利用光谱学和化学计量方法评估氟化物引起的骨骼变化：对环境监测的意义

《Scientific Reports》：Assessment of fluoride-induced bone alterations using spectroscopic and chemometric approaches: implications for environmental monitoring

　　

摘要

本研究通过结合光谱分析、结构分析和成分分析，探讨了山羊骨骼在与骨骼氟中毒相关的物理化学变化。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）来表征矿物质的变化，而元素分析则提供了关于钙和磷动态变化的见解。研究结果揭示了氟中毒骨骼的显著物理化学变化，并展示了多元预测模型在评估骨骼氟中毒方面的潜力。为提高数据解释能力和预测准确性，本研究采用了主成分分析（PCA）和偏最小二乘回归（PLSR）。PCA根据氟暴露量和年龄揭示了不同的聚类模式，而PLSR确定灰分含量、骨密度以及FTIR在3570 cm^?1处的吸收峰是氟积累的主要预测因子。PLSR模型在当前数据集中的预测性能非常优异（R² = 0.995，Q² = 0.994，RMSEP = 0.040 ppm），表明其具有模拟氟积累的潜力。这些发现表明，将光谱学和物理化学参数结合起来可以用于评估家畜的骨骼氟中毒情况。然而，在更广泛的实际应用之前，还需要通过更大规模、地理分布更多样化的数据集进行进一步验证。本研究尤其适用于氟中毒流行地区，因为在这些地区，环境中的氟暴露可能会影响家畜健康，并通过食物链间接影响人类健康。本研究表明，将光谱表征与化学计量建模相结合，可以为评估氟引起的骨骼变化和预测骨骼中的氟积累提供一个全面的框架。