Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 83241 10.29039/rusjbpc.2023.0612 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ INVESTIGATION OF THE POSSIBILITY OF MEASURING GLYCATED HEMOGLOBIN BY SCANNING FLOW CYTOMETRY ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛИКИРОВАННОГО ГЕМОГЛОБИНА МЕТОДОМ СКАНИРУЮЩЕЙ ПРОТОЧНОЙ ЦИТОМЕТРИИ Гисич А. В. Gisich A. V. a.gisich@g.nsu.ru Ястребова Е. С. Yastrebova E. S. kat30cer@kinetics.nsc.ru Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН Новосибирск Россия Voevodsky Institute of Chemical Kinetics and Combustion SB RAS Novosibirsk Russian Federation Институт химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского Новосибирск Россия Voevodsky Institute of Chemical Kinetics and Combustion Novosibirsk Russian Federation 21 05 2024 21 05 2024 8 2 212 218 19 07 2024 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/83241/view

В данной работе производится исследование возможности измерения гликированного гемоглобина в одиночных эритроцитах методом сканирующей проточной цитометрии. В работе были проведены расчеты зависимости интенсивности рассеянного излучения от эритроцита в широком угловом диапазоне (индикатрис светорассеяния) для длин волн, находящихся в максимуме полосы поглощения гликированного гемоглобина. Максимальная чувствительность по концентрации гликированного гемоглобина была установлена для длины волны 415 нм. Было показано, что на имеющейся практической реализации сканирующего проточного цитометра, которая включает в себя лазеры: 405 нм (30 mW, Radius, Coherent Inc., Santa Clara, USA) и 660 нм (LM–660–20–S, 40 мВт) удается достоверно разделять концентрации гликированного гемоглобина у донора и пациента с диагностированным диабетом при различии в концентрациях HbA1с более 5% . Для длины волны 415 нм теоретически было показано, что заметная разница в значении интенсивности рассеяния (более 10%) наблюдается только в случае разности концентраций гликированного гемоглобина не менее 3%. Таким образом, если на имеющейся практической реализации прибора установить лазер с длиной волны 415 нм, то определение гликированного гемоглобина станет возможным с точностью не более 3%.

The article explores the possibility of measuring glycated hemoglobin in single erythrocytes using scanning flow cytometry. Calculations of the intensity of scattered radiation from an erythrocyte in a wide angular range (light scattering indicatrix) were carried out for wavelengths at the maximum of the absorption band of glycated hemoglobin. The maximum sensitivity for the concentration of glycated hemoglobin was set at a wavelength of 415 nm. As a result, it is possible to reliably separate the concentrations of glycated hemoglobin in donors and patients with diagnosed diabetes with a difference in HbA1c concentrations of more than 5% on the existing practical implementation of a scanning flow cytometer, which includes lasers: 405 nm (30 mW, Radius, Coherent Inc., Santa Clara, USA) and 660 nm (LM–660–20–S, 40 mW). A theoretical calculation for a wavelength of 415 nm showed that a noticeable difference in the value of the scattering intensity (more than 10%) is observed only in the case of a difference in the concentrations of glycated hemoglobin of at least 3%. Thus, if a laser with a wavelength of 415 nm is installed on the existing practical implementation of the device, then the determination of glycated hemoglobin will become possible with an accuracy of no more than 3%.

 эритроциты гемоглобин гликированный гемоглобин сканирующая проточная цитометрия erythrocytes hemoglobin glycated hemoglobin scanning flow cytometry

Липунова Е.А., Скоркина М.Ю. Система красной крови: Сравнительная физиология. Монография. Белгород: Изд-во БелГУ, 2004, 216 с. Lipunova E.A., Skorkina M.U. The Red Blood System: Comparative Physiology. Monograph. Belgorod: Publishing House of BelSU, 2004, 216 p. (In Russ.). Эммануэль В.Л., Карягина И.Ю., Эммануэль Ю.В. Сравнение методов определения гликозилированного гемоглобина. Лабораторная медицина, 2002, т. 5, с. 99-104. Emmanuel V.L., Karyagina I.U., Emmanuel U.V. Comparison of methods for determining glycosylated hemoglobin. Laboratory medicine, 2002, vol. 5, pp. 99-104 (In Russ.). Kaplan L.A., Pesce A.J. Clinical Chemistry. 2nd edition. St. Louis: CRC Press, 1989, 63 p. Kaplan L.A., Pesce A.J. Clinical Chemistry. 2nd edition. St. Louis: CRC Press, 1989, 63 p. Bodor G.S. et al. Standardization of glycohemoglobin determinations in the clinical laboratory: three years of experience. Clin. Chem., 1992, vol. 38, no. 12, pp. 2414-2418. Bodor G.S. et al. Standardization of glycohemoglobin determinations in the clinical laboratory: three years of experience. Clin. Chem., 1992, vol. 38, no. 12, pp. 2414-2418. Sridevi S. et al. Optical detection of glucose and glycated hemoglobin using etched fiber Bragg gratings coated with functionalized reduced graphene oxide. J. Biophotonics, 2016, vol. 9, no. 7, pp. 760-769. Sridevi S. et al. Optical detection of glucose and glycated hemoglobin using etched fiber Bragg gratings coated with functionalized reduced graphene oxide. J. Biophotonics, 2016, vol. 9, no. 7, pp. 760-769. Mandal S., Manasreh M.O. An In-Vitro Optical Sensor Designed to Estimate Glycated Hemoglobin Levels. Sensors, 2018, vol. 18, no. 4. Mandal S., Manasreh M.O. An In-Vitro Optical Sensor Designed to Estimate Glycated Hemoglobin Levels. Sensors, 2018, vol. 18, no. 4. Park Y. et al. Spectroscopic phase microscopy for quantifying hemoglobin concentrations in intact red blood cells. Opt. Lett., 2009, vol. 34, no. 23, p. 3668. Park Y. et al. Spectroscopic phase microscopy for quantifying hemoglobin concentrations in intact red blood cells. Opt. Lett., 2009, vol. 34, no. 23, p. 3668. Strokotov D.I. et al. Polarized light-scattering profile-advanced characterization of nonspherical particles with scanning flow cytometry: Polarized Light Scattering.Cytometry A, 2011, vol. 79A, no. 7, pp. 570-579. Strokotov D.I. et al. Polarized light-scattering profile-advanced characterization of nonspherical particles with scanning flow cytometry: Polarized Light Scattering.Cytometry A, 2011, vol. 79A, no. 7, pp. 570-579. Борен К.Ф., Хафмен Д.Р. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. Москва: Мир, 1986, 660 p. Boren K.F., Huffman D.R. Absorption and scattering of light by small particles. Moscow: Mir, 1986, 660 p. (In Russ.). Yastrebova E.S. et al. Erythrocyte lysis and angle-resolved light scattering measured by scanning flow cytometry result to 48 indices quantifying a gas exchange function of the human organism. Cytom. Part J. Int. Soc. Anal. Cytol., 2023, vol. 103, no. 1, pp. 39-53. Yastrebova E.S. et al. Erythrocyte lysis and angle-resolved light scattering measured by scanning flow cytometry result to 48 indices quantifying a gas exchange function of the human organism. Cytom. Part J. Int. Soc. Anal. Cytol., 2023, vol. 103, no. 1, pp. 39-53. Cohen R.M. et al. Red cell life span heterogeneity in hematologically normal people is sufficient to alter HbA1c. Blood, 2008, vol. 112, no. 10, pp. 4284-4291. Cohen R.M. et al. Red cell life span heterogeneity in hematologically normal people is sufficient to alter HbA1c. Blood, 2008, vol. 112, no. 10, pp. 4284-4291.