Opracowanie nieinwazyjnej metody ilościowego oznaczania poziomu witaminy D w organizmie za pomocą spektroskopii

Brak witaminy D zmniejsza wchłanianie wapnia w organizmie, przyspiesza utratę masy kostnej i może zwiększać ryzyko złamań w przebiegu osteoporozy. Witamina D może być dostarczana z pożywieniem i specjalnymi suplementami, ale głównym źródłem tej witaminy jest synteza w skórze pod wpływem promieniowania słonecznego. Obecnie ilościowe oznaczenie poziomu witaminy D przeprowadza się za pomocą badania krwi. Głównie; lekarz skieruje pacjenta na badanie poziomu i witaminy D, jeśli cierpi na osteoporozę, niewydolność nerek, podejrzenie czynności tarczycy; gruźlica lub sakoidoza.

badania wykazały, że możliwe jest ilościowe określenie różnych pierwiastków we krwi, takich jak melanina i hemoglobina, za pomocą spektroskopii skóry (Zonion i in., 2001; Tseng i in., 2009), ale zgodnie z wiedzą badaczy, identyfikacja poziomów i witaminy D w podobny sposób nie została opisana w literaturze fachowej.

Uzasadnienie tych badań: algorytm, który pozwoli na natychmiastowe i nieinwazyjne oznaczenie ilościowe poziomu witaminy D, skróci czas diagnozy, obniży koszty laboratorium i zapobiegnie zagrożeniom lub dyskomfortowi pacjenta związanym z badaniem krwi.

Metody:

Do badania zostanie zrekrutowanych 40 osób w wieku 18-65 lat: 20 pacjentów zostanie zrekrutowanych z populacji pacjentów oddziału endokrynologicznego, u których rozpoznano osteoporozę. Zrekrutowanych zostanie również 20 zdrowych osób.

Wszyscy uczestnicy będą mogli samodzielnie zrozumieć protokół badania i samodzielnie podpisać formularz zgody.

W tym badaniu badacze będą szukać korelacji między wynikami konwencjonalnego badania krwi w celu wykrycia poziomu witaminy D we krwi a wynikami pomiarów badań spektralnych, które zostaną przeprowadzone w różnych miejscach na górnej części ciała badanego. Pomiary te zostaną przeprowadzone w Centrum Medycznym Hillel Yaffe, gdy pacjent przybędzie na oddział endokrynologii w celu wykonania badania krwi. Zastosowany zostanie spektrometr światła widzialnego (prod. Ocean Optics, model USB 2000), podłączony do światłowodu (prod. Ocean Optics, średnica 1 mm). Do pomiaru zostanie użyty źródlany światło (Fiberoptics Technology lnc. firma. Model SOL-R150) Podłączony również do światłowodu. Oba końce włókna zostaną umieszczone na górnej części ciała pacjenta w jednej z dwóch konfiguracji: dla obszarów o większej grubości, np. przedramienia włókna byłyby umieszczane obok siebie po tej samej stronie kończyny w celu pomiaru powrotu światła oraz w obszarach o mniejszej grubości tkanki, np. czubka palca, włókna zostaną umieszczone po obu stronach narządu i zarejestrują transmisję światła przez cel.

Najpierw badacze spróbują znaleźć korelację między wynikami analizy spektralnej widzialnych długości fal a badaniem krwi. Następnie badacze będą dalej porównywać próbki krwi badanych za pomocą spektrometru FTIR w średniej podczerwieni (urządzenie wyprodukowane przez firmę Oriel, model MIR8025). Urządzenie jest wyposażone we wtyczkę ATR (Attenuated Total Reflectance) i umożliwia badanie niewielkiej próbki płynów. Fiolki z próbkami dostarczonymi do Rupin w ramach testu owiniętego w folię przy użyciu chłodziarki z lodem zostaną przetestowane w Rupin w dniu ekstrakcji. Próbki będą usuwane jako odpady biologiczne.

Protokół z próby:

Każdy pacjent przybędzie na oddział endokrynologii Centrum Medycznego Hillel Yaffe. Uczestnik zapozna się i podpisze formularz świadomej zgody na udział w badaniu. Osoba badana wypełni krótką ankietę informującą o charakterze nasłonecznienia, nawykach żywieniowych i przewlekle przyjmowanych lekach.

następnie zostanie przeprowadzony test:

1. badanie krwi na poziom witaminy D 25. Zgodnie z wynikami zdefiniowaliśmy grupy. wyniki badań z wartościami równymi lub wyższymi niż 30 ng/ml to Grupa Regulacyjna
2. wyniki badań krwi witaminy D25 poniżej 20 mg/ml pacjent zaakceptuje nasycanie dawki witaminy D3 75 000 IU. i będzie kontynuowane dynamicznie zwiększać poziom witaminy D we krwi. Badanie krwi zostanie wykonane w czasie ziro, po czterech godzinach, 24 godzinach i 48 godzinach po zażyciu leku.
3. Badanie krwi na poziom witaminy D 25 (surowica) w pustej probówce zabezpieczonej przed światłem zostanie przewiezione do Roppin na badanie spektralne.
4. Badanie za pomocą spektrometru: dwa światłowody prowadzone przez badaczy w różnych miejscach tułowia pacjenta, gdy jeden koniec światłowodu jest podłączony do źródła światła, a drugi koniec światłowodu jest podłączony do spektrometru.

Nie ma oczekiwanego ryzyka lub dyskomfortu dla osobnika poza ryzykiem związanym z regularnymi badaniami krwi. Badanie spektralne należy przeprowadzić na próbkach krwi pacjenta, zgodnie z opisem w metodach i nie będzie wymagało obecności pacjenta.

Analiza danych:

Opracowanych zostanie kilka algorytmów do wykorzystania w spektralnej bazie danych w celu identyfikacji osób cierpiących na niedobór witaminy D.

Przetwarzanie danych będzie przebiegać w następujący sposób:

1. Analizy statystyczne zostaną przeprowadzone metodami regresji w celu znalezienia korelacji między poziomem witaminy D oznaczonym ilościowo laboratoryjnym badaniem chemicznym krwi a pomiarami spektralnymi w świetle widzialnym wykonywanymi w szpitalu w różnych obszarach ciała.
2. Analizy statystyczne zostaną przeprowadzone metodami regresji w celu znalezienia korelacji między poziomem witaminy D określonym ilościowo laboratoryjnym badaniem chemicznym krwi a pomiarami spektralnymi w średniej podczerwieni (MIR), wykonanymi na próbkach krwi pobranych od osób badanych.
3. Badana populacja zostanie podzielona na dwie grupy w zależności od wyników badań krwi: osoby określone jako mające niedobór witaminy D oraz osoby sklasyfikowane jako mające prawidłowy poziom witaminy D. Zostaną przeprowadzone metody analizy grupowania, takie jak PCA i LDA, w celu znalezienia cech wyróżniających te dwie populacje.