(57)【要約】  エチレンオキシドを使用した滅菌に耐えることができる分析物センサが提供される。分析物センサは、求核基を有する１つ以上の高分子膜を備え得る。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
求核基を有する高分子膜と、
前記高分子膜内に埋め込まれた分析物感知成分と、を備え、
前記求核基は、エチレンオキシドと化学反応することができる、
分析物センサ。
【請求項２】
前記分析物感知成分は、グルコースオキシダーゼである、請求項１に記載の分析物センサ。
【請求項３】
前記高分子膜は、１つ以上の電極と接触している、請求項１に記載の分析物センサ。
【請求項４】
前記求核基はヘテロ原子を含む、請求項１に記載の分析物センサ。
【請求項５】
前記求核基はアルコールである、請求項１に記載の分析物センサ。
【請求項６】
前記求核基はピリジニル基である、請求項１に記載の分析物センサ。
【請求項７】
前記求核基は負に帯電している、請求項１に記載の分析物センサ。
【請求項８】
前記求核基はカルボン酸塩である、請求項７に記載の分析物センサ。
【請求項９】
前記求核基はスルホン酸塩である、請求項７に記載の分析物センサ。
【請求項１０】
前記高分子膜は、ビニルピリジン由来のユニットを含む、請求項１に記載の分析物センサ。
【請求項１１】
前記高分子膜は、求核基を有する（メタ）アクリレート由来のユニットを含む、請求項１に記載の分析物センサ。
【請求項１２】
前記（メタ）アクリレート由来のユニットは、式（ＩＩ）の構造を有し、
【化１】
2017501713.tif 000018
ここで、Ｒは、１つ以上の求核基を有する親水基である、請求項１１に記載の分析物センサ。
【請求項１３】
前記（メタ）アクリレート由来のユニットは、式（ＩＩａ）の構造を有し、
【化２】
2017501713.tif 000019
ここで、Ｘは、−Ｏ−、−ＮＲ’−、または−Ｓ−であり、
ｙは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０であり、
ここで、Ｒ’は、水素または−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルである、
請求項１１に記載の分析物センサ。
【請求項１４】
前記（メタ）アクリレート由来のユニットは、２−ヒドロキシエチルメタクリレート由来である、請求項１３に記載の分析物センサ。
【請求項１５】
前記（メタ）アクリレート由来のユニットは、式（ＩＩＩ）の構造を有し、
【化３】
2017501713.tif 000020
ここで、Ｌは、結合、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、−Ｙ−Ｃ１〜Ｃ６アルキル、または親水基であり、
Ｒｎは、負に帯電した基であり、
ここで、Ｙは、−Ｏ−、−ＮＲ’−、または−Ｓ−であり、Ｒ’は、水素または−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルである、
請求項１１に記載の分析物センサ。
【請求項１６】
前記（メタ）アクリレート由来のユニットは、式（ＩＩＩａ）の構造を有し、
【化４】
2017501713.tif 000021
Ｙは、−Ｏ−、−ＮＲ’−、または−Ｓ−であり、
Ｒｎは、負に帯電した基であり、
ｕは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０であり
ここで、Ｒ’は、水素または−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルである、
請求項１５に記載の分析物センサ。
【請求項１７】
前記高分子膜は、式（ＩＶ）の架橋を有し、
【化５】
2017501713.tif 000022
ここで、ｚは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０である、
請求項１に記載の分析物センサ。
【請求項１８】
前記高分子膜は、式（ＩＶ）の架橋を有し、
【化６】
2017501713.tif 000023
ここで、ｚは、約５〜約２０の平均値である、
請求項１に記載の分析物センサ。
【請求項１９】
分析物センサを滅菌するための方法であって、
前記分析物センサをエチレンオキシドに接触させることを含み、
前記分析物センサは、
求核基を有する高分子膜と、
前記高分子膜内に埋め込まれた分析物感知成分と、を備える、
方法。
【請求項２０】
１つ以上の求核基を有する高分子膜と、
前記高分子膜内に埋め込まれた分析物感知成分と、を備え、
前記求核基の少なくとも一部分は、エチレンオキシドと化学反応している、
分析物センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
[0001]  本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１３年１２月２３日に出願の米国特許出願第１４／１３８，３７９号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  本章に記載される内容は、特段の記載がない限り、本出願の請求の範囲に対する従来技術ではなく、本章に含まれることにより従来技術と認められるものではない。
【０００３】
[0003]  生理学的パラメータを連続的または半連続的に監視することは、現代医学の多くの分野で応用されている。一体化された電子コンポーネントと共に酵素を採用する電気化学式分析物センサを使用すると、液体試料内の分析物を定量化することができる。医療デバイスは、使用中に、患者が感染症および他の有害な細菌に曝されることを防止するために、滅菌される。典型的な滅菌技術は、電子コンポーネントまたは酵素のいずれかを損傷させることになるため、一部の分析物に対して使用することができない。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]  一態様において、エチレンオキシドを使用した滅菌に耐え得る分析物センサが開示される。分析物センサは、求核基を有する１つ以上の高分子膜を備え得る。求核基は、エチレンオキシドと化学反応をするのに十分な求核性を有する基であり得る。これは、酸素、硫黄、窒素等のヘテロ原子であり、アルコール、チオール、アミン等の官能基の一部を成し得る。いくつかの態様において、求核基は、ビニルピリジン由来の高分子サブユニット内の窒素原子である。他の態様では、求核基は、２−ヒドロキシエチルアクリレートまたは２−ヒドロキシエチルメタクリレート等の（メタ）アクリレート由来の高分子サブユニット内の酸素原子である。いくつかの態様において、求核基は、カルボン酸塩またはスルホン酸塩等の高分子サブユニット内の負に帯電した基である。また、本明細書に記載される分析物センサのエチレンオキシド滅菌方法も開示される。
【０００５】
[0005]  これらの態様、ならびに、他の態様、効果、および代替物は、以下の詳細な説明を読み、必要に応じて添付の図面を参照することにより、当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
[0006]  
【図１】図１は、エチレンオキシド（ＥｔＯ）を用いて、３７℃で６時間、７５０ｍｇ／Ｌの濃度で滅菌したグルコースセンサ（グループ１）と、滅菌していないグルコースセンサ（グループ２）とによって生成された電流を比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0007]  以下の詳細な説明において、添付の図面を参照して、開示されるシステムおよび方法の多様な特徴および機能が説明される。図面において、同様の符号は、文脈上特段の記載がない限り、通常、同様のコンポーネントを特定する。本明細書内に記載される例示的な方法およびシステムの実施形態は、限定を意図したものではない。開示される方法およびシステムの特定の態様は、多種多様な構成で配置および組み合わせることができ、それらの全てが本明細書内で意図されていることが容易に理解されよう。
【０００８】
[0008]  一態様において、エチレンオキシド（ＥｔＯ）による滅菌後に機能を維持することができる分析物センサが提供される。分析物センサは、
求核基を有する高分子膜と、
高分子膜内に埋め込まれた分析物感知成分と、を備え、
求核基は、エチレンオキシドと化学反応することができる。
【０００９】
[0009]  いくつかの実施形態において、分析物センサは、求核基を有する２つ以上の高分子膜を備える。
【００１０】
[0010]  また、エチレンオキシドを使用して分析物センサを滅菌する方法も提供される。一態様において、分析物エチレンオキシドを滅菌するための方法は、
分析物センサをエチレンオキシドに接触させることを含み、
分析物センサは、
求核基を有する高分子膜と、
高分子膜内に埋め込まれた分析物感知成分と、を備える。
【００１１】
[0011]  いくつかの実施形態において、求核基は、エチレンオキシドと化学反応するのに十分な求核性を有する。好適な求核剤は、１つ以上のヘテロ原子を有する官能基を含む。好適なヘテロ原子は、酸素、窒素、または硫黄原子を含み、それぞれ、アルコール、アミン、またはチオール等の官能基の一部であり得る。
【００１２】
[0012]  別の態様では、分析物センサが開示される。分析物センサは、
１つ以上の求核基を有する高分子膜と、
高分子膜内に埋め込まれる分析物感知成分と、を備え、
求核基の少なくとも一部分がエチレンオキシドと反応している。
【００１３】
[0013]  医療デバイスは、使用中に感染および／または有害な細菌に曝される可能性を低下させるために、滅菌されることが多い。医療デバイスを滅菌するために利用可能な方法としては、例えば、電子ビーム放射、エチレンオキシド（ＥｔＯ）および高温オートクレーブを含む多くの標準的な滅菌方法がある。しかし、分析物感知成分および一体化された電子コンポーネントを有するデバイスに対しては、大半の滅菌技術を使用することができない。例えば、電子ビーム滅菌は、ＩＣチップコンポーネントを損傷させる恐れがあり、オートクレーブは、分析物感知成分および電子機器を損傷させる恐れがある。ＥｔＯ滅菌は、電子コンポーネントを損傷させないが、特定の分析物感知成分（例えば、酵素）に対して適合性がない。しかし、本明細書で開示されるように、分析物感知成分は、エチレンオキシドによってアルキル化され得る複数の求核基を有する高分子材料内に埋め込まれ得る。これらの求核基は、その後、滅菌プロセス中にデバイスに侵入するエチレンオキシド分子に対するインターセプタとして作用し得るため、分析物感知成分を、エチレンオキシドによるアルキル化から保護して、デバイスにおける分析物感知成分の機能を維持することができる。
【００１４】
[0014]  いくつかの実施形態において、分析物センサは、酵素ベースのバイオセンサである。これらのデバイスは、分析物濃度依存生化学反応信号を、光信号または電気信号等の測定可能な物理信号へと変換することができる。分析物センサは、臨床、環境、農業、およびバイオテクノロジーの用途において、分析物の検出に使用され得る。人体の体液の臨床的評価において測定可能な分析物には、例えば、グルコース、乳酸、コレステロール、ビリルビン、タンパク質、脂質、および電解質が含まれる。血液、涙膜、または組織液等の生体液中の分析物を検出することは、多くの病気の診断および監視において重要であり得る。
【００１５】
[0015]  いくつかの実施形態において、分析物センサは、眼球装着デバイス、歯装着デバイス、または皮膚装着デバイス等の身体装着デバイスのコンポーネントであり得る。眼球装着デバイスは、この眼球装着デバイスを着用しているユーザの涙膜（本明細書において「涙膜」という用語は、「涙」および「涙液」と同義で使用される）内から検出される１つ以上の分析物に基づいて健康関連情報を監視するように構成され得る。例えば、眼球装着デバイスは、１つ以上の分析物（例えば、グルコース）を検出するように構成されたセンサを備えたコンタクトレンズの形態を取り得る。眼球装着デバイスは、また、他の多様な種類の健康関連情報を監視するようにも構成され得る。
【００１６】
[0016]  いくつかの実施形態において、身体装着デバイスには、歯装着デバイスが含まれ得る。歯装着デバイスは、眼球装着デバイスの形態またはそれと類似の形態を取ることができ、歯装着デバイスを着用しているユーザの体液（例えば、唾液）内の少なくとも１つの分析物を検出するように構成され得る。
【００１７】
[0017]  いくつかの実施形態において、身体装着デバイスには、皮膚装着デバイスが含まれ得る。皮膚装着デバイスは、眼球装着デバイスの形態またはそれと類似の形態を取ることができ、皮膚装着デバイスを着用しているユーザの体液（例えば、汗、血液等）内の少なくとも１つの分析物を検出するように構成され得る。
【００１８】
[0018]  分析物センサは、本明細書に記載される高分子膜の１つ以上に埋め込まれた（つまり、囲まれた）分析物感知成分を有し得る。分析物センサの分析物感知成分は、特定の分析物の生理学的レベルを監視するように選択され得る。例えば、グルコース、乳酸、コレステロール、ならびに、多様なタンパク質および脂質は、例えば涙膜を含む体液内に見られ、連続的または半連続的な監視の恩恵を受け得る病状の指標になり得る。
【００１９】
[0019]  分析物感知成分は、１つ以上の分析物を監視するように選択される酵素であり得る。例えば、生理学的なコレステロールレベルは、コレステロールオキシダーゼにより監視でき、乳酸レベルは乳酸オキシダーゼにより監視でき、グルコースレベルはグルコースオキシダーゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）により監視できる。
【００２０】
[0020]  いくつかの実施形態において、分析物感知成分は、分析物との化学反応を経て検出可能な反応生成物を生成する酵素であり得る。例えば、グルコースオキシダーゼ（「ＧＯｘ」）を含むコポリマーは、グルコースとの反応に触媒作用を及ぼして過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を生成するべく作用電極の周りに位置付けられ得る。以下に示すように、過酸化水素は、その後、作用電極で酸化され、電子を作用電極に放出することができ、それにより、電流が生成される。
【化１】
2017501713.tif 000002
【００２１】
[0021]  還元反応または酸化反応のいずれかによって生成された電流は、反応速度に略比例し得る。さらに、反応速度は、分析物分子が電気化学センサ電極に到達して、直接的に、または試薬を用いた触媒作用により、還元反応または酸化反応を促す速度に応じて変わり得る。分析物分子が試料採取領域から電気化学センサ電極に拡散する速度が、追加の分析物分子が周囲の領域から試料採取領域に拡散する速度と略同じである静止状態では、反応速度は、分析物分子の濃度に略比例し得る。したがって、電流は、分析物濃度の指標を提供することができる。
【００２２】
[0022]  他の実施形態において、分析物感知成分は、グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）である。特定の例では、ＧＤＨを使用する場合、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）、フラビンモノヌクレオチド、ピロロキノリンキノン（ＰＱＱ）、またはコエンザイム等の補因子を追加してもよい。
【００２３】
[0023]  本明細書に記載される分析物センサは、１つ以上の導電性電極を備えることができ、これらの電極間を電流が流れ得る。用途に応じて、電極は、様々な目的で構成され得る。例えば、センサは、作用電極、参照電極、および対向電極を備え得る。また、参照電極が対向電極として作用する二電極システムも可能である。作用電極は、ポテンショスタット等の回路を介して参照電極に接続され得る。
【００２４】
[0024]  電極は、任意の種類の導電性材料から形成することができ、そのような材料をパターニングするために使用される任意のプロセス、例えば、堆積またはフォトリソグラフィ等によってパターニングされ得る。導電性材料は、例えば、金、プラチナ、パラジウム、チタン、炭素、銅、銀／塩化銀、不活性材料から形成される導体、金属、またはこれら材料の任意の組み合わせであり得る。他の材料もまた想定され得る。
【００２５】
[0025]  エチレンオキシド（ＥｔＯ）は、２個の炭素を持つエチレンユニットと、酸素原子とから成るひずみの大きい、化学反応性の高い環状エーテル分子である。ひずみの大きい三原子環は、求核試薬と反応して、開環反応を起こす。エチレンオキシドの滅菌作用は、タンパク質上の求核基および微生物の核酸のアルキル化により実現される。結果として、エチレンオキシドは、ウィルス、バクテリア、真菌、細菌芽胞を消滅させ得る。
【００２６】
[0026]  ＥｔＯ滅菌は、多くの方法によって実行され、密閉した容器またはチャンバ（つまり、滅菌器）内で実行され得る。本技術において公知の方法には、例えば、ガス拡散滅菌、マイクロドーズ滅菌、または可撓性チャンバ滅菌（flexible chamber sterilization）が含まれる。一部の方法では、エチレンオキシドは、ガスとして導入される一方、他の方法では、エチレンオキシドは、液体または溶液として導入される。滅菌は、小規模（つまり、一度に１つのセンサ）、大規模（つまり、一度にパレットまたは台車に載せられたセンサ）、またはそれらの規模間の任意の規模で実行され得る。
【００２７】
[0027]  滅菌は、約２０℃〜約７０℃の間で実行され得る。いくつかの実施形態において、この温度は、約３０℃〜約６０℃であってよく、または約４０℃〜約５０℃であってよい。特定の実施形態では、滅菌温度は約３７℃である。
【００２８】
[0028]  滅菌器内のエチレンオキシドの濃度は、約２００ｍｇ／Ｌ〜約１，０００ｍｇ／Ｌであり得る。いくつかの実施形態において、濃度は、約２００ｍｇ／Ｌ〜約５００ｍｇ／Ｌであってよく、または約５００ｍｇ／Ｌ〜約１，０００ｍｇ／Ｌであってよい。特定の実施形態において、エチレンオキシド濃度は約７５０ｍｇ／Ｌである。
【００２９】
[0029]  エチレンオキシドは、水と化学的に反応するため、滅菌器内のエチレンオキシドの濃度は、滅菌器内の湿度に応じて調節され得る。いくつかの実施形態において、滅菌は、約２０％〜約８０％の湿度を有する雰囲気内で実行される。滅菌が約８０％を超える湿度、または約２０％未満の湿度を有する雰囲気内で実行されると、滅菌に使用されるエチレンオキシドの濃度は、エチレンオキシドの水に対する反応性を考慮して調節することが必要になり得る。例えば、滅菌が８０％よりも高い湿度で行われる場合、より高濃度のエチレンオキシドが使用され得る。滅菌が２０％未満の湿度で行われる場合、より低濃度のエチレンオキシドが使用され得る。
【００３０】
[0030]  いくつかの実施形態において、求核基は、ポリ（ビニルピリジン）等のビニルピリジン由来の高分子サブユニット内の窒素原子であり得る。求核基は、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）およびポリ（ビニルピリジン）（ＰＶＰ）の架橋結合された親水性コポリマー内に存在し得る。ＰＥＧおよびＰＶＰのコポリマーは、ＰＥＧおよびＰＶＰそれぞれの１つ以上のブロックを有するブロックコポリマー、例えば、ＰＥＧおよびＰＶＰのジブロックコポリマーであり得る。
【００３１】
[0031]  いくつかの実施形態において、求核基を有する高分子膜は、下記の式（Ｉ）の架橋結合された親水性ジブロックコポリマーであり得る。
【化２】
2017501713.tif 000003
ここで、ｎおよびｍは、それぞれ独立して、それぞれが約５００〜約１０，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有するポリ（ビニルピリジン）ブロックおよびポリ（エチレングリコール）ブロックを提供するように選択される。他の実施形態では、ｎは、約５〜約１００の平均値であり、ｍは約５〜約２５０の平均値である。説明を簡単にするために、感知膜のポリ（ビニルピリジン）のピリジン窒素が本明細書に記載される架橋に共有結合される（つまり架橋結合される）ように描写される。当業者は、実用上、全てのピリジン窒素が架橋結合されるとは限らず、架橋結合されないピリジン窒素原子がエチレンオキシドとの化学反応において求核剤として作用し得ることを認識するであろう。同様に、ＰＥＧブロックの末端ヒドロキシ基は求核剤になり得る。架橋は、分子量の算出には考慮されない。
【００３２】
[0032]  特定の実施形態において、ｎは、ポリ（ビリルピリジン）ブロックのＭｎが表１の範囲に入るように選択され、ｍは、ポリ(エチレングリコール)ブロックのＭｎが表２の範囲に入るように選択される。例えば、感知膜の架橋結合された親水性ジブロックコポリマーは、約５，０００〜約６，０００のＭｎを有するポリ(ビニルピリジン)ブロックと、約８，０００〜約９，０００のＭｎをポリ(エチレングリコール)ブロックとを有し得る。
【表１】
2017501713.tif 000004
【表２】
2017501713.tif 000005
【００３３】
[0033]  いくつかの実施形態において、ビニルピリジンユニットの（ｎに対応する）平均値とエチレングリコールユニットの（ｍに対応する）平均値との比は、表３から選択され得る。例えば、ビニルピリジンユニットの平均値が約２，０００である場合、エチレングリコールユニットの平均値はおよそ４，０００であり、結果としてビニルピリジンユニットとエチレングリコールユニットとの比は、およそ１：２である。
【表３】
2017501713.tif 000006
【００３４】
[0034]  いくつかの実施形態において、求核基を有する高分子膜は下記式（Ｉａ）の架橋結合された親水性ジブロックコポリマーであり得る。
【化３】
2017501713.tif 000007
ここで、ｘ、ｙ、ｖ、およびｓは、ポリ（エチレングリコール）ブロックおよびビニルピリジン／スチレンコポリマーブロックが、それぞれ、約１，０００〜約１００，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有するように選択される。他の実施形態では、ｘは約２５〜約２５０の平均値であり、ｙは約５〜約５０の平均値である。式（Ｉ）と同様に、説明を簡単にするために、保護膜のポリ（ビニルピリジン）のピリジン窒素は、架橋に共有結合されているように描写される。しかし、当業者は、実用上、保護膜の全てのピリジン窒素が架橋結合されるとは限らず、架橋結合されないピリジン窒素原子がエチレンオキシドとの化学反応において求核剤として作用し得ることを認識するであろう。
【００３５】
[0035]  いくつかの実施形態において、求核基は、（メタ）アクリレート由来の高分子サブユニット内に含まれ得る。本明細書で使用される「（メタ）アクリレート」は、アクリレート、メタクリレート、またはそれらの混合物を指す。（メタ）アクリレート由来のユニットは、架橋結合された親水性コポリマーの（メタ）アクリレート由来の主鎖の一部であってよく、各（メタ）アクリレート由来のユニットは、親水性側鎖を有する。親水性側鎖は、水溶性またはアルコール等の水混和溶媒であり得る。側鎖は、１つ以上のヘテロ原子（例えば、窒素、酸素、または硫黄原子）を有し得る。いくつかの実施形態において、親水性側鎖は、１つ以上のヒドロキシ基を有する。（メタ）アクリレート由来のユニットの親水性側鎖は、１つ以上のアルキレンオキシドユニットを含み得る。アルキレンオキシドユニットは、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（プロピレングリコール）、ポリ（ブチレンオキシド）、またはそれらの混合物等のポリマーの形態であってよく、２つまたは３つの異なるアルキレンオキシドユニットの組み合わせを含むコポリマーであってもよい。いくつかの実施形態において、親水性側鎖のポリ（アルキレンオキシド）は、２つまたは３つの異なるポリ（アルキレンオキシド）ポリマーのブロックを含むブロックコポリマーである。特定の実施形態では、ポリ（アルキレンオキシド）は、ポリ（エチレングリコール）およびポリ（プロピレングリコール）のブロックコポリマーである。他の実施形態では、親水性側鎖および架橋は、共に、ポリ（エチレングリコール）を含む。
【００３６】
[0036]  いくつかの実施形態において、メタ（アクリレート）由来のユニットは、下記式（ＩＩ）の構造を有し得る。
【化４】
2017501713.tif 000008
ここで、Ｒは、１つ以上の求核基を有する親水基である。特定の実施形態において、親水基は、アルコール等の１つ以上のヒドロキシ基を含む。
【００３７】
[0037]  いくつかの実施形態において、（メタ）アクリレート由来のユニットは、下記式（ＩＩａ）の構造を有し得る。
【化５】
2017501713.tif 000009
ここで、Ｘは、−Ｏ−、−ＮＲ’−、または−Ｓ−であり、ｙは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０であり、ここで、Ｒ’は、水素または−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルである
【００３８】
[0038]  いくつかの実施形態において、（メタ）アクリレート由来のユニットは、２−ヒドロキシエチルアクリレートまたは２−ヒドロキシエチルメタクリレート由来であり得る。特定の実施形態において、（メタ）アクリレート由来のユニットは、下記の構造を有する。
【化６】
2017501713.tif 000010
【００３９】
[0039]  いくつかの実施形態において、（メタ）アクリレート由来のユニットは、ｚが約２〜約２５０の平均値である、式（ＩＩａ）の構造を有し得る。
【００４０】
[0040]  いくつかの実施形態では、（メタ）アクリレート由来のユニットは、ＹおよびＲ２が上記の通りであり、ｘが、ポリ（エチレングリコール）が約１００〜約１０，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有するようなものである、式（ＩＩａ）の構造を有し得る。特定の実施形態において、ｘは、ポリ（エチレングリコール）のＭｎが表４の範囲に入るように選択される。
【表４】
2017501713.tif 000011
【００４１】
[0041]  特定の実施形態において、分析物センサは、Ｙが−Ｏ−であり、Ｒ２がメチルであり、ｘが、ポリ（エチレングリコール）が約５００の数平均分子量（Ｍｎ）を有するようなものである、式（ＩＩａ）の構造を有する（メタ）アクリレート由来のユニットを有する。
【００４２】
[0042]  いくつかの実施形態において、求核基は、負に帯電し得る。負に帯電した基は、負電荷を有するヘテロ原子またはヘテロ原子を含む基であり得る。負に帯電した基は、マロン酸塩等のように２つ以上の負電荷を有し得る。負に帯電した基は、塩であってよく、第１族および第２族の金属ならびに第４級アミン等の有機カチオンを含み得る、１つ以上のカチオンを含み得る。
【００４３】
[0043]  いくつかの実施形態において、負に帯電した求核基は、１つ以上の高分子膜の（メタ）アクリレート由来のユニットに含まれ得て、下記式（ＩＩＩ）の構造を有し得る。
【化７】
2017501713.tif 000012
ここで、Ｌは結合、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、−Ｙ−Ｃ１〜Ｃ６アルキル、または親水基であり、Ｒｎは、負に帯電した基であり、ここで、Ｙは、−Ｏ−、−ＮＲ’−、または−Ｓ−であり、Ｒ’は、水素または−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルである。
【００４４】
[0044]  親水基は、水溶性またはアルコール等の水混和性溶媒であってよく、１つ以上のヘテロ原子（例えば、窒素、酸素、または硫黄原子）を有し得る。いくつかの実施形態において、Ｌは、１つ以上のヒドロキシ基を有する。
【００４５】
[0045]  いくつかの実施形態において、Ｌは、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、または−Ｏ−Ｃ１〜Ｃ６アルキルであり、ここで、Ｃ１〜Ｃ６アルキルは、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、またはヘキシレンである。
【００４６】
[0046]  いくつかの実施形態において、負に帯電した基は、下記式（ＩＩＩａ）の構造を有する（メタ）アクリレート由来のユニットに含まれ得る。
【化８】
2017501713.tif 000013
ここで、ＹおよびＲｎは、上記の通りであり、ｕは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０である。
【００４７】
[0047]  いくつかの実施形態において、メタクリレート由来のユニットは、ＹおよびＲｎが上記の通りであり、ｕが、ポリ（エチレングリコール）が約１００〜約１０，０００の数平均分子量（Ｍｎ）を有するようなものである、式（ＩＩＩａ）の構造を有し得る。特定の実施形態において、ｕは、ポリ（エチレングリコール）のＭｎが表５の範囲に入るように選択される。
【表５】
2017501713.tif 000014
【００４８】
[0048]  特定の実施形態において、分析物センサは、Ｙが−Ｏ−であり、Ｒｎがメチルであり、ｕが、ポリ（エチレングリコール）が約５００の数平均分子量（Ｍｎ）を有するようなものである、式（ＩＩＩａ）の構造を有するメタクリレート由来のユニットを有する。
【００４９】
[0049]  いくつかの実施形態において、Ｒｎは、負電荷を有するヘテロ原子、またはヘテロ原子を含む基であり、Ｒｎは、マロン酸塩等の、２つ以上の負電荷を有する基であり得る。Ｒｎは、塩であってよく、第１族および第２族の金属ならびに第４級アミン等の有機カチオンを含み得る、１つ以上のカチオンを含み得る。Ｒｎは、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ’）−、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−Ｎ（Ｒ’）Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−Ｓ（Ｏ）（Ｒ’）−、−Ｓ（Ｏ）Ｏ−、−Ｓ（Ｏ）２Ｏ−、−Ｐ（Ｏ）（ＯＲ’）Ｏ−、−Ｐ（Ｏ）（Ｒ’）Ｏ−、−Ｐ（Ｏ）（ＮＲ２’）Ｏ−、−Ｐ（Ｏ）（ＮＲ２’）（ＮＲ’）−、−Ｐ（Ｏ）（Ｒ’）（ＮＲ’）−、−Ｐ（Ｏ）（ＯＲ’）（ＮＲ’）−、−ＯＰ（Ｏ）（ＯＲ’）Ｏ−、−ＯＰ（Ｏ）（Ｒ’）Ｏ−、−ＯＰ（Ｏ）（ＮＲ２’）Ｏ−、−ＯＰ（Ｏ）（ＮＲ２’）（ＮＲ’）−、−ＯＰ（Ｏ）（Ｒ’）（ＮＲ’）−、−ＯＰ（Ｏ）（ＯＲ’）（ＮＲ’）−、−Ｐ（Ｏ）Ｏ２２−、−Ｐ（Ｏ）（ＮＲ’）２２−、−ＯＰ（Ｏ）Ｏ２２−、−ＯＰ（Ｏ）（ＮＲ’）２２−、またはそれらの塩から選ぶことができ、ここで、Ｒ’は、水素または−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルである。いくつかの実施形態において、−Ｌ−Ｒｎは、プロピルスルホン酸カリウム等のアルキルスルホン酸塩である。他の実施形態では、Ｌは結合であり、ＲｎはＯ−またはその塩である。
【００５０】
[0050]  いくつかの実施形態において、分析物センサは、架橋結合されたタンパク質の膜を備え、求核基は、それらタンパク質の１つ以上の官能基であり得る。タンパク質は、生化学反応において実質的に反応性が低いため、分析物感知成分との干渉を制限することになるが、エチレンオキシドと化学反応をすることができる求核基を含み得る。タンパク質は、架橋を介して共有結合され、架橋ネットワークを形成し得る。架橋は、タンパク質間の共有結合を有し、分析物感知成分と、１つ以上のタンパク質、および／または別の分析物感知成分との間の共有結合を含み得る。高分子膜の１つ以上は、１つ以上のタンパク質を有し得る。いくつかの実施形態において、これらのタンパク質は同一または実質的に同一であり、他の実施形態では、感知膜は２つ以上の異なる種類のタンパク質を有し得る。いくつかの実施形態において、タンパク質はウシ血清アルブミンである。
【００５１】
[0051]  いくつかの実施形態において、求核基は、高分子膜の１つ以上内にある１つ以上の架橋の官能基であり得る。架橋は、式（Ｉ）および（Ｉａ）のピリジン窒素原子間、または架橋結合されたタンパク質を有する膜内のアミン基の窒素原子間に存在し得る。
【００５２】
[0052]  架橋は、２つ以上のエポキシド基を含む架橋剤に由来し得る。エポキシドと、感知膜のコポリマーおよび／または保護膜のコポリマーの架橋可能な官能性との化学反応は、求電子性のエポキシド炭素原子において架橋可能な官能性の求核攻撃により進行し、２つ以上の第二級アルコール部分を含む架橋を提供することができる。例えば、ピリジン基等の窒素官能性を有するコポリマーは、エポキシド基を有する架橋剤と反応して、β−ヒドロキシアミン官能性を含む架橋を提供することができる。
【００５３】
[0053]  いくつかの実施形態において、架橋は、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）を含む。例えば、架橋は、下記式（ＩＶ）の構造を有し得る。
【化９】
2017501713.tif 000015
ここで、ｚは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０である。
ここで、
【００５４】
[0054]  特定の実施形態において、ｚは、約５〜約２５０の平均値である。
【００５５】
[0055]  他の実施形態において、ｚは、架橋のＰＥＧ部分の数平均分子量（Ｍｎ）が約２００〜約１０，０００であるようなものである。例えば、ｚは、架橋のＰＥＧ部分のＭｎが表６の範囲に入るように選択され得る。
【表６】
2017501713.tif 000016
【００５６】
[0056]  好適な架橋は、例えば、ジグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎ−ジグリシジル−４−グリシジルオキシアニリン、およびジエチレングリコールジグリシジルエーテル由来である。
【００５７】
[0057]  いくつかの実施形態において、架橋は、タンパク質および／または分析物感知成分上のアミン基の窒素原子と架橋内の炭素原子との間の炭素・窒素二重結合により形成され得る。いくつかの実施形態において、架橋は、ジカルボニル化合物由来であり得る。例えば、感知膜の架橋は、下記の式（Ｖ）の構造を有し得る。
【化１０】
2017501713.tif 000017
ここで、Ａは、それぞれ独立して、タンパク質または分析物感知成分であり、Ｒｂは、Ｃ０〜Ｃ４アルキルまたは親水基であり、Ｒ”は、それぞれ独立して、水素または−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルであり、ここで、Ｒｂは、１つ以上の求核基を含む。Ｒｂは、水溶性またはアルコール等の水混和溶媒であってよく、１つ以上のヘテロ原子（例えば、窒素、酸素、または硫黄）を有し得る。いくつかの実施形態において、架橋は、１つ以上のヒドロキシ基を有する。例えば、Ｒｂは、式（ＩＶ）の構造を有し得る。式（Ｖ）からわかるように、架橋は、Ｒｂ基に加え、２つの炭素を有する。したがって、本明細書において所定数の炭素原子（例えば、Ｃ４）を有すると記載される架橋は、炭素原子が２つ少ない（例えば、Ｃ２）Ｒｂ基を有することになる。例えば、「Ｃ４アルキル架橋」は、Ｃ２アルキルであるＲａ基を有する。
【００５８】
[0058]  いくつかの実施形態において、架橋は、１つ以上のアルキレンオキシドユニットを含む。アルキレンオキシドユニットは、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（プロピレングリコール）、ポリ（ブチレンオキシド）、またはそれらの混合物等のポリマーの形態であってよく、２つまたは３つの異なるアルキレンオキシドユニットの組み合わせを含むコポリマーであってもよい。いくつかの実施形態において、架橋のポリ（アルキレンオキシド）は、２つまたは３つの異なるポリ（アルキレンオキシド）ポリマーのブロックを含むブロックコポリマーである。特定の実施形態では、ポリ（アルキレンオキシド）は、ポリ（エチレングリコール）およびポリ（プロピレングリコール）のブロックコポリマーである。他の実施形態では、架橋および（メタ）アクリレート由来のユニットは、ポリ（エチレングリコール）を含む。
【００５９】
実施例１．分析物センサの作製および滅菌
[0059]  ＰＢＳ（４００μＬ）中にグルコースオキシダーゼ（１０ｍｇ、Ｔｙｐｅ  ＶＩＩ、Ｓｉｇｍａ社製）を加えた溶液を、ＨＥＭＡ（２２５μＬ）、ＰＥＧＭＡ（１７５μＬ）、ジエチレングリコールジメタクリレート（４μＬ）、および２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン（２ｍｇ）と混合した。結果として得られた混合物を、プラチナ製電極上に堆積し、３６５ｎｍのＵＶ光で５分間硬化して、グルコースセンサを得た。所定数のセンサを同様の方法で作製した。一組のセンサ（グループ１）には、ＥｔＯ滅菌（７５０ｍｇ／Ｌ、３７℃で６時間）を行った。別の組のセンサ（グループ２）は、滅菌せずに、周囲条件下で保存した。グループ１およびグループ２を、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中のグルコース濃度を５０μＭ〜１５００μｍの範囲として、検査した。センサをＰＢＳに浸漬し、グルコース濃度を１０〜１５分毎に上昇させた。各センサの電極で生成される電流を、ポテンショスタットを使用して測定した（図１）。
【図１】
2017501713.tif 000024
【国際調査報告】
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2017501713.tif 000026