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。     

超声处理黑豆蛋白结构变化的拉曼光谱分析

探究了拉曼光谱应用于黑豆蛋白结构变化研究的可行性,研究了黑豆蛋白溶液在低频超声处理在不同超声强度、不同处理时间下的结构变化,并进行了热力学特性分析。低、中超声处理强度下TD的降低表明蛋白质分子的内部疏水作用被破坏,使黑豆蛋白不稳定的聚集体解聚为小分子可溶性聚集物,而在高超声处理强度下TD的增高表明聚集体重聚。拉曼光谱分析表明超声处理下除了E样品(300 W, 24 min)所有黑豆蛋白均发生了α-螺旋结构含量降低和β-折叠结构含量增高。聚集体的聚合/解聚导致黑豆蛋白二级结构的重组,尤其是β-折叠。超声处理使拉曼光谱在760 cm-1的色氨酸归属谱线强度降低表明超声处理使黑豆蛋白发生了部分的解折叠。超声处理下酪氨酸归属谱线强度变化不显著,表明超声处理并未显著改变黑豆蛋白酪氨酸的微环境。1 450 cm-1拉曼归属谱带随着超声处理强度和时间的增加而增大,但随着功率及处理时间的进一步增大此值有所降低。在超声处理下聚集体的形成使二硫键的g-g-t构型转变为t-g-t构型。尽管黑豆蛋白聚集体重组的机理仍有待研究,但拉曼光谱是一种研究超声处理黑豆蛋白结构变化的可行方法,也可为蛋白质结构研究提供一种新的研究思路。     

超声处理黑豆蛋白结构变化的拉曼光谱分析（英文）

探究了拉曼光谱应用于黑豆蛋白结构变化研究的可行性,研究了黑豆蛋白溶液在低频超声处理在不同超声强度、不同处理时间下的结构变化,并进行了热力学特性分析。低、中超声处理强度下TD的降低表明蛋白质分子的内部疏水作用被破坏,使黑豆蛋白不稳定的聚集体解聚为小分子可溶性聚集物,而在高超声处理强度下TD的增高表明聚集体重聚。拉曼光谱分析表明超声处理下除了E样品(300 W,24 min)所有黑豆蛋白均发生了α-螺旋结构含量降低和β-折叠结构含量增高。聚集体的聚合/解聚导致黑豆蛋白二级结构的重组,尤其是β-折叠。超声处理使拉曼光谱在760 cm~(-1)的色氨酸归属谱线强度降低表明超声处理使黑豆蛋白发生了部分的解折叠。超声处理下酪氨酸归属谱线强度变化不显著,表明超声处理并未显著改变黑豆蛋白酪氨酸的微环境。1 450 cm~(-1)拉曼归属谱带随着超声处理强度和时间的增加而增大,但随着功率及处理时间的进一步增大此值有所降低。在超声处理下聚集体的形成使二硫键的g-g-t构型转变为t-g-t构型。尽管黑豆蛋白聚集体重组的机理仍有待研究,但拉曼光谱是一种研究超声处理黑豆蛋白结构变化的可行方法,也可为蛋白质结构研究提供一种新的研究思路。     

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。     

X射线和~(60)Coγ射线辐照食管癌细胞的拉曼光谱研究

食管癌细胞(EC9706)经不同剂量X射线和60Coγ射线辐照后继续培养24h,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。分析发现,两种放射源各剂量组拉曼光谱的峰强和频移与空白对照组之间都存在较大的差异。主要表现为(1)X射线辐照后,对照组光谱中存在的某些谱带,个别剂量组中该谱带却消失。蛋白质主链中骨架C-N振动引起的1114 cm-1谱带在各剂量组中普遍消失,膜脂中膜结合β-胡萝卜素的C=C振动谱带1523 cm-1仅存在于6Gy组。(2)60Coγ射线辐照后,蛋白质酰胺Ⅲ带在中等剂量(4、5Gy)组中β折叠结构向无规卷曲转化,大剂量组中DNA中的磷酸二酯(O-P-O)基团的非氢键化程度增强。拉曼特征峰在不同剂量组中的变化,为进一步从物理能级结构角度研究X射线和60Coγ射线对EC9706细胞的辐照损伤机制提供了实验依据。     

糖尿病人血清的表面增强拉曼光谱

研究了糖尿病人和正常人血清的表面增强拉曼光谱。糖尿病人血清中蛋白质主链酰胺Ⅱ的C—N伸缩振动的谱线位移到1 585 cm-1,相对强度增加了14%,酰胺Ⅵ的谱线593 cm-1相对强度减少了33%。蛋白质侧链色氨酸吲哚环 “埋藏式”的谱线1 368 cm-1位移到“暴露式”的1 365 cm-1,且相对强度减少了59%;侧链C—S键的扭曲构象的谱线635 cm-1相对强度减少了15%,而反式构象的谱线725 cm-1增加了58%, 说明C—S键的扭曲构象部分转变为反式构象,表明糖尿病人血清中蛋白质的有序结构发生变化;类脂物特征峰1 449 cm-1相对强度增加了58%,与糖类有关的特征峰谱线1 331,1 099和740 cm-1相对强度分别增加了35%,100％和62%, 从而表明糖尿病人血清中与脂类和糖蛋白有关的物质含量增加。上述拉曼特征峰为糖尿病的诊断以及生化机理研究提供了有力的实验依据。     

皮疹病人血清的表面增强拉曼光谱

研究了皮疹患者和健康人血清的表面增强拉曼光谱。结果表明： 皮疹患者血清中蛋白质主链酰胺Ⅰ的谱线出现在1 648 cm-1处,而在健康人血清中此峰消失。蛋白质侧链C—S键扭曲构象的谱线637 cm-1的相对强度增加了23%,而反式构象的谱线725 cm-1的相对强度减少了60%,说明C—S键的反式构象部分转成扭曲构象,表明皮疹患者血清中蛋白质的有序结构发生变化。类脂物特征峰1 449 cm-1的相对强度增加了近一倍,D-甘露糖的谱线1 099 cm-1消失,表明患者血清中糖蛋白、糖质发生了变化。这些拉曼特征峰为皮疹的诊断以及生化机理研究提供了有力的实验依据。最后用主成分分析(PCA)方法对健康人和皮疹患者血清的表面增强拉曼光谱进行分析,发现皮疹患者血清的主成分分布相对健康人较分散,并且此方法能准确的区分开这２种血清。     

重组人B淋巴细胞刺激因子的激光拉曼光谱

人B淋巴细胞刺激因子(BAFF)是一种由285个氨基酸组成的Ⅱ型跨膜蛋白质,我们测试了重组的人B淋巴细胞刺激因子(r-BAFF)固体粉末和水溶液的拉曼光谱,通过分析酰胺Ⅰ和酰胺Ⅲ的拉曼特征谱带,判断出重组的人B淋巴细胞刺激因子(r-BAFF)固体粉末状态下构象全为β-折叠结构和β-回转结构,而在水溶液中的二级结构主要仍为β-折叠结构和β-回转结构,另外可能有少量的α-螺旋结构。同时对其侧链构象及环境也做了初步分析。     

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。     

面粉中蛋白质二级结构的红外光谱研究

测定了不同温度下面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的一维红外光谱,二阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉蛋白质中的α-螺旋结构的、β-转角结构、无规卷曲结构和β-折叠结构红外吸收强度均有所增加。进一步研究了面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的二维红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉中蛋白质酰胺Ⅲ带的红外吸收强度变化快慢趋势是:1312cm-1(α-螺旋结构)1285cm-1(β-转角结构)1260cm-1(无规卷曲结构)1229cm-1(β-折叠结构)。     

利用真空FTIR比较研究油酸薄膜和油酸包覆粉煤灰分别与臭氧的非均相化学反应动力学

气溶胶老化是目前大气颗粒物物理化学领域的研究热点之一。通过真空型傅里叶红外光谱仪原位观测并对比了油酸(OA)薄膜和油酸包覆粉煤灰两种样品分别与臭氧发生的化学反应动力学,并评估了其中粉煤灰在非均相化学反应中所起到的作用。除了指纹区特征峰的不同,在反应前纯油酸薄膜和纯油酸包覆粉煤灰样品的主要红外特征吸收峰是相似的。当两种样品分别处于20 ppm 臭氧浓度、室温和干燥的反应环境中,=CH的特征吸收峰(3 050 cm-1)强度降低而—OH伸缩振动特征峰(3 430 cm-1)强度增加。此外,随着臭氧氧化反应的进行,处于1 710cm-1的羧酸C=O伸缩振动特征峰强度下降,反之,产物酯类物质的伸缩振动特征峰在1 740 cm-1出现并增强。通过红外光谱的变化趋势能够得到两组样品的OA成分在反应中逐步消耗并转化为含有羟基和酯类官能团的产物。通过位于1 740 cm-1处的C=O特征峰的变化能够得到准一级反应速率常数K_app和摄取系数γ。粉煤灰样品的准一级反应速率常数大体是油酸薄膜反应体系的两倍。对于比表面积,粉煤灰样品要大于油酸薄膜,而两种反应体系的臭氧浓度一致,油酸薄膜和油酸包覆粉煤灰的γ值分别为(2.70±0.11)×10-4和(3.70±0.13)×10-4。较大的催化表面积和较快的催化效率是导致粉煤灰样品较油酸薄膜反应快的原因。由此证明了当粉煤灰与不饱和有机酸结合并处在臭氧氧化环境中时会常易促进二次有机气溶胶的形成。     

紫外辐射对亚油酸氧化反应影响的拉曼光谱分析

应用拉曼光谱技术,分析了亚油酸自氧化过程及紫外辐照对亚油酸氧化反应的影响。结果表明:δ(=CH)的特征峰1266cm-1和(=CH—H)中C—H伸缩振动标志峰3014cm-1的强度逐渐减小并随着时间的延长而消失,说明随着氧化反应的进行双键消失或者含量减小;ν(C=C)和羧酸中C=O振动的标志峰1658cm-1的强度先增大再减小,说明在反应初期由于碳链的重排和羧酸的生成使其增大,在反应后期亚油酸中的羧基和反应生成的羟基酸、羟基醛脱水,使羧基C=O含量减小。紫外辐照加快了氧化反应的启动,提高了氧化反应的速度。实验结果说明拉曼光谱谱峰变化能表征脂肪酸氧化过程中基团的变化以及辐射处理对脂类物质氧化的影响,为脂质过氧化反应机理的研究提供了一种行之有效的研究手段。     

(Mg,Fe)SiO_3钙钛矿在高压下光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法并结合局域密度近似(LDA),计算了(Mg_(0.875),Fe_(0.125))SiO_3钙钛矿在高压下的光吸收和折射率性质.结果表明:(1)计算得到的二价铁吸收带的波数位置以及其吸收带随压力增大出现的蓝移现象与实验观测结果基本一致.(2)压力是导致二价铁吸收带强度降低的一个重要因素,而二价铁自旋态的转变对其吸收带强度的降低没有贡献.因此,实验中观测到的二价铁吸收带强度的降低或许与其自旋态的转变无关.(3)在近红外和可见光区,折射率随着压力增大而降低,随波数增加而缓慢上升.     

The nu(1) and nu(3) Bands of the (17)O(16)O(17)O Isotopomer of Ozone

Using 0.002 cm(-1) resolution Fourier transform absorption spectra of an (17)O-enriched ozone sample, an extensive analysis of the nu(3) band together with a partial identification of the nu(1) band of the (17)O(16)O(17)O isotopomer of ozone has been performed for the first time. As for other C(2v)-type ozone isotopomers [J.-M. Flaud and R. Bacis, Spectrochim. Acta, Part A 54, 3-16 (1998)], the (001) rotational levels are involved in a Coriolis-type resonance with the levels of the (100) vibrational state. The experimental rotational levels of the (001) and (100) vibrational states have been satisfactorily reproduced using a Hamiltonian matrix which takes into account the observed rovibrational resonances. In this way precise vibrational energies and rotational and coupling constants were deduced and the following band centers nu(0)(nu(3)) = 1030.0946 cm(-1) and nu(0)(nu(1)) = 1086.7490 cm(-1) were obtained for the nu(3) and nu(1) bands, respectively. Copyright 2000 Academic Press.     

Intensity of the ν3 band of ozone from a study of its anomalous dispersion at 10 μm

An apparatus, consisting of a Michelson interferometer and a tunable CO₂ laser, is used to measure the anomalous dispersion of ozone in the 10-μm region. A line by line analysis leads to a new determination of the ν₃ band intensity of ozone which is independent of earlier measurements.     

紫外/臭氧法PDMS表面亲水改性机理研究

紫外/臭氧改性法是一种操作简单、成本低廉的PDMS表面亲水改性方法。采用该方法对PDMS表面进行亲水改性,利用接触角测量仪对改性效果进行评价,并与PDMS无臭氧紫外法进行了比较。测试表明PDMS表面经紫外/臭氧法处理12小时后,表面接触角达到60°左右,在空气中放置两周后仍保持较好的亲水性。其改性机理可以通过多种表征手段进行分析。红外光谱测试可以看出,PDMS在经过紫外/臭氧改性后,其表面官能团变化明显,随改性时间延长,疏水基团—CH₃逐渐减少,亲水基团Si—OH和—OH逐步增加,二氧化硅典型红外光谱峰也同时出现。通过扫描电镜和能谱测试可以看出,PDMS表面经过改性产生了二氧化硅为主的硅的氧化物。综合上述结果,紫外/臭氧处理法能够使PDMS表面亲水基团增多,同时生成类玻璃态SiO_x薄层,既改善了PDMS表面的亲水性,又阻止了PDMS表面疏水性的完全恢复,亲水性可以长时间保持。     

光谱法结合分子动力学模拟研究臭氧对肌红蛋白结构的作用机制

臭氧(O₃)是一种具有强氧化性作用的杀菌消毒剂,因其安全无害等特点已被广泛用于肉制品生产加工的减菌处理,但O₃减菌处理对红肉色泽具有较强的负面作用,且其作用机制尚缺乏研究。针对肌红蛋白（Mb）存在状态是决定红色肉色泽关键因素的基础,通过紫外-可见吸收光谱法、荧光光谱法和圆二色光谱法（CD）研究O₃作用下Mb的光谱特性变化,结合蛋白质氧化特征指标分析和分子动力学模拟技术探究O₃对Mb分子的作用效果与机制。光谱研究结果表明,O₃处理可使Mb的紫外-可见光谱图在412 nm左右处的铁卟啉环特征峰及540和580 nm附近的氧合肌红蛋白（OMb）特征峰的强度减弱,其中铁卟啉环特征峰发生蓝移;利用固定激发波长280 nm下测定Mb内源性荧光和同步荧光光谱表明O₃会降低Mb的荧光强度,增大铁卟啉基团贡献的荧光峰强度和造成酪氨酸残基荧光光谱特征峰的蓝移;O₃作用使Mb三维荧光光谱特征峰强度的下降及光散射强度的增加。以上变化推断出O₃会促进Mb的氧化,造成其氨基酸残基疏水基团裸露,使Mb所处微环境及其蛋白构象改变;CD分析表明O₃与肌红蛋白接触时间越久,蛋白质二级结构变化越明显,造成α-螺旋的含量下降,无规则卷曲增加。辅以检测不同强度O₃处理Mb的含量及性质的变化,可知O₃处理使OMb含量下降,高铁肌红蛋白（MMb）含量增加,同时O₃处理Mb的羰基含量增加和巯基含量下降,这也进一步证实O₃作用促进了Mb的氧化,此外,O₃处理Mb表面疏水性的增强,说明O₃造成Mb体系微环境的极性变化。分子动力学模拟结果显示O₃会提高Mb肽链的RMSD值,影响Mb肽链的稳定性,减弱铁卟啉环与Mb肽链的相互作用;RMSF结果表明Mb活性口袋附近氨基酸残基的变化较大;蛋白质二级结构分析与光谱学试验研究结果一致,Mb的α-螺旋的含量下降,无规则卷曲增加。总而言之,O₃可作用于Mb的氨基酸残基,导致蛋白质二级结构和疏水性改变,并发生蛋白氧化及铁卟啉环暴露,进而引起红色肉色泽发生改变。该研究可为生鲜红肉护色技术制定等提供一定理论依据。     

Emission spectrum of intraband luminescence for single parabolic band under excitation of wide-band-gap insulators by ionizing radiation and particles

Emission spectrum and intensity of picosecond intraband luminescence for single parabolic band approximation of electron conduction band in insulating crystals are calculated. It is shown that the spectral intensity of this intraband emission increases approximately as (?ω)^?1/2 with decrease in photon energy, while the spectral density of photons increases as (?ω)^?3/2. The intensity of this emission is inversely proportional to the longitudinal optical phonon frequency. The total emission yield in this approximation is low, less than 10 photons in the spectral window of silicon photomultipliers per MeV of ionizing particle energy.     

Fourier transform infrared spectroscopy to detect thermal degradation of vegetable and chrome-tanned leather

Abstract

The present experimental study determined the thermal degradation stages for vegetable and chrome-tanned leathers (goat and sheep) at 90, 100, and 130?°C by using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and differential thermal analysis. Infrared spectra revealed that a temperature of 90?°C affected the adsorbed water band at 3400?cm^?1. Moreover, this temperature slightly reduced the vibrations of amide II and amid III (1340?cm^?1) confirming the preliminary decomposition of protein folds, but it is worth noting that the aliphatic side chains remained stable at this stage of aging. At 100?°C, there was a sharp rupturing in the phenolic-OH bond and side-by-side N–H vibrations decreased dramatically. The peak decomposition occurred at 130?°C, where the amide I and amide III intensities significantly increased, which can be considered indicative of protein unfolding. Those changes are substantiation of protein denaturation. Thermal analysis demonstrated that thermal aging significantly reduced the required temperature for the process of oxidation. The oxidation occurred at 217?°C in goat sample aged at 90?°C. Nevertheless, the reference sample suffered from oxidation at about 220?°C, while with increasing aging temperatures (at 100 and 130?°C), endothermic reactions were observed. Such reactions are usually associated with protein denaturation.