為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法和相應的生物傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法，包括：用伽馬射線照射在相對濕度低于環境相對濕度的真空中的含有葡萄糖氧化酶的膜。本發明也涉及相應的生物傳感器。
【專利說明】為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法和相應的生物傳感器
【背景技術】
[0001]本發明涉及為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法和相應的生物傳感器。
[0002]裝有包含葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器被用于連續及/或自動地監控像糖尿病患者這類人群的體液(例如血液或者間液)中的葡萄糖水平。裝有包含葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器也被用于自動及/或連續地檢測葡萄糖水平以監控生物反應器中的細胞生長。
[0003]為避免細菌、真菌、病毒等生物污染物或病原體的至少潛在的威脅，保證使用者的健康與安全或生物反應器的正常運行，為生物傳感器殺菌是十分重要的。
[0004]伽馬射線照射、高壓殺菌處理、和乙撐氧處理是一些殺菌技術。但是，在消除或者滅活有害的、潛在危險的生物污染物或病原體的同時，伽馬射線也會損害含有葡萄糖氧化酶的膜，降低生物傳感器的靈敏度。所以，人們開發了在為生物傳感器和/或含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的同時保護它們免受損害的方法。
[0005]例如，美國專利申請第2010/0293892號公開了一項保護酶(葡萄糖氧化酶)傳感器并同時保持其無菌狀態的包裝方法，涉及用射線照射密封的包裝之前向包裝內充入惰性氣體以產生過量的氣壓，或者將包裝抽真空。
[0006]包括在以上專利申請中提及的用伽馬射線為生物傳感器和/或含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌等現有方法，都不能將靈敏度損失控制在一些特定環境中所要求的合理范圍內。
[0007]因此，需要提供新的或者改進的為生物傳感器和/或含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法及相應的生物傳感器。
【發明內容】
[0008]一方面，本發明涉及一種為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法，包括:用伽馬射線照射在相對濕度低于環境相對濕度的真空中的含有葡萄糖氧化酶的膜。
[0009]另一方面，本發明涉及裝有通過以上所述方法殺菌的含有葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器。
[0010]另一方面，本發明涉及裝有包含葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器。其通過后述方法殺菌:在含有葡萄糖氧化酶的膜處于相對濕度低于環境相對濕度的真空中的情況下用伽馬射線照射。
[0011 ] 結合詳細說明并參照附圖可以更好地理解本發明的特色，組成以及優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是例I所得到的圖表。
[0013]圖2是例2所得到的圖表。
【具體實施方式】[0014]說明書中的近似用語用來修飾數量，表示本發明并不限定于該具體數量，還包括與該數量接近的可接受的而不會導致相關基本功能的改變的修正的部分。相應的，用“大約”、“約”等修飾一個數值，意為本發明不限于該精確數值。在某些例子中，近似用語可能對應于測量數值的儀器的精度。
[0015]本發明中所提及的數值包括從低到高一個單元一個單元增加的所有數值，此處假設任何較低值與較高值之間間隔至少兩個單元。舉例來說，如果說了一個組分的數量或一個工藝參數的值，比如，溫度，壓力，時間等等，例如從25到40，是想表達30到35，26到39，33到35，28到32等數值都已經明白的列舉在此說明書中。對于小于I的數值，
0.0001, 0.001, 0.01或者0.1被認為是比較適當的一個單元。前述只是想要表達的特別示例，所有在列舉的最低到最高值之間的數值組合均被視為以類似方式清楚地列在本說明書中。
[0016]在以下的說明和權利要求中，除非另有說明，單復數沒有特別限定。
[0017]在此涉及的“也許”、“可能”、“可”、“可以”表示在某種情況下發生的可能性；某種特定所有權、特點或功能；和/或通過修飾動詞來表示一個或多個能力、性能或與被修飾動詞相關的可能性。相應地，“也許”、“可能”、“可”、“可以”表示盡管在一些情境下，被修飾詞不能合適地、可能地或適當地來說明容量、功能或用處，但是在此被視為合適的、可能的或適當的。例如，在一些情境下，需要某些事項或容量，但是在另外的情境下，它們可能不會出現。這些區別由“也許”、“可能”、“可”、“可以”等詞來表示。
[0018]本發明中 ，“殺菌”及其類似表達表示依據本發明方法處理含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器時，存在于待處理的含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器中的至少一種活性生物污染物或病原體的減少。
[0019]本發明中，“生物污染物或病原體”指的是在與含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器直接或非直接接觸時，會對含有葡萄糖氧化酶的膜或其使用環境產生有害影響的生物污染物或病原體。生物污染物或病原體包括各種細菌、真菌和病毒等。
[0020]本發明中提及的“活性生物污染物或病原體”是指能單獨或與其他因素一起對含有葡萄糖氧化酶的膜和/或其使用環境產生有害影響的生物污染物或病原體，其他因素的示例如第二生物污染物或病原體、天然蛋白質(野生或變異)或抗體。
[0021]在一些實施例中，其使用環境可為生物傳感器運行和細胞生長的生物反應器。如果生物傳感器未被殺菌，存在于生物傳感器和/或含有葡萄糖氧化酶的膜中的“生物污染物或病原體”可能污染生物反應器中培養的細胞并造成細胞培養的失敗。
[0022]含有葡萄糖氧化酶的膜可能是任何含有葡萄糖氧化酶的膜。在一些實施例中，含有葡萄糖氧化酶的膜是任意一種含有葡萄糖氧化酶并可被用于，例如，測試葡萄糖的水平的生物傳感器的膜，這些膜可通過商業渠道從美國馬薩諸塞州Waltham的NOVABiomedical 公司、美國俄亥俄州 Yellow Springs 的 YSI Incorporated and Xylem, Inc.公司、中國山東科學院生物研究所等購得。
[0023]在一些實施例中，用于檢測葡萄糖水平的生物傳感器包含復合電極以及含有葡萄糖氧化酶的膜。其中復合電極包含兩個電極，以及介于兩電極之間的絕緣體。電極可由例如鉬和/或銀/氯化銀制成。可在殺菌之前或之后將含有葡萄糖氧化酶的膜安裝于生物傳感器中。若在殺菌之前將含有葡萄糖氧化酶的膜安裝于生物傳感器中，在一些實施例中，可于安裝后在含有葡萄糖氧化酶的膜處于相對濕度低于環境相對濕度的真空中情況下用伽馬射線照射來對生物傳感器進行殺菌。
[0024]伽馬射線可由鈷或銫的同位素產生。施加伽馬射線的有效比率可以為:既能有效為含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器殺菌，又能將其對含有葡萄糖氧化酶的膜的損害控制在可接受范圍內。合適的伽馬射線比率可根據特性作相應調整，例如特定的含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器，和/或要被殺滅的特定的生物污染物或病原體的屬性和特征。在殺菌過程中，保持伽馬射線的比率穩定更為適宜。若無法達到此要求或并無需要，可以使用可變的或間斷的射線。
[0025]在一些實施例中，可根據如使用的生物物質而優化伽馬射線的施加比率。低((3kGy/小時)和高(>3kGy/小時)都能達到效果。降低伽馬射線的比率能減少對含有葡萄糖氧化酶的膜的損害，但是它也導致需要更長的放射時間以獲取所需的特定總劑量。在一定環境中可能更需要較高的劑量比率，例如用以最小化物流問題和成本，以及在可能情況下，依據本發明所述，用來保護含有葡萄糖氧化酶的膜避免受到放射的損害。根據本發明的一實施例，伽馬射線的放射比率為20kGy/小時。
[0026]在一些實施例中，對含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器進行的伽馬射線放射應保持一段有效時間以達到殺菌目的。與放射比率相應，合適的放射時間由用于含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器上的合適的放射劑量決定。合適的放射時間可依據特定的放射比率和/或含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器的屬性和特質來作相應調整。
[0027]在一些實施例中，伽馬射線放射的有效總劑量為:既能有效為含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器殺菌，又能將其對含有葡萄糖氧化酶的膜的損害控制在可接受范圍內。合適的伽馬射線的總劑量可根據一定特性作相應調整，例如特定的含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器的 屬性和特征，所用伽馬射線的特定形式，和/或要被殺滅的特定的生物污染物或病原體。在一些實施例中，伽馬射線的總劑量為至少約25kGy，在另一些實施例中，則在約25kGy到約40kGy的范圍內。
[0028]在一些實施例中，伽馬射線照射可以在任何不對含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器產生不利影響的溫度進行，或者在任何不對含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器產生實質性損害的溫度進行。
[0029]在一些實施例中，伽馬射線的照射是在常溫進行的。在一些實施例中，照射是在低溫環境進行，例如低于常溫的(TC，-200C，-400C，-600C，_78°C或者-196°C。在一些實施例中，照射在高溫環境進行，例如高于常溫的37°C，60°C，72°C或者80°C。
[0030]在一些實施例中，照射在一個溫度范圍內進行，而不是在一個特定的溫度值進行。
[0031]在一些實施例中，伽馬射線照射可以在任何不對含有葡萄糖氧化酶的膜和/或生物傳感器產生不利影響的氣壓中進行。在一些實施例中，照射在常壓進行。
[0032]可通過多種途徑實現真空。在一些實施例中，可將含有葡萄糖氧化酶的膜或裝有含有葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器置于包裝中，然后將包裝抽真空。
[0033]本發明中，相對濕度是指空氣與水汽混合物中水汽的量，即，特定溫度空氣和水汽混合物中的水汽的實際壓力與水汽飽和時的壓力之比。在一些實施例中，相對濕度用溫濕計測得。
[0034]在一些實施例中，含有葡萄糖氧化酶的膜或裝有含有葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器與干燥劑均置于真空包裝中，以實現含有葡萄糖氧化酶的膜處于相對濕度低于、或約為環境相對濕度一半的真空中。干燥劑中可含有硅膠、活性炭、硫酸鈣、氯化鈣、蒙脫粘土和分子篩等。從以下示例中，可以驚奇地發現，伽馬射線照射時含有葡萄糖氧化酶的膜處在相對濕度低于環境相對濕度的真空的，裝有其的生物傳感器的靈敏度明顯高于裝有伽馬射線照射時處于相對濕度等于環境相對濕度的真空的含有葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器的靈敏度。
[0035]實驗示例
[0036]以下實驗例子可以為本領域中具有一般技能的人實施該發明提供參考。但是，這些例子并不用于限制權利要求的范圍。
[0037]干燥密封于鋁箔袋中的含有葡萄糖氧化酶的膜由美國馬薩諸塞州Waltham的NOVA Biomedical公司獲得并且在使用前于4° C溫度保存。在以下示例中，除非另有說明，都在常溫常壓下使用鈷60放射源，伽馬射線的用量為大約25kGy到大約40kGy。
[0038]例I
[0039]用伽馬射線照射4個鋁箔袋中的含有葡萄糖氧化酶的膜以殺菌。其中兩個含有葡萄糖氧化酶的膜的放射劑量比率為6kGy每小時，另外兩個為20kGy每小時。
[0040]每一照射后的含有葡萄糖氧化酶的膜與一個復合電極相組合后獲得一個生物傳感器。其中復合電極由鉬工作電極、銀/氯化銀參考或反電極，以及介于鉬電極和銀/氯化銀電極之間的絕緣體組成。
[0041]將每一生物傳感器浸入含有葡萄糖的磷酸鹽緩沖溶液中，然后通過電纜與電化學工作站相連接。電化學工作 站施加于生物傳感器的電壓為0.6V。
[0042]逐漸增加磷酸鹽緩沖液中的葡萄糖濃度，同時用電化學工作站讀出每一濃度相應的電流。以葡萄糖濃度為橫軸，相應電流為縱軸建立二維圖表。圖表中電流與葡萄糖濃度線的斜率用以表示生物傳感器的靈敏度。
[0043]用上述所得靈敏度分別除以安裝有未經伽馬射線照射的含有葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器的靈敏度，得到如圖1所示的歸一化靈敏度。從圖1可見，含有葡萄糖氧化酶的膜經6kGy每小時伽馬射線照射后，與未經伽馬射線照射的情形相比較，還剩下大約50%的靈敏度，但是經20kGy每小時伽馬射線照射后，與未經伽馬射線照射的情形相比較，僅剩不到20%的靈敏度。
[0044]例2
[0045]將兩份含有葡萄糖氧化酶的膜的每一份分別與三包硅膠干燥劑共同放置于一個塑料包中，以將塑料包中的相對濕度降低至大約26%，而環境相對濕度為大約45%至60%。將另外兩份含有葡萄糖氧化酶的膜分別放入相對濕度為大約45%到大約60%的塑料包中。用真空器抽取四個塑料包中的空氣大約I分鐘，熱密封，然后用伽馬射線以20kGy每小時的劑量比率進行照射。
[0046]如上述例I中所述方法獲得裝有照射后的上述四份膜的生物傳感器的靈敏度，并且除以安裝有未經伽馬射線照射的含有葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器的靈敏度，得到圖2中所示歸一化靈敏度。
[0047]從圖2可以看出，裝有處于相對濕度為約26%的真空中時經過伽馬射線放射的含有葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器，與未經伽馬射線照射的情形相比，還剩下大約85%的靈敏度，但是裝有處于相對濕度等于環境相對濕度的真空中時伽馬射線放射的含有葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器，與未經伽馬射線放射的情形相比，僅剩不到60%的靈敏度。
[0048]雖然結合特定的實施例對本發明進行了說明，但本發明不局限于這些具體情況，本領域的技術人員可以對本發明作出許多修改和變型。同時，要認識到，權利要求書意圖覆蓋在本發明真正構思 范圍內的所有這些修改和變型。
【權利要求】
1.一種為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法，其特征在于:其包括:用伽馬射線照射在相對濕度低于環境相對濕度的真空中的含有葡萄糖氧化酶的膜。
2.如權利要求1所述為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法，其特征在于:伽馬射線的劑量為大約25kGy到大約40kGy。
3.如權利要求1所述為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法，其特征在于:真空中的相對濕度大約為環境相對濕度的一半。
4.如權利要求1所述為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法，其特征在于:含有葡萄糖氧化酶的膜被置于有干燥劑的真空包裝中。
5.如權利要求4所述為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法，其特征在于:干燥劑包含硅膠。
6.如權利要求1所述為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法，其特征在于:伽馬射線照射比率為大約20kGy/小時。
7.如權利要求1所述為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法，其特征在于:含有葡萄糖氧化酶的膜位于生物 傳感器中。
8.—種生物傳感器，其特征在于:其包括以權利要求1中所述為含有葡萄糖氧化酶的膜殺菌的方法殺菌的含有葡萄糖氧化酶的膜。
9.如權利要求8所述的生物傳感器，其特征在于:其對于葡萄糖的靈敏度大約為包括未殺菌的含有葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器的80%。
10.一種裝有含有葡萄糖氧化酶的膜的生物傳感器，其特征在于:其通過后述方法殺菌:在含有葡萄糖氧化酶的膜處于相對濕度低于環境相對濕度的真空中的情況下用伽馬射線照射。
【文檔編號】A61L2/08GK103446601SQ201210177140
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月31日 優先權日:2012年5月31日
【發明者】陳睿, 徐軼達, 陳林 申請人:通用電氣公司