Una tira de ensayo desechable para uso en un medidor de ensayo del tipo que recibe una tira de ensayo desechable y una muestra de sangre y realiza un análisis electroquímico de la cantidad de un analito de la sangre en la muestra,

que comprende:

(a) un substrato;

(b) un primer elemento conductor dispuesto sobre el substrato;

(c) un segundo elemento conductor dispuesto sobre el substrato en proximidad suficiente al primer elemento conductor como para permitir completar un circuito eléctrico entre el primer y segundo elementos conductores, cuando se coloca una muestra de sangre sobre la tira de ensayo;

(d) una capa de separación reactivo/sangre integrada no conductora dispuesta sobre el primer elemento conductor, comprendiendo dicha capa de separación reactivo/sangre integrada reactivos para la detección electroquímica del analito dispersado en una matriz no conductora eficaz para excluir células de sangre procedentes de la superficie del primer elemento conductor, mientras que se permite el acceso al primer elemento conductor de especies electroactivas solubles, comprendiendo dicha capa de separación reactivo/sangre integrada una carga que tiene tanto regiones de superficie hidrófoba como hidrófila, una enzima eficaz para oxidar glucosa y un mediador de transferencia de electrones, en la que el pH de dicha capa de separación reactivo/sangre integrada está tamponada a un pH de alrededor de 5;

(e) contactos para la realización de una conexión eléctrica entre el primer y segundo elementos conductores y el medidor de ensayo; y

(f) una capa aislante dispuesta sobre al menos el primer elemento conductor conteniendo dicha capa aislante el primer elemento conductor, conteniendo dicha capa aislante una primera abertura en ella alineada con el primer elemento conductor, en la que la capa de separación reactivo/sangre integrada no conductora contacta con el primer elemento conductor a través de la abertura en la capa aislante y en la que la capa de separación reactivo/sangre integrada no conductora está formada cubriendo la abertura primera entera, con lo cual no se deja ninguna porción del primer elemento conductor expuesto directamente a una muestra aplicada a la tira de ensayo

Tiras de ensayo desechables con capa de separación reactivo/sangre integrada.

Antecedentes de la invención

Esta solicitud se refiere a tiras de ensayo desechables para uso en determinaciones electroquímicas de analitos en sangre tal como glucosa, y a procedimientos y composiciones para uso en la fabricación de dichas tiras.

El control de la glucosa es un hecho de la vida diaria para individuos diabéticos, y la exactitud de dicho control puede literalmente significar la diferencia entre la vida y la muerte. Con el fin de acomodar un estilo de vida normal a la necesidad de frecuentes controles de los niveles de glucosa, se encuentran actualmente disponibles un cierto número de medidores de glucosa, los cuales permiten al individuo ensayar el nivel de glucosa en una pequeña cantidad de sangre.

Muchos de estos medidores detectan glucosa en una muestra de sangre electroquímicamente, mediante la detección de la oxidación de la glucosa en sangre usando una enzima tal como glucosa oxidasa suministrada como parte de un sistema de electrodo de un solo uso, desechable. Ejemplos de dispositivos de este tipo se encuentran divulgados en la Patente Europea No. 0127958, y las Patentes de EE.UU. Nos. 5.141.868, 5.286.362, 5.288.636, y 5.437.999.

En general, las tiras de ensayo de glucosa existentes para uso en medidores electroquímicos comprenden un substrato, electrodos de trabajo y referencia formados sobre la superficie del substrato, y unos medios para realizar la conexión entre los electrodos y el medidor. El electrodo de trabajo está recubierto con una enzima capaz de oxidar la glucosa, y un compuesto mediador el cual transfiere electrones desde la enzima al electrodo produciendo una corriente medible cuando existe presente glucosa. Los compuestos mediadores representativos incluyen ferricianuro, compuestos metalocenos tal como ferroceno, quinonas, sales fenazinio, indicador redox DCPIP, y compuestos de osmio imidazolo-substituidos.

Los electrodos de trabajo de este tipo han sido formulados mediante un cierto número de procedimientos. Por ejemplo, se han formulado mezclas de carbono conductor, glucosa oxidasa y un mediador en forma de una pasta o tinta y se han aplicado a un substrato. Patentes Europea 0127958 y de EE.UU. 5.286.362. En el caso de tiras de glucosa desechables, esta aplicación se lleva a cabo mediante serigrafía con el fin de obtener las finas capas adecuadas para una pequeña tira de ensayo plana. Sin embargo, el uso de la serigrafía introduce problemas en la operación del electrodo.

A diferencia de un electrodo de pasta de carbono más grueso, el cual permanece medianamente intacto durante la medición, los electrodos serigrafiados formados a partir de pastas o tintas de carbono son propensos a romperse al contacto con la muestra. Las consecuencias de esta rotura son dobles. En primer lugar, los componentes de la formulación del electrodo son liberados dentro de la solución. Una vez que estos componentes son arrastrados a mayor distancia que la difusión lejos de la capa conductora base, no solo dejan de contribuir a la medición, sino que de hecho disminuyen la respuesta al reducir el analito que se difunde internamente. En segundo lugar, la rotura del electrodo serigrafiado significa que el área eficaz del electrodo disminuye con el tiempo.

La combinación de estos dos efectos da como resultado corrientes transitorias que caen rápidamente a partir de un pico inicial a lo largo del período de medición, y una alta sensibilidad al oxígeno que compite rápidamente con el mediador por la enzima. Este hecho se demuestra claramente por las corrientes mucho más bajas medidas en muestras de sangre que en muestras de plasma u otros medios acuosos, y pueden dar como resultado lecturas erróneas. Una consecuencia adicional es que las corrientes transitorias son frecuentemente "aleatorias" ya que el electrodo se rompe de una manera caótica. Las corrientes transitorias aleatorias dan lugar o bien a lecturas erróneas o bien a tiras rechazadas, ninguna de las cuales son aceptables.

Además del carácter potencial de rotura del electrodo de electrodos a base de carbono serigrafiados, los electrodos conocidos usados en tiras de ensayo de glucosa desechables han sido cinéticamente controlados, es decir, la corriente depende de la proporción de conversión de glucosa por la enzima. Puesto que la respuesta medida por el instrumento representa un equilibrio entre las reacciones de la enzima y el mediador, enzima y glucosa y enzima y oxígeno, y puesto que cada una de estas reacciones tiene su propia dependencia con la temperatura, la respuesta de una tira de ensayo cinéticamente controlada es muy sensible a la temperatura de la muestra. En consecuencia, puede producirse una variación substancial en el valor de la glucosa medida como un resultado de variaciones en la manipulación de la muestra.

Un reto adicional al que se enfrentan los sensores para la detección de glucosa electroquímicamente surge como un resultado de la interferencia procedente de las células de sangre presentes en la muestra. La proporción de glóbulos rojos se refleja en la lectura de hematocritos. Típicamente, las muestras altas en hematocritos dan como resultado lecturas que son más bajas que el valor verdadero, en tanto que las muestras bajas en hematocritos dan como resultado lecturas que son más altas debido a que las células de sangre tienden a ensuciar la superficie del electrodo y limitar la transferencia de electrones. Igualmente, la unión del oxígeno a la hemoglobina de los glóbulos rojos compite con el mediador por la enzima reducida, disminuyendo adicionalmente, de esta forma, la respuesta de glucosa. Se han realizado intentos para limitar el efecto hematrocito agregando una membrana para separar por filtración los componentes de la sangre (véase, Patente de EE.UU. No. 5.658.444), pero esto agrega una etapa extra al procedimiento de fabricación, con el incremento asociado en coste y frecuentemente un comportamiento degradado en otras áreas tal como la precisión.

La Patente de EE.UU. 5.708.247 describe una tira de ensayo de glucosa desechable para uso en un medidor de ensayo del tipo que recibe una tira de ensayo desechable y una muestra de sangre procedente de un paciente y realiza un análisis electroquímico. La tira se fabrica usando una formulación de trabajo que contienen una carga, una enzima eficaz para oxidar la glucosa, por ejemplo, glucosa oxidasa, y un mediador eficaz para transferir electrones a partir de la enzima. Uno o dos capas de la formulación de trabajo están impresas sobre una capa base de carbono conductora con el fin de formar un electrodo de trabajo. La carga, por ejemplo, carga de sílice, se selecciona de forma que tenga un equilibrio de hidrofobicidad e hidrofilicidad de manera tal que, al secarse, forme una red bi-dimensional sobre la superficie de la capa base conductora. Se dice que la respuesta de la tira es esencialmente independiente de la temperatura dentro de intervalos de temperatura relevantes y substancialmente insensible al hematocrito del paciente.

Debido a la importancia de obtener lecturas de glucosa exactas para el bienestar de un paciente que usa el medidor y tiras de ensayo desechables, sería altamente deseable disponer de una tira de ensayo de glucosa que no tuviera estos inconvenientes, y que, en consecuencia, proporcionara una indicación más segura y fiable de los valores de glucosa en sangre reales, independientemente de las condiciones reales. Por ello, es un objeto de la presente invención el proporcionar tiras de ensayo de glucosa desechables que proporcionan una lectura de glucosa que es esencialmente independiente del hematocrito de la muestra, y que incluyen una capa de separación reactivo/sangre integrada.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un procedimiento mejorado para la fabricación de tiras de ensayo de glucosa desechables.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona una tira de ensayo de glucosa desechable para uso en un medidor de ensayo del tipo que recibe una tira de ensayo desechable y una muestra de sangre procedente de un paciente y realiza un análisis electroquímico de la cantidad de un analito de la sangre, tal como glucosa, en la muestra. La tira de ensayo comprende:

(a) un substrato;

(b) un primer elemento conductor dispuesto sobre el substrato;

(c) un segundo elemento conductor dispuesto sobre el substrato en proximidad suficiente al primer elemento conductor como para permitir completar un circuito eléctrico entre el primer y segundo elementos conductores, cuando se coloca una muestra de sangre...

1. Una tira de ensayo desechable para uso en un medidor de ensayo del tipo que recibe una tira de ensayo desechable y una muestra de sangre y realiza un análisis electroquímico de la cantidad de un analito de la sangre en la muestra, que comprende:

(a) un substrato;

(b) un primer elemento conductor dispuesto sobre el substrato;

(c) un segundo elemento conductor dispuesto sobre el substrato en proximidad suficiente al primer elemento conductor como para permitir completar un circuito eléctrico entre el primer y segundo elementos conductores, cuando se coloca una muestra de sangre sobre la tira de ensayo;

(d) una capa de separación reactivo/sangre integrada no conductora dispuesta sobre el primer elemento conductor, comprendiendo dicha capa de separación reactivo/sangre integrada reactivos para la detección electroquímica del analito dispersado en una matriz no conductora eficaz para excluir células de sangre procedentes de la superficie del primer elemento conductor, mientras que se permite el acceso al primer elemento conductor de especies electroactivas solubles, comprendiendo dicha capa de separación reactivo/sangre integrada una carga que tiene tanto regiones de superficie hidrófoba como hidrófila, una enzima eficaz para oxidar glucosa y un mediador de transferencia de electrones, en la que el pH de dicha capa de separación reactivo/sangre integrada está tamponada a un pH de alrededor de 5;

(e) contactos para la realización de una conexión eléctrica entre el primer y segundo elementos conductores y el medidor de ensayo; y

(f) una capa aislante dispuesta sobre al menos el primer elemento conductor conteniendo dicha capa aislante el primer elemento conductor, conteniendo dicha capa aislante una primera abertura en ella alineada con el primer elemento conductor, en la que la capa de separación reactivo/sangre integrada no conductora contacta con el primer elemento conductor a través de la abertura en la capa aislante y en la que la capa de separación reactivo/sangre integrada no conductora está formada cubriendo la abertura primera entera, con lo cual no se deja ninguna porción del primer elemento conductor expuesto directamente a una muestra aplicada a la tira de ensayo.

2. La tira de ensayo de la reivindicación 1, en la que la capa de separación reactivo/sangre integrada comprende una enzima para la oxidación de glucosa y un mediador redox eficaz para transferir electrones desde la enzima hasta el primer elemento conductor.

3. La tira de ensayo de la reivindicación 2, en la que la capa de separación reactivo/sangre integrada comprende sílice que tiene ambas superficies hidrófoba e hidrófila.

4. La tira de ensayo de la reivindicación 3, en la que la capa de separación reactivo/sangre integrada comprende hidroxietil celulosa (HEC).

5. La tira de ensayo de cualquier reivindicación precedente, en la que el primer y segundo elementos conductores comprenden carbono conductor o plata o Ag/AgCl u oro o platino.

6. La tira de ensayo de cualquier reivindicación precedente, en la que las conexiones asociadas comprenden carbono conductor o plata o Ag/AgCl u oro o platino.

7. La tira de ensayo de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la que la enzima es glucosa oxidasa.

8. La tira de ensayo de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el mediador redox es ferricianuro.

9. La tira de ensayo de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la que la capa de separación reactivo/sangre integrada está formada a partir de una composición acuosa que comprende 2 a 10% en peso de un aglomerante; 3 a 10% en peso de sílice; 8 a 20% en peso del mediador redox; y 1000 a 5000 unidades de la enzima por gramo de la composición acuosa.

10. La tira de ensayo de la reivindicación 1, en la que la carga es no conductora.

11. La tira de ensayo de la reivindicación 10, en la que la carga es sílice.

12. La tira de ensayo de la reivindicación 11, en la que la sílice es una sílice que ha sido modificada mediante tratamiento parcial de la superficie con metil diclorosilano.