喇曼光镊分析血红细胞的携氧能力

应用喇曼光镊系统结合气体循环供给装置,收集了不同氧合状态的单个红细胞的喇曼光谱,分析了激光功率对氧合状态分析的影响.选择氧合态和去氧态的对比及区分指标,并运用该指标分析了不同保存时间、不同健康状态红细胞的携氧能力.结果发现:较强功率的激光照射细胞会导致其亚铁血红素凝集特征峰1248、1371cm-1升高;I1638/I1547比值是区分氧合态与去氧态的良好标志;经较长时间保存的红细胞氧合能力增强,但去氧能力没有显著变化;而α-地中海贫血HbH-CS患者的红细胞氧合能力比正常对照的强,但其去氧能力较差.从而表明喇曼光镊可以快速灵敏地分析红细胞的氧合能力,评价其携氧功能.     

喇曼光镊分析血红细胞的携氧能力

应用喇曼光镊系统结合气体循环供给装置,收集了不同氧合状态的单个红细胞的喇曼光谱,分析了激光功率对氧合状态分析的影响.选择氧合态和去氧态的对比及区分指标,并运用该指标分析了不同保存时间、不同健康状态红细胞的携氧能力.结果发现：较强功率的激光照射细胞会导致其亚铁血红素凝集特征峰1 248、1 371 cm－1升高|I1 638/I1 547比值是区分氧合态与去氧态的良好标志|经较长时间保存的红细胞氧合能力增强,但去氧能力没有显著变化|而α-地中海贫血HbH-CS患者的红细胞氧合能力比正常对照的强,但其去氧能力较差.从而表明喇曼光镊可以快速灵敏地分析红细胞的氧合能力,评价其携氧功能.     

红细胞携氧功能随孵育时间动态变化的研究

血红蛋白氧合与脱氧的周期循环在体内驱动红细胞结构与功能调节中发挥着重要作用,已引起广泛关注;但是对体外培养的红细胞在单个活态水平上进行携氧功能随孵育时间动态变化研究未见报道。本研究应用显微激光共聚焦拉曼散射技术,采集不同时间的活态红细胞拉曼光谱,分析表征血红蛋白携氧能力特征峰(1 636和1 562 cm-1)和构象敏感的酰胺Ⅲ谱带(1 240～1 300 cm-1)随时间变化规律;同时结合扫描电镜观察相应RBC形态。结果发现,在0～24 h内,结构稳定、变构协同功能正常的血红蛋白发生着携氧量增加与减少和构象R态与T态交替变化,与此同时扫描电镜下双凹圆盘型红细胞也发生“伸长”与“收缩”交替变化。本结论不仅为体外研究红细胞携氧功能提供来自单个活细胞内的多水平特征参数,同时也为体外开展针对红细胞筛选活性组分、评价药物药效和毒副作用研究开拓思路。     

pH值对多类人地贫红细胞作用的拉曼光谱研究

地中海贫血是一种发病率高,影响大的血液疾病。以往对地中海贫血的检测方法繁琐,耗时较长。通过对酸、碱pH环境下不同种类地贫红细胞和正常红细胞拉曼光谱的对照,发现在酸性条件下,α-地贫和β-地贫的拉曼谱具有不同的特征：表征氧合血红蛋白的特征峰谱带在β-地贫下强度升高甚至完全取代脱氧血红蛋白的特征峰;β-地贫红细胞膜的链间侧向相互作用序参数较正常红细胞膜的小,且其S_lat值与正常相比减小的比例随贫血程度的不同而不同,而α-地贫的S_lat值与正常红细胞膜的值相当。结果显示,可以基于pH作用的拉曼光谱测定方法,用于协助对地中海贫血的快速诊断。     

非正常形态红细胞对拉曼光谱判别的影响

血红细胞对环境敏感,细胞形态很容易发生改变,皱缩甚至形成棘形。文章应用光镊拉曼光谱技术俘获、收集来自健康个体和地中海贫血患者的正常形态、一般皱缩和棘形红细胞的拉曼光谱,从平均光谱、主成分分析等方法分析不同形态红细胞的光谱差异与胞内Hb的变化,及其对光谱诊断分析的影响。结果发现,在正常的生理环境下,红细胞发生皱缩甚至形成棘形细胞并不影响光谱判别分析。     

拉曼光谱技术在恶性骨肿瘤患者红细胞中的研究应用

对单晶态血红蛋白和红细胞的拉曼光谱进行了研究.发现在600～1 750 cm-1的范围内,红细胞与单晶态血红蛋白的拉曼谱图极其相似,只有小量的峰移和加宽.实验结果表明可以通过分析红细胞的拉曼谱图中与heme相关的特征峰来研究红细胞内血红蛋白的结构及功能.对正常人和恶性骨肿瘤患者红细胞的拉曼光谱进行了分析,发现恶性骨肿瘤...     

用于铯原子内态操控的双光子拉曼激光的产生及应用

双光子拉曼过程是一种有效制备和控制原子内态的方法, 在原子内态操控和基于原子的量子信息处理中具有重要意义. 研制用于特定原子的拉曼激光是实现该过程的重要一步. 报道了利用光纤波导相位调制器及滤波器等实现用于铯原子内态操控的拉曼激光的方法, 并成功用于单个铯原子的内态精密操控. 通过4.6 GHz的微波信号源直接驱动波导相位调制器高效地获得光场的调制边带, 并利用自由光谱区为9.19 GHz的法布里-珀罗腔将载波及二阶边带滤掉, 获得了频率精确、相差9.19 GHz的拉曼激光. 经过基于光纤振幅调制器的功率稳定系统, 最终可以获得总功率为73 μupW、长时间内波动为2.2%的拉曼激光束, 并将此光束用于激发单个铯原子, 实现了|6S_1/2, F=4, mF=0和|6S_1/2, F=3, mF=0 之间的可控拉比操作.     

Er3+掺杂重金属氧氟硅酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Er3+掺杂重金属氧氟硅酸盐玻璃的吸收光谱、上转换光谱和拉曼光谱，分析了重金属氧氟硅酸盐玻璃中Er3+的上转换发光机理. 结果表明：通过975nm的激光二极管激发，在室温下同时观察到蓝光(411nmj)、绿光(525和543nm)和红光(655nm)，分别是由于Er3+离子2H9/2→4I15/2, 2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2, 和4F9/2→4I15/2跃迁. 随Er2O3浓度的增加，蓝光、绿光和红光的发光强度都增强，上转换发光机理主要涉及能量转移和激发态吸收，强烈的绿 关键词： Er3+离子 重金属氧氟硅酸盐玻璃 上转换光谱 发光机理     

Er3+/Yb3+共掺杂氧氟硅酸盐玻璃的上转换发光

研究了Er^3 ／Yb^3 共掺氧氟硅酸盐玻璃的吸收光谱、上转换光谱和拉曼光谱。分析了氧氟硅酸盐玻璃中Yb”敏化Er^3 的上转换发光机理。结果表明：通过975nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到蓝光(408nm)、绿光(529nm和545nm)和红光(667nm),分别是由于Er^3 离子。H9/2→^4I15/2,H11/2→^4I15/2,H3/2→^4I15/2和H9/2→^4I15/2跃迁。随Yb2O3浓度的增加。Yb^3 对Er^3 的能量转移增强,因此蓝光、绿光和红光的发光强度都增强,强烈的绿光和红光激发是由于双光子吸收过程,而微弱的蓝光是由于三光子吸收过程。拉曼光谱发现,对Er^3 离子在氧氟硅酸盐玻璃中的上转换发光。玻璃结构中的PbF2起到重要作用。     

Ⅱ型糖尿病人与大鼠红细胞拉曼光谱学比较

使用激光共聚焦拉曼光谱仪测量正常大鼠红细胞、正常人红细胞、糖尿病STZ造模大鼠红细胞、糖尿病四氧嘧啶造模大鼠红细胞和人Ⅱ型糖尿病红细胞的拉曼光谱,应用主成分分析(principal component analysis,PCA)结合支持向量机(support vector machines,SVM)分类器对数据进行判别分析,然后采用类间距离判断两种造模方法与人Ⅱ型糖尿病的接近程度。结果发现糖尿病红细胞与正常红细胞的拉曼光谱存在明显差异,糖尿病在酰胺 ⅥCO变形振动谱带处峰高显著,并在酰胺ⅤN—H变形振动谱带处谱线出现偏移,属于磷脂的脂酰基C—C骨架1 130 cm-1谱线增强,1 088 cm-1谱线强度减弱,说明糖尿病红细胞膜的通透性增强。PCA结合SVM可以很好地区分以上5类红细胞的拉曼光谱,分类器测试结果表明分类准确度达100%。通过分别计算两种造模方法与人Ⅱ型糖尿病的类间距离,发现STZ造模法更接近人Ⅱ型糖尿病。由此得出结论：拉曼光谱法可以用于糖尿病诊断,大鼠糖尿病STZ造模法更接近人类Ⅱ型糖尿病。     

结直肠组织中脂类的拉曼光谱研究

利用共聚焦显微拉曼光谱系统,检测了结直肠癌组织及邻近正常组织的拉曼光谱234例,从分子水平探讨结直肠癌变的原因。实验结果表明：在900～2 100 cm-1频移范围内,与正常组织比较,归属于结直肠癌组织中脂类伸缩振动的1 067和1 133 cm-1 拉曼峰强度相对较弱,扭转振动的1 299 cm-1与CH面内变形振动的1 264 cm-1拉曼峰的强度比值减少,应用SPSS16.0统计学软件进行平均值计算与比较,正常组织中的1 299和1 264 cm-1的强度比值平均值为3.17,癌变组织的为1.33; 二者的分界值为1.96,以此判别结直肠癌组织和正常组织符合率为94%。研究表明,结直肠癌组织中脂类的链内纵向有序性下降,不饱和度增加。可推测结直肠癌组织中脂类的能量储存增加是引起这些变化的原因,而这些变化将导致细胞膜的流动性增强,从而改变细胞膜的物质运输、能量传递和信号传导,终将引起DNA 结构的变化。因此,脂类的能量分布变化可能是导致细胞癌变的原因之一。     

Spectroscopic studies on distorted structure molecules by using U(2) Lie algebraic method

Resonance Raman spectra of oxygenated and deoxygenated functional erythrocytes are calculated by using Lie algebraic technique at 785 nm. The results are obtained by this method is accuracy with the experimental data. So, the algebraic techniques are appropriate to the Raman spectra of red blood cells.     

细胞色素bc_1复合物的共振拉曼光谱

对不同氧化还原状态的细胞色素 bc_1复合物的共振拉曼光谱进行了分析比较。对部分拉曼信号的变化进行了指认。细胞色素 c_1的还原引起1640cm~(_1)和1560cm~(_1)及1454cm~(_1)的明显变小,细胞色素 b 的还原引起1544cm~(_1)的下降。这些信号可以标志复合物中不同色素的氧化还原状态,对拉曼方法用于研究呼吸链酶系有重要参考价值。     

基于拉曼光谱方法研究不同剪切力下的红细胞亚损伤

利用共聚焦拉曼光谱技术,对人工心脏泵不同剪切应力下受到亚损伤的红细胞进行实验研究,验证拉曼光谱对红细胞亚损伤程度的评估能力,为血液损伤评价提供了一种新的思路。实验采集血红蛋白和红细胞的拉曼光谱标准谱图并进行对比分析,以确定红细胞谱图特征峰的归属。用血液剪切力试验平台对测试血样施加暴露时间为1 s,大小分别为0,50,100,150,200,250和300 pa的剪切力。利用共聚焦拉曼仪器,在10倍长焦物镜,532 nm激光光源波长,积分时间10 s,积分次数2次,2.5 mW功率下采集剪切应力作用后的红细胞拉曼谱图。通过归一化的方法对比红细胞的拉曼谱图变化,评估红细胞亚损伤的程度,运用曲线拟合方法对特征峰和剪切应力进行拟合,验证拉曼光谱对红细胞亚损伤的评估能力。对比血红蛋白和红细胞的拉曼光谱标准谱图发现,红细胞谱图能够反映血红蛋白的内部结构。且结果表明,拉曼光谱法可以用于区分不同剪切应力下亚损伤的红细胞,推断剪切应力可以透过细胞膜从而影响到其内部的血红蛋白结构。且随着剪切力的增大,1 376 cm-1位置左侧谱线呈现明显抬高趋势,1 549和1 604 cm-1位置的峰强增高,1 639 cm-1位置的氧浓度标记带ν₁₀振动谱带减弱。其中1 549 cm-1位置的峰强为亚铁离子高自旋带,在不同剪切力的作用下,峰强差异表现最明显,与剪切应力呈明显的正向线性关系,拟合效果良好。拉曼光谱法检测样本处理简单、耗时短、操作简便、重现性好,且可以精确的检测到细胞内部结构的细微变化,可以评估红细胞的亚损伤程度,弥补了传统评价溶血的方法的不足,为人工心脏泵血液损伤评价提供了新的技术手段,拓宽了拉曼检测方法的应用领域。     

利用近红外光谱监测皮肤血氧输运

利用近红外光谱无创监测移植手术的皮瓣成活状况，是近红外组织氧检测技术的最新应用之一，本文介绍子我们设计的利用光纤传导的近外皮肤血氧监测系统。该系统可以灵活调整光谱－探测器间距以适应皮层检测。利用该系统进行的前臂皮皮肤阻断试验中，静脉阻断时皮肤内有显著的血液充盈现现象，全阻断时氧含量明显下降，实验表明，利用近红外光谱法监测瓣血氧输运情况是非常有效的，特别是可以比较好地监测脉回流情况。     

一氧化氮血红蛋白等几种血红蛋白的拉曼光谱研究

一氧化氮血红蛋白、高铁血红蛋白、氧合血红蛋白、去氧血红蛋白的拉曼光谱被比较研究。实验显示用632.8 nm激发的拉曼光谱可检测氧合血红蛋白(低自旋)由R态到去氧血红蛋白(高自旋)T态的转变;同时一氧化氮血红蛋白与高铁血红蛋白的自旋态差异也可在拉曼光谱中清楚显现。632.8 nm激发的拉曼光谱可提供直接便利的方法鉴别一氧化氮血红蛋白及高铁血红蛋白这对相互关联的血红蛋白分子。     

大鼠的发炎白细胞的喇曼光谱研究

为了研究大鼠处于正常状态和发炎状态下白细胞内部的物质是否发生变化,制备了35%总体表面积Ⅲ度烫伤导致全身炎症的模型,采用一个激发波长为780 nm的半导体激光束来囚禁和激发正常与发炎两种状态下单个白细胞的喇曼光谱.结果显示,正常状态和发炎状态下的白细胞喇曼光谱有显著的区别,主要在726、785、935、1093、1371和1657 cm~(-1)处发炎白细胞的峰值强度比正常白细胞明显高出很多;通过光谱指认表明,当机体发炎时,白细胞中的蛋白质氨基酸含量基本没有变化,但是蛋白质结构发生明显改变;核酸的碱基含量增加,DNA双螺旋结构发生改变.利用PCA主成份对单个白细胞的喇曼光谱进行分析,发现通过PCA可以完全区分出正常状态和发炎状态的白细胞.