DE2900136A1

DE2900136A1 - Analytisches element zur analyse von fluessigkeiten bei hohem ph, darin enthaltenes alkalisierungsmittel (biuret-reagens) und verfahren zur bestimmung eines analyts

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Publication number: DE2900136A1
Application number: DE19792900136
Authority: DE
Inventors: Jon Nathan Eikenberry; Karl John Sanford; Richard Calvin Sutton
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Ortho Clinical Diagnostics Inc
Priority date: 1978-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1979-07-12
Also published as: GB2011616A; JPS54101398A; DE2900136C2; FR2413658B1; GB2011616B; GB2070770A; CA1120832A; JPS616340B2; FR2413658A1; CH644454A5; JPS5877664A; GB2070770B; US4132528A

Description

PATENTANWÄLTE I 3 UU I J Q

J. RBITSTÖTTBR -7" W. KINZEBACH

PROF. DR. DR. DIPL. ING. DR. PIIIL. DIPL. CHEM.

W. BUNTE (1958-1976) K. P. HÖLLER

DR. ING. DR. RISR. ΝΛΤ. DIPL. CHEM.

TELEFON! (08O) 37 03 83 TGLEXl Π215208 ISAR D

BAUERSTRASSB 22, 8000 MÜNCHEN 40

München, 3. Januar 1979 M/19 301
SN 866 731

EASTMAN KODAK COMPANY 343 State Street

Rochester₅ New York 14650 USA

Analytisches Element zur Analyse von Flüssigkeiten bei hohem pH, darin enthaltenes Alkalisierungsmittel (Biuret-Reagens) und Verfahren zur Bestimmung eines Analyts

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Häufig besteht der Wunsch oder die Notwendigkeit, Anwesenheit I und/oder Konzentration bestimmter Substanzen in wäßrigen
Flüssigkeiten, insbesondere in biologischen Flüssigkeiten,
wie beispielsweise Blut, Serum und Urin, zu bestimmen. In der _; Vergangenheit wurden für solche Analysen verschiedene, söge- ' nannte "naßchemische" Vorrichtungen und Arbeitsweisen angewendet. Bei den "naßchemischen" Arbeitsweisen werden die klinischen Reagentien in einem flüssigen, wäßrigen Träger aufge- ; löst oder suspendiert. Diese naßchemischen Untersuchungs- j techniken, die bisweilen auch als "Lösungsuntersuchungen" be- ι zeichnet werden, sind zw brauchbar, erfordern jedoch üb- j licherweise eine kostspielige und aufwendige Ausrüstung mit ; Analysiergeräten, die komplizierte Einrichtungen zur Handhabung und zum Transport von Lösungen aufweisen= j

Als Alternative zu den genannten naßchemischen Untersuchungs- ; techniken und aus Gründen der Bequemlichkeit, der geringen ' Kosten und der Schnelligkeit, mit der man Analysen durchführen! kann, wurde es oft als wünschenswert angesehen, Analysen I wäßriger Flüssigkeiten unter Anwendung von verschiedenen,
sogenannten "trockenchemischen" Techniken durchzuführen. Bei
den hier bezeichneten "trockenchemischen" Untersuchungen oder
Techniken handelt es sich beispielsweise um analytisch-chemi- j sehe Techniken, die unter Verwendung von Reagenszusammensetzun+ gen durchgeführt werden, die in verschiedene, im wesentlichen
"grifftrockene" Elemente eingebracht sind. Zu typischen
"grifftrockenen" analytischen Elementen gehören"Eintauch- und ! Ablese"-Teststreifen und analytische Testelemente mit mehreren j Zonen, d.h. mehrschichtige analytische Elemente.

Bisher war es häufig notwendig, eine bestimmte Analyse bei
j hohem pH, beispielsweise einem pH größer als ungefähr 12,0,
' durchzuführen. Dies hing von der jeweiligen zu analysierenden

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Substanz Cbisweilen als Analyt bezeichnet) oder den jeweiligen reaktiven Zusammensetzungen im Testelement zur Bestimmung der Anwesenheit des interessierenden Analyts, ab. So wurde beispielsweise festgestellt, da& die Analyse wäßriger Flüssigkeiten, wie Serum und Urin auf ihren Proteingehalt günstig durch Verwendung einer Biuret-Reagenszusammensetzung erfolgt. Ein Biuret-Reagens stellt bekanntlich eine reaktive Zusammensetzung dar, welche die Kupfer-II-Form von Kupfer in Gegenwart einer Base ausreichender Stärke enthält, die einen pH größer als ungefähr 12,0 ergibt. Wenn in einem wäßrigen Fluid, wie beispielsweise Serum, das Protein mit dem Biuret-Reagens reagiert; erfolgt eine Reaktion zwischen der Kupfer-II-Form des Kupfers und dem Protein bei diesem hohen pH, wobei eine violette Färbung erzielt wird, üblicherweise erfolgt die Bestimmung des Proteingehalts einer wäßrigen Flüssigkeit, wie beispielsweise von Humanserum, unter Verwendung eines Biuret-Reagens als Lösungsuntersuchung oder "naßchemische" Arbeitstechnik.

Es wäre ersichtlich sehr vorteilhaft, die brauchbare naßchemische Untersuchungstechnik so auszugestalten, daß sie ohne weiteres als "trockenchemische" analytische Technik durchgeführt werden kann, bei der man z.B. einen "Eintauch- und Ab1ese"-Teststreifen verwenden kann, wenn man qualitative oder halbquantitative Ergebnisse wünscht, oder ein analytisches Element mit mehreren Zonen,- wie beispielsweise ein mehrschichtiges analytisches Element, wenn präzisere, quantitative Ergebnisse gewünscht werden. Bei dem Versuch, stark basische Verbindungen in trockenchemische analytische Elemente einzubringen, tritt jedoch das Problem auf, daß viele Verbindungen, die eine stark alkalische Reaktion ergeben können, beispielsweise Natriumhydroxid, hinsichtlich ihrer anfänglichen starken Befähigung zur Hervorrufung eines hohen pH einer schnellen Verschlechterung unterliegen. Demgemäß ergibt ein typisches trockenchemisches analytisches Element, das die zuvor genann-

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ten basischen Verbindungen enthält, nach einem relativ kurzen Zeitraum, beispielsweise nach 8 bis 10 Tagen, nicht mehr einen hohen pH, wenn es mit einer wäßrigen Probe in Kontakt gebracht wird, die den gewünschten Analyt enthält, obgleich es anfänglich einen hohen pH ergeben hätte. Aus diesem Grund kann die gewünschte Reaktion zwischen dem Analyt und der Reagenszusammensetzung, die eine stark alkalische Umgebung erfordert, entweder überhaupt nicht mehr erfolgen, oder sie wird stark gehemmt.

Die Erfindung schafft ein verbessertes analytisches Element, sowie ein Verfahren zur Bestimmung eines vorgegebenen Analyts in einer wäßrigen Flüssigkeit unter stark alkalischen Bedingungen, dvh. unter pH-Bedingungen größer als ungefähr 12,0. Ein erfindungsgemäßes Element umfaßt eine Zone zur Verteilung der zu analysierenden wäßrigen Flüssigkeit und, in Verbindung mit dieser Zone, eine Reagenszusammensetzung, die bei der Reaktion des Elements mit der Analyt-enthaltenden Flüssigkeit zu einer nachweisbaren Veränderung im Element führt. Ein spezifisches Merkmal des verbesserten, erfindungsgemäßen Elements ist, daß in das Element ein stabiles, im wesent liehen Natriumionen-freies Al kaiisierungsmittel eingearbeitet ist. Dieses umfaßt in Mischung eine Menge an Base, die ausreicht, beim Gebrauch des Elements einen pH-Wert größer als ungefähr 12 zu ergeben, sowie ein Al kaiischutzpolymeres.

Die in den erfindungsgemäßen analytischen Elementen enthaltenen stabilen Al kaiisierungsmittel sind allgemein bei den verschiedensten analytischen Elementen anwendbar, einschließlich der zuvor genannten "Eintauch- und Ablese"-Teststreifen und der zuvor genannten analytischen Elemente mit mehreren Zonen, wie beispielsweise bei einstückigen Mehrschichtelemente^i der in den US-Patentschriften Nr. 3 992 158, 4 042 335 und den DE-OSen 2 801 455 und 2 801 476 beschriebenen Arten.

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Darüber hinaus besitzt die vorliegende Erfindung eine ebenso breite Anwendbarkeit hinsichtlich der verschiedenen Reagenszusammensetzungen, die in Verbindung mit den hier beschriebenen stabilen Al kaiisierungsmittelη in einem analytischen Element

! eingesetzt werden können.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung , ist das stabile Al kaiisierungsmittel in ein analytisches ' Element eingearbeitet _s das als Reagenszi'sammensetzung ein ■ Biuret-Reagens enthält. Bei stark alkalischer Umgebung rea- j giert ein Biuret-Reagens mit Protein in einer wäßrigen Flüssig-j keit und ermöglicht so dessen Nachweis. I

Die Erfindung schafft auch ein verbessertes Biuret-Reagens und ein Verfahren zu dessen Anwendung. Das erfindungsgemäße Biuret-Reagens ist im wesentlichen frei von Natriumionen und umfaßt ein wasserlösliches Kupfer-II-Salζ, beispielsweise Kupfersulfat, einen Vorläufer eines Chelatbildner mit dem Kupfer-II-Salζs sowie eine Menge an Base₉ die bei der Verwendung des Biuret-Reagenses zur Erzielung eines pH größer als ungefähr 12,0 ausreicht. Ein besonders brauchbares Mittel zur Bildung eines Chelats für das genannte Biuret-Reagens ist Weinsäure. In stark alkalischer Umgebung wird Weinsäure in die Tartratform überführt, wodurch ein Chelatbildner für das Kupfer-II-Salz entsteht.

Das erfindungsgemäße Biuret-Reagens ist besonders brauchbar bei den zuvor beschriebenen "trockenchemischen" analytischen Elementen und Arbeitsweisen. Jedoch sind diese Biuret-Reagenszusammensetzungen allgemein anwendbar zur Bestimmung von Protein in einer wäßrigen FlUssigkeitsprobe und können daher .vorteilhaft sowohl bei "naßchemischen", wie auch bei "trockenchemischen" Analysen wäßriger Flüssigkeiten eingesetzt werden.

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Die als Figur 1 benannte Zeichnung ist eine grafische Darstellung, welche die Eignung bestimmter Polymerer als Alkalischutzpolymere bei der vorliegenden Erfindung erläuterte

In bestimmten Ausführungsformen hat die Erfindung vorteil hafterwei se die Gestalt mehrzoniger analytischer Elemente der in der DE-OS 2 801 476 beschriebenen Art, insbesondere mehrschichtiger analytischer Elemente, wie sie beispielsweise in der eben genannten Druckschrift, in den US-Patentschriften 3 992 158 und 4 042 335, sowie der DE-OS 2 801 455, beschrieben sind. Bei solchen mehrzonigen analytischen Elementen liegt ^jIicherweise eine Ausbreitzone vor, um die zu analysierende wäßrige Flüssigkeitsprobe zu transportieren und im analytischen Element zu verteilen. Diese Ausbreitzone kann daher erfindungsgemäß als Zone zur Verteilung der zu analysierenden wäßrigen Flüssigkeit dienen. I

Bei den genannten Elementen mit mehreren Zonen ist üblicher- I j

weise auch eine Reagenszone beigeordnet, die eine Reagenszusammensetzung enthält. Die mehrzonigen Elemente sind so ! strukturiert, daß die Reagenszone mit der Ausbreitzone in Ver- = bindung steht. Hierdurch kann die Ausbreitzone die flüssige j Testprobe verteilen, wobei ein fluider Kontakt mit der Reagens-! zone gebildet wird.

Das hier beschriebene, stabile Alkalisierungsmittel, das ein |

wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung darstellt, \ kann bei einem mehrzonigen Element entweder in die zuvor be- ·

schriebene Ausbreitzone oder in die Reagenszone eingebracht ! werden. Alternativ kann es in einem derartigen mehrzonigen Element in einer getrennten Zone des Elements vorliegen, das wiederum beim Gebrauch des Elements in fluidem Kontakt mit der Ausbreitzone und der Reagenszone steht. Auf diese Weise kann eine aufgebrachte wäßrige Probe mit dem Al kaiisierungsmittel

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in fluiden Kontakt gelangen und mit diesem reagieren, wodurch in einer oder mehreren Zonen des Elements die gewünschte alkalische Umgebung geschaffen wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Elemente _; mit mehreren Zonen sind diese als einstückige Elemente ausge- i bildet, in denen die Ausbreitzone, die Reagenszone und gegebenen falls vorgesehene andere Zonen im Element durch übereinandergelagerte Schichten gebildet werden, die von einem geeigneten Träger, beispielsweise einem "strahlungsdurchlässigen" Träger getragen werden.

Der hier verwendete Begriff "strahlungsdurchlässig¹¹ betrifft

Zonen, Träger oder andere Schichten eines analytischen Elements,! die einen wirksamen Durchtritt elektromagnetischer Strahlung zur Bestimmung eines im Element gebildeten analytischen Ergebnisses erlauben. Demgemäß umfaßt die Durchlässigkeit bei denjenigen erfindungsgemäßen analytischen Elementen, bei denen das hervorgerufene analytische Ergebnis durch eine sichtbare Farbänderung im Element nachweisbar ist, einen Durchlaß elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge oder von Wellenlängen J im sichtbaren Bereich zwischen ungefähr 400 Nanometer und 700 Nanometer. Soweit das hervorgerufene analytische Ergebnis durch elektromagnetische Strahlung außerhalb des Bereichs der sichtbaren Wellenlängen nachgewiesen wird, ist eine "strahlungsdurchlässige" Zone, Schicht oder Träger für ein solches Element für diese spezifische Strahlung durchlässig, ob es sich beispielsweise um ultraviolette Strahlung, Infrarotstrahlung oder durch Radioaktivität hervorgerufene Strahlung handelt.

Wie zuvor erläutert, befinden sich die verschiedenen einzelnen Zonen eines erfindungsgemäßen analytischen Elements mit mehreren Zonen mindestens während des Gebrauchs miteinander in fluidem Kontakt. Der hier verwendete Begriff "fluider Kontakt" betrifft

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die Fähigkeit einer wäßrigen Flüssigkeit, zwischen übereinan- · der gelagerten oder angrenzenden Zonen eines analytischen ; Elements durchzutreten. Miteinander in fluidem Kontakt stehende Zonen können unmittelbar benachbart sein, sie können jedoch auch durch dazwischenliegende Zonen getrennt sein unter der Voraussetzung, daß derartige, physikalisch trennende Zonen ebenfalls in einem derartigen fluiden Kontakt stehen und den Durchtritt von Fluiden nicht verhindern»

Ein fluider Kontakt zwischen Zonen der bevorzugten erfindungsgemäßen Elemente mit mehreren Zonen läßt sich erzielen, indem | man Elemente mit Zonen herstellt, die bereits von Anfang an ^[ benachbart sind oder effektiv hinsichtlich des Fluiddurch- i tritts aneinandergrenzen. Alternativ kann es angezeigt sein, ; Elemente herzustellen, die anfänglich nicht aneinandergrenzen-ι de Zonen aufweisen, wobei die Zonen darüber hinaus beispielsweise durch Verwendung von Zwischenblättern oder von nachgiebigem, absorbierendem Material oder durch Verwendung eines verformbaren Trägers, in Abstand gehalten werden können. Falls das Element zu Anfang nicht benachbarte Zonen aufweist, ist ersichtlich, daß man gegebenenfalls einen Preßdruck aufbringen; muß oder eine Vorrichtung vorsehen muß, um derartige nichtangrenzende Zonen des Elements bei seiner Anwendung in fluiden Kontakt zu bringen, um brauchbare analytische Ergebnisse zu erhalten.

Die Erfindung läßt sich auch ohne weiteres auf weniger quantitative analytische Elemente, beispielsweise auf "Eintauch- und Ablese"-Teststreifen, anwenden. Obgleich diese Teststreifen im allgemeinen keine so große Präzision oder Genauigkeit bei ihrer Herstellung erfordern und obwohl sie in ihrer physikalischen Struktur weniger komplex sind, kann man sie doch beispielsweise bei Situationen gebrauchen, in denen qualitative oder halbquantitative Ergebnisse gewünscht

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sind. Derartige Teststreifen können in ihrer einfachsten Form aus einer einzigen Schicht bestehen, die als Zone zur Verteilung der zu analysierenden wäßrigen Flüssigkeit dient, üblicherweise besteht diese einzelne Schicht aus einem faserigen Material, beispielsweise aus einem synthetischen oder natürlichen faserigen Material, z.B. einem Nylonnetz oder einem Filter- I papiermaterial , das mit einem oder mehreren aktiven Materialien

■ imprägniert oder durchtränkt ist, das oder die als Reagens- < zusammensetzung(en) für das Element dient bzw. dienen. Er-

, findungsgemäß können die hier beschriebenen stabilen Alkalisie-j , rungsmittel auch in diese einzelne Schicht des Teststreifens !

ι 1

oder in eine benachbarte Schicht des Teststreifens, die beim ! Gebrauch des Teststreifens mit der Reagenszusammensetzung in ' ι fluidem Kontakt steht, eingebracht werden. Bei der Anwendung j wird der erhaltene Teststreifen mit einer wäßrigen Flüssigkeit' behandelt, die den gewählten Analyt enthält, beispielsweise

■ durch Eintauchen des Teststreifens in die Flüssigkeit oder durch Inkontaktbringen des Streifens mit der Flüssigkeit,

! wodurch die Flüssigkeit in den Streifen eindringen kann. Die j Folge ist, daß der gewählte Analyt unter den stark alkalischen Bedingungen mit dem gewählten Analyt reagiert. Die stark alka-: lischen Bedingungen werden hervorgerufen, indem die wäßrige Flüssigkeit das im Streifen enthaltene Al kaiisierungsmittel aktiviert. Dies führt zur Bildung einer nachweisbaren Veränderung im Streifen.

! Wie bereits gesagt, ist das stabile Al kaiisierungsmittel ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäß geschaffenen analytischen Elemente. Dieses Mittel enthält oder besteht aus zwei erforderlichen Bestandteilen, nämlich eine Menge an Base, die ausreicht, beim Gebrauch des Elements im analytischen Element einen pH größer als ungefähr 12,0 zu schaffen, sowie ein Al kaiischutzpolymeres.

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Stabilität ist die Befähigung des Al kaiisierungsmittels , im Element, in das es eingebracht ist, stark alkalische Bedingun- \ gen zu schaffen, und zwar.selbst nachdem das Element während eines längeren Zeitraums Umgebungstemperatur und relativer Umgebungs-Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wurde. Diese Stabilität ! hängt offensichtlich zum großen Teil davon ab, daß das Alkali- I sierungsmittel im wesentlichen frei von Natriumionen gehalten j wird und davon, daß man in das Al kaiisierungsmittel das zuvor erwähnte Alkalischutzpolymere einarbeitet. Insbesondere wird '. angenommen, daß - obgleich man Natriumionen bei vielen anorgani; sehen Verbindungen verwenden kann, um wirksam basische Verbindungen zu schaffen, ί ispielsweise Natriumhydroxid, wasserfreies Natriumcarbonat, Natriumorthophosphat, und dergleichen —' derartige basische Natrium-enthal tende Verbindungen zu beträcht; 1 icher Hygroskopizität neigen, selbst wenn sie mit einem Alkalischutzpolymeren vermischt und in analytische Elemente eingebracht sind. Die Folge ist, daß diese basischen, Natriumenthaltenden Verbindungen die Tendenz aufweisen, der umgebenden Atmosphäre Wasserdampf zu entziehen, das sich wiederum mit ebenfalls in der umgebenden Atmosphäre vorhandenem Kohlendioxid vereinigen kann, was zur Bildung von Hydrogencarbonat oder anderen Carbonaten im analytischen Element führen kann. Wegen der Pufferkapazität von derartigen Carbonaten verschlechtert sich die anfänglich starke Alkalinität, die mit basischen Natriumverbindungen, beispielsweise Natriumhydroxid, erzielbar ist, schnell zu einem Wert, der wesentlich unterhalb pH 12,0 liegt. Die Folge ist, daß Reagenszusammensetzungen, für die eine stark alkalische Umgebung benötigt wird, beispielsweise ein Biuret-Reagens, das eine optimale Wirksamkeit unter alkalischen Bedingungen größer pH 12,0 hat, lediglich eine wesentlich verminderte Wirksamkeit aufweisen oder gar vollständig unwirksam werden.

Ein zweiter Hauptfaktor, der zur Stabilität des im erfindungsgemäßen Element enthaltenen Al kaiisierungsmittels beiträgt,

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ist die Verwendung des zuvor genannten Alkalischutzpolymeren in diesem Mittel. Selbst bei den stark basischen Verbindungen, die frei von Natriumionen sind, beispielsweise bei Lithiumhydroxid, Calciumhydroxid, und dergleichen, wurde festgestellt daß die Fähigkeit zur Hervorrufung eines alkalischen pH innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums, beispielsweise innerhalb von 8 bis 10 Tagen, abnehmen kann, wenn sie in ein analytisches Element eingearbeitet werden. Wenn man jedoch die Natrium-freierv, basischen Verbindungen mit bestimmten Polymeren, die hier als "Alkalischutzpolymere" bezeichnet wer-i ' den, vereinigt, so stellt dies eine wirksame Maßnahme zur Ver- ; hinderung oder zumindest wesentlichen Verminderung der Abnahme der Fähigkeit zur Hervorrufung eines alkalischen pH bei die- : sen basischen Verbindungen dar.
! '

Es wurde ein relativ einfacher und preiswerter off-line-Test ausgearbeitet, um festzustellen, ob ein bestimmtes Polymeres ein brauchbares "Al kaiischutz-"Vermögen besitzt. Dieser Test ist wie folgt:

(1) Man verwendet als Träger einen Kunststoffilmträger, beispielsweise einen Polyäthylenterephthalatfilm mit einer Breite von mindestens 2,5 cm und einer Länge von mehr als ungefähr 100 cm. Auf dem Träger ist eine kontinuierliche Schicht eines Al kaiisierungs-Testmittels gleichmäßig von Hand aufgetragen, das aus der basischen Verbindung Lithiumhydroxid, einem oberflächenaktiven Mittel und dem auf sein ATkalischutzvermögen zu testenden besonderen Polymeren besteht. Bei dem für diesen Test eingesetzten oberflächenaktiven Mittel handelt es sich um Triton^ X-200 ein Salz eines Alkylarylpolyäthersulfonats, das von der Rohm & Haas Company bezogen werden kann. Bei diesem Test kann man das Triton^ X-200 auch durch andere, ähnliche oberflächenaktive Substanzen ersetzen, ohne daß die Testergebnisse wesentlich beeinträchtigt werden. Das Lithium-

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hydroxid, das oberflächenaktive Mittel und das zu untersuchende Polymere werden aus destilliertem Wasser aufgezogen und die Mengen an Lithiumhydroxid, oberflächenaktivem Mittel und zu testendem Polymeren in der überzugsmasse werden so gewählt, daß die als naßer Oberzug auf dem ■ KunststoffiImträger aufgebrachte theoretische Menge an ! Lithiumhydroxid äquivalent ungefähr 2,7 g/m² LiOH'H^O ist, die Menge an aufgebrachtem Polymeren ungefähr 8,0 g/m² ausmacht und die Menge an aufgebrachtem oberflächenaktivem ! Mittel 0,54 g/m² beträgt. Dann trocknet man die naß aufgebrachte Schicht an der Luft. Es ist ersichtlich, daß die spezifische Oberzugs- und Lufttrocknungsbedingungen, beispielsweise Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, und ; dergleichen, abhängig von den physikalischen Eigenschaften! des getesteten Polymeren variieren. Beispielsweise wählt j man die Oberzugstemperatur typischerweise als Temperatur, I bei der das Polymere einen im wesentlichen gleichmäßigen Überzug ergibt, z.B. gleichnäßin filmbildende Eigenschaften, aufweist.

(2) Aus dem wie zuvor beschrieben überzogenen Kunststoffträgerj schneidet man innerhalb von 3 Stunden nach der in Stufe 1 beschriebenen anfänglichen Oberzugsoperation einen Teststreifen in Form eines Quadrats mit 1,6 cm Kantenlänge, um die Menge der darin enthaltenen Base zu bestimmen. Diese Bestimmung wird folgendermaßen durchgeführt:

Man stellt eine Phenolphthalein-Indikatorlösung her, indem man 5 mg Phenol phthalein zu 10 ml destilliertem Wasser gibt. Der Indikator wird aufgelöst, indem man einen Tropfen konzentrierte NaOH (d.h. eine Lösung aus 50 Gew.-% NaOH und 50 Gew.-% Wasser) zusetzt und die Lösung mit 1 m HCl auf pH 8,9 titriert. Dann gibt man den überzogenen Teststreifen mit der Überzugsseite nach oben in ein

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25 ml Scintillationsgläschen. In das Gläschen gibt man 3 ml destilliertes Wasser. Dann gibt man einen kleinen j Magnetrührstab in das Gläschen und rührt die Lösung 5 Minuten lang« Zur gerührten Lösung gibt man 40 μΐ der zuvor beschriebenen Phenolphthalein-Indikatorlösung und titriert die erhaltene Lösung mit 0,01 η HCl bis auf einen klaren j Endpunkt. Man notiert das Volumen an Säure, das zur Er- _; reichung des Endpunkts erforderlich ist. *

Falls während der Überzugs- und Trocknungsoperationen der I obigen Stufe 1 kein Lithiumhydroxid verlorengegangen ist, beispielsweise durch Kohlendioxid-Absorption während dieser Arbeitsgänge, und dergleichen, so berechnet man, daß die ! theoretische Menge an Lithiumhydroxid im Teststreifen auf der Grundlage der zuvor beschriebenen Titration unter Ver-Wendung von 0,01 η HCl 1,70 χ 10 mSq Lithiumhydroxid beträgt. Der restliche überzogene Kunststoffträger wird bei einer Temperatur von angenähert 21°C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von ungefähr 50 % mindestens 8 Tage lang in Umgebungstemperatur gelagert. Während dieser 8-tägigen Lagerungszeit schneidet man jeweils am vierten : und am achten Tag ein weiteres quadratisches Teststück mit | einer Kantenlänge von 1,6 cm aus dem überzogenen Kunststoff! träger und untersucht auf eine Weise, die mit der zur Be- ι Stimmung der Basenmenge im ersten Teststreifen angewendeten) Methode identisch ist„ i

(3) Die Menge an Base in jedem der drei Teststreifen wird nach der Arbeitsweise oer Stufen 1 und 2 bestimmt und verglichen. Falls die absolute Menge an in jedem der Teststreifen ge-

_2 messener Base gleich oder größer ungefähr 0,8 χ 10 mÄq Lithiumhydroxid ist, besitzt das jeweils getestete Polymere das erforderliche Al kaiischutzvermögen, wodurch es für die vorliegende Erfindung brauchbar ist.

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In den nachfolgenden Beispielen ist die Anwendung des oben be- ί schriebenen Tests zur Bestimmung des Alkalischutzvermögens von j erfindungsgemäß brauchbaren Polymeren mehrfach erläutert= Die Ergebnisse der Tests sind in der in Figur 1 erläuterten grafischen Darstellung aufgeführt.

Mit Hilfe des vorstehenden Tests ist die Wahl der jeweiligen Alkalischutzpolymeren zum Einsatz bei der vorliegenden Erfindung eine recht unkomplizierte Sache. So kann man ein vorgegebenes Polymeres routinemäßig testen, um zu bestimmen, ob es einen "Alkalischutz" bietet und daher erfindungsgemäß brauch- j bar ist. Daher ist der Γ .griff "Al kaiischutz" durch den vor- ! stehenden Test definiert. \

Es folgt eine teilweise Aufzählung spezifischer, repräsentativer? Polymerer, von denen festgestellt wurde, daß sie aufgrund ihres;

Al kaiiSchutzvermögens, bestimmt durch den vorstehenden Test, besonders brauchbar zur Verwendung bei der vorliegenden Erfin- ί

ι dung sind. Hierzu gehören Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid, Agarose, und insbesondere die aus copolymerisierten Monomermischungen von Vinylpyrrolidon und Acrylamid hergestellten | Copolymeren. Die zuletzt genannten Copolymeren haben sich als j besonders brauchbar erwiesen, da sie nicht nur ein Al kai ischutz-| vermögen aufweisen, sondern auch zusätzlich gute filmbildende Eigenschaften und (in Gegenwart großer Mengen von Base) gute Adhäsionseigenschaften an übliche Kunststoffilmträger aufweisen» die beispielsweise aus Polyethylenterephthalat oder Polyäthylenterephthalat, deren Oberflächen wie nachstehend beschrieben behandelt wurden, um ihre Adhäsion an darüberliegende Schichten! zu verbessern, bestehen. Darüber hinaus können diese Copolymeren ohne weiteres als Oberzug aufgebracht und getrocknet werden, ohne daß man Hochtemperatur-Überzugsbedingungen, d.h. Temperaturen höher als ungefähr 50⁰C, anwenden müßte und ohne daß sie im Hinblick auf die Trocknungszeit übermäßig empfindlich sind. Bevorzugte Copolymere sind solche, die aus Monomer-

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mischungen hergestellt wurden, welche ungefähr 20 bis ungefähr 80. Gevi.-% Vinylpyrrolidon und ungefähr 80 bis ungefähr 20 Gew.-% Acrylamid enthalten. Besonders bevorzugt sind Copolymere, die aus einer Monomermischung hergestellt wurden, welche aus gleichen Gewichtsmengen Acrylamid und Vinylpyrroli-j don zusammengesetzt ist.

Zu basischen Verbindungen, die sich als Base im erfindungsgemäß verwendeten Al kaiisierungsmittel bewährt haben, gehören ] stark basische Verbindungen, die im wesentlichen frei von Natriumionen sind, beispielsweise Lithiumhydroxid, Calciumhydroxid, deren Mischungen, und dergleichen. Besonders bevorzugt ist Lithiumhydroxid, das aus wäßrigen Überzugsmassen < leicht aufgebracht werden kann und in Mischung mit einem ge-

J eigneten Alkalischutzpolymeren sich als besonders stabil er-

: wiesen hat und einen hohen Al kaiinitätsgrad bewahrt. Selbst- ^! verständlich kann man erfindungsgemäß auch andere im wesentliehen natriumfreie, stark basische Verbindungen einsetzen.

Wie bereits gesagt, sollte die Menge an eingesetzter Base

ausreichen, um unter normalen Anwendungsbedingungen einen pH größer als ungefähr 12,0 im Element zu ergeben. Die tatsächliche Menge an Base, die in einem erfindungsgemäßen vorgegebenen Element eingesetzt werden soll, variiert in Abhängigkeit von beispielsweise dem jeweiligen ATkalinitätsgrad, der im Element oder einem Teil des Elements während des Gebrauchs aufrechterhalten werden soll und der Menge an wäßriger Flüssig: keit, die beim Gebrauch in das Element eindringt. Dies bedeutet, daß bei der Auswahl einer bestimmten Reagenszusammensetzung, die mit dem gewählten Analyt nur bei außergewöhnlich hohen pH-Werten in der Größenordnung von ungefähr 13,5 bis 14 reagiert, größere Mengen an Base erforderlich sind als in dem Fall, daß die spezielle, gewählte Reagenszusammensetzung mit dem gewählten Analyt bei einem pH im Bereich von ungefähr 12,5 bis 13,5 reagiert.

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Im allgemeinen hängt die Menge an Alkalischutzpolymeren im Alkalisierungsmittel , das im erfindungsgemäßen Element verwendet wird, von der Menge an Base ab, die im Alkalisierungsmittel gebraucht wird. Es wurde festgestellt, daß man brauchbare Ergebnisse erzielt, wenn man im allgemeinen auf einen Gewichtsteil an Base angenähert 2 bis ungefähr 5 Gew.-Teile Al kaiischutzpolymeres einsetzt. Selbstverständlich kann man auch, abhängig von dem jeweiligen Alkalischutzpolymeren, der I jeweiligen hiermit zu vermischenden basischen Verbindung und j der Struktur des analytischen Elements, in das das Alkalisierungsmittel eingearbeitet werden soll, erfindungsgemäß auch brauchbare Ergebnisse erzielen, wenn man Anteile an Alkali- j

schutzpolymerern verwendet, die außerhalb des zuvor genannten j Bereichs liegen. j

Die in die erfindungsgemäßen analytischen Elemente eingearbeiteten Reagenszusammensetzungen können eine ganze Reihe aktive Materialien enthalten. Diese Materialien reagieren oder wechselwirken chemisch oder physikalisch und ergeben bei der Behandlung des Elements mit einer Analyt-enthaltenden wäßrigen Flüssigkeit eine nachweisbare Veränderung im Element. Es ist nicht ungewöhnlich, wenn in einer bestimmten Reagenszusammensetzung mehrere, verschiedene aktive Materialien enthalten sind, die bei der Behandlung eines analytischen Elements, das diese Reagenszusammensetzung enthält, mit der den Analyt enthaltenden wäßrigen Flüssigkeit mehrere einzelne physikalische oder chemische Wechselwirkungen bzw. Reaktionen eingehen können. Da eine gegebene Reagenszusammensetzung mehr als ein aktives Material enthalten kann, können die einzelnen aktiven Materialien an mehr als einem Ort verteilt sein, d.h. in mehr als einer Zone eines erfindungsgemäßen analytischen Elements. Demgemäß ist es bei einem erfindungsgemäßen analytischen Element mit mehreren Zonen nicht erforderlich, daß sämtliche aktiven Materialien der im Element verwendeten Reagenszusammensetzung allein in der Reagenszone des Elements eingearbeitet sind.

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Beispielsweise kann eines oder mehrere der aktiven Materialien einer gegebenen Reagenszusammensetzung in einem einstückigen, mehrschichtigen erfindungsgemäßen analytischen Element in der Ausbreitschicht eingearbeitet sein, oder in einer der anderen im Element gegebenenfalls enthaltenen Schichten, beispielsweise einer Strahlungsblockierungsschicht, einer Aufzeichnungsschicht, einer Filterschicht, oder anderen Zwischenschichten des EIements, so wie dies nachstehend beschrieben wird. Selbstver- ^; ständlich ist mindestens eines der aktiven Materialien und i

i häufig sämtliche aktive Materialien, die in einer gegebenen Reagenszusammensetzung enthalten sind, in die Reagenszone des analytischen Elements eingearbeitet. Darüber hinaus ist ersichtlich, daß ein erfindungsgemäßes analytisches Element mehr als eine Reagenszone aufweisen kann.

Die spezifische Zusammensetzung der im erfindungsgemäßen Element eingesetzten Reagenszusammensetzungen kann beträchtlich variieren, abhängig vom jeweiligen Analyt, der beim Element zur Anwendung gelangt und der jeweiligen Nachweisvorrichtung₅ die zur Analyse der Anwesenheit einer nachweisbaren Veränderung im Element angewendet wird. Im allgemeinen ist die vorliegende Erfindung durchführbar und besonders brauchbar bei denjenigen Reagenszusammensetzungen, die ein oder mehrere aktive Materialien enthalten, welche in stark alkalischer Umgebung reaktiv sind. Es ist ferner ersichtlich, daß bei

ι einem gegebenen Analyt mehrere verschiedene Arten reaktiver

j Zusammensetzungen eingesetzt werden können.

Im allgemeinen enthalten die erfindungsgemäß eingesetzten Reagenszusammensetzungen ein oder mehrere aktive Materialien, die in ihrer Eigenschaft als solche direkt nachweisbar sind oder miteinander, mit dem Analyt oder einem Analytzersetzungs- oder Reaktionsprodukt unter Bildung eines Materials reagieren können, das nachgewiesen werden kann. Auf diese Weise

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werden in einer Reagenszusammensetzung die erforderlichen akti-' ven Materialien bereitgestellt, mit denen in einem erfindungs- ι gemäßen analytischen Element beim Aufbringen einer wäßrigen Probe, die den gewünschten Analyt enthält, eine nachweisbare Veränderung hervorgerufen wird.

Als aktive Materialien der erfindungsgemäß brauchbaren Reagenszusammensetzungen kommen eine Vielzahl verschiedener Materialien in Betracht. Hierzu gehören colorimetrisch nachweisbare Farbstoffe und Pigmente, fluorometrisch nachweisbare Farbstoffe und Pigmente, radioaktive Markierungen, markierte Antigen-Antikörper-Komplexe, Er yme und Präkursoren und Reaktionsprodukte dieser Materialien. Weitere Einzelheiten über diese Materialien sind in der US-Patentschrift 3 992 158 und der DE-OS 2 801 455 beschrieben.

Wie zuvor erwähnt, läßt sich die vorliegende Erfindung in besonders günstiger Weise in Verbindung mit einer Biuret-Reagenszusammensetzung anwenden. Biuret-Reagentien reagieren mit Protein, das in wäßrigen Fluiden, beispielsweise in Serum oder Plasma enthalten ist, in stark alkalischer Umgebung, | beispielsweise bei pH-Werten von 12,0 und vorzugsweise 12,5 oder höher. Als Folge dieser Reaktion ergibt sich beim Biuret-Reagens eine leicht nachweisbare Farbänderung, die in Gegenwart von Protein zu einer violetten Färbung führt. Bekanntlich umfassen die Komponenten üblicher Biuret-Reagenszusammensetzungen ein Kupfer-II-Salz, insbesondere ein wasserlösliches Kupfer-II-Salz, sowie gewünschtenfalls einen Chelatbildner um die Ausfällung von unlöslichem Kupferhydroxid zu vermindern bzw. zu verhindern. Gewünschtenfal1s können auch verschiedene oberflächenaktive Mittel in eine Biuret-Reagenszusammensetzung eingebracht werden. In den Biuret-Reagenszusammensetzungen des Standes der Technik wird eine Vielzahl verschiedener Kupfer-II-Salze und Chelatbildner verwendet. Eine

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teilweise Aufstellung repräsentativer Kupfer-II-Salze umfaßt die folgenden Salze: Kupfer-II-Perchlorat, Kupfer-II-Sulfat, Kupfer-II-Acetat, Kupfer-II-Butyrat, Kupfer-II-Broraat, Kupfer-II-Chlorat, Kupfer-II-Bromid, Kupfer-II-Chlorid, "Kupfer-II-Fluorid, Kupfer-II-Dichromat, Kupfer-II-Formiat, Kupfer-II-Jodat, Kupfer-II-Lactat, Kupfer-II-Orthophosphat, Kupfer-II-Laurat, Kupfer-II-Salicylat, Kupfer-II-Nitrat, Kupfer-II-Tartrat und Kupfer-II-Oxalat„ Ein besonders bevorzugtes Kupfer-II-Salz ist Kupfer-II-Sulfat.

Eine teilweise Auflistung repräsentativer Chelatbildner (die bisweilen auch als Stabilisierungsmittel bezeichnet werden) umfaßt Tartrate, Citrate, Äthylendiamin und dergleichen.

Die erfindungsgemäß verwendeten Al kaiisierungsmittel sind ! :

bei den zuvor beschriebenen Biuret-Reagentien besonders brauchj-

f bar, weil diese eine stark alkalische Umgebung erfordern. Wenn die Alkalisierungsmittel in einem erfindungsgemäßen analytischen Element zusammen mit einer Biuret-Reagenszusammensetzung gebraucht werden, können sie in einer Zone des Elements angeordnet sein, die von der Zone, in der das Biuret-! Reagens eingearbeitet ist, getrennt ist, sich jedoch mit dieser in fluidem Kontakt befindet. Bevorzugt ist jedoch das Alkalisierungsmittel in derselben Zone wie das Biuret-Reagens angeordnet, und die basische Verbindung des Alkalisierungsmittels wird ein integraler Bestandteil der Biuret-Reagenszusammeηsetzung.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein verbessertes Biuret-Reagens vorgeschlagen. Bei dieser Ausführungsform ist das ganze Biuret-Reagens im wesentlichen frei von Natriumionen und umfaßt ein wasserlösliches Kupfer-II-Salz, einen Vorläufer eines Kupferchelatbildners und.dine Menge an Base, die bei der Anwendung der Biuret-Reagenszusammeisetzung einen pH größer als ungefähr 12,0 ergibt. Beim Vor-

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läufer des Kupferchelatbildners handelt es sich um ein | Materia.l , das unter den stark alkalischen Anwendungsbedingun- J gen der Biuret-Reagenszusammensetzung in einen Kupferchelat- ^; bildner überführt wird, beispielsweise im Falle von Weinsäure in ein Tartratsalz. Bei dieser AusfUhrungsform der Erfindung _; handelt es sich bei einer besonders bevorzugten Biuret-Reagens-' zusammensetzung um eine im wesentlichen Natrium-freie Mi- : schung aus Kupfer-II-Sulfat, Weinsäure und Lithiumhydroxid.

i Die Mengen der verschiedenen im erfindungsgemäßen Biuret-Rea- j

ι gens eingesetzten Komponenten kann variieren, teilweise in ! : Abhängigkeit vom Konzentrationsbereich des Proteinanalyts, ' j innerhalb dessen eine spezifische Biuret-Reagenszusammensetzung wirksam sein soll. Im allgemeinen sollten ungefähr 0,5 g bis ungefähr 10 g wasserlösliches Kupfer-II-Salz auf jedes Gramm zu analysierendes Protein vorliegen. Die Menge an Vorläufer für den Kupferchelatbildner hängt im allgemeinen von der Menge des Kupfer-II-Salzes ab, das in der Zusammensetzung vorliegt, wobei typischerweise ungefähr 0,5 bis ungefähr 2 Mol Chelatbildner pro Mol Kupfer-II-Salz vorliegen.

Die zuvor beschriebene Biuret-Reagenszusammensetzung ist besonders brauchbar für die Anwendung in einem erfindungsgemäßen "trockenchemischen" analytischen Element. Man kann sie jedoch auch als Biuret-Reagens für eine "naßchemische" Untersuchung von Protein verwenden, das in einer wäßrigen, flüssigen Probe enthalten ist. Techniken und Arbeitsweisen zur Durchführung solcher "naßchemischer" Untersuchungen unter Verwendung eines Biuret-Reagenses sind bekannt, so daß eine ausführliche Diskussion dieser Arbeitsweisen hier entfallen kann.

Wenn die erfindungsgemäßen Biuret-Reagentien in ein trockenchemisches analytisches Element, so wie es hier beschrieben ! ist, eingearbeitet werden, so bringt man sie vorteilhafterweise in eine Reagenszone des Elements ein und zwar zusammen

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mit einem wie zuvor beschriebenen Al kaiiSchutzpolymeren. Man kann auch in diese Reagenszonen zusammen mit der verbesserten Biuret-Reagenszusammensetzung und dem Alkalischutzpolymeren auch andere, störungsfreie Zusätze, wie oberflächenaktive Mittel, zusätzliche Polymere als Bindemittel, und dergleichen, einbringen.

Wie bereits gesagt, kann man die stabilen Al kaiisierungsmittel und die verbesserten Biuret-Reagenszusammensetzungen bei einer Vielzahl "trockenchemischer" analytischer Elemente mit verschiedenen strukturellen Konfigurationen und Materialien, einsetzen. So kann man diese Mittel bzw. Zusammensetzungen bei ! den folgenden analytischen Elementen einsetzen; bei relativ j unkomplizierten "Eintauch- und Ablese"-Teststreifen_s bei mehr- ! zonigen analytischen Elementen mit einem Träger, auf dem eine j Ausbreitzone aufgebracht ist, die an eine angrenzend ange- : ordnete Reagenszone anliegt, wie dies beispielsweise in Figur der zuvor erwähnten DE-OS 2 801 476 beschrieben ist, bei ein-

! stückigen, mehrschichtigen analytischen Elementen mit einem

j strahlungsdurchlässigen Träger, auf dem zwei oder mehrere übereinander gelagerte., angrenzende Schichten, einschließlich Reagensschichten, Ausbreitschichten, Aufzeichnungsschichten, Strahlungsblockierungsschichten , Filterschichten und Zwischenschichten, aufgebracht sind, wie beispielsweise in den US-Paten.t j Schriften 3 992 158 und 4 042 335₉ sowie in der DE-OS 2 801 beschrieben. Aus Gründen der Einfachheit und zur Erläuterung ! der besten Ausführungsform der Erfindung wird diese nachi

stehend in der Ausgestaltung als einstückiges, mehrschichtiges analytisches Element beschrieben. Selbstverständlich kann die Erfindung auch in Form anderer Elementstrukturen vorliegen.

Ein einstückiges erfindunnsgemäßes, mehrschichtiges analytisches Element . umfaßt üblicherweise, eine Ausbreitschicht und eine Reagens- ^: schicht, die beide vorzugsweise strahlungsdurchlässig sind.

Bei diesen Elementen können die Schichten auf einem Träger

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aufgebracht sein, vorzugsweise einem strahlungsdurchlässigen Träger. Falls die Schichten jedoch eine ausreichende Haltbarkeit und Zusammenhaftvermögen aufweisen, ist ein Träger nicht erforderlich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt ein erfindungsgemäßes einstückiges analytisches Element einen strahlungsdurchlässigen Träger auf dem sich (1) eine Reagensschicht befindet, die für Wasser und aufgelöste aktive Materialien einer Reagenszusammensetzung, beispielsweise einer Biuret-Reagens-

! Zusammensetzung, die darin enthalten ist, permeabel ist, sowie

J (2) eine Ausbreitschich*"., die für Wasser permeabel ist. Die

Reagensschicht ist zwischen Träger und Ausbreitschicht angeordnet. Die Ausbreitschicht weist vorzugsweise eine im wesent-

! liehen gleichmäßige Permeabilität für aufgelöste Komponenten

; einer aufgebrachten, wäßrigen Flüssigkeitsprobe auf. Bei den

Ausführungsformen, in denen das Element in der Reagensschicht eine Biuret-Reagenszusammensetzung aufweist, weist die Aus-

breitschicht ebenfalls vorzugsweise eine im wesentlichen I

gleichmäßige Permeabilität für die aufgelösten aktiven Materia-!

lien der Biuret-Reaktionszusammensetzung der Reagensschicht auf, wodurch die aufgelösten Materialien in die Ausbreitschicht wandern können. Bei diesen Ausführungsformen ist die Reagensschicht vorzugsweise im wesentlichen impermeabel für Proteine, beispielsweise für Albumin oder andere Proteine mit einem Molekulargewicht im Bereich von 60 000 (Dalton-Einheiten) oder höher. Als Folge reagieren die aufgelösten Materialien des Biuret-Reagenses mit dem in der Ausbreitschicht des Elements festgehaltenen Protein.

Erfindungsgemäß wird auch ein einstückiges, analytisches Element mit einem Träger geschaffen, auf dem eine Reagensschicht und eine Ausbreitschicht angeordnet sind, welche wie zuvor in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform beschrieben

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gestaltet sind. In den Elementen nach dieser bevorzugten Ausführungsform ist jedoch noch zusätzlich eine nicht-faserige ] Ausbreitschicht enthalten, die günstigerweise isotrop porös ', gestaltet sein kann. In einem Fall dieser Ausführungsform

sind sämtliche Schichten vorzugsweise nicht-faserig, um die Brauchbarkeit des Elements zur quantitativen Analyse zu ver-S bessern. Der Begriff "nicht-faserig" wird hier unter Bezug-■ nähme auf Schichten und/oder Materialien verwendet, um zu j bedeuten, daß solche Schichten oder Materialien frei oder im \ wesentlichen frei von faserigen Materialien sind, d.h., daß

sie keine faserigen Komponenten in einem Ausmaß enthalten, : das zur Störung der Probeausbreitung oder zur Störung des Nachweises des analytischen Ergebnisses durch radiometrische Voi— ■

- richtungen führen würde.

i

■ !

^: Bevorzugte Ausbreitschichten können hergestellt werden, indem I man verschiedene Komponenten verwendet, die in der zuvor genannten US-Patentschrift 3 992 158 ausführlicher beschrieben • sind. So kann man teilchenförmiges Material zur Bildung ■' solcher Schichten gebrauchen, wobei die isotrope Porosität { dieser Schichten durch miteinander verbundene Zwischenräume

zwischen den Teilchen geschaffen wird. Verschiedene Arten von teilchenförmigen Materialien sind brauchbar, die wünschenswerterweise sämtlich gegenüber den Komponenten der zu analysierenden Probe chemisch inert sind. Hierzu gehören Pigmente, beispielsweise Titandioxid, Teilchen auch Diatomeenerde, Glasperlen oder -kügelchen, Kunststoffperlen oder -kügelchen, sowie mikrokristalline kolloidale Materialien, die sich von natürlichen oder synthetischen Polymeren ableiten, beispielsweise mikrokristalline Cellulose.

Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung der teilchenförmigen Materialien kann die Ausbreitschicht hergestellt werden, indem man isotrop poröse Polymerenzusammensetzungen verwendet. Solche Polymerenzusammensetzungen können hergestellt werden,

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indem man Techniken anwendet, die zur Bildung von "Blush"- j Polymeren (blushed polymers) gebraucht werden, so wie sie j beispielsweise in der US-Patentschrift 3 555 129 und der zuvor ■ erwähnten US-Patentschrift 3 992 158 beschrieben sind. Zu anderen Arbeitsweisen, die zur Herstellung isotrop poröser ! Polymerzusammensetzungen brauchbar sind, gehören solche, J bei denen Gas oder andere bläh- oder schwellbare Bestandteile ; verwendet werden, um Poren zu bilden. Diese sind beispiels- ^[ weise in den US-Patentschriften 2 960 728 oder 2 946 095 beschrieben. Man kann auch Arbeitsweisen anwenden, bei denen innerhalb der Polymerenphase ein auflösbarer Feststoff gebraucht wird, der zur Bildung von Poren aufgelöst wird, so wie dies beispielsweise in der US-Patentschrift 3 816 575 diskutiert wird. Man kann viele verschiedene Polymere einzeln oder in Kombination verwenden, um isotrop poröse "Blush"-Polymere-. Ausbreitschichten zur Anwendung bei der vorliegenden Erfindung herzustellen. Als typische Beispiele kann man Polycarbonate, Polyamide, Polyurethane und Celluloseester, wie Celluloseacetat, nennen.

Die Dicke der Ausbreitschicht und deren Porengröße sind variabel und hängen teilweise von der vorgesehenen Analytgröße, dem vorgesehenen Probevolumen, das die Ausbreitschicht aus Gründen der Einfachheit und Sauberkeit absorbieren sollte, und vom Leervolumen der Schicht, das ebenfalls die Menge an Probe, die in die Schicht absorbiert werden kann, beeinflußt, ab. Ausbreitschichten mit einer Trockendicke von ungefähr 50 Mikron bis ungefähr 300 Mikron haben sich als besonders brauchbar erwiesen. Jedoch sind auch größere Variationen der Dicke annehmbar und können für bestimmte Elemente sogar wünschenswert sein. Porengrößen der Ausbreitschicht von ungefähr 1 bis ungefähr 30 Mikron haben sich als brauchbar erwiesen.

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Die Reagensschichten in den erfindungsgemäßen Elementen sind günstigerweise gleichmäßig für Wasser und darin enthaltene, j aufgelöste Substanzen permeabel , jedoch für Proteinmaterialien mit höherem Molekulargewicht im wesentlichen impermeabel und nicht-porös. Der hier verwendete Begriff "Permeabilität" umfaßt. Permeabilität, die von Porosität, von der Fähigkeit zum Anschwellen oder irgendeinem anderen kennzeichnenden Merkmal herrührt. Reagensschichten können beispielsweise eine Matrix enthalten, beispielsweise ein filmbildeides Polymeres, in dem die Reagenszusammensetzung verteilt₉ d.h. aufgelöst oder disper giert ist. Da jedoch bei der Erfindung häufig der Fall vorliegt, daß die Reagensschicht das stabile Al kaiisierungsmittel enthält, das wiederum das zuvor beschriebene Al kaiischutzpoly- j

mere enthält_s kann sich ein getrenntes Matrixmaterial für die Reagensschicht als unnötig erweisen, vorausgesetzt, daß das Alkalischutzpolymere in einer ausreichenden Menge vorliegt.

Die Auswahl eines Matrixmaterials kann selbstverständlich variieren und ist abhängig von den Komponenten der Reagenszusammensetzung und anderen darin verteilten Komponenten. In jedem Falle sollte das Matrixmaterial gegenüber der Reagenszusammensetzung keine Störung verursachen, d.h. das Matrixmaterial sollte nicht befähigt sein, eine Bindung oder Wechselwirkung mit den aktiven Materialien der Reagenszusammensetzung einzugehen. Bevorzugte Matrixmaterialien für Reagensschichten, die mit Ausbreitschichten verbunden sind, sind nicht-faserig. Hierzu gehören störungsfreie hydrophile Materialien, einschließlich Gelatine, hydrophile Cellulosederivate, Polysaccharide, wie Dextran, Gummiarabicum, und dergleichen, sowie synthetische Substanzen, wie wasserlösliche Polyvinyl verbindungen, beispielsweise Polyvinylalkohol, und dergleichen. .Störungsfreie Materialien, wie Celluloseester und dergleichen, können sich ebenfalls als brauchbar erweisen. Falls die Reagens schicht nicht porös ist, kann man zur Erhöhung ihrer Permeabilität ein Matrixmaterial verwenden, das im Lösungsmittel oder

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Dispersionsmedium einer zu analysierenden Flüssigkeit quellbar ist. Es kann auch erforderlich sein, ein Material zu wählen, bei dem die Aufbringung einer angrenzenden Schicht, beispielsweise durch eine Beschichtungsvorrichtung während der Herstellung des Elements., möglich ist. Wenn beispielsweise die Bildung einzelner, aneinandergrenzender Schichten gewünscht ist und die vorgesehene Analyse bei wäßrigen Flüssigkeiten erfolgen soll, kann es angezeigt sein, für die Reagensschicht eine im wesentlichen wasserlösliche Matrix zu wählen und für eine j angrenzende Schicht, beispielsweise eine Ausbreitschicht, Bestandteile zu wählen, die im wesentlichen in organischen j Lösungsmitteln lösbar od^r dispergierbar sind. Auf diese Weise wird eine gegenseitige Auflösungswirkung minimiert, und es kann eine genau festgelegte Schichtenstruktur gebildet werden. j In vielen Fällen kann es zur Vermeidung einer Diffusion von j Proteinen mit hohem Molekulargewicht in die Reagensschicht ! wünschenswert sein, daß die Reagensschicht eine geringere Permeabilität als die Ausbreitschicht aufweist. Dies läßt sich ohne weiteres dadurch erreichen, daß man die effektive Porengröße der Reagensschicht verringert. Die relative Permeabilität bzw. Porosität können nach bekannten Arbeitsweisen bestimmt werden.

In der Reagensschicht sind ein oder mehrere Komponenten der Reagenszusammensetzung verteilt, die im jeweiligen, herzustellenden analytischen Element eingesetzt werden sollen. Die , Verteilung der Reagenskomponente(n) läßt sich dadurch bewirken daß man sie in dem Fall, daß ein Matrixmaterial verwendet wird, darin auflöst oder dispergiert. Obgleich häufig gleichmäßige Verteilungen bevorzugt sind, muß dies jedoch nicht erforderlich sein. Wie zuvor bemerkt, können die in den erfindungsgemäßen Elementen verwendeten Al kaiisierungsmittel zusätzlich auch in die Reagensschicht eingearbeitet sein.

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Die Dicke einer Reagensschicht und ihr Permeabilitätsgrad können in weitem Umfang schwanken, sie hängen vom tatsächlichen Gebrauch ab. Eine Trockendicke von ungefähr 10 Mikron bis ungefähr 100 Mikron hat sich als günstig erwiesen, obgleich Dicken äußerhalb dieses Bereichs unter bestimmten Umständen bevorzugt ; sein können. Man kann faserige Reagensschichten herstellen, !

j indem man eine faserige Matrix nach bekannten Arbeitsweisen

ι imprägniert.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen einstückigen analytij sehen Elemente können die Schichten als getrennte Schichten vorgeformt und anschließend vor dem Gebrauch laminiert oder als getrennte Schichten aufgehoben werden, bis sie in fluiden Kontakt gebracht werden, wenn das Element im Gebrauch ist. Wenn es möglich ist, als getrennte Elemente vorgebildete Schichten durch Beschichtungsverfahren herzustellen, so erfolgt die Herstellung der Schicht UbI icherweise aus einer Lösung oder Dispersion auf einer Oberfläche, von der die Schicht nach dem Trocknen physikalisch abgenommen werden kann. Wenn die Herstellung aneinandergrenzender Schichten gewünscht ist, besteht eine günstige Arbeitsweise, bei der man Probleme bei j den mehrfachen Abnehme- und Laminierungsstufen vermeiden kann darin, daß man zuerst, wie gewünscht, eine Anfangsschicht auf eine Abnehme-Oberflache oder einen Träger aufträgt und anschließend nachfolgende Schichten auf die zuvor aufgetragenen Schichten direkt aufbringt. Diese Beschichtung kann nach verschiedenen bekannten Beschichtungstechniken erfolgen, wie sie ausführlich in der zuvor genannten US-Patentschrift 3 992 158 beschrieben sind. Irgendwelche Zwischenschicht-Adhäsionsprobleme können ohne schädliche Wirkung dadurch gelöst werden daß man Oberflächenbehandlungen durchführt. Hierzu gehört eine extrem dünne Anwendung von Zwischenschichtmaterialien, so wie sie in fotografischen Filmen verwendet werden.

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Wie zuvor erwähnt, können die analytischen Elemente selbsttragend, sein oder auf einem Träger aufgebracht sein. Zu geeigneten j Trägermaterialien gehören verschiedene polymere Materialien,
wie Celluloseacetat, Polyäthylenterephthalat, Polycarbonate
und Polyvinyl verbindungen, wie beispielsweise Polystyrole,
und dergleichen. Ein Träger der Wahl für ein bestimmtes Element! ist mit der vorgesehenen Art der Bestimmung des Ergebnisses

verträglich. Zu bevorzugten Trägern gehören strahlungsdurch- ' lässige Trägermaterialien, welche die elektromagnetische Strah-_; lung einer Wellenlänge oder von Wellenlängen im Bereich zwischen ungefähr 300 nm und ungefähr 700 nm durchlassen. !

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, in den Schichten des ! Elements ein oder mehrere oberflächenaktive Mittel einzuarbei- j ten, beispielsweise ionische oder nicht-ionische Oberflächen- ' aktive Substanzen. Sie können beispielsweise die Beschichtbar- ! keit der Schichtformulierungen verbessern und das Ausmaß und ! die Geschwindigkeit der Verteilung in Ausbreitschichten ver- j bessern, die ohne Hilfe eines solchen oberflächenaktiven j Mittels durch flüssige Proben nicht leicht benetzt werden ^! können.

Die erfindungsgemäßen analytischen Elemente lassen sich nicht
nur zum Gebrauch auf dem Gebiet der klinischen Chemie ausbil- { den, sondern auch zur Anwendung bei der chemischen Forschung j und bei der chemischen Prozeßsteuerung. Sie sind zur klinischen^ Untersuchung von Körperfluiden, wie Blut, Serum und Urin*
sehr gut geeignet, weil auf diesem Arbeitsgebiet eine große
Zahl sich wiederholender Tests häufig durchgeführt wird und
die Testergebnisse oftmals sehr kurze Zeit nach der Probeentnahme benötigt werden.

Wie zuvor erwähnt, können die erfindungsgemäßen Elemente auch
eine Strahlungsblockierungsschicht enthalten. Strahlungsblockie

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rungsschichten dienen dazu, den Durchtritt elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise bei der Wellenlänge oder den Wellen-; längen, die zum Nachweis eingesetzt werden, zu hemmen. Der- : artige Schichten enthalten ein Opakisierungsmittel., das aufgrund seiner Absorption, Reflexion oder dergleichen eine

¹ strahl ungshemmende Wirkung ergibt, wenn es in die Schicht , i eingearbeitet wurde. Zur Strahlungsblockierenden Schicht kann ' eine Matrix gehören, die ein Opakisierungsmittel enthält, bei-! j spielsweise ein Pigment, wie Ruß oder ein anderes anorgani- \ sches Pigment, beispielsweise ein Metallsalz., wie Titandioxid,! Zinkoxid, Bariumsulfat, und dergleichen. Blush-Polymere, die ihrer Art nach im allgemeinen reflektierend wirken, können das Opakisierungsmittel enthalten, und Schichten aus derartigen Blush-Polymeren₉ die in Ausbreitschichten brauchbar sind, können auch als Strahlungsblockierungsschichten gebraucht werden _o

[ Zusätzlich zur gegebenenfalls im erfindungsgemäßen, ein^r stückigen analytischen Element enthaltenen Strahlungsblockie- ; rungsschicht können gewünschtenfal1s auch andere Zwischen-ί schichten enthalten sein. Beispielsweise können Aufzeichnungs-, ; ι

j schichten vorgesehen sein, um nachweisbare Materialien aufzunehmen, beispielsweise Farbstoffe, die im Element gebildet i oder freigesetzt wurden, wie dies in den US-Patentschriften ! 3 992 158 und 4 042 335 beschrieben ist, Filterschichten, ; sowie Zwischenschichten, die verschiedene aktive Materialien ! einer Reagenszusammensetzung enthalten, die mit irgendwelchen gegebenenfalls enthaltenen Störungen der jeweils durchzuführenden Analyse reagieren und sie so wirksam entfernen können.

j Erfindungsgemäß kann man eine Vielzahl verschiedener Elemente j herstellen. Die Elemente können in den verschiedensten Formen vorliegen. Hierzu gehören längliche Bänder oder Streifen jeglicher gewünsqh ter Breite,Plättchen oder Platten oder kleinere Abschnitte oder

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Die bevorzugten einstückigen Elemente werden in der Weise angewendet, daß man eine Probe der zu analysierenden Flüssigkeit auf das Element aufgibt. Oblicherweise ist ein Element so ausgebildet, daß eine aufgebrachte Probe vor der Reagensschicht mit einer Ausbreitschicht in Kontakt gelangt, wobei zuerst die Ausbreitschicht auf der Oberfläche berührt wird, die von der Reagensschicht am weitesten entfernt ist. Da die analytische Genauigkeit der erfindungsgemäßen Elemente durch Volumenschwankungen der aufgebrachten Proben nicht wesentlich verringert wird, kann man die Proben mit einer Maschine, aber auch von Hand aufbringen. Aus Gründen der Einfachheit bei der Bestimmung des analytischen E.^ebaisses ist jedoch eine vernünftige Obereinstimmung bei den Probevolumina wünschenswert.

t Bei einer typischen analytischen Arbeitsweise zur entweder '

manuellen oder automatisierten Anwendung der erfindungsgemäßen : einstückigen Elemente wird das Element von einer Vorratsrolle,

einer Packung von Abschnitten oder einer anderen Quelle ent- ■

nommen und in Position gebracht, um einen freien Tropfen, j

einen Kontaktspot oder eine andere Form von flüssiger Probe, I

beispielsweise aus einer geeigneten Abgabevorrichtung, aufzu- _; nehmen. Nach dem Aufbringen der Probe, günstigerweise nachdem

die Flüssigprobe von der Ausbreitschicht aufgenommen wurde, ' wird das Element auf irgendeine Weise konditioniert, beispiels-:

weise durch Erhitzen, Befeuchten oder dergleichen, um die Er- j zielung eines Testergebnisses zu beschleunigen oder zu er-1eichtern„

Nachdem man das analytische Ergebnis als nachweisbare Veränderung erhalten hat, wird es gemessen. Dies erfolgt üblicherweise dadurch, daß man das Element durch eine Zone durchschiebt, in der eine geeignete Vorrichtung für Reflexions- oder Transmissionsspektrofotometrie angeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung dient dazu, einen Energiestrahl, beispielsweise Licht, durch den Träger und die Reagensschicht durchzustrahlen.

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Das Licht wird dann beispielsweise von einem Opakisierungsmittel in der Ausbreitschicht oder einer Strahlungsblockierungsschicht im Element zur Meßvorrichtung reflektiert, oder es tritt durch das Element hindurch und trifft im Falle einer Transmissionsbestimmung auf einen Detektor. Bei einer bevorzugten Arbeitsweise wird das analytische Ergebnis an einer Stelle des Elements bestimmt, die vollständig in dem Gebiet liegt, in welchem das Ergebnis hervorgerufen wurde. Im allgemeinen hat sich eine elektromagnetische Strahlung im Bereich von ungefähr 400 bis ungefähr 700 nm für derartige Messungen I als brauchbar erwiesen, obgleich jegliche Strahlung, für die ! das Element durchlässig ist, und die zu einer Quantifizierung j der im Element hervorgerufenen, nachweisbaren Veränderung ge- \ i eignet ist, angewendet werden kann» Es lassen sich verschie- · ! dene Kalibrierungstechniken anwenden, um einen Kontrollstan- , , dard für die Analyse zu schaffen. Beispielsweise kann man eine; j Probe einer Analytstandardlösung neben der Stelle aufbrin- | ; gen, auf die der Probetropfen gegeben wird. Hierdurch wird j j die Anwendung differentieller Messungen zur Analyse ermöglicht.!

i - i

ί Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung _l

; der Erfindung. Im ersten Beispiel ist die Synthese eines I der in der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendeten Alkalischutzpolymeren offenbart. Im zweiten Beispiel sind die durch j Anwendung der zuvor beschriebenen Off-Line-Tests zur Bestimmung ■ der Brauchbarkeit einer Reihe von Polymeren zur Verwendung

ί als Alkalischutzpolymere nach der vorliegenden Erfindung ; erzielten Ergebnisse enthalten.

Beispiel 1

Synthese von Poly(acrylamid-co-N-vinyl-2-pyrrolidon) mit einem Gewichtsverhältnis der Monomeren von 50:50

Man gibt 900 g denaturierten Alkohol, 200 g Acrylamid und

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200 g Vinylpyrrolidon zu 2700 ml destilliertem Wasser. Die Lösung wird mit Stickstoff gas begast und in einem mit ^-Einlaß, Riickf 1 ußkühler und Rührer versehenen Rundkolben auf 60⁰C erwärmt. Dann gibt man zu der zuvor genannten Monomerlösung eine Lösung aus 6 g des Polymerisationsinitiators 2,2'-Azo-bi (2-methylpropionitril), gelöst in 60 ml Aceton. Nach 16 Stunden bei 6O⁰C weist die erhaltene klare, viskose Lösung bei 10,8 % Feststoffen eine Viskosität der gesamten Masse (bulk viscosity) von 125 cps auf. Die in 1 η NaCl beim isolierten Polymeren gemessene inhärente Viskosität beträgt 0,94.

Beispiel 2

Off-Line-Test mit den Polymeren zur Feststellung des Alkalischutzvermögens

Bei diesem Beispiel wurde das Al kaiischutzvermögen von sechs einzelnen Polymeren unter Anwendung des zuvor beschriebenen Off-Line-Tests bestimmt. Die in diesem Beispiel untersuchten Polymeren sind folgende:

Polymeres Nr. 1 - PolyCacrylamid-co-N-vinyl-2-pyrrolidon) gemäß Beispiel 1

Polymeres Nr. 2 - Poly(acrylamid-co-2-hydroxyäthylacrylat)

(50:50 Gewichtsverhältnis der Monomeren)

Polymeres Nr. 3 - Poly(2-hydroxyäthylacrylat) Polymeres Nr. 4 - Polyacrylamid

Polymeres Nr. 5 - Polyvinylpyrrolidon, von der GAF Corporation

unter der Handelsbezeichnung K-90 Polymer bezogen.

Polymeres Nr. 6 - Sea Plaque Agarose

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Die Ergebnisse der Bewertung dieser sechs Polymeren nach dem Off-Line-Test sind in Figur 1 grafisch dargestellt. Der Figur ist zu entnehmen, daß das Polymere Nr. 1 während der gesamten 8-tägigen Testdauer ein ausgezeichnetes Alkalischutzvermögen zeigte, wogegen die Polymeren Nr. 2 und 3 nur ein sehr geringes Alkalischutzvermögen aufwiesen. Wie in Figur 1 dargestellt, erhält man mit Zusammensetzungen, welche die Polymeren Nr, 2 und Nr» 3 enthalten, unmittelbar nach dem Beschichten einen nur geringen Basengehalt. Es wird angenommen, daß die Polymeren dieser Zusammensetzungen ein geringes Alkalischutzvermögen aufwiesen, weil in den Estergruppen dieser Polymeren Hydrolysestellen vorlagen, bei denen durch die Base eine Hydrolyse erfolgen konnte. Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, besitzen die Polymeren Nr. 4 und Nr. 5 während der 8-tägigen Testdauer ein annehmbares Alkalischutzvermögen. Wie den Meßpunkten der Figur 1 zu entnehmen ist, wurden die Polymeren Nr. 1 bis 5 zusätz-' lieh noch über die 8-tägige Testdauer hinaus untersucht.

ι In einer getrennten Untersuchung wurde eine Beschichtungszuj sammensetzung hergestellt, die mit der zur Bewertung der Polymeren Nr. 1 bis 5 verwendeten Zusammensetzung identisch war, mit der Ausnahme, daß man ein sechstes Polymeres, nämlich Sea Plaque Agarose verwendete, die von Marine Colloids Inc. bezogen worden war. Dieses Material wurde auf sehr ähnliche Weise wie der zuvor beschriebene Off-Line-Test untersucht. Es wurde festgestellt, daß es ein sehr gutes Alkalischutzvermögen besitzt. Der gestrichelte Teil der Kurve für das Polymere Nr. 6 in der Figur 1 zeigt lediglich an, daß das Alkalischutzvermögen dieses Polymeren während der durch die! unterbrochene Linie überstrichenen Zeit nicht untersucht wurde. Die Untersuchung des Polymeren Nr. 6 wurde ebenfalls über die 8-tägige Off-Line-Testdauer fortgesetzt.

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Beispiel

Mehrschichtiges analytisches Element zur Bestimmung von Gesamtprotein

In diesem Beispiel ist die Herstellung eines mehrschichtigen analytischen Elements beschrieben, in dem eine Alkalischutz- i polymer -Zusammensetzung und eine erfindungsgemäße verbesserte Biuret-Reagenszusammensetzung eingearbeitet sind. Die Struktur des Mehrschichtelements wird wie folgt hergestellt: j

Man beschichtet einen Polyäthylenterephthalatfilmträger mit einer Reagensschicht aus Agarose als Al kaiischutzpolymerem (16,0 g/m²), CuSO₄-OH₂O (10,8 g/m²), LiOH (5,4 g/m²), Weinsäure (8,0 g/m²), sowie mit einer Ausbreitschicht aus mikro-

(Ft) kristallinen CeI1ulosetei1chen, d.h. AviceT , von der FMC Corp bezogen,(64,5 g/m²) und Polyvinylpyrrolidon (1,6 g/m²).

Eine Reihe von Elementen der zuvor beschriebenen Struktur wurde colorimetrisch bewertet, indem man die Änderung der Relexionsdichte D_R eines Lichtstrahls verfolgte= Der Lichtstrahl trat durch ein 540 nm-Interferenzfi1ter, dann durch den Filmträger der Elemente und wurde dann durch die Ausbreitschicht zurück durch den Filmträger reflektiert. Die Änderungen der Ablesungen D_R wurden für jedes Element bei 37°C beobachtet, während eine wäßrige Lösung mit einer bekannten Menge Protein (man verwendete Albumin als Protein) im Bereich von 2 bis 12 % w/v (Gewicht/Einheitsvolumen) auf das Element aufgetüpfelt wurde. Der Wert D_R eines jeden Elements als Funktion des Ansprechens auf die jeweils aufgetüpfelte, spezielle, Albumin-enthaltende Probe wurde während des Zeitraums von 0 bis 7 Minuten beobachtet. Die Farbentwicklung in der Ausbreitschicht des Elements, die von der im Element auftretenden Biuret-Reaktion herrührte, wurde als sehr schnell erfolgend bemerkt. Die Reaktion der 2 bis 7 % (w/v) Protein enthaltenden Probe war_i_n wenjger als 1 Minute been- J

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det. Bei einem Gehalt von mehr als 7 % (w/v) Protein verlängerten sich die Reaktionszeiten auf ungefähr 7 Minuten. Die nach i 7 Minuten für jede untersuchte Probe erhaltenen Werte D_R sind : in der nachfolgenden Tabelle I aufgeführt=

TABELLE	I	^DR (540 nm)
% Protein in der Probe		0,10
2		0,20
4		0,37
6		0,42
7		0,58
8		0,64
10		0,68
12

Beispiel 4 i
j Stabilität der natriumfreien Al kaiisierungsmittel

i In diesem Beispiel ist die Herstellung von zwei mehrschichti- : gen analytischen Elementen beschrieben. Jedes Element wurde | ; auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt, | ^; mit der Ausnahme, daß eines der Elemente, nämlich die Kontrolle^ I anstelle von Lithiumhydroxid mit Natriumhydroxid als Base | i hergestellt wurde. Dann wurde eine Reihe der Elemente wie in Beispiel 3 beschrieben bewertet, wobei man wäßrige 1 Lösungen mit Proteinspiegeln im Bereich von 2 bis 10 % (w/v) verwendete. Jedes Element wurde unmittelbar nach seiner Herstellung untersucht und nach Lagerung unter Umgebungsbedingun-I' gen, 21°C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit während 18 Tagen

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nochmals bewertet. Die für jede Bewertung aufgezeichneten D_R-Werte sind in der nachstehenden Tabelle II aufgeführt. Den Ergebnissen der Tabelle II läßt sich entnehmen, daß das erfindungsgemäße analytische Element, das Lithiumhydroxid enthielt und frei von Natriumionen war, zu D_R-Werten führte, die während der gesamten 18-tägigen Lagerzeit recht stabil waren. Im Gegensatz hierzu erhielt man beim Kontrol!element₉ das Natriumhydroxid enthielt, nach 18-tägiger Lagerung eine ganz beträchtliche Abnahme der Empfindlichkeit.

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TABELLE II

'■ "ΐ	co
	σ
„"'ι	co
	CD
	NJ
	CD
O	*■·.*
U	O
Q	co
Z	co
	"•J
Qt
"Ό
m
ο
-\
m
O

Element

Element mit LiOH

Kontrollelement mit NaOH

Proteingehalt (*)	^DR (unmittelbar der Herstell des Elements messen)	nach ung ge-	^DR (nach 18-tägiger Lagerung gemessen)	301 6 731
2,5	0,19		0,16
5,0	0,32		0,27
7_S5	0,58		0,55
10,0	0,85		0,74	I
				•ti OI
2,5	0,13		0_s13	t
5,0	0,32		0,18
7,5	0,51		0,22
10,0	0,70		0,26

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Beispiel 5

Mehrschichtiges analytisches Element zur Bestimmung von Gesamt- ^! protein

In diesem Beispiel wurde ein mehrschichtiges analytisches Element zur Bestimmung von Gesamtprotein auf die gleiche Weise ! wie in Beispiel 3 beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, | daß die in Beispiel 3 als Al kaiischutzpolymeres verwendete Agarose durch Poly(acrylanid-co-N-vinyl-2-pyrrolidon) ersetzt wurde, das wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt war. | Das Element wurde hinsichtlich seines Ansprechens auf Serumlösungen mit Proteinspi__de1n im Bereich von 4 bis 12 % (w/v) unter Anwendung derselben wie in Beispiel 3 beschriebenen Arbeits· weise bewertet. Man erhielt ein gutes Ansprechen des Elements. Aufgrund der verbesserten Linearität des Ansprechens des Elements wurde das Gesamtverhalten des Elements sogar noch als besser eingestuft als das beim Element des Beispiels 3 erzielte Ansprechen. Zusätzlich erhielt man eine bessere Adhäsion und verbesserte Auftragbarkeit der Reagensschicht bei diesem | Element, welches das zuvor genannte Copolymere erhielt und zwar im Vergleich zu der Adhäsion und Auftragbarkeit der Reagensschicht des Elements des Beispiels 3, in der Agarose enthalten [ war.

21/V.

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Claims

Patentansprüche

j 1 .J Analytisches Element zur Bestimmung eines vorgegebenen \ Analyts in einer wäßrigen Flüssigkeit mit

(a) einer Zone zum Verteilen des Analyts und

^! (b) einer mit der Zone in Verbindung stehenden Reagenszusammensetzung,, die durch Re'aktion des Elements mit einer Analyt-enthaltenden Flüssigkeit eine nachweis- ·

■ bare Veränderung im Element ergibt, I

; dadurch gekennzeichnet, daß das Element ein stabiles, im \ ; wesentlichen Natriumionen-freies Al kaiisierungsmittel ent- ;

I hält, das eine Mischung aus j

, j

ΐ (a) einer Menge an Base₉ die beim Gebrauch des Elements zur Erzielung eines pH-Werts größer als ungefähr 12,0 ausreicht, und j

(b) einem Alkalischutzpolymeren umfaßt.
2. Analytisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Base um Lithiumhydroxid, Calciumhydroxid und deren Mischungen handelt.
3„ Analytisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- ! net, daß es sich bei der Base um Lithiumhydroxid handelt.
4. Analytisches Element nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Al kaiischutzpoly-

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H/,9 so, /Z' -ί9ϋΟ136 Ι

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meren um Agarose, Polyacrylamid und Polymere mit wiederkehrenden Einheiten handelt, die von Vinylpyrrolidon abgeleitet sind.
5. Analytisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Alkalischutzpolymer ren um ein Copolymeres handelt, das aus einer Monomermischung aus ungefähr 20 bis ungefähr 80 Gew.-% Vinylpyrrolidon und ungefähr 80 bis ungefähr 20 Gew.-% Acrylamid hergestellt ist.
6. Analytisches Element ach einem der Ansprüche 1 bis 5, da-

durch gekennzeichnet, daß das Al kaiisierungsmittel unge- i fähr 2 bis ungefähr 5 Gew.-Teile des Polymeren auf jeden '

Gewichtsteil Base enthält. !
7. Analytisches Element mit mehreren Zonen zur Bestimmung j eines vorgegebenen Analyts in einer wäßrigen Flüssigkeit mit einer Ausbreitzone und einer Reagenszone, die beim Gebrauch des Elements miteinander in fluidem Kontakt stehen, wobei die Reagenszone eine Reagenszusammenset'zung enthält, die durch Reaktion des Elements mit einer Analyt-enthaltenden Flüssigkeit eine nachweisbare Veränderung im Element ergibt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Reagenszusammensetzung mindestens ein aktives Material enthält, das bei einem pH größer als ungefähr 12,0 reaktiv ist, und daß das Element ein stabiles, im wesentlichen Natriumionen-freies Al kaiisierungsmittel enthält, das eine Mischung aus ;

(a) einer Menge an Base, die beim Gebrauch des Elements zur Erzielung eines pH-Werts größer als ungefähr 12,0 ausreicht, und

(b) einem Alkalischutzpolymeren, umfaßt.

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8. Analytisches Element mit mehreren Zonen zur Bestimmung von; Protein in einer wäßrigen Flüssigkeit, mit einem strahlungs;-durchlässigen Träger mit

(1) einer strahlungsdurchlässigen Ausbreitzone zur Ver- . teilung der wäßrigen Flüssigkeit, und j

(2) einer Reagenszone, die beim Gebrauch des Elements mit j der Ausbreitzone in fluidem Kontakt steht,

dadurch gekennzeichnet, daß die Reagenszone ein Biuret- f ; Reagens enthält, das im wesentlichen frei von Natriumionen f j ist und in Mischung ein wasserlösliches Kupfer-II-Salz, ; einen Vorläufer eines Kupferchelatbildners und ein stabi-I les Alkalisierungsmittel enthält, wobei das Alkalisierungs-j \ mittel I

(a) eine Menge an Base, die beim Gebrauch des Elements

zur Hervorrufung einer Reaktion zwischen dem Kupfer-Il-Salz mit dem Protein unter Bildung einer radio-

! metrischen nachweisbaren Veränderung des Elements aus-'

i reicht, und

j (b) ein Al kaiischutzpolymeres ,

j umfaßt.

:
9. Analytisches Element mit mehreren Zonen gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim VorTäufer des Kupferchelatbildners um Weinsäure handelt und das Alkalisierungsmittel eine Mischung aus Lithiumhydroxid und einem Polymeren, ausgewählt unter Agarose und Polymeren mit wiederkehrenden Einheiten, die von Vinylpyrrolidon abgeleitet sind, umfaßt«

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. ^ : .QRIGIN^jJNSPECTED

-5-, 23ÜÜI36

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301 -5-,
10. Einstückiges, mehrschichtiges analytisches Element zur Bestimmung eines vorgegebenen Änalyts in einer wäßrigen Flüssigkeit,mit mindestens zwei übereinander angeordneten Schichten, von denen die eine eine Ausbreitschicht und die andere eine Reagensschicht ist, wobei beim Gebrauch des Elements die beiden Schichten miteinander in fluidem Kontakt stehen, und die Reagensschicht eine Reagenszusammensetzung enthält, die bei der Reaktion des Elements mit einer Analyt-enthaltenden Flüssigkeit eine nachweisbare Veränderung im Element ergibt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Reagenszusammensetzung mindestens ein aktives Material enthält, das bei einem pH größer als ungefähr 12,0 wirksam ist und daß das Element ein stabiles, im wesentlichen Natriumionen-freies Alkali- j sierungsmittel enthält, das eine Mischung aus j

(a) einer Menge Base, die beim Gebrauch des Elements zur i Erzielung eines pH-Werts größer als ungefähr 12,0 ] ausreicht, und

(b) einem Alkalischutzpolymeren, umfaßt.
11. Einstückiges, mehrschichtiges analytisches Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitschicht eine nicht-faserige Zusammensetzung aufweist.
12. Einstückiges, mehrschichtiges analytisches Element zur Bestimmung von Protein in einer wäßrigen Flüssigkeit mit einem strahlungsdurchlässigen Träger, auf dem mindestens zwei übereinander angeordnete Schichten aufgebracht sind, bei denen es sich um eine Ausbreitschicht und eine Reagensschicht handelt, wobei diese zwei Schichten beim Gebrauch des Elements miteinander in fluidem Kontakt stehen, wobei

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! π,«so, -,-«τ '^00ui36

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die Reagensschicht zwischen der Ausbreitschicht und dem Träger angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Reagensschicht ein Biuret-Reagens enthält, das bei Reaktion des Proteins mit dem Biuret-Reagens zu einer radiometrisch nachweisbaren Veränderung führt, und daß das Element ein stabiles, im wesentlichen Natriumionen-freies Alkalisierungsmittel enthält, das eine Mischung aus

(a) einer Menge an Base, die beim Gebrauch des Elements zur Erzielung eines pH-Werts größer als ungefähr 12,0 in der Reagensschicht ausreicht, und

(b) einem Alkalischutzpolymeren umfaßt.
13. Einstückiges, mehrschichtiges analytisches Element zur Bestimmung von Gesamtprotein in Serum, mit einem strahlungsdurchlässigen Träger, auf dem mindestens zwei übereinander angeordnete Schichten aufgebracht sind, bei denen es sich um

(1) eine Ausbreitschicht, die für die wäßrige Flüssigkeit permeabel ist, und

(2) eine Reagensschicht, die beim Gebrauch des Elements mit der Ausbreitschicht in fluidem Kontakt steht, handelt, ! wobei die Reagensschicht zwischen dem Träger und der ! Ausbreitschicht angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet:, daß die Reagensschicht ein Biuret-Reagens enthält_s das im wesentlichen frei von Natriumionen ist und aus einer Mischung eines wasserlöslichen Kupfer-II ■ Sal_zes, Weinsäure und einem stabilen Alkalisierungsmittel

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h/19 30, -y-ί ^290Ü136

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besteht, wobei das Al kaiisierungsmittel

(a) eine Menge an Base, die beim Gebrauch des Elements zur Bewirkung der Reaktion des Kupfer-II-Salzes mit dem Protein unter Bildung einer radiometrisch nachweisbaren Veränderung ausreicht, und

(b) ein Al kaiischutzpolymeres , umfaßt.
14. Einstückiges, mehrschichtiges analytisches Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisierungsmittel eine Mischung aus Lithiumhydroxid und einem Polymeren, ausgewählt unter Agarose und Polymeren mit wiederkehrenden Einheiten, die sich vom Vinylpyrrolidon ableiten, umfaßt.
15. Einstückiges, mehrschichtiges analytisches Element nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitschicht eine nicht-faserige Zusammensetzung aufweist. I
16. Im wesentlichen Natriumionen-freies Biuret-Reagens₉ brauchbar für ein analytisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Mischung aus einem wasserlöslichen Kupfer-II-Salz, einem Vorläufer eines Kupferchelatbildners und einer Menge an Base umfaßt, die beim Gebrauch des Elements zur Erzielung eines pH-Werts größer als ungefähr 12,0 in der Zusammensetzung ausreicht.
17. Biuret-Reagens nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Mischung aus Kupfersulfat, Weinsäure und Lithiumhydroxid umfaßt.

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2900138

Μ/19 301 -Jg-J-

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18. Verfahren zur Bestimmung eines vorgegebenen Analyts in ' einer wäßrigem Flüssigkeitsprobe_s bei dem man

_.__:- (a) die Probe rad eine Reagenszusammensetzung zusammengibt, die bei der Reaktion mit der Analyt-enthaltenden Flüssigkeit eine nachweisbare Veränderung ergibt., und ;

(b) nach einer vorgegebenen Zeit die nachweisbare Verände- !

rung bestimmt«,

dadurch gekennzeichnet«, daß man vor der Bestimmungsstufe ^; (b) die Probe mit einem stabilen., im wesentlichen Natrium- ' ionem-freien Alkalisierungsmittel_s das eine Mischung aus

(i) einer Menge an Base, die bei der Reaktion der Probe i

mit der Reagenszusammensetzung bei der Kontaktstufe j

(a) zur Erzielung eines pH-Werts größer als ungefähr .

12«,Ο ausreichts und j

(ii) einem Alkalischutzpolymeren umfaßt, j

\ zusammengibt.

•
19. Verfahren zur Bestimmung eines vorgegebenen Analyts, ins- j j besondere zur Analyse von Protein₉ in einer wäßrigen j ' FlUssigkeitsprobe₃ dadurch gekennzeichnet, daß man

! ι

j (a) die Probe mit einem Biuret-Reagens zur Bildung einer j radiometrisch nachweisbaren Farbänderung durch Reak- \ tion des Proteins mit dem Biuret-Reagens behandelt, viobei das Biuret-Reagens im wesentlichen Natriumionenfrei ist und in Mischung ein wasserlösliches Kupfer-II-SaIz, einen Vorläufer eines Kupferchelatbildners und eine Menge an Base, die während der Behandlung mit der Probe zur Erzielung eines pH-Werts größer als unge- fShr_I_2,0 ausreicht, enthält, und

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(b) die Farbänderung bestimmt.
20. Verfahren zur Analyse von Protein nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Biuret-Reagens einsetzt, das Kupfersulfat, Weinsäure und Lithiumhydroxid enthält.

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