Електронний посібник до вивчення курсу Клінічна фармакологія та лабораторний супровід для фармакотерпії (стр. 47 )

Стандартизація режимів визначення, що досягається автоматизацією всієї процедури аналізу, природно, підвищує надійність його виконання, притому за коротший період часу з використанням значно меншого (чим при мануальному дослідженні) об’єму реагентів і біологічного матеріалу.

Основні принципи функціонування і типи технологічних пристроїв, використовуваних для автоматизованого біохімічного дослідження

Автоматизація біохімічних досліджень в світовій лабораторній практиці почалася приблизно з середини 50-х років минулого сторіччя. Першим поштовхом до її проведення послужило створення фотометрів і спектрофотометрів з контрольованою температурою кювети, оскільки це дозволило реалізувати на практиці принцип кінетичного дослідження субстратів, ферментів та інших речовин. Надалі ці апарати почали наділяти електронною функцією автоматичного перекладу реєстрованих значень абсорбції в показники концентрації або активності.

Поява автоматичних фотометрів, що виключають з практики оператора стадію розрахунків, дала можливість проводити вимірювання не тільки в режимі кінцевої крапки (коли реакція вже завершилася), але також в режимі:

– фіксованого часу (вимірювання результату через певний інтервал часу після початку реакції);

– кінетики (ряд вимірювань з певним інтервалом часу і розрахунком активності ферменту по середній величині зміни абсорбції за цей інтервал часу);

– диференціальному (розрахунок концентрацій по різниці абсорбції зразка і «бланка»);

– дихроматичному (розрахунок концентрації по різниці абсорбції, зміряної на двох довжинах хвиль).

Подальша автоматизація фотометрів привела до появи проточної кювети, що виключила помилки, пов'язані з постановкою кювети у вимірювальний модуль і її термостатуванням, і що дозволяє економніше витрачати реактиви, оскільки при товщині поглинаючого шару 1 см об'єм кювети складає не більше 100 мкл. З урахуванням об'ємів трубок, що підводять, і необхідності кілька разів міняти реакційну суміш в кюветі до початку вимірювання об'єм розчину, потрібний для проведення вимірювань, складає 0,5 – 1,0 мл.

Разом з одно - і двоканальними з'явилися і багатоканальні фотометри, що дозволяють вимірювати одночасна велика кількість проб, що істотно прискорило процес вимірювання.

Головною відмінністю автоматичних фотометрів (спектрофотометрів) від автоаналізаторів є необхідність уручну змішувати зразок з реактивами. Тому, якщо вкомплектувати автоматичний фотометр пристроєм, що автоматично змішує певний об'єм проби з певним об'ємом реактиву, такий комплекс може розглядатися вже як автоаналізатор. Практично всі автоматичні фотометри забезпечені програмою внутрішнього контролю (автоматично повідомляють про виниклі несправності) і мають вихід на комп'ютер. Число каналів програмування у переважної більшості автоматичних фотометрів дозволяє без перепрограмування виконувати всі біохімічні дослідження.

До найбільш поширених фотометрів відносяться наступні:

– КФК-2, КФК-3 – одноканальні фотометри без термостатування кюветного відділення, що дозволяють проводити прості (метод кінцевої крапки) дослідження;

– одноканальні спектрофотометри фірми «СОЛАР» Pv-1251с, комплектують-ся сучасним комп'ютером і проточною кюветою, де можна використовувати практично всі сучасні реактиви і методи дослідження;

– одноканальні фотометри фірми «Хоспітекс» Screen Master Plus, дозволя - ють працювати в режимах кінцевої крапки (з лінійним і нелінійним калібруванням), фіксованого часу і кінетики;

– одноканальні фотометри фірми «Байер» Ra-50, може забезпечуватися проточною кюветою, що дозволяє проводити всі сучасні визначення;

– одноканальний фотометр фірми «Эко-Мед-Полл» Epoll-20, робить можливим проводити всі сучасні клініко-лабораторни дослідження;

– одноканальні фотометри фірми «Кормей» Соппау Plus, Cormay Multi. Вони мають проточну кювету, яка при необхідності легкого знімається. Вимірювання можуть проводитися в пластикових кюветах. Система дозволяє працювати в режимах кінцевої крапки (із стандартом або чинником), фіксованого часу та кінетики;

– одноканальні фотометри 4010 і 5010 фірм «Берінгер Маннгейм». Фотометри мають проточну кювету, дають можливість проводити всі сучасні біохімічни дослідження;

– багатоканальні фотометри фірми «Лабсистемс» Fp-900 (901, 901 М). Останні модифікації забезпечені комп'ютером. Всі версії мають не пов'язаний з фотометром термостат-підтрушувач. Кювети – оригінальної конструкції по 9 штук в обоймі. Вимірювання вертикальне, тому дуже важливо мати однаковий об'єм розчину у всіх кюветах;

Техніка автоматичного лабораторного аналізу до теперішнього часу досягла високого ступеня досконалості. Розроблено декілька десятків варіантів конструкції автоаналізаторів для здійснення біохімічних, гематологічних і імунохімічних досліджень. Відомі в світі біохімічні автоаналізатори можуть бути підрозділені (декілька умовно) на три основні типи:

1. Одноцільові біохімічні автоаналізатори, за допомогою яких в аналізованій пробі визначається лише один компонент біологічної рідини або тканини. До таких можуть бути віднесені, наприклад, аналізатор «Глюкоза-2» фірми «Бекман», автоматичний пристрій для визначення рівня глюкози в сироватці (плазмі) крові (Esat-6660), автоматичний тітратор для визначення змісту кальцію і так далі.

2. Автомати для визначення так званих споріднених компонентів. Це, наприклад, автоаналізатор амінокислот, за принципом дії – полум'яний спектрофотометр атомної абсорбції.

3. Багатоцільові біохімічні автоматичні пристрої, що призначаються для встановлення вмісту в біологічних рідинах великої кількості різних по хімічній природі компонентів, які в лікувально-профілактичних установах найширше застосовуваються для виконання ординарних і деяких спеціальних клініко-лабораторних досліджень.

Техніко-аналітични можливості біохімічних автоаналізаторів багато в чому залежать від закладеного в них принципу дії: «потокового» або «дискретного» досліджень, наприклад – в області кардіології, а саме: для визначення стандартізованнимі методами змісту загального холестеролу, холестеролу ліпопротєїнов високої щільності, тріацилгліцерінов сироватки крові. Близько 20 років тому, бул розроблен і запропонован новий різновид безперервного проточного аналізу – проточно-інжекційний аналіз (ПІА). Особливістю його є введення (інжекція) певного об'єму зразка в безперервний потік носія. При великій швидкості руху носія, малому об'ємі аналізованої рідини і достатньо вузькій (капілярною) трубці окремі проби не змішуються один з одним, а лише трохи розбавляються рідиною-носієм. Це дозволяє відмовитися від розділення (сегментації) рідкої зони бульбашками повітря (технологічний принцип, використовуваний в автоаналізаторах Ськегса).

Автоаналізатори, що використовують дискретний принцип роботи, широко застосовуються в клініко-лабораторной практиці. Згідно цієї технології із спеціального пробовідбірника в реакційну ємність пріготовітеля вносяться аналізована проба, розчинник (при необхідності) і відповідні реагенти. Суміш термостатуєтся, після чого заміряється її оптична щільність (у видимій, ультрафіолетовій області). Можливо також використання інших способів детектування. Основними вузлами дискретних автоаналізаторів є: каруселі (картріджи) з досліджуваним біологічним матеріалом і реагентами, дозатори (маніпулятори), блок вимірювання концентрації визначуваного компоненту, реєструюче пристрій і система управління комплексом перерахованих модулів.

У дискретних автоаналізаторах замість центрифугування і діалізу (традиційні процедури попереднього відділення білків) використовувається велике розбавлення проб, при якому перешкоди від присутності білків в більшості реакцій стають нікчемно малими. Саме цій технології – створення автоматизованих пристроїв дискретного типу в даний час дотримуються більшість фірм, що створюють автоаналізатори для клініко-біохімічних досліджень.

Своєрідним компромісом, об'єднуючим проточний і дискретний принципи автоматизованого дослідження, є ротаційна система, особливість якої полягає у використанні процесу центрифугування. При цьому змішування проби з реактивами, термостатування і вимірювання величини оптичної щільності здійснюються під час обертання ротора центрифуги. В процесі центрифугування рідина переміщається по радіальних каналах ротора у відповідні кювети, що обертаються спільно з ним.

Усім біохімічним автоаналізаторам властиві:

1. Програмне забезпечення, що досягається використанням сучасної комп'ютерної техніки;

2. Здійснення контролю за роботою окремих блоків приладу та контролю якості лабораторних досліджень, що проводяться (у відповідності

із закладеною комп'ютерною програмою);

3. Автоматичні пробопідготовка та дозування.

Основні переваги повністю автоматизованих пристроїв наступні:

1. Економічність (економне витрачання реагентів). Якщо при роботі на ФЕКе зазвичай потрібно 3–4 мл реактиву, то при виконанні досліджень на автоаналізаторі всього лише 350–500 мкл (і менш). Звідси можливість 10-кратної економії реагентів.

2. Використання невеликого об'єму аналізованої біологічної рідини (3–7 мкл).

3. Висока продуктивність (до 800 і більш аналізів дослідження за годину).

4. Достатньо велика завантаженість. Автоаналізатор повинен експлуатуватися не менше 5–6 годин за добу.

5. Гнучкість в роботі – забезпечується можливістю виконання різних режимів визначення: по кінцевій крапці, двух - і багатоточковій кінетиці, із залученням технології турбідиметрії (імунонефелометрії), іонометрії, поляризаційною флюоріметрії та ін.

6. Останнім часом використовується принцип турбідиметрії з фіксованою абсорбцією. Особливістю цього технологічного процесу є вимірювання часу приросту оптичної щільності до заданого її значення. Реалізується в коагулології.

7. Можливість програмування автоаналізатора під реактиви різних фірм-виробників, так звана «відвертість» системи, яка припускає введення в комп'ютер всіх необхідних параметрів біохімічної реакції і здійснення самостійного програмування. Відвертість системи має велике значення, оскільки вартість одного біохімічного дослідження на 50% визначається використаними реагентами, на 30% вартістю аналізатора і на 20% – рештою всіх витрат.

8. Застосування невеликих (у тому числі – що миються) вимірювальних кювет.