RO126709B1 - Biosenzor de laborator pentru glucoză şi colesterol - Google Patents

Description

Invenția se referă la un biosenzor de laborator pentru determinarea in situ a concentrației glucozei și a colesterolului din sânge.

La ora actuală, pentru determinarea in situ a glucozei din sânge la diabetici și la sportivi, este produs și folosit un biosenzor electronic portabil, pentru analiză fiind necesară o singură picătură de sânge, care se aduce pe un suport de plastic de unică utilizare, pe care sunt lipiți doi electrozi metalici, sub formă de bandă subțire, peste care există o depunere plană, uscată, subțire, obținută la rândul ei dintr-un polimer conducător de electricitate în care este distribuit uniform glucozoxidaza fin măcinată, dozată în așa fel încât să poată cataliza oxidarea rapidă, în câteva secunde, a glucozei din picătura de sânge, rezultând gluconolactonă și apă oxigenată după reacția:

Glucoza + O₂ —^Gluc°z°^xidaza _>Gluconolactona + H₂O₂

Aplicarea unei tensiuni continue constante celor doi electrozi ai unui biosenzor de glucoză face ca prin produșii de reacție, mai precis, prin apa oxigenată, care este un electrolit bun, să se închidă un circuit de electroliză. Conform legii lui Faraday, intensitatea curentului de electroliză este proporțional cu masa apei oxigenate generate în reacție, masă care, la rândul ei, este o măsură a concentrației glucozei dintr-o picătură de sânge transformată integral în gluconolactonă. în microprocesorul aparatului, valoarea intensității curentului de electroliză este transformată, pe baza unei curbe de calibrare memorată electronic, în unități de concentrație de glucoză, valorile de concentrație fiind afișate pe display-ul digital în mg/dl.

Pentru determinarea colesterolului este folosit același principiu de oxidare enzimatică ca cel din folosirea colesteroloxidazei ca enzimă de cataliză:

Colesterol + O ^Colester°^l™^da™ yColeslenona + H₂O₂

Autorilor le sunt cunoscute însă mai multe soluții cuprinse în propunerile de invenție: Biosenzor enzimatic, RO a 2009 00857, Biosenzor de glucoză, RO a 2009 00848 și EP1239048 A2. La toate soluțiile descrise în aceste documente, pentru determinarea glucozei din sânge este folosită glucozoxidaza lichidă, fiecare invenție prezentând însă elemente revendicabile proprii. Dezavantajul comun a tuturor soluțiilor cunoscute autorilor îl reprezintă faptul că niciuna nu permite posibilitatea determinării cu același biosenzor atât a conținutului de glucoză, cât și a conținutului de colesterol din sânge.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui biosenzor combinat, bazat pe metoda de măsurare amperometrică, destinat determinării rapide atât a concentrației glucozei, cât și a colesterolului din sânge, fiind eliminate chiturile biologice de unică utilizare.

Biosenzorul de laborator pentru glucoză și colesterol, conform invenției, în compunerea căruia intră un flacon de plastic cu glucozoxidază, un sistem de dozare cu piston și o celulă de amestecare și reacție prevăzută, la rândul ei, cu doi electrozi de platină, precum și o unitate electronică pentru măsurarea curentului de electroliză, constă în aceea că, în vederea determinării, folosind un singur biosenzor, atât a concentrației de glucoză, cât și a concentrației de colesterol din sânge, este folosită o structură portabilă, formată dintr-un corp în interiorul căruia se găsește un sistem electronic amperometric, iar în exteriorul corpului se găsesc două sisteme de dozare identice, unul pentru glucozoxidază și altul pentru colesteroloxidază, în partea exterioară a corpului fiind amplasate un buton de pornire/oprire, un buton pentru comutare pe analiză glucoză, un buton pentru comutare pe analiză colesterol, două flacoane din plastic, a 25 ml fiecare, ce conțin glucozoxidază, respectiv, colesterol2

RO 126709 Β1 oxidază, ambele sub formă lichidă, cele două flacoane fiind montate prin înfiletare pe corp, 1 dozarea de precizie a celor două oxidaze fiind realizată cu un sistem incremental format din două piulițe randalinate, fiecare piuliță având opt unități identice de divizare a pasului filetului 3 piuliței, precum și cu șuruburi de presare ce deplasează două pistoane din plastic în jos.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje: 5

- se elimină chiturile chimice de unică utilizare, reducând mult prețul analizelor de glucoză și de colesterol din sânge; 7

- face posibilă determinarea atât a concentrației glucozei, cât și a colesterolului din sânge cu folosirea aceluiași aparat; 9

-folosirea, în locul unor cantități mici de glucozoxidază, respectiv, de colesteroloxidază, a unor volume unice mari, încapsulate, ale acestor catalizatori scade mult prețul 11 analizelor;

- folosirea flacoanelor de glucozoxidază, respectiv, a celor de colesteroloxidază sub 13 forma unor structuri perfect etanșe, în locul soluției de expunere liberă a acestor catalizatori pe cipuri de unică utilizare, crește termenul de garanție al acestor produse și, din același 15 motiv, crește și reproductibilitatea analizelor de sânge.

Pentru rezolvarea problemei tehnice, este folosită o structură portabilă ce conține o 17 parte electronică și două flacoane etanșe cu glucozoxidază, respectiv, colesteroloxidază, din care se dozează manual, cu ajutorul unui sistem de transformare a mișcării de tip șurub- 19 piuliță cu clichet, și al unui sistem de presare cu piston, un anumit volum de câțiva microlitri de glucozoxidază printr-un microtub capilar, într-un canal îngust al aparatului, în care sunt 21 plasați doi electrozi de platină, după care, în același canal, se introduce o picătură de sânge supus analizei. Partea electronică măsoară timp de 5 s, la interval de 100 ms, curentul de 23 electroliză a apei oxigenate rezultate din reacția de oxidare a glucozei, respectiv, a colesterolului, prelucrează statistic cele circa 50 de măsurători, elimină statistic valorile extreme 25 neconcordante, mediază valorile concordante și transformă, cu ajutorul curbei de calibrare memorată electronic, valoarea medie a curentului de electroliză în valori de concentrație de 27 glucoză în sânge, valori care sunt afișate pe display-ul electronic în unități de mg/dl. Determinarea colesterolului se face identic cu cea a glucozei, folosind coloana de dozare 29 conținând colesteroloxidază, și setând de pe panoul aparatului analiza colesterolului prin butonul corespunzător acestei analize. între determinarea glucozei din sânge și a colestero- 31 lului din sânge, capul de lucru conținând cei doi electrozi de platină se clătește de două ori cu apă distilată. Fiecare determinare a celor două specii necesită o altă picătură de sânge. 33

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figura ce reprezintă o vedere în secțiune a biosenzorului. 35

Biosenzorul de laborator, conform invenției, este format dintr-un corp 1 în interiorul căruia se găsește o unitate electronică amperometrică, pentru măsurarea curentului de 37 electroliză, precum și pentru prelucrarea și afișarea datelor pe un display2 electronic, iar în exteriorul corpului se găsesc două sisteme de dozare identice, unul pentru glucozoxidază 39 și unul pentru colesteroloxidază, fiecare sistem având în compunere câte o piuliță 3, respectiv, 4 randalinată, prevăzute fiecare cu un număr de opt unități u incrementale identice 41 de divizare a pasului filetului, un clichet cu bilă 5 și 6 și arc 7, un șurub 8 și 9 de presare, un știft 10 și 11 cilindric, pentru împiedicarea deplasării pe verticală a piulițelor 3 și 4 randalinate 43 în timpul rotirii lor, un cuțit 12 și 13 de perforare, un tub 14 și 15 capilar din plastic, o celulă 16 de amestecare și reacție prevăzută, la rândul ei, cu un canal C și doi electrozi 17 și 18 45 lamelari din platină, celulă în care are loc reacția dintre o picătură p de sânge, câțiva microlitri de glucozoxidază g, respectiv, de colesteroloxidază c, și oxigenul O₂ din aer. Tot în par- 47 tea exterioară a corpului 1 se mai găsește un buton b., de pornire/oprire, un buton b₂ pentru

RO 126709 Β1 comutare pe analiză glucoză, un buton b₃ pentru comutare pe analiză colesterol, două flacoane 19 și 20 din plastic, fiecare flacon având volumul de 25 ml, montat prin înfiletare pe corpul 1, ce conține glucozoxidază g și colesteroloxidază c lichidă, un piston 21 și 22 din plastic, și două membrane 23 și 24 de etanșare superioare, și două membrane 25 și 26 de etanșare inferioare. înaintea montării flacoanelor conținând glucozoxidază, respectiv, colesterolozidază pe corpul biosenzorului, membranele 23 și 24 superioare de etanșare se îndepărtează manual, după începerea înfiletării flacoanelor 19 și 20 din plastic în poziția de lucru, membranele 25 și 26 de etanșare inferioare iau contact cu cele două cuțite 12 și 13 care, la înfiletarea completă, realizează perforarea membranelor, facilitând comunicarea celor două oxidaze cu cele două tuburi 14 și 15 capilare din plastic.

Claims (1)

1. Revendicare 1

   Biosenzor de laborator pentru glucoză și colesterol, în compunerea căruia intră un 3 flacon de plastic cu glucozoxidază, un sistem de dozare cu piston și o celulă de amestecare și reacție, prevăzută, la rândul ei, cu doi electrozi de platină, precum și o unitate electronică 5 pentru măsurarea curentului de electroliză, caracterizat prin aceea că, în vederea determinării, folosind un singur biosenzor, atât a concentrației de glucoză, cât și a concentrației de 7 colesterol din sânge, este folosită o structură portabilă, formată dintr-un corp (1) în interiorul căruia se găsește un sistem electronic amperometric, iar în exteriorul corpului se găsesc 9 două sisteme de dozare, identice, unul pentru glucozoxidază și altul pentru colesteroloxidază, în partea exterioară a corpului (1) fiind amplasate un buton (b^ de pornire/oprire, un 11 buton (b₂) pentru comutare pe analiză glucoză, un buton (b₃) pentru comutare pe analiză colesterol, două flacoane (19 și 20) din plastic a 25 ml fiecare, ce conțin glucozoxidază (g), 13 respectiv, colesteroloxidază (c), ambele sub formă lichidă, cele două flacoane fiind montate prin înfiletare pe corp (1), dozarea de precizie a celor două oxidaze fiind realizată cu un 15 sistem incremental, format din două piulițe (3 și 4) randalinate, fiecare piuliță având opt unități (u) identice de divizare a pasului filetului piuliței, precum și cu șuruburi (8 și 9) de 17 presare, ce deplasează două pistoane (21 și 22) din plastic în jos.