Sensor desechable de volumen submicrolitro.

Tira de electrodo desechable (10) para someter a prueba una muestra fluida que comprende:



una tira laminada (100) que tiene un primer extremo de tira (110) y un segundo extremo de tira (120), comprendiendo dicha tira laminada (100) una capa de base (20) que tiene una capa conductora (21) dispuesta sobre la misma y trazada para delinear tres trayectorias de electrodo (22, 23, 24), una capa de formación de canal (30) portada sobre dicha capa de base, y una cubierta (40),

en la que dicha tira laminada tiene un orificio de ventilación (42) en una superficie superior de dicha tira laminada (100) y separada de dicho primer extremo de tira (110);

un canal encerrado (112) entre dicho primer extremo de tira (110) y dicho orificio de ventilación (42), en la que el volumen de dicho canal encerrado es inferior a un microlitro, y dicho canal encerrado contiene un electrodo de trabajo (W), un pseudoelectrodo de trabajo (W0) y un electrodo de referencia (R), siendo la disposición de los electrodos W, W0 y R dentro de dicho canal encerrado, R-W-W0 en la dirección desde dicho extremo de la primera tira (110) hasta dicho orificio de ventilación (42);

una matriz de reactivos (50), que contiene al menos una enzima, un mediador redox, un estabilizador, un aglutinante, un tensioactivo y un tampón, dispuesta sobre dicha capa de base en dicho canal encerrado, en la que dicho estabilizador es polialquilenglicol, dicho aglutinante es metilcelulosa, dicho tensioactivo es toctilfenoxipolietoxietanol y dicho tampón es un tampón citrato;

contactos conductores en dicho segundo extremo de tira y aislados de dicho canal encerrado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2000/015106.

Solicitante: NOVA BIOMEDICAL CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 200 Prospect Street Waltham Massachusetts, 02254-9141 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: WINARTA, HANDANI, CAI, XIAOHUA, SETO, FUNG, YOUNG, CHUNG, CHANG.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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.
  • 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.

PDF original: ES-2537290_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sensor desechable de volumen submicrolitro Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a sensores electroquímicos que pueden usarse para la cuantificación de un componente o analito específico en una muestra líquida tal como se define en las reivindicaciones. Particularmente, esta invención se refiere a un sensor electroquímico nuevo y mejorado. Más particularmente, esta invención se refiere a un sensor electroquímico desechable que es barato de fabricar. Incluso más particularmente, esta invención se refiere a un sensor electroquímico desechable que proporciona lecturas exactas y sólo requiere aproximadamente ,2 microlitros de muestra fluida.

Todavía incluso más particularmente, esta invención se refiere a sensores electroquímicos desechables que se usan para realizar ensayos electroquímicos para la determinación exacta de analitos en líquidos fisiológicos.

2. Descripción de la técnica anterior

Se han usado biosensores en la determinación de concentraciones de diversos analitos en fluidos durante más de tres décadas. Es de particular interés la medición de glucosa en sangre. Se sabe bien que la concentración de glucosa en sangre es extremadamente importante para mantener la homeostasis. Los productos que miden las fluctuaciones en los niveles de glucosa, o azúcar en sangre, de una persona, se han convertido en artículos de primera necesidad para los millones de diabéticos del país. Debido a que este trastorno puede producir anomalías peligrosas en la bioquímica sanguínea y a que se cree que contribuye a la pérdida de visión e insuficiencia renal, la mayor parte de los diabéticos necesitan hacerse análisis por sí mismos periódicamente y ajustar su nivel de glucosa en consecuencia, habitualmente con inyecciones de insulina. Si la concentración de glucosa en sangre está por debajo del intervalo normal, los pacientes pueden experimentar pérdida de conocimiento y disminución de la tensión arterial que pueden incluso dar como resultado la muerte. Si la concentración de glucosa en sangre es mayor que el intervalo normal, el exceso de glucosa en sangre puede dar como resultado la síntesis de ácidos grasos y colesterol y, en diabéticos, coma. Por tanto, la medición de los niveles de glucosa en sangre se ha convertido en una necesidad diaria para los individuos diabéticos que controlan su nivel de glucosa en sangre mediante insulinoterapia.

Los médicos enseñan a los pacientes que son insulinodependientes a que comprueben sus niveles de azúcar en sangre con una frecuencia de cuatro veces al día. Para adaptar un estilo de vida normal a la necesidad de una monitorización frecuente de los niveles de glucosa, se puso a disposición los análisis de glucosa en sangre en el domicilio con el desarrollo de tiras con reactivos para análisis de sangre completa.

Un tipo de biosensores de glucosa en sangre es un electrodo de enzima combinado con un compuesto mediador que transporta electrones entre la enzima y el electrodo dando como resultado una señal de corriente medible cuando está presente glucosa. Los mediadores usados más comúnmente son ferricianuro de potasio, ferroceno y sus derivados, así como otros complejos metálicos. Se han dado a conocer muchos sensores basados en este segundo tipo de electrodo. Se dan a conocer ejemplos de este tipo de dispositivo en las siguientes patentes.

La patente estadounidense n.° 5.628.89 (1997, Cárter et al.) da a conocer una tira de electrodo que tiene un soporte de electrodo, un electrodo de referencia o contraelectrodo dispuesto sobre el soporte, un electrodo de trabajo separado del electrodo de referencia o contraelectrodo sobre el soporte, una capa de cobertura que define un espacio encerrado sobre los electrodos de referencia y de trabajo y que tiene una abertura para recibir una muestra en el espacio encerrado, y una pluralidad de capas de malla interpuestas en el espacio encerrado entre la capa de cobertura y el soporte. La capa de cobertura tiene una abertura de aplicación de muestra separada de los electrodos. El electrodo de trabajo incluye una enzima que puede catalizar una reacción en la que participa un sustrato para la enzima y un mediador que puede transferir electrones entre la reacción catalizada por la enzima y el electrodo de trabajo.

Este dispositivo propone reducir el efecto del hematocrito sobre las lecturas del sensor. Según la divulgación, esto resulta de la separación aguas abajo del electrodo de referencia con relación al electrodo de trabajo en combinación con la capa delgada de la disolución de muestra creada por las capas de malla.

La patente estadounidense n.° 5.78.247 (1998, McAleer et al.) da a conocer una tira reactiva para glucosa desechable que tiene un sustrato, un electrodo de referencia, un electrodo de trabajo y medios para realizar una conexión eléctrica. El electrodo de trabajo tiene una capa base conductora y una capa de recubrimiento sobre la capa base conductora. La capa de recubrimiento es un relleno que tiene regiones de superficie tanto hidrófobas como hidrófilas que forman una red, una enzima y un mediador.

La patente estadounidense n.° 5.682.884 (1997, Hill et al.) da a conocer un electrodo de tira con serigrafía. La tira

tiene un soporte alargado que incluye un primer y un segundo conductor que se extienden cada uno a lo largo del soporte. Un electrodo activo, situado para entrar en contacto con la mezcla líquida y el primer conductor, tiene un depósito de una enzima que puede catalizar una reacción y un mediador electrónico. Un electrodo de referencia está situado para entrar en contacto con la mezcla y el segundo conductor.

La patente estadounidense n.° 5.759.364 (1998, Charlton et al.) da a conocer un biosensor electroquímico que tiene una placa base aislante que porta un electrodo sobre su superficie que reacciona con un analito para producir electrones móviles. La placa base se hace coincidir con una tapa de material deformable que tiene una zona cóncava rodeada por una superficie plana de modo que cuando coincide con la placa base se forma un espacio capilar en el que puede aspirarse una muestra de prueba fluida. El lado de la tapa orientado hacia la base se recubre con un material polimérico que sirve para unir la tapa a la placa base y para aumentar la naturaleza hidrófila del espacio capilar.

La patente estadounidense n.° 5.762.77 (1998, Pritchard et al.) da a conocer una tira reactiva con biosensor electroquímico que tiene un requisito de muestra de sangre de volumen mínimo de aproximadamente 9 microlitros. La tira reactiva tiene un electrodo de trabajo y un contraelectrodo que son sustancial mente del mismo tamaño y están compuestos por el mismo material eléctricamente conductor colocado sobre un primer sustrato aislante. Recubriendo los electrodos hay un segundo sustrato aislante que incluye una porción cortada que forma un pozo de reactivo. La porción cortada deja expuesta una zona más pequeña del contraelectrodo que del electrodo de trabajo. Un reactivo para el análisis de un analito cubre sustancialmente las zonas expuestas del electrodo de trabajo y el contraelectrodo en el pozo de reactivo. Recubriendo el pozo de reactivo y fijado al segundo sustrato aislante hay una malla de extensión que se impregna con un tensioactivo.

La patente estadounidense n.° 5.755.953 (1998, Henning et al.) da a conocer un biosensor con reducción de interferencias. El dispositivo generalmente comprende un electrodo usado para medir de manera electroquímica la concentración de un analito de interés en una disolución. El dispositivo incluye una enzima peroxidasa unida covalentemente a carbono en micropartículas y retenida en una matriz en contacto íntimo con el electrodo. Según esta divulgación, es la enzima/carbono en micropartículas del dispositivo lo que proporciona una composición que presenta pequeña sensibilidad a sustancias ¡nterferentes conocidas.

La patente estadounidense n.° 5.12.42 (1992, Nankai et al.) da a conocer un biosensor con una placa base que tiene un sistema de electrodo compuesto principalmente por carbono, una capa aislante, una capa de reacción que contiene una capa de enzima sobre la misma, un espaciador y una cubierta. El espaciador crea un canal con una entrada y una salida para contener una muestra.

La solicitud de patente PCT n.° WO 98/35225 (1998, Heller et al.) da a conocer un sensor diseñado para determinar la cantidad y concentración de un analito en una muestra que tiene un volumen inferior a aproximadamente un microlitro. El sensor tiene electrodos de trabajo y de referencia enfrentados con un espaciador de material sorbente opcional. El electrodo de trabajo se recubre con una capa de reactivo que contiene un mediador... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Tira de electrodo desechable (1) para someter a prueba una muestra fluida que comprende:

una tira laminada (1) que tiene un primer extremo de tira (11) y un segundo extremo de tira (12), comprendiendo dicha tira laminada (1) una capa de base (2) que tiene una capa conductora (21) dispuesta sobre la misma y trazada para delinear tres trayectorias de electrodo (22, 23, 24), una capa de formación de canal (3) portada sobre dicha capa de base, y una cubierta (4),

en la que dicha tira laminada tiene un orificio de ventilación (42) en una superficie superior de dicha tira laminada (1) y separada de dicho primer extremo de tira (11);

un canal encerrado (112) entre dicho primer extremo de tira (11) y dicho orificio de ventilación (42), en la que el volumen de dicho canal encerrado es inferior a un microlitro, y dicho canal encerrado contiene un electrodo de trabajo (W), un pseudoelectrodo de trabajo (Wo) y un electrodo de referencia (R), siendo la disposición de los electrodos W, Wo y R dentro de dicho canal encerrado, R-W-Wo en la dirección desde dicho extremo de la primera tira (11) hasta dicho orificio de ventilación (42);

una matriz de reactivos (5), que contiene al menos una enzima, un mediador redox, un estabilizador, un aglutinante, un tensioactivo y un tampón, dispuesta sobre dicha capa de base en dicho canal encerrado, en la que dicho estabilizador es polialquilenglicol, dicho aglutinante es metilcelulosa, dicho tensioactivo es t- octilfenoxipolietoxietanol y dicho tampón es un tampón citrato;

contactos conductores en dicho segundo extremo de tira y aislados de dicho canal encerrado.

Tira de electrodo según la reivindicación 1, en la que dicha enzima es glucosa oxidasa.

Tira de electrodo según la reivindicación 1, en la que dicho redox mediador es ferricianuro de potasio y otros mediadores redox inorgánicos y orgánicos.

Tira de electrodo según la reivindicación 1, en la que dicho recubrimiento conductor es oro o dicho recubrimiento conductor comprende oro y óxido de estaño.

Tira de electrodo según la reivindicación 1, en la que dicha capa de base, dicha capa de formación de canal y dicha cubierta están compuestos por un material de plástico dieléctrico.

Tira de electrodo según la reivindicación 7, en la que dicho material de plástico se selecciona del grupo que consiste en poli(cloruro de vinilo), policarbonato, polisulfona, nailon, poliuretano, nitrato de celulosa, propionato de celulosa, acetato de celulosa, acetato-butirato de celulosa, poliéster, material acrílico y poliestireno.

Tira de electrodo según la reivindicación 1, en la que dicha cubierta tiene un recubrimiento hidrófilo en al menos un lado.

Tira de electrodo según la reivindicación 1, en la que dicho pseudoelectrodo de trabajo (Wo) y dicho electrodo de referencia (R) son un par de electrodos de medición de resistencia.


 

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