Medio auxiliar analítico con recubrimiento hidrófilo que contiene nanopartículas con estructura de dióxido de silicio.

Medio auxiliar analítico que comprende una superficie al menos parcialmente revestida con un recubrimiento hidrófilo,

caracterizado porque el recubrimiento hidrófilo contiene nanopartículas con estructura de dióxido de silicio cuyo tamaño medio de partícula determinado según la norma DIN ISO 22412:2008 está comprendido entre 1 y 500 nm y las nanopartículas comprenden grupos de estructura (I) o (II)**Fórmula**

, donde, en cada grupo de la estructura (I) R está escogido independientemente del grupo formado por H, un ion que contiene un metal,**Fórmula**

y donde Rw, Rx, Ry y Rz están escogidos independientemente entre H y alquilo,

y donde Ra, Rb y Rc, independientemente entre sí, son radicales opcionalmente sustituidos elegidos del grupo formado por H, alquilo, arilo, heteroarilo, cicloalquilo, cicloheteroarilo, alquenilo y alcoxialquilo,

y donde n, m y p, independientemente entre sí, son 0 o 1,

y donde M+ es un ion metálico y A- un anión fisiológicamente compatible.

Medio auxiliar analítico con recubrimiento hidrófilo que contiene nanopartículas con estructura de dióxido de silicio Ámbito de la presente invención

La presente invención se refiere a un medio auxiliar analítico que comprende una superficie al menos parcialmente revestida con un recubrimiento hidrófilo, el cual contiene nanopartículas con estructura de dióxido de silicio cuyo tamaño medio de partícula determinado según la norma DIN ISO 22412:28 (dispersión dinámica de luz) está comprendido entre 1 y 5 nm. Además la presente invención se refiere a un método para elaborar un medio auxiliar analítico que comprende una superficie al menos parcialmente revestida con un recubrimiento hidrófilo, el cual contiene nanopartículas con estructura de dióxido de silicio cuyo tamaño medio de partícula determinado según la norma DIN ISO 22412:28 (dispersión dinámica de luz) está comprendido entre 1 y 5 nm. Asimismo la presente invención se refiere a un medio auxiliar analítico que puede elaborarse mediante este método y a un dispositivo de toma de muestras que lleva dicho medio auxiliar analítico revestido al menos parcialmente.

Estado técnico

En el estado técnico se describen numerosos medios auxiliares analíticos, sobre todo para la determinación analítica rápida y cuantitativa de componentes de muestras líquidas, por ejemplo en forma de tiras de ensayo o materiales de ensayo en forma de cinta o bien en sistemas integrados donde el elemento de ensayo forma parte de un dispositivo de toma de muestras. Para simplificar la producción y reducir costes y por razones de estabilidad de las piezas, los elementos de ensayo corrientes suelen fabricarse de plástico o metal y en la mayoría de los casos presentan una superficie relativamente hidrófoba que no es apropiada para una humectación rápida y uniforme del medio auxiliar analítico con las muestras líquidas, predominantemente acuosas.

Así, por ejemplo, de la patente WO 27/45412 se conocen dispositivos de toma de muestras para la extracción de líquidos corporales, que llevan una pieza acicular y un elemento de ensayo con el que al menos puede determinarse cualitativa o cuantitativamente un analito en el líquido corporal. La muestra del líquido corporal es transportada a lo largo de la pieza acicular hacia el elemento de ensayo. Como en general el lugar de la piel donde pincha la pieza acicular está distanciado del elemento de ensayo, la muestra del líquido corporal debe atravesar por regla general algunos milímetros a lo largo de los capilares para llegar al elemento de ensayo. Normalmente se emplean piezas aciculares de acero que tienen una superficie bastante hidrófoba y por tanto son poco adecuadas para el transporte del líquido corporal acuoso

Para aumentar la velocidad de flujo del líquido corporal a lo largo de la pieza acicular, la patente EP 2 25 287 A1 describe la modificación de la superficie de la pieza acicular con un recubrimiento hidrófilo. Como recubrimientos hidrófilos se mencionan especialmente tensioactivos no iónicos como polisorbato.

De modo análogo la patente EP 2 14 727 A1 describe recubrimientos de óxidos metálicos hidrofilizables, como por ejemplo AIOOH, TiOx, SÍO2 o similares, los cuales se aplican y fijan, por ejemplo, en forma de partículas discretas en suspensiones. También se conoce del estado técnico el empleo de compuestos orgánicos poliméricos, como por ejemplo PVP-PEG, de poliácidos orgánicos hidrosolubles o sus sales, como por ejemplo PAA o sales de heparina, en calidad de recubrimiento hidrófilo.

Para formar una superficie hidrófila sobre la pieza acicular también es posible una hidrofilización por medios físico- químicos, como por ejemplo el ataque corrosivo de una superficie de acero o un tratamiento de plasma o corona, a fin de crear superficies metálicas activas. Estos efectos suelen ser temporales y por lo tanto solo son en general medidas auxiliares para preparar la superficie de la pieza acicular de cara a un posterior recubrimiento.

Para mejorar el transporte del líquido corporal a lo largo de la pieza acicular se puede prever adicionalmente una estructura superficial con actividad capilar que, de forma especialmente ventajosa para la velocidad de transporte del líquido corporal a lo largo de la pieza acicular, puede consistir en un recubrimiento hidrófilo.

En la patente EP 1 887 355 A1 se describe una pieza acicular en forma de sistema microfluídico para el transporte capilar de un líquido, así como un método para aplicar un recubrimiento superficial hidrófilo sobre una pieza acicular de este tipo. Como materiales de recubrimiento superficial se usa poli(ácido acrílico), poliacrilato, sulfato de dextrano y/o sulfato de condroitina. Se prefiere especialmente una estructura superficial configurada como microcanal en la pieza acicular, provista de un recubrimiento superficial hidrófilo de tal tipo, para garantizar un transporte rápido y seguro del líquido corporal a lo largo de la pieza acicular.

Sin embargo los materiales de recubrimiento descritos en el estado técnico tienen frecuentemente una estabilidad insuficiente, sobre todo a largo plazo. Como causas de estabilidad insuficiente cabe mencionar por ejemplo la poca adherencia del recubrimiento a la superficie del substrato, con la posible consecuencia de que se desprenda durante el proceso de recubrimiento o durante el almacenamiento o el uso del substrato, por ejemplo al pincharen la piel con una pieza acicular recubierta de este modo. El recubrimiento hidrófilo también puede ser inestable durante un mayor

tiempo de almacenamiento a la temperatura ambiente o frente a oscilaciones de temperatura. Además algunos compuestos muestran poca estabilidad cuando se someten a condiciones de esterilización y/o cuando hay emisión de gases de un envoltorio.

En particular la inestabilidad frente a materiales de envasado tiene a menudo como consecuencia, por ejemplo, que la hidrofilia de los substratos con recubrimiento superficial envasados en materiales plásticos disminuya en gran medida durante el almacenamiento y ya no pueda garantizarse una hidrofilia suficiente de los substratos después del almacenamiento. Esta pérdida de hidrofilia puede explicarse, por ejemplo, por la adsorción de componentes volátiles de los materiales de envasado, que en general son apolares.

Para contrarrestar esa pérdida de hidrofilia la patente WO 28/15227 describe el uso de embalajes específicos que llevan una protección suelta para el recubrimiento hidrófilo y/o adsorbentes incluidos en el envase, con el fin de impedir la adsorción de dichos componentes volátiles al recubrimiento hidrófilo. No obstante los envases propuestos en la patente WO 28/15227 son complicados, costosos y en particular inapropiados para un aparato medidor de funcionamiento automático que también debe desembalar de forma segura los substratos de los envases.

En la patente US 27179373 A1 se revelan dispositivos y métodos de extracción de una muestra líquida. Entre otras cosas se revela un aparato de extracción integrado que lleva un detector de analitos y un medio gradiente para impeler el transporte de una muestra líquida desde un punto de contacto hacia un punto de detección. El aparato de extracción integrado presenta una estructura estratificada en varias capas. Entre ellas se prevé una primera capa y otra segunda configurada como capa superficial. Mediante un recubrimiento en polvo de nanopartículas de sílice pirogénica se genera una superficie hidrófila.

Por tanto hay necesidad de medios auxiliares analíticos con recubrimientos hidrófilos que tengan una estabilidad suficiente, incluso en presencia de componentes volátiles, en general apolares, de los materiales de embalaje.

Objetivo de la presente invención

Por consiguiente la presente invención tiene por objeto proporcionar un medio auxiliar analítico provisto de un recubrimiento hidrófilo que posea características humectantes ventajosas y una gran estabilidad.

Revelación de la presente invención

La presente invención resuelve este objetivo según el contenido de las reivindicaciones independientes. Las formas de ejecución ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Se encontró sorprendentemente que al usar nanopartículas con estructura de dióxido de silicio y un tamaño medio de partícula en el intervalo de 1 hasta 5 nm, - medido según la norma DIN ISO 22412:28 (dispersión dinámica de luz) - para recubrir medios auxiliares analíticos se obtienen medios de este tipo con propiedades especialmente ventajosas. Los medios auxiliares analíticos recubiertos de este modo se distinguen ventajosamente por su hidrofilia y humectabilidad. Además el recubrimiento tiene una gran estabilidad.

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1. Medio auxiliar analítico que comprende una superficie al menos parcialmente revestida con un recubrimiento hidrófilo,

caracterizado porque el recubrimiento hidrófilo contiene nanopartículas con estructura de dióxido de silicio cuyo tamaño medio de partícula determinado según la norma DIN ISO 22412:28 está comprendido entre 1 y 5 nm y las nanopartículas comprenden grupos de estructura (I) o (II)

j-Si-OR

(I)

M+ A'

Ksí-o

(n) ,

donde, en cada grupo de la estructura (I) R está escogido independientemente del grupo formado por H, un ion que contiene un metal,

Rx

Rw-NR¥

Rz

Rb

()n

í-i-()m-Ra

(O)p

Rc

y donde Rw, Rx, Ry y Rz están escogidos independientemente entre H y alquilo,

y donde Ra, Rb y Rc, independientemente entre sí, son radicales opcionalmente sustituidos elegidos del grupo formado por H, alquilo, arilo, heteroarilo, cicloalquilo, cicloheteroarilo, alquenilo y alcoxialquilo, y donde n, m y p, independientemente entre sí, son o 1, y donde M+ es un ion metálico y A' un anión fisiológicamente compatible.

2. Medio auxiliar analítico según la reivindicación 1, en el cual R está escogido del grupo formado por H, un ion un ion de metal alcalinotérreo, un ion de metal alcalino,

Rx

Rw-ÑR¥ Rz

Rb

()n

*-i-()m-Ra

(°)p

I

Rc

y donde M+ = Al+.

3. Medio auxiliar analítico según la reivindicación 1 o 2, en el cual la estructura de dióxido de silicio de las nanopartículas lleva al menos un átomo extraño escogido del grupo formado por Sn, Ti, Zr, Ge, In, Ga, Al y B, siendo el átomo extraño preferentemente Al.

4. Medio auxiliar analítico según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual las nanopartículas tienen un tamaño medio de partícula comprendido en el intervalo de 1 hasta 1 nm, preferiblemente en el intervalo de 1 hasta 5 nm, con mayor preferencia en el intervalo de 3 hasta 2 nm.

5. Medio auxiliar analítico según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual del 1 hasta el 4% de todos los grupos R son

Rb

(Ó)r.

|-S¡{)mRa

(O)p

I

Rc

6. Medio auxiliar analítico según la reivindicación 4, en el cual el grupo de la fórmula (I) tiene una estructura de la fórmula (la) o (Ib):

(la) (Ib)

donde Rb y Rc, Independientemente entre sí, están escogidos del grupo formado por H y alquilo.

7. Medio auxiliar analítico según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual el recubrimiento hidrófilo consta de nanopartículas con estructura de dióxido de silicio.

8. Medio auxiliar analítico según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual la superficie provista, al menos en parte, del recubrimiento hidrófilo consta, al menos en parte, de un metal y/o de una aleación metálica y/o de un óxido metálico y/o de un óxido metálico mixto.

9. Medio auxiliar analítico según una de las reivindicaciones 1 a 7, en que las nanopartículas tienen un tamaño medio de partícula comprendido entre 1 y 1 nm y en que el recubrimiento hidrófilo tiene un espesor, en concreto un espesor medio, comprendido en el intervalo de 5 nm cómo máximo, preferiblemente de 3 nm cómo máximo y con especial preferencia de 1 nm cómo máximo.

1. Medio auxiliar analítico según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual la superficie del recubrimiento hidrófilo tiene un ángulo de contacto con agua inferior a 5°, medido preferiblemente según la norma DIN 5566.2.

11. Medio auxiliar analítico según una de las reivindicaciones 1 a 1, en el cual el medio auxiliar analítico está escogido del grupo formado por una pieza acicular, en concreto una lanceta, un capilar, en concreto una ranura capilar, una cánula, un elemento de ensayo para detectar al menos un analito en un líquido corporal y un elemento de distribución para repartir una muestra recogida de un liquido corporal, en concreto una malla extendida revestida, dado el caso, con un metal y/o una aleación metálica y/o un óxido metálico y/o un óxido metálico mixto, o una lámina de plástico revestida, dado el caso, con un metal y/o una aleación metálica y/o un óxido metálico y/o un óxido metálico mixto.

12. Medio auxiliar analítico según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el cual el medio auxiliar analítico es una pieza acicular (112) de un dispositivo de toma de muestras (11) para la extracción de un líquido corporal.

13. Método para preparar un medio auxiliar analítico que comprende una superficie, provista, al menos en parte, de un recubrimiento hidrófilo, el cual consiste en:

(a) preparación del medio auxiliar analítico,

(b) recubrimiento del medio auxiliar analítico, poniéndolo en contacto con una mezcla G formada por al menos un agente dispersante y nanopartículas con estructura de dióxido de silicio que tienen un tamaño medio de partícula en el intervalo de 1 hasta 5 nm, medido según la norma DIN ISO 22412:28, de modo que las nanopartículas comprenden grupos de estructura (I) y/o (II)

1-Si-OR

(I)

E's¡,

o

M+ A'

/

Ks¡-°

ai)

donde, en cada grupo de la estructura (I) R está escogido independientemente del grupo formado por H, un ion que contiene un metal,

Rx

Rw-NR¥

Rz

Rb

(Ó)n

í-i-()m-Ra

(O)p

I

Rc

y donde Rw, Rx, Ry y Rz están escogidos independientemente entre H y alquilo,

y donde Ra, Rb y Rc, independientemente entre si, son radicales opcionalmente sustituidos elegidos del grupo formado por H, alquilo, arilo, heteroarilo, cicloalquilo, cicloheteroarilo, alquenilo y alcoxialquilo, y donde n, m y p, independientemente entre si, son o 1, y donde M+ es un ion metálico y A' un anión fisiológicamente compatible;

(c) secado del medio auxiliar analítico obtenido según (b) y

(d) esterilización opcional del medio auxiliar analítico obtenido según (c),

de manera que en (b) la puesta en contacto se realiza preferentemente mediante recubrimiento por Inmersión y/o por pulverización y/o por contacto, y el medio auxiliar analítico y/o la superficie del mismo consta preferentemente, al menos en parte, de un metal y/o de una aleación metálica y/o de un óxido metálico y/o de un óxido metálico mixto y/o de un óxido mixto metálico.

14. Método según la reivindicación 13, en que la superficie del medio auxiliar analítico que debe recubrirse se trata antes de la etapa (b) con al menos un agente corrosivo y/o con plasma.

15. Método según la reivindicación 13 o 14, en que al menos dicho agente dispersante es agua y la mezcla G tiene preferiblemente un pH comprendido entre 2 y 1.

16. Método según una de las reivindicaciones 13 a 15, en que las nanopartículas comprenden grupos con la estructura (I) y el 1 hasta el 4% de todos los grupos R son

Rb

(Ó)r.

Í-i-()m-Ra

(O)p

Rc

17. Dispositivo de toma de muestras (11) para la extracción de un líquido corporal, que comprende al menos un medio auxiliar analítico según una de las reivindicaciones anteriores referentes a un medio auxiliar analítico, con la condición de que el medio auxiliar analítico se elige del grupo formado por una pieza acicular (112) y un elemento de ensayo.

18. Uso de nanopartículas con estructura de dióxido de silicio y un tamaño medio de partícula en el intervalo de 1 hasta 5 nm, medido según la norma DIN ISO 22412:28, como recubrimiento hidrófilo (122) para una superficie de un medio auxiliar analítico, preferiblemente como recubrimiento hidrófilo (122) para una pieza acicular (112) de un dispositivo de toma de muestras (11) para la extracción de un líquido corporal, de modo que las nanopartículas tienen grupos de estructura (I) o (II)

Í-Si-OR

(I)

M+ A'

(II)

donde, en cada grupo de la estructura (I) R está escogido independientemente del grupo formado por H, un ion que 5 contiene un metal,

y donde Rw, Rx, Ry y Rz están seleccionados de manera independiente entre H y alquilo,

y donde Ra, Rb y Rc, independientemente entre sí, son radicales opcionalmente sustituidos elegidos del grupo formado por H, alquilo, arilo, heteroarilo, cicloalquilo, cicloheteroarilo, alquenilo y alcoxialquilo, y donde n, m y p, independientemente entre sí, son o 1, y donde M+ es un ion metálico y A' un anión fisiológicamente compatible.

Rx

()n

í-S¡-()m-Ra

(O)p

I

y