单细胞拉曼光谱在微生物研究中的应用

拉曼显微光谱是一种能够提供0.5–1.0μm空间分辨率的单个微生物细胞内化学结构信息的研究技术。近几年来,拉曼显微光谱被越来越多地应用于微生物单细胞的研究中,它可以快速无损地检测微生物细胞内的特征化学组分。典型的单个微生物细胞的拉曼光谱包含核酸、蛋白质、碳水化合物、脂质和色素(例如类胡萝卜素)等信息,这些信息能够表征微生物细胞的基因型、表型和生理状态。所以单细胞拉曼显微光谱是一种可用于区分微生物样品的"全生物指纹"技术,它可用于研究单个微生物细胞生命阶段的转变、鉴定微生物单细胞中的色素及其他化合物的含量变化等。本文综述了目前拉曼显微光谱在微生物单细胞研究上的应用,主要包括与稳定同位素标记(stable isotope probing,SIP)、拉曼成像、光谱分类和细胞分选技术结合来探究微生物单细胞对物质吸收后特征峰的变化、推导物质循环过程、进行微生物分类鉴定和探索基因型与表型的关系。拉曼显微光谱作为微生物单细胞研究的手段之一,在代谢过程的研究、活细胞分选和细胞对物质的利用上具有广泛的应用前景。     

拉曼光谱检测微生物的研究方法和进展北大核心

快速准确地识别和鉴定微生物对于环境科、食品质量以及医学诊断等领域研究至关重要。拉曼光谱(Raman spectroscopy)已经被证明是一种能够实现微生物快速诊断的新技术,在提供微生物指纹图谱信息的同时,能够快速、非标记、无创、敏感地在固体和液体环境中实现微生物单细胞水平的检测。本文简单介绍了拉曼光谱的基本概念和原理,重点综述了拉曼光谱微生物检测应用中的样品处理方法及光谱数据处理方法。除此之外,本文概括了拉曼光谱在细菌、病毒和真菌中的应用,其中单独概括了拉曼在细菌快速鉴定和抗生素药敏检测中的应用。最后,本文阐述了拉曼光谱在微生物检测中的挑战和展望。     

表面增强拉曼光谱技术在微生物鉴定中的应用进展

拉曼光谱自20世纪20年代被发现以来,经过近90年的发展,产生了许多分支。其中表面增强拉曼光谱是利用被测物质与粗糙金属表面的相互作用来提高拉曼光谱的信噪比,从而得到敏感度和精确度更高的图谱,可以将样品在不经过预处理的情况下对其进行快速检测。本文综述了表面增强拉曼光谱技术的原理、分类及鉴定特点,总结了该技术在食品、化学、医药、工业、病原等微生物学科的临床应用,进一步阐述了研究该技术的必要性和应用前景,旨在为从事该领域的科研人员提供参考依据。     

激光拉曼光谱在蛋白质构象研究中的应用和进展

激光拉曼光谱法被公认为是研究生物大分子的结构、动力学和功能的有效方法。近年来拉曼光谱在蛋白质构象研究中的最新进展,涉及到拉曼光谱在非折叠蛋白质、蛋白质装配的特征描述,拉曼晶体学在实时监控蛋白质单晶中化学变化等方面的应用。另外,介绍了蛋白质拉曼光谱分析在生物技术中的应用现状。并对拉曼光谱技术在蛋白质等生物大分子领域中的研究前景做了进一步的展望。     

功能红细胞研究的拉曼光谱技术与进展

红细胞在人体新陈代谢和物质运输方面起着非常重要的作用。作为一种无损、快速而灵敏的光谱学检测方法,拉曼光谱技术在生物医学领域的应用日渐广泛。本文综述了近年来拉曼光谱技术在红细胞及血红蛋白研究中的应用进展,详尽评述当前研究功能红细胞中较有优势的拉曼技术—显微拉曼光谱技术和光镊拉曼光谱技术,并对其技术的改进做出总结,以期为利用激光拉曼光谱研究红细胞提供较系统的参考。     

唇腺炎性病变组织的共聚焦显微拉曼光谱特征研究

目的:研究唇腺炎性病变组织的拉曼光谱指纹特征,为拉曼光谱技术临床鉴别诊断唇腺炎性病变提供理论基础。方法:收集舍格伦综合征病变唇腺30例、唇腺急性炎症组织18例及正常唇腺组织30例,应用激光共聚焦显微拉曼光谱仪对唇腺组织进行拉曼光谱检测。应用主成分分析法(Principal component analysis,PCA)及判别函数(Discrimination function analysis,DFA)对光谱数据进行分析,研究唇腺组织光谱指纹诊断价值。结果:唇腺炎症组织与正常组织光谱间存在光谱指纹差异,这些差异代表了某些蛋白、核酸及脂类物质等生物大分子发生改变。PCA-DFA分析发现这些差异性拉曼光谱具有鉴别诊断价值,可以区分不同唇腺组织,总体诊断准确率达91.8%,经交互验证后准确率为89.4%。结论:不同唇腺炎症组织及正常组织间拉曼光谱存在差异,不仅揭示生物大分子改变,还具有临床鉴别诊断价值。拉曼光谱技术在唇腺炎性病变组织鉴别诊断具有巨大应用潜力。     

拉曼光谱技术在癌症诊断中的研究探讨

拉曼光谱是一种散射光谱,是分析分子结构的常用工具,其在癌症诊断中具有重要的临床意义。本文主要针对拉曼光谱技术在癌症诊断中的应用进行研究和探讨。     

非标记表面增强拉曼光谱在病原菌检测中的应用

目前世界上已有的病原菌检测方法尚不能实现对病原菌的快速准确鉴定,因而研究建立能够快速准确鉴定病原菌的方法是微生物检测方面的重要方向。表面增强拉曼光谱具有检测灵敏度高、速度快、成本低、便携性好等优点,成为检测病原菌的一个极具潜力的新方法。本文简要介绍非标记表面增强拉曼光谱在病原菌检测方面的应用。     

基于光镊与拉曼光谱的红菇担孢子分析

拉曼光谱作为分子振动光谱,具有无损、无需试剂染色和快速方便的特点,在生物学领域的应用越来越广泛。拉曼镊子是光镊与拉曼光谱的结合,应用拉曼镊子技术收集单个红菇担孢子的拉曼光谱,分析单个担孢子的主要成分,不同的储存方法对担孢子成分的影响等。结果发现,单个担孢子的拉曼光谱反映了担孢子内含物的基本组成,红菇担孢子的孢内主要成分是脂类物质;不同种类的红菇担孢子的拉曼光谱基本相同,经过多年保存的孢子仍然保持其孢子内的主要成分不变。各随机选择10个担孢子的拉曼光谱进行主成分(PCA)判别分析,结果显示红菇属内不同种类的孢子无法区分。结果表明单孢子拉曼光谱可以应用于分析孢子内成分的变化,但应用于真菌分类的可能性有待进一步探索。     

基于单细菌共焦拉曼光谱的细菌快速检测

【背景】目前利用共焦拉曼光谱技术进行成像和成分鉴别方面的研究较多,但如何快速检测与鉴别多种细菌方面的研究较少。【目的】基于共焦拉曼光谱技术,建立一种在单细菌水平上实现病原微生物快速分类鉴定的方法。【方法】以大肠杆菌为研究对象,利用共焦拉曼光谱技术在单细菌水平上进行了激发波长的优化试验,并研究了大肠杆菌存放时间对单细菌拉曼光谱信息的影响。同时,对白色葡萄球菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和铜绿假单胞菌进行了共焦拉曼光谱测试,并对5种细菌进行单细菌拉曼光谱的归属分析,设计共焦拉曼光谱技术结合支持向量机(support vector machine,SVM)模型学习算法,进行了5种细菌的快速分类鉴别。【结果】对于单细菌拉曼光谱探测,532、633和785 nm这3种常见的拉曼探测波长中,532 nm具有更好的激发效率和光谱信噪比。结合SVM模型对5种细菌的识别分类,SVM模型的灵敏度和特异性达到了96.00%以上,整体准确率为98.25%。不同存放时间下大肠杆菌拉曼光谱的重复性和稳定性都很好,且SVM模型匹配率均在90.00%以上。【结论】单细菌拉曼光谱结合SVM模型可对5种细菌进行快...