Resolvendo água, proteínas e lipídeos de in vivo confocal Raman Spectra de stratum corneum através de uma abordagem quimiométrica

Resumo

Aqui, nós apresentamos um protocolo para a coleção de espectros confocal de Raman dos indivíduos humanos em estudos clínicos combinados com as aproximações quimiométricas para a remoção espectral do outlier e a extração subseqüente de características chaves.

Resumo

O desenvolvimento deste método espectroscópico Raman confocal in vivo possibilita a mensuração direta de água, proteínas e lipídios com resolução de profundidade em indivíduos humanos. Esta informação é muito importante para doenças relacionadas com a pele e caracterizar o desempenho do produto de cuidados da pele. Este protocolo ilustra um método para a coleção confocal dos espectros de Raman e a análise subseqüente do conjunto de dados espectral que aproveita o chemometrics. O objetivo deste método é estabelecer um protocolo padrão para a coleta de dados e fornecer orientações gerais para a análise de dados. O pré-processamento (por exemplo, remoção de espectros de outlier) é um passo crítico ao processar grandes conjuntos de dados de estudos clínicos. Como exemplo, fornecemos orientação com base no conhecimento prévio de um conjunto de dados para identificar os tipos de outliers e desenvolver estratégias específicas para removê-los. Uma análise de componentes principais é realizada e os espectros de carga são comparados com os espectros de materiais de referência para selecionar o número de peças usadas na análise de resolução de curva multivariada (MCR) final. Essa abordagem é bem-sucedida para extrair informações significativas de um grande conjunto de dados espectral.

Introdução

Em estudos clínicos, a Espectroscopia Raman confocal in vivo demonstrou sua habilidade única para determinar a espessura do estrato córneo e o teor de água^1,2,3,4e rastrear a penetração de materiais ativos aplicados topicamente na pele^5,6. Como uma aproximação não invasora, a espectroscopia confocal de Raman detecta sinais moleculars baseados em modos vibracional. Assim, a rotulagem não é necessária⁷. A Espectroscopia Raman confocal in vivo fornece informações....

Protocolo

Este estudo foi aprovado pelo Comitê de revisão institucional do hospital infantil de Pequim, em conformidade com as diretrizes éticas da declaração 1975 de Helsínquia. Foi conduzido de acordo com as diretrizes da ICH para boa prática clínica. O estudo foi realizado de maio a julho de 2015.

1. coleção de espectros Raman confocais in vivo de indivíduos humanos com dermatite atópica

1. Inclua os sujeitos em conformidade com os seguintes critérios.
   1. Inclua assuntos entre as idades de 4 – 18.
   2. Incluir indivíduos com dermatite atópica leve a moderada (escore de 2 ou 3 de acordo com a avaliação global do médico) com sintom....

Resultados

Neste estudo clínico, os espectros de Raman confocal in vivo foram coletados de 28 indivíduos de 4 a 18 anos de idade. Um total de 30.862 espectros Raman foram coletados com o protocolo de coleta de dados mencionado acima. Este grande conjunto de dados espectral contém 20% de outliers espectrais, como mostrado na Figura 4A. Os baixos espectros do outlier do sinal-à-ruído foram removidos após a determinação da superfície da pele, seguido pelo PCA para identificar os espectros com.......

Discussão

Durante a coleta de dados, conforme descrito na seção 2 e 3 do protocolo, cada perfil de profundidade foi coletado em uma área com contato entre a janela do instrumento e a pele, encontrando as áreas mais escuras das imagens microscópicas destacadas nos círculos vermelhos em Figura 2C. Uma vez que estas áreas foram localizadas, era crítico para iniciar o perfil de profundidade acima da superfície da pele para determinar com precisão a localização da superfície .......

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bovine Serum Albumin	Sigma-Aldrich
Cholesterol	Sigma-Aldrich
Cholesterol 3-sulfate sodium	Sigma-Aldrich
D-Erythro-Dihydrosphingosine	Sigma-Aldrich
DI water			Purified with Milipore(18.2MΩ)
Gen2-SCA skin analyzer	River Diagnostics, Rotterdam, The Netherlands	Gen2
Matlab 2018b	Mathwork	2018b
N-behenoyl-D-erythro-sphingosine	Avanti Polar Lipids, Inc.
N-Lignoceroyl-D-erythro-sphinganine(ceramide)	Avanti Polar Lipids, Inc.
Oleic Acid	Sigma-Aldrich
Palmitic Acid	Sigma-Aldrich
Palmitoleic Acid	Sigma-Aldrich
PLS_Toolbox version 8.2	Eigenvector Research Inc.	8.2
RiverICon	River Diagnostics, Rotterdam, The Netherlands	version 3.2
Squalene	Sigma-Aldrich
Stearic Acid	Sigma-Aldrich