Kit de teste de glicômetro

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Antecedentes

O diabetes mellitus afeta cerca de 16 milhões de pessoas nos Estados Unidos. Outros cinco milhões de pessoas têm a doença e não percebem. O diabetes é uma doença metabólica crônica que afeta a capacidade do pâncreas de produzir ou responder à insulina. As duas principais formas de diabetes são do tipo I e do tipo II. Ambos os tipos de diabetes podem ter níveis elevados de açúcar no sangue devido à insuficiência de insulina, um hormônio produzido pelo pâncreas. A insulina é um regulador chave do metabolismo do corpo. Após as refeições, os alimentos são digeridos no estômago e nos intestinos. Os carboidratos são quebrados em moléculas de açúcar - das quais a glicose é uma - e as proteínas são quebradas em aminoácidos. A glicose e os aminoácidos são absorvidos diretamente na corrente sanguínea e os níveis de glicose no sangue aumentam. Normalmente, o aumento dos níveis de glicose no sangue sinaliza células importantes do pâncreas - chamadas células beta - para secretar insulina, que se derrama na corrente sanguínea. A insulina então permite que a glicose e os aminoácidos entrem nas células do corpo onde, junto com outros hormônios, determina se esses nutrientes serão queimados para energia ou armazenados para uso futuro. Conforme o açúcar no sangue cai para os níveis anteriores às refeições, o pâncreas reduz a produção de insulina e o corpo usa sua energia armazenada até a próxima refeição fornecer nutrientes adicionais.

No diabetes tipo I, as células beta do pâncreas que produzem insulina são destruídas gradualmente; eventualmente, a deficiência de insulina é absoluta. Sem a insulina para mover a glicose para as células, os níveis de açúcar no sangue tornam-se excessivamente altos, uma condição conhecida como hiperglicemia. Como o corpo não pode utilizar o açúcar, ele se espalha na urina e se perde. Fraqueza, perda de peso e fome e sede excessivas estão entre vários indicadores dessa doença. Os pacientes tornam-se dependentes da insulina administrada para sobreviver.

O diabetes tipo II é de longe o diabetes mais comum. A maioria dos diabéticos tipo II parece produzir quantidades variáveis ​​de insulina, mas apresentam anormalidades no fígado e nas células musculares que resistem à sua ação. A insulina se liga aos receptores das células, mas a glicose não entra em uma condição conhecida como resistência à insulina. Embora muitos pacientes possam controlar o diabetes tipo II com dieta ou medicamentos que estimulem o pâncreas a liberar insulina, geralmente a condição piora e pode exigir a administração de insulina.

Os níveis de glicose no sangue que permanecem altos (acima de 150 mg / DL) podem levar a complicações de saúde, como cegueira, doenças cardíacas, doenças renais e danos aos nervos. Uma maneira de os diabéticos monitorarem a concentração de glicose no sangue é testando amostras de sangue várias vezes ao dia e injetando a dose apropriada de insulina. Seguindo as recomendações dos médicos e usando esses produtos, os pacientes geralmente medem o nível de glicose no sangue várias (três a cinco) vezes ao dia. Geralmente, essas amostras de sangue são retiradas do dedo, mas podem ser retiradas de outros locais. Uma ponta de dedo composta de uma lanceta é usada para picar o dedo e retirar uma pequena quantidade de sangue que é colocada em uma tira de teste. A tira de teste é colocada em um kit de monitoramento normalmente baseado na oxidação eletroenzimática da glicose. Embora não haja cura conhecida para o diabetes, estudos mostram que os pacientes que monitoram regularmente seus níveis de glicose no sangue e trabalham em estreita colaboração com seus profissionais de saúde têm menos complicações em relação à doença.

Usando um glicosímetro típico e dispositivo de punção, o processo de amostragem e medição é geralmente o seguinte. Primeiro, o usuário prepara o medidor para uso removendo uma tira de teste de uma embalagem protetora ou frasco e inserindo-a no medidor. O glicosímetro pode confirmar o posicionamento correto da tira de teste e indicar que ela está preparada para uma amostra. Alguns glicosímetros também podem exigir uma calibração ou etapa de referência neste momento. O usuário prepara o dispositivo de punção removendo uma tampa do dispositivo de punção, colocando uma lanceta descartável no dispositivo de punção, recolocando a tampa e definindo um mecanismo tipo mola no dispositivo de punção que fornece a força para conduzir a lanceta na pele . Essas etapas podem acontecer simultaneamente (por exemplo, dispositivos de lancetagem típicos definem seus mecanismos de mola quando se instala a lanceta). O usuário então coloca o dispositivo de punção no dedo. Depois de posicionar o dispositivo de punção no dedo, o usuário pressiona um botão ou liga o dispositivo para liberar a lanceta. A mola impulsiona a lanceta para a frente, criando uma pequena ferida.

Após a punção, uma pequena gota de sangue aparece no local da punção. Se adequado, o usuário coloca a amostra em uma tira de teste de acordo com as instruções do fabricante. O medidor mede então a concentração de glicose no sangue (normalmente por reação química da glicose com reagentes na tira de teste).

História

Em 2001, a Dra. Helen Free foi introduzida no Hall da Fama do Inventor Nacional em Akron, Ohio. Na década de 1940, o Dr. Free desenvolveu os primeiros kits de autoteste que permitiam aos diabéticos monitorar o açúcar no sangue verificando a urina em casa. No passado, os diabéticos tinham que ir ao consultório médico para verificar o nível de açúcar no sangue. Os primeiros indicadores para análise domiciliar baseavam-se em testes de urina. O Dr. Free esteve envolvido em mais de sete patentes que levaram a melhorias no design e na função de testes caseiros de glicose. No final da década de 1950 e início da década de 1960, os níveis de glicose no sangue foram analisados ​​para detectar níveis mais precisos de monitoramento e tratamento.

Durante anos, a solução para os diabéticos foi um dos vários kits de urinálise que forneciam medições imprecisas da glicose no sangue. Posteriormente, foram desenvolvidas tiras reagentes para teste de urina. O teste de urina para glicose, entretanto, é limitado em precisão, particularmente porque o limiar renal para derramamento de glicose na urina é diferente para cada indivíduo. Além disso, o açúcar (glicose) na urina é um sinal de que a glicose estava muito alta várias horas antes do teste, devido ao atraso na chegada da glicose à urina. As leituras feitas na urina, portanto, são indicativas do nível de glicose no sangue várias horas antes de a urina ser testada.

Leituras mais precisas são possíveis fazendo leituras diretamente do sangue para determinar os níveis atuais de glicose. O advento dos exames de sangue caseiros é considerado por alguns como o avanço mais significativo no tratamento dos diabéticos desde a descoberta da insulina em 1921. O teste de glicose no sangue em casa foi disponibilizado com o desenvolvimento de tiras reagentes para o teste de sangue total. A tira reagente inclui um sistema reagente que compreende uma enzima, como a glicose oxidase, capaz de catalisar a reação de oxidação da glicose em ácido glucônico e peróxido de hidrogênio; um indicador ou corante oxidável, tal como o-tolidina; e uma substância com atividade peroxidativa capaz de catalisar a oxidação do indicador. O corante ou indicador muda para um tom de cor visualmente diferente dependendo da extensão da oxidação, que depende da concentração de glicose na amostra de sangue.

Matérias-primas

Existem muitas matérias-primas usadas para produzir um kit de monitoramento de glicose. As tiras de teste consistem em um tecido ou material poroso, como poliamida, poliolefina, polissulfona ou celulose. Existe também um eslastômero de hidroxila à base de água com sílica e dióxido de titânio moído. Água, trametilbenzidina, peroxidase de rábano, glicose oxidase, carboximetilcelulose e látex de copolímero de etil acetato de vinila carboxilado dialisado também são usados.

O medidor em si é composto por uma caixa de plástico que abriga a placa de circuito impresso e os sensores. Há um display de cristal líquido (LCD) que mostra as leituras de glicose no sangue.

A lanceta é composta por uma agulha de aço inoxidável envolta em um invólucro de plástico.

Design

Existem muitas formas diferentes de kits de teste de glicose. Alguns glicosímetros têm agulhas já instaladas. O usuário apenas pressiona o botão de liberação e o medidor ejeta a picada da agulha e retira uma amostra. Outros requerem uma lanceta e tiras de teste separadas. Essas são as formas mais comumente usadas de kits de glicose.

O medidor em si normalmente tem um display LCD na parte superior da máquina. No meio, em direção à parte inferior, há uma fenda em forma de ferradura para inserir a tira de teste. Embaixo desse slot está um sensor que transmite a leitura da amostra de sangue. O dispositivo funciona sem baterias e geralmente tem uma memória de curto prazo embutida para lembrar as leituras de glicose anteriores. Alguns dispositivos podem ser conectados a programas de computador para rastrear essas leituras e imprimir gráficos e diagramas que descrevem mudanças drásticas.

O processo de fabricação

Tiras de teste

1. A tira de teste é preferencialmente uma membrana porosa na forma de um não tecido, um tecido, uma folha esticada ou preparada a partir de um material como poliéster, poliamida, poliolefina, polissulfona ou celulose.
2. Uma tira de teste é fabricada pela mistura de 40 g de um elastômero hidroxila à base de água estabilizado anionicamente (3,8 partes em peso de lauril sulfato de sódio e 0,8 partes em peso de ácido dodecilbenzenossulfônico), contendo cerca de 5% em peso de sílica coloidal e 5 g de dióxido de titânio finamente moído. Em seguida, I g de tetrametilbenzidina, 5.000 unidades de peroxidase de rábano, 5.000 unidades de glicose oxidase, 0,12 g de tris e 10 g de água (hidroximetil) aminometano (tampão) são misturados no lote.
3. Depois de misturar para garantir uma mistura homogênea, o lote é moldado em uma folha de tereftalato de polietileno para adicionar integridade estrutural em uma matriz de transporte e seco a 122 ° F (50 ° C) por 20 minutos.
4. Em seguida, 100 mg de ácido 3-dimetilaminobenzóico, 13 mg de 3-metil-2-benzotiazolinona hidrazona, 100 mg de ácido cítrico mono-hidratado-citrato de sódio di-hidratado e 50 mg de Loval são adicionados na forma seca a um Tubo de 50 ml.
5. Estes materiais secos são misturados com uma espátula, em seguida, 1,5 g de solução aquosa a 10% de carboximetilcelulose é adicionado e misturado completamente com os sólidos acima.
6. A seguir, 2,1 g de látex de copolímero de etil acetato de vinila carboxilado dialisado são adicionados e bem misturados.
   O copolímero de látex foi dialisado (separação de partículas maiores de partículas menores) colocando cerca de 100 g de acetato de vinil carboxilado / emulsão de copolímero de etileno em um tubo de membrana. A membrana preenchida foi embebida em um banho de água (destilada) a 68 ° F (20 ° C) por 60 horas para permitir que partículas de baixo peso molecular, monômero não reagido, catalisador, surfactante, etc. passassem através da membrana. Durante as 60 horas, a água foi continuamente trocada por meio de um sistema de transbordamento. A emulsão dialisada restante foi então usada na preparação da camada de reagente.
   
7. Em seguida, 0,18 ml de glicose oxidase são pipetados para o tubo como um líquido. Em seguida, a peroxidase é pipetada como um líquido para o tubo e a tartrazina é pipetada para o tubo. A mistura resultante é bem misturada. Esta mistura é deixada em repouso por aproximadamente 15 minutos.
8. Um suporte de vinil fosco polido antes de ser revestido com a solução acima foi cortado para formar fileiras de células e, em seguida, limpo com metanol. A mistura é puxada para uma seringa de 10 ml e aproximadamente 10, 6 mm gotas são colocadas em cada fileira de células. A fileira de células revestidas é aquecida em um forno a 98,6 ° F (37 ° C) por 30 minutos seguido por 113 ° F (45 ° C) por duas horas. Este processo de revestir e espalhar a mistura é repetido para cada linha de células. As filas de células foram então cortadas em tiras do tamanho desejado.
9. Essas tiras foram embaladas com pacotes absorventes de sílica gel e secas durante a noite a aproximadamente 86 ° F (30 ° C) e vácuo de 25 mm / Hg.

O glicosímetro

1. Uma prensa de moldagem é carregada dentro das cavidades do molde e um pellet de material encapsulante (resinas termoplásticas usadas na moldagem por injeção, como resina de fenol, resina epóxi, resina de silicone, resina de poliéster insaturado e outras resinas termoendurecíveis) é colocado em uma câmara de recepção.
   O paciente pica o dedo e aplica uma amostra na tira de teste. A tira de teste é então inserida no glicosímetro. Após um período de cerca de 10-15 segundos, a leitura de glicose no sangue aparece.
   
2. O encapsulamento dos circuitos integrados (do detector de glicose) é conseguido aquecendo o pelete de material de encapsulamento e pressionando-o dentro da câmara usando um êmbolo de transferência, o que faz com que o pellet se liquefaça e flua para as cavidades do molde através de pequenas passagens entre as câmara e as cavidades do molde.
3. Depois de permitir que o material de encapsulamento se solidifique novamente, a prensa de moldagem é aberta e as partes do molde são separadas.
4. Após a remoção dos circuitos integrados encapsulados, a prensa de moldagem aberta está pronta para receber novos insertos e pelotas de material encapsulante para repetir o processo de encapsulamento.

A lanceta

1. Atualmente, as lancetas de sangue são geralmente fabricadas usando um processo de moldagem por injeção ou um processo de montagem. No processo de moldagem por injeção, o arame é mantido no lugar pela aderência do arame ao material de aperto do dedo circundante.
2. As alças geralmente são feitas de material plástico, como polietileno. A ponta afiada do fio é embutida em uma capa de ponta com um pescoço estreito que conecta a capa de ponta às alças de dedo.
3. A cobertura da ponta mantém a ponta do fio limpa até o uso. Quando a lanceta for usada, a tampa da ponta é torcida no pescoço, expondo a ponta do fio para uso.
4. O processo de montagem envolve prender o fio às alças com um adesivo como epóxi térmico, epóxi de duas partes ou adesivo ultravioleta.
5. Uma tampa é então colocada sobre a ponta do fio para proteção e esterilidade. Quando a lanceta é usada, a tampa é retorcida no pescoço, expondo assim a ponta do fio para uso.

Subprodutos / resíduos

Plásticos e vários polímeros usados ​​para as caixas podem ser reciclados para serem derretidos e colocados em moldes. Os produtos químicos usados ​​como reagentes nas tiras de teste são descartados como lixo de laboratório. A maioria das peças pode ser reciclada, portanto há pouco desperdício.

O Futuro

A pesquisa sobre sensores implantáveis ​​está progredindo bem. Vários sistemas foram desenvolvidos e podem entrar em testes clínicos em breve. Essas agulhas serão minúsculas implantadas sob a pele. Os produtos químicos na ponta da agulha reagem com a glicose no tecido e geram um sinal elétrico. O processo é semelhante ao usado na maioria dos glicosímetros. O sinal elétrico pode então ser telemetrado para um receptor do tamanho de um relógio de pulso que pode interpretar o sinal como um valor de glicose para ler no relógio.

Um sistema alternativo em desenvolvimento usa um minúsculo feixe de laser para perfurar um orifício microscópico na pele, através do qual uma pequena gota de fluido de tecido é puxada. O dispositivo pode então medir a glicose no fluido de uma maneira semelhante ao dispositivo descrito anteriormente. Os desenvolvedores desse dispositivo esperam combinar no mesmo receptor do tamanho de um relógio de pulso um mecanismo para infundir insulina através da pele usando um processo chamado iontoforese reversa. Esse processo usa uma corrente elétrica para fazer a insulina passar pela pele sem a picada de uma agulha. Ambos os dispositivos ainda estão vários anos longe do uso geral.

Medidores sem sangue que medem a glicose no sangue sem furar o dedo são o sonho final. Na Kansas State University, uma tecnologia semelhante foi desenvolvida para a indústria de alimentos usando um feixe de laser para medir o teor de açúcar de frutas e outros alimentos sem quebrar a casca dos alimentos. Infelizmente, essa tecnologia é mais difícil de ser usada em humanos. A espessura da pele varia de pessoa para pessoa e a temperatura varia a precisão. Essa tecnologia, apelidada de "The Dream Beam", ainda é possível, mas ainda leva algum tempo para que seja barata ou precisa o suficiente para ter uso prático no futuro.

A Synthetic Blood International (SYBD) desenvolveu um biossensor de glicose implantável para monitorar a glicose no sangue, eliminando a necessidade de picadas nos dedos. O biossensor de glicose usa uma enzima específica para glicose. Uma vez implantado no tecido subcutâneo, o biossensor, que tem o tamanho de um marca-passo cardíaco, fornece monitoramento contínuo e preciso da glicose no sangue. A tecnologia mais recente ainda está a vários anos de ser capaz de oferecer um sistema de circuito fechado onde a insulina será aplicada com base nas leituras digitais no biossensor. Em última análise, o biossensor de glicose será ligado a uma bomba de insulina implantada, criando um pâncreas mecânico de circuito fechado.

Onde aprender mais

Outro

Página da Web do Abbott Laboratories. Dezembro de 2001. .

Página da American Diabetes Association. Dezembro de 2001. .

Página da Internet da Synthetic Blood International. Dezembro de 2001. .

Página da Administração de Alimentos e Medicamentos dos Estados Unidos. Dezembro de 2001. .

Bonny P. McClain

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