Terahertz Φασματοσκοπία Υψηλής Ανάλυσης Προϊόντων Αερίου Θερμικής Αποσύνθεσης Διαβητικού και Μη Διαβητικού Πλάσματος Αίματος και Πέλλετ Νεφρικού Ιστού

Επικοινωνία:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Αφηρημένη

Σημασία:Μία από τις σύγχρονες τάσεις στην ιατρική διαγνωστική βασίζεται στη μεταβολομική, μια προσέγγιση που επιτρέπει τον προσδιορισμό των μεταβολιτών που μπορεί να είναι τα ειδικά χαρακτηριστικά της νόσου. Η φασματοσκοπία αερίων υψηλής ευκρίνειας επιτρέπει τη διερεύνηση της περιεκτικότητας σε μεταβολίτες αερίων δειγμάτων βιολογικής προέλευσης. Παρουσιάζουμε την εκπόνηση μιας μεθόδου μελέτης διαβητικών και μη βιολογικών δειγμάτων, παρασκευασμένων ως σφαιριδίων, με φασματοσκοπία υψηλής ευκρίνειας terahertz (THz).

Σκοπός:Η κύρια ιδέα της εργασίας είναι να μελετήσει το περιεχόμενο των αερίων θερμικής αποσύνθεσης των διαβητικών και μη αποξηραμένωνπλάσμα αίματοςκαιιστούς των νεφρώνγια την αποκάλυψη του συνόλου των δεικτών αερίων που χαρακτήριζαν τον διαβήτη με τη μέθοδο φασματοσκοπίας υψηλής ευκρίνειας THz.

Πλησιάζω:Παρουσιάζουμε μια προσέγγιση για τη μελέτη του διαβητικού και του μη διαβητικούπλάσμα αίματος(άνθρωπος και αρουραίοι) καιιστούς των νεφρών(αρουραίοι), χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία υψηλής ευκρίνειας με βάση τη μη στάσιμη επίδραση του εύρους συχνοτήτων THz. Αναπτύχθηκαν οι μέθοδοι παρασκευής των δειγμάτων αίματος και ιστού νεφρού ως σφαιριδίων και εξάτμισης των δειγμάτων.

Αποτελέσματα:Οι μετρήσεις των φασμάτων περιστροφικής απορρόφησης των ατμών κατά τη θέρμανση των σφαιριδίων που παρασκευάζονται από αίμα καινεφρικό ιστόπραγματοποιήθηκαν στην περιοχή συχνοτήτων 118 έως 178 GHz. Οι γραμμές απορρόφησης που εμφανίζονται στα φάσματα των ατμών του δείγματος ανιχνεύθηκαν και ταυτοποιήθηκαν. Τα μοριακά περιεχόμενα των προϊόντων θερμικής αποσύνθεσης διέφεραν για μη διαβητικά και διαβητικά δείγματα. π.χ., ο κύριος δείκτης είναι η ακετόνη που εμφανίζεται στο διαβητικό αίμα (ανθρώπου και αρουραίων) και στο διαβητικόνεφρικό ιστό.

Συμπεράσματα: Η εργασία μας απεικονίζει την πιθανή ικανότητα για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε μεταβολίτες βιολογικών δειγμάτων για διαγνωστικά και την πρόγνωση ασθενειών για την κλινική ιατρική. © Οι Συγγραφείς. Δημοσιεύτηκε από την SPIE με άδεια Creative Commons Attribution 4.0 Unported License. Η διανομή ή η αναπαραγωγή αυτού του έργου εν όλω ή εν μέρει απαιτεί πλήρη απόδοση της αρχικής δημοσίευσης, συμπεριλαμβανομένου του DOI της. [DOI: 10.1117/1.JBO.26.4.043008] Λέξεις-κλειδιά: φασματοσκοπία terahertz υψηλής ανάλυσης; θερμική αποσύνθεση; ιστός;πλάσμα αίματος; Διαβήτης; λυοφιλοποίηση.

Λέξεις-κλειδιά:φασματοσκοπία terahertz υψηλής ανάλυσης. θερμική αποσύνθεση; πλάσμα αίματος; Διαβήτης; λυοφιλοποίηση, νεφρικός ιστός.

εμπειρία cistanche

1. Εισαγωγή

Στις μέρες μας, το πρόβλημα της διάγνωσης κοινωνικά σημαντικών ασθενειών (διαβήτης, καρκινικές ασθένειες κ.λπ.), συμπεριλαμβανομένου του πρώιμου σταδίου, προσελκύει τη μεγάλη προσοχή επιστημονικών ομάδων στον κόσμο.Μία από τις νέες προσεγγίσεις που ανοίγουν νέες δυνατότητες στη διάγνωση και θεραπεία διαφόρων ασθενειών είναι η μεταβολομική. Η μεταβολομική είναι ένα πεδίο της επιστήμης που διερευνά τα τελικά και ενδιάμεσα μεταβολικά προϊόντα ενός βιολογικού συστήματος (κύτταρο, όργανα ή ολόκληρος οργανισμός). Η μεταβολομική μπορεί να αποκαλύψει τους μεταβολίτες που μπορεί να είναι τα ειδικά χαρακτηριστικά της νόσου και μπορούν να παίξουν μεγάλο ρόλο στη διάγνωση και την πρόγνωση μιας νόσου. Τα μέσα, που περιέχουν τα τελικά και ενδιάμεσα προϊόντα μεταβολισμού στον ανθρώπινο οργανισμό και χρήσιμα για την αποκάλυψη των μεταβολιτών που σχετίζονται με ασθένειες και παθολογίες, είναι η εκπνεόμενη αναπνοή, το αίμα, τα ούρα, το σάλιο κ.λπ.

Μία από τις κοινωνικά σημαντικές ασθένειες που απειλούν την ποιότητα ζωής των ανθρώπων είναι ο διαβήτης. Ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου 2 ήταν παλαιότερα ασθένεια της μέσης ηλικίας, αλλά τώρα διαγιγνώσκεται σε ενήλικες, νέους και παιδιά. Τα αποτελέσματα των μεταβολικών ερευνών δειγμάτων αίματος και ούρων ασθενών με διαβήτη από 18 ετών καθώς και παιδιών από 1 έως 13 ετών παρουσιάζονται στη Βάση Δεδομένων Ανθρώπινου Μεταβολισμού (HMDB).1 Κυρίως, αίμα (21 χημικές ουσίες συμπεριλαμβανομένων ισομερών), ούρα ( Διερευνήθηκαν 30 χημικές ουσίες συμπεριλαμβανομένων ισομερών) και εγκεφαλονωτιαίο υγρό (1 χημική ουσία). Για παράδειγμα, (R)-3-υδροξυβουτυρικό οξύ ανιχνεύθηκε και στους τρεις τύπους υγρών. Ορισμένες ουσίες (ακετοξικό οξύ, D-φρουκτόζη και D-γλυκόζη) ανιχνεύθηκαν και στα δύο υγρά (αίμα και ούρα). Το πιο χαρακτηριστικό γνώρισμα του διαβήτη (ακετόνη, CH3COCH3) ήταν παρόν μόνο για τα ούρα. Τα δείγματα υγρών, τα αποτελέσματα των ερευνών που παρουσιάζονται στο HMDB, έχουν διερευνηθεί με διάφορες μεθόδους - αέρια χρωματογραφία, 2 αέρια χρωματογραφία με φασματομετρία μάζας, 3,4 χρωματογραφία αερίου-υγρού με φασματομετρία μάζας, 5 φασματοσκοπία πυρηνικής υψηλής ανάλυσης μαγνητικός συντονισμός πρωτονίων 6 και μέθοδοι που χρησιμοποιούν τις ειδικές συσκευές για την παρακολούθηση της κατάστασης του διαβητικού ασθενούς, το σύστημα συνεχούς παρακολούθησης γλυκόζης.7

Η ανάπτυξη χρόνιας νεφρικής νόσου είναι μια σημαντική επιπλοκή του σακχαρώδη διαβήτη. Παρόλο που ο προσδιορισμός της γλυκοζυλιωμένης λευκωματίνης είναι η κοινή προσέγγιση στον προληπτικό έλεγχο, η νεφρική βλάβη μπορεί να ξεκινήσει πολύ πριν εμφανιστούν κλινικά σημαντικές αλλαγές στη λευκωματίνη των ούρων. Λαμβάνοντας υπόψη την πολυπαραγοντική παθογένεση της χρόνιας νεφρικής νόσου, έχουν ληφθεί υπόψη διάφοροι δείκτες για τον προσυμπτωματικό έλεγχο της.8,9 Ωστόσο, η διαγνωστική τους αξία χωρίς βιοψία νεφρού φάνηκε να είναι αμφίβολη.

Η φασματοσκοπική προσέγγιση μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με το περιεχόμενο των βιολογικών δειγμάτων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ιατρικές διαγνώσεις. Το εύρος συχνοτήτων terahertz (THz) είναι πολύ σημαντικό για τη μελέτη των αερίων, των υγρών και των ιστών των ζωντανών οργανισμών. Υπάρχουν ορισμένες ανασκοπήσεις που είναι αφιερωμένες σε εφαρμογές μεθόδων του εύρους συχνοτήτων THz, συμπεριλαμβανομένης της φασματοσκοπίας χρονικού τομέα THz, της ανακλαστικής μέτρησης THz και της απεικόνισης THz για τη βιολογία και την ιατρική.10

Η φασματοσκοπία πεδίου χρόνου THz επιτρέπει την ανίχνευση των φασμάτων, όπου ο συντελεστής απορρόφησης ή ο δείκτης διάθλασης έχει κάποια φασματικά χαρακτηριστικά που αντιστοιχούν στην παρουσία ορισμένων βιομορίων (πρωτεΐνες, σάκχαρα, κ.λπ.) στα δείγματα ή στις διάφορες συγκεντρώσεις τους.11

Η φασματοσκοπία μοριακής απορρόφησης και ειδικότερα η φασματοσκοπία αερίου THz είναι μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για έρευνες μειγμάτων αερίων πολλαπλών συστατικών διαφόρων προελεύσεων.12 Τα δείγματα σε υγρή και στερεά κατάσταση μπορούν να διερευνηθούν με εξάτμιση ή θερμική αποσύνθεση. Οι μεταβολίτες-δείκτες κοινωνικά σημαντικών ασθενειών (διαβήτης, καρκίνος κ.λπ.) μπορούν να αποκαλυφθούν από τις φασματικές γραμμές του στα φάσματα απορρόφησης που πραγματοποιούνται κατά τη μετάδοση ακτινοβολίας μέσω δειγμάτων αερίων.

Το επίπεδο ακετόνης σε δείγματα εκπνεόμενης αναπνοής και ούρων που ελήφθησαν από ασθενείς με διαβήτη (12 άτομα) μετρήθηκε χρησιμοποιώντας φασματόμετρο εύρους terahertz με κλείδωμα μετατόπισης φάσης της ενεργού ακτινοβολίας. Τα πειράματα έγιναν σε συνεργασία με το Εθνικό Ιατρικό Κέντρο Ερευνών Almazov. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στις γραμμές απορρόφησης ακετόνης με κεντρικές συχνότητες 150.537 και 151.647 GHz. Οι μετρήσεις έγιναν χωρίς θέρμανση. Η ταυτόχρονη ανάλυση των δειγμάτων εκπνεόμενης αναπνοής και ούρων ασθενών με διαβήτη αποκάλυψε ότι το επίπεδο ακετόνης στα ούρα ήταν πολύ υψηλότερο από ό,τι στην εκπνεόμενη αναπνοή, σε ορισμένες περιπτώσεις μια τάξη μεγέθους υψηλότερη.13,14

Τα αποτελέσματα των ερευνών φασματοσκοπίας αερίων υψηλής ευκρίνειας THz τουπλάσμα αίματοςασθενών και αρουραίων (υπό όρους υγιείς και με διαβήτη) καθώς και των αρουραίωννεφρικό ιστό(υγιές και με διαβήτη) παρουσιάζονται αποξηραμένα και συμπιεσμένα σε πέλλετ. Οι ιστοί ήπλάσμα αίματοςτων ζωντανών οργανισμών, χωρίς καμία προετοιμασία, πρέπει να διερευνηθεί αμέσως μετά τη δειγματοληψία. Η παρασκευή σφαιριδίων επιτρέπει τη διερεύνηση μετά από αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα μετά από αιμοληψία ή βιοψία νεφρού.

2 Πειράματα και Μεθοδολογία

2.1 Μέθοδος για την παρασκευή σφαιριδίων πλάσματος αίματος και σφαιριδίων νεφρού

Φλεβικό αίμα από ασθενείς με σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2 και υπό όρους υγιείς συμμετέχοντες συλλέχθηκαν στο Ενδοκρινολογικό Τμήμα του Εθνικού Ιατρικού Κέντρου Ερευνών Almazov. το κέντρο παρέχει ιατρική περίθαλψη σε διαβητικούς ασθενείς. Τρεις ασθενείς και δύο συμμετέχοντες ήταν άντρες, ταιριάζουν με την ηλικία (39 έως 43 ετών). Όλα τα πειραματικά πρωτόκολλα που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτήν την έρευνα εξετάστηκαν και εγκρίθηκαν από τους ασθενείς και τους συμμετέχοντες και την Επιτροπή Χρήσης του Ιατρικού Κέντρου. Το φλεβικό αίμα συλλέχθηκε το πρωί μετά από 8 έως 12 ώρες νηστείας σε σωληνάριο με το αντιπηκτικό K3EDTA (Vacutest Kima, Ιταλία). Λήφθηκε πλάσμα για την ανάλυση βιοχημικών παραμέτρων με φυγοκέντρηση πλήρους αίματος στις 3000 rpm για 15 λεπτά σε εργαστηριακό φυγόκεντρο (Eppendorf 5702R, Γερμανία) σε θερμοκρασία þ4 βαθμών. Τιμές βιοχημικών παραμέτρων τουπλάσμα αίματοςΤα δείγματα και τα διαστήματα αναφοράς παρουσιάζονται στον Πίνακα 1 (το επίπεδο γλυκοζυλιωμένης αιμοσφαιρίνης λήφθηκε στο πλήρες αίμα). Ο Πίνακας 1 δείχνει ότι η συγκέντρωση της γλυκόζης, των τριγλυκεριδίων και της γλυκοζυλιωμένης αιμοσφαιρίνης στα δείγματα ενός ασθενούς με διαβήτη αυξάνεται 1,5, 2 και 2,3 φορές, αντίστοιχα.

Η μελέτη πραγματοποιήθηκε επίσης με αρσενικούς αρουραίους Wistar σε ηλικία 8 εβδομάδων και βάρος 180 έως 200 g, σύμφωνα με το πρωτόκολλο πειραματικών μελετών που εγκρίθηκε από την Επιτροπή Φροντίδας και Χρήσης Ζώων του Ινστιτούτου Πειραματικής Ιατρικής Almazov National Medical Research Centre. Το επίπεδο γλυκόζης στα ζώα της πειραματικής ομάδας ήταν 21 mmol ∕ l μετά από 120 λεπτά μετά τη φόρτωση γλυκόζης. Ως ομάδα ελέγχου χρησιμοποιήθηκαν άθικτοι αρουραίοι. Συλλέχτηκε φλεβικό αίμα από την κάτω κοίλη φλέβα πριν από την ευθανασία των ζώων. Επίσης, έγινε η συγκομιδή του νεφρού. Δείγματα αίματος συλλέχθηκαν σε σωληνάρια που περιείχαν ένα αντιπηκτικό.

Τα δείγματα δοκιμής καταψύχθηκαν σε θερμοκρασία -80 βαθμών (ψυγείο χαμηλής θερμοκρασίας DW-86L388A, Haier, Κίνα). Στη συνέχεια λυοφιλοποιήθηκε με ξήρανση με ψύξη Vaco 2 (ZirBus, Γερμανία) σε θερμοκρασία -50 βαθμών και πίεση 3 Pa. Η κατάψυξη πραγματοποιείται πριν από τη λυοφιλοποίηση αφού, κατά τη λυοφιλοποίηση υπό την επίδραση υψηλής εσωτερικής πίεσης, τα βιολογικά συστατικά μπορούν να καταστραφεί. Τα αποξηραμένα δείγματα ήταν ένα σφουγγάρι αποτελούμενο από βιολογικούς κρυστάλλους. Το σφουγγάρι καταστράφηκε από μια μεταλλική σπάτουλα και θρυμματίστηκε σε κρύσταλλα μεγέθους αρκετών δεκάδων μικρομέτρων. Η χρήση γουδί και γουδοχέρι ήταν αδύνατη, αφού η άλεση των πρωτεϊνών στη σύνθεση των δειγμάτων θα οδηγούσε σε ανεπιθύμητη προσκόλλησή τους και στο σχηματισμό στρογγυλών κόκκων.

Η σκόνη των λυοφιλοποιημένων δειγμάτων ζυγίστηκε (αναλυτικός ζυγός OHAUS Discovery, Ελβετία) και στη συνέχεια τοποθετήθηκε σε καλούπι από χάλυβα. Χρησιμοποιώντας εργαστηριακές πρέσες (Angkor, Ρωσία και Specac, UK) σε μια συγκεκριμένη πίεση καλουπώματος, τοπλάσμα αίματοςλήφθηκαν σφαιρίδια και σφαιρίδια νεφρού. Κάθε κρύσταλλος σφαιριδίων περιέχει ένα ορισμένο ποσοστό λιπών (τριγλυκερίδια), πρωτεϊνών (λευκωματίνη) και ινωδογόνου—όλα φυσιολογικά ή γλυκοζυλιωμένα (στην περίπτωση του διαβήτη). Τα σφαιρίδια των δειγμάτων από την ομάδα ελέγχου στο εξής θα αναφέρονται ως "μη διαβητικό σφαιρίδιο" και τα σφαιρίδια των δειγμάτων από τοΗ διαβητική ομάδα στο εξής θα αναφέρεται ως "διαβητικό σφαιρίδιο".

Πειραματική ρύθμιση φασματοσκοπίας υψηλής ανάλυσης 2,2 THz

Η φασματοσκοπία THz υψηλής ανάλυσης που βασίζεται σε μη στάσιμα αποτελέσματα επιτρέπει την ανάλυση της σύστασης συστατικών μιγμάτων αερίων πολλαπλών συστατικών αερίων και ατμών. Τα φασματόμετρα παρέχουν ευαισθησία κοντά στο θεωρητικό όριο με ανάλυση περιορισμένη μόνο από το φαινόμενο Doppler και μπορούν να καταγράφουν γρήγορες διαδικασίες. Η ευαισθησία διατηρείται ακόμη και με μια σημαντική μείωση της πίεσης του αερίου και είναι περίπου 0.2 ppb στη λειτουργία σάρωσης για ορισμένα αέρια (π.χ. αμμωνία στις μετρήσεις της γραμμής απορρόφησης κοντά στη συχνότητα των 572 GHz). Επιπλέον, επιτρέπει τον προσδιορισμό της σύστασης συστατικών ενός μείγματος αερίων με υψηλή αξιοπιστία.12 Πραγματοποιήθηκε μελέτη των προϊόντων θερμικής αποσύνθεσης των σφαιριδίων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της THz μη σταθερής φασματοσκοπίας αερίων της περιοχής 118 έως 178 GHz. Το φασματόμετρο χρησιμοποιεί έναν βρόχο κλειδωμένης φάσης για τον αυτόματο έλεγχο της συχνότητας της λυχνίας προς τα πίσω κύματος και της μετατόπισης φάσης, την καταχώρηση στον τομέα χρόνου, τη λήψη μέσου όρου και την επεξεργασία του φασματοσκοπικού σήματος μετάβασης. Η συσκευή καταχωρεί ένα σήμα στον τομέα χρόνου. Ο ατμός των δειγμάτων αναλύθηκε με την ακόλουθη διαδικασία. Τα σφαιρίδια τοποθετήθηκαν σε δοκιμαστικό σωλήνα, χρησιμοποιώντας αντλία κενού, θερμάνθηκε σταδιακά ένας δοκιμαστικός σωλήνας (έως 240 βαθμούς) και το προκύπτον μίγμα των προϊόντων θερμικής αποσύνθεσης του δείγματος αφέθηκε στο κελί μέτρησης. Ένα αρχείο δεδομένων συνήθως περιλαμβάνει εγγραφές ενός επιλεγμένου ή του συνολικού εύρους λειτουργίας του φασματόμετρου. Επομένως, οι ουσίες μπορούν να αναγνωριστούν από γραμμές απορρόφησης που εμφανίζονται στο συνολικό φάσμα του δείγματος και η δυναμική των συγκεντρώσεων σε ένα μείγμα μπορεί να εντοπιστεί συγκρίνοντας πολλά αρχεία δεδομένων. Οι ουσίες ταυτοποιήθηκαν αναζητώντας τους σε βάσεις δεδομένων ανοιχτού κώδικα MW, mmw και THz.15,16

3 Ανάλυση ατμών πλάσματος αίματος και ατμών νεφρών με χρήση φασματομέτρου Terahertz υψηλής ανάλυσης

Με τα συστήματά μας THz-TDS, μετρήσαμε τη μετάδοση σφαιριδίων στο φασματικό εύρος από 0.2 έως 1,4 THz,17, αλλά γνωρίζουμε ότι τα βιομόρια και ιδιαίτερα τα προϊόντα αποσύνθεσής του στην αέρια κατάσταση έχουν μια πληροφοριακή απόκριση (περιστροφική απορρόφηση φάσματα) σε αυτές τις συχνότητες και χαμηλότερες επίσης, έτσι πραγματοποιήσαμε μια πρόσθετη μελέτη σε φασματόμετρο αερίου υψηλής ανάλυσης THz. Οι ανιχνευόμενες γραμμές απορρόφησης ουσιών σε διαβητικό άνθρωποπλάσμα αίματοςσυμπίπτουν με ουσίες μη διαβητικού ανθρώπουπλάσμα αίματος, εκτός από το ασετόν. Υπάρχουν πολλές γραμμές απορρόφησης ακετόνης που βρίσκονται στο εύρος συχνοτήτων λειτουργίας του φασματόμετρου (118 έως 178 GHz). Συνήθως, είναι περισσότερο από αρκετό να ανιχνευθεί κάποια γραμμή απορρόφησης μιας ουσίας για σαφή προσδιορισμό της παρουσίας της ουσίας στο μείγμα αερίων πολλαπλών συστατικών. Ένα παράδειγμα καταγραφής τμημάτων των φασμάτων απορρόφησης με τη γραμμή απορρόφησης της ακετόνης φαίνεται στο Σχ. 1. Η ακετόνη μπορεί να εμφανιστεί στο αίμα όταν υπάρχει διαταραχή του μεταβολισμού των υδατανθράκων. Όπως σημειώνεται στη βιβλιογραφία, το αίμα ασθενών με διαβήτη περιείχε -ΟΗ-βουτυρικό και ακετοξικό, αλλά αργότερα αυτές οι ουσίες αποσυντέθηκαν σε ακετόνη και διοξείδιο του άνθρακα.18 Το διοξείδιο του άνθρακα δεν έχει διπολική ροπή. επομένως, δεν έχει περιστροφικές μεταβάσεις. Η αυξημένη περιεκτικότητά του μπορεί να ανιχνευθεί μόνο με τη μελέτη του φάσματος δόνησης του δείγματος στην περιοχή IR.

Ουσίες ατμών του πλάσματος, όπως το καρβονυλοσουλφίδιο (OCS), το διοξείδιο του θείου (SO2), το μυρμηκικό οξύ (HCOOH), το ισοκυανικό οξύ (HNCO) και η αμμωνία (NH3), ανιχνεύθηκαν τόσο σε ανθρώπινα διαβητικά όσο και σε ανθρώπινα μη διαβητικά δείγματα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ανιχνεύεται μία πειραματική γραμμή στα φάσματα του δείγματος που αντιστοιχεί σε περισσότερες από μία γραμμές για μία ουσία (π.χ. ισοκυανικό οξύ) στα δεδομένα καταλόγου (βλ. Πίνακα 2).15,16

Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι οι κατάλογοι περιέχουν δεδομένα για τις υπερλεπτές δομές ουσιών που δεν επιλύονται σε αυτό το πείραμα καθώς οι γραμμές έχουν πεπερασμένο πλάτος της τάξης των πολλών εκατοντάδων kHz. Οι λαμβανόμενες γραμμές απορρόφησης των ουσιών που μελετήθηκαν συμπίπτουν με τα φάσματα απορρόφησης των ατμών του τριχοειδούς αίματος καιπλάσμα αίματοςασθενών με διαβήτη και υπό όρους υγιείς συμμετέχοντες που δημοσιεύτηκαν στην προηγούμενη εργασία μας.19 Οι ανιχνευθείσες αέριες ουσίες θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί κατά την προετοιμασία του δείγματος ως προϊόντα του χημικού μετασχηματισμού αμινοξέων. Το ερώτημα εάν αυτές οι ενώσεις έχουν διαγνωστική αξία απαιτεί διερεύνηση. Στην κλινική πρακτική στη διαβητολογία, η ανάλυση της περιεκτικότητας αυτών των ουσιών δεν χρησιμοποιείται ακόμη.

Οι ατμοί τουπλάσμα αίματοςυγιών αρουραίων περιείχαν καρβονυλοσουλφίδιο (OCS), μεθανοθειόλη (CH3SH), βουτυρονιτρίλιο (C3H7CN), ακεταλδεΰδη (CH3CHO) και μυρμηκικό οξύ (HCOOH). Το δείγμα τουπλάσμα αίματοςτων διαβητικών αρουραίων διέφερε από την παρουσία ακετόνης. Εκτός από τις γραμμές απορρόφησης του προπιονιτριλίου (C2H5CN), ανιχνεύθηκε μυρμηκικός μεθυλεστέρας (CH3OCHO).

Τα δείγματα ατμών αποξηραμένων σφαιριδίων υγιών και διαβητικών αρουραίωνιστούς των νεφρώνμελετήθηκαν. Οι ατμοί τουνεφρικό ιστόυγιών αρουραίων περιέχουν καρβονυλοσουλφίδιο (OCS), διοξείδιο του θείου (SO2), μυρμηκικό οξύ (HCOOH), ισοκυανικό οξύ (HNCO), μυρμηκικό αιθυλεστέρα (C2H5OCHO) και προπυλενογλυκόλη (CH2ðOHÞCHðOHÞCH3). Η περιεκτικότητα σε ατμούς του διαβητικού αρουραίουνεφρικό ιστόδιέφερε από τον υγιή αρουραίο από την παρουσία όχι μόνο του καρβονυλοσουλφιδίου (OCS) αλλά και του ισοτόπου του OCS-34. Η ακεταλδεΰδη (CH3CHO), η μεθανοθειόλη (CH3SH), το αιθυλενο σουλφίδιο (C2H4S), η μεθανόλη (CH3OH) και η γλυκολαλδεΰδη (CH2ðOHÞCHO) ανιχνεύθηκαν επίσης στους ατμούς ενός σφαιριδίου διαβητικού αρουραίουνεφρικό ιστό(βλ. Εικ. 2 και Εικ. 3).

Η παρουσία θειούχων ενώσεων, όπως η μεθανοθειόλη, μπορεί να προσδιοριστεί με τη θερμική αποσύνθεση θειούχων αμινοξέων (μεθειονίνη, κυστεΐνη και κυστίνη) στη σύνθεση πρωτεΐνης του αίματος. Η μεθειονίνη είναι ένα απαραίτητο αμινοξύ που δεν συντίθεται στους ανθρώπινους οργανισμούς. Λαμβάνεται από τα τρόφιμα και είναι πηγή θείου για τη βιοσύνθεση κυστεΐνης. Όταν τα αμινοξέα του θείου θερμάνθηκαν σε θερμοκρασίες περίπου 240 βαθμών, ανιχνεύθηκαν μεθανοθειόλη και αιθυλενοσουλφίδιο (αποσύνθεση μεθειονίνης) στο φάσμα μάζας αυτών των ουσιών.20

4. Συμπέρασμα

Το μοριακό περιεχόμενο ανθρώπου και αρουραίουπλάσμα αίματοςκαι αρουραίοςνεφρικό ιστόκατά τη διάρκεια της θερμικής αποσύνθεσης των δειγμάτων μελετήθηκε χρησιμοποιώντας το φασματόμετρο υψηλής ευκρίνειας THz. Παρουσιάστηκε η μέθοδος παρασκευής των βιολογικών δειγμάτων ως σφαιριδίων. Αυτή η μέθοδος δίνει τη δυνατότητα αποθήκευσης και μεταφοράς δειγμάτων. Η φασματοσκοπία αερίων υψηλής ανάλυσης επιτρέπει τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε μείγματα αερίων πολλαπλών συστατικών οποιασδήποτε προέλευσης, συμπεριλαμβανομένων των βιολογικών με ίχνη συγκεντρώσεων συστατικών αερίων. Ανιχνεύθηκε ακετόνη σε διαβητικούςπλάσμα αίματοςδείγματα. Πληροφορίες για τη διαφορά περιεχομένου διαβητικού και υγιούςπλάσμα αίματοςανδρών και αρουραίων και διαβητικών και υγιών αρουραίωνιστούς των νεφρώνελήφθη από περιστροφικά φάσματα απορρόφησης ατμών. Η χρήση της φασματοσκοπίας υψηλής ευκρίνειας THz παρέχει μια ποιοτική ανάλυση της περιεκτικότητας σε συστατικά δειγμάτων ατμών αίματος καιιστούς των νεφρώνπέλλετ. Δυνατότητα διενέργειας ποσοτικής εκτίμησης των συγκεντρώσεων σημαντικών δεικτών αερίων του διαβήτη ανάλογα με την κατάσταση των ασθενώνπρέπει να μελετηθούν σε περαιτέρω έρευνες.