CZ20022946A3

CZ20022946A3 - Elektrochemický testovací proužek pro použití při stanovení analytu

Info

Publication number: CZ20022946A3
Application number: CZ20022946A
Authority: CZ
Inventors: Yeung Siu Yu; Mahesh Shah
Original assignee: Lifescan, Inc.
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2003-04-16
Also published as: ATE449961T1; CN1394278A; US7498132B2; TW593680B; JP2003524162A; EP1254365A2; RU2002113054A; CA2388272C; KR20020077407A; AR027347A1; AU2005201227A1; CA2388272A1; US6716577B1; MXPA02005796A; HK1050047B; IL149661A0; WO2001057238A2; PL358134A1; AU778966C; HK1050047A1

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká stanovení analytu, zejména elektrochemického stanovení analytu a přesněji elektrochemického stanovení analytu v krvi.

Dosavadní stav techniky

Detekce analytů v biologických kapalinách, například v krvi a krevních derivátech, má stále větší význam. Testy pro detekci analytů nacházejí použití v různých aplikacích, včetně klinického laboratorního testování, domácího testování atd., a výsledky takového testování mají významnou úlohu v diagnostice a léčbě různých onemocnění. Mezi časté analyty patří glukosa, například při léčbě diabetů, cholesterol, a podobně. V reakci na rostoucí význam detekce analytů se vyvíjejí různé protokoly a přístroje pro klinické i domácí použití.

Jednou metodou, která se používá pro detekci analytů, je elektrochemická metoda. V této metodě se kapalný vzorek umístí do reakční zóny v elektrochemické komůrce tvořené dvěma elektrodami, tj. referenční a pracovní elektrodou, kde tyto dvě elektrody mají impedanci, která je činí vhodnými pro ampermetrické měření. Analyzované složky reagují přímo s elektrodou, nebo přímo či nepřímo s redukčním činidlem za vzniku oxidovatelné (nebo redukovatelné) substance v množství odpovídajícím koncentraci analyzované složky, tj. analytu. Kvantita přítomné oxidovatelné (nebo redukovatelné) substance se potom hodnotí elektrochemicky a uvede se do vztahu s množstvím analytu přítomným v prvotním vzorku.

• ·

V elektrochemických detektorech analytu používaných pro provádění výše uvedených metod je často žádoucí modifikovat povrch kovových elektrod tak, aby byl hydrofilní. Byly vyvinuty různé techniky pro modifikaci povrchů kovových elektrod. Nicméně, takové modifikované elektrody mají často omezenou životnost, což limituje jejich potenciální aplikace.

Proto trvá potřeba vývoje nových metod pro modifikaci povrchů kovových elektrod pro použití v elektrochemické detekci analytů. Zejména významný je vývoj metod, které by vedly k zisku hydrofilních povrchů stabilních při skladování a které by umožňovaly rychlé nasávání a neinterferovaly by s elektrochemickými měřeními prováděnými elektrodou.

Relevantní literatura

US patenty: 5834224; 5942102 a 5972199. Další patenty: WO 99/49307 a GB 2304628. Další odkazy: Dalmia et al., J. Electroanalytical Chemistry (1997), 430: 205-214; Nakashima et al., J. Chem. Soc. (1990) 12: 845-847; a Palacin et al., Chem. Mater. (1996) 8: 1316-1325.

Podstata vynálezu

Vynález poskytuje elektrochemické testovací proužky a způsoby pro detekci analytu, například glukosy, ve fyziologickém vzorku, například krvi. Testovací proužky podle předkládaného vynálezu mají reakční plochu definovanou kovovými elektrodami separovanými oddělovací vrstvou. Kovový povrch alespoň jedné z elektrod je modifikován homogenní povrchovou modifikační vrstvou vytobenou z lineárních molekul majících první sulfhydrylovou koncovou skupinu a druhou sulfonátovou koncovou skupinu separované alkylem s krátkým řetězcem, kde v některých provedeních je výhodnou skupinou

kyselina 2-merkaptoethansulfonová nebo její sůl.

Elektrochemické testovací proužky podle předkládaného vynálezu jsou použitelné pro detekci různých analytů, zejména jsou vhodné pro detekci glukosy.

Popis obrázků na připojených výkresech

Obr. 1 a 2 uvádějí příklady elektrochemického testovacího proužku podle předkládaného vynálezu.

Obr. 3 uvádí analýzu kontaktního úhlu různých kovových elektrod zpracovaných cystinem v různou dobu po zpracování.

Obr. 4 ukazuje analýzu doby nasávání pro různé kovové elektrody zpracované cystinem v různou dobu po zpracování.

Obr. 5A a 5B uvádějí analýzu kontaktního úhlu různých kovových elektrod zpracovaných MESA v různou dobu po zpracování.

Obr. 6 ukazuje analýzu doby nasávání pro různé kovové elektrody zpracované MESA v různou dobu po zpracování.

Obr. 7 poskytuje srovnání doby nasávání pro různé elektrody potažené cystinem a MESA.

Popis specifických provedení

Vynález poskytuje elektrochemický testovací proužek pro použití při detekci analytu ve fyziologickém vzorku.

V testovacím proužku podle předkládaného vynálezu definují dvě opačné kovové elektrody separované tenkou vrstvou reakční plochu. Zásadní vlastností testovacího proužku podle předkládaného vynálezu je to, že alespoň jedna z kovových elektrod má povrch, který je modifikován povrchovou

modifikační vrstvou tvořenou z lineárních, molekul majících první sulfhydrylovou koncovou skupinu a druhou sulfonátovou koncovou skupinu separované alkylem s krátkým řetězcem.

V reakční ploše jsou přítomna redukční činidla tvořená enzymem a mediátorem. Vynález také poskytuje způsoby pro použití testovacího proužku podle předkládaného vynálezu pro detekci analytu, například glukosy. V dalším popisu předkládaného vynálezu bude nejprve popsán elektrochemický proužek a potom budou popsány způsoby pro použití testovacích proužků pro detekci analytu.

Před dalším popisem vynálezu je třeba si uvědomit, že vynález není omezen na konkrétní provedení popsaná dále, protože i jiná provedení spadají do rozsahu připojených patentových nároků. Je také třeba si uvědomit, že použité výrazy nijak neomezují rozsah vynálezu a jsou použita pro přesnější popis vynálezu. Rozsah předkládaného vynálezu je určen pouze připojenými nároky.

V této přihlášce a připojených nárocích zahrnují jednotná čísla množná čísla, pokud z kontextu nevyplývá opak. Pokud není uvedeno jinak, mají všechny použité technické a vědecké termíny běžně užívané významy.

Elektrochemické testovací proužky

Jak bylo shrnuto výše, jsou elektrochemické testovací proužky podle předkládaného vynálezu vyrobeny ze dvou opačných kovových elektrod separovaných tenkou oddělovací vrstvou, kde tyto složky definují reakční oblast, ve které je přítomen systém redukčních činidel·. Příklad elektrochemického testovacího proužku podle předkládaného vynálezu je uveden na obr. 1 a 2. Přesněji, obr. 1 ukazuje rozložený elektrochemický testovací proužek 10, který je vyrobený z pracovní elektrody

a referenční elektrody 14, které jsou separovány oddělovací vrstvou 16, která má mezeru 18 definující reakční zónu nebo plochu v složeném proužku. Obr. 2 ukazuje stejný proužek v sestavené formě. Každý z výše uvedených prvků, tj. pracovní a referenční elektroda, oddělovací vrstva a reakční plocha, budou nyní popsány podrobně.

Elektrody

Jak bylo uvedeno výše, obsahují elektrochemické testovací proužky podle předkládaného vypálezu pracovní elektrodu a referenční elektrodu. Obecně jsou pracovní a referenční elektroda ve formě pravoúhlých podlouhlých proužků. Obvykle je délka elektrod v rozmezí od přibližně 1,9 do 4,5 cm, lépe od přibližně 2 do 2,8 cm. Šířka elektrod je obvykle v rozmezí od přibližně 0,38 do 0,76 cm, lépe od přibližně 0,51 do 0,67 cm. Referenční elektroda má sílu obvykle v rozmezí od přibližně 10 do 100 nm a lépe od přibližně 18 do 22 nm. V některých provedeních je délka jedné elektrody kratší než délka druhé elektrody, kde v některých provedeních je o přibližně 0,32 cm kratší.

Pracovní a referenční elektrody jsou dále charakterizovány tím, že povrch elektrod směřující do reakční oblasti je kovový, kde kovem může být paladium, zlato, platina, stříbro, iridium, uhlík, oxid cíničitý obohacený indiem, nerezová ocel a podobně. V mnoha provedeních je kovem zlato nebo paladium. Ačkoliv může být celá elektroda vyrobena z kovu, je obvykle každá elektroda vyrobena z inertního nosiče, na jehož povrchu je přítomná tenká vrstva kovu. V těchto obvyklejších provedeních je síla inertního nosiče obvykle v rozmezí od přibližně 51 do přibližně 356 pm, častěji od přibližně 10 do 153 pm, zatímco síla kovové vrstvy je obvykle od přibližně 10 do 100 nm, častěji od přibližně 20 do 40 nm, a jedná se • · 9 9 9 99·· • · · · 9 9 9

999 9999 9 obvykle o kovovou vrstvu nanesenou rozprašováním.

V elektrodách podle předkládaného vynálezu může být použit jakýkoliv inertní nosič a obvykle je materiálem rigidní materiál, který účinkuje jako nosič pro elektrodu a pro elektrochemický testovací proužek jako celek. Mezi vhodné materiály, které mohou být použity jako nosiče, patří plasty, například PET, PETG, polyimid, polykarbonát, polystyren, silikon, keramika, sklo a podobně.

Testovací proužky podle předkládaného vynálezu jsou dále charakterizovány tím, že alespoň jeden z kovových povrchů elektrod, a v některých provedeních oba kovové povrchy elektrod, mají povrchovou modifikační vrstvu. Povrchová modifikační vrstva je homogenní vrstva vyrobená z molekul s vlastním uspořádáním, které činí povrch stabilně hydrofilním a stabilním při skladování. Přesněji, povrchová modifikační vrstva dodává povrchu malý kontaktní úhel, typicky v rozmezí od přibližně 10 do 30, lépe od přibližně 15 do 25°, a rychlý nasávací čas, například přibližně 0,5 až 2 sekundy nebo lépe přibližně 1 až 2 sekundy, i po delší době při vyšší teplotě, například po 7 až 14 dnech při teplotě od přibližně 4 do přibližně 56 °C.

Termínem homogenní je míněno to, že povrchová modifikační vrstva je vyrobena ze stejných molekul. Jinými slovy, všechny molekuly v povrchové modifikační vrstvě jsou stejné. Obecně, molekulou tvořící povrchovou modifikační vrstvu je lineární molekula mající sulfhydrylovou koncovou skupinu a sulfonátovou koncovou skupinu separované spojovací skupinou, kterou je nižší alkyl. Termín sulfonátová koncová skupina, jak je zde použit, označuje jak kyselinu sulfonovou, tak sulfonátovou skupinu, která může být asociována s kationtem, například sodíku, jak je tomu v sulfonátových solích. Alkylová spojovací skupina má obvykle délku od přibližně 1 do 8, lépe od • · y ··· ·· ·· ··· ·· · přibližně 1 do 6 atomů uhlíku, a může a nemusí obsahovat jedno nebo více nenasycených míst, ale obvykle je nasycená.

V některých provedeních je počet atomů uhlíku v alkylové spojovací skupině v rozmezí od přibližně 1 do 4 a často přibližné 1 až 3, a nejčastšjšími skupinami v těchto provedeních jsou methylenová a ethylenová skupina.

V mnoha provedeních má molekula, která tvoří povrchovou modifikační vrstvu, vzorec:

HS-(CH₂)n-SO₃Y kde n je celé číslo od 1 do 6; a

V je H nebo kationt.

V mnoha provedeních jsou zejména zajímavé v předkládaném vynálezu povrchové modifikační vrstvy vyrobené z kyseliny 2merkaptoethansulfonové nebo její soli, například z natrium-2merkaptoethansulfonátu.

Pracovní a referenční elektrody mohou být vyrobeny jakýmkoliv vhodným postupem. Jeden postup zahrnuje přípravu kovových elektrod pomocí nanesení kovové vrstvy dostatečné síly rozprašováním na povrch inertního nosiče. Potom se elektrody, které mají být modifikovány na povrchu, alespoň na kovovém povrchu, tak, aby měly povrchovou modifikační vrstvu, kontaktují s kapalinou, například vodným organickým roztokem molekuly s vlastním uspořádáním. Kontaktování může být provedeno jakýmikoliv vhodnými prostředky, včetně potahování ponořením, hlubotiskem elektrody do prostředku. Koncentrace molekuly tvořící povrchovou vrstvu v kapalném prostředku je obvykle v rozmezí od přibližně 0,5 do 1%, obvykleji od přibližně 0,05 do 0,5% a nejčastěji od přibližně 0,05 do 0,3%.

Kontakt je udržován po dobu dostatečnou pro vytvoření monovrstvy, například po dobu přibližně 0,5 až 3 minuty, lépe přibližně 0,5 až 2 minuty, a potom se provede sušení povrchu elektrody pro její použití v elektrochemickém testovacím proužku podle předkládaného vynálezu. Přesnější popis výroby je uveden v části příkladů provedení vynálezu, která je uvedená dále.

Oddělovací vrstva

Jednou charakteristikou elektrochemických testovacích proužků je to, že pracovní a referenční elektrody popsané výše jsou uložené směrem k sobě a jsou separovány pouze krátkou vzdáleností, takže je vzdálenost mezi pracovní a referenční elektrodou v reakční zóně nebo ploše elektrochemického testovacího proužku extrémně malá. Tento minimální,prostor mezi pracovní a referenční elektrodou v testovacích proužcích podle předkládaného vynálezu je důsledkem přítomnosti tenké oddělovací vrstvy přítomné mezi pracovní a referenční elektrodou. Síla této oddělovací vrstvy je obvykle od přibližně 1 do 500 nm, častěji od přibližně 102 do 153 pm. oddělovací vrstva je rozstřižená a tím vzniká reakční zóna nebo plocha s alespoň jedním vstupem do reakční zóny a obvykle také s výstupem z reakční zóny. Representativní konfigurace oddělovací vrstvy je uvedena na obr. 1 a 2. Zde uvedená oddělovací vrstva má cirkulární reakční plochu s postraním vstupem a výstupem, ale možné jsou jakékoliv jiné konfigurace, například čtvercová, trojúhelníková, obdélníková, nepravidelná a podobně. Oddělovací vrstva může vyrobena z jakéhokoliv vhodného materiálu, kde vhodným materiálem je PET, PETG, polyimid, polykarbonát a podobně, a povrchy oddělovací vrstvy mohou být adhesivní směrpm k příslušným elektrodám a tak mohou udržovat strukturu elektrochemického testovacího proužku.

Zejména zajímavé je použití oboustranně adhesivního proužku jako oddělovací vrstvy.

Reakční zóna

Elektrochemický testovací proužek podle předkládaného vynálezu obsahuje reakční zónu nebo plochu, která je definována pracovní elektrodou, referenční elektrodou a oddělovací vrstvou, kde tyto prvky jsou popsány výše.

Přesněji, pracovní a referenční elektrody definují vršek a dno reakční plochy, zatímco oddělovací vrstva definuje stěny reakční plochy. Objem této reakční plochy je alespoň přibližně 0,1 μΐ, lépe alespoň přibližně 1 μΐ a nejlépe alespoň přibližně 1,5 μΐ, ale objem může být i 10 μΐ nebo více. Jak bylo uvedeno výše, obsahuje reakční plocha obvykle alespoň vstupní část a v mnoha provedeních také výstupní část. Průřez vstupu a výstupu může být různý, pokud je dostatečně velký pro to, aby umožnil efektivní vstup nebo výstup kapaliny do nebo z reakční plochy, a obvykle je v rozmezí od přibližně 9xl0^-5 do přibližně 5xl0^-3 cm², lépe od přibližně l,3xl0~³ do přibližně 2,5x10^-3 cm².

V reakční ploše je přítomen systém reakčních činidel/· který umožňuje vznik sloučenin, které jsou detekovány elektrodou a proto je použit pro určení koncentrace analytu ve fyziologickém vzorku. Systém redukčních, činidel přítomný v reakční ploše obvykle zahrnuje alespoň jeden enzym a mediátor. V mnoha provedeních je enzymem systému redukčních činidel enzym nebo více enzymů činidla více enzymů, které současně oxidují daný analyt. Jinými slovy, enzymová složka systému činidel je tvořena jedním enzymem oxidujícím analyt nebo více enzymy, které současně oxidují požadovaný analyt. Mezi vhodné enzymy patří oxidasy, dehydrogenasy, lipasy, kinasy, diaforasy, chinoproteiny a podobně.

Konkrétní typ enzymu přítomný v reakční oblasti závisí na konkrétním analytu, který má detekovat elektrochemický testovací proužek, a mezi příklady enzymů patří: glukosaoxidasa, glukosa- dehydrogenasa, cholesterol-esterasa, cholesterol-oxidasa, lipoprotein-lipasa, glycerol-kinasa, glycerol-3-fosfat-oxidasa, laktat-oxidasa, laktatdehydrogenasa, pyruvat-oxidasa, alkohol-oxidasa, bilirubinoxidasa, urikasa a podobně. V mnoha výhodných provedeních, kde je analytem glukosa, je enzymovou složkou systému činidel enzym oxidující glukosu (např. glukosa-oxidasa nebo glukosadehydrogenasa).

Druhá složka systému činidel je mediátorová složka, která se skládá z jednoho nebo více mediátorových, činidel. V oboru jsou známá různá mediátorová čindla a patří mezi ně:

ferrokyanid, fenazinethosulfát, fenazinmethosulfát, fenylendiamin, 1-methoxy-fenazinmethosulfát, 2,6-dimethyl-1,4-benzochinon, 2,5-dichlor-l,4-benzochinon, deriváty ferrocénu, komplexy osmium-bipyridyl, rutheniové komplexy a podobně. V těch provedeních, kde je analytem glukosa a enzymem buď glukosa-oxidasa nebo glukosa-dehydrogenasa, je výhodným mediátorem ferrokyanid. Mezi další činidla, která mohou být přítomná v reakční zóně, patří pufrovací činidla, (například citrakonát, citrát, fosfát), Good pufry a podobně.

Redukční činidlo je obvykle přítomno v suché formy.

Množství různých složek může být různé a množství enzymové složky je obvykle v rozmezí od přibližně 0,1 do 10% hmotnostních.

Způsoby

Vynález také poskytuje způsoby pro použití elektrochemických testovacích proužků podle předkládaného vynálezu pro stanovení koncentrace analytu ve fyziologickém vzorku. Různé analyty mohou být detekovány za použití testovacích proužků podle předkládaného vynálezu, a, mezi reprezentativní analyty patří glukosa, cholesterol, laktát, alkohol a podobně. V mnoha výhodných provedeních jsou způsoby podle předkládaného vynálezu použity pro stanovení koncentrace glukosy ve fyziologickém vzorku. Ačkoliv mohou být způsoby podle předkládaného vynálezu použity pro určení koncentrace analytu v různých fyziologických vzorcích, jako je moč, slzy, sliny a podobně, jsou zejména vhodné pro použití při stanovení koncentrace analytu v krvi nebo frakcích krve, zejména v plné krvi.

Při provádění způsobů podle předkládaného vynálezu je prvním krokem vnesení určitého množství fyziologického vzorku do reakční plochy testovacího proužku, kde elektrochemický testovací proužek je popsán výše. Množství fyziologického vzorku, například krve, které je vloženo do reakční plochy testovacího proužku, může být různé, ale obvykle je v rozmezí od přibližně 0,1 do přibližně 10 μΐ, lépe od přibližně 1 do přibližně 1,6 μΐ. Vzorek může být vložen do reakční plochy jakýmkoliv vhodným způsobem, například injekcí, nasátím a podobně.

Po aplikování vzorku do reakční zóny se provede elektrochemické měření, které závisí na charakteru testu a prostředku, se kterým je elekrochemický testovací proužek použit, například na tom, zda je test coulometrický amperometrický či potenciometrický. Obvykle se elektrochemicky měří náboj (coulometrické měření), proud (ampérometrické měření) nebo potenciál (potenciometrické měření), obvykle v průběhu daného období po aplikaci vzorku do reakční oblasti.

Způsoby pro provádění výše popsaných elektrochemických měření jsou dále popsány v US patentech č. 4224125, 4545382 a 5266179; stejně jako ve WO 97/18465, WO 99/49307; jejichž objevy jsou zde uvedeny jako odkazy.

Po detekci elektrochemického signálu generovaného v reakční zóně způsobem popsaných výše se množství analytu přítomné ve vzorku aplikovaném do reakční zóny určí z elektrochemického signálu výpočtem. Při tomto výpočtu se změřený elektrochemický signál obvykle srovnává se signálem generovaným ze série dříve získaných kontrolních nebo standardních hodnot a určí se z tohoto srovnání. V mnoha provedeních jsou kroky měření elektrochemického signálu a odvození koncentrace analytu prováděny automaticky přístrojem určeným pro práci s testovacím proužkem za zisku hodnoty koncentrace analytu ve vzorku aplikovaném na testovací proužek. Representativní odečítací přístroj pro automatické provádění těchto kroků, při kterém musí uživatel pouze aplikovat vzorek do reakční zóny a potom odečíst konečnou koncentraci analytu, je popsán v související US přihlášce pořadové č. 09/333793, podané 15.6.1999, jejíž objevy jsou zde uvedeny jako odkazy.

Kity

Vynález dále poskytuje kity pro provádění způsobů podle předkládaného vynálezu. Kity podle předkládaného vynálezu obsahují alespoň elektrochemický testovací proužek a kovovou elektrodou s alespoň jedním modifikovaným povrchem, jak byl popsán výše. Dále mohou kity podle předkládaného vynálezu obsahovat zařízení pro odběr fyziologického vzorku. Například, když je fyziologickým vzorkem krev, mohou tyto kity dále obsahovat zařízení pro získání vzorku krve, jako je kopíčko pro propíchnutí prstu a podobně. Dále mohou tyto kity obsahovat kontrolní roztok, například kontrolní roztok

glukosy, který obsahuje standardizovanou koncentraci glukosy.

V některých provedeních kity také obsahují automatizovaný přístroj, jak byl popsán výše, pro detekci elektrochemického signálu pomocí elektrod po aplikaci vzorku a pro výpočet množství analytu ve vzorku z detekovaného signálu. Nakonec kity obsahují také návod k použití testovacího proužku pro určení koncentrace analytu ve fyziologickém vzorku. Tento návod může být uveden na obalu, v příbalovém letáku, na zásobníku na kitu a podobně.

Následující příklady jsou uvedeny pro ilustraci a nijak neomezují rozsah předkládaného vynálezu.

Příklady provedeni vynálezu

I. Příprava elektrochemických testovacích proužků

A. Příprava elektrochemických testovacích proužků upravených

MESA (0,1) 1% roztok kyseliny 2-merkaptoethansulfonové (MESA) se připraví rozpuštěním 1,000 g MESA (TCI, kat. č. M0913) v 999 g Mílii Q vody. Zlaté a palladiové destičky se připraví nanesením zlata nebo palladia pomocí rozprašování na 7 mil silný polyesterový substrát tak, že se získá povrchová kovová vrstva síly 100 až 500 angstromů. Po získání těchto zlatých a palladiových plátů se nařežou desky velikosti 30,48 x 21,59 cm. Tyto desky se potom ponoří na 1 minutu do 1% roztoku MESA. Potažená deska se potom suší na vzduchu po dobu 1 hodiny a testuje se na kontaktní úhel za použití goniometru a vody, jak je popsáno v postupu A v příloze A, dále, pro otestování toho, zda je kontaktní úhel < 20°.

Potom se z výše popsaných zlatých a kovových desek nařežou testovací proužky mající rozměry 0,508 x 3,048 cm a tyto ·· ·4·· • · ·

9 9

9 9 9

99 proužky se použijí pro výrobu elektrochemického testovacího proužku následujícím způsobem. Zlatý proužek a palladiový proužek se nalepí na každou stranu oboustranného na tlak sensitivního adhesního proužku majícího sílu 0,0127 cm a cirkulární oblast definující reakční zónu, vstupní a výstupní část, když je mezi zlatým a kovovým proužkem, jak je uvedeno na obr. 1 a 2. Suché činidlo skládající se z pufru, mediátoru, enzymu a objemového činidla se nanese tryskou na palladiovou elektrodu před složením testovacího proužku.

B. Příprava cystinem zpracovaného elektrochemického testovacího proužku

Elektrochemický testovací proužek se připraví za použití standardního postupu.

II. Charakterizace cystinem zpracovaného elektrochemického testovacího proužku

A. Kontaktní úhel

Kontaktní úhel cystinem zpracovaného zlatého a palladiového testovacího proužku se určí za použití vody a goniometru, jak je popsáno v postupu B přílohy A, dále. Kontaktní úhel se určí v různé doby po zpracování povrchu, tj. 0, 7a 14 dnů po zpracování povrchu, a při různých teplotách skladování, například při teplotě místnosti a při 56 °C. Výsledky jsou uvedeny na obr. 3.

B. Nasávací doba

Nasávací doba cystinem zpracovaných zlatých a palladiových testovacích proužků se určí způsobem C podle přílohy A.

Nasávací doba se určí v různé doby po zpracování povrchu, tj.

Q, 7 a 14 dnů po zpracování povrchu, a při různých teplotách skladování, například při teplotě místnosti a při 56 °C. Výsledky jsou uvedeny na obr. 4.

III. Charakterizace elektrochemického testovacího proužku zpracovaného MESA

A. Kontaktní úhel

Kontaktní úhel zlatého a palladiového testovacího proužku zpracovaného MESA se určí za použití vody a goniometru, jak je popsáno v postupu B přílohy A, dále. Kontaktní úhel se určí v různé doby po zpracování povrchu, tj. 0, 7 a 14 dnů po zpracování povrchu, a při různých teplotách skladování, například při teplotě místnosti a při 56 °C. Výsledky jsou uvedeny na obr. 5A (pH 5,4) a 5B (pH 11,5).

B. Nasávací doba

Nasávací doba zlatých a palladiových testovacích proužků zpracovaných MESA se určí způsobem B podle přílohy A. Nasávací doba se určí v různé doby po zpracování povrchu, tj. 0, 7 a 14 dnů po zpracování povrchu, a při různých teplotách skladování, například při teplotě místnosti a při 56 °C. Výsledky jsou uvedeny na obr. 6.

IV. Srovnání nasávací doby

Srovnávala se nasávací doba tří různých elektrochemických testovacích proužků připravených způsobem uvedeným výše. První elektrochemický testovací proužek (proužek A) je proužek, na kterém byly zlatý i palladiový povrch zpracovány cystinem. Druhý elektrochemický testovací proužek (proužek B) je proužek, na kterém byly zlatý i palladiový povrch zpracovány • *

MESA. Třetí elektrochemický testovací proužek (proužek C) je proužek, na kterém byl palladiový povrch zpracován cystinem a zlatý povrch MESA. Nasávací doby se určily způsobem popsaným v postupu C přílohy A, na proužcích skladovaných v SureStep® fiolách při teplotě 56 °C po dobu 7 a 14 dnů, a výsledky jsou uvedeny na obr. 7.

Výše uvedené výsledky a popis ukazují, že předkládaný vynález poskytuje významně vylepšené elektrochemické testovací proužky pro použití pro stanovení analytu v testovaném vzorku. Konkrétně vynález poskytuje elektrochemické testovací proužky stabilní při skladování mající trvanlivé hydrofilní povrchy, které vykazují nízkou interferenci s elektrochemickým měřením oxidovaných sloučenin a mají rychlý nasávací čas. Dále, činidla modifikující povrch použitá pro modifikaci povrchů testovacích proužků podle předkládaného vynálezu jsop bez zápachu. Jako takový představuje předkládaný vynález významné vylepšení oboru.

Všechny přihlášky a patenty citované v předkládaném vynálezu jsou zde uvedeny jako odkazy. Uvedené publikace byly publikovány před podáním tohoto vynálézu a nelze z nich nijak předvídat předmět tohoto vynálezu.

Ačkoliv byl předkládaný vynález popsán podrobně pro ilustraci a pochopení vynálezu, je zřejmé, že existují modifikace a variace předkládaného vynálezu, které spadají do jeho rozsahu, jak je definován v připojených patentových nárocích.

Příloha A

Postup A

Postup pro zpracování povrchu zlatém a palladiem pokovených plastů

Materiály:

1. Pyrex skleněná zahřívací miska velikosti 4 Q (10,5 x 14,75 x 2,25)

2. Mill-Q voda

3. Stopky

4. Desky zlata a palladia velikosti 12 x 8,5

Chemická činidla kyselina 2-merkaptoethansulfonová, sodná sůl

Výrobce TCI katalogové č. M0913

Čistota: 99%

Molekulová hmotnost 164,18

Postup: 0,1% (hmot./hmot.) MESA

1. Odváží se 1,000 (±0,0005) g sodné soli kyseliny 2merkaptoethansulfonové v odvažovacím papíru

2. Odváží se 999,0 (±0,1) g Mílii Q vody v skleněné kádince

3. Do kádinky se pomalu přidá MESA ve formě prášku. Nechá se zcela rozpustit.

Zpracování povrchu:

4. Z desky se nařežou zlaté a palladiové proužky (velikost 12 x 8,5)

5. Obsah kádinky se pomalu nalije do zahřívací misky.

• 9β 9··9 • 9 9 · 9 • 9 9 · • 9 · 9 9 • 9 9 9 9

999 99 ··

6. Kovové proužky se jeden po druhém potáhnou, kovovou stranou směrem k dnu pánve. Zajistí se, aby byl proužek zcela pokryt roztokem. Stopky se použijí pro sledování doby potahování (1 minutu/proužek).

7. Doba sušení je přibližně 1 hodina.

8. Zkontroluje se kontaktní úhel pokoveného filmu s vodou za použití Goniometru. kontaktní úhel by měl být pro Au a Pd povrchy <20°.

Postup B

Měření kontaktního úhlu za použití Rame-Hart goniometru

Materiály: 1.

2.

3.

4.

Zlaté a palladiové proužky potažené MESA Rame-hart goniometr model 100-00-115 Automatizovaný pipetovací systém Software RHI 2001

Postup: Automatizovaný pipetovací systém se naplní vodou. Vzorek (Au/Pd) se umístí na desku a přichytí se svorkami. Otevře se RHI 2001 program a nastaví se základní hodnoty. Nakape se 3 až 5 ml vody z automatické pipety. RHI 2001 systém zachytí obraz a změří kontaktní úhel z obou stran a vypočte průměr. Toto může být opakováno několikrát.

Postup C

Měření nasávací doby

Materiály

1. Proužky potažené MESA

2. Čerstvá krev upravená na 70% hematokrit

3. p20 μΐ pipeta

4. Kousky Parafilmu pro aplikaci krve

5. Kamera Panasonic model GP KP222 • · · · · · · · · • · ·· · · « • · · · · · ·· ♦ ·· ·· ··

6. Adobe Premiere software 4.2 pro video záznamy

7. Počítač a monitor

8. Oboustranná lepící páska a deska pro proužek

Postup:

1. Proužek se umístí na desku a přichytí se páskou

2. Proužek se umístí pod objektiv kamery a upraví se ohnisko a zvětšení

3. Spustí se Premiere software a otevře se program pro záznam filmu, vybere se 30 fps NTSC systém pro zachycení filmu

4. 5 ml krve s hematokritem 70% se umístí na povrch Parafilmu

5. Zapne se nahrávání a aplikuje se krev z každé strany testovacího proužku do kapiláry

6. Jakmile krev dosáhne druhého konce testovacího proužku, vypne se nahrávání

7. Přejde se do zobrazovacího okna a provede se analýza záznamu. Použije se značka In pro místo kontaktu krve s proužkem a značka out pro místo, kde krev dosáhne druhého konce. Software spočítá okýnka (3 okýnek/sekundu) a zobrazí počet v dolním oknu

8. Pro výpočet doby nasávání se počet okýnek vydělí 30

9. Postup se opakuje pro další proužky

Claims

Patentové nároky

1. Elektrochemický testovací proužek vyznačuj ící se t í m_ř že obsahuje:

(a) reakční zónu definovanou pracovní a referenční elektrodou separovanými oddělovací vrstvou, kde alespoň jedna z uvedené první a druhé elektrody má povrch modifikovaný homogenní vrstvou modifikující povrch vyrobenou z molekul s vlastním uspořádáním obsahujících první sulfhydrylovou koncovou skupinu a druhou sulfonátovou koncovou skupinu, kde uvedené sulfhydrylové a sulfonátové koncové skupiny jsou separovány spojovací skupinou, kterou je nižší alkyl; a (b) systém redukčních činidel přítomný v uvedené reakční zóně, kde uvedený systém redukčních činidel obsahuje alespoň jeden enzym a mediátor.
2. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 1 vyznačující se tím, že alespoň jedna z uvedených elektrod obsahuje kov vybraný ze skupiny zahrnující paladium, zlato, stříbro, iridium, uhlík, oxid cíničitý obohacený indiem a nerezovou ocel.
3. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 2 vyznačující se tím, že uvedená elektroda obsahuje zlato nebo palladium.
4. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 1 vyznačující se tím, že molekula s vlastním uspořádáním má vzorec:

HS- (CH₂)n-SO₃Y ·· ·· 9 ·» ···· • * · 99 9 9 · • * » * * 9 « · 9

999 9» 99 999 ·kde :

η je celé číslo od 1 do 6; a Y je H nebo kationt.
5. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 1 vyznačující se tím, že uvedeným alespoň jedním enzymem je oxidační enzym.
6. Elektrochemický testovací proužek vyznačuj ící se t i m, že obsahuje:

(a) reakční zónu definovanou pracovní a referenční elektrodou separovanými tenkou oddělovací vrstvou, kde alespoň jedna z uvedených první a druhé kovové elektrody má povrch modifikovaný homogenní vrstvou modifikující povrch vyrobenou z molekul s vlastním uspořádáním vzorce:

HS- (CH₂)n-SO3Y kde:

n je celé číslo od 1 do 6; a

Y je H nebo kationt; a (b) systém redukčních činidel přítomný v uvedené reakční zóně, kde uvedený systém bedukčních činidel obsahuje enzymy a mediátor.
7. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 6 vyznačující se tím, že uvedená reakční zóna má objem v rozmezí přibližně 0,1 až 10 μΐ.
8. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 6 vyznačující se tím, že uvedený kov je vybrán ze skupiny zahrnující zlato a palladium.
9 ·

9. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 6 vyznačující se tím, že uvedené enzymy zahrnují oxidační enzym.
10. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 9 vyznačující se tím, že uvedený oxidační enzym je enzym oxidující glukosu.
11. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 6 vyznačující se tím, že uvedenou molekulou s vlastním uspořádáním je kyselina 2-merakptoethansulfonová nebo její sůl.
12. Elektrochemický testovací proužek pro použití v detekci koncentrace glukosy ve fyziologickém vzorku vyznačující se t í m, že obsahuje:

(a) reakční zónu definovanou pracovní a referenční elektrodou obsahujícími kovový povrch vybraný ze skupiny zahrnující zlato a palladium a separovanými tenkou oddělovací vrstvou, kde alespoň jedna z uvedených první a druhé kovové elektrody má povrch modifikovaný homogenní vrstvou modifikující povrch vyrobenou z kyseliny 2-merakptoethansulfonové nebo její soli;

á (b) systém redukčních činidel přítomný v uvedené reakční zóně, kde uvedený systém redukčních činidel obsahuje enzym oxidující glukosu a mediátor,
13. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 12 vyznačující se tím, že uvedená reakční zóna má objem v rozmezí přibližně 0,1 až 10 μΐ.
14. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 12 vyznačující se tím, že uvedená referenční elektroda je zlatá elektroda.
15. Elektrochemický testovací proužek podle nároku 12 vyznačující se tím, že uvedená pracovní elektroda je palladiová elektroda.
16. Způsob pro stanovení koncentrace analytu ve fyziologickém vzorku vyznačující se tím, že zahrnuje:

(a) aplikování uvedeného fyziologického vzorku na elektrochemický testovací ppoužek obsahující:

(i) reakční zónu definovanou kovovou pracovní a Referenční elektrodou separovanými oddělovací vrstvou, kde alespoň jedna z uvedené první a druhé elektrody má povrch modifikovaný homogenní vrstvou modifikující povrch vyrobenou z molekul s vlastním uspořádáním obsahujících první sulfhydrylovou koncovou skupinu a druhou sulfonátovou koncovou skupinu, kde uvedené sulfhydrylové a sulfonátové koncové skupiny jsou separovány spojovací skupinou, kterou je nižší alkyl; a (ii) systém redukčních činidel přítomný v uvedené reakční zóně, kde uvedený systém redukčních činidel obsahuje alespoň jeden enzym a mediátor;

(b) detekování elektrického signálu v uvedené reakční zóně za použití uvedených kovových elektrod; a (c) vztažení uvedeného detekovaného elektrického signálu k množství analytu v uvedeném vzorku.
17. Způsob podle nároku 16 vyznačující se tím, že uvedená molekula s vlastním uspořádáním má vzorec:

HS- (CH₂)n-SO₃Y kde;

n je celé číslo od 1 do 6; a Y je H nebo kation.
18. Způsob podle nároku 17 vyznačující se tím, že uvedenou molekulou s vlastním uspořádáním je kyselina 2merakptoethansulfonová nebo její sůl.
19. Způsob podle nároku 16 vyznačuj ící se tím, že analytem je glukosa.
20. Způsob podle nároku 19 vyznačující se tím, že uvedený systém redukčních činidel obsahuje enzym oxidující glukosu.
21. Kit pro použití ve stanovení koncentrace analytu ve fyziologickém vzorku vyznačující se tím, že obsahuje:

(a) elektrochemický testovací proužek obsahující:

(i) reakční zónu definovanou kovovou pracovní a referenční elektrodou separovanými oddělovací vrstvou, kde alespoň jedna z uvedené první a druhé elektrody má povrch modifikovaný homogenní vrstvou modifikující povrch vyrobenou z molekul s vlastním uspořádáním obsahujících první sulfhydrylovou koncovou skupinu a druhou sulfonátovou koncovou skupinu, kde uvedené sulfhydrylové a sulfonátové koncové skupiny jsou separovány spojovací skupinou, kterou je nižší alkyl; a (ii) systém redukčních činidel přítomný v uvedené reakční zóně, kde uvedený systém redukčních činidel obsahuje alespoň jeden enzym a mediátor; a (b) alespoň jeden z:

(i) zařízení pro získání uvedeného fyziologického vzorku;

a (ii) standard pro analyt.

25- U »· ···» » · φ * *· φ
22. Kit podle nároku 21 vyznačuj ící se tím, že uvedeným analytem je glukosa.
23. Kit podle nároku 21 vyznačující se tím, že uvedeným fyziologickým vzorkem je krev.
24. Kit podle nároku 21vyznačující se tím, že uvedeným zařízením pro získání uvedeného fyziologického vzorku je kopíčko.
25. Kit podle nároku 21 vyznačující se tím, že dále obsahuje automatické zařízení pro detekování elektrického signálu za použití uvedených elektrod a vztažení uvedeného detekovaného signálu k množství analytu přítomném ve vzorku.