BIOSENSOR ELECTROQUÍMICO ENZIMÁTICO.

En el control de las afecciones médicas y la respuesta de pacientes a los esfuerzos para tratar afecciones médicas, es deseable usar procedimientos analíticos que son rápidos, precisos, y convenientes para el paciente. Has sido útiles procedimientos electroquímicos para cuantificar ciertos analitos en fluidos corporales, particularmente en muestras de sangre. Típicamente, estos analitos experimentan reacciones de oxidación - reducción cuando están en contacto con enzimas específicas, y la corriente eléctrica generada por estas reacciones se puede correlacionar con la concentración del analito de interés. Se han desarrollado versiones en miniatura de células electroquímicas analíticas que permiten que los pacientes a controlar los niveles de analitos particulares propios, sin la necesidad de un cuidador sanitario o técnico clínico. Los sensores electroquímicos de pacientes operados típicos utilizan una única unidad de medición que contiene los circuitos necesarios y los sistemas de producción. Cuando está en uso, esta unidad está conectada a una tira de análisis desechable que contiene los electrodos y los reactivos necesarios para medir las propiedades electroquímicas de una muestra que se aplica a la tira. Lo más común de estos sistemas electroquímicos en miniatura son los sensores de glucosa que proporcionan mediciones de los niveles de glucosa en sangre. De manera ideal, un sensor en miniatura para la glucosa debe proporcionar lecturas precisas de los niveles de glucosa en sangre mediante el análisis de una sola gota de sangre, típicamente entre 1 - 15 microlitros (l). En una célula electroquímica analítica típica, independientemente del tamaño del sistema, la reacción de oxidación o reducción de media célula que implica que el analito o bien produzca o consuma electrones. Este flujo de electrones se puede medir, siempre que los electrones puedan interactuar con el electrodo operativo que está en contacto con la muestra a analizar. El circuito eléctrico se completa mediante un electrodo en contra que también está en contacto con la muestra. También se produce una reacción química en el electrodo opuesto, y esta reacción es del tipo opuesto (oxidación o reducción) con relación al tipo de reacción en el electrodo operativo. Véase, por ejemplo, Fundamentals Of Analytical Chemistry, 4ª Edición, D.A. Skoog y D.M. West; Philadelphia: Saunders College Publishing (1982), p 304 - 341. En algunos sistemas electroquímicos en miniatura convencionales usados para diagnosis, se emplea una combinación de electrodo opuesto/de referencia. Este tipo de electrodo de combinación es posible cuando los materiales del electrodo de referencia están separados, por su insolubilidad, de los componentes de reacción de la solución de análisis. Los electrodos opuesto / de referencia son típicamente una mezcla de plata (Ag) y cloruro de plata (AgCl), que muestra propiedades electroquímicas estables debido a la insolubilidad de sus componentes medio acuoso; medio de la solución de análisis. Ya que la relación de Ag a AgCl no cambia de manera significativa durante el uso, las propiedades electroquímicas del electrodo del mismo modo no cambian de manera significativa. Aunque las funciones del electrodo Ag/AgCl así como las del electrodo de referencia, puede ser menor que el ideal en su función como un electrodo opuesto. El material Ag/AgCl tiene una alta resistividad, que inhibe su capacidad para transportar la corriente eléctrica. De este modo, altas tensiones y / o niveles de corriente pueden ser necesarios para que funciones el sensor. Esto puede ser especialmente problemático en tiras de análisis electroquímico en miniatura, ya que pequeñas fluctuaciones y variabilidades pueden reducir notablemente la sensibilidad de la medición. Muestras que contienen altas concentraciones del analito pueden producir resultados erróneos si la alta corriente producida mediante la reacción del analito está impedida por el electrodo opuesto. .Otra característica de tiras electroquímicas en miniatura convencionales es la presencia de una única capa de reactivo sobre tanto los electrodos operativo como opuesto. Los componentes de esta capa de reactivo incluyen la enzima que facilita la reacción de oxidación - reducción del analito, así como cualesquiera mediadores de otras sustancias que ayudan a transferir los electrones entre la reacción de oxidación - reducción y el electrodo operativo. El documento US 6.287.451 B1 divulga una tira de reactivo con un electrodo de referencia y dos electrodos de trabajo. Las capas de reactivo del primer electrodo operativo (W1) y el electrodo de referencia (R) comprende un mediador redox además de los ingredientes inertes que no están implicados directamente en las reacciones de oxidación - reducción. Se describe ferricianuro de potasio como mediador redox. La capa de reactivo del segundo electrodo operativo (W2) es similar al del primer electrodo operativo (W1) pero además de una enzima capaz de catalizar una reacción que implica un sustrato de la enzima. Se describe que la capa de reactivo del segundo electrodo operativo (W2) comprende ferricianuro de potasio y glucosa oxidasa como componentes principales. El documento US 2001/0006149 A1 divulga un sensor electroquímico con un electrodo operativo y un electrodo opuesto, en el que la primera capa de reactivo formada sobre el electrodo operativo comprende una enzima como componente principal, y la segunda capa de reactivo comprende un mediador de electrones como el componente principal. Se describe una realización preferida, en la que la primera capa de reactivo no contiene un mediador de electrones y la segunda capa de reactivo no contiene una enzima. 2 El documento EP 0 909 952 B1 divulga un biosensor que tiene un electrodo operativo y un electrodo opuesto. El electrodo opuesto incluye un compuesto redox en estado reducido. Una capa de reactivo que se forma sobre ambos electrodos contiene una oxidorreductasa y un mediador de electrones. El uso de una sola capa de reactivo puede proporcionar una sencilla fabricación de las tiras, ya que solamente una etapa de deposición cubre el material sobre los electrodos. Una desventaja de la construcción de una sola capa es que cada electrodo está en contacto con el mismo ambiente cuando el dispositivo está en uso. De este modo, el ambiente individual de cada electrodo no se controla para proporcionar las condiciones óptimas de la función de electrodo. Esta perdida de optimización también puede reducir la sensibilidad del sistema. Existe la necesidad de sistemas electroquímicos en miniatura con sensibilidad mejorada a la concentración de análisis en muestras de paciente. Es deseable para las tiras electroquímicas en miniatura que contengan electrodos optimizados independientemente que tengan altas conductividades. Sumario En un aspecto de la invención, existe un sensor electroquímico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14. En todavía otro aspecto de la invención, existe un procedimiento de preparación de una tira de sensor electroquímico de acuerdo con la reivindicación 15 ó 16. En todavía otro aspecto de la invención, existe un procedimiento de cuantificación de un analito en una muestra de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 19. Breve descripción de los dibujos Figura 1 es un diagrama de vista de la parte superior de una base de sensor que contiene un electrodo operativo y un electrodo opuesto. ; Figura 2 es un diagrama de vista desde el extremo de la base del sensor de la Figura 1. Figura 3 es un diagrama de vista de la parte superior de una base de sensor y electrodos bajo una capa dieléctrica. Figura 4 es un diagrama de vista en perspectiva de una tira de sensor completamente ensamblada. Figura 5 es una microfotografía de un electrodo operativo y electrodo opuesto que tiene capas de reactivo separadas. Figura 6 es un conjunto de voltamogramas cíclicos para las tiras de sensor que tienen diferentes capas sobre el electrodo opuesto. Figura 7 es un gráfico de corriente medida como una función de concentración de glucosa para tiras de sensor que tienen diferentes electrodos opuestos. Figura 8 es un conjunto de voltamogramas cíclicos para tiras de sensor que tienen diferentes electrodos de trabajos. Figura 9 es un conjunto de voltamogramas cíclicos a diversas concentraciones de glucosa para una tira de sensor que tiene ferricianuro sobre el electrodo opuesto, pero sin ferrocianuro en el electrodo operativo. Figura 10 es un gráfico de corriente medida como una función de la concentración de glucosa para una tira de sensor. Figuras 11 - 13 son diagramas de visión superior de bases de sensor que contienen un electrodo operativo, un electrodo opuesto, y un tercer electrodo. Figura 14 es un diagrama de vista de recorte de la base de sensor de la Figura 12. Descripción detallada ES 2 366 030 T3 La presente... [Seguir leyendo]

una primera capa de reactivo (26) sobre el primer electrodo (20), comprendiendo la primera capa de reactivo (26) una oxidorreductasa capaz de facilitar una reacción redox de sustrato; a segundo electrodo (30) sobre la base (10); y una segunda capa de reactivo (36) sobre el segundo electrodo (30), comprendiendo la segunda capa de reactivo una primera especie soluble redox seleccionada entre el grupo que consiste en un complejo de metal de organotransición, complejo de coordinación de metal de transición, y sus mezclas, siendo la primera especie soluble redox capaz de experimentar una reacción redox opuesta a la del sustrato, caracterizada porque ES 2 366 030 T3 la primera capa de reactivo (26) además comprende una molécula orgánica electroactiva capaz de experimentar una reacción redox opuesta a la del sustrato, y porque la segunda capa de reactivo (36) además comprende una segunda especie redox que es una especie de un par redox comprendiendo la primera especie soluble redox y la segunda especie redox, siendo la segunda especie soluble redox capaz de experimentar la reacción redox opuesta a la de la primera especie soluble redox, la relación molar de la primera especie soluble redox a la segunda especie redox es mayor que 1.2:1. 2. La tira de sensor electroquímico de la reivindicación 1, en la que la relación molar de la primera especie soluble redox a la segunda especie redox es mayor que 2:1. 3. La tira de sensor electroquímico de la reivindicación 1, en la que la segunda especie la relación molar de la primera especie soluble redox a la segunda especie redox es mayor que 10:1. 4. La tira de sensor electroquímico de la reivindicación 1, en la que la segunda especie redox está presente en una cantidad menor que 1 parte por mil. 5. La tira de sensor electroquímico de una de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la primera especie soluble redox tiene un potencial de reducción estándar de al menos +0,24 voltios. 6. La tira de sensor electroquímico de una de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la primera especie soluble redox tiene un potencial de reducción estándar de al menos +0,35 volts. 7. La tira de sensor electroquímico de una de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la primera especie soluble redox comprende ferrocianuro o ferricianuro. 8. La tira de sensor electroquímico de una de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la primera especie soluble redox comprende rutenio(II) hexamina o rutenio(III) hexamina. 9. La tira de sensor electroquímico de una de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la oxidorreductasa comprende una enzima seleccionada entre el grupo que consiste en una oxidasa y una deshidrogenasa, y en la que la primera especie soluble redox es una especie reducible. 10. La tira de sensor electroquímico de una de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la oxidorreductasa comprende a reductasa y la primera especie soluble redox es una especie oxidable. 11. La tira de sensor electroquímico de una de las reivindicaciones 1 a 10, en la que la molécula orgánica electroactiva se selecciona entre el grupo que consiste en coenzima pirroloquinolina quinona (PQQ), benzoquinonas sustituidas, naftoquinones sustituidas, N-óxidos, compuestos nitrosos, hidroxilaminas, oxinas, flavinas, fenencinas, fenotiazinas, indofenoles, indiaminas, sales de fenazinio, sales de fenoxazinio, 3-fenilimino-3H-fenotiazinas, 3- fenilimino-3H-fenoxacinas, y sus mezclas. 12. La tira de sensor electroquímico de una de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende además un tercer electrodo (70) sobre la base (10) y una tercera capa de reactivo (76) sobre el tercer electrodo (70), comprendiendo la tercera capa de reactivo (76) una tercera especie soluble redox. 13 13. La tira de sensor electroquímico de la reivindicación 12, en la que la tercera especie soluble redox es sustancialmente idéntica a la primera especie soluble redox. 14. La tira de sensor electroquímico de la reivindicación 12 ó 13, en la que el potencial de funcionamiento del tercer electrodo (70) es adecuado para el potencial de funcionamiento entre el primer y segundo electrodos (20, 30). 5 15. Un procedimiento de preparación de la tira de sensor electroquímico de una de las reivindicaciones 1 a 14, comprendiendo el procedimiento las etapas de: depositar el primer electrodo (20) sobre la base (10); depositar el segundo electrodo (30) sobre la base (10); ES 2 366 030 T3 aplicar la primera capa de reactivo (26) sobre el primer electrodo (20); y 10 aplicar la segunda capa de reactivo (36) sobre el segundo electrodo (30). 16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que la deposición comprende serigrafiar un patrón de carbono conductivo. 17. Un procedimiento de cuantificación de un analito en una muestra, comprendiendo el procedimiento las etapas de: poner en contacto la muestra con una tira de sensor electroquímico de una de las reivindicaciones 1 a 14; 15 aplicar un potencial eléctrico entre el primer y segundo electrodos (20, 30); medir una corriente que pasa a través del primer y segundo electrodos (20, 30) y la muestra; y correlacionar la corriente con una concentración del analito. 18. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que el analito es el sustrato para la oxidorreductasa. 19. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que el analito es un cofactor para la oxidorreductasa. 14 ES 2 366 030 T3 ES 2 366 030 T3 16 ES 2 366 030 T3 17 ES 2 366 030 T3 18 ES 2 366 030 T3 19 ES 2 366 030 T3 ES 2 366 030 T3 21 ES 2 366 030 T3 22 ES 2 366 030 T3 23