氯化钠对葡萄糖水溶液近红外光谱的影响

糖尿病是一种由多重因素造成的高血糖代谢紊乱疾病 ， 至今没有的医学手段 。世界卫生组织推荐患者进行血糖浓度的自我监测 ，及时调整药物或胰岛素剂量 ，将血糖 浓度控制在合理范围内 ，进而减少各种并发症的发生和发展。目前 ，患者一般通过针刺取血 ，再采用便携式血糖仪进行监测 ，属于有创方式且存在感染的风险 ，给患者带来痛苦和诸多不便 ，也限制了血糖监测频率。由于近红外光对生物组织有较强的穿透性 ，且具有快速 、无损 、 等特点 ，已成为血糖浓度无创伤检测的主要研究方向之 一。但葡萄糖在近红外区域吸收微弱 ，容易被水的强吸收覆盖 ，且人体内干扰信息复杂多变 ，导致其有用信息很难被提取 。在以往的研究中 ，大多主要关注人体组织内包括水 、脂肪 、皮肤 、肌肉及骨骼等大颗粒及大分子物质对血糖无创检测的影响 ，对血液成分中的无机盐的影响研究较少。
钠和氯是人体的宏量元素 ，均占体重 ０.１５％ ，在循环和 消化系统中起主导作用 。钠离子（Na ＋ ）能保持人体血压和血容量 ，氯离子（Cl － ）可维持体内酸碱平衡 。已有研究表明 ，在不考虑胰岛素影响情况下 ，组织对葡萄糖的吸收受到钠盐饮食情况的影响。吴枢武和晏渠如通过临床试验证明 ，血钠可作为糖尿病足病早期的风险预测指标 。Sakabe 等 以 Ⅱ 型糖尿病患者为对象进行研究 ，表明每日盐摄取与作为糖尿 病肾病标志的尿蛋白具有相关性 。姜虹和施康平 的研究表 明 ， Ⅱ 型糖尿病合并低钠血症者可能存在因肾上腺皮质功能 相对不足而引起低钠血症的风险 。由此可见 ，在人体特别是糖尿病患者体内 ，钠盐含量与血糖浓度具有较高的相关性 。 而作为体内主要金属阳离子 ，血钠正常值（１３５ ～ １４５ mmol • L － １ ）是血钾正常值（３畅５ ～ ５畅５ mmol • L － １ ）的 ３０ 倍 。所以 ， 在人体检测时 ，应考虑 NaCl 对血糖吸收光谱的影响 。
近红外光谱主要为一些含氢基团如 C — H ，N — H ，O — H 与 S — H 等 ，化合物基频振动的倍频和合频吸收 ，因此NaCl 分子并不存在红外活性 。但在水溶液环境下 ，NaCl 主 要以离子形式存在 ，可能致使溶液中原有基团发生形变甚至断裂 ，进而改变其他基团特征吸收峰的位置和形状 。陈剑虹等分析了近红外光谱检测溶液中的钠离子机理 ，并选定 ８ ３３３ ～ ６ ８９８ 和 ６ ８９８ ～ ５ ５８６ cm － １ 波段 ，建立了 NaCl 浓度 在同一温度和不同温度下的偏小二乘（partial least square ， PLS） 模型 ，结果均能满足日常检测精度要求 ；Huang 等利用短波近红外反射光谱检测熏鱼肉的水分和盐浓度 ，分别 建立 PLS 和人工神经网络模型 ，结果表明 ，PLS 模型具有更 好的预测效果 。 由于近红外区域的吸收谱带表征低能级间电子跃迁 ，谱峰弱而宽 ，且高度重叠 ，图谱解析和定量分析存在一定的困 难。在 １９８６ 年提出了二维相关光谱分析技术 ，将光谱 信号从一维扩展到二维 ，大大提高了光谱分辨率及重叠峰的 分离度 ，能更直观地反映光谱强度和扰动变量的相关性 。该技术目前已在药物 、聚合物 、蛋白质 、生物学等领域取得了成功 ，如生物蛋白质的次级结构研究 、中草药成分鉴定 、聚合物材料的结构性能研究以及化学反应的机理和动力学研究等。
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