非正常形态红细胞对拉曼光谱判别的影响

血红细胞对环境敏感,细胞形态很容易发生改变,皱缩甚至形成棘形。文章应用光镊拉曼光谱技术俘获、收集来自健康个体和地中海贫血患者的正常形态、一般皱缩和棘形红细胞的拉曼光谱,从平均光谱、主成分分析等方法分析不同形态红细胞的光谱差异与胞内Hb的变化,及其对光谱诊断分析的影响。结果发现,在正常的生理环境下,红细胞发生皱缩甚至形成棘形细胞并不影响光谱判别分析。     

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。     

pH值对多类人地贫红细胞作用的拉曼光谱研究

地中海贫血是一种发病率高,影响大的血液疾病。以往对地中海贫血的检测方法繁琐,耗时较长。通过对酸、碱pH环境下不同种类地贫红细胞和正常红细胞拉曼光谱的对照,发现在酸性条件下,α-地贫和β-地贫的拉曼谱具有不同的特征：表征氧合血红蛋白的特征峰谱带在β-地贫下强度升高甚至完全取代脱氧血红蛋白的特征峰;β-地贫红细胞膜的链间侧向相互作用序参数较正常红细胞膜的小,且其S_lat值与正常相比减小的比例随贫血程度的不同而不同,而α-地贫的S_lat值与正常红细胞膜的值相当。结果显示,可以基于pH作用的拉曼光谱测定方法,用于协助对地中海贫血的快速诊断。     

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。     

拉曼光谱分析人类单个血小板的类胡萝卜素

应用拉曼光镊对人的单个血小板细胞(Plt)进行拉曼光谱收集与分析.拉曼信号显示,人类血液成分中,血小板的类胡萝卜素浓度最高.虽然类胡萝卜素在人类血小板中普遍存在,但是单个血小板之间差异极显著,且与血小板的脂类物质、蛋白质含量没有相关性.血小板激活过程引起蛋白质拉曼光谱的变化,而类胡萝卜素基本没有变化;常温(25℃)保存...     

浓醪乙醇发酵的单细胞拉曼光谱表征

应用激光镊子拉曼光谱技术收集500L发酵罐中木薯淀粉浓醪乙醇发酵过程底物、产物及酵母单细胞的拉曼光谱,以期从单细胞水平为乙醇发酵提供新的认识。结果显示:1)拉曼光谱可以实时监测浓醪乙醇发酵过程底物与产物的变化;2)酵母细胞胞内物质的变化存在类似于产物变化的前发酵期、主发酵期和后发酵期3个阶段,但出现的时间要比产物变化晚约4h;3)为适应浓醪发酵环境,酵母细胞的生理状态和胞内物质在不断地进行调整,随着环境乙醇浓度的升高,酵母细胞在胞内累积蛋白质和脂类物质,蛋白质二级结构逐渐变为以无规则卷曲为主;4)发酵后期,酵母细胞在胞内累积大量的嘌呤类物质,但细胞间含量存在异质性。上述结果表明,单细胞拉曼光谱技术提供了一种研究微生物发酵的新方法,可从新的角度获知乙醇发酵过程酵母细胞内外的变化信息。     

心肌梗死患者红细胞的光镊拉曼光谱

利用激光光镊拉曼光谱系统,测定了健康者红细胞和心肌梗死患者的红细胞拉曼光谱,研究其拉曼光谱之间存在的差异性,探讨其红细胞内容物的改变情况及其变化机理,为疾病的诊断提供一种新的、快速简便的光谱分析手段,为临床诊断提供有力的实验依据.     

喇曼光镊分析血红细胞的携氧能力

应用喇曼光镊系统结合气体循环供给装置,收集了不同氧合状态的单个红细胞的喇曼光谱,分析了激光功率对氧合状态分析的影响.选择氧合态和去氧态的对比及区分指标,并运用该指标分析了不同保存时间、不同健康状态红细胞的携氧能力.结果发现:较强功率的激光照射细胞会导致其亚铁血红素凝集特征峰1248、1371cm-1升高;I1638/I1547比值是区分氧合态与去氧态的良好标志;经较长时间保存的红细胞氧合能力增强,但去氧能力没有显著变化;而α-地中海贫血HbH-CS患者的红细胞氧合能力比正常对照的强,但其去氧能力较差.从而表明喇曼光镊可以快速灵敏地分析红细胞的氧合能力,评价其携氧功能.     

喇曼光镊分析血红细胞的携氧能力

应用喇曼光镊系统结合气体循环供给装置,收集了不同氧合状态的单个红细胞的喇曼光谱,分析了激光功率对氧合状态分析的影响.选择氧合态和去氧态的对比及区分指标,并运用该指标分析了不同保存时间、不同健康状态红细胞的携氧能力.结果发现：较强功率的激光照射细胞会导致其亚铁血红素凝集特征峰1 248、1 371 cm－1升高|I1 638/I1 547比值是区分氧合态与去氧态的良好标志|经较长时间保存的红细胞氧合能力增强,但去氧能力没有显著变化|而α-地中海贫血HbH-CS患者的红细胞氧合能力比正常对照的强,但其去氧能力较差.从而表明喇曼光镊可以快速灵敏地分析红细胞的氧合能力,评价其携氧功能.     

激光拉曼光谱分析氢同位素的应用

拉曼光谱作为一种物质结构和成分分析的测试手段而被广泛应用.介绍分析了激光拉曼光谱法用于氢同位素分析的可行性,并综述介绍了国内外研究人员利用激光拉曼光谱在氚参与的放射反应监测分析、氢同位素定性检测、定量分析方法研究等方面开展的工作.     

多道激光Raman光谱检测系统

设计了一种多道激光Ｒａｍａｎ光谱检测系统,由Ａｒ＾＋激光器、外光路、多色仪和光学多道分析仪（ＯＭＡⅡ）组成,通过对ＣＣｌ４、Ｃ６Ｈ６、Ｃ６Ｈ１２的Ｒａｍａｎ光谱的检测表明,与单道激光Ｒａｍａｎ光谱检测系统相比,多道系统大大缩短记录Ｒａｍａｎ光谱的时间,但每道的积分时间可延长至１０－５０ｓ,将多道探测器的工作温度降低到５℃,可获得信噪比高、灵敏度高、质量好的Ｒａｍａｎ光谱。采用微分软件处理Ｒａｍａｎ     

利用显微拉曼光谱和光谱成像技术分析指纹残留物的研究

利用共聚焦显微拉曼光谱技术,对玻璃片上的油脂指纹进行分析研究。根据其特征峰位置和数目将样品进行分类,并对特征峰所对应的分子振动基团进行指认。在此基础上,对玻璃片上的油脂指纹进行拉曼光谱成像,从而获得油脂指纹纹线物质在空间上的分布情况。实验结果表明,共聚焦显微拉曼光谱技术可以区分不同成分的指纹残留物,拉曼成像技术可以同时获得指纹的图像和物质成分,对于油脂指纹的提取和分析有广阔的应用前景。     

聚合物分散液晶的制备及拉曼光谱分析

用溶致相分离的方法制备了以PMMA为基体的四种不同配比的聚合物分散液晶(PDLC),四氢呋喃为引发剂,并且通过傅立叶拉曼光谱仪对其进行检测,分析其光谱,观察各单体混合前后性质的变化,鉴别聚合物分散液晶的物质构成。此外,在指定的组分前提下,根据液晶最强峰与PMMA特征峰的相对强度拟合曲线得出PDLC中液晶与PMMA的质量百分比,为下一步研究聚合物分散液晶系统的光折变特性提供指导。     

微过氧化酶的共振拉曼和表面增强拉曼光谱研究

采用电化学、共振拉曼和表面增强共振拉曼光谱研究了溶液态和吸附态微过氧化酶－１１（ＭＰ－１１）的电子传递及溶液和界面结构特征。结果表明,ＭＰ－１１在溶液中中心血红素铁以六配位状态存在,吸附于粗糙银电极表面时,则因ＭＰ－１１分子的重新取向而部分转化为五配位状态,氧化还原反应进一步促进这种配位状态的转化,并且配位状态也直接影响ＭＰ－１１的氧化还原性质。     

蒜氨酸和甲基蒜氨酸的红外及拉曼光谱研究

利用傅里叶红外光谱和共聚焦显微拉曼光谱技术,比较分析了大蒜主要功能活性成分前体蒜氨酸和甲基蒜氨酸粉末纯品的红外和拉曼谱。在3 200～2 800 cm-1和1 700～200 cm-1波段检测到显著的红外和拉曼吸收峰,其中蒜氨酸在3 080,1 617,1 582,1 496,1 418,1 342,1 301,919 cm-1处有8个较强的红外吸收峰,以及在3 088,1 636,1 404,1 290,1 051,790,745,693,588 cm-1处有9个较强的拉曼振动峰,可作为蒜氨酸的特征峰;甲基蒜氨酸在1 644,1 481,1 395,1 370,1 233,1 068,1 004,892 cm-1处有8个较强的红外吸收峰,以及在1 644,1 310,1 073,1 011,998,893,846,702,676 cm-1处有9个较强的拉曼振动峰,可作为甲基蒜氨酸的特征峰。蒜氨酸和同系物甲基蒜氨酸的红外及拉曼光谱具有明显差异,红外及拉曼光谱技术为蒜氨酸及其同系物的快速、 简便的分析提供了方法。     

Raman Spectroscopy for Protein Analysis

Abstract

Proteins are essential parts of organisms and participate in virtually every process within cells. Raman spectroscopy can be a powerful tool for the characterization of modified amino acids and proteins. In addition to the potential for quantitative results, it offers the advantage of not requiring any sample preparation. This review focuses on applications for protein analysis, published in the period 2010–2014.     

掺杂对碳纳米管拉曼光谱及场发射性能的影响

采用高温热解法在860℃分别制备出了镓、氮以及硼和氮掺杂的碳纳米管,提纯后利用丝网印刷工艺分别将它们制备成薄膜,并测试了它们的拉曼光谱与场发射性能。测试结果表明,掺杂纳米管的缺陷密集度比纯碳纳米管明显增大,而它们的场致电子发射性能则与掺杂元素的性质密切相关。镓和氮掺杂的纳米管均具有非常优异的场发射性能,而硼和氮共掺杂的纳米管的场发射性能很差。掺杂引起碳纳米管费米能级附近能态密度的变化及功函数的降低是其具有优异场致电子发射性能的主要原因。