Работы, заявленные на первый год реализации проекта, были выполнены, а именно:
1) Методом БИК-спектроскопии проведены измерения образцов мочи, сыворотки и плазмы крови пациентов до и после удаления/лечения различных злокачественных опухолей.
2) Произведен анализ полученных данных с помощью методов хемометрики для поиска характерных спектральных паттернов воды в исследуемых образцах.
Полосы поглощения были выбраны на разных этапах анализа: при разведочном анализе, во время предобработки спектральных данных и при построении многомерных моделей. «Сырые» и разностные спектры, а также МГК-нагрузки были исследованы для поиска характерных полос поглощения воды и координат матрицы воды (WAMACs), указывающих на изменения в биологических жидкостях организма, вызванные хирургическим вмешательством.
3) На основе выбранных полос поглощения составлены акваграммы для трех исследуемых биологических жидкостей пациентов, которые позволяют отличить образцы, собранные у пациентов до и после операции. Были выявлены общие закономерности в изменениях водной матрицы мочи, сыворотки и плазмы крови и описаны найденные спектральные полосы воды.
4) Проведены измерения БИК-спектров тканей молочных желез 33 самок лабораторных мышей линии FBV, трансгенных по HER-2/neu (ген спонтанного рака молочной железы) в трех временных точках: до возникновения признаков канцерогенеза, во время активного роста опухолей и после проведенного лечения.
5) Изучена возможность применения гетеролептических комплексов лантаноидов (Nd, Yb) в качестве источника света в БИК области (750-1100 нм) в оптических мультисенсорных системах. Прототип оптической мультисенсорной системы был успешно применен для определения содержания жира в молоке, а также для установления фактов фальсификации молока путем добавления мочевины. В дальнейшем разработанный прототип будет протестирован для анализа биологических жидкостей.
6) Результаты работы представлены на двух международных конференциях: «The 4th Aquaphotomics International Conference» (г. Кобе, Япония) и конференции «MENDELEEV 2021» (г. Санкт-Петербург). Также в декабре 2021 года подана статья в журнал «Chemosensors» (импакт фактор = 3.82) (рис. 5) и в настоящее время готовится к публикации статья в журнал Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy (планируемая дата подачи статьи в журнал: январь 2022) по результатам экспериментов по анализу биологических жидкостей пациентов. В связи с коронавирусными ограничениями экспериментальные данные были получены позже намеченного срока. Поэтому подготовка и подача статьи перенеслась на более поздний срок.
Проведенное пилотное исследование по применению аквафотомики для обработки спектральных данных в БИК области, полученных от образцов биологических жидкостей пациентов с подтвержденными онкологическими диагнозами показало, что метод позволяет классифицировать образцы жидкостей, полученных до и после операции по удалению опухоли. Были выявлены характеристичные полосы поглощения водной матрицы образцов, являющиеся активированными водными координатами для составления акваграмм, воспроизводимые от пациента к пациенту. Эти наблюдения дают основание для дальнейшего применения аквафотомики в онкологических исследованиях с использованием БИК-спектральных данных с целью мониторинга состояния пациентов в ходе лечения. Также аквафотомика может быть использована для создания новой методики неинвазивной диагностики онкологических заболеваний. Разрабатываемый математический аппарат для анализа БИК-спектральных данных позволит ускорить внедрение БИК-спектроскопии в медицинскую практику и расширить области ее применения.