DD262978A3

DD262978A3 - Eich- und kontrollmaterial fuer teststreifen

Info

Publication number: DD262978A3
Application number: DD24747083A
Authority: DD
Inventors: Jochen Lampe
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1983-01-26
Filing date: 1983-01-26
Publication date: 1988-12-21

Abstract

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Laboratoriumsdiagnostik im Bereich des Gesundheitswesens. Ziel ist ein Eich- und Kontrollmaterial fuer Teststreifen zur optischen Gehaltsbestimmung von Bestandteilen in Koerperfluessigkeiten, z. B. quantitativer Nachweis von Glucose und Harnsaeure in Blut. Das Eich- und Kontrollmaterial ist eine waessrige Loesung, die eine definierte Konzentration der Pruefkomponente sowie zur Protonenanlagerung befaehigte Stickstoffverbindungen enthaelt. Dazu gehoeren Ammoniak, Pyridin, Chinolin, Imidazol und Semicarbazid. Gegebenenfalls sind weitere Bestandteile Biopolymere wie Gelatine, Cellulosen, Dextrane oder Blutserumproteine oder synthetische Makromolekuele wie Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol oder Polyvinylimidazol. Das Eich- und Kontrollmaterial ergibt bei optimaler Zusammensetzung einen nahezu identischen Anstieg der Extinktions-Konzentrations-Kurve wie der der zu untersuchenden Koerperfluessigkeit.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft wäßrige Eich- und Kontrollmaterialien für Teststreifen, mit denen unter Ausnutzung enzymatischer Re'aktionen eine Reihe chemischer, insbesondere biochemischer, Substanzen in Dispersion bestimmt werden können. Die Erfindung wird bei der Laboratoriumsdiagnostik in der Medizin zur Untersuchung von Körperflüssigkeiten angewendet, ist aber auch für die Lebensmittelindustrie geeignet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Bestimmung von Substanzen in Körperflüssigkeiten erfolgt heute vielfach mit sogenannten Teststreifen. Die Streifen enthalten oftmals Wasserstoffperoxid-bildende Enzyme, Peroxydase und Farbstoffvorstufen. Nach Auftragen der Probe diffundiert die zu bestimmende Substanz in den Teststreifen und wird dort durch den katalytischen Einfluß der Enzyme unter H₂O₂-Bildung umgesetzt. Das in stöchiometrischer Menge entstehende H₂O₂ oxydiert, wiederum enzymatisch, die Farbstoffvorstufe zum Farbstoff. Die Menge des Farbstoffes, ermittelt durch Extinktionsbestimmung, korreliert mit der Konzentration der zu bestimmenden Verbindung. Die quantitative Auswertung des Teststreifens kann metrisch mit einem Reflexions- oder Absorptionsphotometer oder halbquantitativ mit einem Komparator erfolgen.

Zur Eichung und Kontrolle der Teststreifen wird häufig eine wäßrige Lösung mit definiertem Gehalt des zu bestimmenden Stoffes eingesetzt, deren Eigenschaften in keiner Weise denen der zu untersuchenden Flüssigkeiten entsprechen. Eichmaterial wird dazu verwendet, um die Linearität der Extinktionszunahme in Abhängigkeit von der Konzentration der nachzuweisenden Komponente zu überprüfen. Kontrollmaterial ist zur Bestimmung der Stabilität der Teststreifen notwendig. Mit der jeweils gleichen Charge des Kontrollmaterials muß mit der gleichen Charge der Teststreifen jedesmal die gleiche Extinktion erreicht werden. Nach Möglichkeit sollten Eich- und Kontrollmaterial mit den entsprechenden Konzentrationen der nachzuweisenden Verbindungen die gleichen Extinktionen ergeben wie diese Konzentrationen im Prüfmaterial.

Körperflüssigkeiten wie z. B. Blut sind in der Regel keine echten Lösungen, sondern Dispersionen. Je nach Gehalt an dispergierter Substanz und ihrerTeilchengröße bzw. Verteilung wird die Diffusion des zu bestimmenden Stoffes in die Teststreifen mehr oder weniger stark behindert, so daß die Extinktionskurven der bisher üblichen Eichlösungen wesentlich steiler verlaufen als die der zu bestimmenden Substanzen. Im höheren Konzentrationsbereich (z.B. Blutglucose oberhalb 300 mg pro dl) ist die Eichkurve nicht mehr linear, sondern knickt ab. Kleinere Meßfehler der Extinktion können hierzu größeren Ungenauigkeiten der Konzentrationsbestimmung führen.

Das. Herstellen von Eich-und Kontrollösungen auf der Grundlage von Körperflüssigkeiten ist sehr aufwendig und erfordert besondere Stabilisierungsmaßnahmen für eine längere Lagerung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Eich- und Kontrollmaterial für Teststreifen für die optische Gehaltsbestimmung in Körperflüssigkeiten. Bei Verwendung des Eichmaterials soll die Genauigkeit des Eichverfahrens entscheidend verbessert werden, was zu einer korrekteren Konzentrationsbestimmung führt. Gleichzeitig soll sich das Material zur besr eren Kontrolle der Empfindlichkeit und Stabilität der Teststreifen eignen. Die Lagerfähigkeit soll über einen längeren Zeitraum ohne größeren Aufwand gewährleistet sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Material zum Eichen und Kontrollieren von Teststreifen zu entwickeln, das den Eigenschaften des Untersuchungsmaterials in bezug auf die in der Reaktionszone entstehende Farbintensität nahekommt und definierte Konzentrationen der Prüf komponente enthält.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein wäßriges Eich- und Kontrollmaterial gelöst. Gekennzeichnet ist das Material durch seinen Gehalt an zur Protonenanlagerung befähigten Stickstoffverbindungen in einer Konzentration von 0,1-10Gew.-%. Die zur Protonenanlagerung befähigten Stickstoffverbindungen sind Verbindungen wie Ammoniak, Pyridin, Chinolin, Imidazol, Semicarbazid und deren Derivate.

Das Eich- und Kontrollmaterial enthält gegebenenfalls synthetische Makromoleküle, wie Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol, Polyvinylimidazol, bzw. Biomakromoleküle, wie Gelatine, Cellulosen oder Dextrane, in einer Konzentration von 0,1-6Gew.-%.

Gegebenenfalls wird lyophilisiertes tierisches oder menschliches Blutserum in einer Konzentration von 0,5-7,5Gew.-% zugesetzt.

In Anpassung an die jeweils zu untersuchende Flüssigkeit wird gegegebenenfalls eine Pufferung des Eich- und Kontrollmaterials vorgenommen. Der pH-Wert muß so gewählt werden, daß jeweils die freie Stickstoffbase vorliegt. Der optimale pH-Wert ergibt sich aus der Säurekonstante der im Einzelfall verwendeten Stickstoffverbindung.

Es ist selbstverständlich, daß die oben aufgeführten zur Protonenanlagerung befähigten Stickstoffverbindungen sowohl einzeln als auch im Gemisch vorliegen können. Auch die gegebenenfalls zugesetzten Makromoleküle können im erfindungsgemäßen Eich- und Kontrollmaterial im Gemisch enthalten sein.

Beispielsweise gibt es Teststreifen zur quantitativen Bestimmung von Glucose, die mit Gelatine beschichtet sind und die unter anderem Glucoseoxydaseund Peroxydase enthalten. Diese Peroxydase hat wie andere Hämoproteide, z. B. Hämoglobin und Myoglobin, als prosthetische Gruppe Eisenprotoporphyrin IX, dessen zentrales Eisenatom mit Komplexliganden reagieren kann und so die Enzymaktivität verringert. Zu diesen Liganden gehören zur Protonenanlagerung befähigte Stickstoffverbindungen wie z. B. Ammoniak, Pyridin, Chinolin, Imidazol, Semicarbazid und ihre Derivate. Die Glucoseoxydase wird z. B. durch Chinolin und 8-Hydroxychinolin gehemmt. Je nach der verwendeten Konzentration der Liganden und ihrer Affinität zu den Enzymen wird deren Aktivität partiell oder komplett gehemmt.

Die Hemmung der Enzyme stellt einen Eingriff in die Kinetik der Nachweisreaktion der zu bestimmenden Komponente dar.

Überraschenderweise läßt sich mit diesem Eingriff die verzögerte Diffusion von Prüfkomponenten aus Dispersionen, z. B. aus Körperflüssigkeiten, in den Teststreifen simulieren. Im Ergebnis erhält man Extinktions-Konzentrations-Kurven, die sich — je nach Zusammensetzung des Eich- und Kontrollmaterials — bezüglich ihrer Steigung in weiten Grenzen verändern lassen. Die Steilheit des Kurvenverlaufes wird durch Variation der Zusammensetzung des Eich- und Kontrollmaterials, insbesondere durch die Konzentration der zur Protonenlagerung befähigten Stickstoffverbindungen, dem Anstieg der entsprechenden Kurve beim Substratnachweis in Körperflüssigkeiten angepaßt.

Für Teststreifen mit anderen Enzymen wie z. B. Aminosäureoxydase, Uratoxydase und Cholesteroloxydasezum Nachweis ihrer entsprechenden Substrate ist durch Veränderung der Zusammensetzung und Konzentration der zur Protonenaniagerung befähigten Stickstoffverbindungen ebenfalls eine Übereinstimmung von Eich- und Meßkurve möglich. Dadurch kann die Eichung für den jeweiligen Verwendungszweck der Teststreifen sehr genau erfolgen.

Der Zusatz von polymeren Verbindungen wie z. B. von synthetischen und biologischen Makromolekülen dient der Modifizierung der physikalischen Eigenschaften des Eichmaterials. Es zeigte sich nämlich, daß der Verlauf der Eichkurve für sehr genaue Messungen zusätzlich durch Viskosität, Dichte und Pufferkapazität beeinflußt werden kann. Durch die genannten makromolekularen Substanzen können diese Eigenschaften des Eich- und Kontrollmaterials in weiten Grenzen variiert werden.

Die Abbildung verdeutlicht den durch die erfindungsgemäße Lösung erreichten Effekt. Die Kurve 1 stellt den Extinktionsverlauf einer wäßrigen Glucoselösung dar. Bei der Kurve 2 ist der wäßrigen Glucoselösung lyophilisiertes menschliches Blutserum zugesetzt worden. Der Extinktionsanstieg für Vollblut ist in der Kurve 4 dargestellt. Die Kurven 3 und 5 zeigen die gute Übereinstimmung der erfindungsgemäßen Eichlösungen mit der Kurve 4für Vollblut. Die Eichlösung für Kurve 3 enthält Pyridin, der Lösung für Kurve 5 ist Imidazol und Gelatine zugesetzt. Das Eichmaterial für Teststreifen mit Uratoxydase für den Nachweis von Harnsäure ergibt die Kurve 7, die einen ähnlichen Verlauf wie die Kurve 6 für Blut/Harnsäure hat.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Eich- und Kontrollmaterials erfolgt zweckmäßig in der Reihenfolge: 1. Auflösen der gegebenenfalls eingesetzten makromolekularen Zusätze in Wasser, 2. Zugabe der zur Protonenanlagerung befähigten Stickstoffverbindungen, 3. Messung des pH-Wertes und Einstellen des gewünschten pH-Wertes mit Puffer.

Das Eich- und Kontrollmaterial wird gegebenenfalls steril filtriert und in Ampullen angefüllt.

Ausführungsbeispiel

1. Ein wäßriges Eichmaterial für Filmteststreifen mit Gelatine als Bindemittel für die Enzyme und o-Tolidin als Farbstoffvorstufe zum Glucosenachweis in Blut hat folgende Zusammensetzung:

Lösung 1 Lösung 2 Lösung 3

Glucose 0,15 0,30 0,45

Pyridin

(Gew.-%) 2,5 5,0 8,0

Die Messung der Extinktion ergab einen Verlauf, der durch die Kurve 3 in der Abbildung dargestellt ist.

2. Ein wäßriges Eichmaterial für Filmteststreifen mit Gelatine als Bindemittel für die Enzyme und o-Tolidin als Farbstoffvorstufe zum Glucosenachweis in Blut hat folgende Zusammensetzung:

Lösung 1

Glucose

Gelatine

Imidazol

Lösung 2

Lösung 3

0,15	0,30	0,45
0,7	0,7	0,7
0,15	0,35	0,60

Die Lösung wurde mit K-Na-Phosphat auf einen pH-Wert von 7,0 eingestellt. Die Messung der Extinktion ergab einen Verlauf, der durch die Kurve 5 in der Abbildung dargestellt wird.

3. Ein wäßriges Eichmaterial für Filmteststreifen mit Gelatine als Bindemittel für die Enzyme und o-Tolidin als Farbstoffvorstufe zum Harnsäurenachweis in Blut hat folgende Zusammensetzung:

	Lösung 1	Lösung 2	Lösung 3
Harnsäure	0,002	0,007	0,012
(Gew.-%)
Polyvinylpyrrolidon	5,0	5,0	5,0
(Gew.-%)
Chinolin	1,5	2,5	4,0
(Gew.-%)

Die Lösung wurde mit K-Na-Phosphat auf einen pH-Wert von 8,5 eingestellt. Die Messung der Extinktion ergab einen Verlauf, der durch die Kurve 7 in der Abbildung dargestellt wird.

Claims

1. Eich- und Kontrollmaterial für die optische Auswertung von Teststreifen mit fixierten Enzymen zur quantitativen Bestimmung von Körperflüssigkeitsbestandteilen, bestehend aus der Prüfkomponente definierten Gehaltes, gegebenenfalls Biomakromolekülen wie Gelatine, Cellulosen oder Dextranen und/oder synthetischen Makromolekülen wie Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol oder Polyvinylimidazol in einer Konzentration von 0,1-6Gew.-% und gegebenenfalls Puffern, gekennzeichnet dadurch, daß das Material in wäßriger Lösung zur Protonenanlagerung befähigte Stickstoffverbindungen in einer Konzentration von 0,1-10Gew.-% enthält.

2. Eich-und Kontrollmaterial nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die zur Protonenanlagerung befähigten Stickstoffverbindungen Verbindungen sind wie Ammoniak, Pyridin, Chinolin, Imidazol, Semicarbazid und deren Derivate.

3. Eich- und Kontrollmaterial nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die zur Protonenanlagerung befähigten Stickstoffverbindungen einzeln oder im Gemisch vorliegen.

4. Eich-und Kontrollmaterial nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es gegebenenfalls lyophilisiertes tierisches oder menschliches Blutserum in einer Konzentration von 0,5-7,5Gew.-% enthält.