Dynamische Elektrochemie: eine innovative Methode zur hochqualitativen Blutglukosemessung

Zusammenfassung

In den letzten 70 Jahren wurden diverse Methoden entwickelt um die Glukosekonzentration im Blut zu messen. Aktuell werden vorrangig enzymatische Methoden verwendet, die eine rasche und spezifische Glukosemessung in kleinen Blutvolumina ermöglichen. Dabei haben sich v. a. die Methoden durchgesetzt, bei denen über Mediatoren ein elektrisches Signal elektrochemisch gemessen wird. Die technische Entwicklung ist weit vorangeschritten und ermöglicht die Produktion von sehr kleinen Blutzuckermessgeräten, die zahlreiche bedienerfreundliche Zusatzfunktionen beinhalten. Die Qualität mit der Blutglukose gemessen werden soll, d. h. die Genauigkeit und Präzision dieser Messung, ist in einer Norm (die gerade aktualisiert wird) festgelegt. Viele, aber bei weitem nicht alle Geräte erfüllen diesen Standard. Die Gründe warum Messgeräte diese Qualitätsvorgaben zur Blutglukosemessung nicht erfüllen, sind durch diverse mögliche präanalytische und analytische Fehlerquellen bedingt. Bei den meisten handelsüblichen Geräten wird im Verlauf der enzymatischen Reaktion nur zu einem Zeitpunkt eine elektrochemische Messung durchgeführt, d. h. die Strommenge ermittelt, die im Verhältnis zur Anzahl der in der Blutprobe vorhandenen Glukosemoleküle steht. Ziel einer Weiterentwicklung der klassischen Elektrochemie, der dynamischen Elektrochemie, ist es, durch gezielte Variation des Eingangssignals, eine flexible Messdauer und mehrere Messungen pro Bestimmung der Glukosekonzentration in einer Probe, etwaige Störfaktoren zu erfassen und mittels Korrekturfaktoren und spezieller Algorithmen für diese zu korrigieren. Werden diese Erwartungen erfüllt, so könnte diese neuartige Methodik zur weiteren Verbesserung der Messqualität bei der Blutzuckerselbstmessung beitragen.

Abstract

During the last 70 years several methods for measuring blood glucose have been developed. Nowadays enzymatic methods are predominantly used, which allow a fast and specific determination of glucose in small blood samples. Those methods which use electrochemical measurements achieved greatest acceptance. Technical developments are gone forward and allow production of very small blood glucose meters with additional user-friendly functions. Quality of self-monitoring of blood glucose, i. e. accuracy and precision, is based on a quality standardization (which becomes updated at the moment). Several, but definitely not all available glucose meters reach the quality standardization. Reasons for failing to achieve these specifications are several possible pre-analytical and analytical error sources. The majority of blood glucose meters only perform one electrochemical measurement during the enzymatic reaction (i. e. measurement of current, which should be proportional to the glucose concentration in the sample). An advancement of the classical electrochemistry, the dynamic electrochemistry, aims to identify various error sources by variation of applied current, time for measuring and several individual analyses during one glucose measurement and to control for them using correction factors and algorithms. If these expectations will be met, this innovative method might support further improvements in the quality of self-monitoring of blood glucose.

Schlüsselwörter

Blutzuckerselbstkontrolle - Blutglukosemessung - Blutzuckermessgerät - dynamische Elektrochemie - Innovation

Key words

self-monitoring of blood glucose - blood glucose measurement - blood glucose meter - dynamic electrochemistry - innovation

• Literatur

• 1 Walford S, Gale EA, Allison SP et al. Self-monitoring of blood-glucose. Improvement of diabetic control. Lancet 1978; 1: 732-735
• 2 Danowski TS, Sunder JH. Jet injection of insulin during self-monitoring of blood glucose. Diabetes Care 1978; 1: 27-33
• 3 Kempf K, Heise T, Martin S. Blutzuckermessgeräte zum Eigengebrauch – Möglichkeiten und Fehlerquellen bei der Selbstmessung. InfoDiabetologie 2009; 3: 38-42
• 4 Freckmann G, Haug C, Heinemann L. Blutzuckerselbstmessung heute – Sind alle Geräte gleich?. Diabetes, Stoffwechsel und Herz 2011; 20: 235-241
• 5 Hönes J, Müller P, Surridge N. The technology behind glucose meters: test stripes. Diabetes Technol Ther 2008; 10: S-10-S-26
• 6 Freckmann G, Baumstark A, Jendrike N et al. System accuracy evaluation of 27 blood glucose monitoring systems according to DIN EN ISO 15197. Diabetes Technol Ther 2010; 12: 221-231
• 7 International Organization for Standardization. In Vitro Diagnostic Test Systems. Requirements for Blood-Glucose Monitoring Systems for Self-Testing in Managing Diabetes Mellitus. Geneva: 2003 Reference Number ISO 15197
• 8 Heinemann L, Freckmann G. Genauigkeit bei der Blutglukosemessung – Was bringt eine Verschärfung der Anforderungen?. Diabetes Kompendium 2011; 6: 34-40
• 9 Koschinsky T. Genauigkeit der Blutglukosemessung – aktuelle Anforderungen und Interferenzen. Hintergründe zu Messdifferenzen und Messverfahren bei der patientennahen Blutglukosemessung. Diabetologie und Stoffwechsel 2011; 6: 43-47
• 10 Ginsberg BH. Factors affecting blood glucose monitoring: sources of errors in measurement. J Diabetes Sci Technol 2009; 3: 903-913
• 11 Bamberg R, Schulman K, MacKenzie M et al. Effect of adverse storage conditions on performance of glucometer test strips. Clin Lab Sci 2005; 18: 203-209
• 12 Oberg D, Ostenson CG. Performance of glucose dehydrogenase-and glucose oxidase-based blood glucose meters at high altitude and low temperature. Diabetes Care 2005; 28: 1261
• 13 Heinemann L. Quality of glucose measurement with blood glucose meters at the point-of-care: relevance of interfering factors. Diabetes Technol Ther 2010; 12: 847-857
• 14 Pfützner A, Harzer O, Musholt PB et al. Performance of blood glucose measurement systems influenced by interfering substances. Diabetes, Stoffwechsel und Herz 2009; 18: 387-392
• 15 Tang Z, Lee JH, Louie RF et al. Effects of different hematocrit levels on glucose measurements with handheld meters for point-of-care testing. Arch Pathol Lab Med 2000; 124: 1135-1140
• 16 Thirup P. Haematocrit: within-subject and seasonal variation. Sports Med 2003; 33: 231-243
• 17 Szygula Z. Erythrocytic system under the influence of physical exercise and training. Sports Med 1990; 10: 181-197
• 18 Iyengar S, Hall EA. Phasor transform to extract glucose and ascorbic acid data in an amperometric sensor. Analyst 2000; 125: 1987-1992
• 19 Iyengar S, Hall EAH. Applying immittance spectroscopy to monitoring hydrogen peroxide in the presence of ascorbic acid. Part I: Theoretical considerations. Electroanalysis 2010; 13: 437-444
• 20 Schipper C, Musholt PB, Forst T et al. Die Dynamische-Elektrochemie-basierte Technologie des neuen BG*STAR-Blutzuckermessgerätes eliminiert Hämatokrit-induzierte Interferenzen. Diabetologie und Stoffwechsel 2011; 6: P226
• 21 Musholt P, Schipper C, Thomé N et al. Dynamic electrochemistry corrects for hematocrit interference on blood glucose determinations with patient self-measurement devices. J Diabetes Sci Technol 2011; 5: 1167-1175
• 22 Chlup R, Doubravova B, Peterson K et al. Wavesense technology glucometer Linus for routine self-monitoring and clinical practice. Acta Diabetol 2011; 48: 35-40
• 23 AgaMatrix. AgaMatrix Internal System Accuracy Report. Study in accordance with the requirements of ISO 15197. Data on file at AgaMatrix (Daten der CEZertifizierung). 2001
• 24 AgaMatrix. Aggregate data from 59 lots of BGStarR Test Strips compiled from 13 clinical studies. Data on file at AgaMatrix (Daten der CE-Zertifizierung). 2011
• 25 Pfützner A, Mitri M, Sachsenheimer D et al. Clinical Accuracy of the patient self-testing blood glucose meters BGStarR and iBGStarR. Proc ADS & ADEA Ann Meeting; 2011: 266
• 26 Iyengar S, Wiley M, Nadeau D. Performance of the WaveSense^TM-Enabled Glucose Monitoring System Across Multiple Lots. Diabetes, Stoffwechsel und Herz 2007; 1: 15-20