無創葡萄糖檢測

葡萄糖的無創檢測方法目前主要用光譜分析技術。光譜分析技術是基於光學技術的無創血糖檢測方法，如利用葡萄糖分子對近紅外光的吸收特性而發展 ...

基本介紹

• 中文名：無創葡萄糖檢測
• 主要用：光譜分析技術
• 技術：基於光學技術的無創血糖檢測方法
• 類型：生物檢測

概述

無創性技術(Non-invasivetechnology)，又稱無創性實驗診斷學(Non-invasivediagnostics)或無創性臨床實驗室檢測(Non-invasiveclinicallaboratorytesting)，是指結合多種原理和方法對機體血液、體液或者其他生理成分進行檢測，不引起機體損傷和疼痛便可得到所需的實驗結果，是最近誕生於實驗醫學領域中的熱點學科。對於那些需要頻繁檢測的患者來說這種技術的研發具有重要的意義，因而日益受到人們的重視。業內權威人士將無創實驗技術視為二十一世紀可對傳統實驗醫學起重大影響，並可改變現有實驗醫學運作模式的八大技術之一[1]。本文將以各種類型的標本對無創性技術進行簡要的綜述。

以血液為標本的無創檢測方法

血液中葡萄糖的無創檢測方法目前主要用光譜分析技術。光譜分析技術是基於光學技術的無創血糖檢測方法，如利用葡萄糖分子對近紅外光的吸收特性而發展起來的光透射、光反射譜以及喇曼光譜等方法；利用葡萄糖分子對近紅外光的偏振特性而發展的光偏振方法。其基本的原理為主要是通過發光二極體(LED)發射光信號，使其通過機體角質層、真皮、表皮、皮下組織、間質液及血管，以透過光或反射光形式收集並檢測，然後將檢測光與參考光比較而對血糖進行定量

空間分解漫反射法

當光線照射到樣品上時，一部分光被樣品表面立即反射回來，另一部分光經折射進入樣品內部，在樣品內部與樣品分子作用，經過反射、折射、散射和吸收等一系列複雜的過程，最後光線由樣品表面輻射出來，輻射出來的光為漫反射。這些接觸樣品表面後的漫反射光與樣品分子發生作用後具有吸收和衰減特性，因而漫反射光將載有樣品分子的結構信息，也就提供了漫反射光譜技術的工作基礎。

在空間分解漫反射技術中，用一窄束雷射照射到人體的某個部位，並從光照點在幾個距離上測量漫反射情況。漫反射法測量樣品時在光能利用率上只能達5%～8%，最大不超過15%。由於漫反射光很弱，要獲得高質量的漫反射譜，除了需要高通量的紅外光譜儀和靈敏度較高的檢測器外，還需要高效漫反射附屬檔案裝置。漫反射附屬檔案的作用就是最大限度地把漫反射出來的光能收集起來送入檢測器，以便得到具有良好信噪比的光譜信號。

頻域反射測量法

頻域反射測量[4]使用的是與空間分解的漫反射測量相似的光學系統，但是光源和探測器被調製在高頻範圍里。在這種方法中，通過計算入射光和反射光在相角和調製上的差異來計算組織的衰減散射系統μS和吸收係數μa。隨著葡萄糖濃度的增加，μa不變，而μS下降。在對體內的葡萄糖研究中，用805nm的調頻雷射對組織的衰減散射係數μS和吸收係數μa進行測定。在一個口服耐糖試驗過程中，把光探頭放在非糖尿病個體的大腿上，所得的結果與用空間分解的漫反射測量報導的結果相似。

傅立葉變換紅光光譜法

用麥可遜雙光束干涉儀記錄下干涉圖，再藉助於傅立葉變換獲得光源的輻射功率譜分布(即光譜分布)的方法，稱為傅立葉變換光譜法。干涉圖包含著光源的全部頻率和與該頻率對應的強度信息，如果將一個有紅外吸收的樣品放在干涉儀的光路中，會由於樣品吸收掉了某些頻率的能量，使所得到的干涉圖強度曲線相應地產生一些變化，從這些極為相似的干涉圖中直接去辨認各種強度的吸收光譜特徵十分困難，藉助於傅立葉變換獲得光源的輻射功率譜分布，使分析變得簡單起來。有科研組用傅立葉變換紅外光譜法測受試者中指的紅外光譜，將890.5nm附近的葡萄糖特徵峰相對強度與快速血糖儀所測血糖值進行比較，結果890.5nm附近的特徵峰相對強度的變化與血糖值的變化基本同步，峰的相對強度可以反映人體血糖值的變化，能作為人血糖值的一個數量指標。

以組織液為標本的無創檢測方法

以皮下組織液或間質液為標本採用的是非光譜分析技術，它與前述的光譜/輻射技術進行無創性血糖測定的不同之處在於其優先通過檢測所採集組織液中的葡萄糖，然後轉化為血糖含量。皮下組織液的採集可通過反響頂層電離(Reverseiontophoresis)技術或超聲技術(Ultrasoundtechnology)；而間質液採集是通過皮膚採集組織間液後者因可引起很小的皮膚損傷與疼痛而被稱為接近於無創技術(Nearlynoninvasivetechnology)。

組織液葡萄糖檢測方法

組織液糖測定目前主要有兩大類。一是用微弱電流使葡萄糖滲透出皮膚，然後測定葡萄糖，主要用反向離子泳或微透析技術。國外市場上已有葡萄糖表(GlucoWatch)1131，此表比手錶略大，戴在腕部。新型為每10分鐘自動顯示一次糖量，表背部滲透填片一次可用13h，當糖過高或過低時會發出警告聲。此結果雖不準確、反應也較血糖遲，但為自動連續測定，發現低血糖或高血糖的機會比偶爾測毛細血管全血糖(CBG)要多[2,6]。美國FDA已表示不能據一次此值來調整胰島素劑量。此種葡萄糖表並不能代替原來的CBG測定，但可作為CBG測定的一種補充。能發現過低或過高血糖，有其套用前景。另一類是與持續皮下輸注胰島素的胰島素泵同用的埋在皮下的糖感測器，可連續顯示組織液糖多少以調整胰島素用量，如MedtronicMinimedo。

組織液葡萄糖與血糖的相關性

直到1995年Tamada[7]報導利用低電流經由皮膚所測得葡萄糖值與血糖值有很高的相關性後，這種測定方法才引起學者的興趣，它的原理是當低電流的能量通過皮膚時，皮下的鹽分會被吸出，而C1-與Na+向正、負電極移動時，則會被擠出水與葡萄糖，利用造種反向離子分析法(ReverseIontophoresis)所測得的皮下組織液葡萄糖濃度與血糖濃度一樣，能夠反覆、連續檢驗。1997年Bantle等比較17位1型糖尿病患者前臂的皮下組織液、微血管血及靜脈血漿葡萄糖值，其相關係數(r)為0.95、絕對差(Absolutedifference)則為21mg/dl，顯示皮下組織液葡萄糖值的測定極具發展潛力。

以唾液為標本的無創檢測方法

由於唾液標本採集比較容易，屬於無創性，所以在臨床化學檢查中，唾液已被用於某些血漿成分或者治療藥物的濃度檢測。現又有文獻報導，唾液葡萄糖與血糖具有一定相關性，糖尿病患者唾液葡萄糖要明顯高於正常人。

唾液分為腮腺唾液和混合唾液。腮腺唾液成分穩定，無污染，可比性強，更能客觀反映人體葡萄糖的狀況；但採集困難，需從腺體開口處吸取，需要特殊的器械及專業人員採集，且有一定的損傷性。混合唾液是從口腔自然流出，採集時不需特殊器械，無損傷性，患者可自己採集，雖存在干擾因素，但受試者注意採樣前漱口是可以避免的。上述方法所採集的唾液基本屬於無刺激唾液，如不能獲得足量標本或需盡興唾液流量測定，可用20g/L的檸檬酸或者咀嚼石蠟或者橡皮圈進行刺激，所收集到的唾液為刺激性唾液。影響唾液分泌和唾液成分的因素很多，如口腔內理化刺激、機體對水的攝入量、情緒變化、環境因素、藥物以及採集唾液的方法和時間都會影響唾液的成分。因此，進行唾液分析必須嚴格控制試驗條件，尤其是標本採集方法和時間，否則，試驗結果無可比性。正常人群唾液葡萄糖含量很低[20]，僅為血漿葡萄糖的1/50～1/100，為10mg/L左右，現在主要採用以下方法進行檢測：

氧化酶過氧化酶法

反應式1：葡萄糖+O2+H2OGOD葡萄糖酸內酯+H2O2

反應式2：2H2O2+4-氨基安替比林+酚POD紅色醌類化合物

(GOD：glucoseoxidase葡萄糖氧化酶；POD：peroxidase過氧化物酶)

在505nm處進行比色測定。此方法是在檢測血漿葡萄糖濃度的方法的基礎上進行改進，其檢測靈敏度為1mg/dL，雖然此方法能夠檢測唾液葡萄糖濃度，但檢測精度較差，Masaki在對l0mg/L葡萄糖的唾液標本進行檢查時，其批內重複性試驗CV為5.17%。此法易受一些還原性物質如維生素C、尿酸及谷胱甘肽等的干擾，因此，不適合於一些施用大劑量藥物治療或遇有極度腎功能衰竭的病人唾液的檢查。但改進色原後，靈敏度大大升高。有報導套用苯酚和3種人工合成色原：3，5-二氯-2-羥基苯磺酸鈉(色原1)，[N-2[乙基(3-甲基苯基)氨基]乙基乙醯胺(色原2)及N-乙基-N-乙磺酸鈉間甲苯胺(色原3)對葡萄糖氧化酶偶聯過氧化物酶法測定微量葡萄糖的作用特點進行研究，結果發現使用4種色原物質測定葡萄糖的反應曲線均類似，但呈色強度不同，苯酚呈色強度最差，色原1最強，色原2和3類似。測定小於1000μmo1/L的微量葡萄糖的作用特點進行研究評價，確信套用兩點定標能對10～900μnol/L濃度的葡萄糖進行準確的測定。而用2，4，6-三溴-3-羥基苯甲酸(2，4，6-tribromo-3hydroxybenzoicacid，TBHBA)作為色原取代酚試劑，其靈敏度則可以提高5倍，用此法進行唾液葡萄糖的測定還有待進一步研究。

己糖激酶、葡萄糖-6-磷酸葡萄糖脫氫酶法

反應式1：葡萄糖+ATP己糖激酶葡萄糖-6-磷酸+ADP

反應式2：葡萄糖-6-磷酸+NDAPG-6-PD磷酸葡萄糖內酯+NDAPH

NADPH在340nm有吸收峰，通過340nm連續檢測NADPH來反映唾液中葡萄糖含量，該方法比一般葡萄糖氧化酶法靈敏度高20倍，檢測限為1μmol/L，是目前國際公認的檢測葡萄糖的較好方法，雖然本法特異性和靈敏度均高、干擾因素少，但試劑較貴，操作條件嚴格，需要紫外分光光度計，目前在國內己有用此方法測定血漿葡萄糖的商品試劑盒供應，但在用於唾液葡萄糖測定時，樣本量等參數應作適當修改。

生物感測器

(流動注射葡萄糖酶感測器測定法)

流動注射葡萄糖酶感測器測定唾液糖採集混合唾液，以氧電極為基礎電極、葡萄糖氧化酶膜為敏感膜組成的生物感測測定時以磷酸緩衝液為載液，在工作系統中循環，待氧電流值穩定後，記錄初始電流值，經進樣閥取100μl唾液，當唾液經過氧電極時，與電極前的GOD酶膜接觸，發生如下反應：葡萄糖+O2——葡萄糖酸內酯+H2O2，由於有氧的消耗，故使電流值下降，電流的下降值與試液中葡萄糖含量有關。待氧電流值回到初始值時，可繼續進樣測定，此法靈敏度高檢測速度快[10]。近年來，通過絲網印刷技術製作的一次性電化學感測器，由於其製作簡易、價格較為低廉、測定準確性高，所以越來越手到重視。徐肖邢[12]將絲網印刷技術與納米技術相結合，對電極進行化學修飾，製備了一種無須電子媒介體的絲網印刷葡萄糖生物感測器，該感測器製作簡便，靈敏度高，檢出限達到1.0×10-5mo1/L，線性範圍為3.0×10-5mo1/L～4.0×10-4mo1/L，達到了檢測唾液葡萄糖的要求，完全可以用來測定唾液葡萄糖。

唾液葡萄糖與血漿葡萄糖的關係

自從20世紀70年代以來，正常人及糖尿病患者血糖濃度增高后對其他體液葡萄糖濃度有何影響，一直備受關注。但迄今為止，唾液葡萄糖和血漿葡萄糖相關性分析的研究未取得一致意見，但都認為在血漿葡萄糖升高后，唾液葡萄糖也隨之升高。有研究表明1型糖尿病患者腮腺基底膜的通透性增加，當血糖水平上升時，大量葡萄糖隨唾液分泌途徑進入唾液中。在使用胰島素，血漿中葡萄糖濃度含量下降後，唾液葡萄糖濃度下降。而在早期的部分國外研究及國內研究中[11-14]，唾液葡萄糖和血漿葡萄糖之間相關性較差。引起這種結果的原因是多方面的，首先早期檢測唾液葡萄糖是直接套用血糖的檢測方法而未加以改進，由於唾液葡萄糖的含量僅為血糖的1/50～1/100，用這種方法測定的唾液葡萄糖的準確度和精密度都值得商榷。另外，早期用這種方法檢測唾液葡萄糖的時候沒有採取措施防止維生素C，尿酸、谷胱甘肽等干擾物質的影響。後來國外進行的唾液葡萄糖測定實驗，由於採取了針對唾液葡萄糖的檢測方法，其精密度和準確度都大有提高，都認為唾液葡萄糖與血糖的相關性好。

進展

綜上所述，雖然無創血糖檢測目前還有許多問題有待進一步解決，但是它仍是血糖檢測技術發展的趨勢，它將使糖尿病檢測手段產生質的飛躍，對糖尿病的治療具有重要的意義。

由此可見，無創技術雖然目前尚不成熟，但是其便利性、無創性和及時性，使其成為檢驗手段的必然發展趨勢，而且它在減輕患者痛苦的同時，也減少了院內感染的可能和標本交接的繁瑣手續，並減少甚至免除了血液標本等採集存放所需的耗材消耗。所以說無創性檢驗將是檢驗手段產生重大的變革，對臨床檢驗和診斷治療都具有重要的意義。