Glucose microsensor integrated into a catheter

O desenvolvimento de sensores eletroquímicos para glicose integrados a cateteres tem como requisitos básicos a sua miniaturização e funcionamento por períodos relativamente longos no ambiente intravenoso. A função de tais sensores é o acompanhamento de forma continuada e em tempo real, a evolução clínica de pacientes internados em unidades de terapia intensiva (UTIs). Dentre os sensores para glicose, os biossensores amperométricos baseados na reação enzimática de glicose oxidase se mostrou o mais promissor. Diferentes procedimentos para a construção de tais microssensores implantáveis foram desenvolvidos. Um conjunto de eletrodos, constituído fios de platina (mais adiante cobre, com diâmetro 0,18 mm) e de prata (diâmetro 0,20 mm) revestidos com poli-vinil-formol foram posicionados no interior de uma agulha de aço inoxidável (30,0 mm de comprimento e 0,80 a 1,2 mm de diâmetro) e fixados com resina epóxi, constituindo um dispositivo único com os eletrodos de trabalho, referência e auxiliar, respectivamente. A otimização do sensor envolveu a platinização eletroquímica da superfície do eletrodo de trabalho, o que aumentou a sua área efetiva e favoreceu a deposição do material enzimático. A presença de um detergente não iônico favoreceu a formação de um filme uniforme de enzimas e a eletropolimerização de 1,2-diaminobenzeno (em presença de albumina de soro bovino) foi utilizada para a formação de um filme com a característica de minimizar a interferência de espécies neutras. A adição de um filme de Náfion® à superfície do sensor aumentou a seletividade. O sensor resultante caracterizou-se por possuir um tempo de resposta curto (~6 s), linearidade de 1,0 até 12,5 mmol dm-3 com um limite de detecção de 1,0 mmol dm-3 , diminuição na resposta de espécies eletroativas (ácido ascórbico 2,0% e paracetamol 10,5% em relação à glicose) e uma vida útil superior a sete dias, em tampão fosfato 0,05 mol dm-3 . Para possibilitar o implante de tais sensores, foram exploradas diferentes metodologias de esterilização, sendo a mais favorável a irradiação com acelerador de elétrons com doses acumulativas. Sensores revestidos com acetato de celulose e Náfion® (a melhor condição) apresentaram perda de atividade da ordem de 15%, após serem irradiados.The development of electrochemical sensors for glucose integrated into catheters has as basic requisite its miniaturization and the requirement of functioning for relatively long periods in the intravenous environment. The function of such sensors is the continuous monitoring on real time of the clinical evolution of patients hospitalized in intensive therapy units (UTIs). Amongst the sensors for glucose, amperometric biosensors based on the enzymatic reaction of glucose oxidase has been considered as the most promising ones. Different procedures for the construction of such microsensors to be implanted have been developed. A set of electrodes, constituted by a platinum wire (along this work, it was substituted by copper wires) with 0.18 mm diameter and a silver wire with 0.20 mm diameter coated with poly-vinyl-formol were positioned inside a stainless needle (30.0 mm length and 0.80 to 1.2 mm diameter) and fixed with epoxy resin, resulting in a single device containing the working, reference and auxiliary electrodes, respectively. The optimization of the sensor involved the electrochemical platinization of the working electrode surface, increasing its effective area and favoring the deposition of the enzymatic material. The presence of a non-ionic detergent favored the formation of a uniform film of enzyme and the electropolymerization of 1,2-diaminobenzene (in the presence of albumin and bovine serum) was used for the formation of a film able to ® interference of neutral species. The addition of a Nafion® film to the sensor surface increased its selectivity. The resultant sensor was characterized for its short time -3 response (~6 s), linearity between 1.0 and 12.5 mmol dm-3 with a detection limit of 1.0 mmol dm-3 , reduction in the interference of electroactive species (2.0% ascorbic acid and 10.5% paracetamol in relation to glucose) and a useful life larger than seven days, in 0.05 mol dm-3 phosphate buffer. To make possible the implantation of such sensors, different methodologies of sterilization were explored, being the most favorable the irradiation with electron accelerator using accumulating doses. Sensors coated with cellulose acetate and Nafion® (the best condition) presented loss of activity (around 15%), after the irradiation