傅里叶变换红外光谱在胃癌淋巴结转移诊断中的应用研究

观察傅里叶变换红外光谱技术无创、原位、快速诊断胃癌淋巴结转移的可行性。联合使用衰减全反射探头及傅里叶变换红外光谱仪测量新鲜离体胃周淋巴结红外光谱,发现每条光谱在吸收波长3 000～1 000 cm-1之间循序出现13条谱带,依据病理检测结果将淋巴结分为转移组及非转移组,比较两组淋巴结红外光谱的峰位和相对峰强等指标结果,最后进行标准统计学分析。36例胃癌患者,共检测淋巴结720枚,其中转移性淋巴结180枚,未转移540枚;与非转移淋巴结相比,转移淋巴结红外光谱有如下特征：(1)与核酸相关的峰强比I_{1 240}/I_{1 460}(p=0.015)和I_{1 080}/I_{1 460}(p=0.034)显著升高,提示转移淋巴结细胞的核酸含量增多;(2)与蛋白相关的I_{1 640}/I_{1 460}(p=0.001)和I_{1 546}/I_{1 460}(p=0.027)峰强比值升高,表明转移淋巴结组织的蛋白质含量明显升高;(3)与脂类相关的I_{2 855}/I_{1 460}和I_{1 740}/I_{1 460}显著降低(p＜0.001),提示癌组织脂类含量相对减少;(4)I_{1 160}/I_{1 460}(p=0.023)显著降低,表明恶性细胞糖类物质的减少。研究结果显示,傅里叶变换红外光谱分析技术有望成为术中原位、在体和快速诊断胃癌淋巴结转移的新方法。     

甲状腺癌的傅里叶变换红外光谱研究

应用傅里叶变换红外光谱仪,测定了17例甲状腺癌和23例良性甲状腺疾病术中新鲜离体组织的红外光谱。通过用统计学方法对比分析,发现甲状腺良恶性组织的傅里叶红外光谱之间存在明显差异,其中恶性肿瘤光谱有以下特征：(1)甲状腺癌组织的酰胺Ⅰ带明显红移(P<0.01),酰胺Ⅱ带却出现蓝移(P<0.05),癌组织光谱中I_{1 640}/I_{1 460}和I_{1 640}/I_{1 550}较良性组织明显升高(P<0.01),说明恶性肿瘤不仅蛋白质结构上发生了变化,蛋白质的量化上也有明显变化;(2)与脂类相关的2 955, 2 920, 2 870, 2 850和1 740 cm-1谱带出现概率明显变低,表明癌组织的脂类相对含量降低;(3)与核酸相关的1 241 cm-1谱带明显蓝移至(1 238.29±2.87)cm-1 ,I_{1 080}/I_{1 460}较良性肿物组织有升高(P<0.05),表明癌组织中磷酸二酯基团中PO₂增加,因为在癌细胞分裂增生加快,细胞核内DNA含量增加。研究结果表明,红外光谱有望成为术中快速诊断甲状腺恶性肿瘤的主要方法。     

FTIR光谱法整体评价蜂王浆新鲜度的研究

测定了在不同温度下经过不同时间贮存后的蜂王浆的FTIR光谱,以新采收蜂王浆的红外谱图为参考标准谱,利用光谱比对软件进行了一系列的相关分析。结果表明：不同贮存条件下的蜂王浆红外光谱图中酰胺Ⅰ带(1 700～1 600 cm-1)波段的相关系数和相对峰强度I_{1 647}/I_{1 541},I_{1 647}/I_{1 409},I_{1 647}/I_{1 247}和I_{1 647}/I_{1 054}都随着蜂王浆贮存时间延长和温度升高而降低,且与贮存时间存在着良好的线性关系,变化幅度顺序为28＞16＞4＞-18 ℃。因此,初步选定红外光谱图中酰胺Ⅰ带的相关系数和4个相对峰强度(I_{1 647}/I_{1 541},I_{1 647}/I_{1 409}、I_{1 647}/I_{1 247}和I_{1 647}/I_{1 054})作为新鲜度的评价指标,相关系数的阈值设定为0.910 0,4个相对峰强度的阈值分别设定为1.744,2.430,3.345和1.412。只要有1个或多个指标低于相应的阈值,可初步判定此蜂王浆是不新鲜的。该方法利用FTIR光谱法并结合计算机辅助解析技术能从宏观上、整体和快速地评价蜂王浆的新鲜度。     

5-氟尿嘧啶诱导结肠癌细胞系SW 620凋亡的傅里叶变换红外光谱研究

探索红外光谱监测肿瘤细胞凋亡的可行性及初步分析。采用结肠癌细胞系SW620作为诱导细胞模型,MTT法确定最优5-FU诱导浓度, 无血清饥饿培养协同细胞周期阻滞在G1和S期,傅里叶显微红外光谱仪(FTIR) 联合流式细胞仪(FCM)对SW 620细胞和凋亡的SW 620细胞12 h、早期凋亡(24 h)和晚期凋亡(48 h)的峰位、相对峰强等指标进行比较分析。光谱分析结果显示SW 620对比凋亡细胞有以下特征：(1)与脂类相关谱带1 740 cm-1相对峰强比I_{1 740}/I_{1 460}明显降低(p<0.05),表明凋亡细胞中脂类相对含量增多。(2)与氨基酸残基相关谱带1 410 cm-1,I_{1 460}/I_{1 460}在凋亡早期和晚期明显升高(p<0.05), 与丝、苏氨基酸相关谱带1 120 cm-1 向高波数移动,I_{1 120}/I_{1 460}明显升高(p<0.05),表明凋亡细胞中DNA双螺旋解链,氨基酸残基增多。(3)DNA的反对称伸缩1 240 cm-1向高波数移动,表明凋亡细胞中核酸分子构象发生改变。(4)与核酸多糖1 040 cm-1相关谱带在凋亡的24和48 h出现,向高波数移动,I_{1 040}/I_{1 460}在凋亡晚期降低(p<0.05)。初步研究结果表明傅里叶变换红外光谱分析可能成为实时无创监测肿瘤化疗的有效方法。     

胆管癌新鲜离体组织的傅里叶变换红外光谱研究

该研究探讨了运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对胆管癌进行术中原位、无创和快速诊断的可行性。联合应用傅里叶变换红外光谱仪和衰减全反射(ATR)探头,测定了26例胆管癌和43例良性胆管疾病新鲜离体组织的红外吸收光谱,发现每条光谱在3 800～1 000 cm-1之间循序出现了12个谱带。测量各个谱带的峰位、峰强和峰面积值,然后计算出各谱带的相对峰强和相对峰面积比值,最后进行标准统计学分析。比较胆管癌与良性胆管组织的光谱发现有以下特征：(1)2 925 cm-1谱带明显地向低波数移位(P=0.033);(2)峰强比I_{1 083}/I_{1 460}(P=0.005)和峰面积比S1 083/S_{1 460}(P=0.001),S_{1 240}/S_{1 460}(P=0.025)明显升高,说明癌组织中核酸相对脂类含量明显增加;(3)峰强比I_{1 550}/I_{1 083}(P=0.000)和峰面积比S_{1 550}/S_{1 083}(P=0.000)明显下降,提示蛋白质相对核酸的含量下降。研究结果表明,FTIR有望成为一种术中原位、在体和快速诊断胆管癌的新方法。     

红外光谱法测定杉木/聚丙烯复合材料中木粉和塑料含量

木塑复合材料(wood plastic composites, WPCs)中木材和塑料的配比影响其性能和价格,传统的热化学方法尚不能快速准确地测定WPCs中木塑配比。为探究红外光谱法定量分析WPCs中木粉和塑料的可行性,以杉木、聚丙烯(PP)以及各种添加剂为原料,经过木粉改性、混料和挤出造粒制备出13种不同杉木含量(9.8%～61.5%)的WPCs。采用KBr压片法对制得的样品进行红外光谱分析,通过对比WPCs、杉木、PP以及其他添加剂的红外谱图,确定杉木特征吸收峰为1 059,1 033和1 740 cm-1,1 377,2 839和841 cm-1表征PP特征峰。建立木粉含量、PP含量和二者特征吸收峰峰高比之间的相关关系,结果表明,木粉含量与I_{1 059}/I_{1 377}和I_{1 033}/I_{1 377}之间均存在极强的线性相关,R2分别为0.992和0.993,PP含量与I_{1 377}/I_{1 740}和I_{2 839}/I_{1 740}之间存在高度线性相关,R2分别为0.985和0.981,形成了杉木/PP复合材料中木粉和PP含量的红外光谱定量分析方法,木粉含量预测方程依次为y=53.297x-9.107和y=55.922x-10.238,PP含量预测方程依次为y=6.828 5x+5.403 6和y=8.719 7x+3.295 8。方法精密性和准确性检验表明,方法可重复性强、准确度高,木粉与塑料含量预测平均相对误差约为5%,与传统热化学方法相比,预测精度有较大提高,更重要的是红外光谱法操作更为简便。该研究为杉木/PP复合材料中木粉及塑料含量的测定提供了一种简便、快速、准确的方法。     

豚鼠原发性骨关节炎的关节软骨显微傅里叶变换红外光谱研究

应用显微傅里叶变换红外光谱技术原位分析雌性Hartley豚鼠胫骨关节软骨的化学组成。红外光谱测定包含三种月龄(1月、2月和3月)和3个软骨层次(表层、中层和深层)。结果表明,随着月龄的增加,表层和中层FTIR光谱的主要吸收峰峰位红移,深层吸收峰先红移后蓝移。软骨中胶原蛋白、核酸和蛋白多糖的红外光谱具有如下特征：峰强比I_{1 657}/I_{1 548},I_{1 074}/I_{1 548}和I_{1 074}/I_{1 237}在软骨表层和中层随月龄递降,而在软骨深层2月龄的比值最低。结果符合关节软骨在不同退变阶段化学成分的变化规律,且显微光谱成像技术转化的各月龄胫骨平台二维图像高度符合相应的病理描述。初步研究显示,显微FTIR技术可原位分析不同层次软骨组织的分子组成,能为研究软骨疾病的发病机理提供可靠信息。     

正常人体甲状腺体表傅里叶红外光谱图的特征分析

应用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)并联合衰减全反射(ATR)探头经体表方式测定120名健康受试者的双侧甲状腺,由此获得240张正常人体甲状腺体表傅里叶红外光谱图;通过分析比较正常人体左右两侧甲状腺体表红外光谱12个谱带的峰位、相对峰强及半高宽等35个FTIR光谱参数以探讨双侧甲状腺体表红外光谱有无差异;同时明确甲状腺体表红外光谱中蛋白质、脂质、核酸和糖类等生物化学成分相应特征吸收峰的变异特征。结果表明：正常人体左右两侧甲状腺体表红外光谱图大体趋于一致,仅F_{1 640} P_{2 920} P_{1 040}和I_{2 920}/I_{1 460},4个光谱参数差别存在统计学意义;并计算得到一系列正常人体甲状腺体表傅里叶红外光谱特征谱带光谱参数的90%正常参考值范围及绘制出能充分代表正常人体甲状腺基本特征的标准平均红外光谱图,进一步为傅里叶变换红外光谱应用于临床甲状腺疾病诊断提供参考。     

直肠组织的高分辨魔角旋转核磁共振波谱研究

文章对6例直肠癌变及正常组织进行高分辨魔角旋转核磁共振波谱研究,结果显示直肠癌变和正常组织的核磁共振氢谱存在明显差异。这可以通过特征峰面积与0.88处峰积分面积的比值上的差异看出：（1）在化学位移0.75～1.55之间,癌组织各种氨基酸[缬氨酸,异亮氨酸,亮氨酸]与脂肪酸甲基的比值（I₂/I₁）,癌组织乳酸盐与脂肪酸甲基的比值(I₄/I₁)都明显增大。（2）在化学位移1.55～2.90之间,癌变组织中亮氨酸、赖氨酸、异亮氨酸与脂肪酸甲基的比值（I₇/I₁）, 谷氨酸、谷氨酰胺、缬氨酸、琥珀酸与脂肪酸甲基的比值((I₉+I₁₁)/I₁)、天冬氨酸与脂肪酸甲基的比值((I₁₂+I₁₄)/I₁)都较正常组织明显增大。（3）在化学位移2.90～3.49之间,癌变组织氨基酸与脂肪酸甲基的比值（I₁₅/I₁）、胆碱类与脂肪酸甲基的比值((I₁₆+I₁₇)/I₁)、牛磺酸与脂肪酸甲基的比值((I₁₈+I₁₉)/I₁)都较正常组织明显增大。（4）在化学位移3.49～4.50之间,其他代谢物与脂肪酸甲基的比值（I₂₀/I₁）,以及甘油基与脂肪酸甲基的比值（I₂₂/I₁）在癌变组织中都有增大的趋势。（5）化学位移4.5～10之间,癌变组织的核苷酸发生了变化,癌变组织的不饱和脂肪酸与脂肪酸甲基的比值（I₂₄/I₁）明显减小。（6）在化学位移-8～0.75之间,癌变组织的谱峰有减少的趋势。通过上述分析可知,通过癌变与正常组织代谢物NMR谱峰的差异,可以区分癌变和正常组织。说明核磁共振波谱技术可能发展成为一种诊断直肠癌的新方法。     

大鼠死后肺脏FTIR光谱变化与死亡时间的关系

应用傅里叶变换红外(FTIR)光谱分析大鼠死后肺脏组织随死亡时间推移的化学降解过程,为法医死亡时间推断提供新的研究方法。结果表明,随着死亡时间的推移,大鼠肺脏组织FTIR光谱的主要吸收峰峰位没有明显变化,而其峰高有明显差异：(1)与核酸有关的1080,1241cm-1谱带的峰强呈下降趋势。(2)酰胺Ⅰ(I₁₆₄₇),Ⅱ(I₁₅₄₁)峰强比随死亡时间推移下降。1338和1313cm-1处的吸收峰强略有升高。(3)1460, 1400,1170 cm-1的谱带没有明显变化趋势。(4)死亡72 h后,1120 cm-1处出现新的吸收峰,吸收强度随时间推移逐渐增高;这一结果表明FTIR光谱分析技术有望成为法医死亡时间推断的有效方法。     

荧光光谱成像技术结合主成分分析与Fisher判别快速鉴别肉苁蓉

为探究一种快速、可靠的肉苁蓉属中药材检测方法,实验采用荧光光谱成像技术结合模式识别方法对肉苁蓉属三种中药材：荒漠肉苁蓉、管花肉苁蓉和沙苁蓉进行鉴别研究。实验中发现肉苁蓉样品存在较显著的荧光特性,采集来自不同产地、不同批次以及不同超市购买的三种肉苁蓉属药材的40个样品的荧光光谱图像,对图像进行去噪、二值化处理后,根据光谱立方体绘制每个样本的光谱曲线,将所得450～680 nm波段范围内的光谱数据作为鉴别分析的研究对象,应用主成分分析法(PCA)对三种肉苁蓉的光谱数据进行降维处理,再结合Fisher判别方法对三种肉苁蓉进行鉴别。分别比较多元散射校正(MSC)、标准正态变量校正变换(SNV)以及一阶微分(FD)三种数据预处理方法对鉴别模型的影响,并根据主成分的累积贡献率和主成分因子数对判别模型效果的影响对主成分因子数进行优化。分析结果表明：一阶微分预处理后提取前四个主成分进行Fisher判别的鉴别效果最佳,PCA结合Fisher判别建立肉苁蓉属三种药材的判别模型原始判别的准确率达到100%,交叉验证的准确率达到95%。由此可见,利用荧光光谱成像技术结合主成分分析及Fisher判别对肉苁蓉属三种药材的鉴别分析是可行的,而且具有操作简便、快速、可靠等优点。     

ICP-AES测定肉苁蓉及其提取物中矿质元素含量

采用ICP-AES法测定两种肉苁蓉及其提取物中11种矿质元素,结果表明：肉苁蓉中Mn,K,Ca,Mg,Na含量（μg·g-1）显著高于管花肉苁蓉,分别为17.70,16 278.03,1 947.25,1 662.76,106.79;肉苁蓉50%甲醇提取物中Fe,Cu,P含量为水提物的1.5倍、2.4倍、1.1倍,Mn,Zn,K,P,Mg,Na含量为100%甲醇提取物的3.8倍、1.2倍、1.6倍、2.3倍、2.2倍、1.1倍;管花肉苁蓉50%甲醇提取物中Cu和P含量为水提物的1.6倍和1.2倍,Mn,Zn,K,P,Mg,Na,Al含量为100%甲醇提取物的2.0倍、1.6倍、1.6倍、1.4倍、1.8倍、1.2倍、1.2倍;肉苁蓉和管花肉苁蓉内矿质元素在50%甲醇中的溶出率分别是60.79%～83.10%和44.58%～83.84%,且Mn, Zn, K, P, Ca, Na, Al的溶出率显著高于水和100%甲醇提取。此研究为高效利用肉苁蓉药材中的矿质元素提供了科学依据。     

肉苁蓉醇提物的傅里叶变换红外光谱三级鉴定

采用傅里叶变换红外光谱结合二阶导数谱和二维相关红外光谱的三级鉴定技术对肉苁蓉的不同浓度醇提物药液和相应的药渣由表及里地进行了分析与评价研究.结果表明,用乙醇提取肉苁蓉活性成分的加工过程使苯乙醇苷类等活性物质在红外光谱上得以明显体现,并发现70％乙醇提取物中苯乙醇苷类等物质均高于其他浓度提取物.该技术从整体上揭示了乙醇萃...     

ICP-MS法分析不同种质荒漠肉苁蓉矿质元素分布特征

矿质元素是中药材品质评价的重要指标之一,与中药材功效物质合成及其功效的发挥密切相关,中药材矿质元素含量受其种质、采收时期、药用部位、产地等因素的影响。荒漠肉苁蓉是我国著名补益中药,也是药食同源类药材,其矿质元素含量越来越受到人们关注。应用ICP-AES法测定了黄花、白花、紫花三种类型荒漠肉苁蓉不同部位4种常量矿质元素和8种微量矿质元素含量。结果表明：(1)不同类型荒漠肉苁蓉均含有K、 Ca、 Mg、 Na、 Fe、 Mn、 Cu、 Zn、 Cr、 As、 Pb和Cd元素,但不同类型荒漠肉苁蓉矿质元素含量差异较大,黄花肉苁蓉矿质元素含量低于白花肉苁蓉和紫花肉苁蓉;白花肉苁蓉K、 Ca、 Mg、 Na、和Cu含量高于紫花肉苁蓉,而Zn、 Cr和Cd含量低于紫花肉苁蓉。(2)荒漠肉苁蓉中12种矿质元素分布特征差异明显,K、 Ca、 Mg、 Na和Cu主要分布在上部。(3)荒漠肉苁蓉不同部位矿质元素比值差异显著,三种类型荒漠肉苁蓉K/Na值均为下部>中部>上部;Mg/Fe值紫花、白花类型中部最高,黄花类型上部最高;Zn/Mn比值紫花和黄花类型中部最高,而白花类型下部最高;Cu/Cr...     

红外光谱与聚类分析法无损快速鉴别肉苁蓉

应用傅里叶变换红外光谱（FTIR）法测定了栽培和野生肉苁蓉,以450～2 000 cm-1范围内的吸收峰吸光度为指标,以红外光谱图为对象,应用SMICA聚类分析（Cluster analysis）法对栽培和野生肉苁蓉进行了聚类分析。结果表明,红外光谱结合聚类分析技术可对不同来源的肉苁蓉进行鉴别,识别率和拒绝率达到90%以上,盲样检测的准确率也在95%以上。因此,红外光谱与聚类分析法相结合可以快速、无损识别中药材。     

基于叶绿素荧光光谱和反射光谱的甜瓜种子品种鉴别

甜瓜的品种多样,富含多种营养成分,甜瓜种子品种不纯将对甜瓜生产造成一定危害,研究采用种子的叶绿素荧光光谱结合反射光谱的分析方法鉴别甜瓜种子品种,以甜瓜品种“一特白”、“一特金”、“京蜜7号”、“京蜜11号”、“伊丽莎白”为研究对象。构建了甜瓜种子品种鉴别光谱系统,包括激发光源单元、光谱数据采集单元和数据处理单元,使用该系统获取不同品种甜瓜种子的光谱数据。对光谱数据分别进行一阶导数(first derivative, FD),Savitzky-Golay(SG) 平滑,FD结合SG平滑预处理。采用主成分分析(principal component analysis, PCA)方法降低光谱数据的维数,提取主成分。使用两种不同分组方法将样品按照3∶1的比例分为训练集和验证集,并分别采用Fisher判别和Bayes判别分析方法建立甜瓜种子品种的判别模型。本文比较了仅使用叶绿素荧光光谱与使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建立判别模型的判别结果,结果显示,使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建模的判别结果优于仅使用叶绿素荧光光谱建模的判别结果,Fisher判别分析和Bayes判别分析的验证集样品品种的判别正确率均达到98.0%。研究结果表明,采用叶绿素荧光光谱结合反射光谱鉴别甜瓜种子品种具有可行性。     

红外光谱法用于肉苁蓉属中药鉴别研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)及其二阶导数谱和二维相关红外光谱对传统名贵中药材肉苁蓉、管花肉苁蓉和盐生肉苁蓉进行鉴别研究。结果表明,肉苁蓉与管花肉苁蓉的红外谱图有明显区别,相似系数仅0.623 3;而肉苁蓉与盐生肉苁蓉的峰形和峰位均极其相似,相似系数达0.904 8,仅从一维图上无法看出两者的成分差异,但通过二阶导数谱中1 730(1 738),816 cm-1处的峰形差异可发现二者的一些成分含量存在较明显差异。二维相关谱更直观地反映出三者的差异,它们的自动峰个数均不相同。可见,红外光谱法基本可以实现了对肉苁蓉属３种药材的鉴别,而且具有快速、有效和无损等优点。     

沙漠植物种子细胞壁结构CP MAS 13C NMR研究

用交叉极化(CP)-魔角旋转(MAS)技术得到两种类型植物沙米(Agriophllum squarrosum L. Moq.)和刺沙蓬(Salsola ruthenica Iljin)种子的一系列核磁共振碳-13(¹³C NMR)波谱,发现两种植物种子内蛋白质、碳水化合物含量不同,两种植物种子细胞壁结构也有差别,沙米主要是木葡聚糖,刺沙蓬主要是半乳甘露聚糖。     

地黄饮湿法提取与煎煮法提取效率的比较

以地黄饮中两味君药山茱萸肉及肉苁蓉的主要成分马钱苷、松果菊苷的提出量及出膏率为指标,对湿法粉碎提取法与煎煮法的提取效率进行了比较研究。结果显示,湿法粉碎提取法所得马钱苷、松果菊苷的量、出膏量较煎煮明显提高。湿法粉碎提取法提取效率高,方法简便,时间短,可用于地黄饮提取。     

Infrared Spectroscopy and Morphological Assessments on the Nutritional Value of Prickly Pear Fruit

The prickly pear fruit helps in combating viral based infections. It is used to treat diabetes and declared to possess hypoglycemic effects. There is also record of the usage of the fruit in the olden days as a remedy for diabetes, lipid disorders, inflammation, ulcers, and pharmacologic side effects. The chemical composition and nutritional values of skin, flesh and seed of prickly pear fruit were investigated and discussed on a dry weight situation. The infrared spectra as well as scanning electron microscopy (SEM) techniques were used to identify the functional groups of carbohydrates, amino acids, and protein. The infrared spectral data of all three (skin, flesh, and seeds) species were recorded and assigned to the presence of distinguish peaks that referred to the three different sugars (glucose, fructose and saccharose) and cyclic aliphatic hydrocarbons moieties. On the other hand, the SEM is a powerful tool to investigate the morphological features of the components. SEM assays were examined on the surfaces of skin, flesh and seed branches showing a small particle that tends to form clusters with different shapes compared to each other. The Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) is an analytical technique used for the elemental analysis or chemical characterization of a sample. The EDX spectral technique of the skin, flesh and seeds were confirmed the presence of different essential and useful elements such as carbon, oxygen, magnesium, calcium, potassium, sulfur, aluminum, silicon, chloride, and phosphorus.