ES2203202T3 - Tiras electrodo para analisis de pequeños volumenes. - Google Patents

Abstract

Tira de análisis que comprende un soporte que presenta un electrodo activo y un contraelectrodo, y una malla mono- filamento o membrana dentro de la cual un pequeño volumen de líquido que se va a analizar se puede distribuir proporcionando el contacto entre los electrodos, en la que se recubre la malla o membrana con un reactivo específico para la sustancia analizada, y en la que la tira de análisis incluye una zona de aplicación de la muestra en un borde de la malla o de la membrana.

Description

Tiras electrodo para análisis de pequeños volúmenes.

Ámbito de la invención

Esta invención se refiere a las tiras electrodo para análisis de pequeños volúmenes de, por ejemplo, sangre entera.

Antecedentes de la invención

La diabetes es una de las enfermedades endocrinas más frecuentes. Los pacientes de diabetes tienen que controlar frecuentemente su nivel de glucosa en la sangre. Esto se logra normalmente por medio del uso de pequeñas tiras de análisis que detectan la glucosa en la sangre.

Los problemas que experimentan comúnmente los usuarios de estas tiras de análisis son una inadecuada cantidad de sangre en la tira de análisis así como una mala colocación de la sangre en dicha tira de análisis. Algunos dispositivos han tratado este problema utilizando cámaras para la muestra que se llenan por acción capilar. La muestra se retiene en la proximidad de los electrodos que facilita la medición de la sustancia analizada en la muestra; véanse los documentos EP-A-0170375 y US-A-5141868.

Los dispositivos así conocidos comprenden electrodos depositados en un sustrato no conductor, recubiertos con un sistema reactivo específico para la sustancia analizada en cuestión y se aloja dentro de una cavidad cuyas dimensiones son lo suficientemente pequeñas como para permitir la introducción de una muestra, por ejemplo 2,5-3 \muL en volumen, por acción capilar. La dimensión a la que estos dispositivos se pueden miniaturizar está limitado por las tolerancias de la fabricación y el ratio de señal-ruido dependiente de su estructura química

El documento US-5820551 describe una tira de análisis que comprende un soporte que lleva un electrodo de trabajo y un contraelectrodo, y una enzima y un mediador con los cuales el electrodo activo está recubierto. Una gota de sangre entera se constituye como un tramo conductor entre los electrodos, y se puede determinar la concentración de glucosa en la sangre. El electrodo activo se expone a una muestra de sangre entera sin la intervención de una membrana u otro filtro de sangre entera.

El documento WO-A-98/55856 (publicado después de la fecha de prioridad de la presente solicitud de patente) da a conocer un reactivo específico para la sustancia analizada que recubre la capa conductora, y una malla mono-filamento colocada sobre el reactivo y el electrodo de referencia. Se proporciona una zona para la aplicación de la muestra en un borde de la malla.

Sumario de la invención

Según la presente invención, una tira de análisis comprende un soporte que lleva un electrodo activo y un contraelectrodo, y una malla mono-filamento o membrana en la cual se puede distribuir un pequeño volumen de líquido a analizar y proporcionar el contacto entre los electrodos, y en donde un reactivo específico para la sustancia analizada tal como un componente de una reacción de oxidación-reducción, por ejemplo una enzima, un cofactor o un mediador, recubre la malla o la membrana. La tira de análisis también comprende una zona de aplicación de la muestra en un borde de la malla o de la membrana. En particular, la invención proporciona una tira de análisis para glucosa en la sangre, en el que la muestra requerida es muy pequeña, y se logra una eficiencia cinética de la reacción por medio de la aplicación de los reactivos de una manera original.

Descripción de la invención

Según la presente invención, uno o más de los componentes de una reacción de oxidación - reducción, por ejemplo una enzima tal como una glucosa oxidasa o glucosa deshidrogenasa, un cofactor y un mediador se pueden aplicar a una malla o a una membrana que está dispuesta sobre el dispositivo. Únicamente a título de ejemplo no limitativo, la invención se puede describir haciendo referencia a una malla recubierta de enzimas. Cualquier componente o componentes que se utilicen, cuando se añade la muestra, se solubilizan rápidamente y forman un eficiente medio de reacción que puede proporcionar el contacto entre los electrodos separados de la tira de análisis. De esta forma, la reacción proseguirá rápidamente y sin barreras de difusión. Esta configuración de la reacción está particularmente indicada en los casos donde el volumen de la muestra es pequeño, la mezcla es viscosa (tal como la sangre entera) y se requiere que la reacción sea rápida.

En una forma de realización de la invención, el sensor de la tira de análisis comprende dos electrodos, uno de los cuales actúa como un electrodo de trabajo y el otro actúa como un contraelectrodo, un electrodo de referencia. El extremo del electrodo de trabajo que se expone a la muestra tiene un mediador en íntimo contacto con él. Efectivamente la tira de análisis proporciona una cámara de reacción definida por estos dos electrodos y una hoja adicional, sobrepuesta a los electrodos, la cual ha sido recubierta previamente con la enzima de oxidación-reducción y un cofactor necesario para esta enzima. La cámara de reacción también puede comprender hojas adicionales de material y/o agentes húmectantes, por ejemplo un surfactante, o materiales que lisan las células (los cuales pueden ser colocados en una cualquiera de las hojas sobrepuestas). De esta forma, la enzima activa no se aplica sobre el conductor que forma el electrodo de trabajo sino que está proporcionada en una capa separada por encima, la cual, en cambio, forma efectivamente la fase soluble de la cámara de reacción. Cuando se combina con un flujo lateral, se crean las condiciones que se aproximan a un mezclado eficiente en una agitada cámara de reacción.

En un ejemplo de la invención, un contraelectrodo/electrodo de referencia de cloruro de plata/plata está dispuesto adyacente a un electrodo de carbón. Típicamente, para este propósito, un par de electrodos de carbón impreso se imprimen en un sustrato no conductor y entonces el electrodo de plata/cloruro de plata se imprime en uno de los electrodos de carbón para que funcione como el contraelectrodo de referencia. Una tinta no conductora se imprime sobre los electrodos de carbón y el sustrato, para definir una porción de cada electrodo como un bloque de contacto para insertarlo en un medidor y otra porción de cada electrodo fuera del bloque de contacto como el área sensible en donde se recibe la muestra.

Un mediador para la enzima cofactor NADH se prepara entonces y se deposita sobre el electrodo desde una solución acuosa mediante pipeta. Una capa adicional que contiene NAD se deposita entonces sobre el electrodo de trabajo.

Un material de malla monofilamento es recubierto con un surfactante y entonces con una solución que contiene glucosa deshidrogenasa mediante pipeta, chorro o inmersión, y se coloca encima de los dos electrodos para formar una cámara de reacción. Esta cámara de reacción puede ser definida además mediante una impresión adicional, o por el uso de una capa superior para formar una cavidad de aplicación en el borde. Por ejemplo, una segunda tinta no conductora impresa encima de la malla, y entonces una cinta de cubierta se aplica encima de la malla de tal forma que deja una extensa área de la malla expuesta para la aplicación de la muestra.

El dispositivo permite la aplicación de un pequeño volumen de muestra (habitualmente 1 \muL o menos) en la extensión de la malla. Esto se sigue por el empapado del área sensible del dispositivo, poniendo la muestra en íntimo contacto con los electrodos de medición.

Los dispositivos que tienen un borde de aplicación están descritos en el documento WO-A-98/55856. Ellos se pueden adaptar sencillamente, de acuerdo con la presente invención. En particular, se puede hacer referencia a la Figura 1 del documento WO-A-98/55856; las componentes de esta invención son el soporte (1), los electrodos (2/3), el material de malla (6) y la cinta (7); adicionalmente, el reactivo está dispuesto en el material de malla. Un dispositivo como éste puede trabajar por la aplicación en su borde de una muestra. Esto es particularmente valioso en los casos donde es difícil extraer la muestra. Otras configuraciones serán evidentes para un experto en la materia, incluyendo las combinaciones de uno o más de los cofactores, mediadores o enzimas que recubren sobre la malla sobrepuesta o las hojas de membrana. Se escoge la combinación en razón de la cinética de la reacción y de los diversos compuestos.

En otra forma de realización, la enzima o el mediador es recubierto en la hoja, el cofactor y el otro del mediador o de la enzima son recubiertos sobre el electrodo de trabajo directamente, y la hoja es capaz de filtrar la sangre entera de tal forma que el electrodo activo ve una muestra que está efectivamente libre de células de sangre entera. En este caso, la dependencia de hematocrito del resultado se reduce sustancialmente. De esta forma, la función de filtrado de células de una membrana seleccionada se puede combinar con las cinéticas rápidas como consecuencia de tener algunos o todos los elementos activos de la reacción (la enzima, el mediador y el cofactor) en la membrana, para producir un dispositivo altamente efectivo.

En resumen, de acuerdo con la presente invención, se construye un dispositivo mediante la deposición de uno o más de los reactivos requeridos para la cuantificación de una sustancia a analizar como una capa o pluralidad de capas en un fino material mallado o una membrana; las áreas depositadas son de dimensiones lo bastante pequeñas como para humedecerse con un volumen muy pequeño de muestra. La malla o membrana se puede usar tanto en dispositivos colorimétricos como electroquímicos.

Un aspecto de esta invención es que un reactivo se aplica precisamente sobre una zona objetivo en un material tejido tal como poliéster o nylon u otra membrana porosa. En la práctica, esto proporciona una rápida disolución de los reactivos en presencia de la muestra. El reactivo o los reactivos pueden ser aplicados en un número de diferentes métodos que resulten en la deposición de un volumen conocido en una localización precisa y en una bien definida huella. Esto incluye el uso de un equipamiento para su dispensado tal y como una bomba de émbolos, una bomba de jeringa o una impresora de chorro de tinta hecha a medida.

También se ha descrito una tira flexible que contiene uno o más reactivos que se puede laminar en otra tira flexible en la cual está impresa una serie de electrodos. En lugar de realizar sensores individuales, el laminado (incluyendo una fila o serie de sensores) se puede usar secuencialmente, por ejemplo, siendo dispensados a partir de un dispensador adecuado. Para este propósito, como un laminado o no, una tira de la invención puede ser suministrada como un rollo, y almacenada en carretes estancos los cuales también pueden contener un desecante. En la práctica, el carrete puede estar insertado dentro de un dispensador automático desde el cual la tira se desenrolla automáticamente mediante un mecanismo de indexación para resaltar secuencialmente los sensores discretos. La acción de este instrumento es por lo tanto análogo a la acción de una película en una cámara. En esta forma de realización, la tira también puede contener un reactivo que lisa las células rojas (los hematíes) de la sangre tal como una saponina, para reducir el efecto del hematocrito y de la hemoglobina en una muestra de sangre entera. Además la cinta se puede proteger de la humedad cubriéndola con una película que puede desprenderse (por ejemplo de aluminio) que se desprende automáticamente cuando la tira se extrae del carrete. Cuando la muestra se aplica al sensor, la cantidad de la sustancia analizada de interés en la muestra se puede determinar electroquímicamente. Tal determinación se puede llevar a cabo por medio de métodos conocidos.

El siguiente ejemplo ilustra la invención.

Ejemplo

Se imprime una tinta de material conductor sobre una hoja de material poliéster no conductor mediante un proceso de impresión discriminadora. El material de la tinta conductora consiste en una mezcla de grafito y partículas de carbón y un aglutinante de polímero en un disolvente orgánico. Después de la deposición de la tinta conductora, los disolventes se sacan en un horno de aire forzado. Un contraelectrodo/electrodo de referencia de plata/cloruro de plata se imprime sobre uno de cada par de electrodos de carbón impresos seguido por una capa de tinta no conductora para definir las zonas de contacto y la zona del sensor.

Un mediador como el Meldola Blue, Nile Blue u otro tinte apropiado y la enzima cofactor nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) se deposita sobre el electrodo de carbón. Alternativamente, el NAD se aplica separadamente sobre el mediador a partir de una tinta acuosa.

La enzima glucosa deshidrogenasa se deposita como puntos uniformes en una cinta de malla de poliéster de mono-filamento. Esto se logra como sigue:

a) en un modo de contacto, en el que se permite que una gota formada en una punta dispensadora muy cerca de la malla sea transferida a la malla por la descarga de la gota sobre la superficie de la malla; o

b) en un modo sin contacto, en el que la gota formada en un cabezal de impresión de chorro de tinta u otro orificio por encima de la malla se deja caer sobre la malla desde una distancia bajo condiciones que no provocan que dicha gota penetre en la malla

Durante el secado, los puntos se dilatan para cubrir un área parcialmente definida por las características del tejido de la malla y parcialmente por las condiciones de aplicación. Las zonas típicamente cubiertas por una gota de 500 nL es de 1,3 x 1,2 mm. La cinta de malla está secada a temperatura ambiente.

La cinta de malla con la enzima modificada se lamina entonces sobre la hoja modificada de dispositivos y fijada adicionalmente por una impresión no conductora. Finalmente, una cinta de cubierta se lamina encima de la malla. Las hojas de los dispositivos son discos se cortan en discos que comprenden los dispositivos individuales. En un formato alternativo del dispositivo, las hojas laminadas están enrolladas e incluidas en una unidad a modo de carrete, permitiendo que sea utilizado un dispositivo individual mediante un mecanismo de bobinado similar a un sistema de enrollado de carretes de películas.

Claims (7)

1. Tira de análisis que comprende un soporte que presenta un electrodo activo y un contraelectrodo, y una malla monofilamento o membrana dentro de la cual un pequeño volumen de líquido que se va a analizar se puede distribuir proporcionando el contacto entre los electrodos, en la que se recubre la malla o membrana con un reactivo específico para la sustancia analizada, y en la que la tira de análisis incluye una zona de aplicación de la muestra en un borde de la malla o de la membrana.

2. Tira de análisis según la reivindicación 1, en la que el reactivo es por lo menos un componente de una reacción de oxidación-reducción.

3. Tira de análisis según la reivindicación 2, en la que por lo menos un compuesto es una enzima o más de una, un mediador y/o un cofactor para la enzima.

4. Tira de análisis según la reivindicación 2, en la que por lo menos un componente comprende una enzima.

5. Tira de análisis según la reivindicación 3 ó 4, en la que la enzima es glucosa oxidasa o glucosa deshidrogenasa.

6. Método para ensayar un líquido para la presencia de una sustancia a analizar, el cual comprende el contacto del líquido con una tira de análisis según una cualquiera de la reivindicaciones 1 a 5, y la detección de la corriente.

7. Método según la reivindicación 6, en el que el líquido es sangre y la sustancia a analizar es glucosa.