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

Yazarlar büyük ölçüde kurumsal fonksiyon analitik ve kişisel temizlik bakım departmanı mali destek kabul. Analitik yardımcı yönetmenler Bayan Jasmine Wang ve Dr. Robb Gardner'a rehberlik ve desteklerinden dolayı şükranlarımızı sunmak ve veri toplama konusundaki yardımları için Bayan Li Yang'a teşekkürlerimizi sunmak istiyoruz.

Bu çalışma Pekin Çocuk Hastanesi kurumsal inceleme komitesi tarafından 1975 Helsinki Bildirgesi'nin etik kurallarına uygun olarak onaylanmıştır. İyi Klinik Uygulama için ICH yönergelerine göre yapılmıştır. Çalışma Mayıs-Temmuz 2015 tarihleri arasında gerçekleştirildi.
1. Atopik dermatit ile insan deneklerinden in vivo konfokal Raman spektrumlarının toplanması
<ol><li>Aşağıdaki ölçütlerle uyumlu konuları dahil edin.<ol>
<li>4-18 yaş arası konuları ekleyin....

<ol>
	<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>

Veri toplama sırasında, protokolün bölüm 2 ve 3'te açıklandığı gibi, her derinlik profili, gösterge penceresi ile deri arasında temas olan bir alanda, kırmızı dairelerde vurgulanan mikroskobik görüntülerden daha koyu alanları bularak toplanmıştır. Şekil 2C. Bu alanlar tespit edildikten sonra, veri analizi prosedürü için deri yüzeyinin konumunu doğru bir şekilde belirlemek için cilt yüzeyinin üzerindeki derinlik profilinin başlatılması çok ...

Klinik çalışmalarda, in vivo konfokal Raman spektroskopistrat korneum kalınlığı ve su içeriği1,2,3,4belirlemek için eşsiz yeteneğini göstermiştir ve penetrasyon izleme aktif maddeler topikal cilde uygulanan5,6. Noninvaziv bir yaklaşım olarak, konfokal Raman spektroskopisi titreşim modlarına göre moleküler sinyalleri algılar. Bu nedenle, etiketleme7gerekli değildir. In vivo confokal Raman spektroskopisi tekniğin konfokal doğasına göre derinlik çözünürlüğü ile kimyasal bilgi sağlar. Bu derinliğe bağlı bilgi cilt bakım ürünleri4,8,yaşlanma9,10, mevsimsel değişiklikler3,yanı sıra cilt bariyerfonksiyon hastalıklarının etkilerini çalışmada çok yararlıdır, atopik dermatit gibi11,12. Konfokal Raman spektroskopisinin yüksek frekanslı bölgesinde (2.500-4.000 cm-1)çok fazla bilgi vardır ve burada su 3.250-3.550 cm-1arasında bölgede belirgin zirveler üretir. Ancak, yaklaşık 2.800-3.000 cm-1arasında ortalanan protein ve lipidlerin Raman zirveleri, sinyaller esas olarak metilen (-CH2-) ve metil (-CH3)gruplarından üretildiği için birbiriyle örtüşmektedir13 . Bu örtüşen bilgiler, tek tek moleküler türlerin göreceli miktarda elde ederken teknik bir sorun teşkil etmektedir. Tepe uydurma14,15 ve seçici tepe konumu12,16 yaklaşımlar bu sorunu çözmek için kullanılmıştır. Ancak, aynı bileşenden birden çok Raman tepe noktası aynı anda17olarak değiştiğinden, bu tek tepe tabanlı yöntemlerin saf bileşen bilgilerini ayıklamaları zordur. Bizim son yayın18,bir MCR yaklaşım saf bileşen bilgilerini açıklamak için önerilmiştir. Bu yaklaşım kullanılarak, büyük bir in vivo konfokal Raman spektroskopik veri setinden üç bileşen (su, protein ve lipidler) çıkarıldı.
Büyük klinik çalışmaların yürütülmesi in vivo spektroskopik veri toplayan bireyler üzerinde talep olabilir. Bazı durumlarda, spektral edinimi bir gün içinde birçok saat için işletim ekipmanı gerektirebilir ve çalışma haftalar veya aylara kadar uzayabilir. Bu koşullar altında, spektroskopik veriler, tüm spektroskopik eserler kaynaklarını tanımlamak, dışlamak ve düzeltmek için teknik uzmanlığa sahip olmayan ekipman operatörleri tarafından oluşturulabilir. Elde edilen veri kümesi, analizden önce tanımlanması ve verilerden dışlanması gereken spektroskopik aykırılıkların küçük bir kısmını içerebilir. Bu makalede, MCR ile verileri analiz etmeden önce klinik Raman veri kümesini "temizlemek" için bir kemometrik analiz süreci ayrıntılı olarak gösteriş. Aykırılaştırıcıları başarılı bir şekilde kaldırmak için, aykırı lık türleri ve aykırı spektrumların üretimi için potansiyel nedenin tanımlanması gerekir. Daha sonra, hedeflenen aykırı kaldırmak için belirli bir yaklaşım geliştirilebilir. Bu, veri oluşturma süreci ve çalışma tasarımı hakkında ayrıntılı bir anlayış da dahil olmak üzere veri kümesi hakkında önceden bilgi gerektirir. Bu veri setinde, aykırı ların çoğu düşük sinyal-gürültü spektrumlarıdır ve öncelikle cilt yüzeyinin üzerinde toplanan spektrumlardan (30.862'nin 6.208'i) ve 2) floresan oda Lambasından spektruma güçlü katkı (30.862'nin 67'si) kaynaklanmaktadır. Lazer odak noktası cilt yüzeyine yaklaştıkça ve çoğunlukla derinin altındaki alet penceresinde olduğundan, deri yüzeyinde toplanan spektrumlar zayıf bir Raman yanıtı üretir. Floresan oda ışığının güçlü bir katkısı olan spektrumlar, konfokal Raman toplama penceresinin deneğin vücut bölgesi tarafından tam olarak kapsanmayan bir durum yaratan enstrüman operatörü hatası veya denek hareketi nedeniyle oluşturulur. Bu tür spektral eserler, veri toplama sırasında spektroskopik bir uzman tarafından tespit edilip düzeltilebilse de, bu çalışmada kullanılan eğitimli cihaz operatörlerine, felaket başarısızlık gözlendi. Aykırıları tanımlama ve hariç çıkarma görevi veri çözümleme protokolüne dahil edilir. Sunulan protokol bu sorunu çözmek için geliştirilmiştir. Cilt yüzeyinin üzerindeki düşük sinyal-gürültü spektrumlarını gidermek için, cilt yüzeyinin üzerinde toplanan spektrumların uzaklaştırılmasına izin vermek için öncelikle cilt yüzeyinin yerinin belirlenmesi gerekir. Cilt yüzeyinin konumu Raman lazer odak noktasının ciltte yarısı, cilttenyarısının ise Ek Şekil 1'de gösterildiği gibi olduğu derinlik olarak tanımlanır. Düşük sinyal-gürültü spektrumları çıkarıldıktan sonra, floresan oda ışık zirveleri hakim faktör ayıklamak için bir temel bileşen analizi (PCA) uygulanır. Bu aykırılar, ilgili faktörün puan değerine göre kaldırılır.
Bu protokol, MCR işleminde altı temel bileşenin nasıl belirlendiği hakkında ayrıntılı bilgi sağlar. Bu, farklı sayıda ana bileşenle oluşturulan modeller için yüklemeler arasında spektral şekil karşılaştırması takip eden bir PCA analizi ile yapılır. Referans materyallerin ve insan deneklerin veri toplaması için deneysel süreç de ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

<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

Bu in vivo konfokal Raman spektroskopik yöntemin geliştirilmesi insan deneklerde derinlik çözünürlüğü ile su, protein ve lipidlerin doğrudan ölçülmesini sağlar. Bu bilgiler ciltle ilgili hastalıklar ve cilt bakım ürün performansı nın karakterizei için çok önemlidir. Bu protokol, konfokal Raman spektrum toplama yöntemini ve kemometriden yararlanan spektral veri setinin sonraki analizini göstermektedir. Bu yöntemin amacı, veri toplama için standart bir protokol oluşturmak ve veri analizi için genel rehberlik sağlamaktır. Ön işleme (örneğin, aykırı spektrumların kaldırılması) klinik çalışmalardan büyük veri kümelerini işlerken kritik bir adımdır. Örnek olarak, aykırı kişilerin türlerini belirlemek ve bunları kaldırmak için belirli stratejiler geliştirmek için bir veri kümesinin önceden bilgisine dayalı rehberlik sağlarız. Bir temel bileşen analizi gerçekleştirilir ve yükleme spektrumları son çok değişkenli eğri çözünürlük (MCR) analizinde kullanılan bileşen sayısını seçmek için referans malzemelerden spektrumlarla karşılaştırılır. Bu yaklaşım, büyük bir spektral veri kümesinden anlamlı bilgi ayıklamak için başarılı dır.

Bu klinik çalışmada 4-18 yaş arası 28 denekten in vivo konfokal Raman spektrumları toplanmıştır. Yukarıda belirtilen veri toplama protokolü ile toplam 30.862 Raman spektrum u toplanmıştır. Bu büyük spektral veri seti Şekil 4A'dagösterildiği gibi %20 spektral dışlayıcılar içerir. Düşük sinyal-gürültü outlier spektrumları cilt yüzeyi belirlendikten sonra kaldırıldı, oda ışık özellikleri ile spektrumları tanımlamak için PCA izledi. Bu PCA modelinde ...

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

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

Burada, spektral dış atriden çıkarılması ve daha sonra temel özelliklerin çıkarılması için kemometrik yaklaşımlar ile birlikte klinik çalışmalarda insan deneklerinden konfokal Raman spektrasının toplanması için bir protokol saklıyız.

Stratum Corneum'un In Vivo Confokal Raman Spektrumlarından Kemometrik Yaklaşımla Su, Protein ve Lipidlerin Çözülmesi

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

İnsan deneklerde derinlemesine çözünürlüğe sahip su, protein ve lipidlerin doğrudan ölçümü cilt bakımı ürün performansının karakterizasyonu için ciltle ilgili hastalıklar için çok önemlidir. Bu yöntem, sonraki analizile birlikte, kimyasal bilgi ayıklamak için kemometri kullanır. Bu tekniğin en büyük avantajı, spektroskopik eserlerin tüm kaynaklarını tanımlamak, dışlamak ve düzeltmek için teknik uzmanlığa sahip olmayan eğitimli alet operatörleri tarafından klinik Raman veri setinin toplanmasına olanak sağlamasıdır.Elde edilen veri kümesi, analizden önceki tarihten hariç alınması gereken aykırıları tanımlamak için işlenebilir. Veri analizi sırasında, önemli bir sorun aykırı kaldırma ve veri kümesinde önemli bileşenlerin sayısının belirlenmesidir. Bu videoda, su, protein ve lipidin derinlik çözünürlüğü ile başarılı bir şekilde ayıklanması için klinik veri seti ve kemometrik yaklaşım hakkında önceden bilgi sahibi olunması yaklaşım gösterin.Prosedürü gösteren Li Yang, C&T laboratuarımızın teknisyeni olacak. Başlamak için, konu in vivo konfokal Raman aletin görüntüleme penceresi ile yakın temas içinde işaretli bir lezyon vücut sitesi veya kontrol sitesi yerleştirin. Oda ışığının görüntüleme üzerindeki etkisini önlemek için tüm pencereyi kapladıklarından emin olun.Daha sonra, yazılımı açın ve burada gösterilene benzer bir spektrum görülene kadar odağı hareket ettirin. Daha sonra, odak 10 mikron uzak cilt yüzeyinden taşıyın. Bir saniyelik pozlama süresini kullanarak, burada gösterilen frekans bölgesinde iki mikron adım boyutuna sahip 26 adım için veri toplayın.Toplam da 15 dakikaya kadar süren her alan için sekiz kopya ölçün. İlk olarak, toplanan verilerin dosya uzantısını ric'den mat'a değiştirmek için komut penceresini ve MATLAB'ı kullanın. Daha sonra paspas dosyasını burada gösterildiği gibi MATLAB yazılım platformuna yükleyin.PLS_Workspace penceresine giderek ve içe aktarılan veri kümesini sağ tıklatarak, Çözüme Yönelik kaydırma yaparak, Diğer Araçları seçerek ve Ön İşleme'yi tıklatarak otomatik ağırlıklı en küçük kareler yöntemini kullanarak veri kümesinin taban çizgisini düzeltin. Açılan pencerede Göster'e tıklayın. Ardından, Kullanılabilir Yöntemler araç çubuğunu Otomatik Ağırlıklı Kiralık Kareler Taban Çizgisi filtresine kaydırın ve Ekle'yi seçin.Ardından, seçenekleri ayarlamak ve verilere ön işleme uygulamak için Tamam'ı tıklatın. Bunu Spectra_baseline olarak sakla. Ardından, komut penceresine dönün ve temel düzeltilmiş sonucu kullanarak verileri değiştirin.Şimdi, Metin Düzenleyici'ye gidin ve burada gösterildiği gibi programı çalıştırın. Bu, 2910 ve 2965 ters santimetre arasındaki değerleri özetler, her Raman spektrumu altındaki yoğunluk değerlerini 26 ardışık adım ölçümünden elde eder ve bunları bir Excel dosyasında saklar. MATLAB'da, Çalışma Alanına gidin ve gösterildiği gibi Depth_save'daki verilerin yolunu ayarlayın.Daha sonra, MATLAB'daki linspace işlevini kullanarak enstrüman ofset değerini 26'dan 260'a enterpolasyonyapmak için burada açıklanan işlemi kullanın. Bu işlem, yeni oluşturulan 260 konum değerlerinden yararlanarak, spline yöntemini kullanarak yoğunluk değerini 26'dan 260'a interpolate edecektir. Ayrıca, 260 konum ve yoğunluk değerlerini sırasıyla polifit işlevi için x ve y girişleri olarak kullanarak derece değerini 20'ye ayarlar.Daha sonra, son 260 yoğunluk değerlerini elde etmek için çıktı katsayılarını ve 260 genişletilmiş konum değerlerini polival girdisi olarak kullanır. Daha sonra, ortalama yoğunluğunu hesaplar ve ortalama yoğunluğuna en yakın eğrideki noktayı bulur. Ayrıca bilinen iki mikron adım boyutu, cilt yüzeyine göre derinlik değerini değiştirecek.Şimdi, programı çalıştırın. Raman spektrum veri kümesini dış deri spektrumlarının PLS_Toolbox yazılımına alınmasından sonra, MATLAB platformu altında yükleyin ve Analiz'i seçmek için veri kümesini sağ tıklatın ve ardından PCA'yı seçin. Ardından, Ön İşlemi Seç'e tıklayın.İşlem öncesi yaklaşım olarak Normalleştir'i seçin. Ardından, çapraz doğrulama için hiçbirini seçmeyin. Ardından, PCA ayrıştırma çözümlemesi için üç bileşeni kullanarak modeli oluşturun.Şimdi, in vivo Ramen enstrüman toplama penceresinde kapağı çıkarın ve referans malzemenin veri toplama için kullanılan aynı parametreleri kullanarak yüksek frekanslı bölgede oda ışık spektrumları toplamak. Oda ışık arka planı ile karşılaştırıldığında oda ışık efekti faktörbelirleyin. Şimdi, puanları gözden geçirin ve normalden önemli ölçüde daha yüksek karşılık gelen puan değeri ile spektrumkaldırın.Bu, tüm veri kümesinin %99,8'inden fazlasının puan değerlerinin kaldırılması anlamına gelir ve bu da bu çalışmada 0,16'dır. Ortaya çıkan kalibrasyon X bloğu verilerini kaydedin. Son olarak, PLS_Workspace Browser'a gidin ve yeni dosyayı edin.Dosyayı yeniden kaydetmeden önce dışlanan verileri kalıcı olarak silmek için Satır Etiketleri'ni seçin ve Dışlanmış Sabit Silme'ye gidin. Raman spektrum taban çizgisini düzelterek başlayın. Ardından, önceden işlenmiş veri kümesiüzerinde PCA çözümlemesi gerçekleştirin.Bileşen Seç düğmesini tıklatarak logaritmik ölçekteki eigendeğerlerini ve bileşen sayısını çizin ve y değeri olarak log(eigenvalues)'ı seçin. Çok değişkenli eğri çözümleme çözümlemesi gerçekleştirmek için, veri kümesini MCR_main yazılımına yüklemek için önce veri seçimi düğmesini kullanın. Bileşen sayısını el ile seçin ve bileşen numarasını üç ile sekiz arasında ayarlayın.Ardından, İlk Tahmin sekmesinin altında, Saf düğmesine tıklayın. Ardından Konsantrasyon'u seçin ve Yap düğmesini tıklatın. Ekran yenilendikten sonra Tamam düğmesini tıklatın ve ardından bir sonraki sayfaya geçmeye devam edin' düğmesine tıklayın.Şimdi, Devam'ı tıklatın ve Uygulama altında, fnnls uygulayın. Ardından, olumsuzluk olmayan profilleri olan tür sayısı için açılır menüden altı yı seçin ve Devam'ı tıklatın. Sonraki sayfada, aynı parametreleri seçin ve Devam'ı tıklatın.Deri yüzeyindeki yeri belirlemek için proteinin Raman zirvesinin altındaki alan protein sinyalinin derinlik profilini elde etmek için entegre edilmiştir. Deri yüzeyi, enterpolasyonlu derinlik profilindeki yoğunluk değerinin ortalama yoğunluğa en yakın olduğu yer olarak tanımlanmıştır. Deri yüzeyinin tam konumu deneysel bir veri noktası ile çakışması gerekmez.Bu videoda açıklanan veri toplama protokolü ile toplam 30, 862 Raman spektrumu toplanmıştır. Bu büyük spektral veri seti%20 spektral dış layıcılar içerir. Uygun bir veri seti elde etmek için uygun tanımlama ve aykırı spektrumların kaldırılması önemlidir.Burada, oda ışıklarından gelen katkıyı görebilirsiniz, Roomlight'ın referans spektrumuna bindirilmiş. İlke bileşen analizi önceden işlenmiş konfokal Raman veri seti üzerinde yapıldı ve kullanılan faktörlerin sayısı ile birlikte eigenvalue burada çizilir. Dokuzuncu faktör için eigenvalue'da önemli bir düşüş gözlendi.Bu gözlem, çok değişkenli eğri çözünürlük modeline dahil edilmesi için üç ile sekiz faktör arasında değişen ilke bileşenlerinin sayısına sahip modellerin araştırılmasını önermektedir. Bu yordamı denerken, cilt yüzeyinin konumunu doğru bir şekilde belirlemek için cilt yüzeyinin üzerinde bir derinlik profili başlatmak çok önemlidir. Bu metodoloji, cilt bakım ürünlerinin su, protein ve lipidler de dahil olmak üzere önemli cilt bileşenleri üzerindeki etkisinin araştırılmasını sağlar.

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

Ultra Performanslı Sıvı Kromatografi-Yüksek Çözünürlüklü Kütle Spektrometre (UPLC-HRMS) kullanarak Biyolojik Kaynaklar gelen hedefsiz Metabolomik

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

CO Faz Dengeleri Ölçümleri için yüksek basınçlı Safir Hücre<sub&gt; 2</sub&gt; / / Organik Su Sistemleri

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

Floresan kullanma Alg hücrelerinde nötral Lipidler Ölçüm Basit ve Hızlı Protokolü

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

Boyalar Kimyasal Ulaştırma Karakterizasyonu bir Ters Analizi Yaklaşımı

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

Petrol Emülsiyonlar Su: Hidrofobik Pigmentler ile Suda çözünür Klorofil bağlayıcı Proteinler Montaj için Yeni Bir Sistem

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

SALVI ve TOF-SIMS tarafından Su Sönmüş Proteinlerin In Situ Karakterizasyonu içinde

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

Yeşil Solventler kullanma Biyopolimer Aerogels Hazırlanması

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

Katalitik Kırma Dönüşüm aracılığıyla Kanola Yağı gelen Biyoyakıt ve Biochemicals laboratuvar üretimi

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

Herhangi bir standart mikro-Raman spektrometresi ile yüksek radyoaktif Örneklerin Raman Analizi için yeni bir teknik

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