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。     

乳腺肿瘤周边组织的拉曼光谱研究

使用REMSHAW显微共焦拉曼光谱仪测量了40例手术切除乳腺肿瘤周边(肿块边约5 mm)组织的拉曼光谱.通过对浸润性导管癌、乳腺增生、纤维腺瘤等乳腺肿瘤周边组织的拉曼光谱分析,发现不同乳腺肿瘤周边组织的拉曼光谱有显著差异.这些差异在肿瘤诊断中,可作为乳腺癌和其他乳腺肿瘤拉曼光谱的特征,为乳腺疾病诊断提供依据.乳腺肿瘤周边组织的拉曼光谱对乳腺肿瘤诊断具有重要的价值.     

共焦腔增强的空气拉曼散射

拉曼光谱是一种无损、快速的物质成分分析和检测方法.由于拉曼信号强度微弱,使得拉曼光谱的检测应用受到极大的限制.针对增强拉曼散射信号强度、提高检测灵敏度这一问题,设计了一种用于自发拉曼散射信号增强的共焦腔样品池,开展了基于该共焦腔的空气拉曼散射信号增强研究.共焦腔的腔镜反射率为92%,这一设计在保证共焦腔通带宽度与激光器线宽匹配的同时能有效地降低共振调节难度.实验中采用0°探测构型收集拉曼信号,并由成像式拉曼光谱仪获取光谱信号.实验发现,在共振状态下,共焦腔的耦合效率达到87.5%,单向激光功率实现约11倍放大;与无共振腔相比,共焦腔对拉曼信号实现17倍放大,信噪比提高2倍.此外,空气中CO_2的3σ检测限达到200 ppm量级.结果表明,该系统对自发拉曼散射信号增强效果显著,并且有较高的检测灵敏度.     

乳腺组织的拉曼光谱线性模型研究

本研究甄选10个代表乳腺组织拉曼活性成分的基谱,在国内首次构建一种乳腺组织拉曼谱的线性回归模型。用2 000多个正常和非正常乳腺组织拉曼谱对该模型进行统计检验,模型显著性F检验的置信度全部为1,多元决定系数的平均值为0.95,表明线性模型假设成立、拟合效果良好。10个基谱代表脂肪、细胞质、细胞间质、DNA、血液、β-胡萝卜素、胆固醇等的拉曼谱,基谱的归一化拟合系数间接反映出这些成分的相对含量。用该模型拟合正常和肿瘤乳腺组织的拉曼宏观谱,病变前后细胞质和DNA的拟合系数增大、脂肪拟合系数减小,这反映出它们相对含量的增减,与已知的病理学结果一致。该研究有助于理解乳腺肿瘤组织的生化变化,并可能为分析该变化提供了有效手段。     

R6G单分子表面增强共振拉曼散射光谱探测研究

以共焦显微系统为平台,研究了不同浓度的R6G银溶胶的表面增强共振拉曼散射(SERRS)光谱, 结果表明不同浓度溶液中的R6G分子表现出了不同的光谱特性。在浓度为10-13mol·L-1的R6G银溶胶中 得到了R6G单分子的表面增强共振拉曼散射光谱,观察到了一些光谱非均匀变化现象,如谱色散、谱线的 强度起伏、拉曼谱的偏振化以及分子的闪烁等,并对这些现象进行了分析,证明得到的是R6G单分子的 SERRS光谱。文章还对单分子检测中的一些关键问题进行了分析与讨论,确定了单分子SERRS光谱检测的 适当条件。     

活体植物中β-胡萝卜素分子的二级拉曼散射谱

利用显微拉曼光谱技术对从法国梧桐树新鲜采集得到的树叶做了测试分析，在可见光514.5nm激发下，不对样品做任何提纯，直接得到了树叶中β－胡萝卜素分子的一级和二级拉曼光谱。根据对β－胡萝卜素分子拉曼散射位于2000－3100cm^-1之间和2000cm^-1以下谱线的仔细分析对比，得到了二级拉曼谱和一级谱的倍频、和频关系。实验研究表明，控制样品表面的激光强度和信号积分时间，不破坏活体树叶中的分子结构和构象，这为研究植物在不同的环境生长状况提供一种实时实地测量技术。此外讨论了用共焦显微拉曼研究活体植物的优点及限制。     

人体肿瘤组织的拉曼光谱相关系数成像

运用逐点扫描(Scanning)采谱技术,测量了人体乳腺肿瘤组织的阵列拉曼光谱集(Mapping);利用自编的软件,分析和计算了该谱集与参考谱DNA、细胞质等拉曼谱的相关系数;并将其映射为灰度值,构建了点阵的相关系数成像。结果表明,相关系数成像较好地反映了参考谱所代表的生化成分的分布;DNA谱与组织中其他成分谱的相关性很小,因此DNA谱的相关系数成像能够直接地反映成像区域DNA的分布,可信度尤其高。该研究结果为进一步研究乳腺肿瘤的拉曼诊断方法奠定了一定基础。     

云南祖母绿中包裹体的拉曼测量

拉曼光谱是迅速发展起来的物理谱学分析技术,它是对物质结构的分子特征的测量,不同物种由于分子基团不同,结构不同,其拉曼谱特征不同。据此可以获取有用信息,达到测量、鉴定的目的。拉曼光谱仪的应用特点是适用于任意形状的样品：无损、快速、准确;用共焦显微拉曼不仅可以进行微区原位分析,还可以对样品表面下的微小包体测量。本文报道了对云南祖母绿中包体的测量,结果表明包裹体是锐钛矿型的ＴｉＯ２,而不是以往通过化学成份、晶体形态分析所认为的金红石。     

单个活态细胞显微激光拉曼散射光谱处理方法研究

单细胞激光共焦拉曼散射光谱由于受扫描条件、样品自身浓度以及样品分子组成等因素的影响,其谱线信噪比较低、荧光背景有时较明显从而导致谱线质量较差.本文主要针对活态单细胞的拉曼光谱进行谱线预处理技术研究用以提高谱线的信噪比、灵敏度及降低荧光背景干扰.首先是宇宙射线的去除,之后进行谱线的归类,这是提高谱线灵敏度的关键步骤;其次...     

显微拉曼光谱在宝石鉴定中的应用

探讨了用显微共焦拉曼光谱仪鉴定宝石的可行性、可靠性。结果表明,根据对宝石本体的拉曼测量很容易识别真假宝石。而用显微共焦系统对微小包裹的测量可提供宝石是天然或人造的信息,甚至可追踪天然宝石的产地。我们还注意到,与拉曼谱同时记录到的光荧光谱也是有关样品的珍贵信息,有时也可据此判明宝石是天然的还是人工合成的     

Effect of Mg/Co on the properties of CdS thin films deposited by spray pyrolysis technique

Mg, Co doped and (Mg, Co) co-doped CdS thin films were prepared using chemical spray pyrolysis method. It is observed from the X-ray diffraction study that the deposited film exhibit cubic phase of CdS with preferred orientation along the (111) plane and incorporation of Mg and Co has been confirmed form energy dispersive analysis and XPS analysis as well. The doped and codoped CdS thin films exhibit 1LO and 2LO vibrations as confirmed by Raman spectrum. The core level XPS spectra ensures the incorporation of doping elements precisely. The morphological variations due to the incorporation of Co and Mg in CdS thin films have been observed by FE-SEM. The particle sizes and crystalline nature have been revealed from HRTEM images and corresponding SAED patterns. The co-doped CdS thin films show a significant shift blue in absorption spectrum. Improved magnetic properties have been observed for the co-doped CdS thin films.     

锡石振动光谱特征与矿物成因类型

以芙蓉矿田个别矿床为例,研究了锡石的振动光谱和成因之间的关系。芙蓉矿田锡石中含有一定量的Fe, Mn, Ti, Nb和Ta等元素。X光粉晶衍射分析得出锡石晶胞体积平均为nm3量级,明显比其他成因类型的锡石晶胞体积大,主要为锡石—硫化物型。锡石样品红外光谱中4个本征峰的相对强度表明矿田中锡石的红外光谱主要为变形谱,进一步表明芙蓉矿田锡石成因以锡石—硫化物型为主。锡石拉曼光谱中A1g峰频率为632 cm-1左右,与锡石—硫化物型接近,并且锡石中的Nb和Ta含量越高,A_1g峰向低频方向的频移越大。A_1g作为全对称伸缩振动模式是锡石以及同结构类型的AO₂氧化物的特征峰,锡石中的杂质元素将会影响它的拉曼频率。结合前人的研究结果认为锡石样品激光拉曼光谱中A_1g峰的拉曼频率对其成因有指示意义。拉曼光谱的测试结果与锡石晶胞参数和红外光谱分析的结果一致。结合锡石晶体化学特征和振动光谱特征对矿物成因研究有一定的参考意义。     

Range‐independent background subtraction algorithm for recovery of Raman spectra of biological tissue

An important requirement for the use of Raman spectroscopy for tissue diagnostic applications is an appropriate algorithm that can faithfully retrieve weak tissue Raman signals from the measured raw Raman spectra. Although iterative modified polynomial‐fitting‐based automated algorithms are widely used, these are sensitive to the choice of the fitting range, thereby leading to significantly different Raman spectra for different start and stop wavenumber selection. We report here an algorithm for automated recovery of the weak Raman signal, which is range independent. Given a raw Raman spectrum and the choice of the start and the stop wavenumbers, the algorithm first truncates the spectrum to include the raw data within this wavenumber range, linearly extrapolates the truncated raw spectrum beyond the points of truncation on the two sides by using coefficients of linear least‐square fit, adds two Gaussian peaks of appropriate height and width on the extrapolated linear wings on either side and then iteratively smoothens the data with all these add‐ons such that the smaller of the ordinate values of the smoothed and the starting raw data serve as the input to each successive round of iterative smoothing until the added Gaussian peaks are fully recovered. The algorithm was compared with the modified polynomial‐based algorithms using mathematically simulated Raman spectrum as well as experimentally measured Raman spectra from various biological samples and was found to yield consistently range‐independent and artifact‐free Raman signal with zero baseline. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

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1304和1336 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。     

共聚焦显微拉曼光谱研究碱处理对稻秸发酵制沼气的影响

碱水解法以其方便高效成为稻秸发酵制沼气中广泛采用的化学预处理方法,但是碱水解对于稻秸细胞壁中高聚物成分及其空间致密交联结构的作用机理有待深入研究。采用共聚焦显微拉曼光谱和透射电镜研究了NaOH碱处理对稻秸厌氧发酵产沼气的影响。首先对未处理稻秸和碱处理稻秸进行微米级空间分辨率的拉曼光谱面扫描,然后对这两类样本进行主成分分析,发现累计贡献率达99%的前两个主成分空间中两类样本分别呈射线状分布,两类样本分界线清楚表明碱处理导致稻叶组织的拉曼光谱响应特性发生了明显变化;进一步分析前两个主成分的载荷图,发现拉曼峰1 739,1 508和1 094 cm-1是影响主成分的重要谱带,而这三个拉曼峰分别归属于半纤维素、木质素和纤维素的拉曼散射效应;结合半纤维素、木质素和纤维素的拉曼特征峰和显微图像信息实现了组织细胞中三种成分的化学成像分析,发现碱处理破坏了稻叶组织中上述三种成分的致密空间结构,并使它们的含量明显减少,尤其是木质素。由此得出结论：共聚焦显微拉曼光谱可实现稻叶组织细胞中半纤维素、木质素和纤维素的无损检测,结合显微空间信息可实现稻秸中三种成分的化学成像分析,该研究有助揭示碱处理促进秸秆厌氧发酵产沼气的作用机理。     

A shifted‐excitation Raman difference spectroscopy (SERDS) evaluation strategy for the efficient isolation of Raman spectra from extreme fluorescence interference

A biochemical characterization of pathologies in biological tissue can be provided by Raman spectroscopy. Often, the raw spectrum is severely affected by fluorescence interference. We report and compare various spectra‐processing approaches required for the purification of Raman spectra from heavily fluorescence‐interfered raw spectra according to the shifted‐excitation Raman difference spectroscopy method. These approaches cover the entire spectra‐processing chain from the raw spectra to the purified Raman spectra. In detail, we compared (1) area normalization versus z‐score normalization, (2) direct reconstruction of the difference spectra versus reconstruction of zero‐centered difference spectra and (3) collective baseline correction of the reconstructed spectra versus piecewise baseline correction of the reconstructed spectra and, finally, (4) analyzed the influence of the shift of the excitation wavelength on the quality of the reconstructed spectra. Statistical analysis of the spectra showed that – in our experiments – the best results were obtained for the z‐score normalization before subtraction of the normalized spectra, followed by zero‐centering of the difference spectra before reconstruction and a piecewise baseline correction of the pure Raman spectra. With our equipment, a wavelength shift from 784 to 785 nm provided reconstructed spectra of best quality. The analyzed specimens were different tissue types of pigs, tissue from the oral cavity of humans and a model solution of dye dissolved in ethanol. © 2015 The Authors. Journal of Raman Spectroscopy published by John Wiley & Sons Ltd.