Desarrollo de un método no invasivo para cuantificar los niveles de vitamina D en el organismo mediante espectroscopia

La falta de vitamina D reduce la absorción de calcio en el cuerpo, acelera la pérdida ósea y puede aumentar el riesgo de fracturas por osteoporosis. La vitamina D puede ser ingerida a través de alimentos y suplementos específicos, pero la fuente principal de la vitamina es la síntesis en la piel mediante el uso de la radiación solar. Hoy en día, la cuantificación de los niveles de vitamina D se realiza mediante un análisis de sangre. Principalmente; el médico enviará al paciente a revisar los niveles y la vitamina D si padece osteoporosis, insuficiencia renal, sospecha de actividad de la glándula tiroides; tubeculosis o sacoidosis.

Los estudios han demostrado que es posible cuantificar los diferentes elementos en el contenido de la sangre, como la melanina y la hemoglobina, usando espectroscopía de la piel (Zonion et al, 2001; Tseng et al, 2009), pero según el conocimiento de los investigadores, la identificación de niveles y vitamina D en medios similares no ha sido reportada en la literatura profesional.

La justificación de esta investigación: un algoritmo que permitirá la cuantificación inmediata y no invasiva de los niveles de vitamina D acortará el tiempo de diagnóstico, reducirá los costos de laboratorio y evitará riesgos o molestias para el paciente asociadas con un análisis de sangre.

Métodos:

Se reclutarán 40 sujetos de 18 a 65 años para esta investigación: 20 pacientes serán reclutados de la población de pacientes en el departamento de endocrinología que fueron diagnosticados con osteoporosis. Además, se reclutarán 20 sujetos sanos.

Todos los participantes podrán comprender el protocolo del estudio y firmar un formulario de consentimiento de forma independiente.

En este estudio, los investigadores buscarán una correlación entre los resultados de los análisis de sangre convencionales para detectar los niveles de vitamina D en la sangre y los resultados de las mediciones de los exámenes espectrales que se realizarán en varios lugares de la parte superior del cuerpo del sujeto. Estas mediciones se realizarán en el Centro Médico Hillel Yaffe cuando el sujeto llegue al departamento de Endocrinología para el análisis de sangre. Se utilizará un espectrómetro de luz visible (fabricado por Ocean Optics, modelo USB 2000), conectado a una fibra óptica (fabricado por Ocean Optics, diámetro 1 mm). La medición utilizará una fuente de luz (Fiberoptics Technology lnc. compañía. Modelo SOL-R150) Conectado también a fibra óptica. Ambos extremos de la fibra se colocarán en la parte superior del cuerpo del paciente en una de dos configuraciones: para áreas con mayor grosor, p. el antebrazo, las fibras se colocarían una al lado de la otra en el mismo lado de la extremidad para medir el retorno de la luz, y en áreas con menor espesor de tejido, p. punta del dedo, las fibras se colocarán a ambos lados de un órgano y registrarán la transmisión de luz a través del objetivo.

Primero, los investigadores intentarán encontrar una correlación entre los resultados del análisis espectral de las longitudes de onda visibles y el análisis de sangre. Luego, los investigadores compararán aún más la muestra de sangre de los sujetos con un espectrómetro FTIR en el infrarrojo medio (dispositivo fabricado por Oriel, modelo MIR8025). El dispositivo está equipado con plug-ATR (reflectancia total atenuada) y permite probar una pequeña muestra de fluidos. Los viales de muestras entregados a Rupin en una prueba envuelta en papel de aluminio utilizando un enfriador con hielo se analizarán en Ruppin el día de la extracción. Las muestras se desecharán como residuos biológicos.

Protocolo de prueba:

Cada sujeto llegará al departamento de Endocrinología en el Centro Médico Hillel Yaffe. El sujeto leerá y firmará un formulario de consentimiento informado para participar en el estudio. El sujeto completará un breve cuestionario que informa sobre la naturaleza de la exposición al sol, los hábitos dietéticos y los medicamentos crónicos.

entonces se realizará la prueba:

1. análisis de sangre para el nivel de vitamina D 25. De acuerdo a los resultados definimos los grupos. los resultados de las pruebas con valores iguales o superiores a 30 ng/ml son del Grupo Regulador
2. Los resultados de los análisis de sangre de vitamina D25 son inferiores a 20 mg/ml. El sujeto aceptará la carga de una dosis de vitamina D3 de 75 000 UI. y se hará un seguimiento para aumentar dinámicamente el nivel de vitamina D en la sangre. El análisis de sangre se realizará en el tiempo ziro, después de cuatro horas, 24 horas y 48 horas después de tomar el medicamento.
3. El análisis de sangre para el nivel 25 de vitamina D (suero) en un tubo vacío protegido de la luz se llevará a Roppin para la prueba espectral.
4. Prueba usando el espectrómetro: dos fibras ópticas guiadas por los investigadores en diferentes lugares del torso del paciente, cuando un lado de la fibra óptica está conectado a una fuente de luz y el otro extremo de la fibra óptica está conectado al espectrómetro.

No se espera ningún riesgo o incomodidad para el sujeto más allá del riesgo asociado con los análisis de sangre regulares. La prueba espectral de Ruppin se realizará sobre las muestras de sangre del paciente, tal como se describe en los métodos, y no requerirá la presencia del paciente.

Análisis de los datos:

Se desarrollarán varios algoritmos para ser utilizados en la base de datos espectral, con el fin de identificar a las personas que sufren de deficiencia de vitamina D.

El tratamiento de los datos será el siguiente:

1. Los análisis estadísticos se llevarán a cabo utilizando métodos de regresión para encontrar la correlación entre el nivel de vitamina D cuantificado con pruebas químicas de laboratorio de la sangre y las mediciones espectrales en la luz visible realizadas en el hospital en diferentes áreas del cuerpo.
2. Los análisis estadísticos se llevarán a cabo utilizando métodos de regresión para encontrar la correlación entre el nivel de vitamina D cuantificado con la prueba química de laboratorio de la sangre y las mediciones espectrales en el infrarrojo medio (MIR), realizadas en muestras de sangre tomadas de los sujetos.
3. La población analizada se dividirá en dos grupos según los resultados de los análisis de sangre: sujetos definidos con deficiencia de vitamina D y sujetos clasificados con niveles normales de vitamina D. Se llevarán a cabo métodos de análisis de agrupamiento, como PCA y LDA, para encontrar características distintivas entre las dos poblaciones.