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基于紫外-可见光谱的全血分析

更新时间:2022-11-03      点击次数:655

旁床诊断(POC)结合了光纤光谱学和生物流体学的优势,在应对从癌症筛查到病毒检测的医疗检测的挑战方面发挥着重要作用。在这篇应用案例中,我们使用Ocean ST来测量全血的吸光度。


研究背景


微型光纤光谱仪体积小巧,性能优良,对于空间有限或需集成到其他设备或系统的POC应用中,是一个特别理想的选择。此外,它的多功能性使它非常适合于进行吸光度,荧光和其他技术测试和诊断。
为测试Ocean ST微型光谱仪对血液样品吸光度的可行性,我们测量了全血和高铁血红蛋白。高铁血红蛋白是一种氧化的、无功能的血红蛋白形式,不会将氧气输送到组织。
如何通过吸光度测浓度?
根据朗伯-比尔定律,当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度A与吸光物质的浓度c及吸收层厚度b成正比,而与透光度T成反相关。
A=lg(1/T)=Kbc
朗伯-比尔定律是线性方程,使用已知浓度的标准溶液测量吸光度值。吸光度与浓度之间可以建立一条线性关系的标准曲线。通过测量未知样品的吸光度值,从线性关系曲线中读取该样品的浓度值。
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吸光度-浓度标准曲线示例

注意:随着浓度的增加,由于检测器的非线性,浓度值数据可能也会变得非线性。因此,在每个系统中需要对数据进行多项式校正。



实验数据

我们选取新鲜人血猪血作为全血样本,使用Ocean ST-UV进行紫外-可见吸光度测试以监测人血和猪血全血样品的光谱,两者的光谱特征相似

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图1. 新鲜人血样品和猪血样品的紫外可见吸光度光谱

此外,我们还收集并测量了不同浓度水平的其他人类和动物全血样本。这些样品的吸光度光谱显示出,单个紫外可见光度光谱中有关血液成分的大量可用信息,以及每个光谱因样品而异(图2)。

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图 2.全血样本的光谱特征根据类型(人与动物)和浓度水平等标准的不同而不同。


高铁血红蛋白样品在405nm附近显示出强烈的吸收峰(图3,也有文献报道了高铁血红蛋白在630nm处也有吸收峰)。


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图 3.高铁血红蛋白是血红蛋白的氧化形式。


由于可在500-600nm之间,光谱检测到血红蛋白中血红素基团的分子键合,因此我们可考虑使用Ocean ST-VIS(350-810nm)在该范围内获得更好的光谱响应。




实验配置

实验配置如下,我们使用 Ocean ST-UV(185-650 nm),基于OceanView光谱分析软件进行测量,积分时间设置为3.8ms,扫描平均100,滑动平均3,扣除暗光谱并启用非线性校正。测量前,光谱仪和光源预热30分钟,以确保稳定性。

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实验配置


结论


随着世界向个性化医疗和可及性迈进,对非侵入性和非破坏性测量技术的需求将继续增加,包括用于诊断、治疗和分析疾病的光谱仪。从评估比色测定到分析血液成分,海洋光学光谱传感工具通过定量测量确保准确性和可追溯性。



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Ocean ST是一款功能强大的微型光谱仪,具有出色的光谱响应、高速光谱采集和高信噪比性能,适用于各种应用。它与海洋光学光源、光纤、采样附件和OceanView 软件兼容,允许用户优化其应用的配置。