Способ определения сахара крови

Современные методы определения глюкозы

Герасименко В.А., к.м.н., Куриляк О.А., к.б.н.

Из архива газеты «Новости А/О Юнимед»

Определение концентрации глюкозы в крови – одно из наиболее часто выполняемых биохимических исследований в КДЛ. Причина исключительной популярности теста связана с высокой заболеваемостью сахарным диабетом. Данный тест выполняется как в условиях стационара, так и в поликлиниках. Больные сахарным диабетом вынуждены исследовать уровень глюкозы в крови в домашних условиях, поскольку без этой информации им трудно скорректировать свою диету, физические нагрузки, применение инсулина и других сахароснижающих препаратов. Исключительная важность теста и большие объемы выполняемых исследований стимулировали разработчиков к созданию различных типов приборов и методов определения концентрации глюкозы в крови.

В настоящее время существует достаточно много методов определения глюкозы. Их можно классифицировать следующим образом.

Методы определения глюкозы в сыворотке крови

— фотометрический по конечной точке

— отражательная фотометрия – сухая химия

Первые два метода крайне неудобны, токсичны и обладают низкой точностью, поэтому мы на них не будем останавливаться.

Глюкозооксидазный метод

Сегодня наибольшее распространение получили методы, основанные на использовании фермента – глюкозооксидазы. В основе метода лежит следующая реакция:

Глюкозооксидаза катализирует перенос двух водородных атомов с первого углеродного атома глюкозы на кислород, растворенный в жидком реагенте. При этом в ходе реакции образуется в эквимолярных количествах перекись водорода. Т.е. концентрация образовавшейся перекиси водорода точно равна определяемой концентрации глюкозы. Следовательно, использование глюкозооксидазной реакции, трансформировало задачу определения концентрации глюкозы в задачу определения концентрации перекиси водорода, которая, как будет показано ниже, значительно проще первой. И здесь есть несколько способов, широко используемых сегодня в лабораторной практике (см. схему).

Среди вышеперечисленных способов регистрации наибольшее распространение получил фотометрический биохимический метод, в котором молекулы перекиси водорода под действием фермента пероксидазы расщепляются с образованием активной формы кислорода – супероксид анион-радикала – О₂ — , который в свою очередь окисляет хромоген, что приводит к значительному изменению спектра поглощения хромогена.

На рис. 1 и 2 показаны спектры рабочего раствора до внесения в него стандартного раствора глюкозы и после. Максимум поглощения реакционной смеси – (реактив + глюкоза) находится в области 500 нм. Соответственно, изменение оптической плотности конечной реакции на длине волны 480-520 нм пропорционально концентрации глюкозы, содержащейся в пробе.

Рисунок 1. Спектр рабочего раствора

Рисунок 2. Спектр реакционной смеси (рабочий раствор + глюкоза)

Большая популярность данного метода определения глюкозы объясняется его высокой специфичностью и простотой выполнения. Метод можно реализовать как с применением обычного фотометра (лучше специализированного биохимического фотометра типа Микролаб 540), так и с помощью автоматических биохимических автоанализаторов.

Наряду с методом фотометрирования по конечной точке, несколько лет назад появились наборы, в которых реализован кинетический метод фотометрирования. Суть метода состоит в том, что при определенном соотношении активностей глюкозооксидазы и пероксидазы, скорость образования окрашенного соединения некоторое время после внесения пробы в рабочий раствор будет пропорциональна концентрации глюкозы в пробе. Преимущество такого метода состоит в том, что результат не зависит от наличия в пробе других соединений, поскольку поглощение последних стабильно во времени. Этот метод требует применения кинетического фотометра, например Stat Fax 1904+, Stat Fax 3300, полуавтоматических анализаторов, например Clima 15, или автоматических биохимических анализаторов. Измерение концентрации глюкозы из цельной крови удобно выполнять с помощью приборов, работа которых основана на амперометрическом принципе измерения, при помощи специальных ферментных датчиков. Перекись водорода является крайне нестабильным химическим соединением и она может служить источником заряженных частиц. Именно это и используется в ферментных датчиках мембранного типа или электрохимических элементах портативных глюкометров.

Рисунок 3. Измерительная ячейка

В измерительной ячейке, сконструированной как проточная, находится измерительная камера, с одной стороны ограниченная ферментной мембраной (Рис. 3). На мембрану толщиной около 60 микрон специальным образом сорбирована глюкозооксидаза. С другой стороны мембраны к ней прижимается платиновый электрод.

Проба цельной крови (обычно 20 мкл) разводится в системном буферном растворе (эритроциты разрушаются), после чего подается по магистрали в проточную ячейку. Глюкоза, подвергается окислению под воздействием фермента глюкозооксидазы, находящейся на мембране. Образовавшаяся перекись водорода диффундирует через мембрану и окисляется далее в каталитической реакции под действием платины. Диффузия перекиси водорода на поверхность платины формирует ток, пропорциональный числу молекул Н₂О₂. Полученный таким образом сигнал обрабатывается прибором в соответствующее значение напряжения. Это измеренное значение пропорционально концентрации глюкозы в пробы.

В качестве примера приборов, использующих вышеописанный метод можно назвать автоматические анализаторы глюкозы Biosen (Германия). Эти приборы удобны для использования не только в стационарах, но и в поликлиниках, где анализ на глюкозу делают преимущественно из капиллярной крови.

Важным этапом в развитии методов клинической лабораторной диагностики стало появление «сухой химии». Естественно, одним из первых приложений этой технологии стала задача определения глюкозы в крови пациента. Первые приборы значительно уступали по точности традицинным лабораторным методам исследований. Однако, со временем, ряду фирм удалось разработать такие диагностические полоски и отражательные фотометры, которые обеспечили весьма высокую точность анализа. Широко популярными во всем мире в настоящее являются глюкометры One Touch и тест-полоски к ним производства компании Life Scan (США), которые удачно сочетают в себе аналитическую точность количественного ферментативного метода со скоростью и простотой «сухой химии».

Глюкометры One Touch предназначены для быстрого и точного измерения уровня глюкозы в цельной крови. Тест-полоска One Touch содержит все необходимые химические компоненты для двухэтапного глюкозооксидазного метода, включая ферменты глюкозооксидазу и пероксидазу, которые сорбированы на уникальную пористую гидрофильную мембрану. Результатом реакции является образование окрашенного комплекса. Интенсивность развившейся окраски регистрируется отражательным минифотометром.

Рисунок 4. Конструкция тест-полоски

В дополнении к этому, мембрана обладает гидрофильными свойствами, благодаря которым капля крови “притягивается” к поверхности тест-полоски при касании.Мембрана тест-полоск One Touch напоминает губку с микроскопическими порами и выполняет тройственную функцию. Она действует: 1) как резервуар, собирая необходимое количество крови, 2) как фильтр, блокируя твердый клеточный материал (эритроциты, лейкоциты и др.), 3) как гладкая оптическая поверхность, на которой измеряется отраженный свет. Последняя функция, в частности, очень важна для работы прибора. Она делает возможным считывать нижнюю часть полоски, тогда как кровь остается на верхней части тест-полоски. Соответственно, нет необходимости стирать (промокать) кровь с поверхности тест-полоски.

В состав приборов One Touch входит два специальных светодиода. Обработка развившейся окраски на тест-полоске идет следующим образом. Как только тест-полоска вставлена в прибор – происходит нулевое считывание. В этот момент на дисплее мы видим: “ЖДАТЬ”. Когда капля крови наносится на тест-полоску, плазма крови моментально сорбируется мембраной, тогда как эритроциты и излишки плазмы остаются на поверхности мембраны. После полного впитывания капли крови немедленно происходит окрашивание. Прибор регистрирует изменение величины отражения и автоматически запускает таймер. Через 45 секунд химическая реакция заканчивается, результат светоотражения обрабатывается. Окрашенный продукт реакции поглощает свет, испускаемый первым светодиодом. Форменные элементы крови и лишняя плазма также поглощают свет, излучаемый диодом. Чтобы скорректировать фоновое отражение, второе считывание производится вторым светодиодом на другой длине волны. Разность сигналов от первого и второго светодиода несет информацию о поглощении света хромогеном. Сигнал, полученный от хромогена для оценки концентрации глюкозы, соотносится со специальной калибровкой. Все приборы One Touch откалиброваны с использованием референтного метода на лабораторном анализаторе глюкозы. С помощью этой процедуры получается стандартная калибровочная кривая. Отметим, что достаточно сложно наладить производство тест-полосок, которые были бы абсолютно одинаковыми химически, в силу очень низкой концентрации реактивов. Для решения этой проблемы используется стандартная калибровочная кривая, состоящая из 16 –ти калибровочных линий. Контроль качества осуществляется сразу после производства тест-полосок, что позволяет определить, какая из калибровочных линий (от 1 до 16) может быть применена для данной тест-полоски. Это так называемый номер кода, который проставляется на упаковке тест-полосок. Эти 16 калибровочных линий также программируются в микропроцессоре прибора. Для получения оптимально точных результатов, номер кода, указанный на упаковке тест-полосок выставляется в приборе при помощи кнопки кода. Таким образом, неправильно установленный код на приборе может являться причиной ошибки измерения.

С момента появления на рынке приборов One Touch прошло большое количество клинических исследований в лабораториях России, Америки и Европы. Одно из таких исследований было проведено Эндокринологическим научным центром РАМН по заказу Российской Ассоциации Медицинской Лабораторной Диагностики. Специалисты Центра провели сравнительный анализ двух методов измерения уровня глюкозы в крови. Результаты, полученные на One Touch, сопоставлялась с данными, полученными на биохимическом анализаторе Spectrum II (Abbott Laboratories, США), реализующем гексокиназный метод определения глюкозы. Было исследовано 190 проб крови от 95 пациентов. Коэффициент корреляции результатов составил 0,98641. Коэффициент вариации в нормальном и патологическом диапазонах на глюкометре One Touch не превысил 2,5%.

Рис. 5. Корреляционная зависимость показаний “One Touch” и «Спектрум-2» (коэффициент корреляции 0,98641)

В заключении следует упомянуть и о недостатках глюкозооксидазного метода. Образующаяся перекись водорода и супероксид анион-радикал могут окислять не только хромоген, но и другие вещества, присутствующие в биологической жидкости: аскорбиновую кислоту, мочевую кислоту, билирубин. При этом, соответственно, доля перекиси, принимающая участие в окислении хромогена, снижается, что приводит к занижению результата по глюкозе. Этот метод линеен, как правило, до 20-30 ммоль/л глюкозы.В официальном отчете Эндокринологического научного центра РАМН сказано: «приборы One Touch обладают высокой точностью и правильностью, а также широким диапазоном измерений. Их можно использовать для диагностики неотложных состояний при диабете, в том числе бригадами “Скорой помощи”, поскольку эти приборы не только надежны, но и быстро дают результаты».

Гексокиназный метод

Регистрация осуществляется при длине волны 340 нм по светопоглощению НАДН. Этот метод является высокоспецифичным и не дает реакции с другими компонентами сыворотки крови. Гексокиназный метод считается референтным для определения глюкозы. Как правило, он линеен до 50 ммоль/л, что позволило его широко рекомендовать для клиник с эндокринологическими отделениями.

Из описанного разнообразия методов определения глюкозы сотрудники КДЛ могут решить для себя, какой способ определения и какой прибор выбрать:

• Методы «мокрой» биохимии, реализованные на автоматических биохимических анализаторах, обеспечат нужды лабораторий с большим потоком анализов.
• Анализаторы глюкозы типа Biosen требуют от оператора минимальных трудозатрат, так как они полностью автоматизированы и достаточно производительны (скорость от 50 до 200 проб в час).
• Для лабораторий с небольшим числом исследований, а также экспресс-лабораторий удобен специализированный биохимический фотометр Микролаб 540.
• Для бригад скрой помощи идеальное решение — глюкометры типа One Touch.

Т.о., задача КДЛ обеспечить не только быстрое, но и высокоточное определение глюкозы, на сегодняшний день вполне решаема.

Источник

Как правильно выбрать глюкометр

Сахарный диабет требует от человека повышенного внимания к здоровью. В частности, больной должен держать под контролем уровень caxapa в кpoви. От этого зависит насыщение клеток организма энергией. Их голодание может привести к опасным последствиям, вплоть до диабетической комы и летального исхода.

Для измерения уровня сахара теперь не нужно посещать поликлинику. Существуют специальные приборы – глюкометры, которые подходят для домашнего использования. Они не требуют медицинских навыков и позволяют отслеживать сахар самостоятельно. Мы разберемся, какие бывают глюкометры и чем руководствоваться при выборе.

Виды глюкометров

В основу классификации положен принцип работы аппарата. Приборы для измерения уровня сахара в крови делят на инвазивные и неинвазивные. Первые предполагают прокол пальца и забор капиллярной крови. Они бывают:

• фотометрические;
• электрохимические;
• кулонометрические.

Отдельно от инвазивных глюкометров рассматриваются экспресс тест-полоски. Это не аппарат, а скорее, индикатор содержания сахара. Хотя для пользования им тоже нужно прокалывать палец.

Детям и пожилым пациентам удобнее пользоваться неинвазивными. Они не требуют крови на анализ, поэтому измерение проходит абсолютно безболезненно. В эту категорию относят сенсорные устройства (или рамановские), в том числе лазерные. Они определяют уровень глюкозы по субъективным факторам, поэтому точность их несколько ниже.

Фотометрические глюкометры

Эти приборы считывают изменение цвета тест-полоски, на которую наносится кровь пациента. Такие полоски покрываются реагентом, содержащим глюкозооксидазу. Он дает определенные отклики на тот или иной уровень концентрации глюкозы, окрашивая полоску в соответствующий цвет.

Самостоятельно сравнивать цвета не придется. В память аппарата уже заложена шкала. Когда в него вставляется тест-полоска, он сравнивает ее цвет со значениями этой шкалы и выдает числовой результат.

В пользовании такие приборы просты, однако быстро выходят из строя. К тому же их оптическая система – настолько хрупкая, что велика вероятность сломать глюкометр в процессе эксплуатации. А если линза помутнеет, результаты могут искажаться.

Электрохимические глюкометры

Их действие построено на амперометрическом методе анализа. Тест-полоски здесь тоже смазаны реагентом, но при соприкосновении их с кровью окрашивание не происходит. В ходе реакции выделяется электрический ток. Сила его зависит от уровня сахара.

В электрохимических нивелирован ряд недостатков фoтoмeтpичecкиx пpибopoв:

• повышена прочность;
• увеличена точность измерений (сила тока – конкретная величина, в отличие от цвета);
• снижено требуемое количество крови для анализа.

Ребенок, пожилой или просто человек с низким болевым порогом однозначно предпочтет этот вид измерителя сахара. От необходимого объема крови зависит глубина прокола. Если ее требуется меньше, то процедура оказывается менее болезненной.

Кулонометрические глюкометры

Это разновидность электрохимических измерителей. Принцип определения концентрации глюкозы сходен с амперометрическим. Только в этом случае оценивается не сила тока, а электрический заряд. Необходимый объем крови для анализа – минимальный по сравнению со всеми прочими аппаратами.

Амперометрические приборы чаще применяются в лабораторной практике, тогда как кулонометрическими обычно бывают глюкометры для домашнего использования.

Отличаются два подвида и ценой расходных материалов. Пациентам с сахарным диабетом первого типа нужно замерять глюкозу чаще. Поэтому им выгоднее обзавестись амперометрическим устройством с более дешевыми тест-полосками. Кулонометрические рекомендуются для контроля диабета второго типа.

Правила использования глюкометра

С этим прибором в домашних условиях справится любой человек. Главное – иметь в запасе расходные материалы (тест-полоски), если измерение происходит инвазивным методом. Важно следить за их сроком годности: испорченные изделия не дадут необходимой точности.

Пользование глюкометром сводится к нескольким несложным действиям:

• тщательное мытье рук;
• дезинфекция места прокола;
• прокол кончика пальца ланцетом;
• нанесение крови на тест-полоску;
• вставка полоски в прибор.

Последовательность последних двух шагов зависит от типа устройства. В фотометрический полоска вставляется с уже нанесенной кровью. В электрохимический она помещается чистой.

Экспресс-полоски никуда вставлять не нужно. Достаточно дождаться изменения цвета. С неинвазивным все еще проще. Необходимо только обеспечить ему контакт с кожей (участок зависит от разновидности прибора).

Можно ли брать кровь не из пальца?

Традиционно кровь на анализы берут из пальца или из вены. В случае с оценкой уровня сахара венозная не слишком предпочтительна. В ней содержится больше глюкозы, чем в капиллярной, и высок риск неправильной трактовки анализа. Поэтому кровь на сахар берут из пальца.

Но в подушечке пальца много нервных окончаний. Для многих прокалывание слишком болезненно. Поэтому существуют качественные глюкометры, в которых заложена возможность анализа крови из:

Их прокалывать не так больно. Однако кровообращение в этих частях тела медленнее, чем в пальцах. Поэтому изменения уровня глюкозы проявляются по анализам из альтернативных участков не всегда своевременно.

Кодирование прибора

Это процедура, от которой зависит точность полученных результатов. Она позволяет привести в максимальное соответствие сам аппарат и прилагающиеся к нему тест-полоски. В более старых моделях предусматривалось ручное кодирование. На смену ему пришли электронные чипы.

Наиболее продвинутым приборам кодирование не требуется. Оно происходит автоматически при попадании тест-полоски в корпус. Глюкометр считывает код и настраивает себя сам.

Технологию No Coding разработали, поскольку стало очевидно, что большинство пациентов не выполняет необходимую настройку. Игнорировать процедуру кодирования нельзя, ведь это снижает точность измерений. В результате не представляется возможным точно определить дозу инсулина, которую нужно ввести пациенту.

Как правильно выбрать глюкометр

Моделей на рынке можно увидеть много. Одинаково качественные приборы отличаются степенью удобства для конкретного пользователя. Понять, какой глюкометр лучше купить для дома, удастся, ответив на несколько вопросов:

• Какой тип прибора для вас удобнее?
• Имеет ли значение необходимый объем крови? Для пожилых, детей и особенно чувствительных важна глубина прокола.
• Важно ли время измерения? Более скоростные стоят больше, но требуются не всем.
• Какие тест-полоски доступны в ближайших к вам аптеках?
• Требуется ли дополнительно калибровка по плазме? В более простых устройствах она осуществляется по капиллярной крови.
• Какой необходим объем памяти? От этого зависит, сколько последних измерений удастся зафиксировать.

Важно решить, нужны ли дополнительные функции. В современных измерителях сахара их может быть много. Но их наличие необязательно.

Дополнительные функции глюкометра

Обычно устройство только измеряет концентрацию глюкозы в крови заданным методом. В комплект входит сам прибор, набор тест-полосок на первое время и ланцета для прокалывания кожи.

Более дорогие модели бывают оснащены статистическими опциями, в том числе разделяют измерения, проведенные до и после еды. Это удобно для тех, кто забывает заполнять дневники самоконтроля.

Глюкометр для пожилого или слабо видящего человека может иметь голосового помощника или подсветку дисплея. Дополнительный расход в этом случае оправдан. Можно потратиться и на вариант с автопрокалывателем, ведь не у каждого хватает силы духа, чтобы делать это вручную.

Непринципиальны такие опции, как возможность связи с компьютером или смартфоном, наличие лишних кнопок управления, таймера. Некоторые измерители сахара анализируют также уровень холестерина.

Рейтинг лучших приборов

Качественный глюкометр можно купить только в аптеке или магазине медтехники, имеющем соответствующую лицензию. На рынке представлены многочисленные их производители, получающие положительные отзывы. Их рейтинг выглядит следующим образом:

Производитель	Популярные модели
Accu-Chek (Германия)	Performa, не требующий кодирования и напоминающий о необходимости проведения очередного измерения; Active, ведущий статистику измерения за 90 дней; Mobile без тест-полосок, с напоминаниями и установками диапазонов.
OneTouch (Швейцария)	Select Plus с индивидуальными настройками целевого диапазона; Verio IQ, анализирующий эпизоды колебания уровня глюкозы; Select Plus Flex с цветовыми подсказками.
Bayer (Германия)	Contour Plus с точностью, сопоставимой с лабораторной; Ascensia Entrust с увеличенным дисплеем.
Diamedical (Тайвань)	Check с калибровкой по плазме крови.
Bioptik (Тайвань)	EasyTouch GC, измеряющий не только глюкозу, но и холестерин.
77 Elektronika Kft (Венгрия)	SensoCard Plus с функцией голосового помощника.
iHealth (США)	Align с приложением для отслеживания срока годности и количества тест-полосок; Smart с цифровым дневником измерений.
CareSens (Южная Корея)	CareSens N, не требующий кодирования.
Сателлит (Россия)	«Сателлит Экспресс», которому достаточно 1 мкл крови для измерения.
AgaMatrix (Германия)	iBGStar, подключаемый к гаджетам Apple для переноса данных.

Токарева Людмила Георгиевна, врач-терапевт медицинских кабинетов 36,6

ИМЕЮТСЯ ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ, ПЕРЕД ПРИМЕНЕНИЕМ НЕОБХОДИМО ПРОКОНСУЛЬТИРОВАТЬСЯ СО СПЕЦИАЛИСТОМ

Источник