Matriz de enzima reticulada.

Una membrana de material compuesto para un biosensor, que comprende:

una capa de membrana interna que comprende una membrana polimerizable regenerable que comprende un monómero electropolimerizable

, la capa de membrana interna adaptada para funcionar como una membrana de rechazo de interferencias y una capa de membrana externa basada en poliuretano, una capa enzimática dispuesta entre, y en contacto con, las capas de la membrana interna y la externa, comprendiendo dicha capa enzimática una matriz que comprende al menos una enzima, un agente reticulante y un estabilizante enzimático,

en la que la membrana externa está adaptada para controlar la difusión de un analito en la capa enzimática.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2002/016817.

Solicitante: INSTRUMENTATION LABORATORY COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 101 HARTWELL AVENUE LEXINGTON, MA 02173 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: XU, CLARKE, MANSOURI, SOHRAB, COSOFRET, VASILE, PAMIDI,PRASAD, SHIN,MELANIE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > PROCESOS DE MEDIDA, INVESTIGACION O ANALISIS EN LOS... > C12Q1/00 (Procesos de medida, investigación o análisis en los que intervienen enzimas o microorganismos (aparatos de medida, investigación o análisis con medios de medida o detección de las condiciones del medio, p. ej. contadores de colonias, C12M 1/34 ); Composiciones para este fin; Procesos para preparar estas composiciones)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales mediante... > G01N27/327 (Electrodos bioquímicos)

PDF original: ES-2533440_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Matriz de enzima reticulada Campo de la invención La presente invención se refiere al campo de los sensores electroquímicos, en particular sensores de electrodo enzimático y a la regeneración o mantenimiento de las propiedades funcionales de las membranas de dichos sensores.

Antecedentes de la invención En una variedad de situaciones clínicas es importante medir ciertas características químicas de la sangre del paciente tales como: pH, hematocrito, la concentración de iones de calcio, potasio, cloruro, sodio, glucosa, lactato, creatinina, creatina, urea, la presión parcial de O2 y CO2 y similares. Estas situaciones oscilan desde una visita rutinaria de un paciente en un consultorio médico a seguimiento de un paciente durante cirugía a corazón abierto. La velocidad, exactitud y otras características de realización, requeridas, varían con cada situación.

Típicamente, los sistemas sensores electroquímicos que proporcionan análisis químicos de sangre son máquinas independientes o están adaptados para estar conectados a una derivación extracorpórea o una fuente de sangre ex vivo tal como una máquina para el corazón/pulmones usada para mantener a un paciente durante la cirugía. Así, por ejemplo, pequeñas muestras de ensayo de sangre ex vivo se pueden desviar fuera de línea desde cualquier línea de flujo venoso o arterial de una máquina para el corazón/los pulmones directamente a una cámara expuesta a un banco de microelectrodos que genera señales eléctricas proporcionales a características químicas de la muestra de sangre que fluye en tiempo real.

Los sistemas sensores electroquímicos son herramientas analíticas que combinan un componente de reconocimiento químico o bioquímico (por ejemplo, una enzima) como un transductor físico tal como un electrodo de platino. El componente de reconocimiento químico o bioquímico es capaz de interactuar de manera selectiva con un analito de interés y de generar, directamente o indirectamente, una señal eléctrica a través del transductor. Los sistemas sensores electroquímicos desempeñan una función creciente en la resolución de problemas analíticos y clínicos y encuentran aplicaciones en el campo de los diagnósticos médicos.

La selectividad de ciertos componentes de reconocimiento bioquímicos hace posible desarrollar sensores electroquímicos que puedan detectar con exactitud ciertos analitos biológicos incluso en una mezcla de analitos compleja tal como la sangre total. A pesar del alto grado de selectividad de ciertos componentes de reconocimiento bioquímico, la selectividad de tales sensores en conjunto puede, sin embargo, estar comprometida por la presencia de ciertos interferentes biológicos (por ejemplo, ácido ascórbico, ácido úrico, acetaminofeno, cisteína, etc.) que pueden interaccionar directamente con el transductor físico si no se evita que lo hagan. La exactitud y la precisión de los sistemas sensores electroquímicos con compuestos de reconocimiento bioquímicos también está comprometida por niveles residuales de analito que permanecen en el sensor de una muestra previa afectando al análisis de la muestra siguiente.

La patente europea EP 0771867 se refiere a un electrodo enzimático que incluye un miembro de soporte electroconductor con una capa electroconductora porosa, una enzima adsorbida o inmovilizada sobre la superficie de la capa porosa y una capa de protección para evitar la lixiviación de la enzima de la capa porosa.

La patente de EE.UU. 6051389 se refiere a un sensor enzimático que incluye una membrana de tres capas, específicamente, una capa de membrana limitante de interferencias enfrentada a un ánodo de platino del electrodo, una capa enzimática y una capa de membrana porosa limitante de la difusión que se enfrenta al fluido de ensayo.

Sumario de la invención De acuerdo con la presente invención, se proporciona una membrana de material compuesto para un biosensor, como se detalla en las reivindicaciones adjuntas.

También se describe en la presente memoria un sistema y método para aumentar la exactitud y la duración de la vida eficaz de un sensor electroquímico. La polimerización de monómeros electropolimerizables en una membrana polimérica interna sobre el sensor electroquímico forma una membrana de rechazo de interferencias. Esta membrana polimérica interna actúa protegiendo el sensor electroquímico del ensuciamiento o interferencia por compuestos en la muestra y aumenta así la exactitud que se pierde por la degradación por ensuciamiento de la membrana o por interferencia por compuestos analitos de la muestra.

También se describe en la presente memoria un sensor electroquímico que incluye al menos un electrodo y una membrana de material compuesto. La membrana de material compuesto incluye una capa externa, una capa enzimática y una capa interna regenerable. La capa interna está en contacto con al menos un electrodo e incluye una membrana polimerizable.

La capa externa de la membrana de material compuesto puede incluir un compuesto seleccionado del grupo que consiste en: compuestos basados en poliuretano, compuestos basados en polivinilo, compuestos basados en elastómero de silicona y compuestos basados en policarbonato. En un ejemplo, la capa enzimática del sensor electroquímico incluye una enzima generadora de H2O2, tal como glucosa oxidasa o lactato oxidasa, por ejemplo. En otro ejemplo, la capa enzimática incluye una o una combinación de diversas enzimas, tales como una mezcla de glucosa oxidasa, lactato oxidasa, creatininasa, creatinasa y sarcosina oxidasa. En un ejemplo, el sensor electroquímico incluye además una superficie regenerada sobre la capa interna en la que la superficie se regenera por monómero polimerizado. La capa interna del sensor electroquímico puede incluir un compuesto seleccionado del grupo que consiste en: benzotiofeno, fenilendiaminas y dihidroxibencenos.

En un ejemplo, un cartucho de sensores electroquímicos, incluye una tarjeta sensora electroquímica, al menos un sensor electroquímico y un depósito que contiene una disolución de monómero electropolimerizable en comunicación de fluido con la tarjeta sensora electroquímica.

El cartucho de sensores electroquímicos puede incluir una tarjeta sensora electroquímica que incluye al menos una membrana de material compuesto. El cartucho de sensores electroquímicos puede incluir una membrana de material compuesto con una capa interna regenerable.

El cartucho de sensores electroquímicos incluye al menos un depósito de disolución de calibración en comunicación de fluido con la tarjeta sensora electroquímica. En otro ejemplo, la disolución de monómero electropolimerizable se puede combinar con la disolución de calibración en un depósito único. En otro ejemplo, el cartucho de sensores electroquímicos incluye disolución de monómero electropolimerizable en la disolución de calibración en la que la concentración del monómero está en el intervalo de aproximadamente 1-100 mM.

En otro ejemplo, al menos uno de los sensores electroquímicos del cartucho de sensores electroquímicos comprende un sensor de electrodo enzimático. En otro ejemplo, el sensor electroquímico del cartucho de sensores electroquímicos se forma sobre un electrodo constituido por un material seleccionado del grupo que consiste en: platino, oro, carbono o una de su estructura modificada. En otro ejemplo, el sensor electroquímico incluye un monómero electropolimerizable seleccionado de un grupo que consiste en: benzotiofeno, fenilendiaminas y dihidroxibencenos. En otro ejemplo, el sensor electroquímico es selectivo para un ión hidrógeno, dióxido de carbono, oxígeno, ión sodio, ión potasio, calcio ionizado, cloruro, hematocrito, glucosa, lactato, creatina, creatinina o urea. En otro ejemplo más,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una membrana de material compuesto para un biosensor, que comprende:

una capa de membrana interna que comprende una membrana polimerizable regenerable que comprende un monómero electropolimerizable, la capa de membrana interna adaptada para funcionar como una membrana de rechazo de interferencias y una capa de membrana externa basada en poliuretano, una capa enzimática dispuesta entre, y en contacto con, las capas de la membrana interna y la externa, comprendiendo dicha capa enzimática una matriz que comprende al menos una enzima, un agente reticulante y un estabilizante enzimático, en la que la membrana externa está adaptada para controlar la difusión de un analito en la capa enzimática.

2. La membrana de material compuesto según la reivindicación 1, en la que la capa de membrana interna tiene un espesor menor que aproximadamente un micrómetro.

3. La membrana de material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en la que la capa de membrana interna tiene poros suficientemente pequeños, para evitar el paso de compuestos en un líquido de muestra mayores que peróxido de hidrógeno.

4. La membrana de material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que la capa de membrana externa tiene un espesor seleccionado de un intervalo de aproximadamente 8 a 15 micrómetros.

5. La membrana de material compuesto según la reivindicación 1, en la que dicha enzima se selecciona de lactato oxidasa, creatinasa, sarcosina oxidasa y creatininasa.

6. La membrana de material compuesto según la reivindicación 1, en la que dicha matriz comprende lactato oxidasa, creatinasa, sarcosina oxidasa, creatininasa, una mezcla de creatinasa y sarcosina oxidasa o una mezcla de creatinasa, creatininasa y sarcosina oxidasa.

7. La membrana de material compuesto según la reivindicación 1, en la que dicha matriz comprende lactato oxidasa.

8. La membrana de material compuesto según la reivindicación 1, en la que dicha matriz comprende creatinasa y sarcosina oxidasa.

9. La membrana de material compuesto según la reivindicación 8, en la que dicha matriz comprende además creatininasa.

10. La membrana de material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en la que dicha matriz comprende además albúmina de suero bovino.

11. La membrana de material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en la que dicho agente de reticulación comprende un dialdehído, opcionalmente, en la que dicho dialdehído es glutaraldehído.

12. La membrana de material compuesto según la reivindicación 11, en la que dicha matriz comprende 1-10% de glutaraldehído en peso, opcionalmente, en la que dicha matriz comprende 5% de glutaraldehído en peso.

13. La membrana de material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en la que dicho agente reticulante comprende un diisocianato.

14. La membrana de material compuesto según la reivindicación 13, en la que dicho agente reticulante comprende 1, 4-diisocianatobutano.

15. La membrana de material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en la que dicho agente reticulante comprende un diepóxido, opcionalmente, en la que dicho agente reticulante comprende 1, 2, 7, 8diepoxioctano o 1, 2, 9, 10-diepoxidecano.

16. La membrana de material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1-15, en la que dicho estabilizante enzimático comprende un polímero poliiónico seleccionado de: polietilenimina, polipropilenimina, poli (Nvinilimidazol) , polialilamina, polivinilpiridina, polivinilpirrolidona, polilisina y derivados de los mismos.

17. La membrana de material compuesto según la reivindicación 7, en la que dicho estabilizador enzimático comprende 1-20% de polietilenimina en peso, opcionalmente, en la que dicho estabilizador enzimático comprende 5% de polietilenimina en peso.

18. La membrana de material compuesto según la reivindicación 8, en la que dicho estabilizador enzimático comprende 1-20% de poli (N-vinilimidazol) en peso, opcionalmente, en la que dicho estabilizador enzimático comprende 5% de poli (N-vinilimidazol) en peso.