Un dispositivo de análisis electroquímico que comprende un substrato inferior con un primer electrodo dispuesto sobre el mismo,

un substrato superior con un segundo electrodo dispuesto sobre el mismo, y un espaciador dispuesto entre los substratos inferior y superior y con una abertura en el mismo, mediante el cual se define un espacio receptor de la muestra que tiene una superficie inferior con el primer electrodo dispuesto en la misma, una superficie superior, frente al primer electrodo, con el segundo electrodo dispuesto en la misma, y las paredes laterales formadas a partir de los bordes de la abertura en el separador; y un reactivo que comprende un material redox activo que se oxida en el primer electrodo y que se reduce en el segundo electrodo cuando se usa el dispositivo; en donde en el dispositivo de análisis antes de la introducción de una muestra líquida, el reactivo se dispone en una capa seca que cubre al menos una parte del primer o del segundo electrodo y al menos una parte de las paredes laterales, extendiéndose dicha capa de forma continua desde el electrodo cubierto y hacia arriba a lo largo de las paredes

Antecedentes de la Invención

Esta solicitud se refiere a dispositivos de ensayo electroquímico en forma de tiras de análisis de un único uso para detectar la presencia o cantidad de un analito en una muestra y a los métodos de elaboración y de uso de tales dispositivos.

Se conocen tiras de análisis de un único uso desechables para la detección electroquímica de analitos tales como la glucosa. En tales tiras de análisis, se introduce una muestra en la tira de análisis para ponerla en contacto con al menos dos electrodos. La oxidación o reducción del analito se observa como una corriente generada entre los dos electrodos. Usando como ejemplo la detección de glucosa en una celda de conducción, como se ilustra en la Figura 1, la glucosa se oxida por la enzima glucosa oxidasa para formar gluconolactona y la enzima reducida. La forma oxidada de la enzima se regenera por reacción con un mediador oxidado con la generación resultante del mediador reducido. Este mediador reducido transfiere un electrón a un electrodo, mientras que en el otro electrodo los electrones se transfieren al mediador oxidado, produciéndose así una corriente observable. La Figura 2 muestra la corriente observable como una función del tiempo en una tira de análisis usando un sistema de reactivos enzima/mediador. En la figura, t= 0 es el momento de la aplicación de la muestra. Como se muestra, la corriente se eleva hacía un máximo, y luego disminuye para llegar a una meseta eventual de estado estacionario. Las mediciones para determinar la cantidad de analito se toman después de que se haya alcanzado la corriente máxima, y en general, una vez después de que se haya alcanzado el estado de estacionario.

Antes de que se alcance el máximo en la Figura 2, existe un demora observada que puede constituir una parte significativa del tiempo global de la medición. La duración de esta demora depende de la distancia entre los electrodos, y de la movilidad del mediador empleado en la tira de análisis. La movilidad del mediador es una propiedad del propio mediador, es decir, del coeficiente de difusión, pero también depende de otras propiedades de la muestra tales como el hematocrito y la viscosidad.

A fin de aumentar la comodidad para el usuario, las mejoras para las tiras de análisis de analitos en general, y para las tiras de análisis de glucosa en particular, se han centrado en dos objetivos principales:

menores tiempos de análisis y menores volúmenes de muestra. Hasta cierto

punto, estos dos objetivos se han logrado en conjunto, ya que menores

volúmenes de muestra usan celdas más pequeñas con un menor espaciado

entre electrodos, y un menor espaciado entre electrodos tiene como resultado un tiempo de reacción más corto. Estas celdas siguen teniendo el perfil corriente/tiempo de la Figura 2, y sin embargo así, desarrollan una demora antes de que se pueda tomar una medición. La presente invención elimina esta demora, y por lo tanto proporciona una reducción significativa del tiempo necesario para completar un análisis.

Resumen de la Invención

Según la presente invención, se proporciona un dispositivo de análisis electroquímico con una capa base con un primer electrodo sobre la misma y una capa superior con un segundo electrodo sobre la misma. Los dos electrodos están separados por una capa separadora con una abertura en la misma, de manera que se define un espacio receptor de la muestra con un electrodo en la superficie superior, y el otro electrodo sobre la superficie inferior y las paredes laterales formadas a partir de los bordes de la abertura en el separador. El dispositivo según la invención tiene las características establecidas en la Reivindicación 1.

En una célda de conducción donde se depositan los reactivos para el desarrollo de la reacción electroquímica sobre uno de los electrodos pero no en las paredes laterales, el dispositivo produce un perfil de señal como en la Figura 2. En el dispositivo de la invención, los reactivos se depositan no sólo en este electrodo, sino también en las paredes laterales del espacio receptor de la muestra (Figura 3). Esto tiene como resultado un perfil de señal sin la demora o con una demora menor (Figura 4). En las realizaciones preferentes, los reactivos se extienden sobre toda la altura de las paredes laterales, aunque se pueden lograr mejoras significativas con tan poco como un 25 % de la altura de la pared lateral que esté recubierta con el reactivo.

La invención también proporciona un método para hacer las tiras de análisis de la invención. Según este método, se forma una estructura intermedia que comprende una capa base y una capa de espaciador depositada sobre la misma. La capa de base tiene el primer electrodo dispuesto sobre la misma, y este electrodo se expone a través de una abertura en la capa de espaciador. Así, un pozo o canal está definido por el primer electrodo/capa base y los bordes de la abertura de la capa separadora. En el pozo o canal se introduce un líquido que contiene los reactivos de tal manera que al menos parcialmente, y preferentemente por completo, cubre las paredes laterales del pozo. El líquido entonces se seca, dejando un revestimiento de reactivos en el fondo (primer electrodo) y en las paredes laterales del pozo/canal. A partir de entonces se añaden una capa superior y un segundo electrodo sobre el pozo/canal.

En una realización preferente del método, la capa separadora tiene un revestimiento adhesivo y una lámina de liberación en el lado opuesto de la capa de base y las paredes laterales del pozo se extienden hacia arriba a través de la lámina de liberación. El material reactivo se introduce en el pozo/canal de tal modo que al menos alguna parte de la pared lateral de la lámina de liberación esté cubierta con el líquido que contiene al reactivo antes del secado y preferentemente con el reactivo después del secado. La eliminación posterior de la lámina de liberación tiene como resultado un pozo en el que las paredes laterales están substancialmente completamente cubiertas con el reactivo seco.

Breve Descripción De Los Dibujos

La Figura 1 muestra las reacciones químicas básicas empleadas en una tira de análisis de glucosa.

La Figura 2 muestra la corriente en función del tiempo en una tira de análisis de una tira de análisis de celda de conductancia con los reactivos aplicados únicamente a la parte inferior del pozo.

La Figura 3 muestra una sección transversal a través del espacio receptor de la muestra de un dispositivo según la invención.

La Figura 4 muestra la corriente en función del tiempo en una tira de análisis según la invención.

La Figura 5 muestra una sección transversal a través del espacio receptor de la muestra de un dispositivo según la invención.

La Figura 6 muestra una representación esquemática del método de la invención.

Las figuras 7A y 7B muestran representaciones esquemáticas del método de la invención.

Descripción Detallada De La Invención

La solicitud se refiere a los dispositivos o tiras de análisis electroquímico, del tipo comúnmente usado en la determinación de glucosa en la sangre.

Definiciones

Tal como se usa en la descripción y en las reivindicaciones de esta solicitud, el término "dispositivo de análisis electroquímico" se refiere a un dispositivo que proporciona, por sí solo o en combinación con un medidor reutilizable, a determinación de un analito en una muestra usando un análisis electroquímico. Los dispositivos de análisis electroquímico preferentes son los dispositivos desechables de un único uso del tipo conocido generalmente para la determinación en el hogar de los niveles de glucosa.

El término "analito" como se usa en la descripción y en las reivindicaciones de esta solicitud significa un componente de una muestra que debe medirse. Ejemplos no limitantes de analitos específicos incluyen glucosa, hemoglobina, colesterol y vitamina

C.

Tal como se usa en la descripción y en las reivindicaciones de esta solicitud, el término "electrodo" se refiere a un componente del dispositivo que transfiere electrones a o desde las especies en una muestra introducida en el espacio receptor de la muestra del dispositivo de análisis electroquímico, y que está o puede estar conectado a un circuito para determinar la cantidad de transferencia de electrones que ocurre, ya sea...

1. Un dispositivo de análisis electroquímico que comprende un substrato inferior con un primer electrodo dispuesto sobre el mismo, un substrato superior con un segundo electrodo dispuesto sobre el mismo, y un espaciador dispuesto entre los substratos inferior y superior y con una abertura en el mismo, mediante el cual se define un espacio receptor de la muestra que tiene una superficie inferior con el primer electrodo dispuesto en la misma, una superficie superior, frente al primer electrodo, con el segundo electrodo dispuesto en la misma, y las paredes laterales formadas a partir de los bordes de la abertura en el separador; y un reactivo que comprende un material redox activo que se oxida en el primer electrodo y que se reduce en el segundo electrodo cuando se usa el dispositivo; en donde en el dispositivo de análisis antes de la introducción de una muestra líquida, el reactivo se dispone en una capa seca que cubre al menos una parte del primer o del segundo electrodo y al menos una parte de las paredes laterales, extendiéndose dicha capa de forma continua desde el electrodo cubierto y hacia arriba a lo largo de las paredes.

2. Un dispositivo según la reivindicación 1, en donde el reactivo cubre al menos 25 % de la altura de las paredes laterales, tal como al menos 50% de la altura de las paredes laterales.

3. Un dispositivo según la reivindicación 1, en donde el reactivo cubre al menos 75%, tal como 100% de la altura de las paredes laterales.

4. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el

material redox activo se selecciona a partir del grupo que consiste en: ferricianuro [FeIII(CN)5(ImH)]2− [FeIII(CN)5(Im)]3− [RuIII(NH3)5(ImH)]3+ [RuIII(NH3)5(Im)]2+ [FeII(CN)5(ImH)]3−

[RuII(NH3)5(Im)H]2+ [(NC)5FeII(Im)RuIII(NH3)5]− [(NC)5FeIII(Im)RuIII(NH3)5]0 [(NC)5FeII(Im)RuII(NH3)5]2− Ferroceno (Fc) Ferroceno monosulfonato Ferroceno disulfonato FcCO2H FcCH2CO2H FcCH=CHCO2H Fc(CH2)3CO2H Fc(CH2)4CO2H FcCH2CH(NH2)CO2H FcCH2SCH2CH(NH2)CO2H FcCH2CONH2 Fc(CH2)2CONH2 Fc(CH2)3CONH2 Fc(CH2)4CONH2 FcOH FcCH2OH Fc(CH2)2OH FcCH(Me)OH FcCH2O(CH2)2OH 1,1º-Fc(CH2OH)2 1,2-Fc(CH2OH)2 FcNH2 FcCH2NH2 Fc(CH2)2NH2 Fc(CH2)3NH2 1,1º-Me2FcCH2NH2 FcCH2NMe2 (R)-FcCH(Me)NMe2 (S)-FcCH(Me)NMe2 1,2-Me3SiFcCH2NMe2 FcCH2NMe3 FcCH2NH(CH2)2NH2 1,1º-Me2FcCH(OH)CH2NH2 FcCH(OH)CH2NH2 FcCH:CHCH(OH)CH2NH2 Fc(CH2)2CH(OH)CH2NH2 FcCH2CH(NH2 )CH2OH FcCH2CH(CH2NH2)CH2OH FcCH2NH(CH2)2OH 1,1º-Me2FcCHOCONHCH2 FcCH(OH)(CH2)2NH2 1,1º-Me2 FcCH(OH)CH2NHAc FcB(OH)3 FcC6H4OPO3Na2 Os(4,7-dmphen)3 Os(3,4,7,8-tmphen)3 Os(5,6-dmphen)3 Os(bpy)3Cl2 Os(5-mphen)3 Os(5-Cl-phen)3 Os(5-NO2-phen)3 Os(5-phphen)3 Os(2,9-dm-4,7-dpphen)3 Ru(4,7-dmphen)3 Ru(3,4,7,8-tmphen)3 Ru(5-mphen)3 Ru(5,6-dmphen)3 Ru(phen)3 [Ru(4,4º-diNH2 -bipy)3]2+ Os(bpy)3 Os(dmbpy)3 Ru(bpy)3 Ru(4,4º-diNH2-bpy)3 Ru(4,4º-diCO2Etbpy)3 Os(bpy)2dmbpy Os(bpy)2 (HIm)2

Os(bpy)2(2MeHIm)2 Os(bpy)2(4MeHIm)2 Os(dmbpy)2(HIm)2 Os(bpy)2Cl(HIm) Os(bpy)2Cl(1-MeIm) Os(dmbpy)2Cl(HIm) Os(dmbpy)2Cl(1-MeIm) Ru(bpy)2(5,5ºdiNH2-bpy) Ru(bpy)2(5,5ºdiCO2Etbpy) Ru(bpy)2(4,4ºdiCO2Etbpy)

o las formas redox complementarias (oxidadas o reducidas) de los mismos, donde Et es etilo, bpy es bipiridilo, dmbpy es dimetil-bipiridilo, MeIm es Nmetil-imidazol, MeHIm es metil-imidazol, HIm es imidazol, phen es fenantrolina, mphen es metil-fenantrolina, dmphen es dimetil-fenantrolina, tmphen es tetrametil-fenantrolina, dmdpphen es dimetil-difenil-fenantrolina, phphen es fenil-fenantrolina.

5. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el reactivo además comprende glucosa oxidasa.

6. Un método de hacer un dispositivo de análisis electroquímico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que comprende las etapas de:

(a) formar un substrato inferior con un primer electrodo dispuesto sobre el mismo;

(b) formar la capa de espaciador sobre el substrato inferior, teniendo dicha capa de separador una abertura conformada en la misma a través de la cual está expuesto el primer electrodo y las paredes laterales dentro de la abertura;

(c) introducir el reactivo líquido que comprende un material redox activo en la abertura de la capa de espaciador,

(d) secar el reactivo líquido para formar un reactivo seco, en donde el reactivo líquido se introduce a la abertura de tal manera que al secarse se forma una capa de reactivo seco que cubre al menos una parte del primer electrodo y al menos una parte de las paredes laterales; y

(e) colocar un substrato superior con un segundo electrodo dispuesto sobre el mismo sobre la capa de espaciador alineado para tener al segundo electrodo enfrentado al primer electrodo, para de ese modo formar un espacio receptor de la muestra que tiene una primera superficie con el primer electrodo dispuesto sobre la misma, una segunda superficie, frente a la primera superficie, teniendo el segundo electrodo dispuesto sobre la misma, y las paredes laterales formadas a partir de los bordes de la abertura en el espaciador.

7. Un método según la reivindicación 8, en donde la capa de espaciador aplicada en la etapa (b) comprende un revestimiento de adhesivo y una lámina de liberación dispuesta sobre el lado de la capa de separador de espaldas al primer electrodo, mediante el cual una parte de las paredes laterales se forman a partir de la lámina de liberación, comprendiendo además la etapa de quitar la lámina de liberación después del secado del reactivo líquido para exponer la capa de adhesivo.

8. Un método según la reivindicación 7, en donde el reactivo líquido se introduce en la abertura en un volumen suficiente para llenar la abertura a un nivel que al menos cubre parcialmente la parte de las paredes laterales formadas a partir de la lámina de liberación.

9. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en donde el reactivo líquido se introduce en un volumen suficiente para llenar la abertura a un nivel que cubre parcialmente la parte de las paredes laterales de la abertura.

10. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en donde la abertura es en la forma de un pozo que está limitado por las paredes laterales en todos los lados o en la forma de un canal limitado por las paredes laterales en sólo dos lados opuestos.

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