人乳腺癌组织的显微拉曼光谱研究

研究了人类正常与癌变乳腺组织的显微拉曼光谱特性。与正常乳腺组织相比,癌变组织的核酸骨架磷酸离子vs(PO^-2)特征谱线由1082移到1097cm^-1、强度加强,位于817cm^-1的RNA主链vs(O-P-O)的谱线强度增加;蛋白质酰胺Ⅰ和酰胺Ⅲ两个特征谱带从1657,1273cm^-1分别位移到1662和1264cm^-1,其中1264cm^-1谱线的宽度和强度均增加,某些氨基酸残基的C—O谱线向高波数位移,色氨酸特征峰1368cm^-1在癌变组织中几乎观察不到;脂类特征谱线减少。上述谱线变化表明,癌变组织中核酸的相对含量增加、主链结构发生变化;蛋白质结构同时呈现α-螺旋、无规卷曲、卢．折叠以及β-回折4种构象特征,其分子间的氢键近乎断裂,蛋白质变得松散和无序,色氨酸残基的吲哚环呈现“暴露式”;脂类含量减少。研究表明,显微拉曼光谱可以为乳腺癌变的生化机理研究以及活体诊断提供有力的实验依据。     

结肠癌病人几种细胞的Raman光谱

文章给出了结肠癌病人的几种细胞的拉曼光谱。从实验谱线中得到,均有构像不灵敏的苯丙氨酸的单取代苯环的伸缩振动谱线1002cm~(-1),谱线强而半高宽较小,且不易改变,可作为生物细胞拉曼谱线的内标。白细胞拉曼谱线弱而少,红细胞拉曼谱线强而丰富,且有一个吡咯环的C—N呼吸振动谱带,窄而强的1919cm~(-1)的特征峰,宽而强的谱线1577,1560,1548cm~(-1),这是其他细胞不具有的。腺癌细胞的拉曼谱线相对较弱,许多谱线消失,生长在不同部位癌变细胞的荧光强度分布不同。通过这些特征拉曼谱线的不同,为癌症的诊断和治疗提供了有力的实验依据。     

胶原蛋白温度效应的Raman光谱研究

在不同温度下对Ⅰ型胶原蛋白进行了拉曼光谱测定。结果表明：随温度的升高，多数谱线向低波数移动，但CH2的变形振动谱线1302cm^-1向高波数移动，苯丙氨酸的特征振动谱线1003cm^-1的波数基本保持不变。同时还给出了拉曼谱线强度随温度的变化关系，得到了0，40，68，90℃四个变性峰，其中40，68℃的峰与DSC(差示扫描量热法)和SHG(二次谐波法)的测量结果一致，0℃的峰为冰冻相变，90℃的变性峰为胶原的二级结构被破坏所致。当温度达到150℃时，谱线强度显著降低，大部分谱线消失，胶原的一级结构遭到破坏。实验还发现胶原纤维在低温区具有较好的复性特性。     

AMP和DNA的银溶胶增强拉曼光谱

本文报道了生物分子5‘-腺苷磷酸（AMP）和脱氧核糖核酸（DNA）在银溶胶中的增强拉曼光谱。实验结果表明用银溶胶增加方法可以得到在较低浓度下、几乎不受光干扰的增强拉曼光谱。与固体AMP和DNA拉曼光谱进行比较,发现谱峰有很好的一致性,但也存在差异,如对应于固体AMP中715cm^-1处的腺嘌呤的呼吸振动峰加强,并位移到723cm^-1处,813cm^-1处的磷酸酯的对称伸缩振动峰消失了;在DNA中核糖环的振动峰明显加强,A,T,C,G四种碱基的峰也得到了不同程度的增强。通过对实验结果的分析,推测了AMP和DNA在银溶胶界面的吸附状态和分子结构。     

DNA温度效应的Raman光谱研究

测定了不同温度下DNA纤维和溶液的拉曼光谱。结果表明：当温度变化时,碱基、磷酸根等特征振动都不同程度的受到影响,谱线强度、频率随温度呈非线性变化。在所有的振动模式中,腺嘌呤A的特征振动受到温度的影响最大。除了磷酸根的谱线1101cm^-1以外,其余谱线的波数变化均随温度的升高向低波数移动,而且波数的移动主要集中在变性峰的起始点70℃左右。另外还讨论了拉曼谱线强度随温度的变化关系,得到了38,82℃(纤维为85℃)2个峰,其中38℃与DNA的功能活跃区有关,82℃(和85℃)为DNA的变性点,与DSC(差示扫描量热法)的测量结果一致。     

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300～1 700 cm-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1 454 cm-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.     

熊果酸的Raman光谱和红外光谱结构特征比较

本文采用HRD2型双光栅单色仪测定了熊果酸的Raman光谱，得到熊果酸的特征Raman光谱结构，采用Philips 100型双光栅单色仪测定了熊果酸的IR光谱，得到熊果酸的特征IR光谱结构；解析了熊果酸的Raman光谱和IR光谱与其结构特征的关系，确定了熊果酸的Raman光谱的结构特征和官能团的归属，给出了熊果酸的两个基本骨架特征区域（A区：1386，1370，1363cm^-1，B区：1304，1269，1237cm^-1）；对熊甲酸的Raman光谱和IR光谱作了比较研究，指出Raman光谱具有比IR光谱更为丰富的结构信息的特征，并且，IR光谱的主要特征峰在Raman光谱中均有对应的谱峰；Raman光谱的谱峰形态清晰可变，使熊果酸的主要结构和官能团得到准确的分析和指认，与IR光谱一样，Raman光谱是天然药物解析的有效手段之一。     

内吞金纳米粒子的鼻咽癌细胞SERS光谱

采用内吞方法将金纳米粒子引入细胞内,测试分析单个活性CNE-1鼻咽癌细胞的常规拉曼光谱和SERS光谱,并对其进行初步谱峰归属。CNE-1细胞的常规拉曼光谱有6个主要的拉曼峰:718,1001,1123,1336,1446和1660cm-1;沉积于细胞内的金纳米粒子强烈地增强了细胞内生化物质拉曼信号,在内吞金纳米粒子的CNE-1细胞的拉曼光谱中出现了20多个SERS拉曼信号,主要拉曼峰的强度明显高于常规拉曼信号。DNA骨架振动(1026,1097,1336和1585cm-1)证明金纳米粒子通过内吞作用而进入细胞核内。结果表明,基于胶体金SERS技术可能为活性鼻咽癌细胞内生化物质的探测提供一种高灵敏的方法。     

利用拉曼光谱研究~(60)Co γ射线对EC9706细胞的辐射损伤

将EC9706细胞经不同剂量^60Coγ射线辐照后继续培养24 h。利用激光拉曼光谱分析EC9706细胞内部蛋白质、核酸、脂类等生物大分子的构象和含量变化。分析结果发现,各剂量组拉曼谱的峰强和频移与空白对照组之间存在较大的差异,主要表现是蛋白质酰胺Ⅲ带1 244 cm^-1谱带在中等剂量组（4、5Gy）β折叠结构向无规卷曲转化;色氨酸残基的吲哚环振动谱带1 341 cm^-1在各剂量组中出现不同程度的红移;782 cm^-1谱带在大剂量组（7、8Gy）红移2～3 cm^-1,说明大剂量γ射线辐照导致DNA中的磷酸二酯（O—P—O）基团的非氢键化程度增强。脂类的CH2和CH3弯曲振动谱带1 446 cm^-1在2、4Gy组蓝移4 cm^-1,其他剂量组频移不大,这与60Coγ射线对EC9706细胞的生物膜造成一定损伤有关。拉曼特征峰在不同剂量组中的变化,为进一步研究60Coγ射线辐照损伤EC9706细胞的最佳剂量提供了一定实验依据。     

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。     

单个鼻咽癌细胞的拉曼光谱分析的研究

利用激光镊子拉曼光谱系统研究了鼻咽癌细胞株和正常人鼻咽部气道上皮细胞株的单个细胞的拉曼光谱,对于每个细胞在不同部位测3个点.结果显示:正常细胞和癌细胞的平均拉曼光谱有显著差异:正常的细胞光谱强度比癌细胞的明显要高;正常细胞的1 304和1 336 cm-1处峰的强度比值为1.05,癌细胞的为1.22.用PCA主成分分析和DFA判别分析分别对单个细胞的平均光谱和不同位置所取得的单独光谱进行分析,结果发现:PCA和DFA均可以把癌细胞和正常细胞正确区分,对于单独光谱,DFA的效果更好一些.同时还发现同一个细胞中不同的光谱位置对PCA和DFA的区分度影响不是很大;PCA和DFA的图中还表明癌细胞的均匀度要比正常细胞的差.以上的研究均表明:激光镊子拉曼光谱可以成为区别正常鼻咽细胞和鼻咽癌细胞的有效手段.     

炸药爆轰法制备的纳米石墨粉的拉曼光谱

负氧平衡炸药爆轰法合成的纳米石墨粉,是一种新型的具有良好实用前景的纳米粉体材料。采用负氧平衡炸药梯恩梯(TNT),在分别充有氮气、氩气、二氧化碳等保护性气体、压力为0．25～2atm的密闭容器内爆轰制备了纳米石墨粉。用激光拉曼光谱对制备的样品进行了测试,结果表明样品为石墨结构。纳米石墨粉的Raman峰与块体石墨相比,其峰位向高波数方向偏移了约5cm^-1。纳米石墨粉Raman峰的半高宽约为22cm^-1,由此可计算出纳米石墨粉的颗粒大小为2．97～3．97nm。与高纯石墨Raman峰相比,纳米石墨粉的Raman峰由于尺寸效应出现了蓝移现象,并对此现象进行了讨论。用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测定了纳米石墨粉的物相,并对其颗粒粒径进行了估算,其结果为2．58nm(酸处理前)和1．86nm(酸处理后),与Raman光谱的结果基本吻合。     

Raman spectroscopic analysis differentiates between breast cancer cell lines

Breast cancer incident rates are increasing in women worldwide with the highest incidence rates reported in developing countries. Major breast cancer screening approaches like mammography, ultrasound, clinical breast examination (CBE) and magnetic resonance imaging (MRI) are currently used but have their own limitations. Optical spectroscopy has attained great attention from biomedical researchers in recent years due to its non‐invasive and non‐destructive detection approach. Chemometrics is one of the powerful tools used in spectroscopic research to enhance its sensitivity. Raman spectroscopy, a vibrational spectroscopic approach, has been used to explore the chemical fingerprints of different biological tissues including normal and malignant types. This approach was used to characterize and differentiate two breast cancer and one normal breast cell lines (MDA‐MB‐436, MCF‐7 and MCF‐10A) using dispersive Raman spectroscopy. Raman spectra of the cell lines have revealed that basic differences in the concentration of biochemical compounds such as lipids, nucleic acids and protein Raman peaks were found to differ in intensity, and principal component analysis (PCA) was able to identify variations that lead to accurate and reliable separation of the three cell lines. Linear discriminant analysis (LDA) model of three cell lines was predicted with 100% sensitivity and 91% specificity. We have shown that a combination of Raman spectroscopy and chemometrics are capable of differentiation between breast cancer cell lines. These variations may be useful in identifying new spectral markers to differentiate different subtypes of breast cancer although this needs confirmation in a larger panel of cell lines as well as clinical material. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Spontaneous Raman scattering spectra of ADP and DADP crystals in different polarization schemes

Spontaneous Raman-scattering spectra of light in ADP and DADP crystals were obtained in four polarization schemes, the widths of some Raman lines were measured. The presence of a strong and sharp Raman line corresponding to the totally symmetric vibration of the phosphate group and a strong diffuse Raman satellite corresponding to the totally symmetric vibration of the ammonium group in the spontaneous scattering spectra of both (ADP and DADP) crystals was observed. According to the theory, such lines are preferable for the stimulated Raman scattering.     

衰减全反射红外光谱用于人乳腺癌组织的研究

通过对32例人乳腺良、恶性肿瘤的衰减全反射红外光谱的对比研究发现,它们之间存在明显而规律的光谱差异,反映了乳腺良、恶性病变组织中,蛋白质、核酸和脂类等生物大分子的构型与构象以及相对含量上的差别.研究表明:傅里叶变换红外光谱可以从分子水平上揭示良、恶性肿瘤的分子结构信息,极有潜力成为一种临床原位诊断肿瘤的新方法.     

Si3N4团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用杂化密度泛函B3LYP在6-31G*的水平上研究了Si3N4团簇可能结构的平衡几何构型和电子结构,得到了24个可能的异构体.Si3N4团簇的最稳定结构是由7个Si—N键和2个N—N键形成的3个四边形构成的三维结构.用自然键轨道方法(NBO)分析了成键性质,结果表明,Si—N键中的Si、N原子的净电荷较大,说明Si—N键中Si、N原子的相互作用主要是电相互作用.最强的IR和Raman峰分别位于1033.40 cm-1,473.63 cm-1处.并且讨论了最稳定结构的极化率和超极化率.