晚期糖基化终末产物（AGEs）是一种结构多样的化合物, 在人体血糖高于正常范围时, 会大量产生且不能通过自身代谢降解, 具有血糖长期异常的记忆作用。 研究表明AGEs是引起糖尿病及其并发症的重要因素之一, 通过检测体内AGEs的积累情况可以预测糖尿病及其并发症的发生和发展进程。 现有的离体AGEs检测方法存在操作复杂、 时间较长、 成本较高和不易推广等问题; 在体AGEs检测方法存在皮肤色素、 年龄和血红蛋白干扰等问题。 为此, 基于角膜良好的光学特性和AGEs的自体荧光特性, 提出一种角膜晚期糖基化终末产物荧光光谱检测方法。 构建了一套角膜AGEs荧光光谱检测系统, 系统由微型光纤光谱仪、 集成LED激发光源、 Y型12+1光纤和PC端光谱处理显示软件组成。 荧光光谱检测系统采用激发光源波长分别为370和395 nm在暗室条件下对17名志愿者（男性9人, 女性8人, 糖尿病患者4人, 年龄最小15周岁, 最大81周岁）进行数据采集, 得到激发光波长分别为370和395 nm的荧光光谱数据。 为了准确识别荧光光谱中的有用信息, 先截取需要的荧光光谱数据段（450~700 nm）, 然后对其进行去除背景噪声、 归一化、 小波变化等方法处理, 可以将荧光光谱中不明显的荧光峰值进行放大和识别。 实验结果发现, 采用波长为370和395 nm的LED作为激发光源, 检测到角膜发射的荧光光谱范围在420~600 nm内, 并且都分别在450~500, 500~550和550~600 nm三个范围内存在光谱峰值。 根据荧光性物质的荧光峰值与激发光波长无关的原理, 表明两种不同波长的激发光所得到的荧光光谱都是由同一种物质AGEs产生。 对糖尿病患者和正常人的荧光峰值强度进行分析, 显示糖尿病患者的荧光强度明显高于正常人, 表明本研究通过荧光光谱法检测角膜晚期糖基化终末产物具有可行性。

晚期糖基化终末产物在人体皮肤组织中的浓度与高血糖水平密切相关, 且具有自发荧光特性。 使用自行研制的光学无创检测装置对人体皮肤组织的自体荧光光谱进行测量, 建立神经网络模式识别模型对检测对象患有糖尿病的可能性进行风险评估。 利用检测装置获取荧光光谱后对光谱数据进行主成分分析, 选取前4个主成分作为光谱的特征, 建立一个具有4个输入层节点、 6个隐层节点、 1个输出节点的神经网络模式识别模型。 选取在安徽省立医院测量的487例对象数据训练该模型, 以70%数据作为训练集, 15%数据作为验证集, 15%数据作为测试集。 模型可给出测试对象罹患糖尿病的风险, 或直接给出是否糖尿病的判断。 结果显示该模型的受试者工作特性曲线的线下面积为0.81, 标准误差为0.02; 以模型输出0.5为分类界限时的敏感性为72.4%, 特异性为77.6%, 整体准确率为74.9%。 本研究首次提出使用皮肤组织自体荧光结合神经网络模式识别模型对糖尿病进行无创风险评估, 实验结果表明该方法的筛查效果优于目前常用的空腹静脉血浆血糖值法和糖化血红蛋白法。

主要研究人体皮肤晚期糖基化终末产物(Advanced glycation end products, AGE)荧光光谱的检测方法, 并对AGE荧光光谱在糖尿病检测中的应用价值进行评估。利用研制的AGE荧光光谱检测装置, 分别对73例受试者前臂内侧皮肤组织中AGE的荧光进行检测。同时, 采用酶联免疫吸附法(ELISA)对受试者血清中的AGE水平进行检测, 并利用ROC曲线分别对这两种方法的检测结果进行对比分析。结果表明, AGE荧光光谱法检测糖尿病的最佳诊断阈值为1.919 AU, 该点对应的敏感性为80.0 %, 特异性为70.4 %。在特异性水平相同的情况下, 荧光光谱法的敏感性优于ELISA法。AGE荧光光谱检测法具有无创、快速且受试者更容易接受等优点, 在糖尿病筛查中具有重要的应用价值。

在分析晚期糖基化终末产物(Advanced glycation end products, AGEs)标准品三维荧光光谱和皮肤中AGEs自体荧光光谱的基础上，确定了皮肤中AGEs的最佳激发波长为370 nm。使用自行设计的皮肤荧光光谱检测装置对正常人和糖尿病患者皮肤AGEs的荧光光谱进行了检测，结果表明: 在418,450，470 nm处存在3个峰值结构。对光谱归一化处理后发现，450 nm和470 nm处荧光与皮肤中AGEs含量密切相关。因此，使用370 nm激发的皮肤自体荧光可以定量分析AGEs浓度，并可用于AGEs相关疾病的临床诊断。

利用近紫外荧光光谱测量了人体皮肤组织晚期糖基化终末产物, 并针对由被测皮肤组织吸收和散射引起的光谱畸变问题, 重点研究了自体荧光光谱校正技术在荧光无创检测中的应用。采用波长为370 nm的单色光照射人体手臂内侧皮肤, 用光纤探头收集自体荧光光谱。在同一测试位置对荧光波段进行光谱扫描, 得到皮肤组织反射率曲线。通过利用皮肤反射率曲线校正相应自体荧光光谱来获得固有荧光光谱。分别对糖尿病患者和健康对照组进行光谱检测和光谱校正, 分析比较不同测试对象的校正结果。实验结果表明, 光谱校正技术剔除了不同测试对象的皮肤差异对自体荧光光谱的影响, 获得的固有荧光光谱能够作为区分糖尿病患者和健康对照组的依据。

分析了检测晚期糖基化终末产物的必要性,利用晚期糖基化终末产物特定的激发谱和荧光发射谱,设计了皮肤晚期糖基化终末产物荧光测量装置。 采用370 nm的单色光作为激发光源,分别对30例志愿者(糖尿病患者11人和对照组19人)的皮肤前臂内侧组织进行了荧光光谱检测。 发现同一测试对象在前臂内侧不同部位的测试结果存在差异,肤色对测试结果也会产生很大的影响。 利用光谱预校正技术消除了测量位置和皮肤肤色对测试结果的影响,结果表明该预校正技术具有一定的校正效果,重复性较好。

提出了一种利用荧光光谱技术测量晚期糖基化终末产物的方法， 阐述了该荧光光谱测量系统的测量原理， 设计并搭建了该荧光光谱测量系统。 利用该系统对365， 370， 375， 380， 385 nm波段进行了激发光谱扫描测试， 得出375 nm为最佳激发波长； 采用375 nm的单色光作为激发光源， 分别对正常人和糖尿病患者的皮肤进行了荧光光谱检测， 发现两者在450 nm附近的荧光存在明显的差异。 实验结果证明该荧光光谱测量系统快速、 无创、 简单， 可应用于对糖尿病、 人体衰老、 氧化应激等病情进行早期预测和诊断。

分析了晚期糖基化终末产物的生化特性和主要结构形式，介绍了目前检测晚期糖基化终末产物的主要方法和各自的优缺点，讨论了荧光光谱检测方法。用检测系统测试了晚期糖基化终末产物的激发光谱，同时采用370 nm的单色光作为激发光源，分别对正常人和糖尿病患者的皮肤进行了荧光光谱检测，通过获得的发射荧光光谱分析可以发现两者在450 nm附近的荧光存在明显的差异。结果表明该荧光光谱测量系统快速、无创、简单，可应用于对糖尿病、人体衰老、氧化应激等病情进行早期预测和诊断。