전기화학 테스트 스트립에서 직접 간섭 전류의 영향을감소시키는 방법 document_id A220623042301

많은 경우들에서, 전기화학 글루코스 측정 시스템은, 예를 들어 아세타미노펜, 아스코르브산, 빌리루빈, 도파민, 젠티산, 글루타티온, 엘도파(levodopa), 메틸도파, 톨라지미드, 톨부타미드, 및 요산과 같은 생리학적 분비액들에서 통상적으로 발견되는 간섭 화합물들의 산화로 인한 상승된 산화 전류를 가질 수 있다. 그러므로, 글루코스 측정기들의 정확도는 간섭 화합물들에 의해 발생된 산화 전류 부분을 감소 또는 제거함으로써 개선될 수 있다. 이상적으로는, 모든 간섭 화합물들로부터 산화 전류가 발생되지 않도록 하여, 전체 산화 전류가 단지 글루코스 농도를 따르도록 하는 것이다. 그러므로, 생리학적 분비액들에서 통상적으로 발견되는 예를 들어, 아스코르브산염, 요산염 및 아세타미노펜과 같은 잠재적인 간섭 화합물들의 존재시에 전기화학 센서들의 정확도를 개선시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 전기화학 센서들을 위한 분석물들의 예들로서, 글루코스, 유산염, 및 후락토사민(fructosamine)을 들 수 있다. 글루코스가 논의되는 주요 분석물이지만, 본원에 서술된 본 발명은 다른 분석물들을 이용할 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 산화 전류는 몇몇 방식들로 발생될 수 있다. 특히, 바람직한 산화 전류는 레독스 미디에이터(redox mediator)와 관심을 둔 분석물(예를 들어, 글루코스)과의 상호작용으로 인해 발생되는 반면, 바람직하지 않은 산화 전류는 일반적으로 전극 표면에서 그리고 레독스 미디에이터와의 상호작용에 의해 산화되는 간섭 화합물들로 이루어진다. 예를 들어, 일부 간섭 화합물들(예를 들어, 아세토미노펜)은 전극 표면에서 산화된다. 다른 간섭 화합물들(예를 들어, 아스코르브산)은 레독스 미디에이터와의 화학적 반응에 의해 산화된다. 글루코스 측정 시스템에서 이 간섭 화합물의 산화는 측정된 산화 전류가 글루코스 및 임의의 간섭 화합물 둘 다의 농도를 따르도록 한다. 그러므로, 간섭 화합물의 농도가 글루코스만큼 효율적으로 산화되고 간섭물 농도가 글루코스 농도에 비해 높은 상황에서, 글루코스 농도의 측정은 총 산화 전류에 대한 간섭 화합물들의 기여도를 감소 또는 제거함으로써 개선된다. 간섭 화합물들의 영향들을 감소시키는데 이용될 수 있는 다른 공지된 방법은 음으로 하전된 멤브레인을 이용하여 작동 전극을 커버하는 것이다. 예로서, NAFIONTM과 같은 설포네이티드 플루오로폴리머(fluoropolymer)가 이용되어 음으로 하전된 모든 화학물질들을 리펠(repel)시킨다. 일반적으로, 아스코르브산염 및 요산염과 같은 대부분의 간섭 화합물들은 음의 전하를 가지며, 따라서 음으로 하전된 멤브레인은 음으로 하전된 간섭 화합물들이 전극 표면에 도달되어 그 표면에서 산화되는 것을 방지한다. 그러나, 이 기술은 항상 성공되지는 않는데, 그 이유는 아세타미노펜과 같은 일부 간섭 화합물들이 순 음전하을 갖지 않으므로 음으로 하전된 멤브레인을 통과할 수 있기 때문이다. 또한 이 기술은 어떤 레독스 미디에이터들과 화합물들의 간섭의 상호작용으로 인해 발생되는 산화 전류를 감소시키지도 않는다. 작동 전극 상에서 음으로 하전된 멤브레인을 이용하면, 또한 페로시안화합물과 같은 어떤 보편적으로 이용되는 레독스 미디에이터들이 전자들을 전극과 교환시키는 음으로 하전된 멤브레인을 통과하는 것을 방지한다. 간섭 화합물들의 영향들을 감소시키기 위하여 이용될 수 있는 또 다른 공지된 방법은 작동 전극의 최상부에서 크기 선택적인 멤브레인을 이용하는 것이다. 예로서, 셀룰로오스 아세테이트와 같은 100 달톤 익스클루젼 멤브레인(100 Dalton exclusion membrane)이 작동 전극을 커버하여 100 달톤 보다 큰 분자량을 갖는 모든 화학물질들을 배제하도록 하는데 이용될 수 있다. 일반적으로, 대부분의 간섭 화합물들은 100 달톤 보다 큰 분자량을 가짐으로, 전극 표면에서 산화되는 것이 배제된다. 그러나, 이와 같은 선택적인 멤브레인들은 전형적으로, 테스트 스트립을 제조하는 것을 더욱 복잡하게 하고 테스트 시간을 증가시키는데, 그 이유는 산화된 글루코스가 선택적인 멤브레인을 통해서 확산되어 전극에 수집되어야 하기 때문이다. 간섭 화합물들의 영향들을 감소시키는데 이용될 수 있는 또 다른 방법은 낮은 레독스 전위, 예를 들어 약 -300mV 내지 +100mV(포화된 칼로멜 전극(calomel electrode)에 대해서 측정될 때)을 지닌 레독스 미디에이터를 이용하는 것이다. 레독스 미디에이터가 낮은 레독스 전위를 갖기 때문에, 작동 전극에 인가되는 전압도 비교적 낮으며, 그 후 간섭 화합물들이 작동 전극에 의해 산화되는 비율을 감소시킨다. 비교적 낮은 레독스 전위를 갖는 레독스 미디에이터들의 예들로서, 오스뮴 비피리딜 복합체들, 페로신 유도체들 및 퀴논 유도체들을 들 수 있다. 이 전략의 단점은 비교적 낮은 전위를 갖는 레독스 미디에이터들이 종종 합성하기 곤란하며, 불안정하고 낮은 수용성을 갖는다는 것이다. 간섭 화합물들의 영향들을 감소시키는데 이용될 수 있는 또 다른 공지된 방법은 레독스 미디에이터로 코팅되는 더미 전극(dummy electrode)을 이용하는 것이다. 일부 예에서, 더미 전극은 또한 불활성 프로테인 또는 비활성화된 레독스 효소로 코팅될 수 있다. 더미 전극의 목적은 전극 표면에서 간섭 화합물을 산화 및/또는 간섭 화합물에 의해 환원된 레독스 미디에이터를 산화시키는 것이다. 이 전략에서, 더미 전극에서 측정된 전류는 작동 전극에서 측정된 총 산화 전류로부터 감산되어 간섭 영향을 제거하는 것이다. 이 전략의 단점은 테스트 스트립이 글루코스를 측정하는데 이용될 수 없는 부가적인 전극 및 전기 커넥션(connection)(즉, 더미 전극)을 포함할 필요가 있다는 것이다. 더미 전극을 포함하면 글루코스 측정 시스템에서 전극을 비효율적으로 이용하게 한다.