화학 측정 접근을 통해 지층 각막의 생체 내 공초점 라만 스펙트럼에서 물, 단백질 및 지질을 해결

요약

여기에서, 우리는 스펙트럼 이상치 제거및 주요 특징의 연속적인 추출을 위한 화학측정 접근과 결합된 임상 연구에서 인간 적인 과목에서 공초점 라만 스펙트럼의 수집을 위한 프로토콜을 제시합니다.

초록

생체 내 공초점 라만 분광법의 개발은 인간 피험자의 깊이 분해능으로 물, 단백질 및 지질을 직접 측정할 수 있게 합니다. 이 정보는 피부 관련 질병 및 스킨 케어 제품 성능 특성화에 매우 중요합니다. 이 프로토콜은 화학측정을 활용하는 스펙트럼 데이터 세트의 공초점 라만 스펙트럼 수집 및 후속 분석을 위한 방법을 보여 준다. 이 방법의 목표는 데이터 수집을 위한 표준 프로토콜을 설정하고 데이터 분석을 위한 일반적인 지침을 제공하는 것입니다. 전처리(예: 이상값 스펙트럼 제거)는 임상 연구에서 대용량 데이터 세트를 처리할 때 중요한 단계입니다. 예를 들어 데이터 집합에 대한 사전 지식을 바탕으로 이상값 유형을 식별하고 이를 제거하기 위한 특정 전략을 개발하는 지침을 제공합니다. 주 성분 해석이 수행되고 하중 스펙트럼은 참조 재료의 스펙트럼과 비교하여 최종 다변량 곡선 분해능(MCR) 해석에 사용되는 구성요소 수를 선택합니다. 이 방법은 큰 스펙트럼 데이터 집합에서 의미 있는 정보를 추출하는 데 성공적입니다.

서론

임상 연구에서 생체 내 공초점 라만 분광법은 각질층 의 두께와 수분^{함량을1,2,3,4,}및 의 침투를 추적하는 독특한 능력을 보여주었습니다. 활성 물질은 피부에 국소적으로 적용^5,6. 비침습적 접근법으로, 공초점 라만 분광법은 진동 모드에 기초하여 분자 신호를 검출합니다. 따라서,^{라벨링7이}필요하지 않습니다. 생체 내 공초점 라만 분광법은 기술의 공초점 특성에 따라 깊이 분해능으로 화학 적 정보를 제공합니다. 이 깊이 의존정보는 피부보호제품^{4,8,노화9,10,}계절변화3, 피부장벽기능질환, 아토피 성 피부염^11,<....

프로토콜

이 연구는 1975년 헬싱키 선언의 윤리적 지침에 따라 베이징 아동 병원의 기관 검토 위원회의 승인을 받았습니다. 좋은 임상 실습을 위한 무형유산 가이드라인에 따라 실시되었다. 이 연구는 2015년 5월부터 7월까지 진행되었습니다.

1. 아토피 성 피부염을 가진 인간 적인 피험자에게서 생체 내 공초점 라만 스펙트럼의 수집

1. 다음 기준을 준수하는 과목을 포함합니다.
   1. 4-18세 사이의 과목을 포함시다.
   2. 신체 표면의 5%-30%에 활성 질환 증상이 있는 경미한 아토피성 피부염(의사의 글로벌 평가에 따라 2 또는 3점)을 가진 피험자, 팔에 적어도 2개의 병변을 가진 피험자 포함.
   3. AD 질환과 직접 관련된 증상을 제외하고 건강에 좋은 대상을 포함합니다.
   4. 서면 동의를 제공하는 주제를 포함합니다.
   5. 개별 토폴로지 각도(ITA) 값이 테스트 위치에 40보다 높은 과목을 포함합니다.
2. 다음 기준중 어느 한 가지를 충족하는 과목을 제외합니다.
   1. 현재 참여 중이거나 이전에 임상 연구에 참여한 과목을 이전 4주 이내에 모든 시험 시설에서 제외합니다.
   2. 암이 있거나 연구 전 5년 이내에 암....

결과

본 임상 연구에서, 생체 내 공초점 라만 스펙트럼은 4-18세부터 28명의 피험자로부터 수집되었다. 위에서 언급한 데이터 수집 프로토콜로 총 30,862개의 라만 스펙트럼이 수집되었습니다. 이 큰 스펙트럼 데이터 집합에는 그림 4A와같이 20% 스펙트럼 이상값이 포함되어 있습니다. 낮은 신호 대 잡음 이상치 스펙트럼은 피부 표면을 결정한 후 제거된 다음 PCA를 통해 실내 조명 기능을 사용하여 스펙트럼을 식별했습니다. 이 PCA 모델의 세 번째 요소는 룸 라이트 피크를 식별합니다. 이는 동일한 공초점 라만 계측기를 사용하여 연구 현장에서 별도로 수집된 형광실내 광스펙트럼과 인자 3의 하중 스펙트럼을 비교하여 확인된다(보충도 3참조). 그림 4 B는 이 프로세스 후에 대부분의 이상값 스펙트럼이 제거됨을 나.......

토론

프로토콜의 섹션 2 및 3에 설명된 바와 같이 데이터 수집 동안, 각 깊이 프로파일은 적색 원에서 강조 표시된 미세한 이미지에서 어두운 영역을 찾아계측기 창과 피부 사이의 접촉이 있는 영역에서 수집되었습니다. 그림 2C. 이러한 영역이 위치되면, 데이터 분석 절차에 대한 피부 표면의 위치를 정확하게 결정하기 위해 피부 표면 위의 깊이 프로파일을 시작하는 것이 중요했습니다. 피부 표면의 위치는 이어서 해당 깊이 프로파일에서 각 스펙트럼의 상대 깊이를 결정하는 데 사용되었다. 프로토콜의 섹션 1에서 언급한 바와 같이, 피부 표면 위의 깊이 프로파일 10 μm를 시작하면 피부 외부에 5개의 데이터 포인트가 생성됩니다. 이를 통해 피부 표면의 양쪽에서 최대 및 최소 신호 강도의 위치를 성공적으로 결정할 수 있습니다. 또한 이러한 영역은 높은 형광 배경 신호를 생성하기 때문에 펜 자국과 주근깨와 같은 더 높은 색소 부위를 포함하는 위치를 측정하는 것을 피.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
소 혈청 알부민	시그마-알드리치
콜레스테롤	시그마-알드리치
콜레스테롤 3-황산나트륨	시그마-알드리치
D-에리스로-디하이드로스핑고신	시그마-알드리치
DI 물			Milipore(18.2MΩ)로 정제
Gen2-SCA 피부 분석기	River Diagnostics, 로테르담, 네덜란드	Gen2
Matlab 2018b	Mathwork	2018b
N-behenoyl-D-erythro-sphingosine	Avanti Polar Lipids, Inc.
N-리그노세로일-D-에리스로-스핑가닌(세라마이드)	Avanti Polar Lipids, Inc.
올레산,	시그마-알드리치
, 팔미트산,	시그마-알드리치
팔미톨레산	, 시그마-알드리치
, PLS_Toolbox 버전 8.2	Eigenvector Research, Inc.	8.2
RiverICon	River Diagnostics, 네덜란드 로테르담	버전 3.2
스쿠알렌	시그마-알드리치
스테아르산	시그마-알드리치

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