Ферментативные методы исследования
В настоящее время количество клинико-диагностических лабораторных исследований с каждым днем увеличивается. Вводятся новые или совершенствуется техника ранее применяемых методов лабораторных исследований, в частности методов определения гормонов, электролитов, активности ферментов и других биологически активных веществ. При таком интенсивном росте лабораторных исследований актуальными становятся автоматизация и механизация операций и приемов клинических и биохимических методов.
Впервые в 1957 г. фирмой «Technikon» в США был выпущен комплект приборов «Autoanalyser TechniKon». Он предназначен для определения концентрации какого-либо одного химического компонента в серии проб. С помощью входящих в его состав специализированных блоков можно выполнять до 80% различных лабораторных методов. Принцип действия автоанализатора состоит в том, что все реакции осуществляются в потоке проб, которые транспортируются по трубкам и разделяются воздушными прослойками. На рис. 97 приведена схема поточного автоанализатора.
Рис. 97. Поточный автоанализатор: 1 — пробирки с исследуемым материалом; 2 — пробоотборник; 3 — перистальтические насосы; 4 — линия подачи воздуха; 5 — подача разбавителя; 6 — подача реактива; 7 — смеситель; 8 — диализатор; 9 — термостат; 10 — слив отработанных жидкостей; 11 колориметр; 12 — цифропечатающее устройство; 13 — самописец
В начале 60-х годов созданы приборы, в которых выполнение технологических операций является дискретным, и они осуществляются в пробирках или ячейках. На рис. 98 показана схема такого автоанализатора.
Рис. 98. Дискретный автоанализатор: 1 - пробирки с исследуемым материалом; 2 — дозатор исследуемого материала; 3 — дозаторы реактивов; 4 - вращающийся коллектор с укрепленными на нем реакционными емкостями (при необходимости термостатируется); 5 — колориметр; 6 — транскриптор; 7 — цифропечатающее устройство; 8 — узел мойки
В последнее время разработаны центрифужные автоанализаторы, которые являются разновидностью дискретных автоматов. Преимущества центрифужных автоанализаторов — небольшие затраты времени на подготовку к работе и перенастройку, высокая производительность, малый расход биологических материалов и реагентов. С помощью встроенного компьютера возможна обработка получаемой информации. Недостатки этих анализаторов — сложность их изготовления и потребность в специальном оснащении предметами одноразового использования.
Дискретные автоанализаторы характеризуются мобильностью — свойством, необходимым одноканальным автоматам. В этом их преимущество по сравнению с поточными автоанализаторами.
В научно-исследовательских и клинико-диагностических лабораториях количество различных методов исследования наиболее рационально использование одноканальных анализаторов, состоящих из модулей, каждый из которых предназначен для выполнения отдельных аналитических процессов. На рис. 99 изображена общая схема автоанализатора «Техникон». С его помощью реализуется наибольшее число аналитических методов.
Рис. 99. Общая схема автоанализатора «Техникон»: 1 — штатив для проб; 2 — распределительный насос; 3 —- диализатор; 4 -— водяная баня; 5 — колориметр; 6 — регистрирующая установка
В СССР разработан и выпускается универсальный комплекс «БИАН» (биоанализатор). Это группа приборов, с помощью которых осуществляются различные операции при биохимических исследованиях. В состав каждого прибора входит универсальный измеритель «БИАН» и соответствующий функциональный преобразователь.
Отечественной промышленностью выпускается биохимический автомат «АБ-1» (рис. 100). С его помощью автоматически осуществляются биохимические исследования по определению глюкозы в крови и моче, общего белка, альбуминов, сывороточных ферментов, аспартатамино-трансферазы, аланинаминотрансферазы, лактатдегидрогеназы, щелочной фосфатазы, общего билирубина и холестерина.
Рис. 100. Биохимический автомат «АБ-1»
Среди клинических лабораторных исследований особое место занимает исследование крови. В этом разделе работы клинико-диагностических лабораторий все шире используются физико-химические методы и автоматические устройства. Среди анализаторов крови заслуживает внимания аппарат «Культер», модель S (рис. 101). С его помощью определяют семь параметров венозной и капиллярной крови.
Рис. 101. Внешний вид аппарата «Культер», модель S
Фирма «Амес» (США) выпускает фотоэлектрический анализатор крови для клинико-диагностических и других лабораторий лечебных учреждений. Анализатор позволяет определять общий белок, альбумины и глобулины, щелочную фосфатазу, билирубин, гемоглобин, креатинин, холестерин, глюкозу, мочевую кислоту и др.
Шведской фирмой «ЛКБ» выпускается автоанализатор ферментативной активности. С его помощью определяются аспартатаминотрансфераза, аланинаминотрансфераза и лактатдегидрогеназа.
В 70-х годах начали внедрять в лабораторную практику ультрамикроаналитические и микроаналитические системы. Применение этих систем ускоряет выполнение исследований и делает их более экономичными. В США была разработана ультрамикросистема «Zanz» фирмы «Бексан», в ФРГ — ультрамикросистемы фирмы «Эпендорф» (рис. 102). В указанные системы входят специальный фотоколориметр или микроспектрофотометр, микроцентрифуги, микропипетки и ультрамикропипетки, обычные и проточные микрокюветы, набор реактивов для микроанализа. Одна из подобных систем в нашей стране создана академиком А. А. Покровским.
Рис. 102. Ультрамикросистема фирмы «Эпендорф»
Нами разработаны устройства для автоматического и полуавтоматического выполнения ряда операций лабораторных исследований. Они сравнительно просты и могут быть смонтированы или изготовлены в клинико-диагностических и научно-исследовательских биохимических лабораториях. Внедрение их позволяет повысить интенсивность и экономичность лабораторных исследований и обойтись без дорогостоящих и еще дефицитных вышеописанных автоанализаторов.
Термостат для ферментативных исследований
При исследовании активности ферментов в биологическом материале очень важным условием является прекращение аутолитического разрушения ферментов с момента забора материала до фиксированного времени, от которого начинается определение по соответствующей методике. Обычно для этого используют жидкий азот. Но этот метод не пригоден для рутинных лабораторных клинических и биохимических исследований, в которых идет постепенное накопление материала (например, забор крови, других биологических жидкостей, органов и тканей умерщвленных животных, тканей на биопсию и др.). Нами сконструирован термостат, который позволяет устранить вышеуказанные недостатки (рис. 103).
Рис. 103. Термостат для ферментативных исследований: 1 - плексигласовый каркас (кожух); 2 - кран для слива воды; 3 - пенопластный (или из другого соответствующего теплоизоляционного материала) изолятор; 4 — пенопластовая крышка; 5 — перегородки для пробирки; 6 - пробирки
Дно пенопластового изолятора заливают парафином для лучшей изоляции и увеличения его прочности. Затем в термостат помещают перегородки 5. В гнезда перегородок насыпают мелкоизмельченный лед. После этого в них ставят пробирки 6 или другие сосуды, в которые забирают материал. Если же термостат используют для забора органов и тканей, то поступают следующим образом. В термостат без перегородок 5 насыпают мелкоизмельченный лед. В него ставят стеклянные бюксы или другие сосуды с крышками и заливают водой так, чтобы края сосудов или боксов выступали над уровнем воды на 3-5 мм. Термостат помещают в холодильник до полного замерзания воды в нем. После этого термостат готов к работе. Ткани для исследования помещают в бюксы или сосуды, которые перед тем выстилают целлофаном. Их сразу закрывают крышками и общей крышкой 4.
При использовании тканей для анализа их вынимают из бюксов вместе с целлофаном, который отделяют от них.
Предложенный термостат можно использовать также для термостатирования при температурах до 50°С. С этой целью в термостат заливают воду определенной температуры, которую время от времени меняют, пользуясь краном 2.
