(57)【要約】  積層型埋め込み可能センサーが本明細書に記載されている。本明細書に記載の積層型センサーは、１つ以上の分析物検知集合体を含み得る。１つ以上の分析物検知集合体は、例えば、異なる分析物、又は同じ分析物の異なる濃度を検出することができる。積層型センサーは、基準集合体を備え得る。基準集合体は、分析物を検知するものであってもよく、そうでなくてもよい。本明細書に記載されるように、第１の検知集合体は、不動態層によって第２の検知集合体（及び／又は基準集合体）から分離され得る。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
第１の分析物の濃度に関連する第１のシグナルを生成するように構成された第１の層と、
第２の分析物の濃度に関連する第２のシグナルを生成するように構成された第２の層と、
第１の層と第２の層とを分離する不動態層と、を備える装置。
【請求項２】
前記不動態層が前記第１の層を被包する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２の層が前記不動態層を被包する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の層が、前記装置がユーザーに埋め込まれた場合、前記ユーザーの組織内の前記第１の分析物の濃度に基づいて前記第１のシグナルを生成するように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のシグナルが第１の光シグナルであり、
前記第２のシグナルが、前記第１の光シグナルと光学的に区別可能な第２の光シグナルである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の層が光学的に検出可能な色素を含み、
前記第１の層が第１のポリマーを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の層が検知部分を含み、
前記第１の層が、前記第１の分析物と前記検知部分との間の反応に基づく前記第１の層における前記第２の分析物の濃度の変化に基づいて前記第１のシグナルを生成するように構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記不動態層が、前記第１の分析物の検出に関連する少なくとも１つの濃度が変更された反応物又は反応生成物が、前記第２の層に到達するのを防ぐように構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の層が、前記第１の分析物の濃度が第１の閾値濃度を超える場合に前記第１のシグナルを生成するように構成され、
前記第２の層が、前記第２の分析物の濃度が前記第１の閾値濃度よりも大きい第２の閾値濃度を超える場合に前記第２のシグナルを生成するように構成され、
前記第１の分析物と前記第２の分析物とが同じ分析物である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の層が、前記第１の閾値濃度と第２の閾値濃度との間の濃度で前記第１の分析物に感受性の第１の検知部分を備え、前記第１の分析物の濃度が前記第２の閾値濃度を超えると、前記第１の検知部分が飽和され、
前記第２の層が、第３の閾値濃度と第４の閾値濃度との間の濃度で前記第２の分析物に感受性の第２の検知部分を備え、前記第３の閾値濃度が前記第１の閾値濃度よりも大きく、前記第４の閾値濃度が前記第２の閾値濃度よりも大きく、
前記第１の分析物と前記第２の分析物とが同じ分析物である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の層が検知部分を含み、
前記第１の層が、前記第１の分析物と前記検知部分との間の反応に基づく前記第１の層における前記第２の分析物の濃度の変化に基づいて前記第１のシグナルを生成するように構成され、
前記不動態層が、前記反応を前記第２の層から隔離するように構成され、
前記第２のシグナルが、前記第２の分析物の濃度に関連する基準シグナルである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の分析物が乳酸塩であり、
前記第２の分析物が酸素であり、
前記第１の層が乳酸オキシダーゼを含み、
前記第１の層が、乳酸塩と乳酸オキシダーゼとの間の反応に基づく酸素濃度の変化に基づいて前記第１のシグナルを生成するように構成され、
前記第２のシグナルが、酸素の濃度に関連する前記第２の層によって生成される基準シグナルである、請求項１〜８又は１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の分析物と前記第２の分析物とが同じ分析物である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の分析物と前記第２の分析物とが異なる分析物である、請求項１〜８に記載の装置。
【請求項１５】
装置であって、
ユーザーの体内に配置されるように構成されたセンサーを備え、前記センサーが、
前記ユーザーの組織内の第１の分析物の濃度に基づいて基準シグナルを生成するように構成された第１の層と、
前記ユーザーの組織内の第２の分析物の濃度に関連する測定シグナルを生成するように構成された第２の層であって、前記測定シグナルが前記第１の分析物の濃度に依存する第２の層と、
前記第１の層を前記第２の層から隔離する不動態層と、を備える、装置。
【請求項１６】
前記不動態層が、前記第２の層における前記第１の分析物の局所濃度が前記第１の層によって検出されるのを防ぐように構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２の層が、乳酸オキシダーゼと、乳酸塩の濃度に関連する測定シグナルを生成するように構成された検知部分とを含む、請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の層及び前記第２の層が、前記基準シグナル及び前記測定シグナルを生成するように構成された共通の発光色素を含み、
前記第１の層が、前記基準シグナルが第１の特徴的な持続時間を有するように前記発光色素の減衰速度を変更するように構成されている発光色素に結合した第１のポリマーを含み、
前記第２の層が、前記第１のポリマーとは異なる発光色素に結合した第２のポリマーを含み、前記第２のポリマーが、前記測定シグナルが前記第１の特徴的な持続時間とは異なる第２の特徴的な持続時間を有するように前記発光色素の減衰速度を変更するように構成される、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の層及び前記第２の層が、それぞれ、共通の特徴的な波長を有する光シグナルを放出するように構成された検知部分を備え、
前記第１の層が、前記基準シグナルが第１の特徴的な波長を有するように前記共通の特徴的な波長を変更するように構成された前記検知部分に結合されている第１のポリマーを含み、
前記第２の層が、前記第１のポリマーとは異なる前記検知部分に結合した第２のポリマーを含み、前記第２のポリマーが、前記測定シグナルが前記第１の特徴的な波長とは異なる第２の特徴的な波長を有するように前記共通の特徴的な波長を変更するように構成される、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
方法であって、
第１の前駆体溶液を重合してセンサーの第１の層を形成することであって、前記第１の前駆体溶液が、第１の分析物の濃度に関連する第１の光シグナルを放出するように構成された第１の検知部分を含む、センサーの第１の層を形成することと、
前記センサーの第１の層を不動態層で被包することと、
第２の前駆体溶液を重合して前記センサーの第２の層を形成することであって、前記第２の前駆体溶液が、第２の分析物の濃度に関連する第２の光シグナルを放出するように構成された第２の検知部分を含む、前記センサーの第２の層を形成することと、を含む方法。
【請求項２１】
前記第１の前駆体溶液が重合された後、前記第１の層が前記不動態層で被包され、
前記第１の層が前記不動態層で被包された後、前記第２の層が重合されて前記不動態層を被包する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の層が重合される前にあらかじめ形成される前記不動態層の内側で前記第１の層が重合される、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記不動態層が前記第１の層を部分的に被包するように、前記第１の層が重合される前にあらかじめ形成される不動態層の内側で前記第１の層が重合され、前記方法が、
前記不動態層が前記第１の層を完全に被包するように、前記不動態層を封止することを更に含む、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年６月２９日に出願された米国仮出願第６２／６９２，１６１号の優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、発光色素、ポリマー及びセンサーの分野にある。
【背景技術】
【０００３】
本出願は、２０１７年６月２９日に出願された米国特許出願第６２／５２６，９６１号の優先権を主張する、２０１８年６月２９日に出願された米国特許出願第１６／０２３，９０６号に関連し、それぞれ「多分析物検知組織一体型センサー（Ｍｕｌｔｉ−Ａｎａｌｙｔｅ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｔｉｓｓｕｅ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ  Ｓｅｎｓｏｒｓ）」と題され、それぞれの開示全体が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００４】
現在、組織に埋め込むことができるセンサーが存在する。例えば、皮膚の下に数ミリメートル埋め込むことができるセンサーがある。かかるセンサーでは、発光色素は通常、対象の分析物の濃度を測定するために使用される。これらのセンサーは、１つ以上の追加の検知要素を使用して内部基準を提供することができ、及び／又は複数の分析物を検知するための複数の検知要素を含むことができる。場合によっては、内部基準又は他の検知要素が他の検知成分の影響を受けることがある。したがって、検知要素間の交差感受性及びクロストークを排除又は最小化する積層型センサーが必要である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本明細書に記載の乳酸塩センサーの検知メカニズムの例の概略図である。
【図２】図２は、（Ａ）酸素変調及び（Ｂ）乳酸塩変調に対する積層型乳酸塩及び酸素センサー（ｎ＝４）の実施形態の性能を示す。図２は、酸素センサー部分（四角）が酸素変調中に応答するが、乳酸塩変調の間は安定したままであり、その間、酸素は固定濃度に維持されることを示している。図２は更に、乳酸塩センサー部分（円）が、酸素感受性色素を含むため、乳酸塩と酸素の両方の変調に応答することを示している。平均及び標準偏差を示す。
【図３】図３は、０ｍＭ〜２４ｍＭの乳酸塩のセンサーの実施形態の酸素検知層からのリン光寿命測定値の変化を示す。図３は、層の数が増えると、酸素センサーの応答はゼロ近くまで減少し、酸素検知層に影響を与える微量の交差感受性を示している。
【図４Ａ】図４Ａは、本明細書に記載されるように、コーティング、第１の検知集合体、及び第２の検知集合体を含む例示的なセンサーの概略図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本明細書に記載されるように、コーティング、第１の検知集合体、及び第２の検知集合体を含む例示的なセンサーの概略図を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本明細書に記載されるように、コーティング、第１の検知集合体、及び第２の検知集合体を含む例示的なセンサーの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
積層型埋め込み可能センサーが本明細書に記載されている。本明細書に記載の積層型センサーは、１つ以上の分析物検知集合体を含み得る。１つ以上の分析物検知集合体は、例えば、異なる分析物、又は同じ分析物の異なる濃度を検出することができる。積層型センサーは、基準集合体を備え得る。基準集合体は、分析物を検知するものであってもよく、そうでなくてもよい。
【０００７】
本明細書に記載されるように、第１の検知集合体は、不動態層によって第２の検知集合体（及び／又は基準集合体）から分離され得る。不動態層は、ポリマーを含み得る。不動態層は、コーティング又はチューブであってもよい。
【０００８】
多層センサーの異なる検知層を分離する不動態層は、異なる検知層からのシグナル間のクロストークを最小化する又は排除することを含む、幾つかの利点を提供する。
【０００９】
本明細書に記載の幾つかの実施形態では、センサーは、２つ以上の層を備え得る。一実施形態では、中央層は、検知集合体を含み得る。一態様では、中央層は、２つ以上の検知集合体を含み得る。更なる態様では、中央層は、２つ以上の検知集合体を備え得て、少なくとも１つの検知集合体は、基準集合体である。
【００１０】
幾つかの実施形態では、中央層は、ポリマー及び／又は１つ以上の検知集合体を含み得る。中央層は、前駆体溶液から形成することができる。幾つかの実施形態では、中央層の前駆体溶液は、最大１００重量％のモノマー及び／又はポリマーを含み得る。一態様では、中央層の前駆体溶液は、９９重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、１重量％未満の検知集合体、共溶媒及び／又は架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、中央層の前駆体溶液は、９０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、１０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び／又は架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、中央層の前駆体溶液は、８０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、２０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び／又は架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、中央層の前駆体溶液は、７０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、３０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び／又は架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、中央層の前駆体溶液は、６０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、４０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び／又は架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、中央層の前駆体溶液は、５０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、５０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び／又は架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、中央層の前駆体溶液は、４０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、６０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び／又は架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、中央層の前駆体溶液は、３０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、７０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び／又は架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、中央層の前駆体溶液は、２０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、８０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び／又は架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、中央層の前駆体溶液は、１０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、９０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び／又は架橋成分とを含み得る。
【００１１】
幾つかの実施形態では、中央層は、第２の層によって完全に又は部分的に被包され得る。第２の層は、前駆体溶液から形成され得る。幾つかの実施形態では、第２の層は不動態層であり得る。同様に述べられるように、第２の層が不動態層である実施形態では、第２の層は、ポリマー及び／又は他の不活性成分を含み得て、検知集合体及び／又は基準集合体を含まない場合があり、例えば、第２の層の前駆体溶液は、最大１００重量％のモノマー及び／又はポリマーを含む場合がある。他の実施形態では、第２の層は活性層であり得る。そのため、幾つかの実施形態では、第２の層の前駆体溶液は、９９重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、１重量％未満の検知集合体、共溶媒及び架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、第２の層の前駆体溶液は、９０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、１０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、第２の層の前駆体溶液は、８０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、２０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、第２の層の前駆体溶液は、７０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、３０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、第２の層の前駆体溶液は、６０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、４０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、第２の層の前駆体溶液は、５０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、５０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、第２の層の前駆体溶液は、４０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、６０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、第２の層の前駆体溶液は、３０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、７０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、第２の層の前駆体溶液は、２０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、８０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び架橋成分とを含み得る。幾つかの実施形態では、第２の層の前駆体溶液は、１０重量％を超えるモノマー及び／又はポリマーと、９０重量％未満の検知集合体、共溶媒及び架橋成分とを含み得る。第３及び／又は後続の層は、同様の組成を有することができる。
【００１２】
一実施形態では、第２の層は、検知層であり得る。一態様では、第２の層は、検知集合体を含み得る。
【００１３】
センサーは、任意の適切な数の層を備えることができる。例えば、中央層を部分的及び／又は完全に被包するセンサーの第２の層を、第３の層によって部分的及び／又は完全に被包することができる。第３の層は、第４の層によって部分的及び／又は完全に被包することができ、以下同様である。
【００１４】
幾つかの実施形態では、検知層を、１つ以上の不動態層によって分離することができる。同様に述べられるように、幾つかのかかる実施形態では、検知及び／又は基準集合体を含む各層は、検知及び／又は基準集合体を欠く１つ以上の層によって、検知及び／又は基準集合体を含む他の層から分離され得る。
検知層
【００１５】
センサーの１つ以上の層は、検知層であり得る。検知層は、様々な生化学的分析物のデータの連続的又は半連続的な収集を提供し得る。検知層は、生化学的分析物等の分析物を検出し、分析物の濃度に関連する及び／又はそれと相関する検出可能なシグナルを生成することができる。シグナルは光シグナルであり得る。
【００１６】
検知層によって検出され得る分析物の非限定的な例としては、酸素、活性酸素種、グルコース、乳酸塩、ピルビン酸塩、コルチゾール、クレアチニン、尿素、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、バソプレッシン、ホルモン（例えば、黄体形成ホルモン）、ｐＨ、サイトカイン、ケモカイン、エイコサノイド、インスリン、レプチン、小分子薬物、エタノール、ミオグロビン、核酸（ＲＮＡ、ＤＮＡ）、フラグメント、ポリペプチド、単一アミノ酸等が挙げられる。
【００１７】
検知層は、例えば、分析物の検出のために可逆的結合リガンド及び／又は化学的性質を利用することができる。検知層は、例えば、分析物の検出のために不可逆的化学又は消費化学を利用することができる。検知層は、例えば、対象の１つ以上の分析物を検出するために、１つ以上の検知部分を含み得る。適切な検知部分としては、限定されるものではないが、分析物結合分子（例えば、グルコース結合タンパク質）、競合結合分子（例えば、フェニルボロン酸ベースの化学）、分析物特異的酵素（例えば、乳酸オキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、デヒドロゲナーゼ）、イオン感受性材料（例えば、イオノフォア）、又は他の分析物感受性分子（例えば、ポルフィリン等の酸素感受性色素）が挙げられる。一実施形態では、オキシダーゼで検出され得る分析物を検出するために、本明細書に記載の積層型センサーを使用することができる。一態様では、検知部分は、オキシダーゼを含み得る。例示的なオキシダーゼとしては、限定されるものではないが、天然起源のオキシダーゼ、遺伝子操作されたオキシダーゼ、モノオキシゲナーゼ、グルコースオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、エタノールオキシダーゼ、ビリルビンオキシダーゼ、及びヒスタミンオキシダーゼが挙げられる。例示的なデヒドロゲナーゼとしては、限定されるものではないが、グルコースデヒドロゲナーゼ及び乳酸デヒドロゲナーゼが挙げられる。一実施形態では、検知部分は、乳酸オキシダーゼと乳酸デヒドロゲナーゼとの組み合わせを含む、オキシダーゼとデヒドロゲナーゼとの組み合わせであり得る。一実施形態では、検知部分は、分析物結合タンパク質であり得る。例示的な分析物結合タンパク質としては、限定されるものではないが、コンカナバリンＡ、グルコース結合タンパク質、及び乳酸塩結合タンパク質が挙げられる。一実施形態では、検知部分は、化学結合構造であり得る。一実施形態では、認識要素は抗体であり得る。一実施形態では、検知部分は、非酵素的触媒であり得る。一実施形態では、検知部分はアプタマーであり得る。
【００１８】
一実施形態では、検知層は、２つ以上の検知部分を含み得る。一態様では、２つ以上の検知部分が検知層内に併置され得る。一態様では、２つ以上の検知部分が、検知層の異なる部分に配置され得る。一態様では、異なる検知部分を、空間的に、又は粒子、微粒子若しくはナノ粒子を使用することによって分離することができる。
【００１９】
一実施形態では、検知部分は、市販されていてもよく、又はユーザーによって製造されてもよい。タンパク質又は酵素ベースの検知部分は、天然起源の場合、組換え型の場合、突然変異を含む場合、又はグリコシル化等の転写後修飾を有する場合もある。一実施形態では、検知部分は、単量体、二量体、三量体、四量体、又は八量体であり得る。
【００２０】
一実施形態では、検知部分は、センサー層内に物理的に捕捉されるか、又は化学的に結合され得る。一実施形態では、検知部分を、共有結合又は非共有結合等によりポリマーに付着させることができる。一実施形態では、検知部分は、ポリマーに化学的に共役されていなくてもよい。別の実施形態では、検知部分を、共有結合又は非共有結合を介する等して、センサーの表面に取り付けることができる。更に別の実施形態では、検知部分は、上記の手段の２つ以上によってセンサー内に存在し得て、例えば、検知部分を、共有結合を介してポリマーに付着させ、センサー内に物理的に捕捉することができる。一実施形態では、検知部分は、センサーの表面にあってもよく、又はセンサー内にあってもよい。一実施形態では、センサーは、外部コーティングによって覆われてもよい。一実施形態では、検知部分を、粒子、微粒子又はナノ粒子内に被包することができる。一実施形態では、検知部分は、ポリマーの有無にかかわらず、溶液中にあり得る。
【００２１】
一実施形態では、検知層は、光学的に検出可能な色素を含み得る。検出部分が分析物を検出すると、色素の光学特性が変化する場合がある。例えば、光シグナルの強度及び／又は色素の発光波長は、分析物の存在下で変化し得る。
【００２２】
一実施形態では、光学的に検出可能な色素は、ポリマーに共有結合又は非共有結合され得る。一実施形態では、光学的に検出可能な色素は、ポリマー内に物理的に捕捉され得る。一態様では、ポリマーに結合した光学的に検出可能な色素を、ポリマーに結合していない、又は異なるポリマーに結合している光学的に検出可能な色素と光学的に区別することができる。例えば、ポリマーに結合した光学的に検出可能な色素は、ポリマーに結合していない光学的に検出可能な色素よりも減衰が長い場合がある。
【００２３】
一実施形態では、光学的に検出可能な色素は、酸素感受性色素であり得る。一実施形態では、酸素感受性色素は、ポルフィリン色素であり得る。酸素感受性色素は、ＮＩＲポルフィリン分子であり得る。一実施形態では、酸素感受性色素は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，３７５，４９４号に記載されているものから選択され得る。
【００２４】
一実施形態では、検知部分はオキシダーゼであり得て、光学的に検出可能な色素は酸素感受性色素であり得る。オキシダーゼ及び酸素感受性色素は、検知層に併置され得る。
【００２５】
一実施形態では、検知部分及び色素は、異なる層に配置され得る。一実施形態では、層は隣接していてもよい。一実施形態では、検知部分はオキシダーゼであり、光学的に検出可能な色素は酸素感受性色素であり得る。
【００２６】
一実施形態では、酸素感受性色素は、ポリマーに共有結合により付着され得る。一実施形態では、酸素感受性色素は、オキシダーゼに共有結合により付着され得る。一実施形態では、酸素感受性色素は、ポリマーに非共有結合し得る。
【００２７】
一実施形態では、検知層は、足場を形成する１つ以上のモノマー又はポリマーを含み得る。一態様では、ポリマーはヒドロゲルであり得る。足場のポリマーは、検知部分に結合されたポリマーと同じであってもよく、又は足場のポリマーは、検知部分に結合されたポリマーとは異なってもよい。足場のポリマーは、光学的に検出可能な色素に結合したポリマーと同じであってもよく、又は足場のポリマーは、光学的に検出可能な色素に結合したポリマーとは異なってもよい。
【００２８】
一実施形態では、検知部分は、レポーター（例えば、１つ以上のフルオロフォア、１つ以上の金粒子、１つ以上の量子ドット及び／又は１つ以上の単層カーボンナノチューブ）で標識され得る。検知部分はまた、膨潤、光学回折、吸光度ＦＲＥＴの変化、及び／又はクエンチングを通じてシグナルを生成し得る。
【００２９】
検知層は、担体分子／ポリマー等の検知分子以外の他の分子を含み得る（例えば、検知層は、ポリエチレングリコールナノスフェア、アルギン酸塩粒子、又は検知分子を含む他の担体材料を含み得る）。検知層はまた、いかなる分析物も検知しないが、較正器として機能する基準分子又は安定化分子（例えば、基準色素、又は対象の分析物によって変調されたシグナルを較正のために比較することができる基準シグナルを提供する任意の物質）、又は安定化剤（例えば、カタラーゼ、検知部分又は他の安定化剤の保存に役立つ任意のフリーラジカルスカベンジャー）を含み得る。検知層は、層からゆっくりと溶出する薬物（例えば、デキサメタゾン、インスリン）を含み得る。
【００３０】
検知層は、熱応答性材料、圧力応答性材料、生分解性材料、又は刺激に応答して膨張、収縮、光学特性を変化させる、又は他の測定可能な特性を変化させる材料を含み得る。
【００３１】
一実施形態では、検知層は、本明細書に記載されるように、他の足場材料を含み得る。一実施形態では、検知層は、他の足場材料を含んでもよく、また、ポリマーを含まなくてもよい。一実施形態では、検知層は、他の足場材料を含み得て、また、１つ以上のポリマーを含み得る。
【００３２】
一実施形態では、異なる濃度の分析物を測定するように設計されたセンサーが企図される。例えば、別々の検知層は、単一の分析物又は異なる分析物の異なる濃度範囲を測定するように動作可能な別個の検知集合体を含むことができる。例えば、第１の検知層を、分析物の濃度が低い（例えば、第１の閾値未満）場合に、分析物の濃度に関連及び／又はそれと相関するシグナルを生成するように構成することができ、一方、第２の検知層を、分析物濃度が高い（例えば、第２の閾値を超える）場合に、分析物の濃度に関連する及び／又はそれと相関するシグナルを生成するように構成することができる。例えば、第１の検知層は、分析物濃度が高すぎる（例えば、第１の閾値よりも大きい第３の閾値を超える）と、飽和するか、そうでなければ分析物濃度と相関しないシグナルを生成し得る。第２の検知層は、最小の検出閾値を持つことができる。同様に述べられるように、第２の検知層は、分析物濃度が最小検出閾値を超える場合に分析物の濃度に関連及び／又はそれと相関するシグナルを生成するように構成することができるが、濃度が最小検出閾値を下回る場合、分析対象物の濃度と正確に相関するシグナルを生成するように動作できない場合がある。第２の検知層の最小検出閾値を、第１の閾値よりも大きく、及び／又は第３の閾値よりも小さくすることができる。
【００３３】
一実施形態では、検知部分は、乳酸塩検知タンパク質であり得る。一実施形態では、乳酸塩検知タンパク質は乳酸オキシダーゼであり得て、検出される分析物は乳酸塩であり得る。
【００３４】
一実施形態では、本明細書に記載の乳酸塩センサーは、１つ以上のポリマー、１つ以上の乳酸オキシダーゼ、及び１つ以上の酸素感受性色素を含み得る。加えて、乳酸塩センサーは、１つ以上の酸素感受性基準色素を更に含み得る。特定のメカニズムに拘束されることなく、本明細書に記載の乳酸塩センサーでは、乳酸塩が酵素的に変換されると、酸素が酵素によって消費されると考えられている（図１）。センサーは酸素の量を測定し、酸素の枯渇は所与の酸素濃度について乳酸塩濃度と直接関係している。
【００３５】
例示的な乳酸オキシダーゼとしては、限定されるものではないが、乳酸オキシダーゼ及びそのホモログが挙げられ、これらには、乳酸２−モノオキシゲナーゼ、乳酸塩酸化デカルボキシラーゼ（ｌａｃｔａｔｅ  ｏｘｉｄａｔｉｖｅ  ｄｅｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅ）、乳酸オキシゲナーゼ（ｌａｃｔｉｃ  ｏｘｙｇｅｎａｓｅ）、乳酸オキシゲナーゼ（ｌａｃｔａｔｅ  ｏｘｙｇｅｎａｓｅ）、乳酸オキシダーゼ、Ｌ−乳酸オキシダーゼ、Ｌ−乳酸モノオキシゲナーゼ、Ｌ−乳酸２−モノオキシゲナーゼ、及び乳酸モノオキシゲナーゼが含まれる。乳酸オキシダーゼは、アエロコッカス・ビリダンス（Ａｅｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｖｉｒｉｄａｎｓ）、ペディオコッカス（Ｐｅｄｉｏｃｏｃｃｕｓ）種、マイコバクテリウムスメグマチス（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｓｍｅｇｍａｔｉｓ）及びマイコバクテリウム・フレイ（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｐｈｌｅｉ）を含むマイコバクテリウム（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）種、ストレプトコッカス・ピオゲネス（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｐｙｏｇｅｎｅｓ）及びストレプトコッカス・イニエ（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｉｎｉａｅ）を含むストレプトコッカス（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ）種、エンテロコッカス（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ）種、並びにザイモモナス・モビリス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ  ｍｏｂｉｌｉｓ）を含む異なる種に由来し得る。
【００３６】
一実施形態は、不動態層によって分離された２つ以上の乳酸塩検知集合体を含むセンサーに関する。１つ目の乳酸塩検知集合体は、酸素の１つ目のパーセンテージで乳酸塩を測定するように構成され、２つ目の乳酸塩検知集合体は、酸素の２つ目のパーセンテージで乳酸塩を測定するように構成される。第１の検知集合体は、不動態層によって第２の検知集合体から分離され得る。センサーは、酸素の異なるパーセンテージで乳酸塩を測定するように構成された追加の乳酸塩検知集合体を更に含むことができる。各乳酸塩検知集合体は、１つ以上のポリマー、１つ以上の乳酸オキシダーゼ、及び１つ以上の酸素感受性色素を含む。図１に示すように、乳酸オキシダーゼは酸素を消費し、乳酸塩をピルビン酸及び過酸化水素、又は酢酸塩のいずれか、二酸化炭素及び水に変換する。酵素のまわりの酸素の還元を、ポルフィリン色素等の酸素感受性色素を使用して測定することができる。これらの色素分子は酸素の存在下でクエンチされるため、乳酸オキシダーゼの作用による酸素の還元により、発光及びリン光の寿命が長くなる。そのため、酸素感受性色素からの発光及びリン光の寿命は、センサー内の乳酸塩の濃度に比例する。
【００３７】
一実施形態は、乳酸塩検知層、不動態層、及び基準層を備えるセンサーに関する。１つの例示的な構成は、乳酸塩検知層−不動態層−基準層であり得る。第２の例示的な構成は、基準層−不動態層−乳酸塩検知層であり得る。一態様では、基準層は、酸素を検出するように構成することができ、酸素の局所濃度の決定を可能にする。
【００３８】
一実施形態は、分析物の第１の濃度を検出するように構成された第１の分析物検知層と、分析物の第２の濃度を検出するように構成された第２の分析物検知層と、第１の不動態層と、第２の不動態層と、基準層とを備えるセンサーに関する。１つの例示的な構成は、第１の分析物検知層−第１の不動態層−第２の分析物検知層−第２の不動態層−基準層であり得る。第２の例示的な構成は、第１の分析物検知層−第１の不動態層−基準層−第２の不動態層−第２の分析物検知層であり得る。第３の例示的な構成は、基準層−第１の不動態層−第１の分析物検知層−第２の不動態層−第２の分析物検知層であり得る。一態様では、基準層は、酸素を検出するように構成することができ、酸素の局所濃度の決定を可能にする。一態様では、検知層は乳酸塩を検出することができる。
【００３９】
一実施形態では、第１の検知層の発光スペクトルを、第２の検知層の発光スペクトルと区別することができる。一実施形態では、基準層の発光スペクトルを、１つ以上の検知層の発光スペクトルと区別することができる。同様に述べられるように、各検知層及び／又は基準層は、幾つかの実施形態では、異なる特徴的な波長及び／又は時間応答挙動を有する光シグナルを放出するように構成され得る。
【００４０】
一実施形態では、第１の検知層の検知部分は、（共有結合又は非共有結合のいずれかで）第１のポリマーに付着され得て、第２の検知層の検知部分は、（共有結合又は非共有結合のいずれかで）第２のポリマーに付着され得る。
【００４１】
一実施形態は、乳酸塩検知層及び異なる分析物を検出する層を備えるセンサーに関する。
【００４２】
本明細書に記載されるように、記載されるセンサーによる分析物の測定は、埋め込まれた電子機器を必要としない場合がある。
不動態層
【００４３】
一実施形態では、第１の検知層は、不動態層によって完全に又は部分的に被包され得る。不動態層は、コーティング及び／又はチューブを含み得る。本明細書に記載のコーティング及び／又はチューブへの言及は、不動態層を指すものとして理解されるべきである。一態様では、不動態層は、第１の検知層及び第１の検知集合体を完全に又は部分的に取り囲んでもよい。
【００４４】
不動態層は、検知層のものと同じ又は異なるポリマー材料を含み得る。一態様では、不動態層は、第１の検知集合体と第２の検知集合体とを０ｍｍ〜５ｍｍ分離することができる。一実施形態では、不動態層は、０．１μｍ〜２ｍｍの厚さ及び／又は幅であり得る。一実施形態では、不動態層は、０．１μｍを超える厚さ及び／又は幅であり得る。一実施形態では、不動態層は、１０μｍを超える厚さ及び／又は幅であり得る。一実施形態では、センサーの全長は、１ｍｍ〜５ｍｍであり得る。別の実施形態では、センサーの全長に対する検知層の長さ及び／又は厚さの比は、０．４〜１．０であり得る。
【００４５】
一実施形態では、不動態層は、ＰＵ−ＳＧ８０Ａ（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ｉｎｃ．）、ＰＵ  Ｄ３（ＡｄｖａｎＳｏｕｒｃｅ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．）、ＰＵ  Ｄ６４０（ＡｄｖａｎＳｏｕｒｃｅ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．）、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ＰＵ  ＯＰ７７０（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ｉｎｃ．）、ＰＵ  ＳＧ−８５Ａ（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ｉｎｃ．）、ＰＵ  ＥＧ−９３Ａ（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ｉｎｃ．）、及びポリカーボネート（ＰＣ）からなる群（表３）から選択される１つ以上のモノマー又はポリマーを含み得る。一実施形態では、不動態層は、ポリカーボネート、ＰＵ−ＳＧ８０Ａ、及びＰＵ  ＥＧ−９３Ａからなる群から選択される１つ以上のモノマー又はポリマーを含み得る。一態様では、不動態層は、ＰＵ  ＥＧ−９３Ａであり得る。
【００４６】
一実施形態では、不動態層は、（表３）で特定される群から選択される１つ以上の化合物、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）、シリコーン、及びポリメチルペンテン（ＴＰＸ）を含み得る。一実施形態では、チューブは、ポリメチルペンテン又はポリエチレンからなる群から選択される１つ以上の化合物を含み得る。一態様では、不動態層は、ポリメチルペンテンを含み得る。
【００４７】
一実施形態では、第１の検知集合体は、例えば、図４Ａに示されるように、不動態層によって第２の検知集合体から分離され得る。不動態層は、チューブ、コーティング、又はチューブとコーティングとの組み合わせを含み得る。一実施形態では、チューブ及び／又はコーティングは、検知集合体を部分的にのみ被包し得る。一実施形態では、チューブ及び／又はコーティングは、検知集合体の端部を覆っていなくてもよい。一実施形態では、チューブ及び／又はコーティングは、検知層を被包することができ、検知層は、ポリマー足場と、検知集合体及び基準集合体の両方とを含み得る。
【００４８】
一態様では、チューブはあらかじめ形成されてもよく、中央（例えば、検知及び／又は基準）層がチューブの内側に形成されてもよい。一態様では、チューブはあらかじめ形成されてもよく、中央層はチューブの内側に配置されてもよい。一態様では、チューブは部分的にあらかじめ形成されてもよく、中央層はチューブの内側に配置されてもよい。一態様では、チューブの端部は開いたままであってもよい。
【００４９】
一実施形態では、センサーは、コーティング及び／又はチューブの複数の層によって分離された複数の検知及び／又は基準部分を含み得る。一実施形態では、コーティング及び／又はチューブは、各層について同じでなくてもよい（例えば、異なる不動態層が、異なる材料で構築され得る）。幾つかの実施形態では、センサーは、少なくとも２つの検知層を含み、少なくとも１つの検知層は、少なくとも１つの不動態層を完全に又は部分的に包含する。幾つかの実施形態では、不動態層を包含する及び／又は不動態層によって包含される検知層は、酸素を検出するように構成された基準層等の基準層であり得る。
【００５０】
幾つかの実施形態では、不動態層は、本明細書に記載されるように、他の足場材料を含み得る。例えば、不動態層は、他の足場材料を含んでもよく、ポリマーを含まなくてもよい。代替例として、不動態層は、他の足場材料を含み得て、また、１つ以上のポリマーを含み得る。
【００５１】
基準集合体
一実施形態では、第２の検知層は、基準集合体を含み得る。特定の実施形態では、基準層は、追加の部分（例えば、検知部分とは異なる非検知部分又は追加の検知部分）、例えば、基準（又は較正）部分を含み得る。基準部分（較正部分と称される場合もある）には、限定されるものではないが、色素、蛍光粒子、ランタニド、ナノ粒子、ミクロスフェア、量子ドット、又はそのシグナルが、検知層が検出するよう構成される分析物（例えば、グルコース）の存在によって変化しない、その他の添加剤若しくはインプラントの要素が含まれる。参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＣｈａｕｄｈａｒｙ  ｅｔ  ａｌ．（２００９）Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  １０４（６）：１０７５−１０８５は、幾つかの適切な基準部分を記載している。基準（較正）シグナル（複数の場合がある）の変動を使用して、検知シグナル（複数の場合がある）を修正又は較正することができる。例えば、検知部分が、分析物と酵素及び／又は触媒（例えば、乳酸オキシダーゼ等のオキシダーゼ）との間の反応によって引き起こされる酸素濃度の局所的変化を検出することによって、乳酸塩又は他の適切な分析物を検出するように構成される実施形態では、基準層は、局所的に存在する酸素量の基準としてはたらく追加の酸素感受性色素も含み得る。
【００５２】
一実施形態では、酸素基準色素は、ポルフィリン色素であり得る。酸素基準色素は、ＮＩＲポルフィリン環状分子であり得る。一実施形態では、酸素基準色素は、酸素感受性色素と同じタイプの化学的性質を備え得る。酸素基準色素は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，３７５，４９４号に記載されているものから選択することができる。
【００５３】
酸素基準色素は、ポリマーに共有結合又は非共有結合により付着され得る。ポリマー及び１つ以上の酸素基準色素は、酸素基準集合体を形成し得る。酸素基準集合体のポリマーは、足場のポリマーと同じであってもよく、又は異なってもよい。一実施形態では、１つ以上の酸素基準色素集合体は、ミクロスフェア、ナノスフェア、微粒子、ナノ粒子等であり得る。
【００５４】
一実施形態では、検知層の検知部分は、第１のポリマーに付着され得て、基準層の検知部分は、異なるポリマーに付着され得る。一実施形態では、検知層の検知部分及び追加の検知層の検知部分はいずれも、類似の又は同じ波長を有する光シグナルを放出することができるが、検知層の検知部分への第１のポリマーの付加、及び基準層の検知部分への異なるポリマーの付加により、２つの検知部分は区別可能な（例えば、異なる波長を有する）光シグナルを放出する。
【００５５】
一実施形態では、第１の検知層及び第２の検知層は、同じ分析物の異なる濃度を検出するように構成され得る。一態様では、第１の検知層は、分析物が少なくとも第１の濃度で存在する場合に分析物を検出するように構成され得て、第２の検知層は、分析物が、第１の濃度よりも高い少なくとも第２の濃度で存在する場合に分析物を検出するように構成され得る。幾つかのかかる実施形態では、第１の検知層は、第３の濃度よりも高い濃度で存在する場合、飽和され得て及び／又はそうでなければ分析物に対して非感受性であり得て、第３の濃度を、第２の濃度よりも大きく、第２の濃度よりも小さく、又は第２の濃度に等しくすることができる。
【００５６】
一実施形態では、第２の検知層は、本明細書に記載されるように、他の足場材料を含み得る。一実施形態では、第２の検知層は、他の足場材料を含んでもよく、また、ポリマーを含まなくてもよい。一実施形態では、第２の検知層は、他の足場材料を含み得て、また、１つ以上のポリマーを含み得る。
【００５７】
幾つかの実施形態では、第１の検知集合体は第１の分析物を検出するように構成され得て、第２の検知集合体は第２の分析物を検出するように構成され得る。幾つかのかかる実施形態では、第２の検知集合体は、第１の集合体の基準としての役割を果たし得る。
ポリマー
【００５８】
一態様では、１つ以上のポリマー（例えば、検知層、基準層、及び／又は不動態層内に含まれる）は、１つ以上のメタクリレート又はアクリレートのモノマー、１つ以上のメタクリレート又はアクリレートのコモノマー、及び１つ以上のメタクリレート又はアクリレートの架橋剤から形成され得る。
【００５９】
一実施形態では、検知層（複数の場合がある）、基準層（複数の場合がある）及び／又は不動態層（複数の場合がある）の１つ以上のモノマー及び／又はポリマーは、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、ブチルメタクリレート（ＢＭアクリレート）、ヒドロキシプロピルメタクリレート（ＨＰＭＡ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、ｎ−ヘキシルアクリレート（ｎＨＡ）、［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］ジメチル−（３−スルホプロピル）水酸化アンモニウム、［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］ジメチル−（３−スルホプロピル）水酸化アンモニウム／アクリルアミド（１：１）、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、２−（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）エチルメタクリレート、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルメタクリレート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１，６−ヘキシルジメタクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート、２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチルメタクリレート、２−カルボキシエチルアクリレート、２−フルオロエチルメタクリレート、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ｏ−ニトロベンジルメタクリレート、ペンタフルオロベンジルメタクリレート、ポリウレタンＤ６４０（ＡｄｖａｎＳｏｕｒｃｅ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ）、ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡ）、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）メタクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ポリ（エチレングリコール）ジアクリルアミド、アクリルアミド）からなる群（表１及び表２）を含み得る。一実施形態では、モノマーとコモノマーは同じではない。一態様では、モノマー及び／又はポリマーは、ＨＥＭＡ、ｎＨＡ、ＨＰＭＡ、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルメタクリレート、２−カルボキシエチルアクリレート、［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］ジメチル−（３−スルホプロピル）水酸化アンモニウム、［２−（アクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、２−フルオロエチルメタクリレート、ペンタフルオロベンジルメタクリレート、及びポリウレタンＤ６４０からなる群から選択され得る。一態様では、モノマー及び／又はポリマーは、ＨＰＭＡ、ｎＨＡ、ＨＰＭＡ、２−カルボキシエチルアクリレート、［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］ジメチル−（３−スルホプロピル）水酸化アンモニウム、２−フルオロエチルメタクリレート、ペンタフルオロベンジルメタクリレート、［２−（アクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド、及びポリウレタンＤ６４０からなる群から選択され得る。
【００６０】
一実施形態では、検知層（複数の場合がある）、基準層（複数の場合がある）、及び／又は不動態層（複数の場合がある）の１つ以上のモノマー及び／又はポリマーは、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（アクリルアミド）、ビスフェノールＡグリセロレートジアクリレート（ＢＰＡＤＡ）、エチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、ネオペンチルグリコールジアクリレート（ＮＰＤＡ）、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＡ３）、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＰＥＡ４）、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート（ＰＥＧＤＡ）、ジウレタンジメタクリレート（ＵＤＭＡ）、及びテトラエチレングリコールジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）からなる群から選択されるモノマー及び／又はポリマーを含み得る。一実施形態では、架橋剤は、ビスフェノールＡグリセロレートジアクリレート（ＢＰＡＤＡ）、エチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、ネオペンチルグリコールジアクリレート（ＮＰＤＡ）、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＡ３）、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＰＥＡ４）、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート（ＰＥＧＤＡ）、及びジウレタンジメタクリレート（ＵＤＭＡ）、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート（Ｍｎ＝７００）、及びＮ，Ｎ’−メチレンビス（アクリルアミド）からなる群から選択され得る。一態様では、モノマー及び／又はポリマーは、ＥＧＤＭＡ、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート（Ｍｎ＝７００及びＮ，Ｎ’−メチレンビス（アクリルアミド）であり得る。
【００６１】
本明細書に記載の実施形態のモノマー及び／又はポリマーは、前駆体溶液中の３つの主なモノマー及び／又はポリマーの重量及び／又は体積パーセントによって説明され得る。重合に先立って、これらのモノマーは、１０％〜９０％の体積の前駆体溶液を含み得る。一実施形態では、これらのモノマーは、３０％〜８０％の体積の前駆体溶液を含み得る。一実施形態では、これらのモノマーは、５０％〜７０％の体積の前駆体溶液を含み得る。一実施形態では、これらのモノマーは、７０％の体積の前駆体溶液を含み得る。残りの体積成分は、ポリマーに組み込まれる検知要素、色素、共溶媒、架橋剤であり得る。
【００６２】
特定の実施形態では、他の主なモノマー及び／又はポリマーと比較した成分１の重量パーセント（表１）は、４０％〜１００％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分１の重量パーセント（表１）は、６０％〜８０％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分１の重量パーセント（表１）は、６０％〜７５％重量／重量であり得る。
【００６３】
特定の実施形態では、他の主なモノマー及び／又はポリマーと比較した成分２の重量パーセント（表１）は、０％〜５０％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分２の重量パーセント（表１）は、１０％〜３０％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分１の重量パーセント（表１）は、１５％〜３０％重量／重量であり得る。
【００６４】
特定の実施形態では、他の主なモノマー及び／又はポリマーと比較した成分３の重量パーセント（表１）は、０％〜２５％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分２の重量パーセント（表１）は、５％〜１５％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分１の重量パーセント（表１）は、８％〜１１％重量／重量であり得る。
【００６５】
特定の実施形態では、他の主なモノマー及び／又はポリマーと比較した成分１の重量パーセント（表２）は、４０％〜１００％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分１の重量パーセント（表２）は、５０％〜９８％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分１（表２）の重量パーセントは、５５％〜９６％重量／重量であり得る。
【００６６】
特定の実施形態では、他の主なモノマー及び／又はポリマーと比較した成分２の重量パーセント（表２）は、０％〜５０％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分２の重量パーセント（表２）は、１．５％〜４５％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分１の重量パーセント（表２）は、３．５％〜４０％重量／重量であり得る。
【００６７】
特定の実施形態では、他の主なモノマー及び／又はポリマー（表２）と比較した成分３の重量パーセントは、０％〜２５％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分２の重量パーセント（表２）は、０．１％〜１０％重量／重量であり得る。一実施形態では、成分１の重量パーセント（表２）は、０．１％〜２．５％重量／重量であり得る。
【００６８】
幾つかの実施形態では、１つ以上のモノマー及び／又はポリマーは、１つ以上のアクリルアミド又はメタクリルアミドのモノマー、１つ以上のアクリルアミド又はメタクリルアミドのコモノマー、及び１つ以上のアクリルアミド又はメタクリルアミドの架橋剤から形成され得る。一実施形態では、アクリルアミド又はメタクリルアミドのモノマー及びコモノマーは、ジメタクリルアミド、ブチルメタクリルアミド、２−ヒドロキシプロピルメタクリルアミド、及びＮ−（２−ヒドロキシエチル）メタクリルアミドからなる群から選択され得る。一実施形態では、架橋剤は、メチレンビスアクリルアミド、エチレンビスアクリルアミド、及びポリエチレングリコールジアクリルアミドからなる群から選択され得る。
【００６９】
その他の足場材料
幾つかの実施形態では、検知層、不動態層（複数の場合がある）、及び／又は基準層（複数の場合がある）は、１つ以上の他の足場材料を含み得る。他の足場材料は、ポリマーではない材料であってもよい。例示的な他の足場材料としては、限定されるものではないが、炭素、シリカ、アルミナ、金属酸化物、及びセラミック製のメソポーラス及びマクロポーラス材料が挙げられる。例示的な他の足場材料としては、限定されるものではないが、メソポーラス炭素、活性炭、メソポーラスシリカ又はアルミナ、メソポーラス金属酸化物、及びメソポーラスセラミック、無機ヒドロゲル（例えば、ナノクレイヒドロゲル）、無機／有機ハイブリッドヒドロゲル（例えば、ナノコンポジットヒドロゲル）が挙げられる。
【００７０】
センサーの設計
幾つかの実施形態では、第２の検知集合体は、不動態層を完全に又は部分的に取り囲んで、不動態層は第１の検知集合体を完全に又は部分的に取り囲むことができる。この設計の例を図４Ａに示す。
【００７１】
一実施形態では、第１の検知集合体の色素は、第２の検知（及び／又は基準）集合体からの色素と同じであってもよく又は類似してもよい。一実施形態では、第１の検知集合体は第１のポリマーを含み得て、第２の検知集合体は第２のポリマーを含み得る。一実施形態では、第１の検知集合体の色素の発光スペクトルは、第２の検知集合体からの色素の発光スペクトルと区別され得る。一実施形態では、第１の検知集合体に関連するシグナルは、時間的特性に基づいて、第２の検知集合体に関連するシグナルと区別され得る。例えば、第１の検知集合体の色素の発光（例えば、リン光）の減衰速度は、第２の検知集合体の色素の発光（例えば、リン光）の減衰速度とは異なる場合がある。
【００７２】
一実施形態では、第１の検知集合体はオキシダーゼを含み得て、第２の検知集合体は酸素検知部分を含み得る。酸素検知部分は、酸素の局所濃度を決定するための基準としての役割を果たすことができ、この情報を、オキシダーゼセンサーを較正するために使用することができる。この較正は、リーダー又はユーザー外部の他のデバイスで機能するアルゴリズムの一部として生じる場合がある。
【００７３】
一実施形態では、第１の検知集合体は、乳酸塩を検出し得る。乳酸塩検知集合体は、乳酸塩検知タンパク質と酸素感受性色素の両方を含み得て、これらは、一緒に機能して、図１の反応に従って乳酸塩を検出することができる。一態様では、乳酸塩検知タンパク質及び酸素感受性色素は、図４Ａに示されるように、併置され得る。一態様では、乳酸塩検知タンパク質及び酸素感受性色素は、互いに近くにあってもよく、又は互いに隣り合っていてもよい。一態様では、乳酸塩検知タンパク質は、図４Ｂに示されるように、酸素感受性色素を囲んでもよい。一態様では、酸素感受性色素は、図４Ｃに示されるように、乳酸塩検知タンパク質を囲んでもよい。
【００７４】
一実施形態では、乳酸塩センサーは、コーティング又はチューブ（例えば、不動態層）によって酸素基準から分離され得る。
【００７５】
中央層が検知層であり、中間層が不動態層であり、外層が追加の検知層である実施形態が上で説明される。追加の実施形態が企図される。例えば、中央層は追加の検知層であり得て、中間層は不動態層であり得て、外層は検知層であり得る。
【００７６】
センサーが３つの層を備える実施形態が上に記載されている。追加の層（例えば、第４、第５等）を備える実施形態も企図される。例えば、追加の（例えば、第２の）不動態層は、追加の（例えば、第２の）検知層を被包することができ、第３の検知層及び／又は基準層は、追加の不動態層を被包することができる。層を、１つ以上の不動態層が第１の検知層、追加の検知層、及び基準層を分離することを可能にする任意の構成で積み重ねることができる。例えば、１つの企図される構成は、第１の検知層−第１の不動態層−第２の検知層−第２の不動態層−基準層である。追加の企図される構成は、第１の検知層−第１の不動態層−基準層−第２の不動態層−第２の検知層である。追加の企図される構成は、基準層−第１の不動態層−第１の検知層−第２の不動態層−第２の検知層である。
【００７７】
一実施形態では、異なる検知層は、同じ分析物の異なる濃度を検出する。例えば、センサーは、分析物の第１の濃度を検出するように構成されている第１の検知層と、第１の検知層を被包する第１の不動態層と、分析物の第２の濃度を検出するように構成され、不動態層を被包する第２の検知層と、第２の検知層を被包する第２の不動態層と、第２の不動態層を被包する基準層とを有し得る。
【００７８】
一実施形態では、単一の検知層は、２つ以上の検知部分を含み得る。例えば、単一の検知層は、２つ以上の分析物を検出するように構成され得る。別の例として、単一の検知層は、同じ分析物の２つ以上の濃度を検出するように構成され得る。
【００７９】
一実施形態では、センサーは、長さが１ｍｍ〜１０ｍｍであり得る。センサーの直径、幅、又は高さは０．２５ｍｍ〜２ｍｍであり得る。一実施形態では、センサーは、棒状、球形、ブロック状、立方体状、円盤状、円筒形、楕円形、円形、ランダム又は非ランダム構成の繊維等であり得る。一実施形態では、センサーは、ミクロスフェア又はナノスフェアであり得る。
【００８０】
一実施形態では、１つのセンサーは、２つ以上の検知集合体を含み得る。これらの２つ以上の検知集合体は、センサーの別個の部分にあり得る。一態様では、２つ以上の検知集合体のそれぞれは、異なる分析物を検出することができる。一態様では、２つ以上の検知集合体はそれぞれ、同じ分析物の異なる濃度を検出することができる。一態様では、センサーの第１の検知集合体は、第１の酸素濃度で乳酸塩を測定することができ、センサーの第２の検知集合体は、第２の酸素濃度で乳酸塩を測定することができる。一実施形態では、第２の酸素濃度は、第１の酸素濃度よりも高い場合がある。一実施形態では、酸素濃度の少なくとも１つは、生理学的濃度の酸素であり得る。
【００８１】
一実施形態では、１つ以上の検知集合体は、ミクロスフェア、ナノスフェア、微粒子、ナノ粒子等を含み得る。一実施形態では、センサーの足場は、検知集合体内のポリマーとは異なる、又は同じであるポリマーを含み得る。
【００８２】
一実施形態では、センサーは、検知認識要素がセンサーの特定の層に又はその中に物理的に捕捉されているか、又は化学的に結合されている別個の層を備え得る。更なる実施形態では、センサーは追加の層を備え得て、追加の層は、機械的強度、弾性、導電性又は他の特性等の他の特徴を提供し得る。追加の層は、異なる分析物、同じ分析物の異なる濃度を検出することができる。追加の層は、基準色素を含み得る。
【００８３】
一実施形態では、同じ又は異なる検知集合体を含む複数のセンサーを互いに近くに埋め込むことができる。例えば、（任意に、排他的に）第１の検知集合体を含む１つ以上のセンサーは、（任意に、排他的に）第２の検知集合体を含む１つ以上のセンサーの近くに埋め込まれ得る。例えば、酸素基準集合体のみを含む１つ以上のセンサーは、１つ以上の他の（例えば、非酸素）分析物（例えば、乳酸塩、異なる濃度の乳酸塩等）を検出するように構成された第１の検知集合体及び／又は第２の検知集合体のみを含む１つ以上のセンサーの近くに埋め込まれ得る。一態様では、１つのセンサーは、複数の検知集合体を含み得る。例えば、第１の検知集合体及び第２の検知集合体を含む１つ以上のセンサーは、第３の検知集合体を含む１つ以上のセンサーの近くに埋め込まれ得る。例えば、第１の検知集合体及び第２の検知集合体（例えば、分析物異なる濃度又は異なる分析物を検出するように構成された検知集合体）の両方を含む１つ以上のセンサーを、１つ以上の酸素基準集合体を含む１つ以上のセンサーの近くに埋め込むことができる。一態様では、センサーは、１つ以上の検知集合体及び１つ以上の基準集合体を含み得る。センサーを、リング又は別の形状等の特定の設計に埋め込むことができる。
【００８４】
積層型センサーの製造方法
積層型センサーを作製する方法を、本明細書に記載する。一実施形態では、第１の層が設けられて、不動態層が第１の層の上に適用され、次いで外層が不動態層の上に適用される。
【００８５】
一実施形態では、第１の層は検知層であり得て、外層は基準層であり得る。
【００８６】
一実施形態では、不動態層は、第１の層の上に適用され得る。一態様では、不動態層を、第１の層に適用する前に重合することができる。一態様では、不動態層は、第１の層への適用後に重合され得る。
【００８７】
一実施形態では、外層は、不動態層の上に適用され得る。一態様では、外層を、不動態層に適用する前に重合することができる。一態様では、外層は、第１の層への適用後に重合され得る。
【００８８】
一実施形態では、本明細書に記載の積層型センサーを、フリーラジカルベース重合反応、リビングラジカル重合反応、又はリビング連鎖重合反応と並んで、可逆的付加開裂連鎖移動（ＲＡＦＴ）又は原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）等の段階的又は段階成長重合を含む重合技術を使用して製造することができる。一実施形態では、段階成長重合は、Ｃｕ（Ｉ）触媒アジド−アルキン環化付加（ＣｕＡＡＣ）、歪み促進型アジド−アルキン環化付加、チオール−エン光カップリング、ディールス−アルダー反応、逆電子要請型ディールス−アルダー反応、テトラゾール−アルケン光クリック反応、オキシム反応、チオール−マイケル付加及びアミン−マイケル付加を含むマイケル型付加、並びにアルデヒド−ヒドラジドカップリング、キレート化の使用により形成され得る。
【００８９】
一実施形態では、本明細書に記載のポリマーを、イオン架橋、疎水性−疎水性相互作用、水素結合、極性−極性相互作用、及びキレート化を含む他の技術を使用して製造することができる。他の例示的な方法は、検知集合体をメソポーラス材料若しくはミクロポーラス材料、又は半透膜に組み込むことを含む。
【００９０】
一実施形態では、不動態層の組み込みは、検知集合体をチューブに注入又は装填し、チューブ内で足場形成を開始することによって達成され得る。加えて、検知集合体及び足場をチューブの外側に作製してから、手作業でチューブに装填することができる。検知集合体をチューブに装填するこのプロセスは、化学的又は熱的な膨潤、及びその後のチューブの脱膨潤を伴う場合がある。一実施形態では、チューブは、追加の足場材料とあらかじめ形成された検知集合体との組み合わせで装填され、次いでその場で重合され得る。別の実施形態では、チューブは、チューブの溶融、チューブの化学結合、又はコーティングの追加を介して封止することができる足場材料及びあらかじめ形成されたセンサーを、チューブに装填することができる。
【００９１】
一実施形態では、不動態層を、検知集合体を不動態層材料に１回又は複数回ディップコーティングすることによって追加することができる。一実施形態では、不動態層を、スピンコーティングによって追加することができる。一実施形態では、不動態層が型内で予備成形される。一実施形態では、不動態層を、ｉｎ−ｓｉｔｕでの架橋によって追加する。一実施形態では、不動態層は、Ｃｕ（Ｉ）触媒アジド−アルキン環化付加（ＣｕＡＡＣ）、歪み促進型アジド−アルキン環化付加、チオール−エン光カップリング、ディールス−アルダー反応、逆電子要請型ディールス−アルダー反応、テトラゾール−アルケン光クリック反応、オキシム反応、チオール−マイケル付加及びアミン−マイケル付加を含むマイケル型付加、並びにアルデヒド−ヒドラジドカップリングの使用により形成され得る。一実施形態では、不動態層は、重合によって検知集合体に直接取り付けられる。
【００９２】
特性
一実施形態では、センサーの足場は、中空であるか、又は分解性物質、血管新生性物質若しくは他の物質（例えば、幹細胞）で満たされた導管、細孔又はポケットを有するように構築され得る。幾つかの実施形態では、体内に入ると、導管、細孔又はポケットを満たす材料の生分解は、毛細血管を含む組織が材料と統合するための空間を作り出すことができるように、センサーを構成することができる。最初に導管、細孔又はポケットを満たす分解性材料は、足場内の血管成長又は組織成長を増強する可能性がある。この構造は、新たな血管の形成を促進し、インプラント内及びインプラント周辺の健康な生存組織を維持し得る。
【００９３】
積層型センサーの使用方法
本明細書に記載される積層型センサーは、多くの状態のモニタリングに有用である。積層型センサーを、皮下、筋肉の周辺組織、皮下脂肪、真皮、筋肉、皮膚、手足、胸骨、首、耳、脳、又は他の場所に配置することができる。
【００９４】
本明細書に記載の積層型センサーは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＡｎｄｅｒｓｅｎ  ｅｔ  ａｌ．（２０１３）Ｍａｙｏ  Ｃｌｉｎ  Ｐｒｏｃ  ８８（１０）：１１２７−１１４０に記載される、外傷、敗血症、運動生理学／パフォーマンスの最適化、全身の健康モニタリング、植皮片、創傷治癒、ショック、及び他の疾患状態のモニタリングに有用となり得る。
【００９５】
本明細書に記載されるセンサーの測定
最初のセンサー注入後、特別に設計された光学リーダーを用いて発光ＮＩＲシグナルを介して非侵襲的に測定値を収集することができる。一実施形態では、光学リーダーは体の外側に配置されている。これらの連続分析物センサーは、非侵襲的でリアルタイムの連続分析物測定をユーザーフレンドリーで費用効果の高い形式で提供することにより、分析物モニタリングの分野を変革する可能性を秘めている。
【００９６】
実施例
表１乳酸塩センサーの組成（主成分のモノマー及び／又はポリマー含有量の重量／重量％）
【表１】
2021530266.tif 000003
表２酸素センサーの組成（主成分のモノマー及び／又はポリマー含有量の重量／重量％）
【表２】
2021530266.tif 000004
2021530266.tif 000005
2021530266.tif 000006
2021530266.tif 000007
2021530266.tif 000008
表３チューブ及びコーティングの組み合わせ
【表３】
2021530266.tif 000009
2021530266.tif 000010
【００９７】
実施例１
積層型乳酸塩センサーの乳酸オキシダーゼを含む第１の検知層の調製
表４  実施例Ｉ〜ＩＩＩの積層型センサーの成分
【表４】
2021530266.tif 000011
【００９８】
積層型乳酸塩センサーの乳酸オキシダーゼを含む第１の検知層を以下のとおり調製した（表４）：Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ６５１（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ＨＥＭＡ（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ）、ＨＰＭＡ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）、ＥＧＤＭＡ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）、Ｐｄ−ＢＭＡＰ−ＡＥＭＥ−４（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第９，３７５，４９４号）、及びＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）を一緒に加え、よく混合して溶液１を形成した。２−アミノエチルメタクリレート塩酸塩（ＡＥＭＡ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）、アエロコッカス・ビリダンス由来ＬＯｘ（乳酸オキシダーゼ、Ｓｅｋｉｓｕｉ）、及びＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水、２０ｍＭ）を混合して溶液２を形成した。溶液１を溶液２に加えて、ＰＢＳの容量が混合物の合計容量の１８．８％になるように、２０ｍＭ  ＰＢＳ中の最終濃度が、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ６５１（１９．５ｍＭ）、ＨＥＭＡ（３．６３Ｍ）、ＨＰＭＡ（１．３５Ｍ）、ＥＧＤＭＡ（０．３７Ｍ）、ＡＥＭＡ（水中０．５６ｍＭ）、Ｐｄ−ＢＭＡＰ−ＡＥＭＥ−４（１ｍＭ）、ＮＭＰ（０．６７Ｍ）及び酵素成分（ＬＯｘ、２．１％重量／体積）の混合物を得た。混合物を重合し、コーティングプロセス用に調製した。
【００９９】
Ｐｄ−ＢＰ−ＡＥＭＥ−４は以下の構造を有する。
【化１】
2021530266.tif 000012
【０１００】
表１に示されるモノマー及び／又はポリマーを使用して、乳酸オキシダーゼを含む追加の第１の検知層を上記のとおり調製した。
【０１０１】
実施例２
積層型乳酸塩センサーの乳酸オキシダーゼを含む第１の検知層に対するコーティングの塗布
上で調製した乳酸オキシダーゼを含む第１の検知層にコーティングを適用した。乳酸塩検知層の表面の水を除去した。検知層をポリカーボネート溶液（（ＶＷＲ）塩化メチレン中０．８８ｍＭ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ））でコーティングし、乾燥させた。コーティング後、センサーをＰＢＳ（２０ｍＭ）溶液に保存した。
【０１０２】
表３に示すチューブ及びコーティングを使用して、上記のように追加の不動態層を調製した。
【０１０３】
実施例３
基準として機能する第２の検知層の、第１の検知層上のコーティングに塗布して積層型乳酸塩センサーを形成する
基準として機能する第２の検知層を、上で調製した第１の検知層上のコーティングに塗布した。
【０１０４】
Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ６５１（１９．５ｍＭ）、ＰＥＧＤＡ７００（ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート平均Ｍｎ７００、ポリマー含有量のみで８３．３％重量／重量、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）、Ｐｄ−ＢＭＡＰ−ＡＥＭＥ−４（１．３ｍＭ、上記のとおり調製）、ＮＭＰ（０．４５Ｍ）、及びＰＵ  Ｄ６４０（エタノール／水中で５重量／体積％９：１体積／体積、ポリマー含有量のみで１６．７％重量／重量、ＡｄｖａｎＳｏｕｒｃｅ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．）を、エタノール／水溶液が７２％（体積／体積）で、酸素基準層（溶液３）溶液を形成するように混合した。不動態層に酸素基準溶液を組み込むため、不動態層の表面の水を除去した。次いで、コーティングを表面に塗布した。次いで、コーティングされたセンサーをＰＢＳ中で保管した。
【０１０５】
酸素センサーを含む追加の第２の検知層を、表２に示されるモノマー及び／又はポリマーを使用して、実施例Ｉ及び実施例ＩＩＩの両方において上に記載されるとおり調製した。
【０１０６】
実施例Ｉ〜実施例ＩＩＩで作製された積層型乳酸塩センサーの配合を、表４に要約する。
【０１０７】
積層型乳酸塩／酸素及び酸素／酸素センサーの追加の配合を表６及び表７に示す。表に表示されているのは、主要なモノマー及び／又はポリマー成分の相互の重量パーセントである。図４Ａ〜図４Ｃは、追加の検知層１の構成を示す。表６及び表７のセンサーＡ〜センサーＫ及び上記の実施例Ｉ〜実施例ＩＩＩは、図４Ａに示すセンサー構成を表す。図４Ｂは、２つの別々の領域にある検知層１を示すが、いずれの領域も検知認識要素を含む加工ポリマーである。表６及び表７のセンサーＬ〜Ｑは、図４Ｂに示すセンサー構成を表す。図４Ｃは、検知層１が非ポリマー成分に囲まれたポリマー領域を含み得て、両方の領域が検知認識要素を含む構成を示す。表６及び表７のセンサーＲは、図４Ｃに示すセンサー構成を表す。
【０１０８】
実施例４
積層型乳酸塩センサーの性能
上記の実施例Ｉ〜実施例ＩＩＩで調製した積層型乳酸塩センサーの性を試験し、データを図２に示す。
【０１０９】
積層型乳酸塩センサーを、制御可能な酸素レベルを備えたカスタマイズされた試験用治具に配置した。全てのセンサーを５００ｍｌのＰＢＳ中で試験紙、３７℃で平衡化した。酸素及び乳酸塩の変調を、センサーで順次実行した。自動ガス混合システム及びポンプを使用して、それぞれ、酸素濃度を変調し、濃度を段階的に増加させて乳酸塩を分配した。センサーを、０％、０．２５％、０．５％、１％、２％、５％、１０％、２１％の酸素、及び酸素を２％で固定して０ｍＭ、２ｍＭ、４ｍＭ、１０ｍＭ、２４ｍＭの乳酸塩で試験した。各酸素及び乳酸塩の濃度において、センサーのリン光シグナルを平衡化し、各検知部分からのリン光寿命をカスタムアルゴリズムを使用して算出した。酸素又は乳酸塩のいずれかが変化する前の各工程の最後の２分間のリン光シグナルを平均することによって、応答曲線を生成した。
【０１１０】
実施例５
表５実施例Ｖの積層型センサーの成分
【表５】
2021530266.tif 000013
【０１１１】
不動態層は複数の目的を果たす。この実施例では、不動態層は、検知層１（乳酸塩センサー）と検知層２（酸素センサー）との間のクロストークを最小限に抑えるのに役立つ。検知層１における乳酸オキシダーゼによる酸素の消費は、検知層２（酸素センサー）の読み取りを人為的に変える可能性がある。同様に述べられるように、不動態層は、層１で起こる反応及び／又は消費される反応物／生成される生成物を、層２に到達及び／又は影響を与えることから隔離するように構成される。検知層及び不動態層の詳細は表５にある。簡単に説明すると、ＥＧ−９３Ａを不動態層用に５％（重量／重量）の濃度でテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解した。酸素検知層の場合、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ６５１（１９．５ｍＭ）、ＰＥＧＤＡ７００（ポリマー含有量のみで８３．３％重量／重量）、Ｐｄ−ＢＰ−ＡＥＭＥ−４（１．２ｍＭ）、ＮＭＰ（１．２５Ｍ）、及びＰＵ  Ｄ６４０（エタノール／水９：１体積／体積中で５重量／体積％、ポリマー含有量のみで１６．７％重量／重量）を混合して、エタノール／水溶液が全酸素検知溶液の７２％（体積／体積）になるようにした。積層型乳酸塩センサーの乳酸オキシダーゼを含む乳酸塩検知層を以下のように調製した。Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ６５１、ＨＥＭＡ、ＨＰＭＡ、ＥＧＤＭＡ（エチレングリコール−ジメタクリレート）、及びＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）を一緒に加え、よく混合して溶液１を形成した。ＡＥＭＡ、アエロコッカス・ビリダンス由来のＬＯｘ、及びＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水、２０ｍＭ）を混合して、溶液２を形成した。溶液１を溶液２に加えて、ＰＢＳの容量が混合物の総容量の１８．８％になるように、２０ｍＭ  ＰＢＳ中の最終濃度が、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ６５１（１９．５ｍＭ）、ＨＥＭＡ（３．６３Ｍ）、ＨＰＭＡ（１．３５Ｍ）、ＥＧＤＭＡ（０．３７Ｍ）、ＡＥＭＡ（水中０．５６ｍＭ）、ＮＭＰ（０．６７Ｍ）及び酵素成分（ＬＯｘ、２．１重量／体積％）の混合物を得た。混合物を重合し、コーティングプロセス用に調製した。乳酸塩検知層を拭いて表面の水分を取り除き、次いでＥＧ−９３Ａ溶液でコーティングした。０層、１層、及び３層のセンサーを取得するため、追加の層を加えた。検知層及び不動態層は酸素溶液でコーティングされていた。次いで、コーティングされたセンサーをＰＢＳ中で保管した。
【０１１２】
図３は、０ｍＭ〜２４ｍＭの乳酸塩の酸素検知層からのリン光寿命測定値の変化を示す。層の数が増えると、酸素センサーの応答はゼロ近くまで減少し、酸素検知層に影響を与える微量の交差感受性を示す。
表６酸素／酸素センサーの組成（主成分のモノマー及び／又はポリマー含有量の重量／重量％）
【表６】
2021530266.tif 000014
2021530266.tif 000015
2021530266.tif 000016
【０１１３】
本明細書では本発明の好ましい実施形態を示して説明してきたが、かかる実施形態が例としてのみ提供されていることは当業者にとって明らかであろう。本開示から逸脱することなく、多数の変形、変更、及び置換を当業者は想到するであろう。例えば、上で論じた幾つかの実施形態は、下にある層を被包するセンサーの層を説明しているが、他の構成が可能であることを理解されたい。例えば、他のどの層も被包することなく、不動態層が第１の活性層と第２の活性層を分離するように、センサーの不動態層を、第１の活性層と第２の活性層との間に長手方向に配置することができる。本明細書に記載される本開示の実施形態の様々な代替が、発開示を実施する際に使用され得ることが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲が本開示の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲に含まれる方法及び構造、並びにそれらの等価物が特許請求の範囲に包含されることが意図される。上述した方法が特定の順序で生じる特定の事象を示す場合、特定の事象の順序を修正してもよい。加えて、特定の事象は、可能な場合は並行プロセスで同時に実行してもよく、また上述したように順次実行してもよい。
【０１１４】
本明細書に記載されている全ての特許、特許出願及び刊行物は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０１１５】
開示は、理解を明確にする目的で例示及び例としてある程度詳細に提供されているが、開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正を実施できることは当業者には明らかであろう。したがって、前述の説明及び例は、限定的なものとして解釈されるべきではない。
【図１】
2021530266.tif 000017
【図２Ａ】
2021530266.tif 000018
【図２Ｂ】
2021530266.tif 000019
【図３】
2021530266.tif 000020
【図４Ａ】
2021530266.tif 000021
【図４Ｂ】
2021530266.tif 000022
【図４Ｃ】
2021530266.tif 000023
【国際調査報告】
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