Kit de test de glucomètre

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Contexte

Le diabète sucré affecte environ 16 millions de personnes aux États-Unis. Cinq millions de personnes supplémentaires sont atteintes de la maladie et ne s'en rendent pas compte. Le diabète est une maladie métabolique chronique qui affecte la capacité du pancréas à produire ou à répondre à l'insuline. Les deux principales formes de diabète sont le type I et le type II. Les deux types de diabète peuvent avoir une glycémie élevée en raison d'insuffisances en insuline, une hormone produite par le pancréas. L'insuline est un régulateur clé du métabolisme du corps. Après les repas, les aliments sont digérés dans l'estomac et les intestins. Les glucides sont décomposés en molécules de sucre, dont le glucose, et les protéines sont décomposées en acides aminés. Le glucose et les acides aminés sont absorbés directement dans la circulation sanguine et la glycémie augmente. Normalement, l'augmentation de la glycémie signale aux cellules importantes du pancréas, appelées cellules bêta, de sécréter de l'insuline, qui se déverse dans la circulation sanguine. L'insuline permet ensuite au glucose et aux acides aminés d'entrer dans les cellules du corps où, avec d'autres hormones, elle indique si ces nutriments seront brûlés pour produire de l'énergie ou stockés pour une utilisation future. À mesure que la glycémie chute aux niveaux d'avant les repas, le pancréas réduit la production d'insuline et le corps utilise son énergie stockée jusqu'à ce que le prochain repas fournisse des nutriments supplémentaires.

Dans le diabète de type I, les cellules bêta du pancréas qui produisent l'insuline sont progressivement détruites; finalement, la carence en insuline est absolue. Sans insuline pour déplacer le glucose dans les cellules, les niveaux de sucre dans le sang deviennent excessivement élevés, une condition connue sous le nom d'hyperglycémie. Parce que le corps ne peut pas utiliser le sucre, il se répand dans l'urine et est perdu. La faiblesse, la perte de poids et la faim et la soif excessives sont parmi plusieurs indicateurs de cette maladie. Les patients deviennent dépendants de l'insuline administrée pour survivre.

Le diabète de type II est de loin le diabète le plus courant. La plupart des diabétiques de type II semblent produire des quantités variables d'insuline, mais présentent des anomalies dans les cellules hépatiques et musculaires qui résistent à son action. L'insuline se fixe aux récepteurs des cellules, mais le glucose ne pénètre pas dans une condition connue sous le nom de résistance à l'insuline. Alors que de nombreux patients peuvent contrôler le diabète de type II avec un régime alimentaire ou avec des médicaments qui stimulent le pancréas à libérer de l'insuline, l'état s'aggrave généralement et peut nécessiter l'administration d'insuline.

Des taux de glycémie qui restent élevés (au-dessus de 150 mg/DL) peuvent entraîner des complications pour la santé telles que la cécité, les maladies cardiaques, les maladies rénales et les lésions nerveuses. Une façon pour les diabétiques de surveiller la concentration de glucose dans le sang est de tester des échantillons de sang plusieurs fois par jour et d'injecter la dose appropriée d'insuline. Sur les recommandations des médecins et en utilisant de tels produits, les patients mesurent généralement leur glycémie plusieurs (trois à cinq) fois par jour. Généralement, ces échantillons de sang sont prélevés au doigt, mais peuvent être prélevés à d'autres endroits. Un doigt composé d'une lancette est utilisé pour piquer le doigt et prélever une petite quantité de sang qui est placée sur une bandelette réactive. La bandelette de test est placée dans un kit de surveillance généralement basé sur l'oxydation électroenzymatique du glucose. Bien qu'il n'existe aucun remède connu contre le diabète, des études montrent que les patients qui surveillent régulièrement leur glycémie et travaillent en étroite collaboration avec leurs prestataires de soins de santé ont moins de complications liées à la maladie.

En utilisant un glucomètre et un autopiqueur typiques, le processus d'échantillonnage et de mesure est généralement le suivant. Tout d'abord, l'utilisateur prépare le lecteur pour l'utilisation en retirant une bandelette réactive d'un emballage protecteur ou d'un flacon et en l'insérant dans le lecteur. Le glucomètre peut confirmer le placement correct de la bandelette réactive et indiquer qu'elle est préparée pour un échantillon. Certains glucomètres peuvent également nécessiter une étape d'étalonnage ou de référence à ce stade. L'utilisateur prépare l'autopiqueur en retirant un couvercle de l'autopiqueur, en plaçant une lancette jetable dans l'autopiqueur, en replaçant le couvercle et en plaçant un mécanisme de type ressort dans l'autopiqueur qui fournit la force nécessaire pour enfoncer la lancette dans la peau. . Ces étapes peuvent se produire simultanément (par exemple, les autopiqueurs typiques règlent leurs mécanismes à ressort lorsque l'on installe la lancette). L'utilisateur place ensuite l'autopiqueur sur le doigt. Après avoir positionné l'autopiqueur sur le doigt, l'utilisateur appuie sur un bouton ou allume l'appareil pour libérer la lancette. Le ressort pousse la lancette vers l'avant, créant une petite blessure.

Après l'incision, une petite goutte de sang apparaît au site d'incision. S'il est adéquat, l'utilisateur place l'échantillon sur une bandelette réactive conformément aux instructions du fabricant. Le lecteur mesure ensuite la concentration de glucose dans le sang (généralement par réaction chimique du glucose avec des réactifs sur la bandelette réactive).

Historique

En 2001, le Dr Helen Free a été intronisé au Temple de la renommée des inventeurs nationaux à Akron, Ohio. Dans les années 1940, le Dr Free a développé les premiers kits d'autotest permettant aux diabétiques de surveiller leur glycémie en vérifiant leur urine à la maison. Dans le passé, les diabétiques devaient se rendre chez un médecin pour faire vérifier leur taux de sucre dans le sang. Les premiers indicateurs d'analyse à domicile étaient basés sur des analyses d'urine. Le Dr Free a participé à plus de sept brevets qui ont permis d'améliorer la conception et la fonction des tests à domicile du glucose. À la fin des années 1950 et au début des années 1960, les taux de glycémie ont été analysés pour détecter des taux plus précis pour la surveillance et le traitement.

Pendant des années, la solution pour les diabétiques était l'un des nombreux kits d'analyse d'urine qui fournissaient des mesures imprécises du glucose dans le sang. Plus tard, des bandelettes réactives pour les tests d'urine ont été développées. Le test de glucose dans l'urine, cependant, est limité en précision, d'autant plus que le seuil rénal pour le déversement de glucose dans l'urine est différent pour chaque individu. De plus, le sucre (glucose) dans l'urine est un signe que le glucose était trop élevé plusieurs heures avant le test en raison du délai avant que le glucose n'atteigne l'urine. Les lectures extraites de l'urine sont donc indicatives du taux de glucose dans le sang plusieurs heures avant que l'urine ne soit testée.

Des lectures plus précises sont possibles en prenant des lectures directement à partir du sang pour déterminer les niveaux de glucose actuels. L'avènement des tests sanguins à domicile est considéré par certains comme l'avancée la plus importante dans les soins aux diabétiques depuis la découverte de l'insuline en 1921. Les tests de glycémie à domicile ont été rendus disponibles avec le développement de bandelettes réactives pour les tests de sang total. La bandelette réactive comprend un système réactif comprenant une enzyme, telle que la glucose oxydase, capable de catalyser la réaction d'oxydation du glucose en acide gluconique et en peroxyde d'hydrogène; un indicateur ou un colorant oxydable, tel que l'o-tolidine; et une substance ayant une activité peroxydante capable de catalyser l'oxydation de l'indicateur. Le colorant ou l'indicateur prend une nuance de couleur visuellement différente en fonction du degré d'oxydation, qui dépend de la concentration de glucose dans l'échantillon de sang.

Matières premières

Il existe de nombreuses matières premières utilisées pour produire un kit de surveillance de la glycémie. Les bandelettes réactives sont constituées d'un tissu ou d'un matériau poreux tel que le polyamide, la polyoléfine, la polysulfone ou la cellulose. Il existe également un élastomère hydroxyle à base d'eau avec de la silice et du dioxyde de titane broyé. De l'eau, de la traméthylbenzidine, de la peroxydase de raifort, de la glucose oxydase, de la carboxyméthylcellulose et un latex de copolymère d'acétate de vinyle et d'éthyle carboxylé dialysé sont également utilisés.

Le compteur lui-même est composé d'un boîtier en plastique qui abrite la carte de circuit imprimé et les capteurs. Il y a un écran à cristaux liquides (LCD) qui affichera les lectures de la glycémie.

La lancette est composée d'une aiguille en acier inoxydable enfermée dans un boîtier en plastique.

Conception

Il existe de nombreuses formes différentes de kits de test de glucose. Certains glucomètres ont des aiguilles déjà installées. L'utilisateur appuie uniquement sur le bouton de déverrouillage et le compteur éjecte la piqûre d'aiguille et prélève un échantillon. D'autres nécessitent une lancette et des bandelettes réactives séparées. Ce sont les formes les plus couramment utilisées de kits de glucose.

Le compteur lui-même a généralement un écran LCD en haut de la machine. Au milieu vers le bas se trouve une fente en forme de fer à cheval dans laquelle insérer la bandelette réactive. Sous cette fente se trouve un capteur qui transmet la lecture de l'échantillon de sang. L'appareil fonctionne à court de piles et dispose généralement d'une mémoire à court terme intégrée pour se souvenir des lectures de glycémie antérieures. Certains appareils peuvent être connectés à des programmes informatiques pour suivre ces lectures et imprimer des tableaux et des diagrammes illustrant des changements drastiques.

Le processus de fabrication

Bandelettes de test

1. La bandelette réactive est de préférence une membrane poreuse sous la forme d'un non-tissé, d'un tissu tissé, d'une feuille étirée, ou préparée à partir d'un matériau tel que polyester, polyamide, polyoléfine, polysulfone ou cellulose.
2. Une bandelette réactive est fabriquée en mélangeant 40 g d'un élastomère hydroxyle à base d'eau stabilisé anioniquement (3,8 parties en poids de laurylsulfate de sodium et 0,8 partie en poids d'acide dodécylbenzène sulfonique), contenant environ 5% en poids de silice colloïdale et 5 g de dioxyde de titane finement broyé. Ensuite, 1 g de tétraméthylbenzidine, 5 000 unités de peroxydase de raifort, 5 000 unités de glucose oxydase, 0,12 g de tris et 10 g d'eau (hydroxyméthyl) aminométhane (tampon) sont mélangés dans le lot.
3. Après avoir mélangé pour assurer un mélange homogène, le lot est coulé sur une feuille de polyéthylène téréphtalate pour une intégrité structurelle supplémentaire dans une matrice de support, et séché à 122 °F (50 °C) pendant 20 minutes.
4. Ensuite, 100 mg d'acide 3-diméthyl amino benzoïque, 13 mg de 3-méthyl-2-benzothiazolinone hydrazone, 100 mg d'acide citrique monohydraté-citrate de sodium dihydraté et 50 mg de Loval sont ajoutés sous forme sèche à un Tube de 50ml.
5. Ces matières sèches sont mélangées avec une spatule, puis 1,5 g d'une solution aqueuse à 10 % de carboxyméthylcellulose sont ajoutés et mélangés soigneusement avec les solides ci-dessus.
6. Ensuite, 2,1 g de latex de copolymère d'acétate de vinyle et d'éthyle carboxylé dialysé sont ajoutés et soigneusement mélangés.

   Le copolymère de latex a été dialysé (séparation des particules plus grosses des particules plus petites) en plaçant environ 100 g d'émulsion de copolymère d'acétate de vinyle/éthylène carboxylé dans un tube à membrane. La membrane remplie a été trempée dans un bain d'eau (distillée) à 68°F (20°C) pendant 60 heures pour permettre aux particules de faible poids moléculaire, au monomère n'ayant pas réagi, au catalyseur, au tensioactif, etc. de traverser la membrane. Pendant les 60 heures, l'eau a été renouvelée en continu à l'aide d'un système de trop-plein. L'émulsion dialysée restante a ensuite été utilisée pour préparer la couche de réactif.

7. Ensuite, 0,18 ml de glucose oxydase est injecté dans le tube sous forme de liquide. Ensuite, la peroxydase est pipetée sous forme liquide dans le tube et la tartrazine est pipetée dans le tube. Le mélange résultant est soigneusement mélangé. Ce mélange est laissé au repos pendant environ 15 minutes.
8. Un support en vinyle poli-mat avant d'être recouvert de la solution ci-dessus a été découpé pour former des rangées de cellules, puis essuyé avec du méthanol. Le mélange est aspiré dans une seringue de 10 ml et environ 10 gouttes de 6 mm sont placées sur chaque rangée de cellules. La rangée de cellules revêtues est chauffée dans un four à 98,6°F (37°C) pendant 30 minutes suivi de 113°F (45°C) pendant deux heures. Ce processus d'enrobage et d'étalement du mélange est répété pour chaque rangée de cellules. Les rangées de cellules ont ensuite été découpées en bandes de la taille souhaitée.
9. Ces bandes ont été emballées avec des paquets absorbants de gel de silice et séchées pendant la nuit à environ 86 °F (30 °C) et un vide de 25 mm/Hg.

Le glucomètre

1. Une presse de moulage est chargée dans les cavités du moule, et une pastille de matériau d'encapsulation (résines thermoplastiques utilisées dans le moulage par injection telles que la résine phénolique, la résine époxy, la résine de silicone, la résine polyester insaturée et d'autres résines thermodurcissables) est placée dans une chambre de réception.

   Le patient se pique le doigt et applique un échantillon sur la bandelette réactive. La bandelette de test est ensuite insérée dans le glucomètre. Après une période d'environ 10 à 15 secondes, la lecture de la glycémie apparaît.

2. L'encapsulation des circuits intégrés (du détecteur de glucose) est réalisée en chauffant la pastille de matériau d'encapsulation et en la pressant dans la chambre à l'aide d'un piston de transfert, ce qui fait que la pastille se liquéfie et s'écoule dans les cavités du moule à travers de petits passages entre les chambre et les cavités du moule.
3. Après avoir laissé le matériau d'encapsulation se solidifier à nouveau, la presse de moulage est ouverte et les pièces du moule sont séparées.
4. Après retrait des circuits intégrés encapsulés, la presse de moulage ouverte est prête à recevoir de nouveaux inserts et des pastilles de matériau d'encapsulation pour répéter le processus d'encapsulation.

La lancette

1. Aujourd'hui, les lancettes sanguines sont généralement fabriquées à l'aide d'un processus de moulage par injection ou d'un processus d'assemblage. Dans le processus de moulage par injection, le fil est maintenu en place par l'adhérence du fil au matériau de prise de doigt environnant.
2. Les poignées pour les doigts sont généralement en matière plastique telle que le polyéthylène. La pointe acérée du fil est incrustée dans un couvre-pointe avec un col étroit fixant le couvre-point aux poignées pour les doigts.
3. Le couvre-pointe maintient la pointe du fil propre jusqu'à son utilisation. Lorsque la lancette doit être utilisée, le capuchon de la pointe est dévissé au niveau du col, exposant ainsi la pointe du fil à l'utilisation.
4. Le processus d'assemblage consiste à attacher le fil aux poignées avec un adhésif tel que l'époxyde thermique, l'époxyde en deux parties ou l'adhésif ultraviolet.
5. Un capuchon est ensuite placé sur la pointe du fil pour la protection et la stérilité. Lorsque la lancette doit être utilisée, le capuchon est dévissé au niveau du col, exposant ainsi la pointe du fil à l'utilisation.

Sous-produits/Déchets

Les plastiques et divers polymères utilisés pour les boîtiers peuvent être recyclés afin d'être fondus et coulés dans des moules. Les produits chimiques utilisés comme réactifs sur les bandelettes réactives sont éliminés comme déchets de laboratoire. La majorité des pièces sont recyclables, il y a donc peu de déchets.

Le futur

Les recherches sur les capteurs implantables avancent bien. Plusieurs systèmes ont été développés et pourraient bientôt entrer dans les essais cliniques. Ce seront de très petites aiguilles implantées sous la peau. Les produits chimiques dans la pointe de l'aiguille réagissent avec le glucose dans les tissus et génèrent un signal électrique. Le processus est similaire au processus utilisé dans la plupart des glucomètres. Le signal électrique peut ensuite être télémesuré vers un récepteur de la taille d'une montre-bracelet qui peut interpréter le signal comme une valeur de glucose à lire sur la montre.

Un autre système en cours de développement utilise un minuscule faisceau laser pour percer un trou microscopique dans la peau à travers lequel une minuscule goutte de liquide tissulaire est aspirée. Le dispositif peut alors mesurer le glucose dans le fluide d'une manière similaire au dispositif précédemment décrit. Les développeurs de cet appareil espèrent combiner dans le même récepteur de la taille d'une montre-bracelet un mécanisme pour injecter de l'insuline à travers la peau en utilisant un processus appelé iontophorèse inverse. Ce processus utilise un courant électrique pour faire passer l'insuline à travers la peau sans piqûre d'aiguille. Ces deux appareils sont encore à plusieurs années d'une utilisation générale.

Les compteurs sans effusion de sang qui mesurent la glycémie sans se piquer le doigt sont un rêve ultime. À l'Université d'État du Kansas, une technologie similaire a été développée pour l'industrie alimentaire en utilisant un faisceau laser pour mesurer la teneur en sucre des fruits et autres aliments sans casser la peau des aliments. Malheureusement, cette technologie est plus difficile à utiliser chez l'homme. L'épaisseur de la peau varie d'une personne à l'autre et la température varie la précision. Cette technologie, surnommée "The Dream Beam", est encore possible, mais il faudra encore un certain temps avant qu'elle ne soit suffisamment bon marché ou suffisamment précise pour être utilisée dans le futur.

Synthetic Blood International (SYBD) a développé un biocapteur de glucose implantable pour surveiller la glycémie, éliminant ainsi le besoin de piqûres au doigt. Le biocapteur de glucose utilise une enzyme spécifique du glucose. Une fois implanté dans le tissu sous-cutané, le biocapteur, qui a à peu près la taille d'un stimulateur cardiaque, assure une surveillance continue et précise de la glycémie. La dernière technologie est encore à plusieurs années de pouvoir offrir un système en boucle fermée où l'insuline sera délivrée sur la base des lectures numériques sur le biocapteur. À terme, le biocapteur de glucose sera relié à une pompe à insuline implantée, créant un pancréas mécanique en boucle fermée.

Où en savoir plus

Autre

Page Web des Laboratoires Abbott. Décembre 2001. .

Page Web de l'Association américaine du diabète. Décembre 2001. .

Page Web internationale de sang synthétique. Décembre 2001. .

Page Web de la Food and Drug Administration des États-Unis. Décembre 2001. .

Bonnie P. McClain