Композиция гидрогеля

Композиция гидрогеля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится в целом к композициям гидрогеля. В одном варианте осуществления композиция гидрогеля предназначена для применения в трансдермальном способе определения концентрации анализируемого вещества (например, глюкозы).

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Количественное определение анализируемых веществ в жидкостях организма имеет важное значение в диагностике некоторых физиологических нарушений и проведении лечения. Например, для некоторых пациентов возникает необходимость в отслеживании уровней лактата, холестерина и билирубина. В частности, больным диабетом необходимо постоянно отслеживать концентрацию глюкозы в жидкостях организма, чтобы регулировать ее поступление с пищей. Результаты таких анализов могут использоваться для определения того, следует ли вводить инсулин или другое лекарство.

В некоторых существующих способах для отбора пробы жидкости (например, крови) у пациента может применяться ланцет. Затем эта жидкость используется в устройстве или измерительном приборе для определения концентрации анализируемого вещества. Желательным было бы устранить необходимость в использовании ланцета, сохранив при этом точность определения концентрации анализируемого вещества.

Одним из неинвазивных способов получения пробы без применения ланцета является трансдермальный отбор пробы анализируемого вещества, содержащегося в тканевой жидкости (ISF). Согласно этому способу на кожу наносят композицию, которая способствует извлечению тканевой жидкости из кожи пациента в датчик или измерительный прибор. Эта композиция должна обладать достаточной механической и температурной стабильностью, чтобы обеспечивать относительно статический, реактивный и водный канал между местом отбора пробы на коже и датчиком. Желательным было бы найти композицию, которая бы обладала такими свойствами и могла использоваться при трансдермальном отборе проб.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним вариантом осуществления, композиция гидрогеля содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель. Первый мономер выбран согласно Формуле I:

где

R и R₁ независимо выбраны из Н, (C₁-С₃)алкила, (С₃-С₆)дигидроксиалкила и (C₂-C₆)гидроксиалкила; или сочетание R и R₁ выбрано из от 1 до 5 атомов углерода с образованием 3-7-членной гетероциклической части.

Второй мономер выбран из группы, состоящей из соединений Формулы II и Формулы III, где Формула II такова:

где

R₃ и R₄ независимо выбраны из Н, СН₃, (С₃-C₁₈)алкила, (С₃-C₇)циклоалкила или ароматических частей. Алкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из атома галогена, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро, циано, 4-8-членных гетероциклических частей. Гетероциклические части необязательно замещены одним или несколькими алкилами, атомами галогена, галогеналкилами, циклоалкилами, нитро и циано. Циклоалкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано. Ароматические части необязательно замещены одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано. Если R₃, является Н или СН₃, тогда R₄, является (С₃-C₁₈)алкилом, (С₃-С₇)циклоалкилом или ароматической частью. Алкил, циклоалкил или ароматическая часть необязательно замещены одним или несколькими заместителями. Если R₄, является Н или СН₃, тогда R₃, является (С₃-C₁₈)алкилом, (С₃-С₇)циклоалкилом или ароматической частью. Алкил, циклоалкил или ароматическая часть необязательно замещены одним или несколькими заместителями.

Формула III:

где

R₅ выбран из (С₃-C₁₈)алкила, (С₃-С₇)циклоалкила или ароматических частей. Алкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро, циано, 4-8-членных гетероциклических частей. Гетероциклические части необязательно замещены одним или несколькими алкилами, атомами галогена, галогеналкилами, циклоалкилами, нитро и циано. Циклоалкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано. Ароматические части необязательно замещены одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атома галогена, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано. Отношение первого мономера ко второму мономеру составляет от приблизительно 0,1:99,9 до приблизительно 99,9:0,1.

В соответствии с одним вариантом осуществления система электрохимического датчика включает электрохимический датчик и композицию гидрогеля. Электрохимический датчик имеет, по меньшей мере, противоэлектрод и рабочий электрод. Композиция гидрогеля контактирует с рабочим электродом. Композиция гидрогеля содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель. Первый мономер выбирают из гидроксиалкилметакрилатов, акриламида, N,N-диалкилакриламидов, метакриловой кислоты, акриловой кислоты, солей металлов и метакрилата, солей металлов и акрилата, итиконовой кислоты, малеиновой кислоты, метакриламида, N,N-диалкилакриламида, стиролсульфоновой кислоты, стиролсульфонатных солей металлов, стиролкарбоновой кислоты, стиролкарбоксилатных солей металлов, акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, акриламидо-2-метилпропансульфонатных солей металлов, галида 2-винил-N-алкилпиридиния, галида 4-винил-N-алкилпиридиния или соединений Формулы I, описанных выше. Второй мономер выбран из группы, состоящей из алкил(мет)акрилатов, соединений Формулы II, Формулы III и Формулы IV, где Формула II и Формула III описаны выше.

Формула IV:

где

R₂ выбран из (C₁-C₁₈)алкила, (С₃-С₇)циклоалкила и ароматических частей. Алкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро, циано, 4-8-членных гетероциклических частей. Гетероциклические части необязательно замещены одним или несколькими алкилами, атомами галогена, галогеналкилами, циклоалкилами, нитро и циано. Циклоалкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано. Ароматические части необязательно замещены одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано. Отношение первого мономера ко второму мономеру составляет от приблизительно 0,1:99,9 до приблизительно 99,9:0,1.

В соответствии с одним вариантом осуществления, система электрохимического датчика включает электрохимический датчик и композицию гидрогеля. Электрохимический датчик имеет, по меньшей мере, противоэлектрод и рабочий электрод. Композиция гидрогеля контактирует с рабочим электродом. Композиция гидрогеля содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель. Первый мономер выбран согласно Формуле I, описанной выше. Второй мономер выбран из группы, состоящей из алкил(мет)акрилатов, соединений Формулы II, Формулы III и Формулы IV, описанных выше.

В соответствии с другим вариантом осуществления, система электрохимического датчика включает электрохимический датчик и композицию гидрогеля. Электрохимический датчик имеет, по меньшей мере, противоэлектрод и рабочий электрод. Композиция гидрогеля контактирует с рабочим электродом. Композиция гидрогеля содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель. Первый мономер выбран из группы, включающей N-винилпирролидон, гидроксиалкилметакрилаты, акриламид и N,N-диалкилакриламиды. Второй мономер выбран из группы, состоящей из алкил(мет)акрилатов, N-винилакриламида, виниловых сложных эфиров и виниловых простых эфиров. Отношение первого мономера ко второму мономеру составляет от приблизительно 0,1:99,9 до приблизительно 99,9:0,1.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, система электрохимического датчика включает электрохимический датчик и композицию гидрогеля. Электрохимический датчик имеет, по меньшей мере, противоэлектрод и рабочий электрод. Композиция гидрогеля контактирует с рабочим электродом. Композиция гидрогеля содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель. Первый мономер обладает гидрофильными свойствами. Второй мономер обладает гидрофобными свойствами. Отношение первого мономера ко второму мономеру составляет от приблизительно 0,1:99,9 до приблизительно 99,9:0,1.

В соответствии с одним способом концентрацию анализируемого вещества определяют путем размещения композиции гидрогеля на коже. Композиция гидрогеля содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель. Первый мономер выбирают из гидроксиалкилметакрилатов, акриламида, N,N-диалкилакриламидов, метакриловой кислоты, акриловой кислоты, солей металлов и метакрилата, солей металлов и акрилата, итиконовой кислоты, малеиновой кислоты, метакриламида, N,N-диалкилакриламида, стиролсульфоновой кислоты, стиролсульфонатных солей металлов, стиролкарбоновой кислоты, стиролкарбоксилатных солей металлов, акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, акриламидо-2-метилпропансульфонатных солей металлов, галида 2-винил-М-алкилпиридиния, галида 4-винил-М-алкилпиридиния или соединений Формулы I, описанных выше. Второй мономер выбран из группы, состоящей из алкил(мет)акрилатов, соединений Формулы II, Формулы III и Формулы IV, описанных выше. Имеется датчик, и композиция гидрогеля размещается в целом между кожей и датчиком, соединяя их между собой. Получают пробу тканевой жидкости для определения концентрации анализируемого вещества с помощью датчика.

В соответствии с другим способом определяют концентрацию анализируемого вещества. Способ включает этап размещения композиции гидрогеля на коже. Композиция гидрогеля содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель. Первый мономер выбран согласно Формуле I, описанной выше. Второй мономер выбран из группы, состоящей из алкил(мет)акрилатов, соединений Формулы II, Формулы III и Формулы IV, описанных выше. Имеется датчик, и композиция гидрогеля размещается в целом между кожей и датчиком, соединяя их между собой. Получают пробу тканевой жидкости для определения концентрации анализируемого вещества с помощью датчика.

В соответствии с другим способом определяют концентрацию анализируемого вещества. Способ включает этап размещения композиции гидрогеля на коже. Композиция гидрогеля содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель. Первый мономер выбран из группы, включающей N-винилпирролидон, гидроксиалкилметакрилаты, акриламид и N,N-диалкилакриламиды. Второй мономер выбирают из группы, состоящей из алкил(мет)акрилатов, N-винилациламида, виниловых сложных эфиров и виниловых простых эфиров. Отношение первого мономера ко второму мономеру составляет от приблизительно 0,1:99,9 до приблизительно 99,9:0,1. Имеется датчик, и композиция гидрогеля размещается в целом между кожей и датчиком, соединяя их между собой. Получают пробу тканевой жидкости для определения концентрации анализируемого вещества.

В соответствии с еще одним способом определяют концентрацию анализируемого вещества. Способ включает этап размещения композиции гидрогеля на коже. Композиция гидрогеля содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель. Первый мономер обладает гидрофильными свойствами. Второй мономер обладает гидрофобными свойствами. Отношение первого мономера ко второму мономеру составляет от приблизительно 0,1:99,9 до приблизительно 99,9:0,1. Имеется датчик, и композиция гидрогеля размещается в целом между кожей и датчиком, соединяя их между собой. Получают пробу тканевой жидкости для определения концентрации анализируемого вещества с помощью датчика.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг.1 изображен высохший гидрогель и механическая опора согласно одному варианту осуществления.

На Фиг.2 изображен электрохимический датчик согласно одному варианту осуществления.

На Фиг.3 изображена система электрохимического датчика, включающая электрохимический датчик согласно Фиг.2.

На Фиг.4а приведен график зависимости тока и концентрации глюкозы от времени.

На Фиг.4b приведен график согласно Фиг.4а зависимости тока, концентрации глюкозы от времени после нормализации.

На Фиг.5 приведен график зависимости тока и концентрации глюкозы от времени.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРАЖЕННЫХ НА ЧЕРТЕЖАХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к новым композициям гидрогеля. Композиция гидрогеля содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель (например, воду). Композиция гидрогеля представляет собой случайную сополимерную сеть, объединяющую, по меньшей мере, первый и второй мономер в форме полимерных цепочек. Сополимерная сеть контролируется, по меньшей мере, в некоторой степени объемными процентными составляющими первого и второго мономеров.

Приведенные ниже термины имеют соответствующее значение. Термин "алкил" означает линейные или разветвленные насыщенные углеродные группы. Термины "(C₁-С₃)алкил", "(C₁-C₁₈)алкил" и "(С₃-C₁₈)алкил" означают линейные или разветвленные насыщенные углеродные группы, содержащие от 1 до приблизительно 3 атомов углерода, от 1 до приблизительно 18 атомов углерода или от приблизительно 3 до приблизительно 18 атомов углерода, соответственно. Такие группы включают без ограничения: метил, этил, n-пропил, изопропил, n-бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил и т.п.

Термин "необязательно замещенный" означает, что, если только не указано иное, модифицированная таким образом часть молекулы может иметь один или несколько перечисленных заместителей. Каждый заместитель может заменять собой любой атом Н в модифицированной таким образом части молекулы при условии, что такая замена является химически возможной и дает химически стабильное соединение. Например, химически неустойчивым будет соединение, где каждый из двух заместителей связан с одним и тем же атомом С через свой гетероатом. Другим примером химически неустойчивого соединения является соединение, где алкоксигруппа связана с ненасыщенным углеводородом алкена с образованием енольного эфира. При наличии двух заместителей в части молекулы каждый из них выбирается независимо от другого, соответственно, заместители могут быть одинаковыми или разными.

Термин "циклоалкил" означает насыщенную моноциклическую алкильную группу. Термин "(С₃-С₇)циклоалкил" означает насыщенную моноциклическую алкильную группу, включающую от приблизительно 3 до приблизительно 7 атомов углерода. Эти группы включают без ограничения: циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил и циклогептил.

Термин "(С₃-С₆)дигидроксиалкил" означает алкильную группу, такую как описано выше, которая включает две гидрокси (-ОН) составляющие, связанные с насыщенным углеродом. (С₃-С₆)дигидроксиалкилы могут быть прямыми или разветвленными. Гидрокси составляющие (С₃-C₆)дигидроксиалкилов обычно расположены рядом. Однако (С₃-С₆)дигидрокси составляющие могут добавляться у любого доступного углерода. Такие (С₃-С₆)дигидроксиалкилы включают без ограничения: 2,3-дигидроксипропил, 3,4-дигидроксибутил, 5,6-дигидроксигексил и т.п.

Термин " (C₂-C₆)гидроксиалкил" означает алкильную группу, такую как описано выше, которая включает одну гидрокси (-ОН) составляющую, связанную с насыщенным углеродом. (С₂-С₆)гидроксиалкилы могут быть прямыми или разветвленными. Гидрокси составляющая в (С₃-C₆)гидроксиалкилах может располагаться у любого доступного углерода. Такие (С₂-С₆)гидроксиалкилы включают без ограничения: 2-гидроксиэтил, 3-гидроксипропил и т.п.

Термин "гало" означает атом, выбранный из Cl, Br и F.

Термин "галогеналкил" означает алкильную группу, такую как описано выше, которая включает один или несколько атомов галогена, связанных с насыщенным углеродом. Галогеналкилы могут быть прямыми или разветвленными. Атом галогена в галогеналкилах может располагаться у любого доступного углерода. Такие галогеналкилы включают без ограничения: 2-хлорэтил, 3-бромпропил, 2,2,3,3,3-пентафторпропил и т.п.

Термин "нитро" означает атом, выбранный из -NO₂, циано(-CN), -NHCH₃ и -NHC₂H₅.

Термин "гетероциклическая часть" означает вещество, содержащее кольцевую структуру, в которой отличные от углерода атомы (например, сера, кислород или азот) составляют часть кольца. Например, 3-7-членная гетероциклическая часть включает, по меньшей мере, один атом, не являющийся углеродом, как часть кольца или остова 3-7 кольцевой структуры. 4-8-членная гетероциклическая часть включает, по меньшей мере, один атом, не являющийся углеродом, как часть кольца или остова 4-8 кольцевой структуры.

Термин "гидрофильные свойства" означает обладание сродством к воде или другим полярным растворителям; хорошую абсорбцию или растворение в воде или других полярных растворителях.

Термин "гидрофобные свойства" означает отсутствие сродства к воде или другим полярным растворителям; плохую абсорбцию или растворение в воде или других полярных растворителях.

Термин "ароматическая часть" означает вещество, содержащее одно или несколько бензольных колец. Ароматический заместитель может быть моноциклическим, бициклическим или трициклическим. Неограничивающие примеры ароматических заместителей включают фенил, бензил, нафтил, антраценил и т.п.

Такие обозначения, как "(мет)акриловая кислота", используются здесь для обозначения необязательного замещения метилом. Таким образом, например, "(мет)акриловая кислота" включает метилакриловую кислоту и акриловую кислоту.

Как описано выше, композиции гидрогеля включают первый мономер и второй мономер. Один вариант осуществления первого мономера представляет собой соединение Формулы I, являющееся N-винилациламидом:

где

R и R₁ независимо выбраны из Н, (C₁-С₃)алкила, (С₃-С₆)дигидроксиалкила и (С₃-С₆)гидроксиалкила; или

сочетание R и R₁ выбрано из от 1 до 5 атомов углерода с образованием 3-7-членной гетероциклической части.

Одним неограничивающим примером Формулы I, где R является СН₃ и R₁ является Н, является N-винилацетамид. Другим примером Формулы I, где R является СН₂СН₃ и R₁ является Н, является N-винилпропионамид.

Неограничивающие примеры циклических структур Формулы I включают N-винилпирролидон, являющийся 5-членным гетероциклическим соединением, включающим 4 углерода и 1 азот в остове. N-винилпирролидон показан ниже как Соединение А:

Другим примером циклической структуры Формулы I является N-винилкапролактам.

Желательно, чтобы соединение Формулы I обладало гидрофильными свойствами. R и R₁ желательно независимо выбираются такими, чтобы соединение Формулы I обладало гидрофильными свойствами. Сочетание R и R₁ также желательно независимо выбирается таким образом, чтобы была образована циклическая структура Формулы I, обладающая гидрофильными свойствами.

В одном варианте осуществления первый мономер Формулы I и второй мономер Формулы II (рассмотренной ниже), сшивающий агент и растворитель образуют композицию гидрогеля. Отношение первого мономера ко второму мономеру составляет от приблизительно 0,1:99,9 до приблизительно 99,9:0,1. Более конкретно, отношение первого мономера ко второму мономеру составляет от приблизительно 20:80 до приблизительно 80:20, а еще более конкретно - от приблизительно 40:60 до приблизительно 60:40. Один вариант осуществления второго мономера представляет собой соединение Формулы II, являющееся N-винилациламидом:

где

R₃ и R₄ независимо выбраны из Н, СН₃, (С₃-C₁₈)алкила, где алкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро, циано, 4-8-членных гетероциклических частей, где гетероциклические части необязательно замещены одним или несколькими алкилами, атомами галогена, галогеналкилами, циклоалкилами, нитро и циано;

(С₃-С₇)циклоалкила, где циклоалкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано; и

ароматических частей, где ароматические части необязательно замещены одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано,

при условии, что, если R₃ является Н или СН₃, то R₄ является (С₃-C₁₈)алкилом, (С₃-С₇)циклоалкилом или ароматической частью, где алкил, циклоалкил или ароматическая часть необязательно замещены одним или несколькими заместителями,

при условии, что, если R₄ является Н или СН₃, то R₃ является (С₃-C₁₈) алкилом, (С₃-С7) циклоалкилом или ароматической частью, где алкил, циклоалкил или ароматическая часть необязательно замещены одним или несколькими заместителями.

Примеры Формулы II, где R₃ или R₄ являются (С₃-C₁₈)алкилом, и где алкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, включают без ограничения: N-винилбутирамид, N-винилвалерамид, N-виниллаурамид, N-винил-4-хлорбутирамид и т.п.

Примеры Формулы II, где R₃ или R₄ являются (С₃-C₇)циклоалкилом, и где циклоалкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, включают без ограничения: N-винилциклогексилкарбоксамид, N-винилциклопентилкарбоамид, N-винил-4-бромциклогексилкарбоксамид и т.п.

Примеры Формулы II, где R₃ или R₄ являются ароматической частью, и где ароматическая часть необязательно замещена одним или несколькими заместителями, включают без ограничения: N-винилбензамид, М-винил-4-нитробензамид, N-винилнафтамид и т.п.

Желательно, чтобы соединение Формулы II обладало гидрофобными свойствами. R₃ и R₄ желательно независимо выбираются такими, чтобы соединение Формулы II обладало гидрофобными свойствами.

В другом варианте осуществления первый мономер Формулы I и второй мономер Формулы III (рассмотренной ниже), сшивающий агент и растворитель образуют композицию гидрогеля. Другой вариант осуществления второго мономера представляет собой соединение Формулы III, являющееся виниловым простым эфиром:

где

R₅ выбран из (С₃-C₁₈)алкила, где алкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро, циано, 4-8-членных гетероциклических частей, где гетероциклические части необязательно замещены одним или несколькими алкилами, атомами галогена, галогеналкилами, циклоалкилами, нитро и циано;

(С₃-С₇)циклоалкила, где циклоалкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано; и

ароматических частей, где ароматические части необязательно замещены одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано.

Примеры Формулы III, где R₅ является (С₃-C₁₈)алкилом, и где алкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, включают без ограничения: винилпропиловый простой эфир, винилгексиловый простой эфир, винилдодециловый простой эфир, винил-4-хлорбутиловый простой эфир и т.п.

Примеры Формулы III, где R₅ является (С₃-С₇)циклоалкилом, и где циклоалкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, включают без ограничения: винилциклогексиловый простой эфир, винилциклопентиловый простой эфир, винил-4-бромциклогексиловый простой эфир и т.п.

Примеры Формулы III, где R₅ является ароматической частью, и где ароматическая часть необязательно замещена одним или несколькими заместителями, включают без ограничения:

винилфениловый простой эфир, винил-4-нитрофениловый простой эфир, винил-2-нафтиловый простой эфир и т.п.

Если первый и второй мономеры смешаны с растворителем (например, водой), структурная целостность материалов может быть не такой прочной, как хотелось бы. Особенно это может быть в ситуации, когда первый и второй мономеры смешаны с большим количеством растворителя. Для повышения механической прочности к первому и второму мономеру добавляют сшивающий агент.

Неограничивающие примеры сшивающих агентов, которые могут использоваться, включают без ограничения следующие вещества: многофункциональные виниловые простые эфиры, дивинилбензолы, многофункциональные акрилаты и многофункциональные акриламиды. Для того чтобы сшивающий агент подходил для первого и второго мономеров, он должен иметь геометрию, соединяющую две полимерные цепочки.

В соответствии с одним вариантом осуществления, может использоваться сшивающий агент Формулы V (многофункциональный виниловый простой эфир):

где "х" составляет от 0 до приблизительно 4. В Формуле V "х" помогает в определении свойств сшивающего вещества. В частности, чем больше компонент "х" Формулы V, тем больше эластичность и прочность на разрыв соединения Формулы V. Путем улучшения эластичности и прочности на разрыв количество добавляемого растворителя для формирования гидрогеля может быть увеличено.

Примером многофункционального винилового простого эфира, который может использоваться в качестве сшивающего агента, является акрилат диэтиленгликольдивинилового эфира, приведенный в качестве Соединения В ниже:

Следует понимать, что в качестве сшивающих агентов могут использоваться другие многофункциональные виниловые простые эфиры, такие как триэтиленгликольдивиниловый эфир и тетра(этиленгликоль)дивиниловый эфир.

В соответствии с другим вариантом осуществления может использоваться сшивающий агент Формулы VI (дивинилбензол):

где R₆ выбран из CH₂, О или CH₂-CH₂.

Примером многофункционального акрилата, который может использоваться в качестве сшивающего агента, является этиленгликольдиметакрилат (EGDMA), приведенный в качестве Соединения С ниже:

Следует понимать, что в качестве сшивающих агентов могут использоваться другие многофункциональные акрилаты, такие как полиэтиленгликольдиакрилаты, диэтиленгликольдиметакрилат, диэтиленгликольдиакрилат, этиленгликольдиакрилат и 1,3-дигидроксипропилдиметакрилат.

Примером многофункционального акриламида, который может использоваться в качестве сшивающего агента, является N,N-метилен-бис-акриламид, приведенный в качестве Соединения D ниже:

Следует понимать, что в качестве сшивающих агентов могут использоваться и другие многофункциональные акриламиды.

Композиция сополимерной сети обычно содержит от приблизительно 0,01 до приблизительно 10 об.% сшивающего агента. Композиция сополимерной сети определяется здесь как состоящая из первого мономера, второго мономера, сшивающего агента и других компонентов, которые будут рассмотрены ниже, до затвердения. Согласно определению композиция сополимерной сети не содержит растворителя (например, воду). Более конкретно, композиция сополимерной сети содержит от приблизительно 0,1 до приблизительно 1 об.% сшивающего агента.

Для содействия полимеризации к первому мономеру, второму мономеру и сшивающему агенту могут добавлять фотоинициатор. Одним из примеров фотоинициатора является 2-гидрокси-4'-(2-гидроксиэтокси)-2-метилпропиофенон, продаваемый как Irgacure® 2959 компанией Ciba Specialty Chemicals Pty, Ltd. Следует понимать, что могут добавляться и другие фотоинициаторы. Композиция сополимерной сети обычно содержит от приблизительно 0,0001 до приблизительно 5 мас.% фотоинициатора.

Первый и второй мономеры смешаны с растворителем. Одним примером обычно используемого растворителя является вода. Другим примером растворителя является водная смесь. Следует понимать, что в данном изобретении могут применяться и другие растворители. Количество воды может быть различным и будет сильно зависеть от количества первого и второго мономеров в композиции гидрогеля. Следует понимать, что к композиции гидрогеля, которая содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель, могут добавляться и другие материалы.

После добавления сшивающего агента первый и второй мономеры образуют сшитую сополимерную сеть. Для обеспечения полимеризации первого и второго мономеров со сшивающим агентом она может инициироваться такими способами, как, например, ультрафиолетовая инициация (УФ-излучение при добавлении УФ-инициатора), тепловая инициация (при добавлении теплового инициатора), γ-излучение и электронный луч. Для содействия полимеризации к первому мономеру, второму мономеру и сшивающему агенту могут добавлять фотоинициатор. Согласно одному способу, сополимерную сеть пропитывают растворителем (например, водой) для образования композиции гидрогеля.

В одном варианте осуществления композиция гидрогеля может служить интерфейсом между кожей и датчиком (например, электрохимическим датчиком). В одном способе датчик определяет концентрацию требуемого анализируемого вещества в ISF (тканевой жидкости) с помощью композиции гидрогеля. Анализируемые вещества, для которых могут проводиться измерения, включают глюкозу, липидные профили (например, холестерин, триглицериды, LDL и HDL), микроальбумин, гемоглобин A_1C, фруктозу, лактат или билирубин. Следует понимать, что можно определять концентрации и других анализируемых веществ. Термин "концентрация", употребляемый в данной заявке, означает концентрацию анализируемого вещества, активность (например, ферментов и электролитов), титры (например, антител) или иные меры концентрации, применяемые для определения уровня анализируемых веществ.

Композиция гидрогеля, применяемая в качестве интерфейса между кожей и датчиком в данном варианте осуществления, содержит первый мономер, второй мономер, сшивающий агент и растворитель (например, воду). Композиция гидрогеля представляет собой случайную сополимерную сеть, объединяющую, по меньшей мере, первый и второй мономеры в форме полимерных цепочек. Сополимерная сеть контролируется, по меньшей мере, в некоторой степени объемными процентными составляющими первого и второго мономеров. Для данного применения желательно, чтобы композиция гидрогеля обладала балансом характеристик геля: прочностью и гибкостью. Также является желательным, чтобы композиция гидрогеля обеспечивала требуемую силу сигнала.

Первый мономер обеспечивает гидрофильные свойства композиции гидрогеля. Первый мономер включает соединения Формулы I (М-винилациламид), более подробно описанные выше:

где

R и R₁ независимо выбраны из Н, (C₁-С₃)алкила, (С₃-С₆)дигидроксиалкила и (C₂-C₆)гидроксиалкила; или

сочетание R и R₁ выбрано из от 1 до 5 атомов углерода с образованием 3-7-членной гетероциклической части.

Следует понимать, что могут использоваться и другие первые мономеры, выбранные из гидроксиалкилметакрилатов, акриламида, N,N-диалкилакриламидов, метакриловой кислоты, акриловой кислоты, солей металлов и метакрилата, солей металлов и акрилата, итиконовой кислоты, малеиновой кислоты, метакриламида, N,N-диалкилакриламида, стиролсульфоновой кислоты, стиролсульфонатных солей металлов, стиролкарбоновой кислоты, стиролкарбоксилатных солей металлов, акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, акриламидо-2-метилпропансульфонатных солей металлов, галида 2-винил-N-алкилпиридиния и галида 4-винил-N-алкилпиридиния.

Примером гидроксиалкилметакрилата, который может использоваться в качестве первого мономера, является гидроксиэтилметакрилат, приведенный в качестве Соединения Е ниже:

Следует понимать, что в качестве первого мономера могут использоваться и другие гидроксиалкилметакрилаты, такие как гидроксипропилметакрилат, гидроксиэтилакрилат, 2,3-дигидроксипропилметакрилат и 2,3-дигидроксипропилакрилат.

Акриламид, который можно использовать в качестве первого мономера, приведен ниже как Соединение F:

Примером N,N-диалкилакриламида, который может использоваться в качестве первого мономера, является N,N-диметилакриламид, приведенный в качестве Соединения G ниже:

Следует понимать, что в качестве первого мономера могут использоваться и другие N,N-диалкилакриламиды, такие как N,N-ди-n-пропилакриламид, N-изопропилакриламид и N,N-диметилметакриламид.

В соответствии с другим вариантом осуществления, первый мономер может представлять собой метакриловую кислоту, приведенную ниже как Соединение Н:

Второй мономер обеспечивает механическую прочность композиции гидрогеля. Второй мономер также обеспечивает гидрофобные свойства композиции гидрогеля. Путем придания гидрофобных свойств композиции гидрогеля удается лучше контролировать количества растворителя (например, воды).

Один вариант осуществления второго мономера представляет собой соединение Формулы II (N-винилациламид), подробно описанное выше:

где

R₃ и R₄ независимо выбраны из Н, СН₃, (С₃-C₁₈)алкила, где алкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро, циано, 4-8-членных гетероциклических частей, где гетероциклические части необязательно замещены одним или несколькими алкилами, атомами галогена, галогеналкилами, циклоалкилами, нитро и циано;

(С₃-С₇)циклоалкила, где циклоалкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано; и

ароматических частей, где ароматические части необязательно замещены одним или несколькими заместителями, выбранными из алкилов, атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитро и циано,

при условии, что, если R₃ является Н или СН₃, то R₄ является (С₃-C₁₈)алкилом, (С₃-С₇)циклоалкилом или ароматической частью, где алкил, циклоалкил или ароматическая часть необязательно замещены одним или несколькими заместителями, при условии, что, если R₄ является Н или СН₃, то Н₃ является (С₃-C₁₈)алкилом, (С₃-С₇)циклоалкилом или ароматической частью, где алкил, циклоалкил или ароматическая часть необязательно замещены одним или несколькими заместителями.

Другой вариант осуществления второго мономера представляет собой соединение Формулы III (виниловый простой эфир), подробно описанное выше:

где

R₅ выбран из (С₃-C₁₈)алкила, где алкил необязательно замещен одним или несколькими заместителями, выбранными из атомов галогенов, галогеналкилов, циклоалкилов, нитр