АНАЛИТИЧЕСКОЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ СРЕДСТВО С ГИДРОФИЛЬНЫМ ПОКРЫТИЕМ, СОДЕРЖАЩИМ НАНОЧАСТИЦЫ С КРЕМНЕЗЕМНОЙ СТРУКТУРОЙ Российский патент 2019 года по МПК A61B5/145 A61B5/1459 A61B5/151 A61M5/32 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к аналитическому вспомогательному средству, имеющему поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой (структурой диоксида кремния) и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008 (методом динамического рассеяния света), в пределах от 1 до 500 нм. Настоящее изобретение относится далее к способу изготовления аналитического вспомогательного средства, имеющего поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, содержащим наночастицы с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008 (методом динамического рассеяния света), в пределах от 1 до 500 нм. Настоящее изобретение относится также к аналитическому вспомогательному средству, изготавливаемому таким способом, и к пробоотборному устройству, содержащему вышеуказанное аналитическое вспомогательное средство, по меньшей мере частично снабженное покрытием.

Уровень техники

В уровне технике описано множество аналитических вспомогательных средств, прежде всего для быстрого и количественного аналитического определения компонентов жидких проб, например, в виде отдельных тест-полосок или лентообразных тест-материалов либо в виде интегральных систем, в которых тест-элемент является частью пробоотборного устройства. Традиционные тест-элементы из соображений упрощения и удешевления их производства и обеспечения достаточной механической прочности обычно изготавливаются из пластмассы или металла и большей частью имеют сравнительно гидрофобную поверхность, что препятствует быстрому и равномерному смачиванию аналитического вспомогательного средства жидкими, большей частью водными пробами.

Так, например, из WO 2007/045412 известны пробоотборные устройства для забора биологических жидкостей, имеющие игловидный элемент и оснащенные тест-элементом, с помощью которого возможно качественное или количественное определение по меньшей мере одного анализируемого вещества в биологической жидкости. Перемещение пробы биологической жидкости происходит при этом вдоль игловидного элемента к тест-элементу. Поскольку место прокола кожи игловидным элементом обычно отстоит от тест-элемента, пробе биологической жидкости требуется преодолеть вдоль капилляров, как правило, несколько миллиметров, чтобы достичь тест-элемента. Используемые игловидные элементы обычно выполняют из стали, которая имеет относительно гидрофобную поверхность, и по этой причине они мало пригодны для транспорта водной биологической жидкости к тест-элементу.

Для увеличения скорости течения биологической жидкости вдоль игловидного элемента в EP 2025287 A1 было предложено модифицировать его поверхность гидрофильным покрытием. В качестве гидрофильных покрытий при этом упоминаются прежде всего неионогенные поверхностно-активные вещества, такие как полисорбат.

Аналогичным образом в EP 2014727 A1 описаны гидрофилизирующие металлооксидные покрытия, такие, например, как AlOOH, TiO_x, SiO₂ или аналогичные, при этом такие покрытия наносят на поверхность и фиксируют на ней, например, в виде дискретных частиц в суспензии. Из уровня техники известно также применение органических полимерных соединений, таких, например, как ПВП-ПЭГ, водорастворимых органических поликислот, соответственно их солей, таких, например, как полиакриловая кислота или соли гепарина, в качестве гидрофильного покрытия.

Для образования гидрофильной поверхности на игловидном элементе возможна далее гидрофилизация физико-химическими методами, как, например, травление стальной поверхности либо плазменная обработка или обработка коронным разрядом с целью образования активных металлических поверхностей. Обычно такие эффекты носят временный характер и поэтому, как правило, являются лишь вспомогательными мерами для подготовки поверхности игловидного элемента к последующему нанесению покрытия.

С целью улучшить перемещение биологической жидкости вдоль игловидного элемента можно, кроме того, предусматривать капиллярно-активную поверхностную структуру, при этом нанесение гидрофильного покрытия именно на такую капиллярную поверхностную структуру может оказаться особенно предпочтительным для обеспечения высокой скорости перемещения биологической жидкости вдоль игловидного элемента.

В EP 1887355 A1 описаны выполненный в виде микрожидкостной (или микрогидравлической) системы игловидный элемент для капиллярного транспорта жидкости, а также способ нанесения гидрофильного покрытия на поверхность подобного игловидного элемента. В качестве материалов для нанесения такого покрытия на поверхность игловидного элемента используют полиакриловую кислоту, полиакрилат, сульфат декстрана и/или сульфат хондроитина. При этом подобное гидрофильное покрытие в особенно предпочтительном варианте предусматривают на поверхностной структуре, выполненной на игловидном элементе в виде микроканала, с целью обеспечить быстрое и надежное перемещение биологической жидкости вдоль игловидного элемента.

Однако описанные в уровне техники материалы покрытий часто обладают недостаточной стабильностью, прежде всего недостаточной долговременной стабильностью. В качестве причин недостаточной стабильности можно назвать, например, слишком слабое сцепление покрытия со снабженной им поверхностью основы, из-за чего не исключается возможность отделения покрытия в процессе его нанесения либо при хранении или при применении основы, например, при прокалывании кожи игловидным элементом с таким покрытием. Равным образом гидрофильное покрытие может также оказаться не стойким к более длительному хранению при комнатной температуре или к колебаниям температуры. Помимо этого некоторые соединения проявляют низкую стабильность, когда они подвергаются воздействию условий, создаваемых при стерилизации, и/или низкую стойкость к газам, выделяющимся из упаковки.

Нестойкость прежде всего к упаковочным материалам часто приводит к тому, что, например, у упакованных в полимерные материалы основ при хранении явно снижается гидрофильность их снабженных покрытием поверхностей, вследствие чего после хранения более не обеспечивается достаточная гидрофильность основ. Такая утрата гидрофильности может объясняться, например, адсорбцией летучих, обычно неполярных компонентов упаковочных материалов.

Для предотвращения подобной утраты гидрофильности в WO 2008/015227 было предложено применение специальных упаковок, в которые помещают незакрепленные защитные вкладыши, закрывающие гидрофильное покрытие, и/или добавляют адсорбенты с целью воспрепятствовать абсорбции подобных летучих компонентов гидрофильным покрытием. Однако предложенные в WO 2008/015227 упаковки сложны, имеют высокую стоимость и практически не пригодны для использования в сочетании с автоматическим измерительным прибором, который помимо прочего должен также надежно осуществлять распаковывание основ и их извлечение из упаковок.

В US 2007/0179373 A1 описаны устройства и способы взятия жидкой пробы. В этой публикации описан помимо прочего интегральный пробоотборный прибор, имеющий детектор анализируемого вещества и градиентное средство для инициирования перемещения жидкой пробы от точки контакта к точке детектирования. Такой интегральный пробоотборный прибор имеет слоистую структуру с несколькими слоями. В такой слоистой структуре помимо прочего предусмотрены первый слой и второй слой, который выполнен в виде поверхностного слоя. Гидрофильную поверхность образуют путем нанесения порошкового покрытия из наночастиц пирогенного диоксида кремния.

Поэтому существует необходимость в аналитических вспомогательных средствах с гидрофильными покрытиями, обладающими достаточной стабильностью, прежде всего достаточной стабильностью и в присутствии летучих, обычно неполярных компонентов упаковочных материалов.

Задача изобретения

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача предложить аналитическое вспомогательное средство с гидрофильным покрытием, которое обладало бы высокой смачиваемостью и высокой стабильностью.

Раскрытие изобретения

Указанная задача решается согласно изобретению с помощью объектов, заявленных в независимых пунктах формулы изобретения. В соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения представлены предпочтительные варианты осуществления изобретения.

При создании изобретения неожиданно было установлено, что применение наночастиц с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008 (методом динамического рассеяния света), в пределах от 1 до 500 нм для нанесения покрытия на аналитические вспомогательные средства позволяет получить аналитические вспомогательные средства с особо предпочтительным набором свойств. Аналитические вспомогательные средства с подобным покрытием отличаются предпочтительными гидрофильностью и смачиваемостью. Помимо этого покрытие обладает высокой стабильностью.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008 (методом динамического рассеяния света), в пределах от 1 до 500 нм, при этом такие наночастицы содержат группы структуры (I) и/или структуры (II)

где R в каждой из групп структуры (I) независимо выбран из группы, включающей Н, металлсодержащий ион,

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н и алкила, R^a, R^b и R^c независимо друг от друга представляют собой необязательно замещенные остатки, выбранные из группы, включающей Н, алкил, арил, гетероарил, циклоалкил, циклогетероалкил, алкенил и алкоксиалкил, а n, m и р независимо друг от друга обозначают 0 или 1, и

М⁺ обозначает ион металла, а A^- обозначает физиологически совместимый анион.

В отличие, например, от вышеуказанной публикации US 2007/0179373 A1, в которой описано лишь гидрофильное покрытие поверхности наночастицами пирогенного диоксида кремния, предусмотренные согласно изобретению наночастицы содержат, таким образом, группы структуры (I) и/или структуры (II).

В настоящем изобретении предлагается далее способ изготовления аналитического вспомогательного средства, имеющего поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, заключающийся в том, что

(а) подготавливают аналитическое вспомогательное средство,

(б) наносят покрытие на аналитическое вспомогательное средство путем его введения в контакт со смесью G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и наночастицы с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008, в пределах от 1 до 500 нм, при этом такие наночастицы содержат группы структуры (I) и/или структуры (II)

где R в каждой из групп структуры (I) независимо выбран из группы, включающей Н, металлсодержащий ион,

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н и алкила, R^a, R^b и R^c независимо друг от друга представляют собой необязательно замещенные остатки, выбранные из группы, включающей Н, алкил, арил, гетероарил, циклоалкил, циклогетероалкил, алкенил и алкоксиалкил, а n, m и p независимо друг от друга обозначают 0 или 1, и

М⁺ обозначает ион металла, а A^- обозначает физиологически совместимый анион,

(в) полученное на стадии (б) аналитическое вспомогательное средство подвергают сушке и

(г) полученное на стадии (в) вспомогательное средство при необходимости подвергают стерилизации,

при этом введение в контакт на стадии (б) в предпочтительном варианте предусматривает нанесение покрытия методом погружения и/или методом распыления и/или контактным методом, а аналитическое вспомогательное средство и/или его поверхность в предпочтительном варианте по меньшей мере частично образованы металлом и/или металлическим сплавом и/или оксидом металла и/или смесью оксидов металлов и/или смешанным оксидом металлов.

Еще одним объектом настоящего изобретения является также применение наночастиц с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008 (методом динамического рассеяния света), в пределах от 1 до 500 нм в качестве гидрофильного покрытия поверхности аналитического вспомогательного средства, предпочтительно в качестве гидрофильного покрытия игловидного элемента пробоотборного устройства для забора биологической жидкости, при этом такие наночастицы содержат группы структуры (I) и/или структуры (II)

где R в каждой из групп структуры (I) независимо выбран из группы, включающей Н, металлсодержащий ион,

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н и алкила, R^a, R^b и R^c независимо друг от друга представляют собой необязательно замещенные остатки, выбранные из группы, включающей Н, алкил, арил, гетероарил, циклоалкил, циклогетероалкил, алкенил и алкоксиалкил, а n, m и p независимо друг от друга обозначают 0 или 1, и

М⁺ обозначает ион металла, а A^- обозначает физиологически совместимый анион.

Наночастицы

Как уже указывалось выше, покрытие содержит наночастицы с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008 (методом динамического рассеяния света), в пределах от 1 до 500 нм.

В предпочтительном варианте наночастицы имеют размер в пределах от 1 до 100 нм, более предпочтительно от 1 до 50 нм, особенно предпочтительно от 3 до 25 нм, наиболее предпочтительно от 5 до 15 нм.

Наночастицы в предпочтительном варианте имеют при этом БЭТ-поверхность (удельную поверхность, определяемую методом Брунауэра-Эммета-Теллера по адсорбции азота) в пределах от 100 до 700 м²/г.

Покрытие в предпочтительном варианте имеет среднюю толщину своего слоя, называемую ниже также средней толщиной или усредненной толщиной, максимум 500 нм, например, максимум 300 нм. Толщину покрытия можно измерять обычными методами, например, разрушающим или неразрушающим методом. Толщину покрытия можно измерять прежде всего с помощью эллипсометра и/или сканирующего атомно-силового микроскопа и/или так называемого прибора "Alpha-Stepper", т.е. устройства, которое ощупывает поверхность покрытия иглой и при этом регистрирует величину ее отклонения и/или ее положение. Возможно использование и иных методов измерения. Кроме того, альтернативно этому или дополнительно к этому среднюю толщину покрытия можно также определять путем вычислений и/или полуэмпирическими методами. Так, например, среднюю толщину покрытия можно определять на основании известной толщины покрытия и массы его нанесенного слоя. Определенная путем вычислений средняя толщина покрытия может составлять, например, от 30 до 300 нм, прежде всего от 50 до 150 нм. Колебания толщины покрытия можно при этом не учитывать, например, колебания толщины покрытия в одном или нескольких каналах и/или капиллярах и/или колебания толщины покрытия, обусловленные краевыми эффектами.

Что касается структуры наночастиц, то речь при этом идет, как уже говорилось выше, о наночастицах с кремнеземной структурой, содержащих группы структуры (I) и/или структуры (II)

В предпочтительном варианте по меньшей мере часть поверхности наночастиц модифицирована группами структуры (I) или группами структуры (II), предпочтительно по меньшей мере группами структуры (I).

В соответствии с этим в одном из предпочтительных вариантов в настоящем изобретении предлагается описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее по меньшей мере одну поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры (I). Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры (I).

Группы структуры (I)

Как указывалось выше, остаток R выбран из группы, включающей Н, металлсодержащий ион,

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н и алкила, R^a, R^b и R^c независимо друг от друга представляют собой необязательно замещенные остатки, выбранные из группы, включающей Н, алкил, арил, гетероарил, циклоалкил, циклогетероалкил, алкенил и алкоксиалкил, а n, m и p независимо друг от друга обозначают 0 или 1.

В соответствии с этим кремнеземные частицы в том случае, когда R представляет собой Н, содержат преимущественно группы структуры

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

В одном из альтернативных вариантов R представляет собой металлсодержащий ион. В соответствии с этим кремнеземные частицы в этом случае преимущественно содержат группы структуры

В одном из предпочтительных вариантов Х⁺ представляет собой ион, содержащий щелочноземельный металл, такой как Mg²⁺ или Са²⁺, ион щелочного металла или алюминийсодержащий ион.

В соответствии с этим наночастицы в том случае, когда R представляет собой ион щелочного металла, преимущественно содержат группы структуры

соответственно структуры

В особенно предпочтительном варианте щелочной металл выбран из группы, включающей Li⁺, Na⁺, K⁺ и их смеси. В этом отношении выражение "их смеси" означает, что в каждой отдельной группе структуры

Х⁺ независимо от каждого Х⁺, содержащегося в любой другой присутствующей в кремнеземной наночастице группы структуры

выбран из группы, включающей Li⁺, Na⁺и K⁺, и тем самым каждая из наночастиц может иметь по несколько разных ионов щелочных металлов в качестве противоионов. В наиболее предпочтительном варианте Х⁺ представляет собой Na⁺.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

В еще одном альтернативном варианте R представляет собой катион следующей структуры

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н и алкила.

Под термином "алкил" согласно настоящему изобретению подразумеваются неразветвленные или разветвленные, необязательно замещенные алкильные остатки.

В том случае, когда R^w и/или R^x и/или R^y и/или R^z представляют/представляет собой алкильный остаток, речь в предпочтительном варианте идет об алкильном остатке, выбранном из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, бутил, втор-бутил и трет-бутил, предпочтителен из которых метил.

В том случае, когда R представляет собой

R^w, R^x, R^y и R^z в особенно предпочтительном варианте независимо друг от друга выбраны из Н, метила и этила. В наиболее предпочтительном варианте R^w, R^x, R^y и R^z представляют собой Н.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

Подобные наночастицы выпускаются, например, под наименованием Ludox^® AS-30 (фирма Grace, фирма Aldrich) или Levasil^® 200N/30% (фирма ЕКА).

В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения R представляет собой

где R^a, R^b и R^c независимо друг от друга представляют собой необязательно замещенные остатки, выбранные из группы, включающей Н, алкил, арил, гетероарил, циклоалкил, циклогетероалкил, алкенил и алкоксиалкил, a n, m и p независимо друг от друга обозначают 0 или 1.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения R представляет собой

где p и n обозначают 1, a m обозначает 0.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие модифицированные силаном кремниевые группы структуры

Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие модифицированные силаном кремниевые группы структуры

Кремнеземные наночастицы в том случае, когда они содержат модифицированные силаном кремниевые группы структуры

при определенных условиях могут содержать другие модификации силановых групп, например, группы структуры

и/или группы структуры

и/или группы структуры

и/или аналогичные разветвленные модификации силановых групп, где R^a*, R^b* и R^c* независимо друг от друга представляют собой необязательно замещенные остатки, выбранные из группы, включающей Н, алкил, арил, гетероарил, циклоалкил, циклогетероалкил, алкенил и алкоксиалкил.

Под термином "замещенный алкильный остаток" согласно настоящему изобретению подразумеваются алкильные остатки, в которых по меньшей мере один атом Н был замещен, соответственно заменен приемлемым заместителем. Замещенный алкильный остаток может при этом содержать по меньшей мере один заместитель, например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 заместителей, причем при наличии более одного заместителя присутствующие заместители могут быть одинаковыми или разными. На тип заместителей в принципе не накладывается никаких ограничений, при условии, что при применении наночастиц возможно получение покрытия с достаточными гидрофильностью и стабильностью. Заместители могут быть выбраны, например, из группы, включающей эпоксигруппу, арил, алкенил, алкинил, галоген, гидроксил, алкилкарбонилоксигруппу, арилкарбонилоксигруппу, алкоксикарбонилоксигруппу, арилоксикарбонилоксигруппу, карбоксилат, алкилкарбонил, арилкарбонил, алкоксикарбонил, аминокарбонил, алкиламинокарбонил, диалкиламинокарбонил, алкилтиокарбонил, алкоксигруппу, фосфат, фосфонат, фосфинат, эфир фосфорной кислоты, аминогруппу, ациламиногруппу, алкилкарбониламиногруппу, арилкарбониламиногруппу, карбамат, карбамид, амидин, нитрогруппу, иминогруппу, SH, алкилтиогруппу, арилтиогруппу, тиокарбоксилат, сульфат, алкилсульфинил, сульфонат, сульфамоил, сульфонамидогруппу, трифторметил, цианогруппу, азидогруппу, альдегид, кетогруппу, циклоалкил, такой, например, как циклопентил или циклогексил, гетероциклоалкил, такой, например, как морфолиногруппа, пиперазинил или пиперидинил, и гликозил. К особенно предпочтительным заместителям относятся гидроксильные группы, гликозильные группы и группы эфиров фосфорной кислоты.

Под термином "циклоалкил" согласно настоящему изобретению подразумеваются необязательно замещенные, циклические алкильные остатки, при этом речь может идти о моноциклических или полициклических группах. В качестве предпочтительного примера циклоалкильного остатка следует назвать необязательно замещенный циклогексил.

Под термином "циклогетероалкил" согласно настоящему изобретению подразумеваются необязательно замещенные, циклические алкильные остатки, которые содержат в кольце по меньшей мере один гетероатом, такой как О, N или S, при этом речь может идти о моноциклических или полициклических группах.

Под термином "замещенный циклоалкильный остаток" или "циклогетероалкил" согласно настоящему изобретению подразумеваются циклоалкильные остатки, соответственно циклогетероалкильные остатки, в которых по меньшей мере один атом Н был замещен, соответственно заменен приемлемым заместителем. Замещенный циклоалкильный остаток, соответственно циклогетероалкильный остаток может при этом содержать по меньшей мере один заместитель, например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 заместителей, причем при наличии более одного заместителя присутствующие заместители могут быть одинаковыми или разными. Что касается типа заместителей, то в этом отношении можно сослаться на приведенные выше пояснения касательно заместителей, указанных в качестве примера для замещенных алкильных остатков.

Под термином "арил" согласно настоящему изобретению подразумеваются необязательно замещенные 5- и 6-членные ароматические кольца, а также замещенные или незамещенные полициклические ароматические группы (арильные группы), например, трициклические или бициклические арильные группы. В качестве примера при этом можно назвать необязательно замещенные фенильные или нафтильные группы. В полициклических ароматических группах при этом могут также содержаться неароматические кольца.

Под термином "гетероарил" согласно настоящему изобретению подразумеваются необязательно замещенные 5- и 6-членные ароматические кольца, а также замещенные или незамещенные полициклические ароматические группы, например, трициклические или бициклические арильные группы, содержащие в кольцевой системе один или несколько гетероатомов, например, от 1 до 4 гетероатомов, т.е. 1, 2, 3 или 4 гетероатома. При наличии более одного гетероатома в кольцевой системе присутствующие по меньшей мере два гетероатома могут быть одинаковыми или разными. В качестве примера гетероарильных остатков можно назвать бензодиоксолил, пирролил, фуранил, тиофенил, тиазолил, изотиазолил, имидазолил, триазолил, татразолил, пиразолил, оксазолил, изоксазолил, пиридинил, пиразинил, пиридазинил, бензоксазолил, бензодиоксазолил, бензотиазолил, бензоимидазолил, бензотиофенил, метилендиоксифенилил, нафтиридинил, хинолилнил, изохинолилнил, индолил, бензофуранил, пуринил, бензофуранил, деазапуринил или индолизинил.

Под термином "замещенный арильный остаток или гетероарильный остаток" согласно настоящему изобретению подразумеваются арильные или гетероарильные остатки, в которых по меньшей мере один атом Н был замещен, соответственно заменен приемлемым заместителем. Замещенный арильный или гетероарильный остаток может при этом содержать по меньшей мере один заместитель, например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 заместителей, причем при наличии более одного заместителя присутствующие заместители могут быть одинаковыми или разными. На тип заместителей в принципе не накладывается никаких ограничений, при условии, что соединение М обладает достаточной гидрофильностью и/или позволяет получить достаточно стабильное покрытие. Заместители могут быть выбраны, например, из группы, включающей арил, алкенил, алкинил, галоген, гидроксил, алкилкарбонилоксигруппу, арилкарбонилоксигруппу, алкоксикарбонилоксигруппу, арилоксикарбонилоксигруппу, карбоксилат, алкилкарбонил, арилкарбонил, алкоксикарбонил, аминокарбонил, алкиламинокарбонил, диалкиламинокарбонил, алкилтиокарбонил, алкоксигруппу, фосфат, фосфонат, фосфинат, эфир фосфорной кислоты, аминогруппу, ациламиногруппу, алкилкарбониламиногруппу, арилкарбониламиногруппу, карбамат, карбамид, амидин, нитрогруппу, иминогруппу, SH, алкилтиогруппу, арилтиогруппу, тиокарбоксилат, сульфат, алкилсульфинил, сульфонат, сульфамоил, сульфонамидогруппу, трифторметил, цианогруппу, азидогруппу, циклоалкил, такой, например, как циклопентил или циклогексил, гетероциклоалкил, такой, например, как морфолиногруппа, пиперазинил или пиперидинил, остатки сахаров и гетероарил.

Под термином "алкоксиалкил" подразумеваются алкильные остатки, содержащие в алкильной цепи одну или несколько групп -О-. Этот термин охватывает группы структуры алкил-О-алкил и аналогичные структуры, при этом соответствующие алкильные остатки могут быть, как описано выше, замещенными или незамещенными.

Под термином "алкенил" подразумеваются алкильные остатки с по меньшей мере одной двойной углерод-углеродной связью. В отношении типа возможных заместителей при этом можно сослаться на приведенные выше пояснения.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения R^a, R^b и R^c независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, необязательно замещенные алкильные остатки и необязательно замещенные алкоксиалкильные остатки.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры (I), в которой R представляет собой

где R^a, R^b и R^c независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, необязательно замещенные алкильные остатки и необязательно замещенные алкоксиалкильные остатки.

Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры (I), в которой R представляет собой

где R^a, R^b и R^c независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, необязательно замещенные алкильные остатки и необязательно замещенные алкоксиалкильные остатки.

В качестве примера предпочтительных групп, значения которых могут иметь остатки R^a, R^b, соответственно R^c, можно назвать следующие.

Примерами кремнеземных наночастиц, модифицированных группами структуры

являются таковые, которые модифицированы, например, следующими силанами: октилтриэтоксисиланом, метилтриметоксисиланом, метилтриэтоксисиланом, метилтриизопропоксисиланом, изоцианатсиланом, β-(3,4-эпоксициклогексил)-этилтриметоксисиланом, эпоксисиланами или силанами, содержащими глицидоксигруппу и/или глицидоксипропильную группу, такими как γ-глицидоксипропилтриметоксисилан, γ-глицидоксипропилтриэтоксисилан, γ-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, 3-глицидоксипропилгексил-триметоксисилан, β-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриэтоксисилан, силанами, содержащими винильную группу, такими как винилтриэтоксисилан, ангидридсиланами, т.е. силанами, несущими циклический органический ангидридный фрагмент, как, например, янтарный или малеиновый ангидрид, и продуктами их гидролиза и/или аминосиланами, такими как 3-аминопропилтриметокси- и -этоксисилан и ди- и триаминосиланы.

В особенно предпочтительном варианте R^a, R^b и R^c независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, алкил и группы следующих формул:

при этом в качестве алкильной группы предпочтителен метил или этил, а особенно предпочтителен этил.

В наиболее предпочтительном варианте p и n обозначают 1, m равно 0, а R^b и R^c представляют собой метил или этил, предпочтительно этил, а более предпочтительно R^c представляет собой

или

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, при этом группа формулы (I) имеет структуру формулы (Ia) или (Ib):

Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, при этом группа формулы (I) имеет структуру формулы (Ia) или (Ib):

где R^b и R^c независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н и алкил, предпочтительно Н, метил и этил.

Подобные наночастицы выпускаются, например, под наименованием Bindzil^® СС30, соответственно СС301 и СС40, соответственно СС401 (фирма eka Akzo Nobel).

В том случае, когда наночастицы содержат группы формулы (I), в которых R представляет собой

то в предпочтительном варианте 10-50% от всего количества групп R в присутствующих в кремнеземной наночастице группах

имеют структуру формулы

Остальные 50-90% содержащихся в наночастице групп R представляют собой Н и/или металлсодержащий ион и/или

в зависимости от того, каким противоионом стабилизированы наночастицы. В предпочтительном варианте остальные группы R представляют собой, как описано выше, Н и/или Na⁺.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

где предпочтительно 5-50% от всего количества групп R имеют структуру формулы

Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

где предпочтительно 5-50% от всего количества групп R имеют структуру формулы

Группы структуры (II)

В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения кремнеземные наночастицы дополнительно к группам формулы (I) или вместо них содержат группы формулы (II)

Наночастицы прежде всего содержат либо группы формулы (I), либо группы формулы (II), т.е. наночастицы в том случае, когда они содержат группы формулы (I), в предпочтительном варианте не содержат группы формулы (II) и наоборот.

М представляет собой металл, предпочтительно трехвалентный металл, более предпочтительно алюминий. В соответствии с этим М в особенно предпочтительном варианте представляет собой алюминий, соответственно М⁺=Al⁺.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, которые содержат группы структуры (IIa)

Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры (IIa)

Что касается химической природы аниона А^-, то в этом отношении не существует никаких ограничений, при условии, что такой анион физиологически совместим и при применении аналитического вспомогательного средства не искажает результат измерения. В качестве примера предпочтительных анионов можно назвать хлорид, бромид, иодид, сульфат, гидросульфат, фосфат и гидрофосфат. В особенно предпочтительном варианте А^- представляет собой хлорид.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры (IIa)

Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры (IIa)

Наночастицы, содержащие группы структуры (IIa), получают, например, путем обработки наночастиц хлоридом алюминия. Подобные наночастицы выпускаются, например, под наименованием Bindzil^® CAT (фирма Akzo Nobel).

Кремнеземная структура

Наночастицы имеют кремнеземную структуру, при этом в предпочтительном варианте речь идет об аморфном диоксиде кремния. Помимо этого наночастицы могут наряду с Si и О и группами R, соответственно М⁺ содержать и другие примесные атомы. Такие примесные атомы могут представлять собой, например, Sn, Ti, Zr, Hf, Ge, In, Ga, P, Al или В. Примесные атомы при их наличии заменяют при этом один или несколько Si-атомов в кремнеземной структуре.

В одном из вариантов осуществления изобретения наночастицы содержат алюминий в качестве примесного иона.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, которая содержит по меньшей мере один примесный атом, выбранный из группы, включающей Sn, Ti, Zr, Hf, Ge, In, Ga, P, Al и В, среди которых предпочтительным примесным атомом является Al.

Равным образом в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, на которое на стадии (б) наносят покрытие из смеси G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и описанные выше наночастицы с кремнеземной структурой, которая содержит по меньшей мере один примесный атом, выбранный из группы, включающей Sn, Ti, Zr, Hf, Ge, In, Ga, P, Al и В, среди которых предпочтительным примесным атомом является Al.

Наночастицы в том случае, когда их кремнеземная структура содержит по меньшей мере алюминий, содержат его в предпочтительном варианте в количестве в пределах от 0,1 до 10 мас.% в пересчете на общую массу наночастицы.

Способ изготовления аналитического вспомогательного средства

Что касается нанесения покрытия на аналитическое вспомогательное средство путем его введения в контакт со смесью G на стадии (б) описанного выше способа, то такое нанесение покрытия можно осуществлять всеми известными специалисту методами. В предпочтительном варианте введение в контакт осуществляется путем нанесения покрытия методом погружения и/или методом распыления и/или контактным методом. Однако альтернативно этому или дополнительно к этому возможно использование и иных многочисленных методов. Так, например, можно использовать метод, выбранный из таких методов, как нанесение покрытия методом погружения, нанесение покрытия методом распыления, нанесение покрытия центробежным методом, нанесение покрытия методом печатания, метод нанесения покрытия с ракли или капельный метод нанесения покрытия. В принципе, однако, возможно также использование комбинаций указанных методов и/или иных методов.

Смесь G

Что касается используемой на стадии (б) смеси G, то она, как описано выше, наряду с наночастицами содержит по меньшей мере одну дисперсионную среду. Наночастицы в предпочтительном варианте присутствуют в по меньшей мере одной дисперсионной среде в диспергированном в ней виде, соответственно в виде коллоидного раствора в ней.

В предпочтительном варианте по меньшей мере одна дисперсионная среда представляет собой воду.

Смесь G может далее содержать по меньшей мере один растворитель, например, по меньшей мере один органический растворитель, предпочтительно полярный органический растворитель, более предпочтительно полярный протоногенный органический растворитель, особенно предпочтительно спирт. В одном из предпочтительных вариантов по меньшей мере один органический растворитель представляет собой таковой, смешивающийся с водой. В особенно предпочтительном варианте по меньшей мере один органический растворитель представляет собой растворитель, выбранный из группы, включающей метанол, этанол, 1-пропанол, 2-пропанол, метоксиметанол, метоксиэтанол и этиленгликоль. В том случае, когда смесь G содержит по меньшей мере один органический растворитель, смесь растворителей в предпочтительном варианте содержит органический растворитель в количестве максимум 50 об. %, более предпочтительно в количестве от 0,1 до 30 об. %, особенно предпочтительно от 1 до 20 об. %, наиболее предпочтительно от 1,5 до 5 об. %, в пересчете на общий объем смеси G.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагаются также описанный выше способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое или изготовленное этим способом аналитическое вспомогательное средство, при этом смесь G содержит далее по меньшей мере один растворитель в количестве максимум 50 об. %.

Что касается количества наночастиц в смеси G, то она в предпочтительном варианте содержит наночастицы в количестве от 0,01 до 5 мас. %, более предпочтительно в количестве от 0,02 до 3 мас. %, особенно предпочтительно от 0,05 до 2 мас. %, в пересчете на общую массу смеси G.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагаются также способ изготовления описанного выше аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое или изготовленное этим способом аналитическое вспомогательное средство, при этом G содержит наночастицы в количестве, которое в предпочтительном варианте составляет от 0,01 до 5 мас. % в пересчете на общую массу смеси G.

В предпочтительном варианте смесь G состоит в основном из по меньшей мере одной дисперсионной среды и наночастиц с кремнеземной структурой. Выражение "в основном" означает, что смесь содержит другие компоненты, такие как загрязняющие примеси, в количестве максимум 1 мас. %, предпочтительно в количестве максимум 0,1 мас. %.

При нанесении покрытия на стадии (б) описанным выше методом погружения продолжительность нахождения аналитического вспомогательного средства в погруженном в смесь G состоянии в предпочтительном варианте составляет максимум 5 мин, более предпочтительно максимум 2 мин, особенно предпочтительно максимум 1 мин, например, от 1 до 30 с.

При осуществлении описанного выше способа изготовления аналитического вспомогательного средства наряду с рассмотренными выше стадиями предусмотрена далее стадия (в), на которой полученное на стадии (б) аналитическое вспомогательное средство подвергают сушке.

Согласно настоящему изобретению "сушка" означает в основном полное, а предпочтительно полное удаление находящейся на аналитическом вспомогательном средстве дисперсионной среды и при определенных условиях другого присутствующего растворителя. Сушку можно при этом проводить в сушильном шкафу при заданной температуре, которая предпочтительно составляет от 20 до 150°C, более предпочтительно от 20 до 120°C, наиболее предпочтительно от 20 до 80°C. Дополнительно к этому или альтернативно этому сушку можно проводить путем обдувания аналитического вспомогательного средства потоком газа, например, воздуха.

Альтернативно этому или дополнительно к этому сушку можно также проводить путем выдержки снабженного покрытием аналитического вспомогательного средства на воздухе или в инертной атмосфере при температуре в пределах от 20 до 150°C, предпочтительно от 20 до 80°C, более предпочтительно при комнатной температуре.

На стадии (в) в одном из вариантов осуществления изобретения может быть предусмотрена также дополнительная (под-)стадия промывки. В этом случае полученное на стадии (б) аналитическое вспомогательное средство сначала подвергают описанной выше сушке, а затем промывают растворителем или смесью растворителей, предпочтительно водой, при этом промывку в предпочтительном варианте проводят в течение максимум 1 мин, например, в течение 1-30 с. По завершении этой необязательной стадии промывки аналитическое вспомогательное средство в предпочтительном варианте повторно подвергают сушке, при этом на такой второй (под-)стадии сушки в основном полностью, а предпочтительно полностью удаляют находящийся на аналитическом вспомогательном средстве растворитель или находящуюся на аналитическом вспомогательном средстве смесь растворителей, который/которую использовали для промывки. Отдельные стадии сушки можно при этом проводить одинаковыми или разными путями. В предпочтительном же варианте на стадии (в) не проводят стадию промывки.

Полученное на стадии (в) аналитическое вспомогательное средство в предпочтительном варианте на еще одной стадии (г) подвергают стерилизации.

При этом в предпочтительном варианте стерилизацию проводят путем облучения гамма-излучением и/или бета-излучением. К числу других возможных методов стерилизации, которые могут использоваться альтернативно указанным выше или дополнительно к ним, относятся стерилизация паром и/или автоклавирование и/или химическая стерилизация, например, обработка этиленоксидом. В общем случае можно, например, использовать по меньшей мере один метод стерилизации, выбранный из группы, включающей лучевую стерилизацию, прежде всего гамма-излучением и/или бета-излучением, термическую стерилизацию, прежде всего сухую термическую стерилизацию и/или стерилизацию паром, химическую стерилизацию обработкой по меньшей мере одним бактерицидным средством, прежде всего газообразным и/или жидким бактерицидным средством.

Предлагаемые в изобретении аналитические вспомогательные средства можно, например, упаковывать в пригодную для этой цели тару, такую, например, как полимерные пакеты, при этом упаковывание может, например, осуществляться путем запечатывания тары сваркой. Стерилизацию на стадии (г), в первую очередь путем облучения гамма-излучением, проводят прежде всего после упаковывания аналитических вспомогательных средств или запечатывания содержащих их упаковок сваркой.

В особенно предпочтительном варианте аналитическое вспомогательное средство подвергают перед выполнением стадии (б) обработке по меньшей мере одним травильным средством и/или плазмой.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагаются также описанный выше способ изготовления аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое или изготовленное этим способом аналитическое вспомогательное средство, снабжаемую покрытием поверхность которого подвергают перед выполнением стадии (б) обработке по меньшей мере одним травильным средством и/или плазмой.

В одном из вариантов аналитическое вспомогательное средство можно перед выполнением стадии (б), например, незадолго до ее выполнения, протравливать травильным средством. Под выражением "незадолго до" согласно настоящему изобретению подразумевается временной интервал, длительность которого не превышает предпочтительно 12 ч, более предпочтительно 8 ч, особенно предпочтительно 1 ч, прежде всего 10 мин. Так, в частности, на стадии (б) используют, например, свежепротравленное аналитическое вспомогательное средство. Под выражением "свежепротравленное аналитическое вспомогательное средство" подразумевается аналитическое вспомогательное средство, которое было подвергнуто поверхностному травлению травильным средством незадолго до обработки смесью G. Аналитическое вспомогательное средство считается свежепротравленным, если время, проходящее с момента окончания травления аналитического вспомогательного средства до момента начала его обработки смесью G, составляет предпочтительно максимум 0-12 ч, особенно предпочтительно 0-8 ч, наиболее предпочтительно 0-4 ч, прежде всего даже 0-1 ч или даже не более 10 мин. При соблюдении соответствующих временных пределов аналитическое вспомогательное средство является согласно настоящему изобретению свежепротравленным.

Подвергнутое при определенных условиях травлению и затем при определенных условиях промывке водой аналитическое вспомогательное средство в промежуток времени между травлением и нанесением покрытия в предпочтительном варианте хранят, например, в воде, к которой при необходимости добавлен стабилизатор. При необходимости аналитическое вспомогательное средство подвергают перед выполнением стадии (б) сушке. В отношении условий такой сушки можно сослаться на приведенные выше пояснения. Для травления при этом в предпочтительном варианте используют травильное средство, содержащее азотную кислоту или раствор хлорида железа (III) и соляную кислоту.

При использовании азотной кислоты предпочтительно применять 20-40%-ную по массе, особенно предпочтительно 25-35%-ную по массе, наиболее предпочтительно 30-34%-ную по массе, азотную кислоту.

В еще одном варианте снабжаемую покрытием поверхность аналитического вспомогательного средства, которая при определенных условиях была подвергнута описанному выше травлению, незадолго до выполнения стадии (б) обрабатывают плазмой. Так, в частности, на стадии (б) в предпочтительном варианте используют свежеобработанное плазмой аналитическое вспомогательное средство. Под выражением "свежеобработанное плазмой вспомогательное средство" подразумевается аналитическое вспомогательное средство, которое было подвергнуто обработке плазмой незадолго до обработки смесью G. Аналитическое вспомогательное средство считается свежеобработанным плазмой, если время, проходящее с момента окончания обработки аналитического вспомогательного средства плазмой до момента начала его обработки смесью G, составляет предпочтительно максимум 0-12 ч, особенно предпочтительно 0-8 ч, наиболее предпочтительно 0-4 ч, прежде всего даже 0-1 ч или даже не более 10 мин.

Гидрофильное покрытие

Под термином "гидрофильное покрытие" согласно настоящему изобретению подразумевается покрытие, поверхность которого характеризуется по сравнению с не снабженной покрытием поверхностью аналитического вспомогательного средства меньшим, предпочтительно на по меньшей мере 15° меньшим, краевым углом смачивания водой, измеряемым преимущественно в соответствии со стандартом DIN 55660.2. В принципе для измерения краевого угла был бы пригоден и метод в соответствии со стандартом DIN EN 828: 1997. В предпочтительном варианте поверхность покрытия характеризуется краевым углом смачивания водой, составляющим менее 60°, предпочтительно менее 50°, более предпочтительно менее 40°, особенно предпочтительно менее 30°, и измеряемым соответствии со стандартом DIN 55660.2, при этом для измерения краевого угла и в данном случае был бы пригоден метод в соответствии со стандартом DIN EN 828: 1997.

Что касается количества наночастиц на поверхности аналитического вспомогательного средства, то в предпочтительном варианте аналитическое вспомогательное средство покрыто наночастицами в количестве от 7,5 мкг до 150 нг на мм² площади своей поверхности.

В предпочтительном варианте гидрофильное покрытие на по меньшей мере 90 мас. %, более предпочтительно на по меньшей мере 95 мас. %, более предпочтительно на по меньшей мере 96 мас. %, более предпочтительно на по меньшей мере 97 мас. %, более предпочтительно на по меньшей мере 98 мас. %, более предпочтительно на по меньшей мере 99 мас. %, более предпочтительно на по меньшей мере 99,5 мас. %, более предпочтительно на по меньшей мере 99,9 мас. %, более предпочтительно на 100 мас. %, состоит из наночастиц с кремнеземной структурой.

Согласно изобретению покрытия могут при этом содержать смеси разных наночастиц. В предпочтительном же варианте покрытия содержат только наночастицы одной структуры.

Согласно изобретению поверхность аналитического вспомогательного средства может быть частично или полностью снабжена гидрофильным покрытием. В предпочтительном варианте покрытием по меньшей мере частично или полностью снабжена та поверхность, которая при применении аналитического вспомогательного средства обращена к пробе. В предпочтительном варианте покрытие занимает по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, особенно предпочтительно по меньшей мере 99%, площади поверхности аналитического вспомогательного средства.

В том случае, когда аналитическое вспомогательное средство представляет собой, например, игловидный элемент, например, с по меньшей мере одной полостью, прежде всего по меньшей мере одной канюлей и/или по меньшей мере одним капилляром, в предпочтительном варианте гидрофильное покрытие наносят на всю поверхность полости игловидного элемента, а в наиболее предпочтительном варианте - на по меньшей мере одну капиллярно-активную поверхностную структуру от острия игловидного элемента вплоть до возможного места его контакта с по меньшей мере одним возможно предусмотренным тест-элементом, например, с по меньшей мере одним химически активным тест-покрытием для обнаружения по меньшей мере одного анализируемого вещества в биологической жидкости.

Поверхность аналитического вспомогательного средства

Что касается химической природы аналитического вспомогательного средства, то его поверхность в предпочтительном варианте по меньшей мере частично образована металлом и/или металлическим сплавом и/или оксидом металла и/или смесью оксидов металлов. Сказанное означает, что аналитическое вспомогательное средство целиком выполнено из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов или что аналитическое вспомогательное средство по меньшей мере частично изготовлено из иного материала, который по меньшей мере частично покрыт металлом и/или металлическим сплавом и/или оксидом металла и/или смесью оксидов металлов.

В соответствии с этим в одном из вариантов аналитическое вспомогательное средство имеет покрытие из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов и/или смешанного оксида металлов.

Покрытие из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов и/или смешанного оксида металлов можно наносить любым известным способом, например, путем ионно-плазменного распыления, вакуумной металлизации, электролитического осаждения или осаждения из растворенных соединений металлов. Возможно далее нанесение также нескольких слоев из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов и/или смешанного оксида металлов.

В одном из вариантов осуществления изобретения на аналитическое вспомогательное средство, например, в случае, когда оно, как описано ниже, представляет собой тест-элемент или распределительный элемент, можно наносить покрытие путем вакуумной металлизации, например, алюминием. Нанесенное таким путем на аналитическое вспомогательное средство покрытие затем превращают, например, путем окисления в оксид металла и/или смешанный оксид металлов, прежде всего бемит. Окисление проводят, например, действием воды, гидроксидов щелочных или щелочноземельных металлов, кислорода, пероксида водорода, озона, тепла в присутствии кислорода воздуха или сернистых соединений. Металлическую поверхность при этом по меньшей мере частично окисляют, например, по методу образования бемитной структуры действием горячей воды и/или водяного пара.

При нанесении подобного покрытия такое покрытие, содержащее металл и/или металлический сплав и/или оксид металла и/или смесь оксидов металлов и/или смешанный оксид металлов, в предпочтительном варианте наносят на аналитическое вспомогательное средство перед выполнением стадии (б). В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагаются также способ изготовления аналитического вспомогательного средства, имеющего поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, и изготовленное или изготавливаемое этим способом аналитическое вспомогательное средство, подготовка которого на стадии (а) описанного выше способа заключается при этом в том, что на аналитическое вспомогательное средство наносят покрытие из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов и/или смешанного оксида металлов.

В предпочтительном варианте на аналитическое вспомогательное средство в том случае, когда оно представляет собой игловидный элемент, не наносят покрытие из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов и/или смешанного оксида металлов.

Наночастицы в том случае, когда они содержат группы структуры (I)

в которых R представляет собой металлсодержащий ион или

в одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения деионизируют перед выполнением стадии (б). При такой деионизации наночастицы, содержащие группы структуры

или

превращают в наночастицы с группами структуры

Деионизацию при этом в принципе можно проводить всеми известными специалисту методами. В предпочтительном же варианте деионизацию проводят путем ионообменной хроматографии, соответственно путем введения в контакт с кислым ионообменным материалом.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагаются способ изготовления аналитического вспомогательного средства и аналитическое вспомогательное средство, изготавливаемое этим способом, который заключается в том, что

(а) подготавливают аналитическое вспомогательное средство,

(al) подготавливают наночастицы с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008, в пределах от 1 до 500 нм, при этом наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

или

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н и алкила, путем деионизации превращают в наночастицы с группами

(б) наносят покрытие на аналитическое вспомогательное средство путем его введения в контакт со смесью G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и полученные на стадии (a1) наночастицы,

(в) полученное на стадии (б) аналитическое вспомогательное средство подвергают сушке и

(г) полученное на стадии (в) вспомогательное средство при необходимости подвергают стерилизации,

при этом введение в контакт на стадии (б) в предпочтительном варианте предусматривает нанесение покрытия методом погружения и/или методом распыления и/или контактным методом и/или по меньшей мере одним другим из описанных выше методов, а аналитическое вспомогательное средство и/или его поверхность в предпочтительном варианте по меньшей мере частично образованы металлом и/или металлическим сплавом и/или оксидом металла и/или смесью оксидов металлов и/или смешанным оксидом металлов.

В соответствии с этим в настоящем изобретении в предпочтительном варианте предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

Аналитическое вспомогательное средство

Под термином "аналитическое вспомогательное средство" согласно настоящему изобретению в общем случае подразумевается элемент, посредством которого или с помощью которого возможно определение по меньшей мере одного свойства по меньшей мере одной пробы. В принципе в этом отношении рассматриваются любые аналитические вспомогательные средства, например, жесткие или же деформируемые аналитические вспомогательные средства. Аналитическое вспомогательное средство может быть прежде всего полностью или частично выполнено из материала, выбранного из группы, включающей металл, оксид металла, бумагу, керамику, пластмассу и текстильный материал, такой, например, как целлюлоза или синтетические волокна. Возможны также комбинации между собой указанных материалов и/или иных материалов.

Аналитическое вспомогательное средство прежде всего может представлять собой таковое для качественного и/или количественного анализа проб.

Проба может представлять собой прежде всего жидкую или газообразную пробу. В особенно предпочтительном варианте проба содержит или представляет собой по меньшей мере одну биологическую жидкость или ее компоненты, прежде всего кровь или ее компоненты, интерстициальную жидкость, слюну или мочу.

По меньшей мере одно свойство может в принципе представлять собой любое химическое, физическое или биологическое свойство. В особенно предпочтительном варианте по меньшей мере одно свойство представляет собой концентрацию по меньшей мере одного анализируемого вещества в пробе, прежде всего по меньшей мере одного метаболита, такого, например, как глюкоза, лактат или холестерин.

Тем самым аналитическое вспомогательное средство в особенно предпочтительном варианте представляет собой аналитическое вспомогательное средство, применяемое при обнаружении или определении по меньшей мере одного анализируемого вещества в жидкости, прежде всего биологической жидкости. Аналитическое вспомогательное средство прежде всего может представлять собой аналитическое вспомогательное средство, которое может использоваться при отборе пробы, например, при взятии пробы биологической жидкости, и/или при анализе пробы, например, при определении по меньшей мере одного анализируемого вещества в биологической жидкости. В соответствии с этим аналитическое вспомогательное средство прежде всего может представлять собой аналитическое вспомогательное средство или часть аналитического вспомогательного средства для качественного и/или количественного анализа крови и/или интерстициальной жидкости.

В особенно предпочтительном варианте аналитическое вспомогательное средство пригодно для измерения показателей и/или для качественного и/или количественного определения по меньшей мере одного анализируемого вещества биологической жидкости, например, крови и/или интерстициальной жидкости, например, сахаров, преимущественно глюкозы, липидов, продуктов обмена веществ, таких, например, как мочевина, соответственно мочевая кислота, белки, пептиды и соли, или иных компонентов крови или интерстициальной жидкости. По меньшей мере одно определяемое анализируемое вещество может представлять собой, например, по меньшей мере один метаболит, например, сахар крови, лактат, холестерин или иные метаболиты.

Что касается типа аналитического вспомогательного средства, то объем изобретения охватывает все известные специалисту аналитические вспомогательные средства. В предпочтительном варианте аналитическое вспомогательное средство выбрано из группы, включающей игловидный элемент, тест-элемент для обнаружения или определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в жидкости и возможно распределительный элемент для распределения взятой пробы биологической жидкости.

Тест-элемент

Под "тест-элементом" согласно настоящему изобретению подразумеваются все снабженные носителем элементы для обнаружения или определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в жидкости. Тест-элемент при этом в принципе может быть предназначен для обнаружения или определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в медицинских или немедицинских целях. Такие снабженные носителем тест-элементы преимущественно имеют один или несколько слоев, содержащий/содержащих по меньшей мере один реагент-индикатор для определения по меньшей мере одного, представляющего в данном случае интерес анализируемого вещества. Такие реагенты-индикаторы в предпочтительном варианте заделаны в соответствующие слои носителя. Введение тест-элемента и прежде всего реагента-индикатора в контакт с жидкостью приводит при наличии в ней по меньшей мере одного определяемого анализируемого вещества, которое можно назвать также целевым анализируемым веществом, к обнаружимому изменению реагента-индикатора, которое носит, например, физический и/или химический характер, например, с образованием ковалентных, нековалентных или комплексных связей между реагентом-индикатором и целевым анализируемым веществом. Подобное изменение приводит преимущественно к появлению измеримого сигнала, например, электрического сигнала и/или изменению цвета, предпочтительно измеримого оптического сигнала, который можно, например, оценивать визуально или с помощью соответствующего прибора, например, отражательной или флуоресцентной фотометрией.

Что касается внешнего вида тест-элемента, то он согласно изобретению может иметь любой известный специалисту внешний вид. Тест-элемент прежде всего может представлять собой тест-полоску, тест-ленту или тест-диск. В последующем описании тест-элементы рассмотрены на примере прежде всего плоских, полосовидных тест-элементов, т.е. тест-полосок, что, однако, не исключает иные, применяемые альтернативно или дополнительно варианты их выполнения.

Дополнительно к по меньшей мере одному реагенту-индикатору, который способен вступать с анализируемым веществом в по меньшей мере одну специфичную для него реакцию, тест-элемент, прежде всего по меньшей мере один его тест-участок ("тест-поле"), может содержать и другие вещества, например, вещества-носители, вспомогательные вещества, пигменты, наполнители, буферные вещества или аналогичные вещества. При этом в последующем описании не делается различий между теми дополнительными веществами, которые также участвуют в реакции по обнаружению анализируемого вещества, и собственно реагентом-индикатором. Реагент-индикатор прежде всего может представлять собой ферментативный реагент-индикатор. В качестве примера подобных глюкозоспецифичных ферментативных реагентов-индикаторов можно назвать ферменты из группы дезоксиредуктаз (например, GlucDOR/PQQ), ферменты из группы дегидрогеназ, ферменты из группы оксидаз или аналогичные ферменты, например, глюкозооксидазу (GOD) или глюкозодегидрогеназу.

Под по меньшей мере одной обнаружимой реакцией преимущественно подразумевается, как уже говорилось выше, оптически обнаружимая реакция. Однако в принципе возможны и иные типы реакций. Речь прежде всего может идти о реакции, в ходе которой при наличии по меньшей мере одного целевого анализируемого вещества образуется по меньшей мере одно обнаружимое вещество. При этом возможно также образование и/или использование нескольких обнаружимых веществ, которые можно выявлять по отдельности, группами или все вместе. Обнаружимые вещества, таким образом, представляют собой вещества, которые образуются вследствие по меньшей мере одной обнаружимой (характерной) реакции и/или участвуют в по меньшей мере одной обнаружимой (характерной) реакции и которые поддаются обнаружению или выявлению. На основании выявленного по меньшей мере одного обнаружимого вещества можно, например, количественно и/или качественно определить по меньшей мере одно анализируемое вещество. Однако возможно также использование методов обнаружения и/или обнаружимых веществ, при применении которых целью выявления по меньшей мере одного обнаружимого вещества является не обнаружение или не только обнаружение анализируемого вещества, а например, определение толщины объемного слоя пробы поверх тест-участка, о чем более подробно сказано ниже.

В предпочтительном варианте описанное выше химически активное тест-покрытие для определения по меньшей мере одного целевого анализируемого вещества с помощью по меньшей мере одного реагента-индикатора нечувствительно к гидрофильному покрытию. Благодаря этому в том случае, если при применении аналитического вспомогательного средства произойдет отделение гидрофильного покрытия в следовых количествах, из-за чего соответственно может произойти загрязнение им тест-элемента, надежно исключается влияние гидрофильного покрытия на химически активное тест-покрытие. Тем самым благодаря нечувствительности химически активного тест-покрытия к гидрофильному покрытию соединение формулы (I) или продукты его разложения при попадании в следовых количествах на химически активное тест-покрытие не повлияют или лишь несущественно повлияют на точность определения целевого анализируемого вещества. В предпочтительном варианте при применении аналитического вспомогательного средства по назначению гидрофильное покрытие в основном, а в более предпочтительном варианте вовсе не отделяется от аналитического вспомогательного средства.

Что касается структуры тест-элемента, то он в предпочтительном варианте имеет по меньшей мере один несущий элемент, прежде всего несущую полоску. Такой несущий элемент может быть выполнен, например, из полимерного материала, керамического материала, бумажного материала, композитного материала или аналогичного материала. На этот несущий элемент может быть нанесен тест-участок. Несущий элемент может использоваться для выполнения механически несущей функции в тест-элементе, например, для (неподвижной) фиксации тест-элемента в процессе взятия пробы и/или в процессе измерения. По меньшей мере гидрофильное покрытие может быть нанесено, например, полностью или частично на несущий элемент и/или прежде всего на химически активное тест-покрытие и/или на один или несколько других элементов тест-элемента.

Несущий элемент может быть образован, например, по меньшей мере одним пленочным элементом, прежде всего по меньшей мере одной полимерной пленкой. Такой пленочный элемент в предпочтительном варианте имеет сплошную поверхность, которая преимущественно в основном не проницаема для пробы. В предпочтительном варианте пленочный элемент выполнен непористым, имеет непористую поверхность или имеет поры со средним радиусом не более 5 мкм, предпочтительно не более 1 мкм. Тем самым пленочный элемент является, например, противоположностью по отношению к традиционным сетчатым материалам, например, способствующим распространению (или растеканию) пробы сеткам. В целом несущий элемент и/или несущая поверхность могут быть образованы по меньшей мере одним в основном не проницаемым для пробы материалом.

Распределительный элемент

Под "распределительным элементом" согласно изобретению подразумевается устройство, обеспечивающее возможность распределения взятой пробы, прежде всего жидкой пробы, по двухмерной зоне и/или по трехмерному объему. Распределительный элемент прежде всего может быть предназначен для обеспечения равномерного, двухмерного и быстрого распределения анализируемой пробы, предпочтительно небольших проб крови, предпочтительно на тест-элементах, например, тест-полосках, прежде всего тест-полосках для определения сахара в крови.

Распределительный элемент может быть прежде всего выбран из группы, включающей капиллярную структуру, мембрану, сетку, в первую очередь способствующую распространению пробы сетку. В предпочтительном варианте под "распределительным элементом" согласно изобретению подразумевается способствующая распространению пробы сетка. Под "мембраной" согласно настоящему изобретению подразумевается пористый элемент, например, пористая пленка или пористый слой, которая/который предназначена/предназначен для впитывания пробы и ее распределения преимущественно в боковом направлении, т.е. параллельно своей плоскости. Мембрана прежде всего может быть образована по меньшей мере одной пористой полимерной пленкой. Термин "способствующая распространению пробы сетка" должен согласно настоящему изобретению однозначно трактоваться как родовое понятие для обозначения всех филаментных или волокнистых структур, пригодных для применения в целях распространения, соответственно распределения или перемещения проб. Данный термин охватывает помимо прочего тканые материалы, трикотажные материалы, вязаные материалы и нетканые материалы. Термин "филамент", соответственно "волокно" в одинаковой степени охватывает и моноволокна, и комплексные волокна на основе одинаковых или разных материалов и с одинаковыми или разными размерными параметрами. Необходимо отметить, что перемещение пробы происходит преимущественно насквозь через филаментную, соответственно волокнистую структуру.

В одном из предпочтительных вариантов мембрана и/или способствующая распространению пробы сетка расположены/расположена на по меньшей мере одном слое тест-элемента, например, на его служащем для определения анализируемого вещества слое, содержащем по меньшей мере один реагент-индикатор, и/или разделяющем слое, содержащем по меньшей мере один отражающий пигмент и/или по меньшей мере одно вещество, предназначенное для разделения пробы на ее компоненты, например, для отделения эритроцитов. Взятая жидкая проба может, таким образом, направляться, например, предусмотренной согласно изобретению способствующей ее распространению сеткой под действием капиллярных эффектов к слою, содержащему по меньшей мере один реагент-индикатор, и распространяться, соответственно распределяться по этому слою в местах контакта с ним способствующей распространению пробы сетки также под действием капиллярных сил. Тем самым способствующая распространению пробы сетка служит преимущественно вспомогательным средством для ненаправленного (изотропного) двухмерного распределения жидкой пробы в заданном месте, а именно: на по меньшей мере одном слое, содержащем по меньшей мере один реагент-индикатор. При этом лишь во взаимодействии со способствующей распространению пробы сеткой происходит требуемое промежуточное накопление и двухмерное распространение пробы, поскольку способствующая распространению пробы сетка в отличие от служащего для определения анализируемого вещества слоя ограничивает множество варьирующихся капиллярно-активных промежуточных пространств, соответственно капиллярных щелей, которые из-за контура поверхности филаментов, соответственно волокон и их пространственного расположения в своей совокупности ориентированы практически ненаправленно (хаотично).

Поверхность аналитического вспомогательного средства в предпочтительном варианте образована, как описано выше, металлом и/или металлическим сплавом и/или оксидом металла и/или смесью оксидов металлов. В соответствии с этим аналитическое вспомогательное средство в одном из предпочтительных вариантов представляет собой распределительный элемент, имеющий поверхность из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов. Согласно изобретению аналитическое вспомогательное средство в предпочтительном варианте представляет собой распределительный элемент, например, способствующую распространению пробы сетку, который/которая может быть покрыт/покрыта, как описано выше, металлом и/или металлическим сплавом и/или оксидом металла и/или смесью оксидов металлов.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также аналитическое вспомогательное средство, которое представляет собой способствующую распространению пробы сетку, которая при необходимости покрыта металлом и/или металлическим сплавом и/или оксидом металла и/или смесью оксидов металлов.

Игловидный элемент

В альтернативном предпочтительном варианте аналитическое вспомогательное средство представляет собой или содержит игловидный элемент. При этом такой игловидный элемент в принципе может представлять собой любой элемент с острием или лезвием, предназначенный для образования отверстия в коже человека. В качестве игловидного элемента можно использовать, например, ланцет, канюлю, прежде всего полую канюлю, по меньшей мере частично открытую полую канюлю, микронож или иной аналогичный элемент, капилляр, прежде всего капиллярную щель.

В том случае, когда игловидный элемент представляет собой ланцет, он прежде всего может содержать микропробоотборник, т.е. элемент, который одновременно имеет острие и/или лезвие для образования прокола и по меньшей мере один капиллярный канал для приема пробы. Помимо этого микропробоотборник может быть дополнительно снабжен по меньшей мере одним тест-элементом для определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в пробе.

В общем случае игловидный элемент может иметь по меньшей мере одну капиллярно-активную поверхностную структуру, которая ниже называется также просто капиллярной структурой и которая не обязательно должна полностью располагаться на поверхности игловидного элемента. Капиллярная структура прежде всего может иметь по меньшей мере один капиллярный канал и/или по меньшей мере один капиллярный желобок. Благодаря капиллярному действию поверхностной структуры выходящая из места прокола биологическая жидкость может "впитываться" или "всасываться" капиллярной структурой и перемещаться по ней, например, к расположенному на игловидном элементе тест-элементу. Капиллярная структура может обеспечивать наличие объема, вмещающего биологическую жидкость, например, в количестве, необходимом для проведения одного или нескольких анализов. Подобная поверхностная структура может быть образована по меньшей мере одним капиллярным желобком, проходящим параллельно и/или по меньшей мере частично поперечно продольной оси игловидного элемента. При выполнении капиллярных желобков проходящими параллельно продольной оси игловидного элемента предпочтительно предусматривать от 2 до 6 подобных капиллярных желобков, прежде всего 2 или 3 подобных капиллярных желобка. Однако количество капиллярных желобков, выполненных на игловидном элементе, может также, например, достигать 10. В случае, например, полой канюли капиллярная структура образуется благодаря полой форме канюли.

Преимущество, связанное с выполнением подобных капиллярных структур, состоит прежде всего в возможности обеспечить целенаправленный забор и/или целенаправленный транспорт биологической жидкости из или от места прокола. Биологическая жидкость может при этом транспортироваться, например, к по меньшей мере одному тест-элементу, например, к по меньшей мере одному тест-элементу, расположенному или располагаемому на игловидном элементе или в продолжение него. Тест-элемент может располагаться неподвижно относительно игловидного элемента и/или капиллярной структуры, однако может быть также установлен подвижно относительно него/нее, например, может после поступления биологической жидкости в капиллярную структуру перемещаться к ней. На капиллярное действие положительное влияние оказывают/оказывает, кроме того, гидрофильное покрытие и/или плазменная обработка и/или образование нано- и микроструктур по меньшей мере в капиллярных желобках, однако не только в них, но и на всей поверхности.

Гидрофильное покрытие можно наносить на весь игловидный элемент или же только на его часть. Предпочтительно при этом наносить гидрофильное покрытие на всю поверхность игловидного элемента, а особенно предпочтительно - на по меньшей мере одну капиллярно-активную поверхностную структуру на участке от острия игловидного элемента вплоть до места его контакта с тест-элементом.

При использовании игловидного элемента, например, для забора биологической жидкости она в предпочтительном варианте движется вдоль игловидного элемента от места прокола к тест-элементу, проходя один миллиметр пути своего перемещения за 30-1000 мс, особенно предпочтительно за 40-700 мс, наиболее предпочтительно за 40-400 мс. Под термином "путь перемещения" при этом подразумевается тот путь, который взятая проба проходит, а предпочтительно может максимум пройти в игловидном элементе. Длина всего пути перемещения пробы может составлять, например, от 0,5 до 10 мм, прежде всего от 1 до 5 мм. Так, например, путь перемещения пробы может по своей протяженности соответствовать полной длине капилляра в игловидном элементе, например, капиллярной щели в нем. Альтернативно этому или дополнительно к этому термин "путь перемещения (пробы)" может также относиться к длине игловидного элемента на участке от острия вплоть до выходного отверстия, например, в случае канюли. Так, в частности, может быть предусмотрен по меньшей мере один тест-элемент, который имеет по меньшей мере одно химически активное тест-покрытие для определения анализируемого вещества и который может полностью или частично являться компонентом игловидного элемента, но может быть также полностью или частично выполнен отдельно от него. В том случае, когда тест-элемент не является компонентом игловидного элемента, передача с него биологической жидкости на тест-элемент может также происходить с задержкой по отношению ко времени "всасывания" биологической жидкости игловидным элементом. До момента такой передачи биологической жидкости с одного элемента на другой может, например, проходить дополнительное время, например, от 0,5 до 5 с, прежде всего от 1 до 2 с, считая от момента начала прокалывания кожи и/или от момента извлечения игловидного элемента из ткани организма.

В предпочтительном варианте аналитическое вспомогательное средство представляет собой игловидный элемент пробоотборного устройства для забора биологической жидкости.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается также описанное выше аналитическое вспомогательное средство, которое представляет собой игловидный элемент пробоотборного устройства для забора биологической жидкости. В настоящем изобретении предлагается далее способ изготовления описанного выше аналитического вспомогательного средства и изготавливаемое или изготовленное этим способом аналитическое вспомогательное средство, которое представляет собой игловидный элемент пробоотборного устройства для забора биологической жидкости.

В настоящем изобретении предлагается далее пробоотборное устройство для забора биологической жидкости. Под "пробоотборным устройством" в общем случае подразумевается устройство, предназначенное для взятия пробы в целях ее анализа. В предпочтительном варианте пробоотборное устройство, кроме того, предназначено также для инициирования взятия пробы, например, путем прокалывания и/или надрезания поверхности кожи, например, с применением по меньшей мере одного игловидного элемента. Альтернативно этому или дополнительно к этому пробоотборное устройство может быть также предназначено для обнаружения или определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в пробе, например, с помощью по меньшей мере одного тест-элемента, выполненного, например, в соответствии с одним или несколькими описанными выше вариантами.

Пробоотборное устройство имеет по меньшей мере одно аналитическое вспомогательное средство с по меньшей мере одной поверхностью, по меньшей мере частично снабженной гидрофильным покрытием в соответствии с одним или несколькими описанными выше вариантами, при условии, что аналитическое вспомогательное средство выбрано из группы, включающей игловидный элемент и тест-элемент. Касательно возможного выполнения игловидного элемента и/или тест-элемента можно сослаться на предшествующее описание и на описанные ниже варианты. Игловидный элемент может прежде всего содержать по меньшей мере один микропробоотборник, который полностью или частично снабжен по меньшей мере одним покрытием, прежде всего в зоне капиллярной структуры. Тест-элемент может прежде всего иметь по меньшей мере один снабженный гидрофильным покрытием распределительный элемент, предпочтительно по меньшей мере одну снабженную гидрофильным покрытием способствующую распространению пробы сетку, который/которая может, например, прилегать к по меньшей мере одному тест-участку тест-элемента.

Таким образом, пробоотборное устройство может, как описано выше, иметь по меньшей мере один игловидный элемент для забора биологической жидкости и/или по меньшей мере один тест-элемент, позволяющий качественно и/или количественно определять по меньшей мере одно анализируемое вещество в соответствующей биологической жидкости. Тест-элемент может быть прежде всего соединен с игловидным элементом, благодаря чему биологическая жидкость может попадать от игловидного элемента к тест-элементу, например, к его месту приема пробы или его поверхности приема пробы. Однако альтернативно этому или дополнительно к этому тест-элемент может быть также выполнен в виде отдельного тест-элемента или иным образом размещен в или на пробоотборном устройстве, например, в по меньшей мере одной камере, в которой, например, может быть также установлен игловидный элемент. Во всей системе может быть предусмотрен механизм переноса, которым забранная игловидным элементом биологическая жидкость переносится или перемещается к тест-элементу. Такой перенос биологической жидкости может осуществляться, например, путем приближения или подвода игловидного элемента с биологической жидкостью соответствующим приводом или иным механизмом к тест-элементу таким образом, что биологическая жидкость по меньшей мере частично передается от игловидного элемента на тест-элемент, например, на его тест-участок. С этой целью можно, например, накладывать игловидный элемент и/или по меньшей мере одну его капиллярную структуру на тест-участок. Однако возможны и иные варианты. Для возможности перехода биологической жидкости из капиллярно-активной поверхностной структуры в тест-элемент он в предпочтительном варианте должен иметь в месте своего соединения с поверхностной структурой такое исполнение, которое обеспечивает всасывание биологической жидкости из поверхностной структуры в тест-элемент. С этой целью тест-элемент целесообразно снабжать капиллярно-активным компонентом, таким, например, как впитывающий нетканый материал или волоконный пучок, капиллярное действие которого превышает капиллярность поверхностной структуры. Однако альтернативно этому или дополнительно к этому можно также использовать гораздо более простое решение, состоящее в обеспечении контакта капилляров с химически активным тест-покрытием, например, путем помещения капилляров на него, при этом дополнительно можно также прикладывать давление. Помимо этого должен обеспечиваться надежный контакт между поверхностной структурой канюли и капиллярно-активным компонентом тест-элемента.

Помимо этого пробоотборное устройство может быть снабжено по меньшей мере одним датчиком. Такой датчик может быть выполнен, например, электрохимическим и/или оптическим. Принцип работы электрохимического датчика (или сенсора) основан на том, что в результате каталитического действия химически активного тест-покрытия может происходить химическое превращение определяемого вещества биологической жидкости, поддающееся измерению в результате протекания при этом электрохимического процесса, тогда как принцип работы оптического датчика основан на том, что продукт реакции химически активного тест-покрытия с содержащимся в биологической жидкости веществом облучают оптическим излучением (светом) с определенной длиной волны и измеряют, например, степень поглощения этого оптического излучения и/или степень его отражения и/или флуоресценцию пробы.

Пробоотборное устройство может быть далее оснащено проводящим элементом, прежде всего электропроводящим элементом. При использовании электрохимического датчика такой проводящий элемент может быть образован нанесенным на полимерную пленку металлическим слоем и/или фольгой либо проволокой, которая при необходимости заделана в соответствующий компонент, например, его литьем под давлением. Возможно также выполнение проводящего элемента из проводящей пластмассы или его реализация иным образом, например, нанесение проводящих чернил. Пробоотборное устройство может также иметь по меньшей мере одно место электрического и/или оптического сопряжения, через которое пробоотборное устройство можно подключать к периферийному устройству. Тем самым через место электрического сопряжения пробоотборное устройство можно запитывать электрическим током и передавать информацию через подобное место электрического сопряжения. Через место оптического сопряжения возможна передача оптического излучения между периферийным устройством и пробоотборным устройством. При использовании оптического датчика подобное пробоотборное устройство может быть оснащено одновременно местом электрического сопряжения и местом оптического сопряжения.

В предпочтительном варианте пробоотборное устройство может быть полностью или частично выполнено в виде изделия одноразового и/или многоразового использования, при этом пробоотборное устройство при его выполнении в виде изделия одноразового использования утилизируют после однократного пользования, тогда как при его выполнении в виде изделия многоразового использования предусмотрено многократное пользование им по назначению. Возможно также магазинирование одного или нескольких пробоотборных устройств и/или их частей аналогично, например, магазинированию ланцетов в так называемых медицинских прокалывателях (вспомогательных медицинских приспособлениях для прокалывания кожи при взятии крови из пальца или предплечья), например, путем магазинирования нескольких пробоотборных устройств целиком и/или путем оснащения одного пробоотборного устройства, например, несколькими тест-элементами и/или несколькими игловидными элементами в магазинированном виде.

Как указано выше, аналитическое вспомогательное средство, предпочтительно игловидный элемент и/или тест-элемент, может быть по меньшей мере частично изготовлено из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов и/или смешанного оксида металлов. Материал игловидного элемента и/или тест-элемента должен быть при этом инертным, прежде всего по отношению к забираемой биологической жидкости, и биосовместимым, а также должен быть способным выдерживать механические нагрузки и легко стерилизуемым. В предпочтительном варианте игловидный элемент может быть изготовлен из стали для хирургических инструментов, которая снабжена покрытием из оксидов металлов. Однако альтернативно металлическому материалу или дополнительно к нему игловидный элемент может быть также полностью или частично выполнен из иного материала или может также содержать иной материал, например, полимерный материал и/или керамический материал. В объем изобретения прежде всего включены также варианты, в которых игловидный элемент как таковой снабжен, как описано выше, покрытием из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов и/или смешанного оксида металлов, при этом на такую поверхность, например, на поверхность такого покрытия, наносят гидрофильное покрытие.

Предлагаемое в изобретении аналитическое вспомогательное средство и предлагаемые в изобретении способы обладают множеством преимуществ перед известными аналитическими вспомогательными средствами и способами. Так, в частности, при создании изобретения неожиданно было установлено, что гидрофильное покрытие с наночастицами вышеописанного типа, с одной стороны, приводит к получению поверхности, которая по своим свойствам обладает исключительно высокой гидрофильностью. С другой стороны, такое покрытие неожиданно отличается хорошей долговременной стабильностью, благодаря чему, например, обеспечивается возможность стабильного хранения в течение более продолжительного времени. Сказанное подтверждается прежде всего тем, что даже непосредственный или опосредованный контакт с разными материалами аналитического вспомогательного средства, такими, например, как пластмассы, клеи или металлы, не ухудшает вовсе или ухудшает лишь несущественно гидрофильные свойства покрытия. Гидрофильные свойства покрытия не ухудшаются вовсе или ухудшаются лишь несущественно и в результате воздействий, которым оно подвергается при стерилизации, например, в результате радиационного воздействия бета-лучей и/или гамма-лучей и/или воздействия химическими дезинфицирующими средствами, такими, например, как этиленоксид. Тем самым безо всяких проблем удается обеспечить долговременную стабильность на протяжении 6-12 месяцев или более при сохранении гидрофильных поверхностных свойств.

Применяемое согласно изобретению покрытие, кроме того, обладает исключительно высокой невосприимчивостью к загрязнениям и само не загрязняет, например, взятую пробу. В соответствии с этим аналитическое вспомогательное средство при определенных условиях допускает также возможность его многократного использования. Применяемое согласно изобретению покрытие можно использовать прежде всего в капиллярных элементах и/или каналах аналитического вспомогательного средства, при этом такие элементы приобретают благодаря предлагаемому в изобретении покрытию длительно сохраняющуюся гидрофильность.

Помимо этого применяемое согласно изобретению покрытие можно наносить простым и надежным путем, например, с применением предлагаемого в изобретении способа согласно одному или нескольким описанным выше вариантам его осуществления или согласно более подробно описанным ниже вариантам его осуществления. Нанесение подобного покрытия прежде всего возможно, например, из водного раствора и/или из водной дисперсии. Подобный способ нанесения покрытия технологически реализуем простым путем.

Представленные ниже варианты осуществления изобретения являются особенно предпочтительными.

1. Аналитическое вспомогательное средство, имеющее поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, которое содержит наночастицы с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008, в пределах от 1 до 500 нм, при этом такие наночастицы содержат группы структуры (I) и/или структуры (II)

где R в каждой из групп структуры (I) независимо выбран из группы, включающей Н, металлсодержащий ион,

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н и алкила,

R^a, R^b и R^c независимо друг от друга представляют собой необязательно замещенные остатки, выбранные из группы, включающей Н, алкил, арил, гетероарил, циклоалкил, циклогетероалкил, алкенил и алкоксиалкил, а n, m и p независимо друг от друга обозначают 0 или 1, и

М⁺ обозначает ион металла, а A^- обозначает физиологически совместимый анион.

2. Аналитическое вспомогательное средство согласно варианту 1, у которого R выбран из группы, включающей Н, ион щелочноземельного металла, ион щелочного металла,

а М⁺ представляет собой Al⁺.

3. Аналитическое вспомогательное средство согласно варианту 1 или 2, у которого гидрофильное покрытие содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры (I), где R представляет собой Н.

4. Аналитическое вспомогательное средство согласно варианту 1 или 2, у которого гидрофильное покрытие содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры

в которой (щелочной металл)⁺ предпочтительно представляет собой ион натрия или ион калия, особенно предпочтительно Na⁺.

5. Аналитическое вспомогательное средство согласно варианту 1 или 2, у которого гидрофильное покрытие содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры (I), в которой R представляет собой NH₄⁺.

6. Аналитическое вспомогательное средство согласно варианту 1 или 2, у которого гидрофильное покрытие содержит наночастицы с кремнеземной структурой, содержащие группы структуры (I), в которой R имеет следующую структуру:

7. Аналитическое вспомогательное средство согласно одному из вариантов 1-6, у которого кремнеземная структура наночастиц содержит по меньшей мере один примесный атом, выбранный из группы, включающей Sn, Ti, Zr, Hf, Ge, In, Ga, P, Al и В, а предпочтительно представляющий собой Al.

8. Аналитическое вспомогательное средство согласно одному из вариантов 1-7, у которого наночастицы имеют средний размер в пределах от 1 до 100 нм, предпочтительно в пределах от 1 до 50 нм, более предпочтительно в пределах от 3 до 25 нм, особенно предпочтительно в пределах от 5 до 15 нм.

9. Аналитическое вспомогательное средство согласно одному из вариантов 1-8, у которого от 10 до 40% всех групп R представляют собой

10. Аналитическое вспомогательное средство согласно одному из вариантов 1-9, у которого группа формулы (I) имеет структуру формулы (Ia) или (Ib)

где R^b и R^c независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н и алкил.

11. Аналитическое вспомогательное средство согласно одному из вариантов 1-10, у которого гидрофильное покрытие образовано наночастицами с кремнеземной структурой.

12. Аналитическое вспомогательное средство согласно одному из вариантов 1-11, у которого его по меньшей мере частично снабженная гидрофильным покрытием поверхность по меньшей мере частично образована металлом и/или металлическим сплавом и/или оксидом металла и/или смесью оксидов металлов.

13. Аналитическое вспомогательное средство согласно одному из вариантов 1-12, у которого наночастицы имеют средний размер в пределах от 1 до 100 нм, а гидрофильное покрытие имеет толщину, прежде всего среднюю толщину, максимум 500 нм, предпочтительно максимум 300 нм, прежде всего максимум 100 нм.

14. Аналитическое вспомогательное средство согласно одному из вариантов 1-14, у которого поверхность гидрофильного покрытия характеризуется краевым углом смачивания водой менее 60°, измеряемым преимущественно в соответствии со стандартом DIN 55660.2.

15. Аналитическое вспомогательное средство согласно одному из вариантов 1-15, которое выбрано из группы, включающей игловидный элемент, прежде всего ланцет, капилляр, прежде всего капиллярную щель, канюлю, тест-элемент для определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в биологической жидкости и распределительный элемент для распределения взятой пробы биологической жидкости, прежде всего способствующую распространению пробы сетку, при необходимости снабженную покрытием из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов, или полимерную пленку, при необходимости снабженную покрытием из металла и/или металлического сплава и/или оксида металла и/или смеси оксидов металлов.

16. Аналитическое вспомогательное средство согласно одному из вариантов 1-16, которое представляет собой игловидный элемент пробоотборного устройства для забора биологической жидкости.

17. Способ изготовления аналитического вспомогательного средства, имеющего поверхность, которая по меньшей мере частично снабжена гидрофильным покрытием, заключающийся в том, что

(а) подготавливают аналитическое вспомогательное средство,

(б) наносят покрытие на аналитическое вспомогательное средство путем его введения в контакт со смесью G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и наночастицы с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008, в пределах от 1 до 500 нм, при этом такие наночастицы содержат группы структуры (I) и/или структуры (II)

где R в каждой из групп структуры (I) независимо выбран из группы, включающей Н, металлсодержащий ион,

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н и алкила, R^a, R^b и R^c независимо друг от друга представляют собой необязательно замещенные остатки, выбранные из группы, включающей Н, алкил, арил, гетероарил, циклоалкил, циклогетероалкил, алкенил и алкоксиалкил, а n, m и p независимо друг от друга обозначают 0 или 1, и

М⁺ обозначает ион металла, а A^- обозначает физиологически совместимый анион,

(в) полученное на стадии (б) аналитическое вспомогательное средство подвергают сушке и

(г) полученное на стадии (в) вспомогательное средство при необходимости подвергают стерилизации,

при этом введение в контакт на стадии (б) в предпочтительном варианте предусматривает нанесение покрытия методом погружения и/или методом распыления и/или контактным методом, а аналитическое вспомогательное средство и/или его поверхность в предпочтительном варианте по меньшей мере частично образованы металлом и/или металлическим сплавом и/или оксидом металла и/или смесью оксидов металлов и/или смешанным оксидом металлов.

18. Способ согласно варианту 17, при осуществлении которого снабжаемую покрытием поверхность аналитического вспомогательного средства подвергают перед выполнением стадии (б) обработке по меньшей мере одним травильным средством и/или плазмой или коронным разрядом.

19. Способ согласно варианту 17 или 18, при осуществлении которого по меньшей мере одной дисперсионной средой служит вода, а смесь G предпочтительно имеет значение pH в пределах от 2 до 10.

20. Способ согласно одному из вариантов 17-19, при осуществлении которого наночастицы содержат группы структуры (I), где от 10 до 40% всех групп R представляют собой

21. Аналитическое вспомогательное средство, изготавливаемое или изготовленное способом согласно одному из вариантов 17-20.

22. Аналитическое вспомогательное средство согласно варианту 21, которое представляет собой игловидный элемент пробоотборного устройства для забора биологической жидкости.

23. Пробоотборное устройство для забора биологической жидкости, имеющее по меньшей мере одно аналитическое вспомогательное средство согласно одному из предыдущих, относящихся к нему вариантов, при условии, что такое аналитическое вспомогательное средство выбрано из группы, включающей игловидный элемент и тест-элемент.

24. Применение наночастиц с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008, в пределах от 1 до 500 нм в качестве гидрофильного покрытия поверхности аналитического вспомогательного средства, предпочтительно в качестве гидрофильного покрытия игловидного элемента пробоотборного устройства для забора биологической жидкости, при этом такие наночастицы содержат группы структуры (I) и/или структуры (II)

где R в каждой из групп структуры (I) независимо выбран из группы, включающей Н, металлсодержащий ион,

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н и алкила, R^a, R^b и R^c независимо друг от друга представляют собой необязательно замещенные остатки, выбранные из группы, включающей Н, алкил, арил, гетероарил, циклоалкил, циклогетероалкил, алкенил и алкоксиалкил, а n, m и p независимо друг от друга обозначают 0 или 1, и

М⁺ обозначает ион металла, а A^- обозначает физиологически совместимый анион.

Краткое описание чертежа

Другие аспекты и отличительные особенности изобретения вытекают из последующего описания предпочтительных вариантов его осуществления, прежде всего в сочетании с зависимыми пунктами формулы изобретения. При этом конкретные отличительные особенности изобретения могут быть реализованы индивидуально или в различных сочетаниях между собой. Изобретение, однако, не ограничено этими предпочтительными вариантами его осуществления.

На прилагаемом к описанию единственном чертеже показано пробоотборное устройство, выполненное по одному из вариантов.

Описание вариантов осуществления изобретения

На прилагаемом к описанию чертеже в предельно упрощенном виде сбоку и в разрезе схематично показано предлагаемое в изобретении пробоотборное устройство 110, выполненное по одному из возможных вариантов. Однако изобретение может использоваться также применительно к пробоотборным устройствам и аналитическим вспомогательным средствам множества иных типов.

Пробоотборное устройство 110 имеет схематично показанный на чертеже игловидный элемент 112 с острием 114, которое при перемещении игловидного элемента 112 в направлении 116 прокалывания прокалывает или прорезает кожу пользователя. Игловидный элемент 112 может приводиться в движение, например, приводом 118, который возможно предусмотрен в пробоотборном устройстве 110 и показан на чертеже схематично и который может иметь различное, известное специалисту исполнение. Привод 118 может обеспечивать подачу игловидного элемента 112 в направлении 116 прокалывания и при определенных условиях также возвратное движение игловидного элемента 112 в направлении, противоположном направлению прокалывания.

Игловидный элемент 112 в показанном на чертеже варианте или же в других вариантах может, кроме того, дополнительно иметь по меньшей мере одну капиллярно-активную поверхностную структуру в виде, например, капиллярной структуры 120, например, по меньшей мере одной капиллярной щели, которая может проходить прежде всего параллельно направлению 116 прокалывания. Вместе с тем возможны и иные варианты выполнения капиллярной структуры 120. Капиллярная структура 120 может служить, например, для всасывания и/или транспорта пробы биологической жидкости в процессе взятия такой пробы, когда игловидный элемент 112 проникает в ткань организма. Транспорт или всасывание пробы может происходить, например, под действием капиллярных сил.

Игловидный элемент 112 имеет далее по меньшей мере одно гидрофильное покрытие 122, предпочтительно в зоне капиллярной структуры 120. Возможные варианты выполнения такого гидрофильного покрытия 122, а также возможные способы и примеры его нанесения более подробно поясняются ниже.

Пробоотборное устройство 110 может иметь далее по меньшей мере один тест-элемент 124, например, с по меньшей мере одним химически активным тест-покрытием, для определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в биологической жидкости. Такой тест-элемент имеет, например, по меньшей мере один тест-участок, т.е. по меньшей мере одну зону с химически активным тест-покрытием. На чертеже тест-элемент 124 условно изображен как выполненный отдельно от игловидного элемента 112 тест-элемент 124, который может быть расположен, например, в или на корпусе 126 пробоотборного устройства 110, например, магазинном корпусе. Так, например, после взятия пробы игловидный элемент 112 с капиллярной структурой 120 может приближаться к тест-элементу 124 для передачи на него пробы биологической жидкости или ее части из капиллярной структуры 120. С этой целью, например, в пробоотборном устройстве 110 может быть предусмотрен привод 128, которым игловидный элемент 112 или его часть после взятия пробы перемещается в направлении 130 к тест-элементу 124. Однако альтернативно этому или дополнительно к этому существуют и другие возможности по передаче биологической жидкости из капиллярной структуры 120 и/или от игловидного элемента 112 на тест-элемент 124, например, путем перемещения игловидного элемента 112 при его возвратном движении после взятия пробы по приемлемой траектории мимо тест-элемента 124. Однако еще одна альтернативная или дополнительная возможность состоит также в полной или частичной интеграции возможно предусмотренного тест-элемента в игловидный элемент 112, например, на конце его капиллярной структуры 120.

Ниже рассмотрены различные примеры по изготовлению аналитических вспомогательных средств с гидрофильным покрытием.

Примеры

Пример 1: Нанесение покрытия на стенки капилляров и контроль стойкости гидрофилизируюших средств Применяемые материалы:

- капилляры с поперечным сечением 120x80 мкм

- гранулят Makrolon^® 2458 (фирма Bayer)

Материалы для нанесения покрытия:

1. аргоновая плазма

2. гепарин

3. Carbopol^® 971PNF (натриевая соль частично сшитой высокомолекулярной полиакриловой кислоты) (коммерчески доступный продукт, например, фирмы Lubrizol)

4. Mega 8 (октаноил-N-метилглюкамид) (коммерчески доступный продукт, например, фирмы Dojindo)

5. ДОСН (диоктилсукцинат натрия) (коммерчески доступный продукт, например, фирмы Cytec Industries B.V.)

6. ПВС 28-99 (поливиниловый спирт) (коммерчески доступный продукт, например, фирмы Fluka)

7. ПВП К15 (поливинилпирролидон) (коммерчески доступный продукт, например, фирмы Aldrich)

8. Bindzil^® СС30 (дисперсия кремнеземных наночастиц) (фирма Akzo Nobel)

9. Ludox^® АМ-30 (дисперсия кремнеземных наночастиц) (коммерчески доступный продукт, например, фирмы Aldrich)

10. Ludox^® AS-30 (дисперсия кремнеземных наночастиц) (коммерчески доступный продукт, например, фирмы Aldrich)

11. Bindzil^® 2034DI (дисперсия кремнеземных наночастиц) (коммерчески доступный продукт, например, фирмы Akzo-Nobel, соответственно фирмы eka)

12. КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза, молекулярная масса 700000 г/моль, степень замещения (СЗ) 0,9) (коммерчески доступный продукт, например, фирмы Aldrich)

13. Bindzil^® СС301 (дисперсия кремнеземных наночастиц) (фирма Akzo Nobel)

14. Bindzil^® СС401 (дисперсия кремнеземных наночастиц) (фирма Akzo Nobel)

15. Bindzil^® 30/360 (дисперсия кремнеземных наночастиц) (фирма Akzo Nobel)

Общая методика 1 (а) нанесения покрытия на стенки капилляров

Покрытие наносят, давая водным дисперсиям или растворам материалов для нанесения покрытия затекать в капилляры с поперечным сечением 120×80 мкм исключительно под действием капиллярных сил до полного заполнения капилляров (примерно 35 нл). Затем покрытие кратковременно сушат феном при комнатной температуре или путем нагрева до 140°C.

Перед нанесением покрытия повышают смачиваемость стенок капилляров путем плазменной обработки.

Общая методика 1 (б) плазменной обработки стенок капилляров

Капилляры в течение 30 с обрабатывают в плазменной печи (изготовитель Plateg) при давлении аргона 50 мбар и мощности микроволногового излучения 400 Вт.

Общая методика 1 (в) стерилизации

Стерилизацию проводят путем обработки бета-излучением в дозе 25 кГр.

Пример 1.1: Стойкость гидрофилизирующих средств в присутствии материала Makrolon^®

Стойкость различных гидрофилизирующих средств в присутствии летучих компонентов упаковочных материалов исследовали на примере материала Makrolon^® в качестве подобного упаковочного материала, для чего по 6 снабженных покрытием согласно общей методике 1(a) капилляров, которые до нанесения покрытия подвергали плазменной обработке согласно общей методике 1(6), совместно с гранулятом Makrolon^® 2458, взятым порциями по 4 г, или без такого гранулята помещали в пакет из полиэтилентерефталата (ПЭТФ-пакет), запечатывали его термосвариванием и хранили в течение указанного ниже периода времени. Если не указано иное, все пакеты стерилизовали бета-излучением в дозе 25 кГр. В ходе экспериментов измеряли время заполнения капилляров по длине 4 мм. При измерении использовали кровь с гепарином под обозначением НК 44. Полученные результаты приведены ниже в таблице 1.

*Примечание: не соответствует изобретению.

Полученные результаты подтверждают, что предлагаемые в изобретении покрытия даже после хранения в ПЭТФ-пакетах в присутствии материала Makrolon^® обеспечивают возможность заполнения капилляров с поперечным сечением 120x80 мкм на длину 4 мм в течение менее 400 мс.

Пример 1.2: Стойкость гидрофилизирующих средств в присутствии материала Zylar^®

Стойкость различных гидрофилизирующих средств в присутствии летучих компонентов упаковочных материалов исследовали также на примере материала Zylar^®, который содержит летучие вещества в повышенном по сравнению с материалом Makrolon^® количестве, для чего по 6 снабженных покрытием согласно общей методике 1(а) капилляров, которые до нанесения покрытия подвергали плазменной обработке согласно общей методике 1(б), хранили совместно с изделиями, полученными литьем под давлением из материала Zylar^® 220 (сополимер метилметакрилата с бутадиеном и стиролом, производитель Ineos-Nova, толщина примерно 1,5 мм, масса 4 г). В ходе экспериментов измеряли время заполнения капилляров по длине 4 мм. При измерении использовали кровь с гепарином под обозначением НК 44. Полученные результаты приведены ниже в таблице 2.

В присутствии материала Zylar^® покрытия с кремнеземными наночастицами, модифицированными органическими группами, обладают преимуществами перед кремнеземными наночастицами, не модифицированными такими органическими группами.

Пример 1.3 (сравнительный): Стойкость гидрофилизирующих средств в присутствии материала Zylar^® при использовании не соответствующего изобретению покрытия

В качестве сравнительного примера в целях сопоставления предлагаемых в изобретении покрытий с не соответствующими изобретению покрытиями повторяли пример 1.2 за исключением того, что использовали не соответствующие изобретению покрытия. В качестве материала для нанесения покрытия при этом использовали смеси из карбоксиметилцеллюлозы с ДОСН, т.е. наносили покрытия, описанные в EP 2014727 A1. Покрытия наносили, приготавливая сначала водный раствор карбоксиметилцеллюлозы и примешивая к нему затем соответствующее количество ДОСН. Полученный водный раствор использовали для нанесения из него покрытия согласно общей методике 1(a).

Стойкость покрытий, нанесенных из соответствующих смесей КМЦ и ДОСН, в присутствии летучих компонентов упаковочных материалов также определяли в соответствии с примером 1.2 на примере материала Zylar^®.

Полученные результаты приведены ниже в таблице 3.

В присутствии материала Zylar^® капилляры с покрытием из смеси КМЦ и ДОСН не заполнялись кровью уже после хранения в течение 1 недели.

Перечень ссылочных обозначений

110 пробоотборное устройство

112 игловидный элемент

114 острие

116 направление прокалывания

118 привод

120 капиллярная структура

122 гидрофильное покрытие

124 тест-элемент

126 корпус

128 привод

130 направление перемещения

Группа изобретений относится к области медицины. Предложено гидрофильное покрытие, нанесенное по меньшей мере на часть поверхности вспомогательного средства, используемого в устройстве для целей отбора и/или анализа пробы биологической жидкости, где указанное покрытие содержит наночастицы с кремнеземной структурой и средним размером 1-500 нм, включающие группы структуры (I). Также предложены: способ изготовления указанного гидрофильного покрытия на вспомогательном средстве для отбора и/или анализа пробы биологической жидкости; вспомогательное средство, полученное указанным способом; пробоотборное устройство для забора биологической жидкости, имеющее данное вспомогательное устройство. Кроме того, изобретение касается применения указанных наночастиц с кремнеземной структурой в качестве гидрофильного покрытия. Группа изобретений обеспечивает высокую смачиваемость и высокую стабильность предложенного гидрофильного покрытия. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 4 пр.

1. Гидрофильное покрытие, нанесенное на вспомогательное средство, используемое в устройстве для целей отбора и/или анализа пробы биологической жидкости, где по меньшей мере часть поверхности вспомогательного средства снабжена гидрофильным покрытием, где покрытие содержит наночастицы с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008, в пределах от 1 до 500 нм, при этом такие наночастицы содержат группы структуры (I)

где R в каждой из групп структуры (I) независимо выбран из группы, включающей Н, металлсодержащий ион,

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н, метила, этила, пропила, изопропила, бутила, втор-бутила и трет-бутила,

R^a, R^b и R^c независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, алкильные остатки, выбранные из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, бутил, втор-бутил и трет-бутил, алкиоксиалкильные остатки, которые, могут быть замещены 2 раза гидроксилами или 1 раз 3-членным гетероциклоалкилом, содержащим в качестве гетероатома кислород, а алкил выбран из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, бутил, втор-бутил и трет-бутил, a n, m и p независимо друг от друга обозначают 0 или 1,

где вспомогательное средство выбрано из группы, включающей игловидный элемент, прежде всего ланцет, капилляр, прежде всего капиллярную щель, канюлю, тест-элемент для определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в биологической жидкости и распределительный элемент для распределения взятой пробы биологической жидкости, прежде всего способствующую распространению пробы сетку, при необходимости снабженную покрытием из металла, и/или металлического сплава, и/или оксида металла, и/или смеси оксидов металлов, или полимерную пленку, при необходимости снабженную покрытием из металла, и/или металлического сплава, и/или оксида металла, и/или смеси оксидов металлов.

2. Гидрофильное покрытие по п. 1, у которого R выбран из группы, включающей Н, ион щелочноземельного металла, ион щелочного металла,

а М⁺ представляет собой Аl⁺.

3. Гидрофильное покрытие по п. 1 или 2, у которого кремнеземная структура наночастиц содержит по меньшей мере один примесный атом, выбранный из группы, включающей Sn, Ti, Zr, Ge, In, Ga, Al и В, предпочтительно представляющий собой Аl.

4. Гидрофильное покрытие по п. 1 или 2, у которого наночастицы имеют средний размер в пределах от 1 до 100 нм, предпочтительно в пределах от 1 до 50 нм, более предпочтительно в пределах от 3 до 20 нм.

5. Гидрофильное покрытие по п. 1 или 2, у которого от 10 до 40% всех групп R представляют собой

6. Гидрофильное покрытие по п. 4, у которого группа формулы (I) имеет структуру формулы (Iа) или (Ib)

где R^b и R^c независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н и алкильные остатки, выбранные из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, бутил, втор-бутил и трет-бутил.

7. Гидрофильное покрытие по п. 1 или 2, у которого гидрофильное покрытие образовано наночастицами с кремнеземной структурой.

8. Гидрофильное покрытие по пп. 1, 2 или 6, наносимое по меньшей мере частично на поверхность, которая по меньшей мере частично образована металлом, и/или металлическим сплавом, и/или оксидом металла, и/или смесью оксидов металлов.

9. Гидрофильное покрытие по пп. 1, 2 или 6, у которого наночастицы имеют средний размер в пределах от 1 до 100 нм, а гидрофильное покрытие имеет толщину, прежде всего среднюю толщину, максимум 500 нм, предпочтительно максимум 300 нм, прежде всего максимум 100 нм.

10. Гидрофильное покрытие по пп. 1, 2 или 6, у которого поверхность гидрофильного покрытия характеризуется краевым углом смачивания водой менее 50°, измеряемым преимущественно в соответствии со стандартом DIN 55660.2.

11. Гидрофильное покрытие по пп. 1, 2 или 6, где вспомогательное средство представляет собой игловидный элемент (112) пробоотборного устройства (110) для забора биологической жидкости.

12. Способ изготовления гидрофильного покрытия на вспомогательном средстве для отбора и/или анализа пробы биологической жидкости, в котором по меньшей мере часть поверхности вспомогательного средства снабжена гидрофильным покрытием, заключающийся в том, что

(а) наносят покрытие на аналитическое вспомогательное средство, где вспомогательное средство выбрано из группы, включающей игловидный элемент, прежде всего ланцет, капилляр, прежде всего капиллярную щель, канюлю, тест-элемент для определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в биологической жидкости и распределительный элемент для распределения взятой пробы биологической жидкости, прежде всего способствующую распространению пробы сетку, при необходимости снабженную покрытием из металла, и/или металлического сплава, и/или оксида металла, и/или смеси оксидов металлов, или полимерную пленку, при необходимости снабженную покрытием из металла, и/или металлического сплава, и/или оксида металла, и/или смеси оксидов металлов, путем его введения в контакт со смесью G, содержащей по меньшей мере одну дисперсионную среду и наночастицы с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008, в пределах от 1 до 500 нм, при этом такие наночастицы содержат группы структуры (I)

где R в каждой из групп структуры (I) независимо выбран из группы, включающей Н, металлсодержащий ион,

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н, метила, этила, пропила, изопропила, бутила, втор-бутила и трет-бутила,

R^a, R^b и R^c независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, алкильные остатки, выбранные из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, бутил, втор-бутил и mpem-бутил, алкиоксиалкильные остатки, которые могут быть замещены 2 раза гидроксилами или 1 раз 3-членным гетероциклоалкилом, содержащим в качестве гетероатома кислород, а алкил выбран из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, бутил, втор-бутил и трет-бутил, a n, m и р независимо друг от друга обозначают 0 или 1,

(б) полученное на стадии (а) аналитическое вспомогательное средство подвергают сушке и

(в) полученное на стадии (б) вспомогательное средство при необходимости подвергают стерилизации,

при этом введение в контакт на стадии (а) предусматривает нанесение покрытия методом погружения, и/или методом распыления, и/или контактным методом, а аналитическое вспомогательное средство и/или его поверхность предпочтительно по меньшей мере частично образованы металлом, и/или металлическим сплавом, и/или оксидом металла, и/или смесью оксидов металлов, и/или смешанным оксидом металлов.

13. Способ по п. 12, при осуществлении которого снабжаемую покрытием поверхность аналитического вспомогательного средства подвергают перед выполнением стадии (б) обработке по меньшей мере одним травильным средством и/или плазмой.

14. Способ по п. 12 или 13, при осуществлении которого по меньшей мере одной дисперсионной средой служит вода, а смесь G предпочтительно имеет значение рН в пределах от 2 до 10.

15. Способ по п. 12 или 13, при осуществлении которого наночастицы содержат группы структуры (I), где от 10 до 40% всех групп R представляют собой

16. Вспомогательное средство для отбора и/или анализа пробы биологической жидкости, изготавливаемое или изготовленное способом по одному из пп. 12-15, где вспомогательное средство выбрано из группы, включающей игловидный элемент, прежде всего ланцет, капилляр, прежде всего капиллярную щель, канюлю, тест-элемент для определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в биологической жидкости и распределительный элемент для распределения взятой пробы биологической жидкости, прежде всего способствующую распространению пробы сетку, при необходимости снабженную покрытием из металла, и/или металлического сплава, и/или оксида металла, и/или смеси оксидов металлов, или полимерную пленку, при необходимости снабженную покрытием из металла, и/или металлического сплава, и/или оксида металла, и/или смеси оксидов металлов.

17. Вспомогательное средство по п. 16, которое представляет собой игловидный элемент пробоотборного устройства для забора биологической жидкости.

18. Пробоотборное устройство (110) для забора биологической жидкости, имеющее по меньшей мере одно вспомогательное средство по п. 16 или изготовленное способом по пп. 12-15 при условии, что такое вспомогательное средство выбрано из группы, включающей игловидный элемент (112) и тест-элемент.

19. Применение наночастиц с кремнеземной структурой и со средним размером, определяемым в соответствии со стандартом DIN ISO 22412: 2008, в пределах от 1 до 500 нм в качестве гидрофильного покрытия, наносимого на поверхность вспомогательного средства для отбора и/или анализа пробы биологической жидкости, предпочтительно в качестве гидрофильного покрытия (122) игловидного элемента (112) пробоотборного устройства (110) для забора биологической жидкости, при этом такие наночастицы содержат группы структуры (I)

где R в каждой из групп структуры (I) независимо выбран из группы, включающей Н, металлсодержащий ион,

где R^w, R^x, R^y и R^z независимо друг от друга выбраны из Н, метила, этила, пропила, изопропила, бутила, втор-бутила и трет-бутила,

R^a, R^b и R^с независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, алкильные остатки, выбранные из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, бутил, втор-бутил и трет-бутил, алкиоксиалкильные остатки, которые могут быть замещены 2 раза гидроксилами или 1 раз 3-членным гетероциклоалкилом, содержащим в качестве гетероатома кислород, а алкил выбран из группы, включающей метил, этил, пропил, изопропил, бутил, втор-бутил и трет-бутил, a n, m и p независимо друг от друга обозначают 0 или 1, где

вспомогательное средство выбрано из группы, включающей игловидный элемент, прежде всего ланцет, капилляр, прежде всего капиллярную щель, канюлю, тест-элемент для определения по меньшей мере одного анализируемого вещества в биологической жидкости и распределительный элемент для распределения взятой пробы биологической жидкости, прежде всего способствующую распространению пробы сетку, при необходимости снабженную покрытием из металла, и/или металлического сплава, и/или оксида металла, и/или смеси оксидов металлов, или полимерную пленку, при необходимости снабженную покрытием из металла, и/или металлического сплава, и/или оксида металла, и/или смеси оксидов металлов.