傅里叶变换红外光谱在胃癌淋巴结转移诊断中的应用研究

观察傅里叶变换红外光谱技术无创、原位、快速诊断胃癌淋巴结转移的可行性。联合使用衰减全反射探头及傅里叶变换红外光谱仪测量新鲜离体胃周淋巴结红外光谱,发现每条光谱在吸收波长3 000～1 000 cm-1之间循序出现13条谱带,依据病理检测结果将淋巴结分为转移组及非转移组,比较两组淋巴结红外光谱的峰位和相对峰强等指标结果,最后进行标准统计学分析。36例胃癌患者,共检测淋巴结720枚,其中转移性淋巴结180枚,未转移540枚;与非转移淋巴结相比,转移淋巴结红外光谱有如下特征：(1)与核酸相关的峰强比I_{1 240}/I_{1 460}(p=0.015)和I_{1 080}/I_{1 460}(p=0.034)显著升高,提示转移淋巴结细胞的核酸含量增多;(2)与蛋白相关的I_{1 640}/I_{1 460}(p=0.001)和I_{1 546}/I_{1 460}(p=0.027)峰强比值升高,表明转移淋巴结组织的蛋白质含量明显升高;(3)与脂类相关的I_{2 855}/I_{1 460}和I_{1 740}/I_{1 460}显著降低(p＜0.001),提示癌组织脂类含量相对减少;(4)I_{1 160}/I_{1 460}(p=0.023)显著降低,表明恶性细胞糖类物质的减少。研究结果显示,傅里叶变换红外光谱分析技术有望成为术中原位、在体和快速诊断胃癌淋巴结转移的新方法。     

鸡粪堆肥有机质转化的荧光定量化表征

采用荧光分析技术和数学分析方法,对不同阶段鸡粪堆肥样品提取出的水溶性有机物进行了特征荧光参数定量化表征。结果显示：随着堆肥的进行,类腐殖质荧光峰与类蛋白荧光峰荧光强度的比值I₃₃₀/I₂₈₀、465 nm激发波长下发射光谱中470～640 nm范围内荧光积分面积A_470～640及240 nm激发波长下发射光谱中后四分之一波段与前四分之一波段的荧光强度积分面积比A_{435～480 nm}/A_{300～345 nm}均不断增大,表明堆肥腐殖化程度加大。三维荧光光谱显示,随着堆肥的进行类蛋白峰强度不断降低,而类富里酸峰强度不断增大,至堆肥结束类蛋白荧光基本消失;紫外区与可见区类富里酸峰荧光强度的比值r_{(A, C)}随着堆肥的进行总体呈明显下降趋势,但出现了较大波动。相关性分析显示,I₃₃₀/I₂₈₀,A_470～640及A_{435～480 nm}/A_{300～345 nm}两两间显著相关,而r_{(A, C)}受其他因素影响较大,与上述３个参数未达到显著相关水平。结果表明,I₃₃₀/I₂₈₀,A_470～640及A_{435～480 nm}/A_{300～345 nm}均能有效表征堆肥腐殖化进程。     

胆管癌新鲜离体组织的傅里叶变换红外光谱研究

该研究探讨了运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对胆管癌进行术中原位、无创和快速诊断的可行性。联合应用傅里叶变换红外光谱仪和衰减全反射(ATR)探头,测定了26例胆管癌和43例良性胆管疾病新鲜离体组织的红外吸收光谱,发现每条光谱在3 800～1 000 cm-1之间循序出现了12个谱带。测量各个谱带的峰位、峰强和峰面积值,然后计算出各谱带的相对峰强和相对峰面积比值,最后进行标准统计学分析。比较胆管癌与良性胆管组织的光谱发现有以下特征：(1)2 925 cm-1谱带明显地向低波数移位(P=0.033);(2)峰强比I_{1 083}/I_{1 460}(P=0.005)和峰面积比S1 083/S_{1 460}(P=0.001),S_{1 240}/S_{1 460}(P=0.025)明显升高,说明癌组织中核酸相对脂类含量明显增加;(3)峰强比I_{1 550}/I_{1 083}(P=0.000)和峰面积比S_{1 550}/S_{1 083}(P=0.000)明显下降,提示蛋白质相对核酸的含量下降。研究结果表明,FTIR有望成为一种术中原位、在体和快速诊断胆管癌的新方法。     

FTIR光谱法整体评价蜂王浆新鲜度的研究

测定了在不同温度下经过不同时间贮存后的蜂王浆的FTIR光谱,以新采收蜂王浆的红外谱图为参考标准谱,利用光谱比对软件进行了一系列的相关分析。结果表明：不同贮存条件下的蜂王浆红外光谱图中酰胺Ⅰ带(1 700～1 600 cm-1)波段的相关系数和相对峰强度I_{1 647}/I_{1 541},I_{1 647}/I_{1 409},I_{1 647}/I_{1 247}和I_{1 647}/I_{1 054}都随着蜂王浆贮存时间延长和温度升高而降低,且与贮存时间存在着良好的线性关系,变化幅度顺序为28＞16＞4＞-18 ℃。因此,初步选定红外光谱图中酰胺Ⅰ带的相关系数和4个相对峰强度(I_{1 647}/I_{1 541},I_{1 647}/I_{1 409}、I_{1 647}/I_{1 247}和I_{1 647}/I_{1 054})作为新鲜度的评价指标,相关系数的阈值设定为0.910 0,4个相对峰强度的阈值分别设定为1.744,2.430,3.345和1.412。只要有1个或多个指标低于相应的阈值,可初步判定此蜂王浆是不新鲜的。该方法利用FTIR光谱法并结合计算机辅助解析技术能从宏观上、整体和快速地评价蜂王浆的新鲜度。     

豚鼠原发性骨关节炎的关节软骨显微傅里叶变换红外光谱研究

应用显微傅里叶变换红外光谱技术原位分析雌性Hartley豚鼠胫骨关节软骨的化学组成。红外光谱测定包含三种月龄(1月、2月和3月)和3个软骨层次(表层、中层和深层)。结果表明,随着月龄的增加,表层和中层FTIR光谱的主要吸收峰峰位红移,深层吸收峰先红移后蓝移。软骨中胶原蛋白、核酸和蛋白多糖的红外光谱具有如下特征：峰强比I_{1 657}/I_{1 548},I_{1 074}/I_{1 548}和I_{1 074}/I_{1 237}在软骨表层和中层随月龄递降,而在软骨深层2月龄的比值最低。结果符合关节软骨在不同退变阶段化学成分的变化规律,且显微光谱成像技术转化的各月龄胫骨平台二维图像高度符合相应的病理描述。初步研究显示,显微FTIR技术可原位分析不同层次软骨组织的分子组成,能为研究软骨疾病的发病机理提供可靠信息。     

甲状腺癌的傅里叶变换红外光谱研究

应用傅里叶变换红外光谱仪,测定了17例甲状腺癌和23例良性甲状腺疾病术中新鲜离体组织的红外光谱。通过用统计学方法对比分析,发现甲状腺良恶性组织的傅里叶红外光谱之间存在明显差异,其中恶性肿瘤光谱有以下特征：(1)甲状腺癌组织的酰胺Ⅰ带明显红移(P<0.01),酰胺Ⅱ带却出现蓝移(P<0.05),癌组织光谱中I_{1 640}/I_{1 460}和I_{1 640}/I_{1 550}较良性组织明显升高(P<0.01),说明恶性肿瘤不仅蛋白质结构上发生了变化,蛋白质的量化上也有明显变化;(2)与脂类相关的2 955, 2 920, 2 870, 2 850和1 740 cm-1谱带出现概率明显变低,表明癌组织的脂类相对含量降低;(3)与核酸相关的1 241 cm-1谱带明显蓝移至(1 238.29±2.87)cm-1 ,I_{1 080}/I_{1 460}较良性肿物组织有升高(P<0.05),表明癌组织中磷酸二酯基团中PO₂增加,因为在癌细胞分裂增生加快,细胞核内DNA含量增加。研究结果表明,红外光谱有望成为术中快速诊断甲状腺恶性肿瘤的主要方法。     

红外光谱法测定杉木/聚丙烯复合材料中木粉和塑料含量

木塑复合材料(wood plastic composites, WPCs)中木材和塑料的配比影响其性能和价格,传统的热化学方法尚不能快速准确地测定WPCs中木塑配比。为探究红外光谱法定量分析WPCs中木粉和塑料的可行性,以杉木、聚丙烯(PP)以及各种添加剂为原料,经过木粉改性、混料和挤出造粒制备出13种不同杉木含量(9.8%～61.5%)的WPCs。采用KBr压片法对制得的样品进行红外光谱分析,通过对比WPCs、杉木、PP以及其他添加剂的红外谱图,确定杉木特征吸收峰为1 059,1 033和1 740 cm-1,1 377,2 839和841 cm-1表征PP特征峰。建立木粉含量、PP含量和二者特征吸收峰峰高比之间的相关关系,结果表明,木粉含量与I_{1 059}/I_{1 377}和I_{1 033}/I_{1 377}之间均存在极强的线性相关,R2分别为0.992和0.993,PP含量与I_{1 377}/I_{1 740}和I_{2 839}/I_{1 740}之间存在高度线性相关,R2分别为0.985和0.981,形成了杉木/PP复合材料中木粉和PP含量的红外光谱定量分析方法,木粉含量预测方程依次为y=53.297x-9.107和y=55.922x-10.238,PP含量预测方程依次为y=6.828 5x+5.403 6和y=8.719 7x+3.295 8。方法精密性和准确性检验表明,方法可重复性强、准确度高,木粉与塑料含量预测平均相对误差约为5%,与传统热化学方法相比,预测精度有较大提高,更重要的是红外光谱法操作更为简便。该研究为杉木/PP复合材料中木粉及塑料含量的测定提供了一种简便、快速、准确的方法。     

5-氟尿嘧啶诱导结肠癌细胞系SW 620凋亡的傅里叶变换红外光谱研究

探索红外光谱监测肿瘤细胞凋亡的可行性及初步分析。采用结肠癌细胞系SW620作为诱导细胞模型,MTT法确定最优5-FU诱导浓度, 无血清饥饿培养协同细胞周期阻滞在G1和S期,傅里叶显微红外光谱仪(FTIR) 联合流式细胞仪(FCM)对SW 620细胞和凋亡的SW 620细胞12 h、早期凋亡(24 h)和晚期凋亡(48 h)的峰位、相对峰强等指标进行比较分析。光谱分析结果显示SW 620对比凋亡细胞有以下特征：(1)与脂类相关谱带1 740 cm-1相对峰强比I_{1 740}/I_{1 460}明显降低(p<0.05),表明凋亡细胞中脂类相对含量增多。(2)与氨基酸残基相关谱带1 410 cm-1,I_{1 460}/I_{1 460}在凋亡早期和晚期明显升高(p<0.05), 与丝、苏氨基酸相关谱带1 120 cm-1 向高波数移动,I_{1 120}/I_{1 460}明显升高(p<0.05),表明凋亡细胞中DNA双螺旋解链,氨基酸残基增多。(3)DNA的反对称伸缩1 240 cm-1向高波数移动,表明凋亡细胞中核酸分子构象发生改变。(4)与核酸多糖1 040 cm-1相关谱带在凋亡的24和48 h出现,向高波数移动,I_{1 040}/I_{1 460}在凋亡晚期降低(p<0.05)。初步研究结果表明傅里叶变换红外光谱分析可能成为实时无创监测肿瘤化疗的有效方法。     

肉苁蓉种子成分及活力的红外光谱分析

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR),分析研究了肉苁蓉种子不同部位及其在不同处理后的光谱特征和成分差异。结果显示,肉苁蓉种子成分组成丰富,同时存在蛋白质、脂类和碳水化合物的特征吸收峰,并且推测含有果胶质和芳香类化合物。肉苁蓉种皮和种仁的成分差异很大,2 926,1 746,1 161及721 cm-1处一系列强峰说明种仁中的油脂类成分含量非常高,而种皮中1 054 cm-1处碳水化合物和果胶质类的特征吸收峰最强。霉变或高温处理后肉苁蓉种子中与活力相关的蛋白质及糖类含量明显减少,而有活力的种子中蛋白质与脂类所在特征区域的峰高比(I_{1 630}／I_{1 745})(cm-1)均大于1.05。而肉苁蓉种仁失活后酰胺Ⅰ带与脂类特征峰的强度比值(I_{1 653}／I_{1 745})由0.31降为0.23,降幅达25.8%。研究表明,红外光谱法不仅可应用于肉苁蓉种子成分的全面快速分析,而且还可更深入应用于种子生活力、种子寿命乃至种子质量的快速分析与测定。     

稀土材料红外多光子量子剪裁现象

稀土红外量子剪裁为目前国内外的研究热点,它对于提高太阳能电池的效率从而减低太阳能发电的造价很有意义。论文综述了稀土红外量子剪裁的研究意义,在总结了太阳能电池发电和损耗的原理的基础上,分析了稀土红外量子剪裁提高太阳能电池效率的具体途径。同时综述了单掺Er3+材料的稀土红外量子剪裁发光现象：光激发2H_11/2能级有很强的4I_13/2→4I_15/2红外量子剪裁发光,速率很大的{2H_11/2→4I_9/2,4I_15/2→4I_13/2}交叉能量传递为导致光激发2H_11/2能级有高量子剪裁效率的主要原因。     

核磁共振波谱在肿瘤诊疗中的应用研究进展

在介绍肿瘤样品代谢物的核磁共振波谱技术的研究方法的基础上,从离体组织和活体组织两个方面综述核磁共振波谱(NMR)在诊断肿瘤方面的应用进展,分析了它在肿瘤诊疗中的应用前景。在离体组织方面,人们通过1H和31P-NMR谱观测病人的体液样品、培养的细胞、切除的组织等来研究脂质、磷脂等代谢物的分布,观测肿瘤与对照组织之间的差别。其中利用组织提取物的方法能够得到分辨率较高的图谱,非常适合应用于肿瘤诊断和治疗方法的研究。高分辨魔角旋转(HR-MAS)的方法在肿瘤诊断研究方面展现出新的生命力,利用高分辨魔角旋转技术可以直接得到组织细胞中很多分子水平的代谢物结构和组成信息,因此它在癌症的早期诊断中具有很好的前景。在活体核磁共振波谱诊断肿瘤方面,主要应用1H和31P核磁共振波谱,结合MRI为非侵入性肿瘤分析提供了一种临床可用的方法。MRI与MRS技术的结合将使核磁共振波谱在医学领域有更大的应用空间。     

直肠癌及直肠正常组织的IR和~1H及~(31)P NMR谱研究

对12例直肠组织的红外光谱图进行了测定,并对6例直肠癌变及正常组织的固体1H和31P NMR谱与另外6例直肠癌变及正常组织的液体1H和31P-NMR谱进行研究.结果表明,(1)直肠癌变和正常组织的红外光谱中存在明显差异.(2)在固体1H和31P NMR谱中,1H NMR谱上癌组织的脂肪酸与水相关的特征峰面积的比值I(5+6+7)/I(1+2+3+4)明显变低,依据I(5+6+7)/I(1+2+3+4)比值可区分癌变与正常组织.31P NMR谱上,癌变组织的最强峰的化学位移明显向高场偏移.(3)在液体1H和31P NMR谱中,1H NMR谱上癌组织中3.20处峰强较正常组织高,表明与癌变密切相关的胆碱类化合物包括游离的胆碱、磷酸胆碱及甘油磷酸胆碱等的量增大.31P NMR谱上,癌变组织的强度最大峰的化学位移分别为1.18,1.26,1.29,1.37,正常组织的化学位移为1.70和2.18,癌变组织的强度最大峰的化学位移明显向高场偏移.通过癌变与正常组织代谢物1H NMR谱峰强度和1P NMR谱峰化学位移的差异,可以区分直肠癌变和正常组织,核磁共振1H和31P NMR谱技术可能发展成为一种诊断直肠癌的新方法.     

基于核磁共振的统计全相关谱在大鼠肾脏组织中的应用

生物组织是基于NMR的代谢组学研究的主要对象之一，广泛应用于分子病理学、毒理学、生物医学等众多领域. 但是，为了保证测定的准确，组织的NMR实验往往需要在较低的温度下和较短时间内完成，以防止由于组织内酶的降解和扩散而导致的某些代谢物质的分析信息被破坏. 统计全相关谱(Statistical Total Correlation Spectroscopy, STOCSY)是依靠一维谱来实现二维谱的一些功能的方法，不需要额外的实验时间，已经被广泛应用于代谢组学研究中. 本文采用STOCSY方法，通过对一系列¹H高分辨魔角旋转谱的统计分析和计算，得到了肾脏组织的准二维相关谱，其中共振峰之间的相关较为准确的反应了物质之间的耦合信息，为物质的归属提供了帮助.     

肝脏肿瘤高分辨魔角旋转质子波谱分析

应用高分辨魔角旋转质子核磁共振波谱分析了正常肝脏（9例）、良性肿瘤（7例）及肝细胞癌（9例）代谢物变化. 半定量分析表明,肝细胞癌组织的甘氨酸、牛黄酸、胆碱、谷氨酸盐、丙氨酸、缬氨酸及乳酸明显高于正常对照和良性肝脏肿瘤组织. 实验结果表明肝细胞癌的代谢特征不同于正常肝脏和良性肝脏肿瘤. 不同肝脏组织的代谢改变可以通过高分辨魔角旋转质子核磁共振波谱检测.     

直肠癌和直肠正常组织的傅里叶变换红外光谱研究

利用傅里叶变换中红外 (FTIR)光纤和ATR技术研究了 2 1例直肠癌病人的正常和癌变组织。对319张光谱进行数据分析的结果表明 ,五个相对峰高 (I2 873 I2 854,I1 74 5 I1 6 43,I1 458 I1 40 0 ,I1 2 4 0 I1 31 5和I1 1 6 2 I1 0 82,单位为cm- 1 )的差别可用于区分直肠癌和直肠正常组织。用这一差别分析了距离直肠癌 1cm处组织的光谱 ,发现该组织处于正常和癌变的过渡状态。     

癌变与正常直肠组织的核磁共振氢谱差异的研究

核磁共振(NMR)波谱法是一种表征分子结构、组成变化的有效手段,能够得到生物组织中的核酸、蛋白质、脂类和糖类等生物大分子的含量、分子的空间排列和结构特征等信息,可以从分子水平上研究肿瘤与对照组织之间的差别,更深入地揭示肿瘤的发生、发展中产生的各种分子水平变化。文章对9例直肠癌组织及癌旁正常组织进行了核磁共振氢谱的测定。结果表明,直肠正常和癌变组织的核磁共振氢谱存在显著的差异,这可以通过对谱图特征峰区域积分面积相对比值的差别看出来。直肠正常组织核磁共振氢谱中A0.9/A3.0,A1.3/A3.0,A2.0/A3.0,A1.3/A0.9及A4.1/A3.0值较相应的癌组织偏大,直肠癌组织核磁共振氢谱中A3.2/A3.0值较相应正常直肠组织偏大。通过这些差异核磁共振氢谱技术有可能发展成为早期诊断直肠癌组织的一种方法。     

Chemical shift referencing in MAS solid state NMR

Solid state 13C magic angle spinning (MAS) NMR spectra are typically referenced externally using a probe which does not incorporate a field frequency lock. Solution NMR shifts on the other hand are more often determined with respect to an internal reference and using a deuterium based field frequency lock. Further differences arise in solution NMR of proteins and nucleic acids where both 13C and 1H shifts are referenced by recording the frequency of the 1H resonance of DSS (sodium salt of 2,2-dimethyl-2-silapentane-5-sulphonic acid) instead of TMS (tetramethylsilane). In this note we investigate the difficulties in relating shifts measured relative to TMS and DSS by these various approaches in solution and solids NMR, and calibrate adamantane as an external 13C standard for solids NMR. We find that external chemical shift referencing of magic angle spinning spectra is typically quite reproducible and accurate, with better than +/-0.03 ppm accuracy being straight forward to achieve. Solid state and liquid phase NMR shifts obtained by magic angle spinning with external referencing agree with those measured using typical solution NMR hardware with the sample tube aligned with the applied field as long as magnetic susceptibility corrections and solvent shifts are taken into account. The DSS and TMS reference scales for 13C and 1H are related accurately using MAS NMR. Large solvent shifts for the 13C resonance in TMS in either deuterochloroform or methanol are observed, being +0.71 ppm and -0.74 ppm from external TMS, respectively. The ratio of the 13C resonance frequencies for the two carbons in solid adamantane to the 1H resonance of TMS is reported.     

Distribution effects on 1H double-quantum MAS NMR spectra

The effect of a distribution in the (1)H-(1)H dipolar coupling on (1)H double-quantum (DQ) magic angle spinning (MAS) nuclear magnetic resonance (NMR) spinning sideband patterns is considered. In disordered or amorphous materials a distribution in the magnitude of the (1)H-(1)H dipolar coupling is a realistic possibility. Simulations of the (1)H DQ MAS NMR spinning sideband spectra were performed with the two-spin approximation. These simulations reveal that a dipolar coupling distribution can greatly affect the DQ spectral shape and behavior of the DQ build-up. The spectral line shapes are quantified by measurement of the relative intensities of the DQ sidebands. These variations in the (1)H DQ NMR spectra are evaluated as a function of the width of the dipolar coupling distribution. As an example, the experimental DQ spinning sideband spectrum for a hydrated polyoxoniobate containing 15 H(2)O molecules per hexaniobate cluster, are better simulated with a distribution of dipolar couplings opposed to a single coupling constant.     

Multiple-quantum cross-polarization and two-dimensional MQMAS NMR of quadrupolar nuclei

Cross-polarization from (1)H to the multiple-quantum coherences of a quadrupolar nucleus is used in combination with the two-dimensional multiple-quantum magic angle spinning (MQMAS) NMR experiment in order to extract high-resolution CPMAS NMR spectra. The technique is demonstrated on (23)Na (S = 3/2), (17)O, (27)Al (both S = 5/2), and (45)Sc (S = 7/2) nuclei, showing the applicability of multiple-quantum cross-polarization to systems with differing spin quantum number, gyromagnetic ratio, and relative nuclide abundance. The utility of this two-dimensional MAS NMR experiment for spectral editing and site-specific measurement of cross-polarization intensities is demonstrated. The possibility of direct cross-polarization to higher order multiple-quantum coherences is also considered and three-, five-, and seven-quantum cross-polarized (45)Sc MAS NMR spectra are presented.     

Phase Sensitive Detection of 2D Homonuclear Correlation Spectra in MAS NMR

A pulse scheme for phase sensitive detection of two-dimensional (2D) homonuclear correlation magic angle spinning (MAS) NMR spectra is proposed. This scheme combines the time proportional phase increment phase cycling scheme and the time reversal 2D MAS experiment. This approach enables the direct detection of purely absorptive 2D MAS spectra, containing cross peaks that connect only diagonal peaks of dipolar correlated spins.