Brevet FR2596155A2 — publié le 19870925

FR 2596155 A2 19870925 FR 8604004 A 19860320 Tête de dosage électrochimique à électrodes sérigraphiées, et procédé de fabrication de celle-ci Le présent perfectionnement porte sur une tête de dosage électrochimique à électrode de mesure constituée par un dépôt de faible épaisseur obtenu par sérigraphie d'une encre à base de poudre de platine et de poudre de verre, puis cuisson, sur un support inerte, et électrode de référence à l'argent et au chlorure d'argent. Ils s'détend en outre à un procédé de fabrication d'une telle tête de dosage. Selon le brevet principal, l'électrode de mesure est obtenue en effectuant successivement un dépôt de platine poreux sur un suppport inerte par sérigraphie, un dépôt sur le platine poreux par sérigraphie d'une membrane poreuse en un verre, une vitrocéramique, ou une poudre d'un matériau non fusible tel que l'alumine ou i'oxyde de titane, additionnée d'un verre à bas point de fusion, puis une activation du verre, de la vitrocéramique ou de la poudre déposée, et le greffage d'une enzyme. L'opération de dépôt sur le platine poreux d'un verre, d'une vitrocéramique ou d'une poudre d'un matériau non fusible s'est avérée cependant difficile à réaliser avec des résultats parfaitement reproductibles. Par ailleurs, le temps de réponse d'une tête de dosage ainsi fabriquée est relativement long, de l'ordre de 30 secondes par exemple pour le dosage du glucose en solution par oxydation enzymatique en eau oxygénée et détection électrochimique de I'eau oxygénée produite. Le présent perfectionnement a pour but de procurer une tête de dosage électrochimique dont la fabrication soit aisée et parfaitement reproductible industriellement, et qui présente un temps de réponse plus court que celles selon le brevet principal. La tête de dosage selon le présent perfectionnement est caractérisée en ce que le dépôt de faible épaisseur sur le support inerte est obtenu par les opérations successives a) dépôt de platine poreux par sérigraphie sur le support inerte, b) dépôt sur le platine poreux par sérigraphie d'un mélange de silice, de grosseur moyenne de grain inférieure à 10 microns, de surface spécifique 2 au moins égale à 100 m /g, et greffée par des fonctions amines, et d'un liant formé de fibres de polytétrafluoréthylène, c) activation du dépôt greffé par des fonctions amines par un aldéhyde, et d) greffage d'une enzyme sur le dépôt greffé et activé. De préférence, la grosseur moyenne de grain de la silice est d'environ 5 microns et sa surface spécifique d'au moins 300 m2/g. La proportion pondérale de fibres de polytétrafluoréthylène'par rapport à la silice greffée par des fonctions amines est avantageusement d'environ 10%. Le procédé de fabrication de la tête de dosage selon le présent perfectionnement est caractérisé en ce que l'on dépose par sérigraphie sur un support inerte une électrode de platine poreux et une électrode à l'argent et au chlorure d'argent, en ce que l'on dépose par sérigraphie sur le platine poreux un mélange de silice, de grosseur moyenne de grain inférieure à 10 microns et de surface spécifique au moins égale 2 à 100 m /g, et greffée par des fonctions amines, et d'un liant formé de fibres de polytétrafluoréthylène, en ce que l'on active le dépôt greffé par des fonctions amines par mise en contact avec une solution d'aldéhyde, et en ce que l'on greffe une enzyme sur le dépôt greffé et activé. Selon une première variante, on effectue le greffage des fonctions amines sur le silice avant le dépôt de celle-ci par sérigraphie. Selon une seconde variante, on dépose le silice par sérigraphie sur le support poreux avec le liant formé de fibres de polytétrafluoréthylène, puis greffe sur la silice des fonctions amines par mise en contact avec une solution d'aminosilane. Il est décrit ci-après à titre d'exemple un.procédé de fabrication d'une tête de dosage selon le présent perfectionnement. On effectue en premier lieu, de manière analogue à ce qui a été décrit dans le brevet principal, sur un support en alumine frittée, d'une épaisseur de 0,5 à 1 mm, des dépôts de platine et d'argent par sérigraphie à travers un écran en toile d'acier inoxydable de maille 74 ou 43 microns, d'encres contenant soit de la poudre de platine (par exemple l'encre commercialisée par la société Engelhard sous la désignation T 2179), soit de la poudre d'argent, additionnées d'une faible quantité (quelques %) de poudre de verre, la dimension moyenne des grains de poudre étant de l'ordre du micron. On procède à une évapo ration du solvant de l'encre, à la pyrolyse de son liant organique et au frittage de la poudre.On effectue par exemple le dépôt de l'encre au platine et la soumet à une cuisson pendant minutes à 8500C. Puis on dépose l'encre à l'argent, que l'on cuit 5 minutes à 7500C. On soumet alors l'électrode à l'argent à une oxydation anodique, puis la met en contact avec une solution de chlorure de potassium de façon à obtenir une couche superficielle de chlorure d'argent. On dépose ensuite par sérigraphie sur le dépôt de platine poreux un mélange de silice aminée poreuse et d'un liant composé de fibres de polytétrafluoréthylène dispersées en milieu aqueux. Les particules de silice aminée sont constituées par le produit commercialisé sous la marque "Nucléosil" par la Société Macherey-Nagel. Leur granulométrie est voisine de 5 microns (- 1,5 micron), leurs pores sont de dimension inférieure à 100 Angströms, et-leur surface spécifique est de 100 m2/g. On pourrait lui substituer d'autres produits présentant des granulométries, surface spécifiques et grosseurs de pores sensiblement voisines, notamment ceux commercialisés sous les marques Polygosil par Macherey Nagel ou Partisil par Whatman, la forme des particules elle-même ne présentant pas d'importance. Le liant formé par les fibres de polytétrafluoréthylène peut être par exemple l'émulsion aqueuse de polytétrafluoréthylène à 60% d'extrait sec commercialisée sous la marque "Soréflon" par la Société Rhône-Poulenc ou l'émulsion voisine "Fluon" de la même Société. La meilleure proportion est de 10% en poids de fibres par rapport à la silice. Le dépôt obtenu se caractérise par les qualités suivantes - bonne homogénéité sur la surface du platine, - une répartition régulière quadrillant la surface du platine, en laissant apparaître une partie de la couche sous-jacente de platine. Ceci permet que l'enzyme fixée sur la silice poreuse au cours de l'opération ultérieure de greffage de l'enzyme soit très proche des zones électrochimiquement actives du platine. On peut ainsi obtenir un temps de réponse très court (15 secondes environ, soit deux fois moins qu'avec l'électrode au platine décrite dans le brevet principal). Le greffage de l'enzyme est ensuite effectué en mettant la membrane poreuse traitée en contact avec une solution d'enzyme dans de l'eau distillée, préalablement refroidie à 4 C, comme décrit dans le brevet principal. Avec la ss -D-glucose-oxydase à 250 unités par mg, on dissout 5 mg d'enzyme dans 0,5 cm3 d'eau distillée. Le greffage est effectué pendant 24 H à 40C. La tête de mesure ainsi préparée n'est pas séchée. On la conserve à 4 C au réfrigérateur en tampon acétate à pH 5,8. L'électrode selon le présent perfectionnement est applicable, comme celle selon le brevet principal, au dosage de l'eau oxygénée fournie par réaction enzymatique d'une substance en solution, notamment du glucose ou d'un sucre convertible en glucose, tel que le saccharose. Elle s'applique également, comme celle selon le brevet principal, par fixation d'une enzyme appropriée, au dosage d'autres hexoses, tels que le galactose ou le fructose, ou au dosage de sucres convertibles en hexoses, tels que le lactose, ou au dosage de lactates, notamment dans le sang, le plasma sanguin ou les boissons. REVENDICATIONS 1/ Tête de dosage. électrochimique à électrode de mesure constituée par un dépôt de faible épaisseur obtenu par sérigraphie d'une encre à base de poudre de platine et de poudre de verre, puis cuisson, sur un support inerte, et électrode de référence à l'argent et au chlorure d'argent, selon la revendication 1 du brevet principal, caractérisée en ce que le dépôt de faible épaisseur est obtenu par les opérations successives a) dépôt de platine poreux par sérigraphie sur le support inerte, b) dépôt sur le platine poreux par sérigraphie d'un mélange de silice, de grosseur moyenne de grain inférieure à 10 microns, de surface spécifique au moins égale à 100 m2/g, et greffée par des fonctions amines, et d'un liant formé de fibres de polytétrafluoréthylène, c) activation du dépôt greffé par des fonctions amines par un aldéhyde, et d) greffage d'une enzyme sur le dépôt greffé et activé. 2/ Tête de dosage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la grosseur moyenne de grain de la silice est d'environ 5 microns et sa 2 surface spécifique d'au moins 300 m2/g. 3/ Tête de dosage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la proportion pondérale de fibres de polYtétrafluoréthylène par rapport à la silice greffée par des fonctions amines est d'environ 10%. 4/ Procédé de fabrication d'une tête de dosage électrochimique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dépose par sérigraphie sur un support inerte une électrode de platine poreux et une électrode à l'argent et au chlorure d'argent, en ce que l'on dépose par sérigraphie sur le platine poreux un mélange de silice, de grosseur moyenne de grain inférieure à 10 microns et de surface spécifique au moins égale à 100 m2/g, et greffée par des fonctions amines, et d'un liant formé de fibres de polytétrafluoréthylène, en ce que l'on active le dépôt greffé par des fonctions lamines par mise en contact avec une solution d'aldéhyde, et en ce que l'on greffe une enzyme sur le dépôt greffé et activé. 5/ Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on effectue le greffage des fonctions amines sur la silice avant le dépôt de celle-ci par sérigraphie. 6/ Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on dépose la silice par sérigraphie sur le support poreux avec le liant formé de fibres de polytétrafluoréthylène, puis greffe sur la silice des fonctions amines par mise en contact avec une solution d'aminosilane.