Sviluppo di un metodo non invasivo per quantificare i livelli di vitamina D nel corpo mediante spettroscopia

La mancanza di vitamina D riduce l'assorbimento di calcio nel corpo, accelera la perdita ossea e può aumentare il rischio di fratture dovute all'osteoporosi. La vitamina D può essere ingerita tramite alimenti e integratori specifici, ma la fonte principale della vitamina è la sintesi nella pelle mediante l'utilizzo della radiazione solare. Oggi, la quantificazione dei livelli di vitamina D viene eseguita utilizzando un esame del sangue. Soprattutto; il medico invierà il paziente a controllare i livelli e la vitamina D se soffre di osteoporosi, insufficienza renale, sospetta attività della ghiandola tiroidea; tubeculosi o sacoidosi.

studi hanno dimostrato che è possibile quantificare i diversi elementi nel contenuto del sangue, come la melanina e l'emoglobina, utilizzando la spettroscopia della pelle (Zonion et al, 2001; Tseng et al, 2009), ma a conoscenza dei ricercatori, l'identificazione di livelli e vitamina D in mezzi simili non è stata riportata nella letteratura professionale.

La logica di questa ricerca: un algoritmo che consentirà una quantificazione immediata e non invasiva dei livelli di vitamina D ridurrà i tempi della diagnosi, ridurrà i costi di laboratorio e preverrà rischi o disagi per il paziente associati a un esame del sangue.

Metodi:

Per questa ricerca verranno reclutati 40 soggetti di età compresa tra 18 e 65 anni: 20 pazienti saranno reclutati dalla popolazione di pazienti del dipartimento di endocrinologia a cui è stata diagnosticata l'osteoporosi. Inoltre, verranno reclutati 20 soggetti sani.

Tutti i partecipanti saranno in grado di comprendere il protocollo dello studio e firmare autonomamente un modulo di consenso.

In questo studio, i ricercatori cercheranno una correlazione tra i risultati dell'analisi del sangue convenzionale per il rilevamento dei livelli di vitamina D nel sangue e i risultati delle misurazioni degli esami spettrali che verranno eseguiti in varie posizioni nella parte superiore del corpo del soggetto. Queste misurazioni avranno luogo presso l'Hillel Yaffe Medical Center quando il soggetto arriva al dipartimento di Endocrinologia per l'analisi del sangue. Verrà utilizzato uno spettrometro a luce visibile (prodotto da Ocean Optics, modello USB 2000), collegato ad una fibra ottica (prodotto da Ocean Optics, diametro 1 mm). La misurazione utilizzerà una sorgente luminosa (Fiberoptics Technology lnc. azienda. Modello SOL-R150) Collegato anche a fibra ottica. Entrambe le estremità della fibra saranno posizionate sulla parte superiore del corpo del paziente in una delle due configurazioni: per aree di maggiore spessore, ad es. l'avambraccio, le fibre verrebbero posizionate l'una accanto all'altra sullo stesso lato dell'arto per misurare il ritorno della luce, e in aree con spessore tissutale minore, ad es. punta delle dita, le fibre verranno posizionate su entrambi i lati di un organo e registreranno la trasmissione della luce attraverso il bersaglio.

In primo luogo, i ricercatori cercheranno di trovare una correlazione tra i risultati dell'analisi spettrale delle lunghezze d'onda visibili e l'analisi del sangue. Quindi gli investigatori confronteranno ulteriormente il sangue dei soggetti prelevato utilizzando lo spettrometro FTIR nel medio infrarosso (dispositivo prodotto da Oriel, modello MIR8025). Il dispositivo è dotato di plug-ATR (Attenuated Total Reflectance) e consente di testare un piccolo campione di fluidi. I flaconi di campioni consegnati a Rupin su test avvolti in alluminio utilizzando un dispositivo di raffreddamento con ghiaccio saranno testati a Ruppin il giorno dell'estrazione. I campioni saranno smaltiti come rifiuti biologici.

Protocollo di prova:

Ogni soggetto arriverà al dipartimento di Endocrinologia dell'Hillel Yaffe Medical Center. Il soggetto registrerà e firmerà un modulo di consenso informato per la partecipazione allo studio. Il soggetto compilerà un breve questionario riportando la natura dell'esposizione al sole, le abitudini alimentari e i farmaci cronici.

quindi verrà eseguito il testw:

1. esame del sangue per il livello di vitamina D 25. In base ai risultati abbiamo definito i gruppi. i risultati dei test con valori uguali o superiori a 30 ng/ml sono il Gruppo Regolatorio
2. risultati degli esami del sangue di vitamina D25 inferiori a 20 mg/ml il soggetto accetterà il carico della dose di vitamina D3 di 75.000 UI. e sarà seguito in modo dinamico aumentare il livello di vitamina D nel sangue. L'esame del sangue verrà effettuato in tempo ziro, dopo quattro ore , 24 ore e 48 ore dopo l'assunzione del farmaco.
3. L'esame del sangue per la vitamina D livello 25 (siero) in provetta vuota protetta dalla luce, sarà portato a Roppin per il test spettrale.
4. Test utilizzando lo spettrometro: due fibre ottiche guidate dai ricercatori in punti diversi sul busto del paziente, quando un lato della fibra ottica è collegato a una sorgente luminosa e l'altra estremità della fibra ottica è collegata allo spettrometro.

Non ci sono rischi o disagi attesi per il soggetto al di là del rischio associato a regolari esami del sangue. Il test spettrale si terrà Ruppin sui campioni di sangue del paziente, come descritto nei metodi, e non richiederà la presenza del paziente.

Analisi dei dati:

Saranno sviluppati diversi algoritmi da utilizzare sul database spettrale, al fine di identificare individui affetti da carenza di vitamina D.

Il trattamento dei dati avverrà come segue:

1. Saranno effettuate analisi statistiche con metodi di regressione per trovare la correlazione tra il livello di vitamina D quantificato con analisi chimiche di laboratorio del sangue e misurazioni spettrali nella luce visibile effettuate in ospedale in diverse aree del corpo.
2. Verranno effettuate analisi statistiche con metodi di regressione per trovare la correlazione tra il livello di vitamina D quantificato con l'analisi chimica di laboratorio del sangue e le misurazioni spettrali nel medio infrarosso (MIR), come effettuate su campioni di sangue prelevati dai soggetti.
3. La popolazione testata sarà divisa in due gruppi in base ai risultati degli esami del sangue: soggetti definiti con carenza di vitamina D e soggetti classificati con livelli normali di vitamina D. Verranno utilizzati metodi di analisi di clustering, come PCA e LDA, per trovare caratteristiche distintive tra le due popolazioni.