DE2950501C1

DE2950501C1 - Teststreifan

Info

Publication number: DE2950501C1
Application number: DE2950501A
Authority: DE
Inventors: Iqbal Veyrier Siddiqi
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1978-05-17
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1983-07-07
Also published as: ES480656A1; GB2036965A; IT1114235B; ATA900379A; GB2036965B; JPS6161348B2; NL7903767A; IT7922719A0; FR2435713A1; WO1979001081A1; SE8000353L; NL184440B; AT362886B; DK18280A; JPS55500294A; FR2435713B1; BR7908678A; NL184440C; BE876328A; US4438067A

Description

Die Erfindung betrifft Teststreifen zum Bestimmen von in wäßrigen Lösungen, beispielsweise biologischen Flüssigkeiten, gelösten Substanzen mittels einer Farbreaktion mit einem oder mehreren Reaktionsmitteln, welcher einen inerten Basisträgerstreifen mit einer Beschichtung aus halbdurchlässigen Polymerperlen aufweist in denen mindestens eines der Reaktionsmittel enthalten ist

Streifen dieser Art werden im allgemeinen aus dünnen, porösen starren oder biegsamen Streifen hergestellt, in die Reaktionsmittel eingelagert sind, wobei diese Reaktionsmitte? für oui Entwicklung einer typischen Farbreaktion verantwortlich sind, wenn der Streifen mit den zu analysierenden Substanzen in Berührung gebracht wird, indem der Streifen beispielsweise in eine wäßrige Lösung der Substanzen eingetaucht wird. Solche Streifen sind besonders nützlich, um schnelle qualitative oder halb-quantitative Bestimmungen zur medizinischen Diagnose vorzunehmen. Ein tpyisches Beispiel solcher Bestimmung ist das Überprüfen von Blut oder Glukose im Urin.

Es gibt bereits viele Arten handelsüblicher Streifen, um diesen Zweck zu erfüllen, worunter die folgenden erwähnt werden sollen:

Die US-PS 30 92 463 beschreibt die Verwendung von Streifen zum Analysieren einiger Blutbestandteile. Diese Streifen werden aus Filterpapier hergestellt, das mit verschiedenen Reaktionsmitteln wie beispielsweise eingehülsten Hydroperoxiden, einem Indikator (o-Tolidin) und einem Puffer (Zitrat) imprägniert ist Unter normalen Lagerbedingungen tritt keinerlei Reaktion zwischen den Reaktionsmittel auf, und es kann keine Farbveränderung des Indikators beobachtet werden. Wenn aber die Streifen in eine Lösung getaucht werden, die eine zu analysierende Flüssigkeit enthält, beispielsweise prosthetische Gruppen von Blut, dann brechen die Kapseln hydrolytisch auf, geben nachfolgend das Hydroperoxid frei, und es kann sich eine Farbreaktion mit dem Indikator entwickeln. Diese Streifen haben jedoch den Nachteil, daß das Filterpapier (schwammi-

ges Material) als Träger der Reaktionsmittel häufig Unreinheiten aufweist, die die Farbentwicklung stören können, und außerdem ist seine Prtjfqualität für die zu analysierende Lösung von einem Test zum anderen aufgrund unvermeidbarer Unterschiede in dem zur Herstellung der Streifen verwendeten Fasermaterial nicht sehr gleichmäßig: dieses Verfahren ist daher nur qualitativ. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Einkapselung mit Hilfe einer Kolloidsubstanz wie Gelatine, Gummiarabicum oder Carboxyvinyl-Polymeren stattfindet, die sehr zerbrechliche, dünnwandige Kapsele mit fragwürdiger mechanischer und Lagerfestigkeit erzeugt Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Farbe sich innerhalb des schwammigen Materials selbst entwickeln wird, das häufig üchtundurchJässig und nicht homogen ist, wodurch weitere Quellen für Irrtümer in der Beurteilung der Farbe entstehen.

Die USrPS 39 26 732 beschreibt die Verwendung von Teststreifen zur Farbbestimmung der Katalase in Milch. Dieses Verfahren beruht auf der katalaseabhängigen Verhinderung der Farbreaktion, die bei Oxidierung einer Leuko-Farbe (o-Tolidin) durch Hydrogen, peroxid in Gegenwart von Peroxidase vorhanden ist Bei einer Ausführungsform dieser Veröffentlichung enthalten die Streifen ein inertes, festes Absorptions- und Diffusionsmittel, in das körperlich voneinander getrennte einzelne Mikrokapseln eingelassen sind. Die Mikrokapseln sind von »halb-durchlässiger wäßriger« Art (siehe Can. J. PhysioL Pharmacol. 44 (1966) 115), und das Mittel besteht aus Zellulosefasern. Wenn der Streifen in die zu analysierende Lösung eingetaucht wird, wandert das durch die Reaktionsmittel einer ersten Art von Mikrokapseln erzeugte Wasserstoffsuperoxid durch das Mittel, wobei es teilweise gehemmt wird, proportional zu der zu analysierenden Katalase, und schließlich reagiert es mit der Farbe, die sich aus Mikrokapseln einer zweiten Art verteilt hat Die Farbe wird dann innerhalb des Diffusionsmittels freigegeben, was nachfolgend die gleichen Nachteile wie vorerwähnt hat Auch bei diesem Verfahren kann die Prüffähigkeit des Streifens pro Einheitsbereich nur schwer gleichmäßig gehalten werden, und das Verfahren ist nicht genau. Ein weiterer Nachteil der Streifen mit Lagen aus faserförmigen absorbierenden Mitteln liegt darin, daß solche Mittel eine weitgehend offene Struktur aufweisen, die ungewünscht« gefärbte Arten nicht angemessen ausfiltert, die in der zu analysierenden Flüssigkeit enthalten sein können und die die gewünschte Farbreaktion stören können. Dies ist teilweise durch die Verwendung von Streifen mit geringer Porosität des Lagenmaterials geheilt worden, in denen die Reaktionsmittel verteilt oder aufgelöst werden.

Solche Arten von Streifen werden beispielsweise in der US-PS 3630957 beschrieben; sie haben aber den Nachteil, daß sie keine sofortige Prüffähigkeit für die zu analysierende Flüssigkeit aufweisen. Wenn derartige Streifen in die Flüssigkeit eingetaucht werden, dringt nämlich letztere langsam in die Poren des Materials ein (in der Größenordnung von 0,1 bis 1 μπι), und die zu analysierenden Substanzen verteilen sich zu den Reaktionsmitteln hin, wodurch die möglicherweise störenden Materialien ausgelassen werden. Dieses Verfahren benötigt jedoch mehrere Minuten oder mehr, und es ist unmöglich, genau zu sagen, zu welchem Zeitpunkt das Verfahren tatsächlich wirkungsvoll ist und wann die Farbe eich ausreichend entwickelt hat. Daher ist der Test langsam und nur qualitativ. Einige der genannten Nachteile können vermieden werden, indem ein Tropfen der zu analysierenden Flüssigkeit auf den Streifen getropft wird. Dies ist aber auch ein langsames Verfahren, und es kann nicht sicher gesagt werden, da2 der Tropfen tatsächlich immer von einem bekannten, gegebenen Bereich des Streifens aufgenommen wird; daher ist auch dieser Test nur qualitativ.

Die vorbeschriebenen Nachteile wurden teilweise durch Verwendung der in der FR-PS 23 03 290 beschriebenen Streifen vermiedea Diese Streifen enthalten als Verteilermaterial ein synthetisches Polymer, das erhalten wird durch die Phaseninversions-Fällungsrekation. Entsprechend diesem Verfahren wird eine Lösung eines Polymers in einer Mischung zweier Lösungsmittel bereitet, von denen das eine ein schlechteres Lösungsmittel für dieses Polymer ist und weniger flüchtig als das andere Lösungsmittel Wenn die Lösung trocknen kann, tritt ein Moment ein, wenn das gute Lösungsmittel ausreichend verdampft ist, um zu veranlassen, daß das Polymer langsam ausfällt, was nach vollständigem Trocknen eine offene jnoröse, gelierte schwammige Struktur zur Folge hat oiv Zellulosefasern ähnelt und günstige Prüfeigenschaften für die zu analysierende Flüssigkeit aufweist Die für die Entwicklung der analytischen Farbreaktionen der Streifen erforderlichen Reaktionsmittel können entweder durch Imprägnieren oder durch Auflösen in der ursprünglichen Polymer-Lösung eingebracht werden. Dies ist von Vorteil, weil im Fall von miteinander verträglichen Reaktionsmitteln eines in den Körper eines Polymers selbst eingesetzt werden kann, während das andere in die offene poröse Struktur eingesaugt wird, wobei die Berührung zwischen den Reaktionsmitteln in dem Trockenzustand bei Lagerung minimal gemacht wird. Diese Streifen haben viele Vorteile; die innige Struktur und die Porosität der Matrix ist dabei aber streng abhängig von den Aufbereitungsbedingungen, und die Reproduzierbarkeit der Ausführungen kann nur schwer von einer Menge zur anderen aufrechterhalten werden. Aufgrund seiner sehr faserförmigen Natur kann dieses Material auch verschiedenartige Diffusionswirkungen auf die zu analysierende Lösung haben, was eine Quelle der Unbeständigkeit in der Farbentwicklung sein kann. Außerdem entwickelt sich die Farbe in dem vollen Körper des absorbierenden Materials, das aufgrund der mit der Struktur dieser verbundenen Lichtbrechungsprobleme die Empfindlichkeit in einigen Fällen einschränken kann.

Die US-PS 39 93 451 beschreibt Teststreifen, bei denen eine Ausführungsform einen Streifen aus hydrophilem Papier umfaßt, der auf einer Seite mit einer gleichmäßigen Schicht einer homogenen Mischung aus zwei Arten von Teilchen besteht Diese Teilchen sind aus Ansammlungen hydrophiler absorbierender Materialisn Arie pulverförmiger Zellulose, Aluminiumoxid, Kieselgel usw. gebildet, die mit den Reaktion.smittellösungen imprägniert und danach getrocknet werden. Eine Art der Teilchen enthält ein erstes Reaktionsmittel, und die zweite Art enthält ein zweites Reaktionsmittel, wobei die beiden Resktionsmittel unverträglich sind und daher während der Lagerung getrennt gehalten werden. Eingetaucht in die ZU analysierende Lösung wird ein Teil dieser Lösung von den absorbierenden Materialien geprüft, und die Reaktionsmittel können mit der zu prüfenden Substanz in Berührung treten, wobei sich nachfolgend die Farbreaktion entwickelt.

Dieser Farbtest ist daher sehr schnell, die Prüfung ist aber wegen der Pulverform des absorbierenden Materials und der unkontrollierbaren Größe der die

Reaktionsmittel enthaltenden Agglomerate irrtumsanfallig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorerwähnten Mängel so weit wie möglich zu beheben. Ein idealer Teststreifen würde, kurz gesagt, die folgenden Erfordernisse und Eigenschaften erfüllen:

a) Genaues Prüfen einer gegebenen Menge an zu analysierender Lösung pro Bereichseinheit des Streifens.

b) Erreichen eines solchen Prüfens sofort im Verlauf eines ein/igen Schrittes: Eintauchen und Herausziehen.

c) Ermöglichen inniger Berührung zwischen der zu analysierenden Substanz und den Reaktionsmitteln und Ausfiltern eines ungewünschten Lösungsbestandteils, der die gewünschten analytischen Reaktionen stören könnte.

d) Ermöglichen schneller und reproduzierbarer Farbeniwickiung mii hoher Enipiinuiichkeii und guier Meßbarkeit (optisches oder Spektrophotometer).

e) Ermöglichen guter Trennung von Reaktionsmitteln im Fall von gegenseitigen Unverträglichkeiten bei Lagerung.

f) Anpassung von Reaktionsmitteln verschiedener Verträglichkeiten, z. B. wasserlöslicher Reaktionsmittel und fettlöslicher Reaktionsmittel.

g) Größtmögliches Vermeiden sogenannter »inerter« Mittel, die bei der Farbreaktion abdecken oder stören könnten.

h) Anbieten einfacher und wirtschaftlicher Herstellungswege.

i) Ausreichende mechanische Festigkeit, um unbeabsichtigter Abnutzung (Bruch durch Abrieb) zu widerstehen.

j) Lange Lagerqualität, d. h. guter Schutz der Reaktionsmittel und Bewahrung vor Verdampfung oder Zerfall.

Die Aufgabe wird in überraschender Weise durch einen Teststreifen der eingangs genannten Art gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Basisträgerstreifen nicht absorbierend und das Polymer wasserunlöslich sind, wobei sich zwischen den Perlen und dem Streifen eine reproduzierbare Menge der zu bestimmenden wäßrigen Lösung ausbreitet und die Farbreaktion ausschließlich innerhalb der Perlen stattfindet.

Alternativ kann der Basisträgerstreifen auch eine Metallfolie sein, beispielsweise eine Aluminiumfolie oder eine Glasfolie. Die Perlen werden einfach durch Adhäsion an dem Trägerstreifen angebracht ohne jede dispersive oder absorbierende Matrix, um die Perlen wie in die Streifen der vorbekannten Art einzubetten, bei denen diese Matrix gewöhnlich als ein Prüfmittel für die zu testenden Lösungen dient und auch als ein Entwickiungsmittei für die gewünschte analytische Farbreaktion. Daher entwickelt sich die Farbe in dem erfindungsgemäßen Streifen innerhalb der Perlen selbst was im Hinblick auf die Reproduzierbarkeit der Farbentwicklung sehr vorteilhaft ist, weil ein unregelmäßiges Verteilen der Reaktionsmitcel auf diese Weise eng eingeschränkt ist Außerdem weist der erfindungsgemäße Streifen trotz des Mangels an Adsorptionsmittel eine sehr genaue Prüfkapazität auf. In diesem ι Zusammenhang muß darauf hingewiesen werden, daß die Adsorptionskraft der Perlen selbst (oder vielmehr des hydrophilen Polymers, das die Perlen bildet) keinen besonderen Einfluß hat, weil gerade der Raum zwischen den Perlen für die Schaffung der Prüfwirkung auf die zu analysierende Lösung geeignet ist. Dies ist möglich, weil die Perlen aus einem hydrophilen Polymer bestehen, das

-, durch diese Lösung angefeuchtet wird, wenn der Streifen in sie eingetaucht wird, und das daher sofort aufgrund von Kapillarwirkung einen gleichmäßigen Anteil Flüssigkeit pro Flächeneinheit festhalten wird. Daher kann, abhängig von den Befeuchtungseigenschaften des verwendeten Polymers und von dem durchschnittlichen Durchmesser der Perlen, die Menge der pro Flächeneinheit des Streifens geprüften Flüssigkeit bestimmt und unit > Kontrolle gehalten werden. Hierfür haben die Perlen vorzugsweise einen gleichmäßigen

r, durchschnittlichen Durchmesser und werden gleichmäßig auf dem Streifen aufgebracht, d. h. als eine Molekularfilm-Beschichtung. In einem solchen Fall ergibt sich der Raum zwischen den Perlen aus dem Anordnen der Perlen auf dem Streifen in im

:o wesentlichen enger Beziehung lueinuiiuci, sO daß zwischen den Perlen auf dem Streifen gleichmäßig verteilte Leerstellen geschaffen werden. Die Summe dieser Leerstellen ergibt ein gleichmäßiges Volumen pro Flächeneinheit, das mit der zu analysierenden

r> Lösung gefüllt werden soll, wenn der Streifen in sie eingetaucht wird. Die Perlen werden vorzugsweise mittels eines Klebstoffes an dem Streifen angebracht, aber andere Mittel wie beispielsweise Oberflächenerweichu.rg des Kunststoffträgers durch Hitze auf dem

jo Punkt, so daß die Perlen unmittelbar an ihm haften, sind auch möglich. Es ist in diesem Stadium zu bemerken, daß das Prinzip des Nebeneinanderfügens von Perlen auf einem Streifen, um eine Prüfwirkung für eine Flüssigkeit zu erbringen, an sich nicht neu ist. Es ist bereits

J₅ beispielsweise in der FR-PS 21 91 734 beschrieben worden, bei der ein Streifen zum Feststellen und Bewerten von Substanzen vorgeschlagen wird, wobei ein Tropfen einer Lösung dieser Substanz auf den Streifen aufgebracht und die Farbe spektrophotometrisch bestimmt wird, die sich durch irgendeine Reaktion zwischen den Reaktionsmitteln auf dem Streifen und den zu analysierenden Substanzen entwickelt. In dem Streifen entsprechend dieser Patentschrift gibt es zumindest drei Schichten mit unabhängigen Funktionen: Eine der Schichten dient als ein Reaktionsmittel festhalten&es Mittel, eine zweite Schicht dient als ein Filterelement und eine dritte Außenschicht wirkt als Verteilermittel zum gleichmäßigen Verteilen der zu analysierenden Flüssigkeit auf der Oberfläche des

so Streifens. Diese Wirkung wird durch Verwendung kugelförmiger Perlen aus Glas oder Polymerharz erreicht, die nebeneinander als Ausbreitungsschicht aufgebracht und mit Hilfe eines Klebstoffes auf der Oberfläche aufgeschichtet sind. Es ist jedoch nirgendwo in dieser Veröffentlichung gesagt, daß solche Perlen wie bei der Erfindung auch die analytischen Reaktionsmittel des Streifens enthalten können, und daß die Farbreaktion ausschließlich innerhalb der Perlen stattfindet

Vorzugsweise werden im Fall der Erfindung die bo Größe der Perlen und die chemische Natur des Polymers so ausgewählt daß die geprüfte Flüssigkeit in einem Maße in die Perlen eindringt das ausreicht um eine beobachtbare Farbe sich innerhalb etwa einer Minute entwickeln zu lassen. Das Polymer muß daher ,τ angemessen strukturiert sein (Halb-Durchlässigkeit), und unter diesen Umständen werden die möglicherweise in der Lösung enthaltenen ungewünschten Stoffe ausgefiltert weil das Polymer ermöglicht daß die zu

analysierenden Substanzen sich in die Perlen hinein verteilen und andere Substanzen mit gröberen Molekulargewichten (Proteine oder rote Blutkörperchen, die beispielsweise Bestandteile des Blutes sind) abgeblockt werden. Einige Daten bezüglich der Einstellung der Reaktionsmittel innerhalb der Perlen werden nachstehend gegeben.

Die Perlen können alle von der gleichen Art sein und die ReuK'jonsmittel alle durcheinandergemischt enthalten, falls sie miteinander verträglich sind, oder getrennt voneinander, wenn dies erforderlich ist; das Verfahren zum Erreichen dieser Trennung wird nachstehend beschrieben. Die Perlen können andererseits auch von verschiedener Art sein, beispielsweise kann eine Art eines der Reaktionsmittel enthalten und eine andere Art ein anderes Reaktionsmittel, wobei diese Reaktionsmittel möglicherweise nicht miteinander verträglich sind. In einem solchen Fall entwickelt sich die Farbe nur in einer Art der Perlen, dies ist aber ohne Bedeutung, weil die Perlen klein genug hergestellt werden können (etwa 2ö bis 200 μπι), um den verfärbten Bereich gleichmäßig erscheinen zu lassen.

Gewöhnlich ist das für die Perlen verwendete Polymer zum Zwecke guter Farbbeobachtung durchsichtig oder durchscheinend, und in einem solchen Fall kann die die Perlen tragende Kunststoffolie zur besseren Reflexion trübe sein, beispielsweise durch Titandioxid oder irgendeinen anderen trüben Füllstoff (BaCOj, CaSO₄. Papierbeschichtungspigmente usw.). Erstaunlicherweise hat sich jedoch herausgestellt, daß jn das T1O2 ebenfalls in die Perlen eingelassen werden kann, wenn gewünscht. Und zwar ist dies möglich, weil die Lage der Perlen, die für die Farbentwicklung am wichtigsten ist, sich nahe der Peripherie dieser befindet, d. h. die Anwesenheit des weißen Pigments in den }-, Perlen hat keine nachteilige Wirkung auf die Beobachtung der Farbe, sondern fördert eher den Kontrast.

Das Polymer der Perlen der erfindungsgemäßen Streifen kann aus den meisten wasserunlöslichen hydrophilen Polymeren ausgewählt werden, sofern diese in nicht mischbaren organischen Lösungsmitteln aus Gründen aufgelöst werden können, die weiter unten beschrieben werden. Als solche können Produkte, die aus Zellulose, Hydroxyacryl-Polymeren. Polyalkylen-Oxy-Polymeren und Polyamiden hergeleitet sind, -r. verwendet werden. In der Zellulosegruppe können Zellulose-Ester und -Äther wie Methylzellulose, Äthylzellulose, Butylzellulose, Zelluloseazetat, Propionat und Butyrat verwendet werden. Die Menge der Reaktionsmittel, die in die Perlen eingebracht werden können, ist v> extrem verschieden und hängt natürlich von der Löslichkeit der besonderen Reaktionsmittel, von der den Tests zu gebenden Empfindlichkeit und anderen Erfordernissen ab, die sich einem Fachmann von Fall zu Fall stellen. Dies wird in den nachfolgenden Beispielen beschrieben werden.

Die Perlen können nach bekannten Verfahren hergestellt werden, und zwar insbesondere nach der folgenden Veröffentlichung: T. M. S. CHANG »Microencapsulation of Enzymes and Biological« aus »ME- THODS IN ENZYMOLOGY« Bd. 44 (1976), Seite 210. Das angewandte Verfahren hängt von dem besonderen gewünschten Erzeugnis ab. Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung wurde so ein Teststreifen zur Bestimmung der Glukose im Urin geschaffen. Die betroffenen chemischen Reaktionen waren die klassische Oxidation der Glukose in Gegenwart einer Glukoseoxidase und die Feststellung des Wasserstoff superoxids, das in Gegenwart von Peroxidase mittels o-Tolidin frei wird. Zur Herstellung der Perlen wurde ein Ester der Zellulose ausgewählt und in einem mit Wasser nicht vermischbares o-Tolidin enthaltenden organischen Lösungsmittel gelöst. Dann wurde eine gepufferte Wasserphase, die die Enzyme enthielt, innerhalb dieser organischen Lösung aufgeschlämmt, wodurch Tröpfchen der Wasserphase innerhalb der organischen Lösung gebildet wurden. Danach wurde diese Emulsion erneut in einer zweiten Wasserphase dispergiert, was die Bildung von Polymerlösungstropfen in dieser zweiten Wasserphase zur Folge hatte, wobei jeder dieser Tropfen immer noch in sich aufgeschlämmt die Tröpfchen der ersten Wasserphase enthielt. Dann wurde die Dispersion der Verdampfung ausgesetzt, wodurch das organische Lösungsmittel entfernt wurde und wodurch harte Zelluloseesterperlen mit kleinen Vakuolen, gefüllt mit der Wasserlösung der Enzyme, erhalten wurden. Das o-Tolidin blieb aufgelöst in dem Poiymerharz seibsi und wurde so davon abgehaiieii, sieh mit den Enzymen zu vermischen. Die Perlen wurden gefiltert, getrocknet und der Kalibrierung mit geeigneten Drahtsieb-Größen unterworfen, wobei die Perlen in der Größenordnung von ΙΟΟμηι ausgewählt wurden. Dann wurden die Perlen als kontinuierliche Monoschicht-Beschichtung unter Verwendung eines Klebers auf einen Kunststoffträgerstreifen aufgebracht. Jeder übliche Kleber in flüssiger Form kann hierfür verwendet werden, beispielsweise Lösungen aus Ca/bcxymethyl-Zellulose (CMC), Polyvinylalkohol (PVA), Gummiarabikum, Butadien-Styrol-Gummi (3M) usw. Um die Perlen auf dem Kunststoffstreifen zu verkleben, kann eine sehr dünne Schicht der Kleberlösung aufgesprüht oder auf andere Weise auf dem letzteren aufgebracht werden, und die Perlen werden regelmäßig daran befestigt unter Verwendung mäßigen Drucks und einer ausgleichenden flachen Oberfläche, !n diesem Fall wurden die Perlen als eine Monoschicht aufgebracht, wobei die Perlen sich im wesentlichen kontinuierlich berührten. Als Alternative können die Perlen mit einer verdünnten Lösung des Klebers befeuchtet und auf dem Kunststoffstreifen mit Hilfe eines Abstreichmessers oder irgendeines ähnlichen Werkzeugs aufgebracht werden. In diesem Fall kann die Verwendung dickerer Perlschichten (Doppel- oder Dreifachschichten) in Betracht gezogen werden.

Bei Verwendung wird der Streifen in die die Glukose enthaltende Lösung eingetaucht und sofort wieder herausgezogen. Dann darf er eine gegebene Zeitspanne lang so verbleiben, die ausreicht, damit die in dem Raum zwischen den Perlen gefangene Lösung in die Ferien selbst eindringen und die die Enzyme enthaltenden Vakuolen erreichen kann. Dort finden dann die Reaktionen statt, und der Sauerstoff, der von der Percxidase freigegeben wird, die auf das durch die Oxidation von Glukose erzeugte H2O2 einwirkt, wandelt das dicht an den Vakuolen liegende o-Tolidin in die gewünschte blaue Farbe um. Vom praktischen Standpunkt aus, um die Farbe sich innerhalb einer vernünftigen Zeitspanne von beispielsweise einer Minute entwickeln zu lassen, muß die Tiefe, bis zu der die zu analysierende Substanz in das Polymer eindringen muß, um im wesentlichen die Reaktionsmittel der Perlen zu erreichen, einen Bruchteil eines Mikron bis zu einem Mikron betragea Daher soll die Dicke der halb-durchlässigen Membran, die die in naher Reichweite von außen liegenden Vakuolen schützt, vorzugsweise zwischen 0,1 bis 1 um betragen.

Bei einer anderen Ausführungsform wurde ein

ίο

Streifen hergestellt, der die Verwendung zweier nicht miteinander verträglicher, fettlöslicher Reaktionsmitlei umfaßte. In diesem Fall wurde eine erste Art Perlen durch Auflösen eines Polymers und des ersten Reaktionsmittels in einem geeigneten, nicht wasserlöslichen Lösungsmittel hergestellt. Diese Lösung wurde in einer Wasserphase verteilt und danach der Verdampfung ausgesetzt, die eine wäßrige Dispersion von PolymerperleS mit im wesentlichen gleicher Größe (etwa 60 μπι) erzeugte, welche das erste Reaktionsmittel in gelöstem Zustand enthielten. Diese Perlen der ersten Art wurden dann gefiltert, getrocknet und kalibriert. Perlen einer zweiten Art wurden auf identische Weise hergestellt, aber unter Verwendung des zweiten Reaktionsmittels. Nach dem Trocknen wurden beide Perlarten in einem solchen Verhältnis vermischt, duß geeignete äquivalente Mengen der Reaktionsmittel in der Mischung vorhanden waren; dann wurde diese zur Herstellung der Teststreifen wie im Fall der ersten vorherbeschriebenen Ausführungsform verwendet. L).as Verwendungsgebiet für die Streifen dieser beiden Ausführungsformen wird nachstehend mehr im einzelnen beschrieben.

Bei der oben beschriebenen Herstellung der Perlen können viele in Wasser nicht lösliche Lösungsmittel verwendet werden, die aber eine gute Lösungskraft für die ausgewählten hydrophilen Polymere haben; als solche chlorierte Lösungsmittel können beispielsweise Methylenchlorid, Chloroform und Trichlor-ÄthyUm verwendet werden ebenso wie Ester und Äther wie beispielsweise Äthylazetat, Butylazetat, Diäthyläther usw. Im allgemeinen müssen solche Lösungsmittel flüchtig genug sein, um bei geringer Erhitzung unid Einblasen von Luft oder vermindertem Druck durch Verdampfung entfernt zu werden.

Um die Emulsions- und Dispersionsvorgänge wie oben erwähnt durchzuführen, wird die Verwendung emulgierender Mittel nachdrücklich empfohlen. Alls solche eignen sich die meisten handelsüblichen Emulsionsmittel mit neutralen Eigenschaften, d. h. Natrium-Laurylsulfat, »Tween 20« (hergestellt von der Firma ICH) usw.

Aus der vorangehenden Beschreibung kann entnommen werden, daß die oben genannten Erfordernisse und Eigenschaften eines idealen Teststreifens durch die vorliegenden Streifen im wesentlichen erfüllt werden. Aufgrund des Vorhandenseins hydrophiler Perlen, die gleichmäßig auf einem nicht-porösen, nicht wasserdurchlässigen Kunststoffträgerfilm angeordnet sind, wird eine genaue und schnelle Prüfung der zu analysierenden Flüssigkeit erreicht. Aufgrund der sich aus dem Herstellungsverfahren ergebenden innigen Polymerstruktur wird das Reaktionsmittel bei Lagerung wirksam getrennt und geschützt (was ganz wesentliche Bedeutung hat, wenn die Lagerung zusammen mit einem Hydroperoxid und einem oxidierbaren Indikator stattfindet), obwohl die Perlen eine innige Berührung der zu analysierenden Substanzen mit den Reaktiomsmitteln erlauben, die in den Perlen enthalten sind, und gleichzeitig ungewünschte Stoffe ausschließen. Die Konzentration der Reaktionsmittel nahe der Oberfläche der Perlen ist ausreichend, um brauchbare Farbentwicklungen mit einer Durchdringung der zu analysierenden Lösung zu erhalten, wobei nur ein kleiner Teil der Gesamtdicke der Perlen betroffen ist In dieser Hinsicht soll darauf hingewiesen werden, daß auch in bezug auf Überlegungen hinsichtlich der Kontaktoberfläche ein bedeutsamer Unterschied zwischen dem bekannten Stand der Technik und der Erfindung besteht. Beim Stand der TechAik ist die das beobachtbare Reaktionsmittel enthaltende Oberfläche eine flache Fläche, wobei die Absorptionskraft und Reflexion derselben sich auf ebene Ausmaße beziehen. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche nicht flach, sondern besteht aus einer Folge von kugelförmigen Perlen, deren Gesamtoberfläche gleich 4 πι* ist (worin r der Radius der Perlen ist). Es kann leicht errechnet werden, daß das Verhältnis des Bereichs dieser Perlen zu dem Bereich der Oberfläche, die diese Perlen trägt, π ist, d. h. der verfügbare Bereich ist jetzt mehr als dreimal größer als der Bereich, der in den Streifen entsprechend dem Stand der Technik verfügbar war. Auch vom Standpunkt der Farbbeobachtung kann errechnet werden, daß der beobachtbare Bereich von einer Anordnung von Perlen auf einer flachen, von außen sichtbaren Oberfläche ungefähr l,4mal so groß ist wie die flache Oberfläche selbst; daher wird die beobachtbare Farbdichte und -empfindlichkeit im Vergleich zu den Streifen bekannter Art erhöht.

Es kann auch betont werden, daß bei den meisten Teststreifen-Ausführungsformen bekannter Art die schwammigen Stoffe die zum Prüfen der zu analysierenden Lösung verwendet werden, gleichzeitig die festzustellende Verbindung, die Farbe und die anderen Reaktionsmittel aufnehmen müssen. Außerdem haben solche Stoffe eine große innere Kontaktfläche und weisen im allgemeinen einen Mangel an Homogenität auf, weil sie zwei gegensätzliche Eigenschaften nicht gut vereinigen können: Eine hohe Absorptionskapazität für die zu analysierende Flüssigkeit und eine Aufgleichswirkung auf die Wanderungsanteile der verschiedenen betroffenen Chemikalien (keine Chromatographie-Wirkungen). Alle diese Nachteile wurden bei der Erfindung ausgeräumt. Bei der Erfindung ist auch die Reproduzierbarkeit der Farbentwicklung wegen der relativ engen Raumkonzentration der gefärbten Bereiche und der Vermeidung der Diffusion der Farbe außerhalb der Perlen gut. Eine weitere günstige Eigenschaft liegt in der völligen Unterdrückung der faserförmigen Einbettungsmatrix der Streifen der vorbeka;.nten Art. wodurch die sich auf die chromatischen Eigenschaften solcher faserförmigen Medien beziehenden unterschiedlichen Diffusionswirkungen vermieden werden.

Schließlich können die erfindungsgemäß verwendeten Streifen sehr einfach und wirtschaftlich hergestellt werden, da sie nur zwei bauliche Elemente umfassen, d. h. die Perlen und die Trägerstreifen, wobei die Perlen verglichen mit den zerbrechlichen Monokapseln der bekannten Bauart eine feste und widerstandsfähige Struktur aufweisen. In solchen Perlen sind die Reaktionsmittel gut gegen die Außenwelt abgeschirmt, und die vorliegenden Streifen können ohne Veränderung ihrer analytischen Eigenschaften ein langes Aufbewahrungsalter erreichen.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

_fo. 2 g Zellulose-Triazetat und 0,25 g o-Tolidin worden in 50 ml CH₂Cl₂ mit 0,1 g eines Surfactant (»Tween 20« der Firma ICI = Polyoxyäthylen-Sorbitanmonolaurat) aufgelöst, um eine Polymerlösung (Lösung A) zu bilden.

Eine Wasserlösung wurde durch Vermischen von 33 ml Glukose-Oxydase-Lösung bei 1000 WJmI, 60 mg Peroxidase (60 WJmg) und 185 mg eines Zitratpuffers pH 4,7) zubereitet. Dies ergab die Lösung B.

Die Lösung B wurde dann in der Lösung A unter folgenden Bedingungen emulgiert: Temperatur = Zimmertemperatur, Rührer-2000 U/min, Zeit = 20 Minuten. Die Emulsion bestand aus Tröpfchen der Lösung B (1 bis 5 μπι) suspendiert in der organischen Polymer-Lösung. Dann wurde diese Emulsion in der zweiten wäßrigen Phase dispergiert, die aus 460 mg Natrium-Laurylsulfat in 800 ml eines 0,1 M wäßrigen Azetatpuffers bestand, wobei darauf geachtet wurde, daß nicht zu schnell gerührt wurde, damit nicht zu kleine Teilchen erhalten wurden Diese Dispersion bestand so aus Tropfen der organischen Lösung A, suspendiert in der zweiten Phase, wobei jeder Tropfen gleichmäßig verteilt die Tröpfchen der Lösung B enthielt.

Die Dispersion wurde unter Rühren 30 Minuten lang auf St)" C erhitz:., wahrend Luft auf die Oberfläche geblasen wurr<e. Das CH2CI2 wurde nach und nach ausgetrieben, was die Bildung von festen Polymerperlen zur Folge hatte, die das o-Toliuin und die Lösung B der Enzyme als winzige Vakuolen enthielten, die in dem mikroporösen Körper der Perlen eingeschlossen waren. Als das CH2CI2 völlig entfernt war (was am Geruch des Lösungsmittels festgestellt werden kann), wurden die Perlen gefiltert und getrocknet. Sie wurden unter dem Mikroskop untersucht, wobei sich ergab, daß sie Durchmesser von zwischen etwa "0 bis 100 μίτι hatten, wooei die Vakuolen sichtbar dicht am Umfang lagen, und die Membran, die die äußeren Vakuolen von außen trennte, nur einen Bruchteil eines μιη betrug. Eine solche Anordnung wird in den Fotos dargestellt, die mit einem Abtast-Elektronenmikroskop aufgenommen wurden und in der Anlage beigefügt sind.

F i g. 1 zeigt im Foto die Perlen mit 200facher Vergrößerung und ihre Größenverteilung;

F i g. 2 zeigt im Foto eine Vergrößerung einer der Perlen des Fotos 1 (950fach);

F i g. 3 zeigt im Foto eine Vergrößerung eines Teils einer der Perlen des Fotos 1 (4700fach) und das Vorhandensein der gewöhnlich mit der Lösung B gefüllten Vakuolen. Die meisten gezeigten Vakuolen sind aufgrund des sich in ihnen entwickelnden Drucks zerbrochen, als sie dem Vakuum des Elektronenmikroskops ausgesetzt wurden.

Die Perlen wurden der Kalibrierung mit einem Drahtsieb unterworfen, um die Perlen mit einer Größe von 100 μιτι Durchmesser auszuwählen. Dann wurden die ausgewählten Perlen gleichmäßig als eine fortlaufende Monoschicht (wobei jede Perle im wesentlichen ihre Nachbarn berührt) auf einem selbstklebenden Kunststoffstreifen (Typ »EGAFIX« der Firma R. BURKHART, Luzern/Schweiz) abgelagert um einen Streifen in Übereinstimmung mit der Erfindung zu erhalten.

Die entsprechend der Beschreibung erhaltenen Streifen wurden eine Sekunde lang in Lösungen aus Glukose mit verschiedenen Konzentrationen (siehe unten) eingetaucht, und die Farbe durfte sich eine Minute lang entwickeln; dann wurde die Farbe abgelesen. Die Farbe war eine Folge der Oxidation von o-Tolidin durch die Psroxidase-Katalyse-Wirkung des H2O2, befreit durch die Glukose-Oxidase katalysierte Oxidation von Glukose, wodurch eine blaue Indikatorfarbe erzeugt wurde. Die Ergebnisse sind nachstehend angegeben:

Glukose-Lösungen

(Konzentration
g/l)

Farbe der Steifen

2,5
5
10

sehr helles blau
hellblau
mittelblau
tiefblau

Es ist wichtig festzustellen, daß zum Erreichen reprodzierbarer Ergebnisse die Farbablesungen in festen Intervallen nach dem Eintauchen der Streifen "> vorgenommen werden müssen, da zur Zeit des Ablesens die Reaktion noch nicht beendet und ein Teil der Glukose noch nicht verbraucht ist.

Die oben erwähnten Streifen waren bei Lagerung unter normalen Trocknungsbedingungen sehr stabil. Da 2i'. die membrantörmige Wand der Vakuolen halbdurchlässig ist, waren die Enzyme aufgrund ihre Molekulargewichts wirkungsvoll darin eingeschlossen, das zu hoch war, als daß die Enzyme durch diese halb-durchlässige Membran ausfiltern konnten.

Beispiel 2

Wie in Beispiel 1 wurden Perlen zubereitet, wobei das o-Tolidin aber in der Polymer-Lösung weggelassen wurde. Dieser Indikator wurde später den gct.ockneten «1 Perlen durch Imprägnieren der Perlen mit einer Lösu.ig aus o-Tolidin in Toluol und nachfolgendes Trocknen zugeführt. Dann wurden Teststreifen mit den Perlen wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, und sie verhielten sich im Feldgebrauch identisch.

^J' Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, aber mit folgender Abwandlung: Die Lösung A des Polymers wurde aus 4 g Zellulosetriazetat, 03 g »Tween 20«, 1 g «ι TiO₂ und 50 ml CH₂Cl₂ hergestellt Die Perlen wurden genau wie in Beispiel 1 hergestellt und verwendet, um Teststreifen zu bilden. Beim Testen der Streifen mit Glukose-Lösungen ergaben sie gleich gute Ergebnisse, jedoch mit verstärktem Farbkontrast

Beispiel 4

Eine erste organische Lösung wurde durch Vermischen folgender Bestandteile hergestellt: CH₂Cl₂ 25 ml; Natrium-Laurylsulfat 03 g; Zellulose-Triazetat 2 g; Cumol-Hydroperoxid 03 g; 6-methoxychinolin 0,16 g; Äthylenglykol (Stabilisierer) 03 g.

Diese Lösung wurde in 400 mg eines 0,1 M Azetat-Puffers (pH 5,8) mit einem Gehalt von 0,5 g Natrium-Laurylsulfat emulgiert; dann wurde sie wie in Beispiel 1 beschrieben, verdampft um Perlen einer ersten Sorte (C) zu ergeben, die gefiltert und getrocknet wurden.

Eine zweite Sorte Perlen (D) wurde auf die gleiche Weise unter Verwendung folgender Mischung als organische Lösung hergestellt: CH₂Cl₂ 25 ml; Zellulose-Triazetat 1 g; Natrium-Laurylsulfat 03 g; o-Tolidin 0,25 g. Die wäßrige Dispersionsphase war die gleiche wie oben.

Danach wurden Streifen wie in Beispiel 1 beschrieben unter Verwendung einer Mischung aus Perlen C und D im Gewichtsverhältnis 1 :1 hergestellt Die so hergestellten Teststreifen wurden dann geprüft um Blutspuren in wäßrigen Lösungen zu bestimmen. Der Testmechanismus entsoricht dem in Verbindune mit der

US-PS 30 92463 beschriebenen und basiert auf der Fähigkeit einiger Blutkomponenten (Hämoglobin-Bestandteile), die Verbringung von Sauerstoff aus dem Peroxid in das o-Tolidin mit nachfolgender Bildung blauer Farbe zu katalysieren. Die folgenden Ergebnisse wurden erzielt:

Hämoglobin- Farbe des Streifens

Konz.

(mg/1)

(nach einer Minute)

0,923 6,16

hellblau blau

Außer den obigen Beispielen können viele andere Arten vce Streifen zum Messen anderer biologisch erzeugter Substanzen wie Laktoglukose, Cholesterol, Ketonbestandteile und Bilirubin hergestellt werden. Außerdem können die Streifen auf vielen anderen Gebieten verwendet werden, wo das schnelle Überprüfen von Wasserlösung wichtig ist, z.B. chemische Synthese, Plattierung, Oberflächenbehandlung usw.

Streifen können auch leicht mit einer Perlensorte auf der einen und einer anderen Sorte auf der anderen Seite hergestellt werden, zum wahlweisen Messen zweier verschiedener Bestandteile in einer Lösung.

Ein Faktor ist sehr wichtig und sollte immer sorgfältig beachtet werden, wenn man Perlen herstellt, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, für den Fall, daß die Perlen eine Wasserlösung eines in Wasser löslichen Bestandteiles enthalten. Um schnell für die zu analysierende Lösung erreichbar zu sein, müssen die diese Wasserlösung enthaltenden Vakuolen sehr dicht an der Oberfläche der Perlen liegen, aber natürlich nicht zu sehr, da andernfalls die Vakuolen plötzlichem Zerplatzen nicht widerstehen können. Mit anderen Worten, die die Vakuolen von außen trennende Wand muß stark genug sein, um den mechanischen Stärkeeigenschaften zu entsprechen, aber auch dünn genug, um die Diffusion der zu analysierenden Substanzen innerhalb vernünftiger Zeit zu ermöglichen. Solche Wandstärke kann kontrolliert werden durch ordnungsgemäßes Anpassen der osmotischen Faktoren a) der Lösung, die in die Perlen eingelassen werden soll, und b) der Wasserphase, die als endgültige Dispersionsphase bei der Herstellung der Perlen dienen soll Solche osmodschen Faktoren werden in annehmbaren Grenzen {,ehalten, wenn das Verhältnis der molaren

s Konzentration der Bestandteile der ersten Wasserphase zu der der Bestandteile der zweiten Wasserphase zwischen 1:5 und 5:1 liegt

Wird die untere Grenze überschritten, kann der Einschlußertrag gering sein, und die Vakuolen können

to zu weit von der Peripherie der Perlen verteilt sein, was zur Folge haben kann, daß die Farbreaktion sich zu langsam entwickelt, um praktisch verwendbar zu sein. Auf der anderen Seite besteht das Risiko, wenn die obere Grenze dieses Bereichs überschritten wird, daß die Außenwand der Vakuolen zu dünn wird (das Wasser von außen wird versuchen, in die Perlen einzudringen, um die eingeschlossene Lösung zu verdünnen), und die Vakuolen können teilweise während der Herstellung oder bei der Lagerung zerbrechen, wobei ein Teil der eingeschlossenen Erzeugnisse verloren geht

Beisρiei 5

Eine organische Lösung (O) aus Zellulose-Triazetat wurde durch Auflösen von 2 g eines granulierten Polymers in 25 mg CH₂Cl₂ hergestellt, das 0,1 g »Tween 20« und 0,25 g o-Tolidin enthielt, und zwar unter Rühren. Dann wurde eine erste WasserphaseWl durch aufeinanderfolgendes Abmessen und Mischen von 3,5 ml Ghikoseoxidase-Lösung (1000 Internationale

JO Einheiten pro ml), 60 mg Peroxidase, 133,8 mg Trinatriumzitrat und 51,4 mg Zitronensäure zubereitet, wobei die beiden letzteren Bestandteile vor dem Auflösen zuerst in trocknem Zustand miteinander vermischt wurden. Dann wurde die erste Wasserphase Wl in der

» organischen Lösung bei Zimmertemperatur und hoher Geschwindigkeit cmulgiert, bis eine reguläre Emulsion W1/O erreicht wurde (Tropfen der Wasserphase etwa 1 bis 5 μηι, verteilt in der organischen Lösung). Während dieses Vorganges kann Kühlung erforderlich werden, um ein Erhitzen und mögliches Denaturieren der Enzyme zu verhindern.

In der Zwischenzeit wurden die drei folgenden Lösungen der zweiten Wasserphase (W2a, W2b und W2c) durch Auflösen der folgenden Bestandteile in 350 ml destilliertem H₂O hergestellt:

Bestandteile	W2a	W2b	W2c
Trinatriumzttrat	6,69 g	1348 g (0,13 M)	26,76 g
Zitronensäure	2,8 g	5,4 g (0,07 M)	10,8 g
(NH₄J₂SO₄	2,31g	4,62 g (0,13 M)	9,24 g
Natrium-Laurylsulfal	202 mg	202 mg	202 mg
Wasser fur die Herstellung	350 ml	350 ml	350 ml

Dann wurde die Emulsion WI/O in W2b durch langsames Zuführen von W1/O und schnelles Rühren in W2bd»pergiert

Nach Abschluß dieser Zufügung wurde das Rühren fortgesetzt, und die Temperatur wurde nach und nach ujf 4O⁹C erhöht, wobei ein Strom von Stickstoff über die Oberfläche der gerührten Dispersion geleitet wurde, bis das Methylenchlorid durch Verdampfung entfernt war. Die resultierende Suspension von Polymerperlen wurde gefiltert und getrocknet, und die gefilterte Wasserphase wurde nach restlichen nicht eingeschlossenen Enzymen (Glukoseoxidase) durch übliche Mittel analysiert Es wurde festgestellt, daß nur 3% der ursprünglich verwendeten Glukoseoxidase nicht in den Perlen eingeschlossen war, was ein Beweis für die hohe

μ Einschlußfähigkeit war.

Der vorbeschriebene Dispersionsschritt wurde mit weiteren Mengen an WI/O·Emulsionen unter Verwendung der vorgenannten Wasserphasen W2a und W2c wiederholt. In derartigen Fällen betrugen die Einkapse· lungsergebnisse für die Enzyme 72% bzw. 82%. Dies zeigt, daß die besten Ergebnisse erhalten wurden, wenn die Pufferkonzentrationen in der ersten und der zweiten Wasserphase etwa gleich sind.

Beispiel 6

Zubereitung eines Teststreifens zur Feststellung des Vorhandenseins von Katalase in Kuhmilch

Das Vorhandensein von Katalase in der Milch von Wiederkäuern ist das Zeichen von Krankheit, und eine einfache Art, die Enzyme zu entdecken, kann zur Feststellung solcher Krankheiten in einem frühen, leicht heilbaren Stadium beitragen. Die im vorliegenden Streifen betroffenen Reaktionen sind folgende: Teilen der Laktose der Milch in Laktoglukose mit Galaktosidase. Oxidierung der Laktoglukose in der Katalyse-Gegenwart von Laktoglukose-Oxidase, wodurch Wasserstoffsuperoxid hergestellt wird. Zersetzung des H₂O₂ in Wasser und O₂ durch die möglicherweise vorhandene Katalase. Feststellung des vorhandenen ReSt-H₂O₂ durch seine Wirkung auf o-ToIidin in Gegenwart von Peroxidase (gleiche Farbreaktion wie bei den vorangehenden Beispielen).

Vier Gramm Zellulose-Triazetat und 0.02 g o-Tolidin wurden in 50 ml CH₂Cl₂ mit 0,4 g »Tween 20« gelöst Die Lösung wurde in zwei gleiche 25-mI-Fortionen El und E2 aufgeteilt

Dann wurde eine erste Wasserphase (Fl) durch Auflösung von 10 LU. katalasefreier 0-Galaktosidase » und 150 LU. katalasefreier ^-Laktoglukose-Oxidase in 3,5 ml eines 0,1 M Phosphatpuffers (pH 7,5) zubereitet, der etwas Magnesiumchlorid (0,003 M MgCl₂) enthielt

Eine weitere Wasserphase (F2) wurde auf gleiche Weise mit 100 LU. Peroxidase in 3,5 ml des gleichen Phosphat-MgCb-Puffers zubereitet Dann wurde Fl mit El unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 für den FtJl der Emulgierung von B in A beschrieben emulgiert; F2 wurde in gleicher Weise mit E2 emulgiert Danach wurden Fl/El und F2/E2 vorsichtig miteinander vermischt (um die Mikrotropfen von El daran zu hindern, mit denen von E2 zu kollabieren), und die Mischung wurde in einer dritten Wasserphase G dispergiert, die durch Zersetzung der folgenden Bestandteile hergestellt wurde:

Natrium-Laurylsulfat 0,2 g; Aluminiumsulfat 4,6 g; 0,1 M Phosphat-Puffer (pH 7,5) 350 ml. Die erhaltene Dispersion wurde der Verdampfung unter Stickstoff unterworfen wie in Beispiel 4 beschrieben; danach wurden Perlen aus Polymer erhalten (50 bis 120 um), die winzige Vakuolen (1 bis 5 um) beider Arten enthielten. Die erste Art enthielt die erste Wasserphase Fl und die zweite Art die zweite Wasserphase F2. Die Vakuolen beider Arten waren homogen und statistisch innerhalb des Umkreises der Perlen verteilt

Dann wurden die Perlen kalibriert und ;.&f der Oberfläche eines Klebestreifens wie in den vorangehenden Beispielen aufgebracht

Bei Verwendung der Streifen zum Testen der Milch gesunder oder infizierter Tiere konnte die in der Milch zersetzte Laktose mit den Enzymen von Fl reagieren, wobei H₂O₂ frei wurde. Dann wanderte die die Katalase und das H₂O₂ enthaltende Lösung aus der ersten Art von Vakuolen in die zweite Art in die das noch nicht durch die Katalase zerstörte H₂O₂ das Tolidin aufgrund der Gegenwart der Katalase oxidierte. Die Farbentwicklung nach einer Minute war daher umgekehrt proportional zur ursprünglichen Konzentration der Katalase in der infizierten Milch. Im Fall gesunder Kühe war die Farbe tiefblau. Im Fall von Kühen mit schwerer Mastitis blieb der Streifen farblos oder sehr schwach blau.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Teststi-ifen zum Bestimmen von in wäßrigen Lösungen, beispielsweise biologischen Flüssigkeiten, gelösten Substanzen mittels einer Farbreaktion! mit einem oder mehreren Reaktionsmitteln, welcher einen inerten Basisträgerstreifen mit einer Beschichtung aus halbdurchlässigen Polymerperlen aufweist,

in denen mindestens eines der Reaktionsmittel enthaltenist,dadurch gekennzeichnet, daß der Basisträgerstreifen nicht absorbierend und das Polymer wasserunlöslich sind, wobei sich zwischen den Perlen und dem Streifen eine reproduzierbare Menge der zu bestimmenden wäßrigen Lösung ausbreitet und die Farbreaktion ausschließlich 1«. innerhalb der Perlen stattfindet

2. Teststreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perlen aus einer Mischung von mindestens zwei verschiedenen Arten von Perlen bestehen, wobei der Unterschied in der Art vier in ihnen entbotenen Reaktionsmittel liegt

3. Teststreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsmittel innerhalb der Perlen an solchen Stellen und unter solchen Bedingungen vorhanden sind, daß sie während der Lagerung voneinander getrennt gehalten werden und nur miteinander reagieren können, wenn sie mit der zu analysierenden Lösung in Berührung kommen.

4. Teststreifen nach Anspruch 3 mit Reaktionsmit- _M teln, von denen wenigstens das eine wasserlöslich und mindestens ein anderes wasserunlöslich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserlöslichen Reaktionsmittel in ehier Vie./ahl von Mikrovakuolen enthalten sind, während die nicht wasserlöslichen Reaktionsmittel in gelöster Fc/m in dem Polymer selbst enthalten sind.

5. Teststreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrovakuolen von der Außenseite durch eine äußere Membran mit einer Dicke vom 0,1 bis 1 μπι getrennt sind.

6. Teststreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer der Perlen in der zu analysierenden Lösung enthaltene Substanzen mit einem hohen Molekulargewicht die die Farbreaktion stören könnten, wahlweise ausfiltert.

7. Teststreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisträgerstreifen für die Analysenprobe undurchlässig ist

8. Teststreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisträgerstreifen matt und lichtreflektierend ist

9. Teststreifen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß das Polymer der Perlen durchscheinend ist

10. Teststreifen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Perlen außerdem eine lichtreflektierende Substanz, beispielsweise TIiO₂, enthalten.

11. Verfahren zur Herstellung von Teststreifen nach Anspruch 4, bei denen die Perlen mittels einer Doppelemulsionstechnik gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) eine erste wäßrige Lösung der in Wasser löslichen Reaktionsmittel in einer polymeren wasserunlöslichen organischen Lösung löst,

b) die dabei entstehende Emulsion in einer zweiten

wäßrigen Phase dispergiert,

c) die Dispersion zum Verdampfen des Lösungsmittels der organischen Lösung einengt unter Bildung von in der zweiten wäßrigen Phase dispergierten Polymerperlen, welche Mikrovakuolen enthalten, die mit der ersten Lösung der wasserlöslichen Reaktionsmittel gefallt sind, und

d) diese Perlen abfiltriert und trocknet, wonach man sie mittels eines Klebers als kontinuierliche Beschichtung auf einen Basisträgerstreifen aufbringt, wobei die wasserunlöslichen Reaktionsmittel in dem Polymer der Perlen entweder durch Zusetzen der Reaktionsmittel zu der Polymerlösung in Stufe a) oder durch Zusammenbringen der Perlen mit den Reaktionsmitteln vor oder nach ihrer Aufbringung auf den Basisträgerstreifen gelöst werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis der Gesamt-Molarkonzentration der Bestandteile in der ersten wäßrigen Phase zur Gesamt-Molarkonzentration der Bestandteile der zweiten wäßrigen Phase innerhalb des Bereiches von 1:5 bis 5:1 liegt