Procedimiento para determinar de forma no invasiva los niveles relativos de dos sustancias biológicas.

Procedimiento para determinar de forma no invasiva los niveles relativos de dos sustancias presentes en unsistema biológico,

comprendiendo dicho procedimiento:

- poner en contacto una cámara anódica (1) y una cámara catódica (3) de un dispositivo iontoforético quecomprende unos electrodos reversibles (5, 6) con un sistema biológico (8);

- extraer mediante iontoforesis inversa sustancias cargadas y no cargadas de dicho sistema biológico, yrecoger dichas sustancias cargadas y no cargadas cada una independientemente en el interior de la cámaraanódica (1) o la cámara catódica (3);

- analizar la cantidad recogida de una primera sustancia extraída y una segunda sustancia extraída; en el quedicha primera y segunda sustancias se seleccionan, de tal manera que el número de transporte y/otransferencia de la primera sustancia sea independiente del número de transporte y/o transferencia de lasegunda sustancia;

- posteriormente, determinar la razón de extracción de la primera sustancia con respecto a la segundasustancia para determinar sus niveles relativos en el sistema biológico.

Procedimiento para determinar de forma no invasiva los niveles relativos de dos sustancias biológicas.

Campo de la invención La presente invención se refiere de manera general a un procedimiento para determinar de forma no invasiva los niveles relativos de dos sustancias presentes en un sistema biológico.

Más particularmente, la presente invención se refiere a un procedimiento para determinar los niveles relativos de dos sustancias presentes en un sistema biológico, utilizando la técnica de iontoforesis inversa.

Descripción de la técnica relacionada La detección y/o cuantificación de sustancias endógenas es un factor clave para establecer un diagnóstico médico.

De manera similar, la detección y/o cuantificación de sustancias exógenas tales como fármacos, metabolitos y marcadores de efecto terapéutico o tóxico es un factor clave para determinar si un tratamiento médico es apropiado.

Sin embargo, la detección y/o cuantificación de sustancias endógenas o exógenas requiere de manera general una toma de muestras de sangre invasiva previa con una aguja, con las consecuencias de que el dolor puede acompañar al procedimiento de toma de muestras y puede haber un riesgo de infección bacteriana o vírica tanto para el paciente como para el encargado de tomar muestras.

Un ejemplo en el que se necesita la toma de muestras de una sustancia endógena, al menos varias veces al día durante toda la vida, es en el caso de pacientes que presentan diabetes sacarina.

Para estos pacientes, la información en tiempo real referente a los niveles de glucosa en el organismo es la información más importante en el tratamiento del paciente y en muchos casos, a menudo una cuestión de vida o muerte.

Se ha utilizado un procedimiento no invasivo conocido por el nombre de iontoforesis para conseguir una administración de fármaco aumentada a través de la piel durante muchos años, y más recientemente se ha demostrado que la simetría del procedimiento también permite que se extraigan muestras de moléculas no cargadas e iones biológicamente importantes, en circulación, disueltas en un fluido biológico del espacio subcutáneo hacia la superficie de la piel (una técnica denominada generalmente iontoforesis inversa) .

La técnica de iontoforesis puede definirse como el transporte potenciado de moléculas cargadas o no cargadas a través de biomembranas, en particular piel, bajo la influencia de un gradiente de potencial eléctrico.

El nivel de corriente necesario para potenciar este transporte es indoloro.

Esta técnica evita la necesidad de perforar la piel y por tanto reduce, tremendamente, los riesgos tanto para el paciente como para el encargado de tomar muestras.

La iontoforesis utiliza un dispositivo iontoforético que consiste en una fuente de alimentación y dos compartimentos de electrodo.

Estos compartimentos contienen un electrodo y, normalmente, una disolución de electrolito o un hidrogel conductor.

En el caso de toma de muestras iontoforética, los compartimentos de electrodo contienen un medio de recepción apropiado, por ejemplo solución salina tamponada, en el que se recogen los analitos de interés.

Los compartimentos de electrodo también pueden contener los medios con los que cuantificar el/los analito (s) de interés in situ, o puede retirarse el contenido del compartimento de electrodo a ciertos momentos predeterminados para la determinación del/de los analito (s) en otro aparato.

La iontoforesis puede utilizarse con éxito para extraer, a niveles significativamente elevados, tanto moléculas cargadas como no cargadas de dentro y bajo la piel.

El transporte iontoforético a través de la piel implica dos mecanismos principales.

Uno, la denominada electromigración, se refiere sólo a moléculas cargadas y el otro, la denominada electroósmosis o flujo por convección, puede implicar el transporte tanto de moléculas tanto cargadas como no cargadas. El transporte de electromigración es una consecuencia directa de la interacción del campo eléctrico con iones.

Cuando se aplica el campo eléctrico, los cationes contenidos en la cámara anódica se repelen desde el ánodo hacia y a través de la piel y los cationes endógenos o exógenos se atraen al interior de la cámara catódica.

Por consiguiente, se recogerá un catión endógeno o exógeno en la cámara catódica.

Por el mismo principio, los aniones se repelen desde la cámara catódica y se impulsan dentro y a través de la piel y los aniones endógenos o exógenos se atraen al interior de la cámara anódica sobre la superficie de la piel.

Por consiguiente, se recogerán aniones endógenos o exógenos en la cámara anódica.

El transporte electroosmótico se basa en el hecho de que, a pH neutro, la piel es una membrana cargada negativamente, y por tanto es permeoselectiva a cationes.

Se deduce que, con la aplicación de un campo eléctrico, se lleva más carga a través de la piel mediante iones positivos que mediante iones negativos.

Esto significa que se transfiere más momento al disolvente (es decir, agua) en el sentido del movimiento de cationes de tal manera que las moléculas no cargadas se desplazan por convección junto con el flujo de disolvente a una velocidad que es, para muchas sustancias, significativamente mayor que la posible mediante difusión pasiva.

Por consiguiente, una molécula no cargada endógena o exógena se recogerá en la cámara catódica.

El transporte electroosmótico puede ser particularmente eficaz para sustancias solubles en agua, polares (pero no cargadas) , ya que estos compuestos presentan normalmente una permeabilidad muy escasa a través de la barrera de la piel lipófila (hidrófoba) .

Además, el flujo electroosmótico ayuda por tanto a la toma de muestras de cationes mientras que disminuye, en cierta medida, la toma de muestras de aniones.

Cuando se activa el dispositivo iontoforético, se establece un circuito eléctrico.

La parte exterior del circuito implica electrones que se desplazan a lo largo del cable desde el ánodo hasta el cátodo a través de la fuente de alimentación y la parte interior del circuito implica el movimiento de iones desde una cámara de electrodo hasta la otra a través de la piel y del medio fisiológico.

El número de electrones que fluyen en la parte exterior del circuito determina el número de iones que se mueven en la parte interior.

Por tanto, el flujo de iones es directamente proporcional a la carga total en culombios que ha pasado entre los electrodos desde la fuente de alimentación.

Se conoce que la extracción de una sustancia hasta la superficie de la piel mediante iontoforesis inversa es proporcional al nivel subcutáneo de la sustancia.

La iontoforesis inversa en sí misma no es selectiva de modo que la discriminación viene a nivel de la muestra extraída.

Por tanto, puede extraerse una multitud de especies mediante iontoforesis y someterse a ensayo específicamente.

Basándose en estos principios, los documentos US-A-5.279.543, US-A-5.362.307 y US-A-5.730.714, dan a conocer procedimientos para determinar de forma no invasiva el nivel de una sustancia presente en un sistema biológico.

Estos procedimientos comprenden, de manera general, poner en contacto una cámara anódica y una cámara catódica de un dispositivo de iontoforesis con un sistema biológico; extraer mediante iontoforesis inversa sustancias cargadas y no cargadas del sistema biológico, y recoger dichas sustancias extraídas en la cámara anódica o catódica; analizar la cantidad recogida de una de las sustancias extraídas; y correlacionar el nivel de la sustancia analizada con un patrón.

Basándose en estos procedimientos, los documentos US-A-5.771.890, US-A-5.989.409 y US-A-6.023.629 dan a conocer procedimientos particulares para medir la concentración de una sustancia, en particular glucosa, en un sujeto mamífero.

Sin embargo, en estos procedimientos, el nivel de la sustancia analizada se correlaciona con el nivel de la sustancia en la sangre del paciente, de modo que se requiere una toma de muestras de sangre.

Se han dado a conocer varios dispositivos para determinar de forma no invasiva el nivel de una sustancia presente en un sistema biológico basándose en estos procedimientos, proporcionándose la mayoría de ellos para monitorizar glucosa de forma no invasiva, como por ejemplo el dispositivo comercializado por Cygnus, Inc. (Redwood City, California, EE.UU.) , con el nombre de GlucoWatch® Biographer.

Sin embargo, estos dispositivos tienen que calibrarse cada vez que se encienden, y cada calibración requiere toma de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para determinar de forma no invasiva los niveles relativos de dos sustancias presentes en un sistema biológico, comprendiendo dicho procedimiento:

- poner en contacto una cámara anódica (1) y una cámara catódica (3) de un dispositivo iontoforético que comprende unos electrodos reversibles (5, 6) con un sistema biológico (8) ;

- extraer mediante iontoforesis inversa sustancias cargadas y no cargadas de dicho sistema biológico, y recoger dichas sustancias cargadas y no cargadas cada una independientemente en el interior de la cámara anódica (1) o la cámara catódica (3) ;

- analizar la cantidad recogida de una primera sustancia extraída y una segunda sustancia extraída; en el que dicha primera y segunda sustancias se seleccionan, de tal manera que el número de transporte y/o transferencia de la primera sustancia sea independiente del número de transporte y/o transferencia de la segunda sustancia;

- posteriormente, determinar la razón de extracción de la primera sustancia con respecto a la segunda sustancia para determinar sus niveles relativos en el sistema biológico.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que los electrodos (5, 6) del dispositivo iontoforético son electrodos de plata/cloruro de plata.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que la primera sustancia analizada y la segunda sustancia analizada están contenidas en la misma cámara.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el sistema biológico es un cuerpo humano.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que la densidad de corriente aplicada mediante el dispositivo iontoforético durante la extracción iontoforética no es superior a 0, 5 mA/cm2.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la determinación de la razón de extracción de la primera sustancia con respecto a la segunda sustancia se realiza calculando la razón de la cantidad recogida de la primera sustancia extraída con respecto a la cantidad recogida de la segunda sustancia extraída.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la determinación de la razón de extracción de la primera sustancia con respecto a la segunda sustancia se realiza calculando, en primer lugar, el flujo de la primera sustancia extraída y el flujo de la segunda sustancia, basándose en la cantidad extraída de la primera sustancia y la cantidad extraída de la segunda sustancia, respectivamente, y a continuación, calculando la razón del flujo de la primera sustancia extraída con respecto al flujo de la segunda sustancia extraída.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el análisis de las dos sustancias seleccionadas se realiza mediante técnicas que implican enzimas o biosensores, química selectiva de iones o medición de conductividad.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la primera y segunda sustancias analizadas son susceptibles de cambios en su concentración en el sistema biológico.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la primera sustancia analizada es susceptible de cambios en su concentración en el sistema biológico y la segunda sustancia analizada presenta una concentración sustancialmente constante en el sistema biológico.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la primera sustancia es glucosa.

12. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la primera sustancia es litio.

13. Procedimiento según la reivindicación 11 ó 12, en el que la segunda sustancia es sodio.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la polaridad del electrodo se invierte tras cada ciclo de extracción/análisis.