和任选的至少另一层的该传感材料是在步骤(b3)中以至多约70μm的湿层厚度相互独立地施加的。
[0169]
3.根据项1或2所述的方法，
[0170]
其中位于该基板的该第一侧上的该至少一种传导材料选自金、碳、碳糊及其任何组合。
[0171]
4.根据项1至3中任一项所述的方法，
[0172]
其中该传感材料包含酶葡萄糖氧化酶(gox)。
[0173]
5.根据项1至4中任一项所述的方法，
[0174]
其中该传感材料包含至少一种化学交联剂。
[0175]
6.根据项5所述的方法，
[0176]
其中该至少一种交联剂选自基于环氧化物的交联剂。
[0177]
7.根据项6所述的方法，
[0178]
其中该至少一种基于环氧化物的交联剂为二缩水甘油醚，特别地为聚(乙二醇)二缩水甘油醚(peg-dge)。
[0179]
8.根据项1至7中任一项所述的方法，
[0180]
其中该至少一种交联剂基于传感材料的干重计以约0.5％(w/w)至约25％(w/w)的量存在于该传感材料中。
[0181]
9.根据项1至8中任一项所述的方法，
[0182]
其中该传感材料进一步包含至少一种聚合的含金属络合物。
[0183]
10.根据项9所述的方法，
[0184]
其中该至少一种聚合的含金属络合物选自聚合的含过渡金属络合物的组。
[0185]
11.根据项10所述的方法，
[0186]
其中该至少一种聚合的含金属络合物选自锇络合物、钌络合物、钒络合物、钴络合物和铁络合物。
[0187]
12.根据项1至11中任一项所述的方法，
[0188]
其中在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者经由套管涂布来进行。
[0189]
13.根据项12所述的方法，
[0190]
其中在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，基板相对于套管的速度在约1mm/s至约60mm/s的范围内，特别地在约1mm/s至约20mm/s的范围内，例如约8mm/s。
[0191]
14.根据项12或13中任一项所述的方法，
[0192]
其中在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，传感材料的流速在约0.01ml/min至约0.09ml/min的范围内，优选地在约0.02ml/min至约0.04ml/min的范围内，特别地为约0.03ml/min。
[0193]
15.根据项12至14中任一项所述的方法，
[0194]
其中在步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，该套管与经施加该传感材料的该基板的该第一侧的表面之间的距离在30μm至约100μm的范围内，特别地为约60μm。
[0195]
16.根据项1至15中任一项所述的方法，
[0196]
其中在步骤(b1)之后并且在步骤(b2)之前，将第一层的传感材料干燥。
[0197]
17.根据项2至16中任一项所述的方法，
[0198]
其中在步骤(b2)之后并且在步骤(b3)之前，将第二层的传感材料干燥。
[0199]
18.根据项16或17中任一项所述的方法，
[0200]
其中干燥时间为约10分钟或更短，特别地为约5分钟或更短。
[0201]
19.根据项1至18中任一项所述的方法，
[0202]
其中在干燥后，工作电极的传感材料具有在约1μm至约10μm、特别地约1μm至约6μm且更特别地约2μm至约5μm范围内的干燥总厚度。
[0203]
20.一种用于制造分析物传感器的方法，其包括根据项1至19中任一项的制造工作电极，以及提供至少一个另外的电极。
[0204]
21.一种能够通过项1至19中任一项的方法获得的分析物传感器的工作电极。
[0205]
22.一种能够通过项1至20中任一项的方法获得的分析物传感器。
[0206]
23.一种分析物传感器，其包括：
[0207]
(i)基板，该基板包括
[0208]-第一侧和第二侧，以及
[0209]-至少一种传导材料，其位于该基板的该第一侧上，
[0210]
(ii)工作电极，其包含传感材料，该传感材料至少部分地覆盖该基板的该第一侧，
[0211]
其中将该传感材料施加至该基板的该第一侧上的施加区，且任选地，其中该传感材料是至少部分地从该施加区的第一部分移除并且保留在该施加区的第二部分上，并且
[0212]
其中该传感材料包含
[0213]-至少一种酶，以及
[0214]-至少一种交联剂，
[0215]
其中该传感材料具有在约1μm至约10μm、特别地约1μm至约6μm且更特别地约2μm至约5μm范围内的干燥总厚度。
[0216]
且其中该传感材料的该干燥总厚度在包括该施加区的边缘在内的该施加区上是基本上均匀的、或者任选地在包括该施加区的经保留边缘在内的该施加区的第二保留部分上是基本上均匀的。
[0217]
24.根据项22或23所述的分析物传感器，
[0218]
其中相较于传感材料的平均干燥总厚度，这些边缘的传感材料的干燥总厚度至少沿其边缘增加约0.5μm或更小。
[0219]
25.根据项22至24中任一项所述的分析物传感器，
[0220]
其中相较于传感材料的平均干燥总厚度，这些边缘的传感材料的干燥总厚度至少沿其边缘增加约0.2μm或更小。
[0221]
26.根据项22至25中任一项所述的分析物传感器，其包括至少一个另外的电极。
[0222]
27.根据项26所述的分析物传感器，
[0223]
其中该至少一个另外的电极选自对电极、参比电极和组合式相对/参比电极。
[0224]
28.根据项26或27所述的分析物传感器，
[0225]
其中一个另外的电极为组合式相对/参比电极。
[0226]
29.根据项22至28中任一项所述的分析物传感器用于检测样品中的至少一种分析物的用途。
[0227]
30.一种用于测定样品中的分析物的方法，该方法包括使用根据项22至29中任一项所述的分析物传感器。
附图说明
[0228]
图1示出在单个步骤中施加的包含传感材料层的工作电极的示意图。
[0229]
图2示出在根据本发明的两个单独步骤中施加的包含传感材料层的工作电极的示意图。
[0230]
图3示出在单个步骤中施加传感材料后基板上传感材料的干燥总厚度的形貌测量结果。
[0231]
图4示出在根据本发明的三个步骤中施加传感材料后基板上传感材料的干燥总厚度的形貌测量结果。
[0232]
图1示出在单个施加步骤中制备的包含传感材料层的对比工作电极的实施例。分析物传感器124包括具有第一侧120的传感器基板114。第一侧120包括至少一种传导材料111，该传导材料更优选地包含两种材料，例如金和/或碳。具体地，传导材料可包含金层112和另外的材料层110(例如碳)。示出在单个步骤中施加至位于传感器基板114的第一侧120上的传导材料111上并随后干燥的传感材料层118。传感材料层118覆盖传导材料111的至少一部分。观察到传感材料层118的边缘121a和121b处的总干燥厚度125a相较于传感材料层118的中央段的总干燥厚度125b显著增加。
[0233]
图2示出根据本发明的工作电极的实施例。如图1一样，分析物传感器124包括具有第一侧120的传感器基板114。第一侧120包括至少一种传导材料111，该传导材料更优选地包含两种材料，例如金和/或碳。具体地，传导材料可包含金层112和另外的材料层110(例如碳)。
[0234]
与图1形成对比，示出在两个单独步骤中施加至位于传感器基板114的第一侧120上的传导材料111并在每个施加步骤后干燥的传感材料层118。传感材料层118覆盖传导材料111的至少一部分。经干燥的传感材料层118包含第一经干燥的传感材料层118a和第二经干燥的传感材料层118b。第一传感材料层118a和第二传感材料层118b通常具有相同的组成。它们通过套管涂布(未显示)以湿形式施加，各自具有至多约70um的湿层厚度。干燥后，获得干燥的传感材料层118，其在施加区上具有通常介于约1μm与6μm之间、优选地介于约2μm与约4μm之间的基本上均匀的干燥总厚度。在传感材料层118的边缘121a和边缘121b处，总干燥厚度125a与传感材料层118中央段的总干燥厚度125b基本上相同。
[0235]
分析物传感器124为电化学传感器，其包括至少一个电极和相应的电路。更特别地，分析物传感器124为包括至少一个工作电极的电流电化学传感器。通常，分析物传感器124包括至少一个另外的电极，特别地对电极和/或参比电极和/或组合式相对/参比电极。工作电极可对于在极化电压下待测量的分析物敏感，该极化电压可以施加在工作电极与参比电极之间，并且可由恒电位仪调节。测量信号可作为对电极与工作电极之间的电流提供。可不存在单独的对电极，但可存在伪参比电极，该伪参比电极也可用为对电极。因此，分析物传感器124通常可包括一组至少两个电极或一组三个电极。具体地，传感材料118仅存在
于工作电极122中。
[0236]
本发明不限于上述实施例之一，而是能够以各种方式修改。本领域技术人员将认知到，在不脱离本发明的范围的情况下，可容易地调整根据本发明的实施例。因此，可设想对分析物传感器的制备进行简单的调整。本发明能够以降低的生产成本制备具有可再现的传感器灵敏度的分析物。本发明的另外的特征、细节和优点由权利要求的措辞和以下基于附图的应用实例的说明得出。
[0237]
本专利申请中引用的所有参考文献的内容据此通过引用相应的具体公开内容及其全文并入本文。
[0238]
实例
[0239]
以下实例用于说明本发明。其不得被解释为对保护范围的限制。
[0240]
实例1：在单个步骤中制备工作电极上的传感材料层
[0241]
经由刮刀成型，用碳糊涂布基于聚对苯二甲酸乙二醇酯和金薄层的传感器基板。合适的碳导电油墨得自ercon，inc.(wareham，ma)、e.i.du pont de nemours and co.(wilmington，de)、emca-remex products(montgomeryville，pa)或tekra(eis，inc的一个事业部)(new berlin，wi)。然后，将碳糊在50℃干燥12小时。
[0242]
通过套管涂布(套管1.6mm(内径)，流速0.09ml/min，速度8mm/s，套管与基板之间的距离100μm)，将一层传感材料施加至传感器基板。将传感材料于37℃干燥10分钟。
[0243]
传感材料包含57重量％的聚合过渡金属络合物(负载有经由二齿键共价偶联的聚(双亚氨基)os络合物的经改性的聚(乙烯基吡啶)主链)、33重量％的葡萄糖氧化酶和10重量％的peg-dge(聚(乙二醇)-二缩水甘油醚)，其中在各种情况下，重量百分比都基于聚合过渡金属络合物、葡萄糖氧化酶和peg-dge的重量百分比的和。使用水作为溶剂。水中聚合过渡金属络合物、葡萄糖氧化酶和peg-dge的总浓度为50mg/ml。
[0244]
干燥后，通过对传感器进行形貌测量，发现传感材料层的边缘处厚度增加。传感材料层在边缘处的厚度为5μm至10μm，明显高于中心区域，如图3所示。
[0245]
边缘处增加的厚度可能对激光烧蚀产生不利影响。如果烧蚀去除约5μm的层，则传感材料保留在边缘处，并可能影响传感器的灵敏度。
[0246]
实例2：根据本发明在单独步骤中制备工作电极上的传感材料层
[0247]
如实例1所述，制备涂布有金和碳糊的传感器基板。
[0248]
使用实例1的传感材料。
[0249]
在三个单独步骤中，通过套管涂布将一层传感材料施加至传感器基板，其中各中间干燥时间为约3分钟。
[0250]
通过套管涂布(套管1.6mm(内径)，流速0.03ml/min，速度8mm/s，套管与基板之间的距离30μm)，将传感材料施加至传感器基板。每次施加后，将传感材料在22℃干燥3分钟。
[0251]
图4示出在三个单独步骤中施加传感材料后传感器上的形貌测量结果。未发现传感材料边缘处的厚度增加。
[0252]
实例3：根据本发明在单独步骤中制备工作电极上的传感材料层时涂布条件的变化
[0253]
涂层的均匀性可通过交联剂的类型和用量、酶和含过渡金属络合物的聚合物的用量来改善。特别地，存在交联剂是有利的。
[0254]
在表2和表3的实验中，使用根据实例1的传感材料，而在表1的实验中，在传感材料中省去了交联剂。
[0255]
表1示出不含交联剂的涂布实验结果。
[0256][0257]
从表1中可以看出，观察到边缘处的厚度增加。进一步地，未获得在整个套管宽度上的涂层。
[0258]
表2示出在存在交联剂10％(w/w)干燥peg-dge 200时的涂布实验结果。
[0259][0260]
当使用交联剂peg-dge 200时，观察到传感材料的分布得到改善，然而，未横跨整个套管宽度(内径1.54mm，外径1.83mm)。仅当湿层厚度高于约40μm时才观察到边缘处的厚度增加。
[0261]
表3示出在存在交联剂10％(w/w)干燥peg-dge 500时的涂布实验结果。
[0262]
[0263][0264]
当使用交联剂peg-dge 500时，传感材料以至少0.03ml/min的流速分布在整个套管宽度上。仅当湿层厚度超过约60μm时才观察到边缘处的厚度增加。

技术特征：
1.一种用于制造分析物传感器的工作电极的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供基板，所述基板包括-第一侧和第二侧，-至少一种传导材料，其位于所述基板的所述第一侧上，b)将传感材料施加至所述基板的所述第一侧上的施加区，包括b1)将第一层的传感材料至少部分地施加至所述传导材料上，b2)将第二层的所述传感材料至少部分地施加至所述第一层的所述传感材料上，以及c)获得在所述基板的所述第一侧上的所述分析物传感器的所述工作电极，其中所述传感材料包含-至少一种酶，以及-至少一种交联剂，其中所述第一层的所述传感材料是在步骤(b1)中施加，并且所述第二层的所述传感材料是在步骤(b2)中施加，所述第一层和所述第二层以至多约70μm的湿层厚度相互独立地施加。2.根据权利要求1所述的方法，其包括进一步的步骤：b3)将第三层和任选的至少另一层的所述传感材料至少部分地施加至所述第二层的所述传感材料上，其中步骤(b3)是在步骤(b2)之后并且在步骤(c)之前进行的，其中所述第三层和所述任选的至少另一层的所述传感材料是在步骤(b3)中以至多约70μm的湿层厚度相互独立地施加的。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中位于所述基板的所述第一侧上的所述至少一种传导材料选自金、碳、碳糊及其任何组合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述酶为葡萄糖氧化酶(gox)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述至少一种交联剂为二缩水甘油醚，特别地为聚(乙二醇)二缩水甘油醚(peg-dge)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述传感材料进一步包含至少一种含金属络合物。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者经由套管涂布来进行。8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，所述基板相对于套管的速度在约1mm/s至约20mm/s的范围内，特别地为约8mm/s。9.根据权利要求7或8中任一项所述的方法，其中在所述步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，所述传感材料的流速在0.02ml/min至约0.04ml/min的范围内，特别地为约0.03ml/min。10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中在所述步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者期间，所述套管与经施加所述传感材料的所述基板的所述第一侧的表面之间的距离在约30至约50μm的范围内，特别地为约40μm。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中在所述步骤(b1)、(b2)和如果存在的(b3)中的至少一者之后，所述传感材料经干燥，并且其中所述传感材料具有在约1μm至约
10μm、特别地约1μm至约6μm、并且更特别地约2μm至约5μm的范围内的总干燥厚度。12.一种用于制造分析物传感器的方法，其包括制造根据权利要求1至11中任一项所述的工作电极，以及提供至少一个另外的电极。13.一种分析物传感器，其包括：(i)基板，所述基板包括-第一侧和第二侧，以及-至少一种传导材料，其位于所述基板的所述第一侧上，以及(ii)工作电极，其包含传感材料，所述传感材料至少部分地覆盖所述基板的所述第一侧，其中将所述传感材料施加至所述基板的所述第一侧上的施加区，施加方式使得将所述传感材料至少部分地施加至所述传导材料上，并且任选地，其中将所述传感材料至少部分地从所述施加区的第一部分移除并且保留在所述施加区的第二部分上，并且其中所述传感材料包含-至少一种酶，以及-至少一种交联剂，其中所述传感材料具有在约1μm至约10μm的范围内的干燥总厚度，并且其中所述传感材料的所述干燥总厚度在包括所述施加区的边缘在内的所述施加区上是基本上均匀的、或者任选地在包括所述施加区的经保留边缘在内的所述施加区的经保留的第二部分上是基本上均匀的。14.根据权利要求13所述的分析物传感器，其包括至少一个另外的电极，特别地为组合式对电极/参比电极。15.根据权利要求13或14所述的分析物传感器用于检测样品中的至少一种分析物的用途。

技术总结
本发明涉及一种用于制备工作电极的方法，所述方法包括在几个步骤中施加传感材料。进一步地，本发明涉及一种包括所述工作电极的分析物传感器，以及所述分析物传感器用于检测样品中的至少一种分析物的用途。中的至少一种分析物的用途。中的至少一种分析物的用途。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：豪夫迈
技术研发日：2021.11.22
技术公布日：2023/8/4