Несмотря на различие методов и исследуемых объектов, количественный анализ осуществляется двумя основными способами: или химическим, или спектральным. Химический метод более традиционен, его разработали в старину, применяли в восемнадцатом и девятнадцатом столетиях и применяют до сих пор. Спектральный метод – детище двадцатого века.
Химический метод предполагает создание реактивов, чувствительных к определенному химическому соединению, и методик анализов, то есть приготовления пробы исследуемого вещества, использования реактивов и оценки результатов произошедших химических реакций. Возможно, следует поместить пробу в большой сосуд, добавить строго отмеренные дозы реактивов из той, другой и еще из третьей пробирки, нагреть (в вытяжном шкафу, иначе задохнешься от испарений), потом плеснуть пять с половиной миллилитров серной кислоты или окиси меди, охладить, профильтровать, выпарить до сухого остатка, а остаток взвесить на весах – и тогда мы получим искомое, поделив вес остатка на вес исходной пробы. Сложно, не так ли? Однако вспомним, что мы все-таки живем в двадцатом первом веке, и современная химия умеет делать многое без алхимической кухни. Да и в старину знали совсем простые и надежные способы анализов, хотя бы с лакмусовой бумажкой: опустите ее в раствор, и, если она окрасится в красный цвет, значит, раствор кислотный, а если в синий – щелочной. По интенсивности окраски можно судить о концентрации кислоты или щелочи – правда, очень приблизительно.
Спектральный метод гораздо совершеннее: достаточно сжечь щепотку вещества или получить его спектр каким-нибудь иным способом, и по интенсивности спектральных линий мы можем количественно оценить концентрацию того или иного компонента смеси. Напомним, что каждый компонент, каждое индивидуальное химическое соединение или элемент обладают своим характерным спектром, по которому можно их узнать и определить их содержание в сложном растворе, в смеси газов или в твердом веществе. Имеется великое множество приборов, работающих по спектральному или дифракционному принципу и позволяющих выполнить количественный анализ неорганических и органических веществ. Есть оптические, инфракрасные и рентгеновские спектрометры, есть дифрактометры и квантометры, есть месбауэровские и масс-спектрометры, и так далее, и тому подобное. Одни – величиной с чемоданчик, другие – размером с автобус, но оба эти варианта, как и все промежуточные, нам не подходят.
Есть, правда, совсем простые устройства, которыми нас осчастливили оптики. Например, экспонометр к фотоаппарату: крохотный приборчик, измеряющий интенсивность падающего света. Экспонометром он называется оттого, что позволяет определить экспозицию съемки, но по принципу действия принадлежит к фотометрам – приборам, измеряющим силу света (фотон – квант света, воспринимаемого нашим зрением электромагнитного излучения). Наверное, вы помните, что световой диапазон включает семь основных цветов, и каждый оттенок цвета характеризуется своей длиной волны (разумеется, речь идет об электромагнитных волнах). Наибольшие длины волн у красного света и его оттенков, затем идут оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый, самый коротковолновый. Можно создать прибор, совсем несложный и миниатюрный, который будет измерять интенсивность определенного цвета или окрашенной поверхности и сообщать ее нам в виде числа. Раз можно, значит, такой прибор был создан – и даже не один. Такие устройства называют спектрофотометрами и колориметрами (от английского слова «color» – цвет).
Вспомнив немного физику, вернемся к нашей проблеме и рассмотрим принцип «работы» тест-полосок и глюкометров, используемых для контроля диабета. Начнем с полосок. Они пропитаны специальными реактивами, чувствительными в одном случае к глюкозе в крови или в моче, а в другом – к ацетону в моче. В зависимости от концентрации глюкозы или ацетона полоска, если опустить ее в мочу или капнуть на нее кровью, принимает определенный цвет; ее окраску мы сравниваем с цветовой шкалой, нанесенной на футлярчик, в котором хранятся полоски, и таким образом определяем концентрацию сахара или ацетона. Это чисто химический метод анализа по принципу лакмусовой бумажки.
Существуют следующие виды тест-полосок (см. таблицу 13.3):
– для определения уровня глюкозы в крови:
– для определения уровня глюкозы в моче:
– для определения уровня ацетона в моче:
– комбинированные, для определения уровней глюкозы и ацетона в моче.
На последних полосках имеется две чувствительные зоны индикации, для глюкозы и для ацетона. Определение глюкозы основано на ферментативной реакции, определение ацетона – на реакции Легала.
Рассмотрим для примера полоски Диабур-Тест 500 производства немецкой фирмы «Берингер Маннхайм ГмбХ». Картонная упаковка содержит футляр с полосками (50 штук) и инструкцию на русском языке. На боковой части футляра нанесены две цветовые шкалы, используемые для определения сахара в моче при концентрациях меньше 1% и больше 1%.
Для проведения анализа необходимо сделать следующее:
1. Приготовить пробу: тщательно вымыть посуду, набрать в нее свежую мочу, перемешать ее, осторожно вращая и потряхивая сосуд. Использовать для анализа мочу, простоявшую более четырех часов, нельзя.
2. Открыть футляр, достать полоску (не касаясь пальцами зоны индикации), плотно закрыть футляр.
3. Опустить полоску на одну секунды в мочу – так, чтобы зона индикации была смочена.
4. Удалить капли мочи с полоски – для этого провести полоской по краю сосуда с мочой.
5. Подождать две минуты, пока не закончится реакция. В результате зона индикации окрасится в определенный цвет.
6. Сравнить окраску зоны индикации с цветовыми шкалами, определив тем самым концентрацию сахара в моче.
Однако любые полоски, предназначенные для опредения глюкозы в моче или крови, позволяют выполнить анализ только «на глазок», так как цветовых градаций немного, и мы сопоставляем окраску полоски со шкалой зрительно – то есть можем допустить ошибку. Значит, полоски обеспечивают не количественный, а полуколичественный или приблизительный анализ (этого, кстати, достаточно для больных диабетом II типа). Тест-полоски для анализа мочи более дешевы (стоимость одной полоски примерно 0,1 доллара), к тому же каждую можно разрезать вдоль и использовать для двух анализов. Однако с их помощью мы можем проконтролировать только высокие значения глюкозы – ведь сахар попадает в мочу лишь тогда, когда его содержание в крови выше почечного порога. Тест-полоски для анализа крови значительно дороже (стоимость одной полоски примерно 0,4 доллара), зато они позволяют оценить содержание глюкозы в крови во всем диапазоне от низких до высоких сахаров. Для использования этих полосок (так же, как и для анализов с помощью глюкометра) необходимо иметь ланцет, прокалывать палец и выдавливать капельку крови.
Таблица 13.3. Характеристика некоторых тест-полосок
Примечания. 1. Можно также встретить тест-полоски фирм «Байер Диагностикс» (Глюкостикс), «Бетачек» (полоски «Бетачек»), российские Биоскан, Уриглюк, Глюкоурихром-ДвБП-М и другие. 2. Упаковка полосок (50 шт.) для определения глюкозы и ацетона в моче стоит около пяти долларов, а для определения глюкозы в крови – около двадцати долларов.
При использовании глюкометра точность результата анализа тоже не является идеальной, но все-таки ошибок гораздо меньше, чем в случае визуальной оценки изменения цвета тест-полоски. В настоящий момент существует множество глюкометров, выпускаемых различными фирмами в России и за рубежом (таблица 13.4), но большая часть из них устроена по одному и тому же принципу и относится к приборам, которые мы выше назвали колориметрами и спектрофотометрами. Принцип их работы таков: сам глюкометр никакой глюкозы крови не измеряет, а лишь более точно, чем человек, анализирует цвет полоски.
Давайте рассмотрим, что представляет собой простейший глюкометр. Это небольшой приборчик размером с ладонь, помещенный вместе с ланцетом в футляр, который удобно носить с собой. На лицевой стороне прибора находятся три основных элемента: прорезь, в которую нужно ввести тест-полоску; табло или экранчик, на котором индицируются надписи-инструкции и результат анализа; большая кнопка. Где-нибудь сбоку есть еще одна кнопка – для выставления кода партии полосок, переключения прибора в режим русского текста и других вспомогательных функций. Сзади находится крышка отсека с батарейками, которые следует менять примерно раз в год.
Управляться с глюкометром гораздо проще, чем с современным телевизором, но эта процедура все-таки требует определенных навыков. Кроме самого глюкометра с батарейками, в комплект входят инструкция на русском языке, ланцет, устроенный по типу авторучки, – для того, чтобы прокалывать кожу, контрольная полоска и контрольный раствор для тестирования прибора, и полоски для анализов. Без этих полосок ваш глюкометр не сможет ничего определить; следовательно, тест-полоски, как батарейки и иглы для ланцета, являются расходным материалом. Батареек хватает надолго, одной ланцетной иглой можно пользоваться десять-пятнадцать и более раз, а вот одна полоска предназначена только для одного анализа, и эти полоски вам придется регулярно покупать – без них в вашем глюкометре не больше смысла, чем в пустой тарелке без еды. Полоски продаются в цилиндрических баночках-футлярчиках по 25 или 50 штук; к глюкометру каждой фирмы выпускаются свои полоски. Если нет гарантий в свободном приобретении полосок к данному конкретному глюкометру, его не стоит покупать – это будет пустой тратой крупной суммы денег. До настоящего времени в Россию надежно и аккуратно поставляются лишь полоски к глюкометрам фирм «ЛайфСкэн» (корпорация «Джонсон и Джонсон») и «Берингер Маннхайм» (ныне – «Рош Диагностика»).
