案例介绍——用Raman光谱分析无水葡萄糖和人类血清

背景：

糖尿病是一种因胰岛素缺陷或者胰岛素不足或者两个同事存在而导致血糖水平高和低的疾病。频繁监控糖尿病患者的葡萄糖浓度是一种有效的处理方法，它提供了能帮助鉴别和预防低血糖和高血糖的发生的相关信息。

1980年，糖尿病人的数量增加了1.08亿人，2014年，增加了4.22亿人，同样地，在中、低收入国家糖尿病人的增长速度更快。糖尿病可以治疗，预防或延缓病情;这些都是可以做到的通过饮食、运动、药物和定期检查。在传统的无损血糖测量方法中对收集血液样本并处理必不可少，葡萄糖测量是通过电化学反应的方法。

血液和组织中的无损分析测量是实验医学的一个重要目标，这也是诊断测试的一个亮点。特别是血糖检测，像糖尿病患者中的许多人一天要做几次葡萄糖测试，无损分析测量可以作为提高糖尿病患者生活质量的一种方式。

拉曼光谱测量技术提供了无损分析测量。

配置方案：

· 激发光源或单波长激光器

· 拉曼光谱仪

· 采样方式：探头

实验条件：

实验设备：功率范围为1-450mW、波长为785nm的红外半导体激光器；Retrospection 拉曼探针（(180o）;ocean optics 光谱仪QE65000；放在塑料容器中的样品。交互界面和光谱分析为SpectraSuit 和Origin Pro 8。

所有光谱都是在25秒采集时间、功率35mW条件下获得。每个样本重复采集9次光谱，获得平均值误差小于10%。样本测量的合成光谱通过软件减去了用激光测量的电子噪声。

第一个范围从500mg/dL到6000mg/dL，第二个范围从50 mg/dL至500 mg/dL，最后一个从200 mg/dL到3000mg/dL的3个间隔的无水葡萄糖浓度间隔200mg/dL。

在两种情况下进行了人体血清测量，冻干血清和再造血清。在取样中，志愿者分为两组，其中一组为8小时空腹和另一边非空腹，在血液抽取后，样本离心和血清冷冻干燥为了延长它的活性。冻干过程包括样品脱水和暴露使它变成水蒸气进入真空通过快速冰冻和过暖光解冻，这是解决有机溶液不改变它们的定性和定量成分的最佳方法。重建过程我们使用之前的冻干血清，然后再加入1ml的盐水溶液。

通过一个传统的血糖仪测量志愿者葡萄糖水平。人们的血糖的值见表1。

表1：人类血清葡萄糖浓度

通过Positive Peak Algorithm算法，用软件Origin Pro 8进行光谱分析。这算法允许通过操控光谱基线分析光谱中重要的波段、删除荧光和显示清晰峰的图像。算法的结果显示在一个表中包括峰值大小和强度值。整个过程见图2。图2中我们观察到一个500mg/dL的无水葡萄糖的样本的9个光谱测量值，之后我们获得了平均光谱，见图2(b);Positive Peak Algorithm算法用来求平均，图 2(c);最后一步显示的是图2(d)，即产生的光谱。分析峰值强度作为葡萄糖浓度的函数。

实验结果：

我们从两部分分析结果。第一部分是无水葡萄糖的结果，第二部分是人类血清的结果。图显示了Raman峰和无水葡萄糖浓度的函数。

3.1 无水葡萄糖的结果

在无水葡萄糖的结果中，它观测到一个强度随葡萄糖浓度上升的函数，用同样的方法，不同间隔结果相互都是一致的，见图3。如前面提到的，我们分析1065cm-1和1127cm-1的两个拉曼峰。图3显示在1127cm-1比1065cm-1有更好的灵敏度，这可能由于葡萄糖混合物中提到的分子链，同样的在在文献中通常参考1127cm-1的峰。

3.2 人类血清的结果

同样的，我们观察人类血清显示一个强度随葡萄糖浓度上升的函数，见图4。同样拉曼峰也显示了上升的行为。

可以认为在1127cm-1的峰显示了强度随葡萄糖浓度的主要变化（见图4）。同样的，可能观测到重建血清比冻干血清的标准行为更稳定表现出指数行为。

结论：

这篇文章中，获得了无水葡萄糖和人体血清的拉曼光谱，并且用两个拉曼峰来进行了分析。本文最重要的部分是分析拉曼峰中强度随葡萄糖的浓度的上升和用的35mW低的功率。我们认为这是进行活体实验安全的一个优势。同样的，提供了一种没有其他的混合物的简单的方法在未来的无损检测中。

结果表明，该方法可用于活体内血糖的无损和定量分析。

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文章来源：来自Naara González等的文章“Analysis of anhydrous glucose and human serum assisted by Raman spectroscopy”.