DE69634802T2

DE69634802T2 - Biosensoren mit membran

Info

Publication number: DE69634802T2
Application number: DE69634802T
Authority: DE
Inventors: Pankaj Maganlal Worsley VADGAMA; Subrayal Medapati Chorlton-Cum-Hardy REDDY; Marika KYRÖLÄINEN
Original assignee: Hypoguard UK Ltd
Current assignee: Arkray Factory Ltd
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2016-11-08
Also published as: EP0859954A1; JP2000501435A; US20020025580A1; ATE297013T1; DE69634802D1; US6706532B2; AU716185B2; CA2236980A1; WO1997017607A1; EP0859954B1; AU7577496A

Description

Die Erfindung betrifft einen eine Membran aufweisenden Biasensor und ein Bestimmungsverfahren unter Einsatz des Biosensors. Die erfindungsgemäßen Biosensoren dienen beispielsweise zur Bestimmung der Lactatmenge in Vollblut (dies stellt ein Maß für den mit Sauerstoff gesättigten Gewebezustand dar).
Biosensoren werden zur Detektion der Anwesenheit und/oder der Menge einer ausgewählten Komponente in einer Probe, beispielsweise Blut, eingesetzt. Bekanntlich umfassen Biosensoren eine kombinierte Detektionseinheit aus einer Bioschicht, beispielsweise aus einem Enzym, einem Transducer. Bestimmte Arten von Biosensoren verfügen über eine Membranstruktur, die eine oder mehrere Membranen aufweist und die (bei Einsatz des Biosensors) die Detektionseinheit von der analysierten Probe trennt. Die Membranstruktur kann eine biologische Komponente (beispielsweise ein Enzym) enthalten, trennt jedoch gewöhnlich die biologische Komponente von der Probe. Im Falle eines Enzyms findet eine Reaktion mit den interessierenden Spezies zur Herstellung eines Produktes statt, das dann mittels des Transducers detektiert wird; dies stellt eine Art von Einheit für die indirekte Bestimmung der interessierenden Spezies dar.
In der WO 94/02584 wird ein Biosensor zum Detektieren von Komponenten in fluiden Proben beschrieben. Dieser Biosensor umfasst ein Elektrodensystem, eine selektiv-permeable Membranbarriere, aufgebaut aus einer Mischung von Polyvinylchlorid und Polyarylsulfonpolymeren und einer Enzymschicht zwischen der Membran und dem Elektrodensystem. Die Polymerzusammensetzung für die Membranbarriere kann auch einen Weichmacher enthalten.
Die Membranstruktur des Biosensors weist im allgemeinen eine Außenmembran aus einem synthetischen Polymermaterial auf, das modifiziert wurde, um eine Membran zu ergeben, die für die interessierenden Spezies permeabel ist (oder permeabler ist als eine ähnliche Membran, die aus einem polymeren Material hergestellt wurde, das nicht modifiziert wurde). Soll der Biosensor in Vollblut eingesetzt werden, dann muss die Außenmembran (der Membranstruktur), die mit dem Blut in Kontakt kommt, hinsichtlich Biokompatibilität hohen Ansprüchen genügen, da eine Vorbehandlung der Probe vorzugsweise nicht stattfindet. Die Membranoberfläche stellt ein Ziel für Plasmaproteine dar, die sich unmittelbar nach dem anfänglichen Kontakt mit dem Blut zu adsorbieren beginnen. An die anfängliche Proteinadsorption schließt sich eine Komplementaktivierung, die Adhäsion von Zellen und Zellkomponenten und die Bildung von Fibrinkoagulat an.
Der Einsatz in Vollblut stellt auch Anforderungen an den linearen Bereich des Sensors, der wesentlich breiter sein muss als in dem Falle, in dem keine Verdünnung der Probe vor der Analyse stattfindet.
Der hier verwendete Ausdruck grenzflächenaktives Agenz bezieht sich auch auf grenzflächenaktive Mittel; beide Ausdrücke können austauschbar verwendet werden.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass die Einverleibung eines grenzflächenaktiven Agenz in ein synthetisches polymeres Material die aus diesem Material hergestellten Membranen permeabel (oder permeabler) für den Massentransport einer interessierenden Spezies macht, wobei Membranen zur Verfügung gestellt werden, die über eine gute Blutkompatibilität verfügen und die eingesetzt werden können, um eine ein Ansprechen linearisierende Diffusionsbarriere bereitzustellen. Dies gilt insbesondere für Enzyme, welche mit den interessierenden Spezies reagieren, wobei die Geschwindigkeit bezüglich der Substratkonzentrationen nicht linear ist, wenn diese hoch sind (typischerweise weit über der Michaelis-Konstante des Enzyms).
Die Membranen können für ungeladene Spezies oder für geladene Spezies permeabel gemacht werden und können daher in Biosensoren zur Bestimmung der Anwesenheit und/oder der Menge derartiger geladener Spezies (beispielsweise der Lactatkonzentration in einer Probe) eingesetzt werden.
Die Membranen verfügen über den signifikanten Vorteil, dass sie blutkompatibel sind und daher in Biosensoren zur Bestimmung der Menge einer Spezies in Vollblut eingesetzt werden können. Die Biosensoren sind besonders für die Bestimmung der Lactatmenge in Vollblut geeignet. Die Membranen können jedoch auch für andere Zwecke, beispielsweise für die Dialyse und als permeable Deckschichten auf anderen Enzym- oder sogar nicht-Enzym-Elektroden eingesetzt werden. Zudem können die Membranen in Sensoren zur Bestimmung ungeladener Spezies, beispielsweise Glukose, und in chemischen Sensoren, welche keine biologische Komponente aufweisen, eingesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil der Membranen besteht darin, dass sie eine linearisierende Diffusionsbarriere für die interessierende Spezies bereitstellen. Die Menge der in einer Probe vorhandenen Spezies, die durch die Barriere diffundieren kann, ist dann der Menge dieser Spezies in der Probe proportional; die Konzentration jedoch, die erreicht wird, nachdem die Barriere durchquert wurde, wird dadurch erniedrigt und liegt innerhalb des Bereiches, für das die Chemikalie oder der Biosensor über einen linearen Signaloutput verfügt.
Bei dem synthetischen polymeren Material handelt es sich vorzugsweise um Poly(vinylchlorid). Das Poly(vinylchlorid) besitzt vorzugsweise ein Molekulargewicht (Mg) im Bereich von 80 000 bis 250 000, weiterhin bevorzugt von 150 000 bis 250 000 beispielsweise etwa 200 000.
Die Menge des in der Membran vorhandenen grenzflächenaktiven Agenz beträgt im allgemeinen mindestens 1 Gew.-% des synthetischen Polymers, beispielsweise weiterhin bevorzugt mindestens 2 %, weiterhin bevorzugt mindestens 3 % auf der gleichen Basis. Im allgemeinen ist die Menge des grenzflächenaktiven Agenz geringer als 250 Gew.-% des synthetischen Polymers. Wird die Membran in einem Sensor als linearisierende Diffusionsbarriere eingesetzt, dann hängt die Menge des grenzflächenaktiven Agenz von den beabsichtigten Einsatzgebiet des Sensors ab. Für einige Anwendungen (beispielsweise bei Verwendung des Sensors bei kontinuierlichen Flussbedingungen) kann es wünschenswert sein, dass die Menge des grenzflächenaktiven Agenz mindestens 50 Gew.-% des synthetischen Polymers ausmacht. Für andere Anwendungen kann die Menge des grenzflächenaktiven Agenz niedriger sein als 50 Prozent (G/G) des synthetischen Polymers, beispielsweise weniger als 30 % oder sogar weniger als 20 % bezogen auf die selbe Grundlage. Für den Einsatz als Dialysemembran ist ein hoher Massentransport (Permeabilität) erforderlich, so dass größere Mengen an grenzflächenaktivem Agenz nötig sind, typischerweise im Bereich von 100 % bis 200 % (weiterhin bevorzugt 150 % bis 200 %) (G/G) des synthetischen Polymers.
Bei dem grenzflächenaktiven Agenz handelt es sich vorzugsweise um ein nicht-ionisches grenzflächenaktives Agenz. Derartige nicht-ionische grenzflächenaktive Agentien können insbesondere dazu eingesetzt werden, spezifische ionische Wechselwirkungen mit diffundierenden gelösten Stoffen zu vermeiden. In alternativer Weise kann es sich bei dem grenzflächenaktiven Agenz um ein kationisches oder anionisches grenzflächenaktives Mittel handeln.
Eine Vielzahl von nicht ionischen grenzflächenaktiven Agentien kann eingesetzt werden. Zu den grenzflächenaktiven Agentien, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, zählen Verbindungen, die aus Polyoxyalkylenresten aufgebaut sind oder diese enthalten. Bei dem Alkylenoxid kann es sich beispielsweise um Ethylenoxid und/oder Propylenoxid handeln. Zu den Beispielen derartiger grenzflächenaktiver Agentien zählen Verbindungen der folgenden Formel (I)
Das Molekulargewicht der Verbindung (I) beträgt typischerweise 500 bis 800, beispielsweise 600 bis 700. Ein besonders geeignetes Produkt der Formel (I) besitzt ein Molekulargewicht von etwa 648 und ist unter dem Handelsnamen Triton X-100 verfügbar.
Als weitere Beispiele für grenzflächenaktiven Agentien, welche Poly(alkylenoxid)-Reste aufweisen, sind Blockcopolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid. Geeignete Beispiele derartiger Copolymere zum Einsatz als grenzflächenaktive Mittel verfügen über ein Molekulargewicht von 5000 bis 10 000 und vorzugsweise von 7000 bis 10 000.
Das Blockcopolymer kann der folgenden allgemeinen Formel (I) entsprechen
Das Blockcopolymer aus Ethylenoxid und Propylenoxid kann vorzugsweise einen Ethylenoxidgehalt von mindestens 75 Gew.-%, vorzugsweise etwa 80 Gew.-%, bezogen auf das grenzflächenaktive Mittel, besitzen.
Beispiele für bevorzugte grenzflächenaktive Mittel, die aus Blockcopolymeren von Ethylenoxid und Propylenoxid aufgebaut sind, sind unter dem Namen Pluronic erhältlich. Ein besonders geeignetes Beispiel für ein derartiges Produkt ist unter dem Namen Pluronic F-68 verfügbar und besitzt ein Molekulargewicht von etwa 8400.
Falls das grenzflächenaktive Agenz ein Blockcopolymer aus Ethylenoxid und Propylenoxid aufweist, dann kann das grenzflächenaktive Agenz beispielsweise 4,5 bis 100 Gew.-% des synthetischen Polymermaterials, beispielsweise 6 Gew.-% bis 100 Gew.-%, weiter bevorzugt 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 40 Gew.-% bis 70 Gew.-% und am meisten bevorzugt 50 Gew.-% bis 60 Gew.-%, bezogen auf die selbe Basis, ausmachen.
Bei einem weiteren grenzflächenaktiven Agenz, das Anwendung finden kann, handelt es sich um L-α-Phosphatidylcholindipalmitoyl (C₄₀ H₈₀ NO₈P) (M_g = 734). Dieses grenzflächenaktive Agenz kommt in der Natur als grenzflächenaktives Mittel in der Lunge vor und hat hinsichtlich der Biokompatibilität Vorteile. Die Einverleibung von grenzflächenaktiven Agentien hat im allgemeinen zu einer Verbesserung der Hämokompatibilität im Vergleich zu nicht-grenzflächenaktiven PVC-Membranen geführt.
Es ist auch möglich, Analoge der grenzflächenaktiven Agentien zur Anwendung zu bringen. Derartige Analoge werden somit durch den hier verwendeten Ausdruck grenzflächenaktives Agenz mit umfasst. Ein besonders bevorzugtes analoges Agenz stellt bis (2-Ethylhexyl)Wasserstoffphosphat dar, welches die folgende Formel besitzt:
Die oben wiedergegebene Verbindung wird hier als BEP bezeichnet.
Ein wichtiges Merkmal der aus PVC aufgebauten BEHHP enthaltenden Membran besteht darin, dass die Membranpermeabilität sowohl von der Pufferzusammensetzung als auch von dem pH-Wert abhängig gemacht werden kann. Bei einem pH-Wert von 7 besitzt die PVC (BEHHP)-Membran in Puffern sowohl auf Basis von Phosphat als auch von Carbonsäuren sehr hohe Permeabilitätscharakteristika, die solchen entsprechen, welche für PVC, das mit entweder Tween 80 oder Triton X-100 modifiziert wurde, beobachtet wurden. Wird das PVC (BEHHP) jedoch mit Puffern auf Basis von Carbonsäuren (beispielsweise Succinatpuffer) bei einem pH-Wert in Kontakt gebracht, bei dem der Säurepuffer vorwiegend in der neutralen Form vorliegt (d.h. unter seinem pKa-Wert), neigt das PVC (BEHHP) dazu, in einen niedrigen Permeabilitätszustand überzugehen. PVC (BEHHP) könnte daher als pH-sensitive, gelöste Stoffe ausblendende Membran eingesetzt werden.
Bevorzugte Membranen zum Einsatz in einem Lactatsensor (bezogen auf die Lactatbestimmng in unverdünntem Vollblut) weisen Polyvinylchlorid auf, in dem 10 bis 45 % (beispielsweise 18 % bis 45 %) (Gewicht/Gewicht; G/G) des nicht-ionischen grenzflächenaktiven Agenz Triton-100 oder 4,5 bis 100 % (G/G) an Pluronic F-68 oder 1 bis 3 % (G/G) L-α-Phosphatidylcholindipalmitoyl inkorporiert sind, wobei die Prozentangaben auf das Gewicht des Poly(vinylchlorid)s bezogen sind. Diese Werte sind besonders für Sensoren bevorzugt, die über eine innere selektive Membran (man vgl. nachstehende Ausführungen) verfügen.
Wird die Membran für die Dialyse eingesetzt, dann beträgt die Menge des grenzflächenaktiven Agenz vorzugsweise 150 % bis 200 % (G/G).
Die Membranen besitzen typischerweise eine Dicke von 0,1 bis 200 μ.
Die Membranen können durch übliche Gießtechniken hergestellt werden. In alternativer Weise kann die Membran durch eine sogenannte „spin coating"-Technik hergestellt werden, bei der eine Lösung des Polymers in einem flüchtigen Lösungsmittel auf eine flache Trägeroberfläche aufgetragen wird, die dann rotiert (üblicherweise um eine vertikale Achse) wird, und zwar bei einer Geschwindigkeit, welche dazu führt, dass die Lösung auf dem Träger gleichmäßig verteilt und das Lösungsmittel verdampft wird, um so eine dünne polymere Membran gleichmäßiger Dicke zu produzieren. Mit Hilfe des „spin coating"-Verfahrens ist es möglich, Membranen mit einer gleichmäßigen Dicke von 2 bis 10 (beispielsweise 4–6) μm sehr schnell zu produzieren, beispielsweise innerhalb von 10 sec bis 2 min. Die Dicke der gemäß der „spin coating"-Technik produzierten Membranen kann sehr leicht eingestellt werden. Die Lösung, aus der die Membran mittels des „spin coatings" gebildet wird, besitzt im allgemeinen eine Konzentration von 1 bis 15 Gew.-%, beispielsweise von 2 bis 10 Gew.-%. Zur Bildung der Membran wird die Polymerlösung auf die Achse aufgetragen, um die der Träger gedreht wird. Drehgeschwindigkeiten von 250 bis 1500 UpM sind im allgemeinen geeignet. Der Träger wird im allgemeinen für einen Zeitraum bis zu 2 min gedreht, beispielsweise 90 sec, um die gewünschte Membran herzustellen. Eine geeignete Vorrichtung zur Herstellung von Membranen durch „spin coating" stellt ein „Photoresist Spinner" dar, wie er zur Herstellung von Schichten von photoresistenten Materialien eingesetzt wird. In allen Fällen wird eine kontinuierliche Membran hergestellt, in der das mischbare grenzflächenaktive Agenz verteilt ist.
Erfindungsgemäß wird eine Biosensorvorrichtung gemäß der Lehre des Anspruchs 1 bereitgestellt.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zur Bestimmung der Menge einer ausgewählten Komponente in einer Probe gemäß der Lehre des Anspruchs 27 bereitgestellt.
Bei dem Detektionssystem handelt es sich um ein elektrochemisches Elektrodensystem. Das elektrochemische Elektrodensystem ist vorzugsweise vom nicht-pozentiometrischen Typ. Beispiele dafür sind amperometrische, galvanische, photogalvanische und coulometrische Typen. Am meisten bevorzugt umfasst der Biosensor eine amperometrische Elektrode.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Bestimmung von Lactat im Vollblut unter Verwendung eines Elektrodendetektionssystems geeignet. Bei einem derartigen Verfahren kann das Lactat indirekt detektiert werden. So kann beispielsweise nach Diffusion durch die Membran das Lactat mit einem Enzym auf der Elektrodenseite der Membran derart in Wechselwirkung treten, dass diese Wechselwirkung zu der Produktion oder dem Verbrauch einer Spezies führt, die dann direkt elektrochemisch detektiert werden kann. Das Enzym wird in einer Schicht immobilisiert, die zwischen der Membran und der Elektrode vorhanden ist. Diese Schicht kann beispielsweise das Enzym vernetzt mit bovinem Serumalbumin in einer Glutaraldehydmatrix aufweisen. Das Enzym kann in der Membran eingeschlossen sein, welche die Probe direkt berühren kann oder eine zusätzliche, ein grenzflächenaktives Agenz enthaltene Membran aufweisen kann, die zwischen der das Enzym enthaltene Membran und der Probe angeordnet ist.
Bei dem Enzym kann es sich beispielsweise um ein solches handeln, das zur Produktion von Wasserstoffperoxid führt, das dann detektiert werden kann. Ein geeignetes Enzym stellt beispielsweise eine Oxidase dar, beispielsweise Lactatoxidase.
Die Enzymschicht kann gewünschtenfalls Catalase enthalten.
Die Membran kann nicht nur permeabel für Lactat sein, sondern kann zusätzlich auch für andere Spezies permeabel sein, die bei der Analyse einer bestimmten Probe unter Verwendung eine Enzymelektrode stören könnten. Im Falle von Blut sind störende elektroaktive Elemente beispielsweise Ascorbat, Urat und Acetaminophen (Paracetamol); alle diese Elemente diffundieren durch die Membran. Erfindungsgemäße Sensoren enthalten daher im allgemeinen zusätzlich eine weitere Membran (zwischen dem Enzym und der Elektrode), um eine Selektivität gegenüber den störenden Elementen zu ermöglichen. Am meisten bevorzugt besteht eine derartige selektive Membran aus einem sulfonierten Poly(etherethersulfon)/Poly(ethersulfon)polymer (SPEES- PES) oder Celluloseacetat. Ohne eine derartige selektive Membran oder eine selektive Bioschicht (beispielsweise Enzym) ist sowohl eine direkte elektrochemische als auch eine andere Detektion der elektrodenaktiven Spezies ohne ein externes Elektrodenfouling möglich.
Der Sensor kann bei kontinuierlichen Flussbedingungen eingesetzt werden, d.h. die zu analysierende Probe wird dem Sensor in einem kontinuierlichen Fluss zugeführt.
Dieses Verfahren ist insbesondere für die Lactatbestimmung im Vollblut unter Einsatz einer Sensorvorrichtung geeignet, bei der die Detektionsmittel ein Enzymelektrodensystem des oben beschriebenen Typs aufweisen; beispielsweise Lactatoxid immobilisiert in einer Glutaraldehydmatrix. Beim Überwachen der Lactatmenge im Vollblut bei kontinuierlichen Flussbedingungen kann das Blut mit einem Antikoagulierungsagenz behandelt und dann durch eine Durchlaufmesszelle geleitet werden. Der erforderliche Fluss kann durch eine peristaltische Pumpe erzeugt werden.
Zweckmäßigerweise wird das zu untersuchende Blut in eine Richtung entlang des Innenlumens eines Doppellumenkatheters geleitet, während das Antikoagulierungsagenz in die entgegengesetzte Richtung durch das Außenlumen zur Vermischung mit dem Blut, wenn es das Innenlumen erreicht, geleitet wird.
Das Antikoagulierungsagenz sollte in einer ausreichenden Konzentration vorhanden sein, um eine Koagulierung zu verhindern. Bei dem Antikoagulierungsagenz handelt es sich vorzugsweise um Heparin.
Die Flussgeschwindigkeit des Antikoagulierungsagenz kann zumindest derjenigen des Blutes entsprechen. So kann beispielsweise das Blut 20 bis 50 %, beispielsweise 30 %, des gesamten Volumens der Mischung aus Blut und Antikoagulierungsagenz ausmachen.
Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt, ist es möglich (und kann gegebenenfalls gewünscht sein), dass ein kontinuierlicher Leckverlust des grenzflächenaktiven Agenz aus der Membranoberfläche, die mit der Probe in Kontakt steht, stattfindet. In der Tat kann ein kontinuierlicher Verlust an grenzflächenaktivem Agenz und sein Ersatz an der Oberfläche ein Fouling vermeiden; dies führt zu einer Selbstregenerierung und dadurch zu einer Selbstreinigung der Oberfläche. In der Tat zählt das mikroskopisch beobachtete Ausmaß an Fouling, das bei denen die Membranen enthaltenen Vorrichtungen beobachtet wird, zu dem niedrigsten für jedes bekannte Membran- oder Polymermaterial, das Blut ausgesetzt wurde.
Es kann daher wünschenswert sein, eine zusätzliche Quelle für das grenzflächenaktive Agenz bereitzustellen, um den Verlust aus der Membran zu ersetzen. So kann beispielsweise ein Reservoir für das grenzflächenaktive Agenz um die Außenzone der Membran angeordnet werden (d.h. an einer oder an beiden Seiten der hinter der Detektionsoberfläche des Sensors erweiterten Membran). In alternativer Weise kann eine Quelle für das grenzflächenaktive Agenz zuvor in die erweiterte Seite der Membran eingebracht werden, die von dem Detektionsmittel und von dem Teil der Membran, die der Probe ausgesetzt ist, entfernt ist, und kann dazu dienen, grenzflächenaktives Agenz durch die Membran zum Ersatz des Verlustes durch den Teil der Membran, der mit der Probe in Kontakt steht, zuzuführen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden, nicht begrenzenden Beispiele und unter Bezug auf die 1 bis 9 und 11 bis 14, welche die Ergebnisse der Beispiele zeigen, und der 10, welche einen Katheter zeigt, der in den Verfahren der Beispiele 8 bis 11 eingesetzt wird, näher erläutert.
Soweit nichts anderes angegeben, beziehen sich alle Prozentangaben in den Beispielen auf Gewicht/Gewicht (G/G).
Beispiel 1:
(i) PVC-Membranen
Ein Volumen aus 5 ml Tetrahydrofuran (THF) wurde mit 10 μl Triton X-100 (ex Aldrich) vermischt. Zu dieser Mischung wurden 0,06 g PVC (Molekulargewicht 200 000; ex BDH) hinzugegeben, und das Polymer konnte sich über Nacht lösen. Die resultierende Polymerlösung wurde in eine Petrischale (Durchmesser=10cm) aus Glas gegossen, die dann mit einem Glasdeckel bedeckt wurde und bei Raumtemperatur während eines Zeitraums von zwei Tagen stehen gelassen wurde, um ein langsames Verdampfen des Lösungsmittel zu ermöglichen.
Die resultierende Membran wies 18 % G/G Triton X-100 auf.
Obige Vorgehensweise wurde wiederholt, wobei 15 μl, 25 μl und 50 μl Triton X-100 eingesetzt wurden, um Membranen herzustellen, die 27 G/G, 45 % G/G und 90 % G/G Triton X-100 enthielten.
(ii) Enzymlaminat
Eine Lösung mit einem Gehalt von 300 mg ml^–1 bovinem Serumalbumin (ex Sigma) und 15 mg ml^–1 Lactatoxidase, LOD, aus Pediococcus Spezies (40 U mg^–1 ex Sigma) wurde hergestellt. Eine vernetzte Enzymschicht wurde erhalten, indem 6 μl der Enzymlösung mit 3 μl einer 0,5 % (v/v) Glutaraldehydlösung auf einer Dialysemembran vermischt wurden. Eine weitere Dialysemembran wurde schnell oben auf die Enzymschicht aufgebracht, und das Laminat wurde unter Verwendung von Objektträgern zusammengepresst. Nach Entfernung der Glasträger wurde das Laminat an der Luft einige Minuten getrocknet und mit Puffer gewaschen, um jegliches überschüssiges Glutaraldehyd zu entfernen.
Es wurden vier weitere Laminatmembranen hergestellt. Jede derartige Laminatmembran wies eine der vier wie oben unter (i) beschrieben hergestellte PVC-Membranen und eine Enzymschicht (hergestellt wie unter (II)) auf. Die Laminatmembranen wurden in einer Sensorvorrichtung bewertet, um das auf verschiedene Lactatkonzentrationen erhaltene Ansprechen festzustellen. Der verwendete Sensor wies eine Rankelektrode (ex Rank Brothers) auf, die aus einer Platinarbeitselektrode (polarisiert bei +650 mV vs. Ag/AgCl zur Detektion von H₂O₂) und einer Silberkathode (wirkt als Pseudoreferenzelektrode) bestand. Das Signalansprechen wurde mit einem x-t-Schreiber aufgezeichnet.
Die Ergebnisse für die 4 Kompositmembranen sind in der 1 gezeigt, in der die verschiedenen PVC-Membranen durch folgende Symbole dargestellt sind:
∎ 90 % G/G Triton X-100
☐ 45 % G/G Triton X-100
⦁ 27 % G/G Triton X-100
o 18 % G/G Triton X-100
Aus der 1 ist ersichtlich, dass alle Membranen für Lactat permeabel waren und dass das Ansprechen in allen Fällen im wesentlichen linear war. Die Lactatpermeabilität nahm mit Abnehmen der Menge von Triton X-100 in der PVC-Membran ab. Dies führte zu einem erhöhten linearen Bereich für den Lactatsensor. Die am wenigsten permeablen Membranen verfügten über eine Linearität, die jenseits derjenigen liegt, die für klinische Messungen erforderlich ist. Diese Eigenschaften kann jedoch bei anderen Anwendungen, beispielsweise in der Nahrungsmittelindustrie nützlich sein.
Beispiel 2
Dieses Beispiel zeigt die Eigenschaften einer Kompositmembran, aufgebaut aus

(i) einer PVC Membran enthaltend 23 % G/G Triton X-100 (hergestellt wie im Beispiel 1 beschrieben)
(ii) einer Enzymschicht (hergestellt wie im Beispiel 1 beschrieben) und
(iii) einer SPEES/PES Schicht (hergestellt wie nachstehend beschrieben)

Die SPEES/PES-Schicht wurde hergestellt gemäß einem früheren Verfahren (S. Gosh, PhD Thesis, University of Manchester 1994), das wie folgt modifiziert wurde. 0,1 g SPEES/PES (Sulphonierungsverhältnis = 5; ex ICI) wurden in einer Mischung aus 3,75 ml N,N-Dimethylformamid und 1,25 ml 2-Methoxyethanol (ex ICI) gelöst. Es wurde dem Polymer ermöglicht, sich über Nacht zu lösen. Dann wurde die Membran unter Verwendung einer Glas-Petrischale gegossen. Aufgrund der geringen Flüchtigkeit der eingesetzten Lösungsmittel wurde die Schale ohne eine Abdeckung bei Raumtemperatur und für einen Zeitraum von vier Tagen stehen gelassen, bevor die Membran verwendet wurde.
Die Kompositmembran, welche die Schichten (i), (ii) und (iii) aufwies, ist in der 2 in Form eines Schaubildes gezeigt. Diese Kompositmembran wurde in die im Beispiel 1 beschriebene Rank Elektrode eingebaut und auf seine Eigenschaften zur Lactatbestimmung in Lösung getestet, und zwar bevor sie Vollblut ausgesetzt wurde (für insgesamt etwa 1 h) und nachdem sie Vollblut ausgesetzt wurde. Näheres dazu findet sich im Beispiel 3. Die Ergebnisse sind in der 3 gezeigt, aus denen sich eine Kalibrierung der Elektrode vor, (☐)y = 23,329x + 0.129, und nach (∎)y = 22,414x + 0,529 dem Kontakt mit Blut zeigt. Aus der 3 ist ersichtlich, dass die vor und nach dem Kontakt mit Blut erhaltenen Kalibrierungskurven fast übereinander gelegt werden können. Dies deutet an, dass kein signifikantes Biofouling des Sensors eingetreten ist. Diese Blutkompatibilität ist einzigartig und kann nicht beobachtet werden bei einer Elektrode, die der Probe zuvor nicht ausgesetzt wurde (präkonditioniert). Dies stellt eine äußerst wertvolle Eigenschaft eines Sensors für klinische Anwendungen dar, wenn eine Elektrodenkonditionierung eliminiert werden muß.
Beispiel 3
Eine wie im Beispiel 2 beschriebene Enzymelektrode (enthielt eine Kompositmembran aus den Schichten (i), (ii) und (iii)), wurde zur Bestimmung von Lactatkonzentrationen für eine Vielzahl von Vollblutproben eingesetzt. Die Elektrode wurde jeder Blutprobe für etwa 10 min ausgesetzt und zwischen den Messungen mit einer isotonischen Pufferlösung gewaschen. Die Ergebnisse wurden mit denjenigen verglichen, die mit einer Standardlactatanalysiervorrichtung (Yellow Spring Instruments) erhalten wurden. Insgesamt wurden sechs Proben vermessen, was zu einer Einwirkungszeit von mindestens 1 h führte.
Die Ergebnisse sind in der 4 dargestellt. Es wurde festgestellt, dass die Enzymelektrode zu dauerhaft höheren Werten führte. Wichtiger ist jedoch, dass die beiden Verfahren über eine gute lineare Korrelation verfügten. Ein wichtiger und beachtenswerter Unterschied zwischen den beiden Verfahren besteht darin, dass die Blutprobe vor der Analyse in der Standardanalysiervorrichtung hoch verdünnt wird, während die Messung mit der Enzymelektrode mit unverdünntem Vollblut durchgeführt wird. Dieser Unterschied sollte beim Vergleich der beiden Verfahren berücksichtigt werden.
Beispiel 4
Eine PVC-Membran wurde gemäß folgender Vorgehensweise hergestellt.
0,023 g Pluronic F-68 wurden in 7,5 mg Tetrahydrofuran (THF) gelöst. Dann wurden 0,5 g eines PVC-Pulvers (Molekulargewicht 200 000) zu der Lösung hinzugegeben. Das Polymer wurde über Nacht stehen gelassen, um sich langsam zu lösen.
Die Lösung wurde dann auf eine Cuprophandialysemembran gegeben, welche dann für 90 sec mit 1000 Upm gedreht wurde, um eine dünne PVC-Membran herzustellen. Die Dialysemembran fungierte als Trägermatrix für die PVC-Schicht.
Eine Kompositmembran des im Beispiel 2 beschriebenen Typs wurde dann hergestellt, wobei allerdings die Schicht (i) durch die gemäß dem vorliegenden Beispiel hergestellte PVC-Membran ersetzt wurde.
Die Kompositmembran wurde anschließend in einen Sensor des oben beschriebenen Typs eingesetzt, der dann sowohl bevor er Vollblut ausgesetzt wurde und auch nachdem er Vollblut ausgesetzt wurde (die gesamte Einwirkungszeit betrug mindestens 40 min) kalibriert wurde; dies ist im nachstehenden Beispiel 5 beschrieben. Die Ergebnisse sind in der 5 gezeigt, aus der sich eine Kalibrierung des Sensors, bevor er Vollblut ausgesetzt wurde, von (☐)y = 6,664x – 0.507, und nachdem er Vollblut ausgesetzt wurde, von (∎)y = 6,679x – 0.607 ergibt. Wie aus der 5 ersichtlich ist, sind die Kalibrierungskurven vor und nach dem Ausgesetztsein von Vollblut die gleichen. Dies zeigt deutlich, dass kein Biofouling stattgefunden hat.
Beispiel 5
Eine wie im Beispiel 4 beschriebene Enzymelektrode wurde zur Bestimmung der Lactatkonzentrationen in insgesamt 8 Vollblutproben eingesetzt. Die Elektrode wurde jeder Probe für etwa 5 min ausgesetzt und zwischen den Messungen mit einer Pufferlösung gewaschen. Die Ergebnisse wurden mit denjenigen verglichen, die mit einer Standardlactatanalysiervorrichtung (Yellow Spring Instruments) erhalten wurden.
Die Ergebnisse sind in der 6 dargestellt. Es wurde festgestellt, dass die Enzymelektrode zu dauerhaft höheren Werten führte. Wichtiger ist jedoch, dass die beiden Verfahren über eine gute lineare Konzentration verfügten. Ein wichtiger und beachtenswerter Unterschied zwischen den beiden Verfahren besteht darin, dass die Blutprobe vor der Analyse in der Standardanalysiervorrichtung hoch verdünnt wird, während die Messung mit der Enzymelektrode mit unverdünntem Vollblut durchgeführt wird. Dieser Unterschied sollte beim Vergleich der beiden Verfahren berücksichtigt werden.
Beispiel 6
0,06 g PVC wurden vollständig in 5 ml Tetrahydrofuran gelöst. Zu der Lösung wurden dann ein grenzflächenaktives Mittel (100 ml) in einer Menge angegeben, die in der 7 wiedergegeben ist. Die resultierende Lösung wurde dann auf eine Glas-Petrischale (Innendurchmesser 9 cm) gegossen, und die Schale wurde bedeckt, um eine langsame Verdampfung des Lösungsmittels (2 d) zu bewirken. Die erhaltenen Membranen waren transparent, von gleichmäßiger Dicke und für die Handhabung ausreichend robust.
Die Membranen wurden gemäß der folgenden Vorgehensweise bewertet.
Die elektrochemische Zelle, polarisiert und konditioniert bei +650 mV vs Ag/AgCl wurde mit einer Cuprophanmembran bedeckt, über die ein Abschnitt der Testmembran gelegt wurde. Für eine Vielzahl von Spezies (alle in einer Konzentration von 100 μM) wurde das Ansprechen bestimmt. Dazu zählen Ascorbat (Asc), Catechol (Cat), Hydrokaffeesäure (hydrocaffeic acid; HCA), Wasserstoffperoxid (Per), Paracetamol (P'mol) und Dopamin (Dop). Die Ergebnisse sind in der 7 gezeigt.
Die mit einem grenzflächenaktiven Mittel modifizierten Membranen verfügt im allgemeinen über gute Permeabilitätseigenschaften, welche denjenigen entsprachen, und möglicherweise besser waren als diejenigen, welche mit der Cuprophanhämodialysismembran in einem Phosphatpuffer erhalten wurden. Diese Permeabilität ist für die Hämodialyse akzeptierbar und ist unabhängig von dem pH-Puffer. In einem Puffer auf Basis einer Carbonsäure (Succinatpuffer bei saurem pH) ändert sich jedoch die Selektivität des BEP (8) modifizierten PVC's zu derjenigen, die mit PVC erhalten wurde, das mit Isopropylmyristat (man vergleiche WO-A-9216647) weichgemacht wurde, indem polares Wasserstoffperoxid und Ascorbat zurückgewiesen wurden. Dieses „Änderungsverhalten" des mit BEP modifizierten PVC müsste bei vielen Anwendungen nützlich sein. So kann es bei saurem Blut (pH 7,2) als eine hämodialysierende Membran bei Nierenbehandlungsanwendungen eingesetzt werden. In alternativer Weise kann es bei pH >3 aufgrund seiner reduzierten Permeabilität als eine Außenmembran einer amperometrischen Enzymelektrode zur Blutglucosebestimmung eingesetzt werden.
Beispiel 7
Wie bereits oben dargelegt wurde, kann es wünschenswert sein, dass ein gewisses kontinuierliches Lecken des grenzflächenaktiven Mittels aus den Membranen stattfindet. In diesem Beispiel wird der Verlust des grenzflächenaktiven Mittels aus derartigen Membranen gezeigt.
Membranen aus PVC und 2 % V/V von entweder Teeen 80 oder Triton X-100 wurden nach den oben beschriebenen Verfahren hergestellt. Die erhaltenen Membranen wurden anschließend in destilliertem Wasser gewässert, und der Gewichtsverlust der Membranen wurde zu verschiedenen Zeitpunkten während des Zeitraumes von 12 h bestimmt. Die Ergebnisse sind in der 9 gezeigt, die aus sich selbst heraus verständlich ist. Der Verlust des grenzflächenaktiven Mittels hat hinsichtlich der Bereitstellung von sich selbst reinigenden Membranen Vorteile.
Beispiel 8
Eine gleichmäßige PVC-Membran mit eingestellter Dicke wurde hergestellt, indem eine Lösung von PVC (Molekulargewicht 20 000) in THF mit einem Gehalt von 12 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht des PVC) auf eine hoch-permeable Cuprophandialysemembran aufgetragen wurde und die „spin coating Technik" eingesetzt wurde, um eine Laminatstruktur aus der Cuprophanmembran und der PVC-Membran herzustellen, wobei letztere 10 % G/G Pluronic F-68 enthielt.
Es wurde eine Enzymelektrode hergestellt, welche aufwies:

(i) eine Enzymschicht aus Lactatoxidase, die in einer Glutaraldehydmatrix immobilisiert war,
(ii) ein Laminat, das als Außenmembran beschrieben wird, und
(iii) eine selektive Innenschicht aus SPEES/PES (hergestellt wie im Beispiel 2).

Die Enzymelektrode wurde in eine Durchflusszelle eingebaut, und Tests wurden wie nachstehend beschrieben durchgeführt.
Die Elektroden wurden unter kontinuierlichen Flussbedingungen unter Einsatz eines Doppellumenkatheters wie in der 10 gezeigt getestet, der in einigen Tests eingesetzt wurde, um gepufferte Lactatlösung zur Elektrode zu leiten und der in anderen Tests eingesetzt wurde, um heparinisiertes Blut zur Elektrode zu leiten. Für letzterem Zweck strömt Heparin von links nach rechts (wie in der 10 dargestellt) entlang des Außenlumens des Katheters hinein. Blut wird an dem linken Ende des Katheters zugeführt, so dass eine Mischung aus Heparin und Blut gebildet wird, die von links nach rechts durch das Innenlumen des Katheters fließt. Das resultierende hepariniserte Blut wird dann zu dem Sensor geführt.
Es wurden Tests mit Vollblut durchgeführt, das vermischt war mit Heparin in einem Verhältnis von 3 Volumenteilen Blut und 7 Volumenteilen Heparinlösung (200 IU ml^–1). Die Flussgeschwindigkeit betrug 10 ml h^–1.
11(a) zeigt die Ergebnisse, welche erhalten wurden für die Kalibrierung der Durchfluß-Lactat-Enzymelektrode vor (☐)y = 54,366x – 2,237 und nach (∎)y = 50,678x – 1,743 der Überwachung des gesamten Blutes während eines Zeitraums von 3 h. Wie man sieht, blieb die Kalibrierung im wesentlichen konstant.
11(b) zeigt die Korrelation zwischen den Blutlactatkonzentrationen, die on-line mit der Enzymelektrode und off-line mit einer Standardanalysiervorrichtung bestimmt wurden: y = 1,042x + 0,078. r² = 0,998. n = 9.
11(c) zeigt die induzierten stufenweise Veränderungen des Lactat in Vollblutproben, on-line überwacht mit einer Lactatenzymelektrode; jedes Plateau entspricht dem im stationären Zustand gemessenen Werten.
Beispiel 9
Laminat aus einer Cuprophandialysemembran und einer PVC-Membran wurden wie im Beispiel 8 beschrieben hergestellt. Dies gilt jedoch nicht für die Menge des eingesetzten grenzflächenaktiven Mittels.
Für ein gemäß diesem Beispiel hergestelltes Laminat enthielt das PVC (Molekulargewicht 215 000; ex Scientific Polymer Procuts Inc.) 60 Gew.-% (des PVC) an Pluronic F-68. Dieses Laminat wurde eingesetzt, um eine Enzymelektrode des im Beispiel 8 beschriebenen Typs zu konstruieren, wobei jedoch die selektive Innenmembran weggelassen wurde.
Ein weiteres gemäß diesem Beispiel hergestelltes Laminat enthielt eine Membran, die aus PVC (Molekulargewicht 90 000; ex Fluka) mit einem Gehalt von 50 Gew.-% an Pluronic F-68 hergestellt wurde und dazu eingesetzt wurde, eine Enzymelektrode des im Beispiel 8 beschriebenen Typs zu konstruieren (i.e. eine SPEES-PES Innenmembran wurde eingebaut).
Mit diesen Elektroden wurden Tests unter Einsatz eines Katheters des in der 10 gezeigten Typs durchgeführt, wobei eine Lösung von 1 mM Lactat in Pufferlösung (anstelle von heparinisiertem Blut) hergestellt wurde. Der Puffer, pH 7,4, der für diese und nachfolgende Beispiele eingesetzt wurde, war aufgebaut aus 0,0528 M Na₂HPO₄, 0,0156 M NaH₂PO₄, 0,051 M NaCl und 0,0016 M K₂EDTA.
Die Ergebnisse sind in der 12 gezeigt, in der

(a) das Zeichen (✦) für die Elektrode steht, die über keine selektive Innenmembran verfügte und bei der das PVC 60 % G/G Pluronic F-68 enthielt, und
(b) das Zeichen (✧) bezieht sich auf die Elektrode, bei der eine SPEES-PES Innenmembran vorhanden war und das PVC 50 % G/G Pluronic F-68 enthielt.

Wie aus der 12 ersichtlich ist, waren beide Membranen für Lactat permeabel. Bei derjenigen, welche durch die Linie (a) dargestellt wird, fand ein Lecken des grenzflächenaktiven Mittels statt, was dazu führte, dass die Membran die Permeabilität in einem derartigen Ausmaß verlor, dass das Ansprechen auf Lactat schnell abnahm und innerhalb von 45 min auf die Grundlinie zurückging. Die durch die Linie (b) wiedergegebene Membran hielt das grenzflächenaktive Mittel in zufriedenstellender Weise zurück.
Beispiel 10
Es wurde eine Enzymelektrode wie im Beispiel 8 hergestellt, jedoch mit folgenden Ausnahmen:

(i) Das PVC (Molekulargewicht 90 000) enthielt 50 Gew.-% (des PVC) an Pluronic F-68 und
(ii) in die Enzymschicht waren zwei Katalaseeinheiten inkorporiert.

Es wurde eine ähnliche Elektrode hergestellt, bei der jedoch die Katalase fehlte.
13 zeigt die Kalibrierung des Flusses durch die Lactatenzymelektroden, die mit einem Doppellumenkatheter des in der 10 gezeigten Typs kombiniert waren, wobei verschiedene Konzentrationen von in Puffer gelöstem Lactat eingesetzt wurden. In der 13 steht (•) für das Enzymlaminat mit Katalase und (o) steht für Laminat ohne Katalase.
Die Katalase aufweisende Membran bewirkt ein niedriges Ansprechen, was durch Bereitstellung einer nicht-diffusen „Vertiefung" für einen Teil des produzierten Wasserstoffperoxids zu einem beschleunigten dynamischen Ansprechen für den Sensor führt.
Beispiel 11
Mehrere Enzymelektroden des im Beispiel 8 beschriebenen Typs wurden hergestellt, wobei jedoch

(i) das PVC (Molekulargewicht 90 000) 60 Gew.-% (des PVC) an Pluronic F-68 enthielt und
(ii) es sich bei der selektiven Innenmembran um PTFE, PS oder SPEES-PES handelte.

Die SPEES-PES Membran wurde wie im Beispiel 2 hergestellt. Die PS (Polysulphon) Membran wurde aus PS mit einem Molekulargewicht von 50 000 (ex Aldrich) durch Lösen von 2 % G/V in THF und Stehenlassen der Lösung über Nacht hergestellt. Die Membranen wurden gemäß dem zuvor beschriebenen „spin coating"-Verfahren (Beispiel 4) hergestellt. Es wurde ein Volumen von 100 bis 800 ml der 2 % W/V Polymerlösung aufgetragen. Bei der PTFE-Membran handelte es sich um nr 4106 ex Universal Sensors Inc.
Die Enzymelektroden wurden mit einem Doppellumenkatheter des in der 10 gezeigten Typs verbunden, der eingesetzt wurde, um verschiedene Konzentrationen von Lactat, das in einem Puffer gelöst war, zur Durchführung der Kalibrierung bereitzustellen.
Die Ergebnisse sind in der 14 gezeigt, in der (o) den Einsatz der PTFE-Innenmembran, (•) den Einsatz von PES und (☐) den Einsatz von SPEES-PES wiedergibt.
Das SPEES-PES war hinsichtlich Wasserstoffperoxidpermeabilität überlegen. PTFE stellte jedoch eine gute Alternative dar, da die Selektivität und die Ansprechzeit ähnlich waren.

Claims

Biosensorvorrichtung umfassend ein elektrochemisches Elektrodensystem zum Detektieren der Anwesenheit und/oder der Menge einer interessierenden Spezies in einer Probe und eine Membran, die sowohl eine Barrierefunktion als auch eine biokompatible Interfacefunktion zwischen dem Elektrodensystem und der Probe bereitstellt, wobei die Membran für den Massentransport der interessierenden Spezies permeabel ist und aus einem synthetischen polymeren Material aufgebaut ist, die Membran außerdem ein grenzflächenaktives Agenz aufweist, das mit dem synthetischen polymeren Material mischbar ist, über die Membran verteilt ist und in einer Konzentration von mindestens 1 Gew.-% bezogen auf das synthetische polymere Material vorhanden ist und die Vorrichtung außerdem ein Enzym aufweist, das eine Reaktion der interessierenden Spezies katalysiert und das in einer zwischen der Membran und der Elektrode bereitgestellten Schicht immobilisiert ist.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das elektrochemische Elektrodensystem vom nicht-potentiometrischen Typ ist.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das nicht-potentiometrische Elektrodensystem eine amperometrische Elektrode ist.
Biosensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Enzym mit bovinem Serumalbumin in einer Glutaraldehydmatrix vernetzt ist.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Enzym eine Oxidase ist.
Biosensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in die eine weitere Membran zwischen dem Enzym und der Elektrode zur Bereitstellung von Selektivität gegenüber Störbestandteilen inkorporiert ist.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die weitere Membran aus einem sulfonierten Poly(etherethersulfon)/poly(ethersulfon)polymer oder Celluloseacetat aufgebaut ist.
Biosensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das synthetische polymere Material Polyvinylchlorid, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht (Mw) im Bereich von 150.000 bis 250.000 und insbesondere bevorzugt von etwa 200.000 darstellt.
Biosensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Membran eine Dicke von 0,1 bis 200 μm besitzt.
Biosensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das grenzflächenaktive Agenz ein nicht-ionisches grenzflächenaktives Agenz ist.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 10, bei der das nicht-ionische grenzflächenaktive Agenz aus Polyoxyalkylenresten aufgebaut ist oder diese enthält.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Polyoxyalkylenreste Ethylenoxidreste und/oder Propylenoxidreste darstellen.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 10, bei der das grenzflächenaktive Agenz eine Verbindung der folgenden Formel I darstellt:
Biosensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 9, bei der das grenzflächenaktive Agenz ein Blockcopolymer aus Ethylenoxid und Propylenoxid aufweist.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 14, bei der das Blockcopolymer ein Molekulargewicht von 5,000 – 10,000 besitzt.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Blockcopolymer ein Molekulargewicht von 7,000 – 10,000 besitzt.
Biosensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 9, bei der das grenzflächenaktive Mittel L-α-Phosphatidylcholinedipalmitoyl ist.
Biosensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 9, bei der das grenzflächenaktive Mittel die Formel (II) besitzt.
Biosensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Menge des grenzflächenaktiven Agenz weniger als 50 (Gew/Gew) des synthetischen polymeren Materials ausmacht.
Biosensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 18, bei der die Menge des grenzflächenaktiven Agenz mindestens 50 % (Gew/Gew) des synthetischen polymeren Materials ausmacht.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Membran 6 – 10 % des grenzflächenaktiven Mittels aufweist, bezogen auf das Gewicht des synthetischen polymeren Materials.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 21, bei der die Membran 40 – 70 % des grenzflächenaktiven Mittels aufweist, bezogen auf das Gewicht des synthetischen polymeren Materials.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Oxidase eine Lactatoxidase ist.
Biosensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Enzymschicht eine Katalase enthält.
Biosensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine kontinuierliche Abgabe des grenzflächenaktiven Agenz von der Membran eine selbst-regenerierende Oberfläche zur Verfügung stellt, um ein Fouling auf der Oberfläche zu minimieren oder zu reduzieren.
Biosensorvorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Membran außerdem ein Behältnis für das grenzflächenaktive Agenz aufweist, um den Abgang davon aus der Membran zu ersetzen.
Verfahren zur Bestimmung der Menge einer interessierenden Spezies in einer Probe, wobei das Verfahren den Einsatz einer Biosensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 26 umfasst, wobei die Membran in Kontakt mit der Probe steht und eine Barrierefunktion und eine biokompatible Interfacefunktion zwischen der Probe und den Detektionsmitteln bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 27, bei der die Probe Vollblut und die interessierende Spezies Glucose oder Lactat sind.
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, das unter kontinuierlichen Flussbedingungen durchgeführt wird.