Разработка государствекнных стандартных образцов состава раствора глюкозы для метрологического обеспечения измерений в системе здравохранения

РАЗРАБОТКА ГОСУДАРСТВЕННЫХ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ СОСТАВА РАСТВОРА ГЛЮКОЗЫ ДЛЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ В СИСТЕМЕ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

З. Н. Бабушкина, И. П. Быков, А. В. Скорнякова

Выполнена разработка государственного стандартного образца состава раствора глюкозы (ГСО 9053—2008), предназначенного для градуировки аналитических приборов (спектрофотометров, фотоэлектроколориметров, экспресс-анализаторов глюкозы, биохимических анализаторов и др.), применяемых при определении содержания глюкозы в биологических жидкостях (в цельной крови, плазме, сыворотке крови) и водных растворах глюкозооксидазным методом. ГСО могут применяться для контроля погрешности методик выполнения измерений (МВИ), метрологической аттестации МВИ содержания глюкозы, используемых в клинико-диагностических лабораториях учреждений здравоохранения. Апробирована технология изготовления ГСО в промышленных условиях.

Качество лабораторной диагностики и медицинского обслуживания в значительной мере зависит от уровня метрологического обеспечения измерений в системе здравоохранения.

Законом РФ «Об обеспечении единства измерений» [1] здравоохранение отнесено к сфере государственного регулирования. Это предъявляет особые требования как к применяемым в лабораторной практике средствам измерений (СИ), испытательному оборудованию, так и к методикам (методам) измерений (МВИ) состава биологических материалов. Средства измерений при выпуске из производства и ввозе по импорту должны подвергаться испытаниям с последующим утверждением типа и внесением в государственный реестр средств измерений, а методики (методы) измерений должны быть аттестованы и соответствовать требованиям ГОСТ Р 8.563 [2].

В настоящей работе представлены результаты исследования, разработки и метрологической аттестации комплекта государственных СО состава раствора глюкозы.

Создание данного типа ГСО обусловлено, прежде всего, возрастанием требований к точности результатов измерений содержания глюкозы в крови и их большой значимостью для диагностики многих заболеваний, в особенности диабета.

Во-вторых, к настоящему времени в нашей стране применяются различные типы автоанализаторов как отечественного, так и зарубежного производства, такие как экспресс-анализаторы глюкозы типа Biosen, Stat fax Plus, Lab System, Эксан-Г и другие, позволяющие проводить экспрессные измерения распространенных биохимических компонентов крови. Однако проблема их серийного выпуска и эф-

фективного внедрения в лабораторную практику крайне затруднительна из-за отсутствия средств метрологического обеспечения — стандартных образцов.

Разработанные ГСО предназначены для метрологического обеспечения аналитических приборов, используемых для определения молярной концентрации глюкозы в цельной крови, плазме, сыворотке крови и водных растворах ферментативным, глюкозооксидаз-ным методом в диапазоне измерений от 2,0 до 21,0 ммоль/дм3. Данные ГСО могут применяться так же для контроля погрешностей результатов измерений и аттестации методик (методов) измерения.

Опыт предыдущих работ по созданию СО для целей здравоохранения [3] показывает, что разработка СО биологических материалов на естественной основе, то есть крови, плазмы, сыворотки представляет сложную и трудоемкую процедуру, связанную, прежде всего, с ограниченной стабильностью исходного материала, необходимостью обеспечения особых условий технологии приготовления, позволяющей сохранить структуру компонентов биологических проб, а также обеспечения стерильности производства. Применение консервантов или стабилизирующих добавок для увеличения срока действия исходного материала не всегда оказывается эффективным, поскольку такие добавки часто сами вступают в реакцию с компонентами матрицы пробы, практически всегда влияют на основу и являются мешающими компонентами, в связи с чем вносят дополнительную погрешность в результаты измерений.

Рассмотрение пути создания данных ГСО в виде СО чистого вещества — реактива глюкозы — на сегодняшний день также реализовать крайне сложно.

Во-первых, современная технология производства отечественного реактива глюкозы и методы очистки не позволяют получать препарат с достаточной степенью чистоты. Присутствующие же примеси в глюкозе (тяжелые металлы, мышьяк, различные соли) при ее

обработке и использовании в качестве градуи-ровочного средства приводят к неспецифическим реакциям и в конечном итоге искажают градуировочную характеристику. Это обстоятельство было выявлено нами при проведении одного из межлабораторных экспериментов по оценке точности результатов измерений глюкозы в сыворотке крови с использованием для градуировки фотоэлектроколориметров отечественного реактива глюкозы.

Кроме того, создание СО состава чистых веществ требует разработки высокоточных (абсолютных) методов аттестации, основанных на использовании основных единиц величин. Для установления метрологических характеристик стандартных образцов на основе глюкозы в настоящее время не существует подобных методов.

В связи с отмеченным следует сказать, что одним из реальных способов на сегодняшний день является создание средств метрологического обеспечения анализаторов глюкозы в виде синтезированных образцов, на основе химических реактивов. Поскольку большинство биохимических анализаторов обладают избирательностью и не дают отклика на другие компоненты крови (гексозу, альдегиды и т. п. [4]), для изготовления СО в качестве основного действующего начала раствора был использован реактив Д-глюкозы производства АОЗТ «Руссичи (Франция)» Сертификат № 77/186339, партия № ETQ03, ФС42-2419-86 с массовой долей примесей 0,05 %.

Раствор Д-глюкозы имеет ограниченный срок действия, поэтому процедура приготовления предусматривает использование стабилизирующей добавки, не влияющей на основу раствора. В качестве такой добавки был подобран раствор бензойной кислоты, позволяющий сохранить метрологические характеристики СО в течение 12 месяцев.

К настоящему времени выпущена опытная партия ГСО (в соответствии с требованиями ГОСТ 8.315 [5]) состава раствора глюкозы (комплект ГСО включает 4 разные концентрации в диапазоне 3,0—20,0 ммоль/дм3), проведены

Упаковка СО в коробки

Аттестация (испытания) СО

Рис. 1. Технологическая схема производства

исследования по установлению метрологических характеристик, разработана технология их изготовления в промышленных условиях.

Процедура приготовления ГСО раствора глюкозы (рис. 1) включает такие основные стадии, как очистка реактивов путем перекристаллизации, приготовление вспомогательных растворов, установления в растворе равновесных изомерных форм а-Д и в-Д глюкозы, обеспечение стерильности раствора и др.

Все СИ, используемые при изготовлении ГСО состава раствора глюкозы, были поверены в установленном порядке.

Комплект СО состава растворов глюкозы получали путем растворения определенного количества высушенного до постоянной массы реактива Д-глюкозы в подогретой дистиллированной воде (для установления таутомерного равновесия между а и в-изомерами Д-глюко-зы), с последующим добавлением необходимого количества раствора бензойной кислоты.

ГСО состава раствора глюкозы представляют собой гомогенные системы, в которых отсутствуют процессы осаждения, комплексооб-разования и другие процессы, способствующие изменению содержания глюкозы. Поэтому специальных исследований по оценке характеристики однородности материала СО не проводилось.

Раствор стабилен в течение одного года, что подтверждается ранее проводимыми работами по изготовлению аналогичного типа СО.

Установление метрологических характеристик СО проведено способом межлабораторной аттестации в соответствии с требованиями ГОСТ 8.532 [8].

Отбор образцов для аттестационного анализа был осуществлен случайным образом. Упаковка включала 12 флаконов, по 3 флакона каждой концентрации. Доставка комплектов с раствором СО проводилась одновременно во все лаборатории медицинских учреждений.

К комплекту СО прилагались протоколы с указанием условий хранения растворов СО, времени проведения экспериментальных исследований и т. п.

В межлабораторном аттестационном анализе приняли участие 28 наиболее квалифицированных клинико-диагностических лабораторий Пермской и Свердловской области. Для каждого экземпляра СО в комплекте (ГЛ-1, ГЛ-2, ГЛ-3, ГЛ-4) получены результаты измерений молярной концентрации глюкозы из 12—23 лабораторий. Выбор лабораторий для проведения аттестации (испытаний) СО сделан с учетом осуществления в этих лабораториях системы контроля точности результатов измерений показателей состава биопроб, в соответствии с приказом Минздрава «О системе мер по повышению качества клинических лабораторных исследований в учреждениях здравоохранения РФ» [7].

В число этих лабораторий входят лаборатории областных и городских больниц, выполняющих измерения содержания глюкозы ферментативным, глюкозооксидазным и другими методами с использованием различных автоанализаторов, предусматривающих градуировку СИ и контроль точности результатов измерений с помощью зарубежных стандартных образцов, «эталонных» растворов и аттестованных растворов глюкозы, приготовленных по МИ 2334—2002 [8].

Результаты измерений молярной концентрации глюкозы в каждой лаборатории получены как средние значения из 2—5 параллельных определений (табл. 1).

Оценивание аттестованных значений стандартных образцов глюкозы (комплекта) и погрешностей межлабораторной аттестации проведено в соответствии с ГОСТ 8.532 [6]. Установленные значения молярных концентраций глюкозы и их погрешности приведены в таблице 2.

Метрологические характеристики ГСО, полученные в результате межлабораторных испытаний, соответствуют нормированным в техническом задании и не превышают 3 %.

При промышленном производстве стандартных образцов предполагается устанавливать аттестованные значения молярной концентрации глюкозы расчетно-экспериментальным методом, предусматривающим учет всех составляющих

Таблица 1

Результаты аттестационного анализа

Метод, средства измерений Результаты измерений, в комплекте СО, ммоль/дм3

ГЛ-1 ГЛ-2 ГЛ-3 ГЛ-4

Глюкозооксидазный, КФК-3 3,15 - 11,30 -

Биохимический анализатор, FP-901M 3,36 - 11,45 -

Фотометрический 2,30 - - -

Глюкозооксидазный, Stat Fax 1904+ 3,02 - 11.35 -

Глюкозооксидазный, Humalyzer 2000 2,75 - - -

Ферментативный колориметрический Stat Fax 3,18 - 12.29 -

Глюкозооксидазный, КФК-3 3,79 - - -

Глюкозооксидазный, КФК-2 3,20 - 11,20 -

Глюкозооксидазный, Biasy Stems BTS-330 2,92 - - -

Глюкозооксидазный, КФК-2МП 3,05 - 11,95 -

ФЭК-56М 3,05 9,94 - 18,54

б/х анализатор, «Кармен» 2,85 9,11 - 18,99

КФК-3 2,90 9,35 - 19,16

Фотометр 5010 3,60 10,0 11,80 19,21

Биохимический анализатор. EcoSolo II 3,13 8.30 10.10 19,26

Биохимический анализатор, Сапфир 400 3,10 10,62 12,50 19,33

ФЭК КФК - 2 МП 3,03 9,50 11,40 19,33

Stat Fax 1904 Plus - 10,50 - 19,39

Stat Fax 1904 Plus - 10,43 - 19,39

Глюкозооксидазный, Architectri 8200 Abbott - 10,00 - 19,89

Глюкозооксидазный, Architectri 8200 Abbott 3,00 10,00 12,00 20,02

Abbott 3,17 10,90 12,89 20,10

Abbott - 10,67 - -

Jntegra 400+, H.La-Roche 2,63 10,01 10.62 -

Jntegra 400+, H.La-Roche - 10,00 - -

По аттестованной методике, Express plus 3,20 9,99 - -

По аттестованной методике, Cobas-Jntegra 400 2,75 9,85 11,43 -

По аттестованной методике, КФК-2 3,15 9,87 11,60 -

погрешностей, вносимых на каждой стадии приготовления растворов СО [9]. Поэтому наряду с методом межлабораторной аттестации при изготовлении опытной партии ГСО был применен метод аттестации по процедуре приготовления.

Основными составляющими погрешностей при изготовлении растворов СО являются погрешности определения основного вещества в исходных реактивах, погрешности средств измерений и объема растворов.

Относительная погрешность аттестованного значения 5А() оценивалась по формуле (1):

5л0 = 1,Н5р + 62„0 + 52 (1),

где: 52„0 — относительная погрешность взвешивания навески т0 на аналитических весах;

5р — относительная погрешность определения массовой доли глюкозы в реактиве;

52 — относительная погрешность измерения объема мерной колбой.

В таблице 3 приведены сводные данные относительных погрешностей аттестованных значений комплекта ГСО состава раствора глюкозы, полученные расчетно-экспериментальным методом по процедуре приготовления с использованием колбы вместимостью 1000 см3 и мерных цилиндров и бюреток необходимой вместимости.

Погрешности аттестованных значений СО, полученные по результатам расчетно-экспери-ментальной процедуры приготовления, не превышают погрешности межлабораторной аттестации.

Учитывая, что в системе здравоохранения ежедневно выполняется сотни тысяч анализов

Таблица 2

Результаты испытаний

Индекс аттестованного раствора ГСО Значения молярной концентрации глюкозы, ммоль/дм3 Погрешности аттестованных значений, %

ГЛ-1 3,0 2,9

ГЛ-2 5,8 2,3

ГЛ-3 10,0 0,9

ГЛ-4 19,3 1,2

Таблица 3 Аттестованные значения и погрешности аттестованных значений

Индекс аттестованного раствора ГСО Значения молярной концентрации глюкозы, ммоль/дм3 Погрешность аттестованных значений, %

ГЛ-1 3,0 1,7

ГЛ-2 5,8 0,9

ГЛ-3 10,0 0,5

ГЛ-4 19,3 0,3

глюкозы в крови, обеспечение такого количества измерений стандартными образцами является сложной задачей. Поэтому наряду с созданием партии ГСО рассматривались вопросы их серийного производства.

Необходимым условием для этого является наличие соответствующей базы, располагающей современным оборудованием, необходимой документацией и опыта работ со стандартными образцами. Таким предприятием является Екатеринбургский филиал ФГУП «НПО «Микроген» Минздрава РФ, на котором проведена апробация технологии изготовления ГСО состава раствора глюкозы в промышленных условиях. Опытно-промышленная партия составила 100 комплектов ГСО состава раствора глюкозы. СО представляет собой стерильный раствор прозрачного цвета, расфасован-

ный в стеклянные флаконы вместительностью 10 см3, флаконы герметично закупорены пробками и завальцованы металлическими колпачками. Флаконы с раствором ГСО глюкозы упакованы в картонные коробки с этикетками.

Разработанные СО состава раствора глюкозы внесены в Государственный реестр (ГСО 9053—2008).

Применение стандартных образцов состава раствора глюкозы в лабораторной практике даст возможность проводить градуировку и поверку экспресс-анализаторов глюкозы и других приборов ферментативного типа, используемых для измерения молярной концентрации глюкозы в биологических жидкостях и водных растворах, что позволит улучшить диагностику и соответственно эффективность лечения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Закон РФ от 26. 06.2008 г. № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений»;

2. ГОСТ Р 8.563—96 ГСИ. Методики выполнения измерений;

3. Оказание научно-методической помощи при разработке и освоении серийного производства СО состава биологических материалов для целей здравоохранения: отчет о НИР рук. З. Н. Бабушкина — № ГР 01.900061024, Москва, 1990 г.

4. Анализатор глюкозы ферментативного типа. Разработка и испытание контрольного образца: отчет о НИР (ОВ НИИ ЭМ), рег. № Е 3381019853.

5. ГОСТ 8.315—97 ГСИ. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения.

6. ГОСТ 8.532—2002 ГСИ. Стандартные образцы состава веществ и материалов. Межлабораторная метрологическая аттестация. Содержание и порядок проведения работ.

7. Приказ МЗ РФ №45 от 7.02.2000 «О системе мер

по повышению качества клинических лабораторных исследований в учреждениях здравоохранения РФ».

8. МИ 2334—2002 Р. ГСИ Смеси аттестованные. Общие требования к разработке.

9. МИ 1992—88 ГСИ Метрологическая аттестация СО состава вещества и материалов по процедуре приготовления. Основные положения.

Авторы

БАБУШКИНА Зоя Николаевна

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник, доцент, член-корреспондент Метрологической академии, эксперт-метролог, зав. Учебным центром ФГУП УНИИМ. Имеет более 120 научных трудов, в том числе 2 авторских свидетельства на изобретение. Значительная часть работ посвящена вопросам метрологического обеспечения измерений в системе здравоохранения, разработке стандартных образцов состава биологических материалов, аттестации испытательного оборудования.

Адрес:

620000, г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, 4 Телефон: 8 (343) 350-22-70 E-mail: znb@uniim.ru