Name: Oplossen van water, eiwitten en lipiden uit in vivo Confocale Raman spectra van stratum corneum door middel van een chemometrische benadering (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 32 s
Description: Leer hoe u water, eiwitten en lipiden analyseert uit confocale Raman-spectra van menselijke huid met chemometrische methoden. Deze techniek verbetert klinisch onderzoek naar huidziekten door diepteresolutie.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs erkennen sterk de financiële steun van de afdeling analytische en persoonlijke reinigings zorg van het bedrijf. We willen onze dankbaarheid betuigen aan de analytische Associate Directors MS. Jasmine Wang en Dr. Robb Gardner voor hun begeleiding en ondersteuning en mevrouw Li Yang voor haar hulp bij het verzamelen van gegevens.

Deze studie werd goedgekeurd door de Commissie voor institutionele toetsing van het Children's Hospital in Beijing in overeenstemming met de ethische richtsnoeren van de verklaring van 1975 van Helsinki. Het werd uitgevoerd volgens ICH richtlijnen voor goede klinische praktijk. De studie vond plaats van mei tot en met 2015 juli.
1. verzameling van in vivo Confocale Raman spectra van menselijke proefpersonen met atopische dermatitis
<ol><li>Onderwerpen opnemen in overeenstemming met de volgende criteria.<ol>
<li>Omvatten onderwerpen tussen de leeftijden van 4 – 18.</li>
		<li>Neem proefpersonen met milde tot matige atopische dermatitis (Score van 2 of 3 volgens de algemene beoordeling van de arts) met actieve ziektesymptomen op 5% – 30% van het lichaamsoppervlak, met ten minste twee laesies op de armen.</li>
		<li>Bevatten onderwerpen die in goede gezondheid zijn, met uitzondering van symptomen die rechtstreeks verband houden met de ziekte van AD.</li>
		<li>Onderwerpen opnemen die schriftelijke geïnformeerde toestemming geven.</li>
		<li>Neem onderwerpen met een individuele topologie hoek (ITA)-waarde op die hoger is dan 40 op de testlocatie.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Uitsluiten van onderwerpen die voldoen aan een van de volgende criteria.<ol>
<li>Uitsluiten van onderwerpen die momenteel deelnemen of eerder hebben deelgenomen aan een klinisch onderzoek bij een testfaciliteit in de afgelopen 4 weken.</li>
		<li>Uitsluiten van proefpersonen met kanker of die zijn gediagnosticeerd of behandeld voor kanker binnen 5 jaar voorafgaand aan de studie.</li>
		<li>Diabetische proefpersonen uitsluiten.</li>
		<li>Uitsluiten van personen die een immunologische of besmettelijke ziekte die het onderwerp in gevaar kunnen brengen of interfereren met de nauwkeurigheid van de studieresultaten (dat wil zeggen, hepatitis, tuberculose, HIV, AIDS, lupus, of reumatoïde artritis).</li>
		<li>Uitsluiten van onderwerpen die huidaandoeningen die kunnen interfereren met instrumentale metingen of zal de duidelijke beoordeling van de huid alleen te voorkomen atopische dermatitis. Voorbeelden zijn een extreem droge huid, beschadigde huid, sneden, krassen, zonnebrand, moedervlekken, tatoeages, uitgebreide littekens, uitslag, overmatige haargroei of acne.</li>
		<li>Uitsluiten van onderwerpen die gebruik maken van orale immunosuppressieve drugs, antibiotica, of andere systemische therapieën in de afgelopen maand, met uitzondering van kleine tranquillizers.</li>
		<li>Uitsluiten van onderwerpen met andere medische aandoeningen die, naar de mening van de onderzoeker, hen uitsluit van studie participatie.</li>
		<li>Uitsluiten van proefpersonen met een hogere pigmentatie in het testgebied.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Label het laesie gebied van de deelnemer aan de atopische dermatitis-studie en Markeer met een gebied van 3 cm x 4 cm op of in de buurt van de laesie plaats, zoals afgebeeld in Figuur 1a.</li>
	<li>Label het niet-laesie gebied met dezelfde marker in de body van de tegenhanger (bijv. linker onderarm versus rechteronderarm) zoals afgebeeld in Figuur 1B.</li>
	<li>Plaats de gemarkeerde lichaams plaats in nauw contact met het venster van het in vivo Confocale Raman-instrument zoals afgebeeld in Figuur 2A en Figuur 2B. Bedek het hele venster om de impact van kamer verlichting op de lichaams plaats te voorkomen.</li>
	<li>De Raman-gegevensverzameling uitvoeren. Opmerking: het instrument heeft een spectrale resolutie van 2 cm-1 en 50x microscopie doelstelling (NA = 0,9 olie onderdompeling), met behulp van een 671 nm laser met een vermogen van 17 MW. Golflengte is gekalibreerd met behulp van het spectrum van een ingebouwde Neon-argon lamp. De kalibratie van de intensiteit wordt uitgevoerd door het meten van het spectrum van een NIST (National Institute of Standards) glas kalibratie standaard.<ol>
<li>Beweeg de scherpstelling totdat een spectrum zoals geïllustreerd in Figuur 2C wordt waargenomen, verplaats dan de focus weg van het huidoppervlak 10 μm.</li>
		<li>Start de gegevensverzameling voor 26 stappen met een stapgrootte van 2 μm in de frequentie regio 2.510 cm-1– 4.000 cm-1 . Gebruik een belichtingstijd van 1 s en meet acht replicaten voor elk gebied met een totale duur van ~ 10 – 15 min.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. verzameling van Confocale Raman spectra uit referentiematerialen
<ol><li>Plaats de referentiematerialen, de belangrijkste componenten in het humane huidstratum corneum19, op het venster van het Confocale Raman-instrument (Zie tabel met materialen: boviene serum albumine (BSA), GEDEÏONISEERD water (di water), ceramide, cholesterol, vrij vetzuur en squaleen).</li>
	<li>Verzamel de referentiematerialen ' Raman spectra opeenvolgend van de buitenkant van het materiaal naar het materiaal centrum met dezelfde Verzamel parameters als hierboven beschreven.</li>
	<li>Integreer het gebied onder elke Raman-spectra tussen het bereik van 2510 cm-1 en Identificeer de bovenste drie maximale waarde punten in deze 26-metingen. Gemiddelde de Raman-spectra van deze drie punten om het uiteindelijke referentiemateriaal spectra te verkrijgen.</li>
</ol>3. verwijdering van de spectra in de uitschieter door middel van Chemometrie analyse
<ol><li>Bepaal het huidoppervlak en verwijder de niet-huidspectra.<ol>
<li>Wijzig de bestandsextensie van '. Ric ' naar '. mat ' en laad het. mat-bestand naar het MATLAB-software platform.</li>
		<li>Corrigeer de baseline met behulp van baseline (automatische gewogen kleinste kwadraten) door met de rechtermuisknop op de geïmporteerde gegevensset te klikken onder analyseren | Andere tools | Voor verwerking in de PLS_Toolbox-software met standaardinstelling.</li>
		<li>Som de waarden tussen 2910 – 2965 cm-1 op om de intensiteitswaarden onder elk Raman-spectrum te verkrijgen uit de 26 opeenvolgende stappen meting zoals weergegeven in Figuur 3A via de Sum -functie in MATLAB.</li>
		<li>Interpoleren de instrument offset waarde (waarde in de X-as in Figuur 3B) van 26 – 260 met de functie linspace in MATLAB.</li>
		<li>Interpoleren de intensiteitswaarde van 26 tot 260 met behulp van de spline -methode in MATLAB, gebruikmakend van de nieuw gegenereerde 260 positiewaarden.</li>
		<li>Gebruik de functies polyfit en POLYVAL van MATLAB om de nieuwe set intensiteitswaarden met 260 punten te verkrijgen. Gebruik eerst de waarden voor positie en intensiteit 260 als X-en Y-ingangen voor respectievelijk de functie polyfit . Stel de graad waarde in op 20. Gebruik vervolgens de uitvoer coëfficiënten en de 260 uitgebreide positiewaarden als de invoer voor polyval om de laatste 260 intensiteitswaarden te verkrijgen.</li>
		<li>Gebruik de Max -en min -functies van MATLAB om de maximum-en minimum punten te bepalen van de nieuwe geïnterpoleerd 260-intensiteitswaarden.</li>
		<li>Bereken de gemiddelde intensiteitswaarde door de som van de maximale en minimale intensiteitswaarde met twee te delen.</li>
		<li>Identificeer de intensiteitswaarde van de 260 intensiteitswaarden (berekend vanaf stap 3.1.6) die het dichtst bij de gemiddelde intensiteitswaarde ligt en stel de corresponderende positiewaarde in als huidoppervlak. Stel deze positiewaarde in als het nulpunt in de X-as, zoals afgebeeld in Figuur 3B.</li>
		<li>Verander alle andere positiewaarden op basis van het nulpunt en de bekende stapgrootte van 2 μm.</li>
		<li>Verwijder alle spectra die boven het huidoppervlak zijn verzameld op basis van hun positiewaarde.</li>
		<li>Importeer de rest van de gegevens naar PLS_Toolbox om een gegevensset te maken en de naam "RamanData. mat" te wijzigen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Verwijder de spectra van de uitschieter met het lichteffect van de kamer.<ol>
<li>Laad de Raman spectra DataSet (RamanData. mat) na verwijdering van de out-of-Skin Spectra en implementeer de PCA-analyse.</li>
		<li>Laad de gegevensset in de PLS_Toolbox-software onder het MATLAB-platform en klik met de rechtermuisknop op de gegevensset om te kiezen voor analyseren | PCA.</li>
		<li>Selecteer normaliseren als de voorbewerkings benadering en kies geen voor de kruisvalidatie.</li>
		<li>Gebruik de drie componenten voor de PCA-ontledings analyse zoals weergegeven in aanvullende figuur 2.</li>
		<li>Verwijder de afdekking van het in vivo collectie venster van Raman instrument en verzamel de kamer lichtspectra in de hoogfrequente regio met dezelfde parameters die worden gebruikt voor de gegevensverzameling referentiematerialen.</li>
		<li>Identificeer de kamer lichteffect factor door vergelijking met de kamer lichte achtergrond Spectra zoals weergegeven in aanvullende figuur 3.</li>
		<li>Verwijder de spectra met een significant hogere corresponderende Score waarde dan normaal (meer dan 99,8% van de scorewaarden van de gehele gegevensset, die is 0,16 in deze studie).</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. selectie van het nummer van de componenten in de MCR-ontledings analyse
<ol><li>Corrigeer de Raman spectra Baseline met dezelfde aanpak als hierboven beschreven (paragraaf 3.1.2).</li>
	<li>Voer de PCA-analyse uit op de voorverwerkte gegevensset zoals hierboven beschreven (sectie 3,2), met uitzondering van het selecteren van "PQN" – "Mean Center" in plaats van "normaliseren", en plot de eigen waarden in logaritmische schaal samen met het aantal componenten (20) als het standaard getal in de ontledings analyse door te klikken op de knop onderdelen kiezen en log (eigen waarden) als de Y-waarde te selecteren. Kies drie tot acht als het nummer van de componenten die worden gebruikt voor de MCR-analyse.</li>
	<li>MCR-analyse uitvoeren.<ol>
<li>Laad de gegevensset in de MCR_main software20 via de knop gegevensselectie .</li>
		<li>Kies het aantal componenten (drie tot acht) door te klikken op de knop bepaling van het aantal componenten .</li>
		<li>Klik op de knop pure onder het tabblad initiële raming , Selecteer concentratie onder de richting van het tabblad variabele selectie en klik op de knop do .</li>
		<li>Klik op de knop OK en vervolgens op de knop Doorgaan naar de volgende pagina.</li>
		<li>Klik op Doorgaan op de volgende pagina en selecteer vervolgens fnnls en 6 onder de implementatie en Nr. van soorten met tabs van niet-negativiteit profielen , respectievelijk. Klik op de button Doorgaan .</li>
		<li>Kies dezelfde parameters als paragraaf 4.3.5 voor deze pagina en klik op Doorgaan.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Caspers, P., Lucassen, G., Bruining, H., Puppels, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+depth+-+scanning+confocal+Raman+microspectrometer+for+rapid+in+vivo+determination+of+water+concentration+profiles+in+human+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Raman+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">Automated depth - scanning confocal Raman microspectrometer for rapid in vivo determination of water concentration profiles in human skin.</a> Journal of Raman Spectroscopy. 31 (8-9), 813-818 (2000).</li>
<li>Crowther, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+the+effects+of+topical+moisturizers+on+changes+in+stratum+corneum+thickness%2C+water+gradients+and+hydration+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Dermatology%22%5BJournal%5D)">Measuring the effects of topical moisturizers on changes in stratum corneum thickness, water gradients and hydration in vivo.</a> British Journal of Dermatology. 159 (3), 567-577 (2008).</li>
<li>Egawa, M., Tagami, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+depth+profiles+of+water+and+water-binding+substances+in+the+stratum+corneum+determined+in+vivo+by+Raman+spectroscopy+between+the+cheek+and+volar+forearm+skin%3A+effects+of+age%2C+seasonal+changes+and+artificial+forced+hydration%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Dermatology%22%5BJournal%5D)">Comparison of the depth profiles of water and water-binding substances in the stratum corneum determined in vivo by Raman spectroscopy between the cheek and volar forearm skin: effects of age, seasonal changes and artificial forced hydration.</a> British Journal of Dermatology. 158 (2), 251-260 (2008).</li>
<li>Crowther, J. M., Matts, P. J., Kaczvinsky, J. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCrowther%2C+JM+%22Changes+in+Stratum+Corneum+Thickness%2C+Water+Gradients+and+Hydration+by+Moisturizers%22">Changes in Stratum Corneum Thickness, Water Gradients and Hydration by Moisturizers</a>. , Springer. Berlin Heidelberg. (2012).</li>
<li>Pudney, P. D., Mélot, M., Caspers, P. J., Van, D. P. A., Puppels, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vivo+confocal+Raman+study+of+the+delivery+of+trans+retinol+to+the+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">An in vivo confocal Raman study of the delivery of trans retinol to the skin.</a> Applied Spectroscopy. 61 (8), 804(2007).</li>
<li>Mohammed, D., Matts, P., Hadgraft, J., Lane, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro-in+vivo+correlation+in+skin+permeation%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutical+Research%22%5BJournal%5D)">In vitro-in vivo correlation in skin permeation.</a> Pharmaceutical Research. 31 (2), 394-400 (2014).</li>
<li>Hanlon, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prospects+for+in+vivo+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Prospects for in vivo Raman spectroscopy.</a> Physics in Medicine and Biology. 45 (2), 1(2000).</li>
<li>Mohammed, D., Crowther, J. M., Matts, P. J., Hadgraft, J., Lane, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+niacinamide+containing+formulations+on+the+molecular+and+biophysical+properties+of+the+stratum+corneum%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Influence of niacinamide containing formulations on the molecular and biophysical properties of the stratum corneum.</a> International Journal of Pharmaceutics. 441 (1-2), 192-201 (2013).</li>
<li>Boireau-Adamezyk, E., Baillet-Guffroy, A., Stamatas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-dependent+changes+in+stratum+corneum+barrier+function%5BTitle%5D)+AND+%22Skin+Research+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Age-dependent changes in stratum corneum barrier function.</a> Skin Research and Technology. 20 (4), 409-415 (2014).</li>
<li>Pezzotti, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Raman+spectroscopy+of+human+skin%3A+looking+for+a+quantitative+algorithm+to+reliably+estimate+human+age%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Raman spectroscopy of human skin: looking for a quantitative algorithm to reliably estimate human age.</a> Journal of Biomedical Optics. 20 (6), 065008(2015).</li>
<li>Mlitz, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+filaggrin+mutations+on+Raman+spectra+and+biophysical+properties+of+the+stratum+corneum+in+mild+to+moderate+atopic+dermatitis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+European+Academy+of+Dermatology+and+Venereology%22%5BJournal%5D)">Impact of filaggrin mutations on Raman spectra and biophysical properties of the stratum corneum in mild to moderate atopic dermatitis.</a> Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. 26 (8), 983-990 (2012).</li>
<li>Janssens, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipid+to+protein+ratio+plays+an+important+role+in+the+skin+barrier+function+in+patients+with+atopic+eczema%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Dermatology%22%5BJournal%5D)">Lipid to protein ratio plays an important role in the skin barrier function in patients with atopic eczema.</a> British Journal of Dermatology. 170 (6), 1248-1255 (2014).</li>
<li>Faiman, R., Larsson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assignment+of+the+C+H+stretching+vibrational+frequencies+in+the+Raman+spectra+of+lipids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Raman+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">Assignment of the C H stretching vibrational frequencies in the Raman spectra of lipids.</a> Journal of Raman Spectroscopy. 4 (4), 387-394 (1976).</li>
<li>Edwards, H. G., Farwell, D. W., Williams, A. C., Barry, B. W., Rull, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+spectroscopic+deconvolution+procedure+for+complex+biological+systems%3A+vibrational+components+in+the+FT-Raman+spectra+of+ice-man+and+contemporary+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Chemical+Society%2C+Faraday+Transactions%22%5BJournal%5D)">Novel spectroscopic deconvolution procedure for complex biological systems: vibrational components in the FT-Raman spectra of ice-man and contemporary skin.</a> Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 91 (21), 3883-3887 (1995).</li>
<li>Choe, C., Lademann, J., Darvin, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipid+organization+and+stratum+corneum+thickness+determined+in+vivo+in+human+skin+analyzing+lipid-keratin+peak+%282820-3030+cm-+1%29+using+confocal+Raman+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Raman+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">Lipid organization and stratum corneum thickness determined in vivo in human skin analyzing lipid-keratin peak (2820-3030 cm- 1) using confocal Raman microscopy.</a> Journal of Raman Spectroscopy. 47 (11), 1327-1331 (2016).</li>
<li>Stamatas, G. N., de Sterke, J., Hauser, M., von Stetten, O., van der Pol, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipid+uptake+and+skin+occlusion+following+topical+application+of+oils+on+adult+and+infant+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dermatological+Science%22%5BJournal%5D)">Lipid uptake and skin occlusion following topical application of oils on adult and infant skin.</a> Journal of Dermatological Science. 50 (2), 135-142 (2008).</li>
<li>Choe, C., Lademann, J., Darvin, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Confocal+Raman+microscopy+for+investigating+the+penetration+of+various+oils+into+the+human+skin+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dermatological+Science%22%5BJournal%5D)">Confocal Raman microscopy for investigating the penetration of various oils into the human skin in vivo.</a> Journal of Dermatological Science. , (2015).</li>
<li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+MCR+approach+revealing+protein%2C+water+and+lipid+depth+profile+in+atopic+dermatitis+patients%27+stratum+corneum+via+in+vivo+confocal+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A MCR approach revealing protein, water and lipid depth profile in atopic dermatitis patients' stratum corneum via in vivo confocal Raman spectroscopy.</a> Analytical Chemistry. , (2019).</li>
<li>Caspers, P. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCaspers%2C+PJ+%22In+vivo+Skin+Characterization+by+Confocal+Raman+Microspectroscopy%22">In vivo Skin Characterization by Confocal Raman Microspectroscopy</a>. , Erasmus MC: University Medical Center. Rotterdam. (2003).</li>
<li>Jaumot, J., de Juan, A., Tauler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MCR-ALS+GUI+2.0%3A+New+features+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chemometrics+and+Intelligent+Laboratory+Systems%22%5BJournal%5D)">MCR-ALS GUI 2.0: New features and applications.</a> Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. 140, 1-12 (2015).</li>
<li>Choe, C., Choe, S., Schleusener, J., Lademann, J., Darvin, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modified+normalization+method+in+in+vivo+stratum+corneum+analysis+using+confocal+Raman+microscopy+to+compensate+nonhomogeneous+distribution+of+keratin%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Raman+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">Modified normalization method in in vivo stratum corneum analysis using confocal Raman microscopy to compensate nonhomogeneous distribution of keratin.</a> Journal of Raman Spectroscopy. , (2019).</li>
<li>Wise, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemometrics+tutorial+for+PLS_Toolbox+and+Solo%5BTitle%5D)+AND+%22Eigenvector+Research%2C+Inc%22%5BJournal%5D)">Chemometrics tutorial for PLS_Toolbox and Solo.</a> Eigenvector Research, Inc. 3905, 102-159 (2006).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Tijdens het verzamelen van gegevens, zoals beschreven in sectie 2 en 3 van het Protocol, werd elk diepte profiel verzameld in een gebied met contact tussen het instrument venster en de huid door het vinden van de donkere gebieden van de microscopische beelden gemarkeerd in de rode cirkels in Figuur 2C. Zodra deze gebieden waren gevestigd, was het van cruciaal belang om het diepte profiel boven het huidoppervlak te starten om de locatie van het huidoppervlak voor de data-ana...

In klinische studies heeft Confocale Raman-spectroscopie in vivo zijn unieke vermogen aangetoond voor het bepalen van de dikte van stratum corneum en het watergehalte1,2,3,4en het volgen van de penetratie van actieve materialen die topisch op de huid worden aangebracht,5,6. Als een niet-invasieve aanpak detecteert Confocale Raman-spectroscopie moleculaire signalen op basis van vibrationele modi. Dus, labeling is niet nodig7. In vivo Confocale Raman-spectroscopie biedt chemische informatie met diepte resolutie op basis van het confocale karakter van de techniek. Deze diepte afhankelijke informatie is zeer nuttig bij het bestuderen van de effecten van huidverzorgingsproducten4,8, veroudering9,10, seizoensgebonden veranderingen3, evenals huidbarrière functie ziekten, zoals atopische dermatitis11,12. Er is veel informatie in de hoge frequentie regio van confocale Ramanspectroscopie (2500 – 4000 cm-1), waar water produceert verschillende pieken in de regio tussen 3250 – 3550 cm-1. Echter, de Raman pieken van eiwitten en lipiden, die zijn gecentreerd tussen ongeveer 2800 – 3000 cm-1, elkaar overlappen, omdat de signalen worden voornamelijk geproduceerd uit methyleen (-CH2-) en methyl (-CH3) groepen13 . Deze overlappende informatie geeft een technische uitdaging bij het verkrijgen van relatieve hoeveelheden van individuele moleculaire soorten. Piek fitting14,15 en selectieve piekpositie12,16 benaderingen zijn gebruikt om deze uitdaging op te lossen. Echter, het is moeilijk voor deze single Peak-gebaseerde methoden om zuivere component informatie te extraheren, omdat meerdere Raman pieken van dezelfde component tegelijkertijd veranderen17. In onze recente publicatie18werd een MCR-benadering voorgesteld om de zuivere component informatie te verheldering. Met behulp van deze benadering werden drie componenten (water, eiwitten en lipiden) geëxtraheerd uit een grote in vivo Confocale Raman spectroscopische gegevensset.
De uitvoering van grote klinische studies kan veeleisend zijn voor individuen die in vivo spectroscopische gegevens verzamelen. In sommige gevallen kan spectrale acquisitie gedurende vele uren op een dag besturingsapparatuur vereisen en kan de studie tot weken of maanden duren. Onder deze omstandigheden kunnen spectroscopische gegevens worden gegenereerd door exploitanten van apparatuur die niet over de technische deskundigheid beschikken om alle bronnen van spectroscopische artefacten te identificeren, uit te sluiten en te corrigeren. De resulterende gegevensset kan een kleine fractie van spectroscopische uitschieters bevatten die voorafgaand aan de analyse moeten worden geïdentificeerd en uitgesloten van de gegevens. Dit document illustreert in detail een chemometrische analyseproces voor het "opschonen" van een klinisch Raman gegevensset voordat de gegevens met MCR analyseren. Om de uitschieters met succes te verwijderen, moeten de typen uitschieters en de mogelijke oorzaak voor het genereren van de spectra in uitschieter worden geïdentificeerd. Vervolgens kan een specifieke aanpak worden ontwikkeld om de beoogde uitschieters te verwijderen. Dit vereist voorafgaande kennis van de gegevensset, inclusief een gedetailleerd inzicht in het proces voor het genereren van gegevens en het ontwerp van de studie. In deze gegevensset zijn de meeste uitschieters laag signaal-ruis Spectra en komen voornamelijk uit 1) spectra die boven het huidoppervlak worden verzameld (6.208 van 30.862), en 2) sterke bijdrage aan het spectrum van fluorescerende kamer verlichting (67 van 30.862). Spectra die boven het huidoppervlak worden verzameld, produceren een zwakke Raman-respons, omdat het Laser brandpunt het huidoppervlak benadert en zich meestal in het instrumenten venster onder de huid bevindt. Spectra met een sterke bijdrage van fluorescerende kamer licht worden gegenereerd als gevolg van een fout in de instrument operator of een beweging van het onderwerp, die een voorwaarde oplevert waarbij het Confocale Raman-collectie venster niet volledig wordt gedekt door de lichaams site van het onderwerp. Hoewel deze soorten spectrale artefacten kunnen worden geïdentificeerd en hersteld tijdens spectrale verwerving door een spectroscopische deskundige op het moment van gegevensverwerving, werden de in deze studie gebruikte getrainde instrumenten operatoren geïnstrueerd om alle gegevens te verzamelen, tenzij een onherstelbare fout is waargenomen. De taak van het identificeren en uitsluiten van uitschieters is opgenomen in het Data Analysis protocol. Het gepresenteerde protocol is ontwikkeld om deze uitdaging op te lossen. Om de lage signaal-ruis Spectra boven het huidoppervlak aan te pakken, moet de locatie van het huidoppervlak eerst worden bepaald om het verwijderen van spectra die boven het huidoppervlak zijn verzameld mogelijk te maken. De locatie van het huidoppervlak wordt gedefinieerd als de diepte waar het brandpunt van de Raman-laser de helft van de huid is en de helft uit de huid, zoals geïllustreerd in aanvullend figuur 1. Na het verwijderen van lage signaal-ruis spectra, wordt een principal component Analysis (PCA) geïmplementeerd om de factor te extraheren die gedomineerd wordt door fluorescerende kamer licht pieken. Deze uitschieters worden verwijderd op basis van de Score waarde van de corresponderende factor.
Dit protocol bevat gedetailleerde informatie over de manier waarop zes hoofdonderdelen worden bepaald in het MCR-proces. Dit gebeurt via een PCA-analyse gevolgd door spectrale vorm vergelijking tussen de ladingen voor modellen die worden gegenereerd met een verschillend aantal hoofdcomponenten. Het experimentele proces voor het verzamelen van gegevens van referentiematerialen en de menselijke proefpersonen wordt ook gedetailleerd toegelicht.

<table><tbody><tr><td>Bovine Serum Albumin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cholesterol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cholesterol 3-sulfaat natrium</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>D-Erythro-Dihydrosphingosine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DI water</td><td></td><td></td><td>Gezuiverd met Milipore(18.2M&Omega;)</td></tr><tr><td>Gen2-SCA huidanalyser</td><td>River Diagnostics, Rotterdam, Nederland</td><td>Gen2</td><td></td></tr><tr><td>Matlab 2018b</td><td>Mathwork</td><td>2018b</td><td></td></tr><tr><td>N-behenoyl-D-erythro-sphingosine</td><td>Avanti Polar Lipids, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>N-Lignoceroyl-D-erythro-sphinganine(ceramid)</td><td>Avanti Polar Lipids, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Oleaanzuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Palmitinezuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Palmitoleïnezuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PLS_Toolbox versie 8.2</td><td>Eigenvector Research Inc.</td><td>8.2</td><td></td></tr><tr><td>RiverICon</td><td>River Diagnostics, Rotterdam, Nederland</td><td>versie 3.2</td><td></td></tr><tr><td>Squaleen</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stearinezuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

oplossen van water, eiwitten en lipiden uit in vivo confocale raman spectra van stratum corneum door middel van een chemometrische benadering

Resolving Water, Proteins, and Lipids from In Vivo Confocal Raman Spectra of Stratum Corneum through a Chemometric Approach

Ontwikkeling van deze in vivo Confocale Raman spectroscopische methode maakt de directe meting van water, eiwitten en lipiden met diepte resolutie bij menselijke proefpersonen mogelijk. Deze informatie is zeer belangrijk voor huid-gerelateerde ziekten en het karakteriseren van de prestaties van huidverzorgingsproducten. Dit protocol illustreert een methode voor Confocale Raman spectra Collection en de daaropvolgende analyse van de spectrale gegevensset, gebruikmakend van Chemometrie. Het doel van deze methode is het opstellen van een standaardprotocol voor het verzamelen van gegevens en het bieden van algemene richtlijnen voor gegevensanalyse. Voor verwerking (bijvoorbeeld het verwijderen van uitschieters Spectra) is een kritieke stap bij het verwerken van grote gegevenssets uit klinische studies. Als voorbeeld bieden we richtlijnen op basis van voorafgaande kennis van een gegevensset om de typen uitschieters te identificeren en specifieke strategieën te ontwikkelen om ze te verwijderen. Er wordt een hoofdcomponent analyse uitgevoerd en de laad spectra worden vergeleken met Spectra uit referentiematerialen om het aantal componenten te selecteren dat wordt gebruikt in de uiteindelijke analyse van de multivariate curve Resolution (MCR). Deze aanpak is succesvol voor het extraheren van zinvolle informatie uit een grote spectrale gegevensset.

In deze klinische studie werden in vivo Confocale Raman spectra verzameld van 28 personen van 4 – 18 jaar oud. In totaal werden 30.862 Raman spectra verzameld met het hierboven genoemde protocol voor gegevensverzameling. Deze grote spectrale gegevensset bevat 20% spectrale uitschieters zoals weergegeven in Figuur 4A. De lage signaal-ruis-uitschieter Spectra werden verwijderd na het bepalen van het huidoppervlak, gevolgd door de PCA om de spectra te identificeren met kamer lichtfuncties. ...

Hier presenteren we een protocol voor het verzamelen van Confocale Raman spectra van menselijke proefpersonen in klinische studies gecombineerd met chemometrische benaderingen voor spectrale uitschieter verwijdering en de daaropvolgende extractie van belangrijke functies.

Oplossen van water, eiwitten en lipiden uit in vivo Confocale Raman spectra van stratum corneum door middel van een chemometrische benadering

Development of this in vivo confocal Raman spectroscopic method enables the direct measurement of water, proteins, and lipids with depth resolution in ...

Directe meting van water, eiwitten en lipiden met diepteresolutie bij menselijke proefpersonen is erg belangrijk voor huidgerelateerde ziekten, voor de karakterisering van de prestaties van huidverzorgingsproducten. Deze methode, samen met de daaropvolgende analyse, maakt gebruik van chemometrie om chemische informatie te extraheren. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het mogelijk is voor de klinische Raman dataset worden verzameld door getrainde instrument exploitanten die geen technische expertise te identificeren, uit te sluiten, en te saneren van alle bronnen van spectroscopische artefacten.De resulterende gegevensset kan vervolgens worden verwerkt om uitschieters te identificeren die moeten worden uitgesloten vanaf de datum voorafgaand aan de analyse. Tijdens de data-analyse is het verwijderen van de uitschieters en de identificatie van het nummer van de belangrijkste componenten in de gegevensset een belangrijke uitdaging. De aanpak toont in deze video maakt gebruik van voorkennis van de klinische dataset en chemometrie aanpak om met succes het water, eiwit en lipide met diepteresolutie te extraheren.Het aantonen van de procedure zal Li Yang zijn, technicus v

resolving-water-proteins-lipids-from-vivo-confocal-raman-spectra

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

We bespreken de bouw en exploitatie van een complex niet-lineaire optische systeem dat ultrasnelle all-optisch schakelen gebruikt om te isoleren Raman van fluorescentie-signalen. Met behulp van dit systeem zijn wij in staat om succesvol scheiden Raman en fluorescentie-signalen gebruik te maken van puls energie en de gemiddelde krachten die blijven biologisch veilig.

Verwerping van Fluorescentie Achtergrond in Resonance en spontane Raman Microspectroscopie

Raman spectroscopie is een geschikte techniek voor de non-contact, label-free analyse van levende cellen, weefsel-engineering constructen en cellen. Bronspecifieke spectrale vingerafdrukken worden gegenereerd en geanalyseerd met multivariate analyse.

Non-contact, Label-free monitoring van cellen en extracellulaire matrix met behulp van Raman spectroscopie

Dit protocol beoogt een algemene methode te presenteren om lignine, cellulose en hemicellulose in plantencelwanden te visualiseren met behulp van Raman imaging en multivariate analyse.

Combinatie van Raman Imaging en Multivariate Analysis om Lignine, Cellulose en Hemicellulose in de Plant Cell Wall te visualiseren

Dit protocol beschrijft een interne doorvoer voor aanvullende analytische en omics technieken, culminerend in een volledig gekoppeld karakterisering van natuurlijke organische stof en microbiële proteomics in verschillende ecosystemen. Deze aanpak maakt robuuste vergelijkingen voor het identificeren van de metabolische banen en het transformaties die belangrijk zijn voor het beschrijven van de gasproductie van broeikasgassen en het voorspellen van reacties op veranderingen in het milieu.

Single-doorvoer complementaire High-resolution analytische technieken voor het karakteriseren van complexe natuurlijke organische stof mengsels

In dit manuscript wordt de implementatie beschreven van een gestimuleerde Raman verstrooiing (SRS) Microscoop, verkregen door de integratie van een SRS experimentele opstelling met een laser scanning microscoop. De SRS-Microscoop is gebaseerd op twee femtosecondelaser (FS) laserbronnen, een TI-Sapphire (TI: SA) en gesynchroniseerde optische parametrische oscillator (OPO).

Implementatie van een niet-lineaire Microscoop op basis van gestimuleerde Raman verstrooiing

Dit protocol presenteert een geïntegreerde Ramanspectroscopie-massaspectrometrie (MS) platform dat is geschikt voor het bereiken van één-cel resolutie. Raman-spectroscopie kan worden gebruikt om cellulaire reactie op drugs te bestuderen, terwijl MS kan worden gebruikt voor gerichte en kwantitatieve analyse van de opname van geneesmiddelen en metabolisme.

Een geïntegreerde Raman-spectroscopie en massaspectrometrie platform voor het bestuderen van de opname van één cel drug, metabolisme, en effecten

Een coherente Raman scattering imaging methodologie om farmaceutische verbindingen in de huid te visualiseren en te kwantificeren wordt beschreven. Dit artikel beschrijft huidweefselpreparaat (mens en muis) en topische formuleringstoepassing, beeldacquisitie om spatiotemporale concentratieprofielen te kwantificeren en voorlopige farmacokinetische analyse om de toediening van topische geneesmiddelen te beoordelen.

Visualiseren en kwantificeren van farmaceutische verbindingen in de huid met behulp van Coherent Raman Scattering Imaging

Dit artikel vergelijkt direct de resolutie, gevoeligheid en beeldcontrasten van gestimuleerde Raman-verstrooiing (SRS) en coherente anti-Stokes Raman-verstrooiing (CARS) geïntegreerd in hetzelfde microscoopplatform. De resultaten laten zien dat CARS een betere ruimtelijke resolutie heeft, SRS betere contrasten en spectrale resolutie geeft, en beide methoden hebben een vergelijkbare gevoeligheid.

Directe vergelijking van hyperspectrale gestimuleerde Raman-verstrooiing en coherente anti-stokes Raman-verstrooiingsmicroscopie voor chemische beeldvorming

Het voorgestelde protocol behelst een globale aanpak om botvorming in het kader van botregeneratie te beoordelen met behulp van multimodale analyses. Het heeft tot doel kwalitatieve en kwantitatieve informatie te verstrekken over de vorming van nieuw bot, waardoor de nauwkeurigheid en validiteit van basis- en preklinisch onderzoek wordt verbeterd.

Uitgebreide karakterisering van weefselmineralisatie in een ex vivo model

Hier presenteren we een protocol om individuele kleine extracellulaire blaasjes (sEV's) te analyseren met labelvrije oppervlakte-versterkte Raman-spectroscopie (SERS), waardoor minimaal invasieve ziektediagnostiek en beoordeling van sEV's als therapeutische toedieningsmiddelen mogelijk worden.

Onderzoek naar de toepassing van oppervlakteversterkte Raman Scattering-gebaseerde biosensing van individuele sEV's in ziektediagnose en therapieën

Leer hoe u water, eiwitten en lipiden analyseert uit confocale Raman-spectra van menselijke huid met chemometrische methoden. Deze techniek verbetert klinisch onderzoek naar huidziekten door diepteresolutie.

Oplossen van water, eiwitten en lipiden uit in vivo Confocale Raman spectra van stratum corneum door middel van een chemometrische benadering (Video) | JoVE Journal

Oplossen van water, eiwitten en lipiden uit in vivo Confocale Raman spectra van stratum corneum door middel van een chemometrische benadering

Meer video's verkennen