KR101730281B1 - 시약 물질 및 관련 시험 요소 - Google Patents

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Abstract

시약 물질 및 관련 시험 요소가 제공된다. 한 구현예에서, 이중 기능성을 갖는 시험 요소는 제 1 조효소-의존적 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질, 제 2 조효소-의존적 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함한다. 한 양상에서, 제 1 분석물은 히드록시부티레이트이고 제 1 효소는 히드록시부티레이트 데히드로게나아제이며, 제 2 분석물은 글루코오스이고 제 2 효소는 글루코오스 데히드로게나아제 또는 글루코오스 옥시다아제이다. 본 출원의 다른 양상은 고유한 시약 물질에 관한 것이다. 추가의 구현예, 형태, 목적, 특성, 이점, 양상 및 이득은 상세한 설명 및 도면에서 명백해질 것이다.

Description

시약 물질 및 관련 시험 요소 {REAGENT MATERIALS AND ASSOCIATED TEST ELEMENTS}
일회용 시험 요소의 사용은 시험 샘플 중 선택된 분석물의 존재 및/또는 농도를 측정하기 위한 통상적인 것이 되고 있다. 예를 들어, 당뇨병 및 유사 의학적 병태를 앓는 환자는 종종, 환자가 자신의 혈당 수준을 모니터링하는 혈당 자가-모니터링에 종종 관여하게 된다. 혈당 수준 모니터링의 목적은 농도 수준을 측정하고, 필요시 상기 수준이 지나치게 높거나 낮은 경우 그 수준을 허용가능 범위 내에 있도록 되돌리기 위해 시정 조치를 취하는 것이다. 시정 조치 실패는 심각한 의학적 결과를 초래할 수 있다. 글루코오스 모니터링은 당뇨병 환자에게 피할 수 없는 일상 생활이며, 이러한 모니터링의 정확도는 그야말로 삶과 죽음 사이의 차이를 의미할 수 있다. 허용가능한 수준으로 혈당을 유지하는 데 실패하는 것은 심혈관 질환, 신장 질환, 신경 손상 및 실명을 포함하는 심각한 당뇨병-관련 합병증을 초래할 수 있다.
혈당을 철저히 관리하는 당뇨병 환자들은 장기간 지속되는 혜택을 경험한다. 당뇨병 조절과 합병증에 대한 연구 (The Diabetes Control and Complications Trial (DCCT)) 는 미국 국립 당뇨병, 소화기병, 신장병 연구소 (National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK)) 에 의해 1983 년에서 1993 년에 수행된 임상 연구였다. DCCT 는 종래의 치료에 대하여 집중 치료를 비교하였다. 집중 치료 중인 환자는 1 일 3 회 이상의 인슐린 주사 또는 1 회 인슐린 펌프로 가능한 한 정상에 가까운 수준으로 글루코오스 수준을 유지하였고, 빈번한 혈당 수준 자가-모니터링을 유지하였다. 집중 치료는 2- 내지 3-개월 기간에 걸쳐 평균 혈당을 반영하는 헤모글로빈 A1c (HbA1c) 를 가능한 한 정상에 가깝게 유지하는 것을 목적으로 하였다. 종래의 치료는 1 일 1 회 소변 또는 혈당 시험으로, 1 일에 1 또는 2 회 인슐린 주사로 이루어졌다. DCCT 연구 결과는 혈당 수준을 가능한 한 정상에 가깝게 유지하는 것이 당뇨병에 의한 안구, 신장 및 신경 질환의 발병 및 진행을 늦춘다는 것을 나타내었다. 실제로, 개인이 통제 불량의 이력을 갖는 경우에도 지속된 혈당 감소가 도움이 된다는 것이 입증되었다.
수많은 분석 기구 또는 바이오센서, 예컨대 글루코오스 계량기가 현재 이용가능하여, 소량의 혈액 샘플 중 글루코오스 수준을 개인이 시험할 수 있게 한다. 현재 이용가능한 많은 계량기 설계가 일회용 시험 요소를 사용할 수 있는데, 이는 상기 계량기와 조합되어, 혈액 샘플 중 글루코오스의 양을 전기화학적 또는 시각적으로 측정한다. 현재 글루코오스 계량기에서, 성공적 혈당 측정의 결과로서 표시된 정보는 각각의 혈당치 (통상 mg/dL 또는 mmol 단위로 나타냄) 이며, 가능하게는 측정을 수행한 시간 및 일자이다. 이러한 정보는, 계획되거나 공지된 탄수화물 섭취량 또는 계획되거나 공지된 기타 상황적 또는 개인적 인자의 활성 및 지식의 계산과 조합되어, 대부분의 경우 당뇨병 환자가 단기간에 혈당 수준을 제어하기 위한 인슐린의 즉각적인 주사 투여량 및/또는 식이 섭취를 조정하거나 유도할 수 있게 하기에 충분하다. 또한, 낮은 글루코오스 값의 경우, 당뇨병 환자는 저혈당을 피하기 위해 당 섭취 필요성을 감지할 수 있다.
인슐린의 부재 또는 충분하지 않은 양은 신체가 에너지 생성을 위한 연료 공급원으로서 글루코오스를 사용하는 것을 막는다. 이러한 것이 발생하는 경우, 신체는 지방산을 분해하여 에너지를 생성하여, 케톤 부산물 및 케톤 수준 증가를 초래한다. 당뇨병 환자에서의 케톤 수준 증가는 또한 심장마비, 뇌졸중, 기분 전환 약물 사용 또는 병발성 질병 예컨대 폐렴, 인플루엔자, 위장염 또는 비뇨기과 감염에 의한 것일 수 있다. 당뇨병 환자에서의 지나친 케톤 수준은 치료하지 않는 경우 사망에 이를 수 있는 의료적 응급 상황인 당뇨병성 케톤산증 (DKA) 의 에피소드를 일으킨다. DKA 의 증상은 다른 것들 중에서도 구역질, 구토, 심한 갈증 및 소변 생성, 복통, 호흡 곤란, 피로 및 혼수상태를 포함한다. DKA 의 심각성을 고려하여, DKA 에피소드의 전체 발병 전에 케톤 수준을 감소시키기 위한 치료제를 투여하는 것이 필요하다. 추가로, DKA 에피소드가 발병되거나 케톤 수준이 달리 바람직하게 않게 높을 때까지 DKA 에피소드와 관련된 증상이 존재할 수 있기 때문에, 케톤 감소 치료가 이러한 증상에 대한 반응으로서 시작되지 않는 것이 일반적으로 바람직하다.
DKA 에피소드의 예방은, 특정 농도 이상으로 증가하는 경우 케톤 수준을 측정하고 의료적 주의를 기울임으로써 달성될 수 있다. 소변 시험을 이용하여 케톤 수준을 측정할 수 있다. ADA 웹사이트는 당뇨병 환자가 질병 (예컨대 감기 또는 독감) 에 걸리거나 환자의 혈당이 240 mg/dl 초과인 경우, 케톤 수준을 4~6 시간 마다 체크해야 한다는 것을 권고하고 있다 (http:"www.diabetes.org/living-with-diabetes/complications/ketoacidosis-dka.html 참고). 그러나, 1 일 당 다수회 혈당 시험을 수행하는 당뇨병 환자에 대해서는, 혈당 시험에 추가로 개별적인 소변 시험을 수행하는 것은 시간 소모적이고 부담스러운 일이다.
동일한 시험 스트립 상 글루코오스 및 케톤 수준을 측정하기 위한 이중 시험을 수행하여, 높은 케톤 수준을 초기에 검출함으로써 보다 안전한 치료요법 및 시험 권고사항을 보다 양호하게 준수할 수 있다. 예를 들어, 이들 분석물의 상승된 수준이 당뇨병 관리가 만족스럽지 않다는 것을 나타낼 수 있기 때문에, 케톤 및 혈당이 높을 때에는 운동을 피하는 것이 권고된다. 그러나, 대부분의 당뇨병 환자는 시험하기에 용이하게 이용가능한 케톤 시험을 매일 수행하지 않으며, 종종 이러한 상황에 대처하는 방법에 대한 용이하게 이용가능한 정보를 갖지 못한다.
케톤 수준을 측정하기 위한 개별적인 소변 시험의 사용은 또한 추가적인 진단 소모품 및 그의 부수적 비용을 필요로 하며, 혈당과 케톤 수준을 상호연관시키기 어렵게 만든다. 또한, 혈액 샘플로부터 케톤 수준을 측정할 수 있다. 혈액 샘플을 사용하는 경우, 케톤 수준은 흔히 히드록시부티레이트의 농도를 측정함으로써 측정된다 (혈액 중 우세한 케톤임). 혈중 0.6 mM 미만의 히드록시부티레이트 농도는 정상으로 간주되는 한편, 0.6 mM 내지 1.5 mM 의 히드록시부티레이트 농도는 문제가 발생할 수 있다는 것을 나타내며 1.5 mM 초과의 농도는 DKA 발전 위험성을 나타낸다. 혈중 3 mM 초과의 히드록시부티레이트 농도는 DKA 를 나타내며 응급성 의료적 치료를 필요로 한다.
혈액으로부터 케톤 수준을 측정하기 위한 현행 기법은 예를 들어 히드록시부티레이트 농도를 검출하기에 적합한 단일 기능 시험 요소를 포함한다. 그러나 상기 기재한 소변 시험과 같이, 1 일 당 상대적으로 높은 규모의 혈당 시험을 수행한 당뇨병 환자는, 특히 현재 혈중 케톤 시험이 최신 혈당 시험보다 더 느리기 때문에, 혈당 시험에 추가로 개별적인 혈중 케톤 수준 시험을 수행하는 것이 시간 소모적이고 부담스러운 일이라는 것을 발견할 수 있다. 혈당 시험에 무관하게 수행하는 혈중 케톤 수준 시험은 또한 이와 함께 초래되어야만 하는 추가적인 진단 소모품 및 추가적인 부수 비용을 필요로 한다. 더욱이, 혈당 및 혈중 케톤 수준 측정을 위해 개별적인 시험을 수행하는 것은 측정된 혈당과 혈중 케톤 수치를 상호연관시키는 것을 어렵게 한다.
혈액으로부터 케톤 수준을 측정하기 위한 다른 기법은 혈당 및 혈중 케톤 수준을 검출하기에 적합한 시험 요소를 포함한다. 그러나 이러한 현재 시험 요소에 있어서, 혈당 수준은 혈중 케톤 수준보다 더 신속히 측정되어, 혈중 케톤 시험 결과가 지연되고 혈당 시험 결과 이후에 제공된다. 대안적으로, 혈당 및 혈중 케톤 시험 둘 모두의 결과는 혈중 케톤 시험의 마지막 완료시까지 제공되지 않는다. 어느 하나의 경우, 특히 일부 경우 혈중 케톤 시험이 혈당 시험 완료에 걸리는 시간의 거의 2 배로 더 걸릴 수 있다는 것을 고려할 때, 혈중 케톤 시험이 완료될 때까지 하나 또는 둘 모두의 시험 결과를 기다리는 것은 매일 상대적으로 높은 규모의 시험을 수행하는 당뇨병 환자에게 꽤 부담스럽고 시간 소모적인 일이 될 수 있다. 더욱이, 혈당 시험 결과가 혈중 케톤 시험 결과 이전에, 그리고 이와 별개로 제공되는 경우, 사용자가 혈중 케톤 시험이 완료되기 전에 시험을 중단하고/하거나 혈당 시험 결과가 제공된 후, 혈중 케톤 시험 결과가 적절히 고려되기 전에 주의를 다른 곳으로 돌릴 가능성이 생긴다.
혈당 측정값에 추가로 혈중 케톤 측정값의 정확한 기록, 보고 및 분석을 고려하여, 혈중 케톤 수준 및/또는 혈중 케톤 및 혈당 수준 시험을 위한 기법, 절차 및 장비에 있어서의 개선이 필요하다.
발명의 개요
시약 물질 및 관련 시험 요소가 제공된다. 한 구현예에서, 이중 기능성을 갖는 시험 요소는 제 1 조효소-의존적 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질, 제 2 조효소-의존적 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 (이하, 정의함) 로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함한다. 한 양상에서, 제 1 분석물은 히드록시부티레이트이고 제 1 효소는 히드록시부티레이트 데히드로게나아제이며, 제 2 분석물은 글루코오스이고 제 2 효소는 글루코오스 데히드로게나아제 또는 글루코오스 옥시다아제이다. 본 발명의 다른 양상은 고유의 시약 물질에 대한 것이다.
한 구현예에서, 제 1 및 제 2 분석물 측정을 위해 구성된 시험 요소는 제 1 조효소-의존적 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질 및 제 2 조효소-의존적 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질을 포함한다. 시험 요소는 또한 티오-NAD, 티오-NADP, 및 하기 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함한다:
Figure 112015042679413-pct00001
[식 중,
A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 를 나타내고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음].
이러한 구현예의 한 형태에서, 제 1 분석물은 히드록시부티레이트이고 제 1 효소는 히드록시부티레이트 데히드로게나아제이다. 이러한 형태의 한 양상에서, 히드록시부티레이트 데히드로게나아제는 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제이다. 이러한 형태의 또 다른 양상에서, 제 2 효소는 글루코오스 데히드로게나아제, 락테이트 데히드로게나아제, 말레이트 데히드로게나아제, 글리세롤 데히드로게나아제, 알코올 데히드로게나아제, 소르비톨 데히드로게나아제 및 아미노산 데히드로게나아제 (L-아미노산 데히드로게나아제 포함) 로 이루어지는 군에서 선택되는 데히드로게나아제이다. 이러한 형태의 또 다른 양상에서, 제 2 분석물은 글루코오스이고 제 2 효소는 글루코오스 데히드로게나아제 또는 글루코오스 옥시다아제이다. 추가 양상에서, 조효소는 하기 식 (I) 에 따른 화합물이다:
Figure 112015042679413-pct00002
[식 중,
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 카르보시클릭 5-원 고리임:
Figure 112015042679413-pct00003
{식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임}].
또 다른 추가 양상에서, 조효소는 하기 식 (I) 에 따른 화합물이다:
Figure 112015042679413-pct00004
[식 중,
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 첫번째 경우 OH 를 나타내고, 두번째 경우 포스페이트기를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 카르보시클릭 5-원 고리임:
Figure 112015042679413-pct00005
{식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임}].
또 다른 추가 양상에서, 조효소는 티오-NAD 이다. 또 다른 추가 양상에서, 조효소는 티오-NADP 이다.
이러한 구현예의 추가 형태에서, 시험 요소는 제 1 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함하는 제 1 시약 물질을 포함한다. 이러한 형태의 한 양상에서, 시험 요소는 또한 제 2 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질, 및 FAD, NAD, NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함하는 제 2 시약 물질을 포함한다. 추가 양상에서, 시험 요소는 제 1 및 제 2 시약 물질을 운반하는 것으로 구성된 시험 스트립을 포함한다. 또 다른 추가 양상에서, 시험 스트립은 제 1 시약 물질과 관련된 제 1 전극 시스템 및 제 2 시약 물질과 관련된 제 2 전극 시스템을 포함한다. 이러한 형태의 또 다른 양상에서, 제 1 시약 물질은 니트로소아닐린, 칼륨 페리시아니드, 및 페나진 유도체 및 헥사아민루테늄 클로라이드의 조합 중 하나를 추가로 포함한다.
또 다른 구현예에서, 시약 물질은 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제 및 하기 식 (I) 에 따른 조효소 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태를 포함한다:
Figure 112015042679413-pct00006
[식 중,
A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음].
이러한 구현예의 한 형태에서, 조효소 화합물은 하기 식 (I) 에 따른 것이다:
Figure 112015042679413-pct00007
[식 중,
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 포화 카르보시클릭 5-원 고리임:
Figure 112015042679413-pct00008
{식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임}].
이러한 구현예의 또 다른 형태에서, 조효소 화합물은 하기 식 (I) 에 따른 것이다:
Figure 112015042679413-pct00009
[식 중,
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 첫번째 경우 OH 를 나타내고, 두번째 경우 포스페이트기를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 포화 카르보시클릭 5-원 고리임:
Figure 112015042679413-pct00010
{식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임}].
추가 형태에서, 시약 물질은 니트로소아닐린, 칼륨 페리시아니드, 및 페나진 유도체 및 헥사아민루테늄 클로라이드의 조합 중 하나를 추가로 포함한다.
이러한 구현예의 또 다른 형태에서, 시험 요소는 제 1 분석물을 측정하기 위한 시약 물질을 운반하는 시험 스트립을 포함한다. 이러한 형태의 한 양상에서, 시험 스트립은 제 2 분석물을 측정하기 위한 제 2 시약 물질을 추가로 운반한다. 추가 양상에서, 제 2 시약 물질은 글루코오스 데히드로게나아제, 락테이트 데히드로게나아제, 말레이트 데히드로게나아제, 글리세롤 데히드로게나아제, 알코올 데히드로게나아제, 소르비톨 데히드로게나아제 및 아미노산 데히드로게나아제 (L-아미노산 데히드로게나아제 포함) 로 이루어지는 군에서 선택되는 데히드로게나아제 효소를 포함한다. 또 다른 추가 양상에서, 제 2 시약 물질은 FAD, NAD, NADP 및 하기 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함한다:
Figure 112015042679413-pct00011
[식 중,
A = 아데닌 또는 이의 유사체,
T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음].
또 다른 추가 양상에서, 시험 스트립은 제 1 및 제 2 분석물의 전기화학적 측정을 위해 구성된다.
또 다른 구현예에서, 샘플 중 제 1 및 제 2 분석물을 측정하는 방법은, 제 1 및 제 2 분석물 측정을 위해 구성되며 제 1 조효소-의존적 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질, 제 2 조효소-의존적 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 하기 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함하는 시험 요소를 제공하고:
Figure 112015042679413-pct00012
[식 중,
A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음];
시험 요소를 샘플과 접촉시키고; 제 1 분석물을 검출하고; 제 2 분석물을 검출하는 것을 포함한다.
이러한 구현예의 한 형태에서, 제 1 분석물은 히드록시부티레이트이고 제 2 분석물은 글루코오스이다. 이러한 형태의 한 양상에서, 제 1 분석물을 검출하는 단계 및 제 2 분석물을 검출하는 단계는 동시에 수행된다. 이러한 형태의 또 다른 양상에서, 제 1 분석물을 검출하는 단계 및 제 2 분석물을 검출하는 단계는 시험 요소를 샘플과 접촉시킨 후 5 초 내에 완료된다.
또 다른 구현예에서, 방법은 샘플 중 글루코오스 및 케톤 수치 측정을 위해 구성된 시험 요소를 제공하는 단계; 시험 요소를 샘플과 접촉시키는 단계; 및 샘플 중 글루코오스 및 케톤 수치를, 시험 요소를 샘플과 접촉시킨 후 7.5 초 내에 측정하는 단계를 포함한다. 한 형태에서, 시험 요소는 글루코오스 수치 측정을 위한 제 1 시약 물질 및 케톤 수치 측정을 위한 제 2 시약 물질을 포함한다. 이러한 형태의 한 양상에서, 제 2 시약 물질은 히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 포함한다. 또 다른 형태에서, 샘플 중 글루코오스 및 케톤 수치를 측정하는 단계는 시험 요소를 샘플과 접촉시킨 후 5 초 내에 완료된다. 또 다른 형태에서, 글루코오스 및 케톤 수치는 측정 단계 동안 서로 2 초 내에 측정된다. 또 다른 형태에서, 샘플을 혈액을 포함한다.
이러한 방법의 한 형태에서, 시험 요소는 제 1 조효소-의존적 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질 및 제 2 조효소-의존적 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질을 포함한다. 시험 요소는 또한 티오-NAD, 티오-NADP, 및 하기 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함한다:
Figure 112015042679413-pct00013
[식 중,
A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음].
한 양상에서, 제 1 분석물은 히드록시부티레이트이고 제 1 효소는 히드록시부티레이트 데히드로게나아제이다. 추가 양상에서, 히드록시부티레이트 데히드로게나아제는 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제이다. 추가 양상에서, 제 2 효소는 글루코오스 데히드로게나아제, 락테이트 데히드로게나아제, 말레이트 데히드로게나아제, 글리세롤 데히드로게나아제, 알코올 데히드로게나아제, 소르비톨 데히드로게나아제 및 아미노산 데히드로게나아제 (L-아미노산 데히드로게나아제 포함) 로 이루어지는 군에서 선택되는 데히드로게나아제이다. 또 다른 양상에서, 제 2 분석물은 글루코오스이고 제 2 효소는 글루코오스 데히드로게나아제 또는 글루코오스 옥시다아제이다. 추가 양상에서, 조효소는 하기 식 (I) 에 따른 화합물이다:
Figure 112015042679413-pct00014
[식 중,
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 카르보시클릭 5-원 고리임:
Figure 112015042679413-pct00015
{식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임}].
또 다른 추가 양상에서, 조효소는 하기 식 (I) 에 따른 화합물이다:
Figure 112015042679413-pct00016
[식 중,
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 첫번째 경우 OH 를 나타내고, 두번째 경우 포스페이트기를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 카르보시클릭 5-원 고리임:
Figure 112015042679413-pct00017
{식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임}].
또 다른 추가 양상에서, 조효소는 티오-NAD 이다. 또 다른 추가 양상에서, 조효소는 티오-NADP 이다.
추가 양상에서, 시험 요소는 제 1 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함하는 제 1 시약 물질을 포함한다. 추가 양상에서, 시험 요소는 또한 제 2 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질, 및 FAD, NAD, NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함하는 제 2 시약 물질을 포함한다. 추가 양상에서, 시험 요소는 제 1 및 제 2 시약 물질을 운반하도록 구성된 시험 스트립을 포함한다. 또 다른 추가 양상에서, 시험 스트립은 제 1 시약 물질과 관련된 제 1 전극 시스템 및 제 2 시약 물질과 관련된 제 2 전극 시스템을 포함한다. 또 다른 양상에서, 제 1 시약 물질은 니트로소아닐린, 칼륨 페리시아니드, 및 페나진 유도체 및 헥사아민루테늄 클로라이드의 조합 중 하나를 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상은 시험 샘플 중의 다수 분석물의 존재 및/또는 농도를 측정하기 위한 고유한 기법이다. 다른 양상은 샘플 중 분석물 검출과 관련된 고유한 방법, 시스템, 장치, 키트, 어셈블리, 장비 및/또는 기구를 포함한다.
추가적인 양상, 구현예, 형태, 특징, 이득, 목적 및 이점은 함께 제공되는 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 제 1 구현예 시험 요소의 투시도이다.
도 2 는 도 1 시험 요소의 다양한 특징의 분해, 투시도이다.
도 3 은 제 2 구현예 시험 요소의 분해, 투시도이다.
도 4 는 도 3 시험 요소의 단편, 단면도이다.
도 5 는 도 1 시험 요소와 함께 사용하도록 구조화된 분석 기구의 모식적 설명이다.
도 6~18 은 각종 시약 물질로 측정된 히드록시부티레이트 반응의 그래프적 설명이다.
도해 구현예의 상세한 설명
본 발명의 원리 이해를 촉진시키고자, 도면으로 도해한 구현예를 이제 참조하고, 특정 언어로 이를 기술할 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 범주가 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 설명한 장치에 있어서 변경 및 추가적인 변형, 및 이에 설명한 바와 같은 본 발명의 원리의 추가적인 적용이 본 발명에 관련되는 업계의 당업자에게 보통 발생하는 것으로 고려된다는 것이 이해될 것이다.
시약 물질 및 관련 시험 요소가 제공된다. 한 구현예에서, 이중 기능 시험 요소는 제 1 조효소-의존적 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질, 제 2 조효소-의존적 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함한다. 한 양상에서, 제 1 분석물은 히드록시부티레이트이고 제 1 효소는 히드록시부티레이트 데히드로게나아제이며, 제 2 분석물은 글루코오스이고 제 2 효소는 글루코오스 데히드로게나아제 또는 글루코오스 옥시다아제이다. 또 다른 구현예에서, 시험 요소는 샘플 중 제 1 및 제 2 분석물 평가를 위해 시험 요소와 상호작용하도록 구성된 계량기를 또한 포함하는 시스템의 일부이다. 이러한 평가는 제 1 및 제 2 분석물의 존재를 검출하는 것에서 제 1 및 제 2 분석물의 농도를 측정하는 것의 범위에 이를 수 있다. 제 1 및 제 2 분석물 및 샘플 유체는 시험 시스템에 대해 적절한 임의의 것일 수 있으나, 한 특정하지만 비제한적인 형태에서 제 1 분석물은 히드록시부티레이트이고, 제 2 분석물은 글루코오스이고, 샘플 유체는 혈액 또는 세포 간질액이다. 본 출원의 다른 양상은 고유한 시약 물질에 관한 것이다. 본 출원의 추가 양상 및 특징을 하기와 같이 도해 구현예에 대하여 기재한다.
도 1 및 2 에 관하여, 샘플 중 제 1 및 제 2 분석물 평가를 위해 구성된 제 1 구현예 시험 요소 10 의 추가적인 세부 사항을 이제 제공할 것이다. 시험 요소 10 은 제 1 및 제 2 분석물의 존재 하 전기화학적 신호 생성을 위한 제 1 및 제 2 시약 물질, 및 샘플 유체에 대한 샘플-수신 챔버를 포함하는 전기화학적 센서로서 제공된다. 도해 형태에서, 시험 요소 10 은 계량기 삽입 말단부 12 와 투여 말단부 14 사이에 연장된다. 한 비-도해 형태에서, 투여 말단부 14 의 형상은 적절한 취급 및 시험 요소 10 의 사용에 있어서 사용자를 돕기 위해 계량기 삽입 말단부 12 와 구별될 수 있다. 시험 요소 10 은 또한 적절한 취급 및 용도에 대한 사용자 안내를 제공하기 위해 하나 이상의 그래픽 (나타내지는 않음) 을 포함할 수 있다.
시험 요소 10 은 베이스 기질 16, 간격층 18, 바디 커버 20 및 챔버 커버 22 를 포함하는 층상 구성을 갖는 일회용 시험 스트립의 형태로 제공된다. 유사한 층상 구성을 포함하는 시험 요소의 추가적인 세부 사항은 미국 특허 제 7,727,467 호 (이의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함됨) 에 제공되어 있다. 간격층 18 은 베이스 기질 16 과 바디 커버 20 및 바디 커버 22 사이를 연장하는 샘플-수신 챔버 26 이 제공되도록 보이드 부분 24 를 포함한다. 이러한 구성에서, 샘플-수신 챔버 26 은, 샘플 유체가 샘플-수신 챔버 26 내로 통과되는 것을 촉진시키도록 구성되는 개구부 28 을 통해 시험 요소 10 의 투여 말단부 14 에서 개방된다. 샘플-수신 챔버 26 이 시험 요소 10 측을 따라 위치한 개구부를 통해 개방되는 형태가 또한 고려된다. 샘플-수신 챔버 26 이 투여 말단부 14 의 전체 길이를 따라 위치한 개구부를 통해 개방되며 상기 측 일부를 포함하는 형태가 또한 고려된다.
바디 커버 20 및 챔버 커버 22 는 간격층 18 에 치우치고 이들 사이 슬롯 30 을 규정하며 이는 샘플-수신 챔버 26 과 연결되어, 샘플 유체가 개구부 28 을 통해 샘플-수신 챔버 26 으로 유입됨에 따라 공기가 샘플-수신 챔버 26 에서 배출되게 하는 통기 개구부를 제공한다. 슬롯 30 은 샘플-수신 챔버 26 에 위치한 전극 시스템 (하기 기재) 의 위치 내부에 있는 샘플-수신 챔버 26 과 관련되는 위치에 있다. 샘플-수신 챔버 26 에 유입되는 샘플 유체는 통기 개구부에 이르기까지 진행되나, 그 이상은 아니다. 위에서 보았을 때, 슬롯은 "채움선 (fill-line)" 의 시각적 표시를 제공하여, 샘플-수신 챔버 26 내의 전극 시스템이 적절히 습윤화되거나 적절히 기능하도록 피복되었는지를 확인시킨다. 추가적 또는 대안적으로, 충분 용량 전극은 또한 측정 전극의 습윤화 발생을 확인하기 위해, 샘플 유체가 슬롯 30 까지 진행되는 경우가 검출되도록 슬롯 30 에 인접하게 위치할 수 있다.
전극 시스템 및 시약 물질 외에, 샘플-수신 챔버 26 은 비워지거나 대안적으로 흡수제 물질을 포함할 수 있다. 적합한 흡수제 물질은 폴리에스테르, 나일론, 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체 예컨대 니트로셀룰로오스를 포함한다. 포함시, 흡수제 물질은 유체를 샘플-수신 챔버 26 내로 흡수시키는 것을 보조함으로써 샘플 유체의 흡수를 촉진시킨다. 흡수제 물질의 사용은 또한 샘플 유체 수용을 위해 샘플-수신 챔버 26 의 보이드 부피를 더 감소시키는 역할을 할 수 있다. 한 형태에서, 샘플-수신 챔버 26 의 충전은 모세관 작용에 의해 일어난다. 샘플-수신 챔버 26 의 충전은 또한 다른 수단, 예컨대 샘플 유체를 샘플-수신 챔버 26 에 밀어넣기 위해 상기 샘플 유체에 압력을 가하고/가하거나 샘플 유체를 샘플-수신 챔버 26 에 들여보내기 위해 샘플-수신 챔버 26 에 진공을 생성시킴으로써 증가될 수 있다. 또한 샘플-수신 챔버 26 의 하나 이상의 표면은, 친수성 물질로 코팅하거나, 친수성 증가 처리하여 샘플-수신 챔버 26 의 시험 샘플 충전을 촉진시켜, 친수성 물질로부터 형성될 수 있다.
시험 요소 10 은 전기화학적 산화 및 환원 반응에 의해 제 1 및 제 2 분석물의 존재를 검출하고/하거나 농도를 측정하도록 구성된다. 이들 반응은 분석물의 양 또는 농도와 상호연관될 수 있는 전기적 신호로 변환된다. 시험 요소 10 의 일부 특징만을 도해한 2 에서 나타낸 바와 같이, 기질 16 은 다수의 전극 34 및 전극 트레이스 36 (접촉 패드 38 에서 종료됨) 을 포함하는 제 1 전극 시스템 32 을 운반한다. 전극 34 는 샘플-수신 챔버 26 내에 위치하는 전극 트레이스 36 의 이러한 일부로서 규정된다. 기질 16 은 또한 다수의 전극 48 및 전극 트레이스 50 (접촉 패드 52 에서 종료됨) 을 포함하는 제 2 전극 시스템 46 을 운반한다. 전극 48 은 샘플-수신 챔버 26 내에 위치하는 전극 트레이스 50 의 이러한 일부로서 규정된다. 전극 시스템 32, 46 의 도해된 구성이 제한적인 것이 아니며, 대안적 구성이 고려된다는 것이 이해되어야 한다.
시험 요소 10 은 또한, 샘플-수신 챔버 26 내 제 1 전극 시스템 32 의 전극 34 의 적어도 일부 위에 가로놓인 제 1 시약 물질 60, 및 샘플-수신 챔버 26 내 제 2 전극 시스템 46 의 전극 48 의 적어도 일부 위에 가로놓인 제 2 시약 물질 62 를 포함한다. 제 1 및 제 2 시약 물질 60, 62 는 각각의 제 1 및 제 2 시험 분석물의 존재 하 전기화학적 신호를 생성하기에 적합하며, 샘플-수신 챔버 26 에서 전극 34, 48 에 대한 전기화학적 신호를 제공하기 위한 위치에서 샘플-수신 챔버 26 내에 배치된다. 도해 형태에서, 공간 64 는 제 1 시약 물질과 제 2 시약 물질 60, 62 사이에 연장되지만, 공간 64 가 부재하고 제 1 및 제 2 시약 물질이 전극 34, 48 에 걸쳐 연속 층을 형성하는 형태가 또한 고려된다. 제 1 및 제 2 시약 물질 60, 62 에 대한 추가적인 세부 사항을 하기에 제공한다.
제 1 전극 시스템 32 의 전극 34 는, 작동 전극 40 의 반대쪽에 위치한 부분 44a 및 44b 를 포함하는 작동 전극 40 및 대향 전극 42 형태의 측정 전극 세트를 포함한다. 본원에서 사용하는 바와 같이, "작동 전극" 은 분석물이 산화환원 매개제의 작용의 존재 또는 부재 하에 전자산화 또는 전자환원되는 전극인 한편, 용어 "대향 전극" 은 작동 전극과 짝을 이루고 이를 통해 작동 전극을 통과한 전류에 대한 싸인과 반대로 및 그와 동일한 규모로 전기화학적 전류를 통과시키는 전극을 지칭한다. 용어 "대향 전극" 은 참조 전극 (즉, 대향/참조 전극) 으로서 또한 기능하는 대향 전극을 포함하는 것을 의미한다. 제 2 전극 시스템 46 의 전극 48 은, 작동 전극 54 의 반대쪽에 위치한 부분 58a 및 58b 를 포함하는 작동 전극 54 및 대향 전극 56 형태인 측정 전극 세트를 포함한다. 이러한 배열에 있어서, 샘플-수신 챔버 26 은, 샘플 유체가 유입되는 샘플-수신 챔버 26 이 작동 전극 40 및 54 및 대향 전극 42 및 56 과의 전해질성 접촉부에 위치하도록 구성된다. 이러한 배열은 또한 전류가 측정 전극 사이에 흐르게 함으로써 제 1 및 제 2 분석물의 전기산화 또는 전기환원에 영향을 준다. 그러나, 전술한 것이 측정 전극에 대한 수많은 구성 중 단지 하나라는 것을 이해해야 한다.
샘플 중 제 1 및 제 2 분석물을 평가하기 위한 대안적 구현예 시험 요소 110 을 도 3 및 4 에서 도해한다. 시험 요소 110 은 헤드 투 헤드 (head to head) 제조 기법을 이용하여 생성된다. 이러한 기법 및 시험 요소 110 의 의 추가적인 세부 사항은 일반적으로 국제 특허 공개 번호 WO 2012/003306 (이의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함됨) 에서 발견된다. 도 3 에서 도해한 바와 같이, 전극 패턴 112 는 기질 114 의 장방형 층 (테이프) 상 2 개 컬럼 (컬럼 A 에서의 전극 패턴 한 세트 및 컬럼 B 에서의 한 세트) 에서 배열된다. 시험 요소 110 은 또한, 기질 114 의 반대쪽 가장자리 근처에 위치하고 서로 떨어져 위치한 접촉 패드 118 및 기질 114 의 중심 근처 및 서로 근처에 위치한 샘플 챔버 전극 패턴 116 을 포함한다. 도해 형태에서, 전극 패턴은 모두 유사하나; 대안적 형태에서 적어도 일부의 전극 패턴은 다른 전극 패턴과 상이할 수 있다. 제 1 시약 물질 120 은 컬럼 A 에서 샘플 챔버 전극 116 에 걸쳐 적용되고 제 2 시약 물질 122 는 컬럼 B 에서 샘플 챔버 전극 116 에 걸쳐 적용된다.
스페이서 층 124 는 접착층 126 와 함께 기질 114 의 상부에 부착된다. 도해 형태에서, 하나의 장방형 스트립 또는 테이프는 스페이서 층 124 를 형성하여 컬럼 A 및 B 모두의 전극 패턴을 커버하지만, 스페이서 층 124 의 2 개 별개 스트립이 컬럼 A 및 컬럼 B 에서 기질 114 에 개별적으로 부착되고 중심선 128 을 따라 정렬되는 형태가 또한 가능하다. 스페이서 층 124 는 중심선 128 을 따라 배열된 다수의 컷아웃 (cutout) 부분 130 을 포함한다. 스페이서 층 124 가 기질 114 과 조립되는 경우, 컷아웃 부분 130 은 샘플 챔버 132 의 경계선을 형성할 것이다 (도 4). 단일하고 연속적인 상부 기질 층 134 는 접착층 136 과 함께 스페이서 층 124 의 상부에 부착되고 다수의 통기 개구부 142, 144 를 포함함으로써 이들이 샘플 유체로 충전됨에 따라 샘플 챔버 132 의 통기를 촉진시킨다. 사전에 토의하지 않았으나, 접착층 126, 136 이 중심선 128 에 따라 배열되며 스페이서 층 124 의 컷아웃 부분 130 에 상응하는 다수의 컷아웃 부분 138, 140 을 각각 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 대안적으로, 접착층 136 이 임의의 개구부 또는 컷아웃을 갖지 않는 고체 층일 수 있다는 것이 고려된다.
기질 114, 시약 물질 120, 122, 스페이서 층 124 및 상부 기질 134 는 함께 조합되고 적층되며, 시트 또는 롤이 분리됨으로써 컬럼 A 및 B 에서의 전극 패턴 116 이 서로 부착된 채 남아 있으면서, 인접열에서의 시험 스트립 (병행 방향의 시험 스트립) 이 분리된다. 즉, 컬럼 A 에서의 시험 스트립은 컬럼 B 에서의 시험 스트립로부터 완전히 분리되지 않으며, 시험 스트립 쌍은 헤드-투-헤드식으로 배열된 각 쌍의 시험 스트립으로 형성된다. 각각의 시험 스트립 쌍은 컬럼 A 로부터의 시험 스트립의 접촉 패드 118 을 컬럼 B 로부터 시험 스트립의 접촉 패드 118 에 인접하게 위치시키기 위해, 그리고 컬럼 A 로부터의 시험 스트립의 샘플링 말단부를 컬럼 B 로부터의 시험 스트립의 샘플링 말단부에 인접하고 이와 동일한 방향으로 마주하도록 위치시키기 위해 폴딩될 수 있다. 이러한 유형의 헤드-투-헤드 시험 스트립 쌍을 사용하여, 단일 샘플을 사용하여 제 1 및 제 2 의 상이한 분석물을 시험하기 위해 사용자가 둘 모두의 시험 스트립에 체액 샘플을 동시에 적용할 수 있는 이중 용도 바이오센서가 제공된다. 한 구현예에서, 챔버 132 사이에서의 혈액과 시약 혼합을 방지하기 위해서, 상기 쌍을 함께 폴딩하기 전에 혈액 여과재가 이중 샘플 챔버 132 내에 제공될 수 있다.
시험 스트립 쌍이 중심선 128 을 따라 구부러지는 경우, 시험 스트립의 헤드-투-헤드 방향 쌍 각각에서의 챔버 132 가 노출되어야 한다는 것이 이해되어야 한다. 대안적 제조 기법을 사용하여 샘플 챔버 132 둘 모두가 노출되는 것을 확실히 할 수 있다. 예를 들어 한 구현예에서, 기질 층 중 하나, 예를 들어 상부층 134 는 제조하는 동안 중심선 128 을 따라 완전히 분리되는 한편, 기질 114 는 중심선 128 에 대해 예상대로 구부러지도록 변형되거나, 변형되지 않는다. 대안적 구현예에서, 기질 층 중 하나는 예컨대 중심선 128 을 따라 사용자에 의해 용이하게 분리되도록 천공 또는 부분적 절단을 통해 변형되는 한편, 다른 기질은 예컨대 직선, 예를 들어 중심선 128 에 대해 예상대로 구부러지거나 분리되도록 하는 스코어링 (scoring), 함몰 (denting) 또는 크림핑 (crimping) 에 의해 변형된다. 또 다른 구현예에서, 상부층 134 및 하부 기질 114 둘 모두는 헤드-투-헤드 시험 스트립이 두 방향 중 어느 하나로 폴딩되도록 변형되며, 즉 사용자가 서로 인접하게 위치한 2 개 시험 스트립의 상부층 134 를 갖거나 서로 인접하게 위치한 2 개 시험 스트립의 기질 114 를 갖도록 시험 스트립의 헤드-투-헤드 쌍을 구부리는 것을 선택할 수 있다.
기질 16, 114 는 전극 시스템 32, 46 및 전극 패턴 112 각각이 그 위에 위치하는 절연 물질로 형성될 수 있다. 통상, 플라스틱 예컨대 비닐 중합체, 폴리이미드, 폴리에스테르 및 스티렌은 필요한 전기적 및 구조적 특성을 제공한다. 또한, 시험 요소가 물질 롤로부터 생성가능한 덩어리일 수 있기 때문에, 물질 특성이 롤 처리에 대해 충분한 유연성을 갖기에 적절하면서 또한 마감 요소에 유용한 강성도를 제공하는 것이 바람직하다. 기질 16, 114 에 대한 물질은 유연성 중합체 물질 예컨대 폴리에스테르, 예를 들어 고온 폴리에스테르 물질; 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN); 및 폴리이미드, 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물로서 선택될 수 있다. 폴리이미드는 예를 들어 E.I. duPont de Nemours and Company of Wilmington, Del. (duPont) 로부터 상품명 Kapton® 으로 시판된다. 기질 16, 114 에 대해 가능한 하나의 특정한 물질은 duPont 에서 이용가능한 MELINEX® 329 이다.
작동 및 대향 전극, 및 전극 시스템 32, 46 및 전극 패턴 112 의 남아 있는 부분은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 한 양상에서, 전극은 각각 상대적으로 낮은 전기 저항을 가져야 하며 시험 요소의 가동 범위에 걸쳐 전기화학적으로 불활성이어야 한다. 작동 전극에 대해 적합한 도체는 금, 팔라듐, 백금, 탄소, 티타늄, 루테늄 디옥시드, 및 인듐 틴 옥시드, 및 이리듐 뿐 아니라 기타의 것들을 포함한다. 대향 전극은 동일하거나 상이한 물질, 예를 들어 은/염화은으로 만들어질 수 있다. 한 특정 구현예에서, 작동 및 대향 전극은 둘 모두 금 전극이다.
전극 시스템 32, 46 및 전극 패턴 112 는 적절한 전도도 및 무결성의 전극을 산출하는 임의의 방식으로 각각 기질 16, 114 에 적용될 수 있다. 단지 어느 정도의 비제한적 가능성을 제공하고자, 예시적인 방법은 스퍼터링 (sputtering) 및 인쇄를 포함한다. 한 특정한 형태에서, 금 전극은 기질 16, 114 의 물질을 코팅한 후 상기 코팅의 선택된 일부를 제거하여 전극 시스템 32, 46 및 전극 패턴 112 를 산출시킴으로써 제공된다. 코팅의 일부를 제거하는 한 특정한 방법은 레이저 제거술, 보다 특히 광폭 (broad field) 레이저 제거술을 포함한다 (그 내용이 본원에 전체가 참조로 포함되는 미국 특허 제 7,073,246 호에서 개시된 바와 같음).
레이저 제거 기법은 통상, 절연 물질 및 전도성 물질, 예를 들어 절연 물질에 적층되거나 이에 코팅된 금속층의 금속성-적층을 포함하는 단일 금속층 또는 다중층 조성물을 제거하는 것을 포함한다. 금속층은 순수 금속, 합금, 또는 금속성 도체인 기타 물질을 함유할 수 있다. 금속 또는 금속-유사 도체의 예는: 알루미늄, 탄소 (예컨대 그래파이트), 코발트, 구리, 갈륨, 금, 인듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 은, 티타늄, 이의 혼합물, 및 이들 물질의 합금 또는 고체 용액을 포함한다. 한 양상에서, 물질은 생물학적 시스템과 본질적으로 반응하지 않도록 선택되며, 이의 비제한적 예는 금, 백금, 팔라듐, 탄소 및 이리듐 틴 옥시드를 포함한다. 금속층은 임의의 원하는 두께를 가질 수 있으며, 한 특정 형태에서, 약 500 nm 이다.
시험 요소 10, 110 의 도해 형태가 비제한적이며, 광학적 검출 기법을 위해 배열된 것들을 포함하는 본 출원의 이중 기능 시험 요소에 대한 대안적 구성이 또한 고려된다는 것이 이해되어야 한다. 이와 관련하여, 한 추가적이고 비제한적인 형태에서 이중 기능 시험 요소는 제 1 전극 시스템을 운반하는 제 1 기질이 제 2 전극 시스템을 운반하는 제 2 기질 위에 위치하는 샌드위치형 구성을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 기질은, 모세관 채널을 포함하는 중간체 층에 의해 서로 떨어져 위치하거나, 다르게는 모세관 채널이 제 1 및 제 2 기질 사이에 형성된다. 이러한 구성에서, 모세관 채널에 유입되는 샘플 유체가 제 1 및 제 2 전극 시스템 쪽으로 유도되어 제 1 및 제 2 전극 시스템의 동시 또는 거의 동시 피복이 발생한다. 사전에 토의하지 않았으나, 제 1 기질에는 제 1 분석물의 측정에 적합한 제 1 시약 물질이 제공되며 제 2 기질에는 제 2 분석물의 측정에 적합한 제 2 시약 물질이 제공된다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 비제한적인 예로서, 이러한 구성을 갖는 시험 요소를 생성하기 위한 한 기법은 제 1 시약 물질 및 제 1 전극 시스템을 운반하는 제 1 기질, 및 제 2 시약 물질 및 제 2 전극 시스템을 운반하는 제 2 기질을 개별적으로 생성시킨 후 상기 제 1 및 제 2 기질을 함께 조립하는 것을 포함한다.
또 다른 비제한적 형태에서, 이중 기능 시험 요소는 약간 상이한 샌드위치형의 구성을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 제 1 전극 시스템을 운반하는 제 1 기질은 제 2 전극 시스템을 운반하는 제 2 기질 위에 위치한다. 그러나, 제 1 및 제 2 기질은 접착층에 의해 연결되며 단일 모세관 채널 대신에 그의 각각의 전극 시스템 위에 위치한 개별적인 샘플 챔버를 각각 포함한다. 이러한 형태에서, 시험 요소는 개별 샘플 챔버의 동시 또는 거의 동시 충전을 촉진시킴으로써 제 1 및 제 2 전극 시스템의 동시 또는 거의 동시 피복이 또한 일어나는 구성을 포함한다. 사전에 토의하지 않았으나, 제 1 기질에는 제 1 분석물의 측정에 적합한 제 1 시약 물질이 제공되며 제 2 기질에는 제 2 분석물의 측정에 적합한 제 2 시약 물질이 제공된다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 이러한 시험 요소는 또한 본원에 기재된 다른 샌드위치형 구성과 관련되어 상기 토의한 기법을 이용하여 생성될 수 있다. 이러한 형태를 갖는 한 비제한적 시험 요소의 추가적인 세부 사항이 국제 특허 공개 번호 WO 2012/003306 (상기 본원에 포함됨) 에 제공되어 있다.
본 출원의 시험 요소에 이용할 수 있는 비제한적 배열의 추가예는 미국 특허 제 6,984,307 호 및 제 4,397,956 호에 개시되어 있으여, 이의 내용은 본원에 그 전체가 참조로 포함된다.
시험 요소 10, 110 이 생물학적 유체로부터의 광범위한 제 1 및 제 2 분석물 측정에 유용할 수 있다는 것이 고려된다. 예를 들어, 시험 요소 10, 110 은 제 1 및 제 2 분석물의 존재 및/또는 농도 평가에 사용될 수 있는 임의의 적합한 화학적 성질을 갖는 시약 물질 60, 62 및 120, 122 와 함께 사용하기에 용이하게 개조될 수 있다. 시약 물질 60, 62 및 120, 122 는 샘플 유체 중 제 1 및 제 2 분석물의 존재 및/또는 농도를 나타내는 전기화학적 신호가 생성되도록 제 1 및 제 2 분석물과 반응시키기 위해 사용가능하다. 하기에서 더 상세히 토의하는 바, 시약 물질 60, 62 및 120, 122 는 각종 제 1 및 제 2 분석물의 존재 및/또는 농도 측정을 위해 선택된 다양한 활성 성분을 포함할 수 있다. 따라서 시약 물질 60, 62 및 120, 122 의 시험 화학적 성질은 평가되는 제 1 및 제 2 분석물에 관하여 선택된다. 이러한 분석물은 예를 들어 글루코오스, 콜레스테롤, HDL 콜레스테롤, 트리글리세라이드, 글리세린, 락테이트, 락테이트 데히드로게나아제, 말레이트, 알코올, 요산, 소르비톨, 아미노산, 1,5-안히드로글루시톨 및 케톤체의 대표적 분석물, 예컨대 히드록시부티레이트를 포함할 수 있다. 한 특정한 구현예에서, 시험 요소 10, 110 은 혈중 히드록시부티레이트 및 글루코오스의 존재 및/또는 농도 측정을 위해 선택되는 시약 물질 60, 62 및 120, 122 를 각각 포함한다.
제 1 및 제 2 분석물이 평가될 수 있는 생물학적 유체의 비제한적 예는 분석물을 측정할 수 있는 임의의 체액, 예컨대 세포 간질액, 눈물, 소변 및 혈액을 포함한다. 본 문헌의 맥락에 있어서 용어 "혈액" 은 전혈 및 이의 세포-불포함 성분, 즉 혈장 및 혈청을 포함한다. 시험 요소가 히드록시부티레이트 및 글루코오스의 시험을 위해 구성되는 경우, 샘플 유체는 특히, 예를 들어 손가락 끝 또는 공인된 대체 부위 (예를 들어 팔뚝, 손바닥, 귓불, 상완, 종아리 및 허벅지) 에서 수득한 새 모세관 혈액, 새 정맥혈 또는 소변을 포함할 수 있다. 추가로, 시험 요소는 또한 시험용 시스템의 무결성을 확인하기 위해 종래의 방식으로 사용되는 대조군 유체와 결부되어 유용할 수 있다.
평가할 분석물을 함유하는 체액은 임의 방식으로 획득되고 시험 요소에 전달될 수 있다. 예를 들어, 혈액 샘플은 예컨대 란셋을 사용하여 피부를 절개한 후 피부 표면에 생기는 유체를 시험 요소와 접촉시킴으로써 종래의 방식으로 수득될 수 있다. 한 양상에서, 시험 요소는 매우 소량의 유체 샘플만을 사용하면서 표적 분석물을 평가하기 위해 사용가능하다. 유사하게, 한 양상에서, 시험에 필요한 부피의 유체를 생성시키기 위해 약간의 피부 절개만이 필요하며, 이러한 방법 사용에 따른 통증 및 기타 우려가 최소화되거나 제거될 수 있다.
시약 물질 60, 120 은 제 1 조효소-의존적 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질 및 적합한 조효소를 포함한다. 이들 성분은 통상 매트릭스 중에 용해되거나 현탁된다. 액체 시험 샘플은 매트릭스를 수화시키거나 용해하며, 제 1 분석물은 활성 성분 중 하나 이상과 반응하도록 매트릭스를 통해 확산된다. 시약 물질 60, 120 중에 포함될 수 있는 적합한 효소는 예를 들어 글루코오스 데히드로게나아제 (E.C.1.1.1.47), 락테이트 데히드로게나아제 (E.C.1.1.1.27, 1.1.1.28), 말레이트 데히드로게나아제 (E.C.1.1.1.37), 글리세롤 데히드로게나아제 (E.C.1.1,1.6), 알코올 데히드로게나아제 (E.C.1.1.1.1), 히드록시부티레이트 데히드로게나아제 (HBDH), 예컨대 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제 또는 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제, 알파-히드록시부티레이트 데히드로게나아제 및 감마-히드록시부티레이트 데히드로게나아제, 소르비톨 데히드로게나아제, 및 아미노산 데히드로게나아제, 예를 들어 L-아미노산 데히드로게나아제 (E.C.1.4.1.5) 에서 선택되는 데히드로게나아제이다. 추가의 적합한 효소는 옥시다아제 예컨대 글루코오스 옥시다아제 (E.C.1.1.3.4) 또는 콜레스테롤 옥시다아제 (E.C.1.1.3.6) 또는 아미노트랜스퍼라아제 예컨대 아스파르테이트 또는 알라닌 아미노트랜스퍼라아제, 5'-뉴클레오티다아제 또는 크레아틴 키나아제이다. 선택된 효소에 따라, 시약 물질 60, 120 에서 사용하기에 적합한 잠재적 조효소는 FAD, NAD, NADP, 티오-NAD, 티오-NADP, 및 하기 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태를 포함한다:
Figure 112015042679413-pct00018
[식 중,
A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 함유하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음].
한 구현예에서, W = CONH2 또는 COCH3 이다.
Z 에서의 예시적 치환기는 OH, F, Cl, 및 임의로 플루오르화 또는 염소화 및/또는 OH-치환되는 C1-C2 알킬, O-C1-C2-알킬로 이루어지는 군에서 선택된다.
또 다른 구현예에서, 제 1 잔기 V 는 OH 이고 제 2 잔기 V 는 포스페이트기이다. 임의로는, 1 개의 OH 기 및 1 개의 포스페이트기는 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 고리를 형성할 수 있다.
아데닌 유사체의 비제한적 예는 C8-치환 및 N6-치환된 아데닌, 데아자 변이체 예컨대 7-데아자 아자 변이체 예컨대 8-아자 또는 조합 예컨대 7-데아자 또는 8-아자 또는 카르보시클릭 유사체 예컨대 포르미신을 포함하며, 이때 7-데아자 변이체는 할로겐, C1-C6-알키닐, C1-C6-알케닐 또는 C1-C6-알킬로 7 위치에서 치환될 수 있다. 추가 구현예에서 화합물은 아데노신 유사체를 함유하는데 이는 예를 들어 2-메톡시데옥시리보오스, 2'-플루오로데옥시-리보오스, 헥시톨, 알트리톨 또는 폴리시클릭 유사체 예컨대 바이시클릭, LNA 및 트리시클릭 당을 리보오스 대신 함유한다. 한 형태에서, (디)포스페이트 산소는 또한 등전자적으로 치환될 수 있다 (예를 들어 S- 및/또는 BH3 - 에 의한 O-, NH, NCH3 및/또는 CH2 에 의한 O, =S 에 의한 =O). 한 구현예에서 식 (I) 에 따른 화합물의 하나 이상의 잔기 U 는 OH 와 상이하며 다른 구현예에서 하나 이상의 잔기 U=BH3 - 이다.
또 다른 보다 특정하지만 비제한적인 하기와 같은 식 (I) 에 따른 화합물은 carba-NAD 또는 cNAD 이다:
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 카르보시클릭 5-원 고리임;
Figure 112015042679413-pct00019
[식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임].
carba-NAD 는 하기의 구조를 갖는다:
Figure 112015042679413-pct00020
또 다른 보다 특정하지만 비제한적인 하기와 같은 식 (I) 에 따른 화합물은 carba-NADP 또는 cNADP 이다:
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 첫번째 경우 OH 를 나타내고, 두번째 경우 포스페이트기를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 카르보시클릭 5-원 고리임;
Figure 112015042679413-pct00021
[식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임].
carba-NADP 는 하기의 구조를 갖는다:
Figure 112015042679413-pct00022
다른 특정하지만 비제한적인 식 (I) 에 따른 화합물은 보라노 carba-NAD, 시클로펜틸 NAD 및 carba-NAD 시클로포스페이트를 포함한다. 이들 화합물은 하기 구조를 갖는다:
Figure 112015042679413-pct00023
식 (I) 에 따른 화합물 및 이의 합성에 대한 추가적인 세부사항은 그 내용 전체가 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 공개 번호 2008/0231809 에 제공된다.
한 구현예에서, 시약 물질 60, 120 은 히드록시부티레이트의 존재 및/또는 농도의 검출을 촉진시키도록 사용가능하며 히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 포함한다. 히드록시부티레이트 데히드로게나아제의 비제한적 예는 알파-히드록시부티레이트 데히드로게나아제, 베타 또는 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제 및 감마-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 포함한다. 한 특정 형태에서, 히드록시부티레이트 데히드로게나아제는 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제이다. 이러한 구현예에서, 시약 물질 60, 120 은 티오-NAD, 티오-NADP, 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태에서 선택되는 조효소를 추가로 포함한다. 한 특정 형태에서, 시약 물질 60, 120 은 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제, 및 carbaNAD 및 carbaNADP 중 하나를 포함한다. 히드록시부티레이트의 존재 및/또는 농도의 검출이, 제 1 시약 물질이 히드록시부티레이트 데히드로게나아제, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태에서 선택되는 조효소를 포함하는 형태로, 시험 요소가 샘플과 접촉한 후 약 5 초 또는 그 안에 완료될 수 있다는 것이 놀랍게도 발견되었는데, 이는 일반적으로 약 5 초가 소요되는 최신 글루코오스 시험에 해당한다. 이에 대한 추가적인 세부사항을 하기 "실시예" 와 관련하여 제공한다. 히드록시부티레이트의 존재 및/또는 농도 검출을 완료하는데 5 초 초과를 요하는 시약 물질의 사용이 또한 본 출원의 시험 요소에서 사용하기에 적합하다는 것이 이해되어야 한다.
또한, 히드록시부티레이트 데히드로게나아제 및 티오-NAD, 티오-NADP, 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태에서 선택되는 조효소를 포함하는 시약 물질의 사용이 이중 기능성을 갖는 시험 요소와 관련하여 본원에 기재되어 있으나, 단일 기능성을 갖는 시험 요소와 관련하여 상기 시약 물질을 또한 사용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 시약 물질의 사용이 고려되는 시험 요소의 추가적 형태의 비제한적 예가 미국 특허 출원 공개 번호 2005/0016844 및 미국 특허 제 7,008,799 호에 개시되어 있으며, 이의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 히드록시부티레이트 데히드로게나아제, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태에서 선택되는 조효소를 포함하는 형태로 히드록시부티레이트의 존재 및/또는 농도의 검출에 사용가능한 것이 되도록 시약 물질이 임의의 추가적인 효소, 예컨대 디아포라아제를 필요로 하지 않는다는 것이 또한 이해되어야 한다. 그러나, 제 1 시약 물질 내에 추가적 효소를 포함시키는 것이 또한 고려된다.
제 1 시약 물질은 또한 매개제를 포함할 수 있다. 매개제는 검출가능한 전기활성 반응 생성물이 생성되도록 효소, 제 1 분석물, 및 조효소, 및 이의 반응 생성물을 포함하는 반응 구조에 관여할 수 있는 임의의 화학적 종류 (일반적으로 전기활성) 로서 선택될 수 있다. 통상, 상기 반응에서의 매개제 관여는 제 1 분석물, 효소, 또는 조효소 중 임의 하나, 또는 이들 중 하나의 반응 생성물인 종류 (예를 들어 상이한 산화 상태로 반응한 조효소) 와 반응시 이의 산화 상태의 변화 (예를 들어 환원) 를 수반한다. 다양한 매개제는 적합한 전기화학적 거동을 나타낸다. 매개제는 바람직하게는 또한 그의 산화된 형태에서 안정할 수 있고, 임의로는 가역성 산화환원 전기화학을 나타낼 수 있고, 바람직하게는 수용액 중에서 양호한 용해도를 나타낼 수 있으며, 바람직하게는 신속히 반응하여 전기활성 반응 생성물을 생성시킨다. 매개제의 예는 벤조퀴논, 멜돌라 블루 (meldola blue), 전이 금속 착물 예컨대 칼륨 페리시아니드 및 오스뮴 유도체 (국제 특허 공개 번호 WO 98/35225 참고), 및 페나진 유도체 및 헥사아민루테늄 클로라이드의 조합을 포함한다 (미국 특허 제 8,008,037 호 참고). 제 1 시약 물질은 또한 매개제 전구체로서 작용하는 니트로소아닐린계 화합물을 포함할 수 있다 (미국 특허 제 5,286,362 호 참고). 이와 관련하여, 니트로소아닐린계 매개제 전구체는 혈액과 같은 분석물 샘플과 접촉시 가역성 매개제 성분으로 분해된다.
매개제 및 니트로소아닐린계 매개제 전구체의 추가적인 예는 N-(2-히드록시에틸)-N'-p-니트로소페닐-피페라진, N,N-비스-(2-히드록시에틸)-p-니트로소아닐린, o-메톡시-[N,N-비스-(2-히드록시에틸)]-p-니트로소아닐린, p-히드록시니트로소벤젠, N-메틸-N'-(4-니트로소페닐)-피페라진, p-퀴논 디옥심, N,N-디메틸-p-니트로소아닐린, N,N-디에틸-p-니트로소아닐린, N-(4-니트로소페닐)-모르폴린, N-벤질-N-(5'-카르복시펜틸)-p-니트로소아닐린, N,N-디메틸-4-니트로소-1-나프틸아민, N,N,3-트리메틸-4-니트로소아닐린, N-(2-히드록시에틸)-5-니트로소인돌린, N,N-비스-(2-히드록시에틸)-3-클로로-4-니트로소아닐린, 2,4-디메톡시-니트로소벤젠, N,N-비스-(2-메톡시에틸)-4-니트로소아닐린, 3-메톡시-4-니트로소페놀, N-(2-히드록시에틸)-6-니트로소-1,2,3,4-테트라히드로퀴놀린, N,N-디메틸-3-클로로-4-니트로소아닐린, N,N-비스-(2-히드록시에틸)-3-플루오로-4-니트로소아닐린, N,N-비스-(2-히드록시에틸)-3-메틸티오-4-니트로소아닐린, N-(2-히드록시에틸)-N-(2-(2-메톡시에톡시)-에틸)-4-니트로소아닐린, N-(2-히드록시에틸)-N-(3-메톡시-2-히드록시-1-프로필)-4-니트로소아닐린, N-(2-히드록시에틸)-N-(3-(2-히드록시에톡시)-2-히드록시-1-프로필)-4-니트로소아닐린 및 N-(2-히드록시에틸)-N-(2-(2-히드록시에톡시)-에틸)-4-니트로소아닐린을 포함한다.
시약 물질 62, 122 는 제 2 조효소-의존적 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질 및 적합한 조효소를 포함한다. 이러한 성분은 통상 매트릭스 중에 용해되거나 현탁된다. 액체 시험 샘플은 매트릭스를 수화시키거나 용해시키며, 분석물은 매트릭스를 통해 확산되어 하나 이상의 활성 성분과 반응한다. 시약 물질 62, 122 에 포함될 수 있는 적합한 효소는 예를 들어 글루코오스 데히드로게나아제 (E.C.1.1.1.47), 락테이트 데히드로게나아제 (E.C.1.1.1.27, 1.1.1.28), 말레이트 데히드로게나아제 (E.C.1.1.1.37), 글리세롤 데히드로게나아제 (E.C.1.1,1.6), 알코올 데히드로게나아제 (E.C.1.1.1.1), 히드록시부티레이트 데히드로게나아제 (HBDH), 예컨대 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제 또는 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제, 알파-히드록시부티레이트 데히드로게나아제 및 감마-히드록시부티레이트 데히드로게나아제, 소르비톨 데히드로게나아제, 및 아미노산 데히드로게나아제, 예를 들어 L-아미노산 데히드로게나아제 (E.C.1.4.1.5) 에서 선택되는 데히드로게나아제이다. 추가의 적합한 효소는 옥시다아제 예컨대 글루코오스 옥시다아제 (E.C.1.1.3.4) 또는 콜레스테롤 옥시다아제 (E.C.1.1.3.6) 또는 아미노트랜스퍼라아제 예컨대 아스파르테이트 또는 알라닌 아미노트랜스퍼라아제, 5'-뉴클레오티다아제 또는 크레아틴 키나아제이다. 선택된 효소에 따라, 시약 물질 62, 122 에 사용하기에 적합한 잠재적 조효소는 FAD, NAD, NADP, 티오-NAD, 티오-NADP, 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태를 포함한다.
시약 물질 60, 120 이 히드록시부티레이트의 존재 및/또는 농도 검출을 촉진시키도록 사용가능한 한 구현예에서, 시약 물질 62, 122 는 글루코오스의 존재 및/또는 농도 검출을 촉진시키도록 사용가능하며 글루코오스에 대한 효소를 포함한다. 한 특정 형태에서, 효소는 글루코오스 데히드로게나아제 또는 글루코오스 옥시다아제이다. 이러한 구현예에서, 시약 물질 62, 122 는 FAD, NAD, NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태에서 선택되는 조효소를 추가로 포함한다. 사전에 토의하지 않았으나, 시약 물질 60 및 62 가 통상적인 조효소, 예를 들어 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태를 가지며 함께 병합되어 그 사이 공간 64 가 제거되는 단일 시약층을 형성하는 형태가 고려된다. 글루코오스의 존재 및/또는 농도 검출을 위한 본원에 기재된 시약 물질이 제한되지 않으며, 이에 대한 기타 형태가 당업계에 공지되어 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 글루코오스의 존재 및/또는 농도 검출에 사용가능한 시약 물질의 추가적인 비제한적 예는 미국 특허 제 7,727,467 호 (상기 본원에 포함됨) 및 미국 특허 제 8,008,037 호 (그 내용은 전체가 본원에 참조로 포함됨) 에 개시되어 있다. 제 2 시약 물질은 또한 매개제를 포함할 수 있다. 매개제는 검출가능한 전기활성 반응 생성물이 생성되도록 제 2 효소, 제 2 분석물, 및 조효소, 및 이의 반응 생성물을 포함하는 반응 구조에 관여할 수 있는 임의의 화학적 종류 (일반적으로 전기활성) 로서 선택될 수 있다. 통상, 상기 반응에서의 매개제 관여는 제 2 분석물, 제 2 효소, 또는 조효소 중 임의 하나, 또는 이들 중 하나의 반응 생성물인 종류 (예를 들어 상이한 산화 상태로 반응한 조효소) 와 반응시 이의 산화 상태의 변화 (예를 들어 환원) 를 수반한다. 다양한 매개제는 적합한 전기화학적 거동을 나타낸다. 매개제는 바람직하게는 또한 그의 산화된 형태에서 안정할 수 있고, 임의로는 가역성 산화환원 전기화학을 나타낼 수 있고, 바람직하게는 수용액 중에서 양호한 용해도를 나타낼 수 있으며, 바람직하게는 신속히 반응하여 전기활성 반응 생성물을 생성시킨다. 매개제의 예는 벤조퀴논, 멜돌라 블루, 전이 금속 착물 예컨대 칼륨 페리시아니드 및 오스뮴 유도체 (국제 특허 공개 번호 WO 98/35225 참고), 및 페나진 유도체 및 헥사아민루테늄 클로라이드의 조합을 포함한다 (미국 특허 제 8,008,037 호 참고). 제 2 시약 물질은 또한 매개제 전구체로서 작용하는 니트로소아닐린계 화합물을 포함할 수 있다 (미국 특허 제 5,286,362 호 참고). 이와 관련하여, 니트로소아닐린계 매개제 전구체는 혈액과 같은 분석물 샘플과 접촉시 가역성 매개제 성분으로 분해된다.
매개제 및 니트로소아닐린계 매개제 전구체의 추가적인 예는 N-(2-히드록시에틸)-N'-p-니트로소페닐-피페라진, N,N-비스-(2-히드록시에틸)-p-니트로소아닐린, o-메톡시-[N,N-비스-(2-히드록시에틸)]-p-니트로소아닐린, p-히드록시니트로소벤젠, N-메틸-N'-(4-니트로소페닐)-피페라진, p-퀴논 디옥심, N,N-디메틸-p-니트로소아닐린, N,N-디에틸-p-니트로소아닐린, N-(4-니트로소페닐)-모르폴린, N-벤질-N-(5'-카르복시펜틸)-p-니트로소아닐린, N,N-디메틸-4-니트로소-1-나프틸아민, N,N,3-트리메틸-4-니트로소아닐린, N-(2-히드록시에틸)-5-니트로소인돌린, N,N-비스-(2-히드록시에틸)-3-클로로-4-니트로소아닐린, 2,4-디메톡시-니트로소벤젠, N,N-비스-(2-메톡시에틸)-4-니트로소아닐린, 3-메톡시-4-니트로소페놀, N-(2-히드록시에틸)-6-니트로소-1,2,3,4-테트라히드로퀴놀린, N,N-디메틸-3-클로로-4-니트로소아닐린, N,N-비스-(2-히드록시에틸)-3-플루오로-4-니트로소아닐린, N,N-비스-(2-히드록시에틸)-3-메틸티오-4-니트로소아닐린, N-(2-히드록시에틸)-N-(2-(2-메톡시에톡시)-에틸)-4-니트로소아닐린, N-(2-히드록시에틸)-N-(3-메톡시-2-히드록시-1-프로필)-4-니트로소아닐린, N-(2-히드록시에틸)-N-(3-(2-히드록시에톡시)-2-히드록시-1-프로필)-4-니트로소아닐린 및 N-(2-히드록시에틸)-N-(2-(2-히드록시에톡시)-에틸)-4-니트로소아닐린을 포함한다.
시약 물질은 또한 그의 다양한 특성 또는 특징을 증진시키기 위해 각종 아쥬반트를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 나타낸 미국 특허 제 7,749,437 호를 참고한다. 예를 들어, 시약 물질 60, 62 및 120, 122 는 각각의 기질 16, 114 에 대한 이들의 배치를 촉진시키고 그에 대한 접착을 향상시키거나, 샘플 유체에 의한 시약 물질의 수화율을 증가시키기 위해 물질을 포함할 수 있다. 추가적으로, 시약 물질은 생성된 건조 시약층의 물리적 특성 및 분석용 액체 시험 샘플의 흡수를 증진시키기 위해 선택된 성분을 포함할 수 있다. 시약 물질과 함께 사용될 아쥬반트 물질의 예는 증점제, 점도 조절제, 필름 형성제, 안정화제, 완충액, 세제, 겔화제, 충전제, 필름 오프너, 착색제 및 요변성 부여제를 포함한다.
시약 물질에 포함될 수 있는 증점제의 비제한적 예는 (1) 전분, 검 (예를 들어 펙틴, 구아 검, 로커스트 빈 (캐롭 씨) 검, 곤약 검 (konjac gum), 잔탄 검, 알기네이트 및 한천), 카세인, 젤라틴 및 해조 콜로이드; (2) 셀룰로오스 및 반-합성 셀룰로오스 유도체 (카르복시메틸-셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 메틸히드록시에틸셀룰로오스); (3) 폴리비닐 알코올 및 카르복시-비닐레이트; 및 (4) 벤토나이트, 실리케이트 및 콜로이드성 실리카를 포함한다. 증점제의 보다 특정한 형태는 CP Kelco US, Inc. 사에 의해 상품명 Keltrol F 로 시판되는 잔탄 검, 및 Hercules Inc., Aqualon Division 사에 의해 상품명 AQUALON® CMC 7F PH 로 시판되는 카르복실메틸 셀룰로오스를 포함한다.
시약 물질에 포함될 수 있는 필름 형성제 및 요변제는 중합체 및 실리카를 포함한다. 한 추가적인 특정한 요변제는 Degussa AG 사에 의해 상품명 Kieselsaure Sipemate FK 320 DS 로 시판되는 실리카를 포함하는 한편, 보다 특정한 필름 형성제는 BASF 사에 의해 상표 폴리비닐피롤리돈 Kollidon 25 로 시판되는 폴리비닐피롤리돈, 및 폴리비닐 프로피오네이트 분산액을 포함한다.
시약 물질 중의 효소에 대한 안정화제는 당류 및 단일- 및 이중-지방산 염에서 선택될 수 있다. 보다 특정한 안정화제는 Sigma Chemical Co. 사에 의해 상품명 D-(+)-트레할로오스 이수화물로 시판되는 트레할로오스, 및 나트륨 숙시네이트를 포함한다.
시약 물질에 포함될 수 있는 세제의 비제한적 예는 수용성 비누 뿐 아니라 수용성 합성 표면-활성 화합물 예컨대 고급 지방산 (예를 들어 올레산 또는 스테아르산, 천연 지방산의 혼합물 (예를 들어 코코넛 또는 탤로우 오일로부터의 것)) 의 알칼리, 알칼리 토류 및 임의 치환된 암모늄 염, 지방 술페이트, 술폰산의 에스테르, 지방산의 알킬 술폰산 타우린 염의 염, 지방산 아미드 및 에스테르 아미드를 포함한다. 보다 특정한 형태의 세제는 에스테르 아미드, Dojindo Molecular Technologies, Inc. 사에 의해 상품명 Mega-8 로 시판되는 n-옥타노일-N-메틸글루카미드, 및 지방산 염, Rhodia HPCII (Home, Personal Care and Industrial Ingredients) 사에 의해 상품명 Geropon T77 로 시판되는 N-메틸 올레일 타우레이트 나트륨 염을 포함한다.
한 형태에서, 시약 물질은 그의 물리적 특성을 증진시키기 위해 증점제 및 요변제를 포함하는 점성의 용액으로서 제형화된다. 증점제는 균질하게 분산된 잔여 성분을 갖는 걸쭉한 액체 매트릭스가 제공되도록 선택된다. 증점제 및 요변제는 또한 증착된 후, 건조되기 전에 액체 또는 반-페이스트 물질이 기질 16, 114 의 표면에 흐르거나 스프레딩되는 것을 억제한다. 시약 물질이 증착된 후, 이는 쉽게 수화가능한 매트릭스로 빠르게 건조된다.
상기 나타낸 바와 같이, 히드록시부티레이트의 존재 및/또는 농도 검출이, 제 1 시약 물질이 히드록시부티레이트 데히드로게나아제, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태에서 선택되는 조효소를 포함하는 형태로 시험 요소가 샘플과 접촉한 후 약 5 초 또는 그 안에 완료될 수 있다는 것이 놀랍게도 발견되었다. 현재 최신 글루코오스 시험은 글루코오스의 존재 및/또는 농도 검출이 시험 요소가 샘플과 접촉한 후 약 5 초 또는 그 안에 완료되는 것을 촉진시킨다. 미국 특허 제 8,008,037 호는 이러한 기간 내에 글루코오스의 존재 및/또는 농도 검출을 촉진시키는 글루코오스 시험의 한 비제한적 형태를 기재하고 있다. 이러한 시간 내에 글루코오스의 존재 및/또는 농도 검출을 촉진시키는 글루코오스 시험의 추가적인 비제한적 형태는 미국 특허 제 7,276,146 호 및 제 7,276,147 호에 기재되어 있으며, 이들 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 그러나 이러한 기간 또는 다른 기간 내에 글루코오스의 존재 및/또는 농도 검출을 촉진시키는 기타 시약 물질이 공지되어 있으며 본원에 개시된 시험 요소에 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
전술한 것을 고려하여, 히드록시부티레이트 및 글루코오스의 존재 및/또는 농도 검출이, 시험 요소가 히드록시부티레이트 데히드로게나아제, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태에서 선택되는 조효소를 갖는 제 1 시약 물질, 및 글루코오스의 검출에 적합하며 적절히 제형화된 제 2 시약 물질을 포함하는 경우 상기 시험 요소가 샘플과 접촉한 후 5 초 내에 완료될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 이러한 시험 요소를 사용하는 히드록시부티레이트 및 글루코오스 검출 완료를 위한 시기에 있어서 또한 변화가 있을 수 있으며 예를 들어 다른 양상 중에서도 시약 물질의 특정 제형에 따라 좌우된다는 것 또한 이해되어야 한다. 예를 들어 한 형태에서, 히드록시부티레이트 및 글루코오스의 검출은 시험 요소가 샘플과 접촉한 후 10 초 내에 완료된다. 또 다른 형태에서, 히드록시부티레이트 및 글루코오스의 검출은 시험 요소가 샘플과 접촉한 후 7.5 초 내에 완료된다. 히드록시부티레이트 검출 및 글루코오스 검출 완료를 위한 시기가 상이할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, 전술한 것 중 하나 이상 또는 다른 형태에서 히드록시부티레이트 검출은 글루코오스 검출 완료 전 또는 검출 완료 후 4 초 내에 완료된다. 또 다른 변형에서, 히드록시부티레이트 검출은 글루코오스 검출 완료 전 또는 검출 완료 후 2 초 내에 완료된다. 또 다른 변형에서, 히드록시부티레이트 검출은 글루코오스 검출이 완료되는 동시에 또는 거의 동시에 완료된다. 그러나 히드록시부티레이트 및 글루코오스 검출 완료를 위한 기간에 있어서 다른 변형이 고려된다는 것이 이해되어야 한다.
실시예
하기 실시예는 설명 목적을 위한 것이며, 이러한 실시예에서 개시된 구현예에 대해서만 본 문헌에서 개시된 발명을 제한하는 것으로서 이해되지는 않는다.
시약 물질 제형
도 6 의 시약 물질
7.344 g 의 MOPS 나트륨 염, 0.125 g 의 TritonTM X-100 (Sigma-Aldrich Corporation, St. Louis, MO 로부터의 비이온성 세제), 2.400 g 의 트레할로오스 및 2.026 g 의 나트륨 숙시네이트 헥사히드레이트를 400 mL 의 이차증류수에 첨가하고 상기 용액의 pH 를 8.14 로 조정하여 저장 완충액을 제조하였다. 상기 용액을 500 mL 메스 플라스크에 첨가하고 이차증류수로 희석하여 500 mL 용액을 제조하였다.
396 g 의 초기 완충액을 2 g 의 폴리에틸렌 옥시드 (300K) 및 2 g 의 Natrosol® 250 M (Ashland, Inc., Covingtion, KY 로부터의 비이온성, 수용성 히드록시에틸셀룰로오스 중합체) 와 조합하여, 완충액/Natrosol/PEO 중합체 용액의 제조를 완료하였다. 상기 혼합물을 사용 전 밤새 혼합하였다.
하기 성분을 5.0595 g 의 완충액/중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 니트로소아닐린/carba-NAD 시약 물질을 제조하였다: a) 0.0415 g 의 치환된 니트로소아닐린 유도체 (Roche Diagnostics, Inc. 에 의해 제공된 NA 1144) 를 용기에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.7 로 조정하고; b) 0.0692 g 의 carba-NAD 유리 산을 3 mL 의 니트로소아닐린 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.2 로 조정하고; c) 알칼리게네스 파에칼리스 (alcaligenes faecalis) 로부터의 0.2134 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 7 의 시약 물질
9.086 g 의 Tris 염기, 0.125 g 의 TritonTM X-100, 0.625 g 의 Tergitol® 15-S-9 (The Dow Chemical Company, Midland, MI 로부터의 비이온성 계면활성제), 2.400 g 의 트레할로오스 및 2.026 g 의 나트륨 숙시네이트 헥사히드레이트를 400 mL 의 이차증류수에 첨가하고 상기 용액의 pH 를 7.95 로 조정하여 저장 완충액을 제조하였다. 상기 용액을 500 mL 메스 플라스크에 첨가하고 이차증류수로 희석하여 500 mL 용액을 제조하였다.
396 g 의 초기 완충액을 2 g 의 폴리에틸렌 옥시드 (300K) 및 2 g 의 Natrosol® 250 M 과 조합하여, 완충액/Natrosol®/PEO 중합체 용액의 제조를 완료하였다. 상기 혼합물을 사용 전 밤새 혼합하였다. 하기 성분을 4.048 g 의 완충액/중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 헥사아민루테늄/carba-NAD 시약 물질을 제조하였다: a) 0.0619 g 의 헥사아민루테늄 클로라이드 및 b) 0.0034 g 의 1-(3-카르복시프로필옥시)-5-에틸 페나진을 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.9 로 조정하고; c) 0.0791 g 의 carba-NAD 유리 산을 3 mL 의 헥사아민루테늄/페나진 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.24 로 조정하였다. 이후, 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.0862 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 8 및 9 의 시약 물질
하기 성분을 도 7 의 시약 물질과 관련하여 상기 기재한 4.048 g 의 Tris 완충액/PEO/Natrosol® 중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 헥사아민루테늄/carba-NAD 시약 물질을 제조하였다: a) 0.062 g 의 헥사아민루테늄 클로라이드 및 b) 0.003 g 의 1-(3-카르복시프로필옥시)-5-에틸 페나진을 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.9 로 조정하고; c) 0.079 g 의 carba-NAD 유리 산을 3 mL 의 헥사아민루테늄/페나진 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.24 로 조정하였다. 이후, 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.259 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 용기에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 10 의 시약 물질
9.086 g 의 Tris 염기, 0.125 g 의 TritonTM X-100, 0.625 g 의 Tergitol® 15-S-9, 2.40 g 의 트레할로오스 및 2.026 g 의 나트륨 숙시네이트 헥사히드레이트를 400 mL 의 이차증류수에 첨가하고 상기 용액의 pH 를 7.95 로 조정하여 저장 완충액을 제조하였다. 상기 용액을 500 mL 메스 플라스크에 첨가하고 이차증류수로 희석하여 500 mL 용액으르 제조하였다.
392 g 의 초기 완충액을 8 g 의 Kollidon® VA 64 (BASF Corporation, Florham Park, NJ 로부터의 비닐피롤리돈-비닐 아세테이트 공중합체) 와 조합하여, 완충액/Kollidon® VA 64 중합체 용액의 제조를 완료하였다. 혼합물을 사용 전 밤새 혼합하였다.
하기 성분을 6.071 g 의 완충액/중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여, 니트로소아닐린/carba-NAD 시약 물질을 제조하였다: a) 0.0600 g 의 미처리 건식 실리카 (Cabosil®, Cabot Corporation, Boston, MA) 및 b) 0.050 g 의 치환된 니트로소아닐린 유도체 (Roche Diagnostics, Inc., Indianapolis, IN 에 의해 제공된 NA 1144) 를 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.9 로 조정하고; c) 0.069 g 의 carba-NAD 유리 산을 3 mL 의 니트로소아닐린 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.2 로 조정하고; d) 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.259 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 11 의 시약 물질
하기 성분을 도 10 의 시약 물질과 관련하여 상기 기재한 4.049 g 의 Tris/Kollidon® 완충액 중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 헥사아민루테늄/carba-NAD 시약 물질을 제조하였다: a) 0.040 g 의 미처리 건식 실리카 (Cabosil®, Cabot Corporation, Boston, MA), b) 0.062 g 의 헥사아민루테늄 클로라이드 및 c) 0.003 g 의 1-(3-카르복시프로필옥시)-5-에틸 페나진을 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.9 로 조정하고; d) 0.079 g 의 carba-NAD 유리 산을 3 mL 의 헥사아민루테늄/페나진 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.2 로 조정하고; e) 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.259 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 12 의 시약 물질
하기 성분을 도 10 의 시약 물질과 관련하여 상기 기재한 6.074 g 의 Tris/Kollidon® 완충액/중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 니트로소아닐린/carba-NAD 시약 물질을 제조하였다: a) 0.060 g 의 미처리 건식 실리카 (Cabosil®, Cabot Corporation, Boston, MA) 및 b) 0.050 g 의 치환된 니트로소아닐린 유도체 (Roche Diagnostics, Inc., Indianapolis, IN 에 의해 제공된 NA 1144) 를 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.8 로 조정하고; c) 0.069 g 의 carba-NAD 유리 산을 3 mL 의 니트로소아닐린 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.2 로 조정하고; e) 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.259 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 13 의 시약 물질
하기 성분을 도 10 의 시약 물질과 관련하여 상기 기재한 6.074 g 의 Tris/Kollidon® 완충액 중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 헥사아민루테늄/티오-NAD 시약 물질을 제조하였다: a) 0.060 g 의 미처리 건식 실리카 (Cabosil®, Cabot Corporation, Boston, MA), b) 0.093 g 의 헥사아민루테늄 클로라이드 및 c) 0.005 g 의 1-(3-카르복시프로필옥시)-5-에틸 페나진을 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.9 로 조정하고; d) 0.079 g 의 티오-NAD 유리 산을 3 mL 의 헥사아민루테늄/페나진 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.2 로 조정하고; e) 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.259 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 14 의 시약 물질
하기 성분을 도 10 의 시약 물질과 관련하여 상기 기재한 6.074 g 의 Tris/Kollidon® 완충액/중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 니트로소아닐린/티오-NAD 시약 물질을 제조하였다: a) 0.060 g 의 미처리 건식 실리카 (Cabosil®, Cabot Corporation, Boston, MA) 및 b) 0.050 g 의 치환된 니트로소아닐린 유도체 (Roche Diagnostics, Inc., Indianapolis, IN 에 의해 제공된 NA 1144) 를 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.8 로 조정하고; c) 0.079 g 의 티오-NAD 유리 산을 3 mL 의 니트로소아닐린 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.2 로 조정하고; d) 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.259 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 15 의 시약 물질
하기 성분을 도 10 의 시약 물질과 관련하여 상기 기재한 6.074 g 의 Tris/Kollidon® 완충액 중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 헥사아민루테늄/carba-NADP 시약 물질을 제조하였다: a) 0.060 g 의 미처리 건식 실리카 (Cabosil® Cabot Corporation, Boston, MA), b) 0.093 g 의 헥사아민루테늄 클로라이드 및 c) 0.005 g 의 1-(3-카르복시프로필옥시)-5-에틸 페나진을 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.9 로 조정하고; c) 0.076 g 의 carba-NADP 유리 산을 3 mL 의 헥사아민루테늄/페나진 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.2 로 조정하고; d) 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.259 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 16 의 시약 물질
하기 성분을 도 10 의 시약 물질과 관련하여 상기 기재한 6.074 g 의 Tris/Kollidon® 완충액/중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 니트로소아닐린/carba-NADP 시약 물질을 제조하였다: a) 0.060 g 의 미처리 건식 실리카 (Cabosil®, Cabot Corporation, Boston, MA) 및 b) 0.050 g 의 치환된 니트로소아닐린 유도체 (Roche Diagnostics, Inc., Indianapolis, IN 에 의해 제공된 NA 1144) 를 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.8 로 조정하고; c) 0.076 g 의 carba-NADP 유리 산을 3 mL 의 니트로소아닐린 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.2 로 조정하고; d) 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.259 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 17 의 시약 물질
하기 성분을 도 10 의 시약 물질과 관련하여 상기 기재한 4.049 g 의 Tris/Kollidon® 완충액/중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 페리시아니드/carba-NAD 시약 물질을 제조하였다: a) 0.040 g 의 미처리 건식 실리카 (Cabosil®, Cabot Corporation, Boston, MA) 및 b) 0.026 g 의 칼륨 페리시아니드를 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.8 로 조정하고; c) 0.076 g 의 carba-NAD 유리 산을 3 mL 의 페리시아니드 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.2 로 조정하고; d) 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.259 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
도 18 의 시약 물질
하기 성분을 도 10 의 시약 물질과 관련하여 상기 기재한 6.074 g 의 Tris/Kollidon® 완충액/중합체 저장 용액을 함유하는 20 mL 고속 혼합 컵에 순차적 방식으로 첨가하여 니트로소아닐린/carba-NAD 시약 물질을 제조하였다: a) 0.060 g 의 미처리 건식 실리카 (Cabosil® Cabot Corporation, Boston, MA) 및 b) 0.050 g 의 치환된 니트로소아닐린 유도체 (Roche Diagnostics, Inc. 에 의해 제공된 NA 1144) 를 상기 컵에 첨가하고 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.8 로 조정하고; c) 0.079 g 의 carba-NAD 유리 산을 3 mL 의 니트로소아닐린 용액을 함유하는 10 mL 고속 혼합 컵에 첨가하고, 매트릭스를 1 분 동안 24,000 rpm 에서 혼합하고 pH 를 7.2 로 조정하고; d) 알칼리게네스 파에칼리스로부터의 0.259 g 의 베타-히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 상기 컵에 첨가하고 2 분 동안 24,000 rpm 에서 고속 혼합하였다.
시험 스트립의 제조
스페이서 및 모세관 디자인을 갖는 ACCU-CHECK® Aviva 브랜드 전극의 카드를 사용하여 시험 스트립을 제조하였다. 상기 기재한 1.5 μL 의 시약 물질을 PixSysTM SQ 시리즈 분배 시스템 (Cartesian Technologies Irvine California) 을 사용하여 각 전극 모세관 채널에 분배하고 1.5 분 동안 45℃ 에서 건조시켰다. 건조된 카드를 건조 분위기에서 밤새 보관하고 친수성 탑 포일 (top foil) 의 스트립을 모세관을 통해 스페이서 층에 수동으로 적층하였다. 이후 카드를 개별 센서 내에 절단하고 사용시까지 건조 바이알 내에 보관하였다.
시험 용액의 제조
0.1829 g 의 인산칼륨 1염기성 염, 0.2007 g 의 인산칼륨 2염기성 염 및 2.7956 g 의 염화칼륨을 200 mL 의 이차증류수에 첨가하고 상기 용액의 pH 를 7.00 로 조정하여 인산완충식염수 저장액을 제조하였다. 이러한 용액을 250 mL 메스 플라스크에 첨가하고 이차증류수로 희석하여 250 mL 용액을 제조하였다.
1.3372 g 의 히드록시부티레이트 나트륨 염을 40 mL 의 인산완충식염수 용액에 첨가하여 히드록시부티레이트의 21 배 저장 용액을 제조하였다. 상기 용액을 50 mL 메스 플라스크에 첨가하고 인산완충식염수 용액을 사용하여 50 mL 로 희석하였다. 생성된 저장 용액을 인산완충식염수로 연속 희석하여 11 개의 히드록시부티레이트 시험 저장물을 제조하였다.
1 mL 의 인산완충식염수 또는 혈액을 0.05 mL 의 시험 저장물로 스파이킹 (spiking) 하여 최종 시험 용액을 제조하였다.
동적 용량 반응
각종 수준의 히드록시부티레이트 (mM) 를 함유하는 전혈 또는 염수 샘플을 상기 제조한 시험 스트립을 이용하여 측정하였다. 스트립 상에서 샘플과 접촉한 후 필요 전위 (헥사아민루테늄 스트립에 대해서는 222 mV, 및 니트로소아닐린 스트립에 대해서는 450 mV) 를 가했다. 총 검정 시간은 6 초였다. 검정에 대한 종료점은 시험 스트립을 샘플과 접촉시킨 후 0.5 초 (도 7) 및 5 초 (도 9 및 10) 소요되었다.
종료점 용량 반응
각종 수준의 히드록시부티레이트 (0 내지 10 mM) 를 함유하는 전혈 또는 염수 샘플을 상기 제조한 시험 스트립을 이용하여 측정하였다. 검정은 샘플을 시험 스트립과 접촉시킨 후 4.5 초 지연, 그런 다음 지연 기간 후 6 초 동안 니트로소아닐린 스트립에 대해 450 mV 및 헥사아민루테늄 스트립에 대해 222 mV 의 전위 적용으로 이루어졌다. 검정에 대한 종료점은 시험 스트립을 샘플과 접촉시킨 후 5 초 소요되었다.
사전에 토의하지 않았으나, 히드록시부티레이트 농도와 측정 전류 사이의 관계가 히드록시부티레이트 분석을 위한 예시적 시약 물질의 이용을 촉진시킨다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명을 도면 및 전술한 상세한 설명에서 예시하고 기재하였으나, 이는 특징에 있어서 예시적인 것이며 제한하는 것이 아님이 고려되고, 단지 특정 구현예를 나타내고 기재하였으며 본 발명의 취지 내에 포함되는 모든 변화 및 변형이 보호되는 것이 바람직하다는 것이 이해된다. 상기 상세한 설명에서 이용한 용어 예컨대 '바람직할 수 있는', '바람직하게는', '바람직한' 또는 '보다 바람직한' 의 사용은 기재한 특성이 보다 바람직할 수 있다는 것을 나타내나, 이는 필요하지 않을 수 있으며 상기 용어가 없는 구현예가 본 발명의 범주 (상기 범주는 하기 특허청구범위에 의해 규정됨) 내에 고려될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 특허청구범위에서, 용어 예컨대 "하나", "1 개", "하나 이상" 또는 "한 부분 이상" 이 사용되는 경우, 청구항에서 특별히 반대로 언급되지 않는 한, 오직 하나의 항목에 대해 청구항을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. "일부 이상" 및/또는 "일부" 가 사용되는 경우, 항목은 특별히 반대로 언급하지 않는 한, 일부 및/또는 전체 항목을 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 구현예를 하기에 나타낸다.
1. 하기를 포함하는 제 1 및 제 2 분석물 측정을 위해 구성된 시험 요소:
제 1 조효소-의존적 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질;
제 2 조효소-의존적 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질; 및
티오-NAD, 티오-NADP, 및 하기 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소:
Figure 112015042679413-pct00024
[식 중,
A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음].
2. 구현예 1 에 있어서, 제 1 분석물이 히드록시부티레이트이고 제 1 효소가 히드록시부티레이트 데히드로게나아제인 시험 요소.
3. 구현예 2 에 있어서, 히드록시부티레이트 데히드로게나아제가 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제인 시험 요소.
4. 구현예 2 에 있어서, 제 2 효소가 글루코오스 데히드로게나아제, 락테이트 데히드로게나아제, 말레이트 데히드로게나아제, 글리세롤 데히드로게나아제, 알코올 데히드로게나아제, 소르비톨 데히드로게나아제, 및 L-아미노산 데히드로게나아제를 포함하는 아미노산 데히드로게나아제로 이루어지는 군에서 선택되는 데히드로게나아제인 시험 요소.
5. 구현예 2 에 있어서, 제 2 분석물이 글루코오스이고 제 2 효소가 글루코오스 데히드로게나아제 또는 글루코오스 옥시다아제인 시험 요소.
6. 구현예 5 에 있어서, 조효소가 식 (I) 에 따른 화합물인 시험 요소:
Figure 112015042679413-pct00025
[식 중,
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 카르보시클릭 5-원 고리임;
Figure 112015042679413-pct00026
{식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임}].
7. 구현예 5 에 있어서, 조효소가 식 (I) 에 따른 화합물인 시험 요소:
Figure 112015042679413-pct00027
[식 중,
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 첫번째 경우 OH 를 나타내고, 두번째 경우 포스페이트기를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 카르보시클릭 5-원 고리임;
Figure 112015042679413-pct00028
{식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임}].
8. 구현예 5 에 있어서, 조효소가 티오-NAD 인 시험 요소.
9. 구현예 5 에 있어서, 조효소가 티오-NADP 인 시험 요소.
10. 구현예 1 에 있어서, 제 1 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함하는 제 1 시약 물질을 추가로 포함하는 시험 요소.
11. 구현예 10 에 있어서, 제 2 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질, 및 FAD, NAD, NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 포함하는 제 2 시약 물질을 추가로 포함하는 시험 요소.
12. 구현예 11 에 있어서, 제 1 및 제 2 시약 물질을 운반하도록 구성된 시험 스트립을 추가로 포함하는 시험 요소.
13. 구현예 12 에 있어서, 시험 스트립이 제 1 시약 물질에 관련된 제 1 전극 시스템 및 제 2 시약 물질에 관련된 제 2 전극 시스템을 포함하는 시험 요소.
14. 구현예 10 에 있어서, 제 1 시약 물질이 니트로소아닐린, 칼륨 페리시아니드, 및 페나진 유도체 및 헥사아민루테늄 클로라이드의 조합 중 하나를 추가로 포함하는 시험 요소.
15. 하기를 포함하는 시약 물질:
3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제; 및
하기 식 (I) 에 따른 조효소 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태:
Figure 112015042679413-pct00029
[식 중,
A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음].
16. 구현예 15 에 있어서, 조효소 화합물이 하기 식 (I) 에 따른 것인 시약 물질:
Figure 112015042679413-pct00030
[식 중,
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 포화 카르보시클릭 5-원 고리임;
Figure 112015042679413-pct00031
{식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임}].
17. 구현예 15 에 있어서, 조효소 화합물이 하기 식 (I) 에 따른 것인 시약 물질:
Figure 112015042679413-pct00032
[식 중,
A = 아데닌이고,
T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
V = 첫번째 경우 OH 를 나타내고, 두번째 경우 포스페이트기를 나타내고,
W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
X1 = O 이고,
X2 = O 이고,
Y = O 이고,
Z = 하기 일반식 (II) 의 포화 카르보시클릭 5-원 고리임;
Figure 112015042679413-pct00033
{식 중,
단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
R4 = H 이고,
R5' = CHOH 이고,
R5" = CHOH 이고,
R5 = CR42 이고,
R6 = CH 이고,
R6' = CH 임}].
18. 구현예 15 에 있어서, 니트로소아닐린, 칼륨 페리시아니드, 및 페나진 유도체 및 헥사아민루테늄 클로라이드의 조합 중 하나를 추가로 포함하는 시약 물질.
19. 제 1 분석물을 측정하기 위한 구현예 15 에 따른 제 1 시약 물질을 운반하는 시험 스트립을 포함하는 시험 요소.
20. 구현예 19 에 있어서, 시험 스트립이 제 2 분석물을 측정하기 위한 제 2 시약 물질을 추가로 운반하는 시험 요소.
21. 구현예 20 에 있어서, 제 2 시약 물질이 글루코오스 데히드로게나아제, 락테이트 데히드로게나아제, 말레이트 데히드로게나아제, 글리세롤 데히드로게나아제, 알코올 데히드로게나아제, 소르비톨 데히드로게나아제, 및 L-아미노산 데히드로게나아제를 포함하는 아미노산 데히드로게나아제로 이루어지는 군에서 선택되는 데히드로게나아제 효소를 포함하는 시험 요소.
22. 구현예 21 에 있어서, 제 2 시약 물질이 FAD, NAD, NADP 및 하기 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 추가로 포함하는 시험 요소:
Figure 112015042679413-pct00034
[식 중,
A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음].
23. 구현예 20 에 있어서, 시험 스트립이 제 1 및 제 2 분석물의 전기화학적 측정을 위해 구성되는 시험 요소.
24. 하기 단계를 포함하는, 샘플 중 제 1 및 제 2 분석물을 측정하기 위한 방법:
구현예 1 에 따른 시험 요소를 제공하는 단계;
시험 요소를 샘플과 접촉시키는 단계;
제 1 분석물을 검출하는 단계; 및
제 2 분석물을 검출하는 단계.
25. 구현예 24 에 있어서, 제 1 분석물이 히드록시부티레이트이고 제 2 분석물이 글루코오스인 방법.
26. 구현예 25 에 있어서, 제 1 분석물 검출 단계 및 제 2 분석물 검출 단계가 동시에 수행되는 방법.
27. 구현예 25 에 있어서, 제 1 분석물 검출 단계 및 제 2 분석물 검출 단계가 시험 요소를 샘플과 접촉시킨 후 5 초 내에 완료되는 방법.
28. 하기를 포함하는 방법:
샘플 중 글루코오스 및 케톤 수치를 측정하기 위해 구성된 시험 요소를 제공하고;
시험 요소를 샘플과 접촉시키고;
샘플 중 글루코오스 및 케톤 수치를, 시험 요소를 샘플과 접촉시킨 후 7.5 초 내에 측정함.
29. 구현예 28 에 있어서, 시험 요소가 글루코오스 수치를 측정하기 위한 제 1 시약 물질 및 케톤 수치를 측정하기 위한 제 2 시약 물질을 포함하는 방법.
30. 구현예 29 에 있어서, 제 2 시약 물질이 히드록시부티레이트 데히드로게나아제를 포함하는 방법.
31. 구현예 28 에 있어서, 샘플 중 글루코오스 및 케톤 수치를 측정하는 단계가 시험 요소를 샘플과 접촉시킨 후 5 초 내에 완료되는 방법.
32. 구현예 28 에 있어서, 글루코오스 및 케톤 수치가 측정 단계 동안 서로 2 초 내에 측정되는 방법.
33. 구현예 28 에 있어서, 샘플이 혈액을 포함하는 방법.

Claims (33)

  1. 하기를 포함하는 제 1 및 제 2 분석물 측정을 위해 구성된 시험 요소로서:
    제 1 조효소-의존적 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질;
    제 2 조효소-의존적 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질; 및
    티오-NAD, 티오-NADP, 및 하기 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소:
    Figure 112016125261200-pct00075

    [식 중,
    A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
    T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
    U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
    V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
    W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
    X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
    Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
    Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
    R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음],
    여기에서, 제 1 분석물이 히드록시부티레이트이고 제 1 조효소-의존적 효소가 히드록시부티레이트 데히드로게나아제이고,
    제 2 분석물이 글루코오스이고 제 2 조효소-의존적 효소가 글루코오스 데히드로게나아제 또는 글루코오스 옥시다아제인 시험 요소.
  2. 제 1 항에 있어서, 히드록시부티레이트 데히드로게나아제가 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제인 시험 요소.
  3. 제 1 항에 있어서, 조효소가 하기 식 (I) 에 따른 화합물인 시험 요소:
    Figure 112016125261200-pct00076

    [식 중,
    A = 아데닌이고,
    T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
    U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
    V = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
    W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
    X1 = O 이고,
    X2 = O 이고,
    Y = O 이고,
    Z = 하기 일반식 (II) 의 카르보시클릭 5-원 고리임;
    Figure 112016125261200-pct00077

    {식 중,
    단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
    R4 = H 이고,
    R5' = CHOH 이고,
    R5" = CHOH 이고,
    R5 = CR42 이고,
    R6 = CH 이고,
    R6' = CH 임}].
  4. 제 1 항에 있어서, 조효소가 하기 식 (I) 에 따른 화합물인 시험 요소:
    Figure 112016125261200-pct00078

    [식 중,
    A = 아데닌이고,
    T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
    U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
    V = 첫번째 경우 OH 를 나타내고, 두번째 경우 포스페이트기를 나타내고,
    W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
    X1 = O 이고,
    X2 = O 이고,
    Y = O 이고,
    Z = 하기 일반식 (II) 의 카르보시클릭 5-원 고리임;
    Figure 112016125261200-pct00079

    {식 중,
    단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
    R4 = H 이고,
    R5' = CHOH 이고,
    R5" = CHOH 이고,
    R5 = CR42 이고,
    R6 = CH 이고,
    R6' = CH 임}].
  5. 제 1 항에 있어서, 조효소가 티오-NAD 인 시험 요소.
  6. 제 1 항에 있어서, 조효소가 티오-NADP 인 시험 요소.
  7. 제 1 항에 있어서, 제 1 효소 또는 제 1 효소에 대한 기질, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소가 제 1 시약 물질에 포함되는 시험 요소.
  8. 제 7 항에 있어서, 제 2 효소 또는 제 2 효소에 대한 기질, 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소가 제 2 시약 물질에 포함되는 시험 요소.
  9. 제 8 항에 있어서, 제 1 및 제 2 시약 물질을 운반하도록 구성된 시험 스트립인 시험 요소.
  10. 제 9 항에 있어서, 시험 스트립이 제 1 시약 물질에 관련된 제 1 전극 시스템 및 제 2 시약 물질에 관련된 제 2 전극 시스템을 포함하는 시험 요소.
  11. 제 8 항에 있어서, 제 2 시약 물질이 FAD, NAD 또는 NADP 를 추가로 포함하는 시험 요소.
  12. 제 7 항에 있어서, 제 1 시약 물질이 니트로소아닐린, 칼륨 페리시아니드, 및 페나진 유도체 및 헥사아민루테늄 클로라이드의 조합 중 하나를 추가로 포함하는 시험 요소.
  13. 하기를 포함하는 시약 물질:
    3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제; 및
    하기 식 (I) 에 따른 조효소 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태:
    Figure 112016125261200-pct00080

    [식 중,
    A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
    T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
    U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
    V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
    W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
    X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
    Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
    Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
    R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음].
  14. 제 13 항에 있어서, 조효소 화합물이 하기 식 (I) 에 따른 것인 시약 물질:
    Figure 112016125261200-pct00081

    [식 중,
    A = 아데닌이고,
    T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
    U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
    V = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
    W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
    X1 = O 이고,
    X2 = O 이고,
    Y = O 이고,
    Z = 하기 일반식 (II) 의 포화 카르보시클릭 5-원 고리임;
    Figure 112016125261200-pct00082

    {식 중,
    단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
    R4 = H 이고,
    R5' = CHOH 이고,
    R5" = CHOH 이고,
    R5 = CR42 이고,
    R6 = CH 이고,
    R6' = CH 임}].
  15. 제 13 항에 있어서, 조효소 화합물이 하기 식 (I) 에 따른 것인 시약 물질:
    Figure 112016125261200-pct00083

    [식 중,
    A = 아데닌이고,
    T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
    U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
    V = 첫번째 경우 OH 를 나타내고, 두번째 경우 포스페이트기를 나타내고,
    W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
    X1 = O 이고,
    X2 = O 이고,
    Y = O 이고,
    Z = 하기 일반식 (II) 의 포화 카르보시클릭 5-원 고리임;
    Figure 112016125261200-pct00084

    {식 중,
    단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
    R4 = H 이고,
    R5' = CHOH 이고,
    R5" = CHOH 이고,
    R5 = CR42 이고,
    R6 = CH 이고,
    R6' = CH 임}].
  16. 제 13 항에 있어서, 니트로소아닐린, 칼륨 페리시아니드, 및 페나진 유도체 및 헥사아민루테늄 클로라이드의 조합 중 하나를 추가로 포함하는 시약 물질.
  17. 제 1 분석물을 측정하기 위한 제 13 항에 따른 제 1 시약 물질을 운반하는 시험 스트립을 포함하는 시험 요소로서, 제 1 분석물이 히드록시부티레이트인 시험 요소.
  18. 제 17 항에 있어서, 시험 스트립이 제 2 분석물을 측정하기 위한 제 2 시약 물질을 추가로 운반하는 시험 요소로서, 제 2 분석물이 글루코오스인 시험 요소.
  19. 제 18 항에 있어서, 제 2 시약 물질이 글루코오스 데히드로게나아제 또는 글루코오스 옥시다아제를 포함하는 시험 요소.
  20. 제 19 항에 있어서, 제 2 시약 물질이 FAD, NAD, NADP 및 하기 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 조효소를 추가로 포함하는 시험 요소:
    Figure 112016125261200-pct00085

    [식 중,
    A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
    T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
    U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
    V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
    W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
    X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
    Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
    Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
    R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음].
  21. 제 18 항에 있어서, 시험 스트립이 제 1 및 제 2 분석물의 전기화학적 측정을 위해 구성되는 시험 요소.
  22. 하기 단계를 포함하는, 샘플 중 글루코오스 및 케톤 수치를 측정하기 위한 방법으로서:
    - 샘플 중 글루코오스 및 케톤 수치를 전기화학적으로 측정하기 위해 구성된 시험 요소를 제공하고;
    - 시험 요소를 샘플과 접촉시키고,
    여기에서, 시험 요소가 하기를 포함하며:
    케톤 수치를 측정하기 위한 제 1 조효소-의존적 효소, 및 티오-NAD, 티오-NADP 및 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 제 1 시약 물질 조효소를 포함하는 제 1 시약 물질로서, 여기에서, 제 1 시약 물질은 시험 요소의 제 1 전극 시스템과 관련됨;
    글루코오스 수치를 측정하기 위한 제 2 조효소-의존적 효소, 및 FAD, NAD, NADP, 티오-NAD, 티오-NADP 및 하기 식 (I) 에 따른 화합물 또는 이의 염 또는 임의의 환원 형태로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 제 2 시약 물질 조효소를 포함하는 제 2 시약 물질로서, 여기에서, 제 2 시약 물질은 시험 요소의 제 2 전극 시스템과 관련됨;
    Figure 112016125261200-pct00086

    [식 중,
    A = 아데닌 또는 이의 유사체이고,
    T = 각각의 경우 독립적으로 O 또는 S 를 나타내고,
    U = 각각의 경우 독립적으로 OH, SH, BH3 - 또는 BCNH2 - 를 나타내고,
    V = 각각의 경우 독립적으로 OH 또는 포스페이트기를 나타내고,
    W = COOR, CON(R)2, COR 또는 CSN(R)2 이고, 여기서 R 은 각각의 경우 독립적으로 H 또는 C1-C2-알킬을 나타내고,
    X1, X2 = 각각의 경우 독립적으로 O, CH2, CHCH3, C(CH3)2, NH 또는 NCH3 을 나타내고,
    Y = NH, S, O 또는 CH2 이고,
    Z = O, S 및 N 에서 선택되는 헤테로원자 및 임의로는 하나 이상의 치환기를 임의로 포함하는 5 개 C 원자를 갖는 시클릭기를 포함하는 잔기, 및 잔기 CR42 이고, 여기서 CR42 는 시클릭기 및 X2 에 결합하고,
    R4 = 각각의 경우 독립적으로 H, F, Cl 또는 CH3 을 나타내고, 단, Z 및 피리딘 잔기는 글리코시드 결합에 의해 연결되지 않음];
    - 제 1 및 제 2 전극 시스템에 전위를 가하여 전위에 대한 반응을 측정하고;
    - 샘플 중 글루코오스 및 케톤 수치를, 시험 요소를 샘플과 접촉시킨 후 7.5 초 내 측정된 반응으로부터 결정함.
  23. 제 22 항에 있어서, 제 1 조효소-의존적 효소가 히드록시부티레이트 데히드로게나아제이고, 제 2 조효소-의존적 효소가 글루코오스 데히드로게나아제 또는 글루코오스 옥시다아제인 방법.
  24. 제 22 항에 있어서, 샘플 중 글루코오스 및 케톤 수치를 측정하는 단계가 시험 요소를 샘플과 접촉시킨 후 5 초 내에 완료되는 방법.
  25. 제 22 항에 있어서, 글루코오스 및 케톤 수치가 측정 단계 동안 서로 2 초 내에 측정되는 방법.
  26. 제 22 항에 있어서, 샘플이 혈액을 포함하는 방법.
  27. 제 23 항에 있어서, 히드록시부티레이트 데히드로게나아제가 3-히드록시부티레이트 데히드로게나아제인 방법.
  28. 제 22 항에 있어서, 하나 이상의 제 1 시약 물질 조효소 및 하나 이상의 제 2 시약 물질 조효소가 하기 식 (I) 에 따른 화합물인 방법:
    Figure 112016125261200-pct00087

    [식 중,
    A = 아데닌이고,
    T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
    U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
    V = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
    W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
    X1 = O 이고,
    X2 = O 이고,
    Y = O 이고,
    Z = 하기 일반식 (II) 의 포화 카르보시클릭 5-원 고리임;
    Figure 112016125261200-pct00088

    {식 중,
    단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
    R4 = H 이고,
    R5' = CHOH 이고,
    R5" = CHOH 이고,
    R5 = CR42 이고,
    R6 = CH 이고,
    R6' = CH 임}].
  29. 제 22 항에 있어서, 하나 이상의 제 1 시약 물질 조효소 및 하나 이상의 제 2 시약 물질 조효소가 하기 식 (I) 에 따른 화합물인 방법:
    Figure 112016125261200-pct00089

    [식 중,
    A = 아데닌이고,
    T = 각각의 경우 O 를 나타내고,
    U = 각각의 경우 OH 를 나타내고,
    V = 첫번째 경우 OH 를 나타내고, 두번째 경우 포스페이트기를 나타내고,
    W = CON(R)2 이고, 여기서 R 은 H 를 나타내고,
    X1 = O 이고,
    X2 = O 이고,
    Y = O 이고,
    Z = 하기 일반식 (II) 의 포화 카르보시클릭 5-원 고리임;
    Figure 112016125261200-pct00090

    {식 중,
    단일 결합이 R5' 와 R5" 사이에 존재하고,
    R4 = H 이고,
    R5' = CHOH 이고,
    R5" = CHOH 이고,
    R5 = CR42 이고,
    R6 = CH 이고,
    R6' = CH 임}].
  30. 제 22 항에 있어서, 제 1 시약 물질이 니트로소아닐린, 칼륨 페리시아니드, 및 페나진 유도체 및 헥사아민루테늄 클로라이드의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 매개자를 추가로 포함하는 방법.
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