Guenter Luft

253 - Development of an Implantable Electrocatalytic Glucose Sensor

Abstract An electrocatalytic glucose sensor will be a very useful component of an artificial beta cell in controlling the insulin dosage during the diabetes therapy. The attempt to utilize the fuel cell principle or a stationary anode proves unavailing because of the deactivation of the electrode by reaction products or co-reactants. A potential-jump technique in which the potential shifts periodically between a measuring and a rejuvena tingphase enables us to develop a method for the reproducible determination of glucose in vitro . The method also permits to carry out measurements with sufficient accuracy even when amino acids are present simultaneously. However, this requires the electrode to be covered by a membrane in order to limit the mass transfer rate of the reactants and of the co-reactants. Under the present conditions of measurement, the glucose response deviates at most by 15% if the amino acid concentration raises from o to the physiological maximum value.

Electro-osmotic valve for the controlled administration of drugs.

An implantable electro-osmotic valve for the controlled and continuous administration of medication is under development. The objective is to regulate the amount of drug to be released. The driving force behind this valve is a liquid with a vapour pressure above 1 bar (100 kPa) which presses the solution under question through the membrane. The rate of flow is additionally controlled by the current passing through the membrane. In a typical example the performance characteristics of this electro-osmotic valve are: 0·4 μW/cm2 at 40 μA/cm2 for a flow rate of 0·025 cm3/d.cm2 under a pressure of 1·5 bar (150 kPa). Thus in a system with a membrane area of 5 cm2, the rate of release is 0·125 cm3/day. The aim is to store about 10 to 50 ml of the drug solution within the body and to release it at a rate of 0·1 cm3 to 1 cm3 per day. It is also planned to refill the delivering system after the drug is discharged.SommaireUne soupape d’électro-osmose implantable est en voie de développement, pour assurer l’administration contrôlée et continue d’un médicament. L’objectif est de régulariser la quantité de médicaments devant être relâchée. La force motrice derrière cette soupape est un liquide d’une pression de vapeur supérieure à 1 bar, qui introduit la solution en question dans la membrane. Le rythme du débit est en outre contrôlé par le courant passant dans la membrane. Voici un exemple type des caractéristiques de performance de cette soupape d’électro-osmose: 0·4 μW/cm2 à 40 μA/cm2 pour un rythme de débit de 0·025 cm3/cm2 par jour, sous une pression de 1·5 bar. Ainsi, le régime de relâchement est de 0,125 cm3 par jour pour un système à surface de membrane de 5 cm2. Le but est d’emmagasiner de 10 à 50 ml de solution chimique dans le corps et de la relâcher au rythme de 0·1 cm3 par jour. Il est aussi conçu pour remplir le système de distribution après de relâchement du médicament.ZusammenfassungEs wird ein implantier bares elektro-osmotisches Ventil zur kontrollierten, kontinuierlichen Medikamentenverarbreichung entwickelt. Ziel ist die Steuerung der freigesetzten Medikamentenmenge. Das Ventil funktioniert mit einer Flüssigkeit die einen Dampfdruck über 1 besitzt, welcher die betreffende Lösung durch die Membran preßt. Die Durchflußrate wird zusätzlich mittels eines durch die Membran geleiteten Stroms geregelt. Ein typisches Beispiel für die Leistung dieses Ventils ist: 0·4 μW/cm2 bei 40 μA/cm2 für eine Durchflußrate von 0·025 cm3/dcm2 bei einem Druck von 1·5 b. Das heißt, bie einem System mit einer Membranfläche von 5 cm2 beträgt die Freisetzungsrate 0·125 cm3/pro Tag. Ziel ist die Deponierung von etwa 10 bis 50 ml der Medikamentenlösung im Körper, die dann mit 0·1 cm3 bis 1 cm3 pro Tag nach und nach freigesetzt wird. Außerdem kann die Abgabevorrichtung nach Freisetzung des Medikaments wieder aufgefüllt werden.