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...     

温度对单个活态人红细胞携氧能力的即时影响

利用快速显微多道分光光度技术,在无损、在位、实时的情况下,测定了不同环境温度下单个活态人红细胞内血红蛋白吸收光谱的即时变化情况。发现人红细胞内血红蛋白吸收峰的高度和位置均随环境温度的变化而变化,表明人红细胞的携氧能力与温度密切相关。初步揭示了人红细胞内血红蛋白分子结构、浓度与功能之间的密切关系,并且探讨了温度变化对人红细胞生理功能即时影响的分子机制。     

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.     

单细胞拉曼光谱分析地中海贫血红细胞的氧合态和去氧态

应用光镊拉曼光谱系统俘获单个红细胞并收集其拉曼光谱,选择I1638/I1547比值为区分红细胞氧合及去氧态指标,比较分析地中海贫血HbH-CS和健康个体单个红细胞的氧循环过程的氧合和去氧能力及去氧态群体红细胞.结果发现,在氧循环的去氧态中,地中海贫血HbH-CS的I1638/I1547显著高于正常对照;氧合态的I1638/I1547也略高于正常对照.群体统计中,若以小于正常对照I1638/I1547的平均值为去氧态基准,则正常对照46%的红细胞达到去氧态.而地中海贫血HbH-CS仅有15%,表明地中海贫血HbH-CS红细胞的氧合能力较强,但去氧能力显著低于正常对照,而且地中海贫血HbH-CS红细胞个体差异较大.该研究在单细胞水平上,揭示了地中海贫血HbH-CS红细胞氧合,去氧能力以及细胞个体差异性,以评价其携氧功能,为诊断治疗提供一定的理论依据.     

人血单个红细胞的共振拉曼光谱研究

给出了人血单个红细胞在不同激发光源下的共振拉曼光谱。从实验谱中得到 ,构象不灵敏的苯丙氨酸的单取代基环的伸缩振动谱线 10 0 2cm-1和吡咯环的CN呼吸振动谱带中 16 2 0cm-1的谱线 ,对 782nm激发光源共振较强 ,呈现出强度大而半高宽小的尖锐谱线 ;而在 5 14nm激发光源下 ,该两条谱线较弱。其他谱线 ,高波数段 (大于 135 0cm-1) ,在 5 14nm激发光源下 ,谱线强度大且清晰 ;低波数段 (小于 135 0cm-1) ,对应 782nm激发光源的拉曼谱线强而明显。同时还给出了同一激光光源下 ,取血后不同时间单个红细胞的拉曼光谱。发现对 782nm激发光源 ,除 16 0 1cm-1谱线强度减小外 ,其他无明显变化 ;而对 5 14nm激发光源 :一是有许多条谱线强度减小 ,二是许多条谱线向低波数移动了 4～ 10cm-1波数左右。这些实验结果 ,可以为研究单个红细胞的结构、功能及进一步研究病变细胞的变异提供有力的实验基础。     

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.     

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。     

亚硝酸钠化高铁血红蛋白的拉曼光谱量化检测研究

对亚硝酸钠化的高铁血红蛋白进行了拉曼光谱特性的研究。实验中将正常血红蛋白用亚硝酸钠氧化为高铁血红蛋白,通过测定不同比例高铁血红蛋白/总血红蛋白的拉曼光谱变化研究高铁血红蛋白的拉曼光谱特异性改变,并对不同比例高铁血红蛋白/总血红蛋白在1 586,1 605和1 637 cm-1处的拉曼强度进行线性拟合,以实现其定量检测。结果显示,亚硝酸钠与血红蛋白的摩尔比为3.5∶1时可以获得完全氧化的高铁血红蛋白,其拉曼特征峰在499,1 340,1 562,1 622 cm-1附近;不同比例高铁血红蛋白/总血红蛋白在1 586,1 605和1 637 cm-1处拉曼强度的线性拟合相关系数R2分别为0.972 84,0.997 97和0.991 26,显示出很好的线性关系。研究表明,与正常血红蛋白相比,亚硝酸钠化高铁血红蛋白的拉曼光谱具有特异性改变,其拉曼特征峰的位置和强度随着高铁血红蛋白/总血红蛋白比例的变化而相应发生改变,且比值与拉曼强度存在着线性相关关系,为临床上高铁血红蛋白血症的拉曼光谱检测与量化研究提供了理论基础。     

氢离子对血红蛋白-氧亲和力影响的拉曼光谱研究

静脉采血,分离并制备血红蛋白溶液,用拉曼光谱方法观察不同pH时H+对血红蛋白-氧结合状态与能力的影响。结果显示:在514.5nm激光的激发下,当pH为7.4时,随着氧分压降低,血红蛋白在1 375,1 562,1 585和1 638cm-1峰强均逐渐减弱,其中以1 375和1 638cm-1峰渐变最明显且相关性显著。以氧分压为横坐标,拉曼峰强为纵坐标,对pH为5.7,7.4和8.0时的血红蛋白在1 375和1 638cm-1峰的强度及其氧分压进行线性拟合,结果显示2处的拟合效果均良好,拉曼峰强度/氧分压的斜率关系表现为K8.0>K7.4>K5.7,表明pH越低血红蛋白的氧亲和力越低,越有利于向组织释放氧气。研究表明,应用拉曼光谱技术可检测血红蛋白与氧的亲和力,通过对血红蛋白-氧亲和力的量化检测,可以观察pH对血氧结合状态的影响,为血氧分压的监测以及氢离子和二氧化碳等血氧亲和力调节因子调节能力的研究提供新的研究方法与理论基础。     

pH协同血清白蛋白对单个活态人红细胞作用的拉曼光谱研究

红细胞是维持生命最重要的细胞之一,pH是影响其结构功能的重要因素。 结合人血液中存在血清白蛋白,且可能会对红细胞起作用的特点,在模拟人体内血液中血清白蛋白与血红蛋白摩尔比值的条件下,研究pH协同血清白蛋白对单个活态人红细胞的形态,细胞膜变形能力及胞内血红蛋白结构变化的影响。 结果显示,不同pH下,红细胞的表面形态、 膜变形能力的变化规律与其胞内血红蛋白结构的变化有关：在pH 4.14,4.76,10.18时,红细胞胞内血红蛋白螺旋结构的减少、 疏水性氨基酸的暴露,血红素珠蛋白结合状态的改变,影响了血红蛋白结构的稳定性,从而导致红细胞的结构发生变化,其形态、 膜变形能力与正常值相比,变化结果显著。 而在pH 6.51和7.80下,血红蛋白的拉曼谱结果并未发现有上述变化情况,胞内血红蛋白的结构没有发生改变,红细胞的形态、 膜变形能力也接近于正常值。 在pH 5.49和8.76下,红细胞的表面形态和膜变形能力都有不同程度的变差,但其胞内血红蛋白的结构并没有改变,提示红细胞的形态和变形能力的改变可能是可逆的。 结果表明,pH协同血清白蛋白的作用下,血清白蛋白能对红细胞起保护作用,增强红细胞调节、 缓冲环境pH变化的能力。 研究结果全面地揭示了在模拟人体内血液中血清白蛋白与血红蛋白摩尔比值的情况下,红细胞结构功能的变化情况,不仅有助于阐明红细胞在有关生理、 病理状态下的结构与功能的变化,而且对其临床表现与有关防治对策都有重要的指导意义。     

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。     

金刚石压腔蛇纹石原位拉曼光谱研究

在金刚石压腔中,运用激光拉曼光谱技术对高压下蛇纹石矿物结构及其稳定性进行了原位观测与研究。实验获得蛇纹石在常温下从0.1～5 140MPa的拉曼光谱数据。研究发现,蛇纹石低频拉曼谱峰388,471,692和705cm-1随压力增加有规律地向高频偏移;层内羟基3 664cm-1峰和层间羟基3 696cm-1峰与压力呈明显的正相关性。层内羟基3 664cm-1峰随压力变化的斜率为3.3cm-1.GPa-1,层间羟基3 696cm-1峰在2.0GPa时斜率由8.3cm-1.GPa-1变为1.1cm-1.GPa cm-1。在实验温压条件下,蛇纹石未发生脱水作用。     

钙钛矿结构La_(1-x)Ca_xMnO_3的激光拉曼光谱分析

用固相反应法制备了具有钙钛矿结构的La1-xCaxMnO3(x=0和0.33)并对其晶体结构、磁性、电阻和激光显微共聚焦散射拉曼光谱进行了测试、表征和分析.每种样品在激光拉曼光谱上都呈现出高波数峰(～640cm-1)、中波数峰(～500cm-1)和低波数峰(～220cm-1)三个明显的特征峰.它们分别对应锰氧八面体面内氧原子的对称伸缩振动模式,氧原子的反对称伸缩振动模式和氧原子的旋转振动模式.高波数峰随温度的演化呈现出明显的变化行为,并且这种行为及对应的特征温度与材料的磁性和电子输运随温度的变化行为及特征温度基本吻合.但其他两种峰随温度变化没有较为明显的规律性.高波数峰对应的锰氧八面体面内氧原子的对称伸缩振动模式与锰氧化物材料的磁性和电子输运存在本质上的联系.     

新型快速显微多道分光光度技术对血红蛋白的光谱分析

用新型快速显微多道分光光度(MMSP)技术,在生理环境(pH、温度、氧分压和渗透压)改变下,对单个活态人血红细胞内血红蛋白分子的吸收光谱进行监测。发现生理环境的改变,引起血红蛋白吸收光谱曲线540,575 nm特征吸收峰的峰高、峰位和峰形发生了不同程度的变化。MMSP技术提示血红蛋白分子的结构、浓度和功能与上述生理环境密切相关。     

CaSiO_3及其熔体结构的高温拉曼光谱研究

采用铜蒸气脉冲激光光源和时间分辨探测技术,测定了CaSiO3晶体及其熔融态的常温及高温拉曼光谱(在298～2000K的温度范围),观察了其在高温下的相转变、升温过程及其熔体的特征光谱变化。通过谱图解析,研究分析了熔体微结构单元硅氧四面体Qn(n为单个硅氧四面体的桥氧数)分布、聚合状况及其与固态晶体的区别     

1.0～4.4GPa下奥长石拉曼光谱特征的变化

常温、1.0～4.4GPa下,利用激光拉曼光谱研究了奥长石晶体结构随压力的变化。发现,压力为2.9GPa时,517cm-1附近出现新的谱峰,奥长石开始相变。3.4GPa时,源于奥长石结构中M—O伸缩振动的288cm-1拉曼谱峰频移发生突变,517cm-1附近谱峰消失,奥长石由三斜晶系完全相变为单斜晶系(P1-I1)。随压力增加,归属于奥长石四面体结构中Si—O—Si弯曲振动的458及516cm-1谱峰随压力增加有规律地向高频方向偏移,斜率分别是1.667cm-1/GPa和3.560cm-1/GPa,而源于Al—O—Al弯曲振动的480cm-1谱峰与压力没有明显的线性变化关系。卸压过程中,288cm-1拉曼谱峰频移保持不变,458,480及516cm-1谱峰向低频偏移。长石类矿物的相变压力与结构中八元环所含阳离子种类有关。     

利用拉曼光谱分析血液成分的研究

利用显微拉曼光谱技术分析人体血液成分随时间推移的改变,为分析血液离体时间提供一种研究方法。通过分析拉曼峰强度随时间的变化,可以看出血液中的血浆的拉曼光谱在1 159和1 520cm-1处峰强度的比值符合不断减小的趋势;而血液中的血细胞的拉曼光谱在1 639和1 585cm-1处峰强度的比值也符合不断减小的趋势。表明拉曼光谱是分析血液成分,推断其降解过程的有效手段,并将其应用于血液离体时间的推断提供了理论支持。     

人肝癌组织细胞的激光光镊拉曼光谱研究

激光光镊与拉曼光谱相结合形成的激光光镊拉曼光谱系统(LTRS)已用于分析生物组织标本,可对单个活细胞进行操控和光谱收集。从拉曼光谱特征峰位置、强度和线宽可得到有关细胞的组成、结构及细胞内物质相互作用的信息。文章应用LTRS系统,分析了来自人的恶性肝癌组织的不同病变部位标本,包括肝癌组织细胞、肝癌癌旁细胞和远离肝癌组织的肝脏正常的组织细胞,观察到了随肝癌的病变部位变化所出现的一些有趣的拉曼光谱峰的变化。正常的肝组织细胞在1 070和1 266 cm-1处的峰很明显,而肝癌和肝癌癌旁组织细胞的这两个峰则不明显,肝正常组织细胞的1 445 cm-1峰明显高于肝癌和肝癌癌旁组织细胞。已知1 070 cm-1峰代表脂类和核酸,1 266和1 445 cm-1峰代表脂类和蛋白。引起这些峰变化的物质很可能参与了肝癌的发生。上述初步研究结果表明：单细胞激光光镊拉曼光谱可以区分肝癌的不同病变部位,将是检测和分析肝癌组织标本的一种很好的方法。     

宝石级钠沸石的振动光谱表征

国际珠宝交易市场上最近出现了一批价值不菲的无色透明的宝石级钠沸石刻面成品,为提供快速区分其与仿制品材料的依据,文章通过红外光谱和拉曼光谱对三颗钠沸石样品的振动光谱进行了研究。结果表明, 其红外光谱主要表现为：4 000～1 200 cm-1的吸收峰是结构中水导致的吸收;1 200～600 cm-1 的强吸收与TO₄四面体的内部T—O(T为Si或Al)的反对称和对称伸缩振动有关。拉曼光谱散射峰主要分布在300～600和700～1 200 cm-1两个区间。300～360 cm-1处较弱强度的拉曼散射峰是由于结构中水分子所导致。482 cm-1处中等强度的峰归属于硅氧四面体内部由于变形导致的拉曼位移。726 cm-1处的拉曼散射峰归属于Al—O的伸缩振动;974,1 038,1 084 cm-1的三处拉曼散射峰都是Si—O的伸缩振动导致的拉曼位移。     

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。