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Potential of short-wave infrared spectroscopy for quantitative depth profiling of stratum corneum lipids and water in dermatology

机译：短波红外光谱技术在皮肤病学中对角质层脂质和水进行定量深度分析的潜力

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摘要

We demonstrate the feasibility of short wave infrared (SWIR) spectroscopy combined with tape stripping for depth profiling of lipids and water in the stratum corneum of human skin. The proposed spectroscopic technique relies on differential detection at three wavelengths of 1720, 1750, and 1770 nm, with varying ratio of the lipid-to-water absorption coefficient and an ‘isosbestic point’. Comparison of the data acquired using SWIR spectroscopy with that obtained by a gold standard for non-invasive quantitative molecular-specific skin measurements, namely confocal Raman spectroscopy (CRS), revealed specificity of the proposed modality for water and lipid quantification. At the same time, we provide evidence showing aberrant sensitivity of Corneometer hydration read-outs to the presence of skin surface lipids, and a lack of sensitivity of the Sebumeter when attempting to measure the lipids of the cornified lipid envelope and intracellular lipid layers. We conclude that a spectroscopic SWIR-based spectroscopic method combined with tape stripping has the potential for depth profiling of the stratum corneum water and lipids, due to superior measurement sensitivity and specificity compared to the Corneometer and Sebumeter.
机译：我们证明了短波红外（SWIR）光谱结合胶带剥离技术对人皮肤角质层中的脂质和水进行深度分析的可行性。所提出的光谱技术依赖于在1720、1750和1770 nm三种波长下的差异检测，其中脂水吸收系数的比率和“等吸收点”不同。使用SWIR光谱学与通过非侵入性定量分子特异性皮肤测量的金标准（即共聚焦拉曼光谱法（CRS））获得的数据进行比较，揭示了所提出的水和脂质定量方法的特异性。同时，我们提供的证据表明，在尝试测量角质化脂质包膜和细胞内脂质层的脂质时，Corneometer水化读数对皮肤表面脂质的存在异常敏感性，而Sebumeter缺乏敏感性。我们得出的结论是，基于光谱的基于SWIR的光谱方法与胶带剥离法相结合，具有比角质计和Sebumeter优越的测量灵敏度和特异性，因此具有对角质层水和脂质进行深度分析的潜力。

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