Composiciones autolimitantes en términos de dimensión y dispositivos de ensayo para medir analitos en fluidos biológicos.

Una formulación reactiva para medir la cantidad de un analito en un fluido biológico,

que comprende:

(a) un sistema enzimático para reaccionar con dicho analito;

(b) una matriz polimérica hinchable y soluble en agua; y

(c) partículas insolubles en agua que tienen un tamaño nominal de 0, 05 a 20 μm;

en la que la proporción en peso de dichas partículas insolubles en agua a dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua es de 1/2 a 2/1, que se carácteriza porque la formulación reactiva se aplica como un revestimiento que tiene un espesor de 6 a 16 μm.

Composiciones autolimitantes en términos de dimensión y dispositivos de ensayo para medir analitos en fluidos biológicos Campo de la invención Esta invención se refiere en general a formulaciones utilizadas para determinar la cantidad de un analito en fluidos biológicos. En una aplicación importante, la invención se aplica a medir el contenido en glucosa de la sangre u otros fluidos.

Antecedentes de la invención La determinación cuantitativa de analitos en fluidos biológicos, tales como sangre completa, es de gran importancia en el diagnóstico y el tratamiento de ciertos trastornos médicos, por ejemplo, la determinación del nivel de glucosa en la sangre de individuos diabéticos, que deben comprobar con frecuencia su nivel de glucosa en sangre para regular su dieta y su medicación. La medición del contenido en glucosa de la sangre puede realizarse mediante diversos procedimientos. Un procedimiento emplea un biodetector electroquímico que relaciona el contenido en glucosa con una corriente eléctrica medida. Otro procedimiento proporciona una indicación visual del contenido en glucosa, tal como revelando un color mediante la reacción con un indicador. Aunque la presente invención es particularmente útil en las mediciones ópticas, también tiene aplicación en biodetectores electroquímicos.

Existen muchas patentes que describen procedimientos que emplean indicadores que revelan un color u otras respuestas mensurables cuando son químicamente oxidados como última etapa de una serie de reacciones, por ejemplo, procedimientos que emplean enzimas, tales como analito oxidasas (por ejemplo, glucosa oxidasa) o analito deshidrogenasas (por ejemplo, glucosa deshidrogenasa) . Los procedimientos utilizados son similares, pero emplean enzimas, mediadores e indicadores diferentes.

Los procedimientos que emplean enzimas glucosa oxidasas se divulgan en muchas patentes de EEUU y solicitudes de patente. Como ejemplo se indican las patentes de EEUU 4.211.845; 4.808.529; 5.116.729; 5.264.348; 5.620.863; y 2003/0077702 A1. Estas patentes divulgan un procedimiento en el que la glucosa se oxida a ácido glucónico con la liberación de peróxido de hidrógeno. Se menciona que el peróxido de hidrógeno oxida un indicador en presencia de una peroxidasa para producir un color mensurable, indicando el contenido en glucosa de la muestra de sangre. Algunas patentes recientes sugieren un procedimiento en el que la glucosa primero se convierte en ácido glucónico y después en gluconolactona con la liberación de peróxido de hidrógeno. También se ha sugerido que primero se forma la gluconolactona y después se hidroliza al ácido glucónico. Independientemente de cuál es el esquema de procedimiento correcto, las enzimas glucosa oxidasas se han utilizado ampliamente en tiras secas y en otras técnicas para medir el contenido en glucosa de la sangre.

Se han empleado diversos indicadores en detectores de glucosa, tales como indicadores de tipo benzidina y azinas heterocíclicas, por ejemplo, 3, 3', 5, 5'-tetrametilbenzidina y siringaldazina, luminol, o-tolidina, o-dianisitina, entre otros. Otra familia de indicadores son los precursores de tintes de tetrazolio. Los ejemplos de patentes que describen dichos indicadores incluyen las patentes de EEUU 5.126.275, 5.322.680, 5.300.637, 5.290.536,

5.360.595 y 6.586.199. Se emplean indicadores de tetrazolio en una realización preferida de la invención que se describirá a continuación.

De particular interés con respecto a la presente invención es el procedimiento descrito en la patente de EEUU

6.200.773 y en su patente principal, la patente de EEUU 5.902.731. En estas patentes, un ensayo del contenido en glucosa emplea la glucosa deshidrogenasa, como cofactor de NAD o PQQ o sus derivados, un precursor de tinte de tetrazolio, una enzima diaforasa o un análogo, y una sal nitrito. La figura 5 de la patente de EEUU 6.200.773 es un diagrama del procedimiento mediante el cual se detecta la glucosa mediante el revelado de un color a partir de la reducción del precursor del tinte de tetrazolio a formazano.

Una patente anterior relacionada con el uso de enzimas para determinar la cantidad de glucosa en sangre es la patente de EEUU 3.630.957. La glucosa oxidasa y peroxidasa se distribuyen de manera uniforme en una película polimérica resistente al agua para que reaccionen con la glucosa y produzcan un color. La película puede tener un sustrato soporte, por ejemplo una película polimérica. Se sugiere que pueden añadirse cargas, que incluyen creta, dióxido de titanio, ácido silícico coloidal (utilizado en los ejemplos) y similares, y que pueden incluirse pigmentos para que las películas sean opacas. Se aplica sangre a la película que contiene el reactivo y después se limpia antes de leer el color revelado. El uso de cargas opacas para reducir la interferencia con las mediciones de glucosa por los eritrocitos también se analiza en la patente de EEUU 5.968.765.

Otra patente de interés es la patente de EEUU 4.312.834, que describe el uso de una película resistente al agua que incluye partículas insolubles finas, que proporcionan acceso al reactivo y al mismo tiempo bloquean el acceso de componentes más grandes. La película puede tener un soporte en forma de portadores, tales como películas, láminas, etc. Los titulares de la patente estaban preocupados por el acceso de ciertas moléculas, e indican que la cantidad de partículas finas (denominadas "abridoras de película") debe estar dentro de ciertos límites. Se sugieren diversos tipos de partículas, tales como gel de diatomita, gel de sílice, yeso, y similares. Se sugiere el dióxido de titanio, como abridor de película y como una manera de mejorar las propiedades de remisión de la película. En general, en los ejemplos se depositan películas relativamente espesas de 200-400 μm sobre películas de sustrato; en algunos casos se aplican múltiples capas. Al igual que en la patente de EEUU 3.630.957, el exceso de muestra, por ejemplo sangre, se limpia después de que se haya producido la reacción.

Se han descrito tiras de ensayo en muchas patentes, puesto que se emplean mucho para la detección de analitos en muestras biológicas. Cada aplicación de tira de ensayo tiene sus propios problemas exclusivos que debe solucionar si se quieren obtener unos resultados precisos y constantes. El ensayo de sangre completa requiere que los eritrocitos no interfieran con el color que se revela para indicar la presencia de glucosa, o con las mediciones electroquímicas. En algunos casos se incluyen componentes específicos en las tiras de ensayo de modo que los eritrocitos se filtran de la muestra. En otros casos la muestra se limpia después de que haya pasado un periodo de tiempo para que pueda medirse el color revelado. Otro problema que existe cuando se ensaya sangre completa está relacionado con la concentración de eritrocitos en la muestra. Habitualmente se miden por su volumen en la muestra y esto se denomina valor de hematocrito. Puesto que el hematocrito puede variar del 20% al 60% en muestras sanguíneas, las mediciones de glucosa pueden verse afectadas. Además, el movimiento del plasma sanguíneo que porta la glucosa hacia los reactivos para que que se revele el color (o una respuesta electroquímica) puede retrasarse o ser incompleto.

Evitar que los eritrocitos alcancen a los reactivos que reaccionan con la glucosa es un problema para muchos expertos en la técnica. En la tira de ensayo de la patente de EEUU 5.968.765 mencionada anteriormente, a una membrana porosa con un espesor de 50, 8 a 5080 μm se le añade un agente para separar los eritrocitos de la sangre completa, que incluye poli (ácido acrílico) , entre otros, como agente indicador, y una carga opaca, por ejemplo dióxido de titanio, talco, etc. La disolución de revestimiento se deposita sobre la superficie de la membrana porosa o se embebe dentro de la membrana.

En la patente de EEUU 5.306.623, se selecciona un revestimiento capaz de separar la sangre completa de un grupo de polímeros que incluyen poli (ácido vinilsulfónico) , polietilenglicol, poliestireno-ácido sulfónico, hidroxipropilcelulosa, polipropilenglicol, polivinilpirrolidona, y poli (ácido acrílico) . El revestimiento separador se deposita sobre una matriz porosa junto con reactivos para ensayar la sangre.

La sensibilidad de las tiras de ensayo de sangre frente al hematocrito de la sangre completa se analiza en la patente de EEUU 5.789.255. El inventor descubrió que la adición de un polímero de ácido acrílico al 0, 1-2% en p/v de alto peso molecular (>750.000) reduce el efecto de la variación del hematocrito sobre las mediciones de glucosa.

1. Una formulación reactiva para medir la cantidad de un analito en un fluido biológico, que comprende:

(a) un sistema enzimático para reaccionar con dicho analito;

(b) una matriz polimérica hinchable y soluble en agua; y

(c) partículas insolubles en agua que tienen un tamaño nominal de 0, 05 a 20 μm;

en la que la proporción en peso de dichas partículas insolubles en agua a dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua es de 1/2 a 2/1, que se carácteriza porque la formulación reactiva se aplica como un revestimiento que tiene un espesor de 6 a 16 μm.

2. Una formulación reactiva de la reivindicación 1, en la que dicho sistema enzimático se formula para que reaccione con un miembro del grupo que consiste en glucosa, lactato, colesterol, triglicéridos, ácidos grasos libres, bilirrubina, ascorbato, peróxido de hidrógeno, y ácido úrico.

3. Una formulación reactiva de la reivindicación 1, en la que dicho analito es glucosa, y el sistema enzimático incluye un miembro del grupo que consiste en hexoquinasa, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa-PQQ, y glucosa oxidasa.

4. Una formulación reactiva de la reivindicación 1, en la que dichas partículas son al menos un miembro del grupo que consiste en dióxido de titanio, carbonato de calcio, sílice, sulfato de bario, metales pulverizados, y látex.

5. Una formulación reactiva de la reivindicación 1, en la que dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua incluye al menos un miembro del grupo que consiste en poli (ácido acrílico) , poli (alcohol vinílico) , poliestireno sodioácido sulfónico, látex poliacrílico, polietilenglicol, acrilatos de estireno, y sus copolímeros.

6. Una formulación reactiva de la reivindicación 1, que comprende además al menos un tensioactivo, detergente, o espesante.

7. Una formulación reactiva de la reivindicación 1, en la que dicho revestimiento tiene un espesor de 7 a 10 μm.

8. Una formulación reactiva de la reivindicación 1, en la que dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua tiene un peso molecular menor que 100.000.

9. Una formulación reactiva de la reivindicación 1, en la que dichas partículas insolubles en agua tienen un tamaño nominal de 1 a 10 μm.

10. Un procedimiento para medir la cantidad de un analito en un fluido biológico, mediante la aplicación de una muestra de dicho fluido biológico a una tira de ensayo o a un detector electroquímico, y la obtención de una respuesta rápida y estable que no sea sensible al volumen de dicha muestra, comprendiendo dicho procedimiento:

(a) aplicar una muestra de dicho fluido biológico a dicha tira de ensayo o detector electroquímico, comprendiendo dicha tira de ensayo o detector electroquímico un sustrato no poroso sobre el cual se deposita una película que contiene un sistema enzimático para que reaccione con dicho analito en una formulación; y

(b) medir la respuesta de dicha muestra a dicho sistema enzimático mediante procedimientos ópticos o electroquímicos, y determinar la cantidad de dicho analito presente en dicho fluido biológico,

en el que la formulación incluye una matriz polimérica hinchable y soluble en agua, y partículas insolubles en agua que tienen un tamaño nominal de 0, 05 a 20 μm, que se caracteriza porque la película tiene un espesor de 6 a 16 μm.

11. Un procedimiento de la reivindicación 10, en el que dicho analito es glucosa, y dicho fluido biológico es sangre completa.

12. Un procedimiento de la reivindicación 11, en el que dicho sistema enzimático incluye una glucosa oxidasa o una glucosa deshidrogenasa.

13. Un procedimiento de la reivindicación 10, en el que dicha película tiene un espesor de 7 a 10 μm.

14. Un procedimiento de la reivindicación 10, en el que la proporción en peso de dichas partículas a dicha matriz

polimérica es de 1/2 a 2/1.

15. Un procedimiento de la reivindicación 10, en el que dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua es una matriz polimérica que incluye al menos un miembro del grupo que consiste en poli (ácido acrílico) , poli (alcohol vinílico) , poliestireno sodio-ácido sulfúrico, látex poliacrílico, polietilenglicol, acrilatos de estireno, y sus copolímeros.

16. Un procedimiento de la reivindicación 10, en el que dichas partículas son partículas que incluyen al menos un miembro del grupo que consiste en dióxido de titanio, carbonato de calcio, sílice, sulfato de bario, metales pulverizados, y látex.

17. Un procedimiento de la reivindicación 10, en el que dicha matriz polimérica hinchable tiene un peso molecular menor que 100.000.

18. Un procedimiento de la reivindicación 10, en el que dichas partículas insolubles tienen un tamaño nominal de 1 a 10 μm.

19. Una formulación reactiva para medir el contenido en glucosa de sangre completa, que comprende:

(a) un sistema enzimático para oxidar dicha glucosa; y

(b) un indicador;

(c) una matriz polimérica hinchable y soluble en agua; y

(d) partículas insolubles en agua que tienen un tamaño nominal de 0, 05 a 20 μm;

en la que la proporción en peso de las partículas reflectoras de (d) a la matriz polimérica (c) es de 1/2 a 2/1,

que se caracteriza porque la formulación reactiva se aplica como un revestimiento que tiene un espesor de 6 a 16 μm.

20. Una formulación reactiva de la reivindicación 19, en la que dicho sistema enzimático incluye un miembro del grupo que consiste en hexoquinasa, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa-PQQ, y glucosa oxidasa.

21. Una formulación reactiva de la reivindicación 19, en la que dicho sistema enzimático comprende glucosa deshidrogenasa, un cofactor para dicha glucosa deshidrogenasa, un indicador de sal de tetrazolio, y un mediador.

22. Una formulación reactiva de la reivindicación 19, en la que dichas partículas son al menos un miembro del grupo que consiste en dióxido de titanio, carbonato de calcio, sílice, sulfato de bario, metales pulverizados, y látex.

23. Una formulación reactiva de la reivindicación 19, en la que dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua incluye al menos un miembro del grupo que consiste en poli (ácido acrílico) , poli (alcohol vinílico) , poliestireno sodioácido sulfúrico, látex poliacrílico, polietilenglicol, acrilatos de estireno, y sus copolímeros.

24. Una formulación reactiva de la reivindicación 19, en la que dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua se disuelve en una disolución tamponada para mantener un pH deseado.

25. Una formulación reactiva de la reivindicación 19, que comprende además al menos un tensioactivo, detergente, o espesante.

26. Una formulación reactiva de la reivindicación 19, en la que dicho revestimiento tiene un espesor de 7 a 10 μm.

27. Una formulación reactiva de la reivindicación 19, en la que dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua tiene un peso molecular menor que 100.000.

28. Una formulación reactiva de la reivindicación 19, en la que dichas partículas insolubles tienen un tamaño nominal de 1 a 10 μm.

29. Una tira de ensayo para medir el contenido en glucosa de muestras de sangre completa, que comprende:

(a) un sustrato no poroso;

(b) una capa reactiva depositada sobre dicho sustrato, comprendiendo dicha capa reactiva:

(1) un sistema enzimático para oxidar dicha glucosa; y

(2) un indicador;

(3) una matriz polimérica hinchable y soluble en agua;

(4) partículas insolubles en agua que tienen un tamaño nominal de 0, 05 a 20 μm;

(c) una cubierta protectora para dicha capa reactiva de (b) ; que se caracteriza porque la capa reactiva tiene un espesor de 6 a 16 μm; y

(d) una capa adhesiva entre dicha capa reactiva y dicha cubierta protectora, teniendo dicha capa adhesiva un canal capilar para recibir dicha muestra de sangre.

30. Una tira de ensayo de la reividicación 29, en la que dicho sistema enzimático incluye un miembro del grupo que consiste en hexoquinasa, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa-PQQ, y glucosa oxidasa.

31. Una tira de ensayo de la reividicación 29, en la que dicho sistema enzimático comprende glucosa deshidrogenasa, un cofactor para dicha glucosa deshidrogenasa, un indicador de sal de tetrazolio, y un mediador.

32. Una tira de ensayo de la reividicación 29, en la que dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua es al menos un miembro del grupo que consiste en poli (ácido acrílico) , poli (alcohol vinílico) , poliestireno sodio-ácido sulfónico, látex poliacrílico, polietilenglicol, acrilatos de estireno, y sus copolímeros.

33. Una tira de ensayo de la reividicación 29, en la que dichas partículas insolubles en agua son al menos un miembro del grupo que consiste en dióxido de titanio, carbonato de calcio, sílice, sulfato de bario, metales pulverizados, y látex.

34. Una tira de ensayo de la reividicación 29, en la que la proporción en peso de las partículas reflectoras de b (4) a la matriz polimérica de (b) (3) es de 1/2 as 2/1.

35. Una tira de ensayo de la reividicación 29, en la que dicho polímero se disuelve en una disolución tamponada para mantener un pH deseado.

36. Una tira de ensayo de la reividicación 29, en la que dicha capa reactiva de (b) comprende además al menos un tensioactivo, detergente, o espesante.

37. Una tira de ensayo de la reividicación 29, en la que dicha capa reactiva tiene un espesor de 7 a 10 μm.

38. Una tira de ensayo de la reividicación 29, en la que dicho polímero hinchable tiene un peso molecular menor que 100.000.

39. Una tira de ensayo de la reividicación 29, en la que dichas partículas tienen un tamaño nominal de 1 a 10 μm.

40. Un procedimiento para medir la cantidad de glucosa en una muestra de sangre completa, mediante la aplicación de una muestra de sangre a una tira de ensayo, y la obtención de una respuesta rápida y estable que no sea sensible al volumen de dicha muestra de sangre, comprendiendo dicho procedimiento:

(a) aplicar dicha muestra de sangre a dicha tira de ensayo, comprendiendo dicha tira de ensayo un sustrato no poroso sobre el cual se deposita una película fina que contiene un sistema enzimático para que reaccione con dicha glucosa en una formulación que incluye un indicador, una matriz polimérica hinchable y soluble en agua, y partículas insolubles en agua que tienen un tamaño nominal de 0, 05 a 20 μm;

(b) medir la respuesta de dicho indicador, y determinar la cantidad de dicha glucosa en dicha muestra de sangre, que se caracteriza porque la película tiene un espesor de 6 a 16 μm.

41. Un procedimiento de la reivindicación 40, en el que dicho sistema enzimático incluye una glucosa oxidasa o una glucosa deshidrogenasa.

42. Un procedimiento de la reivindicación 40, en el que dicha película fina tiene un espesor de 7 a 10 μm.

43. Un procedimiento de la reivindicación 40, en el que la proporción en peso de dichas partículas a dicha matriz es de 1/2 a 2/1.

44. Un procedimiento de la reivindicación 40, en el que las partículas tienen un tamaño nominal de 1 a 10 μm.

45. Un procedimiento de la reivindicación 40, en el que dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua incluye al menos un miembro del grupo que consiste en poli (ácido acrílico) , poli (alcohol vinílico) , poliestireno sodio-ácido sulfúrico, látex poliacrílico, polietilenglicol, acrilatos de estireno, y sus copolímeros.

46. Un procedimiento de la reivindicación 40, en el que dichas partículas son al menos un miembro del grupo que consiste en dióxido de titanio, carbonato de calcio, sílice, sulfato de bario, metales pulverizados, y látex.

47. Un procedimiento de la reivindicación 40, en el que dicha matriz polimérica hinchable y soluble en agua tiene 5 un peso molecular menor que 100.000.

48. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que dicho analito es glucosa, y el sistema enzimático incluye un miembro del grupo que consiste en hexoquinasa, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa-PQQ, y glucosa oxidasa.

49. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la película comprende además al menos un tensioactivo, 10 detergente, o espesante.

50. El procedimiento de la reivindicación 40, en el que el sistema enzimático incluye un miembro del grupo que consiste en hexoquinasa, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa-PQQ, y glucosa oxidasa.

51. El procedimiento de la reivindicación 40, en el que la película comprende además al menos un tensioactivo, 15 detergente, o espesante.