ES2334486B1 - Soporte de biosensor. - Google Patents

Soporte de biosensor. Download PDF

Info

Publication number
ES2334486B1
ES2334486B1 ES200802126A ES200802126A ES2334486B1 ES 2334486 B1 ES2334486 B1 ES 2334486B1 ES 200802126 A ES200802126 A ES 200802126A ES 200802126 A ES200802126 A ES 200802126A ES 2334486 B1 ES2334486 B1 ES 2334486B1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
cylinder
diameter
layer
biosensor
rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
ES200802126A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2334486A1 (es
Inventor
Daniel Arquero Cavia
Asier Albizu Lluvia
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Biolan Microbiosensores SL
Original Assignee
Biolan Microbiosensores SL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biolan Microbiosensores SL filed Critical Biolan Microbiosensores SL
Priority to ES200802126A priority Critical patent/ES2334486B1/es
Priority to ARP090102589A priority patent/AR072867A1/es
Priority to ES09793977T priority patent/ES2414314T3/es
Priority to EP09793977.1A priority patent/EP2374898B1/fr
Priority to US13/003,472 priority patent/US8506769B2/en
Priority to PCT/ES2009/000362 priority patent/WO2010004069A1/es
Publication of ES2334486A1 publication Critical patent/ES2334486A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2334486B1 publication Critical patent/ES2334486B1/es
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/25Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving enzymes not classifiable in groups C12Q1/26 - C12Q1/66
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Soporte de biosensor, que consta de un cilindro (1) de material no-conductor de la electricidad, que dispone un orificio (2) pasante coaxial con el eje del cilindro (1); una varilla de metal (3) dispuesta en dicho orificio (2) con su extremo superior (31) al ras de la base superior (11) del cilindro (1); una capa/recubrimiento de metal noble (4), de entre 1 a 1000 nanómetros, dispuesta sobre dicha base superior (11) y un protector (5) de un material no-conductor de la electricidad dispuesto sobre la capa/recubrimiento de metal noble (4) en la zona de conjunción de dicha capa (4) con la varilla de metal (3) y recubriendo una superficie de diámetro (\diameter_{2}) mayor que el diámetro de la varilla (3).
De aplicación para la detección específica de sustancias en medios acuosos.

Description

Soporte de biosensor.
La presente invención se basa en un dispositivo que sirve de base para la colocación de una sustancia enzimática u otra de cualquier índole con la finalidad de crear un biosensor para la detección específica de sustancias en medios acuosos.
En el estado de la técnica ya se conocen soportes similares, pero están basados en láminas macizas, preferiblemente circulares, de oro, carbón o platino. Dichas láminas están fabricadas de metal puro con un espesor de uno o varios milímetros. La parte exterior, donde se depositan las enzimas, está pulida y está al mismo nivel que el cilindro de plástico que lo aloja. En la parte interior de dicho cilindro de plástico, en la cara interna de la lámina de metal, se coloca normalmente una resistencia construida con carbón en polvo prensado. La impedancia típica de este carbón en polvo suele ser inferior a una decena de ohmnios. A continuación de este carbón prensado, se coloca una varilla de latón preferiblemente para que, una vez asome por el extremo opuesto a la lámina de oro, a través del cilindro de plástico que lo aloja, pueda recibirse la señal eléctrica procedente de la enzima depositada sobre la lámina.
La lámina, preferiblemente de oro, tiene un diámetro comprendido entre 3 y 6 mm.
Este tipo de soportes para la construcción de biosensores, tiene el inconveniente de que la señal eléctrica proveniente de la reacción química de la enzima es muy baja. Las pruebas hechas con enzimas, preferiblemente gluconasa, para la determinación del ácido glucónico, demostraron que para una lámina de 3 mm de diámetro y 0,1 mm de espesor, la respuesta a la enzima era de apenas 5 nanoamperios.
Aumentando el diámetro de la lámina de oro a 5 mm de diámetro, apenas se incrementó la señal otros 2 nanoamperios.
El biosensor así construido, una vez introducido en el circuito electrónico potenciostático, presenta problemas de medición por la muy baja señal de respuesta eléctrica de la enzima y además, un aumento de la temperatura del medio acuoso donde se realiza la medición falsea los datos al variar aproximadamente 2 nanoamperios por cada grado centígrado. Esto obliga a mantener rigurosamente el medio acuoso a una temperatura lo más constante posible.
La presente invención soluciona este problema de respuesta baja de señal de la enzima en presencia de la sustancia química para la que se ha diseñado. De igual forma, es válido para cualquier sustancia enzimática, pues la alta respuesta a la señal procede principalmente de la forma en que está construido el soporte objeto de esta patente.
Las sustancias enzimáticas necesitan un metal noble o carbón, donde colocarse para dar una respuesta a la sustancia para la que se diseñó. Este soporte, preferentemente de oro, no puede conectarse directamente mediante un cable o varilla conductora de electricidad al circuito electrónico potenciostático. Se debe colocar una impedancia que, en los sensores comerciales hasta el momento, está realizado mediante carbón prensado. Este carbón tiene que estar en contacto directo a la lámina, principalmente de oro, y no puede colocarse una resistencia electrónica convencional. Pero como la lámina de oro donde se deposita la encima es perfectamente conductora de la electricidad, por lo que la señal electrónica que produce la enzima es enmascarada frente a la alta señal parásita o de base generada por el circuito electrónico potenciostático.
El soporte de biosensor objeto del invento se caracteriza porque consta de:
-
un cilindro de material no-conductor de la electricidad, que dispone un orificio pasante coaxial con el eje del cilindro
-
una varilla de metal, dispuesta en dicho orificio con su extremo superior al ras de la base superior del cilindro
-
una capa/recubrimiento de metal noble, de entre 1 a 1000 nanómetros, dispuesta sobre dicha base superior
-
un protector de un material no-conductor de la electricidad, dispuesto sobre la capa/recubrimiento de metal noble en la zona de conjunción de dicha capa con la varilla de metal y recubriendo una superficie de diámetro mayor que el diámetro de la varilla.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención resuelve el problema de la baja señal que entrega la encima depositada sobre el soporte del biosensor a la presencia de la sustancia química para la que se diseñó. Además, reduce enormemente la señal parásita o de línea base generada por el circuito electrónico potenciostático. Debido a la topología aplicada para su manufacturado, el precio de fabricación es unas 300 veces menor que lo que hay en el mercado actualmente. La señal eléctrica que entrega la enzima es unas 30 veces superior a cualquier soporte actual para biosensores, pudiéndose aumentar de forma exponencial aumentando su diámetro.
\newpage
El presente soporte para biosensores está orientado a un solo uso. Una vez agotada la función de la enzima, éste se desecha.
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.
La figura 1 es una vista esquemática en alzado del biosensor objeto del invento.
La figura 2 es una vista en sección y muy ampliada de la zona de conjunción varilla (3)/capa de metal noble (4).
Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.
El soporte del biosensor comprende un cilindro (1) de plástico, preferiblemente policloruro de vinilo, con un orificio pasante (2) en su centro, haciendo de éste un tubo. El diámetro del cilindro (1) puede ser de cualquier diámetro (\diameter_{3}) pero es preferible 10 mm. En el orificio pasante (2) se introduce una varilla metálica (3), por ejemplo, acero inoxidale, cobre, latón, etc. (de latón preferiblemente) con el único fin de transportar el flujo de electrones generado por las enzimas (e) que se colocarán sobre la base superior (1_{1}) del cilindro de plástico (1) hasta el circuito electrónico potenciostático (no representado).
Dicha varilla de metal (3) debe ser de un diámetro (\diameter_{1}) mucho más pequeño que el diámetro del cilindro de plástico, preferiblemente de 3 mm ó menor \diameter_{1} << \diameter_{3}.
El extremo superior (3_{1}) de esta varilla de latón (3) se deja al ras del cilindro de plástico (1) y por el otro extremo (3_{2}) de deja asomar unos 5 mm o cualquier otra medida para su posterior amarre al circuito electrónico potencios-
tático.
La zona del cilindro de plástico (1) donde la varilla de latón (3) se ha dejado al ras está refrendada/pulida. Para ello se empleará preferiblemente una máquina herramienta tal como un torno de revolución a baja velocidad para no fundir el cilindro de plástico con la fricción. La superficie así pulida debe quedar lo más lisa posible y sin quemar el plástico en el mecanizado debido a un exceso de velocidad de la máquina herramienta de torneado o pulido.
A su vez, en el cilindro de plástico (1) en su superficie lateral (10) y a una distancia preferiblemente de 2 mm desde el borde superior de la zona pulida, se practica una hendidura (7) en forma toroidal a modo de sujeción futura de una junta (8) de goma tórica para amarrar una membrana (6) permeable u osmótica como las utilizadas en diálisis.
Una vez torneado y preparado el soporte del biosensor, se le da una capa de oro de entre 1 y 1000 nanómetros, siendo preferiblemente de entre 30 y 100 nanómetros, en función del comportamiento de otras enzimas en cuanto a la respuesta de generación del flujo de electrones o corriente eléctrica frente a la presencia de la sustancia para la que ha sido diseñada. Este baño de oro se aplica mediante sputtering a través de un equipo comercial para tal fin.
Mediante este recubrimiento se hace conductora de electricidad toda la zona pulida del cilindro de plástico (1) más la varilla de latón (3).
Este oro, al ser una capa tan delgada, del orden de nanómetros, presenta una impedancia al paso de la corriente eléctrica que puede ser de unos 10 ohmnios desde la periferia hasta su centro.
La zona bañada de oro problemática es la del centro del cilindro de plástico (1), justo la zona donde está la varilla de latón (3) alojada. Si la enzima (e) depositada sobre el oro toca esta zona, producirá una señal residual base o parásita no deseada del orden de unas 50 ó 100 veces la señal que produciría la enzima (e) a la presencia de la sustancia para la que se diseñó, dando como resultado un funcionamiento muy anómalo. La señal eléctrica producida por la enzima sería enmascarada por esta señal parásita.
Para evitar la exposición de la encima (e) a la zona central donde está la varilla de latón (3) bajo el recubrimiento de oro (4), se deposita un protector, pegamento o una pequeña gota (5) de resina epoxídica preferiblemente, pudiendo ser cualquier otra sustancia no conductora adherente al material del cilindro o incluso un tapón diseñado para tal fin. De esta forma, la enzima solo se depositará en toda la corona pulida del cilindro de plástico (1) bañado de oro (4) excepto en su zona central cubierta por una gota (5) de resina epoxídica preferiblemente.
La gota o protector (5) preferentemente, será de un material adherente al oro.
La enzima (e) depositada sobre este soporte objeto de patente, se recubre mediante una membrana (6) permeable u osmótica como las usadas en diálisis, y se amarra al lateral del cilindro de plástico (1) mediante una junta tórica (8) de goma que a su vez se encaja en el rebaje lateral (7) en forma tórica que se practicó en el cilindro de plástico (1) que forma el soporte del biosensor. La membrana permeable (6) debe quedar perfectamente apretada contra la cara pulida (1_{1}) del cilindro de plástico (1) para inmovilizar así la enzima (e) y obligarla a permanecer lo más cerca posible de la zona bañada de oro preferiblemente.
\newpage
Sin medios de sujeción/apriete de la membrana (6) como por ejemplo este rebaje para la colocación de la junta tórica (8), la membrana permeable (6) podría moverse y hacer que el biosensor así diseñado no funcione correctamente al no obligar a la enzima (e) a permanecer lo más próxima a la zona bañada de oro.
También podría sustituirse la membrana permeable (6) por una membrana permeable líquida.

Claims (5)

1. Soporte de biosensor, caracterizado porque consta de:
a)
un cilindro (1) de material no-conductor de la electricidad, que dispone un orificio (2) pasante coaxial con el eje del cilindro (1)
b)
una varilla de metal (3) dispuesta en dicho orificio (2) con su extremo superior (3_{1}) al ras de la base superior (1_{1}) del cilindro (1)
c)
una capa/recubrimiento de metal noble (4), de entre 1 a 1000 nanómetros, dispuesta sobre dicha base superior (1_{1})
d)
un protector (5) de un material no-conductor de la electricidad dispuesto sobre la capa/recubrimiento de metal noble (4) en la zona de conjunción de dicha capa (4) con la varilla de metal (3) y recubriendo una superficie de diámetro (\diameter_{2}) mayor que el diámetro de la varilla (3).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Soporte de biosensor, según reivindicación 1, caracterizado porque el cilindro (1) de material no-conductor dispone en su superficie lateral (10) de medios de sujeción de una membrana (6).
3. Soporte de biosensor, según reivindicación 1, caracterizado porque la capa/recubrimiento (4) es de oro con un espesor de entre 30 y 100 nanómetros.
4. Soporte de biosensor, según reivindicación 2, caracterizado porque la membrana 6 puede ser una membrana permeable o una membrana permeable líquida.
5. Soporte de biosensor, según reivindicación 1, caracterizado porque el protector (5) es una gota de una resina adherente a la capa/recubrimiento de metal noble (4).
ES200802126A 2008-07-11 2008-07-11 Soporte de biosensor. Expired - Fee Related ES2334486B1 (es)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200802126A ES2334486B1 (es) 2008-07-11 2008-07-11 Soporte de biosensor.
ARP090102589A AR072867A1 (es) 2008-07-11 2009-07-08 Soporte de biosensor
ES09793977T ES2414314T3 (es) 2008-07-11 2009-07-10 Soporte de biosensor
EP09793977.1A EP2374898B1 (fr) 2008-07-11 2009-07-10 Support de biocapteur
US13/003,472 US8506769B2 (en) 2008-07-11 2009-07-10 Biosensor support
PCT/ES2009/000362 WO2010004069A1 (es) 2008-07-11 2009-07-10 Soporte de biosensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200802126A ES2334486B1 (es) 2008-07-11 2008-07-11 Soporte de biosensor.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2334486A1 ES2334486A1 (es) 2010-03-10
ES2334486B1 true ES2334486B1 (es) 2010-12-30

Family

ID=41506715

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES200802126A Expired - Fee Related ES2334486B1 (es) 2008-07-11 2008-07-11 Soporte de biosensor.
ES09793977T Active ES2414314T3 (es) 2008-07-11 2009-07-10 Soporte de biosensor

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES09793977T Active ES2414314T3 (es) 2008-07-11 2009-07-10 Soporte de biosensor

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8506769B2 (es)
EP (1) EP2374898B1 (es)
AR (1) AR072867A1 (es)
ES (2) ES2334486B1 (es)
WO (1) WO2010004069A1 (es)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3770607A (en) * 1970-04-07 1973-11-06 Secretary Glucose determination apparatus
GB2054859A (en) * 1978-06-21 1981-02-18 Radelkis Electrokemiai Molecule-selective sensor and a process for its preparation
US4440620A (en) * 1981-12-22 1984-04-03 Olympus Optical Co., Ltd. Measuring electrode device
US4820399A (en) * 1984-08-31 1989-04-11 Shimadzu Corporation Enzyme electrodes
EP0400918A1 (en) * 1989-05-31 1990-12-05 Nakano Vinegar Co., Ltd. Enzyme sensor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5912135B2 (ja) 1977-09-28 1984-03-21 松下電器産業株式会社 酵素電極

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3770607A (en) * 1970-04-07 1973-11-06 Secretary Glucose determination apparatus
GB2054859A (en) * 1978-06-21 1981-02-18 Radelkis Electrokemiai Molecule-selective sensor and a process for its preparation
US4440620A (en) * 1981-12-22 1984-04-03 Olympus Optical Co., Ltd. Measuring electrode device
US4820399A (en) * 1984-08-31 1989-04-11 Shimadzu Corporation Enzyme electrodes
EP0400918A1 (en) * 1989-05-31 1990-12-05 Nakano Vinegar Co., Ltd. Enzyme sensor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010004069A1 (es) 2010-01-14
AR072867A1 (es) 2010-09-29
EP2374898A1 (fr) 2011-10-12
ES2414314T3 (es) 2013-07-18
US20120090994A1 (en) 2012-04-19
US8506769B2 (en) 2013-08-13
EP2374898A4 (fr) 2012-02-08
EP2374898B1 (fr) 2013-04-17
ES2334486A1 (es) 2010-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120092025A1 (en) Conductivity Sensor
DE50015673D1 (de) Mikrosensor zur positionsmessung von fluessigkeiten in kapillaren
BRPI0708836A2 (pt) disposiÇço de sensor de vibraÇço, e, uso da disposiÇço de sensor de vibraÇço
GB0801142D0 (en) Label-free molecule detection and measurement
JP2008511833A5 (es)
JP5015432B2 (ja) 電位差測定のための測定用プローブ
WO2007047392A3 (en) Planar multi-electrode array sensor for localized electrochemical corrosion detection
ES2334486B1 (es) Soporte de biosensor.
US20220003701A1 (en) Condensation detection element
Carminati et al. Flexible impedance sensor for in-line monitoring of water and beverages
ES3036120T3 (en) Electrode assembly
WO2022044475A1 (ja) 電気化学センサ
US8608926B2 (en) Amperometric in-pipe electrochemical sensing probe
WO2016053811A1 (en) Rainfall detection plate and device
CN205374356U (zh) 一种出汗检测传感器
JP2019109085A (ja) 電磁流量計の電位検出用電極
CN109000815A (zh) 一种可更换ntc热敏电阻的温度传感器
JP2009085851A (ja) 水質センサ
CN217930605U (zh) 一种用于载板玻璃温度测量装置的热敏元件安装结构
US20250076235A1 (en) Conductivity sensor
CN217133031U (zh) 一种用于测量氧化还原电位的参比电极
JP2016212010A (ja) センサ用検出電極
US11846598B2 (en) Reference electrode
CN208607366U (zh) 一种医疗仪器用水浸传感器
CN215064739U (zh) 一种利用铝基板作为基材的液位检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
EC2A Search report published

Date of ref document: 20100310

Kind code of ref document: A1

FG2A Definitive protection

Ref document number: 2334486

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20101217

FD2A Announcement of lapse in spain

Effective date: 20210929