MX2007006127A - Bionsensores que comprenden electrodos semiconductores o mediadores que contienen rutenio y metodo de uso de los mismos. - Google Patents

Abstract

Se revelan en la presente biosensores, para medir la concentracion del analito en un fluido corporal que comprende al menos un electrodo que comprende al menos un electrodo que comprende material semiconductor, conductor o de carbon en pelicula delgada, y un mediador de electrones que comprende un mediador de electrones que contiene rutenio, o un material de ferricianuro o acido ferrocebno carboxilico. Tambien se revelan metodos de medicion de la concentracion de analito en un fluido corporal que usa estos biosensores.

Description

BIOSENSORES QUE COMPRENDEN ELECTRODOS SEMICONDUCTORES O MEDIADORES QUE CONTIENEN RUTENIO Y MÉTODO DE USO DE LOS MISMOS Campo de la Invención La presente revelación se relaciona con biosensores para medir un analito en un fluido corporal, tal como la sangre, en donde el biosensor comprende electrodos únicos, un mediador de electrones único o combinaciones de estos. La presente revelación también proporciona método de medición de analitos en el fluido corporal.

Antecedentes de la Invención Los sensores electroquímicos se han utilizado durante largo tiempo para detectar y/o medir la presencia de analitos en una muestra de fluido. En el sentido más básico, los sensores electroquímicos comprenden una mezcla reactiva que contiene al menos un agente de transferencia de electrones (también referido como un "mediador de electrones") y una proteína biocatalítica específica del analito, y uno o más electrodos. Estos sensores dependen de la transferencia de electrones entre el mediador de electrones y las superficies del electrodo y funcionan al medir las reacciones redox electroquímicas. Cuando se usa en un sistema o dispositivo de biosensor electroquímico, las reacciones de transferencia de REF. S182660 electrones se transforman en una señal eléctrica que se correlaciona con la concentración del analito que se midió en la muestra del fluido. El uso de estos sensores electroquímicos para detectar analitos en los fluidos corporales, como la sangre, o productos derivados de la sangre, lágrimas, orina, y saliva, se ha vuelto importante, y en algunos casos, vital para mantener la salud de ciertos pacientes. Por ejemplo, la prueba y el control de la glucosa para las personas con diabetes pueden reducir su riesgo de daños serios a los ojos, nervios y riñones . Un biosensor electroquímico de ejemplificación se describe en la Patente US No. 6,743,635 (patente x 365) que se incorpora en la presente como referencia en su totalidad. La patente ?635 describe un biosensor electroquímico usado para medir el nivel de glucosa en una muestra de sangre. El sistema de biosensor electroquímico está comprendido de una tira de prueba y un medidor. La tira de prueba incluye una cámara de muestra, un electrodo de trabajo, un electrodo contador y electrodos que detectan la ocupación. Una capa de reactivo se dispone en la cámara de muestra. La capa de reactivo contiene una enzima específica para glucosa, oxidasa, y un mediador, ferricianuro de potasio. Cuando un usuario aplica una muestra de sangre en la cámara de muestra sobre la tira de prueba, los reactivos reaccionan con la glucosa en la muestra de sangre y el medidor aplica un voltaje a los electrodos para originar las reacciones redox. El medidor mide la corriente resultante que fluye entre los electrodos de trabajo y el contador y calcula el nivel de glucosa en base a las mediciones de la corriente. Los biosensores de glucosa existentes típicamente contienen ferricianuro de potasio como el mediador de electrones. Ya que el ferricianuro es adecuado para la detección electroquímica en ciertos electrodos, no tienen desventajas. En particular, el ferricianuro convierte a ferricianuro cuando se expone a la humedad y/o alta temperatura. Esto produce un vacío creciente que prometa la vida de anaquel útil del biosensor. El ferricianuro también requiere un potencial aplicado más grande para la detección electroquímica que genera interferencia de las especies electro-oxidables, tal como acetaminofeno, ascorbato, y ácido úrico, que pueden también estar presentes en los fluidos corporales . Un mayor beneficio para usar biosensores electroquímicos tal como los descritos en la patente ? 635 es que solo una pequeña cantidad de la muestra de sangre se requiere para desarrollar la medición. Sin embargo, mientras disminuye el tamaño de la muestra de sangre necesaria para desarrollar las medición, también disminuye la sensibilidad de biosensor y la capacidad de medición de la cinética de transferencia de electrones durante las reacciones redox en las superficies de los electrodos deben mejorarse para asegurar la exactitud de las medición. Los biosensores con cinética de transferencia de electrones más eficiente originarán una mejora en el desempeño del sensor y por lo tanto son altamente deseables.

Por consiguiente, se desea que los biosensores novedosos superen las desventajas de los actuales mediadores de electrones y mejora las tecnologías de biosensores electroquímicos existentes así que las mediciones son más exactas.

Breve Descripción de la Invención En la presente se revelan biosensores usados para medir el analito en un fluido corporal, como sangre, que comprenden electrodos únicos, un mediador de electrones único, o combinaciones de estos. En una modalidad, se describe un biosensor que exhibe la cinética de transferencia de electrones superior que comprende al menos uno o más electrodos que comprenden un material semiconductor. Ejemplos de electrodos semiconductores que pueden usarse incluyen sin limitación óxido de estaño, óxido de indio, dióxido de titanio, óxido de manganeso, óxido de hierro, y óxido de cinc, o combinaciones de estos materiales, tal como óxido de cinc u óxido de estaño compuesto con indio u óxido de indio compuesto con cinc o estaño.

En otra modalidad, la cinética de transferencia de electrones del biosensor puede mejorarse utilizando un biosensor que comprende al menos uno o más electrodos que comprenden material de carbón en película delgada. También se revela en la presente un biosensor en donde las propiedades mejoradas resultan del uso de un mediador de electrones único, tal como un mediador de electrones que contienen rutenio. En una modalidad, el mediador que contiene rutenio es tricloruro de hexamina rutenio (III). En esta modalidad, los electrodos pueden comprender un material semiconductor o carbón de película delgada como se describe anteriormente, o en la alternativa, los electrodos pueden comprender otros materiales de electrodo de conducción tradicionales, tal como metales, incluyendo sin limitación oro, platino, rodio, paladio, plata, iridio, acero, metalorgánicos , y mezclas de estos. También se revela un método de medición de la concentración de un analito en una muestra de sangre usando los biosensores de la presente invención. Por ejemplo, en una modalidad, el método comprende poner en contacto un biosensor que comprende al menos uno o más electrodos, comprendidos ya sea de un material semiconductor, un material conductor, o una capa delgada de carbón con una muestra de fluido. El sistema reactivo de reacción del biosensor también puede comprender un mediador de electrones que contiene rutenio.

El método descrito en la presente además comprende el detectar una señal eléctrica y medir la señal eléctrica para determinar por medio de esto la concentración de un analito en la muestra de fluido. De acuerdo con estos y otros objetivos que se volverán aparentes después de esto, la presente invención ahora se describirá con particular referencia con las figuras acompañantes .

Breve Descripción de las Figuras La Fig. 1 es un voltamograma cíclico asociado con el uso de un electrodo de óxido de indio compuesto con estaño (ITO) con un medidor de electrones de hexamina rutenio. TECHNI-MET ITO sobre oro con 5mM de rutenio. La Fig. 2 es un voltamograma cíclico asociado con el uso de un electrodo de ITO con un medidor de electrones de ferricianuro. TECHNI-MET ITO sobre oro con 5mM de ferricianuro . La Fig. 3 es un voltamograma cíclico asociado con el uso de un electrodo de óxido de indio compuesto con cinc (IZO) con un medidor de electrones de hexamina rutenio. TECHNI-MET IZO sobre oro sin recocido con 5mM de rutenio. La Fig. 4 es un voltamograma cíclico asociado con el uso de un electrodo de película delgada de carbón con un medidor de electrones de hexamina rutenio. TEER GRAPHIT-IC con 5% cromo con 5 mM de rutenio. La Fig. 5 es un voltamograma cíclico asociado con el uso de un electrodo de película delgada de carbón con un medidor de electrones de ferricianuro. TEER GRAPHIT-IC con 5% cromo con 5mM de ferricianuro. La Fig. 6 es un voltamograma cíclico asociado con el uso de un electrodo de de película delgada de carbón con un medidor de electrones de ácido ferroceno carboxílico. TEER GRAPHIT-IC con 5% cromo con lmM de ácido feiroceno carboxílico. La Fig. 7 es un voltamograma cíclico asociado con el uso de un electrodo de película delgada de paladio preparado utilizando un método metalorgánico con un medidor de electrones de hexamina rutenio. Lote paladío GWENT 2041011.07 con 5mM de rutenio. La Fig. 8 es un voltamograma cíclico asociado con el uso de un electrodo de película delgada de paladio preparado utilizando un método metalorgánico con un medidor de electrones de ferricianuro. Lote paladío GWENT 2041011.07 con 5mM de ferricianuro. La Fig. 9 es una imagen del Microscopio de Fuerza Atómica (AFM, por sus siglas en inglés) de una película de IZO/Au de acuerdo con la presente revelación. La Fig. 10 es una imagen AFM de una película delgada de carbón de acuerdo con la presente revelación.

La Fig. 11 es una gráfica que muestra la respuesta de la dosis como una función de la concentración de la glucosa por los biosensores utilizando los mediadores que comprenden 100, 150, y 200 mM tricloruro de hexamina rutenio (III) . La Fig. 12 es una gráfica que muestra los valores de la glucosa como una función del voltaje de excitación para una muestra de sangre de 100 mg/dL usando una formulación reactiva que comprende 2000 U/ml de glucosa oxidasa y un mediador de tricloruro de hexamina rutenio (III) , lOOMm. Las Figs. 13A-13B son gráficas que muestra la cinética de reacción de los electrodos hechos con un mediador de electrones de ferricianuro (13a) y con un mediador de tricloruro de hexamina rutenio (III) (13b) sobre un electrodo de carbón con tiempo de espera cero (tiempo de incubación cero) . La Fig. 14 es una gráfica que muestra la respuesta de la dosis sobre electrodos de oro e IZO que tiene una solución química que contiene glucosa oxidasa ( GO ) . La Fig. 15 es una gráfica que muestra la respuesta a la dosis sobre electrodos de oro e IZO que tiene una solución química que contiene glucosa deshidrogenasa (GDH) . La Tabla 1 es un sumario de los datos de voltametría cíclica.

Descripción Detallada de la Invención De acuerdo con la presente revelación se proveen en la presente biosensores electroquímicos desarrollados para medir un analito en una muestra de fluido no homogénea, tal como un fluido corporal elegido de sangre, orina, saliva, y lágrimas. Con un mínimo, el biosensor incluye al menos uno o más electrodos y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción específica para que sea medido el analito. En una modalidad, el medidor de electrones comprende un material que contiene rutenio, tal como tricloruro de hexamina rutenio (III) . Como se usa en la presente, la frase "electrodo de trabajo" es un electrodo en el cual se presenta la reacción y/o oxidación electroquímica, p.ej., donde se oxida o reduce el analito, típicamente el mediador de electrones. "Contraelectrodo" es un electrodo apareado con el electrodo de trabajo. Se hace pasar una corriente de igual magnitud y de polaridad opuesta al electrodo de trabajo a través del contraelectrodo. De acuerdo con otro aspecto de la presente revelación, se proveen en la presente biosensores que comprenden materiales de electrodo único, incluyendo materiales semiconductores y conductores. Los materiales conductores incluyen metales tradicionales, así como también materiales de carbono de película delgada novedosos.

Ejemplos de materiales semiconductores incluyen sin limitación, óxido de estaño, óxido de indio, dióxido de titanio, óxido de manganeso, óxido de hierro, y óxido de cinc, cualquiera o todos pueden estar compuestos con otros elementos. Por ejemplo óxido de cinc o el óxido de estaño puede estar compuesto con indio. Alternativamente, el óxido de indio puede estar compuesto con cinc o estaño. Se ha encontrado que el uso de un mediador de electrones que contiene rutenio en combinación con estos electrones semiconductores, o aun con materiales de electrodos conductores tradicionales origina biosensores que son más estables en el medio ambiente y son menos sensibles a la exposición de humedad que los actuales biosensores . Esto amplia el la vida de anaquel útil del biosensor y reduce la influencia atribuida al creciente experiencia durante la vida de anaquel de las tiras de prueba del biosensor. Además, estos biosensores también tienen una interferencia marcadamente reducida debido a las especies electro-oxidables presentes en las muestras biológicas ya que el mediador que contiene rutenio tiene un potencial de oxidación electroquímico muy bajo. Como se declaró, un biosensor que comprende un mediador de electrones que contiene rutenio también puede usarse con un material del electrodo conductor tradicional . Las muestras no limitantes del material conductor incluyen metales elegidos de oro, platino, rodio, paJadio, plata, iridio, acero, metalorgánicos, y mezclas de estos. Alternativamente, un biosensor que comprende un mediador de electrones que contiene rutenio puede utilizarse con los electrodos de carbón de película delgada. El desempeño de los biosensores electroquímicos se determina típicamente al medir las propiedades electroquímicas de los electrodos. Se ha determinado que el desempeño mejorado del biosensor no se limita a aquellos que tienen un mediador que contiene rutenio. A su vez, los biosensores que tienen un electrodo semiconductor o un electrodo de carbón de película delgada ahora han mostrado que exhiben excelente cinética de transferencia de electrones, y un desarrollo electroquímico reversible. Por lo tanto, se entiende que cuando al menos uno de los electrodos comprende un material semiconductor o un electrodo de carbón de película delgada el mediador de electrones necesita no limitarse a un mediador de electrones que contiene rutenio. Por consiguiente, también se revelan en la presente biosensores para medir el analito en una muestra de fluido que comprende al menos un electrodo semiconductor o al menos un electrodo de carbón de película delgada, y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito que será medido en la muestra de fluido.

Además de un mediador de electrones que contiene rutenio, puede utilizarse otros mediadores de acuerdo con la presente revelación. Estos mediadores incluyen mediadores a base de complejos con metales de transición y mediadores orgánicos. Por ejemplo, puede usarse el ferricianuro de potasio y el ferroceno y sus derivados. Además, se conoce en la técnica una variedad de otros agentes mediadores que pueden usarse en ciertas modalidades de la presente invención, incluyendo sin limitación etosulfato de fenazina, metosulfato de fenazina, fenilendiamina, metosulfato de 1-metoxi-fenazina, 2 , 6-dimetil-l , 4-benzoquinona, 2,5-dicloro-1 , 4-benzoquinona, indofenoles, complejos bipiridilos de osmio, tetratiafulvaleno y fenanontrolina quinona. Como se describe previamente, en las diferentes modalidades, al menos un electrodo puede comprender un material de carbón de película delgada. Como se usa en la presente un "material de carbón" significa que abarca cualquier alótropo de carbón, dependiendo del deseo de tener un electrodo conductor o semiconductor. Más específicamente, alótropo de carbón significa que abarca las diferentes configuraciones moleculares de carbón, incluyendo sin limitación diamante, lonsdalita, (una forma polimorfa hexagonal del diamante), grafito, carbón amorfo, fulereno, y nanotubos de carbón. Un ejemplo de un alótropo de carbón que se contempla para usar en la presente invención es un electrodo semiconductor está compuesto con diamante, tal como diamante compuesto con boro, nitrógeno o fósforo. También puede tomar el carbón una forma que no se define precisamente como alótropo, tal como carbón conductor en forma de negro de carbón, que se define como cualquier de las formas finamente divididas del carbón derivadas de la combustión incompleta del gas natural o aceite de petróleo. Mientras el negro de carbón es una sustancia coloidal que consiste totalmente o principalmente de carbón amorfo, usualmente contiene una cierta cantidad de impurezas, tal como grupos funcionales ácidos o básicos u otros subproductos adsorbidos de los procesos de producción, tal como compuestos aromáticos . Además, cuando los electrodos comprenden al menos un material de carbón conductor, el material puede comprender carbón por deposición catódica, o carbón impreso por estarcido. Cuando se pulveriza, el electrodo de carbón típicamente además comprende cromo (Cr) que está presente en la deposición de una capa de película fina para promover la adhesión de carbón al sustrato e incrementa la conductividad de la película. En otra modalidad, los electrodos revelados anteriormente además comprenden un material de soporte inerte sobre el cual se deposita una capa delgada de material de carbón en película delgada semiconductor, o conductor. Como se usa en la presente, "capa delgada" significa que abarca un amplio rango desde 50 ángstrom a 400 µm. Ejemplos no limitantes del material de soporte incluye materiales poliméricos o plásticos, tal como tereftalato de polietileno (PET) , tereftalato de polietileno modificado con glicol (PETG), cloruro de polivinilo (PVC), poliuretanos, poliamidas, poliamida, policarbonatos, poliésteres, poliestireno, o copolímeros de estos polímeros, así como también cerámicos, tal como óxidos de silicio, titanio, tántalo y aluminio, y vidrio. Además de las propiedades aislantes, el material de soporte particular se elige en base a la estabilidad de la temperatura, y las propiedades mecánicas deseadas, incluyendo flexibilidad, rigidez, y resistencia. También se revelas en la presente métodos de medición de la concentración de un analito en una muestra de fluido usando los biosensores electroquímicos de la presente invención. Un método de ejemplificación comprenden los pasos de poner en contacto un biosensor con el fluido, en donde el biosensor comprende al menos uno o más electrodos que comprenden material semiconductor, un material conductor o un raaterial de carbón de película delgada y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones que contiene rutenio y una enzima de oxido-reductasa específica para un analito; Aplicar voltaje a través de los electrodos; Detectar el fluido de muestra mientras se llena la cámara de reacción; Aplicar un potencial de excitación a través de los electrodos; Medir la corriente resultante; y Convertir la corriente medida a la concentración del analito en el fluido de muestra. En una modalidad, el medidor puede encenderse al insertar la tira. Los métodos no se limitan a usar un biosensor que comprende un electrodo semiconductor y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones que contiene rutenio. Además, los métodos pueden comprender el uso de cualquiera de los biosensores contemplados por la presente invención. Por ejemplo, cuando el sistema reactivo de reacción comprende un mediador de electrones que contiene rutenio, al menos uno o más de los electrodos puede comprender un material conductor o un material de carbón de película delgada. Alternativamente, el método puede usar un biosensor que comprende, al menos uno o más electrodos que comprenden un material semiconductor y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones este no se limita a que contiene rutenio. Por ejemplo, cuando el método comprende el uso de un biosensor que tiene al menos uno o más electrodos semiconductores, el mediador puede comprender ácido ferroceno carboxílico o un material de ferricianuro, tal como ferricianuro de potasio, así como también cualquiera de los otros mediadores mencionados previamente, p.ej., etosulfato de fenazina, metosulfato de fenazina, fenilendiamina, metosulfato de 1-metoxi-fenazina, 2 , 6-dimetil-l , 4-benzoquinona, 2 , 5-dicloro-l , 4-benzoquinona, indofenoles, complejos bipiridilos de osmio, tetratiafulvaleno o fenanontrolina quinona. Aun en otra modalidad, el método de medición de la concentración de un analito en una muestra de fluido puede comprender el uso de un biosensor que comprende uno o más electrodos que comprenden un material de carbón de película delgada. Como se reveló previamente, un material de carbón de película delgada puede incluir cualquier forma del carbón, incluyendo cualquier alótropo de carbón. Cuando un electrodo comprende un material de carbón, el mediador de electrones puede elegirse de un mediador que contiene rutenio (tal como tricloruro de hexamina rutenio (III) así como también los mediadores tradicionales, tal como el ácido ferroceno carboxílico o un material de ferricianuro, tal como ferricianuro de potasio, así como también cualquiera de los mediadores mencionados previamente, p.ej., etosulfato de fenazina, metosulfato de fenazina, fenilendiamina, metosulfato de 1-metoxi-fenazina, 2 , 6-dimetil-l, 4-benzoquinona, 2 , 5-dicloro-l, 4-benzoquinona, indofenoles, complejos bipiridilos de osmio, tetratiafulvaleno y fenanontrolina quinona. Los biosensores electroquímicos descritos en la presente pueden usarse para monitorear la concentración del analito en un fluido corporal no homogéneo, tal como sangre. Ejemplos no limitantes de estos analitos incluyen los analitos de glucosa, colesterol, lactato, osteoporosis, cetona, teofilina, y hemoglobina Ale. La enzima específica presente en el fluido depende en el analito particular para el cual se diseño el biosensor para detectar, donde las enzimas representativas incluyen: glucosa, oxidasa, glucosa deshidrogenada, colesterol esterasa, colesterol oxidasa, lipoproteína lipasa, glicerol quinasa, glicerol-3-fosfato oxidasa, lactasa oxidasa, lactato deshidrogenasa, piruvato oxidasa, alcohol oxidasa bilirrubina oxidasa, uricasa, y las similares . En una modalidad donde el analito de interés es glucosa, el componente de enzima del sistema reactivo redox es una enzima que oxida la glucosa, tal como glucosa oxidasa, PQQ-dependiente de la glucosa deshidrogenasa y NAD-dependíente de glucosa deshidrogenasa. Los biosensores electroquímicos descritos en la presente, todos pueden ser usados en un sistema de medición de la concentración de glucosa en la sangre, como se describe en la Patente US No. 6,743,635 B2 , la cual se incorporó como referencia en su totalidad. Cuando se usa para medir el analito en la sangre, el sistema reactivo de reacción además típicamente comprende un agente que se une a los eritrocitos para capturar eritrocitos. Estos agentes de enlace incluyen lectinas. Dependiendo del analito de interés, el sistema reactivo de reacción puede incluir estos ingredientes opcionales como tampones, surfactantes, y polímeros formadores de película. Ejemplos de tampones que pueden usarse en la presente invención incluye sin limitación tampones de fosfato de potasio, citrato, acetato, TRIS, HEPES, MOPS y MES. Además, los surfactantes típicos incluyen surfactante no iónico tal como Tritón X-100® y Surfynol®, surfactante aniónicos y surfactantes de z itterionicos . Tritón X-100® (un alquil fenoxi polietoxi etanol), y Surfynol® son una familia de detergentes basados en la química del diol acetilenico. Además, el sistema reactivo de reacción opcionalmente incluyen agentes humectantes, surfactantes de organosilicona, incluyendo Silwet® (un polialquilenoxido modificado heptametiltrisiloxano de GE Silicones) . El sistema reactivo de reacción además comprende opcionalmente al menos un material aglutinante polimérico. Estos materiales generalmente se eligen del grupo que consiste de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, polietilenglicol (PEG) , polipirrolidona, hidroxietilcelulosa, o alcohol polivinílico. Se ha descubierto que el uso de ciertos ingredientes opcionales, pueden originar formulaciones reactivas que contienen el mediador de Ru que se extiende más uniformemente y que son más tolerantes de una ligera desalineación de la ubicación proporcionada. Esta extensión uniforme de reactivo sobre los sensores tiende a eliminar la deposición más gruesa típicamente se presenta en el borde de la deposición de reactivo (referido como el "anillo de café" o efecto "igloo") . Como resultado, la capacidad de repetición del sensor o precisión del desempeño se mejora y las tiras externas debido a la deposición reactiva desigual o deposición desalineada se reduce o elimina. Por ejemplo, la formulación que contiene alcohol polivinílico (PVA) y/o Nastrol (una hidroetilcelulosa de Aqualon, una división de Hercules, Inc.) y Tritón X-100 o Silwet producirá la extensión de reactivo muy uniforme. En una modalidad, una formulación reactiva que contiene 1% de Natrosol, 250L y 0.05% Triton-X 100 mostraron un desempeño de precisión mejor de 4% con niveles de glucosa de 75 mg/dL clínicamente importante. En otra modalidad, una formulación de reactivo que contiene 2% de PVA y 15% Triton-X 100 mostraron mejora del 4% en la precisión en los niveles de glucosa. Además, el examen de los sensores bajo la magnificación no mostró deposición desalineada (deposición reactiva "descentrada"). Por ejemplo, en una modalidad, 0.01 a 0.3%, tal como 0.05 a 0.25% de un surfactante no iónico tal como Tritón X-100 puede usarse en combinación con 0.1 a 3%, tal como 0.5 a 2.0% de un material aglutinante polimérico, tal como PVA. Otros compuestos opcionales incluyen tintes que no interfieren con la reacción de glucosa, pero facilita la inspección de la deposición. En una modalidad no limitante, puede usarse un tinte amarillo (fluorescente) . Además la enzima específica para el analito y el mediador de electrones, el sistema reactiva de reacción mencionado anteriormente también puede incluir los compuestos opcionales previamente descritos, incluyen los materiales tampones, los aglutinantes poliméricos, y los surfactantes. La capa reactiva generalmente cubre al menos parte del electrodo de trabajo así como también el contraelectrodo. Cuando se usa como un sensor de glucosa sanguínea electroquímica, los constituyentes químicos en la capa reactiva reaccionan con glucosa en la muestra de sangre de la siguiente forma. La enzima tal como la glucosa oxidasa, inicia una reacción que oxida la glucosa en ácido glucónico y reduce el mediador de electrones. Por ejemplo, cuando se usa, el ferricianuro se reduce a ferricianuro. Cuando se usa la hexamina de rutenio [Ru (NH3) 6] 3+, se reduce a [Ru (NH3) 6] + . Cuando se aplica un voltaje apropiado al electrodo de trabajo, relativo al contraelectrodo, se oxida el mediador de electrones. Por ejemplo, el ferricianuro se oxida en ferricianuro, por medio de esto se genera una corriente que se relaciona con la concentración de glucosa en la muestra de sangre. Cuando se usa la hexamina de rutenio [Ru (NH3 ) 6] 2+, se oxida a [Ru (NH3) 6] 3+ • Para determinar la eficiencia de estas reacciones, se desarrollaron los siguientes análisis electroquímicos .

Materiales del Electrodo y Evaluación Los materiales del electrodo de acuerdo con la presente revelación incluyen películas delgadas de: semiconductores; carbón por deposición catódica; y películas metálicas que pueden depositarse usando técnicas de deposición en vapor, tal como deposición catódica, o los cuales pueden derivarse de compuestos metalorgánicos. Se comparó el desempeño de estos materiales con el desempeño de películas de oro, ya que el oro es bien establecido como un excelente material para el electrodo. Las propiedades físicas de estos materiales se evaluaron usando técnicas estándar, que incluyen las siguientes: Medición de la Conductividad: Se hicieron las mediciones de la resistividad de cuatro puntos de contacto Van der Paaw para determinar la resistencia de la lámina.

Desempeño Electroquímico: Se usó la voltametría cíclica con tampón de fosfato (corriente de fondo) en conjunto con diferentes mediadores de electrones, incluyendo sin limitación ferricianuro, hexamina de rutenio y ácido ferroceno carboxílico.

Propiedades de película: Se usó un microscopio electrónico y uno óptico para evaluar la uniformidad de la película y los defectos .

Morfología : Se usó un microscopio de fuerza atómica (AFM) para determinar la rugosidad de la superficie de los materiales del electrodo.

Textura cristalográfica y cristalinidad: Se utilizó la difracción con rayos X para determinar la estructura del cristal, particularmente para películas semiconductoras.

Procedimiento Experimental para Voltimetria Ciclica Los datos electroquímicos se obtuvieron utilizando los diferentes biosensores descritos en la presente. Se colocaron "muestras" del biosensor en una celda electroquímica como el electrodo de trabajo. Se usó cable de Pt como el contraelectrodo, y se usó el electrodo de Ag/AgCl como la referencia. La solución de interés se colocó sobre el electrodo de trabajo con el contraelectrodo y el electrodo de referencia que se sumergió en esta. Se aplicó un potencial usando un analizador electroquímico CHI 600A dentro de los límites del potencial especificado en las Figs. 1-8, y se registró la corriente resultante. Los parámetros relevantes de interés en los voltamogramas cíclicos incluyen: corriente de cresta, pico de potencial y pico de separación. La más alta corriente de cresta de oxidación indica una mayor señal que puede obtenerse usando un mediador particular, con una concentración de mediador especificada y velocidad de exploración. El pico de separación es una indicación de la cinética de transferencia de electrones; para un sistema ideal, debe ser 60 mV/ra, donde n es el número de electrones intercambiados entre la prueba redox y la superficie del electrodo.

Análisis de las Propiedades Físicas de los Electrodos El proceso de la transferencia de electrones es una función de la interfase entre el electrodo y el electrolito. Así, la cinética redox se ve influenciada por las propiedades físicas del electrodo, incluyendo el área superficial y la densidad de los sitios de transferencia de electrones activos. Para analizar estas propiedades, incluyendo la morfología y la rugosidad de la superficie, se utilizó un microscopio de fuerza atómica. Las típicas morfologías para los materiales de electrodos se muestran en las Figs. 9 y 10, para películas IZO/Au y películas de carbón, respectivamente. La rugosidad de la superficie de los electrodos típicamente se incrementó al incrementar las presiones de la cámara durante la deposición de la película. Mientras no se desee relacionar con ninguna teoría, se cree que entre mayores sean las presiones tienen el efecto de calentamiento de los iones incidentes sobre la superficie, que origina un incremento en la rugosidad de la superficie. Generalmente, la rugosidad superficial incrementada que resulta al incrementar la presión de la cámara durante la deposición de la película origina un incremento en la corriente de carga. Sin embargo, típicamente no existe una diferencia significativa en el pico de separación y la corriente de cresta con estas superficies rugosas.

Evaluación de un Biosensor de Glucosa El biosensor resultante también se evaluó como una función del analito y la concentración de mediador. En particular, se midieron la respuesta de la dosis y los valores de glucosa corao una función de la concentración de la glucosa y el voltaje de excitación, respectivamente, para un mediador de rutenio. Por ejemplo, la Fig. 11 muestra la respuesta a la dosis como una función de la concentración de glucosa para biosensores usando mediadores que comprenden 100, 150 y 200 raM de tricloruro de hexamina rutenio (III). Con 150 mM y 200 raM, la respuesta del biosensor fue casi idéntica, especialmente con los más altos niveles de glucosa. La Fig. 12 muestra los valores de glucosa como una función del voltaje de excitación para una muestra de sangre de 100 mg/dL usando una formulación reactiva que comprende una glucosa oxidasa y un mediador de tricloruro de hexamina rutenio (III) . En particular, se evaluó un biosensor que comprende una formulación reactiva que contiene 2000 U/mL de glucosa oxidasa y 100 mM de tricloruro de hexamina rutenio (III) .

Tiempo de Prueba Acortado Los tiempos de prueba para los biosensores resultantes también se analizaron como una función del mediador. Se descubrió que las tiras hechas usando un mediador de Ru no mostraron degradación de la precisión, estabilidad o sensibilidad a la temperatura aun con tiempo de incubación cero. El tiempo de incubación se define como el tiempo entre la detección de la muestra y la aplicación del voltaje de excitación . Como se muestra en la Fig. 13, las tiras hechas con un mediador de rutenio mostraron mejor cinética con espera cero que las tiras hechas con un mediador de ferricianuro. En particular, la Fig. 13 (b) muestra que no existe incremento en la señal de rutenio pronto en la cinética como lo hay ara la señal de ferricianuro 13 (a) . Por esta razón, la precisión es peor en las tiras de ferricianuro pronto en la respuesta desde la fase temprana (enjuague) de la cinética de ferricianuro es más variable con muestras alto nivel de glucosa que para el rutenio. La presente revelación se ilustra más por los siguientes ejemplos no limitantes, que se intenta sean puramente ilustrativos de la invención.

Ejemplo 1: Electrodos Semiconductores Este ejemplo resume los resultados de los análisis físicos y electroquímicos en diferentes electrodos semiconductores de acuerdo con la presente revelación. Se depositaron películas de óxido de indio compuesto con estaño ("ITO") y el óxido de indio compuesto con cinc ("IZO") por deposición catódica (dc Magnetron Sputter) usando blancos de óxido de indio/óxido de estaño o cinc. A fin de lograr la alta conductividad de la película a una manera de costo efectivo, se depositaron ITO y IZO sobre una capa delgada de Au (60-100 A) . Las películas semiconductoras de ITO se depositaron por deposición catódica a temperatura ambiente. El análisis de difracción de rayos X de las películas con deposición catódica mostraron ser amorfas y la caracterización electroquímica de las muestras amorfas mostraron voltamogramas con pobre o ninguna señal existente, indicando pobres propiedades de transferencia de electrones. En contraste, después del recocido las películas amorfas a 250°C durante 1 hora, las películas mostraron fuertes picos cristalinos, indicando que se formó una película policristalina . Las propiedades electroquímicas desarrolladas en las muestras policristalinas mostraron voltamogramas con fuertes señales, indicando una transferencia de electrones más eficiente que las muestras amorfas. Las muestras amorfas y policristalinas cada una se probó con un mediador de electrones de hexamina rutenio y con un mediador de electrones de ferricianuro. Estos analitos se eligieron debido a sus deferencias de carga y al hecho que su comportamiento electroquímico en una variedad de materiales del electrodo está bien documentado y entendido. Como se muestra en las Figs. 1 y 2, la película ITO desarrollada bien con ambos hexamina rutenio y ferricianuro, con un voltamograma más ideal asociado con el uso de la hexamina rutenio (Fig. 1) cuando se compara con la ferricianuro (Fig. 2) . Además, como se muestra en la Fig. 3, el voltamograma cíclico asociado con el uso de IZO con un mediador de hexamina rutenio mostró excelente cinética de transferencia de electrones.

Ejemplo 2: Electrodos de Carbón con Deposición Catódica Este ejemplo resume los resultados del análisis físico y electroquímico en los electrodos de carbón con deposición catódica de acuerdo con la presente revelación . Una película delgada de carbón se depositó catódicamente (dc Magnetron) sobre un sustrato de tereftalato de polietileno (PET) . La técnica de deposición catódica involucra la deposición catódica de Cr como la deposición de una capa de película fina y disminuyendo gradualmente la energía en el objetivo Cr mientras se incrementa simultáneamente la energía en el objetivo de carbón. La película resultante tuvo 0.5 um de grosor y tuvo una conductividad de 8 ohms/cuadrados . Porque el Cr primero se deposito catódicamente como la deposición de una capa de película fina, la película resultante tuvo aproximadamente 5% de Cr . La Fig. 10 muestra un AFM de un electrodo de película de carbón.

Como se muestra en la Fig. 4, los voltamogramas cíclicos de hexamina rutenio obtenidos en las películas de carbón descritas previamente muestran excelente cinética de transferencia de electrones. El desempeño de las películas de carbón con ferricianuro como el mediador de electrones se muestra en la fig. 5, estas propiedades electroquímicas son aceptables para usar en las aplicaciones de biosensores. Además como se muestra en la Fig. 6, la película de carbón da la respuesta voltamétrica cíclica con el ácido ferroceno carboxílico como el mediador de electrones .

Ejemplo 3: Desempeño de los Electrodos de Óxido de Indio compuesto con Cinc en Biosensores de Glucosa Se utilizaron electrodos de óxido de indio compuestos con cinc (IZO) para montar tiras de detección de glucosa con el objetivo de evaluar el desempeño del detector. La película IZO se depositó catódicamente sobre una capa delgada de oro de 10 nm para producir una conductividad total de 25 ohms/cuadrado . Se formaron electrodos por ablación láser con separación al menos de 100 µm entre cada electrodo. Los sensores se montaron utilizando dos soluciones químicas diferentes que contienen glucosa oxidasa (GO) o glucosa deshidrogenasa (GDH) . En todos los casos, se utilizó hexamina rutenio como el mediador. En el caso del GDH, se adicionó sucrosa a la formulación como un estabilizador para la enzima. Se probaron los sensores montados usando electrodos de oro en paralelo con los sensores hechos con electrodos IZO. Se muestra un resumen de los datos en los sensores de oro e IZO que tienen una solución química que tuvo glucosa oxidasa (GO) se muestra en la Tabla 2.

Tabla 2 Los resultados de la Tabla 2 también se muestran gráficamente en la Fig. 14. Estos resultados demuestran que los sensores IZO dieron señales comparables y precisión con los sensores de oro. Además, los sensores IZO tuvieron una señal de fondo mucho menor que los sensores de oro, lo cual podría originar una estabilidad mejorada y linealidad de las curvas de calibración. La menor señal de fondo se observa claramente en la gráfica de respuesta (Fig. 14, la cual es lineal para ambos tipos de sensores y muestra la ordenada para los sensores IZO que se deriva de la menor señal de fondo Un resumen de los datos en los sensores de oro e IZO que tienen una solución química que contiene glucosa deshidrogenasa (GDH) se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3 Los resultados de la Tabla 3 también se muestran gráficamente en la Fig. 15. Estos resultados demuestran que la diferencia en la señal de fondo entre los electrodos de oro e IZO fueron aun más pronunciados para la química a base de GDH que para la química basada en GO . Además de ofrecer beneficios en el desempeño, el IZO puede ser más compatible con los diferentes diseños de conectores de medidores, ya que es mucho más resistente al rayado que el oro Ejemplo 4: Análisis de Sensitividad a la Humedad Este ejemplo ilustra las mejoras significativas de la sensitividad a la humedad para las formulaciones reactivas que contienen tricloruro de hexamina rutenio (III) como el mediador . Se prepararon tiras del sensor separadas con formulaciones reactivas que contienen ya sea (1) ferricianuro de potasio como mediador o (2) tricloruro de hexamina rutenio (III) como mediador. Las tiras del sensor se almacenaron en frascos desecados . Un grupo de los frascos se pincho con orificios intencionalmente en las tapas y se expusieron a un ambiente alto en humedad (30°C/80% de HR) durante 5 días. Otro grupo de frascos se mantuvo intacto y almacenó normalmente a temperatura ambiente como un control . Después de 5 días de incubación con alta humedad, se probaron las tiras utilizando la muestra de sangre y control con glucosa con 110 mg/dL de glucosa. Los resultados de prueba se resumen en la Tabla 4 y la Tabla 5.

Tabla 4 Resultado de Prueba para el Control de Glucosa Como se muestra en la Tabla 4, los sensores hechos con ferricianuro como mediador mostraron un incremento en el valor de recuperación de glucosa de 165 mg/mL, mientras los sensores hecho con rutenio como mediador mostraron un incruento solo de 3-6 mg/dL. Es importante denotar que el valor de recuperación de glucosa puede ser diferente para diferentes formulaciones reactivas cuando se prueba con el mismo control de glucosa y solo el cambio del valor de recuperación de glucosa es indicativo de la sensitividad al medio ambiente. Por lo tanto, el mediador de tricloruro de hexamina rutenio (III) se encontró que es mucho menos sensible a la exposición de humedad cuando se compara con el ferricianuro que se usa como mediador para la mayoría de las tiras de prueba de glucosa actualmente en el mercado.

Tabla 5 Resultados de la Prueba de Muestra Sanguínea Como se muestra en la Tabla 5, se observaron resultados similares cuando las tiras se probaron con las muestras de sangre. Los sensores hechos que usan tricloruro de hexamina rutenio (III) como mediador fueron mucho menos sensibles a la humedad que los sensores hechos con ferricianuro como mediador. Por ejemplo, los sensores que contienen mediador de tricloruro de hexamina rutenio (III) mostraron un incremento de aproximadamente 10-20 mg/dL, mientras que los sensores que contienen ferricianuro como mediador se incrementaron aproximadamente 210 mg/dL. A menos que se indique de otra forma, todos los números que expresan cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, y expuestos usados en la especificación y reivindicaciones son para entender que se modificó en todos los sentidos por el término "aproximadamente" . Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos expuestos en la especificación y reivindicaciones anexas son aproximaciones que pueden depender de las propiedades deseadas buscadas para que obtengan por la presente invención. Otras modalidades de la presente invención serán aparentes para aquellos expertos en el arte a partir de consideraciones de la especificación. Otras modalidades de la presente invención serán aparentes para aquellos expertos en el arte a partir de consideraciones de la especificación y práctica de la invención descrita aquí. Se intenta que la especificación y los ejemplos sean considerados como ejemplificativos únicamente, con un alcance y espíritu verdadero de la invención que se indica en las siguientes especificaciones .

Tabla 1. Resumen de los Datos Voltamétricos cíclicos Notas: Hexamina rutenio y Ferricianuro Soluciones: 5 mM en tampón de fosfato, pH de 6.9. Soluciones de ácido ferroceno carboxílico: 1 mM en tarapón de fosfato, pH 6.9. Tamaño de ánodo: 0.28 mm2. índice de Barrido mV/s. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (105)

1. Reivindicaciones Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Biosensor para medir el analito en un fluido, caracterizado porque comprende: al menos un electrodo semiconductor; y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones que contiene rutenio y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito.
2. 2. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material que contiene rutenio comprende tricloruro de hexamina rutenio (III) .
3. 3. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende un material elegido de óxido de estaño, óxido de indio, dióxido de titanio, óxido de manganeso, óxido de hierro, y óxido de cinc.
4. 4. Biosensor de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende óxido de cinc compuesto con indio, óxido de estaño compuesto con indio, óxido de indio compuesto con cinc, u óxido de indio compuesto con estaño.
5. 5. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende un alótropo de carbón compuesto con boro, nitrógeno o fósforo.
6. 6. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el analito se elige de glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacético (cuerpos cetónicos) , teofilina, y hemoglobina Ale.
7. 7. Biosensor de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el analito comprende glucosa y al menos una enzima de oxidación-reducción específica para el analito se elige de glucosa oxidasa, PQQ-dependiente de la glucosa deshidrogenasa y NAD-dependiente de glucosa deshidrogenasa.
8. 8. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido comprende sangre y el sistema reactivo de reacción comprende un agente que une los eritrocitos para capturar eritrocitos del fluido, el agente que une eritrocitos comprende lectinas.
9. 9. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un material tampón que comprende fosfato de potasio.
10. 10. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un surfactante elegido de surfactantes no iónicos, aniónicos e zwitterionicos .
11. 11. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un aglutinante polimérico que se elige de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa, polipirrolidona, polietilenglicol (PEG) , y alcohol polivinílico .
12. 12. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.01 a 0.3% de un surfactante no iónico y 0.1 a 3%, de un material aglutinante polimérico.
13. 13. Biosensor de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol y 0.5 a 2.0% de alcohol polivinílico.
14. 14. Biosensor para medir el analito en un fluido, caracterizado porque comprende: al menos un electrodo conductor; y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones que contiene rutenio y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito.
15. 15. Biosensor de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el material que contiene rutenio comprende tricloruro de hexamina rutenio (III) .
16. 16. Biosensor de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque al menos un electrodo conductor 1 comprende un metal elegido de o derivado de oro, platino, rodio, paladio, plata, iridio, carbono, acero, metalorgánicos, y mezclas de estos.
17. 17. Biosensor de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque al menos un electrodo de carbón además comprende Cr .
18. 18. Biosensor de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el analito se elige de glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacético (cuerpos cetónicos), teofilina, y hemoglobina Ale.
19. 19. Biosensor de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el analito comprende glucosa y al menos una enzima de oxidación-reducción específica para el analito que se elige de glucosa oxidasa, PQQ-dependiente de la glucosa deshidrogenasa y NAD-dependiente de glucosa deshidrogenasa .
20. 20. Biosensor de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el fluido comprende sangre y el sistema reactivo de reacción comprende un agente que une los eritrocitos para capturar eritrocitos del fluido, el agente que une eritrocitos comprende lectinas.
21. 21. Biosensor de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un material tampón que comprende fosfato de potasio.
22. 22. Biosensor de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un surfactante elegido de surfactantes no iónicos, aniónicos e zwitterionicos.
23. 23. Biosensor de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un aglutinante polimérico que se elige de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa, polipirrolidona, polietilenglicol (PEG) , y alcohol polivinílico .
24. 24. Biosensor de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.01 a 0.3% de un surfactante no iónico y 0.1 a 3%, de un material aglutinante polimérico.
25. 25. Biosensor de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol y 0.5 a 2.0% de alcohol polivinílico.
26. 26. Biosensor para medir el analito en un fluido, caracterizado porque comprende: al menos un electrodo semiconductor; y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito.
27. 27. Biosensor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende un material elegido de óxido de estaño, óxido de indio, dióxido de titanio, óxido de manganeso, óxido de hierro, y óxido de cinc.
28. 28. Biosensor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende óxido de cinc compuesto con indio, óxido de estaño compuesto con indio, óxido de indio compuesto con cinc, u óxido de indio compuesto con estaño.
29. 29. Biosensor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende un alótropo de carbón compuesto con boro, nitrógeno o fósforo.
30. 30. Biosensor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el analito se elige de glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacético (cuerpos cetónicos), teofilina, y hemoglobina Ale.
31. 31. Biosensor de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porgue el analito comprende glucosa y al menos una enzima de oxidación-reducción específica para el analito que se elige de glucosa oxidasa, PQQ-dependiente de la glucosa deshidrogenasa y NAD-dependiente de glucosa deshidrogenasa .
32. 32. Biosensor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el fluido comprende sangre y el sistema reactivo de reacción comprende un agente que une los eritrocitos para capturar eritrocitos del fluido, el agente que une eritrocitos comprende lectinas.
33. 33. Biosensor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un material tampón que comprende fosfato de potasio.
34. 34. Biosensor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un surfactante elegido de surfactantes no iónicos, aniónicos e zwitterionicos.
35. 35. Biosensor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un aglutinante polimérico que se elige de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa, polipirrolidona, polietilenglicol (PEG) , y alcohol polivinílico .
36. 36. Biosensor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.01 a 0.3% de un surfactante no iónico y 0.1 a 3%, de un material aglutinante polimérico.
37. 37. Biosensor de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol y 0.5 a 2.0% de alcohol polivinílico.
38. 38. Biosensor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el mediador de electrones comprende un material de ferricianuro, ácido ferroceno carboxílico o un material que contiene rutenio.
39. 39. Biosensor de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el material de ferricianuro comprende ferricianuro de potasio y el material que contiene rutenio comprende tricloruro de hexamina rutenio (III) .
40. 40. Biosensor para medir el analito en un fluido, caracterizado porque comprende: al menos un electrodo de carbón de película delgada; y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito.
41. 41. Biosensor de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el mediador de electrones comprende un material de ferricianuro, ácido ferroceno carboxílico o un material que contiene rutenio.
42. 42. Biosensor de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque el material de ferricianuro comprende ferricianuro de potasio y el material que contiene rutenio comprende tricloruro de hexamina rutenio (III).
43. 43. Biosensor de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque al menos un electrodo de carbón de película delgada comprende carbón bombardeado iónicamente o carbón impreso por estarcido.
44. 44. Biosensor de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque el carbón bombardeado iónicamente además comprende Cr .
45. 45. Biosensor de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el analito se elige de glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacético (cuerpos cetónicos), teofilina, y hemoglobina Ale.
46. 46. Biosensor de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque el analito comprende glucosa y al menos una enzima de oxidación-reducción específica para el analito que se elige de glucosa oxidasa, PQQ-dependiente de la glucosa deshidrogenasa y NAD-dependiente de glucosa deshidrogenasa .
47. 47. Biosensor de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el fluido comprende sangre y el sistema reactivo de reacción comprende un agente que une los eritrocitos para capturar eritrocitos del fluido, el agente que une eritrocitos comprende lectinas.
48. 48. Biosensor de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un material tampón que comprende fosfato de potasio.
49. 49. Biosensor de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un surfactante elegido de surfactantes no iónicos, aniónicos e zwitterionicos.
50. 50. Biosensor de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un aglutinante polimérico se elige de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa, polipirrolidona, polietilenglicol (PEG) , y alcohol polivinílico .
51. 51. Biosensor de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.01 a 0.3% de un surfactante no iónico y 0.1 a 3%, de un material aglutinante polimérico.
52. 52. Biosensor de conformidad con la reivindicación 51, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol y 0.5 a 2.0% de alcohol polivinílico.
53. 53. Método para medir la concentración del analito en un fluido, caracterizado porque comprende: poner en contacto el fluido con un biosensor que comprende : al menos un electrodo semiconductor; y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones que contiene rutenio y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito; detectar una señal eléctrica del biosensor; y medir la señal eléctrica o por medio de esto determinar la concentración del analito en el líquido.
54. 54. Método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque el material que contiene rutenio comprende tricloruro de hexamina rutenio (III).
55. 55. Método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende un material elegido de óxido de estaño, óxido de indio, dióxido de titanio, óxido de manganeso, óxido de hierro, y óxido de cinc.
56. 56. Método de conformidad con la reivindicación 55, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende óxido de cinc compuesto con indio, óxido de estaño compuesto con indio, óxido de indio compuesto con cinc, u óxido de indio compuesto con estaño.
57. 57. Método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende un alótropo de carbón compuesto con boro, nitrógeno o fósforo.
58. 58. Método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porgue el analito se elige de glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacético (cuerpos cetónicos), teofilina, y hemoglobina Ale.
59. 59. Método de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado porque el analito comprende glucosa y al menos una enzima de oxidación-reducción específica para el analito que se elige de glucosa oxidasa, PQQ-dependiente de la glucosa deshidrogenasa y NAD-dependiente de glucosa deshidrogenasa .
60. 60. Método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque el fluido comprende sangre y el sistema reactivo de reacción comprende un agente que une los eritrocitos para capturar eritrocitos del fluido, el agente que une eritrocitos comprende lectinas.
61. 61. Método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un material tampón que comprende fosfato de potasio .
62. 62. Método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un surfactante elegido de surfactantes no iónicos, aniónicos e zwitterionicos.
63. 63. Método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un aglutinante polimérico que se elige de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa, polipirrolidona, polietilenglicol (PEG) , y alcohol polivinílico .
64. 64. Método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.01 a 0.3% de un surfactante no iónico y 0.1 a 3%, de un material aglutinante polimérico.
65. 65. Método de conformidad con la reivindicación 64, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol y 0.5 a 2.0% de alcohol polivinílico.
66. 66. Método para medir la concentración del analito en un fluido, caracterizado porque comprende: poner en contacto el fluido con un biosensor que comprende : al menos un electrodo de carbón de película delgada; y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones que contiene rutenio y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito; detectar una señal eléctrica del biosensor; y medir la señal eléctrica o por medio de esto determinar la concentración del analito en el líquido.
67. 67. Método de conformidad con la reivindicación 66, caracterizado porque el material que contiene rutenio tricloruro de hexamina rutenio (III) .
68. 68. Método de conformidad con la reivindicación 66, caracterizado porque al menos un electrodo conductor comprende un metal elegido de o derivado de oro, platino, rodio, paladio, plata, iridio, carbono, acero, metalorgánicos, y mezclas de estos.
69. 69. Método de conformidad con la reivindicación 68, caracterizado porque al menos un electrodo de carbón de película delgada comprende carbón bombardeado iónicamente o carbón impreso por estarcido.
70. 70. Método de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado porque el carbón bombardeado iónicamente además comprende Cr .
71. 71. Método de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado porque el analito se elige de glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacético (cuerpos cetónicos), teofilina, y hemoglobina Ale.
72. 72. Método de conformidad con la reivindicación 71, caracterizado porque el analito comprende glucosa y al menos una enzima de oxidación-reducción específica para el analito que se elige de glucosa oxidasa, PQQ-dependiente de la glucosa deshidrogenasa y NAD-dependiente de glucosa deshidrogenasa .
73. 73. Método de conformidad con la reivindicación 66, caracterizado porque el fluido comprende sangre y el sistema reactivo de reacción comprende un agente que une los eritrocitos para capturar eritrocitos del fluido, el agente que une eritrocitos comprende lectinas.
74. 74. Método de conformidad con la reivindicación 66, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un material tampón que comprende fosfato de potasio.
75. 75. Método de conformidad con la reivindicación 66, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un surfactante elegido de surfactantes no iónicos, aniónicos e zwitterionicos.
76. 76. Método de conformidad con la reivindicación 66, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un aglutinante polimérico que se elige de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa, polipirrolidona, polietilenglicol (PEG) , y alcohol polivinílico .
77. 77. Método de conformidad con la reivindicación 66, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.01 a 0.3% de un surfactante no iónico y 0.1 a 3%, de un material aglutinante polimérico.
78. 78. Método de conformidad con la reivindicación 77, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol y 0.5 a 2.0% de alcohol polivinílico.
79. 79. Método para medir la concentración del analito en un fluido, caracterizado porque comprende: poner en contacto el fluido con un biosensor que comprende : al menos un electrodo semiconductor; y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito; detectar una señal eléctrica del biosensor; y medir la señal eléctrica o por medio de esto determinar la concentración del analito en el líquido.
80. 80. Método de conformidad con la reivindicación 79, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende un material elegido de óxido de estaño, óxido de indio, dióxido de titanio, óxido de manganeso, óxido de hierro, y óxido de cinc.
81. 81. Método de conformidad con la reivindicación 80, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende óxido de cinc compuesto con indio, óxido de estaño compuesto con indio, óxido de indio compuesto con cinc, u óxido de indio compuesto con estaño.
82. 82. Método de conformidad con la reivindicación 79, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende un alótropo de carbón compuesto con boro, nitrógeno o fósforo.
83. 83. Método de conrormidad con la reivindicación 79, caracterizado porque el analito se elige de glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacético (cuerpos cetónicos), teofilina, y hemoglobina Ale.
84. 84. Método de conformidad con la reivindicación 83, caracterizado porque el analito comprende glucosa y al menos una enzima de oxidación-reducción específica para el analito que se elige de glucosa oxidasa, PQQ-dependiente de la glucosa deshidrogenasa y NAD-dependiente de glucosa deshidrogenasa.
85. 85. Método de conformidad con la reivindicación 79, caracterizado porque el fluido comprende sangre y el sistema reactivo de reacción comprende un agente que une eritrocitos para capturar eritrocitos del fluido, el agente que une eritrocitos comprende lectinas.
86. 86. Método de conformidad con la reivindicación 79, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un material tampón que comprende fosfato de potasio.
87. 87. Método de conformidad con la reivindicación 79, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un surfactante elegido de surfactantes no iónicos, aniónicos e zwitterionicos.
88. 88. Método de conformidad con la reivindicación 79, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un aglutinante polimérico que se elige de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa, polipirrolidona, polietilenglicol (PEG) , y alcohol polivinílico.
89. 89. Método de conformidad con la reivindicación 79, caracterizado porque el mediador de electrones comprende un material de ferricianuro, ácido ferroceno carboxílico o un material que contiene rutenio.
90. 90. Método de conformidad con la reivindicación 89, caracterizado porque el material de ferricianuro comprende ferricianuro de potasio y el material que contiene rutenio comprende tricloruro de hexamina rutenio (III).
91. 91. Método de conformidad con la reivindicación 79, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.01 a 0.3% de un surfactante no iónico y 0.1 a 3%, de un material aglutinante polimérico.
92. 92. Método de conformidad con la reivindicación 91, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol y 0.5 a 2.0% de alcohol polivinílico.
93. 93. Método para medir la concentración del analito en un fluido, caracterizado porque comprende: poner en contacto el fluido con un biosensor que comprende : al menos un electrodo de carbón de película delgada; y un sistema reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito; detectar una señal eléctrica del biosensor; y medir la señal eléctrica o por medio de esto determinar la concentración del analito en el líquido.
94. 94. Método de conformidad con la reivindicación 93, caracterizado porque el mediador de electrones comprende un material de ferricianuro, ácido ferroceno carboxílico o un material que contiene rutenio.
95. 95. Método de conformidad con la reivindicación 94, caracterizado porque el material de ferricianuro comprende ferricianuro de potasio y el material que contiene rutenio comprende tricloruro de hexamina rutenio (III).
96. 96. Método de conformidad con la reivindicación 93, caracterizado porque al menos un electrodo de carbón de película delgada comprende carbón bombardeado iónicamente o carbón impreso por estarcido.
97. 97. Método de conformidad con la reivindicación 96, caracterizado porque el carbón bombardeado iónicamente además comprende Cr .
98. 98. Método de conformidad con la reivindicación 93, caracterizado porque el analito se elige de glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacétic? (cuerpos cetónicos), teofilina, y hemoglobina Ale.
99. 99. Método de conformidad con la reivindicación 98, caracterizado porque el analito comprende glucosa y al menos una enzima de oxidación-reducción específica para el analito que se elige de glucosa oxidasa, PQQ-dependiente de la glucosa deshidrogenasa y NAD-dependiente de glucosa deshidrogenasa .
100. 100. Método de conformidad con la reivindicación 93, caracterizado porque el fluido comprende sangre y el sistema reactivo de reacción comprende un agente que une los eritrocitos para capturar eritrocitos del fluido, el agente que une eritrocitos comprende lectinas.
101. 101. Método de conformidad con la reivindicación 93, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un material tampón que comprende fosfato de potasio.
102. 102. Método de conformidad con la reivindicación 93, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un surfactante elegido de surfactantes no iónicos, aniónicos e zwitterionicos .
103. 103. Método de conformidad con la reivindicación 93, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende al menos un aglutinante polimérico que se elige de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa, polipirrolidona, PEG, y alcohol polivinílico.
104. 104. Método de conformidad con la reivindicación 93, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.01 a 0.3% de un surfactante no iónico y 0.1 a 3%, de un material aglutinante polimérico.
105. 105. Método de conformidad con la reivindicación 104, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción además comprende 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol y 0.5 a 2.0% de alcohol polivinílico.