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...     

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。     

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。     

应用血红蛋白的拉曼光谱进行食管癌诊断的研究

早期诊断对食管癌患者的治疗具有重要意义。通过对21例食管癌患者和20例健康人的血红蛋白溶液进行拉曼光谱的检测和研究,发现食管癌患者与健康人血红蛋白的拉曼光谱有较明显的区别。与健康人相比,食管癌患者血红蛋白中处于低自旋态的铁离子增多,而处于高自旋态的铁离子减少,说明癌变导致食管癌患者血红蛋白中部分处于高自旋态的铁离子转移到了低自旋态,这与癌症患者血样较易溶血的现象相吻合。采用主成分分析(PCA)方法,对所得拉曼光谱建立多元统计模型进行计算,得到的光谱峰值的PCA得分三维散点图可以良好的区分食管癌患者与健康人。利用判别分析方法得出该算法诊断食管癌的灵敏度和特异性分别为90.5%和95%,总判别正确率为92.7%。结果表明,对血红蛋白的拉曼光谱进行检测和分析有可能成为食管癌早期诊断的有效工具之一。     

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。     

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。     

拉曼光谱技术在病理诊断中的研究进展

拉曼光谱技术能够提供与物质特定分子结构相关的光谱信息,可用于识别生物组织微小的生化变异,具有快速、实时、无损、无需样本预处理等优点,在临床病理诊断领域极具应用前景。与常规组织病理学分析相比,拉曼光谱技术能够直接检测活体组织,简化了分析程序,缩短了诊断时间。人体病变组织的细胞分子组成和结构可能发生变化,这为拉曼光谱技术在组织病理诊断中的应用提供了检测依据。基于组织分子组成与结构的差异,结合机器学习和化学计量学方法,拉曼光谱技术可以提供客观的诊断信息,实现快速、低侵入的病理诊断。回顾了近十年来拉曼光谱技术在组织病理诊断中的研究进展,对取得的关键成果进行了总结,阐述了当前离体和活体应用拉曼光谱技术的一些关键问题。针对离体拉曼光谱检测,重点评估福尔马林固定石蜡包埋样本、冷冻样本和新鲜组织样本等离体样本的适用情况;阐述拉曼光谱数据收集的关键技术,包括适用光源、光谱范围,以及病理样本光谱采集的方式等。对于活体拉曼光谱检测,重点介绍了活体检测研究中拉曼光谱技术应用的两种形式：结合医用内窥镜进行体内检测,以及开放手术中的直接检测;综述了临床适用的拉曼系统,重点介绍了当前活体拉曼研究中应用的光纤探头。同时,文章也讨论了拉曼光谱数据的处理与分析方法,通过光谱预处理,特征提取与分类识别,构建拉曼光谱病理诊断模型,在小样本范围能够获得较好的诊断结果。考虑临床实际应用,仍需要不断优化分析方法,实现拉曼光谱与生化信息的关联,将样本个体差异的影响纳入分类模型中,以提升模型性能。文章对拉曼光谱应用于病理诊断中的关键问题进行了讨论,为进一步开展研究提供参考。未来需要更深入和广泛地开展离体和活体研究,以促进拉曼光谱技术在临床中的应用。     

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。     

激光拉曼光谱在类胡萝卜素研究中的应用

本文简述了类胡萝卜素的组成、特性及功能;激光拉曼光谱在类胡萝卜素浓度测量中的应用。类胡萝卜素作为一种广泛存在的天然色素,在预防人类的某些疾病,尤其是癌症方面有着比较重要的作用。拉曼光谱技术作为一种快速、无损、安全、所需样品少、可在体测量的分析测试手段而被广泛的应用,而类胡萝卜素以其独特的链式结构又比较容易被激发出强的拉曼信号,随着对类胡萝卜素各种功能的研究和相关产品的开发应用,激光拉曼光谱技术也必在此领域中有广阔的发展空间。     

拉曼光谱技术在农作物生理信息检测中的研究进展

拉曼光谱(Raman spectroscopy,RS)是一种散射光谱,具有样品前处理简单、响应速度快、灵敏性高以及原位无损检测等特点。由于拉曼信号具有指纹图谱特性和不受水分信息干扰的优势,其在生物体信息检测方面发挥着重要作用。拉曼光谱成像技术是拉曼光谱技术发展的新方向,其可以同时获取研究对象的空间及光谱信息;显微拉曼光谱技术不仅可以进行分子结构的检测,还能够实现生物组织微区化学成分的空间分布分析。目前,应用拉曼光谱进行农作物生理信息的检测成为学者们的研究热点。本文概述了拉曼光谱的基本原理和分类,并重点介绍了拉曼光谱技术在农作物的生殖与营养器官(种子,花朵,果实和根,茎,叶)中生理信息检测方面的国内外最新研究进展。最后结合国内外研究现状,分析了拉曼光谱在农作物生理信息检测中的局限,并对其的应用前景进行了展望。     

胃癌患者血红蛋白的表面增强拉曼光谱分析

胃癌患者能够得到早期诊断对其治疗具有十分重要的意义,疾病状态下的血红蛋白拉曼光谱检测在血液代用品的高铁血红蛋白含量检测中以及血氧饱和定量测定中占很大优势。本实验采用微波加热法制备银胶体粒子,依次对20例胃癌患者和11例健康人的血红蛋白进行表面增强拉曼光谱分析。采用SERS谱峰归属分析结果显示胃癌患者血红蛋白中的酪氨酸、苯丙氨酸和吡咯环的含量均低于正常人。本文还讨论了血红素的分子结构,在血红蛋白和氧气结合的前后,Fe2+分别处于高低自旋态,离子半径也随着与氧结合缩小了0.075 nm从而滑落入卟啉环平面中央的孔隙之中。这种空间的拉伸变化会牵动与铁相连的F8His,使得珠蛋白中两股螺旋之间空隙缩小,导致将HC2酪氨酸排挤出空隙。利用这一机理,对血红蛋白1 560 cm-1的吸收峰进行研究,证实了胃癌患者酪氨酸含量确实低于正常人。为了能得到更加明显的诊断区分,利用降维的思想,采用主成分分析(PCA)的方法对所有的拉曼光谱进行多元统计分析,得出三维的诊断散点图。为了更加精确的得出诊断准确率,用判别分析得出诊断的灵敏度和特异性分别为90.0%和90.9%,总判别正确率为90.3%。此项研究表明：对氧合血红蛋白的表面增强拉曼光谱诊断分析有希望成为一项新型的胃癌诊断技术应用于医学领域。     

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。     

红细胞携氧功能随孵育时间动态变化的研究

血红蛋白氧合与脱氧的周期循环在体内驱动红细胞结构与功能调节中发挥着重要作用,已引起广泛关注;但是对体外培养的红细胞在单个活态水平上进行携氧功能随孵育时间动态变化研究未见报道。本研究应用显微激光共聚焦拉曼散射技术,采集不同时间的活态红细胞拉曼光谱,分析表征血红蛋白携氧能力特征峰(1 636和1 562 cm-1)和构象敏感的酰胺Ⅲ谱带(1 240～1 300 cm-1)随时间变化规律;同时结合扫描电镜观察相应RBC形态。结果发现,在0～24 h内,结构稳定、变构协同功能正常的血红蛋白发生着携氧量增加与减少和构象R态与T态交替变化,与此同时扫描电镜下双凹圆盘型红细胞也发生“伸长”与“收缩”交替变化。本结论不仅为体外研究红细胞携氧功能提供来自单个活细胞内的多水平特征参数,同时也为体外开展针对红细胞筛选活性组分、评价药物药效和毒副作用研究开拓思路。     

近五年拉曼光谱技术在宫颈癌中的研究进展

宫颈癌是女性发病率第四位的癌症,如果能早期诊断宫颈癌和宫颈上皮内瘤变可大大提高生存率。现有的诊断技术存在假阳性率高、特异度低、灵敏度低、耗时、价格高等问题。拉曼光谱技术是一种可靠的新兴的技术, 它可分析物质的分子结构,还可以分析人体组织的化学成分。在医学研究方面,拉曼成像已成功应用于鼻咽、胃肠、肺、食管、肾、脑癌等。综述总结了近五年拉曼光谱技术在宫颈癌中的关键研究。拉曼技术对宫颈癌的研究已有几十年的历史,近五年的研究在诊断宫颈癌的同时,更深入地研究了炎症因素对诊断的影响、宫颈鳞癌腺癌的区分等。本综述从体内组织学、体外组织学、细胞学以及血液方面分类总结了近五年的文献,还汇总了文章中出现的数据处理方法、激发光波长、拉曼波数及其代表物质。现有文献证明,拉曼光谱对宫颈癌的诊断特异性及准确度均可达到90%以上,不亚于传统HE染色,并且相较于HE染色,拉曼技术拥有免染色、免固定、专业人员需求量少、快速等优点,对于宫颈癌的诊断提供了另一种可行性。然而,拉曼光谱在应用于临床之前,还需要更多的研究及证据来充分论证拉曼光谱在宫颈癌诊断中的作用,我们也期待着能有更多样本数据,更多研究思路的出现。     

拉曼光谱在油气地质应用中的研究进展

拉曼光谱具有简单、快速、原位、微区、无损、高分辨率和高灵敏度等优点,可以分析物质的成分与分子结构信息,是开展地质研究的有力工具。通过回顾近年来拉曼光谱的研究进展,结合实际的油气地质研究工作及分析测试经验,对拉曼光谱在油气地质研究中的应用进行总结,并讨论现阶段应用过程中存在问题及未来的发展方向。拉曼光谱在油气地质中的应用主要分为三个方面：（1）矿物与流体包裹体分析,可以确定成岩-成藏流体类型及组成、成岩-成藏作用过程,包括岩矿鉴定、流体包裹体中流体体系分析、水-岩相互作用过程研究、地质样品同位素研究等;（2）不同类型有机质成熟度分析,可以用于恢复热史、油气成藏期次约束;（3）流体包裹体压力恢复,可以研究油气藏的形成与演化过程。主要方式为利用流体包裹体中气体的拉曼特征峰位移变化量、气体溶解度恢复流体包裹体内压及捕获压力。在实际油气地质研究中,多种因素制约拉曼光谱的定量/半定量应用,主要包括：地质样品复杂性与特殊性、样品处理方式、拉曼测试参数与测试环境、拉曼光谱数据处理与分析方式。拉曼光谱分析测试流程标准化、挑选和制备校准标样;拉曼光谱与冷热台、水热金刚石压腔（HDAC）、高压可视反应腔（HPOC）、扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）等仪器联用,开展复杂体系原位、实时、不同温压条件下测试,是进一步将拉曼光谱应用到油气地质中的研究方向。     

Application of Raman Spectroscopy Technique to Agricultural Products Quality and Safety DeterminationSCIEI北大核心CSCD

The quality and safety of agricultural products and people health are inseparable. Using the conventional chemical methods which have so many defects, such as sample pretreatment, complicated operation process and destroying the samples. Raman spectroscopy as a powerful tool of analysing and testing molecular structure, can implement samples quickly without damage, qualitative and quantitative detection analysis. With the continuous improvement and the scope of the application of Raman spectroscopy technology gradually widen, Raman spectroscopy technique plays an important role in agricultural products quality and safety determination, and has wide application prospects. There have been a lot of related research reports based on Raman spectroscopy detection on agricultural product quality safety at present. For the understanding of the principle of detection and the current development situation of Raman spectroscopy, as well as tracking the latest research progress both at home and abroad, the basic principles and the development of Raman spectroscopy as well as the detection device were introduced briefly. The latest research progress of quality and safety determination in fruits and vegetables, livestock and grain by Raman spectroscopy technique were reviewed deeply. Its technical problems for agricultural products quality and safety determination were pointed out. In addition, the text also briefly introduces some information of Raman spectrometer and the application for patent of the portable Raman spectrometer, prospects the future research and application.