基于紫外-可見光譜的全血分析

更新時(shí)間：2022-11-03

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旁床診斷（POC）結(jié)合了光纖光譜學(xué)和生物流體學(xué)的優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)對(duì)從癌癥篩查到病毒檢測(cè)的醫(yī)療檢測(cè)的挑戰(zhàn)方面發(fā)揮著重要作用。在這篇應(yīng)用案例中，我們使用Ocean ST來(lái)測(cè)量全血的吸光度。

研究背景

微型光纖光譜儀體積小巧，性能優(yōu)良，對(duì)于空間有限或需集成到其他設(shè)備或系統(tǒng)的POC應(yīng)用中，是一個(gè)特別理想的選擇。此外，它的多功能性使它非常適合于進(jìn)行吸光度，熒光和其他技術(shù)測(cè)試和診斷。

為測(cè)試Ocean ST微型光譜儀對(duì)血液樣品吸光度的可行性，我們測(cè)量了全血和高鐵血紅蛋白。高鐵血紅蛋白是一種氧化的、無(wú)功能的血紅蛋白形式，不會(huì)將氧氣輸送到組織。

如何通過(guò)吸光度測(cè)濃度？

根據(jù)朗伯-比爾定律，當(dāng)一束平行單色光垂直通過(guò)某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時(shí)，其吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c及吸收層厚度b成正比，而與透光度T成反相關(guān)。

A=lg(1/T)=Kbc

朗伯-比爾定律是線性方程，使用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)量吸光度值。吸光度與濃度之間可以建立一條線性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過(guò)測(cè)量未知樣品的吸光度值，從線性關(guān)系曲線中讀取該樣品的濃度值。

吸光度-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線示例

注意：隨著濃度的增加，由于檢測(cè)器的非線性，濃度值數(shù)據(jù)可能也會(huì)變得非線性。因此，在每個(gè)系統(tǒng)中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式校正。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

我們選取新鮮人血和豬血作為全血樣本，使用Ocean ST-UV進(jìn)行紫外-可見吸光度測(cè)試以監(jiān)測(cè)人血和豬血全血樣品的光譜，兩者的光譜特征相似。

圖1. 新鮮人血樣品和豬血樣品的紫外可見吸光度光譜

此外，我們還收集并測(cè)量了不同濃度水平的其他人類和動(dòng)物全血樣本。這些樣品的吸光度光譜顯示出，單個(gè)紫外可見光度光譜中有關(guān)血液成分的大量可用信息，以及每個(gè)光譜因樣品而異（圖2）。

圖 2.全血樣本的光譜特征根據(jù)類型（人與動(dòng)物）和濃度水平等標(biāo)準(zhǔn)的不同而不同。

高鐵血紅蛋白樣品在405nm附近顯示出強(qiáng)烈的吸收峰（圖3，也有文獻(xiàn)報(bào)道了高鐵血紅蛋白在630nm處也有吸收峰）。

圖 3.高鐵血紅蛋白是血紅蛋白的氧化形式。

由于可在500-600nm之間，光譜檢測(cè)到血紅蛋白中血紅素基團(tuán)的分子鍵合，因此我們可考慮使用Ocean ST-VIS（350-810nm）在該范圍內(nèi)獲得更好的光譜響應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)配置

實(shí)驗(yàn)配置如下，我們使用 Ocean ST-UV（185-650 nm），基于OceanView光譜分析軟件進(jìn)行測(cè)量，積分時(shí)間設(shè)置為3.8ms，掃描平均100，滑動(dòng)平均3，扣除暗光譜并啟用非線性校正。測(cè)量前，光譜儀和光源預(yù)熱30分鐘，以確保穩(wěn)定性。

實(shí)驗(yàn)配置

結(jié)論

隨著世界向個(gè)性化醫(yī)療和可及性邁進(jìn)，對(duì)非侵入性和非破壞性測(cè)量技術(shù)的需求將繼續(xù)增加，包括用于診斷、治療和分析疾病的光譜儀。從評(píng)估比色測(cè)定到分析血液成分，海洋光學(xué)光譜傳感工具通過(guò)定量測(cè)量確保準(zhǔn)確性和可追溯性。

Ocean ST是一款功能強(qiáng)大的微型光譜儀，具有出色的光譜響應(yīng)、高速光譜采集和高信噪比性能，適用于各種應(yīng)用。它與海洋光學(xué)光源、光纖、采樣附件和OceanView 軟件兼容，允許用戶優(yōu)化其應(yīng)用的配置。