Raman Spectra examination of blood cell’s changes in malaria

W poniższej pracy licencjackiej pt. ,,Badania spektroskopowe zmian w obrazie krwinek w przebiegu malarii” przedstawiono wyniki badań krwinek czerwonych pacjenta zakażonego Plasmodium falciparum. Założeniem pracy było zobrazowanie oraz analiza metodą spektroskopii ramanowskiej pojedynczej krwinki czerwonej. Badania przeprowadzono w trakcie hospitalizacji chorego. Wyniki otrzymane z analizy widm porównano z wynikami badań morfologii chorego. Dzięki zastosowaniu trzech linii lasera wzbudzających: 442 nm, 514.5 nm oraz 785 nm oraz metodzie analizy czynników głównych (PCA) możliwa była szczegółowa analiza zmian zachodzących w erytrocycie. Metoda PCA pozwoliła zwizualizować i usystematyzować dane, dostarczając informacji o podobieństwach i różnicach w strukturze molekularnej erytrocytów w przebiegu hospitalizacji.Na widmach ramanowskich wśród charakterystycznych drgań dla hemoglobiny zaobserwowano pasma pochodzące od hemozoiny - barwnika malarii pojawiającego się w wyniku aktywności zarodźców malarii przy 1586 cm-1 (ν37),. Pojawia się m.in: intensywne pasmo ν4 pochodzące od drgania rozciągającego pierścienia porfirynowego przy 1353 cm-1 (forma deoxy-Hb) oraz pasmo przy 787 cm-1 od drgań cząsteczki DNA P.falciparum inne pojawiające się pasmawskazują na obecność wolnych aminokwasów, służących do budowy białek zarodźca malarii. Zaobserwowano również zmianę struktury II-rzędowej w trakcie hospitalizacji. Dzięki przeprowadzonym badaniom i analizie potwierdzono, iż badania spektroskopowe mogą być dobrą, dodatkową metodą diagnostyczną podczas hospitalizacji chorych na malarię.

The following research entitled "Raman Spectra examination of blood cell’s changes in malaria" presents the results ofred blood cell spectroscopic tests of a patient infected with Plasmodium falciparum. The aim of the study was to visualize and analyze a single red blood cell by Raman spectroscopy. The examinations were carried out during the hospitalization of the patient. The results obtained from spectrum analysis are compared with the results of thepatient's morphology. Usage of three excitation laser lines: 442 nm, 514.5 nm and 785 nm and the Principal Component Analysis method (PCA) allowed a detailed analysis of erythrocyte changes. The PCA method allowed to visualize and systematize data, providing information about similarities and differences in the molecular structure of erythrocytes in the course of hospitalization. In the Raman spectra, bands derived from haemozoin - a malaria pigment that appears as a result of activity of malaria parasites at 1586 cm-1 (ν37), were observed among the characteristic haemoglobin vibrations. Among other features, the intensive ν4 band from the porphyrin ring vibration at 1353 cm-1 (deoxy-Hb form) and the band at 787 cm-1 from P.falciparum DNA molecule vibrations. In addition the other bands indicating the presence of free amino acids appeared. A changes in the secondary structure of hemoglobin during hospitalization was also observed. Thanks to the conducted tests and analysis it was confirmed that Raman spectroscopy can be an additional diagnostic method during hospitalization of malaria patients.