Tầm quan trọng của nước cho xét nghiệm y khoa

Tầm quan trọng của nước cho xét nghiệm y khoa

Trong phòng xét nghiệm y khoa, nước là yếu tố then chốt.

Có hai lý do quan trọng giải thích tầm quan trọng của nước trong môi trường y khoa: sự cần thiết phải tuân thủ các chỉ tiêu hoặc hướng dẫn (ví dụ: các tiêu chuẩn của Viện Tiêu chuẩn Phòng thí nghiệm và Y khoa® - CLSI®) và sự nhạy cảm của chính các chất hóa học đối với chất lượng nước.

Hướng dẫn CLSI® được viết ra để đảm bảo sử dụng mức độ tinh khiết cơ bản của nước để các xét nghiệm sinh hóa có thể được thực hiện một cách an toàn.

Được chia thành ba phần, bản trình bày này cung cấp phân tích toàn diện về các yêu cầu về độ tinh khiết của nước đối với các loại xét nghiệm khác nhau, mô tả ngắn gọn về các công nghệ lọc và cách chúng có thể được kết hợp để đạt hiệu quả tối ưu, cũng như một cuộc thảo luận ngắn về vai trò của nước trong quá trình kiểm soát chất lượng.

Yêu cầu chất lượng nước đối với phòng xét nghiệm y khoa

Trước khi thảo luận về các ứng dụng sinh hóa cụ thể, cần lưu ý rằng các yêu cầu cơ bản về nước trong phòng xét nghiệm y khoa bao gồm:

• Loại bỏ các chất có thể làm tắc đầu dò hoặc van điều khiển và cản trở việc phát hiện quang phổ
• Kiểm tra mức silica (chất hút ẩm) để ngăn chặn sự hình thành cặn trong đầu dò, điều này có thể thay đổi thể tích phân phối
• Giảm số lượng chất hữu cơ và các phân tử đa sắc như axit humic và axit fulvic, những chất có đặc tính hấp thụ tia cực tím và huỳnh quang cao

Các xét nghiệm Hóa học, Điện phân, Lipid và Protein tổng quát

Các xét nghiệm hóa học, điện giải, lipid và protein tổng quát nhằm đo lường các ion (ví dụ: Ca, K, Na, Cl) và các phân tử hữu cơ (glucose, axit amin, lipid, v.v.).

Các loại ảnh hưởng trong các xét nghiệm này bao gồm:

• Các ion trong nước
• Vi khuẩn giải phóng các ion và các phân tử hữu cơ

Các xét nghiệm này yêu cầu chất lượng nước có:

• Hàm lượng ion thấp (điện trở suất cao)
• Số lượng vi khuẩn thấp

Xét nghiệm enzyme

Mục đích của các xét nghiệm enzyme là để đo sự hiện diện và hoạt động của các enzyme khác nhau tham gia vào các quá trình sinh hóa quan trọng.

Các ảnh hưởng trong các xét nghiệm này bao gồm:

• Vi khuẩn giải phóng các enzyme và ion có hoạt động tương tự như các enzyme được định lượng
• Các ion, một trong số đó được sử dụng làm cùng nhân tố (ví dụ: Mg, Zn), trong khi một số là chất ức chế enzyme (ví dụ, Cd, Pb)
• Nồng độ hữu cơ cao, chẳng hạn như axit carboxylic, có thể liên kết với một số enzyme hoạt động và tạo phức với kim loại cùng nhân tố

Các xét nghiệm này yêu cầu chất lượng nước có:

• Số lượng vi khuẩn thấp
• Hàm lượng ion thấp (điện trở suất cao)
• Tổng carbon hữu cơ thấp (TOC)

Xét nghiệm miễn dịch enzyme

Lĩnh vực hóa học miễn dịch đặc biệt này cung cấp thông tin quan trọng về các dấu ấn sinh học khác nhau và các chỉ số của các bệnh cụ thể (tim mạch, điều hòa tuyến giáp).

Các nguồn gây nhiễu trong các xét nghiệm này bao gồm:

• Vi khuẩn tạo ra các enzyme có hoạt động tương tự như các enzyme được sử dụng trong bộ khuếch đại ghép tầng (photphataza kiềm, oxy hóa acid amin) hoặc phương pháp dò tìm (photphataza kiềm)
• Các ion, một trong số chúng được sử dụng làm cùng yếu tố enzyme (ví dụ: Mg, Zn), trong khi các ion khác là chất ức chế enzyme (ví dụ, Cd, Pb)
• Nồng độ hữu cơ cao, nơi các chất hữu cơ có thể cản trở quá trình liên kết, ức chế các enzyme và cản trở việc phát hiện huỳnh quang

Các xét nghiệm này yêu cầu chất lượng nước với:

• Số lượng vi khuẩn thấp
• Hàm lượng ion thấp (điện trở suất cao)
• TOC thấp

Các xét nghiệm giám sát độc tính và thuốc trị liệu (TDM)

Các xét nghiệm về độc chất và TDM có thể được thực hiện bằng hai phương pháp phân tích chính: phương pháp xét nghiệm miễn dịch và sắc ký. Đối với phương pháp xét nghiệm miễn dịch, các yêu cầu về chất lượng nước tương tự như các tiêu chí đã mô tả trước đây.

Đối với các phương pháp dựa trên sắc ký lỏng và kỹ thuật ghép nối khối phổ, yêu cầu chính là mức chất hữu cơ rất thấp (thường nhỏ hơn 5 ppb TOC). Các tổ chức có thể tác động đến kỹ thuật sắc ký bằng cách giảm tuổi thọ của cột, gây nhiễu nền và tạo ra các đỉnh ma.

Phân tích yếu tố vi lượng

Một số kim loại chuyển tiếp (ví dụ, Cr, Mn, Mb, Co) và kim loại nặng (ví dụ, Pb, Hg) là độc hại. Các kim loại này được phân tích trong kiểm tra sức khỏe lao động đặc thù và trong trường hợp bệnh tật. Mức độ của các nguyên tố khác, chẳng hạn như selen hoặc iốt, rất nguy hại đối với sức khỏe. Vì vậy, báo cáo dữ liệu chính xác là đặc biệt quan trọng.

Các phương pháp được sử dụng bao gồm hấp thụ nguyên tử  AAS và phân tích vết kim loại ICP-MS.

Các ảnh hưởng trong các xét nghiệm này bao gồm:

• Các ion, vì đây là các nguyên tố đang được định lượng
• Vi khuẩn tạo ra các ion

Các xét nghiệm này yêu cầu chất lượng nước với:

• Hàm lượng ion rất thấp (điện trở suất 18,2 MΩ · cm)
• Số lượng vi khuẩn thấp

Xét nghiệm liên kết axit nucleic

Mặc dù vẫn được coi là kỹ thuật mới nổi, nhưng các phương pháp sinh học phân tử này đã được chứng minh là rất có giá trị trong việc xác định và nhận biết bệnh di truyền. Nói chung, các yêu cầu áp dụng đối với nước được sử dụng trong lĩnh vực gen cũng áp dụng đối với nước được sử dụng bởi các phòng xét nghiệm y khoa thực hiện các loại xét nghiệm này.

Các ảnh hưởng trong các xét nghiệm này bao gồm:

• Các ion, ví dụ, phot-phat và nhiều ion hóa trị hai có thể liên kết với axit nucleic và cản trở quá trình liên kết
• Các axit hữu cơ, đặc biệt là các axit carboxylic và các dẫn xuất phosphate có thể bắt chước các axit nucleic và cản trở quá trình liên kết
• RNA và DNA
• Các nuclease có thể làm suy giảm DNA và RNA đang được phân tích
• Vi khuẩn, giải phóng nucleic, DNA, RNA, ion và axit hữu cơ

Các xét nghiệm này yêu cầu chất lượng nước với:

• Mức độ ion thấp (điện trở suất 18,2 MΩ · cm)
• Số lượng vi khuẩn thấp
• TOC thấp
• Nước không chứa nucleic (sử dụng siêu lọc trong quá trình thanh lọc)

Tóm lược

Sau khi xem xét các xét nghiệm khác nhau và độ nhạy của chúng với các chất gây nhiễm, rõ ràng là các ion và vi khuẩn cần được duy trì ở mức thấp nhất có thể đối với hầu hết các xét nghiệm được thực hiện trong các phòng xét nghiệm y khoa.

Điều này hoàn toàn phù hợp với các khuyến nghị hướng dẫn của CLSI® (điện trở suất> 10 MΩ · cm, vi khuẩn <10 CFU / mL đối với nước thuốc thử phòng xét nghiệm y khoa - CLRW).

Đối với các phòng thí nghiệm chọn làm việc với nước cấp cho dụng cụ (IFW) có thông số kỹ thuật khác với CLRW, chúng tôi khuyên bạn nên theo dõi số lượng vi khuẩn để đáp ứng các thông số kỹ thuật của vi khuẩn CLRW.

Một số chất gây nhiễm khác, chẳng hạn như chất hữu cơ và các sản phẩm phụ của vi khuẩn, cũng nên được coi là những nguy cơ tiềm ẩn trong nhiều xét nghiệm thông thường.

Trong khi hướng dẫn CLSI® khuyến nghị mức chất hữu cơ không quá 500 ppb, thì nên giảm TOC xuống mức thấp đối với hầu hết các xét nghiệm. Trong một số ngành hóa học đặc biệt (nghiên cứu về chất độc, xét nghiệm phân tử), các dụng cụ và công nghệ được sử dụng yêu cầu mức TOC cực thấp (<5 đến 10 ppb) và sử dụng nước thuốc thử đặc biệt (SRW). Nồng độ silica cần được xem xét về tác động lâu dài của nó đối với thiết bị. Ngoài ra, có thể theo dõi mức silica trên cơ sở xác định.

Công nghệ kiểm định

Một sự kết hợp của các công nghệ lọc nước được sử dụng trong thiết lập phòng xét nghiệm y khoa. Kỹ thuật này làm giảm mức độ ô nhiễm và cũng đảm bảo rằng nước được phân phối đến máy phân tích y khoa có chất lượng không đổi.

Sau đây là mô tả về các kỹ thuật lọc nước này và vai trò của chúng trong phòng xét nghiệm y khoa.

• Lọc thô giúp giảm tải số lượng hạt đi vào.
• Lọc than hoạt tính được sử dụng để khử các tác nhân oxy hóa (clo, cloramin, flo) có trong nước máy để tránh sự phát triển của vi sinh vật.
• Lọc thẩm thấu ngược (RO), một công nghệ dựa trên màng lọc đã trở thành một kỹ thuật lọc xử lý trước tiêu chuẩn, được sử dụng để giảm tải các ion, chất hữu cơ, chất keo và hạt. Tuy nhiên, RO loại bỏ một phần trăm chất gây ô nhiễm. Do đó, chất lượng nước RO dễ bị thay đổi, tùy thuộc vào sự thay đổi hàng ngày và theo mùa của chất lượng nước máy.
• Để có được chất lượng nước ổn định hơn và loại bỏ các biến thể, khử ion bằng điện (EDI) hiện đã được đưa vào các hệ thống lọc. EDI loại bỏ các ion (vô cơ và hữu cơ). Công nghệ này sử dụng màng bán thấm anion và cation có chọn lọc và nhựa trao đổi ion (IEX) được tái sinh liên tục với một dòng điện nhỏ. Không cần bảo trì cho công nghệ này. Nước sau khi xử lý RO-EDI có điện trở suất thường> 10 MΩ · cm và mức TOC <50 ppb (phép đo ngoại tuyến).
• Ở giai đoạn này trong quá trình lọc, nước được lưu trữ tạm thời trong một bể chứa. Tùy thuộc vào các xét nghiệm, máy xét nghiệm và phòng thí nghiệm, nước này có thể được sử dụng trực tiếp để cấp cho máy phân tích hoặc nó có thể được làm sạch thêm. Quá trình lọc bổ sung được sử dụng để đạt được nước CLRW liên quan đến nhựa trao đổi ion (IEX), loại bỏ các ion xuống mức rất thấp.
• Kiểm soát vi khuẩn có thể đạt được trong hệ thống lọc nước và máy xét nghiệm bằng nhiều phương tiện, bao gồm màng lọc (0,22 μM), tia UV diệt khuẩn 254 nm và khử trùng bằng hóa chất (axit peracetic, thuốc tẩy, clo dioxide).
• Thông thường, một màng lọc 0,22 μM được đặt ở đầu ra của hệ thống lọc để ngăn vi khuẩn phát tán khỏi hệ thống lọc. CLSI® khuyến nghị bước lọc 0,22 μM cuối cùng này để sản xuất nước CLRW. Đèn UV 254 nm cũng được sử dụng để khử hoạt tính của vi khuẩn trong nước tinh khiết. UV trong dòng cũng như UV trong bể chứa là những cách hiệu quả để kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn và ngăn ngừa sự tích tụ của màng sinh học trong bể chứa.
• Gần đây, lọc siêu sạch đã được đề xuất như một phương pháp loại bỏ các sản phẩm phụ của vi khuẩn (phosphatase kiềm, nội độc tố) có ý nghĩa trong xét nghiệm miễn dịch.5

	Hóa học nói chung	Enzymes	Độc chất học TDM	EIA	Phần tử theo dõi	Kiểm tra phân tử	Dụng cụ phân tích *	Công nghệ lọc
Ion	x	x	x	x	x	x		RO, khử ion bằng điện EDI, nhựa trao đổi ion (IEX)
Chất hữu cơ		x	x	x		x	x	RO, AC, UV185/254
Vi khuẩn	x	x	x	x	x	x	x	0.22 μM lọc, UV254, hóa chất
Sản phẩm phụ của vi khuẩn		x		x		x		UF
Vật rất nhỏ							x	Lọc (0.45; 0.1; 0.22 μM; RO, UF)
Silica							x	RO, khử ion bằng điện EDI, nhựa trao đổi ion (IEX)

 

Bảng 1: Độ nhạy của các loại xét nghiệm y khoa khác nhau đối với các chất gây ô nhiễm nước và các công nghệ được sử dụng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm này

* Tác động cơ học lên chất lỏng của dụng cụ.

RO: thẩm thấu ngược, EDI: khử ion bằng điện, IEX: nhựa trao đổi ion, UF: lọc siêu sạch, AC: than hoạt tính, EIA: xét nghiệm enzyme miễn dịch, TDM: giám sát thuốc điều trị.

Sự kết hợp điển hình của các công nghệ sẽ là [bộ lọc RO-IEX- 0,22 μM], [bộ lọc RO-EDI-0,22 μM] và [bộ lọc RO-EDI-IEX-0,22 μM].

Như đã giải thích ở trên, nhựa trao đổi enzyme IEX có thể là lựa chọn và nhiều máy xét nghiệm y khoa đã được trang bị hệ thống thanh mà không bao gồm mô-đun EDI.

Việc lựa chọn công nghệ lọc phụ thuộc vào chất lượng nước cần thiết hoặc là sự lựa chọn, và phụ thuộc vào lượng nước cần thiết hàng giờ để cung cấp cho máy xét nghiệm y khoa.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng cả hai giải pháp sử dụng EDI đều cho phép giảm đáng kể chi phí vận hành, vì cần ít IEX hơn để sản xuất nước có điện trở suất cao.

Mô-đun EDI tự tái tạo và không đóng góp vào chi phí vận hành.

Đối với các ngành hóa học đặc biệt, chẳng hạn như độc chất học và các xét nghiệm dựa trên axit nucleic, cũng có các công nghệ lọc nước khác.

Các hệ thống lọc nước cụ thể có thể kết hợp IEX, than hoạt tính, lọc siêu sạch (UF) và tia cực tím UV (UV185 / 254) thường được lựa chọn cho các loại thí nghiệm này.

Vai trò của nước trong quá trình kiểm soát chất lượng

Kiểm soát chất lượng (QC) là một trong những thành phần của hệ thống đảm bảo chất lượng.

QC được sử dụng để giám sát các quá trình phân tích, giúp phát hiện các lỗi phân tích và ngăn chặn việc báo cáo các giá trị không chính xác.

Một số yếu tố trước khi phân tích (chuẩn bị, thu thập và xử lý mẫu) rất khó theo dõi, vì chúng xảy ra bên ngoài phòng thí nghiệm.

Ngược lại, các yếu tố phân tích có thể được kiểm soát và tối ưu hóa để giảm số lần thử nghiệm thất bại (sai hiệu chuẩn, sai số cao) và việc đưa ra kết quả sai sót.

Được sử dụng trong hầu hết các xét nghiệm, nước là thuốc thử chính trong hóa học y khoa. Chất lượng nước cần được giám sát như các biến số khác, chẳng hạn như hiệu chuẩn thiết bị và sự thay đổi của từng lô.

Bảo trì phòng bệnh trên hệ thống lọc và tuân thủ các hướng dẫn CLSI® CLRW là những cách để giảm thiểu các vấn đề trong xét nghiệm.

Việc tránh chất lượng nước kém trong các thiết bị xét nghiệm phân tích y khoa, đặc biệt là về số lượng vi khuẩn, nên được chú trọng rõ ràng trong hệ thống QC tổng thể của các phòng xét nghiệm y khoa.

Trong khi nhiều phòng thí nghiệm tuân thủ các khuyến nghị của CLSI®, nếu nước được lưu trữ trong máy phân tích y khoa, thường trở thành nguồn ô nhiễm.

Việc giảm số lượng vi khuẩn ở đầu vào của máy phân tích (thường <10 CFU / mL) làm giảm nguy cơ nhiễm bẩn bên trong máy phân tích xét nghiệm và nguồn gây ảnh hưởng trong các xét nghiệm.

Sau khi bảo quản, nước dùng trong cuvette để pha loãng thuốc thử, rửa van ống, ống dẫn và kim tiêm không còn là nước cấp CLSI®.

Bình chứa lưu trữ được lắp đặt trong máy phân tích y khoa thường không thể xả sạch và không có nguồn UV để giảm sự phát triển của vi khuẩn.

Bể chứa không được vệ sinh và bảo dưỡng thường xuyên, và ở giai đoạn này, chất lượng nước hiếm khi được kiểm soát.

Trong khi các phòng thí nghiệm tuân thủ các hướng dẫn của CLSI® để đảm bảo chất lượng nước tối thiểu, nước thường được phép phân giải trước khi sử dụng thực tế.

 Phần kết luận

Nước tác động đến các xét nghiệm y khoa theo nhiều cách. Trong phòng xét nghiệm y khoa, một thói quen tốt là coi nước như một chất phản ứng.

Do đó, cần quan tâm đến chất lượng nước cần thiết để chạy các thử nghiệm khác nhau trong phòng thí nghiệm và để xử lý nước.

Thiết kế, lựa chọn và bảo trì các đơn vị lọc nước theo cách phù hợp có thể giảm thiểu các vấn đề liên quan đến chất lượng nước trong các thử nghiệm y khoa và thời gian ngừng hoạt động của thiết bị.

Xem thêm: Nước cất cho phòng thí nghiệm, phòng khám, bệnh viện

Tham khảo:

https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/technical-article/clinical-testing-and-diagnostics-manufacturing/diagnostic-immunohistochemistry/water-for-clinical-chemistry