ES2603928T3

ES2603928T3 - Composiciones y métodos de estabilidad de matriz mejorada

Info

Publication number: ES2603928T3
Application number: ES13758850.5T
Authority: ES
Inventors: Stacy DUVALL; Sibylle KACHEL; Georgeta Cami LICA; Wilhelm SCHABEL; Philip SCHARFER
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: KR20160088950A; CN106170555A; US20150177178A1; CA2880321A1; KR102005139B1; HK1231520A1; CN106170555B; JP6194001B2; US9459230B2; WO2014037372A1; KR20150052868A; JP2015527590A; PL2893027T3; EP2893027B1; EP2893027A1; CA2880321C

Abstract

Un elemento de prueba para determinar la cantidad de un analito en un fluido de muestra, que comprende: a) un electrodo de trabajo y un contraelectrodo; b) una matriz de reactivo de película seca que se extiende entre el electrodo de trabajo y el contraelectrodo y configurado para una reacción de electrodo; en el que dicha matriz de reactivo comprende un material delicuescente y uno o más componentes activos eficaces para facilitar una reacción electroquímica deseada, y en el que el material delicuescente se selecciona y proporciona en una cantidad eficaz para absorber de forma preventiva agua de la atmósfera cuando la humedad relativa supera un nivel predeterminado y en el que dicho material delicuescente tiene un punto de delicuescencia entre 50 % de humedad relativa y 80 % de humedad relativa, preferiblemente entre 70 % de humedad relativa y 80 % de humedad relativa y más preferiblemente 75 % de humedad relativa.

Description

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palabras, el material delicuescente se proporciona preferiblemente en una cantidad eficaz para absorber agua de la atmósfera a una velocidad que es más rápida que la velocidad a la que los otros componentes de la matriz de reactivo absorben agua de la atmósfera, evitando así que los otros componentes absorban agua y se degraden.

En algunas realizaciones el material delicuescente puede ser una combinación de dos o más materiales delicuescentes. Por ejemplo, se puede usar una mezcla de sales tales como NaCl, MgSO4 y CaCl2.

Tanto si se utiliza individualmente como en combinación, el material(es) delicuescente se puede añadir a la matriz de reactivo en cantidades eficaces para proporcionar de aproximadamente 1 % a aproximadamente 10 % en porcentaje de peso de material delicuescente en el reactivo de la película seca, siendo más preferidas cantidades entre aproximadamente 2 % y aproximadamente 8 %. En una realización, se proporciona el material delicuescente en la matriz de reactivo de película seca en una cantidad entre aproximadamente 3 % y aproximadamente 7 % en peso, siendo más preferidas cantidades entre aproximadamente 3 % y aproximadamente 6 %. En una realización, el material delicuescente se incluye en el material reactivo en una cantidad eficaz para proporcionar al menos aproximadamente 2 % de material delicuescente en la matriz de reactivo de película seca, mientras que en otra realización, el material delicuescente se incluye en el material reactivo en una cantidad eficaz para proporcionar al menos aproximadamente 3 % de material delicuescente en la matriz de reactivo de película seca. En otra realización, el material delicuescente se puede añadir al material reactivo en cantidades eficaces para proporcionar no más de aproximadamente 10 % de material delicuescente en la matriz de reactivo de película seca.

En una realización preferida se proporciona el material delicuescente en una cantidad eficaz para proporcionar aproximadamente 3,0 % de NaCl en el reactivo de película seca. En otra realización preferida se proporciona el material delicuescente en una cantidad eficaz para proporcionar aproximadamente 5,8 % de NaCl en el reactivo de película seca. En una tercera realización preferida se proporciona el material delicuescente en una cantidad que proporciona aproximadamente 6,5 % de MgSO4 en el reactivo de película seca.

Como se indicó anteriormente, los principios de la invención descritos en la presente memoria se pueden utilizar particularmente en la estabilización de los reactivos utilizados en un elemento de prueba para la detección de al menos un analito en una muestra, tales como la detección de al menos un metabolito en un fluido corporal, y en particular la detección de glucosa en una muestra de sangre. Por consiguiente, ciertos aspectos y principios de la presente invención se ilustran en el presente documento mediante la descripción de una realización particularmente preferida, concretamente, una realización en la que se usa NaCl como un material delicuescente en una mezcla de reactivos que contiene PVP o un material que contiene PVP. Si se comprende el comportamiento de sorción de agua del PVP y del cloruro de sodio, se puede entender mejor el mecanismo para mejorar la estabilidad del mediador en películas que contienen cloruro de sodio. Esta comprensión facilita el diseño de matrices de biosensores cuando se aplica a los materiales mencionados anteriormente, así como los nuevos componentes de la matriz.

EJEMPLO 1

Se añadió cloruro de sodio al reactivo para aumentar la fuerza iónica del reactivo. La corriente blanco tanto en solución acuosa como en sangre no enriquecida se redujo significativamente en las formulaciones que contenían cloruro de sodio adicional en comparación con la formulación que no contenía cloruro de sodio adicional (ver las figuras 1 y 2). La estabilidad del mediador tal como se mide de forma independiente por HPLC fue mejor en tiras con cloruro de sodio adicional, como se muestra en la Figura 3. El resultado es una mayor estabilidad de la matriz de reactivo. Como se muestra en la Figura 3, el aumento de la cantidad de un material delicuescente tal como NaCl en una matriz de reactivo aumenta la fracción de mediador restante en la tira después de la exposición a un elevado nivel de humedad.

EJEMPLO 2

Dado que se sabe que la exposición a altas temperaturas y a altos niveles de humedad produce un fallo de estabilidad del mediador en los biosensores de glucosa, se estudió el comportamiento de sorción del PVP, NaCl y mezclas de PVP y NaCl. Tales estudios ayudan a caracterizar las propiedades de sorción de la matriz de reactivo sin estudiar la matriz de reactivo completa y son útiles como una herramienta de predicción para el diseño de las películas de la matriz de reactivo con características de sorción de agua deseables.

Las isotermas de sorción de PVP y NaCl fueron medidas y modeladas y a continuación se compararon con las isotermas de sorción medidas de mezclas de PVP y NaCl. En su caso, los datos medidos se modelaron con la ecuación de Flory-Huggins:

Donde aw es la actividad de agua en la fase de gas (humedad relativa), ϕ es la fracción de volumen de agua (w) y polímero (P) y χwP es el parámetro de interacción entre el agua y el polímero.

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Los valores medidos y los valores de la literatura se corresponden bien para el PVP, como se muestra en la Figura 4 y se observó que la dependencia de la concentración del parámetro de interacción se ajustaba a la siguiente ecuación. Esta ecuación se utilizó para determinar la cantidad de agua absorbida por el PVP en las mezclas.

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EJEMPLO 3

El cloruro de sodio no absorbe una cantidad apreciable de agua por debajo del punto de delicuescencia. Por

10 consiguiente, la cantidad de agua adsorbida por debajo del punto delicuescencia a una humedad relativa de 75 % es, como mucho, unas pocas capas moleculares. Por encima del punto de delicuescencia, se disuelven los cristales de cloruro de sodio y la concentración de la solución es una función de la actividad de agua en la fase gaseosa y se calcula como:

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donde Xs es la fracción molar de la sal en la solución e γw es el coeficiente de actividad. El coeficiente de actividad se calcula a partir de valores de la literatura y se observó que sigue la siguiente relación con la fracción molar de agua (ecuación, Figura 5):

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EJEMPLO 4

Se compararon las isotermas de sorción para PVP, NaCl, y mezclas de PVP y NaCl. Los resultados muestran que la

25 masa de agua adsorbida por la mezcla son las sumas ponderadas de los componentes individuales. Por debajo del punto de delicuescencia del cloruro de sodio, la cantidad de agua adsorbida por estas mezclas disminuye con la cantidad creciente de cloruro de sodio. Sin embargo, lo contrario es cierto en las actividades de agua por encima del punto de delicuescencia del cloruro de sodio. En estas condiciones, las películas con más cloruro de sodio tienen una mayor absorción de agua ya que el cloruro de sodio adsorbe más agua del PVP por encima del punto de

30 delicuescencia.

La comparación de los componentes individuales y las mezclas se muestra en la Figura 6, donde la relación PVP/NaCl varió entre 0,2 y 4,0. Para los biosensores descritos anteriormente, la relación PVP/NaCl varió desde 1,7 hasta 3,4. Como se muestra en la Figura 6, la adición de NaCl al PVP hace que la matriz resultante adsorba menos

35 agua. Esto se demuestra por el hecho de que la curva para el PVP (solo) está relativamente a la derecha en la figura y el aumento de la relación de NaCl de 0,5:1, a 1=1, a 2:1, a 5:1 empuja la curva progresivamente a la izquierda. En consecuencia, se ha demostrado por los inventores que cuanto mayor es la concentración de sal en la matriz, menos agua es adsorbida por la matriz.

40 EJEMPLO 5

También se pueden usar materiales delicuescentes distintos del NaCl, como se ha indicado anteriormente. Por ejemplo, reactivos de película seca que estén protegidos con un material delicuescente de MgSO4 han demostrado ser eficaces usando los procedimientos descritos en general anteriormente. En particular, la Figura 7 muestra que la

45 inclusión de MgSO4 en la matriz de reactivo de película seca proporciona protección contra la degradación por el agua en ambientes húmedos.

En la Figura 7, el rodillo 2 muestra los datos de una prueba de un reactivo de película seca que comprende un sistema de enzima FADGDH/cofactor, un mediador nitrosoalina, PVP y no hay material delicuescente. Por el

50 contrario, el rodillo 11 muestra los datos de una prueba de un reactivo de película seca que tiene una mezcla de reactivos que es comparable a la mezcla de reactivo del rodillo 2, pero con aproximadamente 6 % de MgSO4 añadido como material delicuescente. En estas pruebas, la temperatura era de aproximadamente 30 ° C y la humedad relativa fue del 82 %.

55 La inspección de los datos proporcionados en la Figura 7 muestra una corriente blanco significativamente más alta del rodillo 2, donde la matriz de reactivo de película seca no incluye un material delicuescente, que en el caso del rodillo 11, donde la matriz de reactivo de película seca incluye un material delicuescente de MgSO4. Esto indica que la inclusión de aproximadamente 6 % de MgSO4 en la mezcla de reactivo de película seca protege el reactivo de la degradación por el agua en el ambiente húmedo.

60 El trabajo adicional en el campo de las isotermas de sorción se describe en un artículo titulado “Sorption Isotherms of Mixtures of Polymers, Protein and Electrolytes -Measurement Data and Model Prediction” de Sibylle Kachel, Philip Scharfer y Wilhelm Schabel de Thin Film Technology, Institute of Thermal Process Engineering, Karlsuhe Institute of Technology, Karlsruhe, Alemania, cuyo contenido se incorpora en la presente memoria por referencia.

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Claims

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