Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
K. J. Lackner und D. Peetz

Glukosebestimmung, elektrochemische

Glukosebestimmung, elektrochemische
Englischer Begriff
electrochemical glucose measurement
Definition
Die elektrochemische Bestimmung von Glukose wird üblicherweise in Biosensoren eingesetzt. Sie basiert meist auf der Amperometrie. Dabei wird entweder der O2-Verbrauch oder die H2O2-Produktion der Glukoseoxidasemethode gemessen. Die Hexokinase oder die Glukose-Dehydrogenase eignen sich weniger gut für die Amperometrie.
Physikalisch-chemisches Prinzip
Elektrochemische Methoden sind die Grundlage der meisten Biosensoren. Zwei Haupttechniken sind die Amperometrie und die Coulometrie. Für die Glukosebestimmung sind amperometrische Verfahren, die auf der Glukoseoxidasereaktion (Glukose + O2 → Glukonsäure + H2O2) beruhen, am weitesten verbreitet. Dabei wurde ursprünglich der Verbrauch von O2 mit einer Sauerstoffelektrode gemessen. Heute wird meist die H2O2-Konzentration gemessen. Dazu wird die Platinelektrode in der Anordnung gegenüber der Ag/AgCl-Elektrode positiv polarisiert. Dies unterhält die Oxidation von H2O2 → 2H+ + O2 + 2e. Die Glukoseoxidase wird meist über kovalente Bindung oder unspezifische Adsorption an geeignete Elektrodenoberflächen immobilisiert. Ein Problem in diesen Ansätzen ist die Verfügbarkeit von O2 in der Probe, die limitierend für die Enzymreaktion werden kann. Die Verwendung von Mediatoren, die anstelle von Sauerstoff als Elektronenakzeptor dienen können, stellt einen entscheidenden Fortschritt dar. Dazu gehören z. B. Ferricyanid- und Ferrocen-Derivate. Die Biosensoren sind dadurch deutlich präziser geworden.
Einsatzgebiet
Point-of-care-Glukosebestimmung, kontinuierliche In-vivo-Glukosemessung (CGM).
Untersuchungsmaterial
Vollblut, seltener Plasma; Extrazellulärflüssigkeit bei der In-vivo-Messung.
Instrumentierung
Meist tragbare Kleinstgeräte, die Einzelteststreifen verwenden; In-vivo-Biosensoren.
Spezifität
Die Glukoseoxidasemethode gilt als weniger spezifisch als die Hexokinase- oder Glukosedehydrogenasemethode, ist jedoch für die Praxis durchaus tauglich.
Fehlermöglichkeit
Abhängig vom Methodenprotokoll können diverse Medikamente oder reduzierende Substanzen stören. Fehlerhafte Kapillarblutgewinnung; bei der In-vivo-Messung spielen häufig Fremdkörperreaktionen eine wichtige Rolle.
Praktikabilität – Automatisierung – Kosten
Für das Einsatzgebiet spielt die Automatisierung keine Rolle. Die Methoden sind inzwischen auch für Patienten zuverlässig und einfach handhabbar. Die Kosten liegen deutlich über denen nasschemischer Verfahren auf großen Autoanalyzern. CGM-Systeme sind inzwischen verfügbar und stellen eine wichtige Erweiterung und Ergänzung in der Patientenselbstkontrolle dar.
Bewertung – Methodenhierarchie (allg.)
Die Unpräzision der Point-of-care-Geräte mit elektrochemischer Detektion ist in aller Regel höher als die der Referenzmethode oder der automatisierten Methoden mit Hexokinase. Die Angaben sind herstellerabhängig. Die CGM-Systeme zeigen meist noch höhere Abweichungen zu parallel konventionell gemessenen Blutglukosewerten. Abweichungen von ±20 % über den gesamten Messbereich werden von den Zulassungsbehörden i. d. R. toleriert.
Literatur
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Gifford R (2013) Continuous glucose monitoring: 40 years, what we’ve learned and what’s next. ChemPhysChem 14:2032–2044CrossRef
Price CP (2003) Point-of-Care testing in diabetes mellitus. Clin Chem Lab Med 41:1213–1219CrossRef