DE2551004A1 - Determn. of glucose by oxidn. on supported glucose oxidase - and polarographic determn. of hydrogen peroxide formed, esp. for analysis of blood serum - Google Patents

Determn. of glucose by oxidn. on supported glucose oxidase - and polarographic determn. of hydrogen peroxide formed, esp. for analysis of blood serum

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DE2551004A1 DE19752551004 DE2551004A DE2551004A1 DE 2551004 A1 DE2551004 A1 DE 2551004A1 DE 19752551004 DE19752551004 DE 19752551004 DE 2551004 A DE2551004 A DE 2551004A DE 2551004 A1 DE2551004 A1 DE 2551004A1
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Abstract

Glucose is determined in an aq. sample by (a) diluting the sample in an aq. diluent buffered to pH 4-8 (pref. 5-7), (b) passing the dil. sample through a bed of glucose oxidase held on a solid carrier, with a residence time sufficient to oxidise the glucose, with formation of H2O2, (c) removing the mixt. from the bed and passing it into direct contact with a system of polarographic electrodes, (d) determining the H2O2 polarographically by determn. of the electric current, which is directly proportional to the H2O2 concn., and (e) calculating the glucose concn. from this current. Claimed apparatus consists of a reaction chamber, with sample inlet and prod. outlet, and contg. the bed of supported enzyme, and a polarographic cell attached to the prod. outlet. The cell consists of a tubular chamber, with inlet and outlet, contg. a system of polarographic electrodes which are in direct contact with the sample; the electrodes are connected to an ampere meter for determn. of the current developed in the cell.

Description

Glukoseanalyse Glucose analysis

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung und Analyse von Glukose. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Analyse von Glukose in physiologischen Medien, wie zum Beispiel Elut und Urin, und anderen wäßrigen Proben, die von medizinischem und industriellem Interesse sind.The invention relates to a method and an apparatus for the determination and analysis of glucose. In particular, this relates to Invention to the analysis of glucose in physiological media, such as Elut and urine, and other aqueous specimens from medical and industrial Are interested.

Im medizinischen Bereich liegt ein großer Bedarf an einem schnellen und genauen analytischen Verfahren zur Bestimmung von Glukose im Blutserum heutzutage vor. Als Ergebnis der jüngsten Fortschritte in der Enzym-Chemie wurde der Entwicklung analytischer Methoden für Glukose, die auf der enzymatischen Oxidation von Glukose in Gegenwart von Glukose-Oxidase basieren, viel Aufmerksamkeit gewidmet. Die Reaktion läuft entsprechend folgender Gleichung ab: Glukose + Sauerstoff Glukose-Oxidase Glukonsäure + Wasserstoffperoxid.In the medical field, there is a great need for a fast one and accurate analytical methods for determining glucose in blood serum nowadays before. As a result of recent advances in enzyme chemistry, it has been developing analytical methods for glucose based on the enzymatic oxidation of glucose Much attention has been paid to them based in the presence of glucose oxidase. The reaction runs according to the following equation: Glucose + oxygen Glucose oxidase gluconic acid + hydrogen peroxide.

Diese Gleichung ist eine Vereinfachung des komplexen Gleichgewichtes, das zwischen den Alpha- und Beta-Anomeren der Glukose, Wasserstoffperoxid, Glukolacton, und Glukonsäure in Gegenwart von Glukose-Oxidase vorliegt, und zeiot, daß die Glukose als Funktion des Sauerstoffverbrauches oder der Zunahme an Wasserstoffperoxid oder Glukonsäure gemessen werden kann, Viele Verfahren, die auf dieser Gleichung beruhen, sind bisher beschrieben worden. Wie aus der folgenden Erläuterung deutlich wird, unterliegen diese Verfahren einer oder mehreren ernstlichen Beschränkungen, die ihre Verwendung im klinischen Labor beeinträchtigen. Viele dieser Ausführungsarten beinhalten einen Massentransport von entweder Sauerstoff oder Glukose durch eine semipermeable Membran und durch eine Membran-Flüssigkeit-Grenzfläche und sind dadurch nur mit Einschränkungen anwendbar.This equation is a simplification of the complex equilibrium, that between the alpha and beta anomers of glucose, hydrogen peroxide, glucolactone, and gluconic acid is present in the presence of glucose oxidase, and zeiot that the glucose as a function of oxygen consumption or the increase in hydrogen peroxide or Gluconic acid can be measured, Many methods based on this equation have been described so far. As can be seen from the following explanation, these procedures are subject to one or more serious limitations, the affect their use in the clinical laboratory. Many of these styles involve a mass transport of either oxygen or glucose through a semipermeable membrane and through a membrane-liquid interface and are thereby only applicable with restrictions.

Ein solches Verfahren ist beschrieben in dem Artikel "An Enzyme Electrode for the Amperometric Determination of Glucose" von G. G, Guilbault und G.J. Lubrano in Analytica Chimica Acta 64, (1973) Seiten 439-455. Dieser Artikel beschreibt ein Enzym-Elektrodenverfahren zur Bestimmung- von Glukose durch direkte amperometrische Messung von Wasserstoffperoxid. Die Enzymelektrode ist so aufgebaut, daß Glukose-Oxidase in oder unter einer glukosepermeablen Membran auf einer polarographischen Elektrode immobilisiert wird. Wenn diese Elektrode in eine Glukoselösung gebracht wird, diffundiert Glukose durch die Membran, wo sie durch die Glukose-Oxidase oxidiert wird, um Wasserstoffperoxid zu ergeben.Such a method is described in the article "An Enzyme Electrode for the Amperometric Determination of Glucose "by G. G, Guilbault and G.J. Lubrano in Analytica Chimica Acta 64, (1973) pp. 439-455. This article describes a Enzyme-electrode method for the determination of glucose by direct amperometric Measurement of hydrogen peroxide. The enzyme electrode is constructed in such a way that glucose oxidase in or under a glucose-permeable membrane on a polarographic electrode is immobilized. When this electrode is placed in a glucose solution, it diffuses Glucose crosses the membrane, where it passes through the Glucose oxidase oxidizes to give hydrogen peroxide.

Während diese Vorrichtunq für viele Zwecke geeignet ist, ist sie von sich aus durch die Permeation der Glukose durch die Membran begrenzt. Außerdem macht die Immobilisierung der Glukose-Oxidase direkt auf der Elektrode eine Auswechslung oder Instandsetzung der vollständigen Elektrodenanordnung notwendig, im Fall daß die Glukose-Oxidase denaturiert wird.While this device is suitable for many purposes, it is of is limited by the permeation of glucose through the membrane. Also makes the immobilization of glucose oxidase directly on the electrode means a replacement or repair of the complete electrode arrangement is necessary in the event that the glucose oxidase is denatured.

Dies kann in einem modernen analytischen Labor, wo einige Hundert Blutproben täglich bearbeitet werden, zeitraubend und teuer sein.This can be done in a modern analytical laboratory where a few hundred Blood samples processed daily can be time consuming and expensive.

US-Patent 3 539 455 offenbart ein anderes polarographisches Membran-Elektrodenverfahren zur Glukoseanalyse. Nach dieser Ausführungsart durchdringt die Glukose der Probe eine Membran, um mit einer Menge einer Lösung löslicher Glukoseoxidase zu reagieren, um Wasserstoffperoxid zu erzeugen, das polarographisch gemessen wird. Diese Arbeitsweise ist meinbranabhängig und entsprechend beschränkt und setzt keine immobilisierten Enzyme ein.U.S. Patent 3,539,455 discloses another polarographic membrane electrode method for glucose analysis. In this embodiment, the glucose permeates the sample a membrane to react with a quantity of a solution of soluble glucose oxidase, to produce hydrogen peroxide, which is measured polarographically. This way of working is dependent on my band and accordingly limited and does not set any immobilized Enzymes.

Viele andere polarographische Membranverfahren sind vorgeschlagen worden, bei denen die enzymatische Oxidation von Glukose zu Glukonsäure und Wasserstoffperoxid als Funktion der verbrauchten Sauerstoffmenge gemessen wird. Solche Verfahren verwenden normalerweise eine Sauerstoffelektrode mit einer Membran des Typs, der im US-Patent 2 913 836 offenbart worden ist. Solche Verfahren werden in den US-Patenten 3 512 517; 3 542 662; sowie in den Artikeln "A New Principle of Enzymatic Analysis" von H.U.Many other polarographic membrane methods are suggested which involve the enzymatic oxidation of glucose to gluconic acid and hydrogen peroxide is measured as a function of the amount of oxygen consumed. Use such procedures usually an oxygen electrode with a membrane of the type described in U.S. Patent 2,913,836. Such procedures are in US patents 3,512,517; 3,542,662; as well as in the articles "A New Principle of Enzymatic Analysis" by H.U.

Bergmeyer und A. Hagen aufgezeigt, die in der Z. Anal. Chem.Bergmeyer and A. Hagen, which in the Z. Anal. Chem.

261, 333-336, (1972) erschienen sind; sowie "The Enzyme Electrode" von S.J. Updike und G.P. Hicks, erschienen in Nature, Vol. 214, 986-988, (1967); Studies on Conditions for the Polarographic Determination of Glucose with Glucose Oxidase" von M. Jemmali und R. Rodriquez-Kabana, erschienen in Clinica Chimica Acta 42 (1972) 153-159; und "Immobilized Enzymes A Prototype Apparatus for Oxidase Enzymes in Chemical Analysis Utilizing Covalently Bound Glucose Oxidase" von M.K.261, 333-336, (1972); as well as "The Enzyme Electrode" by S.J. Updike and G.P. Hicks, published in Nature, Vol. 214, 986-988, (1967); Studies on Conditions for the Polarographic Determination of Glucose with Glucose Oxidase "by M. Jemmali and R. Rodriquez-Kabana, published in Clinica Chimica Acta 42 (1972) 153-159; and "Immobilized Enzymes A Prototype Apparatus for Oxidase Enzymes in Chemical Analysis Utilizing Covalently Bound Glucose Oxidase "by M.K.

Weibel, W. Dritschilo, H.J. Bright und A.E. Humphrey, erschienen in Analytical Biochemistry 52, 402-414 (1973).Weibel, W. Dritschilo, H.J. Bright and A.E. Humphrey, published in Analytical Biochemistry 52, 402-414 (1973).

Diese Meßverfahren sind von sich aus durch die Diffusion des Sauerstoffs durch eine permiselektive Membran begrenzt.These measuring methods are inherent in the diffusion of oxygen limited by a permiselective membrane.

Im US-Patent 3 707 455 wird eher ein potentiometrisches als ein polarografisches Verfahren gezeigt, bei dem die Glukose eine Membran zur Reaktionskammer durchdringt, die lösliche Glukose-Oxidase enthält, und die entstandene Zunahme an Glukonsäure wird potentiometrisch ermittelt.In U.S. Patent 3,707,455, potentiometric rather than polarographic is used Method shown in which the glucose penetrates a membrane to the reaction chamber, which contains soluble glucose oxidase, and the resulting increase in gluconic acid is determined potentiometrically.

Andere Ausführungsarten von allgemeinerem Interesse, die die Glukose als Funktion verschiedener sekundärer chemischer Reaktionen messen, werden in den US-Patenten 3 591 480; 3 623 960; 3 770 607 offenbart, sowie in den Artikeln "Electrochemical-Enzymatic Analysis of Blood Glucose and Lactate" von D.L. Williams, A.R. Doig, Jr., und A. Korosi, erschienen in Analytical Chemistry, Vol. 42, No. 1, (1970); "Ion-Electrode Based Automatic Glucose Analysis System?1 von R.A. Lienado und G.A. Rechnitz, erschienen in Analytical Chemistry, Vol. 45, No. 13, (1973); und Enzyme Electrode for Glucose Based on an Iodide Membrane Sensor" von G. Nagy, L.H. Von Storp und G.G. Guilbault, erschienen in Analytical Chimica Acta, 66, (1973), 443-455.Other types of more general interest involving glucose measure as a function of various secondary chemical reactions are in the U.S. Patents 3,591,480; 3,623,960; 3,770,607 and in the articles "Electrochemical-Enzymatic Analysis of Blood Glucose and Lactate "by D.L. Williams, A.R. Doig, Jr., and A. Korosi, published in Analytical Chemistry, Vol. 42, No. 1, (1970); "Ion-Electrode Based Automatic Glucose Analysis System? 1 by R.A. Lienado and G.A. Rechnitz, published in Analytical Chemistry, Vol. 45, No. 13, (1973); and enzymes Electrode for Glucose Based on an Iodide Membrane Sensor "by G. Nagy, L.H. Von Storp and G.G. Guilbault, published in Analytical Chimica Acta, 66, (1973), 443-455.

Bei den oben beschriebenen bekannten polarografischen Systemen zur Messung von Glukose, bei denen Wasserstoffperoxid direkt bestimmt wird, wird immer eine Membran wegen der möglichen Beeinflussung und der Vergiftung der Elektrode mit Fremdstoffen aus der Probe benötigt. Die vorliegende Erfindung sieht ein analytisches Verfahren für Glukose durch direkte polarografische Bestimmung von Wasserstoffperoxid vor, das keine Membran benötigt.In the known polarographic systems described above for Measurement of glucose, at which hydrogen peroxide is determined directly, is always a membrane because of the possible interference and poisoning of the electrode with foreign matter from the sample. The present invention provides an analytical one Method for glucose by direct polarographic determination of hydrogen peroxide that does not require a membrane.

Bei der vorliegenden Erfindung durchläuft eine geringe Menge der Glukoseprobe, verglichen mit dem Volumen eines beständig fließenden wäßrigen, gepufferten Verdünnungsstroms, durch eine Reaktionskammer, die eine Schicht immobilisierter Glukoseoxidase enthält, wo sie zu Wasserstoffperoxid oxidiert wird, während sie die Schicht durchdringt oder durchsickert. Die Reaktionskammer besitzt einen Probeneinlaß und einen Reaktionsprodukt-Auslaß. Der Strom des Reaktionsproduktes führt von der Kammer zu einer polarografischen Zelle. Dies bewirkt eine kurze Berührungszeit zwischen den Elektroden und der Glukoseprobe, und eine Elektrodenbeeinflussung und Vergiftung ist nicht wesentlich, so daß eine Membran nicht benötigt wird. Die Elektrode spricht sehr viel schneller an, und die Empfindlichkeit und die Reproduzierbarkeit sind bei der vorliegenden Erfindung gesteigert, vergl-ichen mit den Verfahren, die durch einen Membran-Diffusionsschritt beschränkt sind.In the present invention, a small amount of the glucose sample passes through compared to the volume of a steady flowing aqueous, buffered dilution stream, through a reaction chamber containing a layer of immobilized glucose oxidase, where it is oxidized to hydrogen peroxide as it penetrates the layer or leaked. The reaction chamber has a sample inlet and a reaction product outlet. The flow of the reaction product leads from the chamber to a polarographic one Cell. This causes a short contact time between the electrodes and the glucose sample, and electrode interference and poisoning are not essential, so that a Membrane is not needed. the Electrode speaks much faster on, and the sensitivity and reproducibility are with the present Invention increased, compared with the method by a membrane diffusion step are limited.

Dementsprechend bewältigt die vorliegende Erfindung diese Nachteile des Standes der Technik dadurch, daß sie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Oxidation von Glukose schafft, bei denen die Glukose in einer Schicht immobilisierter Glukoseoxidase unter Bildung von Masserstoffperoxid und Glukonsäure oxidiert, danach das entstandene Wasserstoffperoxid in einer polarographischen Zelle direkt polarographisch bestimmt und anschließend der polarographische Meßwert auf- das Glukoseäquivalent der ursprünglichen Probe umgerechnet wird.Accordingly, the present invention overcomes these disadvantages of the prior art in that it provides an apparatus and a method for Oxidation of glucose creates in which the glucose is immobilized in a layer Glucose oxidase is oxidized to form mass peroxide and gluconic acid, then the resulting hydrogen peroxide in a polarographic cell directly polarographic determined and then the polarographic measured value for the glucose equivalent the original sample is converted.

Eines der wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindunq liegt darin, daß die Schicht der immobilisierten Glukose-Oxidase physikalisch von der polarographischen Zelle getrennt ist. Dies stellt eine bedeutende Verbesserung gegenüber den oben besprochenen Typen von Enzymelektroden dar, bei denen Wasserstoffperoxid eine Membran durchdringen muß, die den Fühlteil der polarographischen Elektrode abschirmt.One of the essential features of the present invention is that that the layer of immobilized glucose oxidase is physically different from the polarographic Cell is disconnected. This represents a significant improvement over the above discussed types of enzyme electrodes, in which hydrogen peroxide forms a membrane must penetrate, which shields the sensing part of the polarographic electrode.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben.The invention is illustrated below with reference to exemplary embodiments in Connection with the drawings described in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Flie-ßdiagramm eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung: Fign. 2 und 3 schematische Fließdiagramme, die die Einzelheiten von polarographischen Zellen, die in Verbindung mit Fig. I verwendet werden können, zeigen.1 shows a schematic flow diagram of a method according to the present invention: Figs. 2 and 3 schematic flow diagrams, which describes the details of polarographic cells used in connection with Figs can be used to show.

Nach Fiq.. 1 strömt eine wäßrige Probe, die Glukose enthält, in eine Reaktionskammer, die eine Schicht immobilisierter Glukose-Oxidase enthält, wo die Probe genügend lange bei ausreichender Temperatur gehalten wird, um die Glukose zu Glukonsäure und Wasserstoffperoxid zu oxidieren. Die Reaktionskammer ist mit einem Probeneinlaß und einem Reaktionsprodukt-Auslaß ausgerüstet.According to Fiq. 1, an aqueous sample containing glucose flows into a Reaction chamber containing a layer of immobilized glucose oxidase where the Sample is kept long enough at a temperature sufficient to remove the glucose to oxidize to gluconic acid and hydrogen peroxide. The reaction chamber is with a sample inlet and a reaction product outlet.

Kennzeichaenderweise läuft diese Oxidation innerhalb weniger Sekunden bis 30 Minuten oder langer bei TemPeraturen im Bereich von 0°C bis etwa 500C vollständig ab. Eine Zei-tspanne von weniger als 1 Minute bei Paumtemperatur reicht normalerweise zur Oxidation der Glukose aus.Typically, this oxidation takes place within a few seconds up to 30 minutes or longer at temperatures in the range from 0 ° C to about 500C completely away. A period of time of less than 1 minute at paum temperature is usually sufficient to oxidize glucose.

Da die Glukose-Oxidase ihre beste Wirkung zur Oxidation von Glukose im; pH-Bereich von 4 bis 8 hat, wird die Glukose-Probe vor dem Kontakt mit der Glukose-Oxidase mit einem wäßrigen Verdünner verdünnt, der gepuffert ist, um zu verhindern, daß sein pH-Wert aus dem pH-Bereich auswandert, in welchem die Glukose-Oxidase ihre beste Wirkung zur Oxidation von Glukose hat, Vorzugsweise liegt zwecks nuten Wirkungsgrad der Oxidation der Glukose durch Glukose-Oxidase der pH-Wert des gepufferten Verdünners im Bereich von etwa 5 bis 7. Als Verdünner besonders geeignet sind wäßrige, gepufferte Lösungen von Natriumacetat und Essigsäure, Andere geeignete Puffer sind unter anderem Natriumcitrat und wasserlösliche Phosphate und Phthalat-Salze in 0,001 bis 0,5-molarer Konzentration.Because glucose oxidase works its best to oxidize glucose in the; If the pH range is from 4 to 8, the glucose sample is pre-treated with the glucose oxidase diluted with an aqueous thinner that is buffered to prevent its pH migrates from the pH range in which the glucose oxidase its Has the best effect on the oxidation of glucose, preferably for the purpose of uten efficiency the oxidation of glucose by glucose oxidase the pH of the buffered diluent in the range from about 5 to 7. Aqueous, buffered diluents are particularly suitable Solutions of sodium acetate and acetic acid, Other suitable buffers include sodium citrate and water-soluble phosphates and phthalate salts in 0.001 to 0.5 molar concentration.

Der für diese Oxidationsreaktion benötigte Sauerstoff wird durch die Sauerstoff-Konzentration, die normalerweise in der Glukoseprobe und dem gepufferten Verdünner bei Raumtemperatur gelöst ist, geliefert. Bei dieser Konzentration liegt normalerweise genügend Sauerstoff vor, um ausreichend Glukose für eine verläßliche und reproduzierbare polarographische Erfassung zu oxidieren. Es ist nicht notwendig, daß die gesamte Glukose unter Bildung von Wasserstoffperoxid oxidiert wird. Es ist lediglich notwendig, daß die prozentuale Umwandlung verläßlich und von einem Standard auf unbekannte Proben innerhalb einer gegebenen Anzahl von Laborbedingungen reproduzierhar ist.The oxygen required for this oxidation reaction is through the Oxygen concentration that is normally in the glucose sample and the buffered Thinner is dissolved at room temperature, supplied. At this concentration lies Usually enough oxygen in front of enough glucose for a reliable one and oxidize reproducible polarographic detection. It's not necessary, that all of the glucose is oxidized to form hydrogen peroxide. It is only necessary that the percentage conversion is reliable and of a standard reproducible on unknown samples within a given number of laboratory conditions is.

Auf diese Weise schafft ein reproduzierbarer Wert einer 60°igen Umwandlung von Glukose eine genaue polarographische Ansprache zum Zweck der Kalibrierung und Analyse. Bei der bevor zugten Ausführungsform wird im wesentlichen die gesamte Glukose oxidiert um Wasserstoff@eroxid zu bilden so daß jeder mögliche Fehler durch Veränderung der Umwandlungsrate von Probe zu Probe beseitigt ist. Um eine solche vollständige Umwandlung von Glukose zu erreichen, kann gewünschtenfalls Zusatz-Sauerstoff aus einer äußeren Quelle (z.B. eine Einblasvorrichtung für Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas) in die Probe eingeführt werden, obwohl dies selten erforderlich ist, Geringe Schwankungen können in der Konzentration des gelösten Sauerstoffs in der Glukoseprobe und im gepufferten Verdünner als eine Funktion der Veränderungen im Druck oder der Temperatur auftreten. Solche Schwankungen sind unbedeutend, und die Gegenwart von ausreichendem Sauerstoff wird sichergestellt, wenn das Nachweisverfahren1 die Probenmenge und die Konzentrationen, die hier spezifiziert worden sind, verwendet werden. Dies ist ein bedeutender Vorteil gegenüber den Verfahren, die den Glukosegehalt als Funktion der Sauerstoff-Abnahme messen.In this way a reproducible value creates a 60 ° conversion of glucose an accurate polarographic response for the purpose of calibration and Analysis. In the preferred embodiment, substantially all of the glucose is oxidizes to form hydrogen @ eroxide so that every possible error by alteration the sample-to-sample conversion rate is eliminated. To such a complete To achieve conversion of glucose, additional oxygen can if desired an external source (e.g. an oxygen sparger or an oxygen containing gas) may be introduced into the sample, although this is seldom required is, slight fluctuations can occur in the concentration of the dissolved Oxygen in the glucose sample and in the buffered diluent as a function of the changes occur in pressure or temperature. Such fluctuations are insignificant, and the presence of sufficient oxygen is ensured if the detection method 1 the sample amount and concentrations specified here are used will. This is a significant advantage over procedures that control glucose levels measure as a function of the decrease in oxygen.

Das Verhältnis der Verdünnung der Glukoseprobe im gepufferten Verdünner verändert sich mit der Konzentration der Glukose in der Probe. Bei physiologischen Medien, wie zum Beispiel Blut und Urin, die eine unbekannte Konzentration innerhalb des erwarteten Konzentrationsbereiches besitzen, ist eine Verdünnung von 2,5 Mikroliter der Probe in einem Strom des gepufferten Vordünners, der mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 5 und vorzugsweise 0,1 bis 2 ml pro Minute fließt, für eine bedeutsame polarografische Empfindlichkeit geeignet. Normalerweise wird wegen der Wirksamkeit und der Wirtschaftlichkeit eine geringe Glukoseprobe (z.B. ungefähr 2 bis 10 Mikroliter) in den Strom des gepufferten Verdünners eingespritzt, der mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 10 ml pro Minute beim Eintritt in die Schicht der immobilisierten Glukose-Oxidase fließt.The ratio of the dilution of the glucose sample in the buffered diluent changes with the concentration of glucose in the sample. With physiological Media, such as blood and urine, that have an unknown concentration within of the expected concentration range is a dilution of 2.5 microliters of the sample in a stream of the buffered pre-diluent running at a rate flows from 0.1 to 5 and preferably 0.1 to 2 ml per minute, for a significant amount polarographic sensitivity suitable. Usually because of effectiveness and the economy of a small glucose sample (e.g. approximately 2 to 10 microliters) injected into the stream of the buffered diluent, which at a rate from 0.1 to 10 ml per minute when entering the layer of immobilized glucose oxidase flows.

Der gepufferte Verdünner wird durch eine kleine Dosierpumpe üblicher Bauart zum Fließen gebracht.The buffered thinner becomes more common with a small metering pump Design made to flow.

Es ist wünschenswert, zusätzlich zum Puffern Salze hinzuzufügen, wie z.B. Kaliumchlorid oder Natriumchlorid, die dazu dienen, ein Referenzpotential zu bilden, wenn Silber-Silberchlorid-Referenzelektroden eingesetzt werden, die die Probe als Füll-Lösung verwenden. Ein Bakterien-Inhibitor kann mit dem gepufferten Verdünner vereinigt worden, um die Beeinflussung durch Bakterien zu verringern.It is desirable to add salts in addition to buffering, such as e.g. potassium chloride or sodium chloride, which are used to a reference potential when silver-silver chloride reference electrodes are used that have the Use the sample as a filling solution. A bacteria inhibitor can be buffered with the Thinners have been combined to reduce bacterial impact.

Jedes der bekannten Verfahren zur Immobilisierung von Glokose-Oxidase auf einem unlöslichen Träger unter Bildung einer Schicht immobilisierter Glukose-Oxidase kann bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel kann Glukose-Oxidase kovalent an einen porösen Glasträger mit einem amino-funktionellen Silan-Kupplungsreagenz gebunden sein, wie in dem Artikel "Immobilized Enzymes: A Prototype Apparatus for Oxidase Enzyme in Chemical Analysis Utilizing Covalently Bound Glucose Oxidase" von M.K. Weibel et al, erschienen in Analytical Biochemistry, 52, 402-414 (1973) offenbart worden ist; Glukose-Oxidase kann auf einer Fullkörpersäule immobilisiert werden, wie im Artikel "A New Principle of Enzymatic Analysis" von H.V. Bergmeyer und A. Hagh,erschienen in Z. Anal. Chem. 261, 333-336 (1972) beschrieben wird; Glukose-Oxidase kann in Polyacryl-Polymeren immobilisiert werden, wie in dem Artikel "Enzyme Electrodes for Glucose Based on an lodide Membrane Sensor von G. Nagy et al, erschienen in Analytica Chemica Acta, 66, (1973), 443-455 beschrieben wird; Glukose-Oxidase kann in einem Polyacrylamid-Gel immobilisiert werden, wie im Artikel "An Enzyme Electrode for the Amperometric Determination of Glucose" von G. Guilbault et al, erschienen in Analytica Chemica Acta 64, (1973), 439-455 or im US-Patent 3 542 662 beschrieben wird; Glukose-Oxidase immobilisiert auf Nickelkieselerdcaluminiumoxid, wie im Artikel "Immobilization of Glucose Oxidase on Nickel-Silica-Alumina" von W.M. Herring et al, erschienen in Biotechnology and Bioengineering, Vol.Any of the known methods of immobilizing glocose oxidase on an insoluble support to form a layer of immobilized glucose oxidase can be used in the practice of the present invention. For example can glucose oxidase covalently to a porous glass slide with an amino-functional Silane coupling reagent may be bound as described in the article "Immobilized Enzymes: A Prototype Apparatus for Oxidase Enzyme in Chemical Analysis Utilizing Covalently Bound Glucose Oxidase "by M.K. Weibel et al, published in Analytical Biochemistry, 52, 402-414 (1973); Glucose oxidase can be on a full-body column immobilized as described in the article "A New Principle of Enzymatic Analysis" by H.V. Bergmeyer and A. Hagh, published in Z. Anal. Chem. 261, 333-336 (1972) will; Glucose oxidase can be immobilized in polyacrylic polymers, as in that Article "Enzyme Electrodes for Glucose Based on an Iodide Membrane Sensor by G. Nagy et al, published in Analytica Chemica Acta, 66, (1973), 443-455 will; Glucose oxidase can be immobilized in a polyacrylamide gel, such as in the article "An Enzyme Electrode for the Amperometric Determination of Glucose" by G. Guilbault et al, published in Analytica Chemica Acta 64, (1973), 439-455 or in U.S. Patent 3,542,662 is described; Glucose oxidase immobilized on nickel silica alumina, as described in the article "Immobilization of Glucose Oxidase on Nickel-Silica-Alumina "by W.M. Herring et al, published in Biotechnology and Bioengineering, Vol.

XIV, Seiten 975-984, (1972) beschrieben wird; ebenfalls kann Glukose-Oxidase mit Bromcyan immobilisiert werden entsprechend dem Verfahren des US-Patentes 3 645 852 "Method of Binding Water-soluble Proteins and Water-soluble Peptides to Waterinsoluble Polymers Using Cyanogen Halide" von R. Axen, J.XIV, pp. 975-984, (1972); glucose oxidase can also be used immobilized with cyanogen bromide according to the method of US Pat. No. 3,645 852 "Method of Binding Water-Soluble Proteins and Water-Soluble Peptides to Water Insoluble Polymers Using Cyanogen Halide "by R. Axen, J.

Porath und E. Ernbach. Die Offenbarungen dieser Vorveröffentin lichungen sind nunmehr mittels Bezug/dieser Anmeldung aufgenommen Deshalb ist es in der Technik bekannt, die Schicht immobilisierter Glukose-Oxidase unter Auswahl der Trägermaterialien zu bilden, wi.e z.B. poröses Glas; in Partikeln auftretendes und vorzugsweise poröse feuerfeste Oxid, wie z.B. Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid, Siliziumoxid, Magnesiumoxid, Magnesiumsilikat und Thoriumoxid; Glasmasse; in Partikeln auftretendes Porzellan; verdichtete und gesinterte feuerfeste Oxide; Ton; wasserunlösliche Polymere, und daß die Glukose-Oxidase darauf durch chemische oder physikalische Mittel immobilisiert wird.Porath and E. Ernbach. The revelations of these prior publications are now incorporated by reference / this application so it is in the art known, the layer of immobilized glucose oxidase with selection of the carrier materials to form, such as, for example, porous glass; occurring in particles and preferably porous refractory oxide, such as aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, Magnesium silicate and thorium oxide; Glass mass; porcelain occurring in particles; compacted and sintered refractory oxides; Volume; water-insoluble polymers, and that the glucose oxidase is immobilized thereon by chemical or physical means will.

Es ist lediglich erforderlich, daß die Schicht für die Probe durchlässig sein muß, während eine im Verhältnis zum Volumen große Fläche geschaffen wird, um einen ausreichenden Kontakt zwischen der Glukose-Oxidase und der Glukoseprobe sicherzustellen. Eine dichte Schicht von Glukose-Oxidase, die auf einem inerten In Partikeln auftretenden, porösen, fibrösen oder gelartigen Träger immobilisiert wird, wird für diesen Zweck bevorzugt. Wenn in Partikeln auftretende feuerbeständige Oxide verwendet werden, sind Partikelgröße und prozentuale Durchlässigkeit nicht besonders kritisch, solange ein ausreichender Kontakt zwischen Glukose und Glukos-Oxidase geschaffen wird. Es hat sich herausgestellt, daß eine Volumendurchlässigkeit im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 60% mit einem Durchschnittsdurchmesser der Porengröße im Bereich von ungefähr 0,01 bis 10 Mikron wirksam und ohne waheres erhältlich ist . In Partikeln auftretende feuerbeständige Oxide, die einen Durchmesser der Partikelgröße im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 1000 Mikron besitzen, sind ohne weiferes mit einem Durchmesser der Partikelgröße im Bereich von ungefähr 100 Mikron bis 400 Mikron erhältlich und für die vorliegenden Absichten sehr zweckmäßig.It is only necessary that the layer is permeable to the sample must be, while a large area in relation to the volume is created in order to ensure adequate contact between the glucose oxidase and the glucose sample. A dense layer of glucose oxidase, which occurs on an inert particle porous, fibrous or gel-like carrier is immobilized preferred for this purpose. When fire-resistant oxides appearing in particles are used, the particle size and percent permeability are not particularly good critical as long as there is sufficient contact between glucose and glucose oxidase is created. It has been found that a volume permeability in the Range from about 10 to about 60% with an average diameter of the Pore size in the range of about 0.01 to 10 microns effectively and without waher available is . Refractory oxides occurring in particles that have a diameter of Particle size in the range of about 1 to about 1000 microns without another with a diameter particle size in the range of about 100 Microns to 400 microns available and very useful for the purposes at hand.

Nach der Oxidation der Glukose in der Schicht der immobilisierten Glukose-Oxidase fließt die entstandene Reaktionsmischung zur polarografischen Zelle.After the oxidation of glucose in the layer of immobilized Glucose oxidase, the resulting reaction mixture flows to the polarographic cell.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der wäßrige gepufferte Verdünner kontinuierlich durch die Reaktionskammer gepumpt, die die Schicht der immobilisierten Glukose-Oxidase und die polarografische Zelle enthält. Die Glukoseprobe wird mit einer Injektionsnadel in die Schicht der immobilisierten Glukose-Oxidase durch eine Einspritzöffnung eingespritzt, die in der Form eines Mischventils mit einem Gummidiaphragma bedeckt sein kann.According to the present invention, the aqueous buffered Thinner is continuously pumped through the reaction chamber, which is the layer of the immobilized glucose oxidase and the polarographic cell. The glucose sample is placed with an injection needle in the layer of immobilized glucose oxidase injected through an injection port that is in the shape of a mixing valve with a rubber diaphragm can be covered.

Während die Glukose das Bett der immobilisierten Glukose-Oxidase durchfließt und durchdringt, wird sie zu Wasserstoffperoxid und Glukonsäure oxidiert, die als Reaktionsprodukte in der Probe bleiben. Diese Reaktionsmischung fließt dann in die polarogra fische Zelle, wo Wasserstoffperoxid polarografisch durch direkten Kontakt mit den polarografischen Elektroden nachgewiesen wird. Die polarografische Ansprache aus der Messung von Wasserstoffperoxid wird durch eine Strommeßvorrichtung gemessen, wie z.B. einen Stromschreiber. Dieser Wert wird dann auf das Glukoseäquivalent der ursprünglichen Probe umgerechnet.While the glucose is the bed of immobilized glucose oxidase flows through and permeates, it is oxidized to hydrogen peroxide and gluconic acid, which are considered Reaction products remain in the sample. This reaction mixture then flows into the polarographic cell where hydrogen peroxide is polarographic by direct contact is detected with the polarographic electrodes. The polarographic approach from the measurement of hydrogen peroxide is measured by a current measuring device, such as a current recorder. This value is then applied to the glucose equivalent of the original sample converted.

Das Glukoseäquivalent der ursprünglichen Probe wird normalerweise in mg Glukose/100 ml (d.h. mg-Prozent) der Probe angegeben.The glucose equivalent of the original sample will normally be expressed in mg glucose / 100 ml (i.e. mg percent) of the sample.

Diese Einheiten sind bei klinischen Anwendungen üblich.These units are common in clinical applications.

Zwei Ausführungsarten der in Fig. 1 aufgezeigten polarografischen Zelle werden schematisch in den Figuren 2 und 3 gezeigt. Diese Zellen werden 'lDurchfluß"-Zellen genannt, da die in der Analyse befindliche Probe kontinuierlich durch die Zelle fließt.Two embodiments of the polarographic shown in FIG Cells are shown schematically in FIGS. These cells become "flow" cells called because the sample being analyzed continuously passes through the cell flows.

In Fig. 2 ist der Zellkörper 10 aus einem festen inerten elektrisch isolierenden Material aufgebaut, wie z.B. Glas oder Kunststoff. Polymethyl-Methacrylat-Kunststoffe haben sich für diesen Zweck als sehr zufriedenstellend erwiesen. Der Zellkörper 10 ist mit einem engen Durchgang 11 versehen, durch den die Probe der Reaktionsmischung, die Wasserstoffperoxid enthält, in den Zellhohlraum 15 fließt. Der Hohlraum 15 ist so bemessen, daß ein wirksamer Kontakt zwischen der Probe und den polarografischen Elektroden sichergestellt wird, während das Totvolwnen möglichst gering gehalten wird. Die in den Beispielen verwendete Zelle ist aus Kunststoff und besitzt einen Hohlraum von ungefähr 0,25 cm Breite, 1,25 cm Länge und ungefähr 0,05 cm Tiefe.In Fig. 2, the cell body 10 is made of a solid, inert electrical insulating material, such as glass or plastic. Polymethyl methacrylate plastics have proven very satisfactory for this purpose. The cell body 10 is provided with a narrow passage 11 through which the sample of the reaction mixture, containing hydrogen peroxide, flows into the cell cavity 15. The cavity 15 is sized so that there is effective contact between the sample and the polarographic Electrodes is ensured, while the dead volume is kept as low as possible will. The one used in the examples Cell is made of plastic and has a cavity approximately 0.25 cm wide, 1.25 cm long and approximately 0.05 cm depth.

Die Elektroden sind von der Oberseite der Zelle eingeführt und sind entlang der Längsrichtung angebracht.The electrodes are inserted from the top of the cell and are attached along the longitudinal direction.

In Fig. 2 ist ein Satz von zwei polarografischen Elektroden 12 und 13 im Zellkörper 10 angebracht, so daß die Fühlspitzen der Elektroden in direktem Kontakt mit der Probe im Hohlraum 15 sind. Die Elektrode 12 fungiert sowohl als Gegenelektrode wie auch als Referenzelektrode. Die Elektrode 12 ist von üblicher Bauart und kann ein Silberdraht, der mit Silberchlorid übereine zogen ist, oder Kalomel-Elektrode sein. Bevorzugt wird eine Silber-Silberchlorid-Referenzelektrode, da die zu messende Probe als Referenzelektroden-Füllösung fungieren konn, indem Chloridionen darin eingetragen werden. Die anderen Typen der Referenzelektroden, die ihre eigene abgefüllte Füllösung verwenden, können, wenn es gewünscht wird, verwendet werden.In Fig. 2 is a set of two polarographic electrodes 12 and 12 13 mounted in the cell body 10 so that the sensing tips of the electrodes in direct Are in contact with the sample in cavity 15. The electrode 12 functions as both Counter electrode as well as reference electrode. The electrode 12 is conventional Design and can be a silver wire that is drawn over a silver chloride, or Be a calomel electrode. A silver-silver chloride reference electrode is preferred, since the sample to be measured can act as a reference electrode filling solution by Chloride ions are entered in it. The other types of reference electrodes, who use their own bottled filling solution can, if so desired, be used.

Die Elektrode 12 ist mit einer Quelle eines konstanten Gleichstrompotentials verbunden (normalerweise ungefähr o,6 Volt), wie bei der üblichen Polarografie. Die Elektrode 13 ist eine Arbeitselektrode in Form von Platin, Palladium, Gold, Graphit oder Kohlenstoff oder einem anderen inerten leitenden Material.The electrode 12 is connected to a source of constant DC potential connected (usually about 0.6 volts), as in normal polarography. The electrode 13 is a working electrode in the form of platinum, palladium, gold, Graphite or carbon or other inert conductive material.

Das Wasserstoffperoxid in der Probe depolarisiert leicht po larografische Elektroden, und der Stromfluß, der durch die Strommeßvorrichtung bei einer vorgegebenen angelegten Spannung gemessen wird, ist proportional zur Wasserstoffperoxid-Konzentration. Dieser Stromfluß wird umgerechnet auf das Glukose äquivalent der ursprünglichen Probe. In der in Fig. 2 gezeigten polarografischen Zelle muß die Referenzelektrode auch als Gegenelektrode fungieren und nimmt an der Redox-Reaktion, die in der Zelle stattfindet, teil. Der IR- Spannungsabfall wird nicht kompensiert, und die Potentialdifferenz zwischen der Referenzelektrode und der Arbeitselektrode kann sich ändern.The hydrogen peroxide in the sample depolarizes slightly polarographic Electrodes, and the current flow through the current measuring device at a given applied voltage is measured is proportional to the hydrogen peroxide concentration. This current flow is converted to the glucose equivalent to the original sample. In the polarographic cell shown in FIG. 2, the Reference electrode also act as a counter electrode and takes part in the redox reaction, which takes place in the cell. The IR voltage drop is not compensated, and the potential difference between the reference electrode and the working electrode can change.

Die Zelle der Fig. 3 wird bevorzugt gegenüber der Zelle der Fig. 2. In der Zelle der Fig. 2 ist die Referenzelektrode die einzig andere Elektrode im Stromkreis, so daß der Strom gezwungen wird, durch sie zu fließen. Dieses kann eine Veränderung in der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden aufgrund des IR-Spannungsabfalls durch die Probe bewirken. Außerdem wird der Silberchlorid-Überzug, wenn eine Silber-Silberchlorid-Referenzelektrode verwendet wird, schließlich durch die Redex-Reaktion angegriffen. Dementsprechend ist die Verwendung einer solchen Zelle, auch wenn die Elektrode dicht an der Arbeitselektrode liegt, nicht so genau wie die Zelle der Fig. 3.The cell of FIG. 3 is preferred over the cell of FIG. 2. In the cell of FIG. 2, the reference electrode is the only other electrode in the Circuit so that current is forced to flow through it. This can be one Change in the potential difference between the electrodes due to the IR voltage drop effect through the sample. In addition, the silver chloride coating, if a silver-silver chloride reference electrode used, eventually attacked by the redex reaction. Accordingly is the use of such a cell, even if the electrode is close to the working electrode is not as accurate as the cell of FIG. 3.

Wenn die Zelle der Fig. 3 in einem Routinelabor verwendet wird, kann ein Spitzenwert-Detektor und eine Proben- und Halteschaltung verwendet werden uin den höchsten Strom über einer Grundlinie des Stroms zu messen, und diese Differenz ist dann proportional zur Wasserstoffperoxid-Konzentration in der Probe und ist deshalb proportional zur Glukosekonzentration.If the cell of Figure 3 is used in a routine laboratory, then a peak detector and sample and hold circuit can be used measure the highest current over a baseline of the current, and this difference is then proportional to the hydrogen peroxide concentration in the sample and is therefore proportional to the glucose concentration.

Bei einer bevorzugten polarografischen Zelle, die in Fig. 3 gezeigt wird, ist die polarografische Zelle potentiostatisch.In a preferred polarographic cell shown in FIG the polarographic cell is potentiostatic.

Dies ist die sogenannte "Dreielektroden-Polarographie", sie in dem Artikel "The Renaissance in Polarographic and Voltammetric Analysis" von Jud B. Flato offenbart worden ist, erschienen in Analytical Chemistry, Vol. 44, September 1972, deren Lehren hier durch Bezug aufgenommen worden sind.This is the so-called "three-electrode polarography", they in which Article "The Renaissance in Polarographic and Voltammetric Analysis" by Jud B. Flato, published in Analytical Chemistry, Vol. 44, September 1972, the teachings of which are incorporated herein by reference.

Fig. 3 zeigt einen Zellkörper 10 und einen Hohlraum 15, wie die Zelle der Fig. 2. Die Zelle der Fig. 3 ist mit einer Referenzelektrode 23 in Form eines Silberdrahtes ausgerüstet, der mit Silberchlorid überzogen ist und so dicht wie möglich an der Arbeitselektrode 21, die aus einem Platindraht besteht, liegt.Fig. 3 shows a cell body 10 and a cavity 15, like the cell of Fig. 2. The cell of Fig. 3 is provided with a reference electrode 23 in the form of a Equipped with silver wire, which is coated with silver chloride and as dense as possible on the working electrode 21, which consists of a platinum wire.

Die angelegte Spannung (+ 0,6 Volt Gleichspannung) wird am Eingang des Steuerungsverstärkers 30 angelegt, mit dem die Referenzelektrode 23 ebenfalls durch den spannungsfolger 31 verbunden ist. Der Ausgang des Steuerungsverstärkers 30 ist mit der Gegenelektrode 20 verbunden, die aus Platindraht besteht. Durch diesen Aufbau ist gewährleistet, daß im wesentlichen kein Strom durch die Referenzelektrode 23 fließt und ausreichend Kompensationsspannung an der Gegenelektrode 20 anliegt, um die Spannungsdifferenz zwischen der Referenzelektrode 23 und der Arbeitselektrode 21 aufrechtzuerhalten. Die Arbeitselektrode 21 ist mit einer kleinen üblichen Strommeßvorrichtung verbunden, die eine Strommessung vorsieht, die auf das Glukoseäquivalent der ursprünglichen Probe umgerechnet wird. Andere übliche Elektroden, wie sie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben worden sind, können bei der Ausführungsart der Fig. 3 verwendet werden, falls es gewünscht wird.The applied voltage (+ 0.6 volts DC) is at the input of the control amplifier 30 is applied, with which the reference electrode 23 also through the voltage follower 31 is connected. The output of the control amplifier 30 is connected to the counter electrode 20 made of platinum wire. Through this Construction ensures that there is essentially no current through the reference electrode 23 flows and sufficient compensation voltage is applied to the counter electrode 20, by the voltage difference between the reference electrode 23 and the working electrode 21 to maintain. The working electrode 21 is provided with a small conventional current measuring device connected, which provides a current measurement based on the glucose equivalent of the original Sample is converted. Other common electrodes, as described in connection with Fig. 2 can be used in the embodiment of FIG. if so desired.

In den folgenden Beispielen sind alle Teile Gewichtstoile, alle Prozente Gewichtsprozente, und alle Temperaturen sind in °C, wenn es nicht anders angedeutet wird.In the following examples all parts are parts by weight, all percentages Weight percentages, and all temperatures are in ° C, unless otherwise indicated will.

Beispiel 1 Teil A Immobilisierte Glukose-Oxidase auf Aluminiumoxid-Pulver 1 g zerteilten Aluminiumoxids wird gründlich mit destilliertem Wasser gewaschen. Das zerteilte Aluminiumoxid besitzt eine Partikelgröße im Bereich von minus 40 bis + 70 mesh (US-Siebe) und einen durchschnittlichen Durchmesser der Porengröße von 0,1 bis 0,2 Mikron. Example 1 Part A Immobilized Glucose Oxidase on Alumina Powder 1 g of divided alumina is washed thoroughly with distilled water. The divided aluminum oxide has a particle size in the range from minus 40 to + 70 mesh (US sieves) and an average pore size diameter of 0.1 to 0.2 microns.

50 mg Glukose-Oxidase (mit einer angegebenen Aktivität von 140 i.E./mg) wird dem nassen zerteilten Aluminiumoxid in 40 ml einer wäßrigen Lösung zugefügt, die auf einen pH von 5>5 mit einem Standardpuffer gepuffert worden ist, der eine Mischung von Kaliumdihydrogenphosphat und Dinatriumhydrogen0 phosphat enthält. Die entstandene Mischung wird für eine halbe Stunde bei 6 bis 80C leicht gerührt, um das Enzym zu sorbieren.50 mg glucose oxidase (with a stated activity of 140 IU / mg) is added to the wet divided aluminum oxide in 40 ml of an aqueous solution, which has been buffered to a pH of 5> 5 with a standard buffer, the one Contains a mixture of potassium dihydrogen phosphate and disodium hydrogen phosphate. the The resulting mixture is gently stirred for half an hour at 6 to 80C to sorb the enzyme.

Zu dieser Mischung wird ein Vernetzungsreagenz hinzugefügt, das durch Vermischung von 20 ml Methanol, 10 ml destilliertem Wasser, 0,15 ml konzentrierter Salzsäure, 0,08 ml Diaminopropan und 0,02 ml Dibromäthan gebildet wird. Die vereinigte Mischung von Aluminiumoxid, Glukose-Oxidase und dem Benetzungsreagenz wird leicht mit einem magnetischen Rührer bei 6 bis 80C über Nacht gerührt , um die Glukose-Oxidase auf dem Aluminiumoxid zu immobilisieren. Die entstandene immobilisierte Glukose-Oxidase/ Alumiumoxid-Zusammensetzung wird mit ungefähr 2 1 destilliertem Wasser gewaschen und in destilliertem Wasser aufbewahrt.A crosslinking reagent is added to this mixture, which by Mixing 20 ml of methanol, 10 ml of distilled water, 0.15 ml of concentrated Hydrochloric acid, 0.08 ml of diaminopropane and 0.02 ml of dibromoethane is formed. The united Mixing of aluminum oxide, glucose oxidase and the wetting reagent becomes easy stirred with a magnetic stirrer at 6 to 80C overnight to oxidize the glucose on the alumina too immobilize. The resulting immobilized Glucose oxidase / alumina composition is distilled with approximately 2 liters Washed water and stored in distilled water.

Teil B Eichung der immobilisierten Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Zusammensetzung zur Die katalytische Aktivität der immobilisierten Glukose-Oxidase/ Aluminiumoxid-Zusammensetzung des Teils A wird aus der gemessenen Geschwindigkeit der Oxidation von ß-D-Glukose zu Glukonsäure durch Parabenzochinon in Gegenwart der Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Zusammensetzung berechnet. Die Reaktion wird durch folgende Gleichung dargestellt: ß-D-Glukose+Parabenzochinon+H2O Glukose-Oxidase Glukonsäure + Hydrochinon. Part B Calibration of the immobilized glucose oxidase / alumina composition for The catalytic activity of the immobilized glucose oxidase / alumina composition of part A is derived from the measured rate of oxidation of β-D-glucose to gluconic acid by parabenzoquinone in the presence of the glucose oxidase / alumina composition calculated. The reaction is represented by the following equation: ß-D-glucose + parabenzoquinone + H2O Glucose oxidase gluconic acid + hydroquinone.

Die Reaktion wird anhand der potentiometrischen Messung der Konzentrationsveränderung des Hydrochinons mit der Zeit verfolgt. Eine Platin-Detektorelektrode wird mit einer Doppelverbindungs-Kalomel-Silber/Silberchlorid-Referenzelektrode verwendet. Standardlösungen zur Eichung des Elektrodensystems werden aus Hydrochinon mit ungefähr 100 molarem Überschuß von Parabenzochinon, das ebenfalls in den wäßrigen Lösungen vorliegt, hergestellt. Eine Eichkurve wird dadurch gezeichnet, daß die Hydrochinonkonzentration gegen die Millivolt-Ableswerte des Potentiometers aufgetragen werden.The reaction is based on the potentiometric measurement of the change in concentration of hydroquinone followed over time. A platinum detector electrode is connected to a Dual compound calomel silver / silver chloride reference electrode used. Standard solutions To calibrate the electrode system, hydroquinone with approximately 100 molar Excess of parabenzoquinone, which is also present in the aqueous solutions, manufactured. A calibration curve is drawn by taking the hydroquinone concentration plotted against the millivolt reading of the potentiometer.

Das Reaktionsmedium, in dem die Oxidation der Glukose stattfindet ist eine wäßrige Lösung, die 0,1-molar an Dextrose ist und 0,01-molar an Phosphat-Puffer bei einem pH von 5>5 ist. Es wird über Nacht gerührt, um sicherzustellen, daß das Gleichgewicht zwischen den Alpha- und Beta-D-Glukoseformen erreicht ist. Es wird ausreichend Parabenzochinon und Hydrochinon hinzugefügt, um die endgültige Lösung 1,0 x 10-² molar und 1,0 x 10-4 molar in bezug auf die letzwren Komponenten zu machen. Eine bekannte enge der Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Zusammensetzung wird zu einem bestimmten Volumen des Reaktionsmediums hinzugefügt, und die Veränderung des Potentials der in der Lösung eingetauchten Elektrode wird mit der Zeit unter Verwendung des oben beschriebenen Elektrodensystems verfolgt.The reaction medium in which the glucose oxidation takes place is an aqueous solution that is 0.1 molar in dextrose and 0.01 molar in phosphate buffer at a pH of 5> 5 is. It is stirred overnight to ensure that the equilibrium between the alpha and beta-D-glucose forms has been reached. Sufficient parabenzoquinone and hydroquinone are added to make the final Solution 1.0 x 10-² molar and 1.0 x 10-4 molar with respect to the last components close. A known narrow of the glucose oxidase / alumina composition is added to a certain volume of the reaction medium, and the change the potential of the electrode immersed in the solution will decrease over time Followed the use of the electrode system described above.

Aus den Nillivolt-Ablesewerten wird die entsprechende Hydrochinonkonzentration aus der Eichkurve bestimmt und ein Diagramm der Konzentration der Versuchslösung gegen die Zeit hergestellt. Die Aufangsneigung dieser Kurve stellt die Oxidationsgeschwindigkeit der p-D-Glukose dar die durch das immobilisierte Enzym katalysiert worden ist. Die Aktivität wird dann aus folgender Beziehung berechnet: Aktivität = Oxidations@eschwindigkeit Aluminiumoxid-Volumen Bei Verwendung dieses Eichverfahrens stellt sich heraus daß die Clukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Zusammensetzung des Teils A eine Aktivität von 995 i.E. Glukoso-Oxidase pro ml der Glukose=Oxidase/Aluminimumoxid-Zusammensetzung besitzt. 10 Tage später, nachdem die Zusammensetzung in destilliertem Wasser bei 4°C aufbewahrt worden ist, ist die Aktivität 825 i.E.The corresponding hydroquinone concentration is calculated from the nillivolt readings determined from the calibration curve and a diagram of the concentration of the test solution made against time. The slope of this curve represents the rate of oxidation the p-D-glucose which has been catalyzed by the immobilized enzyme. the Activity is then calculated from the following relationship: activity = oxidation rate Alumina Volume Using this calibration procedure, it turns out that the clucose oxidase / alumina composition of Part A has an activity of 995 IU glucoso-oxidase per ml of glucose = oxidase / aluminum oxide composition owns. 10 days later after adding the composition in distilled water 4 ° C, the activity is 825 i.U.

Glukose-Oxidase pro ml der Glukose-Oxidasc/Aluminiumoxid-Zusammensetzung.Glucose oxidase per ml of the glucose oxidase / alumina composition.

Eine internationale Einheit einer biologischen Aktivität ist als diejenige Menge eines aktiven Enzyms festgelegt worden, die ein Substrat zu einem Produkt mit einer Geschwindigkeit von einem Mikromol pro Minute umwandelt.An international unit of biological activity is called that Amount of an active enzyme has been established that is a substrate to a product converts at a rate of one micromole per minute.

Teil C Herstellung einer Schicht immobilisierter Glukose-Oxidase zur Verwendung in Fig. 1 Eine Glassäule wird aus einem 50 mm Borsilikat-Glasrohr mit einem Innendurchmesser von 2,8 mm und einem Außendurchmesser von 6 min hergestellt. Eine 400 mesh Nylonscheibe wird an einem Ende der Säule angebracht. Die immobilisierte Glukose-Oxidase/ Aluminiumoxid-Zusammensetzung des Teils A wird darin eingetragen, um das Rohr zu füllen. Das Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid wird durch die Schwerkraft in der Säule dicht eingetragen, und das andere Ende der Säule wird ebenfalls mit einer 400 mesh Nylonscheibe versehen, nachdem die Säule gefüllt worden ist. Das Volumen der Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Zusammensetzung beträgt ungefähr 0,3 ccm. Part C Preparation of a layer of immobilized glucose oxidase for use in Fig. 1 A glass column is made from a 50 mm borosilicate glass tube with an inner diameter of 2.8 mm and an outer diameter of 6 minutes. A 400 mesh nylon washer is attached to one end of the column. The immobilized Glucose oxidase / aluminum oxide composition of Part A is entered in it, to fill the pipe. The glucose oxidase / aluminum oxide is made by gravity entered tightly in the column, and the other end of the column is also with a 400 mesh nylon disc after the column has been filled. That Volume of the glucose oxidase / alumina composition is approximately 0.3 cc.

Die Säulenenden werden dann mit Kunststoffverbindungsrohren versehen, von denen eines T-förmig zur Probeneinspritzung ist.The ends of the columns are then fitted with plastic connecting pipes, one of which is T-shaped for sample injection.

Das Einspritzungs-T wird mit einer Gummimembran zur Probeneinspritzung mit einer Injektionsnadel versehen.The injection T comes with a rubber membrane for sample injection provided with a hypodermic needle.

Teil D Analyse der Glukose Ein gepuffert Verdünner für die Glukoseprobe wird hergestellt aus: 50 ml einer gesättigten wäßrigen Lösung von 2-Chlor-4- Phenylphenol; 10 ml von 1,0-normalem Kaliumchlorid; 8,2 g (0,1 Mol) Natriumacetat; ausreichend 1,0 molare Essigsäure, um den pH auf 5,6 einzustellen; und zusätzlich Wasser, um einen Liter Lösung herzustellen. Der Puffer ist auf diese Weise ungefähr 0,1-molar an Acetat, 0,01-molar and Kaliumchlorid und enthält eine Spur des Bakterizids 2-Chlor-4-Phenylphenol. Part D Analysis of Glucose A buffered diluent for the glucose sample is made from: 50 ml of a saturated aqueous solution of 2-chloro-4- Phenylphenol; 10 ml of 1.0 normal potassium chloride; 8.2 g (0.1 mole) sodium acetate; sufficient 1.0 molar acetic acid to adjust the pH to 5.6; and in addition water to to make one liter of solution. The buffer is approximately 0.1 molar this way of acetate, 0.01 molar and potassium chloride and contains a trace of the bactericide 2-chloro-4-phenylphenol.

Die polarografische Zelle ist die in Fig. 3 gezeigte und ist schon oben beschrieben worden. Die Elektroden sind mit einem polarografischen Analysator verbunden.The polarographic cell is that shown in Figure 3 and is already has been described above. The electrodes come with a polarographic analyzer tied together.

Die zur Eichung der polarografischen Zelle verwendete Standardlösung ist eine 0,01 molare wäßrige Glukoselösung, die 0,1 molar an Natriumchlorid als Referenzelektroden-Füllösung ist.The standard solution used to calibrate the polarographic cell is a 0.01 molar aqueous glucose solution containing 0.1 molar of sodium chloride as Reference electrode filling solution is.

Beide Chemikalien sind als Reagenzien geeignet. Die Standerdlösung wird weit vor dem Gebrauch hergestellt, um ein chemisches Gleichgewicht sicherzustellen. D.h. im allgemeinen klinischen Sprachgebrauch, daß dieser Standard eine Glukose-Konzentration von 180 mg Glukose pro 100 ml der Probe (d.h. 180 mg-% Glukose) darstellt.Both chemicals are suitable as reagents. The standard soil solution is made well in advance of use to ensure chemical equilibrium. In other words, in general clinical usage, this standard indicates a glucose concentration of 180 mg of glucose per 100 ml of the sample (i.e. 180 mg% glucose).

Der gepufferte Verdünner wird durch die in Fig. 1 beschriebene Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 1,0 m1 pro Minute gepumpt. Dieses ergibt. einen Grundlinienstrom von annähernd einem Nanoampere, Eine 3,0 Mikroliter Probe der 0,1 molaren Glukose-Standardlösung wird mit einer Injektionsnadel durch das Einspritzungs-T in die Säule des immobilisierten Enzyms eingespritzt, wie in Fig. 1 gezeigt wird. Der Strom steigt schnell auf einen Höchststrom von 250 Nanoampere über einen 10-Sekunden-Zeitraum an, und nimmt schnell über einen 30-Sekunden-Zeitraum auf einen Wert ab, der sich dem Grundlinienwert nähert. Der Eichfaktor von Strom zur Konzentration ist deshalb 1,39 Nanoampere pro mg-% Glukose für eine 3 Mikroliter-Probe.The buffered diluent is produced by the apparatus described in FIG pumped at a rate of 1.0 m1 per minute. This results in. a baseline stream of approximately one nanoampere, a 3.0 microliter sample of the 0.1 molar glucose standard solution comes with a hypodermic needle through the injection T into the Column of immobilized enzyme as shown in Fig. 1 is injected. The current rises rapidly to a maximum current of 250 nanoamps over a 10 second period increases rapidly over a 30-second period to a value that is equal to approaches the baseline value. The calibration factor from current to concentration is therefore 1.39 nanoamps per mg% glucose for a 3 microliter sample.

Zehn getrennte 3,0 Mikroliter-Proben einer Standard-Blutserumprobe (die @@@ @3,5 mg % Glukose angegeben ist) werden nacheinander in den Strom des gepufferten Verdünner eingespritzt, der in die Schicht der immobilisierten Glukose-Oxidase fließt1 und das entstandene Peroxid wird wie oben polarografisch analysiert, und die entsprechenden Strommachlauf-Ablesewerte werden aufgezeichnet. Unter Verwendung des Eichfaktors wird der Strom auf die Konzentration umgerechnet; es stellte sich heraus, daß die Proben einen Durchschnittswert von 80 mg Glukose/100 ml Probe (80 mg-%) mit einem Abweichungskoeffizienten von 0,7% enthielten.Ten separate 3.0 microliter samples of a standard blood serum sample (which is given @@@ @ 3.5 mg% glucose) are successively in the stream of the buffered Injected thinner that flows into the layer of immobilized glucose oxidase 1 and the resulting peroxide is polarographically analyzed as above, and the corresponding Follow-up readings are recorded. Using the calibration factor the current is converted to the concentration; it turned out that the Samples an average value of 80 mg glucose / 100 ml sample (80 mg-%) with a Contained deviation coefficients of 0.7%.

Eine zweite, ungewöhnliche Standardblutscrum-Probe (mit 197 mg Glukose-Gehelt angegehen) wird in der oben beschriebenen Vorgangsweise analysiert. Von den gesamten 20 Analysen ergibt sich ein Durchschnittswert von 200,5 mg Glukose/100 ml mit einem Standardabweichungskoeffizienten von 1,3%.A second, unusual standard blood crum sample (with 197 mg glucose content approached) is analyzed in the procedure described above. Of the entire 20 analyzes results in an average value of 200.5 mg glucose / 100 ml with a Standard deviation coefficients of 1.3%.

Beispiel II Teil A Herstellung von immobilisierter Glukose-Oxidase 5 g in Partikeln vorliegenden Aluminiumoxids, das eine Partikelgröße im Bereich von -70 bis + 80 mesh (US-Sieb) und einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,1 bis 0,2 Mikron besitzt, wird durch zweistündiges Erhitzen bei 10600C getrocknet. Nach dem Abkühlen wird das Aluminiumoxid in 1-normaler Salzsäure für 2 bis 4 Stunden eingeweicht und mit destilliertem Wasser gewaschen, um absorbierte Luft zu entfernen. Das gewaschene Aluminiumoxid wird mit ungefähr 10 ml eines 0,01 molaren Phosphatpuffers (pH 6,0) in ein Becherglas gebracht. Example II Part A Preparation of Immobilized Glucose Oxidase 5 grams of particulate alumina that has a particle size in the range from -70 to + 80 mesh (US sieve) and an average pore diameter of 0.1-0.2 microns is dried by heating at 10,600C for 2 hours. After cooling, the alumina is in 1N hydrochloric acid for 2 to 4 hours soaked and washed with distilled water to remove absorbed air. The washed alumina is mixed with approximately 10 ml of a 0.01 molar phosphate buffer (pH 6.0) placed in a beaker.

Glukose-Oxidase wird wie im Beispiel I (250 mg) zu dem in Partikeln auftretenden Aluminiumoxid mit genügend destilliertem Wasser hinzugefügt, um das Volumen der Mischung auf ungefähr 40 ml zu bringen. Die Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Mischung wird mit einem Magnetrührer bei Raumtemperatur für ungefähr eine halbe Stunde leicht gerührt.As in Example I (250 mg), glucose oxidase becomes that in particles occurring aluminum oxide with enough distilled water added to the Bring the volume of the mixture to approximately 40 ml. The glucose oxidase / aluminum oxide mixture becomes easy with a magnetic stirrer at room temperature for about half an hour touched.

EinVnetzungsreagenz wird aus 20 ml Methanol, 10 ml Wasser, 0,15 ml konzentrierter Salzsäure, 0,05 ml Diaminopropan und 3 ml einer 10 Gew.-%-Lösung von Glutaraldehyd hergestellt.A wetting reagent is made from 20 ml of methanol, 10 ml of water, 0.15 ml concentrated hydrochloric acid, 0.05 ml of diaminopropane and 3 ml of a 10% by weight solution made from glutaraldehyde.

Dieses Reagenz wird tropfenweise zur Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Mischung wie oben beschrieben hinzugefügt. Der Zusatz wird bei Raumtemperatur vorgenommen, und die fertige Reaktionsmischung wird über Nacht bei OOC stehengelassen. Dann wird sie in einem 0,001 molaren Phosphatpuffer (pH 5,5) gewaschen und in destilliertem Wasser bis zur Probe aufbewahrt.This reagent is added drop by drop to the glucose oxidase / aluminum oxide mixture added as described above. The addition is made at room temperature, and the finished reaction mixture is left to stand at OOC overnight. Then it will be them in one 0.001 molar phosphate buffer (pH 5.5) and washed stored in distilled water until the sample.

Der Probenablauf ist der gleiche wie im Beispiel I, Teil B beschrieben worden ist. Es ergab sich eine Aktivität von ungefahr 150 i.E. pro ml von Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Zusammensetzung.The sample sequence is the same as described in Example I, Part B. has been. The activity was found to be approximately 150 IU per ml of glucose oxidase / alumina composition.

Teil B Glukose-Analyse Eine Schicht immobilisierter Glukose-Oxidase wird, wie im Beispiel I beschrieben worden ist, unter Verwendung der Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Zusammensetzung, die oben im Teil A beschrieben worden ist, hergestellt. Part B Glucose Analysis A layer of immobilized glucose oxidase is, as has been described in Example I, using the glucose oxidase / aluminum oxide composition, which has been described in Part A above.

Das Verfahren für das analytische System ist im wesentlichen das gleiche wie das im Teil D des Beispiels I. The procedure for the analytical system is essentially the same as that in Part D of Example I.

Die Fließgeschwindigkeit dos gepufferten Verdünneisbeträgt 1,0 ml pro Minute; er hat die gleiche Zusammensetzung wie im Beispiel I. Eine 3,0 Mikroliter Standard-Glukoselösung (die 180 mg % Gllikose enthält) ergibt einen Ablesewert von 590 Nanoampere. Der Eichfaktor ist deshalb 3,28 Nanoampere pro mg-% Glukose für die 3 Mikroliter-Probe.The flow rate of the buffered diluent is 1.0 ml per minute; it has the same composition as in Example I. A 3.0 microliter Standard glucose solution (containing 180 mg% glucose) gives a reading of 590 nano amps. The calibration factor is therefore 3.28 nanoamps per mg% glucose for the 3 microliter sample.

Zehn getrennte 3,0 Mikroliter-Proben einer Standard-Blutserumprobe (mit 83,5 mg Glukose/100 ml angegeben) werden nacheinander in die Schicht der immobilisierten Glukose-Oxidase wie oben beschrieben, eingespritzt, und die entsprechenden Stromablesewerte werden aufgezeichnet. Unter Verwendung des Eichfaktors zur Umrechnung des Stroms auf die Glukose-Konzentration werden die Proben analysiert, und man ethäll einen Durchschnittswert von 82 mg Glukose pro 100 ml mit einem Abweichungskoeffizienten von 1,5%.Ten separate 3.0 microliter samples of a standard blood serum sample (indicated with 83.5 mg glucose / 100 ml) are sequentially in the layer of the immobilized Glucose oxidase as described above, injected, and the corresponding Current readings are recorded. Using the calibration factor for conversion the current to the glucose concentration, the samples are analyzed and ethäll an average of 82 mg glucose per 100 ml with a coefficient of deviation of 1.5%.

Eine zweite, ungewöhnliche, Standard-Blutserumprobe (die 197 mg o Glukose enthalten soll) wird wie oben beschrieben analysiert.A second, unusual, standard blood serum sample (the 197 mg or similar) Should contain glucose) is analyzed as described above.

Aus einer Summe von zehn Versuchen wird ein Durchschnittswert von 197,2 mg Glukose/100 ml mit einem Standard-Abweichungskoeffizienten von 1,0% erhalten.A total of ten attempts becomes an average of 197.2 mg glucose / 100 ml with a standard coefficient of deviation of 1.0% was obtained.

Beispiel III Teil A Herstellung immobilislerter Glukose-O@idase 5 g in Partikeln @orliegenden Aluminiumoxids, das eine Partikelgröße im Bereich von -60 bis +70 mesh (US-Sieb) und einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,1 bis 0,2 Mikron besitzt werden auf 1150°C für zwei Stunden erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das in Partikeln votliegende Aluminiumoxid über Nacht in 1-normaler Salzsäure aufgeweicht. Dann wird es mit destilliertem Wasser gewaschen und in ein Becherglas mit 50 ml eines 0,001-molaren Phosphatpuffers (pH 6,0) für eine halbe Stunde gebracht, bevor 25 ml der Glukose-Oxidase-Lösung hinzugefügt wenn. Die Glukose-Oxidase (Asperilligus niger) ist in der Technik in einer gepufferten Lösung (pH 4,0) erhältlich und besitzt eine angegebene Aktivität von 1000 i.E./ml. Example III Part A Preparation of Immobilized Glucose O @idase 5 g in particles of alumina having a particle size in the range of -60 to +70 mesh (US sieve) and an average pore diameter of 0.1 up to 0.2 microns are heated to 1150 ° C for two hours. After cooling down the aluminum oxide lying in the particles becomes overnight in 1N hydrochloric acid softened. Then it is washed with distilled water and placed in a beaker brought with 50 ml of a 0.001 molar phosphate buffer (pH 6.0) for half an hour, before adding 25 ml of the glucose oxidase solution if. Glucose oxidase (Asperilligus niger) is available in the art in a buffered solution (pH 4.0) and has a stated activity of 1000 IU / ml.

Die entstandene Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Mischung wird für eine halbe S-tunde bei 3 bis 80C leicht gerührt.The resulting glucose oxidase / aluminum oxide mixture is used for a Stirred gently for half an hour at 3 to 80C.

Ein Vernetzungsresgenz wird durch Vermischen von 20 ml Methanol, 0,01 ml Diaminopropan, 0,15 ml konzentrierter Salzsäure, 0,03 ml Dibromäthan und 10 ml Wasser hergestellt. Dieses Reagenz wird mit einer Geschwindigkeit von 0,15 bis 0,20 ml pro Minute zur Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Mischung hinzugefügt, während mit einem Magnetrührer leicht gerührt wird und die Temperatur bei 3 bis 80C für 16 bis 20 Stunden gehalten wird. Die entstandene immobilisierte Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Zusammensetzung wird mit 2 1 destilliertem Wasser gewaschen und in destilliertem Wasser bis zur Probe aufbewahrt.A crosslinking reagent is made by mixing 20 ml of methanol, 0.01 ml of diaminopropane, 0.15 ml of concentrated hydrochloric acid, 0.03 ml of dibromoethane and 10 ml Water produced. This reagent is dispensed at a rate of 0.15-0.20 ml per minute added to the glucose oxidase / alumina mixture while using a magnetic stirrer is gently stirred and the temperature at 3 to 80C for 16 to Is held for 20 hours. The resulting immobilized glucose oxidase / alumina composition is washed with 2 l of distilled water and in distilled water up to Sample kept.

Die Probendurchführung ist die gleiche wie die, die im Beispiel I beschrieben worden ist. Die Aktivität der Probe beträgt 2.300 i.E./ml immobilisierter Glukose-Oxidase/Aluminiumoxid-Zusammensetzung.The sampling procedure is the same as that in Example I. has been described. The activity of the sample is 2,300 IU / ml immobilized Glucose oxidase / alumina composition.

Teil B Glukose-Analyse Eine Schicht immobilisierter Glukose-Oxidase wird wie im Beispiel I beschrieben unter Verwendung der Glukose-Oxidase/ Aluminiumoxid-Zusammensetzung,die im Teil A oben beschrieben worden ist, hergestellt. Das Volumen der Säule beträgt jedoch in diesem Fall nur 0,2 com. Part B Glucose Analysis A layer of immobilized glucose oxidase is as described in Example I using the glucose oxidase / alumina composition which has been described in Part A above. The volume of the column is however in this case only 0.2 com.

Das Standardisierungsverfahren für das analytische System ist im wesentlichen das gleiche wie das im Teil D des Beispiels I.The standardization procedure for the analytical system is in the essentially the same as that in Part D of Example I.

Die Fließgeschwindigkeit des gepufferten Verdünner der Zusammensetzung des Beispiels I beträgt 0, ml pro Minute. Eine 2,5 Mikroliter-Probe des Glukose-Standards, der 180 mg % von Glukose enthält, ergibt einen Strom von 150 Nanoampere. Der Eichfaktor beträgt deshalb 0,83 Nanoampere pro mg-% Glukose für die 2,5 Mikroliter-Probe.The flow rate of the buffered diluent of the composition of Example I is 0. ml per minute. A 2.5 microliter sample of the glucose standard, containing 180 mg% of glucose gives a current of 150 nanoamps. The calibration factor is therefore 0.83 nanoamps per mg% glucose for the 2.5 microliter sample.

Neun getrennte 2,5 Mikroliter-Proben einer Standardblutprobe werden nacheinander in die Schicht der immobilisierten Glukose-Oxidase wie oben beschrieben eingespritzt, und der entsprechende Stromablesewert wird aufgezeichnet. Unter Verwendung des Eichfaktors zur Umrechnung des Stroms auf die Konzentration ergibt sich für die Proben ein Durchschnittswert von 79,7 mg Glukose/ 100 ml mit einem Standardabweichungskoeffizienten von 1,5%. Der angegebene Wert beträgt 83,5 mg Glukose/100 ml.Nine separate 2.5 microliter samples of a standard blood sample are made successively into the layer of immobilized glucose oxidase as described above is injected and the corresponding current reading is recorded. Under use of the calibration factor for converting the current to the concentration results for the samples averaged 79.7 mg glucose / 100 ml with a standard deviation coefficient of 1.5%. The stated value is 83.5 mg glucose / 100 ml.

Eine zweite, abweichende Standardblutserumprobe, die 197 mg ing Glukose enthält, wird wie oben beschrieben analysiert. Aus einer Summe von 11 Versuchen wird ein Durchschnit-tswert von 205,6 mg Glukose/100 ml mit einem Standardabweichungskoeffizienten von 1,3% erhalten.A second, different standard blood serum sample containing 197 mg of glucose is analyzed as described above. From a total of 11 attempts becomes an average value of 205.6 mg glucose / 100 ml with a standard deviation coefficient of 1.3% obtained.

Man erhält ähnliche Ergebnisse bei der oben beschriebenen Verfahrensweise für die Glukoseanalyse, wenn die Schicht immobilisierter Glukose-Oxidase dadurch hergestellt wird, daß die Glukose-Oxidase auf einem vernetztem Polydextran hergestellt wird.Similar results are obtained from the procedure described above for glucose analysis when the layer of immobilized glucose oxidase thereby is produced that the glucose oxidase is produced on a cross-linked polydextran will.

Eine 1,25 g Probe von Polydextran wird mit 2 1 destilliertem Wasser gewaschen und ein einheitliches Gel wird durch Vermischen mit Wasser hergestellt. 4 g Brom@yan werden in einem Mörser zerstoßen und schnell zum Polydextran-Gel überführt.A 1.25 g sample of polydextran is mixed with 2 liters of distilled water washed and a uniform gel is made by mixing with water. 4 g of Brom @ yan are crushed in a mortar and quickly transferred to the polydextran gel.

Der pH des dispergierten Gels wird schnell auf ungefähr 10,5 mit einer 3-normalen Hydroxid-Lösung eingestellt und bei diesem pH durch den allmählichen Zusatz von weiterem 3-normalen Natriumhydroxid aufrechterhalten.The pH of the dispersed gel quickly increases to approximately 10.5 with a 3-normal hydroxide solution and adjusted at this pH by the gradual Maintain addition of more 3 normal sodium hydroxide.

In Abständen wird zerstoßenes Eis, das aus entionisiertem Wasser hergestellt worden ist, hinzugefügt, um die Temperatur der Reaktionsmischung bei ungefähr 200 zu halten. Die Einführung von Base wird eingestellt, wenn keine weitere Veränderung im pH auftritt und die Bromzyan-Kristalle verbraucht worden sind. Die Mischung wird kontinuierlich während der Reaktion gerührt. Insgesamt werden ungefähr 13 ml einer Natriumhydroxid-Lösung benötigt.At intervals, crushed ice is made from deionized water has been added to the temperature of the reaction mixture at about 200 to keep. The introduction of base will be discontinued if there is no further change occurs in pH and the cyanogen bromide crystals have been consumed. The mix will stirred continuously during the reaction. A total of about 13 ml Sodium hydroxide solution needed.

Eine große Eismenge wird hinzugefügt, und die Mischung wird zu einem gesinterten Glasfilter-Trichter überführt, Das Produkt wird unter Vakuum gewaschen, wobei zuerst 300 ml eines 0,01-molaren Tri-Hydroxymethyl-Aminomethan-Puffers (mit HCl auf einen pH 7 eingestellt) und dann 300 ml eines 0,01 molaren Phosphatpuffers (pH 5,6) verwendet werden. Beide Waschlösungen wurden vorher in einem Eisbad gekühlt. Der Boden des Filtertrichters wird dann mit einem Stück eines Wachs filmes geschlossen.A large amount of ice is added and the mixture becomes one sintered glass filter funnel, the product is washed under vacuum, First, 300 ml of a 0.01 molar tri-hydroxymethyl aminomethane buffer (with HCl adjusted to pH 7) and then 300 ml of a 0.01 molar phosphate buffer (pH 5.6) can be used. Both washing solutions were previously cooled in an ice bath. The bottom of the filter funnel is then closed with a piece of wax film.

Zu dem entstandenen durch Bromzyan aktivierten Polydextran, das noch auf dem Filtertrichter ist, wird eine kalte Lösung von 50 mg Glukose-Oxidase in 20 ml eines 0,01 molaren Phosphatpuffers (pH 5,6) hinzugefügt. Das entstandene Produkt wird mit einer Glas stange auf dem Filtertrichter gerührt und dann zu einem Becherglas überführt. Das Waschen des durch Bromzyan aktivierten Polydextrans und das anschließende Vermischen mit der Glukose-Oxidase-Lösung auf dem Trichter wird sehr schnell vorgenommen, d.h. in einer Gesamtzeit von ungefähr 90 Sekunden.To the resulting polydextran activated by bromocyan, which still on the filter funnel is a cold solution of 50 mg glucose oxidase in 20 ml of a 0.01 molar phosphate buffer (pH 5.6) were added. The resulting product is stirred with a glass rod on the filter funnel and then to a beaker convicted. The washing of the polydextran activated by bromocyan and the subsequent Mixing with the glucose oxidase solution on the funnel is done very quickly, i.e. in a total time of about 90 seconds.

Die Glukose-Oxidase/Polydextran-Mischung wird dann mit einem Magnetrührer für 16 bis 20 Stunden bei 0°C leicht gerührt.The glucose oxidase / polydextran mixture is then stirred with a magnetic stirrer Stirred gently for 16 to 20 hours at 0 ° C.

Sie wird dann mit 1 bis 2 1 von destilliertem Wasser gewaschen und in einem 0,1 molaren Phosphatpuffer, pH 5,6, aufbewahrt.It is then washed with 1 to 2 liters of distilled water and stored in a 0.1 molar phosphate buffer, pH 5.6.

Nach 65 Tagen beträgt die Aktivität 450 i.E./ml Glukose-Oxidase Polydextran-Gelzusammensetzung. Die Glukose-Oxidase/Polydextran Gelzusammensetzung wird in eine Säule dicht eingefüllt zur die Glukoseproben werden wie in Beispiel I analysiert.After 65 days the activity is 450 IU / ml glucose oxidase polydextran gel composition. The glucose oxidase / polydextran gel composition is packed tightly into a column for the glucose samples are analyzed as in Example I.

Ähnliche Ergebnisse werden ebenfalls bei der oben beschriebenen Vorgangsweise zur Glukoseanalyse erhalten, wenn die immobilisierte Enzymschicht Glukose-Oxidase umfaßt, die auf einem porösen in Partikeln auftretenden Anionen-Austauscherharz immobilisiert worden ist. Das verwendete Harz ist die Chloridform eines Styrol-Divinylbenzol-Copolymers mit Austauschgruppen eines quarternären Aminions.Similar results are also obtained with the procedure described above for glucose analysis obtained when the immobilized enzyme layer glucose oxidase comprises those on a porous particulate anion exchange resin has been immobilized. The resin used is the chloride form of a styrene-divinylbenzene copolymer with exchange groups of a quaternary amine ion.

Eine 250 mg Probe eines Anionenharzes wird mit 30 ml einen 0,1 molaren Natriumboratpuffers (pH 8,5) kräftig gerührt.A 250 mg sample of an anion resin is 0.1 molar with 30 ml Sodium borate buffer (pH 8.5) stirred vigorously.

Sie wird dann für 20 Minuten bei 12000-facher Erdanzichung zentrifugiert. Überschüssiges wird dekantiert'und der Weschvorgang wird zweimal wiederholt. Die Endwäsche wird ill der gleichen Weise unter Verwendung eines 0,1-molaren Accet@tpuffers, pH 5,0, durchgeführt.It is then centrifuged for 20 minutes at 12,000 times the earth's concentration. Any excess is decanted and the washing process is repeated twice. the Final wash is carried out in the same way using a 0.1 molar Accet @ t buffer, pH 5.0.

Das gewaschene Harz wird in ungefähr 50 ml des Acetatpuffers dispergiert und für 15 bis 20 Minuten bei 5 bis 100C leicht gerührt, bevor 100 mg Glukose-Oxidase in kleinen Schritten hinzugefügt wird. Zu dieser Mischung wird dann 0,5 ml Dibrompropan, das in 2 ml Aceton aufgelöst ist, hinzugefügt. Die Endmischung wird dann für eine Stunde bei 5 bis 100C leicht gerührt. Das Reaktionsprodukt wird bei 120-facher Erdanziehung zentrifugiert und Überschüssiges verworfen. Die Glukose-Oxidaso-Ionenaustauscherharz-Zusammensetzung wird weiter mit 40 ml einer Acetatpufferlösung (pH 5,0) behandelt, die 0,05 Molar in 2-Aminoäthanol ist. Es wird für eine Stunde bei 0° gerührt, filtriert und mit 1 bis 2 1 destilliertem entionisiertem Wasser gewaschen, in dem es dann anschließend bei 4°C autbewahrt wird.The washed resin is dispersed in approximately 50 ml of the acetate buffer and gently stirred for 15 to 20 minutes at 5 to 100C before adding 100 mg of glucose oxidase is added in small steps. 0.5 ml of dibromopropane is then added to this mixture, dissolved in 2 ml of acetone was added. The final mix is then for a Stirred gently at 5 to 100C for an hour. The reaction product is at 120 times the gravitational pull centrifuged and discarded excess. The glucose-oxidaso-ion exchange resin composition is further treated with 40 ml of an acetate buffer solution (pH 5.0) which is 0.05 molar in 2-aminoethanol. It is stirred for one hour at 0 °, filtered and with 1 to 2 1 of distilled deionized water is washed in which it is then subsequently is kept at 4 ° C.

Nach einer Woche beträgt die Aktivität 15 i.E./ml immobilisierter Glukose-Oxidase/Harz-Zusammensetzung. Die Gelzusammensetzung wird in eine Säule eingetragen, und die Glukoseproben werden wie in Beispiel I analysiert.After one week the activity is 15 IU / ml immobilized Glucose Oxidase / Resin Composition. The gel composition is in a column entered, and the glucose samples are analyzed as in Example I.

Claims (10)

n 5 p r ii c h e Verfahren zur Glukosebestimmung in einer wäßrigen Probe, die Glukose enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe mit einem wäßrig gepufferten Verdünner, der auf einen pH im Bereich von ungefähr 4 bis ungefähr 8 gepuffert ist, verdünnt wird, daß die verdünnte Probe in eine Schicht von Glukose-Oxidase, die auf einem festen Träger immobilisiert ist, übergeleitet wird, daß die verdünnte Probe mit der Glukose Oxidase eine zur Oxidation der Glukose ausreichende Zeit lang in Kontakt gehalten wird, um Wasserstoffperoxid zu bilden, daß die entstandene Reaktionsmischung aus der Schicht entfernt wird, daß die entstandene Reaktionsmischung zu einem direkten Kontakt mit einem Satz polarografischer Elektroden übergeleitet wird, daß während des direkten Kontaktes mit den polarografischen Elektroden das Wasser stoffperoxid in der Reaktionsmischung polarografisch bestimmt wird, um einen elektrischen Strom herzustellen, der proportional zur Wasserstoffperoxid-Konzentration der Probe ist, daß der elektrische Strom ermittelt wird, und die Stromermittlung auf die Glukose-Konzentration der Probe übertragen wird.n 5 p r ii c h e Method for determining glucose in an aqueous Sample that contains glucose, characterized in that the sample with an aqueous buffered diluent adjusted to a pH in the range of about 4 to about 8 is buffered, is diluted that the diluted sample is in a layer of glucose oxidase, which is immobilized on a solid support, is passed over that the diluted Sample with the glucose oxidase for a time sufficient to oxidize the glucose is kept in contact to form hydrogen peroxide that the resulting reaction mixture is removed from the layer that the resulting reaction mixture to a direct Contact with a set of polarographic electrodes is passed that during direct contact with the polarographic electrodes is hydrogen peroxide an electric current is determined polarographically in the reaction mixture which is proportional to the concentration of hydrogen peroxide in the sample, that the electrical current is determined, and the current determination on the glucose concentration the sample is transferred. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die gesamte Glukose unter Bildung von Wasser stoffperoxid oxidiert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that essentially all of the glucose is oxidized to form hydrogen peroxide. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrig gepufferte Verdünner auf einen pH im Bereich von ungefähr 5 bis 7 gepuffert wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the aqueous buffered diluent is buffered to a pH in the range of approximately 5 to 7. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Probe, die Glukose enthält, Blutserum ist.4. The method according to claim 1, characterized in that the aqueous Sample that contains glucose is blood serum. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Träger ein in Partikeln auftretendes feuerfestes Oxid ist.5. The method according to claim 1, characterized in that the solid Carrier is a refractory oxide occurring in particles. 6. Vorrichtung zur Glukosebestimmung in einer wäßrigen Probe, die Glukose enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Reaktionskammer umfaßt, die eine Schicht von Glukose-Oxidase enthält, die auf einem festen Träger der Reaktionskammer, die einen Proben Einlaß und einen Reaktionsprodukt-Auslaß besitzt, immobilisiert ist, daß sie eine mit dem Reaktionsprodukt-Auslaß verbundene polarografische Zelle umfaßt, daß die Zelle eine schlauchförmige Probenkammer umfaßt, die einen Probeneinlaß und einen Probenauslaß besitzt, daß die Kammer einen Satz polarografischer Elektroden besitzt, die zur direkten elektrischen Verbindung mit der Probe in der Kammer darin angebracht sind, wobei die Elektroden zur amperometrischen Messung des in der Zelle erzeugten elektrischen Stromes elektrisch verbunden sind.6. Device for determining glucose in an aqueous sample that Contains glucose, characterized in that it comprises a reaction chamber which contains a layer of glucose oxidase, which is on a solid support of the reaction chamber, which has a sample inlet and a reaction product outlet is that it is a polarographic cell connected to the reaction product outlet comprises that the cell comprises a tubular sample chamber having a sample inlet and a sample outlet that the chamber has a set of polarographic electrodes possesses that for direct electrical connection with the sample in the chamber therein are attached, with the electrodes for amperometric measurement of the in the cell generated electric current are electrically connected. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodensatz drei Elektroden umfaßt: eine Arbeitseloktrode, eine Gegenelektrode und eine Referenzelektrode.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the electrode set includes three electrodes: a working electrode, a counter electrode and a reference electrode. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodensatz ein Elektrodenpaar umfaßt: eine Referenz~ elektrode und eine Arbeitselektrode.8. Apparatus according to claim 6, characterized in that the electrode set a pair of electrodes comprises: a reference electrode and a working electrode. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitselektrode Platin ist, daß die Gegenelektrode Platin ist, und daß die Referenzelektrode mit Silberchlorid überzogenes Silber ist.9. Apparatus according to claim 7, characterized in that the working electrode Platinum is that the counter electrode is platinum, and that the reference electrode is with Silver chloride is coated silver. 10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Träger ein in Partikeln auftretendes feuerfestes Oxid umfaßt.10. Apparatus according to claim 6, characterized in that the fixed Carrier comprises a particulate refractory oxide.
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