基于漫反射光譜法的皮膚膽固醇檢測技術(shù)研究.pdf

1、動脈粥樣硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular diseases, ASCVD)是危害人類健康的重大疾病之一，其診斷與預防已經(jīng)逐漸引起社會的關注。皮膚膽固醇與ASCVD密切相關，成為ASCVD的新型生物標志物。采用漫反射光譜法測量受試者皮膚膽固醇水平，進而實現(xiàn)ASCVD的早期篩查和風險評估，具備無創(chuàng)、便捷、實時和原位等顯著優(yōu)點，有較好的發(fā)展前景。
　　本文重點研究基于漫反射光譜法的皮膚膽固醇

2、無創(chuàng)檢測技術(shù)，包括研制皮膚膽固醇特異性識別和指示所需的試劑，設計集成化的皮膚膽固醇光譜檢測系統(tǒng)。并開展實驗研究，通過測量離體豬皮膽固醇和在體人體皮膚膽固醇來驗證該方法和系統(tǒng)的可行性。本文的主要內(nèi)容和取得的成果有:
　　1、皮膚膽固醇特異性識別和指示所需的試劑研制以及光譜檢測系統(tǒng)設計。
　　分為兩個部分:第一部分為基于“三滴法”皮膚膽固醇特異性識別和指示所需試劑的設計和研制，包括檢測試劑“A-C-B”共聚物溶液和供氫體底物溶液

3、。并通過檢測離體豬皮內(nèi)的膽固醇驗證了試劑的有效性。第二部分為光譜檢測系統(tǒng)的設計，分為硬件設計部分和軟件設計部分。硬件部分包括光源單元、光學傳輸單元、信號探測單元、試劑反應腔單元等。軟件部分編寫了用于皮膚膽固醇光譜測量的控制分析軟件。除此之外，還進行了殼體設計、附件設計等，最后完成整套系統(tǒng)的設計和研制。
　　2、皮膚膽固醇光譜檢測系統(tǒng)性能測試，測量影響因素研究和校正。
　　首先，對設計的皮膚膽固醇光譜檢測系統(tǒng)的性能進行測試，包

4、括光源、傳輸光路及微型光纖光譜儀。采用標準漫反射板和與待測對象相似形態(tài)的去離子水驗證系統(tǒng)的重復性。其次，對影響系統(tǒng)測量的因素進行了研究和優(yōu)化，包括系統(tǒng)與組織接觸壓力的影響，辣根過氧化物酶(Horseradish Peroxidase，HRP)的活性，系統(tǒng)漂移和皮膚背景等。第三，采用研制的皮膚膽固醇光譜檢測系統(tǒng)，采集漫反射光譜，求得漫反射吸光度A的曲線，確定特征波長和特征波段。最后，根據(jù)膽固醇與檢測試劑“A-C-B”共聚物溶液以等分子比例

5、結(jié)合的特性，采用梯度濃度的檢測試劑模擬梯度濃度的皮膚膽固醇，計算漫反射吸光度A并與“A-C-B”共聚物溶液濃度進行相關性分析。結(jié)果表明，特征波長652 nm處的漫反射吸光度A和特征波段620-650 nm內(nèi)的積分漫反射吸光度A與“A-C-B”共聚物溶液濃度成線性增長和顯著正相關。
　　3、采用皮膚膽固醇光譜檢測系統(tǒng)實現(xiàn)離體豬皮膽固醇的測量。
　　首先采用萃取法獲得含有梯度濃度膽固醇的離體豬皮樣本。確定了萃取的步驟和條件。然后

6、采用光譜檢測系統(tǒng)檢測萃取后的樣本內(nèi)的膽固醇，并與萃取時間進行線性擬合分析。結(jié)果表明，采用特征波長652nm處的漫反射吸光度A和特征波段620-650 nm的積分漫反射吸光度A均可以區(qū)分和相對定量樣本內(nèi)的梯度濃度膽固醇，并與萃取時間成線性相關。
　　4、采用皮膚膽固醇光譜檢測系統(tǒng)實現(xiàn)人體在體皮膚膽固醇無創(chuàng)測量。
　　征集受試者31名，采用設計的光譜檢測系統(tǒng)采集受試者在體皮膚膽固醇，并獲取受試者血液膽固醇。通過線性擬合和相關性分

7、析受試者皮膚膽固醇與血液膽固醇中總膽固醇(total cholesterol，TC)、甘油三酯（triglyceride，TG）、高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）和極低密度脂蛋白膽固醇(very lowdensity lipoprotein cholester

8、ol，VLDL-C)5項指標和由該5項指標衍生出的其它ASCVD風險指標的關系。結(jié)果顯示:皮膚膽固醇與TC和LDL-C的變化趨勢一致，并和二者顯著正相關，控制年齡、性別和BMI等因素后，偏相關系數(shù)r分別為0.813（P＜0.01）和0.759(P＜0.01);皮膚膽固醇與TG、HDL-C和VLDL-C3項指標無顯著性關系;皮膚膽固醇與非HDL-C、TC/HDL-C、LDL-C/HDL-C和AI四項指標之間均成線性關系，并成顯著正相關，偏

9、相關系數(shù)r分別為0.769(P＜0.01)、0.674（P＜0.01）、0.746（P＜0.01）和0.674(P＜0.01);將皮膚膽固醇與任意兩項參考指標進行組合分析，隨著參考指標的增長，皮膚膽固醇也呈增長趨勢。最后，基于上述參考指標在ASCVD風險評估中的參考標準將受試者劃分為正常組、低風險組和高風險組，3組受試者之間的皮膚膽固醇具有顯著性差異（單因素方差分析F值均大于1，P＜0.01），表明采用皮膚膽固醇能夠?qū)崿F(xiàn)不同ASCVD風