DD262980A3

DD262980A3 - Eich- und kontrollmaterial fuer teststreifen

Info

Publication number: DD262980A3
Application number: DD24747283A
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 im Blut. Das Eich- und Kontrollmaterial ist eine waessrige Loesung, die eine definierte Konzentration der Pruefkomponente sowie Anionen, die die in den Teststreifen befindlichen Enzyme hemmen, enthaelt. Dazu gehoeren Azide, Cyanate, Cyanide, Fluoride, Nitrate, Rhodanide, Sulfite, Selenite, Anionen organischer Saeuren wie von Benzoe- und Salicylsaeure. 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 Konzentrations-Extinktions-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 enzymatischem Reaktionen 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 d.urch 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 wiez. B. Blut sind in der Regel keine echten Lösungen, sondern Dispersionen. Je nach Gehaltan dispergierter Substanz und ihrer Teilchengröße 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 oberhalb300mg pro dl) ist die Eichkurve nicht linear, sondern knickt ab. Kleinere Meßfehler der Extinktion können hier zu 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 Eichmateriais soll die Genauigkeit des Eichverfahrens entscheidend verbessert werden, was zu einer korrekteren Konzentrationsbestimmung führt. Gleichzeitig soll sich das Material zur besseren 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 Untersuchungsmateriaisin bezug auf die in der Reaktionszone entstehende Farbintensität nahe kommt und definierte Konzentrationen der Prüfkomponente enthält.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein wäßriges Eich- und Kontrollmaterial gelöst. Gekennzeichnet ist das Material durch seinen Gehalt an zur Komplexbildung befähigten Anionen, die in einer Konzentration von 0,05-0,6Gew:-% vorliegen, wobei die Eigenschaft der Komplexbildung sich auf das Verhalten der Anionen gegenüber den im Teststreifen vorhandenen Enzymen bezieht. Solche Anionen sind anorganische Anionen, wie Azide, Cyanate, Cyanide, Fluoride, Rhodanide, Nitrate, Sulfite, Selenite, und organische Anionen, wie Benzoate, Salicylate.

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

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 gegebenenfalls eine Pufferung des Eich- und Kontrollmaterials vorgenommen.

Es ist selbstverständlich, daß die oben angeführten Anionen sowohl einzeln als auch im Gemisch vorliegen können. Auch die gegebenenfalls zugesetzten Makromoleküle können im erfindungsgemäßen Eich- und Kontrollmaterial im Gemisch enthalten

Beispielsweise gibt es Teststreifen zur quantitativen Bestimmung von Glucose, die mit Gelatine beschichtet sind und die unter anderem Glucoseoxydase und Peroxydase enthalten. Diese Peroxydase hat wie andere Hämoproteide, z.B. Hämoglobin und Myoglobin, als prosthetische Gruppe Eisenprotoporphyrin IX, dessen zentrales Eisenatom bei Anwendung des erfindungsgemäßen Materials mit den genannten komplexbildenden Anionen reagiert, wobei die Enzymaktivität verringert wird. Zu diesen die Peroxydase hemmenden Anionen gehören unter anderem Azide und Cyanide, während die Glucoseoxydase

z. B. durch Nitrat gehemmt wird.

Natürlich bewirkt die erfindungsgemäße Zusammensetzung auch bei anderen H₂O2-bildenden Enzymen, die bisher nicht ausdrücklich genannt wurden, wiez. B. Aminosäureoxydase, Uratoxydase und Cholesteroloxydase, eine Hemmung ihrer katalytischen Aktivität. So werden die D-Aminpsäureoxydase durch Benzoat, die L-Aminosäureoxydase durch Benzoat und Salicylat und die Uratoxydase, Cholesteroloxydase und Monoaminoxydase durch Cyanid 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.

Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Eich- und Kontrollmaterials wird eine Anionenkonzentration gewählt, die zu einer partiellen Hemmung der H₂O₂-bildenden Enzyme oder der Peroxydase oder beider Enzyme führt. Häufig reicht eine Hemmung der Peroxydase allein schon aus, um den gewünschten Verlauf der Eichkurve zu erzielen. Dadurch ist es möglich, entweder die Bildung von H₂O₂ bei der Oxydation der zu bestimmenden Substanz zu verringern oder die Geschwindigkeit der Oxydation der im Teststreifen befindlichen Farbstoffvorstufen durch die Peroxydase und das gebildete H₂O₂ herabzusetzen. Beide Effekte allein oder zusammen bewirken einen geringeren Anstieg der Extinktions-Konzentrations-Kurve des Eichmaterials. Die Steilheit des Kurvenverlaufes kann durch Variation der Zusammensetzung des Eichmaterials dem Anstieg der entsprechenden Kurve beim Nachweis von Komponenten in Körperflüssigkeiten angepaßt werden. Das ermöglicht eine sehr genaue und auf den jeweiligen Verwendungszweck der Teststreifen abgestimmte Eichung. Der Zusatz von polymeren Verbindungen wie z. B. von synthetischen und biologischen Makromolekülen dient vorrangig der Modifizierung der physikalischen Eigenschaften des Eich- und Kontrollmaterials. Es zeigt sich nämlich, daß der Verlauf der Eichkurve für sehr genaue Messungen zusätzlich durch Viskosität, Dichte und Pufferkapazität beeinflußt wird. 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 4 für Vollblut. Die Eichlösung für Kurve 3 enthält Natriumazid, der Lösung für Kurve 5 ist Natriumcyanid und Polyvinylpyrrolidon zugesetzt. Das Eichmaterial für Teststreifen mit Uratoxydase für den Nachweis von Harnsäure ergibt die Kurve 6, die einen ähnlichen Verlauf wie Kurve 7 für Blut/Harnsäure '

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 Komplexbiidung befähigten Anionen,

3. Messung des pH-Wertes und Einstellen des gewünschten pH-Wertes mit Puffer.

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

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 (Gew.-%) 0,15 0,30 0,45

Natriumazid (Gew.-%) - 0,125 0,200 0,320

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

Lösung 2

Lösung 3

Glucose (Gew.-%) 0,15

Polyvinylpyrrolidon (Gew.-%) 5,0 Natriumcyanid(Gew.-%) 0,2

0,30	0,45
5,0	5,0
0,3	0,45

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 FHmteststreifen mit Gelatine als Bindemittel für die Enzyme und o-Tolidin als Farbstoffvorstufe zum Harnsäurenachweis in Blut hat folgende Zusammensetzung:

Lösung 1

Lösung 2

Harnsäure (Gew.-%) 0,002

Gelatine (Gew.-%) 0,6

Natriumcyanid(Gew.-%) 0,12

0,007

0,6

0,20

Lösung 3

0,012

0,6

0,30.

Die Lösung wurde mit K-Na-Phosphat auf einen pH-Wert von 8,0 eingestellt. Die Messung der Extinktion ergab einen Verlauf, der durch die Kurve 6 in der Abbildung dargestellt ist.

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 0,1-6 Gew.-% und gegebenenfalls Puffern, gekennzeichnet dadurch, daß das Material in wäßriger Lösung zur Komplexbildung mit den Enzymen befähigte Anionen in einer Konzentration von 0,05-0,6Gew.-% enthält. ·

2. Eich-und Kontrollmaterial nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die zur Komplexbildung befähigten Anionen anorganische Anionen₍wie Azide, Cyanate, Cyanide, Fluoride, Rhodanide, Nitrate, Sulfite, Selenite bzw. organische Anionen wie Benzoate, Salicylate sind.

3. Eich- und Kontrollmaterial nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Anionen 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.