Name: resolving water, proteins, and lipids from in vivo confocal raman spectra of stratum corneum through a chemometric approach
Uploaded: 2019-09-26T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Resolving Water, Proteins, and Lipids from In Vivo Confocal Raman Spectra of Stratum Corneum through a Chemometric Approach at JoVE.com

लेखकबहुत कॉर्पोरेट समारोह विश्लेषणात्मक और व्यक्तिगत सफाई देखभाल विभाग से वित्तीय सहायता स्वीकार करते हैं. हम विश्लेषणात्मक सहयोगी निर्देशकों सुश्री चमेली वांग और डॉ रॉब Gardner उनके मार्गदर्शन और समर्थन और सुश्री ली यांग डेटा संग्रह पर उसकी मदद के लिए के लिए हमारी कृतज्ञता व्यक्त करना चाहते हैं.

इस अध्ययन हेलसिंकी की 1975 घोषणा के नैतिक दिशा निर्देशों के अनुपालन में बीजिंग बाल अस्पताल की संस्थागत समीक्षा समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था. यह अच्छा नैदानिक अभ्यास के लिए आईसीएच दिशा निर्देशों के ...

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	<li>Caspers, P., Lucassen, G., Bruining, H., Puppels, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+depth+-+scanning+confocal+Raman+microspectrometer+for+rapid+in+vivo+determination+of+water+concentration+profiles+in+human+skin.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+effects+of+topical+moisturizers+on+changes+in+stratum+corneum+thickness,+water+gradients+and+hydration+in+vivo.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&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:+effects+of+age,+seasonal+changes+and+artificial+forced+hydration.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Changes in Stratum Corneum Thickness, Water Gradients and Hydration by Moisturizers. , (2012).</li><li>Pudney, P. D., M&#233;lot, M., Caspers, P. J., Van, D. P. A., Puppels, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+in+vivo+confocal+Raman+study+of+the+delivery+of+trans+retinol+to+the+skin.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro-in+vivo+correlation+in+skin+permeation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prospects+for+in+vivo+Raman+spectroscopy.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+niacinamide+containing+formulations+on+the+molecular+and+biophysical+properties+of+the+stratum+corneum.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-dependent+changes+in+stratum+corneum+barrier+function.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectroscopy+of+human+skin:+looking+for+a+quantitative+algorithm+to+reliably+estimate+human+age.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+filaggrin+mutations+on+Raman+spectra+and+biophysical+properties+of+the+stratum+corneum+in+mild+to+moderate+atopic+dermatitis.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+to+protein+ratio+plays+an+important+role+in+the+skin+barrier+function+in+patients+with+atopic+eczema.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assignment+of+the+C+H+stretching+vibrational+frequencies+in+the+Raman+spectra+of+lipids.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+spectroscopic+deconvolution+procedure+for+complex+biological+systems:+vibrational+components+in+the+FT-Raman+spectra+of+ice-man+and+contemporary+skin.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+organization+and+stratum+corneum+thickness+determined+in+vivo+in+human+skin+analyzing+lipid-keratin+peak+(2820-3030+cm-+1)+using+confocal+Raman+microscopy.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+uptake+and+skin+occlusion+following+topical+application+of+oils+on+adult+and+infant+skin.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confocal+Raman+microscopy+for+investigating+the+penetration+of+various+oils+into+the+human+skin+in+vivo.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+MCR+approach+revealing+protein,+water+and+lipid+depth+profile+in+atopic+dermatitis+patients'+stratum+corneum+via+in+vivo+confocal+Raman+spectroscopy.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> In vivo Skin Characterization by Confocal Raman Microspectroscopy. , (2003).</li><li>Jaumot, J., de Juan, A., Tauler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MCR-ALS+GUI+2.0:+New+features+and+applications.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modified+normalization+method+in+in+vivo+stratum+corneum+analysis+using+confocal+Raman+microscopy+to+compensate+nonhomogeneous+distribution+of+keratin.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemometrics+tutorial+for+PLS_Toolbox+and+Solo.">Chemometrics tutorial for PLS_Toolbox and Solo.</a> Eigenvector Research, Inc. 3905, 102-159 (2006).</li></ol>

डेटा संग्रह के दौरान, के रूप में प्रोटोकॉल के अनुभाग 2 और 3 में वर्णित है, प्रत्येक गहराई प्रोफ़ाइल में लाल हलकों में प्रकाश डाला सूक्ष्म छवियों से गहरा क्षेत्रों को खोजने के द्वारा साधन खिड़की औ...

नैदानिक अध्ययनों में, विवो कॉन्फोकल रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में स्तर कॉर्नियम मोटाई और पानी की सामग्री का निर्धारण करने के लिए अपनी अनूठी क्षमता दिखाया गया है1,2,3,4, और के प्रवेश पर नज़र रखने सक्रिय सामग्री शीर्ष त्वचाके लिए लागू 5,6. एक noninvasive दृष्टिकोण के रूप में, confocal रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी कंपन मोड के आधार पर आणविक संकेतों का पता लगाता है. इस प्रकार लेबलिंग की आवश्यकता नहीं है7. विवो कॉन्फोकल में रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक के confocal प्रकृति के आधार पर गहराई संकल्प के साथ रासायनिक जानकारी प्रदान करता है. यह गहराई से निर्भर जानकारी त्वचा देखभाल उत्पादोंकेप्रभाव का अध्ययन करने में बहुत उपयोगी है 4 ,8,उम्र बढ़ने9,10, मौसमी परिवर्तन3, साथ ही त्वचा बाधा समारोह रोगों , जैसे कि एटोपिक जिल्द की सूजन11,12. confocal रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (2,500-4,000 सेमी-1)के उच्च आवृत्ति क्षेत्र में जानकारी का एक बहुत कुछ है, जहां पानी 3,250-3,550 सेमी-1के बीच क्षेत्र में अलग चोटियों का उत्पादन करता है। हालांकि, प्रोटीन और लिपिड की रमन चोटियों, जो लगभग 2,800-3,000 सेमी-1के बीच केंद्रित हैं, एक दूसरे को ओवरलैप करते हैं क्योंकि सिग्नल मुख्य रूप से मेथिलीन (-सीएच2-) और मिथाइल (-सीएच3) समूहों 13 से उत्पादित होते हैं . व्यक्तिगत आणविक प्रजातियों के सापेक्ष मात्रा प्राप्त करते समय यह अति व्याप्त जानकारी एक तकनीकी चुनौती प्रस्तुत करती है। पीक फिटिंग14,15 और चयनात्मक शिखर स्थिति12,16 दृष्टिकोण इस चुनौती को हल करने के लिए इस्तेमाल किया गया है. हालांकि, इन एकल शिखर आधारित विधियों के लिए शुद्ध घटक जानकारी निकालना मुश्किल है क्योंकि एक ही घटक से कई रमन चोटियों एक साथ17बदल जाते हैं। हमारे हाल के प्रकाशन18में , एक एमसीआर दृष्टिकोण शुद्ध घटक जानकारी स्पष्ट करने का प्रस्ताव किया गया था. इस दृष्टिकोण का उपयोग करना, तीन घटकों (पानी, प्रोटीन, और लिपिड) vivo confocal रमन स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटासेट में एक बड़े से निकाले गए थे.
बड़े नैदानिक अध्ययन के निष्पादन vivo स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटा में इकट्ठा व्यक्तियों पर मांग की जा सकती है. कुछ मामलों में, वर्णक्रमीय अधिग्रहण एक दिन में कई घंटे के लिए ऑपरेटिंग उपकरण की आवश्यकता कर सकते हैं और अध्ययन सप्ताह या महीनों तक का विस्तार कर सकते हैं. इन शर्तों के तहत, स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटा की पहचान करने के लिए तकनीकी विशेषज्ञता की कमी है कि उपकरण ऑपरेटरों द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है, बाहर, और स्पेक्ट्रोस्कोपिक कलाकृतियों के सभी स्रोतों के लिए सही. परिणामस्वरूप डेटा सेट की पहचान की और विश्लेषण से पहले डेटा से बाहर रखा जा करने की आवश्यकता है कि स्पेक्ट्रोस्कोपिक outliers का एक छोटा सा अंश हो सकता है. इस कागज में विस्तार से एक chemometric विश्लेषण प्रक्रिया दिखाता है "साफ" एक नैदानिक रमन डेटासेट एमसीआर के साथ डेटा का विश्लेषण करने से पहले. सफलतापूर्वक outliers को दूर करने के लिए, outliers के प्रकार और बाहरी स्पेक्ट्रम की पीढ़ी के लिए संभावित कारण की पहचान की जरूरत है. फिर, लक्षित बाहरी लोगों को हटाने के लिए एक विशिष्ट दृष्टिकोण विकसित किया जा सकता है। इसके लिए डेटासेट के पूर्व ज्ञान की आवश्यकता होती है, जिसमें डेटा उत्पादन प्रक्रिया और अध्ययन डिज़ाइन के बारे में विस्तृत जानकारी शामिल है. इस डेटासेट में, आउटलाइअर्स के बहुमत कम संकेत-से-शोर स्पेक्ट्रम होते हैं और मुख्य रूप से 1) त्वचा की सतह के ऊपर एकत्र स्पेक्ट्रम से उत्पन्न होते हैं (6,208 30,862 में से, और 2) फ्लोरोसेंट रूम लाइट से स्पेक्ट्रम के लिए मजबूत योगदान (30,862 में से 67)। स्पेक्ट्रा त्वचा की सतह के ऊपर एकत्र एक कमजोर रमन प्रतिक्रिया का उत्पादन, लेजर फोकल बिंदु त्वचा की सतह दृष्टिकोण के रूप में और त्वचा के नीचे साधन खिड़की में ज्यादातर है. फ्लोरोसेंट कमरे प्रकाश से एक मजबूत योगदान के साथ Spectra या तो साधन ऑपरेटर त्रुटि या विषय आंदोलन है, जो एक शर्त है जहाँ confocal रमन संग्रह खिड़की पूरी तरह से विषय के शरीर साइट द्वारा कवर नहीं है पैदा की वजह से उत्पन्न कर रहे हैं. हालांकि वर्णक्रमीय कलाकृतियों के इन प्रकार की पहचान की जा सकती है और डेटा अधिग्रहण के समय एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक विशेषज्ञ द्वारा वर्णक्रमीय अधिग्रहण के दौरान remediated, इस अध्ययन में इस्तेमाल प्रशिक्षित साधन ऑपरेटरों सभी डेटा एकत्र करने के लिए निर्देश दिए गए थे जब तक एक भयावह विफलता देखी गई. आउटलियर्स की पहचान करने और उन्हें बाहर करने का कार्य डेटा विश्लेषण प्रोटोकॉल में शामिल किया गया है। प्रस्तुत प्रोटोकॉल इस चुनौती को हल करने के लिए विकसित की है. त्वचा की सतह के ऊपर कम संकेत करने वाली शोर स्पेक्ट्रम को संबोधित करने के लिए, त्वचा की सतह के ऊपर एकत्र स्पेक्ट्रम को हटाने की अनुमति देने के लिए पहले त्वचा की सतह के स्थान को निर्धारित करने की आवश्यकता है। त्वचा की सतह के स्थान को उस गहराई के रूप में परिभाषित किया गया है जहां रमन लेजर फोकल बिंदु त्वचा में आधा और त्वचा का आधा भाग है जैसा कि पूरक चित्र 1में सचित्र दिया गया है . कम संकेत करने वाली शोर स्पेक्ट्रम को हटाने के बाद, एक प्रमुख घटक विश्लेषण (पीसीए) फ्लोरोसेंट कमरे प्रकाश चोटियों का प्रभुत्व कारक निकालने के लिए लागू किया गया है। ये बाहरी लोग इसी कारक के स्कोर मूल्य के आधार पर हटा दिए जाते हैं।
इस प्रोटोकॉल कैसे छह मुख्य घटक MCR प्रक्रिया में निर्धारित किया जाता है के लिए विस्तृत जानकारी प्रदान करता है। यह मुख्य घटकों की एक अलग संख्या के साथ उत्पन्न मॉडल के लिए लोडिंग के बीच वर्णक्रमीय आकार तुलना के बाद एक पीसीए विश्लेषण के माध्यम से किया जाता है. संदर्भ सामग्री के डेटा संग्रह के साथ-साथ मानव विषयों के लिए प्रयोगात्मक प्रक्रिया को भी विस्तार से समझाया गया है।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1055px;" width="1054">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:34px;width:319px;">Bovine Serum Albumin</td>
			<td style="width:360px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:240px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Cholesterol</td>
			<td style="width:360px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Cholesterol 3-sulfate sodium</td>
			<td style="width:360px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">D-Erythro-Dihydrosphingosine</td>
			<td style="width:360px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">DI water</td>
			<td style="width:360px;"></td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>Purified with Milipore(18.2M&#937;)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Gen2-SCA skin analyzer</td>
			<td style="width:360px;">River Diagnostics, Rotterdam, The Netherlands</td>
			<td style="width:136px;">Gen2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Matlab 2018b</td>
			<td style="width:360px;">Mathwork</td>
			<td style="width:136px;">2018b</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">N-behenoyl-D-erythro-sphingosine</td>
			<td style="width:360px;">Avanti Polar Lipids, Inc.</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:319px;">N-Lignoceroyl-D-erythro-sphinganine(ceramide)</td>
			<td style="width:360px;">Avanti Polar Lipids, Inc.</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Oleic Acid</td>
			<td style="width:360px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Palmitic Acid</td>
			<td style="width:360px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Palmitoleic Acid</td>
			<td style="width:360px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">PLS_Toolbox version 8.2</td>
			<td style="width:360px;">Eigenvector Research Inc.</td>
			<td align="right" style="width:136px;">8.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">RiverICon</td>
			<td style="width:360px;">River Diagnostics, Rotterdam, The Netherlands</td>
			<td style="width:136px;">version 3.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Squalene</td>
			<td style="width:360px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Stearic Acid</td>
			<td style="width:360px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

resolving water, proteins, and lipids from in vivo confocal raman spectra of stratum corneum through a chemometric approach

विवो कोनफोकल रमन स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधि में इसका विकास मानव विषयों में गहराई संकल्प के साथ पानी, प्रोटीन, और लिपिड के प्रत्यक्ष माप को सक्षम बनाता है। यह जानकारी त्वचा से संबंधित रोगों और त्वचा देखभाल उत्पाद के प्रदर्शन की विशेषता के लिए बहुत महत्वपूर्ण है. इस प्रोटोकॉल confocal रमन स्पेक्ट्रम संग्रह और वर्णक्रमीय डेटासेट के बाद विश्लेषण chemometrics लाभ के लिए एक विधि दिखाता है. इस विधि का लक्ष्य डेटा संग्रह के लिए एक मानक प्रोटोकॉल स्थापित करना और डेटा विश्लेषण के लिए सामान्य मार्गदर्शन प्रदान करना है. नैदानिक अध्ययनों से बड़े डेटासेट संसाधित करते समय पूर्व प्रसंस्करण (जैसे, बाहरी स्पेक्ट्रम को हटाना) एक महत्वपूर्ण कदम है। एक उदाहरण के रूप में, हम बाहरी लोगों के प्रकार की पहचान करने और उन्हें निकालने के लिए विशिष्ट कार्यनीतियां विकसित करने के लिए डेटासेट के पूर्व ज्ञान के आधार पर मार्गदर्शन प्रदान करते हैं. एक प्रमुख घटक विश्लेषण किया जाता है, और लोडिंग स्पेक्ट्रा अंतिम बहुचर वक्र संकल्प (एमसीआर) विश्लेषण में इस्तेमाल घटकों की संख्या का चयन करने के लिए संदर्भ सामग्री से स्पेक्ट्रम के साथ तुलना कर रहे हैं. यह प्रकिया एक बड़े वर्णक्रमीय डेटासेट से सार्थक जानकारी निकालने में सफल होता है.

इस नैदानिक अध्ययन में, विवो confocal रमन स्पेक्ट्रम में 4-18 साल पुराने से 28 विषयों से एकत्र किए गए थे. ऊपर उल्लिखित डेटा संग्रह प्रोटोकॉल के साथ कुल 30,862 रमन स्पेक्ट्रम एकत्र किए गए थे। इस बडे़ वर्णक्रमीय डेटासे?...

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

यहाँ, हम नैदानिक अध्ययन में मानव विषयों से confocal रमन स्पेक्ट्रम के संग्रह के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत वर्णक्रमीय बाहरी हटाने और प्रमुख विशेषताओं के बाद निष्कर्षण के लिए chemometric दृष्टिकोण के साथ संयुक्त.

एक केमोमीट्रिक दृष्टिकोण के माध्यम से Stratum Corneum के Vivo Confocal रमन स्पेक्ट्रा में से पानी, प्रोटीन, और लिपिड को हल करने

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

त्वचा देखभाल उत्पाद प्रदर्शन के लक्षण वर्णन के लिए, मानव विषयों में गहराई से संकल्प के साथ पानी, प्रोटीन और लिपिड का प्रत्यक्ष माप त्वचा से संबंधित बीमारियों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। बाद के विश्लेषण के साथ-साथ यह विधि रासायनिक जानकारी निकालने के लिए केममेट्रिक्स का लाभ उठाती है। इस तकनीक का मुख्य लाभ यह है कि यह नैदानिक रमन डेटा सेट के लिए प्रशिक्षित उपकरण ऑपरेटरों द्वारा एकत्र करने की अनुमति देता है जिसमें स्पेक्ट्रोस्कोपिक कलाकृतियों के सभी स्रोतों की पहचान करने, बाहर करने और उपचारित करने के लिए तकनीकी विशेषज्ञता की कमी होती है।परिणामस्वरूप डेटा सेट तो outliers कि विश्लेषण से पहले की तारीख से बाहर रखा जाना चाहिए की पहचान करने के लिए संसाधित किया जा सकता है । डेटा विश्लेषण के दौरान, एक प्रमुख चुनौती आउटलर्स को हटाना, और डेटा सेट में प्रमुख घटकों की संख्या की पहचान करना है। इस वीडियो में दृष्टिकोण शो गहराई संकल्प के साथ पानी, प्रोटीन और लिपिड को सफलतापूर्वक निकालने के लिए नैदानिक डेटा सेट और केमोमेट्रिक्स दृष्टिकोण के पूर्व ज्ञान का लाभ उठाता है।प्रक्रिया का प्रदर्शन ली यांग, हमारे सी एंड टी लैब से तकनीशियन होगा । शुरू करने के लिए, विषय वीवो कॉन्फोकल रमन इंस्ट्रूमेंट में इमेजिंग विंडो के साथ निकट संपर्क में एक चिह्नित घाव शरीर साइट या नियंत्रण साइट रखें। सुनिश्चित करें कि वे इमेजिंग पर कमरे की रोशनी के प्रभाव से बचने के लिए पूरी खिड़की को कवर करते हैं।फिर, सॉफ्टवेयर खोलें और ध्यान केंद्रित करें जब तक कि यहां दिखाए गए स्पेक्ट्रम के समान स्पेक्ट्रम देखा न जाए। बाद में, ध्यान 10 माइक्रोन त्वचा की सतह से दूर ले जाएं। एक सेकंड के एक्सपोजर समय का उपयोग करके, यहां दिखाए गए आवृत्ति क्षेत्र में दो-माइक्रोन चरण आकार के साथ 26 चरणों के लिए डेटा एकत्र करें।प्रत्येक क्षेत्र के लिए आठ प्रतिकृति उपाय, कुल में 15 मिनट तक चलने । सबसे पहले, रिक से मैट के लिए एकत्र डेटा की फ़ाइल विस्तार को बदलने के लिए कमांड विंडो और MATLAB का उपयोग करें। फिर मैट फाइल को मैटलैब सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म पर लोड करें, जैसा कि यहां दिखाया गया है।PLS_Workspace विंडो पर जाकर और आयातित डेटा सेट पर सही क्लिक करके, विश्लेषण करने के लिए स्क्रॉल करके, अन्य टूल्स का चयन करके और प्रीप्रोसेसिंग पर क्लिक करके, स्वचालित भारित कम वर्ग विधि का उपयोग करके डेटा सेट के बेसलाइन को सही करें। खिड़की है कि चबूतरे में, शो पर क्लिक करें । फिर, स्वचालित भारित पट्टे वाले चौकों बेसलाइन फ़िल्टरिंग के लिए उपलब्ध तरीकों टूलबार को नीचे स्क्रॉल करें, और जोड़ें चुनें।इसके बाद, विकल्प सेट करने और डेटा पर प्रीप्रोसेसिंग लागू करने के लिए ओके पर क्लिक करें। Spectra_baseline के रूप में इसे बचाओ। इसके बाद, कमांड विंडो पर लौटें और बेसलाइन सही परिणाम का उपयोग करके डेटा को बदलें।अब, टेक्स्ट एडिटर के पास जाएं और कार्यक्रम चलाएं जैसा कि यहां दिखाया गया है। यह लगातार 26 चरणों के मापन से प्रत्येक रमन स्पेक्ट्रम के तहत तीव्रता मूल्यों को प्राप्त करने के लिए 2910 और 2965 व्युत्क्रम सेंटीमीटर के बीच मूल्यों का योग करेगा, और उन्हें एक्सेल फ़ाइल में स्टोर करेगा। MATLAB में, कार्यक्षेत्र में जाएं और Depth_save में डेटा के लिए रास्ता निर्धारित करें, जैसा कि दिखाया गया है।इसके बाद, मैटलैब में लिंस्पेस फ़ंक्शन का उपयोग करके 26 से 260 तक इंस्ट्रूमेंट ऑफसेट वैल्यू को इंटरपोलेट करने के लिए यहां वर्णित प्रक्रिया का उपयोग करें। यह प्रक्रिया स्प्लीन विधि का उपयोग करके 26 से 260 तीव्रता मूल्य को इंटरपोलेट करेगी, जो नए उत्पन्न 260 स्थिति मूल्यों का लाभ देगी। इसके अतिरिक्त, यह पॉलीफिट फ़ंक्शन के लिए क्रमशः एक्स और वाई इनपुट के रूप में 260 स्थिति और तीव्रता मूल्यों का उपयोग करेगा, डिग्री मूल्य को 20 तक स्थापित करेगा।फिर, यह अंतिम 260 तीव्रता मूल्यों को प्राप्त करने के लिए, पॉलीवल के लिए इनपुट के रूप में आउटपुट गुणांक और 260 विस्तारित स्थिति मूल्यों का उपयोग करेगा। इसके बाद, यह मतलब तीव्रता की गणना करेगा और वक्र में बिंदु को ढूंढेगा जो मतलब तीव्रता के निकटतम है। यह ज्ञात दो-माइक्रोन स्टेप आकार में त्वचा की सतह के अनुसार गहराई मूल्य को भी बदल देगा।अब, कार्यक्रम चलाएं। मैटलैब प्लेटफॉर्म के तहत बाहरी त्वचा स्पेक्ट्रा को PLS_Toolbox सॉफ्टवेयर में हटाने के बाद रमन स्पेक्ट्रा डेटा सेट लोड करें और विश्लेषण चुनने और फिर पीसीए का चयन करने के लिए सेट किए गए डेटा पर सही क्लिक करें। इसके बाद, प्रीप्रोसेसिंग चुनें पर क्लिक करें।प्रीप्रोसेसिंग अप्रोच के रूप में सामान्यीकृत चुनें। फिर, क्रॉस-सत्यापन के लिए कोई भी न चुनें। फिर, पीसीए अपघटन विश्लेषण के लिए तीन घटकों का उपयोग कर मॉडल का निर्माण करें।अब, वीवो रमीन इंस्ट्रूमेंट कलेक्शन विंडो में कवर को हटा दें, और संदर्भ सामग्री के डेटा संग्रह के लिए उपयोग किए जाने वाले समान मापदंडों का उपयोग करके उच्च आवृत्ति क्षेत्र में कमरे के प्रकाश स्पेक्ट्रा को एकत्र करें। कमरे प्रकाश पृष्ठभूमि के साथ तुलना के माध्यम से कमरे प्रकाश प्रभाव कारक की पहचान करें। अब, स्कोर की समीक्षा करें और सामान्य से काफी अधिक संबंधित स्कोर मूल्य के साथ स्पेक्ट्रा को हटा दें।इसका मतलब है कि पूरे डेटा सेट के 99.8% से अधिक के स्कोर मूल्यों को हटाना, जो इस अध्ययन में 0.16 है। परिणामस्वरूप अंशांकन एक्स-ब्लॉक डेटा को सहेजें। अंत में, PLS_Workspace ब्राउज़र पर जाएं और नई फाइल को संपादित करें।रो लेबल चुनें और फ़ाइल को फिर से सहेजने से पहले बहिष्कृत डेटा को स्थायी रूप से हटाने के लिए हार्ड डिलीट आउट किए जाएं। बस दिखाए गए उसी का उपयोग करके रमन स्पेक्ट्रा बेसलाइन को ठीक करके शुरू करें। इसके बाद, प्रीप्रोसेस्ड डेटा सेट पर पीसीए विश्लेषण करें।चुनें घटक बटन पर क्लिक करके घटकों की संख्या के साथ लॉगरिथम स्केल में eigenvalues प्लॉट, और वाई मूल्य के रूप में लॉग (eigenvalues) का चयन करें । मल्टीवेरिएट कर्व रिज़ॉल्यूशन एनालिसिस करने के लिए सबसे पहले डेटा सेलेक्शन बटन का इस्तेमाल MCR_main सॉफ्टवेयर में सेट किए गए डेटा को लोड करने के लिए करें । मैन्युअल रूप से घटकों की संख्या चुनें और घटक संख्या को तीन और आठ के बीच सेट करें।फिर, प्रारंभिक अनुमान टैब के तहत, शुद्ध बटन पर क्लिक करें। इसके बाद, एकाग्रता का चयन करें और Do बटन पर क्लिक करें। एक बार स्क्रीन रिफ्रेश होने के बाद, ओके बटन पर क्लिक करें, और फिर अगले पृष्ठ पर जाने के लिए जारी रखें।अब, जारी रखें, और कार्यान्वयन के तहत, fnnls लागू करें। फिर, गैर नकारात्मकता प्रोफाइल के साथ प्रजातियों की संख्या के लिए ड्रॉप-डाउन मेनू से छह का चयन करें, और जारी रखें क्लिक करें । अगले पेज पर, उन्हीं मापदंडों का चयन करें और जारी रखें क्लिक करें।त्वचा की सतह पर स्थान निर्धारित करने के लिए, प्रोटीन के रमन चोटी के नीचे के क्षेत्र को प्रोटीन सिग्नल की गहराई प्रोफ़ाइल प्राप्त करने के लिए एकीकृत किया गया था। त्वचा की सतह को उस स्थान के रूप में परिभाषित किया गया था जहां इंटरपोलेटेड गहराई प्रोफ़ाइल से तीव्रता मूल्य मतलब तीव्रता के सबसे करीब था। त्वचा की सतह का सटीक स्थान एक प्रयोगात्मक डेटा बिंदु के साथ मेल करने की आवश्यकता नहीं है।इस वीडियो में बताए गए डाटा कलेक्शन प्रोटोकॉल के साथ कुल 30,862 रमन स्पेक्ट्रा एकत्र किए गए थे। इस बड़े स्पेक्ट्रल डेटा सेट में 20% स्पेक्ट्रल आउटलियर्स होते हैं। उचित डेटा सेट प्राप्त करने के लिए आउटलियर स्पेक्ट्रा की उचित पहचान और हटाने महत्वपूर्ण है।यहां, कोई भी कमरे की रोशनी से योगदान देख सकता है, जो रूमलाइट के संदर्भ स्पेक्ट्रा पर आरोपित है। प्रीप्रोसेस्ड कॉन्फोसल रमन डेटा सेट पर सिद्धांत घटक विश्लेषण किया गया था, और उपयोग किए गए कारकों की संख्या के साथ-साथ eigenvalue को यहां प्लॉट किया जाता है। फैक्टर नाइन के लिए ईगेनवैल्यू में काफी कमी देखी गई।यह अवलोकन बहुविग्रह वक्र संकल्प मॉडल में शामिल करने के लिए तीन और आठ कारकों के बीच भिन्न सिद्धांत घटकों की संख्या के साथ मॉडलों की जांच करने का सुझाव देता है। इस प्रक्रिया का प्रयास करते समय, त्वचा की सतह के स्थान को सही ढंग से निर्धारित करने के लिए त्वचा की सतह के ऊपर एक गहराई प्रोफ़ाइल शुरू करना महत्वपूर्ण है। यह पद्धति पानी, प्रोटीन और लिपिड सहित प्रमुख त्वचा घटकों पर स्किनकेयर उत्पादों के प्रभाव की जांच को सक्षम बनाती है।

Research

JoVE Journal

Chemistry

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (UPLC-HRMS)

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry UPLC-HRMS

Ultraperformance लिक्विड क्रोमैटोग्राफी उच्च संकल्प मास स्पेक्ट्रोमेट्री (UPLC-HRMS) का उपयोग जैविक स्रोतों से अलक्षित Metabolomics

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first ...

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

सीओ के चरण संतुलनों माप के लिए उच्च दबाव नीलम सेल<sub&gt; 2</sub&gt; / जैविक / जल प्रणालियों

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. ...

A Simple and Rapid Protocol for Measuring Neutral Lipids in Algal Cells Using Fluorescence

प्रतिदीप्ति का उपयोग algal कोशिकाओं में तटस्थ लिपिड मापने के लिए एक सरल और तेजी से प्रोटोकॉल

Algae are considered excellent candidates for renewable fuel sources due to their natural lipid storage capabilities. Robust monitoring of algal ...

An Inverse Analysis Approach to the Characterization of Chemical Transport in Paints

पेंट्स में रासायनिक परिवहन की विशेषता के लिए एक व्युत्क्रम विश्लेषण दृष्टिकोण

The ability to directly characterize chemical transport and interactions that occur within a material (i.e., subsurface dynamics) is a vital component in ...

Water in Oil Emulsions: A New System for Assembling Water-soluble Chlorophyll-binding Proteins with Hydrophobic Pigments

तेल emulsions में पानी: जल विरोधी पिगमेंट के साथ पानी में घुलनशील क्लोरोफिल बाध्यकारी प्रोटीन के संयोजन के लिए एक नई प्रणाली

Chlorophylls (Chls) and bacteriochlorophylls (BChls) are the primary cofactors that carry out photosynthetic light harvesting and electron transport. ...

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

साल्वी और TOF-एस द्वारा पानी में हाइड्रेटेड प्रोटीन की सीटू लक्षण वर्णन में

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum ...

Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents

बायोपॉलिमर Aerogels की तैयारी ग्रीन सॉल्वैंट्स का उपयोग

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers ...

Laboratory Production of Biofuels and Biochemicals from a Rapeseed Oil through Catalytic Cracking Conversion

उत्प्रेरक खुर रूपांतरण के माध्यम से जैव ईंधन और एक रेपसीड तेल से जैव रसायनों के उत्पादन प्रयोगशाला

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil ...

A Novel Technique for Raman Analysis of Highly Radioactive Samples Using Any Standard Micro-Raman Spectrometer

उच्च रेडियोधर्मी नमूनों की रमन विश्लेषण के लिए एक उपन्यास तकनीक किसी भी मानक माइक्रो-रमन स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करना

A novel approach for the Raman measurement of nuclear materials is reported in this paper. It consists of the enclosure of the radioactive sample in a ...

Vibrational Spectra of a N719-Chromophore/Titania Interface from Empirical-Potential Molecular-Dynamics Simulation, Solvated by a Room Temperature Ionic Liquid