胆管癌新鲜离体组织的傅里叶变换红外光谱研究

该研究探讨了运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对胆管癌进行术中原位、无创和快速诊断的可行性。联合应用傅里叶变换红外光谱仪和衰减全反射(ATR)探头,测定了26例胆管癌和43例良性胆管疾病新鲜离体组织的红外吸收光谱,发现每条光谱在3 800～1 000 cm-1之间循序出现了12个谱带。测量各个谱带的峰位、峰强和峰面积值,然后计算出各谱带的相对峰强和相对峰面积比值,最后进行标准统计学分析。比较胆管癌与良性胆管组织的光谱发现有以下特征：(1)2 925 cm-1谱带明显地向低波数移位(P=0.033);(2)峰强比I_{1 083}/I_{1 460}(P=0.005)和峰面积比S1 083/S_{1 460}(P=0.001),S_{1 240}/S_{1 460}(P=0.025)明显升高,说明癌组织中核酸相对脂类含量明显增加;(3)峰强比I_{1 550}/I_{1 083}(P=0.000)和峰面积比S_{1 550}/S_{1 083}(P=0.000)明显下降,提示蛋白质相对核酸的含量下降。研究结果表明,FTIR有望成为一种术中原位、在体和快速诊断胆管癌的新方法。     

5-氟尿嘧啶诱导结肠癌细胞系SW 620凋亡的傅里叶变换红外光谱研究

探索红外光谱监测肿瘤细胞凋亡的可行性及初步分析。采用结肠癌细胞系SW620作为诱导细胞模型,MTT法确定最优5-FU诱导浓度, 无血清饥饿培养协同细胞周期阻滞在G1和S期,傅里叶显微红外光谱仪(FTIR) 联合流式细胞仪(FCM)对SW 620细胞和凋亡的SW 620细胞12 h、早期凋亡(24 h)和晚期凋亡(48 h)的峰位、相对峰强等指标进行比较分析。光谱分析结果显示SW 620对比凋亡细胞有以下特征：(1)与脂类相关谱带1 740 cm-1相对峰强比I_{1 740}/I_{1 460}明显降低(p<0.05),表明凋亡细胞中脂类相对含量增多。(2)与氨基酸残基相关谱带1 410 cm-1,I_{1 460}/I_{1 460}在凋亡早期和晚期明显升高(p<0.05), 与丝、苏氨基酸相关谱带1 120 cm-1 向高波数移动,I_{1 120}/I_{1 460}明显升高(p<0.05),表明凋亡细胞中DNA双螺旋解链,氨基酸残基增多。(3)DNA的反对称伸缩1 240 cm-1向高波数移动,表明凋亡细胞中核酸分子构象发生改变。(4)与核酸多糖1 040 cm-1相关谱带在凋亡的24和48 h出现,向高波数移动,I_{1 040}/I_{1 460}在凋亡晚期降低(p<0.05)。初步研究结果表明傅里叶变换红外光谱分析可能成为实时无创监测肿瘤化疗的有效方法。     

甲状腺癌的傅里叶变换红外光谱研究

应用傅里叶变换红外光谱仪,测定了17例甲状腺癌和23例良性甲状腺疾病术中新鲜离体组织的红外光谱。通过用统计学方法对比分析,发现甲状腺良恶性组织的傅里叶红外光谱之间存在明显差异,其中恶性肿瘤光谱有以下特征：(1)甲状腺癌组织的酰胺Ⅰ带明显红移(P<0.01),酰胺Ⅱ带却出现蓝移(P<0.05),癌组织光谱中I_{1 640}/I_{1 460}和I_{1 640}/I_{1 550}较良性组织明显升高(P<0.01),说明恶性肿瘤不仅蛋白质结构上发生了变化,蛋白质的量化上也有明显变化;(2)与脂类相关的2 955, 2 920, 2 870, 2 850和1 740 cm-1谱带出现概率明显变低,表明癌组织的脂类相对含量降低;(3)与核酸相关的1 241 cm-1谱带明显蓝移至(1 238.29±2.87)cm-1 ,I_{1 080}/I_{1 460}较良性肿物组织有升高(P<0.05),表明癌组织中磷酸二酯基团中PO₂增加,因为在癌细胞分裂增生加快,细胞核内DNA含量增加。研究结果表明,红外光谱有望成为术中快速诊断甲状腺恶性肿瘤的主要方法。     

正常人体甲状腺体表傅里叶红外光谱图的特征分析

应用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)并联合衰减全反射(ATR)探头经体表方式测定120名健康受试者的双侧甲状腺,由此获得240张正常人体甲状腺体表傅里叶红外光谱图;通过分析比较正常人体左右两侧甲状腺体表红外光谱12个谱带的峰位、相对峰强及半高宽等35个FTIR光谱参数以探讨双侧甲状腺体表红外光谱有无差异;同时明确甲状腺体表红外光谱中蛋白质、脂质、核酸和糖类等生物化学成分相应特征吸收峰的变异特征。结果表明：正常人体左右两侧甲状腺体表红外光谱图大体趋于一致,仅F_{1 640} P_{2 920} P_{1 040}和I_{2 920}/I_{1 460},4个光谱参数差别存在统计学意义;并计算得到一系列正常人体甲状腺体表傅里叶红外光谱特征谱带光谱参数的90%正常参考值范围及绘制出能充分代表正常人体甲状腺基本特征的标准平均红外光谱图,进一步为傅里叶变换红外光谱应用于临床甲状腺疾病诊断提供参考。     

甲状腺癌转移性淋巴结的红外光谱研究

联合运用衰减全反射(attenuated total reflectance,ATR)探头与FTIR光谱仪,测定了新鲜离体的甲状腺癌转移性颈部淋巴结20枚和非转移性淋巴结69枚的FTIR光谱,比较两组光谱13个谱带的峰位及相对峰强等28个指标,找出甲状腺癌转移性淋巴结光谱的特征。与非转移性淋巴结相比,转移性淋巴结光谱中与蛋白、脂质、糖类、核酸相关的谱带均发生了明显的变化,具体如下：(1)与蛋白质相关的谱带的相对峰强I_{3 280}/I1 460(P=0.029),I_{1 640}/I_{1 460}(P=0.019),I_{1 546}/I_{1 460}(P=0.004)均显著升高;(2)脂类相关的相对峰强I_{1 743}/I_{1 460}显著降低(P=0.026),而I_{1 400}/I_{14 60}则明显增高(P=0.001);(3)与糖类相关的1 165与1 120 cm-1处峰位P_{1 165}(P=0.019),P_{1 120}(P=0.000)发生明显蓝移(向高波数移动),相对峰强I1 165/I_{1 460}显著降低(P=0.006);(4)与核酸相关的1 085 cm-1处峰位P_{1 085}发生明显地红移(向低波数移动)(P=0.029);(5)其他指认未明的谱带的相对峰强I_{1 303}/I_{1 460}(P=0.008),I_{1 303}/I1 240(P=0.039)均明显升高。与非转移性淋巴结光谱相比较,甲癌转移的淋巴结光谱在多个谱带的峰位或相对峰强方面存在显著的差异。FTIR可应用于术中甲状腺癌转移性淋巴结的探测。     

豚鼠原发性骨关节炎的关节软骨显微傅里叶变换红外光谱研究

应用显微傅里叶变换红外光谱技术原位分析雌性Hartley豚鼠胫骨关节软骨的化学组成。红外光谱测定包含三种月龄(1月、2月和3月)和3个软骨层次(表层、中层和深层)。结果表明,随着月龄的增加,表层和中层FTIR光谱的主要吸收峰峰位红移,深层吸收峰先红移后蓝移。软骨中胶原蛋白、核酸和蛋白多糖的红外光谱具有如下特征：峰强比I_{1 657}/I_{1 548},I_{1 074}/I_{1 548}和I_{1 074}/I_{1 237}在软骨表层和中层随月龄递降,而在软骨深层2月龄的比值最低。结果符合关节软骨在不同退变阶段化学成分的变化规律,且显微光谱成像技术转化的各月龄胫骨平台二维图像高度符合相应的病理描述。初步研究显示,显微FTIR技术可原位分析不同层次软骨组织的分子组成,能为研究软骨疾病的发病机理提供可靠信息。     

FTIR光谱法整体评价蜂王浆新鲜度的研究

测定了在不同温度下经过不同时间贮存后的蜂王浆的FTIR光谱,以新采收蜂王浆的红外谱图为参考标准谱,利用光谱比对软件进行了一系列的相关分析。结果表明：不同贮存条件下的蜂王浆红外光谱图中酰胺Ⅰ带(1 700～1 600 cm-1)波段的相关系数和相对峰强度I_{1 647}/I_{1 541},I_{1 647}/I_{1 409},I_{1 647}/I_{1 247}和I_{1 647}/I_{1 054}都随着蜂王浆贮存时间延长和温度升高而降低,且与贮存时间存在着良好的线性关系,变化幅度顺序为28＞16＞4＞-18 ℃。因此,初步选定红外光谱图中酰胺Ⅰ带的相关系数和4个相对峰强度(I_{1 647}/I_{1 541},I_{1 647}/I_{1 409}、I_{1 647}/I_{1 247}和I_{1 647}/I_{1 054})作为新鲜度的评价指标,相关系数的阈值设定为0.910 0,4个相对峰强度的阈值分别设定为1.744,2.430,3.345和1.412。只要有1个或多个指标低于相应的阈值,可初步判定此蜂王浆是不新鲜的。该方法利用FTIR光谱法并结合计算机辅助解析技术能从宏观上、整体和快速地评价蜂王浆的新鲜度。     

肉苁蓉种子成分及活力的红外光谱分析

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR),分析研究了肉苁蓉种子不同部位及其在不同处理后的光谱特征和成分差异。结果显示,肉苁蓉种子成分组成丰富,同时存在蛋白质、脂类和碳水化合物的特征吸收峰,并且推测含有果胶质和芳香类化合物。肉苁蓉种皮和种仁的成分差异很大,2 926,1 746,1 161及721 cm-1处一系列强峰说明种仁中的油脂类成分含量非常高,而种皮中1 054 cm-1处碳水化合物和果胶质类的特征吸收峰最强。霉变或高温处理后肉苁蓉种子中与活力相关的蛋白质及糖类含量明显减少,而有活力的种子中蛋白质与脂类所在特征区域的峰高比(I_{1 630}／I_{1 745})(cm-1)均大于1.05。而肉苁蓉种仁失活后酰胺Ⅰ带与脂类特征峰的强度比值(I_{1 653}／I_{1 745})由0.31降为0.23,降幅达25.8%。研究表明,红外光谱法不仅可应用于肉苁蓉种子成分的全面快速分析,而且还可更深入应用于种子生活力、种子寿命乃至种子质量的快速分析与测定。     

红外光谱法测定杉木/聚丙烯复合材料中木粉和塑料含量

木塑复合材料(wood plastic composites, WPCs)中木材和塑料的配比影响其性能和价格,传统的热化学方法尚不能快速准确地测定WPCs中木塑配比。为探究红外光谱法定量分析WPCs中木粉和塑料的可行性,以杉木、聚丙烯(PP)以及各种添加剂为原料,经过木粉改性、混料和挤出造粒制备出13种不同杉木含量(9.8%～61.5%)的WPCs。采用KBr压片法对制得的样品进行红外光谱分析,通过对比WPCs、杉木、PP以及其他添加剂的红外谱图,确定杉木特征吸收峰为1 059,1 033和1 740 cm-1,1 377,2 839和841 cm-1表征PP特征峰。建立木粉含量、PP含量和二者特征吸收峰峰高比之间的相关关系,结果表明,木粉含量与I_{1 059}/I_{1 377}和I_{1 033}/I_{1 377}之间均存在极强的线性相关,R2分别为0.992和0.993,PP含量与I_{1 377}/I_{1 740}和I_{2 839}/I_{1 740}之间存在高度线性相关,R2分别为0.985和0.981,形成了杉木/PP复合材料中木粉和PP含量的红外光谱定量分析方法,木粉含量预测方程依次为y=53.297x-9.107和y=55.922x-10.238,PP含量预测方程依次为y=6.828 5x+5.403 6和y=8.719 7x+3.295 8。方法精密性和准确性检验表明,方法可重复性强、准确度高,木粉与塑料含量预测平均相对误差约为5%,与传统热化学方法相比,预测精度有较大提高,更重要的是红外光谱法操作更为简便。该研究为杉木/PP复合材料中木粉及塑料含量的测定提供了一种简便、快速、准确的方法。     

碳纤维在电化学处理中的拉曼光谱研究

采用激光拉曼光谱研究了电化学改性处理过程中聚丙烯腈基碳纤维的表面微结构变化,分析了不同处理时间下碳纤维的一级拉曼光谱特性。结果表明： 碳纤维的一级拉曼光谱可以拟合为4个峰,即D(D₁),G,D₂和D₃,表征碳纤维表面微结构变化的拉曼参数主要有D线和G线的积分面积比R(I_D/I_G),D₂线与G线的积分面积比I_D3/I_G,D₃线与G线比I_D3/I_G以及所有无序结构积分面积总和与G线积分面积的比值I_DS/I_G。电化学处理后,碳纤维表面无序度增大,D线和G线交叠度减小,R增大,I_D3/I_G增大,I_D2/I_G减小。随着处理时间的增加,I_DS/I_G不断增大,它与R值的变化趋势基本一致,并且可以更全面表征碳纤维表面结构有序性的变化。因此,利用激光拉曼光谱可以研究电化学改性处理过程中碳纤维表面的微结构变化规律。     

傅里叶变换红外光谱实时监测乳腺癌细胞化疗反应性的研究

应用傅里叶变换红外光谱技术监测乳腺癌细胞株MCF-7在化疗药物5氟尿嘧啶(5-FU)干预过程中相应的红外光谱变化,验证其与药物作用的时间和剂量相关性。对数据结果整理发现,在时间相关性方面,随药物作用时间的延长,乳腺癌细胞株MCF-7对脂类的利用率下降,细胞中脂类含量增加,同时肿瘤细胞分裂增殖受阻,细胞内DNA和RNA的含量降低,实验中观察到,48 h内,乳腺癌细胞MCF-7的红外光谱中代表脂类变化的峰强比I_{2 920}/I_{1 460}逐渐升高,I_{1 400}/I_{1 460}逐渐降低,代表细胞内核酸变化的峰强比I_{1 080}/I_{1 550},I_{1 240}/I_{1 550}逐渐降低;在剂量相关性方面,癌细胞红外光谱中峰强比I_{1 640}/I_{1 550}较正常升高,实验中观察到峰强比I_{1 640}/I_{1 550}随药物浓度的增加而呈现逐渐降低的趋势。以上这些变化与乳腺癌细胞在化疗药物干预过程中的生物学改变相符,可作为FTIR实时监测乳腺癌细胞化疗反应性的参考指标。     

翡翠贻贝珍珠层的XRD和FTIR光谱特征

对翡翠贻贝贝壳的珍珠层、棱柱层进行了XRD和FTIR光谱检测,对文石的ν₁,ν₂及ν₄三个内振动模式的频率进行了分析。文石的ν₁和ν₄带在所有的样品中不存在频率位移现象,与洞穴文石的相关谱带的频率一致;ν₂带频率却存在较大差异,珍珠层、棱柱层的ν₂带存在频率位移,初步推测生物合成文石与热效应有关,内部储存有过剩的能量,可作为研究生物矿化机理的实验依据。     

CdTe量子点的光谱特性及其应用

研究了水相CdTe量子点的共振散射光谱、荧光光谱和吸收光谱特性。结果表明,随着量子点粒径(d)的增大,CdTe量子点的荧光峰(λ_F)发生红移,吸收峰也发生红移,且吸收峰(λ_A)的峰形变宽、吸光度(A)降低,λ与ln(d)均存在较好的线性关系。其函数关系为λ_A =126.74 ln(d)+395.92和λ_F=155.01 ln(d) +415.5。共振散射光谱研究表明, 共振散射波长λ_R与CdTe量子点粒径（3.8～8.6 nm）的对数存在较好的线性关系,线性回归方程为λ_R=148.37 ln(d)+418.08, 相关系数为0.995 2,而且同一粒径的CdTe量子点,共振散射强度与CdTe量子点的浓度也存在良好的线性关系,粒径为3.8 nm的CdTe量子点在波长597 nm处的线性范围,回归方程,相关系数分别为：22.5～180.0 μmol·L-1;I_{597 nm}=0.572 1c+5.884,0.997 5。共振散射光谱法作为检测CdTe量子点粒径的一种新方法,具有简便快速及较好的应用价值。     

大面积沿面放电等离子体温度的光谱研究

设计了水电极放电装置,在空气/氩气混合气体中实现了大面积沿面放电。采用发射光谱法,对分子振动温度、电子平均能量和电子激发温度等随气压的变化进行了研究。根据氮分子第二正带系(C3Π_u→B3Π_g)的发射谱线计算出氮分子的振动温度;使用Ar 763.51 nm(2P₆→1S₅)和772.42 nm(2P₂→1S₃)的两条发射谱线的强度比得到电子激发温度;通过氮分子离子391.4 nm和氮分子337.1 nm两条发射谱线的相对强度之比得出了电子的平均能量的变化。实验研究了发射光谱随气压的变化,发现其强度随着气压的增加而增强,且其整个轮廓和谱线强度之比也发生变化。随着气压从0.75×105Pa升高到1×105Pa,分子振动温度、电子激发温度和电子能量均呈下降趋势。     

介质阻挡放电蜂窝斑图形成过程的光谱研究

采用光谱法, 研究了氩气/空气混合气体介质阻挡放电中蜂窝斑图形成过程中等离子体参量的变化。实验发现,随着电压的增加,放电经历六边形点阵斑图及疏密点同心圆环斑图后,形成了蜂窝斑图。利用氮分子第二正带系(C3Π_u→B3Π_g)的发射谱线、氩原子763.26 nm(2P₆→1S₅)与772.13 nm(2P₂→1S₃)两条谱线强度比法和氩原子696.57 nm(2P₂→1S₅)谱线的展宽,分别研究了上述三种斑图的分子振动温度、电子激发温度和电子密度。结果发现：蜂窝斑图的分子振动温度和电子激发温度均高于六边形点阵斑图相应的温度,但其电子密度却比后者的电子密度低。实验还通过电容法,测量了放电斑图的放电功率,发现蜂窝斑图的放电功率远远高于六边形点阵斑图的放电功率。工作结果对于研究介质阻挡放电自组织斑图的形成机制具有重要意义。     

鸡粪堆肥有机质转化的荧光定量化表征

采用荧光分析技术和数学分析方法,对不同阶段鸡粪堆肥样品提取出的水溶性有机物进行了特征荧光参数定量化表征。结果显示：随着堆肥的进行,类腐殖质荧光峰与类蛋白荧光峰荧光强度的比值I₃₃₀/I₂₈₀、465 nm激发波长下发射光谱中470～640 nm范围内荧光积分面积A_470～640及240 nm激发波长下发射光谱中后四分之一波段与前四分之一波段的荧光强度积分面积比A_{435～480 nm}/A_{300～345 nm}均不断增大,表明堆肥腐殖化程度加大。三维荧光光谱显示,随着堆肥的进行类蛋白峰强度不断降低,而类富里酸峰强度不断增大,至堆肥结束类蛋白荧光基本消失;紫外区与可见区类富里酸峰荧光强度的比值r_{(A, C)}随着堆肥的进行总体呈明显下降趋势,但出现了较大波动。相关性分析显示,I₃₃₀/I₂₈₀,A_470～640及A_{435～480 nm}/A_{300～345 nm}两两间显著相关,而r_{(A, C)}受其他因素影响较大,与上述３个参数未达到显著相关水平。结果表明,I₃₃₀/I₂₈₀,A_470～640及A_{435～480 nm}/A_{300～345 nm}均能有效表征堆肥腐殖化进程。     

压强对介质阻挡放电中八边形结构等离子体温度的影响

利用水电极介质阻挡放电装置,在氩气和空气的混合气体中,首次观察到了由点和线组成的八边形结构。采用发射光谱法,研究了八边形结构中的点和线的等离子体温度随压强的变化关系。利用氮分子第二正带系(C3Π_u→B3Π几_g)的发射谱线,计算了点和线的分子振动温度;通过氮分子离子391.4 nm和氮分子394.1 nm两条发射谱线的相对强度比,研究了点和线的电子平均能量大小变化;利用氩原子763.26 nm(2P₆→1S₅)和772.13 nm(2P₂→1S₃)两条谱线强度比法,得到了点和线的电子激发温度。实验发现：在同一压强条件下,线比点的分子振动温度、电子平均能量以及电子激发温度均高;随着气体压强从40 kPa增大到60 kPa,点和线的分子振动温度、电子平均能量以及电子激发温度均减小。     

不同物料堆肥腐熟程度的紫外-可见光谱特性表征

水溶性有机物(DOM)紫外-可见吸收光谱特性是评价堆肥腐熟度重要方法之一,但由于紫外-可见吸收光谱指标众多,单指标评价具有较大局限性。因此,本研究开展了影响堆肥腐熟度的关键紫外-可见光谱特性指标识别,并采用化学剂量学方法评价了不同来源堆肥腐熟程度。与传统单一物料评价相比,优选的评价指标及评价方法更具普适性。不同物料堆肥过程中DOM紫外-可见光谱特性分析结果表明,SUVA₂₅₄和SUVA₂₈₀值呈明显的增加趋势,E₂₅₀/E₃₆₅和E₄/E₆值呈相反的趋势,而A_226～400,S_275～295,S_350～400值则在堆肥末期变化显著。相关分析表明不同紫外-可见光谱参数(E₂/E₄和E₂₃₅/E₂₀₃除外)彼此之间相关性显著;主成分分析显示,DOM紫外-可见光谱指标A_226～400, SUVA₂₅₄, S_350～400, SUVA₂₈₀, S_275～295可作为堆肥腐熟程度关键影响评价指标。在此基础上,采用筛选的特性指标对堆肥末期进行聚类分析,可将九种不同来源堆肥分为两大类,第一类为猪粪、鸡粪、污泥、秸秆、园林垃圾、果蔬及生活垃圾等腐熟程度较低的堆肥;第二类为杂草和厨余腐熟程度较高的堆肥。