RU2810815C2 - Method of quantitative analysis of blood serum using ir spectroscopy - Google Patents

Method of quantitative analysis of blood serum using ir spectroscopy Download PDF

Info

Publication number
RU2810815C2
RU2810815C2 RU2022106107A RU2022106107A RU2810815C2 RU 2810815 C2 RU2810815 C2 RU 2810815C2 RU 2022106107 A RU2022106107 A RU 2022106107A RU 2022106107 A RU2022106107 A RU 2022106107A RU 2810815 C2 RU2810815 C2 RU 2810815C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blood serum
concentrations
absorption bands
spectroscopy
components
Prior art date
Application number
RU2022106107A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2022106107A (en
Inventor
Людмила Владимировна Бельская
Елена Александровна Сарф
Денис Владимирович Соломатин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный педагогический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный педагогический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный педагогический университет"
Publication of RU2022106107A publication Critical patent/RU2022106107A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2810815C2 publication Critical patent/RU2810815C2/en

Links

Abstract

FIELD: medicine; laboratory diagnostics.
SUBSTANCE: invention can be used for quantitative analysis of blood serum by IR spectroscopy. The IR spectrum of blood serum is taken in the range of 500–4,000 cm-1. The intensities of absorption bands of 1,717 and 3,903 cm-1 and the areas of absorption bands of 616, 3,750 and 3,903 cm-1 are determined, from which the concentrations of 38 components of blood serum listed in Table 2 of the description are simultaneously determined, for the calculation of which the regression equation is
used
Bi means concentration of the i-th component, i=1,…,38; Ci means coefficients for calculation given in Table 1 of the description; H20 and H49 mean intensities of absorption bands of 1,717 and 3,919 cm-1; S2, S42 and S49 mean areas of absorption bands of 617, 3,750 and 3,919 cm-1.
EFFECT: method provides the ability to simultaneously determine the concentration of the main components of blood serum according to the characteristics of the IR spectra with an error of not more than 10% due to the quantitative analysis of blood serum by IR spectroscopy, which combines several approaches: using model solutions, which allows taking into account the complex composition of the sample matrix, carry out modeling in a wide range of concentrations, which corresponds to the range of concentrations of components of real blood serum, and also use chemometric methods to construct a regression equation and calculate the concentrations of components, thus improving accuracy.
1 cl, 3 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к способам исследования биологической жидкости с помощью физических и химических методов. Плазма и сыворотка крови содержат более 300 типов белков, а также углеводы, липиды и аминокислоты и до 114 000 известных метаболитов в различных концентрациях. Определение клинических параметров сыворотки и плазмы крови широко применяется для диагностики различных заболеваний, а также как способ контроля эффективности лечения. В связи с этим спрос на клинические анализы растет, что обусловливает использование автоматических анализаторов, многие из которых основаны на колориметрических реакциях. Эти методы предполагают использование дорогостоящих и специфических реагентов. Принимая во внимание массовый характер подобных исследований, очевидна потребность в новых и дешевых альтернативных аналитических процедурах, особенно в качестве инструментов скрининга, как возможного индикатора в ситуациях, когда экономические ресурсы ограничены и требуются диагностические доказательства в месте оказания медицинской помощи.The invention relates to the field of medicine, namely to methods for studying biological fluid using physical and chemical methods. Blood plasma and serum contain more than 300 types of proteins, as well as carbohydrates, lipids and amino acids, and up to 114,000 known metabolites in varying concentrations. Determination of clinical parameters of serum and blood plasma is widely used to diagnose various diseases, as well as as a way to monitor the effectiveness of treatment. In this regard, the demand for clinical tests is growing, leading to the use of automated analyzers, many of which are based on colorimetric reactions. These methods require the use of expensive and specific reagents. Given the massive nature of such studies, there is a clear need for new and low-cost alternative analytical procedures, especially as screening tools, as a possible indicator in situations where economic resources are limited and point-of-care diagnostic evidence is required.

Для этих целей могут быть использованы методы вибрационной спектроскопии, в частности ИК спектроскопия, поскольку они не требуют маркировки, экономичны, просты в эксплуатации и требуют минимальной подготовки образца. Чувствительность к незначительным изменениям биохимического состава делает их идеальными диагностическими инструментами, а недавние достижения в области технологий и анализа данных позволяют быстро и неинвазивно анализировать жидкости организма. Однако определение клинических параметров в сыворотках с помощью вибрационной спектроскопии может быть затруднено из-за высокой сложности матрицы и низкого уровня концентрации некоторых аналитов, поскольку для устранения эффектов матрицы обычно требуются хемометрические алгоритмы. В целом идея определения клинических параметров сыворотки по ИК-спектрам не нова и потенциал для количественного и полуколичественного анализа метаболитов в плазме, сыворотке и цельной крови подтвержден рядом исследований. В настоящее время методом ИК-спектроскопии сыворотки крови возможно диагностировать такие заболевания как мочекаменная болезнь (Патент RU 2 666 948 С1 от 06.07.2017 г.), сахарный диабет (Патент RU 2 405 148 С2 от 25.02.2009 г., Патент RU 2 198 402 С2 от 11.03.2001 г.), бронхиальная астма (Патент RU 2 372 621 С1 от 16.06.2008 г.), для дифференциальной диагностики шизофрении и злокачественных новообразований головного мозга (Патент RU 2 664 444 С1 от 03.07.2017 г.), ранней дифференциальной диагностики острого панкреатита и рака поджелудочной железы (Патент RU 2 602 689 С1 от 01.07.2015 г.). В данных методах подготовку образца сыворотки крови осуществляют путем высушивания образца и измельчения сухого остатка, с последующим суспензированием его в вазелиновом масле, исследование образца сыворотки крови проводят с использованием ИК спектроскопии в области спектра 1200-1000 см-1 и определяют высоты пиков полос поглощения. Для ряда параметров сыворотки крови уже разработаны методы определения с использованием ИК спектроскопии. Так, глюкоза в крови, важный параметр для контроля диабета и других обычных заболеваний, была определена в сыворотке с приемлемой точностью. Показано, что спектроскопия в среднем ИК диапазоне может служить альтернативной основой для клинического измерения мочевины и глюкозы в сыворотке крови. В литературе сообщаются многообещающие результаты по определению важных параметров сыворотки, таких как мочевина, общий белок, альбумин, триглицериды или общий холестерин. Тем не менее, возможность одновременного определения нескольких параметров крови исследована недостаточно. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является метод анализа сухих отложений сыворотки с помощью спектроскопии пропускания выявил возможность количественного определения восьми компонентов сыворотки (R.A. Shaw, S. Kotowich, M. Leroux, H.H. Mantsch. “Multianalyte serum analysis using mid-infrared spectroscopy”. Ann. Clin. Biochem. An Int. J. Biochem. Lab. Med. 1998. 35: 624-632). Недостатком данного способа является малое количество определяемых компонентов и низкая точность (по ряду параметров погрешность превышает 100%).Vibrational spectroscopy methods, in particular IR spectroscopy, can be used for these purposes, since they do not require labeling, are economical, easy to operate, and require minimal sample preparation. Sensitivity to subtle changes in biochemical composition makes them ideal diagnostic tools, and recent advances in technology and data analysis allow rapid and non-invasive analysis of body fluids. However, determination of clinical parameters in sera using vibrational spectroscopy can be difficult due to high matrix complexity and low concentration levels of some analytes, as chemometric algorithms are usually required to remove matrix effects. In general, the idea of determining clinical parameters of serum from IR spectra is not new and the potential for quantitative and semi-quantitative analysis of metabolites in plasma, serum and whole blood has been confirmed by a number of studies. Currently, using the method of IR spectroscopy of blood serum, it is possible to diagnose diseases such as urolithiasis (Patent RU 2 666 948 C1 dated July 6, 2017), diabetes mellitus (Patent RU 2 405 148 C2 dated February 25, 2009, Patent RU 2 198 402 C2 dated 03/11/2001), bronchial asthma (Patent RU 2 372 621 C1 dated 06/16/2008), for the differential diagnosis of schizophrenia and malignant brain tumors (Patent RU 2 664 444 C1 dated 07/03/2017 ), early differential diagnosis of acute pancreatitis and pancreatic cancer (Patent RU 2 602 689 C1 dated 07/01/2015). In these methods, the preparation of a blood serum sample is carried out by drying the sample and grinding the dry residue, followed by its suspension in vaseline oil. The blood serum sample is examined using IR spectroscopy in the spectral region of 1200-1000 cm -1 and the peak heights of the absorption bands are determined. Determination methods using IR spectroscopy have already been developed for a number of blood serum parameters. Thus, blood glucose, an important parameter for the control of diabetes and other common diseases, was determined in serum with acceptable accuracy. It has been shown that mid-infrared spectroscopy can serve as an alternative basis for the clinical measurement of urea and glucose in blood serum. The literature reports promising results for the determination of important serum parameters such as urea, total protein, albumin, triglycerides or total cholesterol. However, the possibility of simultaneous determination of several blood parameters has not been sufficiently studied. The closest in technical essence to the claimed method is the method of analyzing dry serum deposits using transmission spectroscopy, which revealed the possibility of quantitative determination of eight serum components (RA Shaw, S. Kotowich, M. Leroux, HH Mantsch. “Multianalyte serum analysis using mid-infrared spectroscopy” Ann. Clin. Biochem. An Int. J. Biochem. Lab. Med. 1998. 35: 624-632). The disadvantage of this method is the small number of components to be determined and low accuracy (for a number of parameters the error exceeds 100%).

Задачей разрабатываемого технического решения является одновременное определения концентрации основных компонентов сыворотки крови по характеристикам ИК спектров с погрешностью не более 10%.The objective of the technical solution being developed is to simultaneously determine the concentration of the main components of blood serum based on the characteristics of the IR spectra with an error of no more than 10%.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе количественного анализа сыворотки крови методом ИК спектроскопии комбинируют несколько подходов, а именно: (1) используют модельные растворы, что позволяет учесть сложный состав матрицы образца; (2) проводят моделирование в широком диапазоне концентраций, который соответствует диапазону концентраций компонентов реальной сыворотки крови; (3) применяют хемометрические методы для построения уравнения регрессии и расчета концентраций компонентов, что позволяет повысить точность. Описанная комбинация методов позволяет одновременно определять концентрации 38 компонентов при использовании интенсивностей полос поглощения 1717 и 3903 см-1 и площадей полос поглощения 616, 3750 и 3903 см-1 с погрешностью менее 10%. Полученные результаты подтверждают потенциальное клиническое использование метода ИК-спектроскопии в качестве безреагентного экспресс-метода анализа сыворотки крови.This technical result is achieved by the fact that in the method of quantitative analysis of blood serum using IR spectroscopy, several approaches are combined, namely: (1) model solutions are used, which makes it possible to take into account the complex composition of the sample matrix; (2) carry out simulations over a wide range of concentrations, which corresponds to the range of concentrations of components of real blood serum; (3) they use chemometric methods to construct a regression equation and calculate the concentrations of components, which improves the accuracy. The described combination of methods makes it possible to simultaneously determine the concentrations of 38 components using the intensities of absorption bands of 1717 and 3903 cm -1 and the areas of absorption bands of 616, 3750 and 3903 cm -1 with an error of less than 10%. The results obtained confirm the potential clinical use of IR spectroscopy as a reagent-free rapid method for analyzing blood serum.

Способ поясняется рисунками:The method is illustrated by pictures:

фигура 1 - Пример ИК-спектра сыворотки крови (А); Сравнение ИК-спектра сыворотки крови и модельного раствора (В).figure 1 - Example of the IR spectrum of blood serum (A); Comparison of the IR spectrum of blood serum and model solution (B).

фигура 2 - ИК- спектры модельных растворов при разбавлении исходного раствора в 5 раз (кривая 1), 3 раза (кривая 2) и в 2 раза (кривая 3) соответственно.figure 2 - IR spectra of model solutions when the original solution is diluted 5 times (curve 1), 3 times (curve 2) and 2 times (curve 3), respectively.

фигура 3 - Изменение интенсивностей и площадей характеристических полос поглощения при разбавлении модельных растворов.figure 3 - Changes in the intensities and areas of characteristic absorption bands upon dilution of model solutions.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Для приготовления модельных растворов использован набор сывороток контрольных лиофилизированных на основе бычьей сыворотки крови, аттестованных приблизительно по 38 показателям (SPINREACT, S.A. Ctra. Santa Coloma, Spain). Раствор исходной модельной сыворотки разбавляли в 2, 3, 5, 7, 10 раз (в трех параллелях). Отбирают аликвоты объемом 50 мкл и высушивают в течение 30 минут на подложке из селенида цинка в термостате при 37°С. ИК-спектры поглощения регистрируют на ИК-Фурье-спектрометре «ФТ-801» (СИМЕКС) в диапазоне 500-4000 см-1. Запись спектров проводят с числом сканов 32 с разрешением 4 см-1.To prepare model solutions, a set of lyophilized control sera based on bovine blood serum, certified by approximately 38 indicators (SPINREACT, SA Ctra. Santa Coloma, Spain), was used. The solution of the initial model serum was diluted 2, 3, 5, 7, 10 times (in three parallels). Aliquots of 50 μl are removed and dried for 30 minutes on a zinc selenide substrate in an incubator at 37°C. IR absorption spectra are recorded on an FT-801 IR Fourier spectrometer (SIMEX) in the range of 500-4000 cm -1 . The spectra are recorded with a number of scans of 32 with a resolution of 4 cm -1 .

Выбирают полосы поглощения, которые присутствуют на ИК- спектрах сыворотки независимо от разбавления. Были определены интенсивность (H) и площадь (S) для соответствующих полос поглощения.Select absorption bands that are present in the IR spectra of the serum, regardless of dilution. The intensity (H) and area (S) for the corresponding absorption bands were determined.

Отбирают S и H в таких полосах поглощения, у которых наблюдалась высокая корреляция с концентрациями компонентов (В i ). Ими оказались H20, Н49, S2, S42, S49, где H20 и H49 - интенсивности полос поглощения 1717 и 3919 см-1; S2, S42 и S49 - площади полос поглощения 617, 3750 и 3919 см-1. Затем создают программу на Delphi и подбирают такую комбинацию K этих параметров, что имеет высокую корреляцию с Вi при изменении концентрации (уравнение 1, 2). Поскольку операции умножения и деления переменных могут усиливать корреляции, а умножение на константу, сложение и вычитание переменных не влияет на корреляции, в результате из всех комбинаций K отбирают те, для которых сильна корреляция c каждым В i (коэффициент корреляции Пирсона r>0.999) и составляют их средневзвешенную сумму, имеющую минимальную сумму квадратов отклонения значений от В i . Вектор весовых коэффициентов в этой сумме ищется путем решения нелинейной задачи методом обобщенного приведенного градиента. Далее выявляют весовые коэффициенты Сi, при которых квадрат отклонения Bi от значения K умноженного на Сi минимален.S and H are selected in such absorption bands that have a high correlation with the concentrations of the components ( B i ). They turned out to be H20, H49, S2, S42, S49, where H20 and H49 are the intensities of the absorption bands 1717 and 3919 cm -1 ; S2, S42 and S49 - absorption band areas 617, 3750 and 3919 cm -1 . Then a Delphi program is created and a combination of K of these parameters is selected that has a high correlation with Bi when the concentration changes (equation 1, 2). Since the operations of multiplication and division of variables can enhance correlations, and multiplication by a constant, addition and subtraction of variables does not affect correlations, as a result, from all combinations K those for which there is a strong correlation with each B i (Pearson correlation coefficient r>0.999) are selected and constitute their weighted average sum, which has a minimum sum of squared deviations of the values from B i . The vector of weighting coefficients in this sum is sought by solving the nonlinear problem using the generalized reduced gradient method. Next, the weighting coefficients Ci are identified, at which the square of the deviation of Bi from the value of K multiplied by Ci is minimal.

Далее проводят тестирование модели, и корректировку константной погрешности, путем вычитания ошибки, так как вычисляемые значения получаются всегда примерно на 5% больше (уравнение 3). Разработку модели проводят на основе модельных растворов нормальной сыворотки крови (SPINREACT normal), тогда как для тестирования используют модельные растворы патологической сыворотки (SPINREACT pathologic). Концентрации всех компонентов в тестовом модельном растворе соответствуют диапазону концентраций исходных модельных растворов.Next, the model is tested and the constant error is adjusted by subtracting the error, since the calculated values are always approximately 5% larger (equation 3). Model development is carried out on the basis of model solutions of normal blood serum (SPINREACT normal), while model solutions of pathological serum (SPINREACT pathologic) are used for testing. The concentrations of all components in the test model solution correspond to the concentration range of the initial model solutions.

Проводят сравнение ИК-спектров сыворотки крови и предлагаемых модельных растворов (фиг. 1). Показано, что вклад белков в ИК-спектры находится в диапазонах частот 3400-3030 см-1, 1720-1480 см-1 и 1301-1229 см-1 - регион I; липидов в диапазонах 3020-2819 см-1, 1750-1725 см-1 и 1480-1430 см-1 - регион II; углеводов и нуклеиновых кислот (ДНК/РНК) в диапазоне частот 1200-900 см-1 - регион III (фиг. 1а). Максимальные различия между ИК-спектрами сыворотки и модельных растворов наблюдаются в регионах III и IV и обусловлены отсутствием ряда углеводов и нуклеиновых кислот в модельных смесях (фиг. 1б).The IR spectra of blood serum and the proposed model solutions are compared (Fig. 1). It has been shown that the contribution of proteins to the IR spectra is in the frequency ranges 3400-3030 cm -1 , 1720-1480 cm -1 and 1301-1229 cm -1 - region I; lipids in the ranges of 3020-2819 cm -1 , 1750-1725 cm -1 and 1480-1430 cm -1 - region II; carbohydrates and nucleic acids (DNA/RNA) in the frequency range 1200-900 cm -1 - region III (Fig. 1a). The maximum differences between the IR spectra of serum and model solutions are observed in regions III and IV and are due to the absence of a number of carbohydrates and nucleic acids in model mixtures (Fig. 1b).

Получают ИК-спектры модельных растворов с разной концентрацией составляющих веществ (фиг. 2а). Для построения уравнения регрессии выбирают четыре полосы поглощения: H20 и H49 - интенсивности полос поглощения 1717 и 3903 см-1; S2, S42 и S49 - площади полос поглощения 616, 3750 и 3903 см-1 (фиг. 2). На фиг. 2в - 2е показано изменение полос поглощения при изменении концентраций модельных растворов. При разбавлении соответствующих растворов интенсивности и площади выбранных полос поглощения уменьшаются (фиг. 3).IR spectra of model solutions with different concentrations of constituent substances are obtained (Fig. 2a). To construct the regression equation, four absorption bands are selected: H20 and H49 - absorption band intensities of 1717 and 3903 cm -1 ; S2, S42 and S49 are the areas of absorption bands 616, 3750 and 3903 cm -1 (Fig. 2). In fig. 2c - 2e show the change in absorption bands with changes in the concentrations of model solutions. When diluting the corresponding solutions, the intensities and areas of the selected absorption bands decrease (Fig. 3).

На основе предложенного алгоритма получают уравнение для расчета концентраций компонентов модельного раствора (Bi), где i=1,…38 (уравнение 3). Коэффициенты (Сi) для расчета приведены в таблице 1. В таблице 2 приведен полный перечень определяемых компонентов модельного раствора, диапазон концентраций, который использован при построении модели, а также истинные и найденные при тестировании модели концентрации тестового раствора. Согласно приведенным данным во всех случаях погрешность определения концентрации не превышает 10% (табл.2).Based on the proposed algorithm, an equation is obtained for calculating the concentrations of the components of the model solution (B i ), where i=1,...38 (equation 3). The coefficients ( Ci ) for calculation are given in Table 1. Table 2 shows a complete list of the components of the model solution to be determined, the concentration range that was used to build the model, as well as the true concentrations of the test solution found during testing of the model. According to the data presented, in all cases the error in determining the concentration does not exceed 10% (Table 2).

Таблица 1. Коэффициенты (Сi) для расчета концентраций компонентов В i (i=1, …, 38) Table 1. Coefficients (C i ) for calculating the concentrations of components B i (i=1, ..., 38) ii 11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 CC ii 10191019 136.7136.7 61.4261.42 458.7458.7 15071507 21.4621.46 5.4745.474 32.6632.66 7.7447.744 2.8152.815 ii 11eleven 1212 1313 1414 1515 1616 1717 1818 1919 2020 CC ii 2.7682.768 4.4474.447 3.6853.685 5.4745.474 167.9167.9 51.3251.32 65.9365.93 106.8106.8 37.1637.16 3.813.81 ii 2121 2222 2323 2424 2525 2626 2727 2828 2929 30thirty CC ii 2.0842.084 227227 3.6233.623 531.8531.8 78.5378.53 53.853.8 317.2317.2 768.2768.2 85548554 88.4888.48 ii 3131 3232 3333 3434 3535 3636 3737 3838 CC ii 329.7329.7 309.4309.4 247.2247.2 220.8220.8 131.4131.4 11571157 65.4765.47 489.8489.8

Таблица 2. Перечень определяемых компонентов и диапазон концентраций модельных растворов Table 2. List of components to be determined and range of concentrations of model solutions No. КомпонентComponent Единицы измеренияUnits Модель диапазон концентрацийModel concentration range Тест ИстTest East Тест найдFind test Δ, %Δ, % В1IN 1 Мочевая кислотаUric acid мкмоль/лµmol/l 58.40 - 292.0058.40 - 292.00 131.00131.00 134.51134.51 2.682.68 В2AT 2 Билирубин (общ)Bilirubin (total) мкмоль/лµmol/l 5.78 - 28.905.78 - 28.90 17.5817.58 16.4916.49 6.206.20 В3AT 3 Билирубин (связ)Bilirubin (connection) мкмоль/лµmol/l 3.06 - 15.303.06 - 15.30 7.907.90 8.518.51 7.747.74 В4AT 4 КреатининCreatinine мкмоль/лµmol/l 18.02 - 90.1018.02 - 90.10 59.0059.00 63.6563.65 7.887.88 В5AT 5 ФруктозаминFructosamine мкмоль/лµmol/l 147.40 - 737.00147.40 - 737.00 193.80193.80 182.22182.22 5.985.98 В6AT 6 ГлюкозаGlucose ммоль/лmmol/l 1.04 - 5.221.04 - 5.22 2.762.76 2.952.95 6.876.87 В7AT 7 ЛактатLactate ммоль/лmmol/l 0.30 - 1.520.30 - 1.52 0.700.70 0.750.75 6.616.61 В8AT 8 МочевинаUrea ммоль/лmmol/l 1.39 - 6.971.39 - 6.97 4.204.20 4.444.44 5.815.81 В9AT 9 ХолестеринCholesterol ммоль/лmmol/l 0.48 - 2.390.48 - 2.39 1.001.00 1.071.07 7.217.21 В10AT 10 ЛПВП (липопротеиды высокой плотности)HDL (high density lipoprotein) ммоль/лmmol/l 0.14 - 0.720.14 - 0.72 0.360.36 0.340.34 5.745.74 В11AT 11 ЛПНП (липопротеиды низкой плотности)LDL (low density lipoprotein) ммоль/лmmol/l 0.27 - 1.340.27 - 1.34 0.360.36 0.380.38 6.986.98 В12AT 12 ФосфолипидыPhospholipids ммоль/лmmol/l 0.32 - 1.600.32 - 1.60 0.570.57 0.620.62 8.018.01 В13B13 ТриглицеридыTriglycerides ммоль/лmmol/l 0.25 - 1.240.25 - 1.24 0.470.47 0.430.43 8.298.29 В14B14 КальцийCalcium ммоль/лmmol/l 0.44 - 2.220.44 - 2.22 0.700.70 0.750.75 6.616.61 В15B15 ХлоридыChlorides ммоль/лmmol/l 16.20 - 81.0016.20 - 81.00 21.6021.60 23.7023.70 9.729.72 В16B16 МедьCopper мкмоль/лµmol/l 3.64 - 18.203.64 - 18.20 6.606.60 6.186.18 6.366.36 В17B17 ЖелезоIron мкмоль/лµmol/l 3.68 - 18.403.68 - 18.40 8.488.48 9.139.13 7.647.64 В18B18 Железосвязывающая способностьIron binding capacity мкмоль/лµmol/l 13.74 - 68.7013.74 - 68.70 13.7413.74 15.1115.11 10.0010.00 В19B19 КалийPotassium ммоль/лmmol/l 0.70 - 3.510.70 - 3.51 4.784.78 5.195.19 8.558.55 В20IN 20 ЛитийLithium ммоль/лmmol/l 0.20 - 1.000.20 - 1.00 0.490.49 0.520.52 6.686.68 В21AT 21 МагнийMagnesium ммоль/лmmol/l 0.17 - 0.870.17 - 0.87 0.270.27 0.250.25 5.905.90 В22B22 НатрийSodium ммоль/лmmol/l 25.20 - 126.0025.20 - 126.00 29.2029.20 31.7331.73 8.668.66 В23B23 ФосфорPhosphorus ммоль/лmmol/l 0.27 - 1.360.27 - 1.36 0.470.47 0.500.50 7.757.75 В24B24 ЦинкZinc мкг/млµg/ml 77.40 - 387.0077.40 - 387.00 68.4068.40 63.2563.25 7.527.52 В25B25 Общий белокTotal protein г/лg/l 13.24 - 66.2013.24 - 66.20 10.1010.10 10.8110.81 7.027.02 В26B26 АльбуминAlbumen г/лg/l 9.78 - 48.909.78 - 48.90 6.926.92 7.477.47 7.897.89 В27B27 АмилазаAmylase Е/лE/l 16.40 - 82.0016.40 - 82.00 40.8040.80 44.0544.05 7.977.97 В28B28 КреатинкиназаCreatine kinase Е/лE/l 29.00 - 145.0029.00 - 145.00 98.8098.80 91.9491.94 6.956.95 В29B29 ХолинэстеразаCholinesterase Е/лE/l 1107.80 - 5539.001107.80 - 5539.00 1100.201100.20 1181.621181.62 7.407.40 В30B30 Кислая фосфатазаAcid phosphatase Е/лE/l 6.72 - 33.606.72 - 33.60 11.3811.38 12.2112.21 7.287.28 В31B31 Щелочная фосфатазаAlkaline phosphatase Е/лE/l 15.20 - 76.0015.20 - 76.00 42.4042.40 45.0045.00 6.126.12 В32B32 ГаммаглутамилтрансферазаGammaglutamyltransferase Е/лE/l 8.40 - 42.008.40 - 42.00 39.8039.80 36.3036.30 8.798.79 В33B33 АСТAST Е/лE/l 10.60 - 53.0010.60 - 53.00 31.8031.80 34.7134.71 9.169.16 В34B34 АЛТALT Е/лE/l 10.40 - 52.00 10.40 - 52.00 28.4028.40 30.6130.61 7.797.79 В35B35 ЛипазаLipase Е/лE/l 7.86 - 39.307.86 - 39.30 16.9016.90 15.6915.69 7.157.15 В36B36 ЛактатдегидрогеназаLactate dehydrogenase Е/лE/l 78.00 - 390.0078.00 - 390.00 148.80148.80 138.91138.91 6.656.65 В37B37 ГлутаматдегидрогеназаGlutamate dehydrogenase Е/лE/l 4.98 - 24.904.98 - 24.90 8.428.42 8.988.98 6.656.65 В38B38 Альфа-гидроксибутират
дегидрогеназа
Alpha hydroxybutyrate
dehydrogenase
Е/лE/l 31.00 - 155.0031.00 - 155.00 63.0063.00 67.9467.94 7.857.85

Таким образом, в проведенном исследовании мы впервые показали возможность одновременного определения 38 показателей в сыворотке крови с минимальной пробоподготовкой и погрешностью, не превышающей 10%, а многочисленные исследования, подтверждающие принцип, выявили потенциальное клиническое использование такого метода.Thus, in our study, we demonstrated for the first time the possibility of simultaneous determination of 38 parameters in blood serum with minimal sample preparation and an error not exceeding 10%, and numerous studies confirming the principle have revealed the potential clinical use of this method.

Claims (6)

Способ количественного анализа сыворотки крови методом ИК-спектроскопии, заключающийся в том, что снимают ИК-спектр сыворотки крови в диапазоне 500-4000 см-1, отличающийся тем, что определяют интенсивности полос поглощения 1717 и 3903 см-1 и площади полос поглощения 616, 3750 и 3903 см-1, по которым одновременно определяют концентрации 38 компонентов сыворотки крови, перечисленных в таблице 2 описания, для расчета которых применяют уравнение регрессииA method for quantitative analysis of blood serum using IR spectroscopy, which consists in taking the IR spectrum of blood serum in the range of 500-4000 cm -1 , characterized in that the intensity of absorption bands of 1717 and 3903 cm -1 and the area of absorption bands of 616 are determined, 3750 and 3903 cm -1 , from which the concentrations of 38 blood serum components listed in Table 2 of the description are simultaneously determined, for the calculation of which the regression equation is used Bi – концентрация i-го компонента, i=1,…,38;B i – concentration of the i-th component, i=1,…,38; Ci – коэффициенты для расчета, приведенные в таблице 1 описания;C i – coefficients for calculation given in Table 1 of the description; H20 и H49 – интенсивности полос поглощения 1717 и 3919 см-1; H20 and H49 – intensities of absorption bands 1717 and 3919 cm -1 ; S2, S42 и S49 – площади полос поглощения 617, 3750 и 3919 см-1.S2, S42 and S49 – absorption band areas 617, 3750 and 3919 cm -1 .
RU2022106107A 2022-03-09 Method of quantitative analysis of blood serum using ir spectroscopy RU2810815C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2022106107A RU2022106107A (en) 2023-09-11
RU2810815C2 true RU2810815C2 (en) 2023-12-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU1844997A (en) * 1996-02-02 1997-08-22 Instrumentation Metrics, Inc. Method and apparatus for multi-spectral analysis in noninvasive nir spectroscopy
DE19937699C1 (en) * 1999-08-10 2001-11-22 Ges Foerderung Spektrochemie Method and device for non-invasive measurement of blood components and clinical parameters
CA2475677A1 (en) * 2002-02-12 2003-08-21 Optiscan Biomedical Corporation Method of determining an analyte concentration in a sample from an absorption spectrum
JP2007117221A (en) * 2005-10-25 2007-05-17 Hirato Koji Noninvasive blood test "optical complete medical checkup" using ftir
US20180028100A1 (en) * 2015-02-11 2018-02-01 Siemens Aktiengesellschaft System and non-invasive method for examining at least parts of blood fractions, and use of the system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU1844997A (en) * 1996-02-02 1997-08-22 Instrumentation Metrics, Inc. Method and apparatus for multi-spectral analysis in noninvasive nir spectroscopy
DE19937699C1 (en) * 1999-08-10 2001-11-22 Ges Foerderung Spektrochemie Method and device for non-invasive measurement of blood components and clinical parameters
CA2475677A1 (en) * 2002-02-12 2003-08-21 Optiscan Biomedical Corporation Method of determining an analyte concentration in a sample from an absorption spectrum
JP2007117221A (en) * 2005-10-25 2007-05-17 Hirato Koji Noninvasive blood test "optical complete medical checkup" using ftir
US20180028100A1 (en) * 2015-02-11 2018-02-01 Siemens Aktiengesellschaft System and non-invasive method for examining at least parts of blood fractions, and use of the system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОРДЕЦОВ А.С. Инфракрасная спектроскопия биологических жидкостей и тканей. Современные технологии в медицине. 2010, 1, стр.84-98. БЕЛЬСКАЯ Л.В. и др. Количественное определение содержания липидов в биологическом материале методом инфракрасной спектроскопии. Клиническая лабораторная диагностика. 2019, 64(4), стр.204-209. НОСЕНКО Т.Н. и др. Применение инфракрасной спектроскопии и мультивариантного анализа к исследованию сывороток крови пациентов, больных эпилепсией. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019, 19(3), стр.402-409. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Byrne et al. Quantitative analysis of human blood serum using vibrational spectroscopy
De Bruyne et al. Applications of mid-infrared spectroscopy in the clinical laboratory setting
US20210215610A1 (en) Methods of disease detection and characterization using computational analysis of urine raman spectra
JP6298043B2 (en) Multi-application method for photometric determination of the amount of an analyte in a fluid sample with an automated analyzer
JP2003520942A (en) Reagent-free analysis of biological samples
Musetti et al. Evaluation of the analytical performance of a new ADVIA immunoassay using the Centaur XPT platform system for the measurement of cardiac troponin I
EP1011417A1 (en) Selective differentiating diagnostic process based on broad data bases
Silveira et al. Quantifying glucose and lipid components in human serum by Raman spectroscopy and multivariate statistics
MX2008012135A (en) Apolipoprotein fingerprinting technique.
Perez-Guaita et al. Quantification and identification of microproteinuria using ultrafiltration and ATR-FTIR spectroscopy
Vaughan et al. Liquid chromatography–mass spectrometry calibration transfer and metabolomics data fusion
WO2009035946A1 (en) Distinguishing between invasive ductal carcinoma and invasive lobular carcinoma using raman molecular imaging
Delgado et al. Hemolysis interference studies: the particular case of sodium ion
Stokes et al. Plasma oxalate: comparison of methodologies
Fatima et al. Towards normalization selection of Raman data in the context of protein glycation: Application of validity indices to PCA processed spectra
Murata et al. Analytical performance of the Abaxis Piccolo Xpress® point of care analyzer in whole blood, serum, and plasma
US7022527B2 (en) Method for the simultaneous and direct determination of serum cholesterol in high and low density lipoproteins using infrared spectroscopy
Lin et al. Identification of pulmonary edema in forensic autopsy cases of fatal anaphylactic shock using Fourier transform infrared microspectroscopy
RU2810815C2 (en) Method of quantitative analysis of blood serum using ir spectroscopy
Petibois et al. Differentiation of populations with different physiologic profiles by plasma Fourier-transform infrared spectra classification
WO2021232006A1 (en) Digital microfluidics analytical techniques
Topcu et al. Searching for the urine osmolality surrogate: an automated machine learning approach
Punyalack et al. Finding best practice in internal quality control procedures using external quality assurance performance
US7754490B2 (en) Microfluidic preconditioning of (bio)fluids for reagent-free infrared clinical analysis and diagnostics
US10132800B2 (en) Method for measuring the plasma concentration of an analyte directly on a whole blood sample