DD262978A3 - OAK AND CONTROL MATERIAL FOR TEST STRIPS - Google Patents
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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.The field of application of the invention is the laboratory diagnostics in the field of health care. The aim is a calibration and control material for test strips for optical content determination of constituents in body fluids, eg. B. quantitative detection of glucose and uric acid in blood. The calibration and control material is an aqueous solution containing a defined concentration of the test component as well as nitrogen compounds capable of proton attachment. These include ammonia, pyridine, quinoline, imidazole and semicarbazide. Optionally, other constituents are biopolymers such as gelatin, celluloses, dextrans or blood serum proteins or synthetic macromolecules such as polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol or polyvinylimidazole. The calibration and control material, with optimal composition, gives a nearly identical increase in the extinction-concentration curve as that of the fluid to be tested.
Description
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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.The invention relates to aqueous calibration and control materials for test strips with which a number of chemical, in particular biochemical, substances in dispersion can be determined by utilizing enzymatic reactions. The invention is used in laboratory diagnostics in medicine for the examination of body fluids, but is also suitable for the food industry.
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.The determination of substances in body fluids today is often done with so-called test strips. The strips often contain hydrogen peroxide producing enzymes, peroxidase and dye precursors. After application of the sample, the substance to be determined diffuses into the test strip and is there converted by the catalytic influence of the enzymes under H 2 O 2 formation. The resulting in stoichiometric amount of H 2 O 2 oxidized, again enzymatically, the dye precursor to the dye. The amount of the dye, determined by extinction determination, correlates with the concentration of the compound to be determined. The quantitative evaluation of the test strip can be performed metric with a reflection or absorption photometer or semiquantitative with a comparator.
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.For calibration and control of the test strips, an aqueous solution with a defined content of the substance to be determined is frequently used, the properties of which do not correspond in any way to those of the liquids to be examined. Calibration material is used to check the linearity of the increase in absorbance as a function of the concentration of the component to be detected. Control material is necessary to determine the stability of the test strips. With the same batch of control material, the same absorbance must be achieved each time with the same lot of test strips. If possible, calibration and control materials containing the appropriate concentrations of the compounds to be detected should give the same absorbances as those concentrations in the test material.
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.Body fluids such. B. Blood are usually not real solutions, but dispersions. Depending on the content of dispersed substance and its particle size or distribution, the diffusion of the substance to be determined is more or less hindered in the test strips, so that the extinction curves of the usual calibration solutions are much steeper than those of the substances to be determined. In the higher concentration range (for example, blood glucose above 300 mg per dl) the calibration curve is no longer linear but buckles. Smaller measuring errors of the extinction can lead to greater inaccuracies of the concentration determination.
Das. Herstellen von Eich-und Kontrollösungen auf der Grundlage von Körperflüssigkeiten ist sehr aufwendig und erfordert besondere Stabilisierungsmaßnahmen für eine längere Lagerung.The. Manufacture of calibration and control solutions based on body fluids is very expensive and requires special stabilization measures for a longer storage.
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.The aim of the invention is a calibration and control material for test strips for optical content determination in body fluids. When using the calibration material, the accuracy of the calibration procedure should be decisively improved, which leads to a more correct concentration determination. At the same time, the material should be suitable for better control of the sensitivity and stability of the test strips. Shelf life should be ensured over a longer period of time without much effort.
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.The object of the invention is to develop a material for calibrating and checking test strips which approximates the properties of the test material with respect to the color intensity produced in the reaction zone and contains defined concentrations of the test component.
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.The object is achieved by an aqueous calibration and control material. The material is characterized by its content of nitrogen compounds capable of proton deposition in a concentration of 0.1-10% by weight. The nitrogen compounds capable of proton attachment are compounds such as ammonia, pyridine, quinoline, imidazole, semicarbazide and their derivatives.
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.-%.The calibration and control material optionally contains synthetic macromolecules, such as polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinylimidazole, or biomacromolecules, such as gelatin, celluloses or dextrans, in a concentration of 0.1-6% by weight.
Gegebenenfalls wird lyophilisiertes tierisches oder menschliches Blutserum in einer Konzentration von 0,5-7,5Gew.-% zugesetzt.Optionally, lyophilized animal or human blood serum is added in a concentration of 0.5-7.5% by weight.
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.If necessary, a buffering of the calibration and control material is carried out in adaptation to the respective liquid to be examined. The pH value must be selected so that in each case the free nitrogen base is present. The optimum pH results from the acid constant of the nitrogen compound used in the individual case.
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.It will be understood that the above-mentioned nitrogen compound capable of proton attachment may be present both singly and in admixture. The optionally added macromolecules may also be present in the mixture in the calibration and control material according to the invention.
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.For example, there are test strips for the quantitative determination of glucose which are coated with gelatin and which contain, among other things, glucose oxidase and peroxidase. This peroxidase, like other hemoproteins, e.g. As hemoglobin and myoglobin, as a prosthetic group iron protoporphyrin IX, whose central iron atom can react with complex ligands, thus reducing the enzyme activity. These ligands include nitrogen-compounds capable of proton attachment, such as e.g. As ammonia, pyridine, quinoline, imidazole, semicarbazide and their derivatives. The glucose oxidase is z. B. inhibited by quinoline and 8-hydroxyquinoline. Depending on the concentration of ligands used and their affinity for the enzymes, their activity is partially or completely inhibited.
Die Hemmung der Enzyme stellt einen Eingriff in die Kinetik der Nachweisreaktion der zu bestimmenden Komponente dar.The inhibition of the enzymes is an intervention in the kinetics of the detection reaction of the component to be determined.
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.Surprisingly, the delayed diffusion of test components from dispersions, for. From body fluids, in the test strips. The result is extinction-concentration curves, which - depending on the composition of the calibration and control material - in terms of their slope can be varied within wide limits. The steepness of the curve is adjusted by varying the composition of the calibration and control material, in particular by the concentration of capable of proton storage nitrogen compounds, the increase of the corresponding curve in the substrate detection in body fluids.
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.For test strips with other enzymes such. B. Aminosäureoxydase, Uratoxydase and Cholesteroloxydasez to detect their corresponding substrates is also possible by changing the composition and concentration of the capable of proton storage nitrogen compounds a match of calibration and measurement curve. As a result, the calibration for the respective intended use of the test strips can be done very accurately.
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.The addition of polymeric compounds such. B. of synthetic and biological macromolecules is used to modify the physical properties of the calibration material. It has been found that the course of the calibration curve for very accurate measurements can be additionally influenced by viscosity, density and buffer capacity. Due to the macromolecular substances mentioned, these properties of the calibration and control material can be varied within wide limits.
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.The figure illustrates the effect achieved by the solution according to the invention. Curve 1 represents the extinction curve of an aqueous glucose solution. In curve 2, lyophilized human blood serum has been added to the aqueous glucose solution. The increase in extinction for whole blood is shown in curve 4. Curves 3 and 5 show the good agreement of the calibration solutions according to the invention with the curve 4 for whole blood. The calibration solution for curve 3 contains pyridine, to the solution for curve 5 is added imidazole and gelatin. The test urate oxidase test strip for the detection of uric acid gives the curve 7, which has a similar course as the curve 6 for blood / uric acid.
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.The preparation of the calibration and control material according to the invention is expediently carried out in the following order: 1. dissolution of the optionally used macromolecular additives in water, 2. addition of the nitrogen compounds capable of proton deposition, 3. measurement of the pH and adjustment of the desired pH with buffer ,
Das Eich- und Kontrollmaterial wird gegebenenfalls steril filtriert und in Ampullen angefüllt.The calibration and control material is optionally sterile filtered and filled into ampoules.
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:1. An aqueous calibration material for film test strips with gelatin as binder for the enzymes and o-tolidine as dye precursor for the detection of glucose in blood has the following composition:
Lösung 1 Lösung 2 Lösung 3Solution 1 Solution 2 Solution 3
Glucose 0,15 0,30 0,45Glucose 0.15 0.30 0.45
Pyridinpyridine
(Gew.-%) 2,5 5,0 8,0(Wt%) 2.5 5.0 8.0
Die Messung der Extinktion ergab einen Verlauf, der durch die Kurve 3 in der Abbildung dargestellt ist.The measurement of the absorbance showed a curve, which is represented by the curve 3 in the figure.
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:2. An aqueous calibration material for film test strips with gelatine as binder for the enzymes and o-tolidine as dye precursor for the detection of glucose in blood has the following composition:
Lösung 1Solution 1
Glucoseglucose
Gelatinegelatin
Imidazolimidazole
Lösung 2Solution 2
Lösung 3Solution 3
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.The solution was adjusted to pH 7.0 with K-Na phosphate. The measurement of the absorbance showed a curve, which is represented by the curve 5 in the figure.
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:3. An aqueous calibration material for film test strips with gelatine as binder for the enzymes and o-tolidine as dye precursor for detection of uric acid in blood has the following composition:
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.The solution was adjusted to pH 8.5 with K-Na phosphate. The measurement of the absorbance gave a curve, which is represented by the curve 7 in the figure.
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| DD24747083A DD262978A3 (en) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | OAK AND CONTROL MATERIAL FOR TEST STRIPS |
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1983
- 1983-01-26 DD DD24747083A patent/DD262978A3/en unknown
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