Dispositivo de pruebas microfluídicas.

Dispositivo microfluídico para determinar una cantidad de un analito en una muestra,

que comprende:

una placa base realizada en un material dieléctrico y que tiene un sistema de electrodos, en el que la placa base (101) comprende un extremo próximo, cuyo extremo próximo (109) incluye, como mínimo, dos electrodos (103, 105, 107);

una capa de reacción sobre, como mínimo, uno de los electrodos que comprende reactivos para producir una señal detectable como respuesta a una cantidad de analito de la muestra;

un material hidrofílico poroso (115) para mantener una muestra de líquido en contacto con la placa base (101);

una capa hidrofóbica protectora (117) dispuesta sobre el material hidrofílico poroso (115);

una tapa (119) realizado en un material dieléctrico y que tiene un extremo próximo y un extremo distal comprendido sobre la capa hidrofóbica protectora (117) y que contiene una abertura que proporciona comunicación de fluido entre los electrodos y el exterior del dispositivo,

caracterizado porque la capa hidrofóbica protectora (117) recubre, como mínimo, dicho extremo próximo (109) en el que están dispuestos dichos, como mínimo, dos electrodos (103, 105, 107) .

Dispositivo de pruebas microfluídicas Campo de la invención La presente invención se refiere a biosensores que tienen características mejoradas de aplicación y medición de muestras, y a procedimientos para su utilización.

Antecedentes de la invención En estos últimos años, los cuidados médicos han cambiado de manera dramática, pasando de utilizar análisis de laboratorios clínicos de muestras a pruebas realizadas en el punto en que se llevan a cabo los cuidados médicos, en el consultorio del médico, o junto al propio enfermo. Se utilizan frecuentemente biosensores de enzimas de un solo uso para llevar a cabo estas pruebas rápidas. Tomando el ensayo de glucosa como ejemplo, las pruebas domésticas por parte del paciente son actualmente habituales y necesarias para el control apropiado de la enfermedad. Para llevar a cabo una prueba doméstica utilizando un biosensor de glucosa, el paciente diabético perfora el dedo para recoger una pequeña cantidad de sangre. El paciente aplica la sangre a la tira de pruebas del biosensor y al cabo de unos pocos segundos el medidor que forma parte del biosensor registra datos eléctricos del biosensor y calcula la concentración de glucosa en la sangre del paciente. Esta información es utilizada para tomar decisiones con respecto a cuanta insulina se debe administrar y en qué momento.

A pesar de los avances conseguidos en la medición rápida y precisa de metabolitos, la colaboración del paciente sigue siendo un problema significativo debido al dolor asociado a la extracción de sangre. Para reducir el dolor y aumentar la conformidad del paciente, se utilizan, en la actualidad, nuevos dispositivos de lanceta que obtienen sangre del antebrazo o del muslo. Estos dispositivos de lanceta provocan menos dolor porque en estos lugares del cuerpo hay un número menor de terminales nerviosos. No obstante, también existen menores vasos sanguíneos superficiales, lo que hace difícil obtener suficiente sangre para la prueba. De modo general, los pacientes se encuentran con que, si bien el dispositivo de lanceta produce menos dolor, también se obtiene una cantidad menor de sangre. Esto es un problema porque los biosensores de la técnica anterior requieren varios microlitros de sangre para llenar correctamente el canal capilar y para su funcionamiento. Si el volumen de la muestra es demasiado reducido, el canal capilar no quedará apropiadamente lleno. La prueba, o bien no funcionará o proporcionará resultados imprecisos. Entonces, el paciente tendrá que descartar la tira de pruebas mal llenada y volver a empezar. El paciente tendrá que pincharse nuevamente con la lanceta, por lo menos otra vez, utilizando una segunda tira de pruebas. Esta situación es muy difícil e incómoda para algunos pacientes y reduce su conformidad con respecto al control de la sangre. Como consecuencia, estos pacientes tienen dificultades en el control y tratamiento correcto de su enfermedad.

Se disponen varios ejemplos de biosensores. Por ejemplo, las patentes US 5.120.420 y 5.320.732 a Nankai, US

5.141. 868 a Shanks y la solicitud de patente 2003/0196894 a Cai dan a conocer biosensores de glucosa de un solo uso. Estos biosensores están construidos a base de dos capas de plástico, laminadas sobre separadores y, por lo tanto, mantenidas conjuntamente. Esta estructura forma un canal capilar ventilado que succiona una muestra aplicada hacia el interior y encima de un área de pruebas. La ventilación es necesaria para que el canal capilar funcione adecuadamente. Cuando la muestra fluye hacia dentro del canal por flujo capilar, la muestra establece contacto con la capa de enzima y los electrodos, que detectan y opcionalmente miden un analito en la muestra.

El documento WO 99/13100 A1 da a conocer un sensor electroquímico que comprende tres electrodos sobre un sustrato dieléctrico. Una serie de capas de material hidrofóbico aislante, cada una de las cuales comprende una abertura y rejillas hidrofílicas, están formadas sobre el sustrato, y electrodos para definir un espacio como muestra. Una capa de recubrimiento tiene una abertura para el acceso de la muestra a las capas de rejilla situadas por debajo. Las capas de material aislante hidrofóbico no cubren parte alguna de los electrodos.

La patente US 6. 491. 803 da a conocer una tira de pruebas de un biosensor, que comprende un sustrato dieléctrico, un par de electrodos, estando los electrodos recubiertos por una película de reacción. Una capa aislante con una abertura lateral recubierta por un recubrimiento reticular hidrofóbico permite la introducción de muestras desde la abertura lateral mediante capilaridad.

De acuerdo con ello, existe una necesidad continuada en la técnica de los biosensores y procedimientos que proporcionan una aplicación mejorada de muestras y mejores características de medición.

Resumen de la invención La presente invención da a conocer dispositivos de prueba para la medición de la presencia o cantidad de un analito en un fluido biológico. Los dispositivos de prueba contienen componentes materiales que están reunidos para formar el dispositivo. Estos dispositivos requieren un mínimo de volumen de muestra, y pueden ser utilizados para determinar de manera precisa la cantidad de un analito en un fluido de muestra. Los dispositivos tienen una placa de base que tiene un sistema de electrodos incorporado en la misma, y un material poroso hidrofílico situado sobre la placa de base. Una capa protectora hidrofóbica está situada sobre el material poroso hidrofílico, y un recubrimiento está situado sobre la capa protectora hidrofóbica. En una realización, la capa de protección es porosa y permite el paso de aire desde la cámara de reacción al exterior del dispositivo. Algunas realizaciones utilizan también una capa aislante que puede estar situada entre la capa de base y el material poroso hidrofílico. El recubrimiento del dispositivo tiene una abertura presente en el mismo, que está situada sobre los electrodos, de manera que los electrodos comunican con el exterior del dispositivo a través de la abertura. La capa aislante puede tener también una abertura situada en la misma, que en una realización es una ranura situada para alinearse con la abertura del recubrimiento. De esta manera, en estas realizaciones, los electrodos comunican con el exterior del dispositivo a través de la ranura y la abertura del recubrimiento. La capa del material hidrofílico poroso y la capa protectora hidrofóbica no recubren necesariamente la totalidad de la placa de base, sino que recubren, como mínimo, el área situada por encima de la ranura en la capa aislante (cuando existe) o el área situada por debajo de la abertura en el recubrimiento. La invención da a conocer, asimismo, procedimientos para la fabricación de los dispositivos y procedimientos para su utilización.

En un primer aspecto, la presente invención da a conocer dispositivos microfluídicos para determinar la cantidad de un analito en una muestra. Los dispositivos tienen una placa de base realizada mediante un material dieléctrico y tiene un sistema de electrodos en el que la placa de base comprende un extremo próximo, el cual incluye, como mínimo, dos electrodos en un material dieléctrico. Una capa de reacción se encuentra presente sobre, como mínimo, uno de los electrodos, teniendo reactivos para producir una señal detectable como respuesta a una cantidad de analito de la muestra. Los dispositivos tienen también un material poroso hidrofílico que retiene una muestra de líquido en contacto con la placa base, y una capa protectora hidrofílica dispuesta sobre el material poroso hidrofílico. El dispositivo contiene también un recubrimiento realizado a base de un material dieléctrico que tiene un extremo próximo y un extremo distal. El recubrimiento está situado sobre la capa protectora hidrofóbica y tiene una abertura que proporciona comunicación entre los electrodos y el exterior del dispositivo. La capa protectora hidrofóbica recubre, como mínimo, dicho extremo próximo, en el que están dispuestos dichos, como mínimo, dos electrodos. En una realización, la abertura es una ranura que se extiende desde un extremo próximo hacia el extremo distal del dispositivo.

En una realización, el dispositivo tiene también una capa aislante dispuesta entre la placa de base y el material poroso hidrofílico, y que tiene una ranura. En una realización, la ranura está situada en alineación con la abertura del recubrimiento del dispositivo. La abertura del recubrimiento puede encontrarse presente también como una ranura, y las dos ranuras pueden estar alienadas. Los, como mínimo, dos electrodos del dispositivo pueden ser, por ejemplo,... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo microfluídico para determinar una cantidad de un analito en una muestra, que comprende:

una placa base realizada en un material dieléctrico y que tiene un sistema de electrodos, en el que la placa base (101) comprende un extremo próximo, cuyo extremo próximo (109) incluye, como mínimo, dos electrodos (103, 105, 107) ; una capa de reacción sobre, como mínimo, uno de los electrodos que comprende reactivos para producir una señal detectable como respuesta a una cantidad de analito de la muestra; un material hidrofílico poroso (115) para mantener una muestra de líquido en contacto con la placa base (101) ; una capa hidrofóbica protectora (117) dispuesta sobre el material hidrofílico poroso (115) ; una tapa (119) realizado en un material dieléctrico y que tiene un extremo próximo y un extremo distal comprendido sobre la capa hidrofóbica protectora (117) y que contiene una abertura que proporciona comunicación de fluido entre los electrodos y el exterior del dispositivo, caracterizado porque la capa hidrofóbica protectora (117) recubre, como mínimo, dicho extremo próximo (109) en el que están dispuestos dichos, como mínimo, dos electrodos (103, 105, 107) .

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, que comprende, además, una capa aislante (111) dispuesta entre la placa de base (101) y el material hidrofílico poroso (115) , de manera que la capa aislante (111) comprende una ranura (113) , y está formado por un material hidrofóbico dieléctrico, y en el que el material hidrofílico poroso (115) está dispuesto entre la capa aislante (111) y la capa hidrofóbica protectora (117) .

3. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que los, como mínimo, dos electrodos (103, 105, 107) comprenden un electrodo de trabajo (103) , un electrodo de referencia (105) , y un contraelectrodo (107) .

4. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que la placa base (101) está realizada en un material seleccionado entre el grupo que consiste en carbono, poliestireno, policarbonato, y un poliéster.

5. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que el material hidrofílico poroso (115) es seleccionado entre el grupo que consiste en: un gel, una fibra de vidrio, un plástico poroso, una rejilla, un material de celulosa y un poliéster.

6. Dispositivo, según la reivindicación 5, en el que el material hidrofílico poroso (115) es una rejilla.

7. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que la capa protectora (117) está formada por un material seleccionado entre el grupo que consiste en: un gel, fibra de vidrio, plásticos porosos, material de celulosa, un poliéster, y una rejilla.

8. Dispositivo, según la reivindicación 7, en el que la capa protectora (117) se encuentra presente en forma de una rejilla.

9. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que la tapa (119) está formada por un material hidrofóbico, no conductor, seleccionado entre el grupo que consiste en: una tinta, un adhesivo, cinta adhesiva, un plástico, material de celuloide, vidrio, y un elemento laminar no conductor; y en el que la abertura de la tapa (119) comprende una ranura que se extiende desde el extremo próximo al extremo distal de la tapa.

10. Dispositivo, según la reivindicación 2, en el que la tapa (119) y la capa aislante (111) están formados por un material no conductor, seleccionado entre el grupo que consiste en: una tinta, un adhesivo, una cinta adhesiva, un plástico, un material de celuloide, vidrio, y un elemento laminar no conductor; y en el que la abertura de la tapa comprende una segunda ranura que se extiende desde el extremo próximo al extremo distal de la tapa (119) y está alineada con la ranura (113) de la capa aislante (111) .

11. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que el material poroso hidrofílico (115) y la capa de protección (117) cubren, como mínimo, una parte próxima de la placa base (101) y los, como mínimo, dos electrodos (103, 105, 107) comunican con el exterior del dispositivo a través de una abertura en una parte próxima de la tapa.

12. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que la capa protectora (117) está situada entre el material hidrofílico poroso (115) y la etapa (119) , y se extiende sobre la abertura de la tapa.

13. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que la capa de reacción comprende glucosa oxidasa.

14. Dispositivo, según la reivindicación 3, en el que el contraelectrodo (107) es el más próximo al extremo próximo de placa de base (101) , y el electrodo de referencia (105) es el más alejado con respecto al extremo próximo de la placa de base (101) .

15. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que el material hidrofílico poroso (115) está dispuesto sobre la placa base (101) , la capa hidrofóbica protectora (117) está dispuesta sobre el material hidrofílico poroso (115) , y la tapa está dispuesta sobre, como mínimo, la capa hidrofóbica protectora (117) .

16. Dispositivo, según la reivindicación 2, en el que la placa base (101) , la ranura (113) , y el material hidrofílico poroso (115) definen una cámara de reacción, y la capa de reacción está comprendida dentro de la cámara de reacción.

17. Procedimiento para determinar la concentración de un analito en una muestra de fluido, que comprende:

colocar una parte de la muestra sobre un dispositivo de prueba, que comprende:

una placa de base (101) realizada en material dieléctrico y que tiene un material de electrodos en el que la placa de base (101) comprende un extremo próximo, cuyo extremo próximo (109) comprende, como mínimo, dos electrodos; una capa de reacción sobre, como mínimo, uno de los electrodos, que comprende materiales para la producción de una señal detectable como respuesta a una cantidad de analito de la muestra;

un material hidrofílico poroso (115) para la aspiración por capilaridad de la muestra de líquido a establecer contacto con la primera capa; una capa hidrofóbica protectora (117) comprendida sobre el material de capilaridad, de manera que la capa hidrofóbica protectora (117) recubre, como mínimo, una parte de dicha placa de base (101) , comprendiendo dichos, como mínimo, dos electrodos (103, 105, 107) ; y una tapa (119) realizada en un material hidrofóbico, dieléctrico, y que tiene un extremo próximo y un extremo distal comprendido sobre la capa hidrofóbica (117) y que contiene una abertura que proporciona comunicación de fluido entre los electrodos (103, 105, 107) y el exterior del dispositivo;

insertando el dispositivo de prueba en un sistema de detección electrónico, de manera que el dispositivo de prueba es conectado al sistema de detección a través de los conductores de contacto del dispositivo de prueba; determinando la concentración del analito en la muestra de fluido.

18. Procedimiento, según la reivindicación 17, en el que:

el dispositivo comprende, además, una capa aislante (111) dispuesta entre la placa de base (101) y el material hidrofílico poroso (115) , de manera que la capa aislante está formada por material hidrofóbico, material dieléctrico y comprende una ranura alineada con la abertura de la tapa.

19. Procedimiento, según la reivindicación 17, en el que:

los, como mínimo, dos electrodos (103, 105, 107) son tres electrodos que comprenden un electrodo de trabajo (103) , un electrodo de referencia (105) , y un contraelectrodo (107) ;

45 la placa de base (101) está realizada en un material seleccionado entre el grupo que consiste en: carbono, poliestireno, policarbonato, y un poliéster; el material hidrofílico poroso (115) es un material seleccionado entre el grupo que consiste en: un gel, una fibra de vidrio, un plástico poroso, un material celulósico y un poliéster; la capa hidrofóbica protectora (117) está formada por un material seleccionado entre el grupo que consiste en: un 50 gel, una fibra de vidrio, un plástico poroso, un material celulósico, y un poliéster; y la tapa (119) y la capa aislante (111) están formados por un material, no conductor, seleccionado entre el grupo que consiste en una tinta, un adhesivo, una cinta adhesiva, un plástico, un material de celuloide, un cristal, y un elemento laminar no conductor.