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。     

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。     

拉曼光谱在血红蛋白结构及功能研究中的应用进展

血红蛋白发挥多种重要生理功能,但对其结构及功能的认识尚不能满足疾病诊治的需求。拉曼光谱在血红蛋白结构及功能研究中具有很大应用潜力,不但可以检测血红蛋白中血红素及其周围分子结构变化,还可以反映血红蛋白反应动力学具体过程。同时,血红蛋白拉曼光谱在疾病状态下异常血红蛋白检测,血氧饱和度定量测定及血液代用品的高铁血红蛋白含量检测中突显优势。本文综述了拉曼光谱在血红蛋白结构及功能领域中的研究,简述了拉曼光谱在一些病变血红蛋白诊断中的研究进展,分析了影响血红蛋白拉曼光谱检测的因素,以促进拉曼光谱技术在血红蛋白结构和功能研究中的应用。     

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。     

牛血红蛋白与纳米雄黄相互作用的光谱研究

采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱研究牛血红蛋白(bovine hemoglobin,简称BHb)与纳米雄黄的相互作用。从紫外-可见吸收光谱可观察到,随着纳米雄黄浓度的增加,牛血红蛋白406 nm附近的特征Soret吸收带红移至413 nm,且强度逐渐降低。强度的降低表明纳米雄黄可能使部分血红素辅基逐渐从它们的键腔中脱离出来。特征峰位的红移推测为纳米雄黄中的砷结合了血红蛋白中的氧,诱导血红蛋白脱氧,变成脱氧血红蛋白,其构象由R态转变成T态。由荧光光谱研究可以得出随着纳米雄黄浓度的增加,牛血红蛋白338 nm处的荧光强度逐渐减弱,Stern-Volmer方程分析表明,纳米雄黄静态猝灭牛血红蛋白的内源荧光。紫外-可见吸收光谱与荧光光谱的计算结果均表明,牛血红蛋白与纳米雄黄的结合常数k的数量级达到109。     

ZnO纳米棒的拉曼和发光光谱研究(英文)

本文对采用湿化学方法合成的ZnO纳米棒样品的拉曼光谱和发光光谱进行了研究。由扫描电镜结果可知,合成的ZnO纳米棒具有很好的尺寸发布均匀性,直径在30 nm左右,长度大于1微米。采用显微拉曼光谱技术,得到了632.8 nm波长激发的拉曼光谱,并和体相样品的拉曼光谱进行了对比分析;由325 nm激光波长激发得到的荧光光谱可知样品具有很好的紫外发光性质。     

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...     

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。     

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。     

四苯基卟啉及其金属配合物在溴化银胶体上的表面增强喇曼光谱研究

研究了四苯基卟啉（H2TPP）及其金属配合物（AgTPP和MgTPP）在AgBr胶体上的表面增强喇曼光谱（SERS）。SERS光谱表明,吸附在ArBr胶体粒子表面的MgTPP和H2TPP分子分别发生银离子交换和银配位反应生成AgTPP,这种表面反应可能与激光照射有关。AgTPP分子在胶体粒表面的吸附导致卟啉大环的非平面化,使v8振动（M－N键伸缩振动）向高波数方向移动近10cm^-1。632.8nm激发下的表面喇曼谱以化学增强为主,而488.0nm激发下表面喇曼谱除化学增强效应外,还存在共振增强效应。     

Multiexcitation Raman Spectroscopy in Identification of Chinese Jade

The high-fluorescence background of jade creates a great impact on the Raman spectra measurements that impedes their application in jade analysis and treatment, particularly with ancient jade. The five most important materials of Chinese ancient jade are amphibole, serpentine, turquoise, agate/chalcedony, and anorthite-zoisite (Dushan jade). This study comparatively analyzed the Raman spectra of different wavelengths' excitation light sources (514.5 nm, 632.8 nm, 785 nm) in identifying these Chinese jades, and this article discusses the most applicable ones to the analysis of different jade materials. The results show that although 632.8 nm He-Ne laser is appropriate for turquoise jades, generally speaking, Raman spectra produced by the 785 nm semiconductor laser and the 632.8 nm He-Ne laser are better for most kinds of jades than the spectra produced by the 514.5 nm argon ion laser, and both of them can be effectively used jointly in research by nondestructive phase analysis of Chinese ancient jade.     

低温下单壁碳纳米管拉曼光谱温度效应研究

在单壁碳纳米管的低温拉曼光谱测量过程中,发现径向呼吸模(RBM)和正切拉伸模(GM)的拉曼频移在低温下的温度效应和在高温时的温度效应存在着很大的区别,在低温下拉曼光谱的频移和温度并不呈线性关系。而且,在温度为210K时,单壁碳纳米管内部的振动结构可能发生了变化。在低温下单壁碳纳米管拉曼峰的强度的变化是不可逆的。     

Er-Y共掺杂ZrO2的Raman光谱和Er3+的荧光光谱

采用柠檬酸溶胶凝胶法制备Er-Y共掺杂的具有单斜、四方和立方结构的ZrO2基复合氧化物．用XRD和Raman对复合氧化物结构和不同晶相环境中Er3+的荧光光谱进行了表征．结果表明，掺杂Er3+在三种不同晶相Y-ZrO2中表现出不同的荧光特征．随着基体ZrO2由单斜相逐渐向四方和立方相转变，其荧光谱峰位置对称性提高，峰分裂数减少，谱带逐步向单峰转变．在632.8 nm激发下的Raman图谱有Er3+的荧光干扰，在514.5 nm下则以荧光光谱为主体，不能获得Raman信号，在325 nm激发下无荧光干扰．XRD和紫外Raman二种方法对物相表征结果的差别是由于样品体相和表面不一致，表层容易生成比内层结构对称性更低的物相造成的．     

粗糙银电极上高铁血红素的非共振表面增强拉曼光谱研究

以632.8nm为激发线,研究了高铁血红素的非共振表面增强拉曼光谱。结果表明,高铁血红素的氧化和还原状态的拉曼谱图以B_(1g)振动模式为主;血红素以丙酸侧基直接吸附于电极表面,叶啉环则以垂直于电极表面的形式存在。B_(1g)振动模式v_(15)对血红素中心铁的氧化还原状态十分敏感,被指认为非共振条件下血红素氧化还原状态的特征谱峰。     

Raman scattering and luminescence of yttria nanopowders and ceramics

We have studied Raman scattering in yttria nanopowders and ceramics that was excited by radiation at wavelengths of 514.5 and 632.8 nm. We show that, in undoped nanopowders and cubic phase of doped yttria ceramics, only the Raman scattering by phonons is observed, with no other Raman scattering centers having been revealed. In nanopowders of the monoclinic phase, we have observed an additional Raman line with a Raman shift of 1093 ± 4 cm^?1. If all the objects under investigation are excited by the radiation at a wavelength of 514.5 nm, their spectra exhibit four series of photoluminescence lines, two of which (at λ = 521–523 and 538–564 nm) are emitted by Er³⁺ ions, “impurity” dopants, while the other two lines (at λ = 607–635 and 644–684 nm) are emitted by intrinsic centers. Under excitation by the radiation at a wavelength of 632.8 nm, only a series of bands at λ = 644–684 nm is emitted. In addition to these photoluminescence bands, neodymium-doped ceramics show photoluminescence bands of Nd³⁺ ions. We have shown that intrinsic luminescence centers, which occur in all the examined specimens, are capable of acting as acceptors with respect to neodymium ions excited to the upper laser level.     

以PAA为模板制备SERS基底及对三聚氰胺的检测

采用热蒸镀的方法直接在多孔氧化铝(porous anodic alumina,PAA)模板上蒸镀几微米的银膜,然后在HCl溶液中溶解掉模板,得到表面具有纳米尺度规则结构的银膜作为表面增强拉曼散射(surface-en-hanced Raman spectra,SERS)基底,并在该基底上测量了吡啶溶液(0.01 mol.L-1)的增强拉曼光谱,发现平均增强因子大于105。与直接在载玻片上蒸镀的银膜相比,具有纳米尺度规则结构银膜的增强效果提高了30倍。改变激发光功率测量吡啶的拉曼光谱,和普通拉曼散射一样,增强拉曼光谱的峰值强度随激发光强度线性变化,并在该基底上测量了三聚氰胺的拉曼光谱,发现在1 mW的激发功率下对于三聚氰胺的检出限为2.5 mg.L-1。     

High‐resolution Raman imaging reveals spatial location of heme oxidation sites in single red blood cells of dried smears

Raman confocal microscopy with 488 nm excitation wavelength supported with atomic force microscopy (AFM), scanning near‐field optical microscopy (SNOM) and UV–Vis spectrometry was used to investigate air‐dried erythrocytes (red blood cells, RBCs) in whole human blood smears. The central internal part of the cell was dominated by the laser‐induced O₂ dissociated oxyHb form as evidenced by the Fe²⁺ marker band appearing at 1356 cm⁻¹. The existence of a thin outer layer of hemoglobin in the periphery of RBCs was assigned to hemichrome. Evidence for hemichrome includes the oxidation state marker band appearing at 1376 cm⁻¹, the absence of FeO₂ band at 570 cm⁻¹ and a UV–Vis spectrum consistent with hemichrome. This is the first time that distributions of Fe²⁺/Fe³⁺ hemes inside the single RBC have been reported. The outer layer formation of hemichrome was additionally studied when RBCs were in contact with leucocytes and carotenoids of blood plasma. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

γ-Al_2O_3高温相变的激光Raman光谱研究

通过不同波长的Raman激发光对γ-Al2O3的高温相变过程进行了研究。发现用632.8 nm激发光测得的位于1175、1241cm-1和1370、1400cm-1,对应于514.5 nm激发光时位于4808、4875cm-1和5003、5033cm-1的谱峰均是Al2O3中杂质的荧光光谱。较低波数的二个谱峰与θ-Al2O3有关,而较高波数的二个谱峰与α-Al2O3有关。随着焙烧温度升高,从800℃开始γ-Al2O3逐渐向θ-Al2O3和α-Al2O3转变,θ-Al2O3的谱峰强度在1100~1200℃焙烧时最大,当温度继续升高到1250℃全部转变成α-Al2O3,并且Al2O3的相变是从表层开始的。