Glucose diagnostics

NHÓM II
GVHD: PHẠM THỊ HẢI MIỀN






Welcome


Cấu trúc phân tử Glucose





II. KIỂM TRA ĐỊNH LƯỢNG GLUCOZƠ TRỰC TUYẾN

1. Phổ hồng ngoại gần :
– Vùng quang phổ hồng ngoại gần mở rộng từ 700 đến 2500
nm (0,7 đến 2,5 m) và có thể được sử dụng cho phép đo
định lượng của những nhóm chức hữu cơ, đặc biệt là nhóm
C–H, O–H, N–H và C=O.
– Phổ NIR truyền qua (NIRS) và phổ phản xạ được nghiên
cứu chủ yếu như một ứng dụng quang học cho việc kiểm tra
định lượng Glucozơ trực tuyến.



Sự hấp thụ của ánh sáng của một mẫu thử được định nghĩa là trừ

logarit của tỉ số giữa cường độ ánh sáng có mặt trong mẫu thử (I)
và cường độ của ánh sáng xuyên qua mẫu( I0 ):
A = - log (I/I0 ).


– Trong mục này, chúng ta sẽ tập trung thảo luận về ứng dụng của
NIRS đến kiểm tra trực tuyến Glucozơ trong những phản ứng sinh học và việc
nuôi cấy tế bào.
– Những ứng dụng này đại diện cho hầu hết những đòi hỏi của phép
đo Glucozơ trong việc ứng dụng NIR bởi vì những phương tiện liên quan
phức tạp và những phép phân tích tập trung liên quan thì thấp hơn đáng kể
so với những ứng dụng công nghiệp hiện nay.
– Những ứng dụng nuôi cấy tế bào yêu cầu bảo trì cẩn thận một số
nhân tố như pH, nhiệt độ và quan trọng là sự tập trung Glucozơ. Điều khiển
tự động hóa theo dõi liên tục sự tập trung Glucozơ trực tuyến dẫn đến kết
quả năng suất nuôi cấy được cải thiện và hiệu quả hơn. Phép đo quang học
Glucozơ bị phức tạp bởi những phương tiện nuôi cấy tế bào tự nhiên, chúng
chứa đựng những protêin, những hợp chất hữu cơ có trong protêin, những
hydrat cacbon và những chất dinh dưỡng nhỏ khác.


18.1


– Hơn nữa nhiệt độ của của mẫu cũng phải được kiểm sốt chặt
chẽ, bởi vì thậm chí chỉ với một sự thay đổi nhiệt độ nhỏ, sự hấp
thụ của quang phổ nền nước sẽ thay đổi, ảnh hưởng nghiêm
trọng đến tín hiệu đo Glucozơ.
– Hình 18.2 biểu diễn hiệu ứng của việc thay đổi nhiệt độ trên
phổ NIR của môi trường nuôi cấy tế bào.

May mắn, kỹ thuật như sự lọc số kết hợp với thiết bị thống kê
cao nhiều cỡ đã có khả năng để đền bù cho những mơ hình biến
đổi như vậy.


Phổ Raman
• Sớm đã có những nổ lực sử dụng quang phổ Raman để đo nồng độ
glucose trực tiếp trong dung dịch nước, huyết thanh, trong huyết
tương và đã đạt được nhiều thành cơng trong mơi trường nhân tạo.

• Tuy nhiên, nhiều cố gắng vận dụng những kỹ thuật này trong cơ thể
sống để đo toàn bộ lượng glucose trong máu đã gặp phải nhiều khó
khăn. Bởi vì tồn bộ máu và hầu hết các mơ đều có tính hấp thụ
cao; thêm vào đó hầu hết các mơ đều có nhiều các chất gây phá hủy
sự phát huỳnh quang và tán xạ Raman.
• Phổ Raman được đề nghị sử dụng để thu tín hiệu glucose từ thể dịch

của mắt.


Phổ Raman
• Lượng glucose của thể dịch phản ánh xấp xĩ 70% trong máu .
• Đối với phương pháp Raman, thể dịch của mắt tương đối khơng có tính
hấp thụ và chứa các phân tử tán xa Raman ít hơn nhiều so với máu .
• Khi được kích thích lên vùng hồng ngoại gần (700 đến 1300m) phổ
Raman ít gặp phải nền huỳnh quang hơn. Tuy nhiên, mặc dù nền huỳnh

quang giảm đi khi kích thích lên vùng hồng ngoại gần, thì năng lương

tín hiệu Raman cũng giảm. Vì thế muốn sử dụng phổ Raman thì ta phải
dùng ánh sáng lazer nhưng phải đảm bảo an toàn cho mắt người.


So sánh phổ Raman và phổ Hồng ngoại
Đặc điểm chung: Áp dụng

Rắn

Lỏng

Khí

Dung dịch


Khác nhau
Phổ Raman

Phổ IR

 Dao động Raman mạnh
nếu là liên kết hóa trị

 Dao động IR mạnh
nếu là liên kết ion

 Tỷ số khử phân cực
 Sự đối xứng của d.đ.
trong dung dịch

 Tăng cường độ dao
động của các nhóm mang
màu (Raman cộng hưởng)
 Chỉ cần một lượng
nhỏ mẫu

 Không xác định được
sự đối xứng trong dung
dịch (phân tử định hướng
ngẫu nhiên)


Khác nhau
Phổ Raman

Phổ IR

 Phổ Raman ít bị ảnh
hưởng bởi phổ dao động
của H2O

 Phổ IR bị ảnh hưởng
nhiều bởi sự hấp thu mạnh
của H2O

 Thu được phổ
Raman của các hợp chất
hút ẩm, nhạy khí khi đặt
trong ống thủy tinh

 Không thu được phổ
IR do ống thủy tinh hấp
thụ mạnh bức xạ IR

 Ghi hết vùng phổ
mà không cần thay đổi
chi tiết quang học do
phổ Raman hẹp

 Vùng phổ IR rất
rộng, muốn ghi hết phải
thay đổi chi tiết quang học


Hạn chế của phổ Raman
 Để quan sát tán xạ Raman, phải dùng nguồn laser công suất lớn
 gây sự nung nóng cục bộ và quang
phân ly
 Một số hợp chất phát huỳnh quang khi chiếu chùm laser
 Thu phổ quay và phổ dao động quay với độ phân giải cao trong
phổ Raman khó hơn trong phổ IR.

 Thiết bị Raman hiện đại đắt tiền hơn nhiều so với thiết bị FT-IR.


Một số phương pháp quang học khác
chuẩn đoán glucose
2. Dựa vào đặc tính quang học :
- Hệ số khúc xạ (RI) thường được dùng để đo nồng độ đường trong sirơ,mật
ong,mật mía ,các sản phẩm cà chua,và trong mứt.

- Hệ số khúc xạ của dung dich hyrat-cacbon ví dụ như glucose tăng thì nồng
độ glucose cũng tăng và như vậy nó được sử dụng để xác định lượng hydratcacbon trong đó.

- Chỉ số khúc xạ của một chất lỏng có thể đươc xác định dể dàng bằng cách đo
góc khúc xạ tại mặt phân cách giữa môi trường chất lỏng và mơi trường rắn
nào đó đã biết hệ số khúc xạ.


Một số phương pháp quang học khác
chuẩn đoán glucose
2. Dựa vào đặc tính quang học :
- Hệ số khúc xạ cũng phụ thuộc vào nhiệt độ của chất lỏng và bước
sóng của ánh sáng vì vậy cho nên phương pháp này cần được thực
hiện ở nhiệt độ 20 độ C và bước sóng tương ứng là 589.3nm
-Phương pháp này nhanh gọn nhẹ có thể chế tạo như một dụng cụ
cầm tay.