Terahertz สเปกโทรสโกปีความละเอียดสูงของผลิตภัณฑ์ก๊าซจากการสลายตัวด้วยความร้อนของพลาสมาในเลือดและเม็ดเลือดที่เป็นเบาหวานและไม่ใช่เบาหวาน

ติดต่อ:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

เชิงนามธรรม

ความสำคัญ:หนึ่งในแนวโน้มที่ทันสมัยในการวินิจฉัยทางการแพทย์นั้นขึ้นอยู่กับเมตาโบโลมิกส์ ซึ่งเป็นวิธีการที่ช่วยในการกำหนดเมตาโบไลต์ที่สามารถเป็นลักษณะเฉพาะของโรคได้ สเปกโตรสโคปีของก๊าซที่มีความละเอียดสูงช่วยให้สามารถตรวจสอบปริมาณเมตาโบไลต์ของก๊าซในตัวอย่างที่มีแหล่งกำเนิดทางชีวภาพได้ เรานำเสนอรายละเอียดวิธีการศึกษาตัวอย่างทางชีววิทยาสำหรับผู้ป่วยเบาหวานและผู้ป่วยที่ไม่เป็นเบาหวาน โดยจัดทำเป็นเม็ดโดยใช้เครื่องสเปกโตรสโคปีความละเอียดสูง terahertz (THz)

จุดมุ่งหมาย:แนวคิดหลักของงานคือการศึกษาเนื้อหาของผลิตภัณฑ์ก๊าซสลายตัวด้วยความร้อนของแห้งสำหรับผู้ป่วยเบาหวานและไม่ใช่เบาหวานพลาสมาเลือดและเนื้อเยื่อไตสำหรับการเปิดเผยชุดเครื่องหมายก๊าซที่มีลักษณะเป็นโรคเบาหวานโดยวิธีสเปกโทรสโกปีความละเอียดสูงของ THz

เข้าใกล้:ขอเสนอแนวทางการศึกษาผู้ป่วยเบาหวานและไม่ใช่เบาหวานพลาสมาเลือด(คนกับหนู) และเนื้อเยื่อไต(หนู) โดยใช้สเปกโตรสโคปีความละเอียดสูงโดยพิจารณาจากผลกระทบที่ไม่คงที่ของช่วงความถี่ THz พัฒนาวิธีการเตรียมตัวอย่างเลือดและเนื้อเยื่อไตในรูปแบบเม็ดและการทำให้ตัวอย่างกลายเป็นไอ

ผลลัพธ์:การวัดสเปกตรัมการดูดกลืนแสงแบบหมุนของไอระเหยที่ทำให้เม็ดที่เตรียมจากเลือดให้ความร้อนและเนื้อเยื่อไตดำเนินการในช่วงความถี่ 118 ถึง 178 GHz ตรวจพบและระบุเส้นการดูดกลืนที่ปรากฎในสเปกตรัมของไอระเหยตัวอย่าง ปริมาณโมเลกุลของผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวด้วยความร้อนแตกต่างกันสำหรับตัวอย่างที่ไม่เป็นเบาหวานและเบาหวาน เช่น ตัวระบุหลักคืออะซิโตนที่ปรากฏในเลือดของผู้ป่วยเบาหวาน (คนและหนู) และในผู้ป่วยเบาหวานเนื้อเยื่อไต

สรุป: เอกสารของเราแสดงให้เห็นถึงความสามารถที่เป็นไปได้ในการกำหนดปริมาณเมตาโบไลต์ของตัวอย่างทางชีวภาพสำหรับการวินิจฉัยและการพยากรณ์โรคสำหรับการแพทย์ทางคลินิก © ผู้เขียน. เผยแพร่โดย SPIE ภายใต้ Creative Commons Attribution 4.0 Unported License การแจกจ่ายหรือทำซ้ำงานนี้ทั้งหมดหรือบางส่วนต้องมีแหล่งที่มาของสิ่งพิมพ์ต้นฉบับ รวมทั้ง DOI [DOI: 10.1117/1.JBO.26.4.043008] คำสำคัญ: ความละเอียดสูง terahertz spectroscopy; การสลายตัวทางความร้อน เนื้อเยื่อ;พลาสมาเลือด; โรคเบาหวาน; การทำให้แห้ง

คำสำคัญ:สเปกโทรสโกปีความละเอียดสูงเทราเฮิร์ตซ์; การสลายตัวทางความร้อน พลาสมาเลือด โรคเบาหวาน; การทำให้แห้ง, เนื้อเยื่อไต

ประสบการณ์ cistanche

1. บทนำ

ปัจจุบัน ปัญหาการวินิจฉัยโรคที่มีความสำคัญทางสังคม (เบาหวาน โรคมะเร็ง ฯลฯ) รวมถึงระยะเริ่มต้น ได้รับความสนใจอย่างมากจากกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกหนึ่งในแนวทางใหม่ที่เปิดโอกาสใหม่ในการวินิจฉัยและรักษาโรคต่างๆ คือเมตาบอลิซึม เมตาโบโลมิกส์เป็นสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ที่ตรวจสอบผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมขั้นสุดท้ายและขั้นกลางของระบบชีวภาพ (เซลล์ อวัยวะ หรือสิ่งมีชีวิตทั้งหมด) เมแทบอลิซึมสามารถเปิดเผยเมแทบอไลต์ที่สามารถเป็นลักษณะเฉพาะของโรค และสามารถมีบทบาทสำคัญในการวินิจฉัยและการพยากรณ์โรค สื่อที่ประกอบด้วยผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมขั้นสุดท้ายและขั้นกลางในร่างกายของมนุษย์และมีประโยชน์สำหรับการเปิดเผยเมตาโบไลต์ที่เกี่ยวข้องกับโรคและพยาธิสภาพ ได้แก่ ลมหายใจออก เลือด ปัสสาวะ น้ำลาย เป็นต้น

โรคที่มีความสำคัญทางสังคมอย่างหนึ่งที่คุกคามคุณภาพชีวิตของคนคือโรคเบาหวาน เบาหวานชนิดที่ 2 เดิมเป็นโรคของวัยกลางคน แต่ตอนนี้มีการวินิจฉัยในผู้ใหญ่ คนหนุ่มสาว และเด็ก ผลการตรวจเมตาบอลิซึมของตัวอย่างเลือดและปัสสาวะของผู้ป่วยเบาหวานอายุระหว่าง 18 ปี และเด็กอายุตั้งแต่ 1 ถึง 13 ปี ถูกนำเสนอใน Human Metabolome Database (HMDB)1 โดยหลักแล้ว เลือด (สารเคมี 21 ชนิดรวมถึงไอโซเมอร์) ปัสสาวะ ( ศึกษาสารเคมี 30 ชนิด รวมทั้งไอโซเมอร์) และน้ำไขสันหลัง (สารเคมี 1 ชนิด) ตัวอย่างเช่น (R)-3-กรดไฮดรอกซีบิวทีริกถูกตรวจพบในของเหลวทั้งสามประเภท ตรวจพบสารบางชนิด (กรดอะซิโตอะซิติก ดี-ฟรุกโตส และดี-กลูโคส) ทั้งในของเหลว (เลือดและปัสสาวะ) ลักษณะเฉพาะมากขึ้นของโรคเบาหวาน (อะซิโตน, CH3COCH3) มีอยู่ในปัสสาวะเท่านั้น ตัวอย่างของเหลว ผลของการตรวจสอบที่นำเสนอใน HMDB ได้รับการตรวจสอบโดยวิธีการต่างๆ—แก๊สโครมาโตกราฟี,2 แก๊สโครมาโตกราฟีด้วยแมสสเปกโตรเมทรี,3,4 โครมาโตกราฟีแก๊ส-ของเหลวด้วยแมสสเปกโตรเมทรี,5 สเปกโทรสโกปีความละเอียดสูงของนิวเคลียร์ เรโซแนนซ์แม่เหล็กของโปรตอน6 และวิธีการโดยใช้อุปกรณ์พิเศษสำหรับการตรวจติดตามสถานะของผู้ป่วยเบาหวาน ระบบตรวจสอบน้ำตาลกลูโคสอย่างต่อเนื่อง7

การพัฒนาของโรคไตเรื้อรังเป็นภาวะแทรกซ้อนที่สำคัญของโรคเบาหวาน แม้ว่าการตรวจวัด glycated albumin เป็นวิธีการทั่วไปในการตรวจคัดกรอง แต่ความเสียหายของไตอาจเริ่มต้นนานก่อนที่จะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญทางคลินิกใน albumin ในปัสสาวะ เมื่อพิจารณาถึงการเกิดโรคแบบหลายปัจจัยของโรคไตเรื้อรัง ได้มีการพิจารณาเครื่องหมายต่างๆ สำหรับการตรวจคัดกรองโรคนี้8,9 อย่างไรก็ตาม ค่าการวินิจฉัยโดยไม่มีการตัดชิ้นเนื้อไตดูเหมือนจะเป็นที่น่าสงสัย

วิธีการทางสเปกโตรสโกปีสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับเนื้อหาของตัวอย่างทางชีววิทยาซึ่งสามารถนำไปใช้ในการวินิจฉัยทางการแพทย์ได้ ช่วงความถี่เทระเฮิร์ตซ์ (THz) มีความสำคัญมากสำหรับการศึกษาก๊าซ ของเหลว และเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต มีการทบทวนบางส่วนเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้วิธีการช่วงความถี่ THz ซึ่งรวมถึงสเปกโทรสโกปีโดเมนเวลา THz การสะท้อนแสง THz และการถ่ายภาพ THz สำหรับชีววิทยาและการแพทย์10

THz time-domain spectroscopy ช่วยให้สามารถตรวจจับสเปกตรัมได้โดยที่ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนหรือดัชนีการหักเหของแสงมีคุณสมบัติทางสเปกตรัมที่สอดคล้องกับการมีอยู่ของชีวโมเลกุล (โปรตีน น้ำตาล ฯลฯ) ในตัวอย่างหรือความเข้มข้นต่างๆ ของพวกมัน11

สเปกโตรสโคปีการดูดกลืนโมเลกุลและโดยเฉพาะอย่างยิ่งแก๊สสเปกโตรสโคปี THz เป็นแนวทางที่มีแนวโน้มมากสำหรับการตรวจสอบส่วนผสมของก๊าซหลายองค์ประกอบที่มีต้นกำเนิดต่างๆ 12 ตัวอย่างในสถานะของเหลวและของแข็งสามารถตรวจสอบได้โดยการระเหยหรือการสลายตัวด้วยความร้อน สารบ่งชี้เมแทบอไลต์ของโรคที่มีความสำคัญทางสังคม (เบาหวาน มะเร็ง ฯลฯ) สามารถเปิดเผยได้โดยเส้นสเปกตรัมในสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่ส่งผ่านรังสีผ่านตัวอย่างก๊าซ

ระดับของอะซิโตนในตัวอย่างการหายใจออกและปัสสาวะที่นำมาจากผู้ป่วยโรคเบาหวาน (12 คน) วัดโดยใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบเทอร์เฮิร์ตซ์ที่มีการกำหนดเฟสกะของรังสีที่แสดง ทำการทดลองร่วมกับศูนย์วิจัยการแพทย์แห่งชาติ Almazov การวัดได้ดำเนินการที่เส้นดูดกลืนอะซิโตนด้วยความถี่กลางที่ 150.537 และ 151.647 GHz การวัดได้ดำเนินการโดยไม่ให้ความร้อน การวิเคราะห์พร้อมกันของตัวอย่างการหายใจออกและปัสสาวะของผู้ป่วยโรคเบาหวานพบว่าระดับอะซิโตนในปัสสาวะสูงกว่าการหายใจออกมาก ในบางกรณีอาจมีลำดับความสำคัญสูงกว่า13,14

ผลการตรวจสอบก๊าซสเปกโตรสโคปีความละเอียดสูง THz ของพลาสมาเลือดของผู้ป่วยและหนู (มีสุขภาพแข็งแรงและเป็นเบาหวาน) รวมทั้งหนูเนื้อเยื่อไต(สุขภาพดีและเป็นเบาหวาน) นำมาตากแห้งและอัดเป็นเม็ด เนื้อเยื่อหรือพลาสมาเลือดของสิ่งมีชีวิตโดยไม่ต้องเตรียมการใดๆ จะต้องถูกตรวจสอบทันทีหลังจากการสุ่มตัวอย่าง การเตรียมเป็นเม็ดช่วยให้สามารถตรวจสอบได้หลังจากผ่านไปนานพอสมควรหลังจากการสุ่มตัวอย่างเลือดหรือการตรวจชิ้นเนื้อไต

2 การทดลองและวิธีการ

2.1 วิธีการเตรียมเม็ดเลือดและเม็ดไต

เก็บเลือดดำจากผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 2 และผู้เข้าร่วมที่มีสุขภาพดีตามเงื่อนไขที่แผนกต่อมไร้ท่อของศูนย์วิจัยการแพทย์แห่งชาติ Almazov; ศูนย์ให้การรักษาพยาบาลผู้ป่วยเบาหวาน ผู้ป่วย 3 รายและผู้เข้าร่วม 2 รายเป็นเพศชาย อายุเท่ากัน (39 ถึง 43 ปี) โปรโตคอลการทดลองทั้งหมดที่ใช้ในการตรวจสอบนี้ได้รับการตรวจสอบและอนุมัติโดยผู้ป่วยและผู้เข้าร่วมและคณะกรรมการการใช้งานของศูนย์การแพทย์ เก็บเลือดดำในตอนเช้าหลังจากอดอาหาร 8 ถึง 12 ชั่วโมงในหลอดที่มีสารกันเลือดแข็ง K3EDTA (Vacutest Kima, อิตาลี) ได้พลาสมาสำหรับการวิเคราะห์พารามิเตอร์ทางชีวเคมีโดยการหมุนเหวี่ยงของเลือดครบส่วนที่ 3000 รอบต่อนาที เป็นเวลา 15 นาทีในเครื่องหมุนเหวี่ยงในห้องปฏิบัติการ (Eppendorf 5702R ประเทศเยอรมนี) ที่อุณหภูมิ þ4 องศา ค่าพารามิเตอร์ทางชีวเคมีของพลาสมาเลือดตัวอย่างและช่วงอ้างอิงถูกนำเสนอในตารางที่ 1 (ได้ระดับของ glycated hemoglobin จากเลือดครบส่วน) ตารางที่ 1 แสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของกลูโคส ไตรกลีเซอไรด์ และไกลเคตเฮโมโกลบินในตัวอย่างของผู้ป่วยโรคเบาหวานเพิ่มขึ้น 1.5, 2 และ 2.3 เท่าตามลำดับ

การศึกษายังดำเนินการกับหนูเพศผู้ Wistar เมื่ออายุ 8 สัปดาห์และน้ำหนัก 180 ถึง 200 กรัม ตามโปรโตคอลของการศึกษาทดลองที่ได้รับอนุมัติจากคณะกรรมการการดูแลและการใช้สัตว์ของสถาบันเวชศาสตร์ทดลอง Almazov National Medical Research Center ระดับกลูโคสในสัตว์กลุ่มทดลองคือ 21 มิลลิโมล ∕ ลิตร หลังจาก 120 นาทีหลังการให้น้ำตาลกลูโคส หนูที่ไม่บุบสลายถูกใช้เป็นกลุ่มควบคุม เก็บเลือดดำจาก Vena cava ที่ด้อยกว่าก่อนที่สัตว์จะถูกทำการุณยฆาต ไตก็ถูกเก็บเกี่ยวเช่นกัน เก็บตัวอย่างเลือดในหลอดที่มีสารกันเลือดแข็ง

ตัวอย่างทดสอบถูกแช่แข็งที่อุณหภูมิ −80 องศา (ตู้เย็นอุณหภูมิต่ำ DW-86L388A, Haier, ประเทศจีน) จากนั้นนำไปแช่เยือกแข็งโดยทำแห้งเยือกแข็ง Vaco 2 (ZirBus, Germany) ที่อุณหภูมิ -50 องศาและความดัน 3 Pa การแช่แข็งจะดำเนินการก่อนการแช่เยือกแข็ง เนื่องจากในระหว่างการทำให้แห้งภายใต้อิทธิพลของความดันภายในสูง ส่วนประกอบทางชีวภาพสามารถ จะถูกทำลาย ตัวอย่างแห้งเป็นฟองน้ำที่ประกอบด้วยผลึกชีวภาพ ฟองน้ำถูกทำลายด้วยไม้พายโลหะและบดให้เป็นผลึกที่มีขนาดหลายสิบไมโครเมตร การใช้ครกและสากเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากการบดโปรตีนในองค์ประกอบของตัวอย่างจะนำไปสู่การยึดเกาะที่ไม่ต้องการและการก่อตัวของเม็ดกลม

ชั่งน้ำหนักผงตัวอย่างที่แช่เยือกแข็ง (เครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์ OHAUS Discovery ประเทศสวิตเซอร์แลนด์) แล้วใส่ลงในแม่พิมพ์กดเหล็ก การใช้เครื่องกดในห้องปฏิบัติการ (Angkor, Russia และ Specac, UK) ที่แรงดันในการขึ้นรูปพลาสมาเลือดได้รับเม็ดและเม็ดไต เม็ดผลึกแต่ละเม็ดประกอบด้วยไขมันบางส่วน (ไตรกลีเซอไรด์) โปรตีน (อัลบูมิน) และไฟบริโนเจน ซึ่งทั้งหมดล้วนเป็นไขมันปกติหรือไกลเคต (ในกรณีผู้ป่วยโรคเบาหวาน) เม็ดตัวอย่างจากกลุ่มควบคุมต่อไปนี้จะเรียกว่า "เม็ดที่ไม่เป็นเบาหวาน" และเม็ดของตัวอย่างจากกลุ่มผู้ป่วยเบาหวานต่อไปนี้จะเรียกว่า "เม็ดเบาหวาน"

2.2 THz ความละเอียดสูง Spectroscopy Experimental Setup

สเปกโตรสโคปี THz ความละเอียดสูงที่อิงจากผลกระทบที่ไม่คงที่ช่วยให้สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซและไอระเหยที่มีหลายองค์ประกอบได้ สเปกโตรมิเตอร์ให้ความไวใกล้เคียงกับขีดจำกัดทางทฤษฎีด้วยความละเอียดที่จำกัดโดยเอฟเฟกต์ Doppler เท่านั้น และสามารถบันทึกกระบวนการที่รวดเร็วได้ ความไวจะยังคงอยู่แม้แรงดันแก๊สจะลดลงอย่างมาก และอยู่ที่ประมาณ 0.2 ppb ในโหมดการสแกนสำหรับก๊าซบางชนิด (เช่น แอมโมเนียที่การวัดเส้นดูดกลืนใกล้ความถี่ 572 GHz) นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถระบุองค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซที่มีความเชื่อถือได้สูง12 การศึกษาผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวด้วยความร้อนของเม็ดได้ดำเนินการโดยใช้วิธีการของแก๊สสเปกโตรสโคปี THz ที่ไม่อยู่กับที่ในช่วง 118 ถึง 178 GHz สเปกโตรมิเตอร์ใช้เฟสล็อกลูปเพื่อควบคุมความถี่ของโคมคลื่นถอยหลังและการเปลี่ยนเฟสโดยอัตโนมัติ การลงทะเบียนในโดเมนเวลา การหาค่าเฉลี่ย และการประมวลผลสัญญาณทรานสิชันสเปกโตรสโกปี อุปกรณ์ลงทะเบียนสัญญาณในโดเมนเวลา วิเคราะห์ไอของตัวอย่างโดยใช้ขั้นตอนต่อไปนี้ เม็ดถูกใส่ลงในหลอดทดลอง โดยใช้ปั๊มสุญญากาศ ค่อยๆ ให้ความร้อนกับหลอดทดลอง (สูงถึง 240 องศา ) และส่วนผสมที่เป็นผลลัพธ์ของผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวด้วยความร้อนของตัวอย่างถูกปล่อยให้เข้าไปในเซลล์การวัด ไฟล์ข้อมูลมักจะมีการบันทึกช่วงการทำงานที่เลือกหรือทั้งหมดของสเปกโตรมิเตอร์ ดังนั้น สารสามารถระบุได้โดยเส้นการดูดกลืนที่ปรากฏในสเปกตรัมรวมของตัวอย่าง และสามารถตรวจสอบไดนามิกของความเข้มข้นในส่วนผสมได้โดยการเปรียบเทียบไฟล์ข้อมูลหลายไฟล์ สารถูกระบุโดยการค้นหาในฐานข้อมูลโอเพ่นซอร์ส MW, mmw และ THz15,16

3 การวิเคราะห์ไอในพลาสมาในเลือดและไอระเหยของไตโดยใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ Terahertz ความละเอียดสูง

ด้วยระบบ THz-TDS ของเรา เราตรวจวัดการส่งผ่านของเม็ดพลาสติกในช่วงสเปกตรัมที่ 0.2 ถึง 1.4 THz,17 แต่เรารู้ว่าชีวโมเลกุลและโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวในสถานะก๊าซมีการตอบสนองที่ให้ข้อมูล (การดูดกลืนแบบหมุนรอบตัว) สเปกตรัม) ที่ความถี่เหล่านี้และต่ำกว่าด้วย ดังนั้นเราจึงทำการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับแก๊สสเปกโตรมิเตอร์ความละเอียดสูง THz เส้นการดูดซึมที่ตรวจพบของสารในคนที่เป็นเบาหวานพลาสมาเลือดตรงกับสารของมนุษย์ที่ไม่เป็นเบาหวานพลาสมาเลือดยกเว้นอะซิโตน มีเส้นการดูดกลืนของอะซิโตนหลายเส้นที่วางอยู่ในช่วงความถี่ในการทำงานของสเปกโตรมิเตอร์ (118 ถึง 178 GHz) โดยปกติแล้ว การตรวจแนวการดูดซึมของสารหนึ่งชนิดนั้นมากเกินพอที่จะระบุการมีอยู่ของสารในส่วนผสมของก๊าซที่มีหลายองค์ประกอบได้อย่างชัดเจน ตัวอย่างของการบันทึกส่วนของสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่มีเส้นการดูดซึมของอะซิโตนแสดงไว้ในรูปที่ 1 อะซิโตนสามารถปรากฏในเลือดได้เมื่อมีความผิดปกติของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต ตามที่ระบุไว้ในวรรณกรรม เลือดของผู้ป่วยเบาหวานมี -OH-บิวทีเรตและอะซิโตอะซิเตต แต่ต่อมาสารเหล่านี้สลายตัวเป็นอะซิโตนและคาร์บอนไดออกไซด์18 คาร์บอนไดออกไซด์ไม่มีโมเมนต์ไดโพล ดังนั้นจึงไม่มีการเปลี่ยนแบบหมุน เนื้อหาที่เพิ่มขึ้นสามารถตรวจพบได้โดยการศึกษาสเปกตรัมการสั่นของตัวอย่างในช่วงอินฟราเรดเท่านั้น

ตรวจพบสารไอในพลาสมา เช่น คาร์บอนิลซัลไฟด์ (OCS), ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2), กรดฟอร์มิก (HCOOH), กรดไอโซไซยานิก (HNCO) และแอมโมเนีย (NH3) ตรวจพบทั้งในตัวอย่างผู้ป่วยโรคเบาหวานในมนุษย์และตัวอย่างที่ไม่เป็นเบาหวานของมนุษย์ ในบางกรณี ตรวจพบเส้นทดลองหนึ่งเส้นในสเปกตรัมของตัวอย่างที่สอดคล้องกับเส้นมากกว่าหนึ่งเส้นสำหรับสารหนึ่งตัว (เช่น กรดไอโซไซยานิก) ในข้อมูลแคตตาล็อก (ดูตารางที่ 2).15,16

นี่คือคำอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าแคตตาล็อกมีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างไฮเปอร์ไฟน์ของสารที่ไม่ได้รับการแก้ไขในการทดลองนี้ เนื่องจากเส้นมีความกว้างจำกัดของลำดับหลายร้อย kHz เส้นการดูดซึมที่ได้รับของสารที่ศึกษาตรงกับสเปกตรัมการดูดกลืนของไอระเหยของเลือดฝอยและพลาสมาเลือดของผู้ป่วยโรคเบาหวานและผู้เข้าร่วมที่มีสุขภาพดีตามเงื่อนไขซึ่งตีพิมพ์ในงานก่อนหน้าของเรา 19 สารก๊าซที่ตรวจพบอาจเกิดขึ้นระหว่างการเตรียมตัวอย่างเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของกรดอะมิโน คำถามที่ว่าสารเหล่านี้มีคุณค่าในการวินิจฉัยหรือไม่ จำเป็นต้องมีการตรวจสอบ ในการปฏิบัติทางคลินิกในด้านโรคเบาหวาน ยังไม่ได้ใช้การวิเคราะห์เนื้อหาของสารเหล่านี้

ไอระเหยของพลาสมาเลือดของหนูที่มีสุขภาพดีประกอบด้วยคาร์บอนิลซัลไฟด์ (OCS), มีเทนไทออล(CH3SH), บิวตีโรไนไตรล์ (C3H7CN), อะซีตัลดีไฮด์ (CH3CHO) และกรดฟอร์มิก (HCOOH) ตัวอย่างของพลาสมาเลือดของหนูเบาหวานมีความแตกต่างกันจากการมีอะซิโตน นอกจากเส้นดูดกลืนของโพรพิโอไนไตรล์ (C2H5CN) แล้ว ยังตรวจพบเมทิลฟอร์เมต (CH3OCHO)

ไอระเหยของตัวอย่างเม็ดแห้งของหนูที่มีสุขภาพดีและเป็นเบาหวานเนื้อเยื่อไตได้รับการศึกษา ไอระเหยของเนื้อเยื่อไตหนูที่มีสุขภาพดีประกอบด้วยคาร์บอนิลซัลไฟด์ (OCS), ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2), กรดฟอร์มิก (HCOOH), กรดไอโซไซยานิก (HNCO), เอทิลรูปแบบ (C2H5OCHO) และโพรพิลีนไกลคอล (CH2ðOHÞCHðOHÞCH3) ปริมาณไอของหนูเบาหวานเนื้อเยื่อไตแตกต่างจากหนูที่มีสุขภาพดีโดยการมีอยู่ของคาร์บอนิลซัลไฟด์ (OCS) ไม่เพียงเท่านั้นแต่ยังมี OCS ที่เป็นไอโซโทโพลอกด้วย-34 ตรวจพบ acetaldehyde (CH3CHO), methanethiol (CH3SH), ethylene sulfide (C2H4S), methanol (CH3OH) และ glycolaldehyde (CH2ðOHÞCHO) ในไอระเหยของหนูที่เป็นเบาหวานเนื้อเยื่อไต(ดูรูปที่ 2 และรูปที่ 3)

การมีอยู่ของสารประกอบกำมะถัน เช่น มีเธนไทออล อาจถูกระบุโดยการสลายตัวด้วยความร้อนของกรดอะมิโนกำมะถัน (เมไทโอนีน ซิสเทอีน และซิสทีน) ในองค์ประกอบโปรตีนในเลือด เมไทโอนีนเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นซึ่งไม่ได้สังเคราะห์ในสิ่งมีชีวิตของมนุษย์ ได้มาจากอาหารและเป็นแหล่งกำมะถันสำหรับการสังเคราะห์ทางซิสเทอีน เมื่อกรดอะมิโนกำมะถันถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 240 องศา จะตรวจพบมีเทนไทออลและเอทิลีนซัลไฟด์ (การสลายตัวของเมไทโอนีน) ในสเปกตรัมมวลของสารเหล่านี้20

4 บทสรุป

ปริมาณโมเลกุลของมนุษย์และหนูพลาสมาเลือดและหนูเนื้อเยื่อไตระหว่างการสลายตัวทางความร้อนของตัวอย่างได้รับการศึกษาโดยใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ความละเอียดสูง THz นำเสนอวิธีการเตรียมตัวอย่างทางชีวภาพแบบเม็ด วิธีนี้ทำให้สามารถจัดเก็บและขนส่งตัวอย่างได้ แก๊สสเปกโตรสโคปีที่มีความละเอียดสูงช่วยให้สามารถระบุเนื้อหาของส่วนผสมของก๊าซที่มีหลายองค์ประกอบจากแหล่งกำเนิดใดๆ รวมถึงทางชีวภาพที่มีความเข้มข้นเพียงเล็กน้อยของส่วนประกอบก๊าซ ตรวจพบอะซิโตนในผู้ป่วยเบาหวานพลาสมาเลือดตัวอย่าง ข้อมูลเกี่ยวกับความแตกต่างของเนื้อหาของผู้ป่วยเบาหวานและสุขภาพพลาสมาเลือดของผู้ชายและหนูและหนูที่เป็นเบาหวานและมีสุขภาพดีเนื้อเยื่อไตได้จากการดูดกลืนสเปกตรัมการหมุนของไอระเหย การใช้สเปกโตรสโคปีความละเอียดสูง THz ให้การวิเคราะห์เชิงคุณภาพของเนื้อหาส่วนประกอบของตัวอย่างไอของเลือดและเนื้อเยื่อไตเม็ด ความเป็นไปได้ของการประเมินเชิงปริมาณของความเข้มข้นของตัวบ่งชี้ก๊าซเบาหวานที่สำคัญขึ้นอยู่กับสถานะของผู้ป่วยควรศึกษาค้นคว้าต่อไป