MX2008013231A - Biosensores que comprenden materiales espaciadores termosellables. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un biosensor para medir analito en un fluido que comprende una capa de sustrato que tiene colocado en esta al menos uno de un electrodo, cátodo, ánodo y un nuevo material espaciador. El material espaciador de acuerdo con la presente descripción comprende una capa orgánica termosellable que cubre al menos una porción del ánodo y define al menos un borde del ánodo, en donde el material espaciador tiene al menos un agujero perforado a través de este y define una cavidad o perforación para aceptar química. También se describe un método para hacer tales biosensores.

Description

BIOSENSORES QUE COMPRENDEN MATERIALES ESPACIADORES TERMOSELLABLES DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente descripción se refiere a biosensores para medir un analito en un fluido corporal, tal como sangre, en donde el biosensor comprende un material espaciador orgánico termosellable que particularmente define al menos un borde de un electrodo de trabajo colocado en el biosensor. La presente descripción también se refiere a métodos para hacer el biosensor y métodos para medir analitos en fluido corporal usando el biosensor. Los sensores electroquímicos se han usado durante mucho 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 de reactivo que contiene al menos un agente de transferencia de electrones (también referido como un "mediador de electrones") y una proteína bio-catalítica específica de analito, y uno o más electrodos. Tales sensores se basan en la transferencia de electrones entre el mediador de electrones y las superficies de electrodos y funcionan midiendo las reacciones redox electroquímicas. Cuando se usan en un dispositivo o sistema biosensor electroquímico, las reacciones de transferencia de electrones son transformadas Ref. : 197311 en una señal eléctrica que se correlaciona con la concentración del analito que se mide en la muestra de fluido . Los sensores de glucosa electroquímicos se basan en la medición de corriente resultante de la oxidación de una forma reducida del mediador, generada por reacciones entre la molécula de glucosa, una oxidorreductasa y la forma oxidada del mediador. La señal medida en un sensor de glucosa es directamente proporcional al área de ánodo; por lo tanto, la precisión de un dispositivo/prueba de glucosa en la sangre se puede correlacionar directamente con el control y definición de área de ánodo. Si los bordes de un electrodo son irregulares y varían de medio a medio, el área del electrodo, y por lo tanto la medición, también variarán de medio a medio. Por estas razones, los bordes del electrodo son un factor importante en el desarrollo de biosensores más exactos con bordes lisos siendo deseables para asegurar la precisión y exactitud de la medición. Además de la exactitud mejorada, la resolución espacial del electrodo es importante debido a que entre más pequeña sea el área de superficie del electrodo, menor será el volumen de muestra requerido. Esto es deseable con, por ejemplo, el monitoreo de glucosa en diabéticos, donde el paciente debe analizar su glucosa en la sangre múltiples veces al día. Los requerimientos de menor volumen de sangre permiten al paciente obtener sangre de áreas con menores densidades capilares que los dedos, tal como el brazo superior y antebrazo, los cuales son menos dolorosos de perforar con lanceta. Un método actualmente usado para manufacturar biosensores es la impresión por serigrafia. La impresión por serigrafia involucra colocar un tamiz de malla con una configuración de electrodos sobre un sustrato y luego expander una pasta electroactiva sobre el tamiz. Debido a que la impresión por serigrafia involucra extruir la pasta a través del tamiz sobre el sustrato, es difícil obtener configuraciones de electrodos con pequeña resolución y bordes lisos. Por ejemplo, en los sensores de glucosa impresos por serigrafia tradicional el área de ánodo es definida por los bordes de la tinta de carbono de electrodos y tinta dieléctrica. Además, una capa adicional es típicamente necesaria para formar la perforación de muestra, y en muchos casos, esta capa también es una tinta dieléctrica impresa por serigrafia. Con la tecnología de impresión por serigrafia actual, una capa dieléctrica es necesaria para definir el ánodo. Por lo tanto, el área del ánodo, y por consiguiente la exactitud del biosensor resultante es una función del método de deposición de la capa dieléctrica, así como la química de esta capa. Acoplado con la necesidad de definir mejor el área de ánodo, está un deseo de simplificar las etapas de manufactura de la nueva generación de biosensores para proporcionar un proceso más sólido, altos rendimientos de producción y sensores de alta calidad. Están siendo explorados nuevos materiales que podrán ser benéficos para lograr este objetivo. Para resolver los problemas anteriores, los inventores han desarrollado un método único para definir el área de ánodo de un biosensor utilizando un material espaciador termosellable para definir exactamente uno o más bordes del ánodo en lugar de una capa dieléctrica. Los inventores han encontrado que este método es particularmente útil cuando se usa con una técnica de ablación láser. Con la técnica de ablación láser, un material electroactivo, tal como oro es pulverizado en una película delgada sobre un sustrato. Un láser luego rastrea a través del sustrato y somete a ablación el material electroactivo, dejando una configuración de electrodo en el sustrato. Esta técnica produce electrodos con mejor resolución y bordes más lisos que con la impresión por serigrafía. Además de mejorar grandemente la exactitud y reproducibilidad del área de ánodo, el método para fabricar el biosensor es más simple que el proceso actual ya que no requiere más tiempo la deposición de una capa dieléctrica separada. Se describen en la presente biosensores electroquímicos para medir analito, tal como glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacético (cuerpos de cetona) , teofilina, y hemoglobina Ale en un fluido. Los biosensores de la invención comprenden una capa de sustrato que comprende: al menos un electrodo; al menos un cátodo; al menos un ánodo; y al menos un material espaciador. En una modalidad, el material espaciador comprende una capa orgánica termosellable que se activa arriba de 85°C. Por ejemplo, la película orgánica termosellable puede comprender una película que contiene poliéster, tal como tereftalato de polietileno (PET) con una capa de poliolefina colocada en esta. Cualquier composición del material espaciador, típicamente tiene al menos una abertura perforada a través de este, y cubre al menos una porción del electrodo de trabajo, tal como el ánodo. La abertura perforada define al menos un borde del ánodo, y típicamente dos bordes opuestos. Los dos bordes opuestos restantes son típicamente definidos por líneas de láser de ablación, y por consiguiente también tienen excelente calidad de borde. Además de definir los bordes del ánodo, una vez que se aplica al sustrato, la abertura perforada a través del material espaciado define una cavidad o perforación suficiente para aceptar la química depositada en los biosensores ensamblados. También en la presente se describe un método para hacer el biosensor descrito. En una modalidad, el método comprende depositar un material electroactivo sobre un sustrato para formar un sustrato revestido. El material electroactivo puede comprender un material conductor o semi-conductor. Las configuraciones son luego formadas en la capa de sustrato revestida mediante ablación del material electroactivo con un láser. Tales configuraciones forman un arreglo de electrodo que comprende al menos un electrodo, cátodo, y ánodo. Después que el arreglo de electrodo se forma, el material espaciador se aplica sobre el sustrato, de modo que cubre al menos una porción de arreglo. Como se menciona, el material espaciador tiene al menos una abertura que se perfora previo a ser depositada en el sustrato. La abertura a través del material espaciador se posiciona para asegurar que cubra al menos una porción del ánodo y defina al menos un borde del ánodo. Una vez aplicada, la película espaciadora es laminada sobre el sustrato aplicando calor y presión a condiciones suficientes para formar un sello con el arreglo de electrodo y sustrato, formando así un biosensor ensamblado. Luego, la química se puede depositar dentro de la cavidad o perforación definida por el material espaciador. Una vez que la química se seca, una cubierta se aplica sobre las cavidades de muestra para formar resquicios capilares a las cuales la muestra de sangre se extrae. Se entenderá que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son ejemplares y explicativas solamente y no son restrictivas de la invención, como se reivindica. Las figuras acompañantes, las cuales se incorporan y constituyen una parte de esta especificación, ilustran diversas modalidades de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. La figura 1 es una imagen óptica de un biosensor (sin cubierta) de acuerdo con la presente descripción. La figura 2 es una imagen SEM de un espaciador perforado que muestra excelente definición de borde y sin extrusión de adhesivo. Las figuras 3a-3b son imágenes CMM ópticas de un espaciador perforado que muestra excelente definición de borde (fig. 3a) circular y (fig. 3b) recto y sin extrusión de adhesivo . Las figuras 4a-4b son imágenes SEM de un espaciador perforado que muestra excelente definición de borde y sin extrusión de adhesivo. La figura 5 es un diagrama de una prueba de cronoamperometria que muestra un coeficiente de variación (%CV) de 0.85.

Las figuras 6a-6c son exploraciones de perfilometria a través de la parte superior del material espaciador perforado laminado sobre el sustrato que contiene electrodo . De conformidad con la presente descripción se proporcionan en la presente biosensores electroquímicos desarrollados para medir un analito en una muestra fluida no homogénea, tal como un fluido corporal elegido de sangre, orina, saliva y lágrimas. El biosensor incluye al menos uno o más electrodos y un sistema de reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito a ser medido. El biosensor puede comprender una capa de sustrato que incluye al menos un electrodo, al menos un cátodo, al menos un ánodo, y al menos un material espaciador. En una modalidad, el biosensor comprende dos electrodos de detección de llenado, un ánodo y un cátodo. El material espaciador típicamente comprende una capa orgánica termosellable que cubre al menos una porción del ánodo, de modo que define al menos un borde del ánodo. La capa orgánica termosellable puede cubrir adicionalmente una porción del electrodo, o cátodo, o una porción tanto del electrodo como cátodo. La capa termosellable comprende un polímero que típicamente se activa a o arriba de 85°C. Por ejemplo, la capa orgánica terraosellable puede comprender una película que contiene poliéster, tal como tereftalato de polietileno (PET), con una capa de poliolefina colocada en esta. La capa de poliolefina se puede colocar en el PET por un proceso de co-extrusión o se puede depositar vía una técnica de pulverización . En ciertas modalidades, el material espaciador tiene al menos un agujero perforado a través de este, en donde el agujero define una perforación cuando se coloca en el sustrato. En varias modalidades, el agujero se puede perforar en cualquier configuración o se perfora múltiples veces dependiendo de la forma y/o tamaño deseado. Por ejemplo, como se muestra en las figuras 2-4b, el material espaciador perforado de acuerdo con la presente descripción exhibe excelente definición de borde sin extrusión de adhesivo si las configuraciones rectas o circulares son perforadas a través de este. El biosensor también puede comprender un sistema de reactivo de reacción ubicado en la perforación. Típicamente en los sensores electroquímicos, el sistema de reactivo de reacción comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito. En una modalidad, la capa termosellable define dos de cuatro bordes del ánodo. En esta modalidad, los dos bordes restantes del ánodo se pueden definir por líneas de ablasión en la capa de sustrato por un láser. La figura 1 muestra configuraciones de lineas que son mordentadas en el sustrato durante la fabricación del sensor. En esta modalidad, las lineas paralelas horizontales definen dos bordes opuestos de un ánodo. Un proceso ejemplar es la escritura directa de electrodos (deposición láser) como se describe en la solicitud de patente provisional co-pendientes , comúnmente cesionada No. 60/716,120 "Biosensor with Direct Written Electrodo", presentada el 12 de Septiembre de 2005, la descripción de la cual se incorpora en la presente para referencia en su totalidad. Debido a la importancia de la definición de borde de ánodo, el material espaciador deberá cumplir al menos uno de los siguientes requerimientos: No extrusión de adhesivo en la cavidad de muestra puesto que esto podría causar variabilidad en la definición del ánodo. • Sello hermético con el material de electrodo para asegurar no fugas de la solución química o sangre bajo el espaciador. • No pegajosidad previo a la activación del adhesivo para evitar el uso de un forro que podría necesitar ser removido previo a la laminación. Además, el forro podrá interferir con la calidad del borde perforado . • Buena calidad de borde perforado, lo cual es una función de la herramienta perforadora, condiciones de perforación, y el material. La calidad de borde es importante para la definición de ánodo y formación de un buen sello con el material de cubierta . De conformidad con otro aspecto de la presente descripción, en la presente se proporcionan biosensores que comprenden materiales de electrodo único, que incluyen materiales semiconductores y conductores. Los materiales conductores incluyen metales tradicionales, asi como nuevos materiales de carbono de película delgada. Cuando se usan materiales conductores, al menos un electrodo puede comprender un metal elegido de o derivado de oro, platino, rodio, paladio, plata, iridio, carbono, acero, metalorgánicos , y mezclas de los mismos. En una modalidad, un electrodo de carbono puede adicionalmente comprender Cr. Cuando al menos un electrodo es semiconductor, puede comprender un material elegido de óxido de estaño, óxido de indio, dióxido de titanio, óxido de manganeso, óxido de hierro, y óxido de zinc. En una modalidad, al menos un electrodo semiconductor comprende óxido de zinc adulterado con indio, óxido de estaño adulterado con indio, óxido de indio adulterado con zinc, u óxido de indio adulterado con estaño . En otra modalidad, al menos un electrodo semiconductor comprende una alótropo de carbono adulterado con boro, nitrógeno, o fósforo. Como se establece, el biosensor descrito en la presente incluye al menos uno o más electrodos y un sistema de reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción especifica para el analito a ser medido. En varias modalidades, el analito se puede elegir de glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacético (cuerpos de cetona) , teofilina, y hemoglobina Ale. Cuando el biosensor se usa para medir un analito que comprende glucosa, al menos una enzima de oxidación-reducción especifica para el analito se puede elegir de glucosa oxidasa, glucosa deshidrogenasa dependiente de PQQ y glucosa deshidrogenasa dependiente de NAD. En otras modalidades no limitantes, el mediador de electrones puede comprender un material de ferrocianuro, tal como ferrocianuro de potasio, ácido ferrocen carboxilico o un material que contiene rutenio, tal como tricloruro de rutenio hexaamina (III) . El sistema de reactivo de reacción también puede comprender una variedad de amortiguadores, agentes tensoactivos y aglutinantes. Por ejemplo, en una modalidad, el material amortiguador comprende fosfato de potasio. Los agentes tensoactivos se pueden elegir de agentes tensoactivos no iónicos, aniónicos, y zwitteriónicos . Además, el aglutinante polimérico se puede elegir de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina , óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa , polipirrolidona , PEG, y alcohol polivinilico . Cuando se usa para medir analitos en sangre, el sistema de reactivo de reacción típicamente adicionalmente comprende un agente de enlace de glóbulos rojos para capturar glóbulos rojos. Tales agentes de enlace incluyen lectinas. Dependiendo del analito de interés, el sistema de reactivo de reacción puede incluir tales ingredientes opcionales como amortiguadores, agentes tensoactivos, y polímeros formadores de película. Los ejemplos de amortiguadores que se pueden usar en la presente invención incluyen sin limitación amortiguadores de fosfato de potasio, citrato, acetato, TRIS, HEPES, MOPS Y MES. Además, los agentes tensoactivos típicos incluyen agente tensoactivo no iónico tal como Tritón X-100® y Surfynol®, agente tensoactivo aniónico y agente tensoactivo zwitteriónico . Tritón X-100® (un alquil fenoxi polietoxi etanol), y Surfynol® son una familia de detergentes basados en química de diol acetilénico. Además, el sistema de reactivo de reacción opcionalmente puede incluir agentes humectantes, tales como agentes tensoactivos de organosilicona, incluyendo Silwet® (un heptametiltrisiloxano modificado con óxido de polialquileno de GE Silicones). El sistema de reactivo de reacción adicionalmente opcionalmente comprende al menos un material aglutinante polimérico. Tales materiales son generalmente elegidos del grupo que consiste de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina , óxido de polietileno, polietilenglicol (PEG), polipirrolidona , hidroxietilcelulosa , o alcohol polivinilico . En una modalidad, 0.01 a 0.3%, tal como 0.05 a 0.25% de un agente tensoactivo no iónico tal como Tritón X-100 se puede usar en combinación con 0.1 a 3%, tal como 0.5 a 2.0% de un material aglutinante polimérico. Otros componentes opcionales incluyen tintes que no interfieren con la reacción de glucosa, pero facilitan la inspección de la deposición. En una modalidad no limitante, un tinte amarillo ( fluoresceina ) o un tinte azul (Azul de Cresilo) se puede usar. Además de la enzima especifica para el analito y el mediador de electrones, el sistema de reactivo de reacción mencionado anteriormente también puede incluir los componentes opcionales previamente descritos, incluyendo los materiales amortiguadores, los aglutinantes poliméricos, y los agentes tensoactivos. La capa de reactivo generalmente cubre al menos parte del electrodo de trabajo asi como el electrodo contrario. En una modalidad, usando un proceso de bobina a bobina, múltiples biosensores del tipo descrito en la presente se forman en una hoja de material que sirve como el sustrato. Los otros componentes en el biosensor terminado luego son integrados capa por capa en la parte superior del sustrato para formar el producto terminado. El proceso para hacer los biosensores descritos puede comenzar mediante la deposición de un electroactivo en un sustrato de plástico. Como se usa en la presente, un material "electroactivo" es propone que signifique material eléctricamente conductor o semiconductor. Por ejemplo, el material eléctricamente conductor puede comprender un metal elegido de o derivado de oro, platino, rodio, paladio, plata, iridio, carbono, acero, metalorgánicos , y mezclas de los mismos. En una modalidad, un electrodo de carbono puede comprender adicionalmente Cr. Cuando al menos un electrodo es semiconductor, puede comprender un material elegido de óxido de estaño, óxido de indio, dióxido de titanio, óxido de manganeso, óxido de hierro, y óxido de zinc. En una modalidad, al menos un electrodo semiconductor comprende óxido de zinc adulterado con indio, óxido de estaño adulterado con indio, óxido de indio adulterado con zinc, u óxido de indio adulterado con estaño . En otra modalidad, al menos un electrodo semiconductor comprende un alótropo de carbono adulterado con boro, nitrógeno, o fósforo. El material conductor o semiconductor se puede depositar en una forma conocida, tal como mediante pulverización de una capa que varia desde 10 nm a 100 nm. En una modalidad no limitante, una película delgada de oro que varía desde 25 nm a 25 nm se deposita sobre el sustrato de plástico. Las configuraciones deseadas luego se forman sobre el sustrato mediante ablación de la capa conductora o semiconductora usando un haz de láser enfocado. En una modalidad, se usan espejos para dirigir el haz láser para la ablación del material de acuerdo con una configuración deseada. Como se muestra en la figura 1, las líneas mordentadas o sometidas a ablación por el láser forman al menos dos lados opuestos del ánodo. Los dos lados restantes se forman por el material espaciador descrito en la presente, y particularmente ejemplificado posteriormente. El material espaciador de acuerdo con la presente invención luego se aplica al sustrato. Diferente de los materiales espaciadores tradicionales en los cuales la cara inferior se reviste con un adhesivo para facilitar la unión a la capa dieléctrica y sustrato, el material espaciador de la invención no requiere un adhesivo. Más bien, un material espaciador pre-perforado de acuerdo con la presente invención se une al sustrato por una capa termosellable . Como se establece, previo a ser aplicado al sustrato, al menos un agujero se perfora a través del material espaciador. Las figuras 2-4b muestran varias imágenes SEM y ópticas de material espaciador perforado de acuerdo con la presente descripción. Como se muestra en estas figuras, el material espaciador perforado exhibe excelente definición de borde con poca o nada extrusión de adhesivo. La extrusión de adhesivo se define como pobre definición de borde resultante de la adhesión del material espaciador a la herramienta de perforación usada para formar los agujeros. Lo que también es evidente de estas figuras es la uniformidad del revestimiento en el sustrato. Después del proceso de perforación, el material espaciador es posicionado en el sustrato de modo que cubre al menos una porción del ánodo. En esta modalidad, el material espaciador define dos bordes del ánodo. En esta modalidad, los dos bordes que definen los bordes de ánodos son aquellos que se han perforado. Para definir exactamente el área del ánodo, es deseable tener excelente definición de borde después de perforar el espaciador. En otras modalidad, el material espaciador se puede aplicar al sustrato de modo que también cubre una porción del electrodo, o cátodo, o una porción tanto del electrodo como cátodo. Después que el material espaciador se aplica al sustrato en la manera descrita, es laminado al sustrato para asegurar un sello hermético con el material de electrodo. Si se hace apropiadamente, no existirán fugas de la solución química o sangre bajo el espaciador. El procedimiento de laminado es típicamente realizado a una temperatura que varía desde 250 a 300°F (121.1 a 148.8°C) y presión que varía desde 5 a 60 psi (0.050 a 4.2kg/cm2). El biosensor laminado muestra una superficie uniformemente lisa con una excelente definición de borde para el ánodo. La uniformidad en el revestimiento y definición de borde de ánodo se ejemplifica en las exploraciones de perfilometría proporcionadas en las figuras 6a-6c. Estas exploraciones se tomaron a través de la parte superior del material espaciador perforado laminado sobre el sustrato que contiene electrodo y muestran una inclinación de borde mínima entre la superficie y la cavidad y la ausencia de protuberancias u otros defectos a lo largo de los bordes perforados. En una modalidad, después del laminado del espaciador al sustrato, el sensor ensamblado comprende un ánodo, cátodo, y dos electrodos de detección de llenado, con el área de ánodo definida en dos lados opuestos por ablación láser del material conductor o semiconductor fundamental, y los dos lados restantes por el espaciador perforado. Además, al menos un agujero perforado a través del espaciador define una cavidad o perforación suficiente para recibir ciertas químicas después de la laminación. La química se puede depositar en las cavidades o perforaciones del biosensor ensamblado usando una variedad de métodos, incluyendo distribución piezoeléctrica , micropipeteado, o revestimiento por pulverización. En una modalidad, un sistema de reactivo que comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción específica para el analito se aplica al biosensor. Una composición acuosa que comprende el sistema de reactivo se puede aplicar vía las técnicas previamente mencionadas, sobre la porción expuesta del electrodo de trabajo y secarla para formar la capa de reactivo. La composición acuosa que comprende el sistema de reactivo puede incluir un mediador de electrones elegido de un material de ferrocianuro, ácido ferrocen carboxílico o un material que contiene rutenio. En una modalidad, el material ferrocianuro comprende ferrocianuro de potasio y el material que contiene rutenio comprende tricloruro de rutenio hexaamina (III). El sistema de reactivo de reacción depositado adicionalmente comprende al menos un material amortiguador, tal como uno que comprende fosfato de potasio.

El sistema de reactivo de reacción también puede comprender una variedad de amortiguadores, agentes tensoactivos y aglutinantes. Por ejemplo, en una modalidad, el material amortiguador comprende fosfato de potasio. Los agentes tensoactivos se pueden elegir de agentes tensoactivos no iónicos, aniónicos, y zwitteriónicos . Además, el aglutinante polimérico se puede elegir de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa , polipirrolidona, PEG, y alcohol polivinilico. En una modalidad no limitante, el sistema de reactivo de reacción comprende 0.01 a 0.3% de un agente tensoactivo no iónico, tal como 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol, y 0.1 a 3%, de un material aglutinante polimérico, tal como 0.5 a 2.0% de alcohol polivinilico . Una cubierta transparente luego se puede unir a la parte superior del espaciador para formar la cavidad de muestra . En una modalidad, una sonda redox secundaria ("SRP") se puede agregar a la química de biosensor. Para propósitos de esta descripción, "sonda redox" significa una sustancia capaz de ser oxidada y/o reducida. Es posible que la sonda redox secundaria comprenda una sustancia de mediador de electrones adicional capaz de sufrir una reacción redox electroquímica. Por consiguiente, en la misma manera como el mediador de rutenio hexaamina mencionado anteriormente, la sustancia de sonda redox secundaria genera una corriente en respuesta a la aplicación de un impulso de voltaje. La sonda redox secundaria, sin embargo, difiere del rutenio hexaamina (es decir, la sonda redox primaria) , o los otros mediadores citados anteriormente, porque la corriente generada no está relacionada con la concentración de glucosa, pero aún es dependiente del nivel de sangre particular de la muestra, particularmente el nivel de hematocrito (es decir, el porcentaje de la cantidad de sangre que se ocupa por los glóbulos rojos) de la muestra. Por consiguiente, la señal electroquímica producida por la SRP será una función del hematocrito de la muestra, pero no dependiente de glucosa, y por lo tanto funcionará como un estándar interno para evaluación de hematocrito. Algunas de las clases de compuestos que podrán funcionar como una SRP incluyen complejos de metal de transición, tales como derivados de ferroceno, iones simples, tales como Fe (III) y Mn(II), organometálicos, tintes orgánicos, tal como azul de cresilo, orgánicos simples, tales como ácido gentístico (ácido 2 , -benzoico) , y ácido trihidrohibenzoico, y otras moléculas redox-activas orgánicas, tales como péptidos que contienen aminoácidos redox-activos , y partículas en el orden de nm de tamaño que contienen componentes redox-activos. Lo siguiente es una lista ejemplar de características que la SRP puede exhibir: • poca o nada interferencia con la medición de glucosa (es decir, interacción limitada con la enzima, mediador, o glucosa); • oxidado o reducido en un intervalo potencial que se puede distinguir fácilmente de aquel del mediador; • soluble en la formulación química de tira; y • poca o nada interferencia con estabilidad del sensor, o cualquier otro parámetro de funcionamiento . Para un compuesto electroquímicamente activo que es útil como una SRP, es deseable tener un potencial distintamente diferente del mediador primario, pero no extremo de modo que la medición podría resultar en una señal ruidosa debido a la interferencia. Por ejemplo, cuando el rutenio hexaamina se usa como el mediador, existen generalmente dos 'ventanas1 en el intervalo potencial. En un procedimiento basado en oxidación, una de las ventanas es desde aproximadamente 0.3 a aproximadamente 0.9V. La segunda ventana es la técnica basada en reducción, y se extiende desde aproximadamente -0.15V a -0.5V. Es importante recordar que los números citados aquí solamente son para un ejemplo muy específico, y no se deberá construir como una regla general. Pueden existir casos donde una SRP que tiene un pico a 0.2V, o en otras magnitudes, podría ser perfectamente aceptable. El intervalo actual de las ventanas es dependiente del potencial requerido para la medición primaria. Más allá del alcance de la dependencia de hematocrito, intervalos potenciales, y una preferencia para evitar la interferencia con la medición primaria, existen pocas restricciones porque exactamente se puede usar como una SRP. Esto habilita el uso de una amplia variedad de sustancias, incluyendo, pero no limitado a: orgánicos simples, macromoléculas , microperlas funcionalizadas, complejos de metal de transición, nano-particulas , y iones simples . La presente descripción se ilumina adicionalmente por los siguientes ejemplos no limitantes, los cuales se proponen para ser puramente ejemplares de la invención.

EJEMPLOS Los siguientes ejemplos describen la fabricación y prueba de biosensores de acuerdo con una modalidad de la presente descripción. En estos ejemplos, el biosensor tiene electrodos sometidos a ablación con espaciador perforado laminado sobre este. El ejemplo 1 describe pruebas realizadas para determinar la precisión (rugosidad de superficie y geométrica) de áreas de ánodo en biosensores que no tienen cualquier química en las mismas. El ejemplo 2 proporciona datos de prueba de sangre de biosensores que adicionalmente comprenden química.

Ejemplo 1 Una película delgada de oro (30 nm) fue pulverizada sobre un sustrato de película de plástico (PET) . La capa de oro luego fue sometida a ablación por láser usando un procedimiento de haz enfocado, en el cual espejos Galvo se utilizaron para dirigir el haz láser para someter a ablación el material de acuerdo con una configuración de electrodo deseada. La capa de oro restante se formó en configuraciones deseadas para un arreglo de electrodo, el cual incluye un ánodo, cátodo, y dos electrodos de detección de llenado. Luego, la segunda capa o capa de espaciador del biosensor se formó perforando primero las cavidades de muestra en una película de poliéster que tiene un revestimiento termosellable. La película de poliéster usada para el espaciador fue una película de PET comercialmente disponible (3M Scotchpak™ MA370M) , la cual tuvo un espesor total de 3.7 milésimas de pulgada (0.009 cm) , incluyendo el revestimiento termosellable de 0.8 milésimas de pulgada (0.002 cm) . El material de espaciador perforado fue laminado sobre el sustrato de electrodo sometido a ablación por láser para formar biosensores ensamblados que tienen un ánodo, cátodo y dos electrodos de detección de llenado. Como se muestra en la figura 1, el área de ánodo se definió en dos lados por la ablación láser de la capa de oro, y los otros dos por las cavidades de muestra perforadas fuera del espaciador . Además de los electrodos sometidos a ablación y el espaciador descrito anteriormente, una solución de cronoamperometria que comprende 5mM ferrocianuro y 200 mM ferrocianuro en 100 mM amortiguador de fosfato, con 0.1% de Tritón X-100 se aplicó a las muestras. El biosensor no tuvo otra química o cubierta. Los biosensores fabricados fueron analizados usando cronoamperometria la cual permitió la reproducibilidad del área de ánodo a ser determinada. Como se muestra en la figura 5, el coeficiente de variación (%CV) es 0.85, el cual fue esencialmente el error de la medición del instrumento, indicando que todos los 57 sensores probados de acuerdo con este ejemplo fueron casi idénticos. Como es evidente, los valores de %CV, los cuales determinan la precisión de área de ánodo, ilustran excelente reproducibilidad tanto de ablación láser como definición de espaciador perforado, los dos límites definen el ánodo.

Ejemplo 2 Una vez que los sensores se ensamblaron de acuerdo con el ejemplo 1, la química se distribuyó en las cavidades de muestra usando micropipeteado . El volumen de sangre requerido para llenar la cavidad de muestra de este biosensor fue 0.25 ul cuando una capa espadadora de 100 ym de espesor se utilizó. La tabla 1 posterior muestra los porcentajes relativos en peso de los diversos ingredientes distribuidos en las cavidades de muestra.

Tabla 1 La solución química luego se secó y una cubierta se aplicó sobre las cavidades de muestra para formar resquicios capilares en los cuales la muestra de sangre se podrá dirigir. Los datos de prueba de sangre se tomaron en las muestras terminadas, con tamaños de muestra que varían desde 40-60 por nivel de sangre para los valores mostrados en la tabla 2. Como en el ejemplo 1, el coeficiente de variación (%CV) fue tanto bajo como uniforme a través de los niveles de sangre medidos indicando un alto grado de precisión para las muestras probadas.

Tabla 2 A menos que se indique de otra forma, todos los números que expresan cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, etcétera, usados en la especificación y reivindicaciones serán entendidos como siendo modificados por el término "aproximadamente". Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos descritos en la especificación y reivindicaciones anexas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas buscadas para ser obtenidas por la presente invención. Otras modalidades de la invención serán evidentes para aquellos expertos en la técnica de consideración de la especificación. Otras modalidades de la invención serán evidentes por aquellos expertos en la técnica a partir de la consideración de la especificación y práctica de la invención descrita en la presente. Se propone que la especificación y ejemplos sean considerados como ejemplares solamente, con un alcance y espíritu verdadero de la invención que se indica por las siguientes reivindicaciones. 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 (1)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Biosensor para medir analito en un fluido, caracterizado porque comprende: una capa de sustrato, la capa de sustrato comprende : al menos un electrodo; al menos un cátodo; al menos un ánodo; al menos un material espaciador, en donde el material espaciador comprende una capa orgánica termosellable que cubre al menos una porción del ánodo y define al menos un borde del ánodo, en donde el material espaciador tiene al menos un agujero perforado a través de este, el agujero define al menos una cavidad o perforación de muestra; un sistema de reactivo de reacción ubicado en al menos una cavidad o perforación, el sistema de reactivo de reacción comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción especifica para el analito; y una cubierta colocada sobre la cavidad o perforación de muestra para formar al menos un resquicio capilar en el cual la sangre se podrá dirigir. 2. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa orgánica termosellable comprende una película que contiene poliéster con una capa de poliolefina colocada en esta. 3. Biosensor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la película que contiene poliéster comprende tereftalato de polietileno (PET). 4. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa termosellable se activa a o arriba de 85°C. 5. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa termosellable define dos de cuatro bordes del ánodo. 6. Biosensor de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los dos bordes restantes del ánodo son definidos por líneas de ablación en la capa de sustrato por un láser. 7. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende dos o más electrodos de detección de llenado. 8. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un electrodo es conductor y comprende un metal elegido o derivado de oro, platino, rodio, paladio, plata, iridio, carbono, acero, metalorgánicos , y mezclas de los mismos. 9. Biosensor de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque al menos un electrodo de carbono adicionalmente comprende Cr. 10. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un electrodo es semiconductor. 11. Biosensor de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el 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 zinc. 12. Biosensor de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende óxido de zinc adulterado con indio, óxido de estaño adulterado con indio, óxido de indio adulterado con zinc, u óxido de indio adulterado con estaño. 13. Biosensor de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque al menos un electrodo semiconductor comprende un alótropo de carbono adulterado con boro, nitrógeno, o fósforo. 14. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el analito se elige de glucosa, colesterol, lactato, ácido acetoacético (cuerpos de cetona), teofilina, y hemoglobina Ale. 15. Biosensor de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el analito que comprende glucosa y al menos una enzima de oxidación-reducción especifica para el analito se elige de glucosa oxidasa, glucosa deshidrogenasa dependiente de PQQ y glucosa deshidrogenasa dependiente de NAD. 16. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el mediador de electrones comprende un material de ferrocianuro, ácido ferrocen carboxilico o un material que contiene rutenio. 17. Biosensor de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el material ferrocianuro comprende ferrocianuro de potasio y el material que contiene rutenio comprende tricloruro de rutenio hexaamina (III) . 18. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción adicionalmente comprende al menos un material amortiguador que comprende fosfato de potasio. 19. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción adicionalmente comprende al menos un agente tensoactivo elegido de agentes tensoactivos no iónicos, aniónicos, y zwitteriónicos. 20. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema reactivo de reacción adicionalmente comprende al menos un aglutinante polimérico elegido de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina, óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa , polipirrolidona , PEG, y alcohol polivinílico . 21. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción comprende 0.01 a 0.3% de un agente tensoactivo no iónico y 0.1 a 3% de un material aglutinante polimérico. 22. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción comprende 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol y 0.5 a 2.0% de alcohol polivinilico . 23. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción comprende una o más sondas redox secundarias elegidas de complejos de metal de transición, iones simples, organometálicos, tintes orgánicos, orgánicos simples, y moléculas redox-activas orgánicas. 24. Biosensor de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque los complejos de metal de transición comprenden derivados de ferroceno, los iones simples comprenden Fe (III) o Mn(II), los tintes orgánicos comprenden azul de cresilo, los orgánicos simples comprenden ácido gentisico (ácido 2 , -benzoico) , y ácido trihidrohibenzoico, y las moléculas redox-activas orgánicas comprenden péptidos que contienen aminoácidos redox-activos , y partículas en el orden de nm de tamaño que contienen componentes redox-activos . 25. Biosensor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa orgánica termosellable cubre al menos una porción del electrodo, o cátodo, o una porción tanto de electrodo como cátodo. 26. Método para hacer un biosensor para medir un analito, caracterizado porque comprende: aplicar un material electroactivo sobre un sustrato para formar un sustrato revestido; formar configuraciones en la capa de sustrato revestida por ablación del material electroactivo con un láser, en donde las configuraciones forman un arreglo de electrodo que comprende al menos un electrodo, cátodo, y ánodo ; aplicar una película orgánica en el sustrato de modo que cubre al menos una porción de las configuraciones, en donde al menos un agujero se ha perforado en la película orgánico previo a depositarla sobre el sustrato, el agujero forma al menos una perforación cuando se deposita sobre el sustrato, en donde la película orgánica comprende una capa termosellable que cubre al menos una porción del ánodo y define al menos un borde del ánodo; laminar la película orgánica sobre el sustrato aplicando calor y presión a la película orgánica; y depositar dentro de al menos una perforación un sistema de reactivo de reacción que comprende un mediador de electrones y una enzima de oxidación-reducción especifica para el analito; y opcionalmente aplicar una cubierta para formar una capilaridad para aplicación de muestra. 27. Método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el material electroactivo se deposita por pulverización. 28. Método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el material electroactivo comprende un material conductor o semiconductor. 29. Método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el material conductor comprende un metal elegido o derivado de oro, platino, rodio, paladio, plata, iridio, carbono, acero, metalorgánicos , y mezclas de los mismos . 30. Método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque al menos un electrodo de carbono adicionalmente comprende Cr. 31. Método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el material semiconductor se elige de óxido de estaño, óxido de indio, dióxido de titanio, óxido de manganeso, óxido de hierro, y óxido de zinc. 32. Método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque el material semiconductor comprende óxido de zinc adulterado con indio, óxido de estaño adulterado con indio, óxido de indio adulterado con zinc, u óxido de indio adulterado con estaño. 33. Método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el material semiconductor comprende un alótropo de carbono adulterado con boro, nitrógeno, o fósforo . 34. Método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el mediador de electrones comprende un material de ferrocianuro, ácido ferrocen carboxilico o un material que contiene rutenio. 35. Método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el material ferrocianuro comprende ferrocianuro de potasio y el material que contiene rutenio comprende tricloruro de rutenio hexaamina (III). 36. Método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción adicionalmente comprende al menos un material amortiguador que comprende fosfato de potasio. 37. Método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción adicionalmente comprende al menos un agente tensoactivo elegido de agentes tensoactivos no iónicos, aniónicos, y zwitteriónicos. 38. Método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción adicionalmente comprende al menos un aglutinante polimérico de hidroxipropil-metil celulosa, alginato de sodio, celulosa microcristalina , óxido de polietileno, hidroxietilcelulosa , polipirrolidona , PEG, y alcohol polivinilico . 39. Método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción comprende 0.01 a 0.3% de un agente tensoactivo no iónico y 0.1 a 3%, de un material aglutinante polimérico. 40. Método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción comprende 0.05 a 0.25% de un alquil fenoxi polietoxi etanol y 0.5 a 2.0% de alcohol polivinilico. 41. Método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción comprende una o más sondas redox secundarias elegidas de complejos de metal de transición, iones simples, organometálicos, tintes orgánicos, orgánicos simples, y moléculas redox-activas orgánicas, y combinaciones de los mismos. 42. Método de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque los complejos de metal de transición comprenden derivados de ferroceno, los iones simples comprenden Fe (II) o Mn(II), los tintes orgánicos comprenden azul de cresilo, los orgánicos simples comprenden ácido gentísico (ácido 2, 4-benzoico) , y ácido trihidrohibenzoico, y las moléculas redox-activas orgánicas comprenden péptidos que contienen aminoácidos redox-activos , y partículas en el orden de nm de tamaño que contienen componentes redox-activos . 43. Método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el laminado de la película orgánica sobre el sustrato se realiza a una temperatura que varía desde 300 a 400°F (148.88 a 204.4°C) y la presión varía desde 20 a 60 psi (1.4 a 4.2kg/cm2). 44. Biosensor para medir niveles de glucosa en la sangre, caracterizado porque comprende: una capa de sustrato, la capa de sustrato comprende : al menos un electrodo; al menos un cátodo; al menos un ánodo; al menos un material espaciador que comprende un tereftalato de polietileno (PET) con una capa de poliolefina colocada en este, en donde el material espaciador se activa a o arriba de 85°C, y define dos de cuatro bordes del ánodo, los dos bordes restantes del ánodo son definidos por las líneas sometidas a ablación en la capa de sustrato por un láser, en donde el material espaciador tiene al menos un agujero perforado a través de este, el agujero define una cavidad o perforación de muestra; un sistema de reactivo de reacción ubicado en la cavidad o perforación, el sistema de reactivo de reacción comprende un mediador de electrones elegido de un material ferrocianuro, ácido ferrocen carboxilico o un material que contiene rutenio, y una enzima de oxidación-reducción elegida de glucosa oxidasa, glucosa deshidrogenasa dependiente de PQQ y glucosa deshidrogenasa dependiente de NAD; y una cubierta colocada sobre la cavidad o perforación de muestra para formar al menos un resquicio capilar en el cual la sangre se podrá dirigir. 45. Biosensor de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado porque el sistema de reactivo de reacción comprende una o más sondas redox secundarias elegidas de complejos de metal de transición, iones simples, organometálicos, tintes orgánicos, orgánicos simples, y moléculas redox-activas orgánicas . 46. Biosensor de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque los complejos de metal de transición comprenden derivados de ferroceno, los iones simples comprenden Fe (II) o Mn(II), los tintes orgánicos comprenden azul de cresilo, los orgánicos simples comprenden ácido gentisico (ácido 2, 4-benzoico) , y ácido trihidrohibenzoico, y las moléculas redox-activas orgánicas comprenden péptidos que contienen aminoácidos redox-activos, y partículas en el orden de nm de tamaño que contienen componentes redox-activos.