Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
на 0,1% при изменении давления на 1 мм рт. ст.
23.4.5. Срок службы сенсора
Срок службы глюкозного сенсора определяли при 37 °С в камере с
непрерывной циркуляцией раствора, содержащего 5,5 ммоль/л глюкозы. Каждый
сенсор выдерживали до установления равновесия в этом растворе в течение 2
ч, а выходные токи непрерывно регистрировали без градуировки в течение 7
дней. При непрерывном мониторинге in vitro выходной ток постепенно
уменьшался до 76,2 + 6,9 от его первоначального значения.
23.5. Характеристики глюкозного сенсора in vivo
23.5.1. Методика определения характеристик сенсора in vivo
При мониторинге in vivo игольчатый глюкозный сенсор соединяют с
усилителем тока типа преобразователя ток/напряжение, собраным на основе
выполненного в виде микросхемы операционного усилителя (ICV 7613,
Intersil Inc. США). Поляризующее напряжение подается на глюкозный сенсор
от встроенной в прибор литиевой батареи.
Игольчатые глюкозные сенсоры и их клиническое применение
335
Для регистрации выходных сигналов сенсора к усилителю подключают перьевой
самописец.
Каждый сенсор градуируют при 37 С при помощи стандартного раствора
глюкозы, который готовят, растворяя 11 ммоль глюкозы в 100 мл
стерилизованного 0,9%-ного раствора NaCl. Затем с помощью иглы (18-го
калибра) глюкозный сенсор вводят в яремную вену или подкожную ткань
здоровых и больных диабетом собак либо в подкожную ткань предплечья
добровольцев (также здоровых и больных диабетом). Сигналы сенсора
сравнивают с концентрациями глюкозы, которые одновременно измеряют с
помощью искусственной поджелудочной железы, выполненной в виде
стационарной системы прикроватного типа [11, 16].
23.5.2. Шумы при измерениях in vivo
При измерениях in vivo сенсором, введенным в подкожную ткань собак,
находящихся под общим наркозом и без анестезии, шум составлял
соответственно 1,3 + 0,5 (п = 5) и 3,1 +0,8 (и = 5). Интенсивная мышечная
работа у собак вызывает шум в диапазоне до 13,4% от уровня выходного
сигнала.
23.5.3. Отклик сенсора на уровень глюкозы в крови
Содержание глюкозы в крови (у), определяемое с помощью сенсора,
введенного в яремную вену собаки, сопоставляли с результатами (х),
полученными на стационарной системе искусственной поджелудочной железы. В
этом случае у = 0,98х + 2, г = 0,998, п = 92. Тесная корреляция имеется и
между теми же величинами х и концентрациями глюкозы (у), измеряемыми
игольчатыми сенсорами в подкожной ткани: у = 0,85х + 3, г = 0,956, п =
144. Как видно из рис. 23.2, хорошая корреляция между измеряемыми
игольчатым сенсором в подкожной ткани величинами и истинным содержанием
глюкозы в крови (х) наблюдается и у добровольцев.
23.5.4. Отклик сенсора на изменение содержания глюкозы в крови
Чтобы проверить отклик сенсора на изменение концентрации глюкозы в крови,
одновременно контролировали концентрацию глюкозы в подкожной ткани и в
плазме крови здоровых добровольцев, которым в течение 30 мин вводили
внутривенно глюкозу в количестве 0,55 ммоль-кгмин-1. Рост концентрации
глюкозы в подкожной ткани запаздывает на 5-10 мин по сравнению с
концентрацией в плазме. Соответственно и пиковое значение концентрации
глюкозы в подкожной ткани достигается на 5 мин позже (рис. 23.3).
23.5.5. Влияние давления кислорода при измерениях in vivo.
Для контроля фонового давления кислорода в подкожной ткани здоровых собак
в ряде опытов на расстоянии 2-3 см от глюкозного сенсора дополнительно
вводили контрольный кислородный электрод. После регистрации базовой линии
в течение более 30 мин собакам давали вдохнуть 100%-ный азот или смесь
95% кислорода и 5% диоксида углерода. Контрольный кислородный электрод
показывал флуктуации давления кислорода в подкожной ткани в диапазоне 26-
50 мм рт. ст. Однако выходной сигнал глюкозного сенсора оставался
постоянным независимо от изменений давления кислорода и совпадал с
определяемыми независимо концентрациями глюкозы в крови (рис. 23.4).
336
I .шва
1
- t;
I-I Г
I
I"
3 3
"I
?
if
I
Puc. 23.2. Связь между концентрацией глюкозы, определяемой игольчатым
глюкозным сенсором в подкожной ткани, и концентрацией глюкозы в крови,
определяемой с помощью прикроватного аппарата искусственной поджелудочной
железы. Опыты проводили на добровольцах, здоровых (О) и больных диабетом
( • ).
Концентрация глюкозы в крови, ммоль/л
30 60 90 ПО
Время, мин
150
180
Рис. 23.3. Концентрации г покозы в подкожной ткани (9) ив крови ( А ) у
больных диабетом после приема пищи, определяемые при помощи глюкозного
сенсора игольчатого типа (• ) и прикроватного аппарата искусственной
поджелудочной железы (А). Приведены средние значения + стандартное
отклонение (п = 5).
23.5.6. Срок службы сенсора в условиях in vivo
У сенсора, имплантированного в подкожную ткань, нельзя определить
изменения его in vitro характеристик. Поэтому для оценки изменений
характеристик сенсора in vivo, а также возможной реакции ткани на
имплантацию сенсора целесообразно ввести специальные характеристики:
