Sensor electroquímico para mediciones in vivo o ex vivo de la presión parcial de dióxido de carbono de tejido vivo.

Un dispositivo sensor fisiológico (4) para la medición de la pCO2,

comprendiendo el dispositivo:

una cámara cerrada unida, al menos parcialmente, por una membrana (12) permeable a dióxido de carbono; y

al menos dos electrodos (10) dentro de la cámara,

en el que la cámara contiene un líquido sustancialmente exento de electrolito en contacto con los electrodosy la membrana, y caracterizado porque el líquido contiene un excipiente no iónico.

Sensor electroquímico para mediciones in vivo o ex vivo de la presión parcial de dióxido de carbono de tejido vivo.

La invención se refiere a un sensor fisiológico, en particular, para la presión parcial de dióxido de carbono (pCO2) , por ejemplo, in vivo o ex vivo, por ejemplo, en o sobre las superficies de tejidos u órganos corporales.

La isquemia es un término médico para una deficiencia de suministro de sangre a un órgano. Si es severa, puede conducir a muerte del tejido afectado (infarto) . Se puede proporcionar un sensor para medir la pCO2 del tejido, que es un parámetro que aumenta de forma significativa durante las etapas temprana y reversible de la isquemia. Dicho sensor proporciona preferiblemente la capacidad para identificar el comienzo de eventos de isquemia a través de datos de tiempo real.

La isquemia es la causa más prevalente de muerte en el mundo occidental. Así, por ejemplo, el infarto de miocardio, el infarto cerebral y otras afecciones caracterizadas por hipoperfusión a uno o más órganos, son factores principales en la mortalidad.

La reperfusión, inversa de la isquemia, es frecuentemente posible si se detecta una isquemia a tiempo. De este modo, la detección temprana de isquemia seguida por tratamiento químico apropiado (por ejemplo, un agente tal como estreptocinasa, urocinasa o t-PA, el cual sirve para lisar trombos o émbolos) o intervención quirúrgica, pueden salvar el órgano afectado así como la vida del paciente.

Mientras que el corazón puede ser monitorizado de forma continua para detectar isquemias usando un electrocardiógrafo (ECG) , otros órganos pueden llegar a ser severamente isquémicos e incurrir en daño irreversible antes de que se detecte algún síntoma. De hecho, muchos órganos son "silentes" cuando llegan a la isquemia. El fenómeno de infarto de miocardio silente es ahora bien reconocido. Además, el hígado y riñó pueden ser severamente isquémicos sin síntomas de alerta antes de que el daño al órgano sea irreversible.

Se sabe que existe una correlación característica entre la pCO2 en o sobre la superficie de un órgano y la presencia de una isquemia en dicho órgano. Durante la acidosis metabólica del tejido, por ejemplo, durante el metabolismo anaeróbico que se produce en una isquemia, en cualquier órgano o tejido se forman grandes cantidades de dióxido de carbono. El CO2 es, en términos prácticos, libremente permeable a través de la membrana celular y puesto que en la isquemia el flujo sanguíneo para transportar el CO2, está ausente o restringido, se producirá acumulación de CO2 en el tejido isquémico y la pCO2 aumentará en o sobre el tejido isquémico. En general, en el cuerpo sano, la pCO2 máxima en la sangre (sangre venosa) es 7-10 kPa y la pCO2 máxima en tejido sano (aeróbico) , es aproximadamente 1-6 kPa superior, aunque el máximo puede variar entre órganos, por ejemplo, 8-12 kPa para el riñón, 7-11 kPa para el hígado, 8-12 kPa para la serosa intestinal, y 12-19 kPa para mucosa intestinal. Cuando el aporte de oxígeno cae por debajo del nivel crítico de suministro de oxígeno, los valores de pCO2 medidos en el tejido, pueden elevarse de 3 a 10 veces y los niveles elevados de pCO2, dan una indicación clara de metabolismo anaeróbico y por ello, si es apropiado, de isquemia.

Un sensor simple particularmente adecuado para la medición de pCO2, especialmente como parte de una técnica para la monitorización de isquemias, se describe en el documento WO 00/04386.

El sensor comprende una cámara cerrada unida, al menos parcialmente, por una membrana permeable a dióxido de carbono y sustancialmente hermética al agua. La cámara contiene al menos dos electrodos y una película de líquido sustancialmente exento de electrolito, tal como agua desionizada. El líquido entra en contacto con la membrana y ambos electrodos, de manera que el dióxido de carbono que cruza la membrana, aumenta la concentración de iones bicarbonato en el, y por tanto, la conductividad del, líquido.

Los autores de la presente invención han identificado que en algunas circunstancias, incluso una membrana sustancialmente hermética puede permitir el transporte de fluido a través de la membrana si existe un gradiente osmótico suficientemente grande a través de la membrana. Por ejemplo, si se usa el sensor in vivo, puede ocasionarse una presión osmótica suficientemente grande a través de la membrana por la diferencia en osmolaridad entre el cuerpo y el líquido en la cámara, provocando que el agua cruce la membrana. Esto es indeseable puesto que se verá afectada la concentración de iones de bicarbonato en la cámara.

La presente invención busca solucionar este problema recientemente identificado.

Considerada desde un primer aspecto, la invención proporciona un dispositivo sensor fisiológico para la medición de pCO2, comprendiendo el dispositivo:

una cámara cerrada unida, al menos parcialmente, por una membrana permeable a dióxido de carbono; y

al menos dos electrodos dentro de la cámara,

en el que la cámara contiene un líquido sustancialmente exento de electrolito, en contacto con los electrodos y la membrana, y

en el que el líquido contiene un excipiente no iónico.

De este modo, de acuerdo con la invención, el líquido en la cámara contiene un excipiente no iónico. De este modo, la osmolaridad del líquido en la cámara se puede aumentar para prevenir la salida del líquido a través de la membrana, sin afectar las características eléctricas del líquido.

El excipiente debe tener al menos concentración isotónica, es decir, debe ser isosmótico con una solución acuosa de NaCl 0, 9% p/v. Así, la osmolaridad del excipiente en la cámara puede ser mayor que la de NaCl acuoso p/v 0, 9%, preferiblemente mayor que la de NaCl acuoso p/v 1, 8% (dos veces la concentración isotónica) . Se pueden usar osmolaridades mayores que la de NaCl acuoso p/v 4, 5% (cinco veces la concentración isotónica) , o incluso mayores que la de NaCl acuoso p/v 9% (diez veces la concentración isotónica) .

Se puede usar cualquier excipiente adecuado que es añadido a la reacción de bicarbonato en la cámara. El excipiente también debe ser soluble en el líquido, por ejemplo, agua. De forma deseable, el excipiente es también un excipiente farmacéuticamente aceptado para uso intravenoso y con baja viscosidad para el llenado simple de la cámara. El excipiente debe ser preferiblemente esterilizable y estable al almacenamiento. De forma deseable, el excipiente debe inhibir el crecimiento microbiológico.

Un excipiente adecuado es polietilenglicol (PEG) y el excipiente actualmente preferido es propilenglicol.

Sustancialmente exento de electrolito significa que el líquido tiene una osmolaridad iónica no mayor que la de una solución acuosa de cloruro de sodio 5 mM a 37 ºC, preferiblemente no más que la de una solución de cloruro de sodio 500 !M, más especialmente, no mayor que la de una solución de HCl 10-5 a 10-6.

Preferiblemente, el líquido en contacto con los electrodos es acuoso y especialmente de manera preferible es agua,

sustancialmente exenta de electrolito, como se ha definido antes. Del mismo modo, se pueden usar otros disolventes que reaccionan con CO2 aumentando o disminuyendo su conductancia, por ejemplo, por la producción o neutralización de iones. En la práctica, sin embargo, se ha encontrado que funciona particularmente bien el agua desionizada o destilada con o sin la adición de un ácido fuerte (por ejemplo HCl) a una concentración de 0, 1 a 100 !M, preferiblemente de 0, 5 a 50 !M, m

ás especialmente de aproximadamente 1 !M. La función de esta pequeña 25 adición de ácido es, en general, mantener el pH del líquido en 6 o por debajo para evitar contribuciones significativas a la conductancia por iones hidroxilo y mantener la linealidad de las mediciones de pCO2.

Los componentes primarios del sensor de pCO2 son una cámara de electrodo, una membrana permeable a CO2 que forma al menos parte de la pared de la cámara de electrodo, primer y segundo electrodos que tienen superficies dentro de dicha cámara (o que proporcionan superficies internas a dicha cámara) , y un líquido (en general, agua sustancialmente exenta de electrolito) en la cámara de electrodo en contacto con la membrana y el primer y segundo electrodos. El sensor incluye, o se puede conectar a, una fuente de energía CA, un dispositivo para determinar la conductancia (resistencia) , un generador de señal (el cual puede ser parte del medio de determinación) , y opcionalmente un transmisor de señal.

El mecanismo por el cual se determina la pCO2 usando el dispositivo sensor de la invención es directo. En un disolvente prótico puro,... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo sensor fisiológico (4) para la medición de la pCO2, comprendiendo el dispositivo: una cámara cerrada unida, al menos parcialmente, por una membrana (12) permeable a dióxido de carbono; y

al menos dos electrodos (10) dentro de la cámara,

en el que la cámara contiene un líquido sustancialmente exento de electrolito en contacto con los electrodos y la membrana, y caracterizado porque el líquido contiene un excipiente no iónico.

2. Un dispositivo sensor fisiológico según la reivindicación 1, en el que el excipiente no iónico es propilenglicol. 10