GEBIET DER TECHNIK

[001 ] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wegwerf-Analytennachweisstreifen (100) für den gleichzeitigen amperometrischen Nachweis von Glucose und einem Kation von Interesse in einer flüssigen Probe, der einen elektrodentragenden Substratstreifen (124), eine trockene Reagensschicht (1 16) und eine Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) umfasst, wobei die trockene Reagensschicht (1 16) mindestens eine glucosespezifische Oxidoreduktase umfasst und wobei die eine der beiden Arbeitselektroden (1 18,122) so modifiziert ist, dass sie für das Kation von Interesse selektiv ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des Wegwerf-Analytennachweisstreifens (100) für den gleichzeitigen amperometrischen Nachweis von Glucose und einem Kation von Interesse in einer flüssigen Probe wie hierin beschrieben, sowie ein Verfahren zum gleichzeitigen amperometrischen Nachweisen von Glucose und einem Kation von Interesse in einer flüssigen Probe, wobei der Wegwerf-Streifen (100) wie hierin beschrieben mit einer entsprechenden Analytennachweisvorrichtung kombiniert wird.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

[002] Trotz der vielen technologischen Fortschritte bei der Biosensorentwicklung und der Einführung von verschiedenen unterschiedlichen Produkten machen Glucosebiosensoren nach wie vor ungefähr 85% des derzeitigen Weltmarkts für Biosensoren aus. Die Gründe, warum der Glucosemarkt auf die Einführung von Biosensoren besonders gut reagierte sind zahlreich, der wichtigste Einzelfaktor war jedoch das weltweite Vorherrschen von Zuckerkrankheit (Biosensors and Bioelectronics, 2005, 12, 2435-2453). Blutglucosesysteme ermöglichen die unmittelbare Behandlung, da sofortige Echtzeitglucoseergebnisse erzeugt werden. Glukometer sind tragbare, batteriebetriebene Handgeräte, die zusammen mit Wegwerf-Teststreifen eingesetzt werden, um die Glucosekonzentration in einer kleinen Vollblutprobe rasch zu messen. Glukometer eignen sich besonders für Insulinpatienten, bei denen eine häufige Selbstkontrolle erforderlich ist, um ihre Behandlung zu kontrollieren und einzustellen. Bei korrekter Verwendung und wenn die Ergebnisse befolgt werden, stellen sie deutliche mögliche Nutzen bereit. Der Markt der Heim-Glucosetestvorrichtungen wird von der Technik auf elektrochemischer Grundlage beherrscht (amperometrische Methode). Ihre Verwendung ist gut etabliert, und schrittweise Fortschritte in der Messgerät- und Streifentechnik führen zu einer häufigen Einführung von neuen Modellen. Existierende Glukometer können jedoch nicht für die Multiplexanalyse verwendet werden, d.h. es wird nur der Glucosespiegel gemessen und keine weiteren Analyten werden gleichzeitig getestet.

[003] Die Messung und Kontrolle der Kaliumkationen (K ⁺ ) im Blut sind bei der Diagnose und Behandlung von Patienten, die an Bluthochdruck leiden, Nierenversagen oder -beeinträchtigung, Herzstörungen, Orientierungslosigkeit, Wassermangel, Übelkeit und Diarrhö, von Wichtigkeit. Weltweit erfordert der Pool von Patienten mit chronischen Herz- und Nierenerkrankungen, insbesondere der Pool von Patienten, die Medikamente, die die K ⁺ -Spiegel beeinflussen, z.B. ACEi (Angiotensin-Converting enzyme inhibitors), ARBs (Angiotensin II receptor blockers) und Diuretika, einnehmen, häufiges und regelmäßiges K ⁺ -Testen. Die derzeitige Testhäufigkeit ist unzureichend, um Tendenzen der K ⁺ -Spiegel des Patienten nachzuweisen, und Hypo-/Hyperkaliämie kann symptomfrei sein, was bedeutet, dass eine häufige Selbstkontrolle von großen Nutzen ist. Weiterhin kann mit einem regelmäßigen Heim-K ⁺ -Test der Beginn eines lebensbedrohenden Leidens aufgrund eines schweren K ⁺ -Ungleichgewichts durch frühen Nachweis möglicherweise gemildert werden. Dementsprechend kann das Kalium-Heimmessgerät aufgrund verringerter Besuche des praktischen Arztes/Kliniken/Krankenhäusern für die Patienten Zeit und Kosten sparen und zu einer besseren Befolgung der Behandlung und besseren medizinischen Ergebnissen führen. Obwohl PoC (Point of Care)- Blutelektrolytenmessgeräte zur Verwendung durch medizinisches Fachpersonal verfügbar sind, gibt es derzeit jedoch im Gegensatz zum Glukometer kein Kaliummessgerät für die PoC-Heimverwendung. [004] Viele ältere Menschen, bei denen Gesundheitsangelegenheiten und - komplikationen komplizierter sind, müssen gleichzeitig den Glucose- und den IC- Spiegel kontrollieren, insbesondere wenn sie über einen langen Zeitraum medikamentös und therapeutisch behandelt werden. Unter vielen Bedingungen korrelieren die Blutglucose- und- K ⁺ -Spiegel miteinander. Hyperkaliämie ist häufig das Ergebnis der verringerten Fähigkeit der Niere, K ⁺ in den Harn auszuscheiden, was üblicherweise auf schlecht beherrschtem Diabetes beruht, und gilt als Hauptkomplikation von Diabetes. Hyperkaliämie kann auch dann auftreten wenn jemand an diabetischer Ketoacidose (DKA) leidet, einem schweren metabolischen Leiden, das häufiger bei Menschen mit Typ-1 -Diabetes beobachtet wird. Die gleichzeitige und enge Selbstkontrolle des Blutglucose- und- K ⁺ -Spiegels ist daher für die Krankheitsbeherrschung und das Therapie-Management für diese Patienten von großem Nutzen.

[005] Derzeit ist kein Einweg-Teststreifen für nicht-elektroaktive Kationen, z.B. Kalium, mit stromnachweisenden Verfahren im Handelt erhältlich. Normalerweise wird eine ionenselektive Elektrode (ISE) des potentialnachweisenden Typs zum Nachweisen des Vorhandenseins des spezifischen Ions in der Probe anhand einer Potentialreaktion, die zu einem Logarithmus der lonenaktivität proportional ist, d.h. die eine logarithmische Potential-Konzentrations-Reaktions-Charakteristik von maximal 60 mV bzw. 30 mV pro Konzentrationsdekade für einwertige bzw. zweiwertige Ionen zeigt, verwendet. Sie eignet sich daher zum Messen von Ionen in einem breiten Konzentrationsbereich, ein elektrisches Rauschen von nur einigen wenigen Millivolt kann jedoch die Messgenauigkeit behindern. Solch ein Messfehler innerhalb des sehr engen Konzentrationsbereichs, wie in einer Körperflüssigkeit, darf nicht vernachlässigt werden. So zum Beispiel ist der Normalbereich für Blut-K ⁺ relativ eng und beträgt nur 3,5-5 mM, und eine höhere Präzision ist erforderlich. Zweitens ist es, um mit einer ISE zu einer verlässlichen Messung zu gelangen, erforderlich, einen Gleichgewichtszustand zu erhalten. Dies gelingt durch Eintauchen der ISE in die Analytenflüssigkeit und durch Verstreichenlassen eines Zeitraums von einigen wenigen Minuten, damit das nachzuweisende Ion durch die Membran hindurch wandern kann, damit sich ein Gleichgewicht einstellt. Der Zeitraum der Messung wird daher von der Zeit diktiert, die erforderlich ist, damit sich ein Gleichgewicht einstellt, und ist unerwünscht langsam (EP 0868662 B1 ).

[006] Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung für die oben erwähnten Probleme. Im vorliegenden Text wird ein multikomplexes Einweg-Bluttestsystem zur Heimverwendung beschrieben. Die Blutprobe wird gleichzeitig auf die Konzentration von Glucose und des Kations von Interesse, wie K ⁺ , analysiert werden, bei denen beide ein häufiges Kontrollieren erfordern. Die Verwender müssen nur eine Anzeige und verwandte Einweg-Teststreifen erwerben, um gleichzeitig multiple Blutanalytentests durchzuführen, was schlagkräftiger und praktischer als derzeit verfügbare Methoden ist.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[007] In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher einen Einweg- Analytennachweisstreifen (100) für den gleichzeitigen amperometrischen Nachweis von Glucose und einem Kation von Interesse in einer flüssigen Probe, der Folgendes umfasst:

a) einen Substratstreifen (124), der ein Substratmaterial, zwei Arbeitselektroden

(1 18, 122) und eine Gegenelektrode (120) umfasst;

b) eine trockene Reagensschicht (1 16), die sich auf dem Substratstreifen (124) befindet und die Folgendes umfasst:

(i) mindestens ein Matrixmaterial;

(ii) mindestens eine glucosespezifische Oxidoreductase; und

(iii) mindestens ein Mediatorreagens,

sowie

c) eine Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12), die sich auf der Seite der trockenen

Reagensschicht (1 16) gegenüber dem Substratstreifen (124) befindet, wobei eine der beiden Arbeitselektroden (1 18, 122) so modifiziert ist, dass sie für das Kation von Interesse selektiv ist.

[008] In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des Einweg-Analytennachweisstreifens (100) wie hierin beschrieben für den gleichzeitigen amperomethschen Nachweis von Glucose und einem Kation von Interesse in einer flüssigen Probe, wobei der Einweg-Streifen (100) mit einer geeigneten Analytennachweisvorrichtung kombiniert wird.

[009] In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung weiterhin ein Verfahren für den gleichzeitigen amperomethschen Nachweis von Glucose und einem Kation von Interesse in einer flüssigen Probe, das Folgendes umfasst:

a) Kombinieren des wie hierin beschriebenen Einweg-Streifens (100) mit einer entsprechenden amperomethschen Analytennachweisvorrichtung, so dass die Elektroden (1 18, 120, 122) des Substratstreifens (124) mit der Nachweisvorrichtung elektrisch verbunden sind;

b) Inkontaktbringen des Streifens (100) mit der flüssigen Probe;

c) Überprüfen der Nachweisvorrichtung auf eine nachweisbare Reaktion; und d) Korrelieren der nachweisbaren Reaktion mit der Konzentration von Glucose und dem Kation von Interesse in der flüssigen Probe.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0010] Fig. 1 zeigt einen multikomplexen Blutteststreifen (100) für die gleichzeitige Messung von Glucose und K ⁺ . Der Streifen (100) umfasst einen Substratstreifen (124), zwei Arbeitselektroden (1 18, 122), eine Gegenelektrode (120), eine trockene Reagensschicht (1 16), eine Isolierschicht (1 14), eine Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) und eine Abdeckung (1 10). Der Streifen umfasst weiterhin eine Probeneingabestelle (126) und eine Streifenanschlussstelle (128).

[001 1 ] Fig. 2 zeigt eine erste Konfiguration (200) von Elektroden für den Stromnachweis von K ⁺ in Form einer Eisen(lll)-hexacyanoferrat-gestützten selektiven K ⁺ -Messung. Eine Eisen(lll)-hexacyanoferrat-modifizierte Arbeitselektrode (212), eine ionenselektive Membran (216) und eine Gegenelektrode (214) befinden sich auf einem Substrat (210). [0012] Fig. 3 zeigt eine zweite Konfiguration (300) von Elektroden für den Stromnachweis von K ⁺ in Form einer Doppelschicht-gestützten selektiven IC- Messung. Die Anordnung umfasst ein Substrat (310), eine Arbeitselektrode (312), eine Gegenelektrode (318), ein elektroaktives Material (314) und eine ionenselektive Membran (316), die einen lonophor mit Selektivität für K ⁺ umfasst.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0013] In der vorliegenden Patentschrift beinhalten die Singularformen „ein", „eine" bzw. "einer" und „der/die/das" Pluralformen, falls aus dem Zusammenhang nicht eindeutig anders hervorgeht. So zum Beispiel soll der Begriff „ein Material" ein oder mehrere Materialien oder eine Kombination davon bedeuten.

[0014]„Ein/e/r oder mehrere" bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf mindestens eine/n und umfasst 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder mehr der angegebenen Art. Auf ähnliche Weise bedeutet„mindestens ein/e/r" ein/e/r oder mehrere, d.h. 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder mehr. „Mindestens ein/e/r" bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang bezogen auf eine beliebige Komponente auf die Anzahl chemisch unterschiedlicher Moleküle, d.h. auf die Anzahl unterschiedlicher Typen der angegebenen Art, jedoch nicht auf die Gesamtzahl Moleküle. So zum Beispiel bedeutet„mindestens ein Polymer", dass mindestens ein Typ von Molekül, das unter die Definition eines Polymers fällt, verwendet wird, das jedoch auch zwei oder mehr unterschiedliche Molekültypen, die unter diese Definition fallen, vorliegen können, bedeutet jedoch nicht, dass nur ein Molekül dieses Polymers vorliegt.

[0015] Falls nicht anders definiert weisen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke dieselbe Bedeutung auf, wie sie dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, bekannt ist. Obwohl bei der Durchführung oder beim Testen der Erfindung beliebige bekannte Verfahren, Vorrichtungen und Materialien verwendet werden können, sind die diesbezüglichen Verfahren, Vorrichtungen und Materialien hierin beschrieben. [0016] Der Einweg-Analytennachweisstreifen (100) für den Nachweis von Glucose und einem Kation von Interesse in einer flüssigen Probe gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst a) einen Substratstreifen (124), der ein Substratmaterial, zwei Arbeitselektroden (1 18, 122) und eine Gegenelektrode (120) umfasst; b) eine trockene Reagensschicht (1 16), die sich auf dem Substratstreifen (124) befindet, und c) eine Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12), die sich auf der Seite der trockenen Reagensschicht (1 16) gegenüber dem Substratstreifen (124) befindet.

[0017] Der Substratstreifen des Nachweisstreifens (124) gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Substratmaterial, an dessen Oberfläche sich die Elektroden (1 18, 120, 122), d.h. zwei Arbeitselektroden (1 18, 122) und eine Gegenelektrode (120), befinden. Das Substratmaterial ist nicht besonders auf eine bestimmte Art von Material beschränkt, solange es sich um ein nichtleitfähiges Material handelt, und wird im Allgemeinen von der gewünschten Anwendung abhängen. Das Substratmaterial kann eine homogene Mischung aus Materialien, ein Materialverbundstoff oder multiple Materialschichten sein. Es kann entweder starr oder biegsam sein. So zum Beispiel kann das Substratmaterial Glas sein. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann es jedoch bevorzugt sein, dass das Substratmaterial relativ wenig wiegt, um ein bequemes Handhaben des schlussendlichen Nachweisstreifens und gleichzeitig niedrige Kosten zu gewährleisten. So zum Beispiel kann das Material ein Polymer sein, wie ein Polycarbonatfilm. Zu weiteren Beispielen für polymere Materialien zählen Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethersulfon (PES), Polyimid (PI), Copolymere davon und dergleichen.

[0018] Die Elektroden, das heißt die beiden Arbeitselektroden (1 18, 122) und die Gegenelektrode (120), befinden sich an der Oberfläche des Substratstreifens (124). Gemäß der vorliegenden Erfindung befinden sich alle drei Elektroden (1 18, 120, 122) an derselben Oberfläche des Substratmaterials. Die Elektroden können aus Kupfer, Messing, Titan, Silber, Platin, Palladium, MMO (mixed metal oxide), Graphit, Kohlenstoff sowie aus Mischungen der genannten Substanzen sein. Gemäß bestimmten Ausführungsformen befinden sich die Elektroden (1 18, 120, 122) parallel an der Oberfläche des Substratstreifens (124) angeordnet. Vorzugsweise erstrecken sich die Elektroden (1 18, 120, 122) von einem Ende des Substratstreifens (126) zu dem entgegengesetzten Ende des Substratstreifens (128).

[0019] Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine der beiden Arbeitselektroden (1 18, 122) so modifiziert, dass sie für das Kation von Interesse selektiv ist.

[0020] Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „modifiziert" eine bestimmte Eigenschaft von einer der beiden Arbeitselektroden (1 18, 122), wobei diese Eigenschaft eine bestimmte Selektivität gegenüber vorbestimmten Ionen ist. Die Modifikation der Arbeitselektrode kann zum Beispiel die Kombination der Arbeitselektrode mit einer ionenselektiven Membran (316) wie hierin beschrieben und/oder mit ionenselektiven Komplexen wie Metallhexacyanoferrat- Arten bedeuten.

[0021 ] Im Folgenden soll die Arbeitselektrode, die so modifiziert worden ist, dass sie für das Kation von Interesse selektiv ist, „modifizierte Arbeitselektrode" genannt werden. Die andere Arbeitselektrode soll„zweite Arbeitselektrode" genannt werden.

[0022] Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Arbeitselektrode mit einer Metallhexacyanoferrat-Art modifiziert sein. Das Modifizieren der Elektrode umfasst die Abscheidung des jeweiligen Metallhexacyanoferrats auf die Oberfläche der Elektrode. Geeignete Abscheidungsverfahren sind fachbekannt und können entsprechend den elektrochemischen Eigenschaften des jeweiligen eingesetzten Metallhexacyanoferrats variiert werden. So kann zum Beispiel die Abscheidung von Eisen(lll)-hexacyanoferrat auf die Oberfläche einer Elektrode durch Abscheidung von Eisen(lll)-hexacyanoferrat aus der Mischung aus Eisen(lll)- und Eisen(lll)- Cyanidionen erfolgen.

[0023] Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Arbeitselektrode also eine mit Metallhexacyanoferrat modifizierte Elektrode, vorzugsweise eine Eisen(lll)- hexacyanoferrat-, eine Kupfer(ll)-hexacyanoferrat-, eine Nickelhexacyanoferrat-, eine Silberhexacyanoferrat-, eine Indiumhexacyanoferrat-, eine Chromhexacyanoferrat-, eine Kobalthexacyanoferrat-, eine Ruteniumhexacyanoferrat- oder eine Osmiunnhexacyanoferrat-nnodifizierte Elektrode. Gemäß einer Ausführungsform ist die Arbeitselektrode eine Eisen(lll)-hexacyanoferrat-modifizierte Elektrode.

[0024] Das Molekulargitter des Metallhexacyanoferrats gestattet das Einfangen von kleinen Ionen wie hydratisierten Kaliumkationen (K ⁺ ), während größere hydratisierte Ionen wie Natriumionen (Na ⁺ ) blockiert werden. Die Modifikation der Arbeitselektrode mit einer Metallhexacyanoferrat-Art ermöglicht die Erzeugung eines Stromsignals, sobald ein kleines Ion eingefangen wird, da der Transfer eines Elektrons an der Elektrode durch das Einfangen eines Kations kompensiert wird. So zum Beispiel entspricht das Einfangen eines Kaliumkations in Eisen(lll)-hexacyanoferrat der folgenden Gleichung:

Fe4 ^lll [Fe ^ll (CN) ₆ ]3 + 4e ^" + 4K ⁺ K ₄ Fe ₄ "[Fe"(CN) ₆ ]3

[0025] Als weiteres Beispiel für das Einfangen eines kleinen Kations in Metallhexacyanoferraten entspricht das Einfangen eines Kaliumions in Kupfer(ll)- hexacyanoferrat der folgenden Gleichung:

Cu ₃ ^ll [Fe ^lll (CN) ₆ ]2 + 2e- + 2K ⁺ K ₂ Cu3 ^ll [Fe ^ll (CN) ₆ ]2

[0026] Gemäß diesem Verfahren ist jedoch das Auftreten von Interferenz beim Nachweisen von Kationen höchstwahrscheinlich, da außer K ⁺ , NH ₄ ⁺ , Cs ⁺ und Rb ⁺ andere Ionen wie Chloridionen (Cl ^" ), die in der zu analysierenden Probe vorhanden sein können, ebenfalls im Molekulargitter von Metallhexacyanoferraten eingefangen werden können. So zum Beispiel entspricht das Einfangen von Chloridanionen in Eisen(lll)-hexacyanoferrat der folgenden Gleichung:

Fe4 ^lll [Fe ^ll (CN) ₆ ]3 - 3e ^" + 3CI ^" Fe4 ^lll [Fe ^lll (CN) ₆ CI]3

[0027] Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann dieser Störung des amperometrischen Kationennachweises im Wesentlichen durch Einsatz einer ionenselektiven Membran (216, 316) vorgebeugt werden, die auf die Arbeitselektrode an der Oberfläche des Substratstreifens platziert werden kann und so zusammengesetzt sein kann, dass das Durchwandern des spezifischen nachzuweisenden Kations von Interesse gewährleistet wird, während gleichzeitig störende Ionen wie Anionen, insbesondere Chloridionen, abgestoßen werden.

[0028] In bestimmten Ausführungsformen kann die Modifikation der Arbeitselektrode des Nachweisstreifens (100) gemäß der vorliegenden Erfindung daher weiterhin eine ionenselektive Membran (216, 316) umfassen, die sich auf einer der beiden zu modifizierenden Arbeitselektroden (1 18,122) befindet.

[0029] Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die ionenselektive Membran (216, 316) (i) mindestens ein Polymer (ii), mindestens einen Weichmacher; (iii) mindestens einen lonophor; und (iv) mindestens ein Anionenausschlussmittel. Der lonophor ist so ausgewählt, dass das Kation von Interesse, vorzugsweise nur das Kation von Interesse, dazu fähig ist, die ionenselektive Membran (216, 316) zu durchwandern, um die Arbeitselektrode zu erreichen.

[0030] lonophore sind gut fachbekannt und weisen als organische Moleküle im Allgemeinen eine minimale Wasserlöslichkeit auf. Der Begriff „lonophor" beinhaltet organische Moleküle, die fähig sind, mit einem bestimmten Ion selektiv einen Komplex zu bilden, wobei die Bildung von Komplexen mit anderen Ionen im Wesentlichen ausgeschlossen wird. So zum Beispiel geht der Polyether 2,3- Naphtho-1 ,4,7,10,13-pentaoxacyclopentadeca-2-en, der auch unter der Bezeichnung 2,3-Naphtho-15-Krone-5 bekannt ist, eine selektive Wechselwirkung mit Kaliumionen ein, und zwar unter Bildung eines kationischen Komplexes. Der Begriff „lonophor" beinhaltet daher neutrale, elektronenreiche Verbindungen, die zur Komplexbildung mit Kationen befähigt sind. Demgemäß beinhaltet der Begriff „mehrzähnige" cyclische Verbindungen, die elektronenreiche Donoratome wie Sauerstoff oder Stickstoff in ihren cyclischen Ketten enthalten. Solche mehrzähnigen cyclischen Verbindungen können monocydisch oder polycydisch sein. Alternativ dazu kann der lonophor eine offenkettige Verbindung, die Donoratome enthält, sein. Der Begriff lonophor beinhaltet daher monocyclische ionenspezifische Verbindungen, die als Coronanden bekannt sind; offenkettige ionenspezifische Verbindungen, die als Podanden bekannt sind; und lonophore des Antibiotikatyps, wie Valinomycin und Macrotetralid-Actine. Die Klasse der Coronanden, die Kronenether genannt wird, sind besonders nützliche lonophore.

[0031 ] Alle Mitglieder der Klasse von Verbindungen, die allgemein als lonophore bekannt sind, können in dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zahlreiche Beispiele für lonophore/lonenpaare können der Literatur entnommen werden. So zum Beispiel beinhalten die US-Patente Nr. 4,649,123 und 4,670,218, die durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen werden, eine vollständige Diskussion und mehrere nichteinschränkende Beispiele für die verschiedenen Typen von lonophoren, die sich ebenso für die vorliegende Erfindung eignen. Im Allgemeinen sind lonophore dazu fähig, mit Ionen, üblicherweise einem spezifischen Ion, Komplexe zu bilden und das Ion als lonophor/lon-Komplex durch Lipidmembranen oder in eine organische Phase zu transportieren. Diese Eigenschaft, d.h. die Fähigkeit, ein Ion in eine hydrophobe Phase zu transportieren, wird dazu verwendet, um lonophore als Klasse von der breiteren Klasse der unter der Bezeichnung„Chelate" bekannten Verbindungen zu unterscheiden. Chelate sind zwar technisch eine breitere Einteilung, gelten jedoch üblicherweise als geladene wasserlösliche Moleküle, die fähig sind, Ionen zu komplexieren und die Ionen in wässrigen Medien zu solubilisieren.

[0032] Zu nichteinschränkenden Beispielen von lonophoren, die sich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eignen, zählen 1 ,1 ,1 -Tris[1 '-(2'-oxa- 4'-oxo-5'-aza-5'-methyl)dodecanyl]propan (für Na ⁺ selektiv), N,N'-Dibenzyl-N,N'- diphenyl-1 ,2-phenylendioxydiacetamid (für Na ⁺ selektiv), 6,7,9,10,18,19-Hexahydro- 17-n-butylldibenzol[b,k][1 ,4,7,10,13]penta-oxa-cyclohexadecan-18-yloxyessigsäure (für Na ⁺ selektiv), 2,3-Naphtho-1 ,4,7,10,13-pentaoxacyclopentadeca-2-en (für K ⁺ selektiv), N,N'-Diheptyl-N,N',5,5-tetramethyl-3,7-dioxanonandiamid (für Li ⁺ selektiv), N,N'-Diheptyl-5,5-dimethyl-N,N'-di(3-oxapentyl)-3,7-dioxanan diamid (für Li ⁺ selektiv), Cis-N,N,N',N'-tetraisobutyl-1 ,2-cyclohexandicarboxamid (für Li ⁺ selektiv), Diethyl- N,N'-[(4R,5R)-4,5-dimethyl-1 -8-dioxo-3,6-dioxaoctamethylen]-bis(12-methylamino- dodecanoat) (für Ca ²⁺ selektiv), 15-Krone-5 (für Na ⁺ , K ⁺ selektiv), Valinomycin (für K ⁺ selektiv), 4,7,13,16,21 ,24-Hexaoxa-1 ,10-diaza-bicyclo[8,8,8]hexacosan (KRYPTOFIX ® 222) (für K ⁺ selektiv), 4,7,13,16,21 -Pentaoxa-1 ,10-diaza-bicyclo[8,8,5]tricosan (KRYPTOFIX ® 221 ) (für Na ⁺ selektiv), 18-Krone-6 (für K ⁺ selektiv), Dibenzo-18- Krone-6 (für K ⁺ selektiv), Dicyclohexano-18-Krone-6(für K ⁺ selektiv), 4,7,13,18- Tetraoxa-1 ,10-diaza-bicyclo[8,5,5,]eicosan (KRYPTOFIX ® 21 1 ) (für Li ⁺ selektiv), 12- Krone-4 (für Li ⁺ selektiv), N,N'-Diheptyl-N,N'-dimethyl-1 ,4-butandiamid (für Mg ²⁺ selektiv), Bis[12-Krone-4-methyl]nnethyldodecylnnalonat (für Na ⁺ selektiv), Monesin (für Na ⁺ selektiv).

[0033] Obwohl diese spezifischen lonophore vorteilhaft im Teststreifen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, werden sie lediglich als Beispiele angeführt, und andere lonophore oder Mischungen davon, die ebenso verwendet werden können, solange der lonophor eine ausreichende Elektrolytenspezifität für das jeweilige Ion von Interesse aufweist.

[0034] In bestimmten Ausführungsformen ist der mindestens eine lonophor aus der Gruppe bestehend aus einem Coronanden, einem Podanden, Valinomycin, einem Macrotetralid-Actin, Monenesin und Kombinationen davon ausgewählt.

[0035] Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist das spezifische Ion von Interesse ein Kation. So zum Beispiel kann das Kation von Interesse ein Kation, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H ⁺ , NH ₄ ⁺ , Alkalimetallkationen, Erdalkalimetallkationen und Übergangsmetallkationen, sein. Als spezifischere Beispiele, jedoch ohne Einschränkung, sind Natrium-, Kalium-, Lithium-, Magnesium- und Calciumkationen zu erwähnen. Je nach dem spezifischen nachzuweisenden Kation von Interesse wird ein geeigneter lonophor ausgewählt, der in der ionenselektiven Membran des Streifens gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst sein soll.

[0036] Als eine Hauptkomponente besteht die ionenselektive Membran (216, 316) aus mindestens einem Polymer. Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann es sich bei dem mindestens einen Polymer um ein hydrophiles Polymer, das synthetisch oder natürlich vorkommend sein kann, handeln. Als Beispiele für synthetische Polymere, die sich für die Anwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eignen, sind nichtvernetzte und leicht vernetzte Polymere, wie nichtvernetzte und leicht vernetzte Acrylate, Poly(vinylalkohol), Copolymere der Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, Hydroxybutylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und Hydroxymethylcellulose zu nennen. Als Beispiele für natürlich vorkommende Polymere sind Agarose, Gelatine, Carrageen, Alginate, Alginsäure, Xanthangummis, Guargummis und ähnliche Polymere zu nennen. Es kann jedoch jedes beliebige Polymer, das zur Bildung einer Membran befähigt ist und das die Wechselwirkung zwischen dem lonophor und dem nachzuweisenden Kation von Interesse nicht stört, als Komponente der ionenselektiven Membran (316) des Streifens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

[0037] Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das mindestens eine Polymer der ionenselektiven Membran (216, 316) aus der Gruppe bestehend aus Agarose, Gelatine, Carrageen, einem Alginat, Alginsäure, einem Xanthangummi, einem Guargummi, einem Acrylat, einem Poly(vinylalkohol), einem Poly(vinylchlorid), einem Copolymer der Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, Hydroxybutycellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose,

Hydroxymethylcellulose und Kombinationen davon ausgewählt.

[0038] Je nach der Auswahl des einzusetzenden Polymers kann der mindestens eine Weichmacher als weitere Komponente der ionenselektiven Membran (216, 316) des Streifens gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend gewählt werden, um die Fluidität der ionenselektiven Membran (216, 316) zu modifizieren. So zum Beispiel können bei einer Membran auf Poly(vinylchlorid)-Basis geeignete Weichmacher Ester-Weichmacher, wie Ester von Polycarbonsäuren mit geradkettigen oder verzweigten aliphatischen Alkoholen, wie Ester der Phthalsäure, zum Beispiel Dioctylphthalat, Dibutylphthalat und dergleichen, Ester einer aliphatischen zweiwertigen Carbonsäure, zum Beispiel Dioctyladipat, Dibutylsebacat und dergleichen, Glykolester, zum Beispiel Ester von Pentaerythrit, Diethylenglykol- dibenzoat und dergleichen, Ester einer aliphatischen einwertigen Carbonsäure, zum Beispiel Acetylricinoleinsäure und dergleichen, Ester der Phosphorsäure, zum Beispiel Trikresylphosphat, Triphenylphosphat und dergleichen, epoxidierte Fettsäuren, zum Beispiel epoxidiertes Sojaöl, epoxidiertes Leinöl und dergleichen, Epoxyharze auf Bisphenolbasis, Ester der Citronensäure, zum Beispiel Acetyltributyl- citrat, Acetyltrioctylcitrat und dergleichen, Trialkyltrimellitat, Tetra-n-octylpyromellitat und Polypropylenadipat sowie andere Typen von Polyester-Weichmachern sein. Es sind jedoch andere Klassen von geeigneten Weichmachern, die sich für die Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eignen, fachbekannt; diese können in Abhängigkeit von dem mindestens einen Polymer, das in der ionenselektiven Membran (216, 316) einzusetzen ist, gewählt werden.

[0039] Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann der mindestens eine Weichmacher aus der Gruppe bestehend aus Bis(2-ethylhexyl)sebacat und Bis(2- ethylhexyl)phthalat ausgewählt sein.

[0040] Das in der ionenselektiven Membran (216, 316) des Streifens gemäß der vorliegenden Erfindung einzusetzende Anionenausschlussmittel dient dazu, Anionenarten abzustoßen, die in der zu analysierenden Probe vorliegen können, wie Chlorid-, Hydroxyl-, Phosphat- und Sulfationen und dergleichen. Geeignete anionenausschließende Verbindungen sind fachbekannt und können aus lipophilen Salzen ausgewählt werden, die das „Donnan failure" (d.h. die Begrenzung der oberen Nachweisgrenze durch Coionentransfer in die Membran) verzögern und/oder vermindern. Gleichzeitig ist jedoch eine ausreichende Kompatibilität mit den verbleibenden Komponenten der ionenselektiven Membran (216, 316), wie dem Polymer, zu gewährleisten.

[0041 ] Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das mindestens eine Anionenausschlussmittel aus der Gruppe bestehend aus Tetraphenylboratderivativen, wie Kaliumtetrakis(4-chlorphenyl)borat und Natriumtetraphenylborat, ausgewählt werden.

[0042] Verfahren zur Herstellung einer ionenselektiven Membran (216, 316) wie hierin beschrieben sind fachbekannt. Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die ionenselektive Membran (216, 316) so formuliert und zusammengesetzt, dass sie als Barriere zwischen der jeweiligen Arbeitselektrode, die sich an der Oberfläche des Substratstreifens befindet, und der Zone des Nachweisstreifens, die mit der flüssigen Probe in Kontakt gebracht wird, agiert. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung soll außer von vorhandenen Lösungsmitteln das Kation von Interesse, vorzugsweise nur das Kation von Interesse, dazu fähig sein, die ionenselektive Membran (216, 316) dadurch zu durchwandern, dass es durch den mindestens einen lonophor, der entsprechend ausgewählt wird, durchgeht. Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die ionenselektive Membran (216, 316) so dimensioniert sein, dass sie die gesamte Oberfläche des Substratstreifens, auf dem sich die Elektroden befinden, abdeckt. In anderen Ausführungsformen jedoch ist die ionenselektive Membran (216, 316) so dimensioniert, dass sie nur einen Teil des Substratsstreifens und die entsprechende darauf befindliche Arbeitselektrode abdeckt, vorzugsweise zum Beispiel einen Abschnitt an einem Ende des Substratstreifens.

[0043] Die Modifikation der einen Arbeitselektrode kann weiterhin den Einsatz von zusätzlichen elektroaktiven Materialien, wie leitfähigen Polymeren, Elektrolyten und Halbleitermaterialien, umfassen. Geeignete leitfähige Polymere sind fachbekannt. Als nicht einschränkende Beispiele seien Polyanilin (PANI), Polypyrrol, Polyacetylen, Polythiophen, Poly(phenylenvinylen) und dergleichen zu nennen. Diese zusätzlichen elektroaktiven Materialien können in der Modifikation der jeweiligen Arbeitselektrode verwendet werden. So zum Beispiel kann sich eine zusätzliche Schicht aus elektroaktivem Material (314) zwischen der ionenselektiven Membran (316) und der entsprechenden Arbeitselektrode (312) befinden.

[0044] Die Figuren 2 und 3 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der modifizierten Arbeitselektrode gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Anordnung (200) einer Eisen(lll)-hexacyanoferrat-modifizierten Arbeitselektrode (212), einer ionenselektiven Membran (216) und einer Gegenelektrode (214) auf der Oberfläche des Substratstreifens (210). Fig. 3 zeigt eine Anordnung (300) einer modifizierten Arbeitselektrode und einer Gegenelektrode (318) auf dem Substratstreifen (310), wobei die modifizierte Arbeitselektrode eine Elektrode (312), eine ionenselektive Membran (316) und eine Schicht aus einem elektroaktiven Material (314), die sich zwischen der Elektrode (312) und der Membran (316) befindet, umfasst. [0045] In dem Nachweisstreifen gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich eine trockene Reagensschicht (1 16) auf dem Substratstreifen (124) so, dass sie mindestens die zweite Arbeitselektrode abdeckt. Bei bestimmten Ausführungsformen ist die trockene Reagensschicht (1 16) so dimensioniert, dass sie einen Großteil der Oberfläche des Substratstreifens (124), auf dem sich die Elektroden (1 18, 120, 122) befinden, abdeckt. In bestimmten Ausführungsformen jedoch ist die trockene Reagensschicht (1 16) so dimensioniert, dass sie nur einen Abschnitt des Substratstreifens (124) und der darauf befindlichen Elektroden (1 18, 120, 122) abdeckt, vorzugsweise zum Beispiel einen Abschnitt an einem Ende des Substratstreifens (124). In bestimmten Ausführungsformen deckt die trockene Reagensschicht (1 16) nur einen Abschnitt der zweiten Arbeitselektrode ab.

[0046] Die trockene Reagensschicht (1 16) umfasst mindestens ein Matrixmaterial, mindestens eine glucosespezifische Oxidoreductase und mindestens ein Mediatorreagens.

[0047] Das mindestens eine Matrixmaterial kann ein hydrophiles Polymer, das synthetisch oder natürlich vorkommend sein kann, sein. Als Beispiele für synthetische Polymere, die sich für die Anwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eignen, sind nichtvernetzte und leicht vernetzte Polymere, wie nichtvernetzte und leicht vernetzte Acrylate, Poly(vinylalkohol), Copolymere der Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, Hydroxybutylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und Hydroxymethylcellulose zu nennen. Als Beispiele für natürlich vorkommende Polymere sind Agarose, Gelatine, Carrageen, Alginate, Alginsäure, Xanthangummis, Guargummis und ähnliche Polymere zu nennen. Es kann jedoch jedes beliebige Polymer, das zur Bildung einer Membran befähigt ist und das die Wechselwirkung zwischen Glucose und der glucosespezifischen Oxidoreductase, die in der trockenen Reagensschicht umfasst ist, nicht stört, als Komponente der trockenen Reagensschicht (1 16) des Streifens gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.

[0048] In bestimmten Ausführungsformen ist das mindestens eine Matrixmaterial aus der Gruppe bestehend aus Agarose, Gelatine, Carrageen, einem Alginat, Alginsäure, einem Xanthangummi, einem Guargummi, einem Acrylat, einem Poly(vinylalkohol), einem Poly(vinylchlorid), einem Copolymer der Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, Hydroxybutycellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose,

Hydroxymethylcellulose und Kombinationen davon ausgewählt.

[0049] Die mindestens eine glucosespezifische Oxidoreductase, die in der trockenen Reagensschicht (1 16) in dem Nachweisstreifen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst sein soll, ist ein Enzym der Oxidoreductasefamilie, das für Glucose als Substrat in Oxidations-Reduktions-Reaktionen spezifisch ist. Die Oxidoreductase katalysiert die chemische Oxidation von Glucose und reduziert dabei ein spezifisches Akzeptormolekül, das im Folgenden Mediatorreagens genannt wird. Das Mediatorreagens ist eine Verbindung, die leicht Elektronen von der Oxidations- Reduktions-Reaktion auf die Arbeitselektrode überträgt, wodurch ein Stromsignal erzeugt wird. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung vermittelt daher bei Kontakt der trockenen Reagensschicht (1 16), die sich auf der zweiten Arbeitselektrode befindet, mit Glucosemolekülen die in der trockenen Reagensschicht (1 16) umfasste Oxidoreductase die Oxidation der Glucosemoleküle, und der Transfer von Elektronen führt zur Erzeugung eines nachweisbaren Stromsignals bei der zweiten Arbeitselektrode.

[0050] In bestimmten Ausführungsformen ist die mindestens eine glucosespezifische Oxidoreductase eine Glucoseoxidase oder eine Glucosedehydrogenase.

[0051 ] Geeignete Mediatorreagentien sind fachbekannt und können zum Beispiel aus der Gruppe bestehend aus einem Ferrocenderivat, einem Eisen(lll)-cyanidion oder einem Osmiumbipyridylkomplex ausgewählt werden.

[0052] Gemäß bestimmter Ausführungsformen ist das mindestens eine Mediatorreagens ein Eisen(lll)-cyanidion, ein Ferrocenderivat oder ein Osmiumbipyridylkomplex.

[0053] Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die trockene Reagensschicht (1 16) neben dem mindestens einen Matrixmaterial, der mindestens einen glucosespezifischen Oxidoreductase und dem mindestens einen Mediatorreagens weiterhin zusätzliche Komponenten wie Lösungsmittel, Pufferverbindungen usw. umfassen.

[0054] Die Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) des Streifens gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich auf der Oberfläche der trockenen Reagensschicht (1 16) und/oder der Elektroden (1 18, 120, 122) und dient dazu, jegliche Flüssigkeit, die mit dem Streifen in Kontakt kommt, so anzuziehen, dass sie die trockene Reagensschicht (1 16) und schließlich die Elektroden (1 18, 120, 122) erreichen kann. Weiterhin kann sie als Schutzschicht für die trockene Reagensschicht (1 16) dienen, ohne dass sie eine beliebige Flüssigkeit am Erreichen der trockenen Reagensschicht (1 16) wie auch der Elektroden (1 18, 120, 122) hindert. Demgemäß ist das Material der Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) nicht besonders begrenzt und kann zum Beispiel aus unterschiedlichen Arten von Papier, wie Filterpapier und Chromatographiepapier, ausgewählt werden. Im Allgemeinen können hydrophile Polymere wie Cellulose, Agarose, Gelatine, Carrageen, Alginate, Alginsäure, Xanthangummis, Guargummis und ähnliche Polymere, ein hydrophiles Polymer oder beliebige Kombinationen der genannten als geeignete Materialien für die Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) des Streifens gemäß der vorliegenden Erfindung aufgezählt werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird die Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) aus der Gruppe bestehend aus Filterpapier, Chromatographiepapier, einem hydrophilen Polymer und Kombinationen davon ausgewählt. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Abmessung und Position der Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) auf eine bestimmte Fläche beschränkt, zum Beispiel kann sich die Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) nur an einem Ende (126) des Streifens gemäß der vorliegenden Erfindung befinden, so dass eine Flüssigkeit, mit der der Streifen in Kontakt gebracht wird, nur an ein Ende des Nachweisstreifens angezogen wird.

[0055] Der Nachweisstreifen gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin mindestens eine Isolierschicht (1 14), die sich zwischen der trockenen Reagensschicht (1 16) und/oder den Elektroden (1 18, 120, 122) und der Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) befindet, umfassen. Die gegebenenfalls umfasste Isolierschicht (1 14) dient dazu, eine Barriere bereitzustellen, die die Elektroden (1 18, 120, 122), die sich auf der Oberfläche des Substratstreifens (124) und/oder der ionenselektiven Membran und/oder der trockenen Reagensschicht (1 16) befinden, abzudecken, um einen Schutz gegen mechanische Belastung zu bilden. Weiterhin versieht die Isolierschicht (1 14) den Nachweisstreifen mit zusätzlicher Stabilität und dient als verbindendes, stützendes Trägerelement. Es wird bevorzugt, dass die Isolierschicht (1 14) aus einem nichtleitfähigen Material besteht. Geeignete Materialien können zum Beispiel aus den oben für den Substratstreifen angeführten Materialien ausgewählt werden, wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethersulfon (PES), Polyimid (PI), Copolymeren davon und dergleichen. In bestimmten Ausführungsformen ist die Isolierschicht (1 14) wasserundurchlässig, so dass die Fläche des Substratstreifens (124), die von der Isolierschicht (1 14) abgedeckt wird, daran gehindert wird, mit zum Beispiel der zu analysierenden flüssigen Probe in Kontakt zu kommen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Form und Abmessung der Isolierschicht (1 14) derart, dass mindestens ein Teil der Oberfläche an je einem Ende des Substratstreifens (124), auf dem sich die Elektroden (1 18, 120, 122) befinden, nicht von der Isolierschicht (1 14) abgedeckt wird.

[0056] Weiterhin ist beabsichtigt, dass der Nachweisstreifen gemäß der vorliegenden Erfindung weitere Komponenten, wie eine oder mehrere schützende Deckschichten, umfassen kann. Es ist jedoch wesentlich, dass mindestens ein Teil der Oberfläche der Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) nicht abgedeckt ist, so dass eine zu analysierende flüssige Probe mit der Flüssigkeitsanziehungsschicht des Nachweisstreifens gemäß der vorliegenden Erfindung in Kontakt gebracht werden kann und die Elektroden (1 18, 120, 122) auf dem Substratstreifen (124) mit einer geeigneten Analytennachweisvorrichtung elektrisch in Kontakt stehen können.

[0057] Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Bauplan eines Nachweisstreifens (100) gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Substratstreifen (124) bildet die Grundlage des Nachweisstreifens, auf dessen Oberfläche sich drei Elektroden (1 18, 120, 122) befinden, nämlich zwei Arbeitselektroden (1 18, 122) und die Gegenelektrode (120), wobei eine der beiden Arbeitselektroden (1 18, 122) die für das Kation von Interesse selektive modifizierte Arbeitselektrode ist und die zweite Elektrode die Arbeitselektrode für Glucose ist. An dem einen Ende des Substratstreifens (124) befindet sich die trockene Reagensschicht (1 16) auf dem Substratstreifen (124) so, dass mindestens ein Teil der Arbeitselektrode für Glucose an dem Ende des Substratstreifens (124) von der trockenen Reagensschicht (1 16) bedeckt ist. Als weitere Komponente ist die Isolierschicht (1 14) auf dem Substratstreifen (124) und der trockenen Reagensschicht (1 16) aufgeschichtet. Wie in Fig. 1 angegeben weist die Isolierschicht (1 14) zwei ausgeschnittene Abschnitte auf, und zwar einen an je einem Ende der Isolierschicht (1 14), was zu Flächen führt, wo der Substratstreifen (124) mit den beiden Elektroden (1 18, 122) und/oder der trockenen Reagensschicht (1 16) die die Elektrode(n) abdeckt, nicht von der Isolierschicht (1 14) bedeckt ist, wenn die Isolierschicht (1 14) auf dem Substratstreifen (124) und der trockenen Reagensschicht (1 16) aufgeschichtet ist. Diese ausgeschnittenen Flächen stellen einen Zugang zu der trockenen Reagensschicht (1 16) und den Elektroden (1 18, 120, 122) an dem einen Ende des Streifens (126) und nur zu den Elektroden (1 18, 120, 122) am entgegengesetzten Ende des Streifens (128) bereit. Auf diese Weise kann die zu analysierende flüssige Probe, zum Beispiel eine Blutprobe, mit der Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) und der trockenen Reagensschicht (1 16) an dem einen Ende des Streifens (126) in Kontakt gebracht werden, während die Elektroden (1 18, 120, 122) am anderen Ende des Streifens (128) elektrisch mit einer geeigneten Nachweisvorrichtung, wie einem Glukometer, verbunden werden können. Als weitere Komponente auf dem Streifen ist die Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) auf der Isolierschicht (1 14) am Ende des Streifens (126), wo sich die trockene Reagensschicht (1 16) befindet, so aufgeschichtet, dass die Flüssigkeitsanziehungsschicht (1 12) den ausgeschnittenen Abschnitt der Isolierschicht (1 14) mindestens teilweise so abdeckt, dass die trockene Reagensschicht (1 16) und die Elektroden (1 18, 120, 122) aus Schutzgründen abgedeckt werden können. Eine obere Deckschicht (1 10) bildet die Abschlussschicht, um die gesamte Konstruktion zu schützen und eine Oberfläche zum Markieren bereitzustellen.

[0058] Gemäß der vorliegenden Erfindung soll der wie hierin offenbarte Nachweisstreifen wegwerfbar sein, d.h. der einmaligen Verwendung dienen. Demgemäß wird vorgesehen, dass die in dem hierin beschriebenen Nachweisstreifen einzuschließenden Materialien so ausgewählt und dimensioniert sind, dass die Herstellungs- und Material kosten des Nachweisstreifens niedrig gehalten werden können.

[0059] Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung des hierin offenbarten Einweg-Analytennachweisstreifens (100) für den gleichzeitigen amperometrischen Nachweis von Glucose und einem Kation von Interesse in einer flüssigen Probe. Zu diesem Zweck wird der Nachweisstreifen (100) mit einer geeigneten Analytennachweisvornchtung kombiniert. Es eignet sich jede Art von Analytennachweisvornchtung solange sie elektrisch mit den Elektroden (1 18, 120, 122) des Nachweisstreifens so verbunden werden kann, dass bei Kontakt von Glucose und/oder dem Kation von Interesse mit der jeweiligen Arbeitselektrode ein erzeugtes Stromsignal zu der Nachweisvorrichtung geleitet werden kann. Das geleitete Signal kann dann von der Nachweisvorrichtung prozessiert und konsumentenfreundlich angezeigt werden. Eine geeignete Nachweisvorrichtung kann eine amperometrische Analytennachweisvornchtung sein. Als nicht einschränkendes Beispiel hierfür sei ein amperometrisches Glukometer zu erwähnen.

[0060] Die vorliegende Erfindung betrifft daher weiterhin ein Verfahren für den gleichzeitigen amperometrischen Nachweis von Glucose und einem Kation von Interesse in einer flüssigen Probe, das die folgenden Schritte umfasst: a) Kombinieren des wie hierin offenbarten Einweg-Streifens (100) mit einer entsprechenden amperometrischen Analytennachweisvorrichtung so, dass die Elektroden (1 18, 120, 122) des Substratstreifens (124) elektrisch mit der Nachweisvorrichtung verbunden sind; b) Inkontaktbringen des Streifens (100) mit der flüssigen Probe; c) Prüfen der Nachweisvorrichtung auf eine nachweisbare Reaktion; und d) Korrelieren der nachweisbaren Reaktion mit der Konzentration von Glucose und dem Kation von Interesse in der flüssigen Probe.

[0061 ] Gemäß der vorliegenden Erfindung führt das Inkontaktbringen des Nachweisstreifens (100) mit der flüssigen Probe zu der Erzeugung von separaten unabhängigen Stromsignalen, wobei ein Stromsignal dem Einfangen des Kations von Interesse an der modifizierten Arbeitselektrode wie hierin beschrieben entspricht und ein anderes Stromsignal der enzymkatalysierten Redox-Reaktion an der zweiten Arbeitselektrode wie hierin beschrieben entspricht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass, wenn der Streifen mit der zu analysierenden flüssigen Probe in Kontakt gebracht wird, nur dasjenige Ende des Nachweisstreifens, an dem sich die trockene Reagensschicht (1 16) befindet, mit der flüssigen Probe in Kontakt gebracht wird. So zum Beispiel kann das Inkontaktbringen dadurch erfolgen, dass man einen oder mehrere Tropfen flüssige Probe auf die Flüssigkeits- anziehungsschicht (1 12) des Streifens platziert. Das Inkontaktbringen des Nachweisstreifens mit der Probe kann jedoch auch das ausreichend lange Eintauchen des Nachweisstreifens in die flüssige Probe beinhalten.

[0062] Bei der zu analysierenden flüssigen Probe kann es sich um eine beliebige Art von flüssiger Probe handeln. Als nicht einschränkende Beispiele hierfür seien eine biologische Probe wie Vollblut, Plasma, Serum, Harn, usw., eine Wasserprobe und eine Nahrungsmittelprobe erwähnt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann eine zu analysierende Probe bearbeitet werden, bevor sie mit dem Nachweisstreifen gemäß der vorliegenden Erfindung in Kontakt gebracht wird. Da gemäß bestimmten Ausführungsformen die flüssige Probe eine wässrige Probe sein kann, kann das Bearbeiten einer zu analysierenden Probe das Lösen und/oder Verdünnen der Probe mit (endionisiertem) Wasser umfassen.

[0063] Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Kation von Interesse aus der Gruppe bestehend aus H ⁺ , NH ₄ ⁺ , Alkalimetallkationen, Erdalkalimetallkationen und Übergangsmetallkationen ausgewählt werden. So zum Beispiel kann das in einer flüssigen Probe unter Verwendung des Nachweisstreifens gemäß der vorliegenden Erfindung nachzuweisende Kation von Interesse ein Kaliumkation (K ⁺ ), Caesiumkation (Cs ⁺ ) oder ein Rubidiumkation (Rb ⁺ ) sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Kation von Interesse ein Kaliumkation.

[0064] Die Erfindung ist hierin weit und generisch beschrieben worden. Jede der engeren Spezies und subgenerischen Gruppierungen, die in die generische Offenbarung fallen, ist ebenfalls Teil der Erfindung. Hierzu gehört die generische Beschreibung der Erfindung mit der Maßgabe oder negativen Einschränkung, die irgendeinen Gegenstand aus dem Genus entfernt, unabhängig davon, ob das entfernte Material hierin spezifisch angeführt ist oder nicht. Andere Ausführungsformen finden sich in den folgenden Ansprüchen. Außerdem wird der Fachmann dort, wo Merkmale oder Aspekte der Erfindung in Form von Markush- Gruppen beschrieben sind, erkennen, dass die Erfindung dadurch auch in Form jedes einzelnen Mitglieds oder jeder einzelnen Untergruppe von Mitgliedern der Markush-Gruppe beschrieben ist.

[0065] Es versteht sich für den Durchschnittsfachmann, dass sich die vorliegende Erfindung gut für die Bewältigung der Aufgaben und zum Erreichen der erwähnten Ziele und Vorteile, sowie den diesen innewohnenden, eignet. Weiterhin wird dem Fachmann einleuchten, dass verschiedene Substitutionen und Modifikationen an der hierin offenbarten Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen. Die hierin beschriebenen Zusammensetzungen, Verfahren, Vorgehensweisen, Behandlungen, Moleküle und spezifischen Verbindungen sind derzeit für bevorzugte Ausführungsformen repräsentativ, sind beispielhaft und sollen den Erfindungsumfang nicht einschränken. Veränderungen hierbei und andere Verwendungen werden dem Fachmann klar werden, diese sind vom Gedanken der Erfindung umfasst und vom Umfang der Ansprüche definiert. Die Aufzählung oder Diskussion eines vorveröffentlichten Dokuments in dieser Patentschrift gilt nicht zwangsweise als Bestätigung, dass das Dokument Teil des Stands der Technik oder allgemeines Fachwissen ist.

[0066] Die hier veranschaulichend beschriebene Erfindung kann in Abwesenheit eines oder mehrerer Elemente oder einer oder mehrerer Einschränkungen, die hier nicht speziell offenbart sind, auf geeignete Weise ausgeübt werden. So sind beispielsweise die Begriffe„umfassen",„beinhaltend",„enthaltend" usw. umfangreich und ohne Einschränkung zu lesen. Demgemäß gilt, dass das Wort "umfassen" oder Variationen wie "umfasst" oder "umfassend" den Einschluss einer angegebenen ganzen Zahl oder von Gruppen von ganzen Zahlen impliziert, jedoch nicht den Ausschluss von einer beliebigen anderen ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen. Außerdem dienen die hier verwendeten Begriffe und Ausdrücke der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es ist nicht beabsichtigt, dass durch die Verwendung solcher Begriffe und Ausdrücke jegliche Äquivalente der gezeigten und beschriebenen Merkmale oder Teile davon ausgeschlossen werden, sondern es wird anerkannt, dass verschiedene Modifikationen im Rahmen des beanspruchten Schutzbereichs der Erfindung möglich sind. So gilt, dass die vorliegende Erfindung zwar durch beispielhafte Ausführungsformen und fakultative Merkmale spezifisch offenbart worden ist, der Fachmann aber Modifikationen und Variationen der hier ausgeführten Erfindungen vornehmen kann, und dass solche Modifikationen und Variationen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen sollen.

[0067] Der Inhalt aller hierin zitierten Dokumente und Patentdokumente wird voll inhaltlich durch Bezugnahme aufgenommen.

BEISPIELE

Beispiel 1 :Multiplex-Blutteststreifen für die gleichzeitige Messung von Glucose und K ⁺ .

[0068] Ein Einweg-Teststreifen (100) für die gleichzeitige amperomet sche Messung von Glucose und einem Kation von Interesse ist in Fig. 1 beispielhaft dargestellt. Eine modifizierte Elektrode wie hierin beschrieben wird als K ⁺ -selektive Arbeitselektrode genommen, wobei eine kaliumselektive Membran oben auf der Elektrode angebracht ist. Eine typische Zusammensetzung für eine kaliumselektive Membran wird im Folgenden zusammengefasst:

Tabelle 1 : Bestandteile einer kaliumselektiven Membran

Funktion Komponente Menge

Polymer Poly(vinylchlorid) 33 mg

Weichmacher Bis(2-ethylhexyl)sebacat 65,5 mg lonophor Valinomycin 2 mg

Anionausschlussmittel Kaliumtetrakis(4-chlorphenyl)borat 0,5 mg