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前言：

血糖监测作为POCT中最大的细分市场，经常被一些学者从POCT中单另出来加以讨论。普通消费者面对琳琅满目的血糖仪商品只能看个热闹，那么对于从业者怎么才能看出门道呢？

一、酶

血糖试条属于一种酶生物传感器，根据电子转移媒介的不同，可以将其分为三代。第一代酶生物传感器是以氧为中继体的电催化。但其相应信号与氧分压关系较大，溶解氧的变化可能引起电极响应的波动。为了改进第一代酶生物传感器的缺点，现在普遍采用的是第二代酶生物传感器，即介体型酶生物传盛器。其特点是电子通过一种叫做“电子（媒）介体”的东西进行传递。一言不合，咱们上张图。

上图为葡萄糖氧化酶（GOD）血糖仪工作原理。图中的电子中间体铁氰化钾即为上文提到的电子介体。从图中可以看到葡萄糖失去的电子经过葡萄糖氧化酶、电子介体的作用最终来到了电极的正极，而负极给出的电子则给到了电子介体—铁氰化钾（使之生成亚铁氰化钾），回路接通，电流与葡萄糖浓度相关。

可能有人会问，第三代酶生物传感器是怎么回事？那么恭喜您，您真是太适合做研发了，研发第三代酶生物传感器的任务就交给您了。言归正传，第三代酶生物传感器是酶与电极间进行直接电子传递，是生物传感器构造中的理想手段.这种传感器与氧或其它电子受体无关，无需媒介体，即所谓无媒介体传感器。但由于酶分子的电活性中心深埋在分子的内部，且在电极表面吸附后易发生变形，使得酶与电极间难以进行直接电子转移，因此采用这种方法制作生物传感器有一定难度.。

从上图可以看到，氧气竞争性的参与上述反应，生成双氧水，降低了相应信号，使测试结果偏低。不同海拔氧气分压不同，造成了检测结果的偏差。另外，静脉血、动脉血、毛细管血等的氧分压不同，检测结果也不相同。另外，葡萄糖氧化酶血糖仪技术的血糖监测系统还会与尿酸，对乙酰氨基酚、水杨酸、还原型谷胱甘肽、胆红素等药物和体内代谢产物反应，产生假性结果。

鉴于此一些公司推出了基于葡萄糖脱氢酶（GDH）的血糖仪，同样的套路，先上图。

与葡萄糖氧化酶相比，葡萄糖脱氢酶血糖仪不受血液或空气中氧分子的干扰。看起来似乎非常完美，但是葡萄糖脱氢酶特异性没有葡萄糖氧化酶高，可能会与麦芽糖、半乳糖、木糖等糖类反应，造成假性高值。这个问题引起了多起不良事件。各种原理血糖仪干扰情况见下表：

   

干扰物 原理分类	氧	麦芽糖	木糖
GOD	+	-	-
NAD-GDH	-	-	+
FAD-GDH	-	-	+
PQQ-GDH	-	+	+
Mut.Q-GDH	-	-	-

 

FDA收到的13份与GDH-PQQ血糖检测试纸相关的死亡报告，均受麦芽糖或其它非葡萄糖的糖类物质的干扰。FDA列举涉及此技术的厂家包括：罗氏诊断、雅培糖尿病健康、Home Diagnostics等。全球销量排名第一的强生的“稳豪”和“稳灵”两款血糖仪，也因测量单位问题，于2005年被FDA责令全世界召回；拜耳血糖仪在2007年也因计量误差在美国被召回。但罗氏在中国并没有召回计划。

2010年3月5日，在“优化医院设备科管理和血糖监测设备最新进展高峰论坛”上，罗氏诊断产品（上海）有限公司健康医护部总监张焱先生透露，罗氏诊断即将在中国上市的卓越金锐血糖试纸，将采用更为先进的葡萄糖脱氢酶技术（GDH-MUT）。

二、电子介体

电子介体，据其作用机理可分两大类。第一类，含有过渡金属元素的化合物或配合物，通过过渡金属的价态变化传递电子。第二类，通过分子中的特殊官能团的结构变化传递电子。如含大π键的环及与环相联并易打开与形成双键的结构。

过渡金属元素的化合物或配合物中，由于铁氰化钾既能接受还原态氧化酶的电子又能氧化脱氢的还原态辅酶（如：NADH），因此铁氰化钾成为血糖试条最常用的电子介体。但是铁氰化钾具有极佳的水溶性，极易从电极表面扩散到液相中，造成电极表面浓度的降低，影响响应信号。

钌、锇的配合物由于具有较高的电子转移速率常数，而被用做电子介体。因为其极化电位较低，减小了许多易氧化的电活性物质，如尿酸、抗坏血酸等的干扰，提高了电极的选择性。不仅如此，由于钉的电催化作用，电极的灵敏度也得到了提高。因此具有，有响应快、抗干扰能力强、响应电流值大及稳定性好等特点。因为这些优点，钌、锇的配合物在国外的一些血糖仪巨头的产品中多有使用。

而通过分子中的特殊官能团的结构变化传递电子的电子介体，如，四硫富瓦烯(TTF)和 电子受体如：四氰基奎诺二甲烷(TCNQ)，多见于文献，产品使用很少见。

三、电极数目

血糖试条至少需要两个电极：工作电极和对电极。由两个电极形成回路，产生电流捕捉电信号再换算成血糖浓度即得出准确血糖值。继续看图吧。

而更多的电极则具有下列功能：

●作为参比电极；

●排列在工作电极和对电极之后的电极，这样当此电极被样本接通时，工作电极和对电极一定被样本覆盖，提示加样量足够；

●将电极制作成插入仪器则被破坏，当试条被错误地第二次使用时，仪器可以识别出来；

●以不添加酶的电极作为空白电极，可以测量样品的电活性物质产生的电流，而从工作电极的电流响应中扣除，以消除干扰；

●“HCT（红细胞压积）校正电极"，是一种避免血液红细胞干扰修正血糖值的功能（属较高端功能）；

感温电极，测量样品的温度，从而进行温度校正。

电极数目不能简单的数试条的导线，因为有时一根电极分为两个导线，仅仅起到接通仪器的作用。请看下图：

更多的电极数，一般代表了更多的功能和更好的性能。因为在细小的血糖试条上加载多个电极本身就标志着更高的工艺水平。

四、电极材质

碳作为导体，广泛应用于血糖试条。但是碳的电阻较大，导线自身的电阻变化对试条的检测产生较大影响。另外，试条在储存过程中碳浆中的溶剂挥发，也将改变导线的电阻。

黄金电极有着出色的导电能力和抗腐蚀性，导电能力是石墨的1400倍。黄金电极可精准地探测到血样标本的温度，红细胞压积以及环境湿度，从而对温湿度和红细胞压积的变异导致血糖结果的偏差进行精准的修正。使用黄金电极是为了保证用户得到更准确的结果。

也有一些厂家采用金属氧化物、合金等制作电极，降低了成本，解决纯金电极硬度太低等问题。

小结：

从氧化酶、铁氰化钾、两（三）电极、碳电极到脱氢酶（甚至改性脱氢酶）、钌的配合物、多电极、金属电极，基本上相当从低粗土到高大上。这样对于一款血糖仪，我们不需要实验测试其精密度、准确度等性能指标，就可以大致判断其段位了。

最后需要说明的是：本方法不能代替临床试验。

作者：秋羽

简介：从事IVD研发多年，关注技术发展、行业动态。

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