DE69432430T2

DE69432430T2 - Glucosekalibrator und kontrollmaterial für teststreifen

Info

Publication number: DE69432430T2
Application number: DE69432430T
Authority: DE
Inventors: David William Burke; Mcdonald Lee; Lee Tabb
Original assignee: Roche Diagnostics Corp
Current assignee: Roche Diagnostics Operations Inc
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1994-11-14
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: DE69432430D1; WO1995013535A1; ES2194898T3; JP3509864B2; JPH09505142A; EP0730735A4; EP0730735A1; CA2175910A1; EP0730735B1; CA2175910C

Description

HINTERGRUND

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kalibrator und ein Kontrollmaterial, der bzw. das für die Kalibrierung und Validierung von Testgeräten, wie Teststreifen und Tauchstäbchen geeignet ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen wässrigen Glukosekalibrator und ein wässriges Kontrollmaterial auf Nichtserumbasis und ein Verfahren zur Herstellung des Kalibrators und des Kontrollmaterials.
Das Gebiet der klinischen Chemie und der klinischen Analyse beschäftigt sich unter anderem mit der Bestimmung und der Quantifizierung verschiedener Substanzen in Körperflüssigkeiten. Viele Beispiele für Substanzen, die bestimmt werden, können aufgezeigt werden, und diese umfassen Cholesterin, Harnstoff, Kationen und Glukose. Diese Beispiele für Analyte und auch andere werden in verschiedenen Körperflüssigkeiten, wie Urin und Blut, untersucht.
Die Überwachung des Glukosegehalts in Blut ist für das Diabetesmanagement wichtig. Der Glukosegehalt im Blut wird durch die Menge von verdautem Kohlenhydrat und durch Insulin gesteuert. Zu viel Insulin erniedrigt den Glukosegehalt und zu wenig führt zu einem anormal hohen Glukosegehalt. Beide Umstände führen zu ernsthaften Gesundheitsproblemen für den Diabetiker.
Der Hauptanteil der Glukosetests, der außerhalb des Krankenhauslabors durchgeführt wird, wird in Nichtlaboreinrichtungen, wie Krankenschwesternstationen, Ärztepraxen und zu Hause, durchgeführt. Der Test wird oftmals so durchgeführt, dass die Menge Glukose im Urin gemessen wird. Mit dem Anstieg des Glukosegehalts im Blut wird die Fähigkeit der Niere, diese zu reabsorbieren, überschritten, und die Glukose wird in den Urin abgegeben.
Obwohl die Glukosemessung im Urin nützlich ist, bringt die Glulcosemessung im Blut eine genauere Wiederspiegelung des Zustands des Patienten. Uringlukose gibt nicht genau den Glukosegehalt im Blut wieder, weil der Glukosegehalt im Urin über den Glukosegehalt im Blut und die Fähigkeit der Niere, die Glukose zu reabsorbieren, bestimmt wird. Deswegen kann die Urinprobe nichts dem Diabetiker darüber aussagen, wie gering sein Glukosegehalt ist.
Trockene Reagenzteststreifen, die manchmal auch als Tauchstäbchen bezeichnet werden, werden im großen Umfang für den Glukosenachweis im Urin und im Blut verwendet. Diese Vorrichtungen sind durch ihre einfachen Anwendungen charakterisiert. Im Allgemeinen umfassen diese Teststreifen Kunststoffstreifen, die an einem Ende davon einen absorbierenden Papierbereich aufweisen, der mit Reagenzien, wie einem Enzymsystem und einer Farbindikatorverbindung, die eine Farbe erzeugt oder ändert, um ein nachweisbares Signal auszubilden, wenn der Teststreifen mit dem zu untersuchenden Analyt in Kontakt kommt, imprägniert ist, aufweist. Diese Farbänderung kann gemessen werden, indem die auf dem Streifen gebildete Farbe mit einer Standardfarbkarte, die auf verschiedene Glukosekonzentrationen kalibriert bzw. geeicht ist, verglichen wird. Allerdings sind kürzlich, um den Glukosegehalt im Blut genau zu kontrollieren, Instrumente entwickelt worden, die die Farbänderung in einem Reflexionsphotometer messen und damit quantitative Ergebnisse hervorbringen. Beispiele für Reaktionssysteme, die die Glukose mit. Reflexionsmessungen messen umfassen oxidative Reaktionen, wie die Glukoseoxidase/Peroxidase-Methode und reduktive Reaktionen, wie die Glukoseoxidase/Ferricyanid-Methode. Die letztgenannte Methode ist im Einzelnen in Freitag, U.S. Pat. Nr. 4, 929, 545 beschrieben. Es sind ebenfalls Instrumente entwickelt worden, die die Glukose mit elektrochemischen Methoden bestimmen, wobei eine Stromänderung gemessen wird. Ein Beispiel für diese Technologie ist eine amperometrische Biosensormethode, die in der PCT-Anmeldung Nr. PCT/US90/07374, die als WO 91/09139 veröffentlicht ist, beschrieben.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die hier beschriebene klinische Analyse erfordert, dass jedes Testsystem außerordentlich genau ist. Wenn insbesondere automatisierte Systeme und Instrumente verwendet werden, ist im wesentlichen sicherzustellen, dass die Elemente der Analyse verlässlich sind und dass die Messung als gültig angenommen wird. Für diesen Zweck werden der Kalibrator und die Kontrollreagenzien verwendet.
Westgard und Klee in Textbook of Clinical Chemistry, N. W. Tietz, Ausg., 1986, S. 430 definieren das "Referenzmaterial" als "ein Material oder eine Substanz mit einer oder mehreren Eigenschaften, die ausreichend gut etabliert sind, um für die Kalibrierung einer Vorrichtung oder für die Verifizierung einer Meßmethode angewendet werden zu können". Das "Kalibrierungs- und Testmaterial" wird als "ein Referenzmaterial oder - lösung, mit dem bzw. mit der die Testprobe verglichen wird, um die Konzentration der Analyte oder andere Mengen zu bestimmen" definiert.
Die Westgard- und Kleereferenz definiert das "Kontrollmaterial" als "eine Probe oder Lösung, die einzig für Qualitätskontrollzwecke analysiert wird und nicht für Kalibrierungszwecke eingesetzt wird". Dieses Standardreferenzwerk geht weiter und beschreibt einige der Voraussetzungen für Kontrollmaterialien wie folgt: "es müssen stabile Materialien sein, die in Aliquots oder Röhrchen erhältlich sind und periodisch über einen langen Zeitraum analysiert werden können. Es sollte nur eine geringe Röhrchen-zu-Röhrchen-Variation geben, so dass die Unterschiede zwischen wiederholten Messungen der Analysemethode allein zugerechnet werden können.
Die oben zitierte Referenz diskutiert auf Seite 430, wie die Matrix des Kontrollmaterials das gleiche wie das zu analysierende Material sein sollte. Schließlich wird ein modifiziertes Humanserum als ein Typ eines Kontrollmaterials diskutiert. Tatsächlich erkennt der Stand der Technik den Ausdruck ""Kontrollserum" als ein Kontrollmaterial auf Serumbasis an. Diese Terminologie wird vorliegend angewendet und unterscheidet sich vom Ausdruck "Kontrollreagenz", das, wie es später verwendet wird, sich auf ein Kontrollmaterial bezieht, das nicht darauf basiert und das keinerlei Serum enthält.
Wie bereits oben ausgeführt wurde, muss eines der Kriterien für die Kontrolle und auch die Kalibrierung von Materialien das Erfordernis der Stabilität erfüllen. Kontrollmaterialien auf der Basis von Serum sind allerdings inhärent instabil aufgrund der darin enthaltenden verschiedenen Bestandteile. Des weiteren ändern sich die Serien von Quelle zu Quelle, so dass eine Gleichmäßigkeit von Lot zu Lot nicht garantiert werden kann. Somit ist manchmal erwünscht, ein Kalibrator- oder Kontrollmaterial vorliegen zu haben, das auf einem Nichtserum oder serumfreien Medium basiert.
Ein Beispiel für ein serumfreies Kontrollmedium oder ein hier verwendetes "Kontrollreagenz" ist im US-Patent Nr. 4,729, 959, erteilt an Ryan, beschrieben, das sich auf "eine stabile Glukosereferenzkontrolle" bezieht. Diese Kontrolle enthält Glukose in einem Bereich von etwa 40 bis 500 mg/dl, zusammen mit fixierten roten Blutzellen, in einer wässrigen Suspension. Der Bereich der gegebenen Glukosekonzentrationen ist ausreichend, um praktisch alle Bereiche von Glukose, die beispielsweise im Blut gefunden Werden, abzudecken.
Das Ryan '959-Patent weist auf ein Problem mit den wässrigen Kontrollreagenzien in Spalte 1, Zeilen 50-55 hin. Kurz ausgeführt, verleihen die Erythrocyten einen Viskositätsgrad an das Blut, der in Systemen auf Wasserbasis nicht vorhanden ist. Dieses Problem wurde ebenfalls im US-Patent Nr. 3,920,580, erteilt an Mast, erkannt. Dieses Patent lehrt, dass wässrige Lösungen nicht beständig waren und dass ein Reproduzierbarkeitsmangel beobachtet wurde, wenn trockene Reagenzstreifen mit diesen Materialien verwendet werden. Mast lehrt, dass geeignete Reagenzien hergestellt werden konnten, indem ein Antidiffusionsmittel in Kombination mit Glukose und Wasser verwendet wurde. Das Antidiffusionsmittel nach Mast umfasst Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol, Polyethylenglykol, Dextran und Rinderserumalbumin. Günstige Mengen sollen bei dem Antidiffusionsmittel zwischen etwa 3 bis 35 Prozent liegen. Die Kontrolllösung kann ebenfalls Adjuvantien enthalten, um eine spezielle Farbe oder ein spezielles physikalisches Aussehen herzustellen, wozu Farblatexteilchen und wasserunlösliche Lackfarbstoffe gehören.
Maurukas beschreibt in US-Patent Nr. 3,876,375 eine Referenzkontrolle, die im flüssigen Zustand bei Temperaturen bei -20ºC bis Umgebungsraumtemperatur stabil ist. Die Zusammensetzungen von Maurukas werden hergestellt, indem 20 bis 40% des Wassers aus einem wässrigen biologischen Material entfernt werden und durch im wesentlichen der gleichen Konzentration eines Alkylenpolyols, das 2 bis 5 Kohlenstoffatome enthält, ersetzt wird. Vorgeschlagene Alkylenpolyole sind Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Pentandiol und Glyzerin. Die beschriebenen Zusammensetzungen sollen für die Serumanalyse mit automatisierten Sequenzvielkanalanalysegeräten geeignet sein. Eine mögliche Eignung der Zusammensetzungen als Teststreifen zur Messung von Glukose in Gesamtblutproben wurde nicht erwähnt.
Kennamer et al., beschreiben im US-Patent Nr. 5,028,542 ein Glukosemesskontrollreagenz auf Nichtserumbasis, bei dem Polystyrolsulfonat als Viskositätsmittel verwendet wird.
Die JP-A-61 17608 beschreibt kosmetische Zusammensetzungen, die Wasser, Glukose und Dipropylenglykol enthalten. Die WO 94/14058, die Stand der Technik nach Art. 54 (3) EPC darstellt, beschreibt ein wässriges Kontrollreagenz, das Glukose, ein Antioxidant (z. B. TBHQ), ein Konservierungsmittel, ionische Salze und einen Puffer enthält.
Es ist nun festgestellt worden, dass ein geeigneter Glukosekalibrator und ein geeignetes Kontrollreagenz hergestellt werden kann, ohne dass die aus dem Stand der Technik bekannten Materialien als obligatorische Bestandteile verwendet werden. Vielmehr kann durch Vereinen eines löslichen Dihydroxyalkohols mit einer vorbestimmten Glukose und mit Wasser, zusammen mit weiteren optionellen Materialien, ein geeigneter Glukosekalibrator oder ein geeignetes Kontrollreagenz hergestellt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Glukosekalibrator oder ein Kontrollreagenz auf Nichtserumbasis, der bzw. das eine vorbestimmte Menge Glukose, Wasser und Dipropylenglykol umfasst. Eine bevorzugte Konzentration für das letztgenannte liegt zwischen 20 bis 30 Gew-% der Reagenzzusammensetzung. Es würde ganz unerwartet festgestellt, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung für die Kalibrierung und Validierung von Testvorrichtungen, wie Teststreifen für die Messung von Glukose, geeignet sind. Zusätzliche Materialien, wie ein Puffer, ein Konservierungsmittel, ein Biozid, ein ionisches Salz oder ein oberflächenaktives Mittel, entweder allein oder in verschiedenen Additivzusammensetzungen, können mit den drei obligatorischen Bestandteilen vermischt. Ein anderer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des Kalibrators oder des Kontrollreagenz, indem die Glukose, Wasser und Dipropylenglykol zusammen vermischt werden.
Erfindungswesentlich sind eine vorbestimmte Menge an Glukose, Wasser und Dipropylenglykol. Das Wasser wird natürlich verwendet, um eine Reagenzlösung zu bilden, worin die anderen Bestandteile gelöst werden. Mit "vorbestimmt" ist gemeint, dass vor der Formulierung des jeweiligen Reagenz eine Glukosekonzentration gewählt worden ist. Diese Konzentration kann variieren, wie der Fachmann erkennen wird. Wie bereits oben erwähnt wurde, erkannte der Stand der Technik z. B. einen Bereich von 40 bis 500 mg/dl für das Kontrollmaterial, allerdings kann man auch breitere Bereiche ins Auge fassen, z. B. von 10 bis 700 mg/dl, Wenn das Material für die Kalibrierung verwendet werden soll.
Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind, wenn das Reagenz in Form einer Lösung vorliegt, das Lösungsmittel (Wasser), die vorbestimmte Menge Glukose und das Dipropylenglykol. Das Letztgenannte kann beispielsweise in einem Bereich von etwa 20 bis etwa 30 Gew-% des Reagenz vorliegen. Die Gew-% des Dipropylenglykols wird durch Kriterien bestimmt, wie die gewünschte Endviskosität des Reagenz und die gewünschte Diffusion oder Permeabilität des Kalibrators oder Kontrollreagenz mit der entsprechenden Testvorrichtung, mit der er bzw. es verwendet werden soll. Natürlich sollte die entsprechende Menge des gewählten Dipropylenglykols ebenfalls eine solche sein, die die Bestimmung der Glukose nicht negativ beeinflusst oder einen negativen Effekt auf die Reagenzstabilität ausübt. Es ist nicht notwendig, dass das Kontrollmaterial die gleiche Viskosität wie das Gesamtblut aufweist allerdings ist erwünscht, dass die Permeabilität des Materials, das heißt, die Diffusionsrate des Glukoseanalyts, durch die Reagenzmatrix des Teststreifens etwa derjenigen des Gesamtbluts entspricht.
Optionelle zusätzliche Bestandteile des Kalibrators oder des Kontrollreagenz umfassen typische Additive, wie Puffer, Konservierungsmittel, oberflächenaktive Mittel und ionische Salze. Mit Blick auf die Puffer sind einige bevorzugte Spezies HEPES (4-[2-Hydroxyethyl-1-piperazin]ethansulfonsäure), CHES (2-[N-Cyclohexylaminol]ethansulfonsäure), MOPS (3-[N- Morpholinol-propansulfonsäure), MEPS (3-[N-Morpholinolethansulfonsäure) und CAPS (3-[Cyclohexylamino-1- 1propan]sulfonsäure)-Puffer. Bevorzugte Konservierungsmittel oder Biozide umfassen Imidazolidinylharnstoff, erhältlich unter dem Handelsnamen GERMALL 115 (GAF Chemicals Corp.), Methylparaben (Methyl-p-hydroxybenzoat) oder Methanol (((2- Dihydro-5-methyl-3(2H)-oxazolyl)-1-methylethoxy)methoxy)- methoxy), erhältlich als COSAN 145 (Cosan Chemical Corp.), Phenoxyethanol und Gentamycinsulfat, beide einzeln oder in Kombination.
Es kann ebenfalls erwünscht sein, eine gefärbte oder färbbare Substanz in die Reaktionsmischung einzugeben. Dieses kann erwünscht sein, weil Körperflüssigkeitsproben oftmals eine bestimmte Farbe als eine ihrer Eigenschaften besitzen. Da das Kontrollreagenz dafür verwendet wird, über eine Körperflüssigkeitsprobe zu kalibrieren, kann es nützlich sein, gegen Bedingungen, die der Testflüssigkeit so ähnlich wie möglich sind, wozu die Farbe gehört, zu kalibrieren.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Beispiel 1

Eine bevorzugte Formulierung des erfindungsgemäßen Kalibrators und des erfindungsgemäßen Kontrollreagenz wurde mit folgender Zusammensetzung hergestellt:
HEPES, Na-Salz 30 mMol
HEPES, freie Säure 30 mM
CaCl&sub2; 130 mMol
NaCl 120 mMol
GERMALL 115 0,3%
Methylparaben 0,3%
Wasser 77,5%
Dipropylenglykol 22,5%
Dieses Reagenz wurde mit NaOH bis zu einem endgültigen pH von 7,5 eingestellt. Nach der Herstellung wurde das Reagenz in Aliquots aufgeteilt und mit vorbestimmten Glukosemengen bestückt. Die gewählten theoretischen Gehalte oder Zielglukosegehalte waren 10, 20, 40, 60, 80, 100, 130, 180, 300, 550 und 700 mg/dl. Jede der Kalibrator/Kontroll-Mischungen wurde dann auf Röhrchen aufgeteilt, und Duplikate wurden bei variierenden Temperaturbedingungen gelagert.

Beispiel 2

Jede der in Beispiel 1 beschriebenen Kalibrator- und Kontrollmischungen wurde dann auf die Effizienz nach einer Woche Lagerung bei 25ºC getestet. Wie oben erklärt wurde, ist eines der wichtigsten Merkmale eines Kontrollreagenz seine Beständigkeit, was bedeutet, dass die Werte, die man damit erhält, ziemlich gleichmäßig von Lauf zu Lauf sein sollten.
Unter Berücksichtigung dieser Situation wurden die bei 25ºC gelagerten Kontrollmaterialien auf Teststreifen, die das Glukosebestimmungssystem, das in PCT/US90/07374 (WO 91/09139) beschrieben ist, enthalten, aufgetragen. Kurz gesagt, diese Publikation beschreibt die Bestimmung von Glukose mit einem amperometrischen Biosensorsystem.
Es wurden zwölf Wiederholungsproben von jeder Kalibrierungs- /Kontrollmischung gemessen, und die mittleren Stromablesungen bei 10 Sekunden, Standardabweichungen und Variationskoeffizienten wurden berechnet. Die Referenzglukosewerte für die Proben wurden nach der Hexokinase-Methode und mit einem HITACHI 705 (Boehringer Mannheim Corp., Indianapolis, IN)- Analysegerät besteht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 unten gezeigt. Tabelle 1
Diese Ergebnisse zeigen einen Beständigkeitsgrad, der gut innerhalb dessen, was von einem Kalibrierungs-Kontrollreagenz erfordert wird, liegt, was durch die Vergleichsstandardabweichungswerte und Variationskoeffizienten, die für jeden Testansatz berichtet werden, angezeigt wird.

Claims

1. Kalibrator oder Kontrollreagenz für die Glucosebestimmung, der bzw. das eine Mischung aus einer vorbestimmten Menge Glucose, Wasser und Dipropylenglykol umfasst.

2. Kalibrator oder Kontrollreagenz nach Anspruch 1, worin das Dipropylenglykol in einer Menge im Bereich von 20 bis 30 Gew.-% des Kalibrators oder Kontrollreagenz vorhanden ist.

3. Kalibrator oder Kontrollreagenz nach Anspruch 1, der bzw. das weiterhin einen Puffer umfasst.

4. Kalibrator oder Kontrollreagenz nach Anspruch 1, der bzw. das weiterhin ein Konservierungsmittel umfasst.

5. Kalibrator oder Kontrollreagenz nach Anspruch 1, der bzw. das weiterhin ein ionisches Salz umfasst.

6. Kalibrator oder Kontrollreagenz nach Anspruch 1, der bzw. das weiterhin einen Puffer, ein Konservierungsmittel und ein ionisches Salz umfasst.

7. Verfahren zur Herstellung eines Kalibrators oder Kontrollreagenz für die Glucosebestimmung, wobei eine vorbestimmte Menge Glucose, Wasser und Dipropylenglykol vereint wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin das Dipropylenglykol in einer Menge im Bereich von 20 bis 30 Gew.-% des Kalibrators oder Kontrollreagenz vorhanden ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei weiterhin ein Material, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus einem Puffer, einem Konservierungsmittel und einem anorganischen Salz besteht, mit der vorbestimmten Menge Glucose, Wasser und Dipropylenglykol vereint wird.