Classification of trimethylamine-N-oxide, a cardiometabolic disease biomarker, by Raman spectroscopy and support vector machines

拉曼光谱 氧化三甲胺 三甲胺 化学 生物标志物 肌酐 尿 主成分分析 分析化学(期刊) 色谱法 人工智能 生物化学 计算机科学 光学 物理
作者
José Fabián Villa-Manríquez,Roberto Y. Sato‐Berrú,J. Castro-Ramos,Jose L. Flores‐Guerrero
出处
期刊:Journal of Physics D [Institute of Physics]
卷期号:55 (36): 365401-365401 被引量:3
标识
DOI:10.1088/1361-6463/ac79dc
摘要

Abstract In the present study, we investigated the ability of micro-Raman spectroscopy to identify low concentrations of trimethylamine-N-oxide (TMAO) mixed in synthetic urine composed of water, sodium chloride, urea, and creatinine using a support vector machine (SVM) as a discrimination tool to differentiate the Raman spectra of the different concentrations of TMAO. TMAO is a novel biomarker associated with cardiovascular diseases, kidney diseases, and complications of type 2 diabetes. We obtained the Raman spectra of four different concentrations of TMAO. The spectra were filtered before being classified using principal component analysis combined with the SVM method. We identify the spectral window that goes from 800 to 870 cm −1 where TMAO presents Raman activity in the synthetic urine mixture without the intervention of Raman activity of another molecule. We predicted the different concentrations of TMAO in the synthetic urine until 1 ppm (13.21 µ M) of TMAO, getting an accuracy of classification greater than 70% indicated by the confusion matrix, and the area under the receiver operating characteristic curve of 0.86 for 1 ppm (13.31 µ M) and 10 ppm (133.13 µ M) concentration. This study showed that Raman spectroscopy combined with SVM has the potential to detect low concentrations of TMAO in urine.
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