Glukosebestimmung, elektrochemische

electrochemical glucose measurement

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.

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.

Point-of-care-Glukosebestimmung, kontinuierliche In-vivo-Glukosemessung (CGM).

Vollblut, seltener Plasma; Extrazellulärflüssigkeit bei der In-vivo-Messung.

Meist tragbare Kleinstgeräte, die Einzelteststreifen verwenden; In-vivo-Biosensoren.

Die Glukoseoxidasemethode gilt als weniger spezifisch als die Hexokinase- oder Glukosedehydrogenasemethode, ist jedoch für die Praxis durchaus tauglich.

Abhängig vom Methodenprotokoll können diverse Medikamente oder reduzierende Substanzen stören. Fehlerhafte Kapillarblutgewinnung; bei der In-vivo-Messung spielen häufig Fremdkörperreaktionen eine wichtige Rolle.

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.

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.