CN102076867A - 用于直接测定糖化血红蛋白百分比的电化学生物传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电化学生物传感器，所述电化学生物传感器用于直接测定血样中糖化血红蛋白百分比，不需要单独测量血样中总血红蛋白含量。本发明提供使用所述电化学生物传感器的方法。

Description

用于直接测定糖化血红蛋白百分比的电化学生物传感器
相关申请的交叉引用
该申请要求2008年5月13日提交的临时专利申请美国序列号61/052,888的优先权利益，将其通过引用全部结合于本文。
发明领域
本发明涉及在不单独测量总血红蛋白的情况下用于测量血样中糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的电化学生物传感器。HbA1c生物传感器可以用于在医生办公室或患者家的糖尿病监控。
发明背景
糖化蛋白质是通过将构成蛋白质的氨基酸的氨基与还原糖诸如醛醣的醛基非酶促地且不可逆地结合而产生的物质。例如，参见美国专利号6,127,138。这样一种非酶促且不可逆的结合反应也称为“Amadori重排”，因此在一些情况下上述糖化蛋白质也可以称为“Amadori化合物”。
蛋白质的非酶促糖化作用已经涉及某些疾病的发生，例如糖尿病并发症和衰老过程(Takahashi等，J.Biol.Chem.(生物化学杂志)，272(19)：12505-7(1997)；以及Baynes和Monnier，Prog.Clin.Biol.Res.(临床生物学研究进展)，304：1-410(1989))。该反应通过形成糖加合物和交联而导致目标分子功能障碍。相当大的兴趣已经集中在Amadori产物上，所述Amadori产物是体外和体内非酶促糖化作用期间最重要的“早期”修饰。
多种用于糖化蛋白质的测定是已知的。例如，美国专利号6,127,138公开了将含有糖化蛋白质的样品用蛋白酶XIV或来自曲霉菌属的蛋白酶处理，其后(或当用上述蛋白酶处理样品时)使FAOD(果糖基氨基酸氧化酶)与样品起反应以便测量被FAOD反应消耗的氧的量或得到的反应产物的量，从而测量糖化蛋白质。
在另一个实例中，美国专利号6,008,006公开了，可以通过将样品首先与作为蛋白酶和过氧化物酶组合的试剂反应，其次与酮胺氧化酶反应而定量样品中糖化蛋白质的量。美国专利号6,008,006还公开了含有所述组合的过氧化物酶/蛋白酶试剂以及酮胺氧化酶的试剂盒。美国公开号2005/0014935公开了使用嵌合阿马多里酶(amadoriase)测量糖化蛋白质量的方法和试剂盒。美国公开号2003/0162242和EP1304385 A1也公开了选择性测定糖化血红蛋白的方法。
已经描述了用于测定糖化血红蛋白A1c百分比的方法，所述方法需要单独测量样品中的总血红蛋白。当化学分析仪用于测定糖化血红蛋白A1c百分比的值时，需要双通道形式。在该形式中，进行两个单独的测定以测定样品中的1)糖化血红蛋白A1c浓度，和2)总血红蛋白浓度；并且接着计算糖化HbA1c对于总血红蛋白的比例以获得HbA1c的百分比。在不单独测量总血红蛋白情况下的直接测定糖化血红蛋白百分比的方法描述在WO2008/013874中。
已知多种电化学生物传感器使用特异性酶反应通过电化学检测方法测定用作酶底物的分析物的量。使用最多的生物传感器是用于葡萄糖测试的生物传感器，其利用葡萄糖氧化酶与血液中的葡萄糖反应并且产生H2O2用于在有或者没有介体或催化剂情况下使用设计的电极的电化学检测，所述设计的电极包括工作电极、对电极和参比电极。已经充分开发了用于H2O2检测的电极传感器，并且用于H2O2检测的电极条目前已经变成可商购的。参见，例如，Luo等，Biosensors and Bioelectronics(生物传感器和生物电子学)22：482-488，2006；Wang等，Chem.Rev.(化学评述)108：814-825，2008；美国专利申请公开号2009/0090623。
除葡萄糖测试以外，HbA1c测试已经成为更好监控糖尿病病况的另一种重要测试。葡萄糖测试报告特定时刻的血液中葡萄糖水平，因此HbA1c测试给出过去3个月的平均葡萄糖水平。通过测试HbA1c水平，医生可以对在过去3个月中如何控制他们的患者的葡萄糖水平具有更好的理解，其随后帮助医生做出治疗决策。最近，对于使用HbA1c测试作为鉴别糖尿病病况的筛选测试存在增长的趋势。因此，像葡萄糖计一样简单并且可以被患者用作自测试装置的HbA1c测试装置是高度合乎需要的。
发明概述
本发明提供在用于测量样品中糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的电化学传感器中使用的电极装置，所述电极装置包括：电极载体；放置在所述电极载体上的工作电极，其中将果糖基氨基酸氧化酶放置(诸如沉积)在所述工作电极上或附近；并且对电极或参比电极放置在所述电极载体上并且与所述工作电极隔开。
在一些实施方案中，所述装置还包括放置在电极载体上并且与所述载体上的其它电极隔开的参比电极或对电极。
在一些实施方案中，所述工作电极和/或所述对电极还包括介体，所述介体在从果糖基氨基酸氧化酶催化反应产生的过氧化氢和所述工作电极之间穿梭电子，以产生表示样品中糖化血红蛋白量的电流。所述介体可以包括选自由二茂铁、普鲁士蓝、金属酞青和四硫富瓦烯(TTF)组成的组的一种或多种试剂。还可以使用能够在反应介质和电极之间穿梭电子的其它介体。
在一些实施方案中，工作电极和/或对电极还包括催化过氧化氢的氧化还原反应的催化剂。催化剂包括一种或多种铂族金属诸如Ir-碳、Rh-碳、和Ru-碳。在一些实施方案中，Ir-碳、Rh-碳、和Ru-碳是纳米颗粒。
在一些实施方案中，所述装置还可以包括选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂和/或选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂，将其放置(诸如沉积)在工作电极上或附近。例如，可以将第一氧化剂和/或第二氧化剂放置在电极载体上。在一些实施方案中，所述装置还可以包括将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的一种或多种蛋白酶，将其放置(诸如沉积)在工作电极上或附近。例如，所述一种或多种蛋白酶可以放置在所述电极载体上。在一些实施方案中，所述装置还可以包括溶解血样中红细胞并且释放血红蛋白的去污剂，其中将所述去污剂放置(诸如沉积)在工作电极上或附近，或与所述电极隔开的样品槽中。
在一些实施方案中，将果糖基氨基酸氧化酶配制在基质中并且放置在所述工作电极上或附近。在一些实施方案中，将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的一种或多种蛋白酶被配制在基质中并且被放置在工作电极上含有所述果糖基氨基酸氧化酶的基质的顶部。在一些实施方案中，所述基质包括酶固定化试剂(诸如连接剂)和增稠聚合物。
在一些实施方案中，所述装置还包括在工作电极、对电极和/或参比电极上限定封闭空间的绝缘/覆盖层，其中所述绝缘/覆盖层形成用于接收样品的槽，其中所述样品槽位于电极上或在电极附近。在一些实施方案中，所述装置还包括在所述样品槽和所述工作电极之间的样品传递路径。在一些实施方案中，样品槽含有选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂和选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂。在一些实施方案中，样品槽还含有将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的一种或多种蛋白酶。在一些实施方案中，样品槽还含有溶解血样中的红细胞并且释放血红蛋白的去污剂。在一些实施方案中，所述装置包括通过毛细管作用接收样品的毛细管填充通道，其中所述通道的一端与所述工作电极接触。
在一些实施方案中，本文所描述的装置中的工作电极和/或对电极包括选自由Ir-碳、Rh-碳、和Ru-碳组成的组的金属化碳。在一些实施方案中，所述装置中的参比电极包括Ag/AgCl。
在一些实施方案中，使用厚膜技术或使用薄膜平版印刷术将所述电极丝网印刷。
本发明还提供测量样品中糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的方法，所述方法包括a)将血样施加到本文所描述的电极装置的工作电极，其中所述血样已经用下列物质处理或在所述装置中用下列物质处理：1)溶解来自血样中的红细胞并且从红细胞释放血红蛋白的去污剂；2)选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂；3)选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂；和4)将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的蛋白酶；b)在工作电极和参比电极之间施加电势，所述电势适合于监控由果糖基氨基酸氧化酶催化的反应产生的过氧化氢；c)测量工作电极和对电极之间的电流和在所述工作电极处通过的电荷；并且由此在不单独测量血样中总血红蛋白的情况下，基于与基准(诸如校正曲线)相比的测量的电流或电荷确定样品中的糖化血红蛋白百分比。通过将样品吸移到工作电极上，通过将电极装置浸渍到样品中，或者通过经由毛细管填充通道的毛细管作用，可以将血样施加到工作电极。
本发明还提供测量样品中糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的方法，所述方法包括a)将血样施加到本文所描述的电极装置的样品接收槽，其中所述血样已经用下列物质处理或在所述装置中用下列物质处理：1)溶解来自血样中的红细胞并且从红细胞释放血红蛋白的去污剂；2)选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂；3)选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂；和4)将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的蛋白酶；b)在工作电极和参比电极之间施加电势，所述适合于监控由果糖基氨基酸氧化酶催化的反应产生的过氧化氢；c)检测或测量工作电极和对电极之间的电流或在所述工作电极处通过的电荷；并且由此在不单独测量血样中总血红蛋白的情况下，基于与基准(诸如校正曲线)相比的测量的电流或电荷确定样品中的糖化血红蛋白百分比。在一些实施方案中，将血样在单独的管或小瓶中的溶解缓冲液中溶解，并且然后将血液溶解产物施加到样品接收槽中。
在本文所描述的任一项方法中，经由介体或催化剂直接或间接地电化学检测由果糖基氨基酸氧化酶催化的反应产生的过氧化氢。在本文所描述的任一项方法中，以时延方式在工作电极和参比电极之间施加电势。
在一些实施方案中，本文所描述的电极装置还可以包括第二工作电极和另外的与葡萄糖反应的酶，诸如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶，以使用单个装置测量HbA1c和葡萄糖两者。
本发明还提供包括本文所描述的电极装置和用于信号检测的装置(诸如读数器)的电化学生物传感器。在一些实施方案中，用于信号检测的装置还可以包括将测试结果传送到数据库或传送到一个或多个电子邮件地址的无线数据连接。
本发明还提供用于测量样品中的糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的试剂盒，所述试剂盒包括本文所描述的电极装置，和用于由电极装置产生的检测电流或电荷的读数器。所述试剂盒还可以包括溶解血细胞以释放血红蛋白的试剂；选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂；选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂；和/或将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的蛋白酶。所述试剂盒还可以包括实施本文所描述的方法的说明书。
应当理解，可以组合本文所描述的多种实施方案的一个、一些或全部性质以形成本发明的其它实施方案。本发明的这些及其它方面对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图的数幅视图的简述
图1显示具有下列三个电极的电极装置：工作电极、参比电极和对电极。
图2显示具有下列两个电极的电极装置：工作电极和参比电极。
图3显示具有三个电极(工作电极、参比电极和对电极)、单独的样接收槽、以及样品接收槽和工作电极之间的微通道的电极装置。
图4显示具有毛细管填充微通道的电极装置。通过在电极载体的顶部上的夹层形成所述微通道。
图5显示具有已知的HbA1c百分比的血样的电流分析法。将溶解的样品吸移到电化学测量的生物传感器上。
图6显示具有已知的HbA1c百分比的血样的电流分析法。将生物传感器浸没到用于电化学测量的溶解血样中。
图7显示具有已知的HbA1c百分比的血样的电流分析法。生物传感器具有由夹层形成的毛细管填充微通道，并且被浸没到溶解血样中达数秒，然后用于电化学测量。
发明详述
本发明提供，在不单独测量总血红蛋白情况下用于测量血样中糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的电化学生物传感器，以及使用这些生物传感器的方法。生物传感器是基于从糖化血红蛋白分子酶促地产生H2O2并且使用电化学生物传感器电化学检测H2O2的原理。
将所述生物传感器设计成使用涉及下列产生H2O2的反应或过程的方法测量血样中糖化血红蛋白(HbA1c)百分比：a)用溶解缓冲液溶解血样中的红细胞以释放血红蛋白；b)用选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂氧化溶解产物；c)用选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂氧化所述溶解产物；d)将溶解产物与蛋白酶接触以形成含有糖化肽和/或糖化氨基酸的蛋白质碎片和/或氨基酸；和e)将所述蛋白质碎片与果糖基氨基酸氧化酶(诸如果糖基缬氨酸氧化酶(FVO))接触以产生过氧化氢(H2O2)。使用生物传感器测量产生的H2O2，并且使用由生物传感器测量的电流或电荷，通过将所测量的电流或电荷与基准(诸如校正曲线)比较，从而在不单独测量血样中总血红蛋白的情况下测定样品中总的糖化血红蛋白的百分比或糖化血红蛋白A1c的百分比。通过使用基准(诸如校正曲线)，可以在不需要单独测量总血红蛋白的情况下，通过使用H2O2检测电极装置和信号检测计直接报告样品中的HbA1c。
A.定义
除非另外限定，本文中使用的全部技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将本文中参考的全部专利、申请、公布的申请和其他出版物整体地通过引用结合。如果此部分中陈述的定义与通过引用结合在本文中的专利、申请、公布的申请及其它出版物中陈述的定义相反或以其它方式不一致，则此部分中陈述的定义优先于通过引用结合在本文中的定义。
如本文所用，“一个(a)”或“一个(an)”指的是“至少一个”或“一个或多个”。
如本文所用，“果糖基氨基酸氧化酶”或“FAOD”指的是催化阿马多里(Amadori)产物的氧化去糖化以得到相应的氨基酸、葡糖醛酮和H2O2的酶，如下列反应所示：
R1-CO-CH2-NH-R2+O2+H2O→R1-CO-CHO+R2-NH2+H2O2
其中R1表示还原糖的醛糖残基并且R2表示氨基酸、蛋白质或肽的残基。FAOD的实例是果糖基缬氨酸氧化酶(FVO)。阿马多里酶(Amadoriase)的其它同物异名包括阿马道里酶(amadoriase)和果糖基胺：氧氧化还原酶(FAOO)。为了本文的目的，虽然全部这样的化学同物异名均可以考虑，但是本文中使用名称“果糖基氨基酸氧化酶”。“果糖基氨基酸氧化酶”还包括仍然基本上保持它的催化Amadori产物的氧化去糖化以得到相应的氨基酸、葡糖醛酮和H2O2的酶活性的功能片段或衍生物。典型地，功能片段或衍生物保持其阿马多里酶活性的至少50％。优选地功能片段或衍生物保持其阿马多里酶活性的至少60％、70％、80％、90％、95％、99％或100％。还预期的是，果糖基氨基酸氧化酶可以包括基本上不改变它的活性的保守氨基酸置换。适合的氨基酸保守置换对于本领域技术人员是已知的并且一般可以在不改变所得分子的生物活性的情况下进行。通常，本领域技术人员理解，多肽的非必要区域的单一氨基酸置换基本上不改变生物活性(见，例如，Watson等，Molecular Biology of the Gene(基因分子生物学)，第4版，1987，the Benjamin/Cummings Pub.Co.，第224页)。优选依照如下表1中陈述的那些进行这样的例举性置换：
表1
原始残基              保守置换
Ala(A)                Gly；Ser
Arg(R)                Lys
Asn(N)                Gln；His
Cys(C)                Ser
Gln(Q)                Asn
Glu(E)                Asp
Gly(G)                Ala；Pro
His(H)                Asn；Gln
Ile(I)                Leu；Val
Leu(L)                Ile；Val
Lys(K)                Arg；Gln；Glu
Met(M)                Leu；Tyr；Ile
Phe(F)                Met；Leu；Tyr
Ser(S)                Thr
Thr(T)                Ser
Trp(W)                Tyr
Tyr(Y)                Trp；Phe
Val(V)                Ile；Leu
其它置换也是可允许的并且可以经验性地或根据已知的保守置换确定。
如本文所用，“过氧化物酶”指的是催化反应主体的酶，在所述反应中，过氧化氢是特异的氧化剂并且许多底物作为电子供体。旨在包括具有保守氨基酸置换的过氧化物酶，所述保守氨基酸置换基本上不改变它的活性。主要的商售过氧化物酶是辣根过氧化酶。
如本文所用，“组合物”指的是两种或多种产物或化合物的任意混合物。它可以是溶液、悬浮液、液体、粉末、糊剂、水性的、非水性的，或其任何组合。
B.用于直接测定糖化血红蛋白百分比的电化学生物传感器
在一个方面中，本发明提供供电化学检测器所用的电极装置，所述电化学检测器用于在不需要单独测量血红蛋白总量的情况下测量血样中的糖化血红蛋白(HbA1c)百分比。设计所述电极装置以便它具体地测量由果糖基氨基酸氧化酶(诸如果糖基缬氨酸氧化酶(FVO))催化的特异性酶促反应所产生的H2O2量。电极装置包括电极载体，在所述电极载体上放置工作和参比电极，工作和对电极，或工作、参比和对电极。电极在电极载体上是相互隔开的。将酶FAOD放置(诸如沉积或浇注)在工作电极之上或附近(包括周围)。可以用绝缘层覆盖电极以保护电连接路径并且限定电极区域或电极接头。见图1-4。电极装置还可以包括覆盖层以形成具有限定空间的样品槽。见图3。样品槽可以定位在工作电极周围或单独位置中，所述单独位置经由样品传送路径(诸如微通道)连接到工作电极。见图3。样品槽也可以是毛细管填充通道的形式，其容许通过毛细管作用的样品接收。毛细管填充通道的一端与工作电极接触。可以通过层压由层产生毛细管填充通道。这样的毛细管填充通道的实例显示在图4中。本领域已知的任何其它样品槽或毛细管填充通道设计可以包括在所述装置中。参见，例如，美国专利号6,270,637。
电化学生物传感器一般包括电极装置和用于信号检测的装置(读数器)。用于信号检测的装置还可以包括将测试结果传送到数据库或传送到一个或多个电子邮件地址的无线数据连接。
可以通过本领域已知的任何方法制造所述电极。例如，可以通过电极载体(诸如聚酯基片)上的厚膜技术(诸如丝网印刷和喷墨印刷)或薄膜平版印刷术制造所述电极。在一些实施方案中，电极的电接头是银，并且将电极(工作电极、对电极和/或参比电极)印刷在银电极基体的顶部上。在一些实施方案中，将工作电极和/或对电极用金属化碳诸如Ir-碳、Rh-碳和Ru-碳丝网印刷。在一些实施方案中，Ir-碳、Rh-碳、和Ru-碳是纳米颗粒。在一些实施方案中，参比电极是用Ag/AgCl丝网印刷的。
在一些实施方案中，催化剂诸如铂族金属(Rh、Ir、Ru、Os)包括在工作电极和/或对电极中。例如，可以通过组合成用于印刷所述电极的导电组合物而沉积所述催化剂。导电组合物包括，但不限于，金属化碳，聚合物(包括粘合剂和水-强度聚合物)和水或无机溶剂(诸如0.1M，pH7.0磷酸盐缓冲液)。金属化碳中的金属可以是纯金属诸如铂、金、银、钯、钌、铑、铱，它们的氧化物或合金。例如，所述金属化碳包括在具有纳米大小尺度的碳颗粒表面上涂层的金属。粘合剂包括羟乙基纤维素或羟丙基纤维素。湿-强度聚合物包括聚乙烯亚胺；聚(丙烯酸)，钾盐；聚(丙烯酸)，钠盐；聚(丙烯酸-丙烯酰胺共聚物)，钾盐；聚(丙烯酸)，钠盐-聚(环氧乙烷)接枝聚合物；聚(2-甲基丙烯酸羟乙酯)；聚(2甲基丙烯酸-羟丙酯)；聚(异丁烯-顺丁烯二酸共聚物)或其组合。一般地，所述粘合剂用湿-强度聚合物交联的。因此，在通过丝网印刷在条上形成电极以后，通过随后步骤蒸发水或无机溶剂。
在一些实施方案中，在工作电极和/或对电极中包括介体，并且所述介体可以选自通常使用的介体诸如二茂铁、普鲁士蓝，和任何其它的已知介体。参见，例如，美国专利号6,863,800；和6,329,161。
在一些实施方案中，电极装置包括条，所述条具有作为电极载体的基片；配置在基片上以限定样品区域的至少两个电极；配置在样品区域上的试剂，其中所述电极具有0.1-5重量％范围内的金属、小于55重量％范围内的石墨、和聚合物。在一些实施方案中，石墨是细粒度的，并且将金属涂布在具有纳米大小尺度的石墨颗粒的表面上。金属可以包括铂、金、银、钯、钌、铑、铱，它们的氧化物或合金。所述聚合物可以包括粘合剂(包括羟乙基纤维素或羟丙基纤维素)和湿-强度聚合物(包括聚乙烯亚胺；聚(丙烯酸)，钾盐；聚(丙烯酸)，钠盐；聚(丙烯酸-丙烯酰胺共聚物)，钾盐；聚(丙烯酸)，钠盐-聚(环氧乙烷)接枝聚合物；聚(2-甲基丙烯酸羟乙酯)；聚(2-甲基丙烯酸羟丙酯)；聚(异丁烯-顺丁烯二酸共聚物)或其组合)。电极装置还可以包括配置在电极和基片之间的导电层；并且可以用分散在有机溶剂中的石墨将所述导电层丝网印刷。在一些实施方案中，导电层和电极以不同的步骤通过丝网印刷形成。在一些实施方案中，所述试剂包括酶(诸如果糖基氨基酸氧化酶)。电极装置的实例描述在美国专利申请公开号2009/0090623，将其通过引用全部结合。
在一些实施方案中，将酶果糖基氨基酸氧化酶(诸如FVO)配制在含有酶固定化试剂诸如戊二醛和增稠聚合物诸如2-羟乙基纤维素的基质中，并且将其沉积或浇注在工作电极附近或之上。在一些实施方案中，酶果糖基氨基酸氧化酶(诸如FVO)还包括在单独试剂层中，所述单独试剂层被放置在工作电极上的固定化酶层的顶部上。
参与测量糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的反应使用从血样中的红细胞释放血红蛋白的溶解缓冲液，选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂，选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂，和将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的蛋白酶。这些试剂的一种或多种可以放置(诸如沉积或浇注)在工作电极附近或之上。在一些实施方案中，将蛋白酶配制在含有酶固定化试剂和增稠聚合物的基质中，并且沉积或浇注在工作电极附近或之上。在一些实施方案中，在单独试剂层中还包括蛋白酶，所述单独试剂层被放置在工作电极附近或之上的固定化FAOD酶层的顶部上。在一些实施方案中，所述电极装置还可以包括样品槽、从样品槽到工作电极的样品传送路径(诸如微通道)、或毛细管填充通道，并且所述试剂的一种或多种可以放置(诸如沉积或浇注)在样品槽、样品传送路径或毛细管填充通道中。例如，在到达工作电极以前将血样中的血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸。在一些实施方案中，将这些试剂的一种或多种放置(诸如沉积或浇注)在围绕工作电极的区域中或在对电极和工作电极之间和/或最参比电极和工作电极之间的区域中的条载体上。例如，这些试剂可以与墨水基溶液混合并且丝网印刷在所述条载体上。
在另一个实施方案中，将电极装置配置为含有两个工作电极、一个对电极和一个参比电极的生物恒电位仪。一个工作电极用于HbA1c测试并且将另一个用于葡萄糖测试。用于葡萄糖测试的酶可以是葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶，并且用于HbA1c测试的酶是果糖基氨基酸氧化酶(诸如FVO)。
本发明的电极装置可以是采取不同的电极结构并且可以使用本领域已知的方法制成。例如，电极装置可以用丝网印刷方法制成。参见，例如，美国专利号5,682,884；5,120,420；5,320,732。
可以使用电极装置测定的血样包括全血或收集的血细胞。将血样中的红细胞溶解以释放血红蛋白。可以使用任何可以溶解红细胞并且释放血红蛋白的溶解缓冲液(例如，在酸性或碱性pH范围内)。溶解缓冲液一般含有去污剂，诸如曲拉通(Triton)(例如Triton X-100)、吐温(例如，吐温20)、十二烷基硫酸钠(SDS)、溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)、溴化十四烷基三甲基铵(TTAB)、聚氧乙烯十二烷基醚(POEs)、和Nonidet P-40(NP-40)。
可以使用任何适合的蛋白酶。可以使用内型蛋白酶或外型蛋白酶。例举性的内型蛋白酶包括胰蛋白酶、α-胰凝乳蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、蛋白酶K、木瓜蛋白酶、组织蛋白酶B、胃蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、蛋白酶XVII、蛋白酶XXI、赖氨酰-内肽酶、prolether和菠萝蛋白酶F。例举性的外型蛋白酶包括氨基肽酶或羧肽酶。在一个实施例中，所述蛋白酶是蛋白酶K，链霉蛋白酶F，ananine，嗜热菌蛋白酶，枯草杆菌蛋白酶或牛胰腺蛋白酶。也可以使用来自曲霉菌属、脂环酸芽孢杆菌属和芽孢杆菌属的金属蛋白酶和中性蛋白酶。
蛋白酶可用于产生任何适合大小的糖化肽。例如，蛋白酶可用于产生约2至约30个氨基酸残基的糖化肽。在另一个实施例中，蛋白酶用于产生糖化甘氨酸、糖化缬氨酸或糖化赖氨酸残基，或包括糖化甘氨酸、糖化缬氨酸或糖化赖氨酸残基的糖化肽。
将糖化肽和/或糖化氨基酸与果糖基氨基酸氧化酶接触。可以使用任何果糖基氨基酸氧化酶(FAOD)。可以纯化或重组生产果糖基氨基酸氧化酶。可以使用任何天然存在的种类。在一个实施例中，使用的FAOD是曲霉菌属来源的(参见，例如，Takahashi等，J.Biol.Chem.(生物化学杂志)272(6)：3437-43，1997)。还可以使用其它果糖基氨基酸氧化酶，例如，在GenBank登录号U82830(Takahashi等，J.Biol.Chem.(生物化学杂志)，272(19)：12505-12507(1997)和公开的美国专利号6,127,138中所公开的。还可以使用阿马多里酶的功能片段或衍生物，所述功能片段或衍生物仍然基本上保留它的催化阿马多里产物的氧化去糖化的酶活性以得到相应的氨基酸、葡糖醛酮和H2O2。
通常，阿马多里酶的功能片段或衍生物保留它的酶活性的至少50％。优选地，阿马多里酶的功能片段或衍生物保留它的酶活性的至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或100％。
可以使用美国公开号2005/0014935中描述的具有FVO酶活性的嵌合蛋白质的任意一种。在一些实施方案中，果糖基氨基酸氧化酶从N-末端至C-末端包括：a)包括约5至约30个氨基酸残基的细菌前导序列的第一肽基片段；和b)包括FVO的第二肽基片段。在一些实施方案中，FVO包括下列氨基酸序列：
MGGSGDDDDLALAVTKSSSLLIVGAGTWGTSTALHLARRGYTNVTVLDPYPVPSAISAGNDVNKVISSGQYSNNKDEIEVNEILAEEAFNGWKNDPLFKPYYHDTGLLMSACSQEGLDRLGVRVRPGEDPNLVELTRPEQFRKLAPEGVLQGDFPGWKGYFARSGAGWAHARNALVAAAREAQRMGVKFVTGTPQGRVVTLIFENNDVKGAVTGDGKIWRAERTFLCAGASAGQFLDFKNQLRPTAWTLVHIALKPEERALYKNIPVIFNIERGFFFEPDEERGEIKICDEHPGYTNMVQSADGTMMSIPFEKTQIPKEAETRVRALLKETMPQLADRPFSFARICWCADTANREFLIDRHPQYHSLVLGCGASGRGFKYLPSIGNLIVDAMEGKVPQKIHELIKWNPDIAANRNWRDTLGRFGGPNRVMDFHDVKEWTNVQYRDISKLKGELEGLPIPNPLLRTGHHHHHH(序列编号1(SEQ ID NO：1))。
可以在细菌细胞诸如大肠杆菌中产生嵌合蛋白质。可以将产生的蛋白质纯化并且测定酶活性。FAOD的酶活性测定是本领域已知的(参见例如，Takahashi等，J.Biol.Chem.(生物化学杂志)，272(6)：3437-43(1997)和美国专利号6,127,138)。四个例举性的阿马多里酶的酶活性测定公开在Takahashi等，J.Biol.Chem.(生物化学杂志)，272(6)：3437-43(1997)中。
第一氧化剂是选择性氧化低分子量(分子量＜3000)的还原物质的氧化剂类型。第一氧化剂对于低分子量还原物质比对于高分子量(分子量＞3000)还原物质具有更高氧化力。血样中低分子量物质的实例是抗坏血酸和游离的含硫分子。第一氧化剂的实例是戴斯-马丁氧化剂(Dess-Martin periodinane)和N-乙基马来酰亚胺。第一氧化剂的其它实例是碘乙酸钠、高碘酸钠和氯胺-T。在一些实施方案中，使用多于一种的第一氧化剂(例如，戴斯-马丁氧化剂和N-乙基马来酰亚胺这两者)。
第二氧化剂是选择性氧化高分子量(分子量＞3000)还原物质的氧化剂类型。第二氧化剂对于高分子量还原物质比低分子量还原物质具有更高的氧化力。血样中的高分子量物质的实例是血红蛋白。第二氧化剂的实例是四唑盐(例如，2-(4-碘苯基)-3-(2，4-二硝基苯基)-5-(2，4-二磺苯基)-2H-四唑一钠盐，或2-(4-碘苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-(2，4-二磺苯基)-2H-四唑一钠盐)。第二氧化剂的其它实例是十二烷基硫酸钠，铁氰化钾(III)，和碘酸钾。在一些实施方案中，使用多于一种的第二氧化剂。
对于没有在电极装置中放置去污剂、第一氧化剂、第二氧化剂和蛋白酶的实施方案，可以将血样用溶解缓冲液、第一氧化剂、第二氧化剂和蛋白酶处理，之后将所述样品施加到电极装置。可以将去污剂、第一氧化剂、第二氧化剂和蛋白酶配制在一种或多种试剂中，并且可以是液体或冻干粉的形式。这些试剂可以包括在本文描述的试剂盒中。在一些实施方案中，可以将溶解缓冲液和第一氧化剂(例如，N-乙基马来酰亚胺和/或戴斯-马丁氧化剂)配制在一种试剂中。在一些实施方案中，第二氧化剂和蛋白酶可以是一种或单独的试剂形式。含有去污剂、戴斯-马丁氧化剂和N-乙基马来酰亚胺的溶解缓冲液可以用于溶解血细胞。例如，溶解缓冲液可以含有25-100mM CHES pH 9.4、1-3％曲拉通(Triton)X-100、0.1-5mM(诸如约0.1、0.5、1、2、3、4或5mM中的任一种)戴斯-马丁氧化剂、和0.2-5mM(诸如约0.2、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5mM中的任一种)N-乙基马来酰亚胺。可以将含有缓冲液、CaCl2和蛋白酶的试剂R1a，和含有缓冲液、氯化钠和WST3的试剂R1b以及蛋白酶混合用于将溶解血样中的糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸。例如，试剂R1a可以含有pH 6.5的10-50mM MES缓冲液、5-10mM CaCl2、和500-1500U/ml中性蛋白酶(Toyobo有限公司)；并且试剂R1b可以含有pH 6.5的10-50mM MES、100-200mM氯化钠、和0.2-6mM(诸如约0.2、0.5、1、2、3、4、5或6mM中的任一种)WST3(2-(4-碘苯基)-3-(2，4-二硝基苯基)-5-(2，4-二磺苯基)-2H-四唑、一钠盐(由Dojindo实验室(Dojindo Laboratories)制造)，以及100uLpH 7.0的5mM MES缓冲溶液中的10-200单位(诸如约10、50、60、70、80、90、100、150或200单位中的任一种)的蛋白酶。试剂的实例描述在本文的实施例1和美国专利申请公开号2008/0096230中。
本发明还提供包括本文所述电极装置的试剂盒。如果并非全部试剂需要被放置在电极装置中，则所述试剂盒还可以包括用于使用电极装置的试剂。试剂盒还可以包括使用电极装置和/或试剂的说明书。在一些实施方案中，试剂盒包括本文所描述的电极装置，用于检测或测量工作电极和对电极之间的电流或在电极装置的工作电极处通过的电荷的仪表或读数器，和选自由下列各项组成的组的一种或多种试剂：1)溶解血样中的红细胞并且从红细胞释放血红蛋白的去污剂；2)选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂；3)选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂，和4)将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的蛋白酶。在一些实施方案中，所述仪表或读数器包括能够使电极装置插入其中的分配器(lot)。
例举性实施方案
图1显示用丝网印刷法制造的例举性电极装置。该生物传感器包括工作电极、参比电极、和对电极。工作电极和对电极都是Ir-碳改性的或普鲁士蓝改性的；并且参比电极是Ag/AgCl电极。将这些电极丝网印刷在聚酯基片上。
通过在聚酯基片上丝网印刷而制备工作电极和对电极。这些电极的电接头是银，并且首先用银墨水印刷所述电极。进一步将Ir-碳墨水或普鲁士蓝墨水印刷在银基电极上。通过将0.5-2.0g的Ir-碳与5-30ml含有0.5-5ml聚乙烯亚胺和0.1-1.0g的2-羟乙基纤维素的墨水基溶液混合并匀化(例如，约5.0分钟)而制备Ir-碳墨水。例如，通过将0.9g Ir-碳与5ml墨水基溶液(通过将10ml pH 7.0磷酸盐缓冲液与1.36ml聚乙烯亚胺和0.34g 2-羟乙基纤维素混合直到已经获得清澈均匀溶液而制备)混合而制备Ir-碳墨水。通过将0.5-2.0g普鲁士蓝颗粒与5-30ml商售碳墨水混合并匀化(约5分钟)而制备普鲁士蓝墨水。使用下列步骤制备普鲁士蓝颗粒。将1克石墨粉和10ml 0.1M氯化铁(III)在搅拌情况下混合2分钟。接着，添加2-20ml的0.1M铁氰化钾，并将得到的溶液搅拌10分钟。将得到的混合物过滤，并在100℃干燥2-20小时。也通过在聚酯基片上丝网印刷而制备AgCl/Ag参比电极。参比电极的电接头是通过用银墨水印刷而制备的银。使用AgCl厚膜并将其印刷在银基电极上，用作Ag/AgCl参比电极。参见，Fang等，Sensors and Actuators(传感器和驱动器)B 129：818-825，2008。
将上述铱改性的电化学传感器结构用作构建果糖基氨基酸氧化酶生物传感器的基础。通过将1ml的Ir-碳墨水与果糖基氨基酸氧化酶混合直到获得清澈溶液而制备果糖基氨基酸氧化酶(诸如FVO)墨水。本文中描述的蛋白酶、溶解缓冲液、第一氧化剂、和/或第二氧化剂也可以包括在FAOD墨水中。将FAOD墨水添加到Ir-碳工作电极上并容许干燥。
上述普鲁士蓝改性的电化学传感器结构也可以用作构建果糖基氨基酸氧化酶生物传感器的基础。通过将1ml的普鲁士蓝墨水与果糖基氨基酸氧化酶混合直到获得清澈溶液而制备果糖基氨基酸氧化酶(诸如FVO)。本文中描述的蛋白酶、溶解缓冲液、第一氧化剂、和/或第二氧化剂也可以包括在FAOD墨水中。将FAOD墨水添加到Ir-碳工作电极上并容许干燥。
C.使用电化学生物传感器用于测定糖化血红蛋白百分比的方法
本发明还提供使用本文中描述的电极装置测量血样中糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的方法。如果含有去污剂、第一氧化剂、第二氧化剂和蛋白酶的溶解缓冲液包括在电极装置中，则可以将血样直接施加到电极装置中。如果电极装置中没有包括这些试剂的一种或多种，则可以在施加到电极装置之前预处理血样。例如，可以将血样用含有去污剂、第一和第二氧化剂以及一种或多种蛋白酶的缓冲液处理血样以将血细胞溶解在试管中。然后通过吸移到工作电极上、通过毛细管填充到工作电极中、或通过将电极浸入到溶解样品中而将溶解产物施加到工作电极。如果电极装置具有样品接收空间，则将溶解产物施加到电极装置上的样品接收空间用于与FAOD进一步反应以产生H2O2用于电流测量检测。
将电势施加在工作电极和对电极之间和/或工作电极和参比电极之间。测量工作电极和对电极之间的电流、工作电极和参比电极之间的电流，或测量在工作电极处通过的电荷，并且所测量的电流或电荷对应于产生的H2O2的量。在一些实施方案中，测量经过一定时期诸如1-5分钟通过工作电极的电荷。
在一些实施方案中，本发明的方法包括a)将血样施加到电极装置的工作电极，其中已经对血样用下列各项进行处理：1)从血样中的红细胞释放血红蛋白的溶解缓冲液；2)选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂；3)选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂，和4)将血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的蛋白酶；b)在工作电极和所述参比电极之间施加电势(例如经电流计或电压计)，所述电势适合于监控由果糖基氨基酸氧化酶催化的反应产生的过氧化氢；和c)检测工作电极和对电极之间的电流或在工作电极处通过的电荷；并且由此在不单独测量血样中总血红蛋白情况下，基于与基准(诸如校正曲线)相比的测量的电流或电荷确定样品中的糖化血红蛋白百分比。
在一些实施方案中，所述方法包括将样品施加到电极装置的样品接收空间(例如，槽、样品槽、毛细管填充通道)，其中电极装置包括1)从血样中的红细胞释放血红蛋白的溶解缓冲液；2)选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂；3)选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂，和4)将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的蛋白酶；在工作电极和对电极之间或工作电极和参比电极之间施加电势(例如经电流计或电压计)；并且测量工作电极和对电极之间的电流或在工作电极处通过的电荷；由此在不单独测量血样中总血红蛋白情况下，基于与基准(诸如校正曲线)相比的测量的电流或电荷确定糖化血红蛋白(HbA1c)百分比。在一些实施方案中，将工作/参比电极或工作/对电极上的电势的施加延迟某一段时间以容许氧化剂和样品中的还原物质(诸如血红蛋白)之间进行反应以达到完成或接近于完成。
通过将测量的电流或电荷与基准(诸如校正曲线)比较而确定血样中总糖化血红蛋白的百分比或糖化血红蛋白A1c的百分比。使用校准物，即具有已知的糖化血红蛋白百分比或已知的糖化血红蛋白A1c百分比的样品(包括血样和人造校准物)建立校正曲线。
在一些实施方案中，通过在不单独测量总血红蛋白的情况下使用用于校准样品的生物传感器通过执行与未知样品的相同步骤测量电流；并且描绘校准样品的电流或电荷和校准样品的已知的糖化血红蛋白百分比或已知的糖化血红蛋白A1c百分比之间的相关性，制备校正曲线。例如，具有通过与适合的高阶(higher order)参考材料相比而赋予的糖化血红蛋白A1c百分比值的全血样品可以用作校准物。备选地，可以通过另一种公认方法诸如HPLC确定糖化血红蛋白A1c百分比。使用本文所描述的方法以与未知样品相同的方法测试校准物。对校准物测量的电流或电荷针对预期的HbA1c值作图以建立校正曲线。可以将每批装置的校正曲线信息电子存储在所述装置中以便使用者不需要自己构建校正曲线。
除全血样品以外的校准物也可以用于建立校正曲线。具有通过与适合的高阶参考材料相比而赋予的糖化血红蛋白A1c百分比值的适合的缓冲蛋白质基质溶液中的溶血产物样品(溶解的血样)、糖化肽、糖化氨基酸、和糖化氨基酸衍生物可以用作人造校准物。例如，可以在具有10％BSA和适量的对应于多种HbA1c百分比(例如，5％至12％)的合成果糖基丙胺(糖化氨基酸)的磷酸盐缓冲液中制备校准样品。以与未知样品相同的方法测试人造校准物，不同之处在于可以不使用溶解步骤。对这些校准物测量的电流值针对预期的HbA1c值作图以建立校正曲线。可以将人造校准物冻干或稳定以延长的保存期。
可以使用本发明的方法和生物传感器测定的血样包括全血或收集的血细胞。本发明的方法和生物传感器可以用于任何适合的目的，诸如在疾病或功能障碍(例如，糖尿病)的预后和诊断中。
实施例
实施例1：通过将样品吸移到生物传感器上或将生物传感器浸入到样品中 电化学传感HbA1c
制备具有工作电极、参比电极和对电极的生物传感器。工作电极和对电极都是Ir-碳改性的；并且参比电极是Ag/AgCl电极。通过在聚酯基片上丝网印刷而制备工作电极和对电极。这些电极的电接头是银，并且首先将所述电极用银墨水印刷。将Ir-碳墨水进一步印刷在银基电极上。通过将0.5-2g Ir-碳与5-30ml墨水基的溶液(含有聚乙烯亚胺和2-羟乙基纤维素)混合并且匀化而制备Ir-碳墨水。工作电极还含有果糖基氨基酸氧化酶。通过将1ml的Ir-碳墨水与果糖基氨基酸氧化酶混合直到获得清澈溶液而制备果糖基氨基酸氧化酶(诸如具有SEQ ID NO：1中显示的氨基酸序列的FVO)墨水。
也通过在聚酯基片上丝网印刷而制备Ag/AgCl参比电极。参比电极的电接头是通过用银墨水印刷而制备的。使用AgCl厚膜并且将其印刷在银基电极上，用作Ag/AgCl参比电极。
为了测试生物传感器，将具有已知HbA1c百分比的血样用溶解缓冲液(50mM CHES pH 9.4和2％Triton X-100)在室温溶解10分钟。将溶血产物用氧化剂和蛋白酶(Toyobo有限公司)在37℃处理10分钟。例如，将100ul血样在900ul含有50mM CHES pH 9.4、2％Triton X-100、0.1-5mM(诸如0.1、0.5、1、2、3、4、或5mM)戴斯-马丁氧化剂、和0.2-5mM(such as 0.2、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5mM)N-乙基马来酰亚胺的溶解缓冲液中溶解。将溶解产物与来自5ml试剂R1a(pH 6.5的25mM MES缓冲液，5mM CaCl2，和1000U/ml中性蛋白酶(Toyobo有限公司))的冻干粉、来自2.5mL试剂R1b(pH 6.5的25mM MES，150mM氯化钠，和0.2-6mM(诸如0.2、0.5、1、2、3、4、5或6mM)WST3(2-(4-碘苯基)-3-(2，4-二硝基苯基)-5-(2，4-二磺苯基)-2H-四唑，一钠盐(由Dojindo实验室制造))的冻干粉，和在100uL pH 7.0的5mM MES缓冲溶液中的10-200单位(诸如10、50、60、70、80、90、100、150或200单位)的蛋白酶混合。最终溶液具有1.1mL的总体积并且将其在37℃的温度下温育10分钟。
将3uL的温育溶液放置(通过吸移)到具有酶FAOD的工作电极上用于电化学测量。以相对于Ag/AgCl参比电极+0.25V进行电化学测量120秒。对于每个样品测量的工作电极和对电极之间的电流显示在图4中。备选地，将生物传感器浸入到温育溶液用于电化学测量。以相对于Ag/AgCl参比电极+0.25V进行电化学测量120秒。对于每个样品测量的电流显示在图5中。图5和6中的数据表明，从生物传感器测量的电流与血样中的HbA1c百分比符合线性模型，并且生物传感器和所述方法可以用于在不单独测量总血红蛋白的情况下测定糖化血红蛋白百分比。
实施例2：使用具有毛细管填充装置的生物传感器电化学传感HbA1c
将实施例1中描述的生物传感器手工层压以形成毛细管填充装置。见图4。
将生物传感器浸入到实施例1的温育溶液中达数秒以通过毛细管作用将微通道用溶血产物填充。然后将生物传感器用于电化学测量。以相对于Ag/AgCl参比电极+0.25V进行电化学测量120秒。对于每个样品测量的电流显示在图7中。图7中的数据证明，从生物传感器测量的电流与血样中的HbA1c百分比符合线性模型，并且生物传感器和所述方法可以用于在不单独测量总血红蛋白的情况下测定糖化血红蛋白百分比。
虽然为了清楚和理解的目的，已经通过说明和实施例在一些细节中描述了上述发明，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，可以实施某些改变和修改。因此，说明和实施例不应当被解释为限制由后附权利要求所叙述的本发明范围。

Claims (32)

1.在电化学传感器中使用的电极装置，所述电化学传感器用于测量样品中糖化血红蛋白(HbA1c)的百分比，所述电极装置包括：
电极载体；
放置在所述电极载体上的工作电极，其中在所述工作电极上或附近放置果糖基氨基酸氧化酶；
放置在所述电极载体上的对电极；和
放置在所述电极载体上的参比电极，其中所述工作电极、对电极和参比电极是相互隔开的。
2.权利要求1所述的装置，所述装置还包括在所述工作电极、所述对电极和所述参比电极上限定封闭空间的绝缘/覆盖层，其中所述绝缘/覆盖层形成用于接收样品的槽，其中所述样品槽位于所述电极上或所述电极附近。
3.权利要求1所述的装置，所述装置还包括通过毛细管作用接收样品的毛细管填充通道，其中所述通道的一端与所述工作电极接触。
4.权利要求1所述的装置，其中所述工作电极和所述对电极还包括介体，所述介体在从所述果糖基氨基酸氧化酶催化反应产生的过氧化氢和所述工作电极之间穿梭电子，以产生表示所述样品中糖化血红蛋白量的电流。
5.权利要求4所述的装置，其中所述介体包括选自由二茂铁、普鲁士蓝、金属酞青和四硫富瓦烯(TTF)组成的组的一种或多种试剂。
6.权利要求1所述的装置，其中所述工作电极和/或所述对电极还包括催化过氧化氢氧化还原反应的催化剂。
7.权利要求6所述的装置，其中所述催化剂包括选自由Ir-碳、Rh-碳和Ru-碳组成的组的一种或多种试剂。
8.权利要求7所述的装置，其中所述Ir-碳、Rh-碳和Ru-碳是纳米颗粒。
9.权利要求1所述的装置，其中在所述工作电极上或附近放置选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂和选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂。
10.权利要求1或权利要求9所述的装置，其中在所述工作电极上或附近放置将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的一种或多种蛋白酶。
11.权利要求1、2和10中任一项所述的装置，其中将溶解血样中红细胞并且释放血红蛋白的去污剂放置在所述工作电极上或附近，或放置在与所述电极隔开的样品槽中。
12.权利要求1所述的装置，其中将所述果糖基氨基酸氧化酶配制在基质中并且放置在所述工作电极上或附近。
13.权利要求12所述的装置，其中将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的一种或多种蛋白酶被配制在基质中并且被放置在所述工作电极上含有所述果糖基氨基酸氧化酶的基质的顶部。
14.权利要求12或权利要求13所述的装置，其中所述基质包括酶固定化试剂和增稠聚合物。
15.权利要求2所述的装置，所述装置还包括所述样品槽和所述工作电极之间的样品传递路径。
16.权利要求15所述的装置，其中所述样品槽含有选择性氧化低分子量还原物质的第一氧化剂和选择性氧化高分子量还原物质的第二氧化剂。
17.权利要求15或权利要求16所述的装置，其中所述样品槽还含有将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸的一种或多种蛋白酶。
18.权利要求17所述的装置，其中所述样品槽还含有溶解血样中红细胞并且释放血红蛋白的去污剂。
19.权利要求1所述的装置，其中所述工作电极和/或所述对电极包括选自由Ir-碳、Rh-碳和Ru-碳组成的组的金属化碳。
20.权利要求19所述的装置，其中Ir-碳、Rh-碳和Ru-碳是纳米颗粒。
21.权利要求1所述的装置，其中所述参比电极是Ag/AgCl。
22.权利要求19-21中任一项所述的装置，其中使用厚膜技术或使用薄膜平版印刷术将所述电极丝网印刷。
23.权利要求1所述的装置，所述装置还包括第二工作电极和葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶以使用单个装置测量HbA1c和葡萄糖两者。
24.一种电化学生物传感器，所述电化学生物传感器包括根据权利要求1所述的电极装置，用于所述电极装置的检测计，其中所述检测计包括将测试结果传送到数据库或传送到一个或多个电子邮件地址的无线数据连接。
25.一种测量样品中糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的方法，所述方法包括：
a)将血样施加到权利要求2所述的电极装置的样品接收槽，其中所述血样已经用下列进行了处理：1)溶解缓冲液，所述溶解缓冲液将血红蛋白从所述血样中的红细胞释放；2)第一氧化剂，所述第一氧化剂选择性氧化低分子量还原物质；3)第二氧化剂，所述第二氧化剂选择性氧化高分子量还原物质，和4)蛋白酶，所述蛋白酶将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸；
b)在所述工作电极和所述参比电极之间施加电势，所述电势适合于监控由果糖基氨基酸氧化酶催化反应产生的过氧化氢；
c)测量所述工作电极和所述对电极之间的电流或在所述工作电极处通过的电荷；和
由此在不单独测量所述血样中的总血红蛋白情况下，基于与基准相比较的所测量的电流或电荷确定所述样品中的糖化血红蛋白的百分比。
26.一种测量样品中糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的方法，所述方法包括：
a)将血样施加到权利要求11或权利要求18所述的电极装置的样品接收槽；
b)在所述工作电极和所述参比电极之间施加电势，所述电势适合于监控由果糖基氨基酸氧化酶催化反应产生的过氧化氢；
c)测量所述工作电极和所述对电极之间的电流或在所述工作电极处通过的电荷；和
由此在不单独测量所述血样中的总血红蛋白情况下，基于与基准相比较的所测量的电流或电荷确定所述样品中的糖化血红蛋白的百分比。
27.一种测量样品中糖化血红蛋白(HbA1c)百分比的方法，所述方法包括：
a)将血样施加到权利要求1所述的电极装置的工作电极，其中所述血样已经用下列进行了处理：1)溶解缓冲液，所述溶解缓冲液将血红蛋白从所述血样中的红细胞释放；2)第一氧化剂，所述第一氧化剂选择性氧化低分子量还原物质；3)第二氧化剂，所述第二氧化剂选择性氧化高分子量还原物质，和4)蛋白酶，所述蛋白酶将糖化血红蛋白消化成糖化肽或糖化氨基酸；
b)在所述工作电极和所述参比电极之间施加电势，所述电势适合于监控由果糖基氨基酸氧化酶催化反应产生的过氧化氢；
c)测量所述工作电极和所述对电极之间的电流或在所述工作电极处通过的电荷；和
由此在不单独测量所述血样中的总血红蛋白情况下，基于与基准相比较的所测量的电流或电荷确定所述样品中的糖化血红蛋白的百分比。
28.权利要求27所述的方法，其中将所述处理的血样吸移到所述工作电极上。
29.权利要求27所述的方法，其中所述电极装置包括通过毛细管作用接收样品的毛细管填充通道，并且所述通道的一端与所述工作电极接触，并且其中通过毛细管填充通道将所述处理的血样施加到所述工作电极。
30.权利要求25-27中任一项所述的方法，其中经由介体或催化剂直接地或间接地电化学检测由所述果糖基氨基酸氧化酶催化反应产生的过氧化氢。
31.权利要求25-27中任一项所述的方法，其中以时延方式将所述电势施加在所述工作电极和所述参比电极之间。
32.权利要求25-27中任一项所述的方法，其中所述基准是校正曲线。
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