菌紫质在银膜表面的共振增强Raman光谱

本文用表面共振增强Raman方法,研究了菌紫质在不同条件下吸附在镀银玻璃上的Raman光谱,结果表明菌紫质吸附在银膜上,代表菌紫质分子循环中间体M412特征谱带的1565cm-1Raman位移明显增强,说明银膜对M412态有一定表面共振增强作用。     

HPD与紫膜菌紫质光敏反应的拉曼光谱研究

ＨＰＤ与紫膜菌紫质光敏反应的拉曼光谱研究郑思定肖柏愚陈暨耀（复旦大学上海２００４３３）光动力疗法是近年来发展的一种治疗肿瘤的有效方法［１、２］，同时在光动力疗法的机制研究中发现膜系统是敏感部位之一。在ＨＰＤ与紫膜菌紫质（ｂＲ）相互作用的研究中，我们发...     

紫膜LB膜中的光学相位共轭研究

首次报道了在纯紫膜LB膜中实现光学相位共轭输出的实验现象,并在理论上从简化的菌紫质分子光循环模出发,导出了共轭光强度与总入射光强度之间的关系,最后用拟合方法求得这种紫膜LB膜的饱和吸收强度为0.49W/cm~2,bR分子处于中间体M(410)上的寿命为2.5ms左右.     

紫膜表面增强共振拉曼散射谱的研究

本文报道紫膜在银胶上的表面增强共振拉曼散射与时间延迟、pH值的关系以及吸附对紫膜光化学循环的影响。在弱酸性pH条件下,紫膜和银胶混合3小时后才能看到分子—金属振动谱带。增强效应随pH值降低而加大,在pH3.8附近变化最明显。用488nm线激发。能分辨紫膜的M412和其他光化学循环中间体。pH3.8,M412的1567cm~(-1)特征振动带作为峰肩出现在变宽了的1536cm~(-1)带上,表明紫膜吸附在金属表面上并不阻断其光化学循环。pH2.7时,1567cm~(-1)带变得不明显,可能是M412的形成受到低pH值的限制。     

基于菌紫质薄膜的相移器及其应用

设计了一种基于菌紫质光致各向异性的相移器,并把它用于相移干涉计量。取向随机分布的极性菌紫质分子对线偏振诱导光的选择性吸收导致分子取向分布不均匀,使其呈现宏观的各向异性,这种各向异性与诱导光的偏振特性密切相关,圆偏振光经过各向异性的菌紫质薄膜后,出射光的偏振特性完全由偏振诱导光决定。基于上述原理设计了一种新型的相移器,用琼斯矩阵法推导了基于相移器的相移干涉原理。该相移器在工作过程中不需要移动Mach-Zender干涉仪内部的任何器件,仅需要改变外部控制光路中诱导光的偏振取向就可以控制参考光的相位,有助于提高设备的抗振能力。用最小二乘法对相移干涉结果进行重建,得到了和实际相位一致的结果,验证了相移器的可行性。     

紫光诱导菌紫质中同圆偏振光栅的衍射调制特性

基于琼斯矩阵和菌紫质分子光循环的简化光循环模型,建立了紫光诱导同圆偏振记录光栅的理论模型,采用四波耦合光路测量菌紫质光栅的衍射效率.理论模拟和实验结果表明:加入线偏振的辅助紫光,线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互平行时,菌紫质光栅的衍射效率最大;线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互垂直时,菌紫质光栅的衍射效率最小;菌紫质薄膜中同圆偏振记录光栅的稳态衍射效率随线偏振再现光偏振方向和线偏振辅助紫光偏振方向之间的夹角按余弦规律变化.线偏振紫光能诱导同圆偏振记录光栅由非偏振光栅转化为偏振光栅.     

新疆和田黑色透闪石质软玉振动光谱特征及颜色成因

采用X射线荧光光谱仪、X射线粉晶衍射仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪等对黑色透闪石质软玉样品进行化学成分和谱学特征研究。通过X射线粉晶衍射判定所采样品全部属于透闪石质软玉,采用红外光谱仪和拉曼光谱仪对样品进行振动光谱测试,并结合化学成分测试结果分析墨玉的组成和颜色成因。结果显示,黑色透闪石质软玉可分为两种:由含铁量较高的阳起石组成的(TFe2O3:7.47Wt%～11.97 Wt%),另外一种是由透闪石和石墨组成,并且含铁量比较低(TFe2O3:0.56 Wt%～4.74 Wt%)。两者的振动光谱特征与透闪类矿物基本一致,在含石墨透闪石的拉曼光谱中出现了石墨特征峰1 581cm-1。因此,拉曼光谱在区分阳起石致色和石墨致色的黑色透闪石质软玉比红外光谱更加敏锐,该方法可以成为无损鉴定黑色透闪石质软玉颜色成因和产地来源的重要辅助手段。     

维生素K3的表面增强拉曼光谱研究

首次报道了维生素K3 (VK3 )分子的常规拉曼光谱 (NRS)及该分子在活性衬底银镜上的表面增强拉曼散射 (SERS) ,并对它的拉曼特征谱带进行了初步的指认和归属。通过对比VK3 的常规拉曼光谱和SERS谱 ,发现VK3 分子吸附在银表面后拉曼散射强度被大大增强了。另外 ,VK3 的羰基与银粒子发生电荷转移后形成负离子自由基 ,碳氧双键打开。受VK3 分子吸附在银镜表面的影响 ,萘环结构发生了很大的扰动 ,导致一些拉曼特征峰产生位移 ,环变形振动对应的拉曼散射强度得到了增强。这些研究结果为SERS技术今后对VK3进行药物检测以及痕量分析方面的应用提供了依据。     

光敏蛋白菌紫质分子及其在光电器件中的应用

紫膜菌紫质是一类新型的光敏蛋白分子,本文在介绍菌紫质分子结构和光致色变特性的基础上,重点讨论了它们在光探测器,全息材料,空间光调制器,光盘,条纹相机等光电器件中的潜在应用。     

酸性条件下染料结晶紫分子的近红外表面增强拉曼散射研究

比较了染料分子结晶紫(CV)在酸性与中性条件下的金胶体系中的近红外表面增强拉曼光谱(NIR-SERS)。结果表明,结晶紫分子-金胶体系中结晶紫分子在1064nm近红外光激发条件下,其荧光得以大大淬灭,同时拉曼得到了至少不低于105倍的增强;当进一步加入硝酸使得其处于酸性气氛下时,由于部分结晶紫分子与硝酸发生了化学作用形成了结晶紫分子的单替代衍生物(HCV),而HCV与结晶紫分子相比,更容易吸附在金属表面,因此结晶紫分子NIR-SERS还将有很大的增强。这可以给我们很大的启示:改变体系的酸碱度也可以达到改变其SERS的增强效果的目的。     

IR spectra of halothane–acetone complex in liquefied noble gases (Kr and Xe)

The interaction of semiconductor quantum dots and silver nanoparticles (AgNPs) with bacteriorhodopsin (BR), a membrane protein contained in the purple membrane (PM) of Halobacterium salinarum, is studied. It is shown that both types of nanoparticles are adsorbed efficiently on the surface of the purple membranes, modulating the parameters of the bacteriorhodopsin photocycle. Electrostatic interactions are found to be the main cause of the effect of nanoparticles on the bacteriorhodopsin photocycle. These results explain our earlier data on the “fixation” of the bacteriorhodopsin photocycle for protein molecules trapped after incubation of the purple membranes with silver nanoparticles near the location of the “hot spots” of the effect of surface-enhanced Raman scattering (SERS). It is demonstrated that exposure of silver nanoparticles with bacteriorhodopsin in SERS-active regions lowers the amount of bacteriorhodopsin molecules involved in phototransformations.     

利用拉曼光谱技术研究低剂量X射线辐射对人神经母细胞瘤细胞的影响

低剂量电离辐射引发的生物效应复杂而多样,其研究往往又受到辐射标志物和检测技术手段的限制。将拉曼光谱技术应用于低剂量辐射生物效应研究,利用10 mW,532 nm共聚焦拉曼光谱对经过100,200和500 mGy三种辐射剂量的X射线辐照之后的人神经母细胞瘤细胞进行检测,发现细胞嘌呤核苷酸（722～728和1 572～1 581 cm-1等等）、嘧啶核苷酸（770～785 cm-1等等）等DNA相关的拉曼特征峰受到电离辐射影响而发生变化,说明低剂量X射线辐照造成细胞DNA水平改变。采用流式细胞术对同样条件辐照后培养6 h的人神经母细胞瘤细胞进行细胞周期分析发现,三种剂量的X射线电离辐射均造成细胞在G2期阻滞,同样提示电离辐射引起DNA水平升高。通过划痕实验分析辐照后20 h的细胞迁移能力,结果显示,相较于未接受X射线照射的对照细胞,受到三种剂量电离辐射的人神经母细胞瘤细胞均出现迁移水平下降。研究结果表明,通过拉曼光谱分析发现低剂量X射线电离辐射引起人神经母细胞瘤细胞DNA水平变化,其结果与细胞周期分析和迁移分析的结果相一致,但检测时间大大提前,利用拉曼光谱技术可以实现低剂量辐射损伤等细胞生物学效应的早期发现与监测。     

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。     

Direct proton transfer in a putative L-state intermediate of the bacteriorhodopsin photocycle

In the light-driven proton pump bacteriorhodopsin, photoisomerization of the all-trans retinal chromophore triggers a photocycle whose net effect is the transfer of one proton from the cytoplasmic to the extracellular side of the membrane. The first proton transfer step, from the retinal Schiff base to Asp85, occurs between the L and M intermediate states. Details of the geometry of the retinal binding region are important for the pathway followed by the proton. Here we report some preliminary results on combined Quantum Mechanical/Molecular Mechanical reaction path calculations for retinal deprotonation and discuss the hydrogen-bonding pattern in the active site.     

拉曼光谱技术在病原微生物检测中的应用

病原微生物是指可侵犯人体,引起感染的微生物,临床上由病原微生物感染引发的疾病极为常见。传统的临床病原菌诊断主要依赖于细菌培养,但此方法耗时长,往往需要2～5 d才能得到检测结果,并且存在部分细菌培养困难甚至无法培养的问题。在无法鉴别菌种以及药物敏感性的情况下医生凭借经验使用广谱抗生素,加速了细菌耐药性的产生。因此,病原微生物的高灵敏快速检测方法研究成为重要研究方向。拉曼光谱技术是一种对待测样品进行原位、非侵入性检测的技术,可在单细胞水平上提供微生物细胞中不同生物分子的指纹图谱信息,通过这些信息可以确定微生物的种类、生理特征和突变表型等,实现对微生物样品的快速检测。随着激光光谱学的快速发展以及临床需求的不断增加,促使了以拉曼光谱检测技术为核心的亚技术诞生（如：表面增强拉曼光谱技术、傅里叶变换拉曼光谱技术、激光共振拉曼光谱技术、共聚焦显微拉曼光谱技术、相干反斯托克斯拉曼光谱以及受激拉曼光谱等相关技术）,同时改善了以往拉曼光谱技术信号强度弱的不足,以实现对微生物高精度的快速检测分析。凭借着其具有对样本的状态没有限制以及能够检测物质成分微小变化的优势,近年来对拉曼光谱在病原微生物领域的研究日渐增多。对微生物检测的研究现状进行了调查和分析,围绕着拉曼光谱技术原理对其在微生物检测中的应用进行了具体阐述,其中主要对该技术在病原微生物鉴定以及药敏检测中的研究进展展开讨论,并就其与传统检测技术之间的差别和优势进行分析,展示了拉曼光谱技术作为病原微生物的快速检测新方法的前景。     

共振拉曼光谱技术应用综述

拉曼光谱是提供物质结信息的强有力工具。但由于拉曼散射信号弱,灵敏度低,因此应用范围受到限制。而在共振拉曼光谱(RRS)中,由于激发光源频率落在分子的某一电子吸收带内,分子吸收光子向电子激发态的跃迁变成了共振吸收,因此对入射光的吸收强度大大增加。与常规拉曼光谱相比,RRS能够提高信号强度的106倍。因此,RRS检测技术以其更高的灵敏度和选择性而具有更广的应用,特别是在生物学及医学等领域。如：(1)生物基质中的类胡萝卜素和叶绿素等色素分析;(2)细胞、蛋白质和DNA等有机物研究以及一些临床疾病诊断。RRS可以得到在常规拉曼光谱中隐藏的、更为重要的分子结构信息。RRS总是在很低的浓度下测试,且共振拉曼增强的谱线是属于产生电子吸收的基团,这对于有色物和生物样品尤为重要。因为很多这类样品的活性部位接近于生色基团,且研究对象往往是生物大分子的某一部分,所以在研究生物物质的结构和功能的关系时,RRS起着重要作用。近年来,由于光谱技术的发展使得RRS检测技术得到创新与延伸,如液芯光纤共振拉曼光谱和透射共振拉曼光谱等新技术的应用。通过对近几年有关RRS技术应用的原始论文、数据和主要观点进行归纳整理与分析提炼,介绍了RRS这一专题的历史背景和研究现状,分别对共振拉曼光谱的色素检测、生物检测和爆炸物检测等应用领域展开详细的综述,并介绍了相关新技术的发展应用。随着光谱技术的快速发展,RRS必将在科研领域拥有其他光谱技术不可取代的重要地位。     

人全血的毛细管显微拉曼光谱分析

血液中含有众多生物信息,如激素、酶、抗体等丰富的蛋白质成分。通过对血液中众多生物信息进行检测鉴定可以起到对该血液种属判定、溯源的目的。因此,血液检测技术的发展在诸如刑事案件侦破、物种鉴定、疾症预防等领域具有重要意义。目前,传统血液检测手段多为显微观测、免疫法、DNA/基因检测法等,这些技术会对血液样本造成不可逆转的破坏性,且存在分析周期长、结构装置复杂、试验价格昂贵等问题。随着激光技术的发展,拉曼光谱技术作为一种非线性散射光谱技术,在血液检测技术中得到了应用。在血液检测技术中,拉曼光谱技术通常与共聚焦显微系统结合,对涂在载玻片上或盛放在透明容器中的血液样品进行光谱信号采集。该技术具有快速、无损等优势,但复杂的光路系统及昂贵的实验装置限制了该技术的广泛推广。为提出一种装置简单、操作简便的血液拉曼检测新技术,研究采用基于毛细管的显微拉曼技术方案采集并分析人全血的拉曼信号。血液样品通过毛细管的虹吸效应取样,与载玻片的涂样方式相比毛细管的方案具有模拟人血管、维持血液活性、减小空气对实验过程中血液成分的影响、降低激光对血液样品的灼伤效果等优势。为避开可见光部分荧光较强区域的荧光干扰,研究采用360 nm紫外激光器作为激发光源,防止可见荧光信号的干扰。积分时间设为800 ms,有效避免因激光长时间照射对血液样品的灼伤效果,影响实验数据的稳定性与真实性,光谱平均次数为2次,避免单次测量所带来的数据的不准确性影响。光谱扫描范围为500～1 800 cm-1, 结果表明此范围内可较好的避开可见光部分荧光较强区域的干扰。测得的拉曼光谱信号通过滤波去噪及基线校正进行处理。首先采用5阶离散小波变换滤波,进行1层信号分解,滤除高频噪声信号,保留低频有效信号,从而去除杂散信号,对光谱有效信号进行提取。其次,采用4阶多项式拟合扣除基底的基线校正,实现人全血的毛细管显微拉曼光谱峰值信号的提取。最终,通过查询SDBS数据库以及人血样本通过reishaw共聚焦显微拉曼光谱仪测量所得光谱图进行验证发现测得信号中部分为人体内数种氨基酸成分的拉曼信号。实验研究发现,基于毛细管的显微拉曼实验系统与常规拉曼探头实验系统相比,拉曼信号更稳定、重复性高,可有效提取人全血中的拉曼光谱信号, 而其与高精度的共聚焦显微拉曼系统相比价格便宜、结构简单、易于推广等优点,但信号信噪比、有效信号的峰值强度上仍有进一步的提升,是一种测量人全血拉曼信号的可行方案。     

固态2H NMR研究生物膜及膜蛋白动态结构的某些问题

生物膜是细胞的重要组成部分,蛋白质的生物合成、酶催化机理、能量传递、物质传送、神精传导、细胞识别、细胞癌变、免疫反应、激素作用、新陈代谢、视觉和呼吸等均与生物膜的功能有关。研究生物膜的结构特别是动态结构与功能的关系,必将为这些问题的解决提供重要依据。酶蛋白与生物膜的²H NMR研究,是解决这类问题的极其有效的工具。本文根据自己及其他作者最新研究结果,对膜蛋白特别是紫膜蛋白以及生物膜的固态²H NMR研究的某些问题进行了讨论。这些问题是1.膜蛋白动态结构研究方法的选择;2.固态²H NMR研究膜蛋白动态结构;3.膜蛋白的微观动态结构模型;4.生物膜动态结构的近代微观动态流动锒嵌模型。     

Use of spin labels to study membrane proteins by high-frequency electron nuclear double resonance spectroscopy

The applicability of spin labels to study membrane proteins by high-frequency electron nuclear double resonance spectroscopy is demonstrated. With the use of bacteriorhodopsin embedded in a lipid membrane as an example, the spectra of protons of neighboring amino acids are recorded, electric field gradients at the membrane surface are detected, and the constant of hyperfine interaction with the chlorine nucleus at the site of ion trapping is measured.