Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
служить для раннего выявления миокардиальной ишемии, то постоянно
находящиеся в синусе К+-электроды могут быть полезны при лечении
пациентов после острого инфаркта миокарда или хирургической операции на
коронарной артерии.
Применение in vivo сенсоров в медицине
297
20.4. Концентрация нонов водорода
Непрерывная регистрация pH in vivo пока еще не стала отработанной или
рутинной процедурой, однако ряд исследований указывает на полезность для
клинических исследований измерения pH in vivo, особенно в мышцах, тканях
и желудке.
Для конструирования катетерных pH-электродов можно использовать множество
ионоселективных мембран, в частности, таких, которые содержат Н + -
ионофор мезоксалонитрит л-октадецилокси-м-хлорфенилгидразина [13, 15,
30]. Такие электроды менее хрупки, чем обычные стеклянные сенсоры pH.
В работе [46] проводили непрерывный подкожный мониторинг pH в тканях 22
взрослых пациентов, причем в 14 случаях в ходе и после открытой операции
на сердце. Авторы использовали миниатюрный стеклянный датчик pH и
обнаружили важную корреляцию полученных результатов с результатами
измерений pH в периодически отбираемых пробах артериальной крови. Однако,
как и ожидалось, для пациентов с пониженной перфузией тканей корреляция
была плохой.
Для определения гастроэкзофагеального рефлюкса в работе [26] проводили
24-часовой мониторинг pH нижней части пищевода с помощью постоянно
находящегося там pH-электрода. Проблемы, связанные с непрерывной
интубацией и ограниченной способностью электрических контактов служить в
таких условиях, можно решить, используя недавно разработанные и
испытанные портативные радиотеле-метрические системы [6, 18].
20.5. Глюкоза
Относительное или полное отсутствие инсулина у больных диабетом приводит
к тому, что концентрация глюкозы в крови превышает допустимые в норме
узкие пределы (около 3,5-5 моль/л натощак). Около 20% диабетиков, которые
в основном заболевают в возрасте около 30 лет, страдают от полного или
почти полного разрушения вырабатывающих инсулин клеток поджелудочной
железы (островки Лангерганса). Диабет этого типа называют инсулин-
зависимым, или диабетом I типа. Для жизни больных диабетом этого типа
необходимо восполнение инсулина. Обычно инсулин вводят подкожной
инъекцией. И хотя такие инъекции сохраняют жизнь и в значительной степени
предотвращают симптомы острой гипергликемии, они все же не могут
поддерживать уровень глюкозы в крови на недиабетическом (контрольном)
уровне. Иногда содержание глюкозы падает до слишком низких величин
(гипогликемия), что сопровождается неприятными проявлениями и опасной
потерей сознания; часто, однако, оно столь высоко, что, как всерьез
полагают, оказывает весьма существенные и длительные воздействия на ткани
в глазах, нервах, почках и кровеносных сосудах.
Поэтому в течение последних нескольких лет принимались интенсивные меры к
улучшению диабетического контроля. Один из важных подходов в этой области
заключается в контролируемом вливании инсулина из портативного насоса "с
незамкнутым контуром" [41, 42], что фактически является имитацией
секреции инсулина у здоровых людей. Эти приборы могут поддерживать
гликемию почти в норме по меньшей мере в течение нескольких лег , однако
при самых различных обстоятельствах, например после интенсивной
тренировки, в ходе случайной болезни или менструации, есть опасность
потери контроля. Логическое развитие этих систем - "замыкание контура" и
установление обратной связи, управляющей скоростью вливания инсулина, при
помощи имплантируемого глюкозного сенсора. В конечном итоге такая
искусственная поджелудочная железа может стать целиком имплантируемой, но
это направление находится пока на самой ранней стадии развития, поэтому,
прежде чем
298
Глава 20
прогресс станет реальностью, необходимо решить бесчисленное множество
технологических, биологических и этических проблем.
Между тем имплантируемые глюкозные сенсоры, не связанные с насосами, все
еще имеют значительные преимущества, если необходимо дать тревожный
сигнал о гипогликемии, предупредить надвигающуюся гипергликемию или
кетоацидоз и вообще получать непрерывную информацию о содержании глюкозы
в крови, что даст возможность пациенту самому скорректировать и
отрегулировать инсулиновую терапию.
Здесь целесообразно обсудить приводимые ниже характеристики идеального
глюкозного in vivo электрода:
1. Место мониторинга: неинвазивный чрескожный или подкожный.
2. Размер сенсора: меньше иглы размера 25.
3. Биологическая совместимость: минимальная реакция тканей.
4. Линейность отклика: 0-20 мМ.
5. Разрешение: < 1 мМ (для гипогликемического мониторинга).
6. Специфичность: не должны реагировать на метаболиты.
7. Дрейф: < 10% в день.
8. Время отклика in vitro: 95%-ный уровень сигнала достигается менее чем
за 2-3 мин.
9. Градуировка: фабричная или простая градуировка по одной точке на
месте.
10. Хранение: в устойчивой и удобной форме.
11. Конструкция: пригодная для массового производства.
