Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) Spectroscopy Coupled with Principal Component Analysis and Polymerase Chain Reaction (PCR) Assay for the Detection of Porcine and Bovine Gelatins in Dental Materials

Trop Life Sci Res. 2022 Jul;33(2):133-153. doi: 10.21315/tlsr2022.33.2.7. Epub 2022 Jul 15.

Abstract

Muslims are prohibited from consuming products that contain pig products and their derivatives, including porcine gelatin. Medical and dental products are not exempt from the use of gelatin in their formulation. This study employs attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) coupled with principal component analysis (PCA) to detect and distinguish between porcine and bovine gelatins in dental materials. The results were further verified by polymerase chain reaction (PCR) assay. Species-specific primers targeting the 212 bp porcine cytochrome b and 271 bp bovine cytochrome b genes were used to amplify DNA in nine dental material samples. Detection and distinction of gelatin standards (bovine and porcine) against gelatin present in the dental materials was achieved using ATR-FTIR combined with PCA within wavenumber 1756 cm-1-1584 cm-1 (Amide I and Amide II). The detection limit for DNA was 0.001 ng/μL and 0.0001 ng/μL for bovine and porcine gelatins, respectively. Using PCR, one sample, BDM 01, was found to contain both porcine and bovine DNA, while one sample (BDM 14) was found to be positive for bovine DNA. The findings suggest that ATR-FTIR combined with PCA and conventional PCR are applicable for the identification of porcine and bovine gelatin in dental materials.

Umat Islam dilarang menggunakan produk yang mengandungi babi dan turunannya, termasuk gelatin babi. Produk perubatan dan pergigian tidak terkecuali daripada penggunaan gelatin dalam formulasinya. Kajian ini menggunakan spektroskopi inframerah transformasi total refleksi-Fourier yang dilemahkan (ATR-FTIR) ditambah dengan analisis komponen utama (PCA) untuk mengesan dan membezakan antara gelatin babi dan lembu dalam bahan pergigian. Hasilnya disahkan lebih lanjut dengan ujian reaksi berantai polimerase (PCR). Analisis ATR-FTIR dilakukan untuk menghasilkan data spektral untuk 42 sampel bahan pergigian. Spektrum dibandingkan dengan spektrum standard gelatin lembu dan babi. Semua data yang diperoleh dari ATR-FTIR dikenakan pra-pemprosesan data diikuti oleh PCA. PCR dijalankan untuk mengesahkan DNA babi dan lembu pada bahan pergigian. Primer khusus spesies yang mensasarkan 212 bp gen sitokrom b babi dan 271 bp gen sitokrom b lembu digunakan untuk mengesan DNA dalam sembilan sampel bahan pergigian. Pengesanan dan pembezaan standard gelatin (lembu dan babi) terhadap gelatin yang terdapat pada bahan pergigian dicapai dengan menggunakan ATR-FTIR yang digabungkan dengan PCA dalam bilangan gelombang 1756 cm−1–1584 cm−1 (Amide I dan Amide II). Had pengesanan untuk DNA masing-masing 0.001 ng/μL dan 0.0001 ng/μL untuk gelatin bovine dan porcine. Dengan menggunakan PCR, satu sampel, BDM 01, didapati mengandungi DNA babi dan lembu, sementara satu sampel (BDM 14) didapati positif DNA lembu. Hasil kajian menunjukkan bahawa ATR-FTIR yang digabungkan dengan PCA dan PCR konvensional dapat digunakan untuk mengenal pasti gelatin babi dan sapi dalam bahan pergigian.

Keywords: ATR-FTIR; Bovine Gelatin; Dental Material; PCR; Porcine Gelatin.