D E S C R I P C I Ó N

La presente invención se basa en un dispositivo que sirve de base para Ia colocación de una sustancia enzimática u otra de cualquier 5índole con Ia finalidad de crear un biosensor para Ia detección específica de sustancias en medios acuosos.

En el estado de Ia técnica ya se conocen soportes similares, pero están basados en láminas macizas, preferiblemente circulares, de oro, carbón o platino. Dichas láminas están fabricadas de metal puro con lOun espesor de uno o varios milímetros. La parte exterior, donde se depositan las enzimas, está pulida y está al mismo nivel que el cilindro de plástico que Io aloja. En Ia parte interior de dicho cilindro de plástico, en Ia cara interna de Ia lámina de metal, se coloca r normalmente una resistencia construida con carbón en polvo prensado. La impedancia

15típica de este carbón en polvo suele ser inferior a una decena de ohmnios. A continuación de este carbón prensado, se coloca una varilla de latón preferiblemente para que, una vez asome por el extremo opuesto a Ia lámina de oro, a través del cilindro de plástico que Io aloja, pueda recibirse Ia señal eléctrica procedente de Ia enzima depositada sobre Ia 0lámina.

La lámina, preferiblemente de oro, tiene un diámetro comprendido entre 3 y 6 mm.

Este tipo de soportes para Ia construcción de biosensores, tiene el inconveniente de que Ia señal eléctrica proveniente de Ia reacción

25química de Ia enzima es muy baja. Las pruebas hechas con enzimas, preferiblemente gluconasa, para Ia determinación del ácido glucónico, demostraron que para una lámina de 3mm de diámetro y 0,1 mm de espesor, Ia respuesta a Ia enzima era de apenas 5 nanoamperios.

Aumentando el diámetro de Ia lámina de oro a 5 mm de diámetro, apenas se incrementó Ia señal otros 2 nanoamperios.

5 El biosensor así construido, una vez introducido en el circuito electrónico potenciostático, presenta problemas de medición por Ia muy baja señal de respuesta eléctrica de Ia enzima y además, un aumento de Ia temperatura del medio acuoso donde se realiza Ia medición falsea los datos al variar aproximadamente 2 nanoamperios por cada grado lOcentígrado. Esto obliga a mantener rigurosamente el medio acuoso a una temperatura Io más constante posible.

La presente invención soluciona este problema de respuesta baja de señal de Ia enzima en presencia de Ia sustancia química para Ia que se ha diseñado. De igual forma, es válido para cualquier sustancia

15enzimática, pues Ia alta respuesta a Ia señal procede principalmente de Ia forma en que está construido el soporte objeto de esta patente.

Las sustancias enzimáticas necesitan un metal noble o carbón, donde colocarse para dar una respuesta a Ia sustancia para Ia que se diseñó. Este soporte, preferentemente de oro, no puede conectarse

20directamente mediante un cable o varilla conductora de electricidad al circuito electrónico potenciostático. Se debe colocar una impedancia que, en los sensores comerciales hasta el momento, está realizado mediante carbón prensado. Este carbón tiene que estar en contacto directo a Ia lámina, principalmente de oro, y no puede colocarse una resistencia

25electrónica convencional. Pero como Ia lámina de oro donde se deposita Ia encima es perfectamente conductora de Ia electricidad, por Io que Ia señal electrónica que produce Ia enzima es enmascarada frente a Ia alta señal parásita o de base generada por el circuito electrónico potenciostático. El soporte de biosensor objeto del invento se caracteriza porque consta de:

a) un cilindro de material no-conductor de Ia electricidad, que dispone un orificio pasante coaxial con el eje del cilindro

5 b) una varilla de metal, dispuesta en dicho orificio con su extremo superior al ras de Ia base superior del cilindro

c) una capa/recubrimiento de metal noble, de entre 1 a 1000 nanómetros, dispuesta sobre dicha base superior

d) un protector de un material no-conductor de Ia electricidad, lOdispuesto sobre Ia capa/recubrimiento de metal noble en Ia zona de conjunción de dicha capa con Ia varilla de metal y recubriendo una superficie de diámetro mayor que el diámetro de Ia varilla.

La presente invención resuelve el problema de Ia baja señal que entrega Ia encima depositada sobre el soporte del biosensor a Ia

15presencia de Ia sustancia química para Ia que se diseñó. Además, reduce enormemente Ia señal parásita o de línea base generada por el circuito electrónico potenciostático. Debido a Ia topología aplicada para su manufacturado, el precio de fabricación es unas 300 veces menor que Io que hay en el mercado actualmente. La señal eléctrica que entrega Ia

20enzima es unas 30 veces superior a cualquier soporte actual para biosensores, pudiéndose aumentar de forma exponencial aumentando su diámetro.

El presente soporte para biosensores está orientado a un solo uso. Una vez agotada Ia función de Ia enzima, éste se desecha.

25 -A-

Para comprender mejor el objeto de Ia presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica,susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.

La figura 1 es una vista esquemática en alzado del biosensor objeto del invento.

La figura 2 es una vista en sección y muy ampliada de Ia zona de conjunción varilla (3) / capa de metal noble (4).

Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.

El soporte del biosensor comprende un cilindro (1) de plástico, preferiblemente policloruro de vinilo, con un orificio pasante (2) en sucentro, haciendo de éste un tubo. El diámetro del cilindro (1) puede ser de cualquier diámetro (0 ₃ ) pero es preferible 10 mm. En el orificio pasante (2) se introduce una varilla metálica (3), por ejemplo, acero inoxidale, cobre, latón, etc. (de latón preferiblemente) con el único fin de transportar el flujo de electrones generado por las enzimas (e) que se colocaránsobre Ia base superior (1i) del cilindro de plástico (1) hasta el circuito electrónico potenciostático (no representado).

Dicha varilla de metal (3) debe ser de un diámetro (0i) mucho más pequeño que el diámetro del cilindro de plástico, preferiblemente de 3 mm ó menor 0τ « 0 ₃ .

El extremo superior (3i) de esta varilla de latón (3) se deja al ras del cilindro de plástico (1) y por el otro extremo (3 ₂ ) de deja asomar unos 5 mm o cualquier otra medida para su posterior amarre al circuito electrónico potenciostático.

La zona del cilindro de plástico (1) donde Ia varilla de latón (3) se ha dejado al ras está refrendada/pulida. Para ello se emplearápreferiblemente una máquina herramienta tal como un torno de revolución a baja velocidad para no fundir el cilindro de plástico con Ia fricción. La superficie así pulida debe quedar Io más lisa posible y sin quemar el plástico en el mecanizado debido a un exceso de velocidad de Ia máquina herramienta de torneado o pulido.

A su vez, en el cilindro de plástico (1) en su superficie lateral

(10) y a una distancia preferiblemente de 2 mm desde el borde superior de Ia zona pulida, se practica una hendidura (7) en forma toroidal a modo de sujeción futura de una junta (8) de goma tórica para amarrar una membrana (6) permeable u osmótica como las utilizadas en diálisis.

Una vez torneado y preparado el soporte del biosensor, se Ie da una capa de oro de entre 1 y 1000 nanómetros, siendo preferiblemente de entre 30 y 100 nanómetros, en función del comportamiento de otras enzimas en cuanto a Ia respuesta de generación del flujo de electrones o corriente eléctrica frente a Ia presencia de Iasustancia para Ia que ha sido diseñada. Este baño de oro se aplica mediante sputtering a través de un equipo comercial para tal fin.

Mediante este recubrimiento se hace conductora de electricidad toda Ia zona pulida del cilindro de plástico (1) más Ia varilla de latón (3).

Este oro, al ser una capa tan delgada, del orden de nanómetros, presenta una impedancia al paso de Ia corriente eléctrica que puede ser de unos 10 ohmnios desde Ia periferia hasta su centro. La zona bañada de oro problemática es Ia del centro del cilindro de plástico (1), justo Ia zona donde está Ia varilla de latón (3) alojada. Si Ia enzima (e) depositada sobre el oro toca esta zona, producirá una señal residual base o parásita no deseada del orden de 5unas 50 ó 100 veces Ia señal que produciría Ia enzima (e) a Ia presencia de Ia sustancia para Ia que se diseñó, dando como resultado un funcionamiento muy anómalo. La señal eléctrica producida por Ia enzima sería enmascarada por esta señal parásita.

Para evitar Ia exposición de Ia encima (e) a Ia zona central lOdonde está Ia varilla de latón (3) bajo el recubrimiento de oro (4), se deposita un protector, pegamento o una pequeña gota (5) de resina epoxídica preferiblemente, pudiendo ser cualquier otra sustancia no conductora adherente al material del cilindro o incluso un tapón diseñado para tal fin. De esta forma, Ia enzima solo se depositará en toda Ia corona

15pulida del cilindro de plástico (1) bañado de oro (4) excepto en su zona central cubierta por una gota (5) de resina epoxídica preferiblemente.

La gota o protector (5) preferentemente, será de un material adherente al oro.

La enzima (e) depositada sobre este soporte objeto de patente,

20se recubre mediante una membrana (6) permeable u osmótica como las usadas en diálisis, y se amarra al lateral del cilindro de plástico (1) mediante una junta tórica (8) de goma que a su vez se encaja en el rebaje lateral (7) en forma tórica que se practicó en el cilindro de plástico (1) que forma el soporte del biosensor. La membrana permeable (6) debe quedar

25perfectamente apretada contra Ia cara pulida (1 i) del cilindro de plástico

(1) para inmovilizar así Ia enzima (e) y obligarla a permanecer Io más cerca posible de Ia zona bañada de oro preferiblemente.

Sin medios de sujeción/apriete de Ia membrana (6) como por ejemplo este rebaje para Ia colocación de Ia junta tórica (8), Ia membrana permeable (6) podría moverse y hacer que el biosensor así diseñado no funcione correctamente al no obligar a Ia enzima (e) a permanecer Io más próxima a Ia zona bañada de oro.

También podría sustituirse Ia membrana permeable (6) por unamembrana permeable líquida.