AbstractsBiology & Animal Science

Application of near-infrared spectroscopy and chemoinformatic analyses to biological fluids for the assessment of maternal and fetal health status

by Javier Sanchez Galan Frauca




Institution: McGill University
Department: Department of Medicine
Degree: PhD
Year: 2015
Keywords: Health Sciences - General
Record ID: 2057960
Full text PDF: http://digitool.library.mcgill.ca/thesisfile130394.pdf


Abstract

Spectroscopy methods are usually employed for the analysis biological fluids, to assess the presence of specific metabolites that are present and that might be associated with adverse health conditions. Among these vibrational methods Near-Infrared Spectroscopy (NIRS) is of great importance since it provides rapid and accurate way to measure metabolites present in biological fluids and tissues. Most NIRS research has been focused in determining changes in biological fluids and tissue in the "medical spectral window" or the 600 to 1100nm region of the electromagnetic spectrum. However, much less research has focused in the analysis of biological fluids in the longer wavelengths of the NIR region in the 1100 to 2500nm region and the analysis of metabolic alternations that could arise during pregnancy and lactation. The main objective of this thesis was to determine if NIRS analysis of two biological fluids, serum and amniotic fluid in the 1600 to 2400nm region could provide insight into maternal-fetal conditions including: maternal infections and diet deficiencies during pregnancy and lactation and infant size. In this thesis a chemoinformatics method for the analysis of long wave NIR spectral signals was developed using multivariate sta- tistical analysis (ANOVA) and was applied to either serum or amniotic fluid samples from either animal or human sources. Our results taken together show the possi- bility that long wave NIR spectroscopy can be used to identify candidate spectral regions that could be related to infection, diet and perinatal growth in the context of maternal-fetal health. These findings may provide a platform for the elucidation of novel spectral markers in two biological fluids that could be used in the research and development of clinical instrumentation for the assessment of maternal and fetal health. Habituellement, afin d'évaluer la présence de métabolites spécifiques qui pourraient être associés à des mauvaises conditions de santé, des méthodes de spectroscopie sont utilisées pour analyser les fluides biologiques. Parmi celles-ci, la spectroscopie proche infrarouge (NIRS) est d'une grande importance, car elle permet de mesurer rapidement et avec précision la présence de métabolites dans les fluides et les tissus biologiques. La plupart des recherches qui ont été effectuées en NIRS ont eu pour objet de déterminer des changements dans les liquides biologiques et les tissus dans la "fenêtre medicale" dans la région située entre 600 et 1100 nm du spectre électromagnétique. Toutefois, peu de études ont, jusqu'à présent, porté sur l'analyse de fluides biologique dans les longueurs d'onde de la région NIR de la région 1100 à 2500 nm et l'analyse des alternances métaboliques qui pourraient survenir pendant la grossesse et l'allaitement. L'objectif principal de cette thèse était de déterminer si l'analyse NIRS de deux fluides biologiques, le sérum et le liquide amniotique, à la région entre 1600 et 2400 nm pourraient donner un aperçu des conditions materno fœtales comme par exemple: infections…