Raman spectroscopy has proven to be an effective tool for molecular analysis in different applications. In clinical diagnostics, its application has enabled nondestructive investigation of biological tissues and liquids. The human perilymph, for example, is an inner ear liquid, essential for the hearing sensation. The composition of this liquid is correlated with pathophysiological parameters and was analyzed by extraction and mass spectrometry so far. In this work, we present a fiber optic probe setup for the Raman spectroscopic sampling of inner ear proteins in solution. Multivariate data analysis is applied for the discrimination of individual proteins (heat shock proteins) linked to a specific type of hearing impairment. This proof-of-principle is a first step toward a system for sensitive and continuous in vivo perilymph investigation in the future.

1.
J. C.
Hebden
,
S. R.
Arridge
, and
D. T.
Delpy
,
Phys. Med. Biol.
42
,
825
(
1997
).
2.
C.
Balas
,
Meas. Sci. Technol.
20
,
104020
(
2009
).
3.
M. A.
Calin
,
S. V.
Parasca
,
R.
Savastru
,
M. R.
Calin
, and
S.
Dontu
,
J. Cancer Res. Clin. Oncol.
139
,
1083
(
2013
).
4.
Q.
Tu
and
C.
Chang
,
Nanomed.: Nanotechnol. Biol., Med.
8
,
545
(
2012
).
5.
C.
Eklouh-Molinier
,
V.
Gaydou
,
E.
Froigneux
,
P.
Barlier
,
V.
Couturaud
,
M.
Manfait
, and
O.
Piot
,
Anal. Bioanal. Chem.
407
,
8363
(
2015
).
6.
F. M.
Lyng
,
D.
Traynor
,
I. R. M.
Ramos
,
F.
Bonnier
, and
H. J.
Byrne
,
Anal. Bioanal. Chem.
407
,
8279
(
2015
).
7.
R.
Pandey
,
S. K.
Paidi
,
J. W.
Kang
,
N.
Spegazzini
,
R. R.
Dasari
,
T. A.
Valdez
, and
I.
Barman
,
Sci. Rep.
5
,
13305
(
2015
).
8.
W.
Wang
,
J.
Zhao
,
M.
Short
, and
H.
Zeng
,
J. Biophotonics
8
,
527
(
2015
).
9.
H. K.
Yosef
,
L.
Mavarani
,
A.
Maghnouj
,
S.
Hahn
,
S. F.
El-Mashtoly
, and
K.
Gerwert
,
Anal. Bioanal. Chem.
407
,
8321
(
2015
).
10.
J.
Zou
,
A.
Isomäki
,
T.
Hirvonen
,
A.
Aarnisalo
,
J.
Jero
, and
I.
Pyykkö
,
J. Otol.
11
,
127
(
2016
).
11.
A. C.
Lysaght
,
S.-Y.
Kao
,
J. A.
Paulo
,
S. N.
Merchant
,
H.
Steen
, and
K. M.
Stankovic
,
J. Proteome Res.
10
,
3845
(
2011
).
12.
H. A.
Schmitt
,
A.
Pich
,
A.
Schröder
,
V.
Scheper
,
G.
Lilli
,
G.
Reuter
, and
T.
Lenarz
,
J. Proteome Res.
16
,
1911
(
2017
).
13.
H.
Schmitt
,
A.
Roemer
,
C.
Zeilinger
,
R.
Salcher
,
M.
Durisin
,
H.
Staecker
,
T.
Lenarz
, and
A.
Warnecke
,
Otol. Neurotol.
39
,
37
(
2018
).
14.
D.
Picard
,
B.
Khursheed
,
M. J.
Garabedian
,
M. G.
Fortin
,
S.
Lindquist
, and
K. R.
Yamamoto
,
Nature
348
,
166
(
1990
).
15.
R. E.
Lackie
,
A.
Maciejewski
,
V. G.
Ostapchenko
,
J.
Marques-Lopes
,
W.-Y.
Choy
,
M. L.
Duennwald
,
V. F.
Prado
, and
M. A. M.
Prado
,
Front. Neurosci.
11
,
254
(
2017
).
16.
Heat Shock Protein-Based Therapies
, 1st ed., Heat Shock Proteins, Vol. 9, edited by
A. A.
Asea
,
N. N.
Almasoud
,
S.
Krishnan
, and
P.
Kaur
(
Springer International Publishing
,
Cham
,
2015
).
17.
A.-K.
Kniggendorf
,
M.
Meinhardt-Wollweber
,
X.
Yuan
,
B.
Roth
,
A.
Seifert
,
N.
Fertig
, and
C.
Zeilinger
,
Biomed. Opt. Express
5
,
2054
(
2014
).
18.
V. K.
Verselis
,
Neurosci. Lett.
695
,
40
(
2017
).
19.
H.
Alizadeh
,
J.
Davoodi
,
C.
Zeilinger
, and
H.
Rafii-Tabar
,
Chem. Phys.
500
,
7
(
2018
).
20.
I.
Galván
,
A.
Jorge
,
K.
Ito
,
K.
Tabuchi
,
F.
Solano
, and
K.
Wakamatsu
,
Pigm. Cell Melanoma Res.
26
,
917
(
2013
).
21.
G. D.
McEwen
,
Y.
Wu
,
M.
Tang
,
X.
Qi
,
Z.
Xiao
,
S. M.
Baker
,
T.
Yu
,
T. A.
Gilbertson
,
D. B.
DeWald
, and
A.
Zhou
,
Analyst
138
,
787
(
2013
).
22.
Y.
Zhang
,
Z.
Wang
,
L.
Wu
,
S.
Zong
,
B.
Yun
, and
Y.
Cui
,
Small
14
,
1704433
(
2018
).
23.
M.
Höhl
,
D.
DeTemple
,
S.
Lyutenski
,
G.
Leuteritz
,
A.
Varkentin
,
H. A.
Schmitt
,
T.
Lenarz
,
B.
Roth
,
M.
Meinhardt-Wollweber
, and
U.
Morgner
,
Proc. SPIE
22
,
105007
(
2017
).
24.
E.
Schax
,
J.-G.
Walter
,
H.
Märzhäuser
,
F.
Stahl
,
T.
Scheper
,
D. A.
Agard
,
S.
Eichner
,
A.
Kirschning
, and
C.
Zeilinger
,
J. Biotechnol.
180
,
1
(
2014
).
25.
S.
Mohammadi-Ostad-Kalayeh
,
V.
Hrupins
,
S.
Helmsen
,
C.
Ahlbrecht
,
F.
Stahl
,
T.
Scheper
,
M.
Preller
,
F.
Surup
,
M.
Stadler
,
A.
Kirschning
, and
C.
Zeilinger
,
Bioorg. Med. Chem.
25
,
6345
(
2017
).
26.
S.
Lindquist
and
E. A.
Craig
,
Annu. Rev. Genet.
22
,
631
(
1988
).
27.
T.
Scheibel
,
S.
Neuhofen
,
T.
Weikl
,
C.
Mayr
,
J.
Reinstein
,
P. D.
Vogel
, and
J.
Buchner
,
J. Biol. Chem.
272
,
18608
(
1997
).
28.
M.
Yoshida
and
Y.
Xia
,
J. Biol. Chem.
278
,
36953
(
2003
).
29.
S. A.
Asher
,
Anal. Chem.
65
,
59A
(
1993
).
30.
S. A.
Asher
,
Anal. Chem.
65
,
201A
(
1993
).
31.
S. A.
Asher
and
C. R.
Johnson
,
Science
225
,
311
(
1984
).
32.
R.
Aroca
,
Surface-Enhanced Vibrational Spectroscopy
(
John Wiley & Sons Ltd
,
Chichester
,
2006
).
33.
L. S.
Greek
,
H. G.
Schulze
,
M. W.
Blades
,
C. A.
Haynes
,
K.-F.
Klein
, and
R. F. B.
Turner
,
Appl. Opt.
37
,
170
(
1998
).
34.
M. G.
Shim
,
L.-M.
Wong Kee Song
,
N. E.
Marcon
, and
B. C.
Wilson
,
Photochem. Photobiol.
72
,
146
(
2000
).
35.
C.
Krafft
,
S.
Dochow
,
I.
Latka
,
B.
Dietzek
, and
J.
Popp
,
Biomed. Spectrosc. Imaging
1
,
39
(
2012
).
36.
I.
Latka
,
S.
Dochow
,
C.
Krafft
,
B.
Dietzek
, and
J.
Popp
,
Laser Photonics Rev.
7
,
698
(
2013
).
37.
M.
Agenant
,
M.
Grimbergen
,
R.
Draga
,
E.
Marple
,
R.
Bosch
, and
C.
van Swol
,
Biomed. Opt. Express
5
,
1203
(
2014
).
38.
S.
Dochow
,
D.
Ma
,
I.
Latka
,
T.
Bocklitz
,
B.
Hartl
,
J.
Bec
,
H.
Fatakdawala
,
E.
Marple
,
K.
Urmey
,
S.
Wachsmann-Hogiu
,
M.
Schmitt
,
L.
Marcu
, and
J.
Popp
,
Anal. Bioanal. Chem.
407
,
8291
(
2015
).
39.
I. E.
Iping Petterson
,
J. C. C.
Day
,
L. M.
Fullwood
,
B.
Gardner
, and
N.
Stone
,
Anal. Bioanal. Chem.
407
,
8311
(
2015
).
40.
J.
Wang
,
K.
Lin
,
W.
Zheng
,
K. Y.
Ho
,
M.
Teh
,
K. G.
Yeoh
, and
Z.
Huang
,
Anal. Bioanal. Chem.
407
,
8303
(
2015
).
41.
O.
Stevens
,
I. E.
Iping Petterson
,
J. C. C.
Day
, and
N.
Stone
,
Chem. Soc. Rev.
45
,
1919
(
2016
).
42.
I. J.
Pence
,
D. B.
Beaulieu
,
S. N.
Horst
,
X.
Bi
,
A. J.
Herline
,
D. A.
Schwartz
, and
A.
Mahadevan-Jansen
,
Biomed. Opt. Express
8
,
524
(
2017
).
43.
M.
Boczar
,
M. J.
Wójcik
,
K.
Szczeponek
,
D.
Jamróz
,
A.
Zięba
, and
B.
Kawałek
,
Chem. Phys.
286
,
63
(
2003
).
44.
G.
Zhu
,
X.
Zhu
,
Q.
Fan
, and
X.
Wan
,
Spectrochim. Acta, Part A
78
,
1187
(
2011
).
45.
A. J.
Durkin
,
M. N.
Ediger
, and
G. H.
Pettit
,
Lasers Med. Sci.
13
,
32
(
1998
).
46.
S.
Wold
,
M.
Sjöström
, and
L.
Eriksson
,
Chemom. Intell. Lab. Syst.
58
,
109
(
2001
).
47.
R.
Hori
and
J.
Sugiyama
,
Carbohydr. Polym.
52
,
449
(
2003
).
48.
X.
Huang
,
Y.
Yuan
,
T. A.
Bielecki
,
B. C.
Mohapatra
,
H.
Luan
,
E.
Silva-Lopez
,
W. W.
West
,
V.
Band
,
Y.
Lu
,
H.
Band
, and
T. C.
Zhang
,
J. Raman Spectrosc.
48
,
1166
(
2017
).
49.
M.
Chen
,
N.
McReynolds
,
E. C.
Campbell
,
M.
Mazilu
,
J.
Barbosa
,
K.
Dholakia
, and
S. J.
Powis
,
PLoS One
10
,
e0125158
(
2015
).
50.
L.
Woolford
,
M.
Chen
,
K.
Dholakia
, and
C. S.
Herrington
,
J. Biophotonics
11
,
e201700244
(
2018
).
51.
M.
Höhl
,
B.
Roth
,
U.
Morgner
, and
M.
Meinhardt-Wollweber
,
Rev. Sci. Instrum.
88
,
073105
(
2017
).
52.
M.
Koch
,
C.
Suhr
,
B.
Roth
, and
M.
Meinhardt-Wollweber
,
J. Raman Spectrosc.
48
,
336
(
2017
).
53.
A.
Rygula
,
K.
Majzner
,
K. M.
Marzec
,
A.
Kaczor
,
M.
Pilarczyk
, and
M.
Baranska
,
J. Raman Spectrosc.
44
,
1061
(
2013
).
54.
M.
Sattlecker
,
N.
Stone
, and
C.
Bessant
,
TrAC, Trends Anal. Chem.
59
,
17
(
2014
).
You do not currently have access to this content.