【摘要】 近红外光谱和MIR光谱可能有潜力为肾脏疾病提供新的筛查和诊断工具。

红外光谱是一种无标记和非破坏性的技术，有潜力成为快速和廉价的肾脏疾病常规临床诊断的重要工具。Charlotte Delrue[1]等人综述了近红外和中红外光谱在急性肾损伤和慢性肾脏疾病(如糖尿病肾病和肾小球肾炎)患者中的应用。

 

近红外光谱可以使用专用的近红外光谱仪，紫外-可见-近红外吸收光谱仪或具有近红外扩展的傅里叶变换红外（FTIR）光谱仪收集。近红外光谱最显著的优点是完整的采样处理。此外，近红外光谱有三种测量模式：反射、透射和透射。近红外光谱仪器坚固，灵活，甚至便携式，可以在过程环境中使用。近红外光谱包含了大量关于样品的化学和物理性质的信息，这些信息必须经过相当大的努力才能提取出来。化学计量数据分析算法的使用，因为近红外光谱是由重叠的泛音和组合的波段起源于中红外光谱。

 

尽管多组分定量现在是常规进行，近红外光谱也不是没有发展问题。每个应用程序需要相对大量的样品进行准确校准，以及开发和维护校准程序。近红外光谱不是一种分析训练集以外的成分的技术。近红外光谱是一种非破坏性的、具有成本效益的、用户友好的工艺工具，允许同时对多个参数进行定性和定量分析，高样品吞吐量和实时监测。然而，它不是一种测定痕量的方法。

图1 傅立叶红外光谱仪。

 

对于液体介质分析，检测限在较低的百分比范围内，在某些情况下在每毫升范围内较高。近红外光谱用于研究样品，这些样品通常是非常复杂的混合物。由于FT-NIR光谱只需要一台仪器进行多次测量，因此简化了工艺样品的测试方案，可以更换多台设备，并降低了实验室供应成本。此外，与传统的初级分析实验室方法（长达1小时）相比，能够更快地（30秒）分析多种成分的样品，从而节省大量时间。

 

图2 使用衰减全反射-傅里叶变换红外（ATR-FTIR）光谱测量生物样品的典型MIR光谱[1]。

 

近红外光谱和MIR光谱可能有潜力为肾脏疾病提供新的筛查和诊断工具。尽管对红外光谱检测AKI和CKD的潜在价值进行了概念验证研究，但必须解决一些样品制备，特别是技术开发问题，以提供一种快速，具有成本效益的方法，可以取代更传统的临床筛查方法来检测AKI或CKD。这就需要开发简化的非专业光谱仪和/或多孔板读取器，以同时制备和分析多个样品。

 

使用IR的主要好处是，与用于分析尿液的许多其他基于光谱的分析平台（如质谱和核磁共振）相比，它可以“无操作”，化学上无破坏性，成本效益高，并且可能较少依赖操作人员。然而，在临床转化研究中仍存在一些困难，需要认真考虑并加以解决。此外，在技术问题方面，标准化、分析方法的稳健性和自动化将有助于促进真正的临床转化。

 

[1] DELRUE C, DE BRUYNE S, SPEECKAERT M M. The Potential Use of Near- and Mid-Infrared Spectroscopy in Kidney Diseases [J]. International Journal of Molecular Sciences, 2023, 24(7): 6740.

 

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