(57)【要約】【課題】  ２種以上の検体を検出可能な植込み型センサーの必要性が存在する。【解決手段】  本明細書に記載のいくつかの実施形態は、第１の検体の存在下で第１の発光シグナルを生成するように構成された第１のポリマー−発光検出化合物と、第２の検体の存在下で第２の発光シグナルを生成するように構成された第２のポリマー−発光検出化合物とを含むセンサーに関する。第２の発光シグナルは、第１の発光シグナルの発光寿命の少なくとも１．１倍の発光寿命を有し得る。シグナルのかかる時間差は、例えば、第１の発光シグナル及び第２の発光シグナルが同一又は類似の発光スペクトルを有する場合でも、第１の発光シグナルを第２の発光シグナルからデコンボリューションするために使用され得る。【選択図】  図１
2020526740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の検体の存在下で第１の発光シグナルを生成するように構成された第１のポリマー−発光検出化合物と、
第２の検体の存在下で第２の発光シグナルを生成するように構成された第２のポリマー−発光検出化合物と
を備えるセンサーであって、
前記第２の発光シグナルが、前記第１の発光シグナルの発光寿命の少なくとも１．１倍の発光寿命を有する、
センサー。
【請求項２】
前記第１の発光シグナル及び前記第２の発光シグナルが、共通のスペクトル特性を有する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
前記第２のポリマー−発光検出化合物が、前記第１のポリマー−発光検出化合物の前記発光寿命の少なくとも１．６倍の発光寿命を有する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項４】
前記第２のポリマー−発光検出化合物の前記発光寿命が、３５０マイクロ秒を超える、請求項１に記載のセンサー。
【請求項５】
前記第２のポリマー−発光検出化合物が、
Ｐｄ−ＢＰ−ＡＥＭＥ−４と、
ヒドロキシエチルメタクリレートと、
エチレングリコールジメタクリレートと
を含み、
エチレングリコールジメタクリレートの重量パーセントが、前記第２の発光シグナルが前記第１の発光シグナルの発光寿命の少なくとも１．１倍の発光寿命を有するように選択される、請求項１に記載のセンサー。
【請求項６】
前記第１の検体が酸素であり、及び前記第２の検体がグルコースである、請求項１に記載のセンサー。
【請求項７】
前記第１のポリマー−発光検出化合物が、酸素感受性色素を含み、
前記第２のポリマー−発光検出化合物が、前記酸素感受性色素を含み、
前記第１の検体が酸素であり、及び
前記第２の検体が、グルコース、乳酸、アルコール、アスコルビン酸、ヒスタミン、コレステロール及びピルビン酸からなる群から選択される、請求項１に記載のセンサー。
【請求項８】
前記第２のポリマー−発光検出化合物が、前記第２のポリマー−発光検出化合物に含まれる前記酸素感受性色素が前記第２の検体の濃度に基づいて前記第２の発光シグナルを生成するように、前記第２の検体の存在下で酸素にＨ２Ｏ２を形成させるように構成されたオキシダーゼを含む、請求項７に記載のセンサー。
【請求項９】
第１の検体の存在下で第１の発光シグナルを生成するように構成された第１のポリマー−発光検出化合物と、
第２の検体の存在下で第２の発光シグナルを生成するように構成された第２のポリマー−発光検出化合物と
を備えるセンサーであって、
前記第２のポリマー−発光検出化合物が、発光検出化合物とポリマーとを含み、ポリマーが、前記第２の発光シグナルが前記第１の発光シグナルから識別可能であるように前記発光検出化合物の特性を変化させるように構成される、
センサー。
【請求項１０】
前記第１のポリマー−発光検出化合物が、前記発光検出化合物を含む、請求項９に記載のセンサー。
【請求項１１】
前記発光検出化合物が、第１の発光検出化合物であり、前記第１のポリマー−発光検出化合物が、第２の発光検出化合物を含む、請求項９に記載のセンサー。
【請求項１２】
前記第２のポリマーが、前記第２の発光シグナルが前記第１の発光シグナルの強度の２５％以内の強度を有するように、前記発光検出化合物の強度を増加させるように構成される、請求項９に記載のセンサー。
【請求項１３】
前記第２のポリマーが、前記第２の発光シグナルが前記第１の発光シグナルの寿命の少なくとも１．１倍の寿命を有するように、前記発光検出化合物の寿命を変化させるように構成される、請求項９に記載のセンサー。
【請求項１４】
前記第１のポリマー−発光検出化合物が、前記発光検出化合物を含む、請求項１３に記載のセンサー。
【請求項１５】
前記発光検出化合物及び前記ポリマーが、化学結合されて、前記第２のポリマー−発光検出化合物を形成する、請求項９に記載のセンサー。
【請求項１６】
前記発光検出化合物が、前記ポリマーに物理結合されて、前記第２のポリマー−発光検出化合物を形成する、請求項９に記載のセンサー。
【請求項１７】
第１のポリマー−発光検出化合物と第２のポリマー発光検出化合物とを有するセンサーを励起光で照明することと、
前記第１のポリマー−発光検出化合物からの成分と前記第２のポリマー発光検出化合物からの成分とを含む発光シグナルを前記センサーから受け取ることと、
前記第２のポリマー−発光検出化合物の発光寿命よりも長い発光寿命を有する前記第１のポリマー−発光検出化合物に基づいて、前記第１のポリマー−発光検出化合物からの前記成分と前記第２のポリマー発光検出化合物からの前記成分とをデコンボリューションすることと、
前記第１のポリマー−発光検出化合物に関連する発光スペクトルの成分に基づいて第１の検体の濃度を決定することと、
前記第２のポリマー−発光検出化合物に関連する発光スペクトルの成分に基づいて第２の検体の濃度を決定することと、
を含む方法。
【請求項１８】
前記第１のポリマー−発光検出化合物からの前記成分及び前記第２のポリマー−発光検出化合物からの前記成分が、同一の発光スペクトルを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のポリマー−発光検出化合物が、前記第２のポリマー−発光検出化合物の発光寿命の少なくとも１．１倍の発光寿命を有する、請求項１７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
[0001]  本出願は、その開示が全体として参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２９日出願の米国仮特許出願第６２／５２６，９６１号に対する優先権を主張する。本出願は、２０１２年１０月１８日公開の「Tissue-integrating sensors」という名称の米国特許出願公開第２０１２０２６５０３４号及び２０１６年６月２８日発行の「Oxygen sensors」という名称の米国特許第９，３７５，４９４号に関連し、それらの開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
技術分野
[0002]  本開示の主題は、概して、ヒト又は動物の患者及び／又は対象の体内の検体レベルをモニターするためのセンサーに関する。本明細書に記載のセンサーは、概して、１種以上のポリマーと、検体の濃度及び／又は量に依存する発光シグナルを発するように構成された１種以上の発光検出化合物とを含む。本明細書に記載のいくつかの実施形態は、複数の検体を検出するためのセンサー及び方法を含む。
【背景技術】
【０００３】
背景
[0003]  現在、ヒト又は動物の患者及び／又は対象の組織への植込み及び融合が可能なセンサーが存在する。例えば、皮下数ミリメートルに植込み可能なセンサーが存在する。例えば、それらの開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１２年１０月１８日公開の「Tissue-integrating sensors」という名称の米国特許出願公開第２０１２／０２６５０３４号及び２０１６年６月２８日発行の「Oxygen sensors」という名称の米国特許第９，３７５，４９４号は、各種植込み型組織融合センサーを記載している。典型的には、かかるセンサーでは、対象検体（例えば、酸素（Ｏ２）、グルコース、乳酸又はピルビン酸）の濃度を測定するために発光検出化合物が使用される。発光検出化合物及び他の成分に加えて、植込み型センサーは、ポリマー又は高分子ヒドロゲルを含み得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]  ２種以上の検体を検出可能な植込み型センサーの必要性が存在する。既存のセンサーを用いて２種以上の検体を検出することは、困難又は不可能である。センサーにより検出される異なる検体に関連するシグナルのデコンボリューションには特定の課題が存在する。加えて、１種の発光検出化合物に好適なポリマー足場は、他の１種の検体を検出するように構成された発光検出化合物に好適でないこともある。本明細書に記載の実施形態は、発光検出化合物と、発光検出化合物の性能を向上させるのに特に好適であり、及び／又はマルチ検体検出センサーの一部として使用するのに好適なポリマーとの組合せに関する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
図面の簡単な説明
【図１】[0005]ポリマーマトリックスに依存する可変発光強度を有する、ある実施形態に係る発光グルコース感受性化合物を例示するチャートである。
【図２】[0006]発光検出化合物のモジュレーションに及ぼすポリマー選択の影響例を例示するチャートである。
【図３】[0007]発光検出化合物の強度及び寿命に及ぼすポリマー選択の影響例を例示する。
【図４】[0008]酸素感受性発光化合物とグルコース感受性発光化合物とを含むマルチ検体システムを例示する。
【図５】[0009]センサーからの検体依存シグナルを検出するように操作可能である、ある実施形態に係るシステムのブロック図である。
【図６】[0010]マルチ検体センサーの発光強度例のプロットである。
【図７Ａ】[0011]マルチ検体センサーの発光強度例のプロットである。
【図７Ｂ】[0011]マルチ検体センサーの発光強度例のプロットである。
【図８】[0012]１種以上の検体を検出する、ある実施形態に係る方法のフロー図である。
【図９】[0013]センサーの検出感度に及ぼすさまざまなセンサー架橋剤成分の影響例のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
詳細な説明
[0014]  本明細書に記載のいくつかの実施形態は、複数の検体を同時に検出するセンサー及び検体検出システムに関する。例えば、検体検出システムは、ポリマーと発光検出化合物とを含むマルチ検体センサーを含み得る。マルチ検体センサーは、ヒト又は動物の患者及び／又は対象の組織（例えば、皮下数ミリメートル）に植え込まれ得る。皮膚の表面上に配置可能な光検出器（又はリーダー）は、マルチ検体センサーにより発せられたシグナルを検出するように操作可能であり得る。マルチ検体検出システムは、光検出器からのいずれかの情報を処理する処理能力（例えば、コンピューティングエンティティー）をさらに含み得る。
【０００７】
[0015]  本明細書に記載のいくつかの実施形態は、典型的には、少なくともポリマー（例えば、ヒドロゲル）と発光検出化合物（本明細書では「色素」とも呼ばれる）とを含有する組合せ（又は配合物）に関する。説明を容易にするために、発光検出化合物と少なくとも１種のポリマーとを含有する配合物は、本明細書では色素−ポリマー組成物又はポリマー−発光検出化合物と呼ばれることがある。発光検出化合物は、典型的には、検体の量又は濃度に相関され得るシグナルを発するように構成される。いくつかの場合、発光検出化合物は、第１の光学シグナルにより励起して、検体の量又は濃度に依存する第２の光学シグナル（例えば、燐光又は蛍光を介して）を発することができる。ポリマーは、組織融合足場を構成し得るか、又はその成分であり得ると共に、この足場は、発光検出化合物を含有することができ、検体を含有する生物学的流体にごく近接して発光検出化合物を維持するように確保することができ、及び／又は発光検出化合物を対象の体内（例えば、皮下）に固定する生物学的適合性構造を形成することができる。
【０００８】
[0016]  各種色素−ポリマー組成物の配合は、予測不能な結果を生じる。同様に述べると、ポリマーと発光検出化合物との特定の組合せは、個別成分の先験的検査から明らかでない相乗的結果を生じる。例えば、特定の発光検出化合物の発光出力及び／又は寿命は、異なるポリマーと配合したときに有意に異なり得る。本明細書で用いられる場合、発光検出化合物の寿命とは、発光化合物の強度がピーク強度から１／ｅ（約３６．８％）に減衰するのに要する時間のことである。
【０００９】
[0017]  加えて、異なる色素−ポリマー配合物は、発光検出化合物の特性発光の時間成分を変化させることができる。ポリマー−色素の組合せを慎重に選択することにより、発光検出化合物を検出するように構成された機器（又は「リーダー」）によってより容易に検出されるように発光検出化合物の発光持続時間を「調整」可能である。適切な配合物を介して発光検出化合物の発光持続時間を変化させることにより、複数の検体検出発光検出化合物に関連するシグナルのデコンボリューション能力をさらに向上させることができる。
【００１０】
[0018]  本明細書に記載のいくつかの実施形態は、第１の検体の存在下で第１の発光シグナルを生成するように構成された第１のポリマー−発光検出化合物と、第２の検体の存在下で第２の発光シグナルを生成するように構成された第２のポリマー−発光検出化合物とを含むセンサーに関する。第２の発光シグナルは、第１の発光シグナルの発光寿命の少なくとも１．１倍の発光寿命を有し得る。シグナルのかかる時間差は、例えば、第１の発光シグナル及び第２の発光シグナルが同一又は類似の発光スペクトルを有する場合でも、第１の発光シグナルを第２の発光シグナルからデコンボリューションするために使用され得る。
【００１１】
[0019]  本明細書に記載のいくつかの実施形態は、第１の検体の存在下で第１の発光シグナルを生成するように構成された第１のポリマー−発光検出化合物と、第２の検体の存在下で第２の発光シグナルを生成するように構成された第２のポリマー−発光検出化合物とを含むセンサーに関する。第２のポリマー−発光検出化合物は、発光検出化合物と、第２の発光シグナルが第１の発光シグナルから識別可能であるように発光検出化合物の特性を変化させるように構成されたポリマーとを含み得る。ポリマーは、例えば、時間的に異なる発光特性を提供するように、及び／又は第１の発光シグナルと第２の発光シグナルとがより類似した強度になるように、発光検出化合物の寿命及び／又は強度を変化させることができ、これにより、一方の発光シグナルが他方の発光シグナルにより「ウォッシュアウト」されることを防止し得る。
【００１２】
[0020]  本明細書に記載のいくつかの実施形態は、第１のポリマー−発光検出化合物と第２のポリマー発光検出化合物とを有するセンサーを励起光で照明することを含み得る方法に関する。センサーへの照明に応答して、第１のポリマー−発光検出化合物からの成分と第２のポリマー発光検出化合物からの成分とを含む発光シグナルを受け取ることができる。第１のポリマー−発光検出化合物からの成分及び第２のポリマー発光検出化合物からの成分は、第２のポリマー−発光検出化合物の発光寿命よりも長い発光寿命を有する第１のポリマー−発光検出化合物に基づいてデコンボリューションすることができる。第１の検体の濃度は、第１のポリマー−発光検出化合物に関連する発光スペクトルの成分に基づいて決定され得、及び第２の検体の濃度は、第２のポリマー−発光検出化合物に関連する発光スペクトルの成分に基づいて決定され得る。
【００１３】
[0021]  本明細書のいくつかの実施形態は、複数の検体に相関され得る発光シグナルを発するように構成された単一の発光化合物を含むセンサーに関する。いくつかのかかる実施形態では、第１の検体を感知するように構成されたセンサーの第１の部分は、長寿命を有する色素−ポリマー配合物を含み得、及び第２の検体を感知するように構成されたセンサーの第２の部分は、短寿命を有する色素−ポリマー配合物を含み得る。そのため、センサーの第１の部分及びセンサーの第２の部分から発せられる発光シグナルは、リーダーによるデコンボリューションが可能な異なる時間シグネチャーを有することができる。本明細書で用いられる場合、「長寿命」及び「短寿命」などの用語は、一般的に、色素−ポリマー配合物間の相対差を意味し、必ずしも色素−ポリマー配合物の絶対寿命に関する情報を示唆するとは限らない。いくつかの場合、長寿命の色素−ポリマー配合物は、短寿命の色素ポリマーの寿命の１１０％、１２５％、１５０％、１６０％又はそれを超える寿命を有することが望ましいこともある。同様に述べると、長寿命の色素−ポリマー配合物が短寿命の色素−ポリマー配合物の寿命の少なくとも１１０％、１２５％、１５０％、１６０％又はそれを超える寿命を有する実施形態では、それらのそれぞれの時間シグネチャーの差に基づいて、長寿命の色素からの発光シグナルを短寿命の色素からの発光シグナルから容易にデコンボリューションすることができる。
【００１４】
[0022]  本開示の主題は、多くの異なる形態で具現化され得るため、本明細書に示される実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。より正確には、これらの実施形態は、本開示が該当する法的要件を満たすように提供される。実際には、以上の説明及び添付の図面に提示された教示の利益を享受する本開示の主題に関係する当業者であれば、本明細書に示される本開示の主題の多くの修正形態及び他の実施形態を想到するであろう。したがって、本開示の主題を開示された特定の実施形態に限定すべきではなく、修正形態及び他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されるものと理解すべきである。
【００１５】
２種以上の検体を検出する能力を有するセンサー
[0023]  本明細書に記載のいくつかの実施形態は、２種以上の検体を検出する能力を有するセンサーに関する。かかるセンサーは、１種以上のポリマーと、１種又は複数の相乗ポリマーと対をなす１種以上の発光検出化合物（例えば、色素）とで構成されたポリマー足場を含み得る。センサーは、１種以上のポリマーと各々異なって配合された複数の発光検出化合物を含有し得る。
【００１６】
[0024]  ある実施形態では、足場のポリマーは、第１の発光検出化合物のポリマーと同一であり得る。同様に述べると、足場は、重合された発光検出化合物であり得る。ある実施形態では、足場のポリマーは、第１の発光検出化合物のポリマーと異なり得る。ある実施形態では、足場のポリマーは、第２の発光検出化合物のポリマーと同一であり得る。ある実施形態では、足場のポリマーは、第２の発光検出化合物のポリマーと異なり得る。１種以上の発光検出化合物は、そのポリマーのポリマーに化学結合（例えば、共有結合又は非共有結合）され得る。ある実施形態では、１種以上の発光検出化合物は、ポリマーに物理結合され得るか又はそれに埋め込まれ得る。いくつかの実施形態では、ポリマー足場の異なる部分は、異なる色素−ポリマー配合物を含み得る。
【００１７】
ポリマー足場
[0025]  ある実施形態では、ポリマー足場は、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、ポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート）（ｐＨＥＭＡ）、ポリアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ポリ（エチレングリコール）モノメタクリレート（さまざまな分子量のもの）、ジエチレングリコールメタクリレート、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）メタクリルアミド、グリセロールモノメタクリレート、２，３−ジヒドロキシプロピルメタクリレート及びそれらの組合せを含み得る。
【００１８】
[0026]  ある実施形態では、ポリマー足場は、ポリマープレポリマー溶液から重合により形成され得る。ある態様では、ポリマープレポリマー溶液は、モノマーと架橋剤とを含み得る。ある態様では、ポリマープレポリマー溶液は、コモノマーも含み得る。ある態様では、プレポリマー溶液は、溶液中に分散されたポリマーも含み得る。
【００１９】
[0027]  限定されるものではないが、モノマー及びコモノマーの例としては、２−フルオロエチルメタクリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム、ジメタクリルアミド、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチルメタクリレート、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、１Ｈ，１Ｈ−ヘプタフルオロ−ｎ−ブチルメタクリレート、メ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、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、１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチルメタクリレート、［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］ジメチル−（３−３スルホプロピル）アンモニウム、３−スルホプロピルメタクリレート、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート、アクリルアミド、ブチルメタクリルアミド、ブチルメタクリレート、カルボキシエチルアクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウム、ラウリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、２−（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）エチルメタクリレート、２−（メタクリロキシ）エチルホスフェート、２−アミノエチルメタクリレート、２−ブロモエチルメタクリレート、トリクロロエチルメタクリレート、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ナフチルビニルピリジン（ＮＶＰ）及びメタクリル酸（ＭＡＡ）、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）（ｎ）ジアクリレート（さまざまな分子量のもの）、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート及びビスアクリルアミドが挙げられる。
【００２０】
[0028]  限定されるものではないが、架橋剤の例としては、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、三環式デカンジメタノールジアクリレート、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、エチレンビスアクリルアミド、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、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、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリルアミド、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート及びジウレタンジメタクリレートが挙げられる。
【００２１】
[0029]  一例では、以下の構造で示されるフルオロカーボンベンジル環を有する化合物を含むポリマーマトリックスを使用することにより、ポルフィリン色素の寿命を２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）の場合の約２６０μｓと比較して約４１０μｓに増加させることが可能である。
【化１】
2020526740.tif 000003
【００２２】
[0030]  他の一例では、以下の構造で示される塩素基を有する化合物を含むポリマーマトリックスを使用することにより、ポルフィリン色素の寿命を２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）の場合の約２６０μｓと比較して約３１０μｓに増加させることが可能である。
【化２】
2020526740.tif 000004
【００２３】
[0031]  ある実施形態では、開始剤は、イルガキュアシリーズ（ＵＶ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）（熱）、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）（熱）及びそれらの混合物を含む１種以上の化合物から選択され得る。
【００２４】
[0032]  ある実施形態では、ポリマー足場は、０．１μｍ〜２００μｍの細孔サイズを有し得る。ある態様では、ポリマー足場は、５μｍ〜１５０μｍの細孔サイズを有し得る。ある態様では、ポリマー足場は、１０μｍ〜１００μｍの細孔サイズを有し得る。
【００２５】
発光検出化合物
[0033]  発光検出化合物は、発光色素、発光検出分子、タンパク質（例えば、レポーター色素に化学結合されたもの）、量子ドット及び／又は検体の存在に応答してシグナルを生成するのに好適ないずれかの他の部分を含み得る。かかるシグナルは、検体の量及び／又は濃度に対応し得る。いくつかの実施形態では、発光色素は、対象検体との反応により量及び／又は濃度が影響を受け得る二次検体に応答して発光シグナルを発するように操作可能であり得る。例えば、酸素感受性発光化合物は、対象検体と反応するように構成されたオキシダーゼ（例えば、グルコースオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼなど）に化学結合又は物理会合され得る。かかる実施形態では、酸素感受性発光化合物は、対象検体（例えば、グルコース、ラクトースなど）に相関され得る発光シグナルを発することができる。それらの各々の開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１６年６月２８日発行の「Oxygen sensors」という名称の米国特許第９，３７５，４９４号及び２０１７年１２月２７日出願の「Near-IR Glucose Sensors」という名称の米国特許出願公開第１５／８５５，５５５号は、いくつかの好適な発光検出化合物を記載している。
【００２６】
[0034]  以上で考察したように、発光検出化合物は、ポリマー及び／又はポリマー足場に化学結合（例えば、共有結合又は非共有結合）及び／又は物理結合され得るか又はそれに埋め込まれ得る。いくつかの実施形態では、ワンピースポリマー足場を構成する異なるポリマーに異なる発光検出化合物を化学結合及び／又は物理結合させることができる。
【００２７】
[0035]  発光検出化合物は、ポリマーを含み得、及び／又は重合され得る。同様に述べると、ポリマー足場は、１種以上の重合された発光検出化合物を含み得るか又はそれから構成され得る。他の実施形態では、センサーのポリマー足場を構成するポリマーは、発光検出化合物のポリマー又はそれを含有するポリマーと異なるポリマー組成物であり得る。
【００２８】
[0036]  本明細書でさらに詳細に考察されるように、発光検出化合物の強度及び／又は寿命は、ポリマーマトリックスの組成に基づいて変化され得る。いくつかの実施形態では、短寿命系の発光検出化合物（例えば、０〜約１０ｎｓの範囲内の寿命を有する発光検出化合物）（例えば、グルコース感受性ボロン酸色素、ｐＨ感受性色素、イオン感受性色素）を有するポリマーマトリックスを変化させることにより、これらの短寿命の色素の寿命又は強度をシフトさせ得る。
【００２９】
[0037]  本明細書に記載のいくつかの実施形態は、センサーが第１のセンサー部分と第２のセンサー部分とを含むように、２つの異なるポリマーと配合された単一のＯ２感受性発光色素を含む２−プレックスマルチ検体センサーに関する。一例では、２−プレックスマルチ検体センサーは、グルコースセンサー及びＯ２センサーである。例えば、第１のセンサー部分のＯ２感受性発光色素は、酸素を直接感知するように操作可能である。第２のセンサー部分は、Ｏ２感受性発光色素と、グルコース検出のための第２の検出部分（グルコースオキシダーゼ）とを含む。グルコースとグルコースオキシダーゼとの酵素相互作用を介する反応により、Ｏ２が比例的に消費されてＨ２Ｏ２に変換される。酵素の近傍におけるＯ２の低減は、第２のセンサー部分により測定される。各色素−ポリマー配合物は、異なる色素−ポリマー配合物からのシグナルを識別できるように異なる寿命を有し得る。
【００３０】
[0038]  他の一実施形態では、４−プレックスセンサーを使用して４種の検体を測定することができる。かかるセンサーは、例えば、非オーバーラップ励起／発光スペクトルを有する２つの異なる検体感受性発光色素を含み得る。検体感受性発光色素の各々は、２種のポリマー、及び対象検体の反応を引き起こして発光色素が感受性を有する検体変化をもたらすように構成された他の検出部分又は触媒（例えば、Ｏ２感受性色素に対するオキシダーゼ）と配合することができる。かかるセンサーは、それらの発光スペクトルにより識別可能な２つのシグナルと、それらの時間シグネチャーにより識別可能な２つのシグナルとを発するように操作可能であり得る。一例では、マルチ検体センサーは、Ｏ２、グルコース（グルコースオキシダーゼを用いて）、乳酸（乳酸オキシダーゼを用いて）及びピルビン酸（ピルビン酸オキシダーゼを用いて）を感知するように構成される。
【００３１】
[0039]  発光検出化合物とポリマーとのいずれかの他の組合せが可能である。例えば、同一の発光スペクトルを有する１つのセットのシグナルの各シグナルが時間シグネチャーにより識別可能なものとして、センサーが、発光スペクトルにより識別可能な３つのセットの３つのシグナルを発することができるように、非オーバーラップ励起／発光スペクトルを有する３つの異なるＯ２感受性発光色素と３つの異なるポリマーとを用いて９−プレックスセンサーを構築することができる。
【００３２】
[0040]  図１は、ポリマーマトリックスに依存する可変発光強度を有する、ある実施形態に係る発光グルコース感受性化合物を例示するチャートである。図１は、２つの異なるポリマーマトリックスで同一のグルコース感受性色素を利用した２つの１０ｍＭグルコースセンサーのスペクトルを示す。励起波長は、６３０ｎｍであった。図１及び本出願の他の箇所に示される１種以上の色素−ポリマー配合物では、以下のモノマーが使用される。
【化３】
2020526740.tif 000005
【００３３】
[0041]  図１のセンサーに使用したグルコース感受性色素は、以下の通りである。
【化４】
2020526740.tif 000006
【００３４】
[0042]  図１に示されるように、ポリマー配合物は、発光検出化合物の強度を有意に変化させる。特に、ＤＭＡ／ＰＥＧＤＡＡｍの９０／１０配合物は、６０／４０ＨＥＭＡ／ＤＭＡポリマー−発光検出化合物の配合物の約２倍の強度という驚くべき強度で発光検出化合物が燐光を発するようにする。
【実施例】
【００３５】
実施例１  −  検体に対する特定の検体感受性発光検出化合物のシグナル及び応答に及ぼす異なるポリマーマトリックスの効果
[0043]  以下に示される表１は、異なるポリマーと配合したときの色素の感度変化を例示する。以上のグルコース感受性色素をポリマーと配合してから経時的に各種濃度のグルコースに付した。感度は、５０ｍｇ／ｄＬのグルコースにおけるセンサーの強度で、２００ｍｇ／ｄＬにおけるセンサーの強度を除算した値を表す「モジュレーション（Ｉ２００／Ｉ５０）」として表１に示される。ＨＥＭＡを含むセンサーは、グルコースに対して低い応答を有するが、色素をＡＡｍ／アクリル−ＰＥＧ／ＢＩＳと配合したとき、色素は、試験したグルコース範囲にわたり蛍光強度の９０％超の増加を有していた。
【００３６】
【表１】
2020526740.tif 000007
【００３７】
[0044]  いくつかの場合、１種の検体に対して感受性を有する色素は、典型的には、他の１種の検体に対して感受性を有する色素よりも有意に低い強度を有し得る。かかる色素が組み込まれたマルチ検体センサーは、より強力な色素によるそれほど強力でない色素のウォッシュアウトを生じるおそれがあるため、異なる色素に関連するシグナルをデコンボリューションするという課題が提示され得る。したがって、いくつかの実施形態では、色素−ポリマー配合物は、より低い強度の色素の強度を増加させるように、及び／又はより高い強度の色素の強度を減少させるように選択され得る。かかるセンサーは、検体に暴露したとき、互いの５％、１０％、２５％、５０％内又はいずれかの他の好適な強度内の発光シグナルを生成し得る。その場合、かかる発光シグナルは、例えば、異なる発光スペクトル及び／又は寿命を有することに基づいて、より容易にデコンボリューションされ得る。
【００３８】
[0045]  図２は、グルコース濃度の変化に対する、以下の表１に詳述した配合物の応答を示すチャートであり、ポリマーの選択により発光検出化合物のモジュレーションを劇的に変化させ得ることを例示する。青色トレースは、０〜４００ｍｇ／ｄＬの濃度に暴露したときに強度を変化させる。したがって、発光検出化合物に対して色素−ポリマー配合物を個別に選択することにより、発光検出化合物の性能を有意に向上及び／又は変化させることができる。
【００３９】
[0046]  図２は、２つの異なるポリマーマトリックスにおける１種のグルコース感受性色素の性能を比較して、ポリマーにより色素の感受性を向上させ得ることを例示する。それにより、データ解析が容易になる。５０ｍｇ／ｄＬのグルコースを５９分で導入し、１００ｍｇ／ｄＬのグルコースを１４８分で導入し、２００ｍｇ／ｄＬのグルコースを１８７分で導入し、及び４００ｍｇ／ｄＬのグルコースを２２６分で導入した。５０ｍｇ／ｄＬのグルコースにおける強度値が１の数値を有するようにデータを規格化した。ｙ軸は、５０ｍｇ／ｄＬのグルコースに規格化された強度である。規格化は、異なる蛍光強度値を有する２つの異なるセンサーの比較を可能にする。
【００４０】
[0047]  図３は、ポリマーの選択に基づいて発光強度及び発光寿命を劇的に変化させ得ることを例示する。
【００４１】
[0048]  図４は、酸素感受性発光化合物とグルコース感受性発光化合物とを含むマルチ検体システムを例示する。酸素センサーの性能は、異なるポリマーの存在下で評価した。グルコースセンサーの性能も異なるポリマーの存在下で評価した。特定のポリマー／センサーの組合せは、性能に大きい影響を及ぼした。
【００４２】
[0049]  図５は、センサー１１０からの検体依存シグナルを検出するように操作可能なシステム１００のブロック図である。いくつかの実施形態では、センサー１１０は、時間的に識別可能なシグナルを発するように操作可能なマルチ検体センサーである。例えば、センサー１１０は、同一又は類似の発光スペクトルを有するが、異なる寿命を有する２つのシグナルを発するように操作可能であり得る。
【００４３】
[0050]  センサー１１０は、例えば、対象の皮下数ミリメートル（例えば、１〜１０ｍｍ）に植え込むことができる（図示せず）。センサー１１０は、異なるポリマーで構成されるが、同一のＯ２感受性発光検出化合物（又は他の好適な検体検出化合物）を含有する第１のセンサー部分及び第２のセンサー部分を含み得る。一例では、Ｏ２感受性発光色素は、Ｐｄ−ＢＰ−ＡＥＭＥ−４である。Ｐｄ−ＢＰ−ＡＥＭＥ−４は、以下の構造を有する。
【化５】
2020526740.tif 000008
【００４４】
[0051]  センサー１１０の第１のセンサー部分及び第２のセンサー部分は、第１のセンサー部分及び第２のセンサー部分から発せられるシグナルが異なる発光寿命を有するように異なるポリマーと配合することができる。同様に述べると、第１のセンサー部分は、長寿命のシグナルを発するように構成され得る一方、第２のセンサー部分は、短寿命のシグナルを発するように構成され得る。したがって、マルチ検体センサー１１０は、単一の励起光に応答して、同一の発光波長を有する２つの検体依存光学シグナルを発することができ、この場合、２つの検体依存光学シグナルは、例えば、図６に例示されるように、それらの異なる寿命減衰曲線により識別され得る。
【００４５】
[0052]  一例では、センサー１１０は、グルコースセンサー及びＯ２センサーである。例えば、第１のセンサー部分のＯ２感受性発光色素は、Ｏ２を直接測定するように操作可能な第１の検出部分として作用する。第２のセンサー部分は、Ｏ２感受性発光色素と、グルコース検出のための第２の検出部分（グルコースオキシダーゼ）とを含む。グルコースとグルコースオキシダーゼとの酵素相互作用を介する反応により、Ｏ２が比例的に消費されてＨ２Ｏ２に変換される。酵素の近傍におけるＯ２の低減は、第２のセンサー部分のＯ２感受性発光色素により測定される。各色素−ポリマー配合物は、異なる色素−ポリマー配合物からのシグナルを識別できるように異なる寿命を有し得る。
【００４６】
[0053]  検体検出システム１００は、光検出器１１５も含む。光検出器１１５は、マルチ検体センサー１１０の上に又はそれにごく近接してユーザーの皮膚の表面上に配置可能なパッチであり得る。光検出器１１５は、センサー１１０内の発光検出化合物を照明するように操作可能な光源１２０と、センサー１１０内の発光検出化合物からの発光光を収集するための検出器１２５と、好適な光学コンポーネント１３０（例えば、レンズ、光学フィルターなど）と、通信ポート１３５とを含む。
【００４７】
[0054]  光源１２０は、センサー１１０に励起光１４０を伝送するように操作可能である。光源１２０は、センサー１１０の１種以上の発光検出化合物、例えばＯ２感受性発光色素の励起波長範囲内の光を発生するように構成され得る。センサー１１０が複数の発光検出化合物及び／又は複数の色素−ポリマー検出部分を含む実施形態では、光源１２０は、複数又はすべての発光検出化合物／色素−ポリマー検出部分を同時に励起するように構成され得る。一例では、光源１２０は、約６００〜約６５０ｎｍの波長範囲内の励起光１４０を発する。好適な光源としては、限定されるものではないが、レーザー、半導体レーザー、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び有機ＬＥＤが挙げられ得る。
【００４８】
[0055]  検出器１２５は、センサー１１０からの発光光１４２を検出するように操作可能である。特に、検出器１２５は、センサー１１０の１種以上の発光検出化合物、例えばＯ２感受性発光色素の発光波長範囲内の光を検出するように操作可能である。本明細書でさらに詳細に考察されるように、検出器１２５は、異なる時間特性及び／又は発光スペクトル特性（例えば、長寿命のシグナル及び短寿命のシグナル）を有する光学シグナルを含めて、複数の発光検出化合物及び／又は複数の色素−ポリマー検出部分から発せられる光学シグナルを検出するように操作可能であり得る。一例では、検出器１２５は、約７５０〜約８５０ｎｍの波長範囲内の発光光１４２を検出し得る。好適な検出器としては、限定されるものではないが、フォトダイオード、相補型金属−酸化物−半導体（ＣＭＯＳ）検出器及び電荷結合デバイス（ＣＣＤ）検出器が挙げられ得る。
【００４９】
[0056]  検出器１２５は、波長範囲内で発せられた光学シグナルを測定するためにフィルタリングすることができる（例えば、ダイクロイックフィルター又は他の好適なフィルターを用いて）。光学フィルターは、光学コンポーネント１３０の一例である。しかしながら、光学コンポーネント１３０は、光検出器１１５に必要とされるいずれかの他のタイプのコンポーネントを含み得る。
【００５０】
[0057]  検出器１２５が受け取ったデータは、かかる情報を処理するように操作可能なコンピューティングデバイス１６０に伝送され得る。コンピューティングデバイス１６０は、プロセッサーとメモリーとを含み得、いずれかのタイプのコンピューティングデバイス、例えばデスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、タブレットデバイス、モバイルフォン、スマートフォンなどであり得る。光検出器１１５からのいずれかの情報を処理するために、デスクトップアプリケーション１６２又はモバイルアプリ１６２がコンピューティングデバイス１６０に存在する。図５に示されるように、検体検出システム１００の処理能力は、皮膚の表面上に配設されるように操作可能な光検出器１１５の外部にある。しかしながら、他の実施形態では、検出器１１５は、追加の処理能力（例えば、プロセッサー及び／又はメモリー）を含み得、その結果、センサー１１０から受け取ったシグナルを検出器１１５自体が処理及び／又は解析するように操作可能であり得ることを理解すべきである。さらに、他の実施形態では、検出器１１５が受け取ったデータは、「クラウド」及び／又はいずれかの他の好適なコンピューティング環境のリモートサーバーにより処理され得る。
【００５１】
[0058]  通信ポート１３５は、光源１２０及び検出器１２５への通信リンクを容易にする。例えば、通信ポート１３５は、ＵＳＢポート若しくはＨＤＭＩポートなどの有線通信ポート又はブルートゥース若しくはWi-Fiなどの無線通信ポートであり得る。通信ポート１３５を用いて、個別コンピューティングデバイス１６０は、光検出器１１５の光源１２０及び検出器１２５に通信接続され得る。すなわち、光源１２０を作動させたり検出器１２５から情報を収集したりするためにコンピューティングデバイス１６０を使用し得る。この場合、検出器１２５は、検体センサー１１０から受け取った光学シグナルを電気シグナル出力及び／又は無線シグナル出力に変換する。
【００５２】
[0059]  コンピューティングデバイス１６０は、マルチ検体センサー１１０からのいずれかの情報を処理するために、デスクトップアプリケーション１６２又はモバイルアプリ１６２を使用し得る。すなわち、デスクトップアプリケーション１６２又はモバイルアプリ１６２は、マルチ検体センサー１１０からのいずれかの情報を処理するために、いずれかのソフトウェアコンポーネント及び／又はハードウェアコンポーネントを含み得る。一例では、デスクトップアプリケーション１６２又はモバイルアプリ１６２は、異なる寿命を有する発光シグナル及び／又はセンサー１１０からの発光スペクトルのデコンボリューションに好適なデコンボリューションアルゴリズム１６４を含む。発光寿命とは、発光材料が光子を発して基底状態に戻る前に励起状態で費やす時間の尺度のことである。寿命測定は、発光シグナルの経時的減衰に由来する。ルミノフォアの寿命は、数ピコ秒〜何ミリ秒かの範囲内であり得る。したがって、デコンボリューションアルゴリズム１６４は、異なる減衰率を有するシグナルを分離して取り出すことにより（例えば、周波数領域の処理及び解析を介して）、複数の検体（例えば、酸素、グルコース、乳酸又はピルビン酸）の量及び／又は濃度を決定するように操作可能であり得る。
【００５３】
[0060]  図６は、マルチ検体センサーの発光寿命の減衰曲線例のプロット４００である。プロット４００は、マルチ検体センサー１１０により発せられた光学シグナルの短寿命及び長寿命の成分の組合せ並びにデコンボリューションされた短寿命の成分を表す。すなわち、曲線４１０は、マルチ検体センサーの発光強度を表し、光学シグナルは、センサーの長寿命の成分（例えば、Ｏ２検出成分）及び短寿命の成分（例えば、グルコース検出成分）からの発光を含む。曲線４１５は、マルチ検体センサー１１０から戻った組み合わせた光学シグナル（すなわち曲線４１０）からデコンボリューションされた短寿命の成分の発光強度を表す。灰色で強調された曲線４１０の領域は、センサーの長寿命成分を表す。
【００５４】
[0061]  以下の表２は、センサー成分配合物のリストを含む。各配合物は、発光検出化合物（又は「色素」）としてＰｄ−ＢＰ−ＡＥＭＥ−４を含む。ゼロ酸素環境におけるマイクロ秒単位の色素の寿命τ０と表示された列に示されるように、発光検出化合物の寿命は、発光検出化合物に化学結合及び／又は物理結合されたポリマーに依存して劇的且つ予想外に変化する。本明細書でさらに詳細に考察されるように、異なる寿命を有する発光シグナルのデコンボリューションが可能であるため、複数のＰｄ−ＢＰ−ＡＥＭＥ−４−ポリマー部分を含有するセンサーを使用して複数の検体を検出することができる。いくつかの実施形態では、マルチ検体センサーの配合時に発光寿命が少なくとも１０％、少なくとも２５％、少なくとも６０％又は少なくとも１００％変化する色素−ポリマー配合物を選択することが望ましいこともある。
【００５５】
[0062]  表２は、成分及びそうした成分の比を変化させることによりτ０を変化させ得ることをさらに示す。例えば、成分１＝ヒドロキシエチルメタクリレート及び成分２＝エチレングリコールジメタクリレートを有する配合物では、エチレングリコールのｗｔ％が配合物のτ０に直接影響を与えた。エチレングリコールジメタクリレートの増加は、τ０を２６８μｓから２７９μｓに変化させた。同一の配合物を用いてエチレングリコールのｗｔ％を約９．８で一定に保持することにより、成分２＝ヒドロキシプロピルメタクリレート及び成分３＝エチレングリコールメタクリレートの添加は、τ０を２７９μｓから２９７μｓに増加させた。これらの例は、成分及び成分比を変化させてポリマーの挙動を変化させる能力のいくつかの直接比較を提供する。全体として、同一の色素を利用しつつ成分及びポリマー比を変化させたところ、τ０の測定値は、１０１μｓから４１１．６μｓになった。
【００５６】
【表２−１】
2020526740.tif 000009
【００５７】
【表２−２】
2020526740.tif 000010
【００５８】
【表２−３】
2020526740.tif 000011
【００５９】
【表２−４】
2020526740.tif 000012
【００６０】
【表２−５】
2020526740.tif 000013
【００６１】
実施例４  −  酸素センサー
[0063]  色素と、表２に記載のｗｔ％のさまざまなモノマー、架橋剤及び／又はポリマーとを用いて酸素感受性ポリマーを合成した。成分１＝２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（９５．２％）、成分２＝ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート（Ｍｎ＝７００）（４．８％）の組成物では、次のプロトコルを使用した。以上の重量パーセントに基づいてポリマー組成物（６２．５μＬ）を混合した。２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（０．６ｍｇ）、ジメチルスルホキシド（４９．４μＬ）及びＰｄ−ＢＰ−ＡＥＭＥ−４（ジメチルスルホキシド中１０ｍＭ、１２．５μＬ）を添加することにより、溶媒及び色素混合物（６２．５μＬ）を調製した。ポリマー組成物（６２．５μＬ）と溶媒及び色素混合物（６２．５μＬ）とを組み合わせて、０．７５ｍｍ幅のテフロン（Teflon）スペーサー付きガラス成形型に入れた。次いで、６０℃で１２０分間加熱することにより溶液を重合させた。次いで、材料を成形型から取り出して水中に一晩配置し、試験のためにより小さいサイズにカットした。
【００６２】
[0064]  以上の記載に類似した方法を用いて他の組合せのポリマーを作製した。共溶媒は、溶解性に基づいて選択し、エタノール、エチレングリコール、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、水、リン酸緩衝生理食塩水、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンの組合せであった。成分組合せ及び重合方法（ＵＶ又は熱）に依存して、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン２−イル）プロパン］ジヒドロクロライド、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−４’−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチルプロピオフェノン及びアゾビスイソブチロニトリルの紫外線開始剤及び熱開始剤を単独で又は他の開始剤との組合せで使用した。３０〜９０％のポリマー組成物でポリマーを合成し、残部を溶媒及び色素混合物とした。
【００６３】
[0065]  重合後、センサーをリン酸緩衝生理食塩水（２０ｍＭ）中で平衡化させ、平衡に達成するまで３７℃で純窒素をバブリングすることによりインビトロで試験した。カスタム光学リーダーを用いてτ０の燐光寿命を測定した。τ０は、３７℃の溶液中０％の酸素における燐光寿命として定義される。τ０は、表２に提示される。
【００６４】
[0066]  表２は、成分及びそうした成分の比を変化させることによりτ０を変化させ得ることを示す。例えば、成分１＝ヒドロキシエチルメタクリレート及び成分２＝エチレングリコールジメタクリレートを有する配合物では、エチレングリコールのｗｔ％が配合物のτ０に直接影響を与えた。エチレングリコールジメタクリレートの増加は、τ０を２６８μｓから２７９μｓに変化させた。同一の配合物を用いて成分３＝エチレングリコールのｗｔ％を約９．８で一定に保持することにより、成分２＝ヒドロキシプロピルメタクリレートの添加は、τ０を２７９μｓから２９７μｓに増加させた。これらの例は、成分及び成分比を変化させてポリマーの挙動を変化させる能力のいくつかの直接比較を提供する。全体として、同一の色素を利用しつつ成分及びポリマー比を変化させたところ、τ０の測定値は、１０１μｓから４１１．６μｓになった。
【００６５】
実施例３  −  ４−プレックスセンサー
[0067]  以上で考察したように、発光検出化合物を異なるポリマーと配合することにより、異なる発光寿命を有する異なる検出化合物を作製することができ、これをデコンボリューションすることにより２つの異なる検体を検出することができる。実施例２は、４−プレックスセンサーを例示する。
【００６６】
[0068]  第１のセンサー部分は、第１のポリマーマトリックスとＰｄ−ＢＰ−ＡＥＭＥ−４などの第１のＯ２感受性発光色素とで構成され得る。第２のセンサー部分は、第２のポリマーマトリックスと第１のＯ２感受性発光色素とで構成される。第３のセンサー部分は、第３のポリマーマトリックスとＱＭＡＰなどの第２のＯ２感受性発光色素とで構成され得る。第４のセンサー部分は、第４のポリマーマトリックスと第２のＯ２感受性発光色素とで構成され得る。いくつかの実施形態では、第１のポリマーマトリックスは、第３のポリマーマトリックスと同一又はそれに類似したものであり得、及び／又は第２のポリマーマトリックスは、第４のポリマーマトリックスと同一又はそれに類似したものであり得る。第１のセンサー部分、第２のセンサー部分、第３のセンサー部分及び第４のセンサー部分は、それぞれ単一のセンサー部分であり得る。同様に述べると、センサーは、対象に植え込むように構成された異なる色素−ポリマー部分を有する単一体であり得る。
【００６７】
[0069]  マルチ検体センサーの第１のセンサー部分及び第２のセンサー部分の配合物は、第１の検体及び第２の検体をモニターするために、第１のＯ２感受性発光色素（例えば、Ｐｄ−ＢＰ−ＡＥＭＥ−４）から長寿命のシグナル及び短寿命のシグナルを生成するように選択される。したがって、マルチ検体センサーは、第１の励起光に応答して同一の発光波長を有する２つの検体依存光学シグナルを発することができ、２つの検体依存光学シグナルは、それらの異なる寿命特性により識別し得る。
【００６８】
[0070]  マルチ検体センサーの第３のセンサー部分及び第４のセンサー部分の配合物は、第３の検体及び第４の検体をモニターするために、第２のＯ２感受性発光色素から長寿命のシグナル及び短寿命のシグナルを生成するように選択される。したがって、マルチ検体センサーは、第２の励起光に応答して同一の発光波長を有する２つの検体依存光学シグナルを発することができ、２つの検体依存光学シグナルは、それらの異なる寿命特性により識別し得る。
【００６９】
[0071]  一例では、マルチ検体センサーは、Ｏ２、グルコース、乳酸及びピルビン酸のセンサーである。例えば、第１のセンサー部分の第１のＯ２感受性発光色素は、Ｏ２を感知するための第１の検出部分として作用する。第２のセンサー部分は、第１のＯ２感受性発光色素と、グルコース検出のための第２の検出部分であるグルコースオキシダーゼとを含む。第３のセンサー部分は、第２のＯ２感受性発光色素と、乳酸検出のための第３の検出部分である乳酸オキシダーゼとを含む。第４のセンサー部分は、第２のＯ２感受性発光色素と、ピルビン酸検出のための第４の検出部分であるピルビン酸オキシダーゼとを含む。
【００７０】
[0072]  いくつかの実施形態では、第１のＯ２感受性色素及び第２のＯ２感受性色素は、異なる励起波長を有し得る。同様に述べると、リーダーは、第１のＯ２感受性色素を励起する１つの波長と第２のＯ２感受性色素を励起する第２の波長との２つの波長で励起光を発するように構成され得る。いくつかのかかる実施形態では、第１のＯ２感受性色素及び第２のＯ２感受性色素は、同時に励起することができる。同様に、リーダーは、第１のＯ２感受性色素及び第２のＯ２感受性色素の両方の発光スペクトルにわたり発光光を検出するように操作可能な１つ以上の検出器を含み得る。いくつかのかかる実施形態では、リーダーは、第１のＯ２感受性色素及び第２のＯ２感受性色素から同時に発せられた発光シグナルを検出するように構成され得る。
【００７１】
[0073]  図７Ａは、４−プレックスマルチ検体センサーの発光強度例のプロット７００である。プロット７００は、マルチ検体センサーから戻った第１の光学シグナルの短寿命及び長寿命の成分の組合せ並びにデコンボリューションされた短寿命の成分を表す。すなわち、曲線７１０は、マルチ検体センサー１１０から戻った光学シグナルの発光強度を表し、光学シグナルは、センサーの長寿命の成分（例えば、Ｏ２成分）及び短寿命の成分（例えば、グルコース成分）の両方からの発光を含む。曲線７１５は、マルチ検体センサー１１０から戻った組み合わせた光学シグナル（すなわち曲線７１０）からデコンボリューションされた短寿命の成分の発光強度を表す。灰色で強調された曲線７１０の領域は、センサーの長寿命成分を表す。
【００７２】
[0074]  図７Ｂは、４−プレックスマルチ検体センサーの発光強度例のプロット７５０である。プロット７５０は、マルチ検体センサーから戻った第２の光学シグナルの短寿命及び長寿命の成分の組合せ並びにデコンボリューションされた短寿命の成分を表す。すなわち、曲線７６０は、マルチ検体センサー１１０から戻った光学シグナルの発光強度を表し、光学シグナルは、センサーの長寿命の成分（例えば、ピルビン酸成分）及び短寿命の成分（例えば、乳酸成分）の両方からの発光を含む。曲線７６５は、マルチ検体センサー１１０から戻った組み合わせた光学シグナル（すなわち曲線７６０）からデコンボリューションされた短寿命の成分の発光強度を表す。灰色で強調された曲線７６０の領域は、センサーの長寿命成分を表す。
【００７３】
実施例４  −  ９−プレックスセンサー
[0075]  以下の表３は、３種のＯ２感受性ポルフィリン色素と３つの異なるポリマーとを用いて９種の検体の同時検出をマルチプレックスするための設計レイアウト例を示す。各ポルフィリン色素Ｐ１、Ｐ２及びＰ３は、異なる励起及び／又は発光スペクトルを有し得、且つ各々３つの異なるポリマーＨ１、Ｈ２及びＨ３と配合することができ、それにより色素の各々で特性発光の時間シフトを引き起こすことができる。各色素−ポリマーの組合せは、特定の検体（例えば、アルコール、ビリルビン、乳酸、アスコルビン酸、コレステロール、グルコース、ヒスタミン及びピルビン酸）の分析のための個別の酵素又は他の好適な検体反応剤（Ｏ２分析用以外）と対をなす。
【００７４】
【表３】
2020526740.tif 000014
【００７５】
[0076]  さらに、以上の表３を参照して説明された９−プレックスセンサー設計を用いて、３つの「チャネル」を単一の検体の検出専用とし得る。以下の表４は、Ｏ２ベース検出プラットフォームの確度を向上させるために３つの「チャネル」をＯ２検出専用とする設計レイアウト例を示す。
【００７６】
【表４】
2020526740.tif 000015
【００７７】
[0077]  以下の表５は、繰返しを介して確度を向上させるために、３つのチャネルをいずれか３種の検体の検出専用とする他の設計レイアウト例を示す。
【００７８】
【表５】
2020526740.tif 000016
【００７９】
実施例５  −  デュアルセンサー
【００８０】
【表６】
2020526740.tif 000017
【００８１】
[0078]  表６は、乳酸センサー部分と不動態層（コーティング）と酸素センサー部分とを有するデュアルセンサーの合成成分の概要を示す。層状乳酸センサーの第１の検出層（乳酸オキシダーゼを含む）を次のように調製した（表６）。Irgacure 651（Sigma-Aldrich、ＨＥＭＡ（Polysciences）、ＨＰＭＡ（Sigma-Aldrich）、ＥＧＤＭＡ（Sigma-Aldrich）、Ｐｄ−ＢＭＡＰ−ＡＥＭＥ−４（米国特許第９，３７５，４９４号）及びＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Sigma-Aldrich）を添加一体化し、十分に混合して溶液１を形成した。２−アミノエチルメタクリレートヒドロクロライド（ＡＥＭＡ、Sigma-Aldrich）、アエロコッカス・ビリダンス（Aerococcus viridans）由来のＬＯｘ（乳酸オキシダーゼ、Sekisui）及びＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水、２０ｍＭ）を混合一体化して溶液２を形成した。溶液１を溶液２に添加して、ＰＢＳ体積が全混合物体積の１８．８％なるように２０ｍＭ  ＰＢＳ中の最終濃度でIrgacure 651（１９．５ｍＭ）、ＨＥＭＡ（３．６３Ｍ）、ＨＰＭＡ（１．３５Ｍ）、ＥＧＤＭＡ（０．３７Ｍ）、ＡＥＭＡ（０．５６ｍＭ）、Ｐｄ−ＢＭＡＰ−ＡＥＭＡ−４（１ｍＭ）、ＮＭＰ（０．６７Ｍ）及び酵素成分（ＬＯｘ、２．１％ｗｔ／ｖ）を有する混合物を得た。混合物を重合して被覆プロセスに備えた。
【００８２】
第１の検出層へのコーティングの適用
[0079]  以上で調製された乳酸オキシダーゼを含む第１の検出層にコーティングを適用した。乳酸検出層の表面上の水を除去した。ポリカーボネート溶液（（VWR）メチレンクロライド（Sigma-Aldrich）中０．８８ｍＭ）で検出層を被覆して乾燥させた。被覆後、センサーをＰＢＳ（２０ｍＭ）溶液中に貯蔵した。
【００８３】
[0080]  表７に示されるチュービング及びコーティング及びそれらの組合せを用いて、以上に記載したように追加の不動態層を作製した。
【００８４】
第２の検出層の適用
[0081]  以上で作製した第１の検出層上のコーティングに参照として機能する第２の検出層を適用した。
【００８５】
[0082]  Irgacure 651（１９．５ｍＭ）、ＰＥＧＤＡ７００（平均Ｍｎ７００のポリ（エチレングリコール）ジアクリレート、ポリマー含有率のみで８３．３％ｗ／ｗ、Sigma-Aldrich）、Ｐｄ−ＢＭＡＰ−ＡＥＭＥ−４（１．３ｍＭ、以上に記載したように調製した）、ＮＭＰ（０．４５Ｍ）及びＰＵ  Ｄ６４０（エタノール／水９：１ｖ／ｖ中５ｗｔ／ｖ％、ポリマー含有率のみで１６．７％ｗ／ｗ、AdvanSource Biomaterials Inc.）を、エタノール／水の溶液が７２％（ｖ／ｖ）となるように混合して酸素参照層溶液（溶液３）を形成した。不動態層上に酸素参照溶液を導入するために不動態層の表面上の水を除去した。次いで、表面に被覆を施した。次いで、被覆センサーをＰＢＳ中に貯蔵した。
【００８６】
[0083]  表７は、乳酸／Ｏ２センサーの追加例を示し、表８は、酸素／酸素センサーの追加例を示す。表に示されるのは、主要なモノマー成分及び／又はポリマー成分の相互の重量パーセントである。試験のために、乳酸／酸素センサー及び酸素／酸素センサーを制御可能な酸素レベルでカスタマイズ試験治具に配置した。センサーは、すべて５００ｍＬのＰＢＳ中で試験し、３７℃で平衡化させた。センサーで酸素モジュレーションを実施した。自動ガス混合システムを用いてステップワイズ濃度減少で酸素濃度をモジュレートした。０、０．２５、０．５、１、２、５、１０、２１％の酸素でセンサーを試験した。各酸素濃度でセンサー燐光シグナルを平衡化させ、カスタムアルゴリズムを用いて各検出部分からの燐光の寿命を計算した。酸素変化前の各工程の最後の２分間の燐光シグナルを平均することにより応答曲線を作成した。表７及び８に報告したτ０は、０％酸素における燐光減衰の計算値を意味する。各層の正確な時間分離及び測定のために、２つの検出層間のより高い比（＞１．６）が望ましい。
【００８７】
【表７−１】
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【００８８】
【表７−２】
2020526740.tif 000019
【００８９】
【表８】
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【００９０】
実施例６  −  粒子センサー
[0084]  表９に列挙された成分を混合することにより、色素を有する粒子を合成した。成分をビーカーに添加して混合物を氷上で１０分間超音波処理した。次いで、溶液をアルミニウム箔で覆い、アルゴンを用いて少なくとも１０分間酸素除去した。ビーカーをサランラップで覆い、ＵＶランプの真下の撹拌プレート上に配置した。混合物をＵＶ暴露下で２．５時間撹拌した。２．５時間後、ｐＨが約３になるまで１Ｎ  ＨＣｌを添加することにより、未反応試薬及び界面活性剤を除去した。全体積の７０％を占めるようにアセトンを添加し、混合物を約６５００ｒｐｍで１５分間遠心分離した。上澄みを除去し、ペレットを５ｍＬの０．５Ｎ  ＨＣｌに再懸濁させた。上澄みの除去を合計５回繰り返した。最後の洗浄後、粒子の乾燥又は水への再懸濁のいずれかを行って、光を遮断して貯蔵した。
【００９１】
[0085]  表９からの粒子を成分１＝ヒドロキシエチルメタクリレート（９８％）と成分２＝テトラ（エチレングリコール）ジメタクリレート（２％）とのポリマーに導入した。ホストポリマーは、色素自体を何ら含有していなかったため、その体積をジメチルスルホキシドで置き換えた。成分１と、成分２と、開始剤と、共溶媒とのプレポリマー溶液１００μＬ当たり粒子５〜２５ｍｇの量で粒子を導入した。表９の下端にあるのは、ホストポリマーに粒子１、２及び３を導入した後の結果である。異なるポリマー成分及び比を用いて合成された粒子を導入した結果、２８１〜３２２μｓのさまざまなτ０が得られた。
【００９２】
【表９】
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【００９３】
[0086]  次に、図８の１種以上の検体の検出方法８００のフロー図を参照されたい。例えば、方法８００は、検体値（例えば、検体の量及び／又は濃度）を決定するために、図５及び／又は本明細書に記載のセンサー及び／又は色素−ポリマー配合物のいずれかを参照して示され説明されたように、システム１００を用いて実現することができる。説明を容易にするために、Ｏ２感受性発光検出化合物を含む第１の検出部分と、同一のＯ２検出化合物及びグルコースオキシダーゼを含む第２の検出部分とを有するマルチ検体センサー１１０を用いてグルコース及びＯ２の濃度を測定するシステム１００を参照して、方法８００を説明する。
【００９４】
[0087]  工程８１０では、光検出器１１５をセンサー１１０にごく近接して皮膚上に配置する。次いで、光源１２０をパルス化することによりセンサー１１０に照明する。
【００９５】
[0088]  工程８１５では、センサー１１０の第１の検出部分及び第２の検出部分からの発光光１４２は、検出器１２５を介してキャプチャーされる。第１のセンサー部分及び第２のセンサー部分は、異なるポリマーマトリックスで構成されるため、センサー１１０からの発光光１４２は、長寿命の成分と短寿命の成分とを含む。
【００９６】
[0089]  工程８２０では、検出器１２５によりキャプチャーされた光学シグナルは、長寿命及び短寿命の成分のミックスである寿命シグナルを決定するために処理される。組み合わされた寿命シグナル例は、図６のプロット４００に示される。
【００９７】
[0090]  工程８２５では、工程８２０で決定された寿命シグナルは、短寿命の強度及び長寿命の強度を導出するためにデコンボリューションされる。短寿命のシグナルは、第２のセンサー部分（例えば、グルコースセンサー部分）からの光学シグナルに対応し、長寿命のものは、第１のセンサー部分（例えば、Ｏ２センサー部分）からの光学シグナルに対応する。デコンボリューションされた寿命シグナル例は、図６のプロット４００に示される。
【００９８】
[0091]  工程８３０では、短寿命の強度及び長寿命の強度は、検体値（例えば、検体の量及び／又は濃度）に関連付けられる。
【００９９】
[0092]  長期にわたる特許法の慣例に従って、「１つの（a）」、「１つの（an）」及び「その」という用語は、特許請求の範囲を含めて本出願で用いられる場合、「１つ以上」を意味する。そのため、例えば、「対象」への参照は、文脈上明らかに相反する場合（例えば、複数の対象）などを除き、複数の対象を含む。
【０１００】
[0093]  本明細書及び特許請求の範囲全体を通じて、「含む（comprise）」、「含む（comprises）」及び「含んでいる」という用語は、文脈上他の解釈が必要とされる場合を除き、非排他的な意味で用いられる。同様に、「包含する」という用語及びその文法的変化形は、限定することを意図したものではないため、リストへのアイテムの列挙は、交換可能又は列挙されたアイテムに追加可能な他の類似のアイテムを除外するものではない。
【０１０１】
[0094]  本明細書及び添付の特許請求の範囲の目的では、特に指定がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で用いられる量、サイズ、寸法、割合、形状、配合、パラメーター、パーセント、量、特性及び他の数値を表す数のすべては、たとえ「約」という用語が値、量又は範囲と共に明示的に現われない場合でも、すべての場合において「約」という用語により修飾されるものと理解すべきである。したがって、相反する指示がない限り、以下の本明細書及び添付の特許請求の範囲に示される数値パラメーターは、厳密ではなく厳密である必要もないが、許容差、転換因子、丸め、測定誤差など、及び本開示の主題により得ようとする所望の性質に依存する当業者に公知の他の因子を反映して、近似値及び／又は要望に応じてより大きい値又はより小さい値であり得る。例えば、値を参照するときの「約」という用語は、指定量からの変動、いくつかの実施形態では±１００％、いくつかの実施形態では±５０％、いくつかの実施形態では±２０％、いくつかの実施形態では±１０％、いくつかの実施形態では±５％、いくつかの実施形態では±１％、いくつかの実施形態では±０．５％、いくつかの実施形態では±０．１％の変動を包含することが意図され得る。なぜなら、かかる変動は、開示された方法を実施するか、又は開示される組成物を利用するのに適しているからである。
【０１０２】
[0095]  さらに、１つ以上の数又は数値範囲との関連で用いられるときの「約」という用語は、範囲内のすべての数を含めて、すべてのかかる数を参照するものと理解すべきであり、示された数値の上方及び下方に境界を拡張することによりその範囲を変更する。端点による数値範囲の列挙は、その範囲内に入るすべての数、例えば整数（それらの端数を含む）を含み（例えば、１〜５の列挙は、１、２、３、４及び５並びにそれらの端数、例えば１．５、２．２５、３．７５、４．１などを含む）、その範囲内のいずれの範囲も含む。
【０１０３】
[0096]  明確に理解することを目的として図及び例を挙げて以上の主題をいくらか詳細に説明してきたが、特定の変更形態及び修正形態を添付の特許請求の範囲内で実施することが可能であることは、当業者であれば理解されるであろう。各種の実施形態を本明細書で説明してきたが、それらは、限定ではなく、単なる例として提示されたものにすぎないことを理解すべきである。さらに、成分の特定の特徴及び／又は組合せを有するものとして各種の実施形態を説明してきたが、適切な場合、いずれかの実施形態のいずれかの特徴及び／又は成分の組合せ並びに追加の特徴及び／又は成分を有する他の実施形態も可能である。
【０１０４】
[0097]  本明細書に記載の方法が特定の順序で行われる特定のイベントを示唆する場合、特定のイベントの順序は、変更され得る。加えて、イベントのいくつかは、可能な場合、パラレルプロセスで並行的に繰返し実施され得ると共に、以上に記載したように逐次的にも実施され得る。さらに、特定の実施形態は、１つ以上の記載のイベントを省略し得る。方法が記載された場合、かかる方法は、コンピューター実装方法であり得ることを理解すべきである。同様に述べると、非一時的プロセッサー可読媒体は、プロセッサーにより、記載の方法を存在又は実行させるように構成された命令を表すコードを記憶することが可能である。
【０１０５】
[0098]  本明細書に記載のいくつかの実施形態は、コンピューター可読媒体に関する。コンピューター可読媒体（又はプロセッサー可読媒体）は、それ自体が一時的伝搬シグナル（例えば、空間又はケーブルなどの伝送媒体で情報を搬送する伝搬電磁波）を含まないという意味で非一時的である。媒体及びコンピューターコード（コードとも呼ばれ得る）は、１つ又は複数の特定の目的のために設計及び構築されたものであり得る。非一時的コンピューター可読媒体の例としては、限定されるものではないが、磁気記憶媒体、例えばハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープ、光学記憶媒体、例えばコンパクトディスク／デジタルビデオディスク（ＣＤ／ＤＶＤ）、コンパクトディスクリードオンリーメモリー（ＣＤ−ＲＯＭ）及びホログラフィーデバイス、磁気光学記憶媒体、例えば光ディスク、搬送波シグナル処理モジュール並びにプログラムコードを記憶及び実行するように特別に構成されたハードウェアデバイス、例えばＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＲＯＭ及びＲＡＭのデバイスが挙げられる。
【０１０６】
[0099]  コンピューターコードの例としては、限定されるものではないが、マイクロコード又はマイクロ命令、機械命令、例えばコンパイラーにより生成されるもの、ウェブサービスの生成に使用されるコード及びインタープリターを用いてコンピューターにより実行されるより高レベルの命令を含有するファイルが挙げられる。例えば、実施形態は、Java、C++又は他のプログラミング言語（例えば、オブジェクト指向プログラミング言語）及び開発ツールを用いて実現され得る。コンピューターコードの追加的な例としては、限定されるものではないが、制御シグナル、暗号化コード及び圧縮コードが挙げられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
2020526740.tif 000028
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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