DE69212391T2

DE69212391T2 - Trockenes, analytisches Element zum Nachweis von Lithium

Info

Publication number: DE69212391T2
Application number: DE69212391T
Authority: DE
Inventors: Ronald H Engrebrecht; James R Schaeffer; Harold C Warren; Thomas R Welter; Robert F Winterkorn
Original assignee: Johnson and Johnson Clinical Diagnostics Inc
Current assignee: Ortho Clinical Diagnostics Inc
Priority date: 1991-05-28
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2012-05-23
Also published as: SG64299A1; FI922426A; DE69212391D1; JP3090290B2; EP0516227B1; US5188802A; ATE140797T1; FI103303B1; JPH05178851A; EP0516227A3; CA2065699C; FI922426A0; EP0516227A2; CA2065699A1; ES2089364T3; FI103303B

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der klinischen Chemie und insbesondere analytische Elemente zur Bestimmung von Lithium im Serum.
Lithium wird in Form von Lithiumcarbonat manisch-depressiven Patienten verabreicht. Der therapeutische Bereich an Lithiumionen im Plasma ist recht eng, nämlich 0,8 bis 1,2 mM. Es ist wichtig, den Lithiumspiegel bei derartigen Patienten zu überwachen, da toxische Nebenwirkungen auftreten, wenn der Lithiumspiegel im Blut den empfohlenen Wert übersteigt.
Es ist bekannt, Lithium quantitativ unter Verwendung von Tests in Lösung und unter Verwendung von ionenselektiven Elektroden zu bestimmen. Farbstoffe, wie 14-Kronen-4-ether-Derivate sind für die Verwendung in derartigen Tests bekannt. JP-A-62/72683 (1985) beschreibt eine Klasse von derartigen Farbstoffen, die als kolorimetrische Reagenzien bei der Extraktion von Lithium aus Lösungen und als Ladungstransportträger für ionenselektive Elektroden dienen. Das Problem liegt darin, daß keiner der bekannten 14-Kronen-4-ether-Derivate für die Verwendung in trockenen analytischen Elementen angepaßt werden kann. Außerdem sind die vorerwähnten Ilnassenti Methoden unter Anwendung von Lösungsextraktionen und ionenselektiven Elektroden mit ernsthaften Schwierigkeiten aufgrund der Störung durch Ionen und andere Bestandteile behaftet. Es ist wünschenswert, über ein trockenes analytisches Element zur Bestimmung von Lithium zu verfügen, mit dem diese Schwierigkeiten beseitigt werden können.
Die Erfindung löst die vorstehenden Schwierigkeiten durch Bereitstellung eines mehrschichtigen, trockenen, analytischen Elements zur quantitativen Bestimmung von Lithium, wobei das Element eine Verteilungsschicht und eine Reagenzschicht umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß eine ausreichende Puffermenge in einer Schicht oberhalb der Reagenzschicht vorhanden ist, um einen pH-Wert von mindestens 9 einzustellen, und die Reagenzschicht ein 14-Kronen-4-ether-Derivat, das aus der nachstehenden Tabelle 1 ausgewählt ist, enthält. Tabelle 1 14-Kronen-4-ether-Derivate
Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Elements läßt sich ein kolorimetrischer Test für Lithium direkt in der Probe ohne Enteiweißung durchführen. Die Verwendung der vorstehend ausgewählten Farbstoffe von Tabelle 1 ist nicht naheliegend, da selbst in Lösungstests für Lithium nicht sämtliche 14-Kronen-4-ether-Derivate geeignet sind.
Das nachstehend aufgeführte Verfahren wurde zur Herstellung der Farbstoffe 2-7 und 10-12 der nachstehenden Tabelle 2 verwendet. Das Verfahren umfaßt folgende Stufen:
a) Reduzieren eines 2-subst.-2-[2,5-Bis-(alkoxy)-benzyl]-malonatesters mit einem starken Reduktionsmittel unter Bildung eines 2-subst.-2- [2,5-Bis-(alkoxy)-benzyl]-1,3-propandiols, wobei es sich bei der Alkoxygruppe um Benzyloxy oder unsubstituiertes Alkoxy mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen handelt,
b) Kondensieren des 1,3-Propandiols von Stufe a) mit einem 5,5- disubst.-3,7-Dioxanonan-1,9-diyl-bis-(toluol-p-sulfonat)unter Bildung eines 6,13,13-trisubst.-6-[2,5-Bis-(alkoxy)-benzyl]-1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecans,
c) Hydrieren der Bis-(alkoxy)-Verbindung von Stufe b) zum Hydrochinon 6,13,13-trisubst.-6-(2,5-Dihydroxybenzyl)-1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan,
d) Oxidieren des Hydrochinons von Stufe c) zum Chinon 6,13,13-trisubst.-6-(1,4-Cyclohexadien-3,6-dion-1-ylmethyl)-1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan und
e) Kondensieren des Chinons von Stufe d) mit einem N-(p-Nitrophenyl)hydrazin unter Bildung des 14-Kronen-4-ether-azo-Farbstoffprodukts.

Herstellungsschema I

Die Herstellung des Diol-Teils der Farbstoffe ist im nachstehenden Schema 1 dargestellt. Ein 2,5-Dibenzyloxybenzylchlorid, die Verbindung 1, wird mit Dimethyl-2-alkylmalonat, Verbindung 2, unter Bildung eines 2- subst.-2-[2,5-Bis-(alkoxy)-benzyl]-malonatesters, Verbindung 3, kondensiert, wonach die erhaltene Verbindung mit einem starken Reduktionsmittel unter Bildung eines 2-subst.-2-[2,5-Bis-(alkoxy)-benzyl]-1,3-propandiols, Verbindung 4, reduziert wird, wobei es sich bei der Alkoxygruppe um Benzyloxy oder unsubstituiertes Alkoxy mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen handelt. Schema I Verbindung VitrideR

1. Herstellung von Dimethyl-2-dodecyl-2-[2,5-bis-(benzyloxy)-benzyl]malonat (Verbindung 3)

Eine Lösung von 121,4 g (404,7 mmol) der Verbindung 2 (Dimethyl-2-dodecylmalonat) in 600 ml Dimethylformamid wurde zu 56,0 g (500 mmol) Kalium-tert.-butoxid gegeben. Nach 30 Minuten wurde das Reaktionsgemisch auf 0ºC gekühlt und mit 137 g (404,7 mmol) der Verbindung 1, 2- (Chlormethyl)-1,4-bis-(phenylmethoxy)-benzol, versetzt. Sodann ließ man das Gemisch 30 Minuten auf Raumtemperatur erwärmen. Anschließend wurde das Gemisch 90 Minuten auf 60ºC erwärmt und mit weiteren 4,5 g der Verbindung 2 und 4,5 g Kalium-tert.-butoxid versetzt. Sodann wurde das Reaktionsgemisch 10 Stunden auf 60ºC erwärmt. Durch Entfernen des Lösungsmittels erhielt man ein viskoses Öl. Dieses öl wurde mit Essigsäureethylester und verdünnter Salzsäure ausgeschüttelt. Die organische Phase wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, abfiltriert und eingeengt. Man erhielt ein unreines viskoses Öl (Verbindung 3). Die Verbindung 3 wurde in dieser Form in der nächsten Stufe eingesetzt.

2. Herstellung von 2-Dodecyl-2-(2,5-di-(benzyloxy)-benzyl)-1,3-propandiol (Verbindung 4)

Eine Lösung von 302,4 g (502,3 mmol) der Verbindung 3 in 2 Liter Toluol wurde hergestellt. Sodann wurden 200 ml des Toluols zur Entfernung von restlichem Wasser abdestilliert. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurden 303,2 g (1105 Mol) Natrium-bis-(2-methoxyethoxy)aluminiumhydrid (Vitrider) zugegeben. Die Lösung wurde 4 Stunden gerührt. Sodann wurde das Reaktionsgemisch mit 90 ml Wasser, 90 ml 15% Natriumhydroxid und 275 ml Wasser abgeschreckt. Die Toluolphase wurde isoliert, und die wäßrige Phase wurde mit 500 ml Toluol extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte wurden über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und futriert. Das Lösungsmittel wurde entfernt. Das erhaltene ölige Produkt wurde mit Petrolether verrieben. Der erhaltene Feststoff wurde abfutriert und mit Petrolether gewaschen. Man erhielt eine Verbindung, deren ¹H-NMR-Spektrum mit der Struktur der Verbindung 4 übereinstimmte (F. 64-65ºC)

Herstellungsschema II

Die letzten Herstellungsstufen zur Herstellung der protonenionisierbaren 14-Kronen-4-ether-Farbstoffe (Farbstoffe 2-7 und 10-12 von Tabelle 2) sind im Schema II dargestellt. Das anfängliche lonophor wird durch Kondensation von 1,3-Propandiol, Verbindung 4, mit einem 5,5-disubst.- 3,7-Dioxanon-1,9-diylbis-(toluol-p-sulfonat), Verbindung 9, einem Ditosylat, gebildet. Man erhält 6,13,13-trisubst.-6-[2,5-Bis-alkoxy)-benzyl]-1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan, Verbindung 5. Die Verbindung 9 wurde gemäß den in der Literatur beschriebenen Verfahren hergestellt. Verbindung 5 wurde sodann zum Hydrochinon, 6,13,13-trisubst.-6-(2,5-Dihydroxybenzyl)-1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan, Verbindung 6, hydriert. Die Verbindung 6 wurde sodann unter Bildung von 6,13,13-trisubst.-6-(1,4- Cyclohexadien-3,6-dion-1-ylmethyl)-1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan, Verbindung 7, oxidiert. Die erwünschten Farbstoffe wurden sodann durch Kondensation des Chinons, Verbindung 7, mit einem N-(p-Nitrophenyl)-hydrazin unter Bildung des 14-Kronen-4-ether-azo-Farbstoffprodukts, Verbindung 8, hergestellt. Schema II Verbindung Verbindung Farbstoff 2, Tabelle 2

3. Herstellung von 6-Dodecyl-6-[2,5-(di-benzyloxy)-benzyl]-13,13- dimethyl-1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan (Verbindung 5)

Eine Suspension von 110 g (219,8 mmol) der Verbindung 9, 5,5-Dimethyl-3,7-dioxanon-l,9-diylbis-(toluol-p-sulfonat), 120 g (219,8 mmol) der Verbindung 4 und 12,2 g (220 mmol) Lithiumbromid in 2 Liter trockenem tert.-Pentylalkohol wurde mit 7,0 g Lithiumhydrid umgesetzt. Nach 7-tägigem Rückflußkochen des Reaktionsgemisches wurde das Lösungsmittel entfernt, und der Rückstand wurde in einem Gemisch aus Dichlormethan und verdünnter Salzsäure gelöst. Die Dichlormethanphase wurde abgetrennt, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, abfutriert und zu einem dunklen Öl eingeengt. Das Öl wurde in 10% Dichlormethan/90% Petrolether gelöst und an einer Kieselgelsäule (600 g) chromatographiert. Die das Produkt enthaltenden Fraktionen (Kieselgel-Dünnschichtchromatographie/CH&sub2;C1&sub2;, Rf-Wert = 0,2) wurden vereinigt. Man erhielt 83,2 g unreines Produkt (Verbindung 5).

4. Herstellung von 6-Dodecyl-6-(2, 5-dihydroxybenzyl)-13,13-dimethyl-1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan (Verbindung 6)

Eine Lösung von 15,8 g (22,5 mmol) der Verbindung 5 in 20 ml Essigsäureethylester und 20 ml Methanol wurde mit 0,4 g Palladium-auf-Kohlenstoff in einem Parr-Gefäß unter Stickstoffatmosphäre vermischt. Das Gemisch wurde 4 Stunden bei 50-60ºC unter einem H&sub2;-Druck von 3,45 x Pa (50 psi) umgesetzt. Nach dem Abkühlen wurde das Produkt durch Celite-Diatomeenerde futriert. Das Lösungsmittel wurde entfernt. Man erhielt 12,7 g unreines Produkt (Verbindung 6).

5. Herstellung von 6-Dodecyl-6-(1,4-cyclohexadien-3,6-dion-1-ylmethyl)-13,13-dimethyl-1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan (Verbindung 7)

Eine Lösung von 67,6 g (129,3 mmol) der Verbindung 6 in 600 ml Dichlormethan wurde mit 50,6 g (581,9 mmol) aktiviertem Mangandioxid vermischt. Das heterogene Gemisch wurde 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Die unlöslichen Bestandteile wurden durch Filtration durch Celite-Diatomeenerde entfernt. Anschließend wurde das Lösungsmittel entfernt. Der ölige Rückstand wurde mit 500 ml Petrolether verrieben und abgekühlt. Das Volumen des Lösungsmittels wurde auf 1/2 verringert. Der gelbe Feststoff wurde abgenutscht und mit kaltem Pentan gewaschen.
Eine erste und eine zweite Fraktion der Verbindung 7 wurden isoliert. Es ergab sich ein ¹H-NMR-Spektrum, das mit der zugeordneten Struktur übereinstimmte.

6. Herstellung von 6-Dodecyl-6-[2-hydroxy-5-(2,4-dinitrophenylazo)benzyl]-13,13-dimethyl-1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan [Verbindung 8 (Farbstoff 2, Tabelle 2)]

Eine Lösung von 31,7 g (60,9 mmol) der Verbindung 7 und von 14,2 g (60,9 mmol) 2,4-Dinitrophenylhydrazin (15% H&sub2;0) in 300 ml Essigsäure wurde 90 Minuten unter ständigem Rühren auf 60ºC erwärmt. Nach Entfernen von 225 ml Essigsäure wurde das Produkt zu 500 ml Petrolether gegeben. Zunächst wurden mehrere g Produkt gewonnen. Nach Umkristallisation aus Dichlormethan/Petrolether wurde die Verbindung 8 vom F. 64-65ºC erhalten. Das ¹H-NMR-Spektrum stimmte mit der zugeordneten Struktur überein.

Herstellungsschema III

Ein alternatives Verfahren wurde zur Herstellung der Farbstoffe 1 sowie 8 und 9 von Tabelle 2 herangezogen. Dieses Verfahren ist im Schema III erläutert. Das in diesem Schema verwendete Diol wurde durch Kondensation von o-Benzyloxybenzylchlorid, Verbindung 10, mit Dialkyl-2-dodecyloder -2-methyl- oder -2-phenylmalonat unter Bildung eines substituierten Dialkylmalonats, Verbindungen 2 oder 11b-c, hergestellt. Das substituierte Dialkylmalonat (Verbindungen 12a-c) wurde anschließend zum Diol (Verbindungen 13a-c) reduziert.
Die Umsetzung des Ditosylats, Verbindung 9, und der Diole (Verbindungen 13a, b, c) ergab die entsprechenden 14-Kronen-4-Ionophorverbindungen 14a, b und c. Eine anschließende Hydrierung ergab die protonenionisierbaren 14-Kronen-4-ether-Verbindungen isa, b und c, die sodann durch Kuppeln mit einem Diazoniumsalz in Farbstoffe übergeführt wurden. Schema XIX Verbindung Verbindung Verbindung (Farbstoff)

7. Herstellung von Dimethyl-2-dodecyl-2-(2-benzyloxybenzyl)-malonat (Verbindung 12a)

Eine Lösung von 162,6 g (541,3 mmol) Dimethyl-2-dodecylmalonat (Verbindung 2) in 800 ml Dimethylformamid wurde mit 67,2 g (600 mmol) Kalium-tert.-butoxid unter Stickstoffatmosphäre vermischt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurden 116,0 g (541,3 mmol) 2-(Benzyloxy)-benzylchlorid zugesetzt. Das Gemisch wurde 2 Stunden auf 75ºC erwärmt. Das Produkt wurde auf Eis/Wasser gegossen, zweimal mit Essigsäureethylester extrahiert, getrocknet, filtriert und als öliges Produkt isoliert. Dieses Produkt wurde in der gewonnenen Form direkt in der nächsten Stufe eingesetzt. Die Methyl- und Phenylderivate wurden auf ähnliche Weise hergestellt (vgl. Schema III).

8. Herstellung von 2-Dodecyl-2-(2-benzyloxybenzyl)-1,3-propandiol (Verbindung 13a)

Eine Lösung von 260 g (524 mmol) der Verbindung 12a in 1 Liter Tetrahydrofuran (THF) wurde zu einer Suspension von 29,9 g (786 mmol) Lithiumaluminiumhydrid in 500 ml trockenem THF gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 2 Stunden unter Rückfluß erwärmt und sodann nacheinander mit Isopropanol und verdünnter Salzsäure abgeschreckt. Das Produkt wurde mit Ether extrahiert, getrocknet, abfiltriert und zur Trockne eingeengt.

9. Herstellung von G-Dodecyl-6-(2-benzyloxybenzyl)-13,13-dimethyl- 1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan (Verbindung 14a)

Eine Lösung von 40 g (80 mmol) der Verbindung 9 und von 35,2 g (80 mmol) der Verbindung 13a in 400 ml trockenem Dimethylformamid (DMF) wurde langsam zu einer Suspension von 13,4 g (560 mmol) Natriumhydrid und 21,4 g (160 mmol) Lithiumiodid in 200 ml DMF bei 70ºC gegeben. Das Reaktionsprodukt wurde 24 Stunden erwärmt und abgekühlt. Das Lösungsmittel wurde entfernt. Das ¹H-NMR-Spektrum des Produkts stimmte mit der zugeordneten Struktur überein.
Das Produkt wurde mit Essigsäureethylester extrahiert und mit verdünnter Salzsäure und sodann zweimal mit gesättigter Salzlösung gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und futriert. Das Lösungsmittel wurde entfernt. Das Produkt wurde an einer Kieselgelsäule chromatographiert. Die Ausbeute betrug 13,8 g (28,9%). Das ¹H-NMR-Spektrum der Verbindung 14a stimmte mit der zugeordneten Struktur überein.

10. Herstellung von 6-Dodecyl-6-(2-hydroxybenzyl)-13,13-dimethyl- 1,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan (Verbindung 15)

Eine Lösung von 13,3 g (22,3 mmol) der Verbindung 14 in 200 ml Tetrahydrofuran und 150 ml Essigsäure wurde mit 8,0 g Pd-auf-Kohlenstoff vermischt. Die Suspension wurde 16 Stunden bei Raumtemperatur bei einem Druck von 3,8 x 10&sup5; Pa (55 psi) hydriert. Nach Filtration und Entfernen des Lösungsmittels wurde die Verbindung 15 isoliert. Das ¹H-NMR-Spektrum stimmte mit der zugeordneten Struktur überein.

11. Herstellung von 6-Dodecyl-6-[2-hydroxy-5-(2-methylsulfonyl-4-nitrophenylazo]-benzyl]-13,13-dimethyl-l,4,8,11-tetraoxacyclotetradecan (Verbindung 16)

Eine Lösung von 3,1 g (6,1 mmol) der Verbindung 15 in 50 ml Essigsäure wurde bei 5ºC mit einer Lösung von 3,0 g (8,0 mmol) 2-Methylsulfonyl-4-nitrophenyldiazoniumhexafluorphosphat in 25 ml Wasser und 75 ml Tetrahydrofuran versetzt. Die Suspension wurde 16 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Produkt wurde mit Essigsäureethylester extrahiert und durch Kieselgelchromatographie isoliert. Man erhielt 0,22 g (4,7% der Verbindung 16). Das ¹H-NMR-Spektrum stimmte mit der zugeordneten Struktur überein.
Das nachfolgende Auswahlverfahren wurde herangezogen, um die 14-Kronen-4-ether-Derivate zu identifizieren, die sich zur Herstellung eines trockenen analytischen Elements für die quantitative Bestimmung von Lithium eignen. Die Daten zeigen, daß einige, jedoch nicht alle der Derivate sich für die Durchführung von Lithiumtests eignen.
3 ml einer 10% Lösung von Dimethylsulfoxid in Wasser mit einem Gehalt an 3,42 x 10&supmin;&sup5; Mol eines 14-Kronen-4-ether-Farbstoffs, 50 µl 1 M Puffer vom pH-Wert 11 (4-Aminobuttersäure oder Phosphat oder 3- [Cyclohexylamino]-1-propansulfonsäure (CAPS]) und 50 µl wäßrige Lithiumchloridlösung wurden in einer Einmalküvette vermischt. Lithiumlösungen wurden in Konzentrationen von 0,0195, 0,0975 und 0,1952 mM zugesetzt, wodurch sich Gemische mit einem Gehalt an 0,32, 1,61 bzw. 3,2 mM Lithium ergaben. Die Absorption wurde sofort bei λ = 600 nm und erneut nach 5 Minuten gemessen, um das Fortschreiten der Lithium-Komplexbildung durch den 14-Kronen-4-ether-Farbstoff zu überwachen. Das Spektrum der einzelnen Lösungen wurde nach jeder Absorptionsmessung bei 600 nm zwischen 300 und 800 nm aufgenommen. Diese Messung erlaubt es, die Abnahme des Absorptionsmaximums des 14-Kronen-4-ethers bei 400 nm zu überwachen, wenn Lithium mit dem Farbstoff komplexiert wird, wobei eine gleichzeitige Zunahme des Absorptionsmaximums bei 600 nm erfolgt. Die Delta-Absorptionswerte für eine repräsentative Anzahl der getesteten Farbstoffe zwischen 0,32 und 3,2 nm sind in Tabelle 2 aufgeführt. Kronenether-Farbstoff-Lithium-Komplexe mit Delta-Absorptionswerten ≥0,12 werden für die Verwendung in einem erfindungsgemäßen analytischen trockenen Element für die Lithiumbestimmung als zufriedenstellend angesehen. Tabelle 2
Die Daten von Tabelle 2 zeigen, daß von den aufgeführten Farbstoffen nur die Farbstoffe 1 bis 7 die DT-Kriterien zur Verwendung in einem trockenen analytischen Element erfüllen.
Das erfindungsgemäße Element kann zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von Lithium in biologischen Flüssigkeiten von Tieren oder Menschen, jedoch vorzugsweise von Menschen eingesetzt werden. Zu derartigen Flüssigkeiten gehören (ohne Beschränkung hierauf) Vollblut, Plasma, Seren, Lymphe, Galle, Urin, Rückenmarkflüssigkeit, Sputum, Schweiß und dergl. sowie Stuhisekrete. Es ist auch möglich, flüssige Präparate von menschlichem oder tierischem Gewebe, wie Skelettmuskel, Herz, Niere, Lunge, Gehirn, Knochenmark, Haut und dergl., zu testen.
Die erfindungsgemäßen Elemente können in verschiedenen Formen bereitgestellt werden, einschließlich in Form von länglichen Bändern von beliebiger gewünschter Breite, sowie in Form von Platten, objektträgern oder Chips.
Die Elemente können in manuellen oder automatisierten Testverfahren eingesetzt werden. Im allgemeinen erfolgt bei Verwendung der Elemente die Lithiumbestimmung, indem man das Element aus einer Zufuhrrolle, einem Chip-Paket oder aus einer anderen Quelle entnimmt und es physikalisch in Kontakt mit einer Probe (beispielsweise bis zu 200 µl) der zu testenden Flüssigkeit bringt, so daß die Probe und die Reagenzien sequentiell mit dem Element in Wechselwirkung treten und vermischt werden. Ein derartiger Kontakt kann auf beliebige geeignete Weise erreicht werden, beispielsweise durch Eintauchen des Elements in die Probe oder vorzugsweise durch manuelles oder maschinelles Aufbringen eines Tropfens der Probe mit einer geeigneten Abgabevorrichtung auf das Element.
Nach dem Aufbringen der Probe wird das Element für eine Zeitspanne bis zu 5 Minuten inkubiert, um die Farbentwicklung zu erleichtern. Unter Inkubation ist zu verstehen, daß die Reagenzien miteinander für eine Zeitspanne bis zu 5 Minuten in Kontakt kommen, bevor die Farbmessungen durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäßen trockenen analytischen Elemente sind mehrschichtig. In einer Ausführungsform umfaßt das Element eine Ausbreitungsschicht, eine Unterschicht mit einem Gehalt an Puffer und eine zusätzliche Reagenzschicht mit mindestens zwei unterschiedlichen Zonen. Sämtliche vorstehenden Schichten sind auf einen Träger aufgebracht.
Eine weitere Ausführungsform umfaßt eine kombinierte Reagenz/Verteilungsschicht zusammen mit einer Unterschicht und einer zusätzlichen Reagenzschicht mit mindestens zwei unterschiedlichen Zonen. In diesem Element wird Puffer in die Verteilungsschicht entweder durch Beschichtung des gesamten Elements oder durch Einbringen von Puffer in die Verteilungsschicht durch Behandeln in einer Kugelmühle vor dem Beschichten einverleibt.
In sämtlichen Ausführungsformen stehen die Schichten im allgemeinen in Fluidkontakt miteinander, was bedeutet, daß Flüssigkeiten (Reagenzien, beispielsweise Puffer) zwischen übereinanderliegenden Bereichen von benachbarten Zonen transportiert werden können. Mit anderen Worten, wenn das Element mit einer wäßrigen Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird, werden sämtliche Reagenzien der erfindungsgemäßen analytischen Zusammensetzung in sequentieller Weise, wie vorstehend angegeben, miteinander vermischt.
Geeignete Verteilungsschichten lassen sich herstellen, indem man eines der folgenden Materialien verwendet: faserige Materialien, die entweder mit einem geeigneten Bindemittelmaterial vermischt oder zu einem Gewebe verwebt sind (wie im US-Patent 4 292 272 beschrieben), polymere Zusammensetzungen oder teilchenförmige Materialien, z. B. ein "Blush"-Polymeres (wie im US-Patent 3 992 158 beschrieben), Kügelchen, die mit oder ohne bindende Klebstoffe verbunden sind (wie in den US-Patenten 4 258 001 und 4 430 436 sowie in JP-B-S7 (1982)-101760 beschrieben). Besonders geeignete Verteilungsschichten enthalten Bariumsulfat oder Titandioxid. Da die Probe im allgemeinen direkt auf die Verteilungsschicht aufgebracht wird, ist es wünschenswert, daß die Verteilungsschicht isotrop porös ist, was bedeutet, daß die Porosität in der Schicht in jeder Richtung gleich ist, was durch miteinander verbundene Zwischenräume oder Poren zwischen den Teilchen, Fasern oder Polymersträngen bewirkt wird.
Die erfindungsgemäßen Elemente können auch einen oder mehrere Zusätze enthalten, die üblicherweise zur Erzielung verschiedener Vorteile bei der Herstellung oder beim Einsatz verwendet werden. Zu derartigen Zusätzen gehören Tenside, bakteriostatische Mittel, Puffer, Lösungsmittel, Härter und andere bekannte Materialien.
Die Schichten können auf durchsichtige Träger, beispielsweise aus Polyethylenterephthalat, aufgebracht werden. Andere Träger sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Neben den vorerwähnten Druckschriften sind geeignete Element-Komponenten auch beispielsweise in den US-Patenten 4 042 335, 4 132 528 und 4 144 306 beschrieben.

Erfindungsgemäße Beispiele

Der Farbstoff 2 von Tabelle 2 wurde im nachstehend angegebenen trockenen analytischen Element getestet. Dieses Element wurde gemäß auf dem Gebiet der Trockenanalyse bekannten Verfahren, die beispielsweise in den vorstehenden Patenten beschrieben sind, hergestellt. Lithiumelement
Puffer: Der verwendete Puffer ist in den Tabellen 3 und 4 angegeben. Ein Ersatz durch CAPS pH-Wert 11, 4-Aminobuttersäure pH-Wert 11, Phosphat pH-Wert 11,7 und Arginin pH-Wert 12,3 kann vorgenommen werden.
*Andere organische Lösungsmittel, wie 2,4-Di-tert.-amylphenol, N-n- Butylacetanilid oder Diethyllauramid können verwendet werden.
**Andere Tenside, wie Alkanol-XC-Natriumnaphthalinsulfonat-Gemisch der Fa. DuPont, können verwendet werden.
Die Elemente wurden bis zum Testen bei 25ºC und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 15% gehalten. Anschließend wurden Lösungen mit einem Gehalt an Humanserum, die mit Lithiumchlorid aufgestockt waren, in Form von Flecken aufgesetzt. Das Serum enthielt tatsächliche Lithiumkonzentrationen von 0,27 bis 10,59 mM. Nach 5-minütiger Inkubation bei 37ºC wurde die Reflexionsdichte an einem auf zeichnenden Reflexions-Densitometer bei λ = 600 nm gemessen. Bei den aus diesen Reflexionsdichten erhaltenen Lithiumkonzentrationen handelt es sich um die vorhergesagten Konzentrationen für die verschiedenen aufgestockten Lithiumspiegel. Die Ergebnisse der einzelnen getesteten Farbstoffe sind in den Tabellen 3 und 4 aufgeführt. Tabelle 3 Test mit dem Farbstoff 2 von tebelle 1 Tabelle 4 Test unter Verwendung von Farbstoff 2 von Tabelle 1
Puffer: 4-Aminobuttersäure, pH-Wert 11, 4,0 g/m²
Puffer: 4-Aminobuttersäure, pH-Wert 11, 2,0 g/m²
Ein Vergleich der tatsächlichen Werte mit den vorhergesagten Werten in den Tabellen 3 und 4 zeigt, daß die für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Elementen ausgewählten Farbstoffe eine quantitative Analyse von Lithiumionen in Seren mit einem Gehalt an störenden Bestandteilen, wie Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Eisen und Proteinen, ermöglichen. Es ist zu erwarten, daß die einzelnen Farbstoffe von Tabelle 1 mit einem Delta-Absorptionswert von mindestens 0,12 ähnliche Ergebnisse liefern.

Claims

1. Mehrschichtiges trockenes analytisches Element zum quantitativen Testen von Lithium, umfassend eine Verteilungsschicht und eine Reagenzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Schicht oberhalb der Reagenzschicht eine ausreichende Puffermenge vorhanden ist, um einen pH-Wert von mindestens 9 einzustellen, und daß die Reagenzschicht ein 14-Kronen- 4-ether-Derivat enthält, das aus der Gruppe der nachstehenden 14-Kronen- 4-ether-Derivate der Formel (I) ausgewählt ist

worin R, R&sub1;, R&sub2; und X die nachstehend definierten Bedeutungen haben:

2. Element nach Anspruch 1, wobei die Reagenzschicht zwei unterschiedliche Zonen aufweist.

3. Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Puffer einer Unterschicht zwischen der Verteilungsschicht und der Reagenzschicht einverleibt ist.

4. Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Puffer der Verteilungsschicht einverleibt ist.

5. Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Element die im Anspruch 1 definierten Farbstoffe 1 oder 2 verwendet werden.

6. Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Puffer in einer zur Bereitstellung eines pH-Werts von mindestens 10 ausreichenden Menge bereitgestellt wird.