Qui, presentiamo un protocollo per la raccolta di spettri Raman confocali da soggetti umani in studi clinici combinati con approcci chemiometrici per la rimozione degli outlier spettrali e la successiva estrazione di caratteristiche chiave.
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Articolo metodologico
Risolvere acqua, proteine e lipidi da In Vivo Confocal Raman Spectra di Stratum Corneum attraverso un approccio chemiometrico
* These authors contributed equally
In questo articolo
Sommario
Abstract
Lo sviluppo di questo metodo spettroscopico Raman confocale in vivo consente la misurazione diretta di acqua, proteine e lipidi con risoluzione di profondità nei soggetti umani. Queste informazioni sono molto importanti per le malattie legate alla pelle e caratterizzano le prestazioni dei prodotti per la cura della pelle. Questo protocollo illustra un metodo per la raccolta di spettri confocali Raman e la successiva analisi del set di dati spettrale sfruttando la chemiometria. L'obiettivo di questo metodo è quello di stabilire un protocollo standard per la raccolta dei dati e fornire indicazioni generali per l'analisi dei dati. La pre-elaborazione (ad esempio, la rimozione degli spettri anomali) è una fase critica nell'elaborazione di set di dati di grandi dimensioni da studi clinici. Ad esempio, forniamo indicazioni basate sulla conoscenza preliminare di un set di dati per identificare i tipi di outlier e sviluppare strategie specifiche per rimuoverli. Viene eseguita un'analisi dei componenti principali e gli spettri di carico vengono confrontati con gli spettri dei materiali di riferimento per selezionare il numero di componenti utilizzati nell'analisi finale della risoluzione della curva multivariata (MCR). Questo approccio ha esito positivo per l'estrazione di informazioni significative da un set di dati spettrale di grandi dimensioni.
Introduzione
Negli studi clinici, la spettroscopia Raman confocale in vivo ha dimostrato la sua capacità unica di determinare lo spessore dello strato di corneo e il contenuto d'acqua1,2,3,4e di tracciare la penetrazione materiali attivi applicati topicamente alla pelle5,6. Come approccio non invasivo, la spettroscopia confocale Raman rileva i segnali molecolari in base alle modalità vibrazionali. Pertanto, l'etichettatura non è necessaria7. La spettroscopia Raman confocal....
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Protocollo
Questo studio è stato approvato dal comitato di revisione istituzionale dell'Ospedale pediatrico di Pechino in conformità con le linee guida etiche della Dichiarazione di Helsinki del 1975. È stato condotto secondo le linee guida ICH per la buona pratica clinica. Lo studio ha avuto luogo da maggio a luglio 2015.
1. Collezione di spettri Raman confocali in vivo da soggetti umani con dermatite atopica
- Includere argomenti conformi ai seguenti criteri.
- Includere soggetti di età compresa tra 4 e 18 anni.
- Includere soggetti con dermatite atopica da lieve a moderata (punteggio di 2 o 3 secondo la valutazione globale de....
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Risultati
In questo studio clinico, sono stati raccolti spettri Raman confocali in vivo da 28 soggetti dai 4 ai 18 anni. Un totale di 30.862 spettri Raman sono stati raccolti con il protocollo di raccolta dati di cui sopra. Questo set di dati spettrale di grandi dimensioni contiene outlier spettrali del 20%, come illustrato nella figura 4A. Gli spettri outlier basso segnale-rumore sono stati rimossi dopo aver determinato la superficie della pelle, seguito dalla PCA per identificare gli spettri con.......
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Discussione
Durante la raccolta dei dati, come descritto nei paragrafi 2 e 3 del protocollo, ogni profilo di profondità è stato raccolto in un'area con contatto tra la finestra dello strumento e la pelle trovando le aree più scure dalle immagini microscopiche evidenziate nei cerchi rossi in Figura 2C. Una volta individuate queste aree, è stato fondamentale iniziare il profilo di profondità sopra la superficie della pelle per determinare con precisione la posizione della superficie dell.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori riconoscono molto il sostegno finanziario del dipartimento di assistenza alla pulizia della pulizia aziendale. Vogliamo esprimere la nostra gratitudine ai direttori associati analitici Ms. Jasmine Wang e Dr. Robb Gardner per la loro guida e supporto e la signora Li Yang per il suo aiuto sulla raccolta dei dati.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Albumina sierica bovina Colesterolo | Sigma-Aldrich | ||
| Colesterolo | Sigma-Aldrich | ||
| 3-solfato di sodio | Sigma-Aldrich | ||
| D-Eritro-Diidrosfingosina | Sigma-Aldrich | ||
| DI acqua | Purificata con Milipore (18.2MΩ) | ||
| Analizzatore cutaneo Gen2-SCA | River Diagnostics, Rotterdam, Paesi Bassi | Gen2 | |
| Matlab 2018b | Mathwork | 2018b | |
| N-behenoyl-D-eritro-sfingosina | Avanti Polar Lipids, Inc. | ||
| N-Lignoceroil-D-eritro-sfinganina(ceramide) | Avanti Polar Lipids, Inc. | ||
| Acido oleico | Sigma-Aldrich | ||
| Acido palmitico | Sigma-Aldrich | ||
| Acido palmitoleico | Sigma-Aldrich | ||
| PLS_Toolbox versione 8.2 | Eigenvector Research Inc. | 8.2 | |
| RiverICon | River Diagnostics, Rotterdam, Paesi Bassi | versione 3.2 | |
| Squalene | Sigma-Aldrich | ||
| Acido stearico | Sigma-Aldrich |
Riferimenti
- Caspers, P., Lucassen, G., Bruining, H., Puppels, G. Automated depth - scanning confocal Raman microspectrometer for rapid in vivo determination of water concentration profiles in human skin. Journal of Raman Spectroscopy. 31 (8-9), 813-818 (2000).
- Crowther, J., et al.
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Ristampe e permessi
