DE2922748A1

DE2922748A1 - Testmittel und methode zur bestimmung des harnstoffgehaltes in fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2922748A1
Application number: DE19792922748
Authority: DE
Inventors: Richard S Turk; Adam P Zipp
Original assignee: Miles Laboratories Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1978-06-15
Filing date: 1979-06-05
Publication date: 1979-12-20
Also published as: FR2434393B1; GB2023815A; IT7949382A0; AU4786579A; IT1116892B; AU521386B2; NL187995B; SE7905266L; GB2023815B; NL7904720A; CA1108514A; SE444085B; DE2922748C2; FR2434393A1; ES481516A1; NL187995C

Description

HOFFMANN · ΕΙΤΙ,Ε 6c PAItTNER^:

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL.-ING. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · Dl PL..ING. W. LEH N

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MONCH EN 81 · TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATH E)

32. 167 m/wa

MILES LABORATORIES, INC., ELKHART, INDIANA/USA

Testmittel und Methode zur Bestimmung des Harnstoffgehaltes in Flüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf die Bestimmung des Harnstoffgehaltes von Flüssigkeiten und wässrigen Lösungen und insbesondere auf Testmittel und Verfahren, um die Stabilität bei den colorimetrischen Testen zur schnellen und akuraten Harnstoffbestimmung zu verbessern.

Harnstoff ist eines der wesentlichen Endprodukte des Proteinstoffwechsels im menschlichen Körper. Demzufolge gibt

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die Harnstoffkonzentration im Blut einen Hinweis auf die Nierenfunktion. Eine Erhöhung der Harnstoffkonzentration im Blut deutet auf eine unzureichende Nierenfunktion hin. Da toxische Substanzen im Blut in etwa der gleichen Proportion zum Harnstoffniveau zurückgehalten werden, bedeutet ein hoher Gehalt an Nicht-Protein-Stickstoff oder Blut-Harnstoff-Stickstoff für den Arzt eine ernstzunehmende Angelegenheit.

Eine der häufigsten Ursachen für hohe Blutharnstoffwerte (Urämie) stellt eine Nierenerkrankung dar, die entweder akuter oder chronischer Art sein kann. Eine beliebige Entzündung, eine degenerative, kongenitale oder neoplastische Erkrankung der Niere kann zur Urämie führen. Das Ausmass der ürämie gibt einen groben Index dafür, wie ernst der vorliegende Zustand ist.

In der Praxis wird die Harnstoffkonzentration im Blut normalerweise in Form von Blut-Harnstoff-Stickstoff (BUN) ausgedrückt. Dieser BUN-Wert stellt die als Harnstoff vorliegende Stickstoffmenge dar und beträgt ungefähr die Hälfte des Gesamtharnstoffwertes. Wenn entweder der Harnstoff- oder Stickstoffwert bestimmt wurde, so kann der andere Wert aus demselben berechnet werden.

Der normale Bereich der BUN-Werte liegt bei den einzelnen Personen zwischen 5 und 20 mg%. Den niedrigeren Werten wird daher keine Bedeutung zugemessen. Eine Erhöhung der BUN-Werte indiziert im allgemeinen jedoch das Vorliegen eines abnormalen Zustandes. Die häufigste Ursache einer Erhöhung von Blut-Harnstoff-Stickstoff stellt eine unzureichende Ausscheidung dar, welche gewöhnlich auf eine

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Nierenerkrankung oder eine Härnverstopfung schliessen lässt. Zum Beispiel liegen bei akuter Nephritis die BUN-Werte zwischen 25 mg% bis zu 160 mg%. Eine erhöhte Harnstoffretention tritt auch bei extensiver Parenchymzerstörung des Nierengewebes, wie bei Pyelonephritis, fortgeschrittener Nephrosclerose, Nierentuberkulose, Nierenrindennecrose, Nierenmalignität, Niereneiterung oder chronischer Gicht auf. Obwohl die BUN-Werte bis auf 400 mg% ansteigen können, überschreiten sie im allgemeinen nicht 200 mg%.

Es besteht heute auf dem medizinischen Gebiet ein Bedarf nach einer schnellen und genauen Methode zur Bestimmung des BUN-Wertes. In der Vergangenheit hat man langwierige und zeitraubende chemische Nassverfahren durchgeführt, um diese Analyse vorzunehmen. Es wurden auch andere Verfahren angewandt, wie z.B. Leitfähigkeitsmessungen, spektrofotometrische Methoden und colorimetrische Verfahren. Diese Methoden sind zwar im allgemeinen genau, doch sind die entsprechenden Verfahren sehr zeitraubend und erfordern eine sorgfältige Auswertung.

Bei der wohl am häufigsten angewandten Methode zur Harnstoffbestimmung in bioloigschen Flüssigkeiten wird der Harnstoff mit Hilfe des Enzymes Urease in Gegenwart einer Pufferlösung zu Ammoniumcarbonat hydrolysiert. Die freigesetzte Ammoniakmenge wird colorimetrisch bestimmt. Diese erste Methode ist sehr spezifisch und empfindlich, hat jedoch den Nachteil der Ureaseinhibierung und -inaktivierung, das Problem der Reagenzstabilität, sowie den weiteren Nachteil, dass mittels dieser Methode auch endogener

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Ammoniak bestimmt wird. Nach einem anderen Verfahren wird ebenfalls mit Urease hydrolysiert, wobei jedoch eine spezielle Vorrichtung.erforderlich ist, die in einem Routinelabor nicht:-immer zur Verfügung steht. Nach einem weiteren Verfahren bedient man sich der direkten colorimetrischen Reaktion des Harnstoffs in einem proteinfreien FiI-trat mit einem organischen Reagenz, wie Diacetylmonoxim. Die Diacetyl-Reaktion weist jedoch den Nachteil auf, dass die gebildete Farbe instabil ist, sowie die Tatsache, dass die Farben bei etwa 95°C entwickelt werden und dass das flüchtige Diacetyl einen Geruch besitzt, den zumindest manche Menschen als unangenehm empfinden.

In der US-PS 4 074 972 (American Monitor Corp.) wird eine Flüssig-Bestimmungsmethode für Harnstoff offenbart, die auf einer Reaktion zwischen einer Probe einer biologischen Flüssigkeit und einer sauren Reagenzlösung aus o-Phthalaldehyd und 8-(4-Amino-1-methyl-butyl-amino)-6-methoxychinolin beruht. In dieser Druckschrift wird weder die Lehre noch ein Hinweis darauf gegeben, die Reagenzlösung in ein Testmittel, wie z.B. eine Trägermatrix, zu inkorporieren bzw. einzubauen; ebenso wird kein Hinweis dahingehend gemacht, eine mit einem starken Kationenaustauschharz beladene Trägermatrix, die in ihrer Säureform vorliegt, zu verwenden. Darüber hinaus offenbart diese Patentschrift kein Verfahren, das Stabilitätsproblem zu lösen, das dann auftritt, wenn Reagentien mit der sauren Reagenzlösung vereinigt werden. Ein weiteres Problem der offenbarten Nachweismethode gemäss der Druckschrift besteht in der Tatsache, dass die Bestimmungen bei Wellenlängen im Bereich von 470 bis 540 nm durchgeführt werden müssen, welcher in der Nähe des Farbabsorptionsmaximums der Blindprobe liegt, wodurch die

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Wahrscheinlichkeit besteht, dass sich Fehler bei der spektroskopischen Reflektionsmessung ergeben.

Auf industriellem Gebiet stellt Harnstoff ein wichtiges Zusatzmittel für Verfahrensflüssigkeiten, wie für Plattierungs- oder Galvanisierungsbäder dar, so dass ein schnelles Nachweismittel zur Bestimmung der darin enthaltenen Harnstoffkonzentration von Bedeutung ist. Harnstoff selbst wird als Düngemittel verwendet und es ist wichtig, ein schnelles Nachweismittel zur Untersuchung dieses Materials für Kontrollmassnahmen bei dessen Produktion und Verwendung zur Hand zu haben.

Demzufolge besteht sowohl für den medizinischen wie auch für den industriellen Anwendungsbereich der Bedarf für eine Bestimmungsmethode des Harnstoffgehaltes von Flüssigkeiten, welche schnell und ohne hochspezialisierte Ausrüstung oder trainiertes Personal zur Bedienung derselben durchgeführt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Methode und ein Testmittel zum Nachweis von Harnstoff sowie ein Verfahren zur Herstellung des genannten Testmittels zur Verfügung zu stellen, mit welchen die Nachteile der bisher bekannten Nachweisverfahren und Testmittel überwunden werden.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Testmittel zur Bestimmung des Harnstoffgehaltes von Flüssigkeiten zur Verfügung gestellt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine mit einem starken Kationenaustauschharz beladene Trägermatrix umfasst,

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welche in der Säureform vorliegt, wobei diese getrennt voneinander das Reagenz o-Phthalaldehyd und ein Reagenz aus der Gruppe 3-Hydroxy-1,2,3,4-tetrahydrobenz^h/chinolin, 3-Acetoxy-1,2,3,4-tetrahydrobenz^h/chinolin und deren Dihydrochlorid-salze inkorporiert enthält.

Mit Hilfe des erfindungsgemässen Testmittels wird die Stabilität der verwendeten Reagentien zur Herstellung desselben gewährleistet. Darüber hinaus werden Einflüsse aufgrund der Serumturbidität und der Gegenwart von Bilirubin bei der Bestimmung des Harnstoffgehaltes im Blutserum auf ein Minimum reduziert.

Die erfindungsgemässen Testmittel weisen eine hohe Spezifität und Empfindlichkeit für die Harnstoffbestimmung in Flüssigkeiten über einen breiten Konzentrationsbereich auf.

Gemäss der Erfindung wird ein colorimetrisches Testmittel zur Verfügung gestellt, mit weichem der Nachweis von Harnstoff auch dann möglich ist, wenn die zur untersuchende Flüssigkeitsmenge begrenzt ist. Gemäss der Erfindung wird eine BUN-Bestimmungsmethode zur Verfügung gestellt, die schnell und ohne die Notwendigkeit einer hochspezialisierten Ausrüstung durchgeführt werden kann.

Gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst das Testmittel zum Nachweis bzw. zur Bestimmung des in einer Testflüssigkeit vorliegenden Harnstoffes ein säuremodifiziertes Trägerelement, welches die voneinander getrennten Reagentien enthält. Ein Reagenz stellt o-Phthalaldehyd, das andere 3-Hydroxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo^h/chinolin,

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3-Acetoxy-1_/2,3_r4-tetrahydrobenzo^h7chinolin oder deren Dihydrochlorid-salze dar. Es ist bevorzugt, dass die Reagentien voneinander mit Hilfe eines polymeren Materiales getrennt werden.

Das Testmittel wird angewandt, indem es für einen Augenblick bzw. kurze Zeit in eine Testprobe eingetaucht wird oder indem auf andere Weise die Testprobe auf die Trägermatrix aufgebracht wird und das Auftreten einer möglichen Farbänderung beobachtet bzw. ausgewertet wird.

Im Rahmen dieser Beschreibung bedeutet die Bezeichnung "Flüssigkeiten" Körperflüssigkeiten, wie Blutserum, Blutplasma, Urin, Rückenmarksflüssigkeit sowie ausserdem wässrige Lösungen, welche Harnstoff enthalten. Obwohl die am meisten bevorzugte Anwendung des Testmittels und der Methode gemäss der Erfindung sich auf Körperflüssigkeiten, wie Blutserum, beziehen, ist es selbstverständlich, dass das Testmittel und die Methode auch auf industrielle Flüssigkeiten angewandt werden können.

Gemäss der Erfindung wird ein alleiniger Reagenzstreifen hergestellt, indem in einer Trägermatrix die genannten Reagentien, welche in geeigneter Weise in bzw. auf derselben, z.B. durch eine polymere Trennschicht bzw. Barriere getrennt sind, inkorporiert. Der Ausdruck "Trägermatrix" bezieht sich auf saugfähige und nicht-saugfähige Matrizes welche in Wasser oder anderen physiologischen Flüssigkeiten unlöslich sind und ihre strukturelle Integrität in den genannten Flüssigkeiten beibehalten. Geeignete saugfähige Matrizes umfassen Papier, Zellulose, Holz, synthetische Harzvliese, gewebte und vliesartige Stoffe und dergleichen.

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Nicht-saugfähige Matrizes umfassen Glasfaser und organoplastische Materialien, wie Polypropylen und dergleichen. Die Matrix kann in vorteilhafter Weise auf einem unlöslichen Trägerelement, wie einem organoplastischen Streifen, z.B. Polystyrol, durch geeignete Mittel, wie z.B. ein doppelseitiges Klebeband, zur leichteren Handhabung befestigt bzw. aufgebracht sein.

Die in der Trägermatrix inkorporierten Reagentien reagieren unter sauren Bedingungen mit Harnstoff, wobei sie ein Chromogen bilden, welches Licht über ca. 550 nm und normalerweise zwischen etwa 550 und etwa 700 nm absorbieren. Die quantitative Auswertung erfolgt durch Bestimmung bzw. Aufzeichnung der Reflektionsanderung bei ca. 620 nm nach Anwendung oder Kontakt mit der Probe.

Um die gewünschte Azidität für die Bedingungen der Bestimmung zu erhalten, hat sich gezeigt, dass es erforderlich ist, die Trägermatrix mit einem sauren Material zu modifizieren oder zu imprägnieren. Ein Verfahren zur Herstellung der säüremodifizierten Trägermatrix umfasst die Imprägnierung der Trägermatrix mit sauren Substanzen, wie Benzolsulf onsäure, Benzoldisulfonsäure, Polystyrolsulfonsäure oder dergleichen, in einer Menge zwischen ca. 5 und ca. 10 g%.

Eine alternative Methode zur Herstellung der säuremodifizierten Trägermatrix umfasst die Beladung der Trägermatrix mit starken Kationenaustauschharzen, vorzugsweise in ihrer Säureform. Mit Ionenaustauschharz beladene Trägermatrizes, welche Amberlit IR 120 (Rohm & Haas, Philadelphia, Pennsylvania) oder Dowex50 (Dow Chemical Co., Midland, Michigan)

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enthalten, sind als SuIfonsäure-modifizierte Trägermaterialien besonders bevorzugt, insbesondere dann, wenn Serum verwendet wird. Diese speziellen Ionenaustauschharze sind sulfonsäureraodifizierte Polystyrole, welche mit verschiedenen Mengen Divinylbenzol vernetzt sind. Jede Trägermatrix wird mit ca. 25 bis ca. 50 Gew.% Ionenaustauschharz, vorzugsweise mit ca. 35 bis ca. 50 Gew.%, beladen.

Zur Herstellung des Testmittels werden zwei Reagentien verwendet. Eines dieser Reagentien stellt o-Phthalaldehyd dar, während das andere Reagenz 3-Hydroxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo/hjchinolin, 3-Acetoxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo/h7chinolin oder deren Dihydrochlorid-salze darstellt. 3-Hydroxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo/h/chinolin ist bevorzugt.

Während gemäss der Erfindung die Reagentien auf die Trägermatrix getrennt aufgebracht werden müssen, ist die Reihenfolge dieser Aufbringung der Reagentien nicht von Bedeutung. Jedes der Reagentien kann als erstes aufgebracht werden. Das Sulfonsäurematerial kann entweder gleichzeitig mit dem ersten Reagenz auf die Trägermatrix aufgebracht werden oder es kann eine mit Ionenaustauschharz beladene Trägermatrix verwendet werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Stufe das Auftragen von mindestens einem Reagenz auf die Trägermatrix. Die zweite Stufe umfasst in der Regel das Auftragen eines Polymeren auf die Trägermatrix, wobei das Polymere in einem Lösungsmittel vorliegt, welches weder das erste Reagenz noch das Sulfonsäurematerial auflöst. Geeignete Polymere sind z.B. Methylzellulose, Zelluloseacetat,

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Polyäthylenoxid, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, Polystyrol-und Styrol-Acrylonitril-Copolymer. Schliesslich umfasst die dritte oder letzte Stufe das Auftragen des anderen Reagenz auf die Trägermatrix, wobei das Reagenz in einem Lösungsmittel vorliegt, welches das in der zweiten Stufe aufgebrachte polymere Material nicht auflöst. In der Regel lässt man den Reagenzstreifen zwischen den einzelnen Stufen trocknen.

Geeignete Lösungsmittel zur Verwendung mit o-Phthalaldehyd umfassen Wasser, Methanol, Aceton und Hexan. Wasser,Methanol oder ein Gemisch derselben stellen das bevorzugte Lösungsmittel dar, wenn das Reagenz o-Phthalaldehyd in der ersten Stufe aufgebracht wird. Aceton oder Hexan stellen das bevorzugte Lösungsmittel dar, wenn das Reagenz o-Phthalaldehyd in der dritten Stufe aufgebracht wird. In bezug auf die Polymeren stellen geeignete Lösungsmittel dar: Chloroform, Aceton, Benzol, Toluol und dergleichen. Geeignete Lösungsmittel für das andere Reagenz umfassen Wasser, Methanol und Methanol- und Aceton-Gemische. Wasser stellt wiederum das bevorzugte Lösungsmittel dar, wenn das Reagenz in der ersten Stufe aufgebracht wird; wird das Reagenz in der dritten Stufe aufgebracht, so stellt entweder Methanol oder ein Methanol-Aceton-Gemisch das bevorzugte Lösungsmittel dar.

Die Reagentien können in verschiedenen Konzentrationen verwendet werden. In der Regel liegt o-Phthalaldehyd in einer Menge von ca. 300 mg% bis 800 mg% und vorzugsweise in einer Menge zwischen ca. 500 mg% und 600 mg% vor. Das andere Reagenz liegt normalerweise in einer Menge zwischen

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ca. 200 mg% und ca. 500 mg% vor, wenn ein Dihydrochloridsalz verwendet wird, und in einer Menge von ca. 600 mg% bis ca. 1200 mg%, wenn die freie Base verwendet wird. Die Konzentrationen des polymeren Materials sind nicht kritisch, vorausgesetzt/ dass eine Menge zwischen 0,5 g% und ca. 5 g% verwendet wird. Vorzugsweise sollte das polymere Material in einer Menge zwischen ca. 1 g% und 3 g% vorliegen. ·..

Während nach einer bevorzugten Ausführungsform gemäss der Erfindung die Hersteilung des Testmittels durch eine dreistufige Imprägnierung, der sich jeweils eine Trocknung anschliesst, erfolgt, kann das Testmittel gemäss der Erfindung auch nach anderen geeigneten Methoden hergestellt werden, wie z.B. durch Aufdrucken auf eine oder mehrere Seiten einer Matrix oder durch geeignetes Aufbringen der getrennten Reagentien auf gegenüberliegenden Seiten eines Substrates oder einer Matrix.

Das Testmittel gemäss der Erfindung -wird in vorteilhafter Weise durch kurzes Eintauchen in eine Testprobe verwendet oder indem auf andere Weise eine Testprobe auf die Trägermatrix aufgebracht wird, wobei eine sich ergebende nachweisbare Farbänderung beobachtet bzw. ausgewertet wird.

Beispiel I

Die Herstellung eines Testmittels in Form einer Testvorrichtung wird nachstehend beschrieben. Ein mit Salzsäure (10 bis 20 %) vorgewaschenes Kationenaustausch-Filterpapier

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ORIGINAL INSPECTED

SA-2/ welches von Reeve Angel, Clifton, New Jersey, erhalten wurde und das über eine Austauschkapazität von etwa 4 Milliäquivalenten pro Gramm Trockenharz verfügt, wurde in drei Stufen mit den folgenden Lösungen imprägniert, nachdem es mit deionisiertem Wasser gewaschen und getrocknet wurde. SAZ-Papier enthält Amberlite IR 120-Ionenaustauschharz, welches sulfoniert ist, wodurch es die Ionenaustauscheigen schäften erhält. Das Harz wird in der Natriumform geliefert und das Papier enthält zwischen 45 und 50 % dieses Harzes.

Erste Imprägnierungsstufe

Das Filterpapier wurde imprägniert, indem es in Lösungen eingetaucht wurde, welche die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen enthielten.

Material

Wasser

Maleinsäureanhydrid-Methylvinyläther-Copolymer (Stabilisator)

Borsäure (Farbstabilisator) o-Phthalaldehyd

7-(2,3-Dihydroxypropyl)-

theophyllin (Stabilisator) 10

Nach dem Imprägnieren wurde das Papier 30 Minuten lang bei 60°C getrocknet. ^f""-.

Menge	ml
100	mg
100	g
2,5	mg
300

9:8,54/06

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Zweite Imprägnierungsstufe

Das getrocknete, imprägnierte Papier der ersten Stufe wurde darauf imprägniert, indem es in eine Lösung eingetaucht wurde, welche die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen enthielt.

Material Menge

Toluol 100 ml

Polystyrolkügelchen
(Styron, Dow Chemical Co.,
Midland, Mich.) 2 g

Dritte Imprägnierungsstufe

Das getrocknete, imprägnierte Papier aus der zweiten Stufe wurde dann durch Eintauchen in eine Lösung imprägniert, welche die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen enthielt. Die Materialien (1) und (4) wurden zuerst aufgelöst, die Stoffe (2) und (3) wurden getrennt aufgelöst und dann zu den Materialien (1) und (4) unter Bildung einer Lösung zugegeben.

, Menge

(1) Methanol 30 ml

(2) Aceton 70 ml

(3) Hydroxypropylzellulose
(Stabilisator) 0,5 g

(4) S-Hydroxy-I^S^-tetrahydrobenzo^h/chinolin-hydro-

chlorid ~" 300 mg

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Das Papier wurde dann 10 Minuten ;

mg bei 60°C getrocknet und dann mittels ,eines doppeIiUitigen Klebebandes auf eine Polystyroluriterlage bzw. j· .einen -träger aufgebracht. Der Polystyrolträger gewährleistet eine geeignete Handhabe bzw. einen Griff zum Eintauchen des erhaltenen Papierteststreifens bzw. der Testvorrichtung in eine Lösung, um den Harnstoffgehalt der Lösung zu bestimmen.

Die Farbintensität der Harnstoff-Stickstoff-Reagenzstreifen für verschiedene Harnstoffkonzentrationen wird in der folgenden Tabelle gezeigt.

Ein Teil einer Serumprobe, welche die angegebene Menge an Harnstoff-Stickstoff enthält, wird mit 2 Teilen Wasser verdünnt und es werden 0,030 ml auf die Oberfläche des in Beispiel 1 hergestellten Teststreifens aufgebracht. Nach Inkubieren bei 37°C während 1 Minute wird die Reflektionsstärke des ReagenzStreifens bei 620 nm im Verhältnis zu einer Bariumsulfat, weissen Reflektionsoberflache bestimmt.

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BAD ORIGINAL Tabelle 1

Harnstoff- Stickstoff- Konzentration (mg%)	% Reflek- tions- stärke	Harnstoff- Stickstoff- Konzentration (mg%)	% Reflek- tions- stärke
0	75	50	30
5	62	60	27
10	54	70	25
. 20	44	90	21
30	38	120	18
40	33	150	15

Beispiel II

Die Herstellung eines weiteren Testmittels wird nun beschrieben. Ein init 40 Gew.% beladenes Dowex 5OW Filterpapier, welches in Säureform erhältlich und zu 8 % mit Divinylbenzol vernetzt ist (Dow Chemical Co., Midland, Mich.), wurde in drei Stufen mit den folgenden Lösungen imprägniert.

Erste Imprägnierungsstufe

Das Filterpapier wurde durch Eintauchen in eine Lösung imprägniert, welche die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen enthielt.

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Material

Wasser

Polyäthylenoxid

o-Phthalaldehyd

7-(2_f3-Dihydroxypropy1)-theophyillin (Stabilisator)

Borsäure

Nach der Imprägnierung wurde das Papier 30 Minuten lang bei 60°C getrocknet.

Menge	ml
100	mg
50	mg
300	g
10	g
2,5

Zweite Imprägnierungsstufe

Das getrocknete imprägnierte Papier aus der ersten Stufe wurde dann durch Eintauchen in eine Lösung imprägniert, welche die folgenden Materialien in den'angegebenen Mengen enthielt.

Material Menge

Toluol 100 ml

Styrol-Acrylonitril-

Copolymer 2g

Nach der Imprägnierung mit dem Styrol-Copolymer wurde das Papier 15 Minuten lang bei 60 C getrocknet.

Dritte Imprägnierungsstufe

Das getrocknete, imprägnierte Papier aus der zweiten Stufe

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wurde dann durch Eintauchen in eine Lösung imprägniert, welche die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen enthielt. Die Materialien (1) und (4) wurden zuerst aufgelöst; die Materialien (2) und (3) wurden getrennt aufgelöst und dann zu den Materialien (1) und (4) unter Bildung einer Lösung zugegeben.

Material Menge

(1) Methanol 30 ml

(2) Aceton 70 ml

(3) Hydroxypropylzellulose 0,5 g

(4) 3-Acetoxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo_</E7chinolin-hydrochlorid 300 mg

Das Papier wurde dann 10 Minuten lang bei 60 C getrocknet und auf einen Polystyrolträger mittels eines doppelseitigen Klebebandes aufgebracht. Der Polystyrolträger schafft eine geeignete Handhabe bzw. einen Griff, womit die erhaltene, mit Reagenz imprägnierte Testvorrichtung in eine Lösung eingetaucht wird, um den Harnstoffgehalt der Lösung zu bestimmen.

Weitere Testmittel wurden nach dem gleichen Verfahren, wie in Beispiel II beschrieben, hergestellt, wobei Dowex 5OW verwendet wurde, welches zu 2 % mit Divinylbenzol und zu 16 % mit Divinylbenzol vernetzt war. Es wurde festgestellt, dass die durch Eintauchen in eine Harnstoffprobe gebildete Farbintensität durch Variieren des Vernetzungsanteiles kontrolliert werden konnte. Die Intensität stand im umgekehrten Verhältnis zum Vernetzungsgrad.

Die Geschwindigkeit der Farbbildung der Harnstoff-Stickstoff-Reagenz streifen, welche mit Trägern hergestellt worden

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waren, die Ionenaustauschharze mit unterschiedlicher Divinylbenzol-(DVB)-Vernetzung aufwiesen, wird in der folgenden Tabelle gezeigt.

Es wurden Reagenzstreifen, wie in Beispiel II, unter Verwendung von mit Ionenaustauschharz beladenem Papier, welches Dowex 50 Harze mit 2 %, 8 % und 16 % Divinylbenzol-Vernetzung enthielten, hergestellt. Die Harnstoffproben wurden dann verdünnt, 1 Minute lang bei 37°C inkubiert und auf einem Reflektometer, wie in Tabelle 1., ausgewertet.

. Tabelle 2

BESTIMMUNG DER REFLEKTIONSSTÄRKE BEI VERSCHIEDENEN HARNSTOFF-KONZENTRATIONEN UND VERSCHIEDENER DVB-VERNETZUNG (DIE WERTE DER REFLEKTIONSSTÄRKE UND DIE FARBINTENSITÄT STEHEN IM UMGEKEHRTEN VERHÄLTNIS ZUEINANDER)

Harnstoff- Stickstoff- Konzentration (mg%)	% DVB-Vernetzung	2	8	16
20 40 60	37 27 21	44 33 27	66 56 50

Die Geschwindigkeit der Farbbildung der Harnstoff-Stickstoff-Reagenzstreifen, welche aus Trägern hergestellt wurden, die

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mit variierenden Mengen an Ionenaustauschharz beladen sind/ wird in der folgenden Tabelle aufgezeigt.

Es wurden wie in Beispiel I Reagenzstreifen aus einem mit Ionenaustauschharz beladenen Papier, welches 25, 35 und Gew.% eines 8 % mit Divinylbenzol vernetzten Ionenaustauschharzes enthielt/ hergestellt. Die Harnstoffproben wurden verdünnt/ 1 Minute lang bei 37 C inkubiert und auf einem Reflektometer wie in Tabelle 1 vermessen.

Tabelle 3

ABLESUNGEN DER REFLEKTIONSSTÄRKE BEI VARIIERENDEN HARNSTOFFKONZENTRATIONEN UND VARIIERENDEM HARZGEHALT

mg% Harnstoff-Stickstoff- Konzentration	°% Harzgehalt	25	35	50
20 40 60	58 48 42	51 40 33	44 33 27

Beispiel III

Unter Verwendung eines Ionenaustauschpapieres, wie es in Beispiel II beschrieben wird, wurden Testvorrichtungen bzw. Teststreifen nach dem folgenden 3-Stufen-Verfahren hergestellt.

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Erste Imprägnierungsstufe

Das Papier wurde imprägniert, indem es in eine Lösung eingetaucht wurde, die die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen enthielt.

Material . Menge

Wasser 25 ml

Polyäthylenoxid 100 mg

7-(2,3-Dihydroxypropyl)-

theophyllin 10 g

Äthylendinitrilotetraessig-

säure, Dikaliumsalz 1,5 g

Natriumlaurylsulfat 100 mg

Methanol 75 ml

Glyzerin 0,2 ml

Borsäure 4,5g

o-Phthalaldehyd 600 mg

Nach der Imprägnierung wurde das Papier bei 50°C 20 Minuten lang getrocknet.

Zweite Imprägnierungsstufe

Material . Menge

Toluol 100 ml

Polystyrolkügelchen (Pellets) 3g

Nach der Imprägnierung mit dem Styrolpolymer wurde das Papier 10 Minuten lang bei 50°C getrocknet.

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ORIGINAL INSPECTED

Dritte Imprägnierungsstufe

Das getrocknete imprägnierte Papier aus der zweiten Stufe wurde dann durch Eintauchen in eine Lösung imprägniert, welche die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen enthielt. Die Materialien (2) , (3) und (4) wurden separat vereinigt und dann das Material (1) unter Bildung einer Lösung zugegeben.

Material Menge

(1) Methanol 25 ml

(2) Aceton 75 ml

(3) Hydroxypropylzellulose 0,75 g

(4) 3-Hydroxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo/E7chinolin 900 mg

Das Papier wurde 5 Minuten lang bei 50°C getrocknet. Der erhaltene Teststreifen kann für Blutserum oder Plasma, welche nicht verdünnt wurden, wie dies im Falle der Teststreifen der Beispiel I und II erforderlich ist, für Konzentrationen bis zu 70 mg% Harnstoff-Stickstoff verwendet werden.

Es ist selbstverständlich, dass die Verwendung des Stabilisators Hydroxypropylzellulose für die vorliegende Erfindung nicht kritisch ist. Ausserdem wird darauf hingewiesen, dass ein Stabilisator, wie Caffein, anstelle von Dyphyllin, welches in dem folgenden Beispiel verwendet wird, eingesetzt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass Dyphyllin oder dessen Substitut in Mengen über 5 g% verwendet werden sollten.

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Beispiel IV

Für Vergleichszwecke wurde ein weiterer Teststreifen nach dem. folgenden Verfahren hergestellt.

Erste Stufe

Whatman-3MM-FiIterpapier wird durch Eintauchen in eine Lösung, welche die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen enthielt, säuremodifiziert.

Material

Wasser
Benzoldisulfonsäure

N-Naphthyläthylendiamin-dihydrochlorid

Dyphyllin ' . ■

Maleinsäureanhydrid-Methylvinyläther-Copolymer (Stabilisator) 0,1 g

Nach dem Imprägnieren wurde das Papier 20 Minuten lang bei 60°C getrocknet.

Menge	ml
100	g
10	mg
400	g
10

Zweite Stufe

Das getrocknete imprägnierte Papier aus der ersten Stufe wird dann durch Eintauchen in eine Lösung, welche die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen enthielt, imprägniert.

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Material Menge

Polyäthylenoxid 1 g

Chloroform 70 ml

Aceton 30 ml

Das Papier wurde dann 20 Minuten lang bei 60°C getrocknet.

Dritte Stufe

Das getrocknete, imprägnierte Papier aus der zweiten Stufe wurde dann durch Eintauchen in eine Lösung, welche die folgenden Materialien in den angegebenen Mengen enthielt, imprägniert.

Material ^M££2§

Hexan 100 ml

o-Phthalaldehyd · 300 mg

Das Papier wurde dann wie zuvor 20 Minuten lang bei 60°C getrocknet. Das erhaltene getrocknete, imprägnierte Papier wurde dann auf einen Polystyrolträger mit Hilfe eines doppelseitigen Klebebandes aufgebracht. Der erhaltene Reagenzstreifen kann dann zur quantitativen Bestimmung von deproteinisierten Proben verwendet werden. Bei Versuchen, quantitative Bestimmungen in proteinhaltigen Proben durchzuführen, tritt unerwünschte Niederschlagsbildung auf. Diese Tatsache zeigt insbesondere die grosse Bedeutung der Erfindung.

Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen, ist es mit Hilfe

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der Erfindung möglich/ sämtliche der vorstehend genannten Ziele und Möglichkeiten zu bewerkstelligen, wobei sich weitere Vorteile ergeben, welche dem System inhärent sind. Durch die Herstellung von Reagenzstreifen gemäss der vorliegenden Erfindung werden drei spezifische Probleme gelöst.

Erstens, bei den üblichen sauren Bedingungen der Bestimmungen fallen Serumproteine normalerweise aus und interferieren mit der Entwicklung des Chromogens. Die vorliegende Erfindung elimiert die Niederschlagsbildung von Serumproteinen, indem sie unter Verwendung eines mit einem starken Kationanaustauscher beladenen Papieres eine geeignete saure Matrix schafft.

Zweitens, die verwendeten Reagentien sind normalerweise instabil. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfügung, bei welchem die Reagentien auf einer Papiermatrix in einem Format so inkorporiert werden, dass die Reagentien stabilisiert werden.

Drittens, gemäss der vorliegenden Erfindung wird der Fehler bei den reflektionsspektroskopischen Messungen zur Bestimmung des Harnstoffgehaltes im Blutserum auf ein Minimum reduziert. Gemäss der Erfindung wird ein Kopplungsagens verwendet, welches ein Chromogen bildet, das bei Wellenlängen weit über 550 nm nachgewiesen werden kann. Dadurch werden die Probleme infolge einer auf den Streifen auftretenden gelben Blindreaktion und die. durch Bilirubin und/oder Turbidität im Serum verursachte Farbbeinflussung, welche bei der Absorptions- oder Reflektionsspektroskopie

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beobachtet werden, überwunden. Durch die Verwendung von 3-Hydroxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo^h/chinolin oder dessen Dihydrochlorid-salz wird die auftretende Blindreaktion auf ein Minimum reduziert. Im Gegensatz dazu entwickelt bei Verwendung von Primachin-diphosphat-^8-(4-amino-imethylbutylamino)-6-methoxychinolin/ oder N-Naphthyläthylendiamin-dihydrochlorid das gebildete Chromogen eine Farbe, welche bei Wellenlängen in der Nähe des Absorptionsmaximums der Blindreaktion gemessen werden muss. Somit erlaubt die Verwendung von 3-Hydroxy~1,2,3,4-tetrahydrobenzo^h/chinolin oder dessen Dihydrochlorid-salz die Messung bei Wellenlängen, bei welchen die Farbe aufgrund der Blindreaktion minimal ist.

Darüber hinaus werden gemäss der Erfindung alle Reagentien in eine einzige Matrix inkorporiert, ohne Verwendung von ätzenden bzw. korrosiven flüssigen Reagentien.

Obwohl es gemäss der Erfindung, wie angegeben, durch Bestimmung des Harnstoffgehaltes von Körperflüssigkeiten besonders bedeutsam ist, eine Frühdiagnose von physiologischen Störungen durchführen zu können, findet die Erfindung auch eine wichtige Anwendung in der genauen Harnstoffbestimmung in industriellen Abwässern, bei welchen die Harnstoffkonzentration innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden muss. Mittel zur Bestimmung von Harnstoff enthaltenden Flüssigkeiten, sei es für industrielle oder für physiologische Zwecke, sind dann von grosser Bedeutung, wenn mit Hilfe des Testmittels die Bestimmung möglichst schnell, zuverlässig und auf einfache Weise, so dass sie von dem Techniker leicht erlernt werden kann, durchzuführen sind.

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Darüber hinaus muss im Falle der medizinischen Diagnose das Testmittel so genau sein, um Veränderungen im Zustand eines Patienten wiederzuspiegeln. Sämtliche dieser Ziel können mit Hilfe der Erfindung erreicht werden.

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Claims

HOFFMANN · EITLE "&"PAMNER^: "'' '

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DJPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) · D-8000 MO NCHEN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29ί19 (PATHE)

32 167 m/wa

MILES LABORATORIES. INC., ELKHART, INDIANA/USA

Testmittel und Methode zur Bestimmung des Harnstoffgehaltes in Flüssigkeiten

PATENTANSPRÜCHE

Testmittel zum Nachweis von Harnstoff, dadurch gekennzeichnet , dass es eine mit einem starken Kationenaustauschharz beladene Trägermatrix umfasst, welche in der Säureform vorliegt, wobei diese getrennt voneinander das Reagenz o-Phthalaldehyd und ein Reagenz aus der Gruppe 3-Hydroxy-1,2,3,4-tetrahydrobenz^h/chinolin, 3-Acetoxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo^h/chinolin und deren Dihydrochloridsalze inkorporiert enthält.
2. Testmittel gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass es 3-Acetoxy~1,2,3,4-tetrahydrobenzo^h/chinolin umfasst.

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3. Testmittel gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass es 3-Hydroxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo^h7chinolin umfasst.
4. Testmittel gemäss Ansprüchen 2 oder 3., dadurch gekennzeichnet , dass das Reagenz o-Phthalaldehyd in einer Menge von ca. 300 mg % bis etwa 800 mg % und das andere Reagenz in einer Menge von etwa 200 mg % bis etwa 500 mg % vorliegt, wenn das Dihydrochlorid-salz verwendet wird, und in einer Menge von etwa 600 mg % bis etwa 1200 mg %, wenn die freie Base verwendet wird.
5. Testmittel gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Reagentien voneinander durch ein polymeres Material getrennt werden.
6. Testmittel gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Trägermatrix eine saugfähige Zellulosepapiermatrix darstellt.
7. Testmittel gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Trägermatrix mit etwa 25 bis etwa 50 Gew.% Ionenaustauschharz beladen ist.
8. Testmittel gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass das Ionenaustauschharz ein Harz zwischen etwa 2 und etwa 16 % Divinylbenzol-Vernetzung darstellt. ,
9. Methode zum Nachweis von Harnstoff in einer flüssigen

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Testprobe, dadurch gekennzeichnet , dass für einen Augenblick das Testmittel gemäss Anspruch 1 in die Testprobe eingetaucht wird und die sich ergebende nachweisbare Farbänderung ausgewertet wird.
10. Methode gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Testprobe ein Blutserum darstellt.
11. Methode gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbänderung durch Messen einer Änderung in der Reflektionsstärke bei über etwa 550 nm bestimmt wird.
12. Verfahren zur Herstellung von Testmitteln zur Bestimmung des Harnstoffgehaltes in Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet , dass eine mit einem starken Kationenaustauschharz beladene Trägermatrix, die in ihrer sauren Form vorliegt, mit ersten und zweiten Reagentien, welche voneinander durch ein polymeres Material getrennt sind, inkorporiert wird, wobei das erste Reagenz o-Phthalaldehyd und das zweite Reagenz 3-Hydroxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo/h/chinolin, 3-Acetoxy-1,2,3,4-tetrahydrobenzo/h/chinolin oder deren Dihydrochlorid-salze umfasst.

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