基于漫反射光譜法的皮膚膽固醇檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、動(dòng)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(yù)防已經(jīng)逐漸引起社會(huì)的關(guān)注。皮膚膽固醇與ASCVD密切相關(guān)，成為ASCVD的新型生物標(biāo)志物。采用漫反射光譜法測(cè)量受試者皮膚膽固醇水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)ASCVD的早期篩查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，具備無(wú)創(chuàng)、便捷、實(shí)時(shí)和原位等顯著優(yōu)點(diǎn)，有較好的發(fā)展前景。
　　本文重點(diǎn)研究基于漫反射光譜法的皮膚膽固醇

2、無(wú)創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)，包括研制皮膚膽固醇特異性識(shí)別和指示所需的試劑，設(shè)計(jì)集成化的皮膚膽固醇光譜檢測(cè)系統(tǒng)。并開展實(shí)驗(yàn)研究，通過測(cè)量離體豬皮膽固醇和在體人體皮膚膽固醇來(lái)驗(yàn)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(shí)別和指示所需的試劑研制以及光譜檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　分為兩個(gè)部分:第一部分為基于“三滴法”皮膚膽固醇特異性識(shí)別和指示所需試劑的設(shè)計(jì)和研制，包括檢測(cè)試劑“A-C-B”共聚物溶液和供氫體底物溶液

3、。并通過檢測(cè)離體豬皮內(nèi)的膽固醇驗(yàn)證了試劑的有效性。第二部分為光譜檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分為硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分。硬件部分包括光源單元、光學(xué)傳輸單元、信號(hào)探測(cè)單元、試劑反應(yīng)腔單元等。軟件部分編寫了用于皮膚膽固醇光譜測(cè)量的控制分析軟件。除此之外，還進(jìn)行了殼體設(shè)計(jì)、附件設(shè)計(jì)等，最后完成整套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制。
　　2、皮膚膽固醇光譜檢測(cè)系統(tǒng)性能測(cè)試，測(cè)量影響因素研究和校正。
　　首先，對(duì)設(shè)計(jì)的皮膚膽固醇光譜檢測(cè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)試，包

4、括光源、傳輸光路及微型光纖光譜儀。采用標(biāo)準(zhǔn)漫反射板和與待測(cè)對(duì)象相似形態(tài)的去離子水驗(yàn)證系統(tǒng)的重復(fù)性。其次，對(duì)影響系統(tǒng)測(cè)量的因素進(jìn)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(cè)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(zhǎng)和特征波段。最后，根據(jù)膽固醇與檢測(cè)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(cè)試劑模擬梯度濃度的皮膚膽固醇，計(jì)算漫反射吸光度A并與“A-C-B”共聚物溶液濃度進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，特征波長(zhǎng)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(zhǎng)和顯著正相關(guān)。
　　3、采用皮膚膽固醇光譜檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)離體豬皮膽固醇的測(cè)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(cè)系統(tǒng)檢測(cè)萃取后的樣本內(nèi)的膽固醇，并與萃取時(shí)間進(jìn)行線性擬合分析。結(jié)果表明，采用特征波長(zhǎng)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(duì)定量樣本內(nèi)的梯度濃度膽固醇，并與萃取時(shí)間成線性相關(guān)。
　　4、采用皮膚膽固醇光譜檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人體在體皮膚膽固醇無(wú)創(chuàng)測(cè)量。
　　征集受試者31名，采用設(shè)計(jì)的光譜檢測(cè)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(guān)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(xiàng)指標(biāo)和由該5項(xiàng)指標(biāo)衍生出的其它ASCVD風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的關(guān)系。結(jié)果顯示:皮膚膽固醇與TC和LDL-C的變化趨勢(shì)一致，并和二者顯著正相關(guān)，控制年齡、性別和BMI等因素后，偏相關(guān)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(xiàng)指標(biāo)無(wú)顯著性關(guān)系;皮膚膽固醇與非HDL-C、TC/HDL-C、LDL-C/HDL-C和AI四項(xiàng)指標(biāo)之間均成線性關(guān)系，并成顯著正相關(guān)，偏

9、相關(guān)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(xiàng)參考指標(biāo)進(jìn)行組合分析，隨著參考指標(biāo)的增長(zhǎng)，皮膚膽固醇也呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。最后，基于上述參考指標(biāo)在ASCVD風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的參考標(biāo)準(zhǔn)將受試者劃分為正常組、低風(fēng)險(xiǎn)組和高風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)