Realistic Absorption Spectra Spantra Spanling Spaning the Visible to the Short-Wave Infrared(생물학적 흡수 스펙트럼의 특성화: 가시광선에서 단파 적외선까지)

우리 연구실은 산모 건강 응용 프로그램을 위한 진단 정보를 제공하는 광 기반 도구를 개발합니다. 우리가 광학 분광학을 사용하는 이유는 혈중 산소화 및 헤모글로빈 농도 모니터링과 같이 비침습적으로 제공할 수 있는 건강 관련 정보가 넘치기 때문이며, 이 두 가지 모두 임신 중에 모니터링해야 하는 중요한 생리학적 매개변수입니다. 미립자 물의 일부 용매는 흡수율이 강하여 관심 용질이 가려질 수 있습니다.

또한 VIS-SWIR 영역의 스펙트럼 확장은 종종 서로 다른 파장 범위에서 흡수에 큰 차이가 있으며, 높은 SNL 스펙트럼을 얻기 위해 다른 영역에 대한 실험 설정을 변경해야 합니다. VIS-SWIR 생물학적 스펙트럼 획득의 어려움으로 인해 발표된 생물학적 흡수 스펙트럼이 제한되었으며, 당사는 이 과정을 단순화하는 것을 목표로 합니다. 또한 각 생물학적 구성 요소의 특정 스펙트럼 특성에 대한 이해가 향상되면 강력한 멜라닌 흡수로 인한 피부 색소 편향을 최소화할 수 있는 최적화된 파장을 선택하는 데 도움이 됩니다.

우리는 우리의 프로토콜을 통해 연구자들이 생물학적 흡수제의 현재 VIS-SWIR 라이브러리를 확장할 수 있기를 바랍니다. 이러한 결과는 또한 파장의 함수로서 광학 장치에 대한 멜라닌의 영향을 강조하며 SWIR과 같이 피부 색소 침착 편향을 최소화하는 시스템을 설계하는 데 사용할 수 있습니다. 산소가 공급된 헤모글로빈 샘플을 헤파린화된 인간 혈액 전체로 준비하기 위해 1.8ml의 혈액을 마이크로 원심분리기 튜브에 피펫으로 주입합니다.

튜브를 9.6g에서 10분 동안 원심분리하고 펠릿을 방해하지 않고 약 850마이크로리터의 상등액을 버립니다. 약 850마이크로리터의 중수소수로 펠릿을 재구성하고 9.6g에서 10분 동안 다시 원심분리합니다. 마지막 원심분리 후 적혈구를 용해시키기 위해 적혈구 펠릿을 4.5ml의 중수소수로 재구성합니다.

펠릿이 튜브에 부착되어 있으면 중수소 물 부분으로 헹구어 느슨하게 하십시오. 뭉툭한 바늘과 주사기를 사용하여 튜브에서 용해된 혈액 용액을 제거합니다. 그런 다음 주사기에서 뭉툭한 끝 바늘을 분리하고 생물학적 위험 날카로운 물건 용기에 버립니다.

그런 다음 0.22마이크로미터 주사기 필터를 주사기에 부착하고 내용물을 10mm 경로 길이, 3.5ml 유리 또는 석영 큐벳으로 필터링합니다. 오염을 방지하기 위해 밀폐 마개로 큐벳을 고정하십시오. 완전히 밀폐된 밀봉을 보장하기 위해 마개 주위에 파라필름을 감습니다.

기준선 및 기준 측정을 위해 동일한 경로, 길이 및 부피를 가진 깨끗한 큐벳에 중수소수를 채워 기준을 준비합니다. 탈산소화된 헤모글로빈 샘플을 준비하려면 큐벳의 혈액 용액에 디티오나이트나트륨을 첨가합니다. 밀폐 마개로 큐벳을 고정하고 마개 주위에 파라필름을 감아 밀폐 밀봉을 보장합니다.

디티오나이트나트륨이 완전히 용해될 때까지 큐벳을 좌우로 조심스럽게 기울입니다. 혈액 용액의 색이 빨간색에서 더 짙은 보라색 빨간색으로 변하는 것을 관찰하십시오. 시작하려면 분광계 램프와 감지기를 켜서 시스템이 5분에서 20분 동안 예열되도록 합니다.

Kimwipe를 사용하여 에탄올로 큐벳을 청소합니다. 이중 빔 분광계의 경우, 중수소 처리된 물로 채워진 큐벳을 샘플 챔버와 표준 챔버 모두에 참조 용액으로 배치합니다. 측정할 스펙트럼 영역에 따라 적절한 파장 범위와 검출기를 선택합니다.

기본 파라미터를 사용하여 참조 측정값을 얻습니다. 다음으로, 샘플 챔버의 큐벳을 산소가 공급된 헤모글로빈이 포함된 큐벳으로 교체합니다. 라이브 모드로 전환하여 view 측정 매개변수가 조정됨에 따라 흡광도를 지속적으로 수행합니다.

기본 분광계 매개변수부터 시작하여 데이터당 판독값과 대역폭을 조정하여 포화 없이 질적으로 깨끗한 흡수 스펙트럼을 얻을 수 있습니다. 입사광 전력, 대역폭, 노출 시간 및 데이터당 판독 수를 수정해도 높은 신호 대 잡음비 스펙트럼이 생성되지 않는 경우, 샘플 농도를 변경하여 기준 큐벳을 시료 또는 기준 챔버에 배치하거나 시료와 기준의 경로 길이를 지정하여 높은 신호 대 잡음비 스펙트럼을 얻습니다. 샘플에 대한 설정이 최적화되면 획득된 각 스펙트럼에 대한 설정을 문서화합니다.

최적화된 설정을 사용하여 기준 및 시료 챔버의 기준 용액과 동일한 설정을 사용하여 다시 측정하여 최적화된 기준 측정값을 얻습니다. 다음으로, 시료 챔버의 기준 큐벳을 산소가 공급된 헤모글로빈 시료 큐벳으로 교체하고 최적화된 시료 측정을 수행합니다. reference 측정값과 sample 측정값을 모두 별도로 저장합니다.

다음 방정식을 사용하여 기준 측정을 I0로, 샘플 측정을 I로 처리하여 흡광도 A를 계산합니다.후처리를 위해 MATLAB과 같은 데이터 분석 소프트웨어를 열고 스펙트럼의 다른 영역에서 획득한 흡광도 측정을 로드합니다. 하나의 스펙트럼 영역에 곱셈 계수를 적용하여 다양한 시료 농도 또는 경로 길이를 가진 다른 영역을 함께 연결합니다. 산소화된 헤모글로빈 스펙트럼은 Prahl이 발표한 스펙트럼과 강한 상관관계를 보였으며, 가시 영역에서 415나노미터의 뚜렷한 흡수 피크와 가시 영역에서 540-575나노미터 사이의 이중선과 함께 근적외선에서 800에서 1, 100나노미터 사이의 넓은 흡수 특징을 보였습니다.

단파 적외선 영역에서. 산소화된 헤모글로빈 스펙트럼은 낮은 흡수율을 보였는데, 이는 잔류 수분 함량 때문일 수 있습니다. 탈산소화된 헤모글로빈 스펙트럼은 430나노미터, 560나노미터, 760나노미터에서 두드러진 피크와 1, 200나노미터 및 1, 400에서 1, 600나노미터 사이의 작은 피크를 특징으로 하는 Prahl 스펙트럼과 강한 상관관계를 나타냈습니다.