Reactivos, procedimientos y dispositivos para detectar analitos.

Un sensor electroquímico que comprende:

un primer electrodo que tiene una superficie;

y

un segundo electrodo acoplado al primer electrodo,

en el que la superficie del primer electrodo incluye un reactivo que comprende

una enzima seleccionada del grupo que consiste en una flavoproteína, una quinoproteína o una combinación de las mismas; y

un mediador seleccionado del grupo que consiste en**Fórmula**

o una combinación de los mismos.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07018162.

Solicitante: BAYER HEALTHCARE LLC.

Inventor/es: COOPER, HOWARD A., VREEKE, MARK, S., WARCHAL-WINDHAM,MARY ELLEN, BLASCHKE,CHRISTINA, MIKEL,BARBARA J.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61B5/00 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61B DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de material biológico G01N, p.ej. G01N 33/48). › Medidas encaminadas a establecer un diagnóstico (diagnóstico por medio de radiaciones A61B 6/00; diagnóstico por ondas ultrasónicas, sónicas o infrasónicas A61B 8/00 ); Identificación de individuos.
  • C12Q1/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA.C12Q PROCESOS DE MEDIDA, INVESTIGACION O ANALISIS EN LOS QUE INTERVIENEN ENZIMAS O MICROORGANISMOS (ensayos inmunológicos G01N 33/53 ); COMPOSICIONES O PAPELES REACTIVOS PARA ESTE FIN; PROCESOS PARA PREPARAR ESTAS COMPOSICIONES; PROCESOS DE CONTROL SENSIBLES A LAS CONDICIONES DEL MEDIO EN LOS PROCESOS MICROBIOLOGICOS O ENZIMOLOGICOS. › Procesos de medida, investigación o análisis en los que intervienen enzimas o microorganismos (aparatos de medida, investigación o análisis con medios de medida o detección de las condiciones del medio, p. ej. contadores de colonias, C12M 1/34 ); Composiciones para este fin; Procesos para preparar estas composiciones.
  • C12Q1/32 C12Q […] › C12Q 1/00 Procesos de medida, investigación o análisis en los que intervienen enzimas o microorganismos (aparatos de medida, investigación o análisis con medios de medida o detección de las condiciones del medio, p. ej. contadores de colonias, C12M 1/34 ); Composiciones para este fin; Procesos para preparar estas composiciones. › una deshidrogenosa.
  • C12Q1/54 C12Q 1/00 […] › en los que interviene la glucosa o la galactosa.
  • G01N27/30 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 27/00 Investigación o análisis de materiales mediante el empleo de medios eléctricos, electroquímicos o magnéticos (G01N 3/00 - G01N 25/00 tienen prioridad; medida o ensayo de variables eléctricas o magnéticas o de las propiedades eléctricas o magnéticas de los materiales G01R). › Electrodos, p. ej. electrodos para el análisis; Semicélulas (G01N 27/414 tiene prioridad).
  • G01N27/327 G01N 27/00 […] › Electrodos bioquímicos.
  • G01N27/416 G01N 27/00 […] › Sistemas (G01N 27/27 tiene prioridad).
  • G01N33/483 G01N […] › G01N 33/00 Investigación o análisis de materiales por métodos específicos no cubiertos por los grupos G01N 1/00 - G01N 31/00. › Análisis físico de material biológico.
  • G01N33/66 G01N 33/00 […] › en los que intervienen azúcares de la sangre, p. ej. la galactosa.

PDF original: ES-2535286_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Reactivos, procedimientos y dispositivos para detectar analitos Antecedentes

La presente invención se refiere a sensores electroquímicos para la medición de analitos y, más particularmente, a sensores electroquímicos para la medición de glucosa en la sangre.

La vigilancia de las concentraciones de determinados analitos en el cuerpo permite la detección temprana de riesgos para la salud e identifica la necesidad de la introducción de medidas terapéuticas. Uno de los analitos más comúnmente vigilados es la glucosa, cuya concentración en sangre es importante para determinar las dosis apropiadas de insulina para diabéticos. Se han desarrollado diversos procedimientos para vigilar los niveles de glucosa en sangre, que incluyen el uso de biosensores electroquímicos. Los biosensores electroquímicos se basan en reacciones químicas catalizadas por enzimas que implican al analito de interés. En el caso de la vigilancia de glucosa, la reacción química relevante es la oxidación de glucosa a glucolactona. Esta oxidación está catalizada por una diversidad de enzimas, algunas de las cuales pueden contener una coenzima unida, tal como nicotinamida adenina dinucleótido (fosfato) (NAD(P)), mientras que otras pueden contener un cofactor unido, tal como flavina adenina dinucleótido (FAD) o pirroloquinolina-quinona (PQQ).

En aplicaciones de biosensores, los equivalentes rédox generados en el transcurso de la oxidación de la glucosa se transportan a la superficie de un electrodo, con lo que se genera una señal eléctrica. La magnitud de la señal eléctrica se correlaciona después con la concentración de glucosa. La transferencia de equivalentes rédox desde el sitio de reacción química de la enzima a la superficie del electrodo se realiza usando mediadores de transferencia de electrones.

Un problema significativo con el uso de mediadores de transferencia de electrones en biosensores es la inestabilidad de estos compuestos después de la exposición a condiciones ambientales comunes tales como temperatura y humedad. Como consecuencia, el número de mediadores adecuados para su uso en biosensores de glucosa está bastante limitado.

La patente de Estados Unidos N° 5.520.786 (786) de Bloczynskl y col. describe familias de compuestos de fenotiazina y fenoxazina adecuados para su uso como mediadores de transferencia de electrones con las enzimas dihidronicotinamida adenina dinucleótido (NADH), NADPH y análogos de las mismas. Las enzimas basadas en cofactor tales como FAD-glucosa oxidasa y PQQ-glucosa deshidrogenasa tienen varias ventajas sobre las enzimas basadas en NAD, que incluyen un coste inferior, una actividad enzimática más elevada, unas mayores estabilidad y capacidad de unión, a diferencia de cofactores fácilmente disociables.

Los mediadores de transferencia de electrones usados previamente con FAD-glucosa oxidasa y PQQ-glucosa deshidrogenasa Incluyen qulnonas, fenzina metosulfato, diclorofenolindofenol y ferricianuro. Desafortunadamente, se ha demostrado que estos compuestos son muy susceptibles a los agentes medioambientales descritos anteriormente y dan como resultado reactivos biosensores de baja estabilidad. Por lo tanto, se necesitan mediadores que muestren una buena estabilidad después de la exposición a agentes medioambientales que se encuentran comúnmente y que puedan usarse en sistemas basados en flavoproteína y quinoproteína.

Además de la necesidad de reactivos biosensores que sean estables a los agentes medioambientales descritos anteriormente, sería deseable proporcionar reactivos biosensores que fueran estables a las condiciones de radiación usadas comúnmente en esterilización de lancetas. Los reactivos estables a dicha esterilización por radiación podrían incorporarse a unidades muy prácticas para el usuario en las que se combinan lanceta y biosensor.

La presente invención está dirigida a mediadores de transferencia de electrones para su uso en reactivos biosensores basados en flavoproteína y quinoproteína que muestran una estabilidad mejorada tanto a ¡nterferentes medioambientales como a esterilización por radiación.

Sumario

El alcance de la presente Invención viene definido únicamente por las reivindicaciones adjuntas y no se ve afectado en ningún grado por las declaraciones presentes en este sumario. A modo de introducción, las realizaciones actualmente preferentes descritas en el presente documento están dirigidas a remediar los problemas de estabilidad mencionados anteriormente de mediadores de transferencia de electrones y biosensores enzimátlcos.

Mencionado brevemente, un aspecto de composición de la presente invención se refiere a un reactivo para detector un analito, que comprende (a) una enzima seleccionada del grupo que consiste en una flavoproteína, una quinoproteína y una combinación de las mismas y (b) un mediador seleccionado del grupo que consiste en 3-(3,5- dicarboxi-fenilimino)-3H-fenoxazlna y ácido 3-(3,5-fenll¡m¡no)-3H-fenotiazinadisulfónico y una combinación de los mismos.

Un primer aspecto de aparato de la presente invención se refiere a un sensor electroquímico que comprende: (a) un

electrodo de trabajo que tiene una superficie y (b) un segundo electrodo acoplado al electrodo de trabajo. La superficie del electrodo de trabajo está recubierta con una solución o mezcla de un reactivo que comprende una enzima seleccionada del grupo que consiste en una flavoproteína, una quinoprotelna y una combinación de las mismas y un mediador seleccionado del grupo que consiste en 3-(3,5-dicarboxi-fenilimino)-3H-fenoxazina y ácido 3- (3,5-fenilimino)-3H-fenotiazinadisulfónico y una combinación de los mismos.

Un segundo aspecto de aparato de la presente Invención se refiere a un dispositivo para medir un analito que comprende (a) una lanceta y (b) una cámara de muestreo conectada a la lanceta. La cámara de muestreo comprende un reactivo que comprende una enzima seleccionada del grupo que consiste en PQQ-glucosa deshidrogenasa, FAD-glucosa oxidasA y una combinación de las mismas y (B) un mediador seleccionado del grupo que consiste en 3-(3,5-dicarboxi-fenilimino)-3H-fenoxazina y ácido 3-(3,5-fenilimino)-3H-fenotiazinadisulfónico y una combinación de los mismos.

En el presente documento se divulga un primer procedimiento de producción de un dispositivo esterilizado para medir un analito que comprende (a) proporcionar un dispositivo según la presente Invención y (b) irradiar el dispositivo con un haz electrónico o radiación de rayos gamma.

También se divulga en el presente documento un segundo aspecto de procedimiento de la presente Invención que se refiere a un procedimiento para detectar un analito que experimenta una reacción química, comprendiendo el procedimiento (a) proporcionar una superficie de electrodo; (b) catalizar la reacción química con una enzima seleccionada del grupo que consiste en una flavoproteína, una quinoproteina y una combinación de las mismas; (c) generar un equivalente rédox mediante la reacción química y (d) transferir el equivalente rédox a la superficie del electrodo usando un mediador seleccionado del grupo que consiste en 3-(3,5-dicarboxi-fenilimino)-3H-fenoxazina, ácido 3-(3,5-fenilimino)-3H-fenotiazinadisulfónico y una combinación de los mismos.

Las realizaciones actualmente preferentes discutidas en el presente documento pueden poseer una o más ventajas con respecto a otros reactivos basados en flavoproteína y quinoproteina, que pueden incluir, pero no están limitadas a: estabilidad de reactivo biosensor mejorada; capacidad de transferencia de electrones de mediadores potenciada; capacidad para ajustar los mediadores para una operación de electrodo óptima; susceptibilidad por el oxígeno de mediadores reducida; estabilidad térmica de mediadores aumentada; estabilidad aumentada de mediadores a la humedad ambiental; menor potencial rédox de mediadores; susceptibilidad reducida a interferentes en sangre y estabilidad de reactivos biosensores a condiciones de esterilización por radiación.

Breve descripción de las figuras

La FIG. 1 muestra una ilustración esquemática de un dispositivo para medir un analito que presenta características de la presente invención. La FIG. 2 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo integrado de lanceta/biosensor para su uso según la presente invención. La FIG. 3 muestra un gráfico de corrientes de fondo para 3 formulaciones de reactivos biosensores expuestos a niveles crecientes de radiación. La FIG. 4 muestra un gráfico de la respuesta a corrientes de reactivos biosensores esterilizados por radiación después de la exposición a glucosa. La FIG 5 muestra un gráfico de corriente frente a concentración de glucosa a intervalos de tiempo crecientes para un biosensor de PQQ-glucosa... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sensor electroquímico que comprende:

un primer electrodo que tiene una superficie; y

un segundo electrodo acoplado al primer electrodo,

en el que la superficie del primer electrodo incluye un reactivo que comprende

una enzima seleccionada del grupo que consiste en una flavoproteína, una quinoproteína o una combinación de las mismas; y

un mediador seleccionado del grupo que consiste en

**(Ver fórmula)**

OjH

COjH

**(Ver fórmula)**

o una combinación de los mismos.

2. El sensor electroquímico de la reivindicación 1, que además comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste en carboximetilcelulosa, poli(óxido de etileno) y combinaciones de los mismos.

3. El sensor electroquímico de la reivindicación 1, en el que el tampón es seleccionado del grupo que consiste en fosfato de sodio, fosfato de potasio, Hepes, MOPS, TES, Pipes, ACES, BES, de Dulbecco y combinaciones de los

mismos.

4. El sensor electroquímico de la reivindicación 1, en el que el reactivo es estable después de exposición a irradiación.

5. El sensor electroquímico de la reivindicación 4, en el que la irradiación es una de radiación con haz de electrones, radiación gamma y radiación ultravioleta.

6. El sensor electroquímico de la reivindicación 1, en el que la enzima es seleccionada del grupo que consiste en

FAD-glucosa deshidrogenasa, PQQ-glucosa deshidrogenasa y combinaciones de las mismas.

7. Un sensor electroquímico para detectar un analito, que comprende:

una enzima flavoproteína; y

un mediador que comprende

**(Ver fórmula)**

8. El sensor electroquímico de la reivindicación 7, que además comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste en carboximetilcelulosa, poli(óxido de etileno) y combinaciones de los mismos.

9. El sensor electroquímico de la reivindicación 7, en el que la flavoproteína es seleccionada del grupo que consiste en FAD-glucosa oxidasa, flavin-hexosa oxidasa, FAD-glucosa deshidrogenasa, FAD-lactato oxldasa, FAD-colesterol oxidasa, FAD-alcohol oxldasa, FAD-d-amlnoácido oxldasa, FAD-colina oxldasa y combinaciones de las mismas.

10. El sensor electroquímico de la reivindicación 7, en el que el reactivo es estable después de exposición a 5 irradiación.


 

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