DE69116853T2

DE69116853T2 - Ein indirektes potentiometrisches verfahren und verdünnungsmittel zur analyse von lithium in serum

Info

Publication number: DE69116853T2
Application number: DE69116853T
Authority: DE
Inventors: Chen-Yie Chien; Julie Kim; Frank Shu
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2011-09-26
Also published as: ATE133791T1; US5288678A; EP0506922B1; EP0506922A1; ES2085489T3; WO1992007274A1; GR3019301T3; DK0506922T3; DE69116853D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf klinische Probeanalyseverfahren, insbesondere auf Verfahren zum Nachweis einer interessierenden Substanz in einer klinischen Probe, und in der Hauptsache auf Verdünnungsmittel und Verfahren zur Analyse von Lithium unter Verwendung indirekter potentiometrischer ionenselektiver Elektroden.

Hintergrund der Erfindung

Lithium, üblicherweise in der Form von Lithiumcarbonat, wird gewöhnlich zur Behandlung manischer und manisch- depressiver Patienten verwendet. Zwar sind Spuren von Lithiumionen in weitem Umfange innerhalb des Körpers verteilt, jedoch besteht die Hauptwirkung von exogenem Lithium auf das Zentralnervensystem (CNS). Anders als von anderen antipsychotischen pharmazeutischen Stoffen wird von Lithium nicht angenommen, daß es irgendwelche allgemeine sedative Eigenschaften besitzt, und - in therapeutischen Mengen - werden keine CNS-Auswirkungen beobachtet, außer bei chronischer Verabreichung von Lithium in manischen oder manisch-depressiven Patienten. Der genaue therapeutische Mechanismus von Lithium ist derzeit nicht bekannt, vor allem, weil die Pathophysiologie manischer Störungen unbekannt ist.
Bei oraler Verabreichung werden Lithiumionen unschwer absorbiert, und ein Plasma-Lithium-Spitzenwert wird angenähert 2 bis 4 Stunden nach der Einnahme von Lithiumcarbonat erreicht. Lithiumpegel im Plasma werden gewöhnlich wenigstens zweimal wöchentlich überwacht, um diesen Pegel innerhalb des Bereichs von etwa 0,5 bis etwa 1,0 mmol/l zu halten; für schwere Fälle von Manie kann jedoch der Lithium-Plasmapegel auf etwa 1,5 mmol/l erhöht werden. Therapeutische Dosen von Lithium können Ermüdung, Muskelschwäche, Sprechstörung, Atoxie, Handzittern, Übelkeit, Erbrechen, Durchfall und Durst hervorrufen. Bei Plasmapegeln über etwa 2,2 mmol/l können ernstere toxische Wirkungen auftreten, wobei in erster Linie das Zentralnervensystem betroffen ist, d. h. das Bewußtsein ist gestört, es kann Coma auftreten, Muskelstarre, hyperaktive tiefe Reflexe und ausgesprochener Tremor und Muskelverkrampfungen werden beobachtet, es können epiletische Anfälle auftreten, und EEG-Abnormalien sind häufig. Ein Lithium-Plasmapegel von mehr als 5,0 mmol/l kann letal sein. Daher ist es nicht nur wichtig, sondern essentiell wichtig, diesen Plasmapegel zu kennen, um die damit verbundenen schädlichen Wirkungen zu vermeiden.
Die Analyse von Lithium in biologischen Flüssigkeiten (beispielsweise Seren, Plasma, Urin, Cerebro-Spinal- Flüssigkeit, oder ganzem Blut) wird durch die Gegenwart anderer Ionenverbindungen in derartigen Flüssigkeiten, und insbesondere von Natriumionen, behindert. Diese störende Interferenz ist besonders merklich bei niedrigen Lithiumkonzentrationen (beispielsweise etwa 0,10 mmol/l). Für Serum beträgt das molare Verhältnis von Lithium zu Natrium etwa 1:1500. Daher ist eine der Herausforderungen, welchen sich diejenigen, die ein Analyseverfahren für Serumlithium entwickeln, gegenübersehen, die Störung durch derartige Ionen zu überwinden.
Die Flammenphotometrie ist ein Verfahren der Lithiumanalyse in klinischen Proben. Bei der Flammenphotometrie werden Atome durch eine Flamme auf ein Energieniveau oberhalb ihrem Grundzustand erregt. Bei der Rückkehr in den Grundzustand wird die Energie als Strahlung mit einer für das zu untersuchende Element charakteristischen Frequenz freigesetzt. Durch Messen der Intensität des emittierten Lichts kann die Konzentration des interessierenden Analyten in der Probe bestimmt werden. Trotz ihrer relativen Einfachheit ist die Flammenphotometrie ein mühseliges und langwieriges Verfahren und weist verschiedene kritische Nachteile als ein analytisches Verfahren auf, beispielsweise spektrale Interferenz zwischen zwei oder mehr Substanzen in einer Probe (wie dies beispielsweise mit Serumnatrium und Lithium der Fall ist), Hintergrundinterferenzen, anionische und kationische Interferenzen und Eigenabsorption. Außerdem ist die routinemäßige Wartung der Instrumentierung nicht nur kritisch für die Erzielung guter analytischer Ergebnisse, sondern sie stellt für sich selbst eine langwierig-mühselige Prozedur dar. Außerdem finden bei Flammenphotometrieinstrumenten Luftkompressoren Anwendung, die insgesamt geräuschvoll sind, ein ausgesprochener Nachteil in einem klinischen Ambiente. Schließlich gibt es das praktische Bedenken hinsichtlich der sicheren Aufbewahrung eines entflammbaren Gases in einem Laborambiente.
Die Technik der ionenselektiven Elektrode (ISE) stellt eine Alternative zur Flammenphotometrie dar, welche viele dieser Probleme vermeidet. Die ISE-Technik sieht die Verwendung einer Bezugselektrode und einer ionenselektiven Elektrode vor, die voneinander durch eine Membran getrennt sind. Die ionenselektive Elektrode ist für das jeweilige interessierende Ion spezifisch oder empfindlich. Typischerweise werden die Bezugselektrode und die ionenselektive Elektrode gleichzeitig in eine Probenlösung eingetaucht. Zwischen den Elektroden entwickelt sich ein elektrisches Potential, das in Beziehung zur Gegenwart des Ions, für welche die ISE empfindlich oder spezifisch ist, steht. Dieses Potential kann zur Bestimmung der Konzentration dieses Ions in der Probe verwendet werden. Zumeist wünscht der Untersuchende nur die Messung der Konzentration eines Ions unter den vielen verschiedenen Ionen in Lösung. Daher muß die ionenselektive Zusammensetzung der ISE, die als "Träger" oder "Ionophor" bezeichnet wird, fähig sein, das gewünschte Ion durch Komplexbildung zu binden, das Komplexion durch die Membran zu transportieren und das Ion wieder freizusetzen, und zwar in Vorzug gegenüber allen anderen Ionen, die in der Probenlösung vorliegen können.
Makrozyklische Polyäther, die auch als Cryptanole oder 'Kronen-Äther' ('crown ethers') bezeichnet werden, sind als Verbindungen, welche mit Lithiumionen Komplexe bilden, wohl bekannt und zur Verwendung als ionenselektive Elektroden geeignet. Derartige Ionophore sind beispielsweise in US-Patent 4 214 968; US-Patent 4 504 368; U. Oesch et al., "Ion Selective Membrane Electrodes for Clinical Use", Clin. Chem. 32:1448- 1459 (1986); S. Kitayama et al., "Lithium-Selective Polymeric Electrodes Based on Dodecylmethyl-14-Crown-4", Analyst 110:295-299 (1985); und A. Attiyat et al., "Comparative Evaluation of Neutral and Proton-Ionizable Crown Ether Compounds as Lithium in Ion-Selective Electrodes and in Solvent Extraction", Anal. Chem. 60:2561-2564 (1988) beschrieben. Auch andere Lithiumionenkomplexbildner sind verfügbar, und Beispiele solcher sind beschrieben in US-Patent 4 853 090; V. P. Y. Gadzekpo et al., "Lipophilic Lithium Ion Carrier in a Lithium Ion Selective Electrode", Anal. Chem. 57:493-495 (1985); und V. P. Y. Gadzepko et al., "Problems in the Application of Ion-Selective Electrodes to Serum Lithium Analysis", Analyst 111:567-570 (1986).
Der ISE-Technik sind zwei Methoden zugeordnet: die direkt- potentiometrische Methode, bei welcher die Probe direkt gemessen wird; und die indirekt-potentiometrische Methode, bei welcher die Probe vor der Analyse verdünnt wird. Von diesen beiden wird die indirekt-potentiometrische Methode bevorzugt, und zwar weil (a) die Probenverdünnung die Vorteile des Massenwirkungsgesetzes erhält, (b) Serum- Ergebnisse gewöhnlich keine gute Korrelation zwischen Flammenphotometrie und dem direkt-potentiometrischen Verfahren zeigen, und (c) die Wartung eines direkten ISE-Analysators schwieriger als die eines indirekten ISE-Analysators ist, wegen der Protein-Ansammlung an der direkten ISE. Jedoch sind trotz der Vorteile des indirekt- potentiometrischen Verfahrens keine indirekt-potentiometrischen Analysatoren für Lithium kommerziell verfügbar. Dies beruht teilweise auf der Beziehung von Lithium in einer klinischen Probe zu anderen darin befindlichen Ionen. So macht beispielsweise in Serum, wo, wie zuvor bereits erwähnt, das Verhältnis von Lithium zu Natrium 1:1500 beträgt, die Verdünnung einer Serumprobe die Analyse der bereits winzigen vorliegenden Lithiummenge äußerst schwierig.
Somit besteht ein Bedürfnis nach einer indirekten ISE- Methode zur Bestimmung von Lithium in klinischen Proben. Außerdem ist, wegen der Notwendigkeit, die klinische Probe für deren indirekt-potentiometrische Analyse zu verdünnen, das verwendete Verdünnungsmittel ebenfalls für eine geeignete Analyse von Lithium in klinischen Proben bedeutsam.
Es besteht daher auch ein Bedürfnis nach einem in der indirekt-potentiometrischen Bestimmung von Lithium in klinischen Proben geeigneten Lösungsmittel.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung befriedigt in vorteilhafter Weise beide vorstehend genannten Bedürfnisse.
Ein Verdünnungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt wirksame Mengen eines pH-Puffers, wenigstens ein Lithiumsalz und einen nicht-kationischen oberflächen- bzw. grenzflächenaktiven Stoff, der wenigstens eine hydrophobe Gruppe, wenigstens eine hydrophile Gruppe enthält und im wesentlichen frei von Polyoxyäthylengruppen ist. Der pH-Wert des Verdünnungsmittels liegt im Bereich von etwa 5,5 bis etwa 9,5.
Eine indirekt-potentiometrische Bestimmung von Lithium in einer klinischen Probe gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte: Mischen der Probe mit einem Verdünnungsmittel, Kontaktieren einer Teilmenge der verdünnten Probe mit einer lithiumspezifischen ionenselektiven Elektrode und einer ionenselektiven Elektrode, die spezifische Empfindlichkeit für ein einwertiges Störion (beispielsweise Natrium oder Kalium) besitzt, und Messen der Ansprechgröße sowohl der lithiumionenspezifischen Elektrode und der für das einwertige Störion spezifischen Elektrode, wobei diese Ansprechgrößen eine Anzeige der Konzentration des Lithiums in der Probe sind. In der Verwendungsweise der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "einwertiges Störion" ein Ion, welches die ISE-Analyse von Lithium stört.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Methoden zur Herstellung von ISEs (ionenspezifischen Elektroden) sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht im einzelnen erläutert. Auf die US-Patentschriften 4 770 759 und 4 853 090 wird Bezug genommen. Ein bevorzugter Lithium-Ionophor ist 6,6-Dibenzyl-14-crown-4-äther.
Ein Verdünnungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt wirksame Mengen eines pH-Puffers, wenigstens ein Lithiumsalz und einen nicht-kationischen oberflächen- bzw. grenzflächenaktiven Stoff, welcher wenigstens eine hydrophobe Gruppe, wenigstens eine hydrophile Gruppe enthält und im wesentlichen frei von Polyoxyäthylengruppen ist. Vorzugsweise liegt der pH-Wert des Verdünnungsmittels zwischen etwa 5,5 und etwa 9,5. Mehr bevorzugt liegt der pH-Wert des Verdünnungsmittels zwischen etwa 6,0 und etwa 7,5. Am meisten bevorzugt beträgt der pH-Wert des Verdünnungsmittels etwa 7,0. Die Konzentration des pH-Puffers beträgt wenigstens etwa 0,1 mol pro Liter, und vorzugsweise zwischen etwa 0,1 mol pro Liter und etwa 0,4 mol pro Liter. Der gewichtsprozentuale Anteil des nicht-cationischen oberflächenaktiven Stoffs beträgt wenigstens etwa 0,005. Bevorzugter beträgt der prozentuale Gewichtsanteil des nicht-kationischen oberflächenaktiven Stoffs zwischen etwa 0,01 und etwa 0,05. Die Konzentration des Lithiumsalzes liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,025 millimol pro Liter und etwa 0,05 millimol pro Liter. Am meisten bevorzugt wird 0,05 millimol pro Liter Lithiumchlorid verwendet.
Bisher in der indirekten ISE-Analyse verwendete Verdünnungsmittel enthielten typischerweise oberflächenaktive Stoffe oder "Netzmittel", welche die Strömung des Trägerlösungsmittels unterstützen. Ohne oberflächenaktiven Stoff zeigt das Lösungsmittel kein richtiges Strömungs- und Fließverhalten. Oberflächenaktive Stoffe setzen die Blasenbildung in den Strömungsmittelzufuhrleitungen von für die indirekte ISE-Analyse verwendeten Instrumenten weitestgehend herab. Der oberflächenaktive Stoff muß mit dem Ionophor kompatibel sein, d. h. ein oberflächenaktiver Stoff darf den Wert des Selektivitätskoeffizienten nicht künstlich verändern. Der Ausdruck "Selektivitätskoeffizient" bezeichnet einen numerischen Wert, welcher die Präferenz einer ionenselektiven Elektrode für ein spezifisches Ion angibt. Die Fachleute werden typischerweise eine für ein bestimmtes Ion selektive Elektrode wählen, welche einen verhältnismäßig kleinen Selektivitätskoeffizienten besitzt, da dieser Wert anzeigt, daß die spezifische Elektrode eine stärkere Präferenz für das betreffende spezielle Ion unter Ausschluß anderer Ionen besitzt.
Die bisher in der indirekten ISE-Analyse klinischer Proben verwendeten oberflächenaktiven Stoffe waren unter anderen Polyoxyäthylen(23)lauryläther, unter der Handelsbezeichnung Brij 35 verfügbar, und Polyoxyäthylenoctylphenyläther, kommerziell unter der Handelsbezeichnung Triton X-100 verfügbar. Jedoch wurde festgestellt, daß diese oberflächenaktiven Stoffe einen nachteiligen Effekt auf die Selektivität von für Lithium spezifische ionenselektive Elektroden haben. Ohne sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, wird angenommen, daß die Polyoxyäthylengruppen dieser oberflächenaktiven Stoffe die Bildung von Crownäther-Natrium-Komplexen fördern können. Derartige Komplexe würden mit Crownäther-Lithium-Komplexen über die ISE-Membran transportiert und so eine falsche Anzeige für die Lithiumion-Konzentration ergeben.
Es wurde nun vorteilhafterweise entdeckt, daß Verdünnungsmittel, welche wirksame Mengen nicht-kationischer oberflächenaktiver Stoffe aufweisen, die keine Polyoxyäthylengruppen enthalten und wenigstens eine hydrophobe Gruppe und wenigstens eine hydrophile Gruppe aufweisen, die indirekt- potentiometrische Analyse von Lithium nicht stören. Vorzugsweise wird die hydrophobe Gruppe aus der Gruppe gewählt, welche aus Alkylgruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen und einem Anteil von wenigstens zwei Alkylgruppen und wenigstens einer Acetylenbindung besteht. Vorzugsweise ist die hydrophobe Gruppe eine Gruppe aus wenigstens zwei Alkylgruppen mit wenigstens einer Acetylenbindung. Die hydrophile Gruppe wird vorzugsweise aus der aus Hydroxylen, Glycolen, Carboxylsäuren und Sulfonsäuren bestehenden Gruppe gewählt. Mehr bevorzugt ist die hydrophile Gruppe eine Hydroxylgruppe. Ein mehr bevorzugter oberflächenaktiver Stoff ist aus der aus Dimethyloctyndiol, 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol und Laurinsäure (C&sub1;&sub2;H&sub2;&sub4;COOH) bestehenden Gruppe gewählt. Am meisten bevorzugt ist der oberflächenaktive Stoff 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7- diol. Die vorstehend erwähnten oberflächenaktiven Stoffe Dimethyloctyndiol und 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol sind kommerziell unter den Handelsnamen Surfynol 82 und Surfynol 104 erhältlich (Air Products, Allentown, Pennsylvania).
Der pH-Puffer weist vorzugsweise wenigstens einen der folgenden Bestandteile entweder allein oder in Kombination auf: Essigsäure, 2-(N-Morpholino)äthansulfonsäure, 3-(N- Morpholino)propansulfonsäure, N-2-Hydroxyäthylpiperazen- N-2-äthansulfonsäure, Phosphorsäure, N-(Tris-(hydroxymethyl)methyl)glycin, Tris-(hydroxymethyl)aminomethan, Triäthylamin, Diäthylamin, Dimethylamin und die Alkylamine mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen. Am meisten bevorzugt ist der pH-Puffer Tris-(hydroxymethyl)aminomethanphosphat.
Das Volumen:Volumen-Verdünnungsverhältnis der klinischen Probe zum Verdünnungsmittel beträgt vorzugsweise zwischen etwa 1:10 bis etwa 1:40. Besonders bevorzugt beträgt das Verdünnungsverhältnis etwa 1:20. Die Verdünnung einer klinischen Probe, die schon anfänglich nur geringe Lithiumkonzentrationen enthielt, beispielsweise Serum, kann die Lithiumkonzentration in der verdünnten Probe effektiv in den nicht-linearen Bereich der für Lithiumion selektiven Elektrode verlagern. Höchst bevorzugt weist daher das Verdünnungsmittel als solches wenigstens ein Lithiumsalz auf, in einer wirksamen Menge zur Korrektur bezüglich einer Verringerung der Empfindlichkeit der lithiumspezifischen nicht-selektiven Elektrode im Zusammenhang mit der Verdünnung der Probe. Die Konzentration des Lithiumsalzes liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,025 millimol pro Liter und etwa 0,075 millimol pro Liter. Besonders bevorzugt wird 0,05 millimol pro Liter Lithiumchlorid verwendet. Das dem Verdünnungsmittel zugesetzte Lithiumsalz wird als "spiking factor" oder "S. F." bezeichnet.
Dem Verdünnungsmittel können weitere wahlweise Zusätze zugefügt werden, welche den Gesamtzweck des Verdünnungsmittels nicht störend beeinträchtigen. Beispielsweise ist es erwünscht, eine wirksame Menge eines Konservierungsmittels in das Verdünnungsmittel einzubeziehen. Ein bevorzugtes Konservierungsmittel ist 2-Phenoxyäthanol. Der gewichtsprozentuale Anteil des Konservierungsmittels liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,1 bis etwa 0,4. Besonders bevorzugt beträgt der gewichtsprozentuale Anteil des Konservierungsmittels etwa 0,2.
Eine indirekt-potentiometrische Bestimmung von Lithium in einer klinischen Probe gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte: Mischen der Probe mit dem beschriebenen Verdünnungsmittel, Kontaktieren einer Teilmenge der verdünnten Probe mit einer lithiumspezifischen ionenselektiven Elektrode und wenigstens einer ionenselektiven Elektrode, die spezifisch auf ein einwertiges Störion (beispielsweise Natrium oder Kalium) anspricht, sowie die Messung der Ansprechgröße der lithiumspezifischen ionenselektiven Elektrode und der auf das einwertige Störion spezifisch ansprechenden ionenselektiven Elektrode, wobei diese Ansprechgrößen eine Anzeige der Konzentration des Lithiums in der Probe darstellen. Die Messung der Ansprechgrößen sowohl der lithiumionenspezifischen Elektrode als auch der für das einwertige Störion spezifischen Elektrode braucht nicht gleichzeitig durchgeführt zu werden, und die Reihenfolge der Messung der Ansprechgrößen ist für das Verfahren nicht kritisch. Besonders bevorzugterweise ist das monovalente Störion Natrium, da Natriumionen die größte Störinterferenz bezüglich lithiumionenselektiven Elektroden bewirken. Zur Bestimmung der Konzentration von Lithium in der Probe kann eine modifizierte Nicolskii-Eisenman-Gleichung verwendet werden (die zur Bestimmung der Konzentration eines Ions in Lösung auf der Grundlage von von diesem Ion in Lösung abgeleiteten EMK-Werten verwendet wird). Einzelheiten bezüglich der Verwendung der modifizierten Nicolskii-Eisenman-Gleichung und der Art und Weise, in welcher die Lithiumkonzentration in einer Testprobe bestimmt werden kann, sind in Beispiel II erläutert.

Beispiele

1. Reagensanalyse

A. Effekt des oberflächenaktiven Stoffs auf die ionenselektive Elektrode

Die Analyse der Wirkung des oberflächenaktiven Stoffs wurde an einem System E2A indirekt-potentiometrischen Analysator (Beckman Instruments, Inc., Brea, CA.) durchgeführt, das sich zur Bestimmung von Natrium- und Kaliumkonzentrationen in Lösung eignet. Für diese Beispiele wurde die Kalium-ISE-Elektrode durch eine Lithium-ISE ersetzt.
Die getesteten Verdünnungsmittel enthielten die folgenden Bestandteile: Bestandteil Konzentration A) Tris* B) Phosphorsäure C) Lithiumchlorid D) oberflächenaktiver Stoff E) 2-Phenoxyäthanol pH = 7,0 (variiert) * Tris-(hydroxymethyl)aminomethan
Bezüglich dem oberflächenaktiven Stoff wurden vier Zustände bzw. Bedingungen getrennt analysiert: (1) kein oberflächenaktiver Stoff; (2) 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol (0,02 %); (3) Brij 35 (0,01 %); und (4) Triton X-100 (0,005 %). Die Mengenanteile (in Gewichtsprozent) der oberflächenaktiven Stoffe Brij 35 und Triton X-100 wurden gemäß den von den Herstellern empfohlenen Mengenanteilen gewählt. Lithium enthaltende Kalibrierlösungen wurden im Verhältnis ein Teil auf 20 Teile Verdünnungsmittel verdünnt.
Nach der Analyse mit dem vorerwähnten E2A -Analysator wurden für jeden der getesteten oberflächenaktiven Stoffe Selektivitätskoeffizienten für die lithiumspezifische ionenselektive Elektrode abgeleitet. Die Werte hierfür sind in der Tabelle 1 aufgeführt: Tabelle I Selektivitätskoeffizientenwerte Oberflächenaktiver Stoff (1) Kein oberflächenaktiver Stoff (2) 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol (3) Brij 35 (4) Triton X-100
Der Selektivitätskoeffizient der lithiumspezifischen ionenselektiven Elektrode wurde durch den Einschluß des am meisten bevorzugten oberflächenaktiven Stoffs in das Verdünnungsmittel nicht beeinträchtigt. Jedoch erhöhte sich der Wert des Selektivitätskoeffizienten bei Verwendung von Brij 35 um einen Faktor 25, und bei Verwendung von Triton X-100 um einen Faktor 62.

B. Effekt des oberflächenaktiven Stoffs - Polyoxyäthylengruppe

Es wurden auch gesonderte Vergleichstests zwischen oberflächenaktiven Stoffen durchgeführt, die sich hinsichtlich des Einschlusses von Polyoxyäthylengruppen unterschieden. Dabei fanden die in Beispiel I.A. verwendeten Parameter und Verdünnungsmittel Anwendung. Die getesteten oberflächenaktiven Stoffe waren (a) 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7- diol (0,02 %); und (b) äthoxyliertes Tetramethyldecyndiol (0,02 %), das das Reaktionsprodukt von Äthylenoxid mit 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol ist. Die oberflächenaktiven Stoffe können wie folgt wiedergegeben werden: (a) 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol (b) äthoxyliertes Tetramethyldecyndiol
Der primäre Unterschied zwischen den oberflächenaktiven Stoffen ist der Einschluß von Polyoxyäthylengruppen in dem oberflächenaktiven Stoff (b).
Nach Analyse in dem vorerwähnten E2A -Analysator wurden die Selektivitätskoeffizienten für die lithiumspezifische ionenselektive Elektrode abgeleitet. Die Werte hierfür sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengestellt: Tabelle II Werte des Selektivitätskoeffizienten oberflächenaktiver Stoff 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol äthoxyliertes Tetramethyldecyndiol
Die oben angegebenen Daten zeigen, daß ein Polyoxyäthylengruppen enthaltender oberflächenaktiver Stoff den Selektivitätskoeffizienten der lithiumspezifischen ionenselektiven Elektrode nachteilig störend beeinflußt.

C. Spiking-Faktor-Effekt

Serumvorräte (Beckman Instruments, Inc., Brea, CA.) von gesunden Personen wurden mit verschiedenen Mengen Lithiumcarbonat gespikert. Die Analyse der gespikerten Serumpools bezüglich der Lithiumionenkonzentration wurde unter Verwendung eines Flammenphotometers Instrumentation Laboratory Model 943 durchgeführt. Danach wurden dieselben gespikerten Pools auf dem zuvor erwähnten E2A -Analysator analysiert; vor der Analyse wurden die Serumpools in einem Volumen:Volumen-Verhältnis Serum zu Verdünnungsmittel von 1:20 verdünnt (wie oben definiert, mit 0,02 % des am meisten bevorzugten oberflächenaktiven Stoffs). Sodann wurden Serum-Korrelationen durchgeführt zwischen der durch Flammenphotometrie bestimmten Lithiumausbeute und Serum, das mit Verdünnungsmittel verdünnt war, welches 0,05 mmol/l Lithiumchlorid als Spiking-Faktor ("S. F.") enthielt, und Verdünnungsmittel, das den Spiking-Faktor nicht enthielt. Die Lithiumausbeutewerte (in mmol/l) sind in der nachfolgenden Tabelle II aufgeführt: Tabelle II Spiking-Faktor-Effekt Probe Lithiumausbeute Flammenphotometrie Lithiumausbeute indirekt ISE YISE-S.F. = 0,9751 x XFP + 0,0571 R² = 0,9930 n = 108
Die nach der indirekt-potentiometrischen Methode erhaltenen Ausbeutewerte waren mit den nach der flammenphotometrischen Methode erhaltenen Werten enger korreliert, falls der Spiking-Faktor verwendet wurde, insbesondere bei dem niedrigen Konzentrationspegel von 0,10 mmol/l. Die Serumkorrelation zwischen dem indirekt-potentiometrischen Verfahren unter Verwendung des den Spiking-Faktor enthaltenden bevorzugten Verdünnungsmittels (als "ISE-S. F." bezeichnet) und der Flammenphotometrie (als "FP" bezeichnet) stützt diese Annahme.
Die oben angeführten Daten der Beispiele I.A, I.B und I.C zeigen, daß das beschriebene Verdünnungsmittel die Analyse von Lithium nach einem indirekt-potentiometrischen Verfahren gestattet. Diese Daten zeigen ferner, daß die Verwendung wenigstens eines Lithiumsalzes als Spiking- Faktor in dem Verdünnungsmittel die Lithiumausbeute in dem indirekt-potentiometrischen Meßsystem verbessert.

II. Bestimmung der Lithiumkonzentration in Serumprobe

Da das Verdünnungsmittel einen Lithium-Spiking-Faktor ("S. F.") enthält, wird - wenn ein derartiger S. F. verwendet wird - die Nicolskii-Eisenman-Gleichung wie folgt modifiziert:
Darin ist ELi der Ansprechwert (in mV) der Lithium ISE gegenüber Lithiumionen in Lösung; E&sub0; ist eine konstante EMK-Differenz (temperaturabhängig); S ist die Neigung der elektrischen Ansprechfunktion;
ist der Selektivitätskoeffizient der lithiumspezifischen ISE; S. F. ist der Wert des Spiking-Faktors; und CLi und CNa sind die Konzentrationen von Lithium und Natrium in der Probe (die Hauptstörquelle für eine Lithium-ISE ist Natriumion). Der S. F.-Wert ist eine Kombination sowohl aus der Menge des dem Verdünnungsmittel zugesetzten Lithiumsalzes und einem System-"Übertrag"-Wert, der restlichem Lithium zugeordnet ist, das auf der Lithium-ISE oder Strömungszelle zurückbleiben kann. Die Lithiumkonzentration in der Testprobe kann mittels der folgenden Gleichung bestimmt werden:
Für eine bevorzugte Analyse von Serum-Lithium-Konzentration wird ein automatisches Elektrolytsystem verwendet, das die Konzentrationen mehrerer verschiedener Elektrolyten zu bestimmen vermag; ein derartiges System ist darin vorzuziehen, daß die Analyse verschiedener einwertiger Ionen in einer Probe die Berechnung der Konzentration eines in der Analyse des gewünschten Ions störenden Ions gestattet, wobei diese Konzentration nützlich für die Bestimmung des Selektivitätskoeffizienten ist. Ein bevorzugter Analysator ist ein (von der Firma Beckman Instruments, Inc., Fullerton, CA erhältlicher) SYNCHRON EL-ISE -Analysator, der nach einer indirekt-potentiometrischen Methode arbeitet, wenngleich die Erfindung in ihrer Anwendbarkeit nicht auf diesen bevorzugten Analysator beschränkt werden soll.
Besonders bevorzugt wird eine 50-µl-Probe von beispielsweise Plasma oder Serum 20-fach mit dem hier beschriebenen Verdünnungsmittel verdünnt. Zur Analyse der verdünnten Probe wird mit dem vorstehend erwähnten Analysator die Ansprechgröße der Lithiumelektrode bezüglich der Probe gemessen (und zwar mittels der bevorzugten lithiumspezifischen ISE); dieser Wert wird als ELi wiedergegeben. Der bevorzugte Analysator kann auch die Ansprechgröße einer Natriumelektrode bezüglich der Probe bestimmen (ENa). Da Natrium-ISEs hochselektiv sind, wird CNa einfacherweise nach Standardverfahren bestimmt. Durch Bestimmung der Werte für ELi, ENa und CNa kann die Lithiumkonzentration in der Probe unter Verwendung der Gleichung (2) bestimmt werden.
Die vorstehenden Beispiele zeigen die Vorteilhaftigkeit, Nützlichkeit und Praktikabilität der Bestimmung der Lithiumkonzentration in einer klinischen Probe unter Anwendung eines indirekt-potentiometrischen Verfahrens, auf der Grundlage des hier beschriebenen neuen Verdünnungsmittels und der hier beschriebenen Methodik.
Die vorstehenden Beispiele dienten zur Beschreibung der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Instrument für die Analyse; jedoch sei darauf hingewiesen, daß die hier beschriebene Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsformen und Anwendungen beschränkt sein soll.

Claims

1. Verdünnungsmittel zur Anwendung bei der indirekt-potentiometrischen Bestimmung von Lithium in einer klinischen Probe, welches in wirksamen Mengen umfaßt:

(i) einen pH-Puffer;

(ii) einen nicht-kationischen oberflächenaktiven Stoff (Tensid), welcher wenigstens eine hydrophobe Gruppe und wenigstens eine hydrophile Gruppe umfaßt und im wesentlichen frei von Polyoxyäthylen-Gruppen ist; sowie

(iii) wenigstens ein Lithiumsalz.

2. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem der pH-Wert des genannten Verdünnungsmittels im Bereich von etwa 5,5 bis etwa 9,5 liegt.

3. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem die genannte hydrophobe Gruppe aus der Gruppe gewählt ist, welche aus Alkylgruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen und einem Teil bzw. einer Gruppierung aus wenigstens zwei Alkylgruppen und wenigstens einer Acetylenbindung besteht.

4. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem die genannte hydrophobe Gruppe eine Gruppierung aus wenigstens zwei Alkylgruppen mit wenigstens einer Acetylenbindung ist.

5. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem die genannte hydrophile Gruppe aus der aus Hydroxylen, Glykolen, Carboxylsäuren und Sulfonsäuren bestehenden Gruppe gewählt ist.

6. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem die hydrophile Gruppe ein Hydroxyl ist.

7. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem der nichtkationische oberflächenaktive Stoff aus der aus Dimethyloctynediol, 2, 4, 7, 9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol und Laurinsäure bestehenden Gruppe gewählt ist.

8. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem der nichtkationische oberflächenaktive Stoff 2, 4, 7, 9-Tetramethyl- 5-decyn-4,7-diol ist.

9. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem der pH- Puffer aus der aus Essigsäure, 2-(N-Morpholino)äthansulfonsäure, 3-(N-Morpholino) Propansulfonsäure, N-2-Hydroxyäthylpiperazen-N'-2-äthansulfonsäure, Phosphorsäure, N-[Tris- (hydroxymethyl)methyl]glycin, Tris-(hydroxymethyl)aminomethan, Triäthylamin, Diäthylamin, Dimethylamin und den Alkylaminen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen bestehenden Gruppe gewählt ist.

10. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem der pH- Puffer Tris-(hydroxymethyl)aminomethan-phosphat ist.

11. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem die Konzentration des genannten pH-Puffers in dem genannten Verdünnungsmittel wenigstens etwa 0,1 Mol pro Liter beträgt.

12. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem die Konzentration des genannten pH-Puffers in dem genannten Verdünnungsmittel zwischen etwa 0,1 Mol pro Liter und etwa 0,4 Mol pro Liter beträgt.

13. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem der Anteil (in Gewichtsprozent) des genannten nicht-kationischen oberflächenaktiven Stoffs in dem genannten Verdünnungsmittel wenigstens etwa 0,005 beträgt.

14. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem der Anteil (in Gewichtsprozent) des genannten nicht-kationischen oberflächenaktiven Stoffs in dem genannten Verdünnungsmittel zwischen etwa 0,01 und etwa 0,05 beträgt.

15. Verdünnungsmittel nach Anspruch 1, bei welchem die Konzentration des genannten Lithiumsalzes in dem genannten Verdünnungsmittel zwischen etwa 0,025 Millimol pro Liter und etwa 0,075 Millimol pro Liter beträgt.

16. Indirekt-potentiometrisches Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Lithium in einer klinischen Probe, umfassend die Schritte:

(a) Mischen der genannten Probe mit einem Verdünnungsmittel, welches umfaßt

(i) einen pH-Puffer;

(ii) einen nicht-kationischen oberflächenaktiven Stoff (Tensid), welcher wenigstens eine hydrophobe Gruppe und wenigstens eine hydrophile Gruppe umfaßt und im wesentlichen frei von Polyoxyäthylengruppen ist; und

(iii) wenigstens ein Lithiumsalz;

(b) Kontaktieren einer Teilmenge der genannten verdünnten Probe mit einer lithiumspezifischen ionenselektiven Elektrode und wenigstens einer ionenselektiven Elektrode, welche spezifisch auf ein einwertiges Störion anspricht;

(c) Messen der Ansprechgröße der genannten lithiumionenspezifischen Elektrode und Messen der Ansprechgröße der genannten für das einwertige Störion spezifischen Elektrode, wobei die Konzentration des genannten Lithiums in der genannten Probe auf der Grundlage der Ansprechgrößen der genannten Elektroden berechnet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem das genannte einwertige Störion Natrium ist.

18. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem das Volumen : Volumen - Verhältnis der genannten Probe zu dem genannten Verdünnungsmittel zwischen etwa 1 : 10 und etwa 1 : 40 beträgt.

19. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem das Volumen : Volumen - Verhältnis der genannten Probe zu dem genannten Verdünnungsmittel etwa 1 : 20 beträgt.

20. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die Konzentration des genannten pH-Puffers in dem genannten Verdünnungsmittel wenigstens etwa 0,1 Mol pro Liter beträgt.

21. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die Konzentration des genannten pH-Puffers in dem genannten Verdünnungsmittel zwischen etwa 0,1 Mol pro Liter bis etwa 0,4 Mol pro Liter beträgt.

22. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem der Anteil (in Gewichtsprozent) des genannten nicht-kationischen oberflächenaktiven Stoffs in dem genannten Verdünnungsmittel wenigstens etwa 0,005 beträgt.

23. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem der Anteil (in Gewichtsprozent) des genannten nicht-kationischen oberflächenaktiven Stoffs in dem genannten Verdünnungsmittel zwischen etwa 0,01 und etwa 0,05 beträgt.