La viabilidad de usar SERS para monitorear la función del trasplante renal

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PARTE Ⅱ: Correlación de las huellas dactilares espectroscópicas Raman mejoradas en la superficie de la orina del receptor de un trasplante de riñón con los parámetros de la función renal

Zhongli Huang, Shijian Feng y otros.

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Monitoreo de rutina detransplante de riñón funciónse requiere para la atención estándar en el manejo posterior al trasplante, incluidas las mediciones frecuentes de creatinina sérica con o sin biopsia renal. Sin embargo, la invasividad de estos métodos con el potencial de complicaciones clínicamente significativas los hace menos que ideales. El objetivo de este estudio fue desarrollar una herramienta no invasiva para monitoreartransplante de riñónfunción mediante el usoEspectroscopía Raman mejorada en superficie (SERS). Se recogieron muestras de orina y sangre deriñóntrasplantereceptores después de la cirugía. Basado en nanopartículas de plataSERSlos espectros de la orina se midieron y evaluaron usando análisis de mínimos cuadrados parciales (PLS). losSERSLos espectros se compararon con marcadores químicos convencionales deriñóntrasplantefunciónevaluar su capacidad predictiva. Un total de 110transplante de riñónLos receptores se incluyeron en este estudio. Los resultados de PLS mostraron una correlación significativa con la proteína en la orina (R2=0.4660, p<><0.01), and="" urea(r2=""><0.01).furthermore, the="" prediction="" of="" the="" blood="" markers="" of="">transplante de riñónfunciónusando la orinaSERSespectros fue indicado por R2=0.7628(p<0.01)for serum="" creatinine="" and="" r2="0.6539" for=""><0.01)for blood="" urea="" nitrogen.="" this="" preliminary="" study="" suggested="" that="" the="" urine="">SERSEl análisis espectral podría usarse como un método conveniente para la evaluación rápida deriñóntrasplantefunción.

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DISCUSIÓN

En las clínicas,correo-transplante de riñónfunciónse determina principalmente monitoreando el nivel de SCr y calculando el eGFR. Esto involucra muestras de sangre obtenidas con aguja, lo que puede ser molesto e incluso traumatizar a algunos pacientes. Existen otros métodos para evaluar la función renal, como el aclaramiento de 24-h UCR y las exploraciones de medicina nuclear. Sin embargo, estos métodos rara vez se realizan para la atención posterior al trasplante debido a múltiples factores, incluidos la logística, los gastos y las preocupaciones con respecto a la inexactitud cuando se realiza el trasplante.transplante de riñón funciónes pobre. Por lo tanto, una herramienta rápida y no invasiva para monitorear lariñóntrasplantefunciónsería una alternativa deseable a estos medios convencionales. Hoy en día, los métodos de imagen no invasivos que incluyen ultrasonografía (US), tomografía computarizada (CT), resonancia magnética (MRI) y gammagrafía renal (RSG) se usan comúnmente en las clínicas; sin embargo, estos métodos de imagen tienen desventajas sobre uno u otro, el US tiene una alta variabilidad interobservador que dificulta la interpretación de imágenes. La TC y la RM pueden proporcionar los detalles de la anatomía del trasplante renal y el tejido circundante, pero es difícil medir la función renal con estas técnicas. RSG, por otro lado, puede mostrar los patrones de excreción, fugas y morfología del riñón, sin embargo, no puede proporcionar la información necesaria para diferenciar entre AR y ATN. Además, la mayor preocupación sobre la seriación de nucleidos es la baja tasa de descarga debido a la pobreriñóntrasplantefunción.

La orina, un producto del riñón, contiene miles de moléculas que reflejan la homeostasis y el estado metabólico del cuerpo en un momento dado. Además, representa una muestra que está fácilmente disponible por medios no invasivos. Las mediciones de proteína en orina, UCR y urea en orina pueden determinar la mayor importancia para la función renal y la salud renal. Por ejemplo, los riñones sanos no permiten que pase mucha proteína a través de los filtros glomerulares, pero un riñón dañado o enfermo puede filtrar una gran cantidad de proteínas, como la albúmina, de la sangre a la orina. Por lo tanto, es razonable evaluar latransplante de riñón funcióna través de la medición química de la orina.

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En el presente estudio, utilizamosSERScomo una herramienta no invasiva para evaluartransplante de riñón funcióndespués de cirugía. Nuestros datos demostraron potencialmente la viabilidad de usarSERSpara monitorear elriñóntrasplantefunciónen el postoperatorio temprano. Encontramos una fuerte correlación entreSERSespectros y sustancias bioquímicas tanto en la orina como en la sangre (proteína en orina/UCR/urea, SCr/BUN)(p<0.01). previously,="" we="" demonstrated="" that="">SERSlos espectros son capaces de detectar o predecir el daño renal en un modelo de rata24. Se ha reconocido que la composición química de la orina deriñóntrasplantereceptores es más complicado que los de los modelos de rata y no-riñóntrasplante(por ejemplo, pacientes con enfermedad renal), ya que los pacientes trasplantados tienen algún remanente de función renal y toman inmunosupresores de forma rutinaria (por ejemplo, tacrolimus, micofenolato mofetilo, etc.). Los diferentes fármacos terapéuticos y la actividad del riñón remanente pueden dar como resultado diferentes composiciones de orina de un paciente a otro. En el presente estudio, demostramos con éxito que la orinaSERSespectros de una pequeña cohorte deriñóntrasplantelos receptores son capaces de predecir biomarcadores renales esenciales en presencia de interferencia de estos factores inciertos (función renal remanente y fármacos terapéuticos) y otros factores desconocidos. Hay otros estudios en la literatura que también han evaluado las habilidades de RS para detectar las concentraciones de constituyentes bioquímicos en la orina. Por ejemplo, la creatinina en la orina humana inalterada de un conjunto de datos de calibración que utiliza RS se indica mediante un error cuadrático medio (RMSE) de {{0}},4332 mmol/L30. En la medición de 61 muestras de orina humana (excluyendo 12 valores atípicos) utilizando RS basado en fibra óptica de núcleo líquido y análisis estadístico multivariable, el error estadístico para la cuantificación de creatinina es 0,4508 mmol/L31. En el estudio de Dou et al, los coeficientes de correlación entre las concentraciones de urea y creatinina en las muestras de orina son presentados por la intensidad de los picos Raman a 1013 y 692 cm-1 en RS, que muestran una R{{13 }}.991 y R2=0.998, respectivamente. Y los límites de detección en este estudio son 174,93 y 13,2603 mmol/L, respectivamente. Wang et al. también han investigado laSERSpara la medición de la concentración de creatinina en muestras de orina artificial y humana, demostrando un coeficiente de correlación de r{{0}}.99 en las muestras de orina artificial sobre el rango de 3.3946-13. 6139 mmol/L, y r=0.96 en las muestras de orina humana sobre el rango de 0.2263-10.1662 mmol/L35. En un estudio de seguimiento, estos autores informaron R=0.968 en una correlación lineal de las concentraciones de creatinina con el rango de 0.442 a 15.1167 mmol/L34. Saatkamp et al. informan los espectros de RS parcialmente seleccionados para predecir las concentraciones de urea y UCR en orina con el coeficiente de correlación de r=0.90 y r=0.91, respectivamente35. En un estudio separado, identificaron los picos específicamente para la creatinina con R2=0.968 usando creatinina enriquecida en tres soluciones diferentes: creatinina en agua, una mezcla de creatinina y urea en agua, y creatinina en orina artificial dentro de concentraciones fisiológicamente relevantes. Todos estos resultados pueden apoyar el concepto de queSERSpuede considerarse una técnica fiable para controlar las funciones de los riñones trasplantados de forma no invasiva y rápida.

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En comparación con los métodos convencionales,SERStiene muchas ventajas. En primer lugar, no es invasivo. Al usar un instrumento óptico, no causa ningún daño al cuerpo del paciente y las muestras se pueden obtener de manera conveniente y no invasiva. En la clínica, una de las complicaciones graves tras la cirugía es la infección37. Esto es especialmente cierto para aquellos pacientes trasplantados que toman medicamentos inmunosupresores de forma habitual, en los que la tasa de infección y mortalidad es superior a la de los pacientes quirúrgicos no trasplantados8. Para minimizar las tasas de infección, se requiere un método no invasivo y debería ser la mejor opción. Además, porriñóntrasplantepacientes, el seguimiento rutinario de la función del trasplante después de la cirugía es muy crítico para prolongar la supervivencia de los trasplantes. Los resultados del presente estudio indican queSERSpuede proporcionar una opción conveniente, no invasiva y sin dolor para los controles de rutina de esos pacientes. Segundo,SERSpuede detectar el cambio de múltiples sustancias en una muestra rápidamente. Los métodos bioquímicos convencionales, como el método de inmunorreactividad ligada a enzimas, solo examinan una sustancia a la vez, lo que requiere mucho tiempo. en tecnología,SERSestá diseñado para detectar el enlace covalente dentro de las moléculas que es diferente entre diferentes moléculas. Por lo tanto, es capaz de diferenciar múltiples sustancias al mismo tiempo. En tercer lugar, potencialmenteSERSes una herramienta más conveniente, más barata (rentable) y más rápida que las técnicas convencionales en los laboratorios bioquímicos clínicos. losSERSEl procedimiento se puede completar en tan solo 1 segundo en el instrumento, y los datos se pueden calcular e informar de inmediato. Por último, pero lo menos importante, tiene un gran potencial en otros campos, como la evaluación rápida de los donantes de riñón fallecidos, donde la función renal de referencia a veces puede estar en duda.

Hay que reconocer la limitación de este estudio preliminar, que se relacionó principalmente con el número limitado de pacientes (110 pacientes) de un solo centro de trasplante. En esta pequeña cohorte, la distribución de algunas variables, como la proteína en la orina, no era tan grande, la capacidad de las proteínas basadas en Ag NPSERSfue baja en la predicción de la proteína en orina y quizás en la SCR.

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CONCLUSIÓN

En este estudio. hemos demostrado la alta factibilidad de usar no invasivos basados ​​en Ag NPSERSde la orina para predecir lariñóntrasplantefunción, indicado por el hecho de que los espectros de orina deSERSson predictivos de los constituyentes bioquímicos tanto de la orina como de la sangre (por ejemplo, proteína en orina, UCR y urea en orina, y SCr y BUN) que convencionalmente reflejan la salud del riñón. Se justifica más investigación, idealmente en una cohorte más grande, para validar los hallazgos de este estudio y construir modelos más precisos para monitorear elriñóntrasplantefunciónen pacientes en el futuro.

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