肺正常组织与癌变组织的表面增强拉曼光谱

采用共焦显微拉曼光谱进行肺正常组织与癌变组织的表面增强拉曼光谱测试,拉曼位移测试范围为300～1700cm-1 。根据得到的肺正常和癌变组织的表面增强拉曼光谱,对比分析了两者的特点与差异。选取蛋白质主链构象中构象不灵敏的CH₂弯曲振动在1454cm-1的谱线为内标,发现相比肺正常组织,癌变组织蛋白质主链中酰胺Ⅲ和酰胺Ⅰ谱带的有序构象明显减少,对α螺旋和无规则卷曲的损伤比较严重,β回折几乎消失,而骨架C—N,C—C伸缩振动却出现了与前2个谱带截然相反的状况,有序构象显著增加,蛋白质侧链构象变化与主链相比则相对复杂;DNA的骨架磷酸基团、脱氧核糖、磷酸-脱氧核糖和碱基的含量总体呈增加趋势;RNA的情况与DNA类似;磷脂的链内纵向有序性参数明显下降。     

拉曼光谱检测生物大分子损伤的研究进展

拉曼光谱是基于拉曼散射效应而发展起来的一种光谱分析技术,体现的是分子的振动或转动信息。由于拉曼光谱技术与常规化学分析技术相比,具有对样品无损、样品制备简单和所需样品量少等特点,广泛用于生物大分子结构变化的研究。拉曼光谱不仅可以用于蛋白质、核酸和脂类等生物大分子损伤的快速检测,而且可以用于癌症的诊断与手术治疗。通过对比正常组织与癌变组织的拉曼光谱,可以找到两种组织特征吸收峰的差异,从而为癌症的最终确诊和确定肿瘤切除范围提供重要信息。文章综述了拉曼光谱检测生物大分子损伤的研究进展,介绍了利用表面增强拉曼光谱、傅里叶变换拉曼光谱和紫外共振拉曼光谱等技术在检测蛋白质二级结构、膜脂及DNA损伤中的应用,并展望了未来拉曼光谱技术的发展前景。     

乳腺肿瘤周边组织的拉曼光谱研究

使用REMSHAW显微共焦拉曼光谱仪测量了40例手术切除乳腺肿瘤周边(肿块边约5 mm)组织的拉曼光谱.通过对浸润性导管癌、乳腺增生、纤维腺瘤等乳腺肿瘤周边组织的拉曼光谱分析,发现不同乳腺肿瘤周边组织的拉曼光谱有显著差异.这些差异在肿瘤诊断中,可作为乳腺癌和其他乳腺肿瘤拉曼光谱的特征,为乳腺疾病诊断提供依据.乳腺肿瘤周边组织的拉曼光谱对乳腺肿瘤诊断具有重要的价值.     

乳腺癌病人单个细胞的Raman光谱

给出了乳腺癌病人正常乳腺细胞与癌细胞的拉曼光谱。从实验谱线中得到：癌变细胞的拉曼谱整体变弱, 就相对强度而言, DNA的2个磷酸根骨架峰782,1 084 cm-1和脱氧核糖-磷酸振动峰1 155及1 262 cm-1拉曼谱线明显的减少; 表征A型(DNA)构像的特征峰812 cm-1及谱线979,668 cm-1消失, 并有新峰1 175 cm-1出现, 905 cm-1的谱线增强并有6 cm-1的红移, 这说明DNA的磷酸根骨架有一定的断裂; 从而导致癌细胞的分裂繁殖失去有效的控制。在癌变组织细胞的拉曼谱中还发现了很强的一类与钙硬化密切相关的特征峰960 cm-1; 通过这些特征拉曼谱线的变化, 为癌症的诊断和治疗提供了有力的实验依据。     

UVA和UVB区段紫外线照射对DNA影响的拉曼光谱分析

本文检测了鲱鱼精DNA水溶液和经UVA和UVB紫外线辐射后的拉曼光谱。研究结果表明,尽管该区段紫外辐射远比UVC照射对DNA影响小,但经过较长时间辐射仍会对鲱鱼精DNA造成损伤,首先受影响的是碱基嘧啶和脱氧核糖。     

膀胱肿瘤离体组织的拉曼光谱学研究

使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪测取膀胱肿瘤和正常膀胱组织的拉曼特征谱,应用主成分分析/支持向量机(principal component analysis,PCA/support vector machines,SVM)分类器对数据进行判别分析,最后使用弃一交叉验证法(leave-one-out cross validation,LOOCV)测试判别结果的准确度。结果发现膀胱肿瘤组织与正常膀胱组织的拉曼光谱存在明显差异,肿瘤组织在782和1 583cm-1等核酸特征谱带处峰高显著增强,而正常组织在1 061,1 295,2 849,2 881cm-1等蛋白质和脂质特征谱带处峰高显著增强。PCA/SVM可良好区分膀胱肿瘤组织和正常膀胱组织的拉曼光谱,LOOCV测试分类器显示肿瘤诊断的敏感度86.7%、特异度87.5%、阳性预测值92.9%、阴性预测值77.8%。由此得出结论:拉曼光谱可以良好诊断膀胱肿瘤的体外组织,展现了优越的临床应用前景。     

人乳腺癌组织阵列拉曼谱的模型成像研究

测量了人体乳腺管正常上皮组织及浸润性导管癌组织的阵列(Mapping)拉曼谱;利用作者前期建立的人体乳腺组织拉曼光谱模型,拟合了这些阵列谱,并将得到的归一化的拟合系数映射为灰度值,构建了乳腺组织的阵列拉曼谱模型成像。结果表明,这种模型成像具有较为明确的意义,尤其是细胞质、DNA、细胞间质基谱的拟合系数成像,较为清晰地呈现肌动蛋白、DNA及胶原的空间分布特征以及组织形态结构。与相关系数成像比较,模型成像给出了相似的结果。但模型成像对生化物质含量更敏感,成像分辨率更高。模型成像还显示癌变组织中细胞核明显增大、与细胞质相对比例明显增高,并为发展乳腺肿瘤拉曼诊断方法提供实验依据。     

血啉甲醚的时间分辨荧光光谱研究

实验研究了用于肿瘤光动力学诊断的第二代新型光敏剂血啉甲醚(HMME)分别在不同血型人血清和生理盐水环境中的时间分辨光谱,同时还研究了在不同荧光发射峰处的荧光寿命以及光敏剂浓度对荧光寿命的影响。结果表明:HMME在625和690nm处的荧光寿命基本相同,无显著差异。HMME在生理盐水和人血清环境中的荧光寿命具有显著差异,分别为14.6和16.6ns,同时实验结果还表明光敏剂浓度对荧光寿命没有影响。结论对于开展肿瘤的时间分辨药物荧光光谱诊断与成像技术具有重要的指导意义。     

人体不同组织的拉曼光谱研究

测试了人体甲状腺、卵巢、输卵管、肺、子宫平滑肌、子宫颈等组织的拉曼光谱。结果显示,用氩离子激光514.5 nm激发,人体组织拉曼光谱的荧光背景强,在500～3 500 cm-1范围,肺和宫颈组织未显示特征带,甲状腺和子宫组织则显示了较多的带。在600～1800 cm-1范围,子宫、输卵管组织只显示了类胡萝卜素的拉曼带。正常甲状腺组织的光谱和甲状腺滤泡癌组织的光谱之间显示出明显差异,后者没有呈现1 585和1 634 cm-1特征带;正常肺组织与肺癌组织的拉曼光谱也有较大区别,肺癌组织的光谱强度比正常组织的低得多。拉曼光谱技术在临床医学诊断方面将会发挥重要的作用。     

基于拉曼光谱和多元统计分析技术的结肠癌早期诊断

为了寻找结肠癌的病理发展规律在拉曼光谱属性上的体现,采用共聚焦显微拉曼光谱仪对60例离体的正常结肠组织、腺瘤性息肉和腺癌组织的近红外拉曼光谱进行对比检测,初步探讨了三类组织的拉曼光谱特征及其改变的规律。结果表明:三类组织拉曼光谱的差异明显存在于830,855,1 032,1 210,1 323,1 335,1 445,1 450,1 655 cm^-1处,腺瘤性息肉的光谱大体位于正常组织与腺癌组织之间。以组织病理诊断为金标准,主成分分析结合线性判别分析技术建立的诊断算法区分3类组织的灵敏度分别为96.9%、85.7%和97.3%,特异性分别为82.8%、90%和92.3%。因此,拉曼光谱有潜力在分子水平上区分正常结肠组织、腺瘤性息肉和腺癌组织,有望成为结肠癌早期诊断的一种有效方法。     

高功率毫米波辐照对小鼠皮肤组织拉曼光谱的影响

运用显微激光拉曼仪测定了正常小鼠离体皮肤0～300 μm不同深度的拉曼光谱。实验还测定了8 mm辐照一定时间后小鼠受辐照皮肤组织的拉曼光谱。实验结果表明毫米波辐照后皮肤拉曼光谱峰位857,936,1 658 cm-1的相对强度随着辐照时间的增加而减少。这表明由于毫米波热效应皮肤组织中的胶原蛋白构象发生了改变甚至分解,从而进一步表明皮肤组织受到了不可恢复的损伤。     

热处理和紫外辐射对DNA影响的拉曼光谱研究

检测了鲕鱼精ＤＮＡ纤维和经过４０℃，９１℃，２００℃加热处理的拉曼光谱。研究结果表明，在熔融温度以下热处理对ＤＮＡ构象的影响是轻微的，在熔融温度以上则随温度的升高，对ＤＮＡ分子结构的影响有破坏也逐渐加剧，首先受影响的是腺嘌呤和脱氧核糖。     

乙酸对DNA空间结构微观损伤的Raman光谱特征

利用Raman光谱技术从分子水平研究了乙酸对鲱鱼精DNA空间结构微观损伤的特征。实验结果表明,鲱鱼精DNA被乙酸浸润处理后,Raman特征频率与强度均发生了不同程度的变化。证明了乙酸对DNA的损伤是整个分子,包括骨架磷酸基团、脱氧核糖及碱基。不仅是DNA的构象,而且其构型也发生了变化：氢键断裂,B型构象被修改,DNA单、双链断裂,碱基也受到了严重损伤。其碱基损伤严重程度依次为胞嘧啶、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和腺膘呤。     

UV-A区段紫外辐射对DNA影响的拉曼光谱研究

检测了小牛胸腺 DNA水溶液经 2 h和 16 h UV- A区段紫外辐射的拉曼光谱。实验结果表明 ,该区段紫外辐射对 DNA的影响要比全波段紫外辐射的影响小得多。主链构象基本上没有受到影响。经过较长时间的 UV- A区段紫外辐射后 ,DNA受到了较轻的损伤。 80 3— 816 cm-1间峰的变化表明 DNA链不同区段的构型处于不断的变化之中。脱氧核糖的特征峰 ,或强度有所下降 ,或峰发生了位移 ,或者两种变化皆有 ,表明 A区段紫外辐射对 DNA的脱氧核糖有所损伤。胸腺嘧啶的 6 81cm-1、75 2 cm-1和 1177cm-1谱线都发生了变化 ,表明胸腺嘧啶也受到了影响。但嘌呤碱基和胞嘧啶基本上没有受到影响。     

Raman spectral signatures of mouse mammary tissue and associated lymph nodes: normal,tumor and mastitis

Raman spectroscopy involves the interaction of light with the molecular vibrations and therefore can provide information about molecular structure, tissue composition and changes in its environment. We explored whether Raman spectroscopy can reliably distinguish mammary tumors from normal mammary tissues and other pathological states in mice. We analyzed a large number of Raman spectra from the tumor and normal mammary glands of mice injected with 4T1 tumor cells, which were collected using a high‐resolution (less than 4 cm⁻¹) Raman spectrometer at a fixed (785 nm) laser excitation wavelength and with 60 mW of laser power. The spectra of normal and tumor mammary glands showed consistent differences in the intensity of certain Raman bands and loss of some bands in the tumor spectra. Multivariate statistical methods—principal component analysis (PCA) and discriminant functional analysis (DFA)—were used to separate the data into different groups of mammary tumors, mastitis, lymph nodes contralateral and tumor‐cell‐injected sides, and normal contralateral and tumor‐cell‐injected sides. We demonstrate that this spectroscopic technique has the feasibility of discriminating tumor and mastitis from normal tissues and other pathological states in a short period of time and may detect tumor transformation earlier than the standard histological examination stage. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

热处理对DNA纤维影响的拉曼研究

热处理对ＤＮＡ纤维影响的拉曼研究柯惟中余多慰陈婉蓉缪丽萍（南京师范大学理化中心江苏省光电技术重点实验室南京２１００９７）ＲａｍａｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｎＤＮＡＫｅＷｅｉｚｈｏ...     

人类免疫缺损病毒(HIV1-HIV2)的空间结构和金丝桃蒽酮素对该病毒的微观光敏损伤的拉曼光谱研究

我们用激光拉曼光谱研究了人类免疫缺损病毒（ＨＩＶ１－ＨＩＶ２）的空间结构以及金丝桃蒽酮素对该病毒的微观光敏损伤，并从分子水平探讨了金丝桃蒽酮素抗艾滋病病毒的机理     

Near‐infrared Raman spectroscopy for gastric precancer diagnosis

Raman spectroscopy is a molecular vibrational spectroscopic technique that is capable of optically probing the biomolecular changes associated with neoplastic transformation. The purpose of this study was to apply near‐infrared (NIR) Raman spectroscopy for differentiating dysplasia from normal gastric mucosa tissue. A total of 65 gastric mucosa tissues (44 normal and 21 dysplasia) were obtained from 35 patients who underwent endoscopy investigation or gastrectomy operation for this study. A rapid NIR Raman system was utilized for tissue Raman spectroscopic measurements at 785‐nm laser excitation. High‐quality Raman spectra in the range of 800–1800 cm⁻¹ can be acquired from gastric mucosa tissue within 5 s. Raman spectra showed significant differences between normal and dysplastic tissue, particularly in the spectral ranges of 850–1150, 1200–1500 and 1600–1750 cm⁻¹, which contained signals related to proteins, nucleic acids and lipids. The diagnostic decision algorithm based on the combination of Raman peak intensity ratios of I₈₇₅/I₁₄₅₀ and I₁₂₀₈/I₁₆₅₅ and the logistic regression analysis yielded a diagnostic sensitivity of 90.5% and specificity of 90.9% for identification of gastric dysplasia tissue. This work demonstrates that NIR Raman spectroscopy in conjunction with intensity ratio algorithms has the potential for the noninvasive diagnosis and detection of precancer in the stomach at the molecular level. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.