Un polímero redox para su uso en un sensor electroquímico, comprendiendo dicho polímero redox:

una cadena principal de polímero hidrófobo formada a partir de al menos un metacrilato de metilo, estireno, metacrilato de butilo y combinaciones de ellos;

al menos una ramificación de polímero hidrófilo unida a la cadena principal del polimero hidrófobo estando formada la ramificación hidrófila de al menos uno entre N-vinilpirrolidona, metacrilato de hidroxietilo, N-isopropilacrilamida, metacrilato de glicerol, acrilamida y combinaciones de ellos; y

una pluralidad de mediadores redox unidos a al menos una de las ramificaciones de polímero hidrófilo

Polímeros redox, para la utilización en sensores electroquímicos.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere, en general, a polímeros, y en particular, a polímeros para su uso en sensores electroquímicos.

El uso de sensores electroquímicos en los que se emplean un mediador redox y una enzima redox en conjunción con un electrodo(s) para determinar un analito en una muestra líquida ha cobrado un mayor interés en los últimos años. Se cree que dichos sensores electroquímicos son particularmente adecuados para el seguimiento continuo y semi-continuo de analitos (como por ejemplo la glucosa) en muestra de fluidos corporales (v.g., sangre o muestras de fluido intersticial). Por ejemplo, los sensores de glucosa electroquímicos en los que se emplea un mediador redox, una enzima redox y un electrodo de trabajo pueden determinar (es decir, medir) la concentración de glucosa empleando potenciales relativamente bajos (v.g., menos de 0,4 V frente a SCE), limitando de este modo las respuestas de interferencia que pueda haber en el electrodo de trabajo. Para una mayor descripción sobre los sensores electroquímicos, consultar por ejemplo las patentes EE.UU. Nº 5.089.112 y 6.284.478.

En los sensores electroquímicos, el mediador redox facilita la transferencia de electrones entre la(s) enzima(s) redox y un electrodo(s) del sensor electroquímico Para los sensores electroquímicos que requieren estabilidad a largo plazo, como por ejemplo los sensores de glucosa electroquímicos continuos o semi-continuos, es esencial que el mediador redox no se escape por lixiviación del contorno del electrodo. Por consiguiente, no es deseable emplear mediadores redox que se puedan perder fácilmente por lixiviación (por ejemplo ferricianuro, benzoquinona y derivados de quinona de bajo peso molecular, ferroceno y derivados de ferroceno de bajo peso molecular, complejos de rutenio y complejos de osmio fácilmente lixiviables) en sensores electroquímicos. Es más, si el mediador redox es una sustancia que es perjudicial para los seres humanos y otros sujetos la lixiviación del mediador redox hacia el cuerpo del ser humano u otro sujeto es indeseable y debería evitarse.

Para prevenir la lixiviación del mediador redox, se han propuesto composiciones químicas en las que están unidos químicamente los mediadores redox a enzimas redox para su uso en sensores electroquímicos. Las enzimas redox de dichas composiciones químicas pueden experimentar, sin embargo, una disminución negativa de la actividad enzimática.

Alternativamente, se han unido mediadores redox a cadenas de polímeros sintéticos insolubles en agua, tales como polisilozanos, con el fin de prevenir la lixiviación. Dichas composiciones químicas, no obstante, sufren de una baja flexibilidad y por consiguiente, de una reducida actividad de mediación, como consecuencia de su naturaleza hidrófoba. Por otra parte, se han unido mediadores redox a cadenas principales de polímero de siloxano empleando compuestos espaciadores de óxido de etileno hidrófilos. Sin embargo, como cada uno de los compuestos espaciadores de óxido de etileno hidrófilos une únicamente un mediador redox a la cadena principal de polímero de siloxano, la capacidad de mediación de la composición química queda limitada de forma desfavorable. Por otra parte, los mediadores redox unidos covalentemente directamente a las cadenas principales de polímero hidrófilas no son adecuadas para una unión eficiente y segura a los electrodos de un sensor electroquímico.

Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad en este campo de contar con una composición química que pueda prevenir la lixiviación de mediadores redox desde el contorno del electrodo de un sensor electroquímico al mismo tiempo que se mantiene la actividad del mediador redox. Por otra parte, la composición química deberá proporcionar una unión eficiente y segura a un electrodo de un sensor electroquímico. Asimismo, es necesario un sensor electroquímico en el que se emplee dicha composición química.

En US 3.728.728 se instruye sobre un polímero redox hidrófilo reticulado a base de monómeros de estireno o metacrilato que están compolimerizados con un mediador de pirazolantrona olefínicamente sustituido que tiene una capacidad redox regenerable y un agente de reticulación de diacrilato.

Compendio de la invención

Los polímeros redox para su uso en sensores electroquímicos con arreglo a los modos de realización de la presente invención previenen la lixiviación de mediadores redox desde el contorno de un electrodo de sensor electroquímico al mismo tiempo que se mantiene una actividad del mediador redox adecuada. Asimismo, los polímeros redox pueden unirse de forma eficaz y segura a un electrodo de un sensor electroquímico.

Los sensores electroquímicos según los modos de realización de la presente invención incluyen un electrodo revestido con un polímero redox que previene que se escape el mediador redox incluido en el polímero redox por lixiviación del contorno del electrodo al mismo tiempo que se mantiene una actividad de mediador redox adecuada.

Un polímero redox para su uso en un sensor electroquímico según un modo de realización de la presente invención incluye una cadena principal de polímero hidrófobo (v.g., una cadena principal de polímero de poli(metacrilato de metilo) hidrófobo) y al menos una ramificación de polímero hidrófilo (como por ejemplo una ramificación de polímero de oligo(N-vinil pirrolidinona) hidrófilo) unida a la cadena principal de polímero hidrófobo. El polímero redox incluye también diversos mediadores redox (v.g., diversos mediadores redox a base de ferroceno) unidos a cada una de las ramificaciones de polímero hidrófilas.

La cadena principal de polímero hidrófoba de los polímeros redox según la presente invención propicia la unión segura y eficaz de los polímeros redox con la superficie de un electrodo de sensor electroquímico. Dado que el polímero redox incluye varios mediadores redox, dichos mediadores redox pueden quedar inmovilizados en el contorno del electrodo. Dicha inmovilización puede proporcionar una estabilidad a largo plazo para el sensor electroquímico que emplea el electrodo. Por otra parte, dado que los mediadores redox se unen a un polímero con ramificaciones de polímero hidrófilas y una cadena principal hidrófoba, se facilita la transferencia de electrones desde una enzima (una entidad hidrófila) al electrodo (entidad hidrófoba). Por otra parte, se favorece la interacción enzima-mediador gracias a la naturaleza altamente accesible de los mediadores redox unidos a las ramificaciones de polímero hidrófilas del polímero redox.

Por otra parte, el sensor electroquímico de acuerdo con un modo de realización de la presente invención incluye un electrodo (como por ejemplo un electrodo de carbono) y una composición química que incluye un polímero redox de revestimiento sobre la superficie del electrodo. El polímero redox de dicho sensor electroquímico incluye una cadena principal de polímero hidrófoba, al menos una ramificación de polímero hidrófila unida a la cadena principal de polímero hidrófoba y una pluralidad de mediadores redox unidos a cada una de las ramificaciones de polímero hidrófilas.

Breve descripción de los gráficos

Con la referencia de la descripción detallada que se expone a continuación, donde se indican modos de realización ilustrativos, en los que se aplican los principios de la presente invención, así como con los gráficos adjuntos en los que cada uno de los numerales se corresponde con cada uno de los elementos, cuyo contenido se señala a continuación, se conseguirá una mejor comprensión de las características y las ventajas de la presente invención:

La figura 1 es una descripción esquemática simplificada de un polímero redox para su uso en un sensor electroquímico con arreglo a un modo de realización ilustrativo de la presente invención:

La figura 2 es una representación esquemática simplificada de los polímeros redox con arreglo a un modo de realización ilustrativo de la presente invención inmovilizados sobre un electrodo de un sensor electroquímico.

La figura 3 es una descripción simplificada de una secuencia de reacción para la síntesis de un polímero redox con arreglo a un modo de realización ilustrativo de la presente invención;

La figura 4 es un voltamograma cíclico de un electrodo revestido con un polímero redox 300...

1. Un polímero redox para su uso en un sensor electroquímico, comprendiendo dicho polímero redox:

una cadena principal de polímero hidrófobo formada a partir de al menos un metacrilato de metilo, estireno, metacrilato de butilo y combinaciones de ellos;

al menos una ramificación de polímero hidrófilo unida a la cadena principal del polimero hidrófobo estando formada la ramificación hidrófila de al menos uno entre N-vinilpirrolidona, metacrilato de hidroxietilo, N-isopropilacrilamida, metacrilato de glicerol, acrilamida y combinaciones de ellos; y

una pluralidad de mediadores redox unidos a al menos una de las ramificaciones de polímero hidrófilo.

2. El polímero redox de la reivindicación 1, siendo la cadena principal del polímero hidrófobo una cadena principal de polímero poli(metacrilato de metilo) hidrófobo.

3. El polímero redox de la reivindicación 1, siendo la ramificación del polímero hidrófilo una ramificación de polímero oligo(N-vinilpirrolidinona) hidrófilo.

4. El polímero redox de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el mediador redox es un mediador redox a base de ferroceno.

5. El polímero redox de la reivindicación 1, en el que la cadena principal de polímero hidrófobo formado se selecciona entre monómeros de metacrilato de metilo (MMA);

la, al menos una, ramificación de polímero hidrófila unida a la cadena principal de polímero hidrófobo está formada a partir de monómeros de N-vinilpirrolidinona (NVP) y

se une una pluralidad de mediadores redox de ferroceno a la, al menos una, ramificación hidrófila y está formada de ferroceno de vinilo (VFc).

6. El polímero redox de la reivindicación 5, en el que la relación molar de los monómeros de MMA a las ramificaciones de polímero hidrófilas se encuentra en el intervalo comprendido entre 50:1 y 150:1.

7. El polímero redox de la reivindicación 6, en el que la relación molar del NVP a VFc se encuentra en el intervalo comprendido entre 100:1 y 100,5.

8. El polímero redox de la reivindicación 7, en el que el polímero redox tiene un peso molecular dentro del intervalo comprendido entre 20 kg/mol y 80 kg/mol.

9. El polímero redox según la reivindicación 1, en el que existe una pluralidad de ramificaciones hidrófilas unidas a la cadena principal hidrófoba y existe por término medio una pluralidad de mediadores redox unidos a cada una de las ramificaciones de polímero hidrófilo.

10. Un sensor electroquímico que comprende:

un electrodo y

una composición química que reviste la superficie del electrodo, incluyendo la composición química un polímero redox con arreglo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. El sensor electroquímico de la reivindicación 10, en el que la composición química incluye además una enzima redox.

12. El sensor electroquímico según la reivindicación 11, en el que la enzima redox es glucosa oxidasa o glucosa dehidrogenasa.