MXPA06004715A - Metodo para fabricar una tira de prueba analitica de base electroquimica con electrodos de metal de hidrofilicidad mejorada. - Google Patents

Abstract

Un metodo para fabricar una porcion de una tira de prueba de base electroquimica comprende formar un electrodo(s) de metal con una superficie superior sobre una superficie de un substrato electricamente aislante, el metodo tambien incluye tratar la superficie superior del(los) electrodo(s) de metal con una composicion mejorada de hidrofilicidad para formar una superficie superior tratada sobre el electrodo de metal con porciones quimicas mejoradoras de hidrofilicidad sobre la misma y depositar una capa de reactivo enzimatico sobre la superficie superior tratada del(los)electrodo(s) de metal.

Description

MÉTODO PARA FABRICAR UNA TIRA DE PRUEBA ANALÍTICA DE BASE ELECTROQUÍMICA CON ELECTRODOS DE METAL DE HIDROFILICIDAD MEJORADA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere, en general, a dispositivos analíticos y en particular, a tiras de prueba analíticas de base electroquímica y métodos relacionados.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA La determinación (por ejemplo, detección y/o medición de concentración) de un analito en una muestra de fluido es de particular interés en el campo médico. Por ejemplo, puede ser aconsejable determinar concentraciones de glucosa, colesterol, acetaminofen y/o HbA1c en una muestra de fluido corporal tal como orina, sangre o fluido intersticial. Dichas determinaciones se pueden obtener utilizando tiras de prueba analíticas, con base por ejemplo en técnicas fotométricas o electroquímicas, junto con un medidor relacionado. Por ejemplo, el equipo de prueba de sangre completa OneTouch® Ultra®, disponible de LifeScan, Inc., Milpitas, EUA, emplea una tira de prueba analítica de base electroquímica para la determinación de la concentración de glucosa en sangre en una muestra de sangre completa. Las tiras de prueba analíticas de base electroquímica tradicionales emplean una pluralidad de electrodos (por ejemplo, un electrodo de trabajo y un electrodo de referencia) y un reactivo enzimático para facilitar una reacción electroquímica con un anallto de interés y, por lo tanto, determinar la concentración del analito. Por ejemplo, una tira de prueba analítica de base electroquímica para la determinación de concentración de glucosa en una muestra de sangre puede emplear un reactivo enzimático que incluye la enzima glucosa oxidasa y el mediador ferrocianuro. Detalles adicionales de tiras de prueba analíticas de base electroquímica convencionales se incluyen en la patente de E.U.A. No. 5,708,247, la cual se incorpora totalmente a la presente como referencia.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se obtendrá un mejor entendimiento de las características y ventajas de la presente invención con referencia a la siguiente descripción detallada que expone las modalidades ilustrativas, en la cuales se utilizan los principios de la invención, y los dibujos anexos de los cuales: La figura 1 es una vista en perspectiva esquemática simplificada de una tira de prueba analítica de base electroquímica de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención; la figura 2 es una proyección horizontal simplificada de la capa conductora modelada de la tira de prueba analítica de base electroquímica de la figura 1 ; la figura 3 es una proyección horizontal simplificada de una porción del substrato eléctricamente aislante, capa conductora y capa aislante de la tira de prueba analítica de base electroquímica de la figura 1 ; las figuras 4A y 4B son ilustraciones simplificadas de una secuencia química para tratar una superficie del electrodo de metal de oro y la superficie del electrodo de oro resultante con porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre las mismas, respectivamente; la figura 5 es una gráfica de barras que ilustra el ángulo de contacto del agua para una superficie limpia del substrato de oro, una superficie limpia del substrato de poliéster, una superficie limpia del substrato de oro tratada con MESNA y una superficie limpia del substrato de poliéster tratada con MESNA; la figura 6 es una gráfica de barras que ilustra el ángulo de contacto del agua para una superficie limpia del substrato de oro, una superficie limpia del substrato de oro tratada con MESNA y una superficie limpia del substrato de oro tratada con MESNA después de almacenamiento durante dos semanas; la figura 7 es una versión trazada de una imagen fotográfica de una porción de una tira de prueba analítica de base electroquímica de comparación con electrodos de oro en ausencia de porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre la superficie superior de los electrodos de oro; la figura 8 es una gráfica de respuesta de corriente contra concentración de glucosa determinada por YSI para una tira de prueba analítica de base electroquímica de comparación con electrodos de metal de oro en ausencia de porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre la superficie superior de los electrodos de oro; la figura 9 es una versión trazada de una imagen fotográfica de una porción de una tira de prueba analítica de base electroquímica con electrodos de metal de oro de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención que incluye porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre la superficie superior de electrodos de metal de oro; la figura 10 es una gráfica de respuesta de corriente contra concentración de glucosa determinada por YSI para una tira de prueba analítica de base electroquímica con electrodos de metal de oro de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención que incluye porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre la superficie superior de los electrodos de metal de oro; y la figura 11 es un diagrama de flujo de un procedimiento para fabricar una porción de una tira de prueba analítica de base electroquímica de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Una modalidad de una tira de prueba analítica de base electroquímica de acuerdo con la presente invención incluye un substrato eléctricamente aislante y por lo menos un electrodo de metal (por ejemplo, un electrodo de metal de oro) dispuesto sobre una superficie del substrato eléctricamente aislante. Además, el electrodo de metal tiene una superficie superior con porciones químicas mejoradoras de hidrofilicidad sobre la misma y una capa de reactivo enzimático dispuesta sobre la superficie superior. Los detalles, características y beneficios de dicha tira de prueba analítica de base electroquímica se describen con respecto a las modalidades adicionales discutidas más adelante. La figura 1 es una vista en perspectiva esquemática simplificada de una tira de prueba analítica de base electroquímica 10 de acuerdo con la presente invención. La tira de prueba analítica de base electroquímica 10 incluye un substrato eléctricamente aislante 12, una capa conductora modelada 14, una capa aislante 16 (con ventana de exposición a electrodos 17 extendiéndose a través de la misma), una capa de reactivo enzimático 18, una capa adhesiva modelada 20, una capa hidrófila 22 y una película superior 24. Como se describirá con más detalle a continuación con respecto a las figuras 2, 3, 4A y 4B, la capa conductora modelada 14 incluye tres electrodos y por lo menos una porción de cada uno de estos electrodos tiene una superficie superior con porciones mejoradoras de hidrofilicidad (¡lustradas en la figura 4B) sobre la misma. El substrato eléctricamente aislante 12 puede ser cualquier substrato eléctricamente aislante adecuado conocido para el experto en la técnica que incluye, por ejemplo, un substrato de nylon, substrato de policarbonato, un substrato de poliimida, un substrato de cloruro de polivinilo, un substrato de polietileno, un substrato de polipropileno, un substrato de poliéster glicolado (PETG) o un substrato de poliéster. El substrato eléctricamente aislante puede tener cualquier dimensión adecuada que incluye, por ejemplo, una dimensión de ancho de aproximadamente 5 milímetros, una dimensión de longitud de aproximadamente 27 milímetros y una dimensión de grosor de aproximadamente 0.5 milímetros. La capa aislante 16 se puede formar, por ejemplo, a partir de una tinta aislante imprimible por serigrafía. Dicha tinta aislante imprimible por serigrafía está comercialmente disponible de Ercon de Wareham, Massachussets, E.U.A. bajo el nombre "Insulayer." La capa adhesiva modelada 20 se puede formar, por ejemplo, a partir de un adhesivo sensible a presión imprimible por serigrafía comercialmente disponible de Apollo Adhesives, Tamworth, Staffordshire, RU. La capa hidrófila 22 puede ser por ejemplo, un película transparente con propiedades hidrófitas que promuevan la humectación y llenado de la tira de prueba analítica de base electroquímica 10 a través de una muestra de fluido (por ejemplo, una muestra de sangre completa). Dichas películas transparentes están por ejemplo, comercialmente disponibles de 3M de Minneapolis, Minnesota E.U.A. La película superior 24 puede ser por ejemplo una película transparente sobreimpresa con tinta decorativa negra. Una película transparente adecuada está comercialmente disponible de Tape Specialities, Tring, Hertfordshire, RU. La capa de reactivo enzimático 18 puede incluir cualquier reactivo enzimático adecuado, y la selección de reactivos enzimáticos depende del analito que será determinado. Por ejemplo, si se va a determinar la glucosa en una muestra de sangre, la capa de reactivo enzimático 18 puede incluir oxidasa o glucosa deshidrogenasa junto con otros componentes necesarios para operación funcional. Detalles adicionales con respecto a las capas de reactivo enzimático, y tiras de prueba analítica de base electroquímica en general se encuentran en la patente de E.U.A. No. 6,241 ,862, cuyo contenido se incorpora totalmente a la presente como referencia. La tira de prueba analítica de base electroquímica 10 se puede fabricar, por ejemplo, a través de la formación alineada consecutiva de la capa conductora modelada 14, capa aislante 16 (con la ventana de exposición a electrodo 17 extendiéndose a través de la misma), capa de reactivo enzimático 18, capa adhesiva modelada 20, capa hidrófila 22 y película superior 24 sobre el substrato eléctricamente aislante 12. Se puede utilizar cualquier técnica adecuada conocida para el experto en la técnica para realizar dicha formación alineada consecutiva, que incluye por ejemplo, serigrafía, fotolitografía, fotograbado, deposición química de vapores y técnicas de laminación de cinta. La figura 2 es una proyección horizontal simplificada de la capa conductora modelada 14 de la tira de prueba analítica de base electroquímica 10. La capa conductora modelada 14 incluye un contraelectrodo 26 (también referido como un electrodo de referencia), un primer electrodo de trabajo 28, un segundo electrodo de trabajo 30 y una barra de contacto 32. Aunque la tira de prueba analítica de base electroquímica 10 se ilustra incluyendo tres electrodos, las modalidades de las tiras de prueba analíticas de base electroquímica de acuerdo con la presente invención pueden incluir cualquier número adecuado de electrodos. El contraelectrodo 26, primer electrodo de trabajo 28 y segundo electrodo de trabajo 30 pueden estar formados de cualquier metal de electrodo adecuado que incluye, por ejemplo, oro, paladio, platino, indio y aleaciones de titanio-paladio. La formación de dichos electrodos de metal por lo regular da como resultado un electrodo metálico con una superficie lisa, aunque hidrófoba. La figura 3 es una proyección horizontal simplificada de una porción del substrato eléctricamente aislante 12, capa conductora modelada 14 y capa aislante 16 (sombreada con líneas diagonales) de la tira de prueba analítica de base electroquímica 10. La ventana de exposición a electrodos 17 de la capa aislante 16 expone una porción del contraelectrodo 26, una porción del primer electrodo de trabajo 28 y una porción del segundo electrodo de trabajo 30, especialmente la porción expuesta del contraelectrodo 26', porción expuesta del primer electrodo de trabajo 28' y porción expuesta del segundo electrodo de trabajo 30'. Durante uso, una muestra de fluido es comunicada a la ventana de exposición a electrodo 17 y de esta manera hace contacto operativo con la porción expuesta del contraelectrodo 26', porción expuesta del primer electrodo de trabajo 28' y porción expuesta del segundo electrodo de trabajo 30'. La porción expuesta del contraelectrodo 26', porción expuesta del primer electrodo de trabajo 28' y porción expuesta del segundo electrodo del trabajo 30' pueden tener cualquier dimensión adecuada. Por ejemplo, la porción expuesta del contraelectrodo 26' puede tener una dimensión de ancho de aproximadamente 0.72 mm y una dimensión de longitud de aproximadamente 1.6 mm, mientras que la porción expuesta del primer electrodo de trabajo 28' y porción expuesta del segundo electrodo de trabajo 30' cada una puede tener una dimensión de ancho de aproximadamente 0.72 mm y una dimensión de longitud de aproximadamente 0.8 mm. Después de la formación de la capa aislante 16, capa conductora modelada 14, y la disposición de porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre la porción expuesta de contraelectrodo 26', la porción expuesta del primer electrodo de trabajo 28' y la porción expuesta del segundo electrodo de trabajo 30', se aplica la capa de reactivo enzimático 18 sobre la porción expuesta de contraelectrodo 26', porción expuesta del primer electrodo de trabajo 28' y porción expuesta del segundo electrodo de trabajo 30'. Los detalles con respecto al uso de dichos electrodos, porciones expuestas de electrodos y capas de reactivo enzimático para la determinación de las concentraciones de analtos en una muestra de fluido, aunque sin las porciones mejoradoras de hidrofilicidad detalladas en esta descripción, se encuentran en la patente de E.U.A. No. 6,733,655, la cual se incorpora totalmente a la presente como referencia. Durante el uso de la tira de prueba analítica de base electroquímica 10 para determinar una concentración de analitos en una muestra de fluido (por ejemplo, concentración de glucosa en sangre en una muestra de sangre completa), el contraelectrodo 26, primer electrodo de trabajo 28 y segundo electrodo de trabajo 30 se emplean para monitorear una corriente de interés inducida por reacción electroquímica. La magnitud de dicha corriente puede estar entonces correlacionada con la cantidad de analito presente en la muestra de fluido bajo investigación. La corriente medida por un electrodo de trabajo está regulada por la siguiente ecuación simplificada: / = nFAJ Ec. 1 donde: / es una corriente medida; n es un número de electrones generado durante la reacción; F es la constante Faraday A es un área del electrodo en la cual ocurre una reacción (también referida como el área de superficie activa del electrodo); y J es el flujo de una especie de interés hacia el electrodo. Con base en la ecuación 1 anterior, una determinación (por ejemplo, cuantificación) confiable y precisa de una concentración de analitos en una muestra de fluido requiere conocimiento del área del electrodo de trabajo en el cual ocurre la reacción. Se ha determinado que el área de detección de un electrodo en una tira de prueba analítica de base electroquímica depende de la uniformidad y adherencia de una capa de reactivo enzimático al electrodo durante la fabricación y durante el uso.

Además, se ha determinado que el uso de un electrodo de metal con porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre el mismo mejora la uniformidad y adherencia de las capas de reactivo enzimático y por lo tanto, la reproducibilidad y precisión de resultados obtenidos con tiras de prueba analíticas de base electroquímica que emplean dichos electrodos metálicos. Las figuras 4A y 4B son ilustraciones simplificadas de una secuencia química para tratar una superficie del electrodo de metal de oro 40 y la superficie del electrodo de metal de oro resultante con porciones mejoradoras de hidrofilicidad 42 sobre la misma, respectivamente. La figura 4A ilustra la manera en la cual la superficie de metal de oro 40 se expone a una composición mejoradora de hidrofilicidad 44 para producir las porciones mejoradoras de hidrofilicidad 42 y liberar hidrógeno. La reacción que ocurre entre una superficie del electrodo de metal de oro y el grupo tiol (-SH) de la composición mejoradora de hidrofilicidad 44 se describe a través de una secuencia de reacción general de la forma: X-R-SH+Au ? X-R-S Au++1/2 H2 Sec. 1 donde: X es ya sea un grupo lateral polar, un grupo lateral positivamente cargado, o un grupo lateral negativamente cargado; R es una cadena de carbono, por ejemplo de d a C5; SH es un grupo tiol; Au representa oro atómico; y X-R-S"Au+ representa una superficie del electrodo de metal de oro con una porción mejoradora de hidrofilicidad sobre la misma. En la secuencia 1 anterior, R puede estar limitada de manera benéfica a la escala de C? a C5 para proveer una composición mejoradora de hidrofilicidad que sea soluble, y que evite la formación de monocapas autoensambladas sobre la superficie del electrodo de metal de oro. No necesariamente se tienen que evitar las monocapas autoensambladas de porciones mejoradoras de hidrofilicidad, pero su formación es difícil de controlar, con frecuencia es lenta y puede requerir una superficie del electrodo que sea "atómicamente" limpia. Por lo tanto, la fabricación de dichas monocapas autoensambladas es más difícil que la disposición no autoensamblada de porciones mejoradoras de hidrofilicidad que ocurre de manera espontánea mediante revestimiento por inmersión de una superficie del electrodo con una solución de MESNA según lo detallado en esta descripción. Además, el grupo tiol (también referido como un grupo de "cola") permite que ocurra una conjugación entre la superficie del electrodo de metal de oro y la composición mejoradora de hidrofilicidad. Además, el grupo "X" lateral polar, positivamente cargado o negativamente cargado (también referido como un grupo de "cabeza") provee una interacción hidrófila con una capa de reactivo enzimático, mejorando así la uniformidad y adherencia de la capa de reactivo enzimático a la superficie superior del electrodo de metal. Ejemplos de grupos de cabeza adecuados incluyen, pero no se limitan a los siguientes grupos: grupo NH2 (amina), grupo COOH (carboxi), y grupo SO2OH (sulfonato). Como se indicó anteriormente, la longitud del grupo "R" (también referida como una "cadena espadadora") es un factor para determinar si las porciones mejoradoras de hidrofilicidad están o no dispuestas en la superficie del electrodo como una monocapa autoensamblada. Aunque las figuras 4A y 4B y la secuencia 1 se ilustran para la circunstancia de una superficie del electrodo de metal de oro, una vez apreciada la presente descripción, un experto en la técnica reconocerá que también otras superficies de electrodo de metal pueden ser tratadas de manera benéfica para disponer sobre las mismas porciones mejoradoras de hidrofilicidad.

Los reactivos enzimáticos son formulados para que se puedan mezclar fácilmente con muestras de fluido común (tal como una muestra de sangre completa o de otro fluido corporal) y, por lo tanto, por lo regular consisten en componentes que son fácilmente solubles en soluciones acuosas. Se ha determinado que dichos componentes tienen una afinidad para superficies hidrófilas o por lo menos anfífilas. Una variedad de superficies de electrodo de metal son naturalmente hidrófobas. En otras palabras, dichas superficies de electrodo de metal tienden a repeler el agua, soluciones acuosas, y soluciones con un importante contenido de componente hidrófilo (tales como reactivos enzimáticos). Sin embargo, se ha determinado que dichas superficies de electrodo de metal se pueden hacer más hidrófilas (es decir, se pueden mejorar de manera hidrófila) al tratar las superficies de electrodo de metal con una composición mejoradora de hidrofilicidad que disponga porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre la superficie del electrodo de metal. Ejemplos de composiciones mejoradoras de hidrofilicidad son composiciones que contienen ácido 2-mercaptoetansuIfónico (MESNA), ácido 3-mercaptopropansulfónico, ácido 2,3-dimercaptopropansulfónico y sus homólogos, bis-(2-sulfoetil)disulfuro, bis-(3-sulfopropil)disulfuro y homólogos; ácido mercaptosuccínico, cisteína, cisteamina y cistina. Cuando dichas composiciones mejoradoras de hidrofilicidad incluyen un compuesto con una porción sulfonato (por ejemplo, MESNA) o un compuesto con una porción amino (por ejemplo, cisteamina), se mejora particularmente la adhesión de una capa de reactivo enzimático a la superficie superior de un electrodo de metal. La figura 5 es una gráfica de barras que ilustra el ángulo de contacto del agua para superficie limpia de substrato de oro (A), una superficie limpia de substrato de poliéster (B), una superficie limpia de substrato de oro tratada con MESNA (C) y una superficie limpia de substrato de poliéster tratada con MESNA (D). La figura 6 es una gráfica de barras que ilustra el ángulo de contacto del agua para una superficie limpia de substrato de oro (A, como en la figura 5), una superficie limpia de substrato de oro tratada con MESNA (C, como en la figura 5) y una superficie limpia de substrato de oro tratada con MESNA después de almacenamiento durante 2 semanas (E). El tratamiento con MESNA reflejado en las figuras 5 y 6 fue una exposición de 5 minutos a una composición de MESNA que consiste en 4g/L de MESNA en agua. Como se ilustra en la figura 5, el tratamiento de una superficie limpia de substrato de poliéster con MESNA no alteró significativamente la hidrofilicidad del substrato limpio de poliéster como se comprueba a través del ángulo de contacto del agua. La diferencia en los ángulos de contacto del agua medidos B y D está dentro del 5%. Sin embargo, los datos de la figura 5 indican que el tratamiento de una superficie limpia del substrato del oro con MESNA altera significativamente (es decir, mejora) la hidrofilicidad de la superficie según lo comprobado por el ángulo de contacto del agua. La superficie limpia del substrato de oro tuvo un ángulo de contacto del agua de aproximadamente 78 grados, después de tratamiento con MESNA, el ángulo de contacto del agua fue de aproximadamente 52 grados. Se postula, sin limitarse, que dicha reducción en el ángulo de contacto del agua y por lo tanto el incremento en hidrofilicidad, mejora la uniformidad y adhesión de capas de reactivo enzimático a dicha superficie de oro tratada. En otras palabras, la superficie de substrato de oro tratada, la cual tiene sobre la misma porciones mejoradoras de hidrofilicidad, presentará una uniformidad y adherencia mejoradas con respecto a las capas de reactivo enzimático. Además, los datos de la figura 6 indican que la reducción en el ángulo de contacto del agua persisten después de dos semanas de almacenamiento. Dicha persistencia en hidrofilicidad mejorada es benéfica con respecto a facilitar las restricciones de tiempo de fabricación. El cuadro 1 a continuación muestra el ángulo de contacto del agua de superficies de substrato de oro que han recibido diversos tratamientos. Para los tratamientos 1-15 del cuadro 1, los substratos de oro limpios se expusieron a soluciones de MESNA según lo indicado en el cuadro. El tratamiento 16 consistió en limpiar una superficie de substrato de oro pero sin exposición a MESNA y el tratamiento 17 involucró ninguna limpieza o exposición a MESNA. Los datos del cuadro 1 indican que se puede obtener una reducción importante en el ángulo de contacto del agua y por lo tanto, una mejora en la hidrofilicidad y adhesión y uniformidad de la capa de reactivo enzimático, con una exposición a MESNA durante un período tan corto como un 1 minuto. Por lo tanto, los datos del cuadro 1 , indican que la fabricación de electrodos de metal con porciones mejoradoras de hidrofilicidad en sus superficies superiores se puede realizar utilizando procedimientos a base de malla continua (tales como los procedimientos descritos en el documento WO 01/73109, el cual se incorpora en su totalidad a la presente como referencia) que han sido modificados para incluir un módulo de tratamiento de superficie superior de electrodo de metal.

CUADRO 1 Ejemplo comparativo Para demostrar las características y beneficios de tiras de pruebas analíticas de base electroquímica de acuerdo con modalidades de la presente invención, se realizó una comparación entre una tira de prueba analítica de base electroquímica con electrodos de oro en ausencia de porciones mejoradoras de hidrofilicidad (es decir, una tira de prueba analítica de base electroquímica de comparación) y una tira de prueba analítica de base electroquímica con electrodos de metal de oro de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención. La figura 7 es una versión trazada de una imagen fotográfica de una porción 100 de una tira de prueba analítica de base electroquímica con electrodos de oro en ausencia de porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre la superficie superior de los electrodos de oro. La figura 7 ilustra la porción 100 antes de la aplicación de una muestra de sangre a la misma. La porción 100 incluye un substrato eléctricamente aislante 102, una capa aislante 104, porción expuesta del contraelectrodo 106, porción expuesta del primer electrodo de trabajo 108, porción expuesta del segundo electrodo de trabajo 110 y capa de reactivo enzimático 102. La composición de la capa de reactivo enzimático 102 y el método a través de! cual se aplicó se describen en la patente de E.U.A. No. 5,708,247, la cual se incorpora en su totalidad a la presente como referencia. Como resulta evidente a partir de la figura 7, la capa de reactivo enzimático 112 presenta no uniformidad importante sobre la porción expuesta del contraelectrodo 106, porción expuesta del primer electrodo de trabajo 108, y porción expuesta del segundo electrodo de trabajo 110, indicando de esta manera una falta de adherencia a la misma. Dicha falta de uniformidad y/o adherencia se postula como un factor que contribuye a resultados de tira de prueba analítica de base electroquímica no confiables e inexactos. Además, se ha determinado que las capas de reactivo enzimático dispuestas sobre una superficie del electrodo en ausencia de porciones mejoradoras de hidrofilicidad se dañan fácilmente durante manipulación física que ocurre en procedimientos de fabricación de tiras de prueba convencionales y se pueden separar de la superficie del electrodo después de exposición a una muestra de fluido. La figura 8 es una gráfica de respuesta de corriente contra concentración de glucosa determinada por YSI para una tira de prueba analítica de base electroquímica de comparación con electrodos de metal de oro en ausencia de porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre la superficie superior de los electrodos de oro (es decir, tiras de prueba analítica de base electroquímica de comparación que corresponden efectivamente a la ilustración de la figura 7). La línea de mejor ajuste y el valor de R2 para los datos de la figura 8 se indican en la gráfica. Los datos y valor de R2 de la figura 8 son una indicación de la capacidad de repetición y precisión de mediciones hechas con las tiras de prueba analíticas de base electroquímica de comparación con electrodos de oro. Como se indicó anteriormente con respecto a la figura 7, la capa de reactivo enzimático 112 presentó una falta de uniformidad y adherencia cuando se empleó con un electrodo de metal de oro. Se postula que dicha falta de uniformidad y adherencia conducirán a imprecisiones y falta de capacidad de repetición de medición ya que afecta de manera adversa e impredecible el área de detección de los electrodos de trabajo.

La figura 9 es una versión trazada de una imagen fotográfica de una porción 200 de una tira de prueba analítica de base electroquímica con porciones mejoradoras de hidrofilicidad dispuestas sobre la superficie superior de electrodos de oro. La figura 9 ilustra la porción 200 antes de la aplicación de una muestra de sangre a la misma. La porción 200 incluye un substrato eléctricamente aislante 202, una capa aislante 204, porción expuesta del contraelectrodo 206, porción expuesta del primer electrodo de trabajo 208, porción expuesta del segundo electrodo de trabajo 210 y capa de reactivo enzimático 212. La composición de la capa de reactivo enzimátíco 212 y el método a través del cual se aplicó se describen en la patente de E.U.A. No. 5,708,247, la cual se incorpora totalmente a la presente como referencia. La figura 9 indica que la capa de reactivo enzimático 212 es uniforme y se adhiere totalmente a la porción expuesta del contraelectrodo 206, porción expuesta del primer electrodo de trabajo 208, porción expuesta del segundo electrodo de trabajo 210. Además, se determinó que las capas de reactivo enzimático dispuestas sobre una superficie del electrodo con porciones mejoradoras de hidrofilicidad resistieron la manipulación física que ocurre en procedimientos de fabricación de tiras de prueba convencionales. Las porciones mejoradoras de hidrofilicidad se dispusieron sobre la porción expuesta del contraelectrodo 206, porción expuesta del primer electrodo de trabajo 208, porciones expuesta del segundo electrodo de trabajo 210 al sumergirlas en 4 g/L de una solución acuosa de MESNA durante 2 minutos seguido de un enjuague con agua. Esta exposición ocurrió antes de la aplicación de la capa de reactivo enzimático 212. La figura 10 es una gráfica de respuesta de corriente contra concentración de glucosa determinada por YSI para una tira de prueba analítica de base electroquímica con electrodos de metal de oro que tiene porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre la superficie superior de los electrodos de oro (es decir, tiras de pruebas analíticas de base electroquímica que corresponden efectivamente a la ilustración de la figura 9). La línea de mejor ajuste y valor de R2 para los datos de la figura 10 se indican en la gráfica. Los datos y valor de R2 de la figura 10 son una indicación de la capacidad de repetición y precisión de mediciones hechas con la tira de prueba analítica de base electroquímica con electrodos de oro. Una comparación de las figuras 10 y 8 indica que la capacidad de repetición y precisión de tiras de prueba analíticas de base electroquímica que emplean un electrodo de metal con porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre una superficie superior del electrodo de metal son superiores a una tira de prueba analítica de base electroquímica de comparación con electrodos de metal en ausencia de dichas porciones mejoradoras de hidrofilicidad. Por ejemplo, el R2 para los datos de la figura 10 es 0.9985, una mejora importante sobre el valor de R2 de 0.774 para los datos de la figura 8. La figura 11 es un diagrama de flujo de un procedimiento 400 para fabricar una porción de una tira de prueba analítica de base electroquímica de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención. El procedimiento 400 incluye formar por lo menos un electrodo de metal (por ejemplo, un electrodo de metal de oro, metal de paladio o metal de platino) sobre una superficie de un substrato eléctricamente aislante con el al menos un electrodo de metal teniendo una superficie superior, como se expone en el paso 410. Posteriormente, la superficie superior de cada uno de los electrodos de metal se trata con una composición mejoradora de hidrofilicidad para formar una superficie superior tratada del electrodo de metal con porciones químicas mejoradoras de hidrofilicidad sobre la misma, como se expone en el paso 420. El tratamiento se puede realizar utilizando por ejemplo, cualquier técnica de tratamiento adecuada que incluye técnicas de revestimiento por inmersión, técnicas de revestimiento por aspersión, y técnicas de revestimiento por inyección de tinta. Se puede emplear cualquier composición mejoradora de hidrofiiicidad adecuada incluyendo aquellas antes descritas con respecto a las tiras de prueba analíticas de base electroquímica de acuerdo con la presente invención. Los siguientes dos ejemplos ilustran, de una manera no limitativa, las secuencias de la técnica de tratamiento que se pueden emplear en el paso de tratamiento 420 del procedimiento 400: Ejemplo de tratamiento 1 (a) Limpiar la superficie superior de los electrodos del metal al colocarlos en una solución acuosa al 2% v/v de desengrasante (por ejemplo Micro-90®) durante 2 minutos a temperatura ambiente. (b) Enjuagar los electrodos de metal con agua para remover el exceso de desengrasante. (c) Sumergir los electrodos de metal en 4 g/L de solución acuosa de MESNA durante dos minutos. (d) Enjuagar los electrodos de metal con agua para remover el exceso de solución acuosa, (e) Secar los electrodos de metal en un ambiente limpio Ejemplo de tratamiento 2 (a) Colocar los electrodos de metal en un baño ultrasónico con una solución acuosa que contiene desengrasante al 2% v/v (por ejemplo, Mícro-90®) y 4 g/L MESNA. (b) Tratar con sonido durante dos minutos en un baño ultrasónico a una temperatura de 50°C. (c) Enjuagar los electrodos de metal con agua para remover el exceso de desengrasante y MESNA. (d) Secar los electrodos de metal.

Posteriormente, en el paso 430 del procedimiento 400, se aplica una capa de reactivo enzimático a la superficie superior tratada del al menos un electrodo de metal. Se debe entender que se pueden emplear diversas alternativas en las modalidades de la invención aquí descrita al momento de practicar la invención. Se pretende que las siguientes reivindicaciones definan el alcance de la invención y que las estructuras y métodos dentro del alcance de estas reivindicaciones y sus equivalentes sean abarcados a través de la misma.

Claims (13)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un método para fabricar una porción de una tira de prueba de base electroquímica, el método comprende: formar por lo menos un electrodo de metal sobre una superficie de un substrato eléctricamente aislante, el al menos un electrodo de metal tiene una superficie superior; tratar la superficie superior del al menos un electrodo de metal con una composición mejoradora de hidrofilicidad para formar una superficie superior tratada sobre el electrodo de metal con porciones químicas mejoradoras de hidrofilicidad sobre la misma; y depositar una capa de reactivo enzimático sobre la superficie superior tratada del al menos un electrodo de metal.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el paso de formación incluye formar un electrodo de metal de al menos uno de oro, paladio, platino, indio, aleaciones de titanio - paladio y combinaciones de los mismos.

3.- El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el paso de formación incluye formar por lo menos un electrodo de metal de oro.

4.- El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el paso de tratamiento emplea una reacción química de la forma: X-R-SH+Au?X-R-S Au++ 2 H2 donde: X es ya sea un grupo lateral polar, un grupo lateral positivamente cargado o un grupo lateral negativamente cargado; R es una cadena de carbono; SH es un grupo tiol; Au representa oro atómico; y X-R-S'Au+ representa la superficie del electrodo de metal de oro con una porción mejoradora de hidrofllicidad sobre la misma.

5.- El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque X es una cadena de carbono en la escala de C-i a C5.

6.- El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque X es un grupo amina.

7.- El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque X es un grupo carboxi.

8.- El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque X es un grupo sulfonato.

9.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el paso de tratamiento forma de manera espontánea porciones químicas mejoradoras de hidrofilicidad sobre el electrodo de metal en una manera de monocapa no ensamblada.

10.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el paso de depósito incluye depositar una capa de reactivo enzimático que incluye una enzima específica de glucosa.

11.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el paso de tratamiento emplea una composición mejoradora de hidrofilicidad que incluye MESNA.

12.- El método de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque el paso de tratamiento involucra sumergir el al menos un electrodo de metal en una composición mejoradora de hidrofilicidad que incluye MESNA para formar espontáneamente una superficie superior tratada sobre el electrodo de metal con porciones mejoradoras de hidrofilicidad sobre la misma.

13.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el paso de formación emplea una técnica fotolitográfica.